JPWO2003046959A1 - プラズマ処理装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体ウェハ、ガラス基板等の被処理体に所定のプラズマ処理を施す、プラズマ処理装置に関する。
背景技術
従来のプラズマ処理装置、例えば図3に示すプラズマ処理装置1は、装置本体2と、付帯設備3とを有する。装置本体2は、半導体ウェハ、ガラス基板等の被処理体へ酸化膜を形成する酸化膜形成処理、エッチング処理、アッシング処理等の一連の処理を行うプロセスチャンバ4等を備える。付帯設備3は、半導体ウェハの一連の処理を行うプロセスチャンバ4に電力を供給するVHF装置(以下「電力供給装置」とする)5と、装置本体2に接続された複数のドライポンプ6,7とを有する。
上記電力供給装置5は、給電棒状のケーブル8を介してプロセスチャンバ4に接続された整合器9と、同軸ケーブル10を介して整合器9に接続されたサーキュレータ11と、電力制御部12とから構成されている。
電力制御部12は、その内部に高周波アンプ13と直流アンプ14とを一体的に有し、直流アンプ14にはケーブル15を介して商用電源16が接続されていると共に、高周波アンプ13は、同軸ケーブル17を介してサーキュレータ11に接続されている。この同軸ケーブル17は、曲げ剛性が高い上に単位長さ当たりの価格が高く、さらには、特に高周波での電力伝送時の電力の損失が大きいので、できるだけ配線長を短くすることが望まれている。
通常、上記のようなプラズマ処理装置1の装置本体2、整合器9、及びサーキュレータ11が階上のクリーンルームAに配置され、クリーン度が低いスペースへの配置が許容されるドライポンプ6,7等、及び電力供給装置5の電力制御部12が階下の用力室Bに配置されることにより、高いクリーン度が必要とされるクリーンルームのフットプリントを低減している。
しかしながら、上記のようにサーキュレータ11を階上に、高周波アンプ13を階下に配置すると、これらを接続する同軸ケーブル17の配線長が長くなり、電力供給装置5のコスト高や、高周波での電力伝送時の電力損失の増大を招くと共に伝送される電力の再現性や安定性が低下する等の問題がある。
本発明の目的は、コストを低減すると共に伝送される電力の損失を低減することができるプラズマ処理装置を提供することにある。
発明の開示
上記目的を達成するために、本発明によれば、被処理体を処理する処理チャンバと、
前記処理チャンバに高周波電力を供給する電力供給手段と、
前記処理チャンバ内を所定の減圧状態に真空排気する排気手段と、
前記処理チャンバ内に処理ガスを導入する処理ガス導入手段とを備え、
前記供給された高周波電力により前記処理チャンバ内に高周波電界を形成して前記導入された処理ガスをプラズマ化してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
前記電力供給手段は、
前記処理チャンバに高周波電力を伝送する伝送路を介して前記処理チャンバに接続され、前記伝送路のインピーダンスを前記プラズマ化される処理ガスのインピーダンスに整合させる整合器と、
前記整合器に接続された高周波アンプと、
前記高周波アンプに接続された直流アンプとを備え、
前記高周波アンプは、前記直流アンプと別体として、前記直流アンプから離れた位置であって前記整合器の近傍に配置されているプラズマ処理装置が提供される。
前記高周波アンプは同軸ケーブルを介して前記整合器に接続されることが好ましい。
前記直流アンプは通常のケーブルを介して前記高周波アンプと接続されることが好ましい。
前記処理チャンバ及び前記整合器を収容するクリーンルームと、前記クリーンルームに隣接した用力室とを備え、前記高周波アンプは前記クリーンルームに設置され、前記直流アンプは前記用力室に設置されていることが好ましい。
前記前記用力室は、前記クリーンルームの階下に配置されていることが好ましい。
前記高周波アンプに内蔵されたサーキュレータを備えることが好ましい。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置を図面を参照して詳述する。
図1は、本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置の概略構成を示す図である。
図1において、本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置1は、装置本体2と、付帯設備3とを有する。
装置本体2は、半導体ウェハ、ガラス基板等の被処理体への所定のプラズマ処理、例えば、酸化膜形成処理、エッチング処理、アッシング処理等の一連の処理を行うプロセスチャンバ4と、プロセスチャンバ4(処理チャンバ)を載置するように、プロセスチャンバ4内を真空排気すべくプロセスチャンバ4の底部に接続された排気装置37と、半導体ウェハ搬送チャンバ18を介してプロセスチャンバ4に接続され、プロセスチャンバ4において処理された被処理体を収容するカセットチャンバ19とから成る。
カセットチャンバ19にセットされた半導体ウェハは、搬送チャンバ18に配置された図示しない搬送ロボットによりプロセスチャンバ4に搬送される。
一方、付帯設備3は、装置本体2を動作させるための用力を装置本体2に供給する設備であって、例えば、プロセスチャンバ4に電力を供給する電力供給装置5と、搬送チャンバ18に配管21を介して接続され、搬送チャンバ18を真空排気する第1のドライポンプ6と、排気装置37に配管22を介して接続され、排気装置37と協働してプロセスチャンバ4を真空排気する第2のドライポンプ7と、プロセスチャンバ4に配管23を介して接続され、プロセスチャンバ4内を冷却するためにプロセスチャンバ内に冷媒を供給するチラーユニット20とから成る。
電力供給装置5は、例えば、給電棒状のケーブル8(伝送路)を介してプロセスチャンバ4に接続された整合器9と、同軸ケーブル24を介して整合器9に接続された高周波アンプ13と、電力制御部12とから構成されている。
電力制御部12は、その内部に直流アンプ14を有し、直流アンプ14にはケーブル15を介して商用電源16が接続されていると共に、直流アンプ14は、ケーブル25を介して高周波アンプ13に接続されている。このケーブル25として、例えば、平行芯ケーブルのような通常の安価なケーブルを用いることができる。
商用電源16からの交流電力は、直流アンプ14により直流電力に変換された後、高周波アンプ13に供給される。高周波アンプ13は、所定の高周波電力を整合器9に供給し、供給された高周波電力は、整合器9によりケーブル8のインピーダンスをプロセスチャンバ4において生成されるプラズマのインピーダンスに整合されてからプロセスチャンバ4に供給される。
上記プラズマ処理装置1の装置本体2、電力供給装置5の整合器9、及び電力供給装置5の高周波アンプ13は、階上のクリーンルームAに配置され、ドライポンプ6,7、チラーユニット20、及び電力供給装置5の電力制御部12は、階下の用力室Bに配置されている。
階上のクリーンルームAは、0.1μmオーダのゴミが0.0283m3(1立方フィート)当り10個以下に管理された第1のクリーンルームA1と、0.1μmオーダのゴミが0.0283m3(1立方フィート)当り100個以下に管理された第2のクリーンルームA2とから成る。第1のクリーンルームA1には、カセットチャンバ19が設置され、第2のクリーンルームA2には、プロセスチャンバ4、排気装置37、搬送チャンバ18、整合器9、及び高周波アンプ13が設置されている。
また、階下の用力室Bは、0.1μmオーダのゴミが0.0283m3(1立方フィート)当り1000個以下に管理されると共に、ドアの開閉時に用力室B内から室外に空気が流れるように室内圧が室外圧よりも高く設定してある。階下の用力室Bには、ドライポンプ6,7、チラーユニット20、及び電力供給装置5の電力制御部12が配置されている。
上記のように、高周波アンプ13は、直流アンプ14と別体として、直流アンプ14から離れた位置であって整合器9の近傍に配置され、高周波アンプ13と整合器9とを接続する同軸ケーブル24はできる限り短くしている。
以下、図1のプラズマ処理装置1の作動を以下に説明する。
まず、排気装置37及び第2のドライポンプ7を用いてプロセスチャンバ4内を所定の内圧、例えば0.0133〜0.133Pa程度にまで減圧し、第1のドライポンプ6を用いて、カセットチャンバ19及び搬送チャンバ18を減圧状態にする。その後、図1中の矢印方向から半導体ウェハをカセットチャンバ19にセットすると、セットされた半導体ウェハは、図示しない搬送ロボットによりカセットチャンバ19から取り出され、搬送チャンバ18を介してプロセスチャンバ4に搬送され、プロセスチャンバ4内の図示しないサセプタ上に載置される。
次いで、図示しない処理ガス導入手段によりCF4等の処理ガスをサセプタに向けて均等に吐出する。さらに、電力供給装置5は高周波電力を図示しない平行平板の電極間に印加し、プロセスチャンバ4内に高周波電界を形成して処理ガスをプラズマ化することにより、プラズマをプロセスチャンバ4内に発生させる。プラズマ発生後、サセプタに載置されたウェハは、プラズマエッチング処理等の一連の処理がなされ、その後、搬送ロボットにより搬出され、プラズマ処理装置1の一連の動作が終了する。
図2Aは、図1における電力供給装置5の配線要領の説明図であり、図2Bは、従来の電力供給装置5の配線要領の説明図である。
従来の電力供給装置5(図3)では、図2Bに示すように、高周波アンプ13は、直流アンプ14と一体的に配置されており、商用電源16と直流アンプ14とを接続するケーブル15の長さは2m、高周波アンプ13と整合器9とをサーキュレータ11を介して接続する同軸ケーブル10,17の合計長さは20mである。また、上記同軸ケーブル17は、高周波アンプ13及びサーキュレータ11と夫々高周波コネクタ32,31を介して接続されていると共に、上記同軸ケーブル10は、サーキュレータ11及び整合器9と夫々高周波コネクタ30,29を介して接続されている。
これに対して、本発明に係る電力供給装置5(図1)では、図2Aに示すように、高周波アンプ13は、直流アンプ14とは別体として、直流アンプ14から離れた位置であって整合器9の近傍に配置されている。
図2Aにおいて、商用電源16と直流アンプ14とを接続するケーブル15の長さは2m、直流アンプ14と高周波アンプ13とを接続するケーブル25は20m、高周波アンプ13と整合器9とを接続する同軸ケーブル24は2mである。また、上記ケーブル25は、直流アンプ14及び高周波アンプ13と夫々高周波コネクタ27,26を介して接続されている。
このように、本発明に係る電力供給装置5によれば、同軸ケーブル24の長さ2mは、従来のVHS装置5における同軸ケーブル10,17の合計長さ20mと比べて短く、高周波コネクタ26,27の数も従来のものと比べて少ない。
以下、本発明に係る電力供給装置5と従来の電力供給装置5の電力伝送損失の比較結果を示す(表1参照)。
まず、商用電源16及び直流アンプ14間の電力伝送損失、即ち交流伝送損失は、ケーブル15として断面積8mm2(径3mmφ)、抵抗が2.4375Ω/km、規格が電圧200V×電流20Aのケーブルを用いたときに、従来の電力供給装置5の場合と同じく、3.9Wであった。
直流アンプ14及び高周波アンプ13間の電力伝送損失、即ち直流伝送損失は、ケーブル25として、通常のケーブル、例えば、抵抗が0.0993Ω/Kmのナンネンフレン(登録商標)口出線を用いて、直流アンプ14が電圧40V×電流170A(電力6.8KW)の電力を出力したときに、従来の電力供給装置5の場合0Wであるのに対し、115Wであった。
高周波アンプ13及び整合器9間の電力伝送損失、即ち高周波伝送損失は、同軸ケーブル10,17,24として、振幅減衰率が0.35dB/20mのケーブル(LMR−900)、サーキュレータ11として振幅減衰率が0.3dBのサーキュレータを用いて、高周波アンプ13が3KWの電力を出力したときに、従来の電力供給装置5の場合484Wであるに対して、24Wであった。
以上により、RFコネクタ26,27,29〜32による電力損失をαとすると、従来の電力供給装置5の合計電力損失が(488+4α)Wであるのに対し、本発明の電力供給装置5の合計電力損失は(143+2α)Wとなる。
本実施の形態によれば、高周波アンプ13は、直流アンプ14と別体として、直流アンプ14から離れた位置であって整合器9の近傍に配置されているので、高周波電力の伝送距離を短くし、直流電力の伝送距離を長くすることができ、もって電力供給装置5全体のコストの低減並びに電力供給装置5全体の電力損失の低減を図ることができる。
上記本実施の形態によれば、直流アンプ14と高周波アンプ13との接続を同軸ケーブル24より曲げ剛性が低い通常ケーブル25を介して行っているので、直流アンプ14及び高周波アンプ13の設置位置の自由度を増加することができる。
上記本実施の形態によれば、高周波アンプ13はサーキュレータ11を内蔵しているので、電力供給における再現性及び安定性を向上させることができるのに加えて、高周波コネクタの数を4箇所から2箇所に減らすことができ、もって接続作業ミスによる危険性を低減することができる。
なお、同軸ケーブル24、通常ケーブル25、ケーブル15等の長さは本実施の形態における長さに限定されるものでないことは云うまでもない。
また、本実施の形態では、階上のクリーンルームが第1及び第2のクリーンルームから成っているが、本発明はそれに限定されるものではない。
また、本実施の形態では、クリーンルームが階上、用力室が階下であるが、本発明はそれに限定されるものではなく、例えば、クリーンルームと用力室が同じフロアであってもよい。
産業上の利用可能性
以上詳細に説明したように、本発明の電力供給装置によれば、高周波アンプは直流アンプと別体として、直流アンプから離れた位置であって整合器の近傍に配置されているので、高周波電力の伝送距離を短くし、直流電力の伝送距離を長くすることができ、もって電力供給装置全体のコストの低減並びに電力供給装置全体の電力損失の低減を図ることができる。
また、この高周波アンプはサーキュレータを内蔵しているので、電力供給における再現性及び安定性を向上させることができるのに加えて、高周波コネクタの数を4箇所から2箇所に減らすことができ、もって接続作業ミスによる危険性を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
図1は、本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置の概略構成を示す図である。
図2Aは、図1における電力供給装置5の配線要領の説明図である。
図2Bは、従来の電力供給装置5の配線要領の説明図である。
図3は、従来のプラズマ処理装置の概略構成を示す図である。
Claims (6)
- 被処理体を処理する処理チャンバと、
前記処理チャンバに高周波電力を供給する電力供給手段と、
前記処理チャンバ内を所定の減圧状態に真空排気する排気手段と、
前記処理チャンバ内に処理ガスを導入する処理ガス導入手段とを備え、
前記供給された高周波電力により前記処理チャンバ内に高周波電界を形成して前記導入された処理ガスをプラズマ化してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
前記電力供給手段は、
前記処理チャンバに高周波電力を伝送する伝送路を介して前記処理チャンバに接続され、前記伝送路のインピーダンスを前記プラズマ化される処理ガスのインピーダンスに整合させる整合器と、
前記整合器に接続された高周波アンプと、
前記高周波アンプに接続された直流アンプとを備え、
前記高周波アンプは、前記直流アンプと別体として、前記直流アンプから離れた位置であって前記整合器の近傍に配置されているプラズマ処理装置。 - 前記高周波アンプは同軸ケーブルを介して前記整合器に接続されている請求の範囲第1項のプラズマ処理装置。
- 前記直流アンプは通常のケーブルを介して前記高周波アンプと接続されている請求の範囲第1項のプラズマ処理装置。
- 前記処理チャンバ及び前記整合器を収容するクリーンルームと、前記クリーンルームに隣接した用力室とを備え、前記高周波アンプは前記クリーンルームに設置され、前記直流アンプは前記用力室に設置されている請求の範囲第1項記載のプラズマ処理装置。
- 前記用力室は、前記クリーンルームの階下に配置されている請求の範囲第4項記載のプラズマ処理装置。
- 前記高周波アンプに内蔵されたサーキュレータを備えるる請求の範囲第1項乃至第5項のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。
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