JP3013782B2 - ドライエッチング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に半導体装置の
製造に用いるドライエッチング装置に関し、特に冷却ガ
スを用いてウエーハの放熱を良くしてエッチングを行な
う装置に於いて異なる径のウエーハが装置の部品交換等
の調整なしに切り替え適用できるドライエッチング装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】イオンミリングのようなドライエッチン
グ装置にはエッチング中に半導体ウェーハの温度が上昇
するのを防止するために冷却したステージと半導体ウェ
ーハとの間に冷却ガスを入れ放熱を良くしたものがあ
る。装置はドライエッチングが行なわれるエッチング室
内には半導体ウエーハが載置されるステージが設けら
れ、エッチング室に接続してロードロック室を備えてい
る。そしてウェーハを保持リングに保持してロードロッ
ク室に整列状態で供給し、保持リングに保持されたウェ
ーハは１枚毎ステージ上に供給されてエッチングがおこ
なわる。

【０００３】従来のドライエッチング装置のステージお
よびウェーハ保持リングについて図７から説明する。図
において、１０１は円柱状のステージで、フラットなス
テージ上面１０１ａに同心円状に形成したリング状凹部
１０１ｂを有し、このステージ上面１０１ａから下面
（図示せず）に貫通して冷却ガスを流す２箇所の透孔１
０１ｃを有し、また下面（図示せず）からステージ上面
１０１ａ近傍まで冷却水を接触させて冷却する冷却空間
１０１ｄを有する。１０２はリング状凹部１０１ｂに載
置したＯリングで、加圧状態でステージ上面１０１ａよ
り突出している。１０３はＯリング１０２上にＯリング
１０２の全上面に接触状態に載置した例えは３インチφ
半導体ウェーハ、１０４は半導体ウェーハ１０３を保持
するリング状の保持リングで、半導体ウェーハ１０３が
スムーズに装着、離脱可能で保持リング内周面１０４ａ
と同心円状で半導体ウェーハ１０３の直径よりやや大き
く、厚さよりやや深い切り欠き１０４ｂを有し、残り部
分が保持部１０４ｈであり、３箇所のスライド部１０４
ｃが切り欠き１０４ｂ上をＯリング１０２までの少量突
出し半導体ウェーハ１０３保持する。１０５は半導体ウ
ェーハ１０３の径より大きな内径のクランパで、保持リ
ング外周１０４ｆ近傍を半導体ウェーハ１０３がＯリン
グ１０２に加圧状態で接触する様に押さえてクランパ内
側面１０５ａをステージ側面１０１ｅに嵌合固定する。

【０００４】前記ウェーハ保持リング１０４を裏面から
見た平面図（図８）から説明する。図７と同じ部位は同
じ番号を付し説明を省略する。１０４ｄはスライド部１
０４ｃを切り欠き１０４ｂから保持リング外周面１０４
ｆまで可動状態にはめ込むスライド凹部で、スライド部
先端１０４ｇは切り欠き１０４ｂの上部に突出して半導
体ウェーハ１０３（図７）を保持し、スライド部先端１
０４ｇの位置はスライド凹部１０４ｄのストッパー１０
４ｅで決める。

【０００５】この図７、図８からこの装置の使用方法を
以下に説明する。保持リング１０４の切り欠き１０４ｂ
に、エッチをしない部分はホトレジストでカバーした
（図示せず）半導体ウェーハ１０３の表面を保持部１０
４ｈ方向に向け、スライド部１０４ｃを外周１０４ｆ方
向に引いて挿入し、スライド部１０４ｃをウェーハ保持
リング内周面１０４ａ方向に移動させて半導体ウェーハ
１０３の裏面上にスライド部先端１０４ｇを突出させ、
落下を防止した状態の保持リング１０４を複数枚トレー
（図示せず）に載置し、イオンエッチング装置のロード
ロック室（図示せず）内に載置する。このとき、ロード
ロック室（図示せず）とステージ１０１の設けられたエ
ッチング室（図示せず）はシャッター（図示せず）によ
り気密に隔離が可能状態であり、各々別々に真空排気が
可能である。この状態でイオンエッチング装置内の真空
度を５×１０−６Ｔｏｒｒにする。つづいて、半導体ウ
ェーハ１０３を保持した保持リング１０４を冷却空間１
０１ｄに冷却水を通して冷却しているステージ１０１上
に自動的に載置する。このとき、半導体ウェーハ１０３
の周辺部がＯリング１０２上面に気密に接触状態で載置
される。つづいて、クランパ１０５で保持リング１０４
をステージ１０１に自動的に固定する。図示しないが、
クランパ１０５は下方に接続された突き上げ棒で上下動
し、突き上げ棒間を通って保持リング１０４はステージ
１０１上に載置、離脱される。このとき、Ｏリング１０
２と半導体ウェーハ１０３とステージ１０１とが気密な
空間を形成する。このときの、半導体ウェーハ１０３の
裏面とステージ上面１０１ａ間は略０．２ｍｍの間隔で
ある。つづいて、略０℃に冷却された熱伝導度の大きい
ヘリウムガスを一方の透孔１０１ｃから導入し、他方の
透孔１０１ｃから排気して約１０Ｔｏｒｒにする。この
状態で半導体ウェーハ１０３にアルゴンイオン照射を行
い、ホトレジストのない部分の金属をエッチングする。
つづいて、ヘリウムの供給を中断する。つづいて、エッ
チングが完了した保持リング１０４をステージ１０１か
ら取出しもとの位置に戻し、真空系を破ることなく新し
いエッチング未了の保持リング１０４をステージ１０１
に載置し、同様のエッチングを行なう。このとき、半導
体ウェーハ１０３の下のヘリウムが真空系に入るが少量
であるため、つぎの保持リング１０４がセットされるま
でに、真空度はエッチング可能状態になる。

【０００６】また、保持リング１０４を装置から取出
し、新しい半導体ウェーハ１０３を装着したウェーハ保
持リング１０４と入れ替える場合は、ロードロック室
（図示せず）とエッチング室置を気密に隔離する。つづ
いて、ロードロック室の真空を破り、新しい半導体ウェ
ーハ１０３を装着した保持リング１０４と入れ替える。
つづいて、ロードロック室を真空排気するがこの領域が
狭いために、ここの真空度は容易にイオンエッチング可
能状態の真空度になる。このようにして、エッチング室
（図示せず）の真空を破ることなく、同じ径である３イ
ンチφ半導体ウェーハ１０３を連続してイオンエッチン
グができる。

【０００７】この操作において、ステージ１０１を冷却
水で冷却し半導体ウェーハ１０３とステージの上面１０
１ａとの間にヘリウムガスを供給するのは、イオンエッ
チングにより、半導体ウェーハ１０３の温度が上昇して
ホトレジストが分解して、部分的にピンホールが発生し
て、その部分の金属がエッチングされるのを防止するた
め放熱を良くするためである。

【０００８】次に、この装置で例えば４インチφ半導体
ウェーハ１０６をエッチングする場合を図９、図１０か
ら説明する。図７、図８と同じ形状、大きさの部位は同
じ番号を図面に記入し説明は省略する。半導体ウェーハ
１０６は３インチφの場合と同様に保持リング１０７に
保持する。この保持リング１０７は内周面１０７ａが３
インチφ用の保持リング１０４に比較して大きくなって
いる。そして、処理するウェーハの径が大きくＯリング
より外の部分を冷却することができないので３インチφ
用のステージ１０１は使用できない。そこで図１０に示
すステージ２０１の様にリング状凹部２０１ｂの径を大
きくしそれに対応したＯリング２０２を取り付けたもの
に取り替えて３インチφの場合と同様に行なう。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このイオンエッチング
装置で、異なるウェーハサイズの半導体ウェーハをエッ
チングする場合は、イオンエッチング装置のステージの
あるエッチング室を大気圧にしてステージを交換する必
要があった。このために、この交換の時間が必要である
とともに、エッチング室の容積は大きいために、ステー
ジ交換後の真空度をイオンエッチング可能状態の真空度
にする時間が長く、ウェーハサイズ変更の為の装置の調
整に長時間を必要としていた。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために提案されたもので、第１の手段として、複数
の異なる径のウェーハを処理するドライエッチング装置
であって、最大径ウェーハより大きな上面のステージ
と、ウェーハにより前記ステージに圧接されて気密な空
間を形成するＯリングと、前記複数の異なるウェーハ径
それぞれに応じて準備したウェーハを保持する保持リン
グと、処理されるウェーハが最小径でない場合に前記ウ
ェーハの裏面が接する柔軟性を有する放熱部材と、前記
保持リングで保持した前記ウェーハを前記Ｏリング上に
気密に接触状態で固定する固定手段とを具備し、前記ス
テージは上面に最小径ウェーハよりやや小さな径に形成
したリング状凹部とこのリング状凹部より内側の前記上
面に冷却ガスを流す透孔とを有し、前記Ｏリングは前記
リング状凹部に載置され加圧状態で前記ステージ上面よ
り突出し、前記保持リングは異なるウェーハ径用でも外
径が同じであり、それぞれの径のウェーハを互いにほぼ
同心状でかつ裏面が突出状態に保持し、前記放熱部材は
前記ステージ上であって前記Ｏリングの外側に載置さ
れ、前記Ｏリングの外径よりやや大きな内周でかつ外径
は最大径のウェーハより大きく、加圧状態で前記Ｏリン
グとともに前記ウェーハ裏面が接する厚みとし、処理す
るウェーハが最小径でないときに、前記ウェーハを前記
Ｏリング上に気密に接触状態で、かつ前記柔軟性を有す
る放熱部材上に接触状態で固定して前記Ｏリングより内
側は冷却ガスにより、外側は前記放熱部材により放熱す
ることを特徴とするドライエッチング装置を提供する。
上記の構成によれば最小径のウェーハを処理する場合は
ステージの上面とＯリングとウェーハの裏面とでなす空
間に冷却ガスを導入しウエーハからの放熱は冷却ガスに
より、また冷却ガスを介してステージに行ない、大きい
径のウェーハを処理する場合はＯリングより内側は同様
に冷却ガスにより放熱しＯリングより外側は放熱部材を
介してステージに行なうのでウェーハサイズによりステ
ージを取り替える必要は無い。

【００１１】第２の手段として複数の異なる径のウェー
ハを処理するドライエッチング装置であって、最大径ウ
ェーハより大きな上面のステージと、前記複数の異なる
ウェーハ径それぞれに応じて準備したウェーハを保持す
る保持リングと、前記ウェーハの裏面が気密に接する柔
軟性を有する放熱部材と、前記保持リングで保持した前
記ウェーハを前記放熱部材に気密に接触状態で固定する
固定手段とを具備し、前記保持リングは異なるウェーハ
径でも外径が同じであり、それぞれの径のウェーハを互
いにほぼ同心状でかつ裏面が突出状態に保持し、前記放
熱部材は内径が最小径ウェーハよりやや小さく外径が最
大径ウェーハより大きくて前記ステージの上面に配置さ
れ、前記ステージは前記放熱部材より内側の上面に冷却
ガスを流す透孔とを有して、前記ウェーハを前記放熱部
材上に接触状態で固定して放熱部材より内側は冷却ガス
により、放熱部材に接する部分は前記放熱部材により放
熱することを特徴とするドライエッチング装置を提供す
る。上記の構成によれば最小径のウェーハを処理する場
合はステージの上面と放熱部材とウェーハの裏面とでな
す空間に冷却ガスを導入しウエーハからの放熱は冷却ガ
スにより、また冷却ガスを介してステージに行ない、大
きい径のウェーハを処理する場合は放熱部材の内周より
内側は同様に冷却ガスにより放熱しそれより外側は放熱
部材を介してステージに行なうのでウェーハサイズによ
りステージを取り替える必要は無い。

【００１２】上記各手段においてステージの透孔を複数
箇所に穿設し冷却ガスの流入口と排出口を分離して流せ
ば冷却ガスが熱を外部に搬出するのでより冷却効果が大
きく好ましい。

【００１３】また、上記第１、第２の手段において、放
熱部材はゴム板が使用できる。その熱伝導率は高い方が
好ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】［発明の実施の形態１］ 本発明の請求項１に関する実施の形態について図１から
説明する。図において、１は例えば円柱状のステージ
で、フラットなステージ上面１ａに同心円状に形成した
リング状凹部１ｂを有している。この凹部１ｂは本例の
場合後述する様に処理するウェーハが円形であるので円
形としたがこれに限るものではない、矩形その他の形状
のウェーハの場合はそれに応じた形状で良い。従って本
明細書における「リング状凹部」とは円形の凹部を意味
するものではない、「１周して閉じた状態」を意味して
いる。更にステージ１の外形も円形に限る必要は無い。
リング状凹部１ｂの径はこのドライエッチング装置（例
えばイオンエッチング装置）により処理される種々の径
のウェーハ（例えば半導体ウェーハ）の内で最小のウェ
ーハ径よりやや小さい径とする。ステージ１はステージ
上面１ａから下面（図示せず）に貫通した２箇所の透孔
１ｃを有し、うち１箇所はガス流入口であり、１箇所は
ガス流出口であり、冷却ガス、一例として安全で熱伝導
度の大きなヘリウムを流す。また下面からステージ上面
１ａ近傍まで冷却水を接触させて冷却する冷却空間１ｄ
を有する。

【００１５】２はリング状凹部１ｂに載置した弾力性の
あるゴム製のＯリングで、加圧状態でステージ上面１ａ
より突出している。その突出量は後述する保持リング１
が備えるウェーハ４を止める為のスライド部５ｃがステ
ージ上面１ａに接触しない程度に要する。

【００１６】３は熱伝導度が大きく柔軟性を有する放熱
部材の一例であるリング状ゴム板で、リング状ゴム板内
周面３ａがＯリング２に接触し、リング状ゴム板外周面
３ｂはステージ側面１ｅ近傍まであり、ステージ上面１
ａに載置されている。リング状ゴム板３の外周は円形で
ある必要はない。また、熱伝導度は大きい方が好まし
い。厚さはウェーハ４をＯリング２に載置して軽く加圧
した状態でウェーハ６の裏面に圧接状態になる厚みとす
る。

【００１７】４はＯリング２上にＯリング２の全上面に
気密な接触状態に載置したウェーハの一例である３イン
チφ半導体ウェーハで、この装置で処理される種々のウ
ェーハ径の内の最小径である。

【００１８】５は保持リングで、半導体ウェーハ４がス
ムーズに装着、離脱可能で、保持リング内周面５ａと同
心円状で半導体ウェーハ４の直径よりやや大きく、厚さ
よりやや浅い切り欠き５ｂを有し、その残部が保持部５
ｈとなる。そこに半導体ウェーハ４を配置し、さらに３
箇所のスライド部５ｃが切り欠き５ｂ上をＯリング２ま
での少量突出し半導体ウェーハ４を保持する。半導体ウ
ェーハ４は保持リング５から厚み方向に突出した状態で
保持される。

【００１９】６は半導体ウェーハ４の径より大きな内径
のクランパで、保持リング外周５ｆ近傍を半導体ウェー
ハ４がＯリング２に加圧状態となるよう押さえてクラン
パ内側面６ａをステージ側面１ｅに嵌合固定する。

【００２０】前記リング状ゴム板３を上方から見た平面
図（図２）から説明する。図１と同じ部位は同じ番号を
付し説明を省略する。図において、３ｃはスライド部５
ｃの逃げであるリング状ゴム板凹部で、リング状ゴム板
３がスライド部５ｃに接触してＯリングと半導体ウェー
ハ４との接触部に隙間が生じない様に形成してある。前
記保持リング５を裏面から見た平面図（図３）から説明
する。図１と同じ部位は同じ番号を付し説明を省略す
る。５ｄはスライド部５ｃを切り欠き５ｂから保持リン
グ外周面５ｆまで可動状態にはめ込むスライド凹部で、
スライド部先端５ｇは切り欠き５ｂの上部（裏面側）に
突出して半導体ウェーハ４（図１）を保持し、スライド
部先端５ｇの位置をスライド凹部５ｄのストッパー５ｅ
で決める。

【００２１】この図１、図２、図３からこの装置で最小
のウェーハ径（この場合３インチφ）ウェーハを処理す
る際の装置の使用方法を以下に説明する。スライド部５
ｃを外周方向５ｆに引いて、保持リング５の切り欠き５
ｂに、イオンエッチをしない部分はホトレジストでカバ
ーした（図示せず）半導体ウェーハ４の表面を保持部５
ｈの方向に向けて挿入し、スライド部５ｃを保持リング
内周面５ａ方向に移動させて半導体ウェーハ４の裏面上
にスライド部先端５ｇを突出させ、落下を防止した状態
の保持リング５を複数枚トレー（図示せず）に載置し、
イオンエッチング装置のロードロック室（図示せず）内
に配置する。このとき、ロードロック室とステージ１の
配置されたエッチング室はシャッター（図示せず）によ
り気密に隔離がされおり、各々別々に真空排気が可能で
ある。この状態でイオンエッチング装置内の真空度を５
×１０−６Ｔｏｒｒにする。つづいて、半導体ウェーハ
４を保持した保持リング５を冷却空間１ｄに冷却水を通
して冷却しているステージ１上に自動的に載置する。こ
のとき、半導体ウェーハ４の周辺部がＯリング１０２上
面の全てに気密な接触状態で載置する。つづいて、クラ
ンパ６で保持リング５をステージ１に自動的に固定す
る。図示しないが、クランパ６は下方に接続された突き
上げ棒で上下動し、突き上げ棒間を通って保持リング５
はステージ１上に載置、離脱される。このとき、Ｏリン
グ２と半導体ウェーハ４とステージ上面とが気密な空間
を形成する。このときの半導体ウェーハ４裏面とステー
ジ上面１ａ間は略０．２ｍｍの間隔である。つづいて、
約０℃に冷却された熱伝導度の大きいヘリウムガスを一
方の透孔１ｃから導入し、他方の透孔１ｃから排気して
約１０Ｔｏｒｒにする。この状態で半導体ウェーハ４に
アルゴンイオン照射を行い、ホトレジストのない部分の
金属をエッチングする。つづいて、ヘリウムの供給を中
断する。つづいて、エッチングが完了した保持リング５
をステージ１から取出しもとの位置に戻し、真空系を破
ることなく新しいエッチング未了の保持リング５をステ
ージ１に載置し、同様のエッチングを行なう。このと
き、半導体ウェーハ４の下のヘリウムが真空系に入るが
少量であるため、つぎの保持リング５がセットされるま
でに、真空度はエッチング可能状態になる。

【００２２】また、ウェーハ保持リング５を装置から取
出し、新しい半導体ウェーハ４を装着した保持リング５
と入れ替える場合は、ロードロック室とエッチング室を
気密に隔離する。つづいて、ロードロック室の真空を破
り新しい半導体ウェーハ４を装着した保持リング５と入
れ替える。つづいて、ロードロック室を真空排気する
が、この領域が狭いために、ここの真空度は容易にイオ
ンエッチング可能状態になる。このようにして、ステー
ジ１を配置したエッチング室の真空を破ることなく、同
じ径である３インチφ半導体ウェーハ４を連続してイオ
ンエッチングができる。

【００２３】次に、この装置で上述の３インチより大き
い例えば４インチφ半導体ウェーハを処理する場合を図
４から説明する。図１と同じ形状、大きさの部位は同じ
番号を図面に記入し説明は省略する。図において、異な
る点は処理するウエーハが４インチφ半導体ウェーハ７
となっている点と、保持リング８が半導体ウェーハ７が
大きくなったのに対応して保持リング内周面８ａと切り
欠き８ｂの径が大きくなった点である。この外周８ｆの
形状は３インチウエーハ用の保持リングの外周５ｆの形
状と同じである。

【００２４】この装置の使用方法は３インチ半導体ウェ
ーハの場合と略同じである。異なるのは半導体ウェーハ
７の３インチ半導体ウェーハに対応した大きさのＯリン
グ２内はヘリウムで冷却し、Ｏリングより外側の領域の
裏面はリング状ゴム板３が接触し、ヘリウムガスに代わ
ってリング状ゴム板３を通して放熱させる。

【００２５】このように一番小さな径の半導体ウェーハ
に合わせた凹部をステージに形成し、その凹部にＯリン
グを載置し、その外側に熱伝導のよいリング状ゴム板を
載置することにより、全ての大きさの半導体ウェーハを
Ｏリング内はヘリウムガスで冷却し、その外側はリング
状ゴム板を通して冷却できる。したがって、半導体ウェ
ーハの径が異なっても、真空を破りステージを交換する
必要がなく、保持リングをウェーハの径毎に準備し、そ
れを使用するだけで連続して使用できる。このとき、保
持リングはウェーハに合わせて準備し、外周を最大のウ
ェーハより大きくしておく必要がある。ステージの径も
同様である。Ｏリングは弾力性があればよく、プラスチ
ック製でもよく、切断面が円形である必要はない。放熱
部材はゴムに限るものではなく、熱伝導度が大きくて表
面が平滑であればよく、弾力性があればなおよい。リン
グ状ゴム板を円盤にして、ゴム板のみで冷却することも
考えられるが、半導体ウェーハの径が大きくなると保持
リングでウェーハの周囲をゴム板に押しつけたとき中央
に盛り上がる力が生じ、ゴム板と遊離し冷却効果がなく
なることがある。したがって、中央部は冷却ガスで冷却
する必要がある。

【００２６】［発明の実施の形態２］ 本発明の第２の手段に関する実施の形態について図５、
図６から説明する。図５は最小の径のウェーハ例えば３
インチφの半導体ウェーハを処理する場合の図で、図６
はそれより大きい例えば４インチφの半導体ウェーハを
処理する場合の図である。図に於いて図１、図４に示す
「実施の形態１」と同一部分には同一符号を付して説明
を簡略化する。 図５において、１１は円柱状のステー
ジで図１におけるステージ１に似たものである。異なる
点は図１のステージ１がリング状の凹部２を備えるのに
対し、このステージ１１はそれを有しない点のみであ
る。

【００２７】１２は放熱部材としてのリング状ゴム板
で、ステージ１１と同心円状にステージ１１の上面１１
ａに配置する。リング状ゴム板１２はその上部に載置し
たもの（ウェーハ）に気密に接する柔軟性を有し、熱伝
導率は高いものが好ましい。リング状ゴム板内周面１２
ａが３インチφよりやや小さく同じく同心円状のリング
状ゴム板外周面１２ｂがステージ側面１１ｄ近傍まであ
るこのリング状ゴム板１２は図２に示したものと略同じ
であり、詳細な説明は省略するがいわば図１におけるＯ
リング２とリング状ゴム板３を一体にしたものであり後
述する保持リング５のスライド部４ｃに対応するリング
状ゴム板の位置には凹部を形成し接触を避けているがそ
の凹部は図２リング状ゴム板凹部３ｃの様に内周面１２
ａまで突き抜けるものではない点が異なる。

【００２８】３インチφ半導体ウェーハ４を保持する保
持リング５は図１、図３に示す保持リング５と同じもの
で良いので説明を略す。クランパ６は図１に示すクラン
パ６と同じもので保持リング外周５ｆを押さえ半導体ウ
ェーハ４の外周裏面をリング状ゴム板１２に加圧状態に
接触させ固定する。

【００２９】この装置により最小径のウェーハ（３イン
チ半導体ウェーハ）処理する場合は前述した「発明の実
施の形態１」の装置と同様に行なうが、この装置の場合
はＯリングではなくリング状ゴム板１２の内周面１２ａ
の近傍上面で半導体ウェーハ４の外周近傍の裏面が全周
に渡って気密に接触して、ステージ上面１１ａ、リング
状ゴム板１２及び半導体ウェーハ４が冷却ガスを導入す
る空間を形成する点が異なる。このときの半導体ウェー
ハ１４裏面とステージ上面１１ａ間は略０．２ｍｍの間
隔である。

【００３０】つづいて、この装置で大きいウェーハ例え
ば４インチφの半導体ウェーハを処理する場合を図６か
ら説明する。図４、図５と同じ物は同じ番号を図面に記
入し説明は省略する。図において、図５と異なる点は半
導体ウェーハ４に替えて４インチφ半導体ウェーハ７と
なっている点と、それを保持する保持リングが４インチ
φ用の保持リング８となっている点である。４インチ半
導体ウェーハ７のリング状ゴム板内周面１２ａより中心
部はヘリウムガスで冷却し、その外部はリング状ゴム板
１２を通して放熱させる。

【００３１】このように一番小さな径の半導体ウェーハ
に合わせた内孔を有するリング状の熱伝導度の大きいゴ
ム板を、一番大きな半導体ウェーハの保持リングと同じ
径のステージ１１上に載置したことにより、ウェーハの
リング状ゴム板の内周面１２ａより内側は冷却ガスで冷
却し、その外側はリング状ゴム板を通して冷却できる。
したがって、半導体ウェーハの径が異なっても、真空を
破りステージを交換する必要がなく、保持リングをウェ
ーハの径毎に準備するだけで連続して使用できる。放熱
部材としてはゴムに限るものではなく、熱伝導度が大き
くて表面が平滑であればよく、弾力性があればなおよ
い。弾力性のあるプラスチックでもよい。しかしなが
ら、前述の「発明の実施の形態１」における「放熱部
材」は放熱を目的とするのに対しこの例の場合は放熱に
加え気密にシールする目的も有しているので、気密な材
料とする必要がある。

【００３２】上記各「実施の形態」に於いて、冷却ガス
はヘリウムに限ることはなく、入手しやすく危険性がな
くかつ熱伝導度の大きいものであればよい。ステージの
透孔は２箇所に限るものではなく、１箇所で循環しなく
て伝導での放熱のみにしてもよく、さらに３箇所以上に
しても流入口と流出口を区分すればよい。固定手段は説
明したクランパに限るものではなく、半導体ウェーハの
裏面とリング状ゴム板およびＯリングと自動的に気密に
接触させ保持する方法であればよい。また、ウェーハは
半導体ウェーハに限ることはない。例えば半導体ウェー
ハをガラス板等にワックス等で張りつけものも本明細書
におけるウェーハである。また、イオンエッチング以外
でも各種サイズのウェーハを冷却しながら、真空中で処
理する場合にも適用できる。

【００３３】

【発明の効果】以上のいずれの手段でも、異なる径のウ
ェーハ処理する際にステージ交換が必要がないために、
ステージ交換とイオンエッチング装置をイオンエッチン
グ可能にするための排気の時間は必要ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第一の実施の形態のドライエッチン
グ装置で３インチウェーハを処理するの断面図

【図２】 図１の装置のリング状ゴム板の平面図

【図３】 図１の装置の保持リングの裏面から見た平面
図

【図４】 同装置で４インチウェーハを処理するの場合
の断面図

【図５】 本発明の第二の実施の形態のドライエッチン
グ装置で３インチウェーハを処理する場合の断面図

【図６】 同装置で４インチウェーハを処理する場合の
断面図

【図７】 従来の３インチウェーハの場合のドライエッ
チング装置の断面図

【図８】 図７の装置の保持リングの裏面から見た平面
図

【図９】 従来の４インチウェーハの場合のドライエッ
チング装置の断面図

【図１０】 図９の装置の保持リングの裏面から見た平
面図

【符号の説明】

１，１１，２２ ステージ １ａ，１１ａ，２２ａ ステージ上面 １ｂ リング状凹部 ２２ｂ リング状第１凹部 ２２ｃ リング状第２凹部 １ｃ，１１ｂ，２２ｄ，２２ｅ 透孔 ２ Ｏリング ２３ａ 第１Ｏリング ２３ｂ 第２Ｏリング ３，１２ ゴム板（放熱部材） ４，７，２１，２６ 半導体ウェーハ（ウェーハ） ５，８，２４，２７ 保持リング ６，２５ クランパ（固定手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/3065 C23F 4/00 H01L 21/68

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の異なる径のウェーハを処理するドラ
   イエッチング装置であって、最大径ウェーハより大きな
   上面のステージと、ウェーハにより前記ステージに圧接
   されて気密な空間を形成するＯリングと、前記複数の異
   なるウェーハ径それぞれに応じて準備したウェーハを保
   持する保持リングと、処理されるウェーハが最小径でな
   い場合に前記ウェーハの裏面が接する柔軟性を有する放
   熱部材と、前記保持リングで保持した前記ウェーハを前
   記Ｏリング上に気密に接触状態で固定する固定手段とを
   具備し、 前記ステージは上面に最小径ウェーハよりやや小径に形
   成したリング状凹部とこのリング状凹部より内側の前記
   上面に冷却ガスを流す透孔とを有し、 前記Ｏリングは前記リング状凹部に載置され加圧状態で
   前記ステージ上面より突出し、 前記保持リングは異なるウェーハ径用でも外径が同じで
   あり、それぞれの径のウェーハを互いにほぼ同心状でか
   つ裏面が突出状態に保持し、 前記放熱部材は前記ステージ上であって前記Ｏリングの
   外側に載置され、前記Ｏリングの外径よりやや大きな内
   周でかつ外径は最大径のウェーハより大きく、加圧状態
   で前記Ｏリングとともに前記ウェーハ裏面が接する厚み
   とし、 処理するウェーハが最小径でないときに、前記ウェーハ
   を前記Ｏリング上に気密に接触状態で、かつ前記柔軟性
   を有する放熱部材上に接触状態で固定して前記Ｏリング
   より内側は冷却ガスにより、外側は前記放熱部材により
   放熱することを特徴とするドライエッチング装置。
2. 【請求項２】複数の異なる径のウェーハを処理するドラ
   イエッチング装置であって、最大径ウェーハより大きな
   上面のステージと、前記複数の異なるウェーハ径それぞ
   れに応じて準備したウェーハを保持する保持リングと、
   前記ウェーハの裏面が気密に接する柔軟性を有する放熱
   部材と、前記保持リングで保持した前記ウェーハを前記
   放熱部材に気密に接触状態で固定する固定手段とを具備
   し、 前記保持リングは異なるウェーハ径でも外径が同じであ
   り、それぞれの径のウェーハを互いにほぼ同心状でかつ
   裏面が突出状態に保持し、 前記放熱部材は内径が最小径ウェーハよりやや小さく外
   径が最大径ウェーハより大きくて前記ステージの上面に
   配置され、 前記ステージは前記放熱部材より内側の上面に冷却ガス
   を流す透孔とを有して、 前記ウェーハを前記放熱部材上に接触状態で固定して放
   熱部材より内側は冷却ガスにより、放熱部材に接する部
   分は前記放熱部材により放熱することを特徴とするドラ
   イエッチング装置。
3. 【請求項３】前記ステージの透孔を複数箇所に穿設し冷
   却ガスの流入口と排出口を分離したことを特徴とする請
   求項１又は２記載のドライエッチング装置。
4. 【請求項４】前記放熱部材がゴム板であることを特徴と
   する請求項１または請求項２記載のドライエッチング装
   置。