TWI259742B - Plasma processing system - Google Patents

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1259742 Α7 Β7 五、發明説明（彳） 【技術領域】 本發明係關於對半導體晶圓、玻璃基板等被處理體， 施行既定電漿的電漿處理裝置。 【背景技術】 習知電漿處理裝置乃如第3圖所示的電漿處理裝置1 係具有：裝置本體2、以及附帶設備3。裝置本體2係具備有 對半導體晶圓、玻璃基板等被處理體，執行形成氧化膜的 氧化膜形成處理、蝕刻處理、硏磨處理等一連串處理的處 理反應室4等。附帶設備3係具備有：對執行半導體晶圓之 一連串處理的處理反應室4供應著電力的VHF裝置（以下稱 「電力供應裝置」）5 ;以及連接於裝置本體2上的複數乾式 栗 6,7。 上述電力供應裝置5係由：透過供電棒狀電纜8而連接 於處理反應室4的匹配器9、透過同軸電纜1 0而連接於匹 配器9的循環器11、以及電力控制部12所構成。 電力控制部12係在內部一體具有高頻放大器13與直 流放大器14，在直流放大器14上透過電纜15而連接於商 用電源16，同時高頻放大器13將透過同軸電纜17而連接 於循環器1 1。此同軸電纜1 7乃因爲除彎曲剛性較高之外， 平均單價亦偏高，而且特別在高頻的電力傳輸時電力損耗 將較大，因此最好儘可能的縮短配線長度。 通常，藉由將如上述的電漿處理裝置1之裝置本體2、 匹配器9、及循環器1 1配置於上層的潔淨室A中，而將容 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4^格Γ210Χ297公釐） _ ς .· (請先閲讀背面之注意事 項再填* :寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1259742 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（2 ) 許配置於潔淨度較低之空間內的乾式泵6,7等、及電力供應 裝置5之電力控制部1 2則配置於下層的動力室B中，便可 減少需要高度潔淨度之潔淨室的腳印。 但是，若如上述將循環器1 1配置於上層，而將高頻放 大器1 3配置於下層的話，連接該等的同軸電纜1 7配線長 度便將變長，不僅將徒增電力供應裝置5成本、且將導致 高頻之電力傳輸時的電力損耗增大，同時亦將造成所傳輸 電力之再現性或穩定性降低等問題發生。 本發明之目的在於提供可降低成本，同時可減少所傳 輸電力損耗的電漿處理裝置。 【發明揭示】 緣是，爲達上述目的，依照本發明的話，乃一種電漿 處理裝置，係具備有： 處理著被處理體的處理反應室； 對上述處理反應室供應著高頻電力的電力供應機構； 將上述處理反應室內進行真空排氣至既定減壓狀態的 排氣機構；以及 將處理氣體導入於上述處理反應室內的處理氣體導入 機構； 並利用上述所供應的高頻電力而在上述處理反應室內 形成高頻電場，而將上述所導入的處理氣體予以電漿化， 俾執行電漿處理的電漿處理裝置； 其中， (請先閲讀背面之注意事 4 項再填. 裝— 寫本頁)

、1T 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -6- 1259742 A7 B7 五、發明説明（3 ) 上述電力供應機構係具備有： 對上述處理反應室，透過傳輸高頻電力的傳輸路徑而 連接於上述處理反應室，並將上述傳輸路徑阻抗匹配於上 述經電漿化之處理氣體阻抗的匹配器； 連接於上述匹配器的高頻放大器；以及 連接於上述高頻放大器的直流放大器； 其中， 上述高頻放大器係不同於上述直流放大器而另設，並 配置在遠離上述直流放大器的位置處且上述匹配器附近。 上述高頻放大器最好透過同軸電纜而連接於上述匹配 器。 上述直流放大器最好透過通常的電纜而連接於上述高 頻放大器。 最好具備有：收容上述處理反應室與上述匹配器的潔淨 室、及鄰接上述潔淨室的動力室；而上述高頻放大器係配 置於上述潔淨室內，而上述直流放大器係配置於上述動力 室。 上述動力室最好配置於上述潔淨室下層。 最好具備有內建於上述高頻放大器中的循環器。 【實施發明較佳形態】 以下，針對本發明實施形態的電漿處理裝置，參照圖 示進行詳述。 第1圖所示係本發明實施形態之電漿處理裝置的槪略 本紙張尺度適用中國國家標峯(· CNS 規格（2Ϊ^Χ 297/ϋ一~ . y 一一''一*^ —一——一一 Γ ----- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1259742 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（4 ) 構造圖。 在第1圖中，本發明實施形態的電漿處理裝置1係具 備有裝置本體2與附帶設備3。 裝置本體2係具備有：對半導體晶圓、玻璃基板等被處 理體，執行形成氧化膜的氧化膜形成處理、蝕刻處理、硏 磨處理等一連串處理的處理反應室4;依載置著處理反應室 4(處理反應室）之方式，連接於應將處理反應室4內進行真 空排氣之處理反應室4底部的排氣裝置37;以及透過半導 體晶圓搬送反應室18而連接於處理反應室4，並收容著在 處理反應室4中經處理過之被處理體的晶盒反應室1 9。 設置於晶盒反應室1 9內的半導體晶圓，利用設置於半 導體晶圓搬送反應室18內之未圖示搬送機器搬送至處理反 應室4中。 此外，附帶設備3係具備有：將供使裝置本體2產生動 作用的動力供應給裝置本體2，譬如由下述構件所構成：將 電力供應給處理反應室4的電力供應裝置5 ;透過配管、2 1 而連接於半導體晶圓搬送反應室1 8，並將半導體晶圓搬送 反應室18進行真空排氣的第1乾式泵6;透過配管22而連 接於排氣裝置37，並與排氣裝置37互動俾將處理反應室4 進行真空排氣的第2乾式泵7 ;以及透過配管23而連接於 處理反應室4，且爲將處理反應室4內進行冷卻而將冷煤供 應給處理反應室內的冷卻單元（c h i 11 e r U n i t) 2 0。 電力供應裝置5係譬如由下述構件所構成：透過供®牛奉 狀電纜8(傳輸路徑）而連接於處理反應室4的匹配器9 ; Μ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） π--Λ-------：---IT------ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1259742 A7 B7 五、發明説明（5 ) 過同軸電纜24而連接於匹配器9的高頻放大器13、以及電 力控制部1 2所構成。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 電力控制部1 2係在內部具有直流放大器1 4，並對直流 放大器14透過電纜15而連接於商用電源16;同時，直流 放大器14係透過電纜25而連接於高頻放大器13。此電纜 25可採用如平行蕊電纜之類的普通廉價電纜。 來自商用電源16的交流電力在經直流放大器14轉換 爲直流電力之後，再供應給高頻放大器1 3。高頻放大器1 3 係將既定的高頻電力供應給匹配器9，而所供應的高頻電力 則經由匹配器9，在將供電纜8阻抗匹配成再處理反應室4 中所產生的電漿阻抗之後，再供應給處理反應室4。 上述電漿處理裝置1之裝置本體2、電力供應裝置5之 匹配器9、以及電力供應裝置5之高頻放大器1 3係配置於 上層的潔淨室A中，而乾式泵6,7、冷卻單元20、以及電 力供應裝置5之電力控制部1 2則配置於下層的動力室B中 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 上層的潔淨室A係由下述構件所構成：經將0.1 μ m級垃 圾管理至平均〇.〇283m3(l立方呎）在10個以下的第1潔淨室 A1 ;以及經將Ο.ίμιη級垃圾管理至平均0_02 83m3(l立方呎） 在100個以下的第2潔淨室A2。在第1潔淨室A1中設置 著晶盒反應室1 9，在第2潔淨室A2中則設置著處理反應室 4、排氣裝置37、搬送反應室18、匹配器9、以及高頻放大 器13。 再者，下層的動力室B係經將0.1|」m級垃圾管理至平 本紙用fiW家標準YcNS ) A4規格.(2i〇X 297公釐） 1259742 A7 B7 五、發明説明（6 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 均0.0283m3(l立方呎）在1000個以下，同時依在開關門之時 空氣將從動力室B內朝室外流出之方式，將室內壓設定爲 高於室外壓。在下層的動力室B中，配置著乾式泵6,7、冷 卻單元20、以及電力供應裝置5之電力控制部1 2。 如上述，高頻放大器13係不同於上述直流放大器14 而另設，並配置在遠離上述直流放大器14的位置處且上述 匹配器9附近，俾將連接著高頻放大器1 3與匹配器9的同 軸電纜24僅可能的縮短。 以下，第1圖所示電漿處理裝置1的動作進行說明如 下。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 首先，採用排氣裝置37及第2乾式泵7，將處理反應 室4內檢壓至如0.0133〜0.133Pa程度，然後採用第1乾式 泵6使晶盒反應室19與半導體晶圓搬送反應室18呈減壓 狀態。然後，若從第1圖所示箭頭方向，將半導體晶圓設 定於晶盒反應室1 9中的話，所設定的半導體晶圓將經由未 圖示的搬送機器被從晶盒反應室1 9中取出，再透過搬送反 應室18而搬送至處理反應室4，而載置於處理反應室4內 之未圖示晶座上。 其次，利用未圖示之處理氣體導入機構，將CF4等處理 氣體均勻的朝向晶座吐出。然後，電力供應裝置5便將高 頻電力施加於未圖示的平行平板電極間，並藉由在處理反 應室4內形成高頻電場而將處理氣體電漿化，俾在處理反 應室4內產生電漿。電漿產生後，載置於晶座上的晶圓， ^洳電漿鈾刻處理等一連串處理之後，再經由搬送機器搬 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 1259742 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（7 ) 出’而結束電漿處理裝置1的一連串動作。 第2 A圖所示係第1圖中電力供應裝置5之配線要領說 明圖，第2 B圖所示係習知電力供應裝置5之配線要領說明 圖。 在習知電力供應裝置5(弟3圖）中’如第2B圖所示， 局頻放大器13係與直流放大器14 一體配置著，且連接著 商用電源16與直流放大器14的電纜15長度爲2m，透過循 環器11而連接高頻放大器13與匹配器9的同軸電纜1〇, 17 合計長度爲20m。此外，上述同軸電纜1 7係分別透過高頻 連接器32,31而連接高頻放大器13與循環器11，同時上同 軸電纜1 0則分別局頻連接器3 0，2 9而連接循環器1 1與匹配 器9。 相對於此，在本發明的電力供應裝置5 (第1圖）中，如 第2A圖所示，高頻放大器13係不同於上述直流放大器ι4 而另設，並配置在遠離上述直流放大器14的位置處且上述 匹配器9附近。 在第2A圖中，連接著商用電源16與直流放大器14的 電纜15長度爲2m，連接著直流放大器14與高頻放大器丄3 的電纜25爲20 m，連接著高頻放大器13與匹配器9的同軸 電纜24爲2m。此外’上述電纜25係分別透過各自的高頻 連接器27,26而連接於直流放大器14與高頻放大器13。 如此依照本發明之電力供應裝置5的話，同軸電纜24 的長度2m將較短於習知VHS裝置5之同軸電纜1〇, 17的合 計長度20m，局頻連接器26,27數量亦較少於習知。 (請先閱讀背面之注意事 4 項再填· 寫本頁) 裝· 、11 -Φ 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -11 . 1259742 Α7 Β7 五 '發明説明（8 ) 以下所示乃本發明之電力供應裝置5與習知之電力供 S裝ΐ 5的電力傳輸損耗比較結果（參照表1) 表1 交流傳 直流電 高頻傳輸 因RF連接器 合計電力 輸損耗 力損耗 (W) 的電力損耗 損耗 ------^ (W) (W) (W) (W) 本發明 3.9 115 24 2 a 143+ 2 a 習知 3.9 0 484 4 a 488+ 4 α (請先閱讀背面之注意事 項再填」 :寫本頁} 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

首先，商用電源1 6與直流放大器14間的電力傳輸損 耗（即交流傳輸損耗），係當電纜15採用截面積8mm2(直徑 3mm p )、阻抗2.4375 Ω /km、規格爲電壓200Vx電流20A 之電纜的情況時，便如同習知電力供應裝置5的情況，爲 3.9W。 直流放大器14與高頻放大器13間的電力傳輸損耗（即 直流傳輸損耗），係當電纜25採用普通電纜（譬如阻抗 0.0993 Ω /km之那念福能（音譯，註冊商標）之導線），且直流 放大器14輸出電壓40Vx電流170A(電力6.8KW)電力之情 況時，相對於習知電力供應裝置5之情況的0W之下，將爲 1 15W。 高頻放大器1 3與匹配器9間的電力傳輸損耗（即，高頻 傳輸損耗）係同軸電纜1〇，17,24採用振幅衰減率0.35dB/20m 電纜（LMR-900)、循環器11採用振幅衰減率0.3Db循環器， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -12- 1259742 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（9 ) 且當高頻放大器13輸出3KW電力之時，相對於習知電力供 應裝置5情況的484W之下，爲24W。 藉由上述，若將因RF連接器26,27,29〜32而所產生的 電力損耗設定爲α的話，相對於習知電力供應裝置5合計 電力損耗爲（488 + 4 a )W的情況下，本發明的電力供應裝置 5合計電力損耗則爲（143 + 2 a )W。 依照本實施形態的話，因爲高頻放大器1 3乃不同於直 流放大器14而另設，並配置在遠離直流放大器14的位置 處且上述匹配器9附近，因此將可縮短高頻電力的傳輸距 離，並增長直流電力的傳輸距離，而且尙可達降低電力供 應裝置5整體的成本並降低電力供應裝置5整體的電力損 耗。 依照上述本實施形態的話，直流放大器14與高頻放大 器1 3間的連接乃經由彎曲剛性較同軸電纜24更低的普通 電纜25而進行，因此便可增加直流放大器14與高頻放大 器1 3之設置位置的自由度。 依照上述本實施形態的話，因爲高頻放大器1 3內建著 循環器11，因此除可提昇電力供應的重現性與穩定性之外 ，尙可將高頻連接器的數量從4個減少爲2個，而且亦可 降低因連接操作失誤所衍生的危險性。 再者，當然同軸電纜24、普通電纜25、電纜15等長 度，並未僅限於本實施形態所示長度。 再者，本實施形態雖上層潔淨室由第1與第2潔淨室 所構成，惟並不僅限於本發明。 t紙張百ϋ國家標準—（CNS ) A4規格（2—ϊ^ί29^ϊ")一_~""~~一 ---1,--Λ---^裝----：---訂------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1259742 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（10 ) 再者，本實施形態雖採潔淨室在上層，而動力室在下 層，惟並不僅限於本發明，亦可譬如潔淨室與動力室在同 一層。 【產業上可利用性】 如上述所詳細說明，依照本發明之電力供應裝置5的 §舌’因爲局頻放大器將不同於直流放大器而另設，並配置 在遠離直流放大器的位置處且匹配器附近，因此便可縮短 高頻電力的傳輸距離，並增長直流電力的傳輸距離，而且 可達降低電力供應裝置整體的成本，並降低電力供應裝置 整體的電力損耗。 再者，因爲高頻放大器內建著循環器，因此除可提昇 電力供應的重現性與穩定性之外，尙可將高頻連接器的數 量從4個減少爲2個，而且亦可降低因連接操作失誤所衍 生的危險性。 【圖式簡單說明】 第1圖係本發明實施形態的電漿處理裝置槪略構造圖 〇 第2A圖係第1圖之電力供應裝置5的配線要領說明圖 〇 第2B圖係習知電力供應裝置5的配線要領說明圖。 第3圖係習知電漿處理裝置的槪略構造圖。 ^衣 ； 訂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 κ項再填 if 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -14- 1259742 A7 B7 經濟部智慧財產苟員工消費合作社印製 五、發明説明（11 ) 【元件編號說明】 1 電漿處理裝置 2 裝置本體 3 附帶設備 4 處理反應室 5 電力供應裝置 6 第1乾式泵 7 第2乾式泵 8 供電棒狀電纜 9 匹配器 10 同軸電纜 11 循環器 12 電力控制部 13 高頻放大器 14 直流放大器 15 電纜 16 商用電源 17 同軸電纜 18 半導體晶圓搬送反應室 19 晶盒反應室 20 冷卻單元 22 配管 24 同軸電纜 25 電纜 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -15- 1259742 A7 五、發明説明（12 ) 27,26 局 頻 連 接 器 30,29 局 頻 連 接 器 32,31 高 頻 連 接 器 37 排 氣 裝 置 A 潔 淨 室 A1 第 1 潔 淨 室 A2 第 2 潔 淨 室 B 動 力 室 i.,---0^----,丨丨1T——丨^_ — Φ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 冬季氏琢尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2IOX297公釐） · 16 -

Claims (1)

1259742 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 1 1. 一種電漿處理裝置，包含： 處理反應室，係處理被處理體； (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 電力供應機構，係對該處理反應室供應著高頻電力； 排氣機構，係將該處理反應室內進行真空排氣至既定 減壓狀態；以及 處理氣體導入機構，係將處理氣體導入於該處理反應 室內， 利用該所供應的高頻電力而在該處理反應室內形成高 頻電場，而將該所導入的處理氣體予以電漿化，俾執行電 漿處理的電漿處理裝置； 其中， 該電力供應機構係具備有： 匹配器，係對該處理反應室，透過傳輸高頻電力的傳 輸路徑而連接於該處理反應室，並將該傳輸路徑阻抗匹配 於該經電漿化之處理氣體阻抗； 高頻放大器，係連接於該匹配器；以及 直流放大器，係連接於該高頻放大器； 其中， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 該高頻放大器係不同於該直流放大器而另設，並配置 在遠離該直流放大器的位置處且該匹配器附近。 2. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中，該高 頻放大器係透過同軸電纜而連接於該匹配器。 3. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，·其中，該直 流放大器係透過通常的電纜而連接於該高頻放大器。

本紙張尺度適用中國國家@ ( dMS ) A4規格（210>^:/ϋ了 1259742 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 2 4. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，係具備有： 動力室，係收容該處理反應室與該匹配器的潔淨室、 及鄰接該潔淨室； 而該高頻放大器係配置於該潔淨室內，而該直流放大 器係設置於該動力室。 5. 如申請專利範圍第4項之電漿處理裝置，其中，該動 力室配置於該潔淨室下層。 6. 如申請專利範圍第1〜5項中任一項之電漿處理裝置， 係具備有內裝於該高頻放大器中的循環器。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 、1T ··線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 TIT,·· —6——————t——C——Τ~τ·——-a—> 娜 fr •―11·—-----— -~~ I I 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) A4規格（21 OX297公逄） --