WO2013125260A1 - プラズマ処理装置、および高周波発生器 - Google Patents

プラズマ処理装置、および高周波発生器 Download PDF

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WO2013125260A1
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plasma
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plasma processing
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和史 金子
一憲 舩▲崎▼
秀生 加藤
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東京エレクトロン株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a plasma processing apparatus and a high-frequency generator, and more particularly to a high-frequency generator that generates microwaves and a plasma processing apparatus that generates plasma using microwaves.
  • Semiconductor elements such as LSI (Large Scale Integrated Circuit) and MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistors, liquid crystal displays (LCD: Liquid Crystal Display), organic EL (Electro Luminescence) elements, etc. It is manufactured by performing processes such as etching, CVD (Chemical Vapor Deposition), and sputtering.
  • processing such as etching, CVD, and sputtering, there are processing methods using plasma as its energy supply source, that is, plasma etching, plasma CVD, plasma sputtering, and the like.
  • Patent Document 1 a technique related to a plasma processing apparatus that performs processing using plasma is disclosed in WO 2004/068917 (Patent Document 1).
  • Patent Document 1 it is disclosed that a magnetron is used as a high-frequency generation source when generating a microwave.
  • a magnetron can be configured at a relatively low cost and can output high power, so that it is effectively used as a generation source for generating microwaves.
  • the plasma processing apparatus includes a high-frequency oscillator that generates a high-frequency electromagnetic field, and a reference oscillator that has a lower output voltage and a stable oscillation frequency than the high-frequency oscillator.
  • the reference signal generated by the reference oscillator is injected into the high-frequency oscillator, so that the oscillation frequency of the high-frequency oscillator is fixed to the frequency of the reference signal.
  • each member constituting the magnetron such as a filament, an anode vane constituting the anode side, and a cavity resonance part is constituted by a machined product. If it does so, in the magnetron manufactured by assembling such a machined product, variation among the manufactured magnetrons, a so-called instrumental difference will occur. As a result, there is a slight variation in the characteristics of the frequency oscillated in each magnetron.
  • the waveform of the set fundamental frequency as the frequency characteristics of the microwave oscillated by the magnetron. Even when a magnetron is manufactured by designing and assembling each machined part that constitutes the magnetron so that the peak frequency of the fundamental frequency is the same and the waveform of the fundamental frequency is the same, The waveform of the peak has a steep shape in the peak part, and for other waveforms, the waveform of the fundamental frequency has a shape with the highest peak part, but it is not steep but has a gentle shape as a whole. The waveform of the fundamental frequency may be greatly disturbed. This tendency is particularly noticeable particularly on the low power side. As the waveform of the fundamental frequency, a steep shape at the peak portion is required from the viewpoint that strong resonance is desired.
  • the waveform of the fundamental frequency is greatly disturbed.
  • Such variations in the fundamental frequency waveform among the plurality of magnetrons may lead to variations in the plasma generated by resonating the oscillated microwave.
  • the oscillation frequency of the high-frequency oscillator is fixed to the frequency of the reference signal. Therefore, even if such a method is used for all the magnetrons, the waveform of the fundamental frequency is obtained. There are cases where it is not possible to deal with it, such as when it is greatly disturbed.
  • a plasma processing apparatus for processing an object to be processed using plasma.
  • the plasma processing apparatus includes a processing container that performs processing using plasma therein, and a high-frequency generator that is disposed outside the processing container and generates a high frequency. And a plasma generation mechanism for generating plasma in the processing container using the high frequency generated by the high frequency generator.
  • the high-frequency generator includes a high-frequency oscillator that oscillates a high frequency, and injection means that injects a signal that has the same frequency as the basic frequency oscillated by the high-frequency oscillator and has a different frequency component reduced, into the high-frequency oscillator.
  • a signal having the same frequency as the fundamental frequency oscillated by the high-frequency oscillator and having reduced different frequency components is injected into the high-frequency oscillator, so that the different frequency components of the high frequency oscillated by the high-frequency oscillator are reduced. can do.
  • the effect of including different frequency components specifically, the change in effective power and load impedance due to the occurrence of unexpected reflected waves by including different frequency components. It is possible to reduce the risk of change and the disturbance of the fundamental frequency waveform. Therefore, plasma can be generated stably over a long period of time, and a long life can be realized.
  • the signal having the same frequency as the grasped fundamental frequency of the high-frequency oscillator and reducing the different frequency components is supplied to the high-frequency oscillator.
  • the purpose is to reduce the different frequency components at the fundamental frequency at which the high frequency oscillator itself oscillates.
  • the center frequency which is the peak frequency of the fundamental frequency, as the frequency characteristics of the microwave oscillated by the magnetron.
  • the center frequency is 2.44 GHz, and in others, The center frequency may be 2.46 GHz.
  • the high-frequency generator includes an isolator that transmits a frequency signal in one direction from a high-frequency oscillator to a matching unit located on the load side, and a waveguide that is provided between the high-frequency oscillator and the isolator and propagates a high frequency to the isolator side.
  • the injection means includes a branch circuit in which a branch portion is provided in the waveguide, and the branch circuit uses the high frequency branched from the branch portion and input into the branch circuit, and has the same frequency as the fundamental frequency that the high frequency oscillator oscillates. However, it may be configured to include signal forming means for forming a signal in which the different frequency component is reduced.
  • the injection means includes a first circulator provided on the waveguide and between the branch portion and the isolator and having three terminals, and the first terminal of the first circulator is a high-frequency oscillator.
  • the second terminal may be connected to the isolator side, and the third terminal may be connected to the side on which the signal forming means is provided.
  • the signal forming means branches a part of the high frequency signal from the branch part, attenuates the high frequency signal and inputs it to the branch circuit, or receives a part of the high frequency signal from the branch part.
  • a directional coupler that branches and inputs into the branch circuit may be included.
  • the signal forming means may include a first band pass filter that performs filtering of a frequency in a predetermined band from a basic frequency oscillated by the high frequency oscillator.
  • the signal forming means is an amplifier that amplifies a frequency signal that is branched and input to the branch circuit and that has been subjected to frequency filtering of a predetermined band by the first bandpass filter, and a predetermined frequency signal that is amplified by the amplifier. And a second band-pass filter that performs filtering of the frequency of the second band.
  • the signal forming means includes a frequency / voltage converter that converts the frequency input from the attenuator or the directional coupler into the branch circuit into a voltage, and a basic that the high-frequency oscillator oscillates by the voltage converted by the frequency / voltage converter.
  • a high-frequency oscillator that oscillates at the same frequency as the frequency, and the injection means may be configured to inject a frequency signal oscillated by the high-frequency oscillator into the high-frequency oscillator.
  • the signal forming means may include an amplifier that amplifies the frequency oscillated by the high-frequency oscillating unit and a band-pass filter that filters a predetermined frequency band from the frequency signal amplified by the amplifier. By doing so, it is possible to reduce the different frequency component from the fundamental frequency at which the high frequency oscillator oscillates more reliably and with high accuracy.
  • the injection means may be configured to inject a signal having a power of 2% or less of the maximum rating of the high frequency oscillator.
  • the high-frequency oscillator may be configured to include any one of a semiconductor oscillator, a VCO, and a MEMS oscillator.
  • the branch circuit includes a second circulator, and the first terminal of the second circulator is connected to the band-pass filter, and the second terminal is connected to the third terminal of the first circulator.
  • the third terminal may be configured to be connected to a dummy load.
  • the isolator and the branch circuit may be integrated. By doing so, the above-described effects can be achieved with a simpler configuration.
  • the plasma generation mechanism includes a dielectric window that transmits a high frequency generated by the high frequency oscillator into the processing container, and a slot antenna plate that is provided with a plurality of slot holes and radiates the high frequency to the dielectric window. You may comprise.
  • the plasma generated by the plasma generation mechanism may be generated by a radial line slot antenna.
  • a high-frequency generator in another aspect of the present invention, includes a high-frequency oscillator that oscillates a high frequency, and an injection that injects into the high-frequency oscillator a signal that has the same frequency as the basic frequency that the high-frequency oscillator oscillates and that has a different frequency component reduced. Means.
  • a high frequency generator it is possible to reduce the different frequency component of the high frequency oscillated by the high frequency oscillator. Then, in the high frequency oscillated by the high-frequency oscillator, the effect of including different frequency components, specifically, the change in effective power and load impedance due to the occurrence of unexpected reflected waves by including different frequency components. It is possible to reduce the risk of change and the disturbance of the fundamental frequency waveform. Therefore, a high-quality high-frequency can be generated stably over a long period of time.
  • the plasma processing apparatus since the signal having the same frequency as the fundamental frequency oscillated by the high-frequency oscillator and having the different frequency components reduced is injected into the high-frequency oscillator, Ingredients can be reduced. Then, in the high frequency oscillated by the high-frequency oscillator, the effect of including different frequency components, specifically, the change in effective power and load impedance due to the occurrence of unexpected reflected waves by including different frequency components. It is possible to reduce the risk of change and the disturbance of the fundamental frequency waveform. Therefore, plasma can be generated stably over a long period of time, and a long life can be realized.
  • a high frequency generator it is possible to reduce the different frequency component of the high frequency oscillated by the high frequency oscillator. Then, in the high frequency oscillated by the high-frequency oscillator, the effect of including different frequency components, specifically, the change in effective power and load impedance due to the occurrence of unexpected reflected waves by including different frequency components. It is possible to reduce the risk of change and the disturbance of the fundamental frequency waveform. Therefore, a high-quality high-frequency can be generated stably over a long period of time.
  • FIG. 1 It is a schematic sectional drawing which shows the principal part of the plasma processing apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. It is the schematic which looked at the slot antenna board contained in the plasma processing apparatus shown in FIG. 1 from the direction of arrow II in FIG. It is a block diagram which shows the schematic structure of a microwave generator. It is a schematic diagram which shows the surrounding structure of the magnetron contained in a microwave generator. It is a schematic diagram which shows the structure of the periphery of 4E tuner contained in a microwave generator. It is a block diagram which shows the structure of the branch circuit shown with the dashed-two dotted line in FIG. It is a block diagram which shows the branch circuit contained in the microwave generator with which the plasma processing apparatus which concerns on other embodiment of this invention is equipped.
  • microwave power shall be 2000W (watt) and the position of a movable short circuit board is 9 mm. It is what. It is a graph which shows the bandwidth of the frequency of the microwave produced
  • microwave power shall be 2000W (watt) and the position of a movable short circuit board is 9 mm.
  • FIG. 11 shows a case where the horizontal axis in the case shown in FIG. 11 is widened. It is a graph which shows the bandwidth of the frequency of the microwave produced
  • microwave power shall be 2000W (watt), and the position of a movable short circuit board may be set. 13 mm. It is a graph which shows the bandwidth of the frequency of the microwave produced
  • microwave power shall be 2000W (watt) and the position of a movable short circuit board is 13 mm. It is what. It is a graph which shows the bandwidth of the frequency of the microwave produced
  • FIG. 13 shows a case where the horizontal axis in the case shown in FIG. 13 is widened. It is a graph which shows the bandwidth of the frequency of the microwave produced
  • microwave power shall be 2000W (watt) and the position of a movable short circuit board is 13 mm.
  • FIG. 14 shows a case where the horizontal axis in the case shown in FIG. 14 is widened. It is a graph which shows the bandwidth of the frequency of the microwave produced
  • microwave power shall be 2300W (watt) and the position of a movable short circuit board is set. 12 mm. It is a graph which shows the bandwidth of the frequency of the microwave produced
  • microwave power shall be 2300W (watt) and the position of a movable short circuit board is 12 mm. It is what.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view showing a main part of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a view of the slot antenna plate included in the plasma processing apparatus shown in FIG. 1 as viewed from the lower side, that is, from the direction of arrow II in FIG. In FIG. 1, some of the members are not hatched for easy understanding.
  • the vertical direction in FIG. 1 indicated by the direction indicated by arrow II in FIG. 1 or the opposite direction is the vertical direction in the plasma processing apparatus.
  • the plasma processing apparatus 11 processes a target substrate W that is a target to be processed using plasma. Specifically, processes such as etching, CVD, and sputtering are performed.
  • a substrate to be processed W for example, a silicon substrate used for manufacturing a semiconductor element can be cited.
  • the plasma processing apparatus 11 includes a processing container 12 that performs processing on the target substrate W with plasma therein, and a gas supply unit 13 that supplies a gas for plasma excitation and a gas for plasma processing into the processing container 12.
  • a disk-shaped holding table 14 provided in the processing container 12 and holding the substrate W to be processed thereon, a plasma generating mechanism 19 for generating plasma in the processing container 12 using microwaves, and plasma processing
  • a control unit 15 controls the operation of the entire apparatus 11.
  • the control unit 15 controls the entire plasma processing apparatus 11 such as the gas flow rate in the gas supply unit 13 and the pressure in the processing container 12.
  • the processing container 12 includes a bottom portion 21 located on the lower side of the holding table 14 and a side wall 22 extending upward from the outer periphery of the bottom portion 21.
  • the side wall 22 is substantially cylindrical.
  • An exhaust hole 23 for exhaust is provided in the bottom portion 21 of the processing container 12 so as to penetrate a part thereof.
  • the upper side of the processing container 12 is open, and a lid 24 disposed on the upper side of the processing container 12, a dielectric window 16 described later, and a seal member interposed between the dielectric window 16 and the lid 24.
  • the processing container 12 is configured to be hermetically sealed by the O-ring 25.
  • the gas supply unit 13 includes a first gas supply unit 26 that blows gas toward the center of the substrate to be processed W, and a second gas supply unit 27 that blows gas from the outside of the substrate to be processed W.
  • the gas supply hole 30 a that supplies gas in the first gas supply unit 26 is more dielectric than the lower surface 28 of the dielectric window 16 that is the center in the radial direction of the dielectric window 16 and that faces the holding table 14. It is provided at a position retracted inward of the body window 16.
  • the first gas supply unit 26 supplies an inert gas for plasma excitation and a gas for plasma processing while adjusting a flow rate and the like by a gas supply system 29 connected to the first gas supply unit 26.
  • the second gas supply unit 27 is provided with a plurality of gas supply holes 30 b for supplying an inert gas for plasma excitation and a gas for plasma processing in the processing container 12 in a part of the upper side of the side wall 22. Is formed.
  • the plurality of gas supply holes 30b are provided at equal intervals in the circumferential direction.
  • the first gas supply unit 26 and the second gas supply unit 27 are supplied with the same type of inert gas for plasma excitation and gas for plasma processing from the same gas supply source.
  • another gas can also be supplied from the 1st gas supply part 26 and the 2nd gas supply part 27, and those flow ratios etc. can also be adjusted.
  • a high frequency power supply 38 for RF (radio frequency) bias is electrically connected to the electrode in the holding table 14 through the matching unit 39.
  • the high frequency power supply 38 can output a high frequency of 13.56 MHz with a predetermined power (bias power).
  • the matching unit 39 accommodates a matching unit for matching between the impedance on the high-frequency power source 38 side and the impedance on the load side such as an electrode, plasma, and the processing container 12.
  • a blocking capacitor for self-bias generation is included. During the plasma processing, the supply of the bias voltage to the holding table 14 may or may not be performed as necessary.
  • the holding table 14 can hold the substrate W to be processed thereon by an electrostatic chuck (not shown).
  • the holding table 14 includes a heater (not shown) for heating and the like, and can be set to a desired temperature by a temperature adjustment mechanism 33 provided inside the holding table 14.
  • the holding base 14 is supported by an insulating cylindrical support portion 31 that extends vertically upward from the lower side of the bottom portion 21.
  • the exhaust hole 23 described above is provided so as to penetrate a part of the bottom portion 21 of the processing container 12 along the outer periphery of the cylindrical support portion 31.
  • An exhaust device (not shown) is connected to the lower side of the annular exhaust hole 23 via an exhaust pipe (not shown).
  • the exhaust device has a vacuum pump such as a turbo molecular pump.
  • the inside of the processing container 12 can be depressurized to a predetermined pressure by the exhaust device.
  • the plasma generation mechanism 19 is provided outside the processing vessel 12 and includes a microwave generator 41 that generates microwaves for plasma excitation.
  • the plasma generation mechanism 19 includes a dielectric window 16 that is disposed at a position facing the holding table 14 and introduces the microwave generated by the microwave generator 41 into the processing container 12.
  • the plasma generation mechanism 19 includes a slot antenna plate 17 provided with a plurality of slot holes 20 and disposed above the dielectric window 16 and radiating microwaves to the dielectric window 16.
  • the plasma generation mechanism 19 includes a dielectric member 18 that is disposed above the slot antenna plate 17 and that propagates a microwave introduced by a coaxial waveguide 36 described later in the radial direction.
  • the microwave generator 41 is connected via the mode converter 34 and the waveguide 35 to the upper part of the coaxial waveguide 36 that introduces microwaves.
  • the TE mode microwave generated by the microwave generator 41 passes through the waveguide 35, is converted to the TEM mode by the mode converter 34, and propagates through the coaxial waveguide 36.
  • the detailed configuration of the microwave generator 41 will be described later.
  • the waveguide 35 side with respect to the microwave generator 41 is a load side described later.
  • the dielectric window 16 has a substantially disk shape and is made of a dielectric. A part of the lower surface 28 of the dielectric window 16 is provided with an annular recess 37 that is recessed in a tapered shape for facilitating the generation of a standing wave by the introduced microwave. Due to the recess 37, plasma by microwaves can be efficiently generated on the lower side of the dielectric window 16.
  • Specific examples of the material of the dielectric window 16 include quartz and alumina.
  • the slot antenna plate 17 has a thin plate shape and a disc shape. As shown in FIG. 3, the plurality of slot holes 20 are provided so as to form a pair of two slot holes 20 so as to be orthogonal to each other at a predetermined interval. It is provided at a predetermined interval in the circumferential direction. Also in the radial direction, a plurality of pairs of slot holes 20 are provided at predetermined intervals.
  • the microwave generated by the microwave generator 41 is propagated to the dielectric member 18 through the coaxial waveguide 36.
  • the inside of the dielectric member 18 sandwiched between the cooling jacket 32 and the slot antenna plate 17 which has a circulation path 40 for circulating a refrigerant or the like and adjusts the temperature of the dielectric member 18 or the like faces outward in the radial direction.
  • the microwave spreads radially and is radiated to the dielectric window 16 from a plurality of slot holes 20 provided in the slot antenna plate 17.
  • the microwave transmitted through the dielectric window 16 generates an electric field immediately below the dielectric window 16 and generates plasma in the processing container 12.
  • a so-called plasma generation region having a relatively high electron temperature is formed in the region located below.
  • a so-called plasma diffusion region in which the plasma generated in the plasma generation region is diffused is formed in the region located below.
  • This plasma diffusion region is a region where the electron temperature of plasma is relatively low, and plasma processing is performed in this region. Then, so-called plasma damage is not given to the substrate W to be processed at the time of plasma processing, and since the electron density of plasma is high, efficient plasma processing can be performed.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the microwave generator 41.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration around a magnetron described later included in the microwave generator 41.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration around a 4E tuner described later included in the microwave generator 41.
  • a microwave generator 41 includes a magnetron 42 as a high-frequency oscillator that oscillates a microwave as a high frequency, a high-voltage power supply 43 that supplies a voltage to the magnetron 42, and a high-frequency oscillator. And a filament power supply 44 for supplying power to the filament constituting the cathode electrode 46a.
  • the oscillation unit includes a magnetron 42 and a launcher (not shown) that transmits the microwave power of the magnetron 42 to the waveguide.
  • Microwave oscillated from the magnetron 42 proceeds in the direction of arrow A 1 in FIG. Note that the reflected wave of the microwave travels in the direction indicated by arrow A 2 is the reverse of the direction of the arrow A 1 in FIG.
  • a circuit 45 is assembled between the magnetron 42 and the high-voltage power supply 43.
  • An anode current is supplied from the high voltage power supply 43 side to the magnetron 42 side via the circuit 45.
  • the circuit 45 incorporates a filament.
  • a microwave 48 output to the outside is generated by the cathode electrode 46 a formed of a filament and the anode electrode 46 b formed by supplying an anode current from the high-voltage power supply 43. Note that the above-described filament on the cathode side constituting the cathode electrode 46a and the anode vane (not shown) forming the anode electrode 46b on the anode side are machined products manufactured by machining.
  • the microwave generator 41 includes a directional coupler 54 to which a microwave oscillated by the magnetron 42 is connected via an isolator 49, and a 4E tuner 51 as a matching unit.
  • the isolator 49 transmits a frequency signal in one direction from the magnetron 42 to the 4E tuner 51 side located on the load 50 side.
  • the load 50 here is a member located on the downstream side of the so-called waveguide 35 such as the mode converter 34.
  • the 4E tuner 51 includes four movable short-circuit plates (not shown) provided at intervals in the microwave traveling direction, and the movable short-circuit portions 52a, 52b, 52c, 52d, and the movable short-circuit portion 52a. It includes three probes 53a, 53b, 53c located on the magnetron 42 side. The three probes 53a, 53b, 53c are provided at a distance of 1/8 of the fundamental frequency ⁇ , that is, ⁇ / 8, in the microwave traveling direction. Further, the projection amount of a tuning rod (not shown) corresponding to each of the three probes 53a to 53c is calculated by an arithmetic circuit 53d connected to the three probes 53a, 53b, and 53c.
  • the 4E tuner 51 is provided with a directional coupler 54 on the magnetron 42 side with respect to the movable short-circuit portion 52a.
  • the directional coupler 54 is a bidirectional coupler.
  • the directional coupler 54 does not have to face the three probes 53a, 53b, and 53c.
  • a voltage control circuit 56 provided in the microwave generator 41 is configured to use a traveling wave power signal 55 a traveling in the waveguide and a reflected wave power signal 55 b traveling in the waveguide. Send to.
  • the voltage control circuit 56 transmits a voltage control signal 57 a supplied from the high voltage power supply 43 and a voltage control signal 57 b supplied to the filament power supply 44 to control the voltage of the high voltage power supply 43.
  • the isolator 49 provided between the magnetron 42 and the 4E tuner 51 is configured by using one terminal as a dummy load 59 in the circulator which is a passive element. That is, the first terminal 58a located on the magnetron 42 side is connected to the oscillation unit, the second terminal 58b located on the 4E tuner 51 side is connected to the 4E tuner 51, and the remaining third terminal 58c is connected to the dummy load. 59 is connected. By doing so, the isolator 49 can transmit the frequency signal in one direction from the magnetron 42 to the 4E tuner 51 located on the load 50 side.
  • the microwave generator 41 includes a branch circuit 61 as injection means for injecting a signal having the same frequency as the fundamental frequency oscillated by the high-frequency oscillator and having a different frequency component reduced into the high-frequency oscillator.
  • the branch circuit 61 is provided by branching the waveguide 60 in the waveguide 60 from the oscillating unit to the isolator 49.
  • the branch circuit 61 is indicated by a two-dot chain line in FIG.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a branch circuit indicated by a two-dot chain line in FIG.
  • the branch circuit 61 includes a branch unit 62 that branches from a waveguide 60 that extends from the magnetron 42 to the isolator 49, an attenuator 63 that attenuates a signal having a branched fundamental frequency from the branch unit 62, and A frequency voltage converter 64 that converts the frequency signal attenuated by the attenuator 63 from a frequency signal to a voltage signal, and a semiconductor oscillator 65 that oscillates the frequency based on the voltage signal converted by the frequency voltage converter 64.
  • a semiconductor amplifier 66 as an amplifier that amplifies the frequency oscillated by the semiconductor oscillator 65, and a bandpass that performs filtering to pass only a predetermined frequency band and remove other frequency bands at the frequency amplified by the semiconductor amplifier 66 Filter 67 and the frequency filtered by band pass filter 67.
  • the second circulator 68b that sends the frequency signal to the first circulator 68a provided in the waveguide 60, and the signal that is provided in the waveguide 60 and sent by the second circulator 68b are injected into the magnetron 42 side. And a first circulator 68a.
  • the first terminal 69a is connected to the magnetron 42 side
  • the second terminal 69b is connected to the isolator 49 side
  • the third terminal 69c is the second terminal 69e of the second circulator 68b.
  • the first terminal 69d is connected to the bandpass filter 67
  • the second terminal 69e is connected to the third terminal 69c of the first circulator 68a
  • the third terminal 69f is a dummy load.
  • the second circulator 68b functions as an isolator that transmits a frequency signal in one direction from the bandpass filter 67 to the first circulator 68a. With this configuration, the first circulator 68a can transmit a signal with good consistency.
  • the microwave oscillated from the magnetron 42 is partially branched at the branching unit 62.
  • the frequency signal branched by the branching unit 62 and input to the attenuator 63 is attenuated by the attenuator 63.
  • the attenuated frequency signal is converted into a voltage signal by the frequency voltage converter 64.
  • a frequency signal having the same fundamental frequency as the fundamental frequency of the microwave oscillated by the magnetron 42 is formed by the semiconductor oscillator 65 by the voltage signal based on the frequency signal.
  • a frequency signal having the same fundamental frequency as the fundamental frequency of the microwave formed by the semiconductor oscillator 65 is amplified by the semiconductor amplifier 66.
  • the amplified frequency signal is filtered by the band pass filter 67.
  • the frequency signal from the semiconductor amplifier 66 or the bandpass filter 67 is TE-converted through the mode converter and propagates to the waveguide.
  • the frequency signal filtered by the bandpass filter 67 and having the same fundamental frequency as the fundamental frequency is injected again to the magnetron 42 side via the second and first circulators 68b and 68a.
  • the branch circuit 61 injects a signal having the same fundamental frequency as the fundamental frequency oscillated by the magnetron 42 and having reduced different frequency components into the magnetron 42.
  • the frequency voltage conversion unit 64 that converts the frequency input from the attenuator 63 into the branch circuit 61 into a voltage, and the same frequency as the fundamental frequency that the magnetron 42 oscillates with the voltage converted by the frequency voltage conversion unit 64.
  • the oscillating semiconductor oscillator 65 operates as signal forming means for forming a signal having the same frequency as the fundamental frequency oscillated by the magnetron 42.
  • the semiconductor oscillator 65, the semiconductor amplifier 66, and the band pass filter 67 have the same frequency as the fundamental frequency that the magnetron 42 oscillates using the high frequency branched from the branching unit 62 and input into the branch circuit 61. It operates as a signal forming means for forming a signal in which the different frequency component is reduced.
  • a signal having the same frequency as the fundamental frequency oscillated by the magnetron 42 and having a different frequency component reduced is injected into the magnetron 42, so that the different frequency component of the high frequency oscillated by the magnetron 42 is reduced. can do.
  • the influence by including the different frequency component specifically, the change of the effective power or the load impedance due to the unexpected reflected wave being generated by including the different frequency component. It is possible to reduce the risk of change and the disturbance of the fundamental frequency waveform. Therefore, plasma can be generated stably over a long period of time, and a long life can be realized.
  • the microwave generator 41 as such a high-frequency generator includes a magnetron 42 as a high-frequency oscillator that oscillates a high frequency, and a signal that has the same frequency as the fundamental frequency oscillated by the magnetron 42 and that has reduced different frequency components. Therefore, it is possible to reduce the different frequency component of the high frequency generated by the magnetron 42. Then, in the high frequency which the magnetron 42 oscillates, the influence by including the different frequency component, specifically, the change of the effective power or the load impedance due to the unexpected reflected wave being generated by including the different frequency component. It is possible to reduce the risk of change and the disturbance of the fundamental frequency waveform. Therefore, a high-quality high-frequency can be generated stably over a long period of time.
  • the branch circuit 61 provided in the waveguide 60 injects a signal having the same frequency as the fundamental frequency oscillated by the magnetron 42 and having reduced different frequency components into the magnetron 42. Then, the following cases can be handled. That is, the different frequency component is caused by aging of the magnetron 42, specifically, wear due to temperature rise caused by heat generation of a filament that is a machined product member constituting the magnetron 42, deformation of the vane (not shown), and the like. And change.
  • an injection means as a branch circuit 61 for injecting a signal having the same frequency as the fundamental frequency oscillated by the magnetron 42 and having a different frequency component reduced into the magnetron 42, a filament constituting the magnetron 42, etc. It is possible to reduce the different frequency component generated based on the secular change.
  • the microwave having the same fundamental frequency as the fundamental frequency oscillated by the magnetron 42 is oscillated using the semiconductor oscillator 65, the microwave having a small noise and a clean waveform can be oscillated and injected.
  • the different frequency components can be considerably reduced.
  • the handleability of the branched frequency signal can be improved.
  • the band-pass filter 67 that performs filtering for passing only a predetermined frequency band and removing other frequency bands is used, the different frequency components can be efficiently reduced.
  • the signal forming means oscillates the magnetron 42 by the frequency voltage conversion unit 64 that converts the frequency input from the attenuator 63 into the branch circuit 61 into a voltage, and the voltage converted by the frequency voltage conversion unit 64. Therefore, the frequency signal having the same frequency as the fundamental frequency oscillated by the magnetron 42 can be made to have fewer different frequency components.
  • a signal having a power of 2% or less of the maximum rating of the magnetron 42 may be injected. That is, when the microwave power is 3000 W, the different frequency components can be efficiently reduced by injecting a signal having a power of 60 W or less.
  • VCO Voltage Controlled Oscillator
  • MEMS Micro Electro Mechanical Systems
  • the semiconductor oscillator and the frequency voltage conversion unit associated with the semiconductor oscillator are provided.
  • the present invention is not limited to this, and these members are omitted in the branch circuit as follows. It is good also as a simple structure.
  • the bandpass filter 67 may be removed and the output of the semiconductor amplifier 66 may be directly connected to the terminal 69d of the circulator 68b.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a branch circuit as injection means included in a microwave generator provided in a plasma processing apparatus 80 according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 corresponds to the diagram shown in FIG. Further, since the configuration other than the branch circuit as the injection means included in the microwave generator included in the plasma processing apparatus 80 according to another embodiment of the present invention is the same as that of the plasma processing apparatus 11, the description thereof is omitted. To do.
  • the branch circuit 71 includes a branch unit 73 that branches from a waveguide 72 that extends from the magnetron 42 to the isolator 49, an attenuator 74 that attenuates the branched fundamental frequency signal from the branch unit 73, and A first band-pass filter 75a that filters only the predetermined frequency band with respect to the frequency signal attenuated by the attenuator 74, and a semiconductor that amplifies the frequency of the frequency filtered by the first band-pass filter 75a
  • the second band-pass filter 75b that passes only a predetermined frequency band and performs filtering again, and the frequency filtered by the second band-pass filter 75b
  • the first signal provided in the waveguide 72 It comprises a second circulator 77b sending the circulator 77a, provided in the waveguide 72, and a first circulator 77a for injecting a signal sent by the second circulator 77b to the magnetron 42 side.
  • the first terminal 78a is connected to the magnetron 42 side
  • the second terminal 78b is connected to the isolator 49 side
  • the third terminal 78c is the second terminal 78e of the second circulator 77b.
  • the second circulator 77b has a first terminal 78d connected to the second bandpass filter 75b, a second terminal 78e connected to the third terminal 78c of the first circulator 77a, and a third terminal 78f. Is connected to a dummy load 79.
  • the second circulator 77b functions as an isolator that transmits a frequency signal in one direction from the second bandpass filter 75b to the first circulator 77a.
  • the branch circuit 71 serving as the injection means included in the microwave generator included in the plasma generation mechanism included in the plasma processing apparatus 80 according to another embodiment of the present invention can be configured with an inexpensive configuration. Can be configured.
  • the different frequency component of the high frequency oscillated by the magnetron 42 can be reduced. Then, the influence by including a different frequency component in the high frequency which the magnetron 42 oscillates can be reduced. Therefore, such a plasma processing apparatus 80 can generate plasma stably over a long period of time and can realize a long life.
  • the signal forming means is branched into the branch circuit 71 and input, and a semiconductor amplifier 76 as an amplifier that amplifies a frequency signal that has been filtered by a first bandpass filter 75a in a predetermined band, and a semiconductor Since the second band-pass filter 75b that filters the frequency of a predetermined band from the frequency signal amplified by the amplifier 76 is included, the basics of the magnetron 42 oscillating more reliably and with high accuracy. Different frequency components can be reduced from the frequency.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a branch circuit as injection means included in a microwave generator included in a plasma generation mechanism provided in a plasma processing apparatus 89 according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 corresponds to the diagrams shown in FIGS.
  • the configuration other than the branch circuit as the injection means included in the microwave generator included in the plasma processing apparatus 89 according to still another embodiment of the present invention is the same as that of the plasma processing apparatus 11, the description thereof will be given. Omitted.
  • a branch circuit 81 as an injection means included in a microwave generator included in a plasma generation mechanism provided in a plasma processing apparatus 89 is connected from a magnetron 42 to an isolator. 49, a branching unit 83 that branches from the waveguide 82 reaching the channel 49, an attenuator 84 that attenuates the signal of the fundamental frequency branched from the branching unit 83, and a frequency signal attenuated by the attenuator 84 only in a predetermined frequency band.
  • a band-pass filter 85 that performs filtering by passing the signal, a second circulator 86b that sends a frequency signal to the first circulator 86a provided in the waveguide 82 for the frequency filtered by the band-pass filter 85, and the waveguide 82 And sent by the second circulator 86b.
  • the and a first circulator 86a to be injected into the magnetron 42 side.
  • the first terminal 87a is connected to the magnetron 42 side
  • the second terminal 87b is connected to the isolator 49 side
  • the third terminal 87c is the second terminal 87e of the second circulator 86b.
  • the first terminal 87d is connected to the band pass filter 85
  • the second terminal 87e is connected to the third terminal 87c of the first circulator 86a
  • the third terminal 87f is a dummy load.
  • the second circulator 86b functions as an isolator that transmits a frequency signal in one direction from the bandpass filter 85 to the first circulator 86a.
  • the major difference between the configuration of the branch circuit shown in FIG. 7 and the configuration of the branch circuit shown in FIG. 8 is that the semiconductor amplifier and one band-pass filter are omitted.
  • the branch circuit 81 as the injection means included in the microwave generator included in the plasma generation mechanism included in the plasma processing apparatus 89 according to still another embodiment of the present invention can be configured at a low cost. Can be configured.
  • the different frequency component of the high frequency oscillated by the magnetron 42 can be reduced.
  • the influence by including a different frequency component in the high frequency which the magnetron 42 oscillates can be reduced. Therefore, such a plasma processing apparatus 89 can generate plasma stably over a long period of time and can realize a long life.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a branch circuit as an injection means included in a microwave generator included in a plasma generation mechanism provided in a plasma processing apparatus 90 according to still another embodiment of the present invention. This is an embodiment in which a circuit is integrated and connected to a 4E tuner as a matching unit. FIG. 9 corresponds to the diagrams shown in FIGS. Further, since the configuration other than the branch circuit and the isolator as the injection means included in the microwave generator provided in the plasma processing apparatus 90 according to still another embodiment of the present invention is the same as that of the plasma processing apparatus 11, Description is omitted.
  • a branch circuit 92 as an injection means included in a microwave generator included in a plasma generation mechanism provided in a plasma processing apparatus 90 includes a magnetron. It is integrated with an isolator 91 that transmits a frequency signal in one direction from 42 to the 4E tuner 51.
  • the branch circuit 92 is attenuated by the branch unit 94 branched from the waveguide 93 extending from the magnetron 42 to the 4E tuner 51, the attenuator 95 for attenuating the branched fundamental frequency signal from the branch unit 94, and the attenuator 95.
  • a first band-pass filter 96a that filters only the predetermined frequency band
  • a semiconductor amplifier 97 that amplifies the frequency of the frequency filtered by the first band-pass filter 96a
  • a semiconductor amplifier In the frequency amplified by 97, the second band-pass filter 96b that passes only a predetermined frequency band and performs filtering again and the frequency signal filtered by the second band-pass filter 96b are sent to the waveguide 93.
  • First circulator provided It comprises a second circulator 98b to send to 98a, provided in the waveguide 93, and a first circulator 98a for injecting a signal sent by the second circulator 98b to the magnetron 42 side.
  • the first terminal 99a is connected to the magnetron 42 side
  • the second terminal 99b is connected to the 4E tuner 51 side
  • the third terminal 99c is the second terminal of the second circulator 98b.
  • the second circulator 98b has a first terminal 99d connected to the second bandpass filter 96b, a second terminal 99e connected to the third terminal 99c of the first circulator 98a, and a third terminal 99f. Is connected to a dummy load 99g.
  • the second circulator 98b functions as an isolator that transmits a frequency signal in one direction from the second bandpass filter 96b to the first circulator 98a.
  • the configuration of the branch circuit 61 shown in FIG. 7 is the same as the configuration of the branch circuit 92 shown in FIG. 9, and the difference is whether or not the isolator and the branch circuit are integrated.
  • the branch circuit 92 as the injection means included in the microwave generator included in the plasma generation mechanism included in the plasma processing apparatus 90 according to still another embodiment of the present invention has a simple configuration. It can be.
  • the different frequency component of the high frequency oscillated by the magnetron 42 can be reduced.
  • the influence by including a different frequency component in the high frequency which the magnetron 42 oscillates can be reduced. Therefore, such a plasma processing apparatus 90 can generate plasma stably over a long period of time and can realize a long life.
  • the isolator 49 and the circulator 86a may be integrated.
  • a directional coupler may be used instead of the attenuator.
  • the branched fundamental frequency signal from the branching unit is used without being attenuated.
  • the amplifier may be configured to amplify the frequency up to 2% or less of the maximum rating of the high-frequency oscillator. By doing so, the amplified frequency can be easily handled.
  • FIG. 10 is a graph showing the frequency bandwidth of the microwave generated by the microwave generator not including the injection means.
  • FIG. 11 is a graph showing the bandwidth of the microwave generated by the microwave generator including the injection means. 10 and 11, the horizontal axis represents the frequency (MHz (megahertz)), and the vertical axis represents dBm with 1 mW as 0 dB. 10 and 11, the numerical value increases toward the right side of the horizontal axis, and the numerical value increases toward the upper side of the vertical axis. Since the meanings of the horizontal axis and the vertical axis of the graphs shown in FIGS. 12 to 19 described later are the same, the description thereof is omitted.
  • the microwave power is 2000 W (watts)
  • the position of the movable short-circuit plate is 9 mm.
  • the microwave waveform has a peak slightly lower than 2455 MHz, specifically, around 2454 MHz. This peak is gentle, and the so-called bottom portion is greatly expanded. It is what. Specifically, for example, when looking at a portion higher than ⁇ 30.0 dBm, it covers a wide frequency band from about 2452.5 MHz to about 2556 MHz. On the other hand, referring to FIG. 11, the microwave waveform has a peak around 2455 MHz, and this peak is steep. Specifically, for example, as in the case shown in FIG. 10, when looking at a portion higher than ⁇ 30.0 dBm, it is approximately from 2454.5 MHz to 2455.5 MHz, which is a narrow frequency band. .
  • FIGS. 12 and 13 are graphs showing the case where the horizontal axis, that is, the display of the width of the frequency band is widened in the cases shown in FIGS. 10 and 11, respectively.
  • FIG. 12 it can be seen that a large different frequency component of about ⁇ 30.0 dBm exists in the vicinity of 3000 MHz.
  • the different frequency component existing in the vicinity of 3000 MHz is about ⁇ 55.0 dBm, at least smaller than ⁇ 50.0 dBm, and the different frequency component is greatly reduced. I can grasp it.
  • FIG. 14 is a graph showing the frequency bandwidth of the microwave generated by the microwave generator not including the injection means.
  • FIG. 15 is a graph showing the bandwidth of the microwave generated by the microwave generator including the injection means. 14 and 15, as conditions in the microwave generator, the microwave power is 2000 W (watts), and the position of the movable short-circuit plate is 13 mm.
  • the microwave waveform two peaks are observed as the microwave waveform. Specifically, a first peak is seen around 2452 MHz, and a second peak is seen around 2453 MHz. In addition, this waveform has a gentle shape, and a so-called bottom portion is greatly expanded. Specifically, for example, when looking at a portion higher than ⁇ 30.0 dBm, it covers a wide frequency band from about 2451 MHz to about 2554 MHz. On the other hand, referring to FIG. 15, the microwave waveform has a peak around 2452.5 MHz, and this peak is steep. Specifically, for example, as in the case shown in FIG. 14, when a portion higher than ⁇ 30.0 dBm is viewed, it is approximately from 2452 MHz to 2453 MHz, which is a narrow frequency band.
  • 16 and 17 are graphs showing the case where the horizontal axis, that is, the display of the frequency band width is widened in the cases shown in FIGS. 14 and 15, respectively.
  • FIG. 16 it can be seen that a large different frequency component of about ⁇ 35.0 dBm exists in the vicinity of 3000 MHz.
  • FIG. 17 the different frequency component existing in the vicinity of 3000 MHz is about ⁇ 40.0 dBm, and it can be understood that the different frequency component is greatly reduced.
  • FIG. 18 is a graph showing the frequency bandwidth of the microwave generated by the microwave generator not including the injection means.
  • FIG. 19 is a graph showing the bandwidth of the microwave generated by the microwave generator including the injection means. 18 and 19, as conditions in the microwave generator, the microwave power is 2300 W (watts), and the position of the movable short-circuit plate is 12 mm. The horizontal axis is the same as in FIGS. 12, 13, 16, and 17.
  • plasma can be stably generated over a long period of time and a long life can be realized.
  • a semiconductor amplifier is used as an amplifier.
  • the present invention is not limited to this, and another amplifier may be used.
  • the band pass filter is used as the member for filtering.
  • a low pass filter (LPF) and a high pass filter (HPF) may be used in combination. If necessary, only one of them may be used.
  • the branch circuit is provided as the injection means.
  • the present invention is not limited to this, and other methods, for example, in the initial stage of manufacturing the plasma processing apparatus without providing the branch circuit.
  • a signal having the same frequency as the fundamental frequency oscillated by the high-frequency oscillator and having different frequency components reduced may be injected into the high-frequency oscillator.
  • the frequency voltage conversion unit 64 is provided as a means for detecting the frequency, but the frequency voltage conversion unit 64 grasps the frequency at the initial stage of manufacture and grasps it by the semiconductor oscillator 65.
  • the set frequency may be set and output.
  • the attenuator 63 and the frequency voltage converter 64 are required for measurement in the initial stage of manufacturing, but the system can be constructed at low cost because it is removable.
  • the frequency voltage converter 64 is used as a means for grasping the frequency.
  • any means for detecting the frequency may be used, and a commercially available frequency counter or spectrum analyzer may be used.
  • the frequency may be grasped using means for periodically detecting the frequency, and the frequency grasped by the semiconductor oscillator 65 may be set and output.
  • the plasma processing is performed by the microwave using the radial line slot antenna.
  • the plasma processing is not limited to this, and a comb-shaped antenna unit is provided and plasma is generated by the microwave.
  • a plasma processing apparatus or a plasma processing apparatus that generates plasma by emitting microwaves from a slot may be used.

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Abstract

　プラズマ処理装置（１１）は、その内部でプラズマによる処理を行う処理容器と、処理容器外に配置されて高周波を発生させるマイクロ波発生器（４１）を含む。マイクロ波発生器（４１）により発生させた高周波を用いて処理容器内にプラズマを発生させるプラズマ発生機構とを備える。ここで、マイクロ波発生器（４１）は、高周波を発振するマグネトロン（４２）と、マグネトロン（４２）が発振する基本周波数と同じ周波数であって異周波成分を減少させた信号をマグネトロン（４２）に注入する注入手段としての分岐回路（６１）を含む。

Description

プラズマ処理装置、および高周波発生器
　この発明は、プラズマ処理装置、および高周波発生器に関するものであり、特に、マイクロ波を発生させる高周波発生器、およびマイクロ波を用いてプラズマを発生させるプラズマ処理装置に関するものである。
　ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ　Ｓｃａｌｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｃｉｒｃｕｉｔ）やＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタ等の半導体素子、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子等は、処理対象となる被処理基板に対して、エッチングやＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、スパッタリング等の処理を施して製造される。エッチングやＣＶＤ、スパッタリング等の処理については、そのエネルギー供給源としてプラズマを利用した処理方法、すなわち、プラズマエッチングやプラズマＣＶＤ、プラズマスパッタリング等がある。
　ここで、プラズマを利用して処理を行うプラズマ処理装置に関する技術が、ＷＯ２００４／０６８９１７号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１によると、マイクロ波を発生させる際の高周波の発生源として、マグネトロンを用いることが開示されている。マグネトロンは、比較的安価に構成することができ、かつ、ハイパワーが出力できるので、マイクロ波を発生する発生源として有効に利用されている。
ＷＯ２００４／０６８９１７号公報
　特許文献１に係るプラズマ処理装置は、高周波電磁界を生成する高周波発振器と、この高周波発振器よりも出力電圧が低くかつ発振周波数が安定した基準発振器とを備えることとしている。そして、基準発振器により生成された基準信号を高周波発振器に注入することにより、高周波発振器の発振周波数を基準信号の周波数に固定することとしている。このように構成することにより、高周波発振器の発振周波数のうち、基準信号の周波数と異なる周波数成分を低減して、負荷側と電源側とのインピーダンスの整合を正確に行い、処理容器内に効率よく高周波電磁界を供給することとしている。
　しかし、特許文献１のような高周波発振器の発振周波数を基準信号の周波数に固定する手法では、以下のような場合に対応することが困難である。
　高周波の発生源としては、機械加工品から構成される機器を用いる。例えば、マグネトロンを用いる場合について説明すると、フィラメントや、陽極側を構成する陽極ベイン、空洞共振部等といったマグネトロンを構成する各部材は、機械加工品から構成されている。そうすると、このような機械加工品を組み立てて製造されるマグネトロンには、製造された複数のマグネトロンの間におけるばらつき、いわゆる器差が生じてしまう。その結果、各マグネトロンにおいて発振する周波数の特性に、若干のばらつきが生じてしまう。
　具体的には、マグネトロンが発振するマイクロ波の周波数特性として、設定された基本周波数の波形について考えてみる。基本周波数のピークの周波数を同じとし、基本周波数の波形も同じとなるように、マグネトロンを構成する各機械加工品を設計して組み立て、マグネトロンを製造した場合においても、あるものについては、基本周波数の波形が、ピークの部分において急峻な形状であったり、他のものについては、基本周波数の波形が、一応ピークの部分が最も高い形状であるものの急峻ではなく、全体としてなだらかな形状であったり、基本周波数の波形が大きく乱れたりする場合がある。この傾向は、一般的には特に低パワー側で顕著となる。基本周波数の波形としては、強い共振が望まれる観点から、ピークの部分の急峻な形状が求められるものである。そうすると、基本周波数の波形が大きく乱れたものは、好ましくない。そして、複数のマグネトロンの間におけるこのような基本周波数の波形のばらつきは、発振されたマイクロ波を共振させて生成されるプラズマのばらつきにもつながりかねない。ここで、上記した特許文献１に示す手法においては、高周波発振器の発振周波数を基準信号の周波数に固定させるものであるため、全てのマグネトロンにこのような手法を用いても、基本周波数の波形が大きく乱れている場合等、対応できない場合がある。
　また、マグネトロンが発振するマイクロ波の他の周波数特性として、いわゆるスプリアスと呼ばれる設計上意図されない異周波成分がある。この異周波成分は、マイクロ波に含まれるものである。異周波成分についても、上記の製造された複数のマグネトロンの間におけるばらつきに起因して、複数のマグネトロンの間で異なる場合が多い。異周波成分は、マグネトロンが発振するマイクロ波が伝播する導波路において、予期せぬ反射波を引き起こし、この予期せぬ反射波に起因する電力が、マグネトロンに電力を供給する高圧電源側で検出される要因になる。このような予期せぬ反射波に起因する電力が発生すると、マグネトロンの実効パワーやマイクロ波を発生させる際の負荷のインピーダンスが変化することになる。このような状況は、実効パワーや負荷のインピーダンスの安定を求めるプラズマ処理において、好ましくない。そして、特許文献１のような手法を用いた場合においては、このような状況に対応することが困難である。
　この発明の一つの局面においては、プラズマを用いて被処理対象物に処理を行うプラズマ処理装置である。プラズマ処理装置は、その内部でプラズマによる処理を行う処理容器と、処理容器外に配置されて高周波を発生させる高周波発生器を含む。高周波発生器により発生させた高周波を用いて処理容器内にプラズマを発生させるプラズマ発生機構とを備える。ここで、高周波発生器は、高周波を発振する高周波発振器と、高周波発振器が発振する基本周波数と同じ周波数であって異周波成分を減少させた信号を高周波発振器に注入する注入手段とを含む。
　このように構成することにより、高周波発振器が発振する基本周波数と同じ周波数であって異周波成分を低減した信号を高周波発振器に注入するので、高周波発振器が発振する高周波のうちの異周波成分を少なくすることができる。そうすると、高周波発振器が発振する高周波において、異周波成分を含むことによる影響、具体的には、異周波成分を含むことにより予期せぬ反射波が発生することに基づく実効パワーの変化や負荷インピーダンスの変化のおそれや、基本周波数の波形の乱れ等を低減することができる。したがって、プラズマを長期に亘って安定して生成することができると共に、長寿命を実現することができる。
　すなわち、この発明の一つの局面におけるプラズマ処理装置としては、高周波発振器自体の基本周波数を把握した上で、把握した高周波発振器の基本周波数と同じ周波数であり異周波成分を低減した信号を高周波発振器に注入し、高周波発振器自体の発振する基本周波数における異周波成分を少なくすることにある。
　ここで、マグネトロンが発振するマイクロ波の周波数特性として、基本周波数のピークの周波数である中心周波数について考えてみる。例えば、中心周波数が２．４５ＧＨｚとなるよう各機械加工品を設計して組み立て、マグネトロンを製造した場合においても、あるものにおいては、中心周波数が２．４４ＧＨｚであったり、他のものにおいては、中心周波数が２．４６ＧＨｚであったりすることがある。
　しかし、このような中心周波数が狙いの周波数とならなくとも、その波形、具体的には、中心周波数の狙いの周波数付近において急峻であったり、異周波成分を含まず全体として乱れていないきれいな波形を有するものであれば、後の周波数の整合工程等において、安定した定在波や安定した定在波の形成に基づく電磁界の形成が可能となり、結果的に処理容器内において安定して均一なプラズマを生成することができる。したがって、このような狙いの中心周波数からのずれは、大きな問題とならないものである。すなわち、この発明の一つの局面におけるプラズマ処理装置は、安定して均一なプラズマを生成することの阻害要因である異周波成分を少なくすることにより、高周波発振器自体の有する中心周波数の部分の形状が急峻で、基本周波数の波形が乱れておらず、きれいな基本周波数の形状を形成しようとするものである。
　また、高周波発生器は、高周波発振器から負荷側に位置する整合器へ周波数信号を一方向に伝送するアイソレーターと、高周波発振器およびアイソレーターの間に設けられ高周波をアイソレーター側に伝播する導波路とを含み、注入手段は、導波路に分岐部を設けた分岐回路を含み、分岐回路は、分岐部から分岐して分岐回路内に入力された高周波を用いて、高周波発振器が発振する基本周波数と同じ周波数であって異周波成分を減少させた信号を形成する信号形成手段を含むよう構成してもよい。
　また、注入手段は、導波路上であって分岐部とアイソレーターとの間に設けられ、３つの端子を有する第一のサーキュレーターを含み、第一のサーキュレーターのうち、第一の端子は、高周波発振器側に接続され、第二の端子は、アイソレーター側に接続され、第三の端子は、信号形成手段が設けられた側に接続されるよう構成してもよい。
　また、信号形成手段は、分岐部から高周波の周波数信号の一部を分岐し、高周波の周波数信号を減衰させて分岐回路内に入力する減衰器、または分岐部から高周波の周波数信号の一部を分岐して分岐回路内に入力する方向性結合器を含むよう構成してもよい。
　また、信号形成手段は、高周波発振器が発振する基本周波数から所定の帯域の周波数のフィルタリングを行う第一のバンドパスフィルタを含むよう構成してもよい。
　また、信号形成手段は、分岐回路に分岐されて入力され、第一のバンドパスフィルタにより所定の帯域の周波数のフィルタリングを行った周波数信号を増幅させる増幅器と、増幅器により増幅させた周波数信号から所定の帯域の周波数のフィルタリングを行う第二のバンドパスフィルタとを含むよう構成してもよい。
　また、信号形成手段は、減衰器または方向性結合器から分岐回路内に入力された周波数を電圧に変換する周波数電圧変換部と、周波数電圧変換部により変換された電圧により高周波発振器が発振する基本周波数と同じ周波数を発振する高周波発振部とを含み、注入手段は、高周波発振部により発振した周波数信号を、高周波発振器に注入するよう構成してもよい。
　また、信号形成手段は、高周波発振部により発振した周波数を増幅させる増幅器と、増幅器により増幅させた周波数信号から所定の帯域の周波数のフィルタリングを行うバンドパスフィルタとを含むよう構成してもよい。こうすることにより、より確実に、かつ高精度に、高周波発振器が発振する基本周波数から異周波成分を減少させることができる。
　また、注入手段は、高周波発振器の最大の定格の２％以下の電力の信号を注入するよう構成してもよい。
　高周波発振部は、半導体発振器、ＶＣＯ、およびＭＥＭＳ発振器のうちのいずれか一つを含むよう構成してもよい。
　また、分岐回路は、第二のサーキュレーターを含み、第二のサーキュレーターのうち、第一の端子は、バンドパスフィルタに接続され、第二の端子は、第一のサーキュレーターの第三の端子に接続され、第三の端子は、ダミー負荷に接続されているよう構成してもよい。こうすることにより、第一および第二のサーキュレーターにより、整合性よく信号を送信することができる。
　また、アイソレーターと分岐回路とは、一体化されているよう構成してもよい。こうすることにより、より簡易な構成で、上記した作用効果を奏することができる。
　また、プラズマ発生機構は、高周波発振器により発生させた高周波を処理容器内へ透過させる誘電体窓と、複数のスロット孔が設けられており、高周波を誘電体窓に放射するスロットアンテナ板とを含むよう構成してもよい。
　また、プラズマ発生機構により発生させるプラズマは、ラジアルラインスロットアンテナにより生成されるよう構成してもよい。
　この発明の他の局面においては、高周波発生器は、高周波を発振する高周波発振器と、高周波発振器が発振する基本周波数と同じ周波数であって異周波成分を減少させた信号を高周波発振器に注入する注入手段とを含む。
　このような高周波発生器によると、高周波発振器が発振する高周波のうちの異周波成分を少なくすることができる。そうすると、高周波発振器が発振する高周波において、異周波成分を含むことによる影響、具体的には、異周波成分を含むことにより予期せぬ反射波が発生することに基づく実効パワーの変化や負荷インピーダンスの変化のおそれや、基本周波数の波形の乱れ等を低減することができる。したがって、長期に亘って安定して良質な高周波を発生させることができる。
　このようなプラズマ処理装置の構成によると、高周波発振器が発振する基本周波数と同じ周波数であって異周波成分を低減した信号を高周波発振器に注入するので、高周波発振器が発振する高周波のうちの異周波成分を少なくすることができる。そうすると、高周波発振器が発振する高周波において、異周波成分を含むことによる影響、具体的には、異周波成分を含むことにより予期せぬ反射波が発生することに基づく実効パワーの変化や負荷インピーダンスの変化のおそれや、基本周波数の波形の乱れ等を低減することができる。したがって、プラズマを長期に亘って安定して生成することができると共に、長寿命を実現することができる。
　また、このような高周波発生器によると、高周波発振器が発振する高周波のうちの異周波成分を少なくすることができる。そうすると、高周波発振器が発振する高周波において、異周波成分を含むことによる影響、具体的には、異周波成分を含むことにより予期せぬ反射波が発生することに基づく実効パワーの変化や負荷インピーダンスの変化のおそれや、基本周波数の波形の乱れ等を低減することができる。したがって、長期に亘って安定して良質な高周波を発生させることができる。
この発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置の要部を示す概略断面図である。 図１に示すプラズマ処理装置に含まれるスロットアンテナ板を、図１中の矢印ＩＩの方向から見た概略図である。 マイクロ波発生器の概略的な構成を示すブロック図である。 マイクロ波発生器に含まれるマグネトロンの周辺の構成を示す模式図である。 マイクロ波発生器に含まれる４Ｅチューナーの周辺の構成を示す模式図である。 図３中の二点鎖線で示す分岐回路の構成を示すブロック図である。 この発明の他の実施形態に係るプラズマ処理装置に備えられるマイクロ波発生器に含まれる分岐回路を示すブロック図である。 この発明のさらに他の実施形態に係るプラズマ処理装置に備えられるマイクロ波発生器に含まれる分岐回路を示すブロック図である。 この発明のさらに他の実施形態に係るプラズマ処理装置に備えられるマイクロ波発生器に含まれる分岐回路を示すブロック図である。 注入手段を含まないマイクロ波発生器により発生させたマイクロ波の周波数の帯域幅を示すグラフであり、マイクロ波発生器における条件として、マイクロ波パワーを２０００Ｗ（ワット）とし、可動短絡板の位置を９ｍｍとしたものである。 注入手段を含むマイクロ波発生器により発生させたマイクロ波の周波数の帯域幅を示すグラフであり、マイクロ波発生器における条件として、マイクロ波パワーを２０００Ｗ（ワット）とし、可動短絡板の位置を９ｍｍとしたものである。 注入手段を含まないマイクロ波発生器により発生させたマイクロ波の周波数の帯域幅を示すグラフであり、マイクロ波発生器における条件として、マイクロ波パワーを２０００Ｗ（ワット）とし、可動短絡板の位置を９ｍｍとしたものであって、図１０に示す場合の横軸の表示を広くした場合を示す。 注入手段を含むマイクロ波発生器により発生させたマイクロ波の周波数の帯域幅を示すグラフであり、マイクロ波発生器における条件として、マイクロ波パワーを２０００Ｗ（ワット）とし、可動短絡板の位置を９ｍｍとしたものであって、図１１に示す場合の横軸の表示を広くした場合を示す。 注入手段を含まないマイクロ波発生器により発生させたマイクロ波の周波数の帯域幅を示すグラフであり、マイクロ波発生器における条件として、マイクロ波パワーを２０００Ｗ（ワット）とし、可動短絡板の位置を１３ｍｍとしたものである。 注入手段を含むマイクロ波発生器により発生させたマイクロ波の周波数の帯域幅を示すグラフであり、マイクロ波発生器における条件として、マイクロ波パワーを２０００Ｗ（ワット）とし、可動短絡板の位置を１３ｍｍとしたものである。 注入手段を含まないマイクロ波発生器により発生させたマイクロ波の周波数の帯域幅を示すグラフであり、マイクロ波発生器における条件として、マイクロ波パワーを２０００Ｗ（ワット）とし、可動短絡板の位置を１３ｍｍとしたものであって、図１３に示す場合の横軸の表示を広くした場合を示す。 注入手段を含むマイクロ波発生器により発生させたマイクロ波の周波数の帯域幅を示すグラフであり、マイクロ波発生器における条件として、マイクロ波パワーを２０００Ｗ（ワット）とし、可動短絡板の位置を１３ｍｍとしたものであって、図１４に示す場合の横軸の表示を広くした場合を示す。 注入手段を含まないマイクロ波発生器により発生させたマイクロ波の周波数の帯域幅を示すグラフであり、マイクロ波発生器における条件として、マイクロ波パワーを２３００Ｗ（ワット）とし、可動短絡板の位置を１２ｍｍとしたものである。 注入手段を含むマイクロ波発生器により発生させたマイクロ波の周波数の帯域幅を示すグラフであり、マイクロ波発生器における条件として、マイクロ波パワーを２３００Ｗ（ワット）とし、可動短絡板の位置を１２ｍｍとしたものである。
　以下、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、この発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置の要部を示す概略断面図である。図２は、図１に示すプラズマ処理装置に含まれるスロットアンテナ板を下方側、すなわち、図１中の矢印ＩＩの方向から見た図である。なお、図１において、理解の容易の観点から、部材の一部のハッチングを省略している。また、この実施形態においては、図１中の矢印ＩＩで示す方向またはその逆の方向で示される図１における紙面上下方向を、プラズマ処理装置における上下方向としている。
　図１および図２を参照して、プラズマ処理装置１１は、被処理対象物である被処理基板Ｗに対して、プラズマを用いて処理を行う。具体的には、エッチングやＣＶＤ、スパッタリング等の処理を行う。被処理基板Ｗとしては、例えば、半導体素子の製造に用いられるシリコン基板が挙げられる。
　プラズマ処理装置１１は、その内部で被処理基板Ｗに対してプラズマにより処理を行う処理容器１２と、処理容器１２内にプラズマ励起用のガスやプラズマ処理用のガスを供給するガス供給部１３と、処理容器１２内に設けられ、その上で被処理基板Ｗを保持する円板状の保持台１４と、マイクロ波を用い、処理容器１２内にプラズマを発生させるプラズマ発生機構１９と、プラズマ処理装置１１全体の動作を制御する制御部１５とを備える。制御部１５は、ガス供給部１３におけるガス流量、処理容器１２内の圧力等、プラズマ処理装置１１全体の制御を行う。
　処理容器１２は、保持台１４の下方側に位置する底部２１と、底部２１の外周から上方向に延びる側壁２２とを含む。側壁２２は、略円筒状である。処理容器１２の底部２１には、その一部を貫通するように排気用の排気孔２３が設けられている。処理容器１２の上部側は開口しており、処理容器１２の上部側に配置される蓋部２４、後述する誘電体窓１６、および誘電体窓１６と蓋部２４との間に介在するシール部材としてのＯリング２５によって、処理容器１２は密封可能に構成されている。
　ガス供給部１３は、被処理基板Ｗの中央に向かってガスを吹付ける第一のガス供給部２６と、被処理基板Ｗの外側からガスを吹付ける第二のガス供給部２７とを含む。第一のガス供給部２６においてガスを供給するガス供給孔３０ａは、誘電体窓１６の径方向中央であって、保持台１４と対向する対向面となる誘電体窓１６の下面２８よりも誘電体窓１６の内方側に後退した位置に設けられている。第一のガス供給部２６は、第一のガス供給部２６に接続されたガス供給系２９により流量等を調整しながらプラズマ励起用の不活性ガスやプラズマ処理用のガスを供給する。第二のガス供給部２７は、側壁２２の上部側の一部において、処理容器１２内にプラズマ励起用の不活性ガスやプラズマ処理用のガスを供給する複数のガス供給孔３０ｂを設けることにより形成されている。複数のガス供給孔３０ｂは、周方向に等しい間隔を開けて設けられている。第一のガス供給部２６および第二のガス供給部２７には、同じガス供給源から同じ種類のプラズマ励起用の不活性ガスやプラズマ処理用のガスが供給される。なお、要求や制御内容等に応じて、第一のガス供給部２６および第二のガス供給部２７から別のガスを供給することもでき、それらの流量比等を調整することもできる。
　保持台１４には、ＲＦ（ｒａｄｉｏ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）バイアス用の高周波電源３８がマッチングユニット３９を介して保持台１４内の電極に電気的に接続されている。この高周波電源３８は、例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波を所定の電力（バイアスパワー）で出力可能である。マッチングユニット３９は、高周波電源３８側のインピーダンスと、主に電極、プラズマ、処理容器１２といった負荷側のインピーダンスとの間で整合をとるための整合器を収容しており、この整合器の中に自己バイアス生成用のブロッキングコンデンサが含まれている。なお、プラズマ処理時において、この保持台１４へのバイアス電圧の供給は、必要に応じて行ってもよいし、行わなくてもよい。
　保持台１４は、静電チャック（図示せず）によりその上に被処理基板Ｗを保持可能である。また、保持台１４は、加熱のためのヒータ（図示せず）等を備え、保持台１４の内部に設けられた温度調整機構３３により所望の温度に設定可能である。保持台１４は、底部２１の下方側から垂直上方に延びる絶縁性の筒状支持部３１に支持されている。上記した排気孔２３は、筒状支持部３１の外周に沿って処理容器１２の底部２１の一部を貫通するように設けられている。環状の排気孔２３の下方側には排気管（図示せず）を介して排気装置（図示せず）が接続されている。排気装置は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有している。排気装置により、処理容器１２内を所定の圧力まで減圧することができる。
　プラズマ発生機構１９は、処理容器１２外に設けられており、プラズマ励起用のマイクロ波を発生させるマイクロ波発生器４１を含む。また、プラズマ発生機構１９は、保持台１４と対向する位置に配置され、マイクロ波発生器４１により発生させたマイクロ波を処理容器１２内に導入する誘電体窓１６を含む。また、プラズマ発生機構１９は、複数のスロット孔２０が設けられており、誘電体窓１６の上方側に配置され、マイクロ波を誘電体窓１６に放射するスロットアンテナ板１７を含む。また、プラズマ発生機構１９は、スロットアンテナ板１７の上方側に配置され、後述する同軸導波管３６により導入されたマイクロ波を径方向に伝播する誘電体部材１８を含む。
　マイクロ波発生器４１は、モード変換器３４および導波管３５を介して、マイクロ波を導入する同軸導波管３６の上部に接続されている。例えば、マイクロ波発生器４１で発生させたＴＥモードのマイクロ波は、導波管３５を通り、モード変換器３４によりＴＥＭモードへ変換され、同軸導波管３６を伝播する。マイクロ波発生器４１の詳細な構成については、後述する。なお、マイクロ波発生器４１に対しての導波管３５側が、後述する負荷側となる。
　誘電体窓１６は、略円板状であって、誘電体で構成されている。誘電体窓１６の下面２８の一部には、導入されたマイクロ波による定在波の発生を容易にするためのテーパ状に凹んだ環状の凹部３７が設けられている。この凹部３７により、誘電体窓１６の下部側にマイクロ波によるプラズマを効率的に生成することができる。なお、誘電体窓１６の具体的な材質としては、石英やアルミナ等が挙げられる。
　スロットアンテナ板１７は、薄板状であって、円板状である。複数のスロット孔２０については、図３に示すように、それぞれ所定の間隔を開けて直交するように２つのスロット孔２０が一対となるように設けられており、一対をなしたスロット孔２０が周方向に所定の間隔を開けて設けられている。また、径方向においても、複数の一対のスロット孔２０が所定の間隔を開けて設けられている。
　マイクロ波発生器４１により発生させたマイクロ波は、同軸導波管３６を通って、誘電体部材１８に伝播される。内部に冷媒等を循環させる循環路４０を有し誘電体部材１８等の温度調整を行う冷却ジャケット３２とスロットアンテナ板１７との間に挟まれた誘電体部材１８の内部を径方向外側に向かって、マイクロ波は放射状に広がり、スロットアンテナ板１７に設けられた複数のスロット孔２０から誘電体窓１６に放射される。誘電体窓１６を透過したマイクロ波は、誘電体窓１６の直下に電界を生じさせ、処理容器１２内にプラズマを生成させる。
　プラズマ処理装置１１においてマイクロ波プラズマを発生させた場合、誘電体窓１６の下面２８の直下、具体的には、誘電体窓１６の下面２８の数ｃｍ程度下に位置する領域においては、プラズマの電子温度が比較的高いいわゆるプラズマ生成領域が形成される。そして、その下側に位置する領域には、プラズマ生成領域で生成されたプラズマが拡散するいわゆるプラズマ拡散領域が形成される。このプラズマ拡散領域は、プラズマの電子温度が比較的低い領域であり、この領域でプラズマ処理を行う。そうすると、プラズマ処理時における被処理基板Ｗに対するいわゆるプラズマダメージを与えず、かつ、プラズマの電子密度が高いので、効率的なプラズマ処理を行うことができる。
　ここで、上記した構成のプラズマ処理装置１１に備えられるプラズマ発生機構１９に含まれるマイクロ波発生器４１の具体的な構成について説明する。
　図３は、マイクロ波発生器４１の概略的な構成を示すブロック図である。図４は、マイクロ波発生器４１に含まれる後述のマグネトロンの周辺の構成を示す模式図である。図５は、マイクロ波発生器４１に含まれる後述の４Ｅチューナーの周辺の構成を示す模式図である。
　図１～図５を参照して、マイクロ波発生器４１は、高周波としてのマイクロ波を発振する高周波発振器としてのマグネトロン４２と、マグネトロン４２に電圧を供給する高圧電源４３と、高周波を発振する際のカソード電極４６ａを構成するフィラメントに電源を供給するフィラメント電源４４とを含む。発振部は、マグネトロン４２と、マグネトロン４２のマイクロ波のパワーを導波管に伝えるランチャー（図示せず）から構成されている。マグネトロン４２から発振されるマイクロ波は、図３中の矢印Ａ１の方向に進行する。なお、マイクロ波の反射波については、図３中の矢印Ａ１の逆の方向である矢印Ａ２で示す方向に進行する。
　マグネトロン４２と高圧電源４３との間には、回路４５が組まれている。回路４５を介して、高圧電源４３側からマグネトロン４２側にアノード電流が供給される。マグネトロン４２の内部において、回路４５には、フィラメントが組み込まれている。フィラメントによって構成されるカソード電極４６ａと、高圧電源４３からアノード電流を供給されて形成されるアノード電極４６ｂとによって、外部に出力されるマイクロ波４８が生成される。なお、カソード電極４６ａを構成する陰極側となる上記したフィラメント、および陽極側となるアノード電極４６ｂを形成する陽極ベイン（図示せず）等は、機械加工により製造される機械加工品である。
　また、マイクロ波発生器４１は、マグネトロン４２により発振させたマイクロ波を、アイソレーター４９を介して接続される方向性結合器５４と、整合器としての４Ｅチューナー５１とを含む。アイソレーター４９は、マグネトロン４２から負荷５０側に位置する４Ｅチューナー５１側へ、周波数信号を一方向に伝送する。ここでいう負荷５０は、モード変換器３４等、いわゆる導波管３５の下流側に位置する部材である。
　４Ｅチューナー５１は、マイクロ波の進行方向に向かって間隔を開けて設けられる４つの可動短絡板（図示せず）を備える可動短絡部５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄと、可動短絡部５２ａに対してマグネトロン４２側に位置する３つのプローブ５３ａ、５３ｂ、５３ｃを含む。３つのプローブ５３ａ、５３ｂ、５３ｃは、マイクロ波の進行方向に向かって基本周波数λの１／８、すなわち、λ／８の距離離れて設けられる。また、３つのプローブ５３ａ、５３ｂ、５３ｃに接続された演算回路５３ｄにより、３つのプローブ５３ａ～５３ｃにそれぞれ対応する図示しない同調棒の突出量が算出される。
　また、４Ｅチューナー５１には、可動短絡部５２ａに対してマグネトロン４２側に方向性結合器５４が設けられている。この方向性結合器５４は、双方向性結合器である。なお、方向性結合器５４は、３つのプローブ５３ａ、５３ｂ、５３ｃに対向していなくてもよい。この方向性結合器５４を用いて、導波管内を進行する進行波の電力信号５５ａ、および導波管内を進行する反射波の電力信号５５ｂを、マイクロ波発生器４１に設けられる電圧制御回路５６に送る。この電圧制御回路５６から、高圧電源４３により供給する電圧の制御信号５７ａおよびフィラメント電源４４に供給する電圧の制御信号５７ｂを送信し、高圧電源４３の電圧の制御を行う。
　なお、マグネトロン４２と４Ｅチューナー５１との間に設けられるアイソレーター４９は、受動素子であるサーキュレーターのうち、１つの端子をダミー負荷５９とすることにより構成されている。すなわち、マグネトロン４２側に位置する第一の端子５８ａを発振部と接続し、４Ｅチューナー５１側に位置する第二の端子５８ｂを４Ｅチューナー５１と接続し、残りの第三の端子５８ｃにダミー負荷５９を接続することにより構成されている。こうすることにより、アイソレーター４９は、マグネトロン４２から負荷５０側に位置する４Ｅチューナー５１へ、周波数信号を一方向に伝送することができる。
　ここで、マイクロ波発生器４１は、高周波発振器が発振する基本周波数と同じ周波数であって異周波成分を減少させた信号を高周波発振器に注入する注入手段としての分岐回路６１を備える。分岐回路６１は、発振部からアイソレーター４９に至る導波路６０において、導波路６０を分岐させて設けられている。分岐回路６１は、図３中の二点鎖線で示している。
　ここで、分岐回路６１の構成について説明する。図６は、図３中の二点鎖線で示す分岐回路の構成を示すブロック図である。図６を参照して、分岐回路６１は、マグネトロン４２からアイソレーター４９に至る導波路６０から分岐する分岐部６２と、分岐部６２からの分岐された基本周波数の信号を減衰させる減衰器６３と、減衰器６３により減衰させた周波数信号について、周波数信号から電圧信号への変換を行う周波数電圧変換部６４と、周波数電圧変換部６４により変換された電圧信号を基に周波数の発振を行う半導体発振器６５と、半導体発振器６５により発振した周波数を増幅させる増幅器としての半導体アンプ６６と、半導体アンプ６６により増幅させた周波数において、所定の周波数帯域のみを通過させ、その他の周波数帯域を取り除くフィルタリングを行うバンドパスフィルタ６７と、バンドパスフィルタ６７によりフィルタリングした周波数について、周波数信号を導波路６０に設けられた第一のサーキュレーター６８ａに送る第二のサーキュレーター６８ｂと、導波路６０に設けられ、第二のサーキュレーター６８ｂにより送られた信号をマグネトロン４２側に注入する第一のサーキュレーター６８ａとを備える。
　第一のサーキュレーター６８ａは、第一の端子６９ａがマグネトロン４２側に接続され、第二の端子６９ｂがアイソレーター４９側に接続され、第三の端子６９ｃが第二のサーキュレーター６８ｂの第二の端子６９ｅに接続される。第二のサーキュレーター６８ｂは、第一の端子６９ｄがバンドパスフィルタ６７に接続され、第二の端子６９ｅが第一のサーキュレーター６８ａの第三の端子６９ｃに接続され、第三の端子６９ｆがダミー負荷７０に接続されている。第二のサーキュレーター６８ｂは、バンドパスフィルタ６７から第一のサーキュレーター６８ａへ、周波数信号を一方向に伝送するアイソレーターとして機能する。このような構成とすることにより、第一のサーキュレーター６８ａにより、整合性よく信号を送信することができる。
　ここで、マイクロ波発生器４１に含まれる分岐回路６１の動作について説明する。マグネトロン４２から発振されたマイクロ波は、分岐部６２において一部分岐される。分岐部６２により分岐されて減衰器６３に入力された周波数信号は減衰器６３により減衰される。減衰された周波数信号は、周波数電圧変換部６４により電圧信号に変換される。そして、周波数信号に基づく電圧信号により、半導体発振器６５によってマグネトロン４２が発振したマイクロ波の基本周波数と同じ基本周波数の周波数信号が形成される。そして、半導体発振器６５により形成されたマイクロ波の基本周波数と同じ基本周波数を有する周波数信号が、半導体アンプ６６により増幅される。増幅された周波数信号は、バンドパスフィルタ６７によって、フィルタリングされる。半導体アンプ６６またはバンドパスフィルタ６７からの周波数信号は、モード変換器を経てＴＥ変換され、導波管に伝播させる。そして、バンドパスフィルタ６７によってフィルタリングされ、基本周波数と同じ基本周波数を有する周波数信号を、再び第二および第一のサーキュレーター６８ｂ、６８ａを介して、マグネトロン４２側に注入する。このようにして、分岐回路６１により、マグネトロン４２が発振する基本周波数と同じ基本周波数であって異周波成分を減少させた信号をマグネトロン４２に注入する。
　ここで、減衰器６３から分岐回路６１内に入力された周波数を電圧に変換する周波数電圧変換部６４、および周波数電圧変換部６４により変換された電圧によりマグネトロン４２が発振する基本周波数と同じ周波数を発振する半導体発振器６５は、マグネトロン４２が発振する基本周波数と同じ周波数の信号を形成する信号形成手段として作動する。
　また、半導体発振器６５と、半導体アンプ６６およびバンドパスフィルタ６７は、分岐部６２から分岐して分岐回路６１内に入力された高周波を用いて、マグネトロン４２が発振する基本周波数と同じ周波数であって異周波成分を減少させた信号を形成する信号形成手段として作動する。
　このように構成することにより、マグネトロン４２が発振する基本周波数と同じ周波数であって異周波成分を低減した信号をマグネトロン４２に注入するので、マグネトロン４２が発振する高周波のうちの異周波成分を少なくすることができる。そうすると、マグネトロン４２が発振する高周波において、異周波成分を含むことによる影響、具体的には、異周波成分を含むことにより予期せぬ反射波が発生することに基づく実効パワーの変化や負荷インピーダンスの変化のおそれや、基本周波数の波形の乱れ等を低減することができる。したがって、プラズマを長期に亘って安定して生成することができると共に、長寿命を実現することができる。
　また、このような高周波発生器としてのマイクロ波発生器４１は、高周波を発振する高周波発振器としてのマグネトロン４２と、マグネトロン４２が発振する基本周波数と同じ周波数であって異周波成分を減少させた信号をマグネトロン４２に注入する注入手段とを含むため、マグネトロン４２が発振する高周波のうちの異周波成分を少なくすることができる。そうすると、マグネトロン４２が発振する高周波において、異周波成分を含むことによる影響、具体的には、異周波成分を含むことにより予期せぬ反射波が発生することに基づく実効パワーの変化や負荷インピーダンスの変化のおそれや、基本周波数の波形の乱れ等を低減することができる。したがって、長期に亘って安定して良質な高周波を発生させることができる。
　この場合、導波路６０に設けた分岐回路６１により、マグネトロン４２が発振する基本周波数と同じ周波数であって異周波成分を減少させた信号を、マグネトロン４２に注入している。そうすると、以下のような場合に対応することができる。すなわち、異周波成分は、マグネトロン４２の経年変化、具体的には、マグネトロン４２を構成する機械加工品部材であるフィラメントの発熱に起因する温度上昇に基づく消耗や、図示しないベインの変形等に起因して変化するものである。このような場合において、マグネトロン４２が発振する基本周波数と同じ周波数であって異周波成分を低減した信号をマグネトロン４２に注入する注入手段を分岐回路６１として設けることにより、マグネトロン４２を構成するフィラメント等の経年変化に基づいて発生する異周波成分を減少させることができる。
　この場合、半導体発振器６５を用いてマグネトロン４２が発振する基本周波数と同じ基本周波数を有するマイクロ波を発振させているため、ノイズが少なく、波形をきれいにしたマイクロ波を発振することができ、注入するマイクロ波について、異周波成分を相当少ないものとすることができる。
　また、この場合、分岐部６２からマイクロ波の周波数信号の一部を分岐し、マイクロ波の周波数信号を減衰させて分岐回路６１内に入力する減衰器６３を用いているため、導波路６０から分岐させた周波数信号の取り扱い性を向上させることができる。
　また、所定の周波数帯域のみを通過させ、その他の周波数帯域を取り除くフィルタリングを行うバンドパスフィルタ６７を用いているため、効率的に、異周波成分を減少させることができる。
　また、この場合、信号形成手段は、減衰器６３から分岐回路６１内に入力された周波数を電圧に変換する周波数電圧変換部６４と、周波数電圧変換部６４により変換された電圧によりマグネトロン４２が発振する基本周波数と同じ周波数を発振する半導体発振器６５とを含むため、マグネトロン４２が発振する基本周波数と同じ周波数を有する周波数信号をより、異周波成分の少ないものとすることができる。
　なお、この場合において、マグネトロン４２の最大の定格の２％以下の電力の信号を注入することにしてもよい。すなわち、マイクロ波パワーとして３０００Ｗである場合、６０Ｗ以下の電力の信号を注入することにより、異周波成分を効率的に減少させることができる。
　また、この場合、出力電力が小さい場合、例えば、最大の定格の２０％の出力であった場合にも、効率的に、異周波成分を減少させて、基本周波数の波形をきれいにすることができる。
　なお、図６に示す実施形態において、半導体発振器６５の代わりに、電圧制御発振器（ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　Ｏｓｉｌｌａｔｏｒ））を用いることにしてもよいし、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）発振器等を用いることにしてもよい。
　なお、上記の実施の形態においては、半導体発振器や半導体発振器に付随する周波数電圧変換部等とを備える構成としたが、これに限らず、分岐回路においてこれらの部材を省略して、以下のような構成としてもよい。
　例えば、図６において、半導体アンプ６６の出力の異周波成分が十分に小さいときは、バンドパスフィルタ６７を取り除き、半導体アンプ６６の出力を直接サーキュレーター６８ｂの端子６９ｄに接続することにしてもよい。
　図７は、この発明の他の実施形態に係るプラズマ処理装置８０に備えられるマイクロ波発生器に含まれる注入手段としての分岐回路を示すブロック図である。図７は、図６に示す図に相当する。また、この発明の他の実施形態に係るプラズマ処理装置８０に備えられるマイクロ波発生器に含まれる注入手段としての分岐回路以外の構成は、プラズマ処理装置１１と同様であるため、その説明を省略する。
　図７を参照して、分岐回路７１は、マグネトロン４２からアイソレーター４９に至る導波路７２から分岐する分岐部７３と、分岐部７３からの分岐された基本周波数の信号を減衰する減衰器７４と、減衰器７４により減衰させた周波数信号について、所定の周波数帯域のみを通過させてフィルタリングを行う第一のバンドパスフィルタ７５ａと、第一のバンドパスフィルタ７５ａによりフィルタリングした周波数について、周波数を増幅させる半導体アンプ７６と、半導体アンプ７６により増幅させた周波数において、所定の周波数帯域のみを通過させて再びフィルタリングを行う第二のバンドパスフィルタ７５ｂと、第二のバンドパスフィルタ７５ｂによりフィルタリングした周波数について、周波数信号を導波路７２に設けられた第一のサーキュレーター７７ａに送る第二のサーキュレーター７７ｂと、導波路７２に設けられ、第二のサーキュレーター７７ｂにより送られた信号をマグネトロン４２側に注入する第一のサーキュレーター７７ａとを備える。
　第一のサーキュレーター７７ａは、第一の端子７８ａがマグネトロン４２側に接続され、第二の端子７８ｂがアイソレーター４９側に接続され、第三の端子７８ｃが第二のサーキュレーター７７ｂの第二の端子７８ｅに接続される。第二のサーキュレーター７７ｂは、第一の端子７８ｄが第二のバンドパスフィルタ７５ｂに接続され、第二の端子７８ｅが第一のサーキュレーター７７ａの第三の端子７８ｃに接続され、第三の端子７８ｆがダミー負荷７９に接続されている。第二のサーキュレーター７７ｂは、第二のバンドパスフィルタ７５ｂから第一のサーキュレーター７７ａへ、周波数信号を一方向に伝送するアイソレーターとして機能する。
　すなわち、図６に示す分岐回路６１の構成と図７に示す分岐回路７１の構成との大きな相違は、周波数電圧変換部および半導体発振器の代わりに、バンドパスフィルタを用いていることである。このように構成することにより、この発明の他の実施形態に係るプラズマ処理装置８０に備えられるプラズマ発生機構に備えられるマイクロ波発生器に含まれる注入手段としての分岐回路７１を、安価な構成で構成することができる。もちろんこの場合も、マグネトロン４２が発振する高周波のうちの異周波成分を少なくすることができる。そうすると、マグネトロン４２が発振する高周波において、異周波成分を含むことによる影響を低減することができる。したがって、このようなプラズマ処理装置８０は、プラズマを長期に亘って安定して生成することができると共に、長寿命を実現することができる。
　この場合、信号形成手段は、分岐回路７１に分岐されて入力され、第一のバンドパスフィルタ７５ａにより所定の帯域の周波数のフィルタリングを行った周波数信号を増幅させる増幅器としての半導体アンプ７６と、半導体アンプ７６により増幅させた周波数信号から所定の帯域の周波数のフィルタリングを行う第二のバンドパスフィルタ７５ｂとを含むよう構成しているため、より確実に、かつ高精度に、マグネトロン４２が発振する基本周波数から異周波成分を減少させることができる。
　また、例えば、図７において、半導体アンプ７６の出力の異周波成分が十分に小さいときは、バンドパスフィルタ７５ｂを取り除き、半導体アンプ７６の出力を直接サーキュレーター７７ｂの端子７８ｄに接続することにしてもよい。
　図８は、この発明のさらに他の実施形態に係るプラズマ処理装置８９に備えられるプラズマ発生機構に含まれるマイクロ波発生器に含まれる注入手段としての分岐回路を示すブロック図である。図８は、図６および図７に示す図に相当する。また、この発明のさらに他の実施形態に係るプラズマ処理装置８９に備えられるマイクロ波発生器に含まれる注入手段としての分岐回路以外の構成は、プラズマ処理装置１１と同様であるため、その説明を省略する。
　図８を参照して、この発明のさらに他の実施形態に係るプラズマ処理装置８９に備えられるプラズマ発生機構に含まれるマイクロ波発生器に含まれる注入手段としての分岐回路８１は、マグネトロン４２からアイソレーター４９に至る導波路８２から分岐する分岐部８３と、分岐部８３からの分岐された基本周波数の信号を減衰する減衰器８４と、減衰器８４により減衰させた周波数信号について、所定の周波数帯域のみを通過させてフィルタリングを行うバンドパスフィルタ８５と、バンドパスフィルタ８５によりフィルタリングした周波数について、周波数信号を導波路８２に設けられた第一のサーキュレーター８６ａに送る第二のサーキュレーター８６ｂと、導波路８２に設けられ、第二のサーキュレーター８６ｂにより送られた信号をマグネトロン４２側に注入する第一のサーキュレーター８６ａとを備える。
　第一のサーキュレーター８６ａは、第一の端子８７ａがマグネトロン４２側に接続され、第二の端子８７ｂがアイソレーター４９側に接続され、第三の端子８７ｃが第二のサーキュレーター８６ｂの第二の端子８７ｅに接続される。第二のサーキュレーター８６ｂは、第一の端子８７ｄがバンドパスフィルタ８５に接続され、第二の端子８７ｅが第一のサーキュレーター８６ａの第三の端子８７ｃに接続され、第三の端子８７ｆがダミー負荷８８に接続されている。第二のサーキュレーター８６ｂは、バンドパスフィルタ８５から第一のサーキュレーター８６ａへ、周波数信号を一方向に伝送するアイソレーターとして機能する。
　すなわち、図７に示す分岐回路の構成と図８に示す分岐回路の構成との大きな相違は、半導体アンプおよび１つのバンドパスフィルタを省略したことにある。このように構成することにより、この発明のさらに他の実施形態に係るプラズマ処理装置８９に備えられるプラズマ発生機構に備えられるマイクロ波発生器に含まれる注入手段としての分岐回路８１を、安価な構成で構成することができる。もちろんこの場合も、マグネトロン４２が発振する高周波のうちの異周波成分を少なくすることができる。そうすると、マグネトロン４２が発振する高周波において、異周波成分を含むことによる影響を低減することができる。したがって、このようなプラズマ処理装置８９は、プラズマを長期に亘って安定して生成することができると共に、長寿命を実現することができる。
　また、図９に示すような構成であってもよい。図９は、この発明のさらに他の実施形態に係るプラズマ処理装置９０に備えられるプラズマ発生機構に含まれるマイクロ波発生器に含まれる注入手段としての分岐回路を示すブロック図であり、アイソレーターと分岐回路とを一体化し、整合器としての４Ｅチューナーに接続した実施形態である。図９は、図６～図８に示す図に相当する。また、この発明のさらに他の実施形態に係るプラズマ処理装置９０に備えられるマイクロ波発生器に含まれる注入手段としての分岐回路およびアイソレーター以外の構成は、プラズマ処理装置１１と同様であるため、その説明を省略する。
　図９を参照して、この発明のこの発明のさらに他の実施形態に係るプラズマ処理装置９０に備えられるプラズマ発生機構に含まれるマイクロ波発生器に含まれる注入手段としての分岐回路９２は、マグネトロン４２から４Ｅチューナー５１へ、周波数信号を一方向に伝送するアイソレーター９１と一体化されている。
　分岐回路９２は、マグネトロン４２から４Ｅチューナー５１に至る導波路９３から分岐する分岐部９４と、分岐部９４からの分岐された基本周波数の信号を減衰する減衰器９５と、減衰器９５により減衰させた周波数信号について、所定の周波数帯域のみを通過させてフィルタリングを行う第一のバンドパスフィルタ９６ａと、第一のバンドパスフィルタ９６ａによりフィルタリングした周波数について、周波数を増幅させる半導体アンプ９７と、半導体アンプ９７により増幅させた周波数において、所定の周波数帯域のみを通過させて再びフィルタリングを行う第二のバンドパスフィルタ９６ｂと、第二のバンドパスフィルタ９６ｂによりフィルタリングした周波数について、周波数信号を導波路９３に設けられた第一のサーキュレーター９８ａに送る第二のサーキュレーター９８ｂと、導波路９３に設けられ、第二のサーキュレーター９８ｂにより送られた信号をマグネトロン４２側に注入する第一のサーキュレーター９８ａとを備える。
　第一のサーキュレーター９８ａは、第一の端子９９ａがマグネトロン４２側に接続され、第二の端子９９ｂが４Ｅチューナー５１側に接続され、第三の端子９９ｃが第二のサーキュレーター９８ｂの第二の端子９９ｅに接続される。第二のサーキュレーター９８ｂは、第一の端子９９ｄが第二のバンドパスフィルタ９６ｂに接続され、第二の端子９９ｅが第一のサーキュレーター９８ａの第三の端子９９ｃに接続され、第三の端子９９ｆがダミー負荷９９ｇに接続されている。第二のサーキュレーター９８ｂは、第二のバンドパスフィルタ９６ｂから第一のサーキュレーター９８ａへ、周波数信号を一方向に伝送するアイソレーターとして機能する。
　また、例えば、図９において、半導体アンプ９７の出力の異周波成分が十分に小さいときは、バンドパスフィルタ９６ｂを取り除き、半導体アンプ９７の出力を直接サーキュレーター９８ｂの端子９９ｄに接続することにしてもよい。
　すなわち、図７に示す分岐回路６１の構成と図９に示す分岐回路９２の構成とは同じであり、その相違は、アイソレーターと分岐回路とが一体化されているか否かである。このように構成することにより、この発明のさらに他の実施形態に係るプラズマ処理装置９０に備えられるプラズマ発生機構に備えられるマイクロ波発生器に含まれる注入手段としての分岐回路９２を、単純な構成とすることができる。もちろんこの場合も、マグネトロン４２が発振する高周波のうちの異周波成分を少なくすることができる。そうすると、マグネトロン４２が発振する高周波において、異周波成分を含むことによる影響を低減することができる。したがって、このようなプラズマ処理装置９０は、プラズマを長期に亘って安定して生成することができると共に、長寿命を実現することができる。
　また、図７でアイソレーター４９とサーキュレーター７７ａが一体化して図９のサーキュレーター９８ａを構成しているのと同様に、図６において、アイソレーター４９とサーキュレーター６８ａとを一体化する構成としてもよい。また同様に、図８において、アイソレーター４９とサーキュレーター８６ａとを一体化する構成としてもよい。
　なお、上記の実施の形態において、減衰器の代わりに、方向性結合器を用いることにしてもよい。この場合、分岐部からの分岐された基本周波数の信号を減衰しないで、そのまま用いることになる。
　また、上記の実施の形態において、増幅器は、高周波発振器の最大の定格の２％以下まで、周波数を増幅させるよう構成してもよい。こうすることにより、増幅させた周波数を取り扱いやすくすることができる。
　図１０は、注入手段を含まないマイクロ波発生器により発生させたマイクロ波の周波数の帯域幅を示すグラフである。図１１は、注入手段を含むマイクロ波発生器により発生させたマイクロ波の帯域幅を示すグラフである。図１０および図１１において、横軸は、周波数（ＭＨｚ（メガヘルツ））を示し、縦軸は、１ｍＷを０ｄＢとしたｄＢｍを示す。また、図１０および図１１において、横軸の右側に向かうほど、数値が大きくなり、縦軸の上側に向かうほど、数値が大きくなるものである。なお、後述する図１２～図１９における図に示すグラフの横軸および縦軸の示す意味についても同様であるので、その説明を省略する。
　また、図１０および図１１に示す場合のマイクロ波発生器における条件としては、マイクロ波パワーを２０００Ｗ（ワット）とし、可動短絡板の位置を９ｍｍとしている。
　図１０を参照して、マイクロ波の波形としては、２４５５ＭＨｚよりもやや低い位置、具体的には、２４５４ＭＨｚ辺りにピークがみられるが、このピークはなだらかであり、いわゆる裾野の部分が大きく広がっているものである。具体的には、例えば、－３０．０ｄＢｍよりも高い部分について見てみると、おおよそ２４５２．５ＭＨｚ辺りから２５５６ＭＨｚ辺りまで、広い周波数の帯域に亘っている。これに対し、図１１を参照して、マイクロ波の波形としては、２４５５ＭＨｚ辺りにピークがみられ、このピークは急峻である。具体的には、例えば、図１０に示す場合と同様に、－３０．０ｄＢｍよりも高い部分について見てみると、おおよそ２４５４．５ＭＨｚ辺りから２４５５．５ＭＨｚ辺りまでであり、狭い周波数の帯域である。
　図１２および図１３はそれぞれ、図１０および図１１に示す場合において、横軸、すなわち、周波数の帯域の幅の表示を広くした場合を示すグラフである。図１２を参照して、３０００ＭＨｚ付近に、－３０．０ｄＢｍ程度の大きな異周波成分が存在するのが把握できる。次に、図１３を参照して、この３０００ＭＨｚ付近に存在する異周波成分が、－５５．０ｄＢｍ程度、少なくとも－５０．０ｄＢｍよりも小さくなっており、異周波成分が大きく減少しているのを把握することができる。
　図１４は、注入手段を含まないマイクロ波発生器により発生させたマイクロ波の周波数の帯域幅を示すグラフである。図１５は、注入手段を含むマイクロ波発生器により発生させたマイクロ波の帯域幅を示すグラフである。図１４および図１５は、マイクロ波発生器における条件としては、マイクロ波パワーを２０００Ｗ（ワット）とし、可動短絡板の位置を１３ｍｍとしている。
　図１４を参照して、マイクロ波の波形としては、２つのピークが見られる。具体的には、２４５２ＭＨｚ辺りに第一のピークが見られ、２４５３ＭＨｚ辺りに第二のピークが見られる。また、この波形としては、なだらかな形状であり、いわゆる裾野の部分が大きく広がっているものである。具体的には、例えば、－３０．０ｄＢｍよりも高い部分について見てみると、おおよそ２４５１ＭＨｚ辺りから２５５４ＭＨｚ辺りまで、広い周波数の帯域に亘っている。これに対し、図１５を参照して、マイクロ波の波形としては、２４５２．５ＭＨｚ辺りにピークがみられ、このピークは急峻である。具体的には、例えば、図１４に示す場合と同様に、－３０．０ｄＢｍよりも高い部分について見てみると、おおよそ２４５２ＭＨｚ辺りから２４５３ＭＨｚ辺りまでであり、狭い周波数の帯域である。
　図１６および図１７はそれぞれ、図１４および図１５に示す場合において、横軸、すなわち、周波数の帯域の幅の表示を広くした場合を示すグラフである。図１６を参照して、３０００ＭＨｚ付近に、－３５．０ｄＢｍ程度の大きな異周波成分が存在するのが把握できる。次に、図１７を参照して、この３０００ＭＨｚ付近に存在する異周波成分が、－４０．０ｄＢｍ程度となっており、異周波成分が大きく減少しているのを把握することができる。
　図１８は、注入手段を含まないマイクロ波発生器により発生させたマイクロ波の周波数の帯域幅を示すグラフである。図１９は、注入手段を含むマイクロ波発生器により発生させたマイクロ波の帯域幅を示すグラフである。図１８および図１９は、マイクロ波発生器における条件としては、マイクロ波パワーを２３００Ｗ（ワット）とし、可動短絡板の位置を１２ｍｍとしている。なお、横軸については、図１２、図１３、図１６、図１７と同様としている。
　図１８を参照して、３０００ＭＨｚ付近に、－３８．０ｄＢｍ程度の大きな異周波成分が存在するのが把握できる。次に、図１９を参照して、この３０００ＭＨｚ付近に存在する異周波成分が、－５８．０ｄＢｍ程度となっており、異周波成分が大きく減少しているのを把握することができる。
　以上より、このような構成によると、プラズマを長期に亘って安定して生成することができると共に、長寿命を実現することができる。
　なお、上記の実施の形態においては、増幅器として、半導体アンプを用いることとしたが、これに限らず、他の増幅器を用いることにしてもよい。
　また、上記の実施の形態においては、フィルタリングを行う部材としてバンドパスフィルタを用いることとしたが、この場合、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）やハイパスフィルタ（ＨＰＦ）をそれぞれ組み合わせて用いることにしてもよいし、必要に応じて、いずれか一方のみを用いることにしてもよい。
　なお、上記の実施の形態においては、注入手段として分岐回路を設けることとしたが、これに限らず、他の手法、例えば、分岐回路を設けずに、プラズマ処理装置を製造する初期の段階において、高周波発振器が発振する基本周波数と同じ周波数であって異周波成分を低減した信号を高周波発振器に注入する構成としてもよい。
　例えば、図６において、周波数を検出する手段として周波数電圧変換部６４を設けているが、周波数電圧変換部６４にて、製造する初期の段階に周波数を把握しておき、半導体発振器６５にて把握した周波数を設定して出力してもよい。このときは、減衰器６３と周波数電圧変換部６４は製造する初期段階において測定で必要となるが、取り外し可能であるため安価にシステムを構築できる。なお、周波数を把握する手段として周波数電圧変換部６４としたが、周波数を検出する手段であれば何でもよく、市販されている周波数カウンタやスペクトラムアナライザでもよい。
　また、製造する初期の段階に限らず、処理を行い始めても定期的に周波数を検出する手段を用いて周波数を把握して半導体発振器６５にて把握した周波数を設定して出力してもよい。
　また、上記の実施の形態においては、ラジアルラインスロットアンテナを用いたマイクロ波によりプラズマ処理を行うこととしたが、これに限らず、くし型のアンテナ部を有し、マイクロ波によりプラズマを生成するプラズマ処理装置やスロットからマイクロ波を放射しプラズマ生成するプラズマ処理装置を用いてもよい。
　以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
　１１，８０，８９，９０　プラズマ処理装置、１２　処理容器、１３，２６，２７　ガス供給部、１４　保持台、１５　制御部、１６　誘電体窓、１７　スロットアンテナ板、１８　誘電体部材、１９　プラズマ発生機構、２０　スロット孔、２１　底部、２２　側壁、２３　排気孔、２４　蓋部、２５　Ｏリング、２８　下面、２９　ガス供給系、３０ａ，３０ｂ　ガス供給孔、３１　筒状支持部、３２　冷却ジャケット、３３　温度調整機構、３４　モード変換器、３５　導波管、３６　同軸導波管、３７　凹部、３８　高周波電源、３９　マッチングユニット、４０　循環路、４１　マイクロ波発生器、４２　マグネトロン、４３　高圧電源、４４　フィラメント電源、４５　回路、４６ａ　カソード電極、４６ｂ　アノード電極、４８　マイクロ波、４９，９１　アイソレーター、５０　負荷、５１　４Ｅチューナー、５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ　可動短絡部、５３ａ，５３ｂ，５３ｃ　プローブ、５３ｄ　演算回路、５４　方向性結合器、５５ａ，５５ｂ　電力信号、５６　電圧制御回路、５７ａ，５７ｂ　制御信号、５８ａ，５８ｂ，５８ｃ，６９ａ，６９ｂ，６９ｃ，６９ｄ，６９ｅ，６９ｆ，７８ａ，７８ｂ，７８ｃ，７８ｄ，７８ｅ，７８ｆ，８７ａ，８７ｂ，８７ｃ，８７ｄ，８７ｅ，８７ｆ，９９ａ，９９ｂ，９９ｃ，９９ｄ，９９ｅ，９９ｆ　端子、５９，７０，７９，８８，９９ｇ　ダミー負荷、６０，７２，８２，９３　導波路、６１，７１，８１，９２　分岐回路、６２，７３，８３，９４　分岐部、６３，７４，８４，９５　減衰器、６４　周波数電圧変換部、６５　半導体発振器、６６，７６，９７　半導体アンプ、６７，７５ａ，７５ｂ，８５，９６ａ，９６ｂ　バンドパスフィルタ、６８ａ，６８ｂ，７７ａ，７７ｂ，８６ａ，８６ｂ，９８ａ，９８ｂ　サーキュレーター。

Claims (15)

  1. プラズマを用いて被処理対象物に処理を行うプラズマ処理装置であって、
    　その内部でプラズマによる処理を行う処理容器と、
    　前記処理容器外に配置されて高周波を発生させる高周波発生器を含み、前記高周波発生器により発生させた高周波を用いて前記処理容器内にプラズマを発生させるプラズマ発生機構とを備え、
    　前記高周波発生器は、高周波を発振する高周波発振器と、前記高周波発振器が発振する基本周波数と同じ周波数であって異周波成分を減少させた信号を前記高周波発振器に注入する注入手段とを含む、プラズマ処理装置。
  2. 前記高周波発生器は、前記高周波発振器から負荷側に位置する整合器へ周波数信号を一方向に伝送するアイソレーターと、前記高周波発振器および前記アイソレーターの間に設けられ前記高周波を前記アイソレーター側に伝播する導波路とを含み、
    　前記注入手段は、前記導波路に分岐部を設けた分岐回路を含み、
    　前記分岐回路は、前記分岐部から分岐して前記分岐回路内に入力された高周波を用いて、前記高周波発振器が発振する基本周波数と同じ周波数であって異周波成分を減少させた信号を形成する信号形成手段を含む、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  3. 前記注入手段は、前記導波路上であって前記分岐部と前記アイソレーターとの間に設けられ、３つの端子を有する第一のサーキュレーターを含み、
    　前記第一のサーキュレーターのうち、第一の端子は、前記高周波発振器側に接続され、第二の端子は、前記アイソレーター側に接続され、第三の端子は、前記信号形成手段が設けられた側に接続される、請求項２に記載のプラズマ処理装置。
  4. 前記信号形成手段は、前記分岐部から前記高周波の周波数信号の一部を分岐し、前記高周波の周波数信号を減衰させて前記分岐回路内に入力する減衰器、または前記分岐部から前記高周波の周波数信号の一部を分岐して前記分岐回路内に入力する方向性結合器を含む、請求項２または３に記載のプラズマ処理装置。
  5. 前記信号形成手段は、前記高周波発振器が発振する基本周波数から所定の帯域の周波数のフィルタリングを行う第一のバンドパスフィルタを含む、請求項２～４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
  6. 前記信号形成手段は、前記分岐回路に分岐されて入力され、前記第一のバンドパスフィルタにより所定の帯域の周波数のフィルタリングを行った周波数信号を増幅させる増幅器と、前記増幅器により増幅させた周波数信号から所定の帯域の周波数のフィルタリングを行った第二のバンドパスフィルタとを含む、請求項５に記載のプラズマ処理装置。
  7. 前記信号形成手段は、前記減衰器または前記方向性結合器から前記分岐回路内に入力された周波数を電圧に変換する周波数電圧変換部と、前記周波数電圧変換部により変換された電圧により前記高周波発振器が発振する基本周波数と同じ周波数を発振する高周波発振部とを含み、
    　前記注入手段は、前記高周波発振部により発振した周波数信号を、前記高周波発振器に注入する、請求項２～６のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
  8. 前記信号形成手段は、前記高周波発振部により発振した周波数を増幅させる増幅器と、前記増幅器により増幅させた周波数信号から所定の帯域の周波数のフィルタリングを行うバンドパスフィルタとを含む、請求項７に記載のプラズマ処理装置。
  9. 前記注入手段は、前記高周波発振器の最大の定格の２％以下の電力の信号を注入する、請求項１～８のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
  10. 前記高周波発振部は、半導体発振器、ＶＣＯ、およびＭＥＭＳ発振器のうちのいずれか一つを含む、請求項７～９のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
  11. 前記分岐回路は、第二のサーキュレーターを含み、
    　前記第二のサーキュレーターのうち、第一の端子は、前記バンドパスフィルタに接続され、前記第二の端子は、前記第一のサーキュレーターの第三の端子に接続され、第三の端子は、ダミー負荷に接続されている、請求項２～１０のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
  12. 前記アイソレーターと前記分岐回路とは、一体化されている、請求項２～１１のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
  13. 前記プラズマ発生機構は、前記高周波発振器により発生させた高周波を前記処理容器内へ透過させる誘電体窓と、複数のスロット孔が設けられており、前記高周波を前記誘電体窓に放射するスロットアンテナ板とを含む、請求項１～１２のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
  14. 前記プラズマ発生機構により発生させるプラズマは、ラジアルラインスロットアンテナにより生成される、請求項１３に記載のプラズマ処理装置。
  15. 高周波を発振する高周波発振器と、
    　前記高周波発振器が発振する基本周波数と同じ周波数であって異周波成分を減少させた信号を前記高周波発振器に注入する注入手段とを含む、高周波発生器。
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