JP2002541336A - 液体熱交換媒体供給ラインおよび排出ラインの無線周波数アイソレートを行うための方法および装置 - Google Patents
液体熱交換媒体供給ラインおよび排出ラインの無線周波数アイソレートを行うための方法および装置Info
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Abstract
(57)【要約】
一般に、スパッタリングまたはエッチング製造装置における無線周波数で附勢される部品（１４）に接触する導電性液体熱交換媒体を使用する熱交換システム（１２）の供給ライン（１８）および排出ライン（２０）またはいずれか内に受動型の一次のバンドリジェクト、すなわちノッチフィルタ特性が導入される。熱交換媒体ライン（２０）内のコイル（Ｌ２）の両端に容量性要素（Ｃ２）が作動的に接続され、この容量性要素の容量の大きさは、共振周波数が熱条件を定める部品（１４）のＲＦ周波数となるように選択される。従って、この周波数に対するインピーダンスが高くなり、密閉体（４４）によりコイル（Ｌ２）とコンデンサ（Ｃ１）との回路が物理的および電磁妨害から保護される。
Description
【０００１】 （発明の分野） 本発明は、導電性熱交換媒体が通過して流れる熱交換供給ラインおよび排出ラ
インに対する高周波アイソレーションに関し、より詳細には、本発明は半導体業
界で使用されるスパッタリング装置およびエッチング装置で使用するための高イ
ンピーダンス熱交換供給および排出ラインに関する。
インに対する高周波アイソレーションに関し、より詳細には、本発明は半導体業
界で使用されるスパッタリング装置およびエッチング装置で使用するための高イ
ンピーダンス熱交換供給および排出ラインに関する。
【０００２】 （発明の背景） スパッターコーティングはターゲットと称されるソースからのほとんど任意の
材料を、ほとんど任意の材料の基板へ運ぶコーティングプロセスである。このプ
ロセスは、アルゴンまたはその他のプロセスガスを含む減圧チャンバ内で行われ
る。スパッタリングされる原子が相互に衝突することなく、または他の粒子と衝
突することなく、スパッタリングされる原子が移動できる距離を長くするには、
低い圧力、すなわち真空が必要である。アルゴンガスがイオン化されると、この
結果、プラズマの青紫色のグローが生じる。ターゲットソースの放出は高電圧に
よってターゲットに向かって加速されたガスイオンをターゲット表面に衝突させ
ることによって行われる。入射イオンとターゲットとの間の運動量の変換の結果
、ターゲットからは原子的寸法の粒子が放出される。これらエジェクトされた粒
子は真空チャンバ内を横断し、その後、薄膜として基板にデポジットされる。ス
パッターエッチングでも同じようなプロセスが使用されるが、ターゲットはエッ
チングすべき対象に置き換えられる。
材料を、ほとんど任意の材料の基板へ運ぶコーティングプロセスである。このプ
ロセスは、アルゴンまたはその他のプロセスガスを含む減圧チャンバ内で行われ
る。スパッタリングされる原子が相互に衝突することなく、または他の粒子と衝
突することなく、スパッタリングされる原子が移動できる距離を長くするには、
低い圧力、すなわち真空が必要である。アルゴンガスがイオン化されると、この
結果、プラズマの青紫色のグローが生じる。ターゲットソースの放出は高電圧に
よってターゲットに向かって加速されたガスイオンをターゲット表面に衝突させ
ることによって行われる。入射イオンとターゲットとの間の運動量の変換の結果
、ターゲットからは原子的寸法の粒子が放出される。これらエジェクトされた粒
子は真空チャンバ内を横断し、その後、薄膜として基板にデポジットされる。ス
パッターエッチングでも同じようなプロセスが使用されるが、ターゲットはエッ
チングすべき対象に置き換えられる。
【０００３】 プラズマの発生を高めるために、スパッターコーティングおよびエッチングで
はチャンバを取り囲む誘導コイルにより、プロセスチャンバ内に高周波（ＲＦ）
電力を供給することが好ましいことが多い。アルゴンガスイオンをターゲット、
すなわちエッチングする基板に対して加速するために、低い電圧、例えば５００
〜２５００Ｖの電圧を使用すると、ＲＦスパッターコーティングおよびエッチン
グにより、絶縁材料だけでなく導電性材料のデポジットおよび基板のエッチング
が可能となる。同じ電力で電圧をより低くすると、基板への損傷を少なくし、ま
たデポジションおよびエッチングレートが高くなる。更に、特に絶縁膜に対して
膜のデポジションの特性を変えるよう、基板にバイアスをかけるために、ＲＦ電
力を使用できる。このように基板にＲＦ電力バイアスをかけることによって、付
着を改善でき、バイアス電力に起因して、増加する熱によって基板表面上でのソ
ース材料の移動度をより大きくでき、これによってステップカバー範囲を改善で
きる。同じように、ＲＦ電圧バイアスによってもより低い抵抗率を得て、膜応力
の変化をより少なくすることができる。通常、膜内へのガスの混入が増加する。
デポジット中にＲＦバイアスを使用すると、二酸化シリコンのような酸化膜によ
って光学的な質が改善され、密度がより高くなる。
はチャンバを取り囲む誘導コイルにより、プロセスチャンバ内に高周波（ＲＦ）
電力を供給することが好ましいことが多い。アルゴンガスイオンをターゲット、
すなわちエッチングする基板に対して加速するために、低い電圧、例えば５００
〜２５００Ｖの電圧を使用すると、ＲＦスパッターコーティングおよびエッチン
グにより、絶縁材料だけでなく導電性材料のデポジットおよび基板のエッチング
が可能となる。同じ電力で電圧をより低くすると、基板への損傷を少なくし、ま
たデポジションおよびエッチングレートが高くなる。更に、特に絶縁膜に対して
膜のデポジションの特性を変えるよう、基板にバイアスをかけるために、ＲＦ電
力を使用できる。このように基板にＲＦ電力バイアスをかけることによって、付
着を改善でき、バイアス電力に起因して、増加する熱によって基板表面上でのソ
ース材料の移動度をより大きくでき、これによってステップカバー範囲を改善で
きる。同じように、ＲＦ電圧バイアスによってもより低い抵抗率を得て、膜応力
の変化をより少なくすることができる。通常、膜内へのガスの混入が増加する。
デポジット中にＲＦバイアスを使用すると、二酸化シリコンのような酸化膜によ
って光学的な質が改善され、密度がより高くなる。
【０００４】 スパッタリングおよびエッチングに際し、ＲＦ電力を使用する際のＲＦ附勢に
関し、電気的に絶縁性の所定のシステム部品を使用することが望ましい。そのよ
うな部品を使用しない場合、プラズマが変化し、スパッタリングまたはエッチン
グプロセスに悪影響が及ぶことがあり得る。基板にＲＦバイアスをかける場合、
ＲＦアイソレーションがなされていないと、その結果、望ましくないＲＦ電力の
散逸が生じ得る。従って、スパッタリングまたはエッチングシステム内の所定の
部品をＲＦアイソレートすることが望ましい。このようなＲＦアイソレーション
はＲＦ附勢された部品からアースまでの潜在的なＲＦパスが中断する。
関し、電気的に絶縁性の所定のシステム部品を使用することが望ましい。そのよ
うな部品を使用しない場合、プラズマが変化し、スパッタリングまたはエッチン
グプロセスに悪影響が及ぶことがあり得る。基板にＲＦバイアスをかける場合、
ＲＦアイソレーションがなされていないと、その結果、望ましくないＲＦ電力の
散逸が生じ得る。従って、スパッタリングまたはエッチングシステム内の所定の
部品をＲＦアイソレートすることが望ましい。このようなＲＦアイソレーション
はＲＦ附勢された部品からアースまでの潜在的なＲＦパスが中断する。
【０００５】 スパッタリングおよびエッチングシステムの別の特徴は、所定のシステムの部
品または基板に対する熱条件（高温または低温）を定めることが必要となること
である。このような条件は通常、ケースに応じてシステムの部品または基板の支
持体に対し、熱交換関係にある液体熱交換媒体を循環させることによって得られ
る。上記のように、改善されたデポジション特性またはエッチング特性を得るた
めには、基板にＲＦ電力のバイアスをかけることができる。かかる条件では、熱
交換部品を基板支持体に加えられるＲＦ信号から電気的にアイソレートしなけれ
ばならない。例えば、スパッターコーティングではターゲットを冷却することが
望ましいことが多いが、一方、スパッターエッチングではウェーハを冷却するこ
とが必要な場合がある。かかる状況下では、ケースに応じてサセプター、すなわ
ちウェーハ支持体を通過するように液体冷却材を循環させる。プラズマを発生お
よび増強またはそのいずれをするために、スパッタリングまたはエッチングチャ
ンバのまわりにＲＦコイルを配置したウェーハ処理形態では、ＲＦコイルは熱を
発生させるような性質があるので、ＲＦコイルを通過するように液状熱交換冷却
媒体を循環させることによって、ＲＦコイルを冷却しなければならない。熱交換
部品はＲＦコイルに加えられるＲＦからアイソレートしなければならない。
品または基板に対する熱条件（高温または低温）を定めることが必要となること
である。このような条件は通常、ケースに応じてシステムの部品または基板の支
持体に対し、熱交換関係にある液体熱交換媒体を循環させることによって得られ
る。上記のように、改善されたデポジション特性またはエッチング特性を得るた
めには、基板にＲＦ電力のバイアスをかけることができる。かかる条件では、熱
交換部品を基板支持体に加えられるＲＦ信号から電気的にアイソレートしなけれ
ばならない。例えば、スパッターコーティングではターゲットを冷却することが
望ましいことが多いが、一方、スパッターエッチングではウェーハを冷却するこ
とが必要な場合がある。かかる状況下では、ケースに応じてサセプター、すなわ
ちウェーハ支持体を通過するように液体冷却材を循環させる。プラズマを発生お
よび増強またはそのいずれをするために、スパッタリングまたはエッチングチャ
ンバのまわりにＲＦコイルを配置したウェーハ処理形態では、ＲＦコイルは熱を
発生させるような性質があるので、ＲＦコイルを通過するように液状熱交換冷却
媒体を循環させることによって、ＲＦコイルを冷却しなければならない。熱交換
部品はＲＦコイルに加えられるＲＦからアイソレートしなければならない。
【０００６】 熱交換媒体、通常は水がコイルもしくは基板支持体またはターゲット内を通過
するようにこれを循環させるのに使用されるライン内の熱交換媒体は、部品、例
えばＲＦコイル、基板支持体、ターゲットホルダーなどのＲＦアイソレーション
に干渉する結果、ＲＦコイルの冷却および基板支持体もしくはターゲットホルダ
ーを加熱もしくは冷却、またはそのいずれかの際に問題が生じる。
するようにこれを循環させるのに使用されるライン内の熱交換媒体は、部品、例
えばＲＦコイル、基板支持体、ターゲットホルダーなどのＲＦアイソレーション
に干渉する結果、ＲＦコイルの冷却および基板支持体もしくはターゲットホルダ
ーを加熱もしくは冷却、またはそのいずれかの際に問題が生じる。
【０００７】 水は安全であり、低コストであり、容易に入手できることにより、熱交換液体
媒体として一般に水が使用される。例えば簡単な開冷却システムでは、供給ライ
ンを通して、冷却すべきスパッタリングまたはエッチングシステム部品まで低温
の水道水が供給され、ここで水が循環され、その後、排出ラインを通ってドレイ
ンへ排出される。水道水は一般に解離したミネラル分を含み、このミネラル分は
水を多くの材料に対して化学的に反応しにくくする。しかしながら、解離したミ
ネラル分は水内でイオンも発生させ、イオンは水を導電性にするので、このこと
はＲＦで附勢されるスパッタリングまたはエッチングシステムの部品を加熱また
は冷却する際に不利となり得る。従って、多くの応用例では、まずミネラル分を
除き、抵抗性となるように導電性水道水を最初に精製する。抵抗性水は多くの材
料（例えば金属）に対して腐食性がある。この結果、許容できるレベルの導電性
と腐食性との関係を得るために、水精製のレベルではバランスをとらなければな
らない。更に、腐食効果、更なる費用、液体を調整し、廃棄する際の不便さを緩
和するために、一般に水に化学的添加剤が加えられる。ある状況下では、これら
添加剤は水の抵抗率を低下させたり、液体の環境上の安全性を低下させたりする
有害な作用をもたらす。更に、このタイプの部品の冷却または加熱を利用するシ
ステムは、液体熱交換媒体を通したある量の電気的な電力損失に適合するように
設計しなければならない。
媒体として一般に水が使用される。例えば簡単な開冷却システムでは、供給ライ
ンを通して、冷却すべきスパッタリングまたはエッチングシステム部品まで低温
の水道水が供給され、ここで水が循環され、その後、排出ラインを通ってドレイ
ンへ排出される。水道水は一般に解離したミネラル分を含み、このミネラル分は
水を多くの材料に対して化学的に反応しにくくする。しかしながら、解離したミ
ネラル分は水内でイオンも発生させ、イオンは水を導電性にするので、このこと
はＲＦで附勢されるスパッタリングまたはエッチングシステムの部品を加熱また
は冷却する際に不利となり得る。従って、多くの応用例では、まずミネラル分を
除き、抵抗性となるように導電性水道水を最初に精製する。抵抗性水は多くの材
料（例えば金属）に対して腐食性がある。この結果、許容できるレベルの導電性
と腐食性との関係を得るために、水精製のレベルではバランスをとらなければな
らない。更に、腐食効果、更なる費用、液体を調整し、廃棄する際の不便さを緩
和するために、一般に水に化学的添加剤が加えられる。ある状況下では、これら
添加剤は水の抵抗率を低下させたり、液体の環境上の安全性を低下させたりする
有害な作用をもたらす。更に、このタイプの部品の冷却または加熱を利用するシ
ステムは、液体熱交換媒体を通したある量の電気的な電力損失に適合するように
設計しなければならない。
【０００８】 水の純度の必要なバランスをとるには、水を購入する費用または水を適当な純
度レベルに処理する費用が必要となる。許容できる範囲内の純度を維持するには
、水を濾過し、モニタすることが必要である。これら更なる条件を加えても、抵
抗性の水によって加熱または冷却される部品の性能および信頼性のある程度の劣
化がまだ生じる。
度レベルに処理する費用が必要となる。許容できる範囲内の純度を維持するには
、水を濾過し、モニタすることが必要である。これら更なる条件を加えても、抵
抗性の水によって加熱または冷却される部品の性能および信頼性のある程度の劣
化がまだ生じる。
【０００９】 その他の比較的多数の、環境上安全な熱交換液も利用できるが、これらの多く
も導電性であるので、性質上、より抵抗のある状態まで処理することはできず、
よって使用するには不適当である。
も導電性であるので、性質上、より抵抗のある状態まで処理することはできず、
よって使用するには不適当である。
【００１０】 ＲＦアイソレーションを得るために水の抵抗率に依存することは、水供給およ
び放電ラインの長さを長くしなければならない。その理由は、水によって得られ
る電気的な抵抗は、水の抵抗率および水のラインの直径が固定されていると仮定
した場合、水によって得られる電気抵抗はアースまでの水通路の長さに応じて決
まるからである。例えば、代表的な抵抗性水冷却システムは１ＭΩの抵抗を得る
ために水供給および排出ラインの各々において、外径が約４分の１インチ（０．
６３５ｃｍ）の、１２〜１３フィート長さのポリプロピレンチューブを使用する
。
び放電ラインの長さを長くしなければならない。その理由は、水によって得られ
る電気的な抵抗は、水の抵抗率および水のラインの直径が固定されていると仮定
した場合、水によって得られる電気抵抗はアースまでの水通路の長さに応じて決
まるからである。例えば、代表的な抵抗性水冷却システムは１ＭΩの抵抗を得る
ために水供給および排出ラインの各々において、外径が約４分の１インチ（０．
６３５ｃｍ）の、１２〜１３フィート長さのポリプロピレンチューブを使用する
。
【００１１】 従って、必要なのは基本的には高周波で附勢される部品をアイソレートする際
に、熱交換液の抵抗率に主に依存しない高インピーダンスの液体熱交換媒体供給
および排出ラインである。
に、熱交換液の抵抗率に主に依存しない高インピーダンスの液体熱交換媒体供給
および排出ラインである。
【００１２】 （発明の概要） 本発明の所定の原理によれば、ａ）液体熱交換媒体供給ラインおよび排出ライ
ンまたはそのいずれかが高い固有のインダクタンスを有するように、これらライ
ンの少なくとも一部を冷却し、ｂ）コイル状のラインと並列に容量性要素を接続
し、使用するＲＦ周波数で共振周波数、従ってコイル状のラインの最高インピー
ダンスとコンデンサとの回路が得られるように容量を選択することによって、上
記およびそれ以外のニーズが満たされる。
ンまたはそのいずれかが高い固有のインダクタンスを有するように、これらライ
ンの少なくとも一部を冷却し、ｂ）コイル状のラインと並列に容量性要素を接続
し、使用するＲＦ周波数で共振周波数、従ってコイル状のラインの最高インピー
ダンスとコンデンサとの回路が得られるように容量を選択することによって、上
記およびそれ以外のニーズが満たされる。
【００１３】 本発明は受動型デバイスによって、電源を必要とせず、液体の伝導率の変化に
あまり影響されにくく、よって高価な液体処理および濾過を必要としない。その
他の利点としては通常使用される液体熱交換媒体供給および排出ラインの長さを
短縮できることが挙げられる。
あまり影響されにくく、よって高価な液体処理および濾過を必要としない。その
他の利点としては通常使用される液体熱交換媒体供給および排出ラインの長さを
短縮できることが挙げられる。
【００１４】 次の実施例の詳細な説明から、本発明の上記およびそれ以外の目的および利点
がより容易に明らかとなろう。
がより容易に明らかとなろう。
【００１５】 （発明の詳細な説明） 図１は、１つ以上の充電される部品１４を加熱または冷却するための、閉じた
熱交換システム１２を有する、熱条件の定められたシステム１０を略図で示す。
熱交換器１６は液体熱交換媒体、例えば水を、充電される部品１４に熱的かつ電
気的に接触させる。例えば、熱交換器は部品１４に物理的に接触するか、または
熱交換器と部品との間に位置する熱伝達材料（図示せず）に接触し、かつチュー
ブおよび部品１４と熱交換接触する金属チューブ（図示せず）でよい。この閉じ
た熱交換システム１２は、一般に給水ラインと称される液体供給ライン１８と、
液体リターン熱ライン２０とを有する。液体は液体供給部２２により処理され、
加圧される。ライン１８、２０内には本発明の要旨に従って製造された高インピ
ーダンス液体導管２４、２６が挿入されている。
熱交換システム１２を有する、熱条件の定められたシステム１０を略図で示す。
熱交換器１６は液体熱交換媒体、例えば水を、充電される部品１４に熱的かつ電
気的に接触させる。例えば、熱交換器は部品１４に物理的に接触するか、または
熱交換器と部品との間に位置する熱伝達材料（図示せず）に接触し、かつチュー
ブおよび部品１４と熱交換接触する金属チューブ（図示せず）でよい。この閉じ
た熱交換システム１２は、一般に給水ラインと称される液体供給ライン１８と、
液体リターン熱ライン２０とを有する。液体は液体供給部２２により処理され、
加圧される。ライン１８、２０内には本発明の要旨に従って製造された高インピ
ーダンス液体導管２４、２６が挿入されている。
【００１６】 図２は、図１のシステム１０のための電気略図である。充電される部品１４は
出力ｖ（ｆ）を有するサイン状の電源２８によって給電されるように示されてお
り、周波数ｆは一般に無線周波数（ＲＦ）バンド内にある。熱交換媒体供給ライ
ン１８は、既知の抵抗率Ｒ１を有するように示されており、リターン供給ライン
２０は既知の抵抗値Ｒ２を有するように示されており、これらの値はライン１８
および２０内の液体の抵抗率、ライン１８、２０の長さおよび直径ならびにライ
ン１８および２０を構成している物質の抵抗率によって決まる。
出力ｖ（ｆ）を有するサイン状の電源２８によって給電されるように示されてお
り、周波数ｆは一般に無線周波数（ＲＦ）バンド内にある。熱交換媒体供給ライ
ン１８は、既知の抵抗率Ｒ１を有するように示されており、リターン供給ライン
２０は既知の抵抗値Ｒ２を有するように示されており、これらの値はライン１８
および２０内の液体の抵抗率、ライン１８、２０の長さおよび直径ならびにライ
ン１８および２０を構成している物質の抵抗率によって決まる。
【００１７】 高インピーダンス導管２４は固定コンデンサＣ１とトリムコンデンサＣtとの
並列回路と電気的に並列なインダクタＬ１を有するように示されている。従って
、小さいトリムコンデンサは容量性要素全体に対する等価的容量を調節できる。
これらコンデンサは一般に誘電体によって分離された導線を含む、電荷を一時的
に記憶するのに使用される電気回路要素である。従って、コンデンサＣ１とＣt
とは電気的特性に寄与するが、高インピーダンス導管２６の流体流れ特性には寄
与しない。
並列回路と電気的に並列なインダクタＬ１を有するように示されている。従って
、小さいトリムコンデンサは容量性要素全体に対する等価的容量を調節できる。
これらコンデンサは一般に誘電体によって分離された導線を含む、電荷を一時的
に記憶するのに使用される電気回路要素である。従って、コンデンサＣ１とＣt
とは電気的特性に寄与するが、高インピーダンス導管２６の流体流れ特性には寄
与しない。
【００１８】 高インピーダンスリターン導管２６は固定コンデンサＣ２と並列なインダクタ
Ｌ２を有するように示されている。双方の導管２４、２６はアースを基準として
いる。図２に示された実施例は単なる例であり、その他の実施例も考えつくこと
ができる。例えば、所望する等価的容量を得るために、単一の可変コンデンサを
使ってもよいし、また、並列な複数の固定コンデンサを使用してもよい。
Ｌ２を有するように示されている。双方の導管２４、２６はアースを基準として
いる。図２に示された実施例は単なる例であり、その他の実施例も考えつくこと
ができる。例えば、所望する等価的容量を得るために、単一の可変コンデンサを
使ってもよいし、また、並列な複数の固定コンデンサを使用してもよい。
【００１９】 Ｒ１およびＲ２の抵抗値は高インピーダンス導管２４、２６を導入することを
除けば、ライン１８、２０を通る電力の損失を決定する。しかしながら、Ｒ１お
よびＲ２の抵抗値の寄与分は次のような等価的なインピーダンスを有する導管２
４、２６と比較して無視できるように減少できる。
除けば、ライン１８、２０を通る電力の損失を決定する。しかしながら、Ｒ１お
よびＲ２の抵抗値の寄与分は次のような等価的なインピーダンスを有する導管２
４、２６と比較して無視できるように減少できる。
【００２０】
【数１】
【００２１】 ここで、ＺLはインダクタのインピーダンス（すなわちｊ２πｆＬ）であり、
ＺCはコンデンサのインピーダンス（すなわち１／ｊ２πｆＣ）である。この等
価的インピーダンスＺeqvは次のように計算できる、インダクタとコンデンサと
の回路の共振周波数ｆRで最大となる。
ＺCはコンデンサのインピーダンス（すなわち１／ｊ２πｆＣ）である。この等
価的インピーダンスＺeqvは次のように計算できる、インダクタとコンデンサと
の回路の共振周波数ｆRで最大となる。
【００２２】
【数２】
【００２３】 図３に示される実施例では、調節可能な高インピーダンス導管２６は１３.５
６ＭＨｚの共振周波数に対して設計されており、業界で使用される標準周波数の
１つはエッチングおよびスパッターデポジションシステムにおいてアルゴンガス
を励起するようになっている。誘導結合プラズマを励起する際には、４５０ｋＨ
ｚのような、より低い周波数が使用されることが多い。給水ライン２０は外径が
約４分の１インチの電気的絶縁材料から構成できる。この給水ライン２０は２イ
ンチの外径のコイルＬ２を５回巻いたコイル状となっており、この結果、約１.
０ｍＨのインダクタンス値が得られている。インピーダンスを増すにはコイルＬ
２の巻回数を増せばよいが、このように巻回数を多くすることは、インピーダン
スが高くなって、高いインピーダンス領域のバンド幅が狭くなることと妥協しな
ければならず、更にコイルの全長も長くなる。コイルＬ２を密閉体４４が囲んで
おり、コイルＬ２が物理的に破壊されないよう保護している。密閉体４４はアー
スされたファラデーＲＦシールド、すなわち外部電磁放射線から内部部品を保護
し、コイルＬ２から外部環境への電磁放射の放出を低減する導電性の密閉体とす
ることが好ましい。コイルＬ２の両端には作動的に３３２ｐＦのコンデンサＣ２
が取り付けられており、液体とコンデンサＣ２との間の電気的な接続は種々の態
様で行うことができる。例えば、水ライン２０内に電気導線を挿入することがで
き、更に、コイルは各端部に金属コネクタを有し、組み立てを助けることができ
るようにし、これらコネクタにコンデンサＣ２が接触するようにもできる。コン
デンサＣ２およびコイルＬ２に対する接続部絶縁することが好ましい。これらイ
ンダクタンス値および容量値の結果、図４に示されるように、３０ＭΩを越える
高インピーダンス導管のインピーダンスが得られる。この値はコンデンサＣ２を
用いることなく、給水ライン２０を単にコイル状とした場合の、相当するインピ
ーダンスを得るのに、９００フィートとした給水ライン２０の条件と比較できる
。
６ＭＨｚの共振周波数に対して設計されており、業界で使用される標準周波数の
１つはエッチングおよびスパッターデポジションシステムにおいてアルゴンガス
を励起するようになっている。誘導結合プラズマを励起する際には、４５０ｋＨ
ｚのような、より低い周波数が使用されることが多い。給水ライン２０は外径が
約４分の１インチの電気的絶縁材料から構成できる。この給水ライン２０は２イ
ンチの外径のコイルＬ２を５回巻いたコイル状となっており、この結果、約１.
０ｍＨのインダクタンス値が得られている。インピーダンスを増すにはコイルＬ
２の巻回数を増せばよいが、このように巻回数を多くすることは、インピーダン
スが高くなって、高いインピーダンス領域のバンド幅が狭くなることと妥協しな
ければならず、更にコイルの全長も長くなる。コイルＬ２を密閉体４４が囲んで
おり、コイルＬ２が物理的に破壊されないよう保護している。密閉体４４はアー
スされたファラデーＲＦシールド、すなわち外部電磁放射線から内部部品を保護
し、コイルＬ２から外部環境への電磁放射の放出を低減する導電性の密閉体とす
ることが好ましい。コイルＬ２の両端には作動的に３３２ｐＦのコンデンサＣ２
が取り付けられており、液体とコンデンサＣ２との間の電気的な接続は種々の態
様で行うことができる。例えば、水ライン２０内に電気導線を挿入することがで
き、更に、コイルは各端部に金属コネクタを有し、組み立てを助けることができ
るようにし、これらコネクタにコンデンサＣ２が接触するようにもできる。コン
デンサＣ２およびコイルＬ２に対する接続部絶縁することが好ましい。これらイ
ンダクタンス値および容量値の結果、図４に示されるように、３０ＭΩを越える
高インピーダンス導管のインピーダンスが得られる。この値はコンデンサＣ２を
用いることなく、給水ライン２０を単にコイル状とした場合の、相当するインピ
ーダンスを得るのに、９００フィートとした給水ライン２０の条件と比較できる
。
【００２４】 図５を参照すると、部品の電気抵抗を検討する、高インピーダンス導管３０に
対する等価的電気略図が示されている。コイル３２と直列に示されている第１抵
抗器Ｒ1はコイル３２およびその内部の液体の抵抗をモデル化したものである。
例えば、コイル３２は第１抵抗器Ｒ1に対する値を小さくする導電性材料で構成
できる。これとは異なり、液体の特性からＲ1が得られ、よってＲ1がより高い抵
抗値を有するようにコイル３２を絶縁材料から構成してもよい。コイル３２と第
１抵抗器Ｒ1との直列回路に並列な第２抵抗器Ｒ2は、ピークインピーダンスおよ
びバンド幅を制御するために、高インピーダンス導管３０に増設される増設抵抗
器を示す。コイル３２と第１抵抗器Ｒ1との直列回路に並列なトリミング可能な
コンデンサ３４が示されている。コイル３２と第１抵抗器Ｒ1との直列回路に並
列で、かつトリミング可能なコンデンサ３４とも並列な第２抵抗器Ｒ2が示され
ている。第２抵抗器Ｒ2はピークインピーダンスおよびバンド幅を制御し、また
はトリミング可能なコンデンサ３４の抵抗特性を考慮するため、高インピーダン
ス導管３０に増設された増設抵抗器を示す。
対する等価的電気略図が示されている。コイル３２と直列に示されている第１抵
抗器Ｒ1はコイル３２およびその内部の液体の抵抗をモデル化したものである。
例えば、コイル３２は第１抵抗器Ｒ1に対する値を小さくする導電性材料で構成
できる。これとは異なり、液体の特性からＲ1が得られ、よってＲ1がより高い抵
抗値を有するようにコイル３２を絶縁材料から構成してもよい。コイル３２と第
１抵抗器Ｒ1との直列回路に並列な第２抵抗器Ｒ2は、ピークインピーダンスおよ
びバンド幅を制御するために、高インピーダンス導管３０に増設される増設抵抗
器を示す。コイル３２と第１抵抗器Ｒ1との直列回路に並列なトリミング可能な
コンデンサ３４が示されている。コイル３２と第１抵抗器Ｒ1との直列回路に並
列で、かつトリミング可能なコンデンサ３４とも並列な第２抵抗器Ｒ2が示され
ている。第２抵抗器Ｒ2はピークインピーダンスおよびバンド幅を制御し、また
はトリミング可能なコンデンサ３４の抵抗特性を考慮するため、高インピーダン
ス導管３０に増設された増設抵抗器を示す。
【００２５】 熱交換システム１２から散逸される電力の特定量が重要である場合、スパッタ
リングまたはエッチングシステム内の部品に対する適当なＲＦ電源（図示せず）
を選択する際に、コイル３２の抵抗を検討することが必要である。別の例として
、ＲＦ電源の周波数は一定にできないので、高インピーダンス導管３０のより広
い作動可能なバンド幅を決定する。従って、抵抗を考慮した熱交換システム１２
の全電気応答により予想がより正確となる。所望するピークインピーダンスおよ
びバンドリジェクト特性の幅を得るためには、設計上の選択、例えば適当な抵抗
特性を有する容量性要素３４の選択を行うことがある。
リングまたはエッチングシステム内の部品に対する適当なＲＦ電源（図示せず）
を選択する際に、コイル３２の抵抗を検討することが必要である。別の例として
、ＲＦ電源の周波数は一定にできないので、高インピーダンス導管３０のより広
い作動可能なバンド幅を決定する。従って、抵抗を考慮した熱交換システム１２
の全電気応答により予想がより正確となる。所望するピークインピーダンスおよ
びバンドリジェクト特性の幅を得るためには、設計上の選択、例えば適当な抵抗
特性を有する容量性要素３４の選択を行うことがある。
【００２６】 図６を参照すると、ここには図５の高インピーダンス導管３０のインピーダン
スとバンド幅との関係を示すグラフが示されており、このグラフはコイル３２の
ＤＣ抵抗Ｒ1が増加するか、またはコイル３０に並列な第２抵抗器の付加的抵抗
Ｒ2が低下するにつれ、高インピーダンス導管３０のピークインピーダンスは低
下し、バンド幅は広くなることを示している。
スとバンド幅との関係を示すグラフが示されており、このグラフはコイル３２の
ＤＣ抵抗Ｒ1が増加するか、またはコイル３０に並列な第２抵抗器の付加的抵抗
Ｒ2が低下するにつれ、高インピーダンス導管３０のピークインピーダンスは低
下し、バンド幅は広くなることを示している。
【００２７】 図７を参照すると、ここにはハウジングシール５６に対して水冷却熱交換ライ
ン５２およびウェーハ支持体５８に対し、水冷却熱交換ライン５４を使用するソ
フトエッチングシステム５０の横断面図が示されている。ベルジャー型の真空プ
ロセスチャンバ６２を囲むように示されている、プラズマを増強するためのＲＦ
コイル６０ａは、水冷式の銅製チューブであり、銅はＲＦ電力に対する導電体で
あり、ＲＦ電力の周波数が４５０ｋＨｚとなっている。ＲＦコイル６０ａは、図
示し、以下に図８を参照して説明する熱交換ライン６０ｂの一部となっている。
ン５２およびウェーハ支持体５８に対し、水冷却熱交換ライン５４を使用するソ
フトエッチングシステム５０の横断面図が示されている。ベルジャー型の真空プ
ロセスチャンバ６２を囲むように示されている、プラズマを増強するためのＲＦ
コイル６０ａは、水冷式の銅製チューブであり、銅はＲＦ電力に対する導電体で
あり、ＲＦ電力の周波数が４５０ｋＨｚとなっている。ＲＦコイル６０ａは、図
示し、以下に図８を参照して説明する熱交換ライン６０ｂの一部となっている。
【００２８】 ベルジャー型の真空プロセスチャンバ６２と、アルミニウムハウジング６４と
により、一部がアルミニウム支持体６８とアルミニウムハウジング６４のステン
レススチールフランジ７０との間に設けられたＯリングシール６６とにより形成
された密閉体６１内に高い真空が維持される。この高真空は高温ＶＩＴＯＮ Ｏ
リング（図示せず）によりベルジャー６２とアルミニウム支持体６８との間の接
触部に維持されている。Ｏリングシール６６への熱による破壊を防止するために
、熱交換ライン５２によって支持体６８へ冷却水が送られる。しかしながら、熱
交換ライン５２はこのラインはアース電位となっているため、高インピーダンス
回路に対しては適当な候補手段ではない。
により、一部がアルミニウム支持体６８とアルミニウムハウジング６４のステン
レススチールフランジ７０との間に設けられたＯリングシール６６とにより形成
された密閉体６１内に高い真空が維持される。この高真空は高温ＶＩＴＯＮ Ｏ
リング（図示せず）によりベルジャー６２とアルミニウム支持体６８との間の接
触部に維持されている。Ｏリングシール６６への熱による破壊を防止するために
、熱交換ライン５２によって支持体６８へ冷却水が送られる。しかしながら、熱
交換ライン５２はこのラインはアース電位となっているため、高インピーダンス
回路に対しては適当な候補手段ではない。
【００２９】 熱交換ライン５４はＲＦに近い周波数で附勢される部品であるので、高インピ
ーダンス導管に対して適当な候補手段である。
ーダンス導管に対して適当な候補手段である。
【００３０】 ウェーハ支持体５８は下向き開口部７４を通して大気圧に対して開口する内部
空間７２を有する。ＲＦ附勢されるテーブル７８上にはシリコンウェーハ７６が
載せられ、ウェーハ７６にはＲＦエネルギーのバイアスがかけられ、周波数が１
３.５６ＭＨｚのＲＦ電力が供給されるようになっている。
空間７２を有する。ＲＦ附勢されるテーブル７８上にはシリコンウェーハ７６が
載せられ、ウェーハ７６にはＲＦエネルギーのバイアスがかけられ、周波数が１
３.５６ＭＨｚのＲＦ電力が供給されるようになっている。
【００３１】 ウェーハホールドダウン部品８０も同じようにＲＦ附勢され、シリコンウェー
ハ７６をホールドダウンする石英クランプ８２に対する物理的な支持体となって
いる。この石英クランプ８２はウェーハレセプタクル５８の横の支持体８４によ
って所定位置に保持される。ウェーハレセプタクル５８のベローズ状の下方部分
８６を作動させることにより、ウェーハレセプタクル５８の上方部分、すなわち
サセプタ８５を持ち上げ、クランプ８２に接触させ、テーブル７８にウェーハ７
６を載せることができるように、サセプタを下げる。
ハ７６をホールドダウンする石英クランプ８２に対する物理的な支持体となって
いる。この石英クランプ８２はウェーハレセプタクル５８の横の支持体８４によ
って所定位置に保持される。ウェーハレセプタクル５８のベローズ状の下方部分
８６を作動させることにより、ウェーハレセプタクル５８の上方部分、すなわち
サセプタ８５を持ち上げ、クランプ８２に接触させ、テーブル７８にウェーハ７
６を載せることができるように、サセプタを下げる。
【００３２】 テーブル７８は下方に延びる薄いフランジ８７を有する。このフランジは加熱
されたテーブル７８の頂部から加熱されたテーブルのベース８８への熱損失を最
小にするように薄く製造されており、このフランジはウェーハホールドダウン部
品８０に対し物理的に接触し、これを支持するようになっている。次に、ベース
８８は全体がステンレススチールから製造されたレセプタクル支持体９０によっ
て支持されており、この支持体は製造を容易にするため、図示するように複数の
部品から構成されている。従って、内部空間７２内の大気圧が密閉体６１に逃れ
るのを防止するために、内部シール９２が設けられている。ＲＦ附勢されるベー
ス８８と、レセプタクル支持体９０との間のＲＦアイソレーションはセラミック
フランジ９４によって行われている。シール９６は大気圧がセラミックフランジ
９４を通って逃れるのを防止している。セラミックフランジ９４およびそのシー
ル９６の近くには加熱されたテーブル７８のフランジ８７の底部が設けられてお
り、このフランジ８７はシール９６のように熱による破壊を受け易くなっている
。従って、このポイントにも冷却水ライン５４が設けられている。
されたテーブル７８の頂部から加熱されたテーブルのベース８８への熱損失を最
小にするように薄く製造されており、このフランジはウェーハホールドダウン部
品８０に対し物理的に接触し、これを支持するようになっている。次に、ベース
８８は全体がステンレススチールから製造されたレセプタクル支持体９０によっ
て支持されており、この支持体は製造を容易にするため、図示するように複数の
部品から構成されている。従って、内部空間７２内の大気圧が密閉体６１に逃れ
るのを防止するために、内部シール９２が設けられている。ＲＦ附勢されるベー
ス８８と、レセプタクル支持体９０との間のＲＦアイソレーションはセラミック
フランジ９４によって行われている。シール９６は大気圧がセラミックフランジ
９４を通って逃れるのを防止している。セラミックフランジ９４およびそのシー
ル９６の近くには加熱されたテーブル７８のフランジ８７の底部が設けられてお
り、このフランジ８７はシール９６のように熱による破壊を受け易くなっている
。従って、このポイントにも冷却水ライン５４が設けられている。
【００３３】 ウェーハホールドダウン部品８０に接触しない程度の近さにＲＦ絶縁リング９
８およびレセプタクル支持体９０の一部を加えたことによって、ソフトエッチン
グシステム５０においてＲＦ電力をアイソレートすることの重要性が示されてい
る。ＲＦアイソレートリング９８とウェーハホールドダウン部品８０との間のス
ペースは、ダークスペースシールド、すなわちプラズマを形成するには狭すぎる
空間を形成するように小さくなっている。同様に、ＲＦ電力がプラズマを発生し
たり、もしくは他の位置においてＲＦ電力をアースに伝えることを防止するのに
、熱交換ライン５２、５４および６２をアイソレートすることが必要である。
８およびレセプタクル支持体９０の一部を加えたことによって、ソフトエッチン
グシステム５０においてＲＦ電力をアイソレートすることの重要性が示されてい
る。ＲＦアイソレートリング９８とウェーハホールドダウン部品８０との間のス
ペースは、ダークスペースシールド、すなわちプラズマを形成するには狭すぎる
空間を形成するように小さくなっている。同様に、ＲＦ電力がプラズマを発生し
たり、もしくは他の位置においてＲＦ電力をアースに伝えることを防止するのに
、熱交換ライン５２、５４および６２をアイソレートすることが必要である。
【００３４】 このソフトエッチングシステム５０は例示にすぎず、熱交換ラインおよびＲＦ
給電される部品を有する他のスパッターコーティングシステムおよびスパッター
エッチングシステムも同じように高インピーダンス導管に対する候補手段となる
。
給電される部品を有する他のスパッターコーティングシステムおよびスパッター
エッチングシステムも同じように高インピーダンス導管に対する候補手段となる
。
【００３５】 図８を参照すると、ここには供給側１０２に高インピーダンス導管１００を内
蔵する、ＲＦコイル６０ａまでの冷却ライン６０ｂが示されている。冷却ライン
６０ｂは容量性カップリング１０３により、図示されるようにＲＦ電力によって
附勢される。
蔵する、ＲＦコイル６０ａまでの冷却ライン６０ｂが示されている。冷却ライン
６０ｂは容量性カップリング１０３により、図示されるようにＲＦ電力によって
附勢される。
【００３６】 図９を参照すると、ここには供給側１０８への高インピーダンス導管１０４お
よび排出側１１０への高インピーダンス導管１０６を内蔵する、加熱されたテー
ブル７８までの冷却ライン５４が示されている。この冷却ライン５４は容量性カ
ップリング１１２によって示されるようにＲＦ電力によって附勢される。
よび排出側１１０への高インピーダンス導管１０６を内蔵する、加熱されたテー
ブル７８までの冷却ライン５４が示されている。この冷却ライン５４は容量性カ
ップリング１１２によって示されるようにＲＦ電力によって附勢される。
【００３７】 これまで説明した実施例は一次のノッチフィルタを形成するために受動型の容
量性要素を利用しているが、本発明ではオペアンプのような能動型素子も利用で
きる。更に本発明によれば、高次のノッチフィルタまたは他のフィルタ特性を形
成することも可能である。例えば、スパッタリングシステムまたはエッチングシ
ステムはＲＦ電力の周波数を変えることができるＲＦ電源によって附勢される部
品を有してもよい。ＲＦ電力の周波数に対応するように、インピーダンスを調節
するのに高インピーダンス導管内の能動型部品を使用できる。更にスパッタリン
グシステムまたはエッチングシステム内に存在するＲＦ電力は、２つ以上の周波
数を有することができる。すなわちプラズマを増強するＲＦコイルを一方の周波
数とし、基板にかけられるＲＦバイアスを別の周波数とすることができる。従っ
て、例えば高次フィルタを用いることにより、これら当該周波数に合わせるよう
に、より広いバンド幅またはいくつかのノッチフィルタを高インピーダンス導管
に設けることができる。これとは異なり、多数のノッチまたはより広いバンド幅
の高インピーダンスが得られるように、各々が１つのＲＦ周波数をブロックする
ようになっている複数の高インピーダンス導管を直列に配置してもよい。
量性要素を利用しているが、本発明ではオペアンプのような能動型素子も利用で
きる。更に本発明によれば、高次のノッチフィルタまたは他のフィルタ特性を形
成することも可能である。例えば、スパッタリングシステムまたはエッチングシ
ステムはＲＦ電力の周波数を変えることができるＲＦ電源によって附勢される部
品を有してもよい。ＲＦ電力の周波数に対応するように、インピーダンスを調節
するのに高インピーダンス導管内の能動型部品を使用できる。更にスパッタリン
グシステムまたはエッチングシステム内に存在するＲＦ電力は、２つ以上の周波
数を有することができる。すなわちプラズマを増強するＲＦコイルを一方の周波
数とし、基板にかけられるＲＦバイアスを別の周波数とすることができる。従っ
て、例えば高次フィルタを用いることにより、これら当該周波数に合わせるよう
に、より広いバンド幅またはいくつかのノッチフィルタを高インピーダンス導管
に設けることができる。これとは異なり、多数のノッチまたはより広いバンド幅
の高インピーダンスが得られるように、各々が１つのＲＦ周波数をブロックする
ようになっている複数の高インピーダンス導管を直列に配置してもよい。
【００３８】 更に、容量性要素はコイルの長手方向軸線に物理的に配置されるように示され
ているが、容量性要素がコイルと電気的に並列となっている限り、多数の配置も
認められる。
ているが、容量性要素がコイルと電気的に並列となっている限り、多数の配置も
認められる。
【００３９】 更に、図示されるような好ましい実施例は、スパッタリングシステムの冷却部
品または加熱部品で使用されているが、本発明はＲＦエネルギー源を内蔵する化
学的気相システムまたはイオン化された物理的気相システムで使用できる。
品または加熱部品で使用されているが、本発明はＲＦエネルギー源を内蔵する化
学的気相システムまたはイオン化された物理的気相システムで使用できる。
【００４０】 本明細書に述べたように、高インピーダンス導管に対しては開システムまたは
閉システムの熱交換システム１２が適当である。開システムは１つの液体通路を
有し、装置への入力または装置からの出力のいずれかが冷却または加熱され、電
源とデバイスと冷却中の装置との間が電気的にアイソレートされる。このように
、アイソレートされた液体通路では高インピーダンス導管が省略される。例えば
高インピーダンス導管を必要とする熱交換器には水道水がポンプで送り込まれ、
他方、この熱交換器からの出力は電気的アイソレーションのために冷却水の抵抗
率が充分となるよう、絶縁導管を通る長いドレイン通路を有する。これとは異な
り、アースへの連続的な短い通路がなくなるように、出力を別々に排出してもよ
い。
閉システムの熱交換システム１２が適当である。開システムは１つの液体通路を
有し、装置への入力または装置からの出力のいずれかが冷却または加熱され、電
源とデバイスと冷却中の装置との間が電気的にアイソレートされる。このように
、アイソレートされた液体通路では高インピーダンス導管が省略される。例えば
高インピーダンス導管を必要とする熱交換器には水道水がポンプで送り込まれ、
他方、この熱交換器からの出力は電気的アイソレーションのために冷却水の抵抗
率が充分となるよう、絶縁導管を通る長いドレイン通路を有する。これとは異な
り、アースへの連続的な短い通路がなくなるように、出力を別々に排出してもよ
い。
【００４１】 当業者であれば、本発明の実現例を変えることができ、本発明は好ましい実施
例に説明されていることが理解できよう。例えば冷却システムは詳細に説明され
ているが、加熱のための高インピーダンス導管を同じように使用できる。更に、
本発明の要旨から逸脱することなく、追加および変更を行ったり、種々の実施例
の細部を相互に変えることもできる。
例に説明されていることが理解できよう。例えば冷却システムは詳細に説明され
ているが、加熱のための高インピーダンス導管を同じように使用できる。更に、
本発明の要旨から逸脱することなく、追加および変更を行ったり、種々の実施例
の細部を相互に変えることもできる。
【図１】 高インピーダンス液体熱交換媒体供給ラインおよび排出ラインを有する、液体
冷却または加熱システムの部品のブロック図である。
冷却または加熱システムの部品のブロック図である。
【図２】 固定容量および可変容量の双方を有する実施例における、高インピーダンス液
体熱交換媒体ラインが示されている、図１の液体冷却または加熱システム部品の
電気略図である。
体熱交換媒体ラインが示されている、図１の液体冷却または加熱システム部品の
電気略図である。
【図３】 図１および２の高インピーダンスラインの固定容量タイプの実施例の斜視図で
ある。
ある。
【図４】 図解用実施例における周波数を関数とするインピーダンスのグラフである。
【図５】 部品の電気抵抗が示されている、高インピーダンスラインの等価電気略図であ
る。
る。
【図６】 コイルのＤＣ抵抗が増加し、およびこのコイルに並列な追加抵抗器の抵抗が増
加するか、いずれかにつれ、ピークインピーダンスが低下し、バンド幅が広くな
ることを示す、コイルの抵抗を関数として示されている、図５の高インピーダン
スラインのインピーダンスおよびバンド幅のグラフである。
加するか、いずれかにつれ、ピークインピーダンスが低下し、バンド幅が広くな
ることを示す、コイルの抵抗を関数として示されている、図５の高インピーダン
スラインのインピーダンスおよびバンド幅のグラフである。
【図７】 冷却供給ラインおよび排出ラインが本発明の高インピーダンスラインに対して
適当な候補となっている場合の、ＲＦコイルおよびウェーハ支持体を液体冷却す
るソフトエッチングシステムの横断面図である。
適当な候補となっている場合の、ＲＦコイルおよびウェーハ支持体を液体冷却す
るソフトエッチングシステムの横断面図である。
【図８】 供給側に高インピーダンス導管を内蔵するＲＦコイルまでの冷却ラインの図で
ある。
ある。
【図９】 供給側および排出側の双方までの高インピーダンス導管を内蔵するウェーハ支
持体までの冷却ラインの図である。
持体までの冷却ラインの図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年１２月１４日（２０００．１２．１４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】 水は安全であり、低コストであり、容易に入手できることにより、熱交換液体
媒体として一般に水が使用される。例えば簡単な開冷却システムでは、供給ライ
ンを通して、冷却すべきスパッタリングまたはエッチングシステム部品まで低温
の水道水が供給され、この場所において水が循環され、その後、排出ラインを通
ってドレインへ排出される。水道水は一般に解離したミネラル分を含み、このミ
ネラル分は水を多くの材料に対して化学的に反応しにくくする。しかしながら、
解離したミネラル分は水内でイオンも発生させ、イオンは水を導電性にするので
、このことはＲＦで附勢されるスパッタリングまたはエッチングシステムの部品
を加熱または冷却する際に不利となり得る。従って、多くの応用例では、まずミ
ネラル分を除き、抵抗性となるように導電性水道水を最初に精製する。抵抗性水
は多くの材料（例えば金属）に対して腐食性がある。この結果、許容できるレベ
ルの導電性と腐食性との関係を得るために、水精製のレベルではバランスをとら
なければならない。更に、腐食効果、更なる費用、液体を調整し、廃棄する際の
不便さを緩和するために、一般に水に化学的添加剤が加えられる。ある状況下で
は、これら添加剤は水の抵抗率を低下させたり、液体の環境上の安全性を低下さ
せたりする有害な作用をもたらす。更に、このタイプの部品の冷却または加熱を
利用するシステムは、液体熱交換媒体を通したある量の電気的な電力損失に適合
するように設計しなければならない。
媒体として一般に水が使用される。例えば簡単な開冷却システムでは、供給ライ
ンを通して、冷却すべきスパッタリングまたはエッチングシステム部品まで低温
の水道水が供給され、この場所において水が循環され、その後、排出ラインを通
ってドレインへ排出される。水道水は一般に解離したミネラル分を含み、このミ
ネラル分は水を多くの材料に対して化学的に反応しにくくする。しかしながら、
解離したミネラル分は水内でイオンも発生させ、イオンは水を導電性にするので
、このことはＲＦで附勢されるスパッタリングまたはエッチングシステムの部品
を加熱または冷却する際に不利となり得る。従って、多くの応用例では、まずミ
ネラル分を除き、抵抗性となるように導電性水道水を最初に精製する。抵抗性水
は多くの材料（例えば金属）に対して腐食性がある。この結果、許容できるレベ
ルの導電性と腐食性との関係を得るために、水精製のレベルではバランスをとら
なければならない。更に、腐食効果、更なる費用、液体を調整し、廃棄する際の
不便さを緩和するために、一般に水に化学的添加剤が加えられる。ある状況下で
は、これら添加剤は水の抵抗率を低下させたり、液体の環境上の安全性を低下さ
せたりする有害な作用をもたらす。更に、このタイプの部品の冷却または加熱を
利用するシステムは、液体熱交換媒体を通したある量の電気的な電力損失に適合
するように設計しなければならない。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
【数１】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】 ここで、ＺLはインダクタのインピーダンス（すなわちｊ２πｆＬ）であり、
ＺCはコンデンサのインピーダンス（すなわち１／ｊ２πｆＣ）である。この等
価的インピーダンスＺeqvは次のように計算できる、インダクタとコンデンサと
の回路の共振周波数ｆRで最大となる。
ＺCはコンデンサのインピーダンス（すなわち１／ｊ２πｆＣ）である。この等
価的インピーダンスＺeqvは次のように計算できる、インダクタとコンデンサと
の回路の共振周波数ｆRで最大となる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
【数２】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】 テーブル７８は下方に延びる薄いフランジ８７を有する。このフランジは加熱
されたテーブル７８の頂部から加熱されたテーブル７８のベース８８への熱損失
を最小にするように薄く製造されており、このフランジはウェーハホールドダウ
ン部品８０に対し物理的に接触し、これを支持するようになっている。次に、ベ
ース８８は全体がステンレススチールから製造されたレセプタクル支持体９０に
よって支持されており、この支持体は製造を容易にするため、図示するように複
数の部品から構成されている。従って、内部空間７２内の大気圧が密閉体６１に
逃れるのを防止するために、内部シール９２が設けられている。ＲＦ附勢される
ベース８８と、レセプタクル支持体９０との間のＲＦアイソレーションはセラミ
ックフランジ９４によって行われている。シール９６は大気圧がセラミックフラ
ンジ９４を通って逃れるのを防止している。セラミックフランジ９４およびその
シール９６の近くには加熱されたテーブル７８のフランジ８７の底部が設けられ
ており、このフランジ８７はシール９６のように熱による破壊を受け易くなって
いる。従って、このポイントにも冷却水ライン５４が設けられている。
されたテーブル７８の頂部から加熱されたテーブル７８のベース８８への熱損失
を最小にするように薄く製造されており、このフランジはウェーハホールドダウ
ン部品８０に対し物理的に接触し、これを支持するようになっている。次に、ベ
ース８８は全体がステンレススチールから製造されたレセプタクル支持体９０に
よって支持されており、この支持体は製造を容易にするため、図示するように複
数の部品から構成されている。従って、内部空間７２内の大気圧が密閉体６１に
逃れるのを防止するために、内部シール９２が設けられている。ＲＦ附勢される
ベース８８と、レセプタクル支持体９０との間のＲＦアイソレーションはセラミ
ックフランジ９４によって行われている。シール９６は大気圧がセラミックフラ
ンジ９４を通って逃れるのを防止している。セラミックフランジ９４およびその
シール９６の近くには加熱されたテーブル７８のフランジ８７の底部が設けられ
ており、このフランジ８７はシール９６のように熱による破壊を受け易くなって
いる。従って、このポイントにも冷却水ライン５４が設けられている。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年３月２０日（２００１．３．２０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】 ＲＦアイソレーションを得るために水の抵抗率に依存することは、水供給およ
び放電ラインの長さを長くしなければならない。その理由は、水によって得られ
る電気的な抵抗は、水の抵抗率および水のラインの直径が固定されていると仮定
した場合、水によって得られる電気抵抗はアースまでの水通路の長さに応じて決
まるからである。例えば、代表的な抵抗性水冷却システムは１ＭΩの抵抗を得る
ために水供給および排出ラインの各々において、外径が約４分の１インチ（０． ６３５ｃｍ） の、１２〜１３フィート（３．６６〜３．９ｃｍ）長さのポリプロ
ピレンチューブを使用する。
び放電ラインの長さを長くしなければならない。その理由は、水によって得られ
る電気的な抵抗は、水の抵抗率および水のラインの直径が固定されていると仮定
した場合、水によって得られる電気抵抗はアースまでの水通路の長さに応じて決
まるからである。例えば、代表的な抵抗性水冷却システムは１ＭΩの抵抗を得る
ために水供給および排出ラインの各々において、外径が約４分の１インチ（０． ６３５ｃｍ） の、１２〜１３フィート（３．６６〜３．９ｃｍ）長さのポリプロ
ピレンチューブを使用する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】 従って、必要なのは基本的には高周波で附勢される部品をアイソレートする際
に、熱交換液の抵抗率に主に依存しない高インピーダンスの液体熱交換媒体供給
および排出ラインである。 日本国特許出願第JP10303132号は、２本の絶縁パイプを介し、金属製本体内に コイルが保持されており、このコイルが処理チャンバの一部を囲んでいる装置を 開示している。金属プレートを介し、コイルの一端に高周波電源が接続されてお り、金属プレートは可変コンデンサを介し、アースにも接続されている。 米国特許第4,849,675号は、ガス状のイオンソースを含む容器のまわりに高周
波コイルが設けられた誘導的に附勢されるイオンソースを開示している。このコ イルは高周波で附勢されるようになっており、高周波発生器の電圧の波長に関連 する長さとなっている。コイルの一部の両端にはコンデンサが接続されており、 コイルと、容器内に発生されるプラズマの共振周波数を高周波発生器の周波数に 一致させるようになっている。これによって電力損失が低減されるか、または解 消される。このコイルも容器のまわりに冷却液を送るようになっている。
に、熱交換液の抵抗率に主に依存しない高インピーダンスの液体熱交換媒体供給
および排出ラインである。 日本国特許出願第JP10303132号は、２本の絶縁パイプを介し、金属製本体内に コイルが保持されており、このコイルが処理チャンバの一部を囲んでいる装置を 開示している。金属プレートを介し、コイルの一端に高周波電源が接続されてお り、金属プレートは可変コンデンサを介し、アースにも接続されている。 米国特許第4,849,675号は、ガス状のイオンソースを含む容器のまわりに高周
波コイルが設けられた誘導的に附勢されるイオンソースを開示している。このコ イルは高周波で附勢されるようになっており、高周波発生器の電圧の波長に関連 する長さとなっている。コイルの一部の両端にはコンデンサが接続されており、 コイルと、容器内に発生されるプラズマの共振周波数を高周波発生器の周波数に 一致させるようになっている。これによって電力損失が低減されるか、または解 消される。このコイルも容器のまわりに冷却液を送るようになっている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】 図３に示される実施例では、調節可能な高インピーダンス導管２６は１３.５
６ＭＨｚの共振周波数に対して設計されており、業界で使用される標準周波数の
１つはエッチングおよびスパッターデポジションシステムにおいてアルゴンガス
を励起するようになっている。誘導結合プラズマを励起する際には、４５０ｋＨ
ｚのような、より低い周波数が使用されることが多い。給水ライン２０は外径が
約４分の１インチ（０．６３５ｃｍ）の電気的絶縁材料から構成できる。この給
水ライン２０は２インチ（５．０８ｃｍ）の外径のコイルＬ２を５回巻いたコイ
ル状となっており、この結果、約１.０ｍＨのインダクタンス値が得られている
。インピーダンスを増すにはコイルＬ２の巻回数を増せばよいが、このように巻
回数を多くすることは、インピーダンスが高くなって、高いインピーダンス領域
のバンド幅が狭くなることと妥協しなければならず、更にコイルの全長も長くな
る。コイルＬ２を密閉体４４が囲んでおり、コイルＬ２が物理的に破壊されない
よう保護している。密閉体４４はアースされたファラデーＲＦシールド、すなわ
ち外部電磁放射線から内部部品を保護し、コイルＬ２から外部環境への電磁放射
の放出を低減する導電性の密閉体とすることが好ましい。コイルＬ２の両端には
作動的に３３２ｐＦのコンデンサＣ２が取り付けられており、液体とコンデンサ
Ｃ２との間の電気的な接続は種々の態様で行うことができる。例えば、水ライン
２０内に電気導線を挿入することができ、更に、コイルは各端部に金属コネクタ
を有し、組み立てを助けることができるようにし、これらコネクタにコンデンサ
Ｃ２が接触するようにもできる。コンデンサＣ２およびコイルＬ２に対する接続
部絶縁することが好ましい。これらインダクタンス値および容量値の結果、図４
に示されるように、３０ＭΩを越える高インピーダンス導管のインピーダンスが
得られる。この値はコンデンサＣ２を用いることなく、給水ライン２０を単にコ
イル状とした場合の、相当するインピーダンスを得るのに、９００フィート（２ ７４．３２ｍ） した給水ライン２０の条件と比較できる。
６ＭＨｚの共振周波数に対して設計されており、業界で使用される標準周波数の
１つはエッチングおよびスパッターデポジションシステムにおいてアルゴンガス
を励起するようになっている。誘導結合プラズマを励起する際には、４５０ｋＨ
ｚのような、より低い周波数が使用されることが多い。給水ライン２０は外径が
約４分の１インチ（０．６３５ｃｍ）の電気的絶縁材料から構成できる。この給
水ライン２０は２インチ（５．０８ｃｍ）の外径のコイルＬ２を５回巻いたコイ
ル状となっており、この結果、約１.０ｍＨのインダクタンス値が得られている
。インピーダンスを増すにはコイルＬ２の巻回数を増せばよいが、このように巻
回数を多くすることは、インピーダンスが高くなって、高いインピーダンス領域
のバンド幅が狭くなることと妥協しなければならず、更にコイルの全長も長くな
る。コイルＬ２を密閉体４４が囲んでおり、コイルＬ２が物理的に破壊されない
よう保護している。密閉体４４はアースされたファラデーＲＦシールド、すなわ
ち外部電磁放射線から内部部品を保護し、コイルＬ２から外部環境への電磁放射
の放出を低減する導電性の密閉体とすることが好ましい。コイルＬ２の両端には
作動的に３３２ｐＦのコンデンサＣ２が取り付けられており、液体とコンデンサ
Ｃ２との間の電気的な接続は種々の態様で行うことができる。例えば、水ライン
２０内に電気導線を挿入することができ、更に、コイルは各端部に金属コネクタ
を有し、組み立てを助けることができるようにし、これらコネクタにコンデンサ
Ｃ２が接触するようにもできる。コンデンサＣ２およびコイルＬ２に対する接続
部絶縁することが好ましい。これらインダクタンス値および容量値の結果、図４
に示されるように、３０ＭΩを越える高インピーダンス導管のインピーダンスが
得られる。この値はコンデンサＣ２を用いることなく、給水ライン２０を単にコ
イル状とした場合の、相当するインピーダンスを得るのに、９００フィート（２ ７４．３２ｍ） した給水ライン２０の条件と比較できる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】 ベルジャー型の真空プロセスチャンバ６２と、アルミニウムハウジング６４と
により、一部がアルミニウム支持体６８とアルミニウムハウジング６４のステン
レススチールフランジ７０との間に設けられたＯリングシール６６とにより形成
された密閉体６１内に高い真空が維持さる。この高真空は高温ＶＩＴＯＮ（商標 ） Ｏリング（図示せず）によりベルジャー６２とアルミニウム支持体６８との間
の接触部に維持されている。Ｏリングシール６６への熱による破壊を防止するた
めに、熱交換ライン５２によって支持体６８へ冷却水が送られる。しかしながら
、熱交換ライン５２はこのラインはアース電位となっているため、高インピーダ
ンス回路に対しては適当な候補手段ではない。
により、一部がアルミニウム支持体６８とアルミニウムハウジング６４のステン
レススチールフランジ７０との間に設けられたＯリングシール６６とにより形成
された密閉体６１内に高い真空が維持さる。この高真空は高温ＶＩＴＯＮ（商標 ） Ｏリング（図示せず）によりベルジャー６２とアルミニウム支持体６８との間
の接触部に維持されている。Ｏリングシール６６への熱による破壊を防止するた
めに、熱交換ライン５２によって支持体６８へ冷却水が送られる。しかしながら
、熱交換ライン５２はこのラインはアース電位となっているため、高インピーダ
ンス回路に対しては適当な候補手段ではない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K029 AA06 BD01 CA05 DC25 DC35 5F004 BA20 BB11 BB13 BB25 BB26 BB32 5F031 CA02 HA02 HA06 HA25 HA38 HA50 MA29 MA32
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 周波数ｆ Ｈｚの無線周波数電力によって附勢される、熱条
件を定めるべき部品に熱および電気接触する熱交換媒体を使用する熱交換システ
ムに対して構成された高インピーダンス液体熱交換媒体導管において、 コイル状の液体熱交換媒体ラインを有し、 前記コイル状の液体熱交換媒体ラインと並列に作動的に接続された容量性要素
を有し、前記コイル状のラインと容量性要素とが共にほぼｆ Ｈｚの周波数で共
振する並列ＬＣ回路を構成する、ことを備えた高インピーダンス液体熱交換媒体
導管。 【請求項２】 導電性液体が水である、請求項１記載の、高インピーダンス
導管。 【請求項３】 ＲＦ周波数ｆ Ｈｚで共振するようにＬＣ回路を同調させる
ため、容量を変えることができるように、前記容量性要素が更に可変コンデンサ
を含む、請求項１記載の高インピーダンス導管。 【請求項４】 前記可変コンデンサがトリムコンデンサと並列な固定コンデ
ンサを含む、請求項３記載の高インピーダンス導管。 【請求項５】 共振周波数が約１３．５６ＭＨｚである、請求項１記載の高
インピーダンス導管。 【請求項６】 共振周波数が約４５０ｋＨｚである、請求項１記載の高イン
ピーダンス導管。 【請求項７】 第１コイルラインが液体供給部から熱条件を定めるべき部品
へ熱交換液体媒体を供給するようになっており、前記導管が更に、 液体熱交換媒体として使用される導電性流体によって満たされると、固有イン
ダクタンスＬを有する第２のコイル状の液体熱交換媒体ラインを有し、 前記コイル状液体熱交換媒体ラインと並列に作動的に接続された第２容量性要
素を有し、該第２容量性要素が前記第２コイル状液体熱交換媒体ラインと第２容
量性要素との共振周波数をほぼＲＦ周波数ｆ Ｈｚとするような容量を有し、よ
って前記導管が熱条件の定められる部品に対して高インピーダンスとなり、電力
損失を最小にするようになっており、前記第２コイル状液体熱交換媒体ラインが
、液体熱交換媒体を液体供給部に戻すのに使用されるようになっている、請求項
１記載の高インピーダンス導管。 【請求項８】 前記コイル状液体熱交換媒体ラインと前記容量性要素とを囲
む保護用密閉体を更に含む、請求項１記載の高インピーダンス導管。 【請求項９】 前記容量性要素と前記コイル状液体熱交換媒体ラインとが約
ｆ Ｈｚの共振周波数を有する、請求項１記載の高インピーダンス導管。 【請求項１０】 前記部品が半導体製造システム内に内蔵されている、請求
項１記載の高インピーダンス導管。 【請求項１１】 半導体ウェーハ処理システムにおいて、 真空処理チャンバを有し、 ウェーハ支持体、スパッターターゲット支持体、シール、コイルおよびプロセ
スガス分散要素から成る群から選択された、熱条件の定められる部品を有し、 前記熱条件の定められる部品をＲＦエネルギーで附勢するように接続された、
周波数ｆ Ｈｚで作動するＲＦ供給部を有し、 周波数ｆ Ｈｚの無線周波数電力によって附勢される、熱条件を定めるべき前
記部品に熱および電気接触した熱交換媒体を使用する熱交換システムに対して構
成された高インピーダンス液体熱交換媒体導管を有し、該導管が 前記部品と液体熱交換媒体の供給部との間に接続された第１のコイル状液体熱
交換媒体ラインを有し、 前記コイル状液体熱交換媒体ラインに並列に作動的に接続された第１容量性要
素を有し、前記コイル状ラインと容量性要素とが共に、周波数ｆ Ｈｚに近似す
る周波数で共振する、並列ＬＣ回路を構成する、ことを備えた半導体ウェーハ処
理システム。 【請求項１２】 第２コイル状ラインが液体供給部から熱条件を定めるべき
部品に、熱交換液体媒体を供給するようになっており、前記導管が更に液体熱交
換媒体として使用される導電性流体によって満たされると、固有インダクタンス
Ｌを有する第２のコイル状の液体熱交換媒体ラインを有し、 前記コイル状液体熱交換媒体ラインと並列に作動的に接続された第２容量性要
素を有し、該第２容量性要素が前記第２コイル状液体熱交換媒体ラインと第２容
量性要素との共振周波数をほぼＲＦ周波数ｆ Ｈｚとするような容量を有し、よ
って導管が熱条件の定められる部品に対して高インピーダンスとなり、電力損失
を最小にするようになっており、前記第２コイル状液体熱交換媒体ラインが、液
体熱交換媒体を液体供給部に戻すのに使用されるようになっており、 前記第１コイル状ラインが熱条件を定めるべき部品に液体熱交換媒体を供給す
るようになっている、請求項１１記載のシステム。 【請求項１３】 無線周波数ｆ Ｈｚによって附勢される部品に、導電性の
液体を運ぶようになっている熱交換媒体ラインのインピーダンスを高める方法に
おいて、 固有のインダクタンスを得るように前記熱交換媒体ライン内にコイルを形成し
、 コイルとコンデンサの共振周波数が約ｆ Ｈｚとなるような容量を有する容量
性要素をコイルの両端に作動的に接続する、工程を備えた熱交換媒体ラインのイ
ンピーダンスを高める方法。 【請求項１４】 前記容量性要素がトリムコンデンサに並列に作動的に接続
された固定コンデンサを更に含み、前記方法がトリムコンデンサを調節すること
によって周波数ｆ Ｈｚを維持するように、共振周波数を微調節することを更に
含む、請求項１３記載の方法。 【請求項１６】 前記熱交換部品がスパッターコーティング動作中にスパッ
ターターゲットを冷却するよう、チャンバ内に位置するスパッターターゲットと
熱交換関係にある、請求項１５記載の方法。 【請求項１７】 前記熱交換部品が、ターゲットから放出される粒子を受け
るよう、チャンバ内に位置する基板と熱交換関係にある、請求項１５記載の方法
。 【請求項１８】 真空プロセスチャンバの内部に誘導結合されたＲＦコイル
から熱を伝える方法であって、 液体冷却剤を循環させるための内部通路を前記ＲＦコイルに設け、 内部通路に接続された液体冷却剤導管を介し、前記ＲＦコイルの内部通路へ液
体冷却剤を循環させ、導管内で固有のインダクタンスを得るように導管の一部を
コイルに形成し、 コイルのインダクタンスと容量性要素の容量の共振周波数がＲＦコイルの周波
数に近似するような容量を有する容量性要素をコイルの両端に作動的に接続する
、工程を備えた、ＲＦコイルから熱を伝える方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/291,890 US6284110B1 (en) | 1999-04-14 | 1999-04-14 | Method and apparatus for radio frequency isolation of liquid heat transfer medium supply and discharge lines |
| US09/291,890 | 1999-04-14 | ||
| PCT/US2000/008098 WO2000062329A1 (en) | 1999-04-14 | 2000-03-27 | Method and apparatus for radio frequency isolation of liquid heat transfer medium supply and discharge lines |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002541336A true JP2002541336A (ja) | 2002-12-03 |
Family
ID=23122307
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000611305A Pending JP2002541336A (ja) | 1999-04-14 | 2000-03-27 | 液体熱交換媒体供給ラインおよび排出ラインの無線周波数アイソレートを行うための方法および装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP2002541336A (ja) |
| KR (1) | KR100699635B1 (ja) |
| TW (1) | TW469473B (ja) |
| WO (1) | WO2000062329A1 (ja) |
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| US9655223B2 (en) * | 2012-09-14 | 2017-05-16 | Oregon Physics, Llc | RF system, magnetic filter, and high voltage isolation for an inductively coupled plasma ion source |
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| JPH0740468B2 (ja) | 1984-12-11 | 1995-05-01 | 株式会社日立製作所 | 高周波プラズマ発生装置 |
| DE3632340C2 (de) | 1986-09-24 | 1998-01-15 | Leybold Ag | Induktiv angeregte Ionenquelle |
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1999
- 1999-04-14 US US09/291,890 patent/US6284110B1/en not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-03-27 JP JP2000611305A patent/JP2002541336A/ja active Pending
- 2000-03-27 WO PCT/US2000/008098 patent/WO2000062329A1/en active IP Right Grant
- 2000-03-27 KR KR1020017013091A patent/KR100699635B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2000-04-06 TW TW089106311A patent/TW469473B/zh not_active IP Right Cessation
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