[发明专利]微波发生装置和微波发生方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用微波发生的等离子体对半导体晶片等被处理体进行处理的等离子体处理装置和该等离子体处理装置所使用的微波发生装置、微波供给装置和微波发生方法。

背景技术

一般，在形成半导体集成电路时，对半导体晶片等被处理体进行成膜处理、改性处理、氧化扩散处理、蚀刻处理等各种处理。关于半导体集成电路形成时堆积的薄膜，因为元件的动作速度高速化的要求等理由，有在配线部要求较低的介电常数的薄膜的倾向，有在晶体管的栅极部或DRAM的电容器部要求较高的介电常数的薄膜的倾向。这些薄膜，因为耐热性比较差，为了防止该薄膜的特性劣化，有大多使用在比较低的温度下能够进行规定的处理的等离子体处理装置的倾向。

在这种等离子体处理装置中有利用高频电力发生等离子体的处理装置，或利用微波发生等离子体的处理装置。例如，在利用微波的等离子体处理装置中，为了发生等离子体处理必要的几百瓦左右的大功率的微波，在目前使用具有真空管的磁控管。这样，能够发生控制性良好的微波。利用真空管的理由是因为在几GHz左右的微波频带上，几乎不存在能够进行上述大输出的半导体元件。

然而，具有真空管的磁控制结构复杂，装置成本也高。因此，以减少装置成本为目的，提出了使用真空管，以半导体元件为主体构成，并能够发生大输出的微波的微波发生装置(参照特开2004-128141号公报)。

这里，参照图7，说明该微波发生装置。图7为表示在等离子体处理装置中使用的上述微波发生装置的大致方框构成图。如图7所示，利用正弦波振荡器2发生几GHz的微波频带的正弦波(Sine波)。该正弦波在可变放大率的衰减器4中通过后，利用A级或AB级放大器6放大。一定的电压作为驱动电压从电源8供给该A/AB级放大器6。由上述A/AB级放大器6放大的信号在分配器10中分配成多个信号。分配的各信号分别利用A/AB级半导体放大元件12再并联地放大。由上述各A/AB级半导体放大元件12放大的各信号利用合成器14合成。由该合成发生的微波在波导管16内传输，途中通过匹配电路18，到达设在等离子体处理容器中的天线部件20。微波从该天线部20向处理容器内放射，在处理容器内发生等离子体，利用该等离子体对半导体晶片进行等离子体处理。

另一方面，利用检测器22检测从合成器14输出的微波的功率，根据检测结果，控制部24调整衰减器4的放大率。这样，可将所希望功率的微波供给处理容器。这里，在半导体放大元件12中进行A级或AB级放大动作的理由是因为可达到接近半导体放大元件12的动作频率上限进行动作。另外，使用多个半导体放大元件12的理由是因为目前不存在以进行微波频带的频率的功率放大的高功率、并且高速动作的功率器件的原故。

发明内容

然而，在上述现有的微波发生装置中，由于半导体放大元件12进行A级或AB级的放大动作，动作效率为25～50％左右，相当低，这样发热量增大。

另外，因为必须使用多个半导体放大元件12，不但装置成本高，而且存在装置本身尺寸大的问题。

另外，电并联连接的各半导体元件12的动作平衡调整相当困难，这也是问题。

本发明着眼于以上的问题，是为了有效地解决上述问题而提出的。本发明的目的是要提供动作效率高，装置本身尺寸小，成本低，不需要平衡调整的微波发生装置和微波发生方法。

本发明提供一种微波发生装置，其特征在于，具有：

开关信号(switch signal)发生部，发生具有微波频带的基本频率的矩形波状的开关信号；

开关功率放大部(switching power amplifier)，根据上述开关信号，进行开关功率放大，输出放大信号；

可变电压供给部，能够可变地将放大用的驱动电压供给上述开关功率放大部；

微波选择部，用于从上述放大信号取出频率与上述开关信号的基本频率相同的正弦波信号，作为微波输出；

输出信号检测部，检测上述微波；和

驱动电压控制部，根据上述输出信号检测部的检测结果，控制上述可变电压供给部。

根据本发明，基于具有微波频带的基本频率的矩形波状的开关信号，在开关功率放大部中进行开关功率放大，在放大动作时，能够适当可变地控制驱动电压。这样，在微波选择部中，能够从得到的放大信号取出频率与上述开关信号的基本频率相同的正弦波信号，作为所期望的微波输出。因此，与先前使用的A级或AB级的放大动作比较，动作效率高。还可以使装置本身小型化，降低成本，不需要平衡调整。

另外，本发明提供一种微波发生装置，其特征在于，具有：