(57)【要約】  本開示は、処理プラズマの負荷に基づくフィードバックによって駆動される集積電力発振回路によって燃焼および保持されたＲＦプラズマを利用する処理チャンバの下流にある処理プラズマを生成する方法および装置に方向づけられたものである。一実施形態では、プラズマ灰化システムは、ワークピースを格納する上流処理チャンバからの廃棄副産物を受け取るように構成された処理システムを含む。廃棄副産物は、排気管から、排気管内の処理プラズマを燃焼するためのアンテナと動作可能に接続された発振回路に依存する集積電力発振器を持つ下流再燃焼ユニットへと導かれる。アンテナはプラズマ負荷と共に、発振回路の動作を駆動するフィードバックを供給する共鳴タンク回路をなすことにより、処理プラズマ負荷における変化に応じて発振回路の出力を変化させる。
2014520387.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体製造処理システムであって、
廃棄副産物をもたらす処理が施されるワークピースを格納するように構成された処理チャンバと、
上記処理チャンバから下流処理システムに排出された廃棄副産物を受け取るように構成され、上記処理チャンバと直接連通されている排気管と、
上記排気管と直接連通されており、上記処理チャンバの下流に位置する上記排気管から上記廃棄副産物を取り除くために用いられる処理プラズマを生成するように構成され、上記下流処理システム内に設けられた再燃焼ユニットとを備え、
上記再燃焼ユニットは、
発振信号を生成するように構成された発振回路と、
上記処理プラズマを誘導的に燃焼および保持するために、上記発振信号によって駆動されるアンテナとを備え、
上記処理プラズマおよび上記アンテナは、上記発振信号によって駆動される共鳴タンク回路の一部であり、上記共鳴タンク回路は、上記処理プラズマにおける変化に基づき、上記発振回路にフィードバックを供給するように構成されており、
上記発振回路は、上記フィードバックに応じて、自身の動作電流および動作の周波数を調整するように構成されていることを特徴とする半導体製造処理システム。
【請求項２】
上記発振回路は、広範なプラズマ負荷を持つ複数の処理プラズマ化学反応に適応させるために、自身の動作電流および動作の周波数を調整するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造処理システム。
【請求項３】
上記共鳴タンク回路は、上記アンテナおよび適当な大きさのコンデンサーに対応する反応部材と、上記処理プラズムの負荷に対応する抵抗部材とを備えており、
上記発振回路は、上記抵抗部材における変化に応じて変化するＤＣ電流を供給するように構成された電源装置を備え、
上記発振回路は、上記反応部材における変化に応じて上記発振信号の周波数を変えることを特徴とする請求項２に記載の半導体製造処理システム。
【請求項４】
上記アンテナは、上記排気管と流体連通されたプラズマ格納器の外部に巻き付けられた導電性コイルを備え、上記発振回路から上記処理プラズマへ電力を誘導的に搬送するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体製造処理システム。
【請求項５】
上記発振回路は、真空チューブまたは同等の動作特性を持つ固体部材を備え、
上記真空チューブまたは上記固体部材は、上記発振回路からの上記発振信号を出力するように構成され、上記共鳴タンク回路からのポジティブフィードバックを受け取るようにさらに構成されており、
上記共鳴タンク回路は、上記真空チューブまたは上記固体部材から出力される上記発振信号の選択を行うことによって特定の周波数に発振を保持すると共に、上記処理プラズマにおける変化を監視し、当該変化に応じて調整することを特徴とする請求項３に記載の半導体製造処理システム。
【請求項６】
上記発振回路は、上記真空チューブの熱フィラメントに対して電力を供給するように構成されたフィラメント電源をさらに備えていることを特徴とする請求項５に記載の半導体製造処理システム。
【請求項７】
上記ワークピースの表面から物質を取り除くように構成されたプラズマ灰化システムを備え、
上記プラズマ灰化システムは、一次ガスから一次プラズマを生成する一次プラズマ生成ユニットに上記一次ガスを供給するように構成された一次ガス源を備え、
上記一次プラズマは、上記処理チャンバ内に格納された上記ワークピースに対して供給されることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造処理システム。
【請求項８】
上記一次プラズマは、一次非酸化性プラズマ化学反応によって生成され、
上記処理プラズマは、酸化性プラズマ化学反応によって生成されることを特徴とする請求項７に記載の半導体製造処理システム。
【請求項９】
上記処理チャンバに接続され、１つ以上の処理チャンバ壁の温度を調節するように構成された加熱部材をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造処理システム。
【請求項１０】
プラズマ格納器と、
再燃焼ユニットとを備え、
上記プラズマ格納器は、ワークピースを格納するように構成された処理チャンバと直接連通されている排気管と流体連通されており、
上記ワークピースに対する処理は、上記排気管から下流処理システムへと排出される廃棄副産物をもたらし、
上記再燃焼ユニットは、
上記下流処理システム内に設けられ、上記処理チャンバの下流に位置する上記排気管から上記廃棄副産物を取り除くために用いられる処理プラズマを上記プラズマ格納器内に生成するように構成されており、
電源装置から供給されたＤＣ電流を受け取ると共に、上記再燃焼ユニット内の上記処理プラズマを燃焼および保持するアンテナに対して周波数を持つ発振信号を供給するように構成された集積電力発振器を備え、
上記プラズマおよび上記アンテナは、上記集積電力発振器の一部であると共に共鳴タンク回路を構成し、
上記集積電力発振器は、上記処理プラズマにおける変化に応じて、ＤＣ電流および上記発振信号の周波数を調整するように構成されていることを特徴とする下流ＲＦプラズマ生成システム。
【請求項１１】
上記共鳴タンク回路は、上記アンテナおよび適当な大きさのコンデンサーに対応する反応部材と、上記処理プラズムの負荷に対応する抵抗部材とを備え、
上記集積電力発振器は、上記抵抗部材における変化に応じて変化するＤＣ電流を供給するように構成された電源装置を備え、
上記集積電力発振器は、上記反応部材における変化に応じて上記発振信号の周波数を変えることを特徴とする請求項１０に記載の下流ＲＦプラズマ生成システム。
【請求項１２】
上記処理プラズマは、酸化性プラズマ化学反応によって生成され、
一次非酸化性プラズマ化学反応を持つ一次ガスによって生成される一次プラズマは、上記処理チャンバ内の上記ワークピースに対して作用するように構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の下流ＲＦプラズマ生成システム。
【請求項１３】
上記アンテナは、上記排気管と流体連通されたプラズマ格納器の外部に巻き付けられた導電性コイルを備え、上記発振回路から上記処理プラズマへ電力を誘導的に搬送するように構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の下流ＲＦプラズマ生成システム。
【請求項１４】
上記処理チャンバの下流および上記再燃焼ユニットの上流に位置する上記排気管と直接連通されている処理ガス注入口をさらに備えていることを特徴とする請求項１０に記載の下流ＲＦプラズマ生成システム。
【請求項１５】
上記集積電力発振器は、広範なプラズマ負荷をもたらす複数の処理プラズマ化学反応に適応させるために、自身の動作電流および動作の周波数を調整するように構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の下流ＲＦプラズマ生成システム。
【請求項１６】
廃棄副産物の処理を行う方法であって、
フィードバック制御された発振信号を生成するステップと、
ワークピースを格納する処理チャンバの下流に位置する処理プラズマを燃焼および保持するように構成されたアンテナに対して、上記フィードバック制御された発振信号を供給するステップと、
上記処理チャンバから提供された廃棄物に対して上記処理プラズマを供給するステップと、
上記処理プラズマおよび上記アンテナを備える共鳴タンク回路から供給されたフィードバックに応じて、上記フィードバック制御された発振信号を自動的に調整するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
一次プラズマを生成するステップと、
上記処理チャンバ内に格納された上記ワークピースに対して一次プラズマを供給することにより、当該一次プラズマが上記ワークピースの表面から物質を取り除くように作用して上記廃棄物をもたらすステップと、
上記処理チャンバから当該処理チャンバの下流にある位置に上記廃棄物を排出するステップとをさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
上記廃棄物は、上記ワークピースに対して施された灰化処理によってもたらされた灰廃棄物を含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
上記一次プラズマは、一次非酸化性プラズマ化学反応によって生成され、
上記処理プラズマは、酸化性プラズマ化学反応によって生成されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
上記処理プラズマは、上記処理チャンバと直接連通された排気管と流体連通されたプラズマ格納器内で燃焼されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概ねプラズマ灰システムに関するものであり、より具体的には半導体ワークピース処理チャンバの下流に位置するプラズマ処理システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ワークピースに対して複数の異なる処理が施されている間に、複雑な製造方法によって集積チップは製造される。一般的に上記の処理には、フォトリソグラフィー、移植、エッチング、および蒸着等が含まれ得る。例えば、一般的なフォトリソグラフィー処理においては、半導体ウェーハの表面は、露光された後に現像されることによりウェーハの特定領域を選択的にマスクする感光性（例えば、ＵＶ感受性）のフォトレジスト材料によって覆われている。ウェーハのマスクされていない領域は、その後処理チャンバで処理され得る（例えば、ウェーハのマスクされていない領域は、選択的にエッチングされることによって、フォトレジストの下に位置する層にパターン形成され得る）。処理が完了すると、フォトレジスト材料は灰化処理によって取り除かれ得る。当該灰化処理では、原子酸素等の反応ガスの混合物を利用して、ウェーハの表面からフォトレジストを取り除く。
【０００３】
灰化処理ではフォトレジスト材料を用いるため、副産物の廃棄がもたらされる。当該フォトレジスト材料は、後に処理チャンバから除去される。廃棄材料が揮発性であれば、当該廃棄材料は概ね洗浄機を通って排気される。しかし、レジスト除去状況下（例えば、無酸素プラズマ灰化）にある場合は、フォトレジスト廃棄物は固体のまま存在し、効果的に水から昇華する。この場合、チャンバの排気部内に含まれる固体は、例えば処理チャンバ壁、排気パイプ、下流バルブ（隔離用および／または絞り用）、または大型の真空ポンプさえのいかなる冷たい表面上にも液化する傾向にある。
【０００４】
処理チャンバ内の廃棄物の増加を解消するために、処理チャンバ壁は一般的に所定の温度にまで加熱されている。これによりチャンバ内での液化を防ぐことができるが、液化物は単に下流に移動して他の部材を覆うだけであり、バルブおよびポンプの正常な動作が妨げられる。この固体廃棄物の影響を最小限に抑えるために、高無線周波数（ＲＦ）誘導結合プラズマ源を用いた処理システムを、廃棄物を「焼き」払う処理プラズマを生成するためのチャンバの下流に構成してもよい。図１には、一般的な下流プラズマ燃焼システムが示されている。図１に示すように、一般的なプラズマ燃焼システム１００は、市販のＲＦ電源装置１０４に誘導結合されたプラズマチャンバ１０２を備える。ＲＦ電源装置１０４は、所定の周波数（例えば、１３．５６ＭＨｚ）で動作するＲＦ信号を生成するように構成されている。エネルギーは、ＲＦ電源装置１０４からアンテナ１１０を介して、プラズマチャンバ１０２にまで伝送され、当該プラズマチャンバ１０２に十分な電力が供給されると、処理プラズマ１０８の燃焼がもたらされる。ＲＦ電源装置１０４が、処理プラズマの負荷と滅多に合致しない出力インピーダンス（例えば、５０オーム）を持つ出力により動作するため、整合回路１０６がＲＦ電源装置１０４の出力インピーダンスを、アンテナ１１０によって設定された複素インピーダンスと、処理プラズマ負荷とに合致させるように構成されていることにより、ＲＦ電源装置１０４によって生成されたＲＦ信号からの電力を処理プラズマ１０８に効果的に結合させることができる。
【発明の概要】
【０００５】
以下には、本開示の１つ以上の態様の基本的理解をもたらすための簡易な概要を提供する。この概要は本開示の広範囲の概要でも、本開示の重要または重大な要素を特定するためのものでも、本開示の範囲を線引きするためのものでもない。むしろ本概要の主目的は、後に提供されるより詳細な説明の前置きとして、本開示のいくつかの構想を簡易な形態で提供することである。
【０００６】
本開示は、処理プラズマの負荷に基づくフィードバックによって駆動される集積電力発振回路を用いて、処理チャンバの下流にある処理プラズマを生成する方法および装置に方向づけられたものである。一実施形態では、プラズマ灰化システムは、ワークピースを収容した上流処理チャンバからの灰廃棄副産物を受け取るように構成された処理システムを含む。灰廃棄副産物は、排気管を通って、灰廃棄物を揮発させる処理プラズマを生成するように構成された下流再燃焼ユニットにまで送られる。再燃焼ユニットは、排気管と直接連通しているプラズマ格納容器内の処理プラズマを燃焼および保持するように構成されたアンテナに動作可能に接合された発振回路を持つ集積電力発振器を備える。アンテナはプラズマ負荷と共に、発振回路の動作を駆動（例えば、周波数および／または電流を変更）するフィードバックを提供する共鳴タンク回路を形成する。したがって、集積電力発振器のタンク回路が処理プラズマの負荷を備えているため、発振回路は処理プラズマの負荷の変動に応じて自身の出力を変えることができる。この結果、発振回路の出力の自動的および略瞬時の調整が実現される。
【０００７】
上記および関連する目的を達成するために、詳細に記載された以下の説明および添付の図面は、本開示の具体的な態様および実施を明らかにする。これらは、本開示の原理が用いられ得る様々な方法のいくつかを示している。本開示の他の態様、利点、および新規な特徴は、本開示の以下の詳細な説明を図面と併せて考察して明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、ＲＦ電源装置および整合回路を備える再燃焼アセンブリを持つ模範的なプラズマ燃焼システムを示すブロック図である。
【図２】図２は、集積電力発振（ＩＰＯ）回路を備える下流処理システムを持つ模範的な半導体製造処理システムを示すブロック図である。
【図３】図３は、集積電力発振（ＩＰＯ）回路を示す回路図である。
【図４】図４は、集積電力発振器（ＩＰＯ）を備える再燃焼を持つ処理システムを有する模範的なプラズマ灰化システムを示すブロック図である。
【図５ａ】図５ａは、本発明に従ってプラズマ燃焼および保持を行うための模範的な発振回路をより詳細に示す回路図である。
【図５ｂ】図５ｂは、半導体ＲＦ電力トランジスタを備える模範的な発振回路を示す他の回路図である。
【図６】図６は、広範囲の処理化学反応を利用する半導体処理廃棄物の処理を実行する模範的な方法を示すフローチャートである。
【図７】図７は、灰化廃棄物の下流処理を備える模範的な灰化処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面を参照して本開示について説明するが、図面では類似の要素を示すために同様の参照番号が用いられる。図面および以下の説明はそもそも例示的なものであり、限定的なものではない。したがって、図示されたシステムおよび方法の変形、ならびに本明細書において示された実施以外の他の実施も、本開示および添付の請求項の範囲内と見なされることは分かるであろう。
【００１０】
いくつかの例では、半導体製造処理システムは、半導体処理の結果生じる廃棄副産物を取り除くように構成された下流処理システムを備え得る。このような下流処理システムは、処理における無駄の蓄積を防ぐことができる。処理における無駄は、頻繁な装置部材の交換を要し得る。下流処理システムは、１つ以上の異なるプラズマ化学反応に基づく処理プラズマを生成するように構成されたＲＦ電源装置を持つ再燃焼ユニットを一般的に備える。ＲＦ電源装置が、処理プラズマの負荷と滅多に合致しない出力インピーダンス（例えば、５０オーム）を持つ出力により動作するため、整合回路（例えば、図１に示すように）は電源装置と負荷との間に配置される。この整合回路は、異なるプラズマ化学反応または異なる廃棄物から生成されたプラズマと電力とを効果的に結合させるために、頻繁に調整する必要がある。例えば、複数のプラズマ化学反応を利用する処理においては、ＲＦ電源装置と処理プラズマとの間の伝送回線における電力損失を防ぐために、化学反応における各変化に応じて整合回路を調整する必要がある。特に負荷と供給インピーダンスとを合致させることにより、電源装置からプラズマ負荷への電力伝達を最大限にし、最適な処理を可能にする。合致がなければ、処理がせいぜい部分的である可能性が極めて高い。
【００１１】
このような整合回路に対する調整は、整合回路を手動的に調整したり、自動チューナーを用いて整合回路を調整したりすることができる。しかしながら、本発明者らは、いずれの調整方法もいくつかの難点があることを認識している。例えば自動チューナーは高価であり、処理モジュールにおける貴重な空間を大幅に占有し、整合回路における変更を実行するのに数秒要してしまう場合がある。同様に、整合回路の手動的な調整は、プラズマ化学反応が頻繁に変わる場合には極めて長い時間を要すると共に煩雑である。したがって、本発明者らは、以下に説明するように、集積電力発振回路が、１つ以上のプラズマ化学反応に基づき、処理チャンバの下流に位置する再燃焼ユニットにおいて処理プラズマを生成して、当該処理プラズマを自動的に調整するために用いられ得ることを認識している。
【００１２】
例えば、一実施形態では、プラズマ灰化システムは、ワークピースを格納している上流処理チャンバからの灰廃棄物を受け取ると共に、燃焼および保持されたＲＦプラズマと一緒に電力発振回路を用いて、受け取った灰廃棄物を処理する処理プラズマを生成するように構成された処理システムを備えている。具体的には、灰廃棄物は、処理チャンバと直接連通している排気管を通って、完全に自動調整された集積電力発振器を備える再燃焼ユニットにまで送られる。集積電力発振器は、排気管と流体連通されたプラズマ格納容器内の処理プラズマを燃焼および保持するように構成されたアンテナに動作的に接続された発振回路を備える。アンテナおよび処理プラズマ負荷は、共鳴タンク回路として機能する。当該共鳴タンク回路は、発振回路が処理プラズマを燃焼および保持するために駆動する。さらに共鳴タンク回路は、発振回路の動作を駆動するフィードバック（例えば、共鳴タンク回路における変化に応じて、発振回路の周波数および／または電流を変動させる）を提供するように構成されている。したがって、集積電力発振器のタンク回路が処理プラズマの負荷を備えるため、発振回路は自身の出力に対して自動および略瞬時の調整を行うことが可能である。
【００１３】
本発明の一模範的な実施形態に従い図面を参照すると、図２は、下流処理システム２０８に接続された処理チャンバ２０２を有する模範的な半導体製造処理システム２００のブロック図を示している。処理チャンバは、１つ以上の廃棄副産物をもたらす処理が施され得るワークピースを収容するように構成されている。下流処理システム２０８は、分離された上流処理チャンバ２０２において生成された廃棄副産物（例えば、灰廃棄物）の処理のために用いられる処理プラズマ２１８を生成するように構成された集積電力発振（ＩＰＯ）回路２１２を備えている。さらにＩＰＯ回路２１２は、処理プラズマ（処理プラズマ負荷）の変化に応じた自動チューニングをも、実質的な遅延をもたらすことなく提供する。これにより、処理システム２０８に、広範なプラズマ化学反応にわたる（例えば、各々が異なるプラズマ化学反応を用いる複数の工程を持つ１つの方法において、または複数の方法において）処理プラズマ２１８の生成および／または保持を可能にさせる。
【００１４】
より具体的には、半導体製造処理システム２００は、廃棄副産物をもたらす広範な処理（例えば、灰化処理、ＲＩＥ洗浄等）に用いられ得る処理チャンバ２０２を備える。例えば、灰化処理においては、一次プラズマ（例えば、一次非酸化性のプラズマ化学反応に基づくもの）は、ワークピース２０４の表面から物質を取り除くために、当該物質を粉砕することによってワークピースの表面から昇華可能な大きな分子を持つ廃棄物を形成するように処理チャンバ２０２内で動作する。以下に示すように、「廃棄物」という文言は、処理チャンバ２０２から放出されるいかなる廃棄物（例えば、プラズマ副産物等）をも意味する。例えば、廃棄物は、有機化合物および／または無機化合物を含む多種多様な化学種を含み得る。一特定の実施形態では、廃棄物は、処理チャンバ２０２内に収容されたワークピース２０４からフォトレジストを取り除く特定のプラズマ灰化処理の間に生成されるフォトレジスト材料を含み得る。
【００１５】
処理チャンバ壁２０２への廃棄物の凝縮を防ぐために、当該壁は通常加熱されている。そのため廃棄物は、処理チャンバ２０２から、当該処理チャンバ２０２に排気口２０６を介して直接連通された排気管２１０へと出力される。排気管２１０は、処理システム２０８内に備えられている再燃焼ユニット２１４に直接連通されている。再燃焼ユニット２１４は、排気管２１０と流体連通されているプラズマ格納容器２２６（例えば、排気管を備えるプラズマ格納容器２２６）内に処理プラズマを誘導的に生成するように構成されている。一実施形態では、プラズマ格納容器２２６は排気管２１０を備え得る。別の実施形態では、プラズマ格納容器２２６は、排気管２１０と分離されているが、当該排気管２１０と直接連通している容器を備え得る。
【００１６】
処理プラズマ２１８は、排気管内の廃棄物に対して作用するように構成されている。処理プラズマ２１８が廃棄物に対して作用すると、半導体製造処理システムから無害な方法で取り除くことができる高揮発性物質に当該廃棄物をその場で変換する。
【００１７】
再燃焼ユニット２１４は、格納容器２２６内のプラズマに十分な電力を生成して供給することによって再燃焼ユニット２１４内の処理プラズマ２１８を燃焼するように構成された集積電力発振器（ＩＰＯ）２１２を備える。ＩＰＯ２１２は、ポジティブフィードバック回路を備える。当該ポジティブフィードバック回路では、処理プラズマ２１８の負荷の変化が、広範なプラズマ負荷（例えば、プラズマ化学反応）にわたって処理プラズマ２１８を効果的に保持するためのＩＰＯ２１２の動作を自動的に調整するフィードバックを提供する。
【００１８】
一実施形態では、処理プラズマガス源２２２は、ＩＰＯ２１２によって燃焼されて処理プラズマ２１８を形成するプラズマ格納容器２２６内に存在する処理ガスを提供するように構成され得る。一実施形態では、処理ガスは、処理チャンバ２０２の下流であるが、再燃焼ユニット２１４の上流に位置するガス注入口２２４にある排気管２１０に導入され得る。一実施形態では、酸素を含有する処理ガスは、排気管２１０から有機灰廃棄物を取り除くように働く処理プラズマ２１８を生成するために用いられ得る。
【００１９】
一実施形態では、処理プラズマ２１８を燃焼するように構成された集積電力発振器（ＩＰＯ）は、発振ＲＦ信号をアンテナ２２０に供給する発振回路２１６を備える。発振信号によって駆動され、発振回路２１６に対してフィードバックを提供するアンテナ２２０および処理プラズマ２１８の負荷は、共鳴タンク回路として機能するＩＰＯ２１２の構成部材とネットワーク接続されている。フィードバックが発振回路２１６の駆動を指示することにより処理プラズマ２１８の負荷に変化が生じると、処理プラズマ２１８を保持するアンテナ２２０に対してＲＦ信号を出力するように発振回路２１６は調整される。例えば、処理プラズマ２１８の負荷が変化すると、動作の周波数または発振回路２１６に電力を供給するＤＣ電流源の電流の流れを変えることによって発振回路２１６に対応させるフィードバックが共鳴タンク回路から提供される。これにより、プラズマ負荷の変化に対応するＲＦ信号を略瞬時（例えば、ミリ秒以内）にＩＰＯ２１２に生成させる。そのため、従来の整合ネットワーク（例えば、図１に示したように、１３．５６ＭＨｚで動作する市販のＲＦ電源の５０オーム一定の出力インピーダンスに合致するように絶えず変動される）と比較して、ＩＰＯ２１２は外部整合ネットワークを要することなくプラズマ負荷における変化に自動的に調整する。したがって、ＩＰＯ２１２は、異なる化学反応（例えば、異なる処理工程において）の使用に迅速かつ容易に合わせて調整する。
【００２０】
図３は、本発明において提供される集積電力発振（ＩＰＯ）回路３００の回路図を示す。ＩＰＯ回路３００に示されるように、集積電力発振器は、発振器３０８に対して接続された共鳴タンク回路３０２を備えている。
【００２１】
共鳴タンク回路３０２は、アンテナおよびプラズマ負荷を備えている。ＩＰＯ回路３００に示されるように、アンテナは反応部材（インダクタンスＬａ３０４として図示）の一部を成しているのに対して、プラズマ負荷（例えば、出力タンク回路消散を含む）は抵抗部材（抵抗Ｒｓ３０６）を成している。抵抗Ｒｓ３０６の値は、アンテナ設計、移植種、ガス圧力、およびプラズマ密度を含む因子に依存し得るが、これらに限定されるわけではなく、一般的に約０．５〜２オームの範囲内である。抵抗Ｒｓ３０６のアンロード（非プラズマ）値は、約０．１オームであり得る。
【００２２】
発振器３０８は、共鳴タンク回路３０２における変化に応じて動作するように構成されている。例えば、プラズマ負荷の反応部材（インダクタンスＬａおよびコンデンサーＣｒに対応）が変化すると、発振器３０８は自身の動作周波数を当該変化に応じて変更し得る。同様に、プラズマ負荷の抵抗部材（抵抗Ｒｓ３０６）が変化すると、発振器３０８は当該発振器３０８を駆動するＤＣ電流を当該変化に応じて変更し得る。図３に示すように、共鳴タンク回路３０２における変化は、アンテナ構造、中性ガス種、中性ガス圧力、およびプラズマ状態に依存する共鳴抵抗Ｒｐ３１０に依存するものであり、アンテナ外部のインダクタンスＬｅ３１２（例えば、Ｒｐ＝（１＋Ｑ２）＊Ｒｓ；ここでＱ＝２Πｆ（Ｌａ＋Ｌｅ）／Ｒｓ）の選択によって調整されるものとして示されている。したがって、発振器のＬａ３０４およびＲｓ３０６に対する依存性は、広範囲のプラズマ化学反応にわたって動作するように発振器３０６に自身を自動的に調整させる（例えば、１ミリ秒以内に）。
【００２３】
一実施形態では、１つ以上のコンデンサーを備える出力タンク回路静電容量Ｃｒ３１４は、発振器３０８の発振周波数を設定（例えば、約１３．５６ＭＨｚに）するために選択され得る。例えば、インダクタンスＬａ，Ｌｅに基づき、おおよその動作周波数ｆは、Ｃｒ＝［（２Πｆ）２＊（Ｌａ＋Ｌｅ）］−１の値を設定することにより選択することができる。したがって、調整を行うことなくプラズマ反応効果（例えば、Ｌａの値を無荷重状態から最大電力へと約２０％減らし、タンク共鳴周波数を１０％増大させる）に起因するインダクタンスを補う周波数帯において、発振器３０８に動作させるように静電容量Ｃｒ３１４は選択され得る。
【００２４】
図４は、広範囲な処理プラズマ化学反応を支持するように構成された集積電力発振器（ＩＰＯ）４２２を備える再燃焼ユニット４２０を持つ処理システムを有する模範的なプラズマ灰化システムのブロック図を示す。
【００２５】
図４に示すように、処理ユニット４０２は、処理チャンバ４１２と直接連通している一次プラズマ生成ユニット４０８を備えている。一次プラズマ生成ユニット４０８は、一次ガス注入口４０６によって一次ガス源４０４から一次ガスを受け取るように構成されている。一次プラズマ生成ユニット４０８は、一次ガスを基に一次プラズマを生成する（例えば、ＲＦ誘導プラズマ結合またはマイクロ波結合によって）。一実施形態では、一次ガスは一次非酸化性（すなわち、無酸素）プラズマ化学反応を備え得る。一次プラズマは、プラズマ注入口によって処理チャンバ４１２内に入り、処理チャンバ４１２内に格納されているワークピースの表面から物質（例えば、フォトレジスト等の有機物質）を取り除くために処理チャンバ４１２内で作用する。一次非酸化性プラズマの暴露下では、ワークピース４１４からの物質の除去はワークピース４１４の表面から昇華された大きな分子を含む灰廃棄物をもたらす。一実施形態では、加熱部材４３６は、処理チャンバ４１２に接続されており、処理チャンバ４１２における１つ以上の壁を、処理チャンバ壁への灰廃棄物の凝固を十分に防ぐ温度に調整するように構成されている。
【００２６】
灰廃棄物は、処理チャンバ４１２と排気口４１６を介して直接連通している排気管４１８内へ流出する。図４に示すように、排気口４１６は、処理チャンバ４１２の下部の壁に位置しているが、処理チャンバ４１２内であればいかなる場所に位置していてもよいことは一当業者であれば理解できるであろう。一実施形態では、処理チャンバ４１２は、排気管４１８よりも高い圧力に維持されていることによって、処理チャンバ４１２からの灰廃棄物を排気管４１８内へ導く圧力不均衡がもたらされる。
【００２７】
処理ガス源４３２は、処理ガス注入口４３４によって排気管４１８に接続されていてもよく、処理チャンバ４１２の下流に配置された排気管に沿った位置に処理ガス（例えば、酸素等の酸化ガス、または酸化ガスを含むガスの組み合わせ）を導入するように構成されている。一実施形態では、処理ガス注入口４３４は、処理チャンバ４１２の下流かつ集積電力発振（ＩＰＯ）回路４２２を格納している再燃焼ユニット４２０の上流に位置し得る。他の実施形態では、処理ガス注入口４３４は、再燃焼ユニット４２０の一部である。
【００２８】
ＩＰＯ４２２は、コンデンサー等の他の反応部材と共にＲＦアンテナおよび処理プラズマ負荷からなる共鳴タンク回路４２６であって、発振回路４２４の動作を指示する共鳴タンク回路４２６を備える。一実施形態では、ＲＦアンテナは、発振回路４２４から、プラズマおよび／または処理ガスに動作可能に接続された場所まで伸展する導電性ワイヤーまたはチューブから形成された導電性コイル４２８を備えている。ＲＦアンテナは、発振回路４２４からの電力を、プラズマ格納器４３８（例えば、排気管４１８を備えるもの）内に位置する処理プラズマ４３０にまで誘導的に搬送するように構成され得る。一実施形態では、導電性コイル４２８はプラズマ格納器４３８（例えば、排気管４１８を備えるもの）の外部にｎ（複数）回巻き付けられていてもよい。代替の実施形態では、誘電性コイル４２８は、プラズマ格納器４３８（例えば、排気管４１８を備えるもの）の内部に設けられていてもよい。発振回路４２４は、当該発振回路４２４からの電力を、プラズマ格納器４３８（例えば、酸素含有処理ガスおよび灰廃棄物を含むもの）内のガス混合物に誘導的に搬送する誘電性コイル４２８にＲＦ信号を供給するように構成されている。これにより、プラズマ格納器４３８（例えば、排気管４１８を備えるもの）内において、処理ガス４３０の誘導的生成がもたらされる。
【００２９】
図４では、排気管４１８を備えるプラズマ格納器４３８内で処理プラズマ４３０が生成される形態を示しているが、これは限定的な形態ではないことを理解されたい。代替の実施形態では、排気管４１８の外部に位置し、当該排気管４１８と直接連通している別のプラズマ格納器４３８内において、集積電力発振器４２２によって生成されてもよい。したがって、一般的に処理ガスは処理システム内において、集積電力発振器４２２（例えば、処理プラズマを燃焼するための処理ガスに対してＩＰＯのアンテナに作用させるもの）に動作可能に接続されている位置であれば、種々の位置に供給されてもよい。
【００３０】
図５ａは、本発明に係るプラズマ燃焼および保持を行うように構成された模範的な集積電力発振回路５００のより詳細な回路図を示している。回路図内に示されている構成部材は、発振回路の限定的ではない例示であることを理解されたい。例えば、集積電力発振回路５００に示された構成部材（例えば、コンデンサー、抵抗器、およびインダクター）は、１つ以上の物理的回路部材を表し得る。例えば、コンデンサーＣ１〜Ｃ４各々は、１つ以上の物理的コンデンサー（例えば、標準、低コスト、または固定値ＲＦ搬送コンデンサー）を表し得る。
【００３１】
図５ａを参照すると、トライオードチューブ５０２を備える真空チューブは、接地された格子構造で構成されている。トライオードチューブ５０２の格子（ｇ）は、コンデンサーＣ１を通るＲＦグラウンドである。プレート（ｐ）およびフィラメント（ｆ）のＤＣ電源装置は、正確に設計されたチョーク５０４，５０６各々によってＲＦから保護されている。フィラメント電源５１６は、トライオードチューブの熱フィラメント（ｆ）に電力を供給するように構成されている。コンデンサーＣ２，Ｃ３は、コルピッツ発振器の「コンデンサー分周器」をなし、自身がインダクターＬ１を通るＤＣグラウンドである陰極（ｃ）に戻るフィードバックの量を制御する。コンデンサーＣ４、負荷コイル５０８、およびプラズマ抵抗負荷Ｒｐは、共鳴タンク回路５１０を構成する。コンデンサー５１２は、トライオードチューブ５０２およびフィードバックのためのＡＣカップリングを提供するために共鳴タンク回路５１０に接続されている。まず、プレート（ｐ）に対して電力が供給されると、共鳴タンク回路５１０は、トライオードチューブから最初に搬送されるホワイトノイズのうちの１つの周波数を選択する。この周波数は陰極（ｃ）に供給し戻され、増幅され、振動を当該１つの周波数に設定する。プラズマ負荷Ｒｐが変化すると、共鳴タンク回路５１０の共鳴は変更され、異なる周波数が増幅のために選択される。より具体的には、プラズマ負荷Ｒｐにおける反応変化は動作の周波数を変え、負荷における抵抗変化は一般的にＤＣプレート（すなわち、陽極）電源装置５１４から引き出される電流を変える。代替の実施形態では、図５ｂの回路図に示すように、真空チューブ５０２の代わりに固体発振器が用いられ得る。固体発振器は、真空チューブ５０２の動作特性と略同等な動作特性を持つように構成された１つ以上の固体部材を備え得る。したがって、プラズマインピーダンスの影響によって引き起こされた変化はコンデンサーＣ２，Ｃ３を含むフィードバック回路によって調節されるため、集積電力発振回路５００はプラズマ燃焼および正確な再現性を改善する。さらに、負荷整合装置によるチューニングがもはや求められないため、システム燃焼時間は実質的に改善される。またさらに、制御、電力測定器、ケーブル、整合回路、および電動可変真空コンデンサーを用いる従来システムを伴う電動機駆動等の電力部材を削減することにより、システムコストが低減すると共に、システム信頼性が向上する。
【００３２】
図６および７は、処理プラズマ下流を生成するための方法６００，７００を示すフローチャートである。これらの方法６００，７００は、一連の動作または出来事として以下で図示および説明されているが、本開示はこのような動作または出来事の図示された順序に限定されるわけではない。例えば、一部の動作は異なる順序、および／または、以下で図示および／または説明された動作または出来事以外の他の動作または出来事と同時に実行してもよい。加えて、図示されたすべての動作が必須であるわけではない。さらに、以下に示される１つ以上の動作は、１つ以上の別々の動作または工程で実行されてもよい。
【００３３】
図６は、広範な処理化学反応を用いた半導体処理の廃棄物の処理を行うための模範的な方法６００を示すフローチャートである。
【００３４】
６０２では、フィードバック制御された発振信号が生成される。プラズマの燃焼および保持に適当な振動を生成するために、タンク回路の、高選択性のバンドパスフィルターとしての振る舞いの選択性に起因して、フィードバック制御された発振回路は生成される。
【００３５】
６０４では、フィードバック制御された発振信号は、処理化学反応から処理プラズマを燃焼するように構成されたアンテナに対して供給される。一実施形態では、受け取った、フィードバック制御された発振信号が、時変磁場をアンテナ内部に引き起こすように、アンテナは誘電コイルを備え得る。当該誘電コイルは、プラズマエンクロージャー内に等価時変電流を含み、処理化学反応へエネルギーを搬送する。アンテナ化学反応に十分な電力が供給されると共に、適当なガス混合物およびガス圧力等の他の動作状態が得られると、処理プラズマは燃焼される。一実施形態では、処理化学反応は、例えば酸化化学反応を備え得る。
【００３６】
アンテナおよびプラズマは共鳴タンク回路を選択的に生成する。共鳴タンク回路は、処理プラズマ状態の変化（例えば、処理化学反応における変化に起因するもの）に基づくフィードバックを提供するように構成されている。
【００３７】
６０６では、廃棄副産物は、ワークピースを格納している処理チャンバの下流にある位置で受け取られる。一実施形態では、ワークピースから物質（例えば、フォトレジスト）を取り除くことにより、廃棄副産物が生成され得る。一度取り除かれると、処理チャンバの下流にある位置に廃棄物が流される。
【００３８】
６０８では、処理プラズマが廃棄物に供給される。処理プラズマは、廃棄物を例えば水蒸気または二酸化炭素等の昇華ガスに還元する。一実施形態では、フォトレジスト廃棄物の処理を行うように構成された処理プラズマは、酸化化学反応を備えるように選択されてもよい。
【００３９】
６１０では、処理プラズマ状態における変化に応じて、フィードバック制御された発振信号は自動的に調整される。処理プラズマ状態は、例えばプラズマ負荷を備え得る。一実施形態では、フィードバック制御された発振信号は、共鳴タンク回路から受け取ったフィードバックに応じて調整され得る。発振信号を処理プラズマ状態（例えば、フィードバック）に応じて自動的に調整することにより、発振信号を広範なプラズマ化学反応にわたって自動的に調整することができる。
【００４０】
図７は、灰廃棄物の下流処理を備える模範的な灰化処理７００を示すフローチャートである。
【００４１】
７０２では、一次プラズマが生成される。一実施形態では、一次プラズマは、一次プラズマ化学反応へのＲＦ誘導結合またはマイクロ波結合によって生成され得る。一実施形態では、一次プラズマ化学反応は、一次的非酸化性（例えば、無酸素）プラズマ化学反応を備え得る。
【００４２】
７０４では、灰化処理の一環として、処理チャンバ内に配置されたワークピースに対して一次プラズマが供給される。一次プラズマは、灰化処理の一環として、物質を取り除くためにワークピースの表面上の物質（例えば、フォトレジスト）に対して作用する。灰化処理により、例えばフォトレジストの長鎖ポリマーを含む灰廃棄副産物がもたらされる。
【００４３】
７０６では、灰化処理からの廃棄物は、排気管によって処理チャンバから下流の処理システムへと排気される。一実施形態では、処理システムは、灰廃棄物を受け取るように構成された再燃焼ユニットを備える。
【００４４】
７０８では、処理プラズマは、制御されたフィードバックおよび発振信号に基づいて生成される。特に７１０では、発振信号は、発振回路によって生成されてもよい。７１２では、発振信号は、処理化学反応にエネルギーを誘導的に搬送するように構成されたアンテナに供給される。すなわち、処理プラズマおよびアンテナは、処理プラズマの状態変化（例えば、プラズマ負荷における変化）に応じるフィードバック処理（以下のステップ７１６で述べるように）を通じて発振信号を制御する共鳴タンク回路を生成する。
【００４５】
７１４では、処理プラズマは、排気管内の灰廃棄物に供給される。上述したように、処理プラズマは、排気管から廃棄物を取り除くために、当該廃棄物に対して作用する。
【００４６】
７１６では、発振信号は、共鳴タンク回路から供給されたフィードバックに応じて自動的に調整される。フィードバックは、発振信号を変化させるための処理プラズマの負荷を変化させることにより、プラズマ負荷状態を変化させる際の処理プラズマを維持するように発振信号を自動的に調整する。
【００４７】
本開示は、特定の態様および実施について図示および説明されているが、当業者であれば、この明細書および添付の図面を読んで理解すれば、同等の変更または修正に着想することを理解されたい。特に、上述の部材（アセンブリ、装置、回路、またはシステム等）により実行される様々な機能に関して、それらの部品を説明するために用いられる文言（「手段」を指す文言を含む）は、別段の記載がない限り本開示の模範的な実施で示されている機能を実行する構造と構造的に同等ではなくても、上述した部材の特定の機能を実行する任意の部材（すなわち、機能的に同等な部材）に相当すると意図されている。この点に関して、本開示の様々な方法の工程を実行するためのコンピューターが実行可能な命令を記憶したコンピューター読取可能な記録媒体も本開示の範疇に含まれることを理解されたい。加えて、複数の実施のうちの１つのみに関して、本開示の特有の特徴点が開示されているが、そのような特徴点は、いかなる所定または特定の用途に関して所望および優位な他の実施の１つ以上の他の特徴点と組み合わせられてもよい。さらに、発明の詳細な説明および特許請求の範囲のいずれかにおいて、「含む」、「含んでいる」、「有する」、「有している」、「持つ」、またはこれらの変形された文言が、用いられている限り、これらの文言は「備えている」という文言と同様に、包含的なものとして意図されている。また、以上で用いられている「模範的な」という文言は、最良の形態ではなく、一例を単に意味している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年1月7日(2014.1.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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