JP2001093883A - 半導体製造装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体製造装置および半導体装置の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 プラズマ放電を用いるドライエッチングなど
の半導体製造装置において、処理の初期におけるシリコ
ンウエハの温度の低さに起因する、加工ばらつき改善す
る。 【解決手段】 下部電極４に埋め込まれた熱電対１４に
よって直接プラズマ温度に近い下部電極４の温度を測定
し、この温度の変化でサーキュレータ１１ｂの流体温度
を制御する。サーキュレータは、熱容量の小さな一次サ
ーキュレータ１２と熱容量の大きな二次サーキュレータ
１３からなり、熱容量が小さい一次サーキュレータ１２
により急速に流体温度を制御して、処理の初期における
温度を短時間で所定の値に保ち、加工ばらつきを低減す
る。
の半導体製造装置において、処理の初期におけるシリコ
ンウエハの温度の低さに起因する、加工ばらつき改善す
る。 【解決手段】 下部電極４に埋め込まれた熱電対１４に
よって直接プラズマ温度に近い下部電極４の温度を測定
し、この温度の変化でサーキュレータ１１ｂの流体温度
を制御する。サーキュレータは、熱容量の小さな一次サ
ーキュレータ１２と熱容量の大きな二次サーキュレータ
１３からなり、熱容量が小さい一次サーキュレータ１２
により急速に流体温度を制御して、処理の初期における
温度を短時間で所定の値に保ち、加工ばらつきを低減す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ドライエッチング
や気相成長法等によってシリコンウエハー上に半導体装
置を製造する場合の処理温度制御に関するものである。
や気相成長法等によってシリコンウエハー上に半導体装
置を製造する場合の処理温度制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの製造工程、例えばドラ
イエッチングや導電性膜、絶縁膜の気相成長（ＣＶＤ）
などの工程においては、エッチング速度、エッチング選
択比、膜の堆積速度のような処理条件を一定に保ち、均
一な品質の半導体デバイスが製造できるように半導体基
板の温度を一定に保つことが行われている。
イエッチングや導電性膜、絶縁膜の気相成長（ＣＶＤ）
などの工程においては、エッチング速度、エッチング選
択比、膜の堆積速度のような処理条件を一定に保ち、均
一な品質の半導体デバイスが製造できるように半導体基
板の温度を一定に保つことが行われている。
【０００３】図３に、そうした基板温度制御が行われる
従来の半導体製造装置の例として、いわゆる平行平板電
極型ドライエッチング設備の構造を示す。図３に置い
て、減圧雰囲気にすることができるチャンバーに設置さ
れた下部電極４上に、被エッチング膜２とフォトマスク
３が形成されたシリコンウエハ１が置かれ、上部電極５
と下部電極４の間に高周波発振器６により高周波電力を
投入してプラズマ放電を用い、ドライエッチングが行わ
れる。
従来の半導体製造装置の例として、いわゆる平行平板電
極型ドライエッチング設備の構造を示す。図３に置い
て、減圧雰囲気にすることができるチャンバーに設置さ
れた下部電極４上に、被エッチング膜２とフォトマスク
３が形成されたシリコンウエハ１が置かれ、上部電極５
と下部電極４の間に高周波発振器６により高周波電力を
投入してプラズマ放電を用い、ドライエッチングが行わ
れる。
【０００４】その場合、エッチング中のシリコンウエハ
１の到達温度をできる限り一定にするような機構をドラ
イエッチング設備が備えている。シリコンウエハ１が置
かれた下部電極４は内部が中空であり、冷却水路８を介
してサーキュレータ１１が連結され、下部電極４とサー
キュレータ１１の中を温度制御用流体（冷媒）である冷
却水７が循環する。冷却水７の温度を、ドライエッチン
グに適する所定の値に制御することにより、下部電極４
を介してシリコンウエハ１の温度を制御している。その
冷却水７の温度はサーキュレータ１１内に設置された温
度測定器（温度計）９によって測定され、温度制御装置
１５は、上記設定の温度以上であればヒータ１０をオフ
し、設定温度以下であればオンして制御を行う。ここで
設定温度は、エッチングする膜の種類やエッチング量な
どその目的によって異なるが、一般的には−１５℃〜８
５℃程度の範囲である。そして図３の装置では温度制御
用流体として水を用いる例を示したが、設定温度によっ
ては他の流体も用いられる。
１の到達温度をできる限り一定にするような機構をドラ
イエッチング設備が備えている。シリコンウエハ１が置
かれた下部電極４は内部が中空であり、冷却水路８を介
してサーキュレータ１１が連結され、下部電極４とサー
キュレータ１１の中を温度制御用流体（冷媒）である冷
却水７が循環する。冷却水７の温度を、ドライエッチン
グに適する所定の値に制御することにより、下部電極４
を介してシリコンウエハ１の温度を制御している。その
冷却水７の温度はサーキュレータ１１内に設置された温
度測定器（温度計）９によって測定され、温度制御装置
１５は、上記設定の温度以上であればヒータ１０をオフ
し、設定温度以下であればオンして制御を行う。ここで
設定温度は、エッチングする膜の種類やエッチング量な
どその目的によって異なるが、一般的には−１５℃〜８
５℃程度の範囲である。そして図３の装置では温度制御
用流体として水を用いる例を示したが、設定温度によっ
ては他の流体も用いられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが上記のような
従来の構成でシリコンウエハ１の温度を制御しようとし
ても、実際には温度の制御が不十分なことが多く、シリ
コンウエハ間のエッチング量のばらつきなどが工程処理
の許容範囲を超えることが多いという問題点が存在し
た。具体的にはＭＯＳ型トランジスタのゲート電極のエ
ッチング、アルミニウム配線エッチング工程で顕著であ
った。
従来の構成でシリコンウエハ１の温度を制御しようとし
ても、実際には温度の制御が不十分なことが多く、シリ
コンウエハ間のエッチング量のばらつきなどが工程処理
の許容範囲を超えることが多いという問題点が存在し
た。具体的にはＭＯＳ型トランジスタのゲート電極のエ
ッチング、アルミニウム配線エッチング工程で顕著であ
った。
【０００６】上記のエッチング量のばらつきは次のよう
なものである。すなわち、エッチング装置のチャンバー
内でシリコンウエハ１を１枚ずつ順次連続的にエッチン
グ処理した場合、最初のシリコンウエハから５〜６枚目
のシリコンウエハまでは徐々にエッチング量が変動し、
その後エッチング量はほぼ安定するのである。これはエ
ッチングが始まるとエッチングガスのプラズマによる衝
撃によって、エッチング装置の内部特に図３の下部電極
４を含む付近の温度が、エッチングの回数を重ねる毎に
徐々に上昇し、それが各シリコンウエハに伝えられるた
めであると考えられる。そして、５〜６枚処理した時点
でプラズマによる温度上昇とシリコンウエハからの放熱
が平衡し、一定の温度になると考えられる。下部電極４
はサーキュレータ１１によって所定の温度に制御されて
いるはずであるが、実際にはプラズマなどによる温度上
昇に対する応答が遅く、初めのシリコンウエハ１のエッ
チング期間はその温度が充分制御されていないといえ
る。
なものである。すなわち、エッチング装置のチャンバー
内でシリコンウエハ１を１枚ずつ順次連続的にエッチン
グ処理した場合、最初のシリコンウエハから５〜６枚目
のシリコンウエハまでは徐々にエッチング量が変動し、
その後エッチング量はほぼ安定するのである。これはエ
ッチングが始まるとエッチングガスのプラズマによる衝
撃によって、エッチング装置の内部特に図３の下部電極
４を含む付近の温度が、エッチングの回数を重ねる毎に
徐々に上昇し、それが各シリコンウエハに伝えられるた
めであると考えられる。そして、５〜６枚処理した時点
でプラズマによる温度上昇とシリコンウエハからの放熱
が平衡し、一定の温度になると考えられる。下部電極４
はサーキュレータ１１によって所定の温度に制御されて
いるはずであるが、実際にはプラズマなどによる温度上
昇に対する応答が遅く、初めのシリコンウエハ１のエッ
チング期間はその温度が充分制御されていないといえ
る。
【０００７】この現象は、シリコンウエハ数十枚で構成
される１ロットのエッチング処理が終了し、次のロット
を処理するまでの処理間隔が長い場合には顕著となる。
次の処理までの間に、エッチング装置のチャンバー内部
の温度が下がるからである。
される１ロットのエッチング処理が終了し、次のロット
を処理するまでの処理間隔が長い場合には顕著となる。
次の処理までの間に、エッチング装置のチャンバー内部
の温度が下がるからである。
【０００８】一般的に、半導体デバイスを製造する上
で、処理中の温度は重要な制御パラメータであり、配線
やトランジスターゲート形成時における連続処理での温
度上昇や処理間隔があいた場合の温度低下による配線幅
のバラツキ等、半導体完成時の製品のバラツキを最小限
に押さえることが必須である。本発明は、プラズマ放電
を用いるドライエッチング装置やＣＶＤ装置などの半導
体製造装置において、シリコンウエハの処理中の温度を
より正確に測定し、より短時間で一定に保つことを目的
とする。
で、処理中の温度は重要な制御パラメータであり、配線
やトランジスターゲート形成時における連続処理での温
度上昇や処理間隔があいた場合の温度低下による配線幅
のバラツキ等、半導体完成時の製品のバラツキを最小限
に押さえることが必須である。本発明は、プラズマ放電
を用いるドライエッチング装置やＣＶＤ装置などの半導
体製造装置において、シリコンウエハの処理中の温度を
より正確に測定し、より短時間で一定に保つことを目的
とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記従来の課題を解決す
るための本発明の半導体製造装置は、半導体基板を載置
するためのステージと、ステージの表面部に設けられた
温度測定手段と、内部に流体が流れるサーキュレータ
と、温度測定手段によって測定された温度に基づいて、
流体の温度を制御する温度制御手段とを備える。サーキ
ュレータとステージとは接続されて、流体がサーキュレ
ータとステージの間を循環するように構成する。
るための本発明の半導体製造装置は、半導体基板を載置
するためのステージと、ステージの表面部に設けられた
温度測定手段と、内部に流体が流れるサーキュレータ
と、温度測定手段によって測定された温度に基づいて、
流体の温度を制御する温度制御手段とを備える。サーキ
ュレータとステージとは接続されて、流体がサーキュレ
ータとステージの間を循環するように構成する。
【００１０】上記の構成によれば、熱電対のような温度
測定手段が半導体基板に近いステージの表面部に設けら
れているので、半導体基板の温度変化をより正確にしか
も速やかに検出でき、したがって流体、ステージ、半導
体基板の温度制御が正確に短時間で可能となる。
測定手段が半導体基板に近いステージの表面部に設けら
れているので、半導体基板の温度変化をより正確にしか
も速やかに検出でき、したがって流体、ステージ、半導
体基板の温度制御が正確に短時間で可能となる。
【００１１】また、本発明の半導体製造装置は、半導体
基板を載置するためのステージと、ステージの表面部に
設けられた温度測定手段と、内部に流体が流れる第１の
サーキュレータと、内部に流体が流れる第２のサーキュ
レータと、温度測定手段によって測定された温度に基づ
いて、第１および第２のサーキュレータ内部の流体の温
度を制御する温度制御手段とを備える。第１のサーキュ
レータの熱容量は第２のサーキュレータの熱容量よりも
小とする。第１のサーキュレータおよび第２のサーキュ
レータはそれぞれステージに接続され、流体が第１およ
び第２のサーキュレータとステージとの間を循環するよ
うに構成する。
基板を載置するためのステージと、ステージの表面部に
設けられた温度測定手段と、内部に流体が流れる第１の
サーキュレータと、内部に流体が流れる第２のサーキュ
レータと、温度測定手段によって測定された温度に基づ
いて、第１および第２のサーキュレータ内部の流体の温
度を制御する温度制御手段とを備える。第１のサーキュ
レータの熱容量は第２のサーキュレータの熱容量よりも
小とする。第１のサーキュレータおよび第２のサーキュ
レータはそれぞれステージに接続され、流体が第１およ
び第２のサーキュレータとステージとの間を循環するよ
うに構成する。
【００１２】あるいは、半導体基板を載置するためのス
テージと、ステージの表面部に設けられた温度測定手段
と、内部に流体が流れる第１のサーキュレータと、内部
に流体が流れる第２のサーキュレータと、温度測定手段
によって測定された温度に基づいて、第１および第２の
サーキュレータ内部の流体の温度を制御する温度制御手
段とを備え、第１のサーキュレータの熱容量は第２のサ
ーキュレータの熱容量よりも小であり、第１のサーキュ
レータはステージに接続され、第２のサーキュレータは
第１のサーキュレータに接続され、流体が第１および第
２のサーキュレータとステージとの間を循環するように
構成する。
テージと、ステージの表面部に設けられた温度測定手段
と、内部に流体が流れる第１のサーキュレータと、内部
に流体が流れる第２のサーキュレータと、温度測定手段
によって測定された温度に基づいて、第１および第２の
サーキュレータ内部の流体の温度を制御する温度制御手
段とを備え、第１のサーキュレータの熱容量は第２のサ
ーキュレータの熱容量よりも小であり、第１のサーキュ
レータはステージに接続され、第２のサーキュレータは
第１のサーキュレータに接続され、流体が第１および第
２のサーキュレータとステージとの間を循環するように
構成する。
【００１３】以上のように、熱容量の小さい第１のサー
キュレータがステージに直接接続されているので、内部
の流体温度は従来よりも速やかに所定の温度に制御さ
れ、従ってステージ、半導体基板の温度制御も速く一定
にすることができる。
キュレータがステージに直接接続されているので、内部
の流体温度は従来よりも速やかに所定の温度に制御さ
れ、従ってステージ、半導体基板の温度制御も速く一定
にすることができる。
【００１４】好ましくは、上記の構成において、第１の
サーキュレータの熱容量をステージの熱容量と略々等し
くなるように構成する。
サーキュレータの熱容量をステージの熱容量と略々等し
くなるように構成する。
【００１５】さらに本発明の半導体装置の製造方法は、
上記構成の半導体製造装置を用い、半導体基板をステー
ジ上に載置して、最初に流体を第１のサーキュレータの
みとステージとの間を循環させて半導体基板を処理し、
その後、流体を第２のサーキュレータとステージとの間
を循環させて半導体基板を処理することを特徴とする。
このようにすれば、温度が一定でない処理の初期におい
て、熱容量の小さい第１のサーキュレータのみで温度制
御するため、ステージの温度を短時間でより効率的に制
御でき、一定温度とすることができる。
上記構成の半導体製造装置を用い、半導体基板をステー
ジ上に載置して、最初に流体を第１のサーキュレータの
みとステージとの間を循環させて半導体基板を処理し、
その後、流体を第２のサーキュレータとステージとの間
を循環させて半導体基板を処理することを特徴とする。
このようにすれば、温度が一定でない処理の初期におい
て、熱容量の小さい第１のサーキュレータのみで温度制
御するため、ステージの温度を短時間でより効率的に制
御でき、一定温度とすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて説明する。
て、図面を用いて説明する。
【００１７】（実施の形態１）図１は、プラズマ放電を
用いた半導体製造装置の例として平衡平板型ドライエッ
チング設備の構造を示している。図１において、減圧可
能なエッチング処理を行うチャンバー内に、下部電極４
と上部電極５がほぼ平行に対向して設置されている。下
部電極４には、エッチングガスのプラズマを発生させる
高周波発振器６が接続されるとともに、下部電極４は、
処理する対象である半導体基板を載置するためのステー
ジを構成している。図１では、下部電極４上にはシリコ
ンウエハ１が載置されている。このシリコンウエハ１
は、その表面に被エッチ膜２が形成され、さらにその上
にエッチングマスクとなるパターン化されたフォトレジ
スト３が形成されている。以上の構造は従来の装置とほ
ぼ同じものである。
用いた半導体製造装置の例として平衡平板型ドライエッ
チング設備の構造を示している。図１において、減圧可
能なエッチング処理を行うチャンバー内に、下部電極４
と上部電極５がほぼ平行に対向して設置されている。下
部電極４には、エッチングガスのプラズマを発生させる
高周波発振器６が接続されるとともに、下部電極４は、
処理する対象である半導体基板を載置するためのステー
ジを構成している。図１では、下部電極４上にはシリコ
ンウエハ１が載置されている。このシリコンウエハ１
は、その表面に被エッチ膜２が形成され、さらにその上
にエッチングマスクとなるパターン化されたフォトレジ
スト３が形成されている。以上の構造は従来の装置とほ
ぼ同じものである。
【００１８】一方、チャンバーの外部には下部電極４の
温度を制御するためのサーキュレータ１１ｂが設けられ
ている。このサーキュレータ１１ｂは、容積の小さい
（すなわち熱容量の小さい）第１次サーキュレータ１２
と、容積の大きい（熱容量の大きい）第２次サーキュレ
ータ１３からなり、それぞれ独立に、内部が中空となっ
た下部電極４に冷却水路８ａ、８ｂによって接続され、
下部電極４と各サーキュレータ間で水が循環する。第２
次サーキュレータ１３の容積は、図３に示した従来のサ
ーキュレータ１１とほぼ同程度である。第１次サーキュ
レータ１２の体積は、下部電極４の空洞の体積と概ね同
じ（従って熱容量が同程度）である。また、１４は温度
測定用熱電対であり、シリコンウエハ１に近い下部電極
４の表面に埋め込まれ、エッチングプラズマ放電中、下
部電極４の表面の温度を測定する。１６ａおよび１６ｂ
は、サーキュレータ１２，１３内の水を加熱するヒータ
である。温度制御装置１５ｂは、熱電対１４により測定
された温度と温度制御装置１５ｂに記憶されたエッチン
グ中の所定の設定温度とを比較し、その差によってヒー
タ１６ａ，１６ｂへの投入電力を調節して、サーキュレ
ータ内部の水温を制御し、下部電極４の特に表面温度を
一定の温度に制御するものである。
温度を制御するためのサーキュレータ１１ｂが設けられ
ている。このサーキュレータ１１ｂは、容積の小さい
（すなわち熱容量の小さい）第１次サーキュレータ１２
と、容積の大きい（熱容量の大きい）第２次サーキュレ
ータ１３からなり、それぞれ独立に、内部が中空となっ
た下部電極４に冷却水路８ａ、８ｂによって接続され、
下部電極４と各サーキュレータ間で水が循環する。第２
次サーキュレータ１３の容積は、図３に示した従来のサ
ーキュレータ１１とほぼ同程度である。第１次サーキュ
レータ１２の体積は、下部電極４の空洞の体積と概ね同
じ（従って熱容量が同程度）である。また、１４は温度
測定用熱電対であり、シリコンウエハ１に近い下部電極
４の表面に埋め込まれ、エッチングプラズマ放電中、下
部電極４の表面の温度を測定する。１６ａおよび１６ｂ
は、サーキュレータ１２，１３内の水を加熱するヒータ
である。温度制御装置１５ｂは、熱電対１４により測定
された温度と温度制御装置１５ｂに記憶されたエッチン
グ中の所定の設定温度とを比較し、その差によってヒー
タ１６ａ，１６ｂへの投入電力を調節して、サーキュレ
ータ内部の水温を制御し、下部電極４の特に表面温度を
一定の温度に制御するものである。
【００１９】以上のような構成の装置では、従来と同様
にエッチング開始時における下部電極４およびその周囲
の温度は、充分な枚数のシリコンウエハをエッチングし
温度が平衡状態に達したときよりも低く、従ってシリコ
ンウエハ１の温度も低い状態にある。このようなとき、
第２次サーキュレータ１３の内部は、従来のサーキュレ
ータ１１と容積がほぼ同じであるから、温度制御装置１
５ｂによって内部の水をヒーター１６ｂを加熱はする
が、水の温度の上昇速度は従来と同程度であり、下部電
極４の温度応答速度も同程度である。
にエッチング開始時における下部電極４およびその周囲
の温度は、充分な枚数のシリコンウエハをエッチングし
温度が平衡状態に達したときよりも低く、従ってシリコ
ンウエハ１の温度も低い状態にある。このようなとき、
第２次サーキュレータ１３の内部は、従来のサーキュレ
ータ１１と容積がほぼ同じであるから、温度制御装置１
５ｂによって内部の水をヒーター１６ｂを加熱はする
が、水の温度の上昇速度は従来と同程度であり、下部電
極４の温度応答速度も同程度である。
【００２０】しかしながら、第１次サーキュレータ１２
が第２次サーキュレータ１３と並列に下部電極４に接続
されており、しかもその容積は第２次サーキュレータ１
３よりは相当小さい。温度制御装置１５ｂは、熱電対１
４で測定した温度に基づいて独立に第１次サーキュレー
タ１２内の水の温度もヒータ１６ａで制御し、容積が小
さいので循環する水の温度は速やかに上昇する。従って
この上昇した温度が下部電極４の表面、シリコンウエハ
１へと速やかに伝達される。このようにしてエッチング
初期の温度が低い場合でも、従来より速く、シリコンウ
エハ１の温度を平衡状態に達したときの温度に近づけ、
制御することができる。
が第２次サーキュレータ１３と並列に下部電極４に接続
されており、しかもその容積は第２次サーキュレータ１
３よりは相当小さい。温度制御装置１５ｂは、熱電対１
４で測定した温度に基づいて独立に第１次サーキュレー
タ１２内の水の温度もヒータ１６ａで制御し、容積が小
さいので循環する水の温度は速やかに上昇する。従って
この上昇した温度が下部電極４の表面、シリコンウエハ
１へと速やかに伝達される。このようにしてエッチング
初期の温度が低い場合でも、従来より速く、シリコンウ
エハ１の温度を平衡状態に達したときの温度に近づけ、
制御することができる。
【００２１】図１の装置において、エッチング初期の温
度を急上昇させ、初期の低温を補償する為だけであれ
ば、第１次サーキュレータ１２だけが下部電極４に接続
されていれば充分である。しかしながら、プラズマの衝
撃による温度上昇と第１次サーキュレータ１２による急
激な温度上昇が重なって、ある時点で熱電対１４の設置
個所の温度が設定温度より上昇しすぎる事態を生じる。
その場合は、第２次サーキュレータ１３による温度上昇
抑制作用が機能する。すなわち、第２次サーキュレータ
１３は上記したように容積が大きく温度応答速度が遅い
上に、下部電極４に冷却水路を通じて接続されているの
で、第２次サーキュレータ１３内のまだ設定温度に達し
ない低い温度の水が同時に下部電極内に流れ込み、下部
電極４の温度が上昇しすぎないように作用する。すなわ
ち、第１次サーキュレータ１２は温度を急上昇させてエ
ッチング初期の温度不足分を補い、第２次サーキュレー
タ１３は第１次サーキュレータ１２による過剰な温度上
昇を抑制する役目を果たしている。
度を急上昇させ、初期の低温を補償する為だけであれ
ば、第１次サーキュレータ１２だけが下部電極４に接続
されていれば充分である。しかしながら、プラズマの衝
撃による温度上昇と第１次サーキュレータ１２による急
激な温度上昇が重なって、ある時点で熱電対１４の設置
個所の温度が設定温度より上昇しすぎる事態を生じる。
その場合は、第２次サーキュレータ１３による温度上昇
抑制作用が機能する。すなわち、第２次サーキュレータ
１３は上記したように容積が大きく温度応答速度が遅い
上に、下部電極４に冷却水路を通じて接続されているの
で、第２次サーキュレータ１３内のまだ設定温度に達し
ない低い温度の水が同時に下部電極内に流れ込み、下部
電極４の温度が上昇しすぎないように作用する。すなわ
ち、第１次サーキュレータ１２は温度を急上昇させてエ
ッチング初期の温度不足分を補い、第２次サーキュレー
タ１３は第１次サーキュレータ１２による過剰な温度上
昇を抑制する役目を果たしている。
【００２２】図１のエッチング装置では、第１次サーキ
ュレータ１２と第２次サーキュレータ１３内部を流れる
水が常時同時に下部電極内部を循環するようになってい
るが、下部電極４とこれらサーキュレータそれぞれとの
間にバルブを設け、熱電対１４で測定される温度が低い
間は、第２次サーキュレータ１３をバルブで遮断し、第
１次サーキュレータ１２のみで温度上昇させ、測定温度
が設定温度に近づいた時点で第２次サーキュレータ１３
のバルブを開き、温度を安定させるようにしてもよい。
ュレータ１２と第２次サーキュレータ１３内部を流れる
水が常時同時に下部電極内部を循環するようになってい
るが、下部電極４とこれらサーキュレータそれぞれとの
間にバルブを設け、熱電対１４で測定される温度が低い
間は、第２次サーキュレータ１３をバルブで遮断し、第
１次サーキュレータ１２のみで温度上昇させ、測定温度
が設定温度に近づいた時点で第２次サーキュレータ１３
のバルブを開き、温度を安定させるようにしてもよい。
【００２３】本発明を適用した図１のエッチング装置で
は、サーキュレータを２個有すると共に、熱電対１４が
下部電極４の表面に埋め込まれていることが特徴であ
る。従来では図３のように、サーキュレータ内の水の温
度を測定して温度制御していたが、このような構成では
シリコンウエハ１の温度変化は、シリコンウエハ１、下
部電極４から水の順に伝達されて初めて温度測定器９で
検出され制御されるので、温度制御に対する応答速度が
きわめて遅い。一方、本発明ではシリコンウエハ１に近
い下部電極４の表面の温度を測定するので、シリコンウ
エハ１の温度変化は短時間で温度制御装置１５ｂに伝達
され制御に供される。しかも本発明によれば、熱電対１
４の設置場所から明らかなように、従来の水温で測定す
るのに比べて、よりシリコンウエハ１に近い正確な温度
が測定されるという利点もある。
は、サーキュレータを２個有すると共に、熱電対１４が
下部電極４の表面に埋め込まれていることが特徴であ
る。従来では図３のように、サーキュレータ内の水の温
度を測定して温度制御していたが、このような構成では
シリコンウエハ１の温度変化は、シリコンウエハ１、下
部電極４から水の順に伝達されて初めて温度測定器９で
検出され制御されるので、温度制御に対する応答速度が
きわめて遅い。一方、本発明ではシリコンウエハ１に近
い下部電極４の表面の温度を測定するので、シリコンウ
エハ１の温度変化は短時間で温度制御装置１５ｂに伝達
され制御に供される。しかも本発明によれば、熱電対１
４の設置場所から明らかなように、従来の水温で測定す
るのに比べて、よりシリコンウエハ１に近い正確な温度
が測定されるという利点もある。
【００２４】（実施の形態２）図２は、本発明の実施の
形態２におけるエッチング装置の構成図である。同図に
おいて、図１の実施の形態と同一の部分には、図１と同
一の番号が付されている。この装置の動作、作用は、図
１の装置と同様であり、熱電対１４で測定された温度に
基づいて温度制御装置１５ｂによってサーキュレータ１
２，および１３を制御する。本実施の形態では下部電極
４と体積の小さな一次サーキュレータ１２と体積の大き
な二次サーキュレータ１３が直列に接続されている。
形態２におけるエッチング装置の構成図である。同図に
おいて、図１の実施の形態と同一の部分には、図１と同
一の番号が付されている。この装置の動作、作用は、図
１の装置と同様であり、熱電対１４で測定された温度に
基づいて温度制御装置１５ｂによってサーキュレータ１
２，および１３を制御する。本実施の形態では下部電極
４と体積の小さな一次サーキュレータ１２と体積の大き
な二次サーキュレータ１３が直列に接続されている。
【００２５】エッチング処理開始時、エッチング中のシ
リコンウエハ１の温度が低い場合は、体積の小さな一次
サーキュレータ１２によって急激に加熱が行われ、所定
の温度に近い温度まで下部電極４の表面が昇温される。
下部電極４と２つのサーキュレータの直列接続は、どち
らを下部電極に直接接続してもよいが、温度制御の応答
速度は第１次サーキュレータ１２を直接接続した方が速
くなるので望ましい。
リコンウエハ１の温度が低い場合は、体積の小さな一次
サーキュレータ１２によって急激に加熱が行われ、所定
の温度に近い温度まで下部電極４の表面が昇温される。
下部電極４と２つのサーキュレータの直列接続は、どち
らを下部電極に直接接続してもよいが、温度制御の応答
速度は第１次サーキュレータ１２を直接接続した方が速
くなるので望ましい。
【００２６】この場合も（１）下部電極４と第１次サー
キュレータ１２との間、（２）第１次サーキュレータ１
２と第２次サーキュレータ１３との間にそれぞれバルブ
を設置して、温度の低いエッチング初期には（２）のバ
ルブを遮断して第１次サーキュレータ１２のみで温度制
御を行い、熱電対１４の測定温度が設定温度に近くなっ
たら（２）のバルブを開いてエッチング時のシリコンウ
エハ１の温度を安定させることができる。
キュレータ１２との間、（２）第１次サーキュレータ１
２と第２次サーキュレータ１３との間にそれぞれバルブ
を設置して、温度の低いエッチング初期には（２）のバ
ルブを遮断して第１次サーキュレータ１２のみで温度制
御を行い、熱電対１４の測定温度が設定温度に近くなっ
たら（２）のバルブを開いてエッチング時のシリコンウ
エハ１の温度を安定させることができる。
【００２７】なお、以上の２つの実施の形態の説明で
は、ドライエッチング設備を構成した例を説明したが、
ＣＶＤ等のその他の半導体製造装置についても同様に本
発明を実施可能である。また上記例は下部電極を加熱す
る場合であったが、冷却する場合でも装置の構成並びに
効果は同じである。冷却の場合は図１，図２で用いたヒ
ータの代わりにペルチエ効果などを利用する電子冷凍装
置を用いることができる。
は、ドライエッチング設備を構成した例を説明したが、
ＣＶＤ等のその他の半導体製造装置についても同様に本
発明を実施可能である。また上記例は下部電極を加熱す
る場合であったが、冷却する場合でも装置の構成並びに
効果は同じである。冷却の場合は図１，図２で用いたヒ
ータの代わりにペルチエ効果などを利用する電子冷凍装
置を用いることができる。
【００２８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、プラズマ
を用いるエッチング処理などにおいて、シリコンウエハ
の温度がプラズマ温度の変動などで変動しないように、
短時間で追従温度制御でき、常に温度を一定にして、ロ
ット間、１ロット内のシリコンウエハ間の処理バラツキ
の少ない製品の製造が可能になる。
を用いるエッチング処理などにおいて、シリコンウエハ
の温度がプラズマ温度の変動などで変動しないように、
短時間で追従温度制御でき、常に温度を一定にして、ロ
ット間、１ロット内のシリコンウエハ間の処理バラツキ
の少ない製品の製造が可能になる。
【００２９】また、本発明は既存の設備を小改造するこ
とで実施でき、低コストで性能向上させ、設備のライフ
サイクルの延長に寄与することもできる。
とで実施でき、低コストで性能向上させ、設備のライフ
サイクルの延長に寄与することもできる。
【図１】 本発明の実施の形態１における半導体製造装
置の構造を示す概略図
置の構造を示す概略図
【図２】 本発明の実施の形態２における半導体製造装
置の構造を示す概略図
置の構造を示す概略図
【図３】 従来の半導体製造装置の構造を示す概略図
１ シリコンウエハ ２ 被エッチ膜 ３ フォトレジスト ４ 下部電極 ５ 上部電極 ６ 高周波発振器 ７ 冷却水 ８ａ，８ｂ 冷却水路 ９ 温度測定器（温度計） １０ ヒータ １１、１１ｂ、１１ｃ サーキュレータ １２ 第一次サーキュレータ １３ 第二次サーキュレータ １４ 温度測定用熱電対 １５、１５ｂ 温度制御装置 １６ａ、１６ｂ ヒータ
Claims (5)
- 【請求項１】 半導体基板を載置するためのステージ
と、前記ステージの表面部に設けられた温度測定手段
と、内部に流体が流れるサーキュレータと、前記温度測
定手段によって測定された温度に基づいて、前記流体の
温度を制御する温度制御手段とを備え、前記サーキュレ
ータと前記ステージとが接続されて、前記流体が前記サ
ーキュレータと前記ステージの間を循環することを特徴
とする半導体製造装置。 - 【請求項２】 半導体基板を載置するためのステージ
と、前記ステージの表面部に設けられた温度測定手段
と、内部に流体が流れる第１のサーキュレータと、内部
に流体が流れる第２のサーキュレータと、前記温度測定
手段によって測定された温度に基づいて、前記第１およ
び第２のサーキュレータ内部の流体の温度を制御する温
度制御手段とを備え、前記第１のサーキュレータの熱容
量は前記第２のサーキュレータの熱容量よりも小であ
り、前記第１のサーキュレータおよび前記第２のサーキ
ュレータはそれぞれ前記ステージに接続され、前記流体
が前記第１および第２のサーキュレータと前記ステージ
との間を循環することを特徴とする半導体製造装置。 - 【請求項３】 半導体基板を載置するためのステージ
と、前記ステージの表面部に設けられた温度測定手段
と、内部に流体が流れる第１のサーキュレータと、内部
に流体が流れる第２のサーキュレータと、前記温度測定
手段によって測定された温度に基づいて、前記第１およ
び第２のサーキュレータ内部の流体の温度を制御する温
度制御手段とを備え、前記第１のサーキュレータの熱容
量は前記第２のサーキュレータの熱容量よりも小であ
り、前記第１のサーキュレータは前記ステージに接続さ
れ、前記第２のサーキュレータは前記第１のサーキュレ
ータに接続され、前記流体が前記第１および第２のサー
キュレータと前記ステージとの間を循環することを特徴
とする半導体製造装置。 - 【請求項４】 第１のサーキュレータの熱容量がステー
ジの熱容量と略々等しいことを特徴とする請求項３又は
４記載の半導体製造装置。 - 【請求項５】 請求項２〜４のいずれかに記載の半導体
製造装置を用い、半導体基板をステージ上に載置して、
最初に流体を第１のサーキュレータのみと前記ステージ
との間を循環させて前記半導体基板を処理し、その後、
前記流体を第２のサーキュレータと前記ステージとの間
を循環させて前記半導体基板を処理することを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26839399A JP2001093883A (ja) | 1999-09-22 | 1999-09-22 | 半導体製造装置および半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26839399A JP2001093883A (ja) | 1999-09-22 | 1999-09-22 | 半導体製造装置および半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001093883A true JP2001093883A (ja) | 2001-04-06 |
Family
ID=17457860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26839399A Pending JP2001093883A (ja) | 1999-09-22 | 1999-09-22 | 半導体製造装置および半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001093883A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003007687A (ja) * | 2001-06-26 | 2003-01-10 | Shin Etsu Chem Co Ltd | プラズマ処理中の温度測定方法及びそれに使用する温度測定用部材 |
| JP2004319723A (ja) * | 2003-04-16 | 2004-11-11 | Fujitsu Ltd | 半導体製造装置 |
| US6843069B2 (en) | 2002-01-10 | 2005-01-18 | Nec Electronics Corporation | Etching apparatus |
| JP2012069809A (ja) * | 2010-09-24 | 2012-04-05 | Tokyo Electron Ltd | 温度制御システム |
| CN113064045A (zh) * | 2021-04-06 | 2021-07-02 | 青岛科技大学 | 冷热补偿的半导体耦合结构及其真空温控测试平台和方法 |
-
1999
- 1999-09-22 JP JP26839399A patent/JP2001093883A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003007687A (ja) * | 2001-06-26 | 2003-01-10 | Shin Etsu Chem Co Ltd | プラズマ処理中の温度測定方法及びそれに使用する温度測定用部材 |
| US6843069B2 (en) | 2002-01-10 | 2005-01-18 | Nec Electronics Corporation | Etching apparatus |
| JP2004319723A (ja) * | 2003-04-16 | 2004-11-11 | Fujitsu Ltd | 半導体製造装置 |
| JP4497832B2 (ja) * | 2003-04-16 | 2010-07-07 | 富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 | 半導体製造装置 |
| JP2012069809A (ja) * | 2010-09-24 | 2012-04-05 | Tokyo Electron Ltd | 温度制御システム |
| CN113064045A (zh) * | 2021-04-06 | 2021-07-02 | 青岛科技大学 | 冷热补偿的半导体耦合结构及其真空温控测试平台和方法 |
| CN113064045B (zh) * | 2021-04-06 | 2022-11-22 | 青岛科技大学 | 冷热补偿的半导体耦合结构及其真空温控测试平台和方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |