JP2512783B2 - プラズマエッチング方法及び装置 - Google Patents
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- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プラズマエッチング方法及び装置に係り、
特に半導体素子基板等の試料の温度を０℃未満の低温に
制御しガスプラズマを利用してエッチング処理するプラ
ズマエッチング方法及び装置に関するものである。
特に半導体素子基板等の試料の温度を０℃未満の低温に
制御しガスプラズマを利用してエッチング処理するプラ
ズマエッチング方法及び装置に関するものである。
半導体素子基板等の試料の温度を０℃未満の低温に制
御してガスプラズマを利用してエッチング処理する従来
の技術では、試料が設置される試料台内部に０℃未満の
温度を有する液冷媒、例えば、液体窒素、液化フッ素系
ガス、液体ヘリウム等を供給して試料台を冷却し、該冷
却された試料台を介して試料は、その温度を所定の低温
に制御されている。
御してガスプラズマを利用してエッチング処理する従来
の技術では、試料が設置される試料台内部に０℃未満の
温度を有する液冷媒、例えば、液体窒素、液化フッ素系
ガス、液体ヘリウム等を供給して試料台を冷却し、該冷
却された試料台を介して試料は、その温度を所定の低温
に制御されている。
尚、この種の技術として関連するものには、例えば、
特開昭61-240635号、実開昭62-103249号等が挙げられ
る。
特開昭61-240635号、実開昭62-103249号等が挙げられ
る。
上記従来技術では、試料台からの液冷媒の回収や排出
時間については、考慮されていない。このため、液冷媒
の消費量が増大して装置運転費が増大したり、液冷媒排
出時間が増大して装置の稼働率が低下しスループットが
低下するといった問題が生じる。また、低温に冷却され
た試料台をこの状態で大気に露呈すると大気中の水分等
を試料台が吸着して真空性能に悪影響を及ぼすといった
問題も生じる。
時間については、考慮されていない。このため、液冷媒
の消費量が増大して装置運転費が増大したり、液冷媒排
出時間が増大して装置の稼働率が低下しスループットが
低下するといった問題が生じる。また、低温に冷却され
た試料台をこの状態で大気に露呈すると大気中の水分等
を試料台が吸着して真空性能に悪影響を及ぼすといった
問題も生じる。
本発明の第１の目的は、装置運転費の増大を抑制でき
るプラズマエッチング方法及び装置を提供することにあ
る。
るプラズマエッチング方法及び装置を提供することにあ
る。
また、本発明の第２の目的は、装置運転費の増大とス
ループットの低下とを抑制できるプラズマエッチング方
法及び装置を提供することにある。
ループットの低下とを抑制できるプラズマエッチング方
法及び装置を提供することにある。
さらに、本発明の第３の目的は、真空性能への悪影響
を排除できるプラズマエッチング方法及び装置を提供す
ることにある。
を排除できるプラズマエッチング方法及び装置を提供す
ることにある。
本願発明の特徴は、ガスプラズマを利用してエッチン
グ処理される試料が設置される試料台内部に０℃未満の
温度を有する液冷媒を供給する液冷媒供給工程と、前記
液冷媒を前記試料台外へ液状態で強制的に排出し前記試
料台内部に再供給可能に回収する液冷媒回収工程とを有
し、前記液冷媒回収工程において、前記液冷媒を内部に
保有する前記試料台内部に加圧ガスを供給し、前記液冷
媒を前記試料台外へ排出させるプラズマエッチング方法
にある。
グ処理される試料が設置される試料台内部に０℃未満の
温度を有する液冷媒を供給する液冷媒供給工程と、前記
液冷媒を前記試料台外へ液状態で強制的に排出し前記試
料台内部に再供給可能に回収する液冷媒回収工程とを有
し、前記液冷媒回収工程において、前記液冷媒を内部に
保有する前記試料台内部に加圧ガスを供給し、前記液冷
媒を前記試料台外へ排出させるプラズマエッチング方法
にある。
本願発明の他の特徴は、ガスプラズマを生成するプラ
ズマ生成手段と、前記ガスプラズマを利用してエッチン
グ処理される試料が設置され内部に０℃未満の温度の液
冷媒保有空間が形成された試料台と、前記試料台の前記
空間に前記液冷媒を供給する液冷媒供給手段と、前記試
料台の前記空間にある前記液冷媒を液状態で前記液冷媒
供給手段に回収する液冷媒回収手段とを具備し、 前記液冷媒回収手段が前記試料台の前記液冷媒保有空
間に加圧ガスを供給する加圧ガス供給手段を有するプラ
ズマエッチング装置にある。
ズマ生成手段と、前記ガスプラズマを利用してエッチン
グ処理される試料が設置され内部に０℃未満の温度の液
冷媒保有空間が形成された試料台と、前記試料台の前記
空間に前記液冷媒を供給する液冷媒供給手段と、前記試
料台の前記空間にある前記液冷媒を液状態で前記液冷媒
供給手段に回収する液冷媒回収手段とを具備し、 前記液冷媒回収手段が前記試料台の前記液冷媒保有空
間に加圧ガスを供給する加圧ガス供給手段を有するプラ
ズマエッチング装置にある。
試料台の内部空間に液冷媒供給手段から０℃未満の温
度を有する液冷媒が供給され、これにより、試料台は、
０℃未満の温度に冷却される。試料台に設定された試料
は、試料台を介して所定の０℃未満の温度に冷却されて
調節される。このような試料は、ガスプラズマ生成手段
で生成されたガスプラズマを利用してエッチング処理さ
れる。一方、試料台の内部空間にある液冷媒は、液冷媒
回収手段により試料台から液状態で液冷媒供給手段へ回
収される。液冷媒供給手段に回収された液冷媒は、試料
台の内部空間に液冷媒供給手段から再供給される。従っ
て、このような場合、液冷媒は試料台外へ無駄に棄てら
れずに液状態で回収されるので、液冷媒の消費量の増大
それによる装置運転費の増大を抑制できる。また、試料
台の内部空間にある液冷媒は、液冷媒強制排水回収手段
により試料台外へ強制的に液状態で排出されて液冷媒供
給手段へ回収される。液冷媒供給手段に回収された液冷
媒は、試料台の内部空間に液冷媒供給手段から再供給さ
れる。従って、このような場合、液冷媒は試料台外へ無
駄に棄てられずに液状態で回収されるので、液冷媒の消
費量の増大それによる装置運転費の増大を抑制できる。
また、これと共に、液冷媒は、試料台外へ強制的に排出
されるので、液冷媒排出時間を短縮でき装置の稼動率の
低下それによるスループットの低下を抑制できる。さら
に、試料台の内部空間にある液冷媒は、液冷媒排出手段
により試料台外へ排出される。内部空間から液冷媒が排
出された試料台は、加温手段により加温されて大気中の
水分の吸着を防止可能な温度である常温に復帰させら
れ、その後、この試料台は大気に露呈させられる。従っ
て、このような場合、０℃未満の温度に冷却されている
試料台は常温に復帰させられて大気に露呈させられるの
で、大気中の水分等の試料台への吸着を防止でき真空性
能への悪影響を排除できる。
度を有する液冷媒が供給され、これにより、試料台は、
０℃未満の温度に冷却される。試料台に設定された試料
は、試料台を介して所定の０℃未満の温度に冷却されて
調節される。このような試料は、ガスプラズマ生成手段
で生成されたガスプラズマを利用してエッチング処理さ
れる。一方、試料台の内部空間にある液冷媒は、液冷媒
回収手段により試料台から液状態で液冷媒供給手段へ回
収される。液冷媒供給手段に回収された液冷媒は、試料
台の内部空間に液冷媒供給手段から再供給される。従っ
て、このような場合、液冷媒は試料台外へ無駄に棄てら
れずに液状態で回収されるので、液冷媒の消費量の増大
それによる装置運転費の増大を抑制できる。また、試料
台の内部空間にある液冷媒は、液冷媒強制排水回収手段
により試料台外へ強制的に液状態で排出されて液冷媒供
給手段へ回収される。液冷媒供給手段に回収された液冷
媒は、試料台の内部空間に液冷媒供給手段から再供給さ
れる。従って、このような場合、液冷媒は試料台外へ無
駄に棄てられずに液状態で回収されるので、液冷媒の消
費量の増大それによる装置運転費の増大を抑制できる。
また、これと共に、液冷媒は、試料台外へ強制的に排出
されるので、液冷媒排出時間を短縮でき装置の稼動率の
低下それによるスループットの低下を抑制できる。さら
に、試料台の内部空間にある液冷媒は、液冷媒排出手段
により試料台外へ排出される。内部空間から液冷媒が排
出された試料台は、加温手段により加温されて大気中の
水分の吸着を防止可能な温度である常温に復帰させら
れ、その後、この試料台は大気に露呈させられる。従っ
て、このような場合、０℃未満の温度に冷却されている
試料台は常温に復帰させられて大気に露呈させられるの
で、大気中の水分等の試料台への吸着を防止でき真空性
能への悪影響を排除できる。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。
第１図で、エッチング室10内には、電極20と電極30と
が、この場合、上下方向に対向して内設されている。エ
ッチング室10の、この場合、側壁には、排気口11が形成
されている。減圧排気手段としては、真空ポンプ（図示
省略）、可変コンダクタンスバルブ（図示省略）、排気
管150等で構成された公知のものが採用される。排気管1
50の一端は、排気口11に連結され、他端は、真空ポンプ
の吸入口に連結されている。可変コンダクタンスバルブ
は、排気管150に設けられている。エッチングガス供給
手段は、この場合、エッチングガス源とガス流量抑制装
置とでなるガス供給装置40とガス供給管41とガス供給路
42とガス供給バルブ43とで構成されている。ガス供給装
置40は、エッチング室10外に設置されている。ガス供給
路42は、電極20に形成されている。ガス供給路42の一端
とガス供給装置40とは、ガス供給管41で連結されてい
る。ガス供給バルブ43は、ガス供給管41に設けられてい
る。ガス供給路42の他端は、電極30試料設置面に向って
開口させられている。電極30内には、空間31が形成され
ている。電極30の底部には、液冷媒排出管50の一端が空
間31と連通して連結されている。空間31は、この場合、
液冷媒排出管50の連結部に向って傾斜した底面を有して
いる。この場合、エッチング室10の底壁は、電極30が挿
脱可能な開口12が形成された底壁13と開口12を覆う面積
を有し底壁13に気密に着脱可能な底壁14とで構成されて
いる。電極30は、開口12に挿脱可能な位置で底壁14に設
けられている。液冷媒排出管50の他端部は底壁14を気密
に挿通しエッチング室10外へ突出させられている。液冷
媒供給装置60は、たとえば液冷媒源と送液ポンプとで構
成されている。液冷媒供給管61の一端は、送液ポンプの
吐出口に連結されている。液冷媒供給管61の途中部分
は、液冷媒排出管50に水密に挿通され、その他端は、空
間31の上面付近で開口させられている。液冷媒供給バル
ブ62は、空間31、液冷媒排出管50外で液冷媒供給管61に
設けられている。加圧ガス供給装置70は、この場合、加
圧ガス源である。加圧ガス供給管71の一端は、加圧ガス
供給装置70の加圧ガス供給口に連結され、その一端は、
この場合、液冷媒供給バルブ62の後流側で液冷媒供給管
61に合流連結されている。加圧ガス供給バルブ72は、加
圧ガス供給管71に設けられている。液冷媒回収管80の一
端は、液冷媒排出管50の他端に連結され、他端は、液冷
媒源に連結されている。液冷媒回収バルブ81は、液冷媒
回収管80に設けられている。ガス排出管90は、エッチン
グ室10内を挿通し、その一端は、空間31の上面付近で開
口されられている。ガス排出管90の途中部は、電極30の
底部に気密、水密を保持し設けられ、他の途中部は、底
壁14に気密に設けられている。ガス排出バルブ91は、エ
ッチング室10外のガス排出管90に設けられている。ガス
排出管90の他端は、この場合、大気開放させられてい
る。尚、液冷媒供給装置60が液化冷凍機で構成されてい
る場合、ガス排出管90の他端は、液化冷凍機を構成する
圧縮機の吸入口に連結される。また、このような場合、
圧縮機で圧縮された昇圧ガスを加圧ガス供給管71に供給
可能とし、該昇圧ガスが加圧ガスとして用いられてい
る。この場合、電極20は接地され、電極30は、電源、こ
の場合、高周波電源100に接続されている。高周波電源1
00は、エッチング室10外に設置され高周波電源100は、
接地されている。電極30の試料設置面には、この場合、
伝熱板110が設けられている。伝熱板110は、熱伝導性の
良好な材料で形成されている。ヒータ120は、この場
合、空間31の上面と伝熱板110が設置された面との間で
電極30に埋設されている。ヒータ120の電流導入端子
は、電流調節器（図示省略）を介し電流供給源（図示省
略）に接続されている。
が、この場合、上下方向に対向して内設されている。エ
ッチング室10の、この場合、側壁には、排気口11が形成
されている。減圧排気手段としては、真空ポンプ（図示
省略）、可変コンダクタンスバルブ（図示省略）、排気
管150等で構成された公知のものが採用される。排気管1
50の一端は、排気口11に連結され、他端は、真空ポンプ
の吸入口に連結されている。可変コンダクタンスバルブ
は、排気管150に設けられている。エッチングガス供給
手段は、この場合、エッチングガス源とガス流量抑制装
置とでなるガス供給装置40とガス供給管41とガス供給路
42とガス供給バルブ43とで構成されている。ガス供給装
置40は、エッチング室10外に設置されている。ガス供給
路42は、電極20に形成されている。ガス供給路42の一端
とガス供給装置40とは、ガス供給管41で連結されてい
る。ガス供給バルブ43は、ガス供給管41に設けられてい
る。ガス供給路42の他端は、電極30試料設置面に向って
開口させられている。電極30内には、空間31が形成され
ている。電極30の底部には、液冷媒排出管50の一端が空
間31と連通して連結されている。空間31は、この場合、
液冷媒排出管50の連結部に向って傾斜した底面を有して
いる。この場合、エッチング室10の底壁は、電極30が挿
脱可能な開口12が形成された底壁13と開口12を覆う面積
を有し底壁13に気密に着脱可能な底壁14とで構成されて
いる。電極30は、開口12に挿脱可能な位置で底壁14に設
けられている。液冷媒排出管50の他端部は底壁14を気密
に挿通しエッチング室10外へ突出させられている。液冷
媒供給装置60は、たとえば液冷媒源と送液ポンプとで構
成されている。液冷媒供給管61の一端は、送液ポンプの
吐出口に連結されている。液冷媒供給管61の途中部分
は、液冷媒排出管50に水密に挿通され、その他端は、空
間31の上面付近で開口させられている。液冷媒供給バル
ブ62は、空間31、液冷媒排出管50外で液冷媒供給管61に
設けられている。加圧ガス供給装置70は、この場合、加
圧ガス源である。加圧ガス供給管71の一端は、加圧ガス
供給装置70の加圧ガス供給口に連結され、その一端は、
この場合、液冷媒供給バルブ62の後流側で液冷媒供給管
61に合流連結されている。加圧ガス供給バルブ72は、加
圧ガス供給管71に設けられている。液冷媒回収管80の一
端は、液冷媒排出管50の他端に連結され、他端は、液冷
媒源に連結されている。液冷媒回収バルブ81は、液冷媒
回収管80に設けられている。ガス排出管90は、エッチン
グ室10内を挿通し、その一端は、空間31の上面付近で開
口されられている。ガス排出管90の途中部は、電極30の
底部に気密、水密を保持し設けられ、他の途中部は、底
壁14に気密に設けられている。ガス排出バルブ91は、エ
ッチング室10外のガス排出管90に設けられている。ガス
排出管90の他端は、この場合、大気開放させられてい
る。尚、液冷媒供給装置60が液化冷凍機で構成されてい
る場合、ガス排出管90の他端は、液化冷凍機を構成する
圧縮機の吸入口に連結される。また、このような場合、
圧縮機で圧縮された昇圧ガスを加圧ガス供給管71に供給
可能とし、該昇圧ガスが加圧ガスとして用いられてい
る。この場合、電極20は接地され、電極30は、電源、こ
の場合、高周波電源100に接続されている。高周波電源1
00は、エッチング室10外に設置され高周波電源100は、
接地されている。電極30の試料設置面には、この場合、
伝熱板110が設けられている。伝熱板110は、熱伝導性の
良好な材料で形成されている。ヒータ120は、この場
合、空間31の上面と伝熱板110が設置された面との間で
電極30に埋設されている。ヒータ120の電流導入端子
は、電流調節器（図示省略）を介し電流供給源（図示省
略）に接続されている。
第１図で、まず、空間31には、液冷媒はなく、常温状
態で、試料130も設置されていないものとする。真空ポ
ンプを作動させることで、エッチング室10内は、減圧排
気され、可変コンダクタンスバルブによりエッチング室
10内は、所定圧力に調節される。一方、半導体素子基板
等の試料130は、公知の搬送手段（図示省略）によりエ
ッチング室10内に、この場合、１個搬入される。搬入さ
れた試料130は、被エッチング面を上向き姿勢として伝
熱板110に設置される。伝熱板110に設置された試料130
は、その外周辺部を試料押え140で押圧されて伝熱板110
に押し付けられる。また、一方、送液ポンプが作動させ
られ、液冷媒供給バルブ62が開弁させられる。この場
合、加圧ガス供給バルブ72、液冷媒回収バルブ81及びガ
ス排出バルブ91は閉弁させられている。これにより、液
冷媒源の０℃未満の温度を有する液冷媒、例えば、液体
窒素は、液冷媒供給管61を通って空間31に供給される。
液体窒素のこのような供給当初は、電極30が常温のため
液体窒素が気化し、空間31の圧力が上昇して液体窒素が
供給できなくなるため、ガス排出バルブ91が開弁され
る。これにより、空間31の窒素ガスは、ガス排出管90を
通って空間31外へ排出され空間31の圧力上昇が防止され
る。このような空間31への液体窒素の供給により電極30
は、液体窒素温度付近の温度に冷却され、試料130は、
伝熱板110を介して冷却される。一方、ガス供給バルブ4
3が開弁させられ、エッチング室10には、ガス供給装置4
0から所定のエッチングガスが所定流量で供給される。
エッチングガスが供給されているエッチング室10内の圧
力は、可変コンダクタンスバルブにより所定のエッチン
グ圧力に調節される。この状態で、電極30には、高周波
電源100から高周波電圧が印加され、電極20,30間では、
グロー放電が発生する。該グロー放電によりエッチング
室10内のエッチングガスは、プラズマ化される。所定低
温に冷却されている試料130は、その被エッチング面を
ガスプラズマを利用してエッチング処理される。該エッ
タチング処理がエッチング終点に達した時点で、ガス供
給バルブ43は閉弁され、電極30への高周波電圧の印加が
停止される。エッチング処理が終了した試料130は、試
料押え140による押圧を解除され、搬送手段に渡された
後に該搬送手段によりエッチング室10外へ搬出される。
その後、新規な試料130が搬送手段によりエッチング室1
0内に搬入され液体窒素温度付近の温度に冷却されてい
る電極30の伝熱板110上に設置される。これ以降、上記
操作が再び実施される。
態で、試料130も設置されていないものとする。真空ポ
ンプを作動させることで、エッチング室10内は、減圧排
気され、可変コンダクタンスバルブによりエッチング室
10内は、所定圧力に調節される。一方、半導体素子基板
等の試料130は、公知の搬送手段（図示省略）によりエ
ッチング室10内に、この場合、１個搬入される。搬入さ
れた試料130は、被エッチング面を上向き姿勢として伝
熱板110に設置される。伝熱板110に設置された試料130
は、その外周辺部を試料押え140で押圧されて伝熱板110
に押し付けられる。また、一方、送液ポンプが作動させ
られ、液冷媒供給バルブ62が開弁させられる。この場
合、加圧ガス供給バルブ72、液冷媒回収バルブ81及びガ
ス排出バルブ91は閉弁させられている。これにより、液
冷媒源の０℃未満の温度を有する液冷媒、例えば、液体
窒素は、液冷媒供給管61を通って空間31に供給される。
液体窒素のこのような供給当初は、電極30が常温のため
液体窒素が気化し、空間31の圧力が上昇して液体窒素が
供給できなくなるため、ガス排出バルブ91が開弁され
る。これにより、空間31の窒素ガスは、ガス排出管90を
通って空間31外へ排出され空間31の圧力上昇が防止され
る。このような空間31への液体窒素の供給により電極30
は、液体窒素温度付近の温度に冷却され、試料130は、
伝熱板110を介して冷却される。一方、ガス供給バルブ4
3が開弁させられ、エッチング室10には、ガス供給装置4
0から所定のエッチングガスが所定流量で供給される。
エッチングガスが供給されているエッチング室10内の圧
力は、可変コンダクタンスバルブにより所定のエッチン
グ圧力に調節される。この状態で、電極30には、高周波
電源100から高周波電圧が印加され、電極20,30間では、
グロー放電が発生する。該グロー放電によりエッチング
室10内のエッチングガスは、プラズマ化される。所定低
温に冷却されている試料130は、その被エッチング面を
ガスプラズマを利用してエッチング処理される。該エッ
タチング処理がエッチング終点に達した時点で、ガス供
給バルブ43は閉弁され、電極30への高周波電圧の印加が
停止される。エッチング処理が終了した試料130は、試
料押え140による押圧を解除され、搬送手段に渡された
後に該搬送手段によりエッチング室10外へ搬出される。
その後、新規な試料130が搬送手段によりエッチング室1
0内に搬入され液体窒素温度付近の温度に冷却されてい
る電極30の伝熱板110上に設置される。これ以降、上記
操作が再び実施される。
ここで、何等かの理由で空間31にある液体窒素を空間
31外へ排出する必要が生じた場合、液冷媒供給装置60の
送液ポンプの作動が停止され、液冷媒供給バルブ62が閉
弁される。その後、加圧ガス供給装置70の作動が開始さ
れ、加圧ガス供給バルブ72、液冷媒回収バルブ81が開弁
される。これにより、空間31への液体窒素の供給は停止
され、該空間31には、加圧ガス、例えば、加圧されたド
ライエアーが供給される。このような加圧ガスの供給に
より空間31のガス圧力が上昇する。空間31にある液体窒
素は、ガス圧により強制的に急速に空間31から液状態で
排出され、排出された液体窒素は、液冷媒排出管50、液
冷媒回収管80を通って液冷媒供給装置60の液冷媒源であ
る液体窒素槽に回収される。
31外へ排出する必要が生じた場合、液冷媒供給装置60の
送液ポンプの作動が停止され、液冷媒供給バルブ62が閉
弁される。その後、加圧ガス供給装置70の作動が開始さ
れ、加圧ガス供給バルブ72、液冷媒回収バルブ81が開弁
される。これにより、空間31への液体窒素の供給は停止
され、該空間31には、加圧ガス、例えば、加圧されたド
ライエアーが供給される。このような加圧ガスの供給に
より空間31のガス圧力が上昇する。空間31にある液体窒
素は、ガス圧により強制的に急速に空間31から液状態で
排出され、排出された液体窒素は、液冷媒排出管50、液
冷媒回収管80を通って液冷媒供給装置60の液冷媒源であ
る液体窒素槽に回収される。
このようなケースとしては、 （１）例えば、翌日の作業開始時まで装置の運転を停止
させる場合。
させる場合。
（２）装置の保守、点検時に装置の運転を停止させる場
合。
合。
（３）装置を休止させる場合。
（４）水温以上（０℃以上、以下同じ）の温度でのエッ
チング処理、０℃未満の温度でのエッチング処理が同一
試料に対して繰り返し実施される場合。
チング処理、０℃未満の温度でのエッチング処理が同一
試料に対して繰り返し実施される場合。
（５）同一試料に対して０℃未満の温度でのエッチング
処理後、水温以上の温度でのエッチング処理が引続いて
実施される場合。
処理後、水温以上の温度でのエッチング処理が引続いて
実施される場合。
（６）試料を０℃未満の温度でのエッチング処理と水温
以上でのエッチング処理といった多段エッチング処理
し、引続いて他の試料を同様の多段エッチングする場
合。
以上でのエッチング処理といった多段エッチング処理
し、引続いて他の試料を同様の多段エッチングする場
合。
（７）試料を０℃未満の温度でエッチング処理し、引続
いて他の試料を水温以上の温度でエッチング処理する場
合。
いて他の試料を水温以上の温度でエッチング処理する場
合。
（８）装置の保守、点検により電極30を大気に露呈させ
る必要が生じた場合。
る必要が生じた場合。
等が挙げられる。
上記ケース（１）〜（８）において、空間31にある液
体窒素は気化、放出されることなく液状態で液冷媒供給
装置60に回収されるので、液体窒素の消費量の増大を抑
制でき装置運転費の増大を抑制できる。
体窒素は気化、放出されることなく液状態で液冷媒供給
装置60に回収されるので、液体窒素の消費量の増大を抑
制でき装置運転費の増大を抑制できる。
また、これと共に、上記ケース（４）〜（７）におい
て、空間31にある液体窒素は、ガス圧力により強制的に
急速に空間31から排出されるので、空間31からの液体窒
素排出時間を短縮できる。従って、試料の温度制御に要
する時間を短縮でき、装置の稼動率の低下、それによる
スループットの低下を抑制できる。
て、空間31にある液体窒素は、ガス圧力により強制的に
急速に空間31から排出されるので、空間31からの液体窒
素排出時間を短縮できる。従って、試料の温度制御に要
する時間を短縮でき、装置の稼動率の低下、それによる
スループットの低下を抑制できる。
尚、上記ケース（８）においては、次のような操作が
更に実施される。
更に実施される。
つまり、空間31からの液体窒素の排出操作が終了した
段階で、電流供給源からヒータ120への電流供給が開始
され、ヒータ120は発熱させられる。ヒータ120の発熱に
より電極30、伝熱板110は加温されて大気中の水分の吸
着を防止可能な温度である常温に復帰させられる。電極
30、伝熱板110の常温復帰後、ヒータ120への電流供給は
停止される。この状態では、伝熱板110には、試料130は
設置されていない。一方、真空ポンプの作動は停止さ
れ、エッチング室10内には、リークガス源（図示省略）
よりリークガスが供給される。その後、底壁14は底壁13
から取外され、電極30、電熱板110等は、開口12を通っ
てエッチング室10外へ取出されて大気に露呈される。
段階で、電流供給源からヒータ120への電流供給が開始
され、ヒータ120は発熱させられる。ヒータ120の発熱に
より電極30、伝熱板110は加温されて大気中の水分の吸
着を防止可能な温度である常温に復帰させられる。電極
30、伝熱板110の常温復帰後、ヒータ120への電流供給は
停止される。この状態では、伝熱板110には、試料130は
設置されていない。一方、真空ポンプの作動は停止さ
れ、エッチング室10内には、リークガス源（図示省略）
よりリークガスが供給される。その後、底壁14は底壁13
から取外され、電極30、電熱板110等は、開口12を通っ
てエッチング室10外へ取出されて大気に露呈される。
このようなケースでは、液体窒素温度付近の温度に冷
却されていた電極30、伝熱板110は、大気中の水分の吸
着を防止可能な温度である常温に復帰させられた状態で
大気に露呈されるので、大気中の水分等の電極30、伝熱
板110への吸着を防止でき、真空性能への悪影響を排出
できる。また、空間31からの液窒素排出時間と電極30、
伝熱板110の常温復帰時間とを短縮できるので、装置の
保守、点検に要する時間を短縮でき装置の稼動率の低
下、それによるスループットの低下を抑制できる。尚、
真空性能への悪影響の排除の観点では、空間31からの液
体窒素の強制的な急速排出及び空間31からの液体窒素の
回収は、必らずしも必須ではない。
却されていた電極30、伝熱板110は、大気中の水分の吸
着を防止可能な温度である常温に復帰させられた状態で
大気に露呈されるので、大気中の水分等の電極30、伝熱
板110への吸着を防止でき、真空性能への悪影響を排出
できる。また、空間31からの液窒素排出時間と電極30、
伝熱板110の常温復帰時間とを短縮できるので、装置の
保守、点検に要する時間を短縮でき装置の稼動率の低
下、それによるスループットの低下を抑制できる。尚、
真空性能への悪影響の排除の観点では、空間31からの液
体窒素の強制的な急速排出及び空間31からの液体窒素の
回収は、必らずしも必須ではない。
尚、第１図では、他の冷媒供給系又は熱媒供給系は、
図示されていないが、上記ケース（４）〜から（７）に
おいては、当然、必要なものとなる。例えば、電極30、
伝熱板110を液体窒素温度付近の温度に冷却し、また、
水冷する場合には、第１図に示した装置構成の他に冷却
水供給系が設けられる。また、同一試料のプラズマエッ
チング処理時に該試料の温度を０℃未満の温度で異なる
温度、例えば、液体窒素温度付近の温度と液化弗素系ガ
ス温度付近の温度に変更抑制が必要なものにおいては、
第１図の装置構成において、液化弗素系ガス供給装置を
設置される。この場合、液化弗素系ガス供給装置の液供
給口には、他の液冷媒供給管の一端が連結され、他端
は、例えば、第１図の液冷媒供給バルブ62の後流側で液
冷媒供給管61に合流連結される。また、液化弗素系ガス
供給装置の液回収口には、他の液冷媒回収管の一端が連
結され、他端は、例えば、第１図の液冷媒回収バルブ81
の前流側で液冷媒回収管80に合流連結される。このよう
な装置構成においては、０℃未満の温度の異なる温度で
同一試料をプラズマエッチング処理でき、また、０℃未
満の温度の異なる温度で異なる試料をそれぞれプラズマ
エッチング処理できる。また、上記温度の変更制御に要
する時間を短縮でき、装置の稼動率の低下、それによる
スループットの低下を抑制できる。
図示されていないが、上記ケース（４）〜から（７）に
おいては、当然、必要なものとなる。例えば、電極30、
伝熱板110を液体窒素温度付近の温度に冷却し、また、
水冷する場合には、第１図に示した装置構成の他に冷却
水供給系が設けられる。また、同一試料のプラズマエッ
チング処理時に該試料の温度を０℃未満の温度で異なる
温度、例えば、液体窒素温度付近の温度と液化弗素系ガ
ス温度付近の温度に変更抑制が必要なものにおいては、
第１図の装置構成において、液化弗素系ガス供給装置を
設置される。この場合、液化弗素系ガス供給装置の液供
給口には、他の液冷媒供給管の一端が連結され、他端
は、例えば、第１図の液冷媒供給バルブ62の後流側で液
冷媒供給管61に合流連結される。また、液化弗素系ガス
供給装置の液回収口には、他の液冷媒回収管の一端が連
結され、他端は、例えば、第１図の液冷媒回収バルブ81
の前流側で液冷媒回収管80に合流連結される。このよう
な装置構成においては、０℃未満の温度の異なる温度で
同一試料をプラズマエッチング処理でき、また、０℃未
満の温度の異なる温度で異なる試料をそれぞれプラズマ
エッチング処理できる。また、上記温度の変更制御に要
する時間を短縮でき、装置の稼動率の低下、それによる
スループットの低下を抑制できる。
第２図は、本発明の第２の実施例を示すもので、上記
一実施例を示す第１図と異なる点は、次のとおりであ
る。
一実施例を示す第１図と異なる点は、次のとおりであ
る。
第２図で、放電管160は、頂壁170に開口171が形成さ
れた真空室172に開口171を介し真空室172内に連通し気
密に構設されている。放電管160の外側には、放電管160
を内部に含み導波管180が設けられている。導波管180と
マイクロ波発振器190とは、この場合、導波管181で連結
されている。導波管180の外側には、磁場生成手段、例
えば、ソレノイドコイル200が環装されている。また、
ガス供給路42′は、放電管160と真空室172との講設部に
設けられている。一方、真空室172の底壁は、試料台210
が挿脱可能な開口173が形成ささた底壁174と開口173を
覆う面積を有し底壁174に気密に着脱可能な底壁175とで
構成されている。試料台210は、開口173に挿脱可能な位
置で底壁175に設けられている。液冷媒排出管50の他端
部は、底壁175を気密に挿通し真空室172外へ突出させら
れている。ガス排出管90は、真空管172内を挿通し、そ
の他の途中部は、底壁175に気密に設けられている。
尚、第２図で、その他第１図と同一装置、部品等は同一
符号で示し説明を省略する。
れた真空室172に開口171を介し真空室172内に連通し気
密に構設されている。放電管160の外側には、放電管160
を内部に含み導波管180が設けられている。導波管180と
マイクロ波発振器190とは、この場合、導波管181で連結
されている。導波管180の外側には、磁場生成手段、例
えば、ソレノイドコイル200が環装されている。また、
ガス供給路42′は、放電管160と真空室172との講設部に
設けられている。一方、真空室172の底壁は、試料台210
が挿脱可能な開口173が形成ささた底壁174と開口173を
覆う面積を有し底壁174に気密に着脱可能な底壁175とで
構成されている。試料台210は、開口173に挿脱可能な位
置で底壁175に設けられている。液冷媒排出管50の他端
部は、底壁175を気密に挿通し真空室172外へ突出させら
れている。ガス排出管90は、真空管172内を挿通し、そ
の他の途中部は、底壁175に気密に設けられている。
尚、第２図で、その他第１図と同一装置、部品等は同一
符号で示し説明を省略する。
第２図で、放電管160には、マイクロ波電界と磁界と
の作用より有磁場型のマイクロ波放電が発生し、放電管
160内のエッチングガスは、該マイクロ波放電によりプ
ラズマ化される。試料130は、上記一実施例での操作と
同様にして冷却され、その被エッチング面は、ガスプラ
ズマを利用してエッチング処理される。この場合、ガス
プラズマ中のイオンの被エッチング面への入射エネルギ
は電極30に接続された電源、例えば、高周波電源220で
バイアス電位を調節することで制御される。尚、その他
の操作は、上記一実施例での操作と同様であり、説明を
省略する。
の作用より有磁場型のマイクロ波放電が発生し、放電管
160内のエッチングガスは、該マイクロ波放電によりプ
ラズマ化される。試料130は、上記一実施例での操作と
同様にして冷却され、その被エッチング面は、ガスプラ
ズマを利用してエッチング処理される。この場合、ガス
プラズマ中のイオンの被エッチング面への入射エネルギ
は電極30に接続された電源、例えば、高周波電源220で
バイアス電位を調節することで制御される。尚、その他
の操作は、上記一実施例での操作と同様であり、説明を
省略する。
本実施例では、上記一実施例での効果と同様の効果を
奏することができる。また、本実施例での放電管、真空
室内の圧力は、上記一実施例でのエッチング室内の圧力
よりも更に低いものとなるため、上記ケース（８）にお
いては、真空性能への悪影響の排除の点で更に有効なも
のとなる。
奏することができる。また、本実施例での放電管、真空
室内の圧力は、上記一実施例でのエッチング室内の圧力
よりも更に低いものとなるため、上記ケース（８）にお
いては、真空性能への悪影響の排除の点で更に有効なも
のとなる。
尚、上記第２の実施例では、有磁場型のマイクロ波プ
ラズマエッチング装置に適用した場合につき説明した
が、この他に無磁場型のマイクロ波プラズマエッチング
装置に適用しても同様の効果を得ることができる。
ラズマエッチング装置に適用した場合につき説明した
が、この他に無磁場型のマイクロ波プラズマエッチング
装置に適用しても同様の効果を得ることができる。
本発明によれば、液冷媒の消費量の増大を抑制できる
ので、装置運転費の増大を抑制できる効果がある。ま
た、液冷媒の消費量の増大を抑制できると共に液冷媒排
出時間を短縮できるので、装置運転費の増大とスループ
ット低下とを抑制できる効果がある。更に、大気中の水
分等の試料台への吸着を防止できるので、真空性能への
悪影響を排除できる効果がある。
ので、装置運転費の増大を抑制できる効果がある。ま
た、液冷媒の消費量の増大を抑制できると共に液冷媒排
出時間を短縮できるので、装置運転費の増大とスループ
ット低下とを抑制できる効果がある。更に、大気中の水
分等の試料台への吸着を防止できるので、真空性能への
悪影響を排除できる効果がある。
第１図は、本発明の一実施例のプラズマエッチング装置
の装置構成図、第２図は、本発明の第２の実施例のプラ
ズマエッチング装置の装置構成図である。 10……エッチング室、11……排気口、12,173……開口、
13,14,174,175……底壁、20,30……電極、31……空間、
40……ガス供給装置、41……ガス供給管、42,42′……
ガス供給路、43……ガス供給バルブ、50……液冷媒排出
管、60……液冷媒供給装置、61……液冷媒供給管、62…
…液冷媒供給バルブ、70……加圧ガス供給装置、71……
加圧ガス供給管、72……加圧ガス供給バルブ、80……液
冷媒回収管、81……液冷媒回収バルブ、90……ガス排出
管、91……ガス排出バルブ、100……高周波電源、110…
…伝熱板、120……ヒータ、130……試料、150……排気
管、160……放電管、172……真空室、180,181……導波
管、190……マイクロ波発振器、200……ソレノイドコイ
ル、210……試料台
の装置構成図、第２図は、本発明の第２の実施例のプラ
ズマエッチング装置の装置構成図である。 10……エッチング室、11……排気口、12,173……開口、
13,14,174,175……底壁、20,30……電極、31……空間、
40……ガス供給装置、41……ガス供給管、42,42′……
ガス供給路、43……ガス供給バルブ、50……液冷媒排出
管、60……液冷媒供給装置、61……液冷媒供給管、62…
…液冷媒供給バルブ、70……加圧ガス供給装置、71……
加圧ガス供給管、72……加圧ガス供給バルブ、80……液
冷媒回収管、81……液冷媒回収バルブ、90……ガス排出
管、91……ガス排出バルブ、100……高周波電源、110…
…伝熱板、120……ヒータ、130……試料、150……排気
管、160……放電管、172……真空室、180,181……導波
管、190……マイクロ波発振器、200……ソレノイドコイ
ル、210……試料台
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坪根 恒彦 山口県下松市大字東豊井794番地 株式 会社日立製作所笠戸工場内 (56)参考文献 特開 昭62−144330（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−25233（ＪＰ，Ａ)
Claims (9)
- 【請求項１】ガスプラズマを利用してエッチング処理さ
れる試料が設置される試料台内部に０℃未満の温度を有
する液冷媒を供給する液冷媒供給工程と、前記液冷媒を
前記試料台外へ液状態で強制的に排出し前記試料台内部
に再供給可能に回収する液冷媒回収工程とを有し、前記
液冷媒回収工程において、前記液冷媒を内部に保有する
前記試料台内部に加圧ガスを供給し、前記液冷媒を前記
試料台外へ排出させることを特徴とするプラズマエッチ
ング方法。 - 【請求項２】ガスプラズマを利用してエッチング処理さ
れる試料が設置される試料台内部に０℃未満の温度を有
する液冷媒を供給する液冷媒供給工程と、前記液冷媒を
前記試料台内部に再供給可能に液状態で前記試料台から
回収する液冷媒回収工程と、前記試料台を常温に復帰さ
せて大気に露呈する大気露呈工程とを有し、前記液冷媒
回収工程において前記液冷媒を内部に保有する前記試料
台内部に加圧ガスを供給して前記液冷媒を前記試料台外
へ排出させ、前記大気露呈工程において該試料台を加温
して前記大気中の水分の吸着を防止可能な温度である常
温に復帰させることを特徴とするプラズマエッチング方
法。 - 【請求項３】ガスプラズマを利用して試料をエッチング
処理する試料処理工程と、前記試料の温度を０℃以上に
保持したエッチングと０℃未満に保持したエッチングと
に切り替え調節する温度調節工程と、前記試料を０℃未
満の温度に調節する時に前記試料が設置される試料台内
部に０℃未満の液冷媒を供給する液冷媒供給工程と、前
記試料を０℃以上の温度に調節する時に前記液冷媒を内
部に保有する前記試料台内部に加圧ガスを供給して前記
液冷媒を前記試料台外へ排出する液冷媒排出工程とを有
することを特徴とするプラズマエッチング方法。 - 【請求項４】ガスプラズマを利用して試料をエッチング
処理する試料処理工程と、前記試料の温度を０℃以上に
保持したエッチングと０℃未満に保持したエッチングと
に切り替え調節する温度調節工程と、前記試料を０℃未
満の温度に調節する時に前記試料が設置される試料台内
部に０℃未満の温度の液冷媒を供給する液冷媒供給工程
と、前記試料を０℃以上の温度に調節する時に前記液冷
媒を内部に保有する前記試料台内部に加圧ガスを供給し
て前記液冷媒を前記試料台外へ排出し該試料台を加温す
る試料台加温工程とを有することを特徴とするプラズマ
エッチング方法。 - 【請求項５】ガスプラズマを生成するプラズマ生成手段
と、前記ガスプラズマを利用してエッチング処理される
試料が設置され内部に０℃未満の温度の液冷媒保有空間
が形成された試料台と、前記試料台の前記空間に前記液
冷媒を供給する液冷媒供給手段と、前記試料台の前記空
間にある前記液冷媒を液状態で前記液冷媒供給手段に回
収する液冷媒回収手段とを具備し、 前記液冷媒回収手段が前記試料台の前記液冷媒保有空間
に加圧ガスを供給する加圧ガス供給手段を有することを
特徴とするプラズマエッチング方法。 - 【請求項６】ガスプラズマを生成するプラズマ生成手段
と、前記ガスプラズマを利用してエッチング処理される
試料が設置されると共に大気に露呈される内部に０℃未
満の温度の液冷媒保有空間が形成された試料台と、前記
液冷媒保有空間に前記液冷媒を供給する液冷媒供給手段
と、前記液冷媒保有空間にある前記液冷媒を前記試料台
外へ排出する液冷媒排出手段と、前記液冷媒が排出され
た前記試料台を加温して大気中の水分の吸着を防止可能
な温度である常温に復帰させる加温手段とを具備し、 前記液冷媒排出手段は、前記液冷媒保有空間にある前記
液冷媒を液状態で前記試料台外へ排出するよう構成さ
れ、さらに該液冷媒排出手段が、前記液冷媒を保有する
前記液冷媒保有空間に加圧ガスを供給する加圧ガス供給
手段を有することを特徴とするプラズマエッチング装
置。 - 【請求項７】エッチング室と、該エッチング室内を減圧
排気する減圧排気手段と、前記エッチング室内にエッチ
ングガスを供給するガス供給手段と、前記エッチング室
に対向して内設された二個の電極と、該電極の一方の電
極に接続された電源と、前記電極の内で試料が設置され
内部に０℃未満の温度の液冷媒保有空間が形成された電
極の前記空間に前記液冷媒を供給する液冷媒供給手段
と、前記電極の前記空間にある前記液冷媒を液状態で前
記液冷媒供給手段に回収する液冷媒回収手段と、前記空
間が形成された前記電極を加温して大気中の水分の吸着
を防止可能な温度である常温に復帰させる電極加温手段
とを具備し、 前記液冷媒回収手段は前記空間に加圧ガスを供給して前
記液冷媒を前記電極外へ排出する加圧ガス供給手段を有
し、液冷媒供給管の一端を前記液冷媒供給手段の液冷媒
供給口に連結し、前記液冷媒供給管の他端を前記空間内
で開口させ、前記液冷媒供給管に液冷媒供給バルブを設
け、加圧ガス供給管の一端を前記加圧ガス供給手段の加
圧ガス供給口に連結し、前記加圧ガス供給管の他端を前
記空間内で開口させ、前記加圧ガス供給管に加圧ガス供
給バルブを設け、ガス排出管の一端を前記空間内で開口
させ、前記ガス排出管にガス排出バルブを設け、液冷媒
回収管の一端を前記液冷媒供給手段の液冷媒回収口に連
結し、前記冷媒回収管の他端を前記空間内で開口させ、
前記液冷媒回収管に液冷媒回収バルブを設け、前記空間
が形成された前記電極にヒーターを設けたことを特徴と
するプラズマエッチング装置。 - 【請求項８】放電管と、マイクロ波発振器と、該マイク
ロ波発振器からのマイクロ波を前記放電管に伝播させる
マイクロ波伝播手段と、前記放電管に磁場を生成する磁
場生成手段と、前記放電管内を減圧排気する減圧排気手
段と、前記放電管内にエッチングガスを供給するガス供
給手段と、前記放電管内で生成したプラズマを利用しエ
ッチング処理される試料が設置され内部に０℃未満の温
度の液冷媒保有空間が形成された試料台と、該試料台の
前記空間に前記液冷媒を供給する液冷媒供給手段と、前
記試料台の前記空間にある前記液冷媒を液状態で前記液
冷媒供給手段に回収する液冷媒回収手段と、前記試料台
を加温して大気中の水分の吸着を防止可能な温度である
常温に復帰させる試料台加温手段とを具備したことを特
徴とするプラズマエッチング装置。 - 【請求項９】前記液冷媒回収手段は前記空間に加圧ガス
を供給して前記液冷媒を前記電極外へ排出する加圧ガス
供給手段を有し、 液冷媒供給管の一端を液冷媒供給手段の液冷媒供給口に
連結し、前記液冷媒供給管の他端を前記空間内で開口さ
せ、前記液冷媒供給管に液冷媒供給バルブを設け、加圧
ガス供給管の一端を前記加圧ガス供給手段の加圧ガス供
給口に連結し、前記加圧ガス供給管の他端を前記空間内
で開口させ、前記加圧ガス供給管に加圧ガス供給バルブ
を設け、ガス排出管の一端を前記空間内で開口させ、前
記ガス排出管にガス排出バルブを設け、液冷媒回収管の
一端を前記液冷媒供給手段の液冷媒回収口に連結し、前
記液冷媒回収管の他端を前記空間内で開口させ、前記液
冷媒回収管に液冷媒回収バルブを設け、前記空間が形成
された前記試料台にヒーターを設けたことを特徴とする
請求項８記載のプラズマエッチング装置。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP63095601A JP2512783B2 (ja) | 1988-04-20 | 1988-04-20 | プラズマエッチング方法及び装置 |
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| JP63095601A JP2512783B2 (ja) | 1988-04-20 | 1988-04-20 | プラズマエッチング方法及び装置 |
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