(57)【要約】【課題】  装置寸法の小型化および装置価格の低減化を図ることが可能なモータ制御装置およびそれを用いた半導体プラズマ処理装置を提供する。【解決手段】  この半導体プラズマ処理装置のモータ制御装置５０は、操作装置５４から与えられる選択信号Ｓに従って、高周波検出器３の出力信号ＶＺ，Ｖφ、排気量検出器３３の出力信号ＶＦ、位置検出器４４，４５，４８の出力信号ＰＺ，Ｐφ，ＰＦのうちのいずれか１つの信号を選択し、選択した信号のレベルが、操作装置５４から与えられる目標レベルＶＩに一致するように、選択した信号に対応するモータを制御する。したがって、１つのモータ制御回路５０で３つのモータ４２，４３，４７を制御することができる。【選択図】        図５
2005204402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ複数のパラメータを設定するための複数のモータと、それぞれ前記複数のパラメータを検出し、各々が検出結果に応じたレベルの信号を出力する複数の検出器とに接続され、前記複数の検出器の出力信号に基づいて前記複数のモータを制御するモータ制御装置であって、
外部から与えられる選択信号に従って、前記複数の検出器のうちのいずれか１つの検出器と、その検出器に対応するモータとを選択する選択回路、および
前記選択回路によって選択された検出器の出力信号のレベルが、外部から与えられる目標レベルに一致するように、前記選択回路によって選択されたモータを制御する制御回路を備える、モータ制御装置。
【請求項２】
前記モータ制御装置は、１枚の基板上に形成されている、請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
複数の処理パラメータを有する半導体プラズマ処理装置であって、
それぞれ前記複数の処理パラメータを設定するための複数のモータ、
それぞれ前記複数の処理パラメータを検出し、各々が検出結果に応じたレベルの信号を出力する複数の検出器、および
前記複数の検出器の出力信号に基づいて前記複数のモータを制御するモータ制御装置を備え、
前記モータ制御装置は、
外部から与えられる選択信号に従って、前記複数の検出器のうちのいずれか１つの検出器と、その検出器に対応するモータとを選択する選択回路、および
前記選択回路によって選択された検出器の出力信号のレベルが、外部から与えられる目標レベルに一致するように、前記選択回路によって選択されたモータを制御する制御回路を含む、半導体プラズマ処理装置。
【請求項４】
前記モータ制御装置は、１枚の基板上に形成されている、請求項３に記載の半導体プラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はモータ制御装置およびそれを用いた半導体プラズマ処理装置に関し、特に、複数の検出器の出力信号に基づいて複数のモータを制御するモータ制御装置と、それを用いた半導体プラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体プラズマ処理装置は、チャンバ内に設けられた１対の電極間に高周波電力を供給してプラズマを発生させ、そのプラズマによって半導体基板を処理する装置である。半導体プラズマ処理装置では、高周波電力の反射を抑制するために、高周波電源と電極の間に整合器が設けられる。整合器には、２つの可変容量コンデンサと、それらを駆動するための２つのモータが設けられている（たとえば特許文献１参照）。また、半導体プラズマ処理装置には、ガス排気流量調節用のバタフライバルブを駆動するためのモータも設けられている。
【特許文献１】特開２００３−２６８５５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の半導体プラズマ処理装置では、１つのモータに対して１つのモータ制御装置が設けられていたので、装置寸法が大きくなり、装置価格が高くなるという問題があった。
【０００４】
それゆえに、この発明の主たる目的は、装置寸法の小型化および装置価格の低減化を図ることが可能なモータ制御装置およびそれを用いた半導体プラズマ処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明に係るモータ制御装置は、それぞれ複数のパラメータを設定するための複数のモータと、それぞれ複数のパラメータを検出し、各々が検出結果に応じたレベルの信号を出力する複数の検出器とに接続され、複数の検出器の出力信号に基づいて複数のモータを制御するモータ制御装置であって、外部から与えられる選択信号に従って、複数の検出器のうちのいずれか１つの検出器と、その検出器に対応するモータとを選択する選択回路と、選択回路によって選択された検出器の出力信号のレベルが、外部から与えられる目標レベルに一致するように、選択回路によって選択されたモータを制御する制御回路とを備えたものである。
【０００６】
また、この発明に係る半導体プラズマ処理装置は、複数の処理パラメータを有する半導体プラズマ処理装置であって、それぞれ複数の処理パラメータを設定するための複数のモータと、それぞれ複数の処理パラメータを検出し、各々が検出結果に応じたレベルの信号を出力する複数の検出器と、複数の検出器の出力信号に基づいて複数のモータを制御するモータ制御装置とを備えたものである。ここで、モータ制御装置は、外部から与えられる選択信号に従って、複数の検出器のうちのいずれか１つの検出器と、その検出器に対応するモータとを選択する選択回路と、選択回路によって選択された検出器の出力信号のレベルが、外部から与えられる目標レベルに一致するように、選択回路によって選択されたモータを制御する制御回路とを含む。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係るモータ制御装置、およびこの発明に係る半導体プラズマ処理装置のモータ制御装置では、外部から与えられる選択信号に従って、複数の検出器のうちのいずれか１つの検出器と、その検出器に対応するモータとを選択し、選択した検出器の出力信号のレベルが、外部から与えられる目標レベルに一致するように、選択したモータを制御する。したがって、１つのモータ制御回路で複数のモータを制御することができるので、装置寸法の小型化および装置価格の低減化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、この発明の一実施の形態による半導体プラズマ処理装置の構成を示すブロック図である。図１において、この半導体プラズマ処理装置は、コントローラ１、高周波電源２、高周波検出器３、整合器４、処理室５、ガス供給装置６、およびガス排出装置７を備える。
【０００９】
コントローラ１は、モータ制御装置、操作装置、表示装置、通信装置などを含み、半導体プラズマ制御装置全体を制御する。高周波電源２は、コントローラ１によって制御され、所定の周波数（たとえば１００ＭＨｚ）の所定の高周波電力を発生する。高周波電源２で発生された高周波電力は、高周波検出器３および整合器４を介して処理室５に与えられる。高周波電力の一部は処理室５で反射し、給電線路（図示せず）には進行波電力Ｐｆおよび反射波電力Ｐｒが発生する。
【００１０】
高周波検出器３は、高周波電源２と整合器４との間の給電線路の電圧Ｖおよび電流Ｉを検出し、その検出結果に基づいて、電圧Ｖと電流Ｉの比Ｚの特性インピーダンスＺ０（たとえば５０オーム）に対するずれに相当する信号ＶＺと、電圧Ｖと電流Ｉの位相差φに比例するレベルの信号Ｖφとを出力する。信号ＶＺ，Ｖφは、コントローラ１に与えられる。
【００１１】
整合器４は、その入力端子側から処理室５側を見たインピーダンスを高周波電源２および整合器４間の給電線路の特性インピーダンスＺ０に等しくすることにより、反射波電力Ｐｒを最小値にするものである。整合器４のインピーダンスは調整可能になっている。コントローラ１は、プラズマ発生中には、高周波検出器３からの信号ＶＺ，Ｖφの各々のレベルが最小値になるように、整合器４のインピーダンスを調整し、反射波電力Ｐｒを最小値にする。
【００１２】
すなわち整合器４は、図２に示すように、駆動装置１０および整合回路１１を備え、整合回路１１は可変容量コンデンサ１２，１３およびコイル１４を含む。可変容量コンデンサ１２の一方電極は高周波電源２から出力された高周波電圧ＶＲＦを受け、その他方電極は接地される。可変容量コンデンサ１３の一方電極は高周波電圧ＶＲＦを受ける。コイル１４は、可変容量コンデンサ１３の他方電極と処理室５との間に接続される。駆動装置１０は、コントローラ１からの駆動信号ＶＤ１，ＶＤ２に従って可変容量コンデンサ１２，１３の各々の容量値を調整するとともに、それぞれ可変容量コンデンサ１２，１３の可動電極の回転角度を示す信号ＰＺ，Ｐφをコントローラ１に出力する。コントローラ１は、プラズマ発生前には、信号ＰＺ，Ｐφのレベルが目標レベルＶＩに一致するように駆動信号ＶＤを生成する。
【００１３】
処理室５は、図２に示すように、チャンバ２０を備えており、チャンバ２０内には、たとえば２枚の平行平板電極２１，２２が設けられる。２枚の電極２１，２２のうちの一方の電極２１は整合器４を介して高周波電源２の出力電圧を受け、他方の電極２２は接地される。チャンバ２０は、接地されている。電極２２の表面には、半導体基板２３がセットされる。
【００１４】
また、チャンバ２０にはガス供給口２０ａおよび排気口２０ｂが設けられている。ガス供給口２０ａは、ガス流量コントローラ、バルブ、ガスボンベなどを含むガス供給装置６に接続され、排気口２０ｂはガス排出装置７に接続されている。ガス排出装置７は、排気ポンプ３０、バタフライバルブ３１、駆動装置３２、および排気流量検出器３３を含む。排気ポンプ３０は、チャンバ２０内のガスを排出する。バタフライバルブ３１は、チャンバ２０の排気口２０ｂと排気ポンプ３０との間の排気管内に配置される。排気管内におけるバタフライバルブ３１の角度を調整することにより、ガス排出装置７の排気流量を調節することが可能になっている。
【００１５】
駆動装置３２は、コントローラ１からの駆動信号ＶＤ３に従ってバタフライバルブ３１の角度を調整するとともに、バタフライバルブ３１の角度を示す信号ＰＦをコントローラ１に出力する。排気流量検出器３３は、排気流量を検出し、検出値に応じたレベルの信号ＶＦをコントローラ１に出力する。コントローラ１は、信号ＰＦ，ＶＦのレベルが目標レベルＶＩに一致するように、駆動装置３２を制御する。ガス供給装置６およびガス排出装置７により、チャンバ２０内を所望の低圧力にすることが可能になっている。
【００１６】
エッチングまたは成膜時は、まずガス排出装置７によってチャンバ２０内の空気が排出される。次いでガス供給装置６によって所定のガスが所定流量でチャンバ２０内に導入されるとともに、ガス排出装置７の排気速度が調整されて、チャンバ２０内が所定の圧力に調整される。
【００１７】
次に、高周波電源２がオンされて所定の高周波電力が処理室５に与えられ、電極２１，２２間のガスが電離されてプラズマ状態になる。このとき、反射波電力Ｐｒが最小値になるように、高周波検出器３、コントローラ１および駆動装置１０によって整合回路１１のインピーダンスが制御される。エッチング用のガス（たとえばＣＦ4）を用いた場合は基板２３の表面がエッチングされ、成膜用のガス（たとえばＳｉＨ4）を用いた場合は基板２３の表面に膜が堆積する。
【００１８】
次に、この半導体プラズマ処理装置のモータ制御方法について説明する。図３は、整合器４の駆動装置１０の構成を示すブロック図である。図３において、駆動装置１０は、ドライバ４０，４１、モータ４２，４３、および位置検出器４４，４５を含む。ドライバ４０は、コントローラ１からの駆動信号ＶＤ１に従ってモータ４２を駆動させる。モータ４２は、ドライバ４０によって駆動され、可変容量コンデンサ１２の可動電極を回転させて可変容量コンデンサ１２の容量値を設定する。位置検出器４４は、可変容量コンデンサ１２の可動電極の回転角度を検出し、検出した回転角度に応じたレベルの信号ＰＺを出力する。ドライバ４１は、コントローラ１からの駆動信号ＶＤ２に従ってモータ４３を駆動させる。モータ４３は、ドライバ４１によって駆動され、可変容量コンデンサ１３の可動電極を回転させて可変容量コンデンサ１３の容量値を設定する。位置検出器４５は、可変容量コンデンサ１３の可動電極の回転角度を検出し、検出した回転角度に応じたレベルの信号Ｐφを出力する。
【００１９】
図４は、ガス排出装置７の駆動装置３２の構成を示すブロック図である。図４において、駆動装置３２は、ドライバ４６、モータ４７、および位置検出器４８を含む。ドライバ４６は、コントローラ１からの駆動信号ＶＤ３に従ってモータ４７を駆動させる。モータ４７は、ドライバ４６によって駆動され、バタフライバルブ３１を回転させてガス排出装置７の排気流量を設定する。位置検出器４８は、バタフライバルブ３１の角度を検出し、検出した角度に応じたレベルの信号ＰＦを出力する。
【００２０】
図５は、コントローラ１の要部を示すブロック図である。図５において、コントローラ１は、モータ制御装置５０、操作装置５４、表示装置５５、および通信装置５６を備える。モータ制御装置５０は、１枚の基板上に形成され、切換回路５１，５２および制御回路５３を含む。
【００２１】
切換回路５１は、高周波検出器３の出力信号ＶＺ，Ｖφと、排気流量検出器３３の出力信号ＶＦと、位置検出器４４，４５，４８の出力信号ＰＺ，Ｐφ，ＰＦとを受け、制御回路５３からの選択信号Ｓ１に従って信号ＶＺ，Ｖφ，ＶＦ，ＰＺ，Ｐφ，ＰＦのうちのいずれか１つの信号を選択し、選択した信号を制御回路５３に与える。これらの信号ＶＺ，Ｖφ，ＶＦ，ＰＺ，Ｐφ，ＰＦの振幅電圧は、所定の電圧に正規化されている。切換回路５２は、制御回路５３からの選択信号Ｓ２に従って、３つのドライバ４０，４１，４６のうちのいずれか１つのドライバを選択し、選択したドライバに制御回路５３からの駆動信号ＶＤをＶＤ１、ＶＤ２またはＶＤ３として与える。
【００２２】
選択信号Ｓ１とＳ２は一定の相関関係を有しており、切換回路５１で信号ＶＺまたはＰＺが選択される場合は、切換回路５２は駆動信号ＶＤを駆動信号ＶＤ１としてドライバ４０に出力する。切換回路５１で信号ＶφまたはＰφが選択される場合は、切換回路５２は駆動信号ＶＤを駆動信号ＶＤ２としてドライバ４１に出力する。切換回路５１で信号ＶＦまたはＰＦが選択される場合は、切換回路５２は駆動信号ＶＦを駆動信号ＶＤ３としてドライバ４６に出力する。
【００２３】
操作装置５４は、ユーザの指示に従って、信号ＶＺ，Ｖφ，ＶＦ，ＰＺ，Ｐφ，ＰＦのうちのいずれか１つの信号を指定する選択信号Ｓと、指定した信号の目標レベルＶＩとを制御回路５３に与える。
【００２４】
制御回路５３は、たとえばマイクロコンピュータで構成され、操作装置５４からの選択信号Ｓに従って選択信号Ｓ１，Ｓ２を生成し、生成した選択信号Ｓ１，Ｓ２をそれぞれ切換回路５１，５２に与える。また、制御回路５３は、切換回路５１によって選択された信号（たとえばＶＦ）のレベルが操作装置５４からの目標レベルＶＩに一致するように駆動信号ＶＤを生成する。
【００２５】
表示装置５５は、切換回路５１から制御回路５３に与えられた信号およびそのレベルと、目標レベルＶＩとの時間変化を表示する。通信装置５６は、たとえばユーザのホストコンピュータと結合され、ホストコンピュータからの指示に従って操作装置５４の代わりに選択信号Ｓおよび目標レベルＶＩを制御回路５３に与える。また、通信装置５６は、制御回路５３から表示装置５５に与えられる信号およびそのレベルや目標レベルをホストコンピュータに伝達する。ホストコンピュータは、伝達されたデータを記憶する。
【００２６】
次に、このコントローラ１の動作について説明する。チャンバ２０内の空気を排気する場合は、切換回路５１によって信号ＰＦが選択され、切換回路５２は駆動信号ＶＤを駆動信号ＶＤ３としてガス排出装置７のドライバ４６に与える。この場合は、ガス排出装置７の排気流量を最大にすればよいので、バタフライバルブ３１が排気管の長さ方向と平行な状態、すなわちバタフライバルブ３１の角度が０度になるように目標レベルＶＩが設定される。制御回路５３は、バタフライバルブ３１の角度を示す信号ＰＦのレベルが目標レベルＶＩに一致するように駆動信号ＶＤを生成する。
【００２７】
半導体プラズマ処理を行なうためにチャンバ２０内を所定の低圧に設定する場合は、切換回路５１によって信号ＶＦが選択され、切換回路５２は駆動信号ＶＤを駆動信号ＶＤ３としてガス排出装置７のドライバ４６に与える。この場合は、ガス排出装置７の排気流量を所定の値にする必要があるので、目標レベルＶＩが所定のレベルに設定される。制御回路５３は、排気流量検出器３３の出力信号ＶＦのレベルが目標レベルＶＩに一致するように駆動信号ＶＤを生成する。
【００２８】
また、高周波電力を印加する前は、まず切換回路５１によって信号ＰＺが選択され、切換回路５２は駆動信号ＶＤを駆動信号ＶＤ１として整合器４のドライバ４０に与える。高周波電力を印加したときに電極２１，２２間で放電がスムーズに開始されるように、可変容量コンデンサ１２の可動電極の回転角度が予め定められた値になるように目標レベルＶＩが設定される。制御回路５３は、可変容量コンデンサ１２の回転角度を示す信号ＰＺのレベルが目標レベルＶＩに一致するように駆動信号ＶＤを生成する。
【００２９】
次いで、切換回路５１によって信号Ｐφが選択され、切換回路５２は駆動信号ＶＤを駆動信号ＶＤ２として整合器４のドライバ４１に与える。高周波電力を印加したときに電極２１，２２間で放電がスムーズに開始されるように、可変容量コンデンサ１３の可動電極の回転角度が予め定められた値になるように目標レベルＶＩが設定される。制御回路５３は、可変容量コンデンサ１３の回転角度を示す信号ＰＺのレベルが目標レベＶＩルに一致するように駆動信号ＶＤを生成する。
【００３０】
高周波電力を印加した後は、まず切換回路５１によって信号ＶＺが選択され、切換回路５２は駆動信号ＶＤを駆動信号ＶＤ１として整合器４のドライバ４０に与える。高周波電力の反射が最小になるように、目標レベルＶＩが設定される。制御回路５３は、高周波検出器３の出力信号ＶＺのレベルが目標レベルＶＩに一致するように駆動信号ＶＤを生成する。
【００３１】
次いで、切換回路５１によって信号Ｖφが選択され、切換回路５２は駆動信号ＶＤを駆動信号ＶＤ２として整合器４のドライバ４１に与える。高周波電力の反射が最小になるように、目標レベルＶＩが設定される。制御回路５３は、高周波検出器３の出力信号Ｖφのレベルが目標レベルＶＩに一致するように駆動信号ＶＤを生成する。
【００３２】
たとえば、プラズマ発生前は、信号ＰＺとＰφとＰＦが所定の周期で順次選択され、可変容量コンデンサ１２，１３の各々の容量値およびバタフライバルブ３１の角度が設定される。プラズマ処理中は、処理工程に従って、信号ＶＺとＶφとＶＦが所定の周期で順次選択され、可変容量コンデンサ１２，１３の各々の容量値およびバタフライバルブ３１の角度が制御される。また、ある処理工程では、信号ＶＺとＶφが所定の周期で交互に選択されて可変容量コンデンサ１２，１３の各々の容量値が制御され、バタフライバルブ３１の角度は固定される。また、他の処理工程では、信号ＶＦのみが選択されてバタフライバルブ３１の角度のみが制御され、可変容量コンデンサ１２，１３の各々の容量値は固定される。
【００３３】
この実施の形態では、１つのモータ制御装置５０で３つのモータ４２，４３，４７を制御するので、３つのモータ制御装置で３つのモータ４２，４３，４７を別々に制御していた従来に比べ、装置寸法の小型化および装置価格の低減化を図ることができる。
【００３４】
また、半導体プラズマ処理装置の制御を１つのコントローラ１で行なうので、高周波電源２および整合器４用のコントローラと、ガス排出装置７などの他の装置用のコントローラとを別々に設けていた従来に比べ、装置の外観が単純化され、すっきりとした外観が得られる。
【００３５】
また、モータ制御装置５０を１枚の基板に搭載したので、モータ制御装置５０の修理、交換、販売を容易に行なうことができる。
【００３６】
なお、この実施の形態では、モータ制御装置５０を半導体プラズマ処理装置に使用した場合について説明したが、モータ制御装置５０は複数のモータを備えたどのような装置でも使用可能であることは言うまでもない。
【００３７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明の一実施の形態による半導体プラズマ処理装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した整合器、処理室およびガス排出装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示した整合器に含まれる駆動装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図４】図２に示したガス排出装置に含まれる駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図５】図１に示したコントローラ１の要部を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  コントローラ、２  高周波電源、３  高周波検出器、４  整合器、５  処理室、６  ガス供給装置、７  ガス排出装置、１０，３２  駆動装置、１１  整合回路、１２，１３  可変容量コンデンサ、１４  コイル、２０  チャンバ、２１，２２  平行平板電極，２３  半導体基板、３０  排気ポンプ、３１  バタフライバルブ、３３  排気流量検出器、４０，４１，４６  ドライバ、４２，４３，４７  モータ、４４，４５，４８  位置検出器、５０  モータ制御回路、５１，５２  切換回路、５３  制御回路、５４  操作装置、５５  表示装置、５６  通信装置。
【図１】
2005204402.tif 000003
【図２】
2005204402.tif 000004
【図３】
2005204402.tif 000005
【図４】
2005204402.tif 000006
【図５】
2005204402.tif 000007