JP3594583B2 - エッチング装置及びその温度制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エッチング装置及びその温度制御方法に関し、特に、稼動状態に応じて温度管理を行うエッチング装置及びその温度制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ドライエッチング装置は、気相中でウェハ、ガラス基板などの基盤（被処理体）に対してエッチング処理を施すものであり、このうち、プラズマエッチング装置は、プラズマ化された反応性ガスを利用して、電極上に載置された基盤に対してエッチング処理を行なう。エッチング処理では、反応性ガスの衝突と基盤上での化学反応により基盤の温度が上昇する。基盤の温度が上昇すると基盤が変形し、微細加工に支障が生ずる。そのため、基盤の載置台となる電極に冷却機構を設けた冷却システムにより、基盤の温度管理を行なっている。
【０００３】
従来の冷却システムでは、図２を参照すると、冷凍機１２０における冷媒タンク１２２内の冷媒をポンプ１２４により冷媒循環路１２１を介して電極１１２内に一定流量で送り込み、電極１１２内の冷媒が熱を吸収することにより基盤１６０を冷却する。そして、熱を吸収した冷媒は、冷媒循環路１２１を介して冷媒タンク１２２内に戻され、冷媒タンク１２２内の第１熱交換器１２５で冷却され、再び基盤１６０の冷却に用いられる。
【０００４】
ここで、冷凍機１２０における冷媒タンク１２２内の冷媒の温度は、温度センサ１２３によって監視されている。温度制御装置１３０は、温度センサ１２３で検出された値が設定温度になるように、コンプレッサ１２６でガス冷媒の流量を制御し、第１熱交換器１２５を介して冷媒タンク１２２内の冷媒の温度若しくは流量の制御を行う。
【０００５】
処理装置１１０が基盤１６０をエッチング処理する場合、チャンバ１１１内の電極１１２は、処理前においてはプラズマによる熱負荷を直接受けていないため、熱の蓄積はなく高い冷却は必要としないが、一方、基盤を連続処理してゆくと徐々に熱が蓄積されるため、より多くの冷却が必要となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の冷却システムでは、処理の初期・終盤に関わらず、冷媒の流量を一定に保っているため、電極の温度は、基盤の処理枚数が少ない時には低く、基盤の処理枚数が多くなってくると高くなるといった問題がある。
【０００７】
例えば、基盤１枚目の処理開始時と基盤２２枚目の処理開始時の電極の温度差を測定すると、５．２℃（１枚目処理開始時は３０℃、２２枚目処理開始時は３５．２℃）であり、１枚目の処理終了時と２２枚目の処理終了時の温度差は、３．０℃（１枚目処理終了時は３４．８℃、２２枚目処理時は３７．８℃）であった。
【０００８】
また、図３を参照すると、基盤１枚目と基盤３枚目以降の形状差（エッチング後の被エッチング材料の線幅からエッチング前のエッチングマスクの線幅を引いた値；ＣＤシフトともいう）の差は、被エッチング材料がシリコン酸化膜（膜厚３．８ｎｍ）の場合、４ｎｍ程（１枚目のＣＤシフトは−３６ｎｍ、３枚目以降のＣＤシフトは−４０ｎｍ）あった。このように温度変化によるＣＤシフトの変化が生じると、デバイスの微細加工に影響を与える。
【０００９】
また、処理装置の不稼働時や処理初期段階において、電極の温度を制御するための冷媒を必要量以上の流量で流して過剰な冷却を行っているため、消費電力量が高いといった問題がある。これは、装置稼働中や装置不稼働中の運用状態に関わらず、冷媒流量を一定にしているからである。
【００１０】
本発明の第１の目的は、稼働時の基盤のＣＤシフトの差を抑えることができるドライエッチング装置及びその温度制御方法を提供することである。
【００１１】
本発明の第２の目的は、不稼働時の消費電力量を抑えることができるドライエッチング装置及びその温度制御方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の視点においては、エッチング処理が行なわれる反応容器内に配置されるとともに冷媒循環路を内装する電極を備える処理装置と、前記冷媒循環路における冷媒を所定の温度及び流量で循環させるとともに前記冷媒を冷却する冷却装置と、前記冷媒の温度若しくは流量を制御する制御装置と、を備えるエッチング装置の温度制御方法において、前記処理装置の稼働時間又は不稼動時間を含む稼動状態を監視する工程と、監視した前記稼働時間又は不稼動時間を含む情報に基づいて冷媒の温度若しくは流量の制御を行なうことにより、前記電極の温度制御を行なう工程と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明の第２の視点においては、エッチング処理が行なわれる反応容器内に配置されるとともに冷媒循環路を内装する電極を備える処理装置と、前記冷媒循環路における冷媒を所定の温度及び流量で循環させるとともに前記冷媒を冷却する冷却装置と、前記冷媒の温度若しくは流量を制御する制御装置と、を備えるエッチング装置の温度制御方法において、前記処理装置の稼働時間又は不稼動時間を含む稼動状態を監視する工程と、前記稼動状態が稼動である場合に、監視した前記稼動時間を含む情報に基づいて、被処理体の処理枚数が増えるにしたがい冷媒の流量を徐々に増加させ、前記電極の温度が一定となるように温度制御を行なう工程と、前記稼動状態が不稼動である場合に、監視した前記不稼動時間を含む情報に基づいて冷媒の流量を低減させる工程と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
また、前記エッチング装置の温度制御方法において、前記稼動時間を含む情報は、稼動開始からの前記被処理体の処理枚数に係る情報を含むことが好ましい。
【００１５】
本発明の第３の視点においては、エッチング処理が行なわれる反応容器内に配置されるとともに冷媒循環路を内装する電極を備える処理装置と、前記冷媒循環路における冷媒を所定の温度及び流量で循環させるとともに前記冷媒を冷却する冷却装置と、前記冷媒の温度若しくは流量を制御する制御装置と、を備えるエッチング装置の温度制御方法において、前記処理装置の不稼動時間を含む稼動状態を監視する工程と、前記稼動状態が不稼動である場合に、監視した前記不稼動時間を含む情報に基づいて冷媒の循環を停止する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明の第４の視点においては、エッチング処理が行なわれる反応容器内に配置されるとともに冷媒循環路を内装する電極を備える処理装置と、前記冷媒循環路における冷媒を所定の温度及び流量で循環させるとともに前記冷媒を冷却する冷却装置と、前記冷媒の温度を制御する温度制御装置と、前記冷媒の流量を制御する流量制御装置と、を備えるエッチング装置において、前記処理装置の稼働時間又は不稼動時間を含む稼動状態を監視する状態監視装置を備え、前記温度制御装置は、前記状態監視装置で監視された前記稼働時間または不稼働時間を含む情報に基づいて前記冷媒の温度を制御し、前記流量制御装置は、前記状態監視装置で監視された前記稼働時間または不稼働時間を含む情報に基づいて前記冷媒の流量を制御することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
エッチング処理が行なわれる反応容器（図１の１１）内に配置されるとともに冷媒循環路（図１の２１）を内装する電極（図１の１２）を備える処理装置（図１の１０）と、前記冷媒循環路における冷媒を所定の温度及び流量で循環させるとともに前記冷媒を冷却する冷却装置（図１の２０）と、前記冷媒の温度若しくは流量を制御する制御装置（図１の３０、４０）と、を備えるエッチング装置の温度制御方法において、（状態監視装置（図１の５０）により）前記処理装置（図１の１０）の稼働時間又は不稼動時間を含む稼動状態を監視する工程と、監視した前記稼働時間または不稼働時間を含む情報に基づいて冷媒の温度若しくは流量の制御を行なうことにより、前記電極（図１の１２）の温度制御を行なう工程と、を含むことにより、稼動時の状態（例えば、被処理体の枚数、稼動時間）に合わせて電極温度を保持することができるとともに、不稼動時には電極の冷却を低減若しくは停止させることで過剰冷却が防止でき、装置に適した運用が可能となる。
【００１８】
【実施例】
本発明の実施例１について説明する。図１は、本発明の実施例１に係るエッチング装置の構成を模式的に示したブロック図である。このエッチング装置は、処理装置１０と、冷凍機２０と、温度制御装置３０と、流量制御装置４０と、状態監視装置５０と、を有する。
【００１９】
処理装置１０は、基盤のドライエッチング処理（プラズマエッチング）を行なう装置であり、チャンバ１１、電極１２を有する。
【００２０】
チャンバ１１は、エッチング処理を行なうための反応容器であり、その内部に上部電極とこれに対向する下部電極（電極１２）とを備える。
【００２１】
電極１２は、基盤６０を載置する載置台としての下部電極であり、チャンバ１１内に配置され、基盤６０を所定の温度に冷却維持するための冷媒循環路２１の一部が内装されている。
【００２２】
冷凍機２０は、冷媒の冷却機構を有する冷却装置であり、冷媒循環路２１の一部、冷媒タンク２２、温度センサ２３、インバータポンプ２４、第１熱交換器２５、コンプレッサ２６、熱交換路２７、バルブ２８、第２熱交換器２９を内装する。
【００２３】
冷媒循環路２１は、冷媒タンク２２と電極１２の間における冷媒を循環させるための流路であり、冷媒の流入口と流出口が冷媒タンク２２と流路として接続するとともに、流路の一部が電極１２内に内装され、流路の途中にインバータポンプ１２が介装されている。
【００２４】
冷媒タンク２２は、冷媒を蓄積し冷却するための容器であり、冷凍機２０内に内装され、第１熱交換器２５を内装し、冷媒循環路２１の流出口近傍に温度センサ２３が取り付けられており、冷媒循環路２１の流入口と流出口と流路として接続する。
【００２５】
温度センサ２３は、冷媒タンク２２内の冷媒の温度を測定するセンサであり、温度制御装置３０と電気的に接続する。
【００２６】
インバータポンプ２４は、冷媒循環路２１の途中に介装された冷媒を循環させるためのポンプであり、流量制御装置４０と電気的に接続し、流量制御装置４０によって制御される。
【００２７】
第１熱交換器２５は、冷媒タンク２２内の冷媒の冷却（冷媒の熱の吸収）を行なうための熱交換器であり、冷凍機２０内に内装され、ガス冷媒循環路１３の一部を内装する。
【００２８】
コンプレッサ２６は、ガス冷媒循環路１３の途中に介装されたガス冷媒を循環させるための機器であり、第１熱交換器２５側を減圧し、第２熱交換器２９側を加圧する。コンプレッサ２６は、温度制御装置３０と電気的に接続し、温度制御装置３０によって制御される。
【００２９】
熱交換路２７は、第１熱交換器２５及び第２熱交換器２９内のガス冷媒を循環させるための流路であり、流路の途中にコンプレッサ２６及びバルブ２８が介装され、コンプレッサ２６により第１熱交換器２５側では減圧され、第２熱交換器２９側では加圧され、バルブ２８により流路が制限される。
【００３０】
バルブ２８は、熱交換路２７の途中に介装され、流路を制限する。
【００３１】
第２熱交換器２９は、ガス冷媒を冷却するための熱交換器であり、熱交換路２７の一部を内装し、第１熱交換器２５で熱を吸収しコンプレッサ２６により加圧されたガス冷媒の熱を冷凍機２０の外部から流入した冷却媒体（冷却水など）に吸収させ、ガス冷媒を冷却し、熱を吸収した冷却媒体を冷凍機２０の外部に流出する。
【００３２】
温度制御装置３０は、冷媒タンク２２内の冷媒の温度を制御する装置であり、温度センサ２３、コンプレッサ２６及び流量制御装置４０と電気的に接続する。温度制御装置３０は、温度センサ２３から温度に係る情報を取得するとともに流量制御装置４０から稼動状態情報を取得することにより、予め設定されている温度制御プログラムに基づいてコンプレッサ２６を制御し、稼動状態に合った冷媒の温度に調整する。温度制御プログラムは、プラズマによる熱負荷、及び熱負荷による電極の熱蓄積、処理開始時からの基盤処理枚数、稼動時間などに基づいてコンプレッサ２６を制御させ、稼動状態に合った冷媒の温度に調整させるプログラムである。
【００３３】
流量制御装置４０は、冷媒循環路２１における冷媒の流量を自動的に制御する装置であり、インバータポンプ２４、温度制御装置３０及び状態監視装置５０と電気的に接続する。流量制御装置４０は、状態監視装置５０から稼動状態情報を受信することにより、予め設定されている流量制御プログラム及び受信した稼動状態情報に基づいてインバータポンプ２４を制御し、稼動状態に合った冷媒の流量に調整し、温度制御装置３０に稼動状態情報を送信する。流量制御プログラムは、稼動状態情報に基づいてインバータポンプ２４を制御させ、稼動状態に合った冷媒の流量に調整させるプログラムである
【００３４】
状態監視装置５０は、処理装置１０の稼動状態を監視するコンピュータなどの装置であり、処理装置１０及び流量制御装置４０と電気的に接続し、処理装置１０の稼動状態情報を常時又は定期的に収集し、これを流量制御装置４０に送信する。ここで、稼動状態情報は、処理装置１０が稼動中か不稼動中かを表す情報であり、稼動開始時からの基盤処理枚数、稼動開始時からの経過時間（稼動時間）、処理終了時からの経過時間（不稼動時間）を含む。
【００３５】
次に、実施例１に係るドライエッチング装置の動作について説明する。
【００３６】
処理装置１０の稼動中（基盤の連続処理を行なっている間）における動作について説明する。チャンバ１１内で処理される基盤６０は、電極１２上でプラズマによりエッチング処理される。この基盤６０のエッチング処理を安定的に行うためには、電極１２の安定的温度制御を行う必要がある。電極１２は、稼動時における初期段階ではプラズマによる熱負荷を受けていないため、熱の蓄積はなく、高い冷却能力は必要としないが、基盤を連続処理すると、徐々に熱が蓄積され、より高い冷却能力が必要となる。そこで、以下のようなステップが行なわれる。
【００３７】
ここで、温度センサ２３は、常時、冷凍機２０における冷媒タンク２２内の冷媒の温度を監視している。また、温度制御装置３０は、温度センサ２３で検出される温度が設定温度になるように、コンプレッサ２６のガス冷媒の流量を制御しており、第１熱交換器２５を介して冷媒タンク２２内の冷媒の温度が調整されている。また、温度制御された冷媒は、インバータポンプ２４により冷媒タンク２２から、冷媒循環路２１を介して、チャンバ１１における電極１２に供給されている。
【００３８】
まず、図１を参照すると、状態監視装置５０は、チャンバ１１の内部の電極１２を設定温度に保つための情報として、（稼動中の）処理装置１０から稼動に係る情報を取得する（ステップＡ１）。稼動に係る情報には、処理開始時からの基盤処理枚数、稼動時間を含む。
【００３９】
次に、状態監視装置５０は、流量制御装置４０へ稼動に係る情報を送信する（ステップＡ２）。
【００４０】
次に、流量制御装置４０は、受信した稼動に係る情報を温度制御装置３０に送信し（ステップＡ３）、稼動に係る情報及び流量制御プログラムに基づいてインバータポンプ２４による冷媒の流量を処理の初期段階においては少なめ（不稼動時の流量以上）にし、冷媒の流量を基盤処理枚数（稼動時間）が増えるにしたがい徐々に増加させる（ステップＡ４）。
【００４１】
最後に、温度制御装置３０は、稼動状態情報及び温度センサ２３からの温度に係る情報を受信することにより、稼動状態情報、温度に係る情報及び温度制御プログラムに基づいてコンプレッサ２６によるガス冷媒の流量を増加させる（ステップＡ５）。これにより、温度制御装置３０及び流量制御装置４０によって、電極１２は、設定温度に保つように温度制御される。
【００４２】
以後、ステップＡ１〜Ａ５が繰り返し行なわれる。
【００４３】
これにより、稼働している場合は、初期段階と連続処理段階との電極温度差を小さくでき、基盤の処理枚数に関わらず、安定したプロセス性能を得ることができる。
【００４４】
次に、処理装置１０の不稼動中（基盤の処理が行なわれていない間）における動作について説明する。
【００４５】
処理装置１０では、基盤のエッチング処理がなされていない。温度センサ２３は、常時、冷凍機２０における冷媒タンク２２内の冷媒の温度を監視している。また、温度制御装置３０は、温度センサ２３で検出される温度が設定温度になるように、コンプレッサ２６のガス冷媒の流量を制御しており、第１熱交換器２５を介して冷媒タンク２２内の冷媒の温度が調整されている。また、温度制御された冷媒は、インバーターポンプ７により冷媒タンク２２から、冷媒循環路２１を介して、チャンバ１１における電極１２に供給されている。チャンバ１１が稼働していない場合、プラズマによる冷凍負荷が無いので、以下のようなステップが行なわれる。
【００４６】
まず、状態監視装置５０は、チャンバ１１の内部の電極１２を設定温度に保つための情報として、（不稼動中の）処理装置１０から不稼動に係る情報を取得する（ステップＢ１）。不稼動に係る情報には、処理終了時からの不稼動時間を含む。
【００４７】
次に、状態監視装置５０は、流量制御装置４０へ不稼動に係る情報を送信する（ステップＢ２）。
【００４８】
次に、流量制御装置４０は、受信した不稼動に係る情報を温度制御装置３０に送信し（ステップＢ３）、不稼動に係る情報及び流量制御プログラムに基づいてインバータポンプ２４による冷媒の流量を低下させる（ステップＢ４）。
【００４９】
最後に、温度制御装置３０は、不稼動に係る情報及び温度センサ２３からの温度に係る情報を受信することにより、不稼動に係る情報、温度に係る情報及び温度制御プログラムに基づいて、コンプレッサ２６によるガス冷媒の流量を低下させる（ステップＢ５）。
【００５０】
これにより、稼働していない場合は、冷凍機による冷凍力を低減させることで消費電力量を抑えることができる。
【００５１】
このように、稼働状態に応じて、最適な温度制御、及び、流量制御を行うことにより、インバータポンプ２４、コンプレッサ２６の消費電力を最小限に押さえることができる。
【００５２】
次に、実施例２について説明する。不稼働時（アイドル中）は、処理装置から送信される不稼働に係る情報に基づき、温度制御装置及び流量制御装置の制御により、冷凍機は、プラズマによる冷凍負荷が無い電極に対し、冷凍機から流出される冷媒の流量をなくし、冷凍機を停止する。これによっても消費電力量を抑えることができる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような効果を奏する。
【００５４】
処理装置の稼働状態に応じて、最適な温度制御、及び、冷媒の流量制御を行うことにより、稼動中においては、電極の温度を安定的に制御することが可能となり、基盤に対する熱制御が安定することで、基盤のＣＤシフトの差が抑えられる。このため、基盤処理初期から終盤まで、安定したプロセス性能が得られる。
【００５５】
また、不稼動中においては、冷凍機消費電力量が低減できる。稼働状態に応じた負荷変化に追従することにより、インバーターポンプ、コンプレッサーの消費電力を最小に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係るエッチング装置の構成を模式的に示したブロック図である。
【図２】従来の一例に係るエッチング装置の構成を模式的に示したブロック図である。
【図３】従来の一例に係るエッチング装置によって基盤の連続処理を行なったときの基盤処理枚数とＣＤシフト量との関係を示したグラフである。
【符号の説明】
１０、１１０ 処理装置
１１、１１１ チャンバ
１２、１１２ 電極
２０、１２０ 冷凍機
２１、１２１ 冷媒循環路
２２、１２２ 冷媒タンク
２３、１２３ 温度センサ
２４、１２４ インバータポンプ
２５、１２５ 第１熱交換器
２６、１２６ コンプレッサ
２７、１２７ 熱交換路
２８、１２８ バルブ
２９、１２９ 第２熱交換器
３０、１３０ 温度制御装置
４０ 流量制御装置
５０ 状態監視装置
６０、１６０ 基盤
【発明の属する技術分野】
本発明は、エッチング装置及びその温度制御方法に関し、特に、稼動状態に応じて温度管理を行うエッチング装置及びその温度制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ドライエッチング装置は、気相中でウェハ、ガラス基板などの基盤（被処理体）に対してエッチング処理を施すものであり、このうち、プラズマエッチング装置は、プラズマ化された反応性ガスを利用して、電極上に載置された基盤に対してエッチング処理を行なう。エッチング処理では、反応性ガスの衝突と基盤上での化学反応により基盤の温度が上昇する。基盤の温度が上昇すると基盤が変形し、微細加工に支障が生ずる。そのため、基盤の載置台となる電極に冷却機構を設けた冷却システムにより、基盤の温度管理を行なっている。
【０００３】
従来の冷却システムでは、図２を参照すると、冷凍機１２０における冷媒タンク１２２内の冷媒をポンプ１２４により冷媒循環路１２１を介して電極１１２内に一定流量で送り込み、電極１１２内の冷媒が熱を吸収することにより基盤１６０を冷却する。そして、熱を吸収した冷媒は、冷媒循環路１２１を介して冷媒タンク１２２内に戻され、冷媒タンク１２２内の第１熱交換器１２５で冷却され、再び基盤１６０の冷却に用いられる。
【０００４】
ここで、冷凍機１２０における冷媒タンク１２２内の冷媒の温度は、温度センサ１２３によって監視されている。温度制御装置１３０は、温度センサ１２３で検出された値が設定温度になるように、コンプレッサ１２６でガス冷媒の流量を制御し、第１熱交換器１２５を介して冷媒タンク１２２内の冷媒の温度若しくは流量の制御を行う。
【０００５】
処理装置１１０が基盤１６０をエッチング処理する場合、チャンバ１１１内の電極１１２は、処理前においてはプラズマによる熱負荷を直接受けていないため、熱の蓄積はなく高い冷却は必要としないが、一方、基盤を連続処理してゆくと徐々に熱が蓄積されるため、より多くの冷却が必要となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の冷却システムでは、処理の初期・終盤に関わらず、冷媒の流量を一定に保っているため、電極の温度は、基盤の処理枚数が少ない時には低く、基盤の処理枚数が多くなってくると高くなるといった問題がある。
【０００７】
例えば、基盤１枚目の処理開始時と基盤２２枚目の処理開始時の電極の温度差を測定すると、５．２℃（１枚目処理開始時は３０℃、２２枚目処理開始時は３５．２℃）であり、１枚目の処理終了時と２２枚目の処理終了時の温度差は、３．０℃（１枚目処理終了時は３４．８℃、２２枚目処理時は３７．８℃）であった。
【０００８】
また、図３を参照すると、基盤１枚目と基盤３枚目以降の形状差（エッチング後の被エッチング材料の線幅からエッチング前のエッチングマスクの線幅を引いた値；ＣＤシフトともいう）の差は、被エッチング材料がシリコン酸化膜（膜厚３．８ｎｍ）の場合、４ｎｍ程（１枚目のＣＤシフトは−３６ｎｍ、３枚目以降のＣＤシフトは−４０ｎｍ）あった。このように温度変化によるＣＤシフトの変化が生じると、デバイスの微細加工に影響を与える。
【０００９】
また、処理装置の不稼働時や処理初期段階において、電極の温度を制御するための冷媒を必要量以上の流量で流して過剰な冷却を行っているため、消費電力量が高いといった問題がある。これは、装置稼働中や装置不稼働中の運用状態に関わらず、冷媒流量を一定にしているからである。
【００１０】
本発明の第１の目的は、稼働時の基盤のＣＤシフトの差を抑えることができるドライエッチング装置及びその温度制御方法を提供することである。
【００１１】
本発明の第２の目的は、不稼働時の消費電力量を抑えることができるドライエッチング装置及びその温度制御方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の視点においては、エッチング処理が行なわれる反応容器内に配置されるとともに冷媒循環路を内装する電極を備える処理装置と、前記冷媒循環路における冷媒を所定の温度及び流量で循環させるとともに前記冷媒を冷却する冷却装置と、前記冷媒の温度若しくは流量を制御する制御装置と、を備えるエッチング装置の温度制御方法において、前記処理装置の稼働時間又は不稼動時間を含む稼動状態を監視する工程と、監視した前記稼働時間又は不稼動時間を含む情報に基づいて冷媒の温度若しくは流量の制御を行なうことにより、前記電極の温度制御を行なう工程と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明の第２の視点においては、エッチング処理が行なわれる反応容器内に配置されるとともに冷媒循環路を内装する電極を備える処理装置と、前記冷媒循環路における冷媒を所定の温度及び流量で循環させるとともに前記冷媒を冷却する冷却装置と、前記冷媒の温度若しくは流量を制御する制御装置と、を備えるエッチング装置の温度制御方法において、前記処理装置の稼働時間又は不稼動時間を含む稼動状態を監視する工程と、前記稼動状態が稼動である場合に、監視した前記稼動時間を含む情報に基づいて、被処理体の処理枚数が増えるにしたがい冷媒の流量を徐々に増加させ、前記電極の温度が一定となるように温度制御を行なう工程と、前記稼動状態が不稼動である場合に、監視した前記不稼動時間を含む情報に基づいて冷媒の流量を低減させる工程と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
また、前記エッチング装置の温度制御方法において、前記稼動時間を含む情報は、稼動開始からの前記被処理体の処理枚数に係る情報を含むことが好ましい。
【００１５】
本発明の第３の視点においては、エッチング処理が行なわれる反応容器内に配置されるとともに冷媒循環路を内装する電極を備える処理装置と、前記冷媒循環路における冷媒を所定の温度及び流量で循環させるとともに前記冷媒を冷却する冷却装置と、前記冷媒の温度若しくは流量を制御する制御装置と、を備えるエッチング装置の温度制御方法において、前記処理装置の不稼動時間を含む稼動状態を監視する工程と、前記稼動状態が不稼動である場合に、監視した前記不稼動時間を含む情報に基づいて冷媒の循環を停止する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明の第４の視点においては、エッチング処理が行なわれる反応容器内に配置されるとともに冷媒循環路を内装する電極を備える処理装置と、前記冷媒循環路における冷媒を所定の温度及び流量で循環させるとともに前記冷媒を冷却する冷却装置と、前記冷媒の温度を制御する温度制御装置と、前記冷媒の流量を制御する流量制御装置と、を備えるエッチング装置において、前記処理装置の稼働時間又は不稼動時間を含む稼動状態を監視する状態監視装置を備え、前記温度制御装置は、前記状態監視装置で監視された前記稼働時間または不稼働時間を含む情報に基づいて前記冷媒の温度を制御し、前記流量制御装置は、前記状態監視装置で監視された前記稼働時間または不稼働時間を含む情報に基づいて前記冷媒の流量を制御することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
エッチング処理が行なわれる反応容器（図１の１１）内に配置されるとともに冷媒循環路（図１の２１）を内装する電極（図１の１２）を備える処理装置（図１の１０）と、前記冷媒循環路における冷媒を所定の温度及び流量で循環させるとともに前記冷媒を冷却する冷却装置（図１の２０）と、前記冷媒の温度若しくは流量を制御する制御装置（図１の３０、４０）と、を備えるエッチング装置の温度制御方法において、（状態監視装置（図１の５０）により）前記処理装置（図１の１０）の稼働時間又は不稼動時間を含む稼動状態を監視する工程と、監視した前記稼働時間または不稼働時間を含む情報に基づいて冷媒の温度若しくは流量の制御を行なうことにより、前記電極（図１の１２）の温度制御を行なう工程と、を含むことにより、稼動時の状態（例えば、被処理体の枚数、稼動時間）に合わせて電極温度を保持することができるとともに、不稼動時には電極の冷却を低減若しくは停止させることで過剰冷却が防止でき、装置に適した運用が可能となる。
【００１８】
【実施例】
本発明の実施例１について説明する。図１は、本発明の実施例１に係るエッチング装置の構成を模式的に示したブロック図である。このエッチング装置は、処理装置１０と、冷凍機２０と、温度制御装置３０と、流量制御装置４０と、状態監視装置５０と、を有する。
【００１９】
処理装置１０は、基盤のドライエッチング処理（プラズマエッチング）を行なう装置であり、チャンバ１１、電極１２を有する。
【００２０】
チャンバ１１は、エッチング処理を行なうための反応容器であり、その内部に上部電極とこれに対向する下部電極（電極１２）とを備える。
【００２１】
電極１２は、基盤６０を載置する載置台としての下部電極であり、チャンバ１１内に配置され、基盤６０を所定の温度に冷却維持するための冷媒循環路２１の一部が内装されている。
【００２２】
冷凍機２０は、冷媒の冷却機構を有する冷却装置であり、冷媒循環路２１の一部、冷媒タンク２２、温度センサ２３、インバータポンプ２４、第１熱交換器２５、コンプレッサ２６、熱交換路２７、バルブ２８、第２熱交換器２９を内装する。
【００２３】
冷媒循環路２１は、冷媒タンク２２と電極１２の間における冷媒を循環させるための流路であり、冷媒の流入口と流出口が冷媒タンク２２と流路として接続するとともに、流路の一部が電極１２内に内装され、流路の途中にインバータポンプ１２が介装されている。
【００２４】
冷媒タンク２２は、冷媒を蓄積し冷却するための容器であり、冷凍機２０内に内装され、第１熱交換器２５を内装し、冷媒循環路２１の流出口近傍に温度センサ２３が取り付けられており、冷媒循環路２１の流入口と流出口と流路として接続する。
【００２５】
温度センサ２３は、冷媒タンク２２内の冷媒の温度を測定するセンサであり、温度制御装置３０と電気的に接続する。
【００２６】
インバータポンプ２４は、冷媒循環路２１の途中に介装された冷媒を循環させるためのポンプであり、流量制御装置４０と電気的に接続し、流量制御装置４０によって制御される。
【００２７】
第１熱交換器２５は、冷媒タンク２２内の冷媒の冷却（冷媒の熱の吸収）を行なうための熱交換器であり、冷凍機２０内に内装され、ガス冷媒循環路１３の一部を内装する。
【００２８】
コンプレッサ２６は、ガス冷媒循環路１３の途中に介装されたガス冷媒を循環させるための機器であり、第１熱交換器２５側を減圧し、第２熱交換器２９側を加圧する。コンプレッサ２６は、温度制御装置３０と電気的に接続し、温度制御装置３０によって制御される。
【００２９】
熱交換路２７は、第１熱交換器２５及び第２熱交換器２９内のガス冷媒を循環させるための流路であり、流路の途中にコンプレッサ２６及びバルブ２８が介装され、コンプレッサ２６により第１熱交換器２５側では減圧され、第２熱交換器２９側では加圧され、バルブ２８により流路が制限される。
【００３０】
バルブ２８は、熱交換路２７の途中に介装され、流路を制限する。
【００３１】
第２熱交換器２９は、ガス冷媒を冷却するための熱交換器であり、熱交換路２７の一部を内装し、第１熱交換器２５で熱を吸収しコンプレッサ２６により加圧されたガス冷媒の熱を冷凍機２０の外部から流入した冷却媒体（冷却水など）に吸収させ、ガス冷媒を冷却し、熱を吸収した冷却媒体を冷凍機２０の外部に流出する。
【００３２】
温度制御装置３０は、冷媒タンク２２内の冷媒の温度を制御する装置であり、温度センサ２３、コンプレッサ２６及び流量制御装置４０と電気的に接続する。温度制御装置３０は、温度センサ２３から温度に係る情報を取得するとともに流量制御装置４０から稼動状態情報を取得することにより、予め設定されている温度制御プログラムに基づいてコンプレッサ２６を制御し、稼動状態に合った冷媒の温度に調整する。温度制御プログラムは、プラズマによる熱負荷、及び熱負荷による電極の熱蓄積、処理開始時からの基盤処理枚数、稼動時間などに基づいてコンプレッサ２６を制御させ、稼動状態に合った冷媒の温度に調整させるプログラムである。
【００３３】
流量制御装置４０は、冷媒循環路２１における冷媒の流量を自動的に制御する装置であり、インバータポンプ２４、温度制御装置３０及び状態監視装置５０と電気的に接続する。流量制御装置４０は、状態監視装置５０から稼動状態情報を受信することにより、予め設定されている流量制御プログラム及び受信した稼動状態情報に基づいてインバータポンプ２４を制御し、稼動状態に合った冷媒の流量に調整し、温度制御装置３０に稼動状態情報を送信する。流量制御プログラムは、稼動状態情報に基づいてインバータポンプ２４を制御させ、稼動状態に合った冷媒の流量に調整させるプログラムである
【００３４】
状態監視装置５０は、処理装置１０の稼動状態を監視するコンピュータなどの装置であり、処理装置１０及び流量制御装置４０と電気的に接続し、処理装置１０の稼動状態情報を常時又は定期的に収集し、これを流量制御装置４０に送信する。ここで、稼動状態情報は、処理装置１０が稼動中か不稼動中かを表す情報であり、稼動開始時からの基盤処理枚数、稼動開始時からの経過時間（稼動時間）、処理終了時からの経過時間（不稼動時間）を含む。
【００３５】
次に、実施例１に係るドライエッチング装置の動作について説明する。
【００３６】
処理装置１０の稼動中（基盤の連続処理を行なっている間）における動作について説明する。チャンバ１１内で処理される基盤６０は、電極１２上でプラズマによりエッチング処理される。この基盤６０のエッチング処理を安定的に行うためには、電極１２の安定的温度制御を行う必要がある。電極１２は、稼動時における初期段階ではプラズマによる熱負荷を受けていないため、熱の蓄積はなく、高い冷却能力は必要としないが、基盤を連続処理すると、徐々に熱が蓄積され、より高い冷却能力が必要となる。そこで、以下のようなステップが行なわれる。
【００３７】
ここで、温度センサ２３は、常時、冷凍機２０における冷媒タンク２２内の冷媒の温度を監視している。また、温度制御装置３０は、温度センサ２３で検出される温度が設定温度になるように、コンプレッサ２６のガス冷媒の流量を制御しており、第１熱交換器２５を介して冷媒タンク２２内の冷媒の温度が調整されている。また、温度制御された冷媒は、インバータポンプ２４により冷媒タンク２２から、冷媒循環路２１を介して、チャンバ１１における電極１２に供給されている。
【００３８】
まず、図１を参照すると、状態監視装置５０は、チャンバ１１の内部の電極１２を設定温度に保つための情報として、（稼動中の）処理装置１０から稼動に係る情報を取得する（ステップＡ１）。稼動に係る情報には、処理開始時からの基盤処理枚数、稼動時間を含む。
【００３９】
次に、状態監視装置５０は、流量制御装置４０へ稼動に係る情報を送信する（ステップＡ２）。
【００４０】
次に、流量制御装置４０は、受信した稼動に係る情報を温度制御装置３０に送信し（ステップＡ３）、稼動に係る情報及び流量制御プログラムに基づいてインバータポンプ２４による冷媒の流量を処理の初期段階においては少なめ（不稼動時の流量以上）にし、冷媒の流量を基盤処理枚数（稼動時間）が増えるにしたがい徐々に増加させる（ステップＡ４）。
【００４１】
最後に、温度制御装置３０は、稼動状態情報及び温度センサ２３からの温度に係る情報を受信することにより、稼動状態情報、温度に係る情報及び温度制御プログラムに基づいてコンプレッサ２６によるガス冷媒の流量を増加させる（ステップＡ５）。これにより、温度制御装置３０及び流量制御装置４０によって、電極１２は、設定温度に保つように温度制御される。
【００４２】
以後、ステップＡ１〜Ａ５が繰り返し行なわれる。
【００４３】
これにより、稼働している場合は、初期段階と連続処理段階との電極温度差を小さくでき、基盤の処理枚数に関わらず、安定したプロセス性能を得ることができる。
【００４４】
次に、処理装置１０の不稼動中（基盤の処理が行なわれていない間）における動作について説明する。
【００４５】
処理装置１０では、基盤のエッチング処理がなされていない。温度センサ２３は、常時、冷凍機２０における冷媒タンク２２内の冷媒の温度を監視している。また、温度制御装置３０は、温度センサ２３で検出される温度が設定温度になるように、コンプレッサ２６のガス冷媒の流量を制御しており、第１熱交換器２５を介して冷媒タンク２２内の冷媒の温度が調整されている。また、温度制御された冷媒は、インバーターポンプ７により冷媒タンク２２から、冷媒循環路２１を介して、チャンバ１１における電極１２に供給されている。チャンバ１１が稼働していない場合、プラズマによる冷凍負荷が無いので、以下のようなステップが行なわれる。
【００４６】
まず、状態監視装置５０は、チャンバ１１の内部の電極１２を設定温度に保つための情報として、（不稼動中の）処理装置１０から不稼動に係る情報を取得する（ステップＢ１）。不稼動に係る情報には、処理終了時からの不稼動時間を含む。
【００４７】
次に、状態監視装置５０は、流量制御装置４０へ不稼動に係る情報を送信する（ステップＢ２）。
【００４８】
次に、流量制御装置４０は、受信した不稼動に係る情報を温度制御装置３０に送信し（ステップＢ３）、不稼動に係る情報及び流量制御プログラムに基づいてインバータポンプ２４による冷媒の流量を低下させる（ステップＢ４）。
【００４９】
最後に、温度制御装置３０は、不稼動に係る情報及び温度センサ２３からの温度に係る情報を受信することにより、不稼動に係る情報、温度に係る情報及び温度制御プログラムに基づいて、コンプレッサ２６によるガス冷媒の流量を低下させる（ステップＢ５）。
【００５０】
これにより、稼働していない場合は、冷凍機による冷凍力を低減させることで消費電力量を抑えることができる。
【００５１】
このように、稼働状態に応じて、最適な温度制御、及び、流量制御を行うことにより、インバータポンプ２４、コンプレッサ２６の消費電力を最小限に押さえることができる。
【００５２】
次に、実施例２について説明する。不稼働時（アイドル中）は、処理装置から送信される不稼働に係る情報に基づき、温度制御装置及び流量制御装置の制御により、冷凍機は、プラズマによる冷凍負荷が無い電極に対し、冷凍機から流出される冷媒の流量をなくし、冷凍機を停止する。これによっても消費電力量を抑えることができる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような効果を奏する。
【００５４】
処理装置の稼働状態に応じて、最適な温度制御、及び、冷媒の流量制御を行うことにより、稼動中においては、電極の温度を安定的に制御することが可能となり、基盤に対する熱制御が安定することで、基盤のＣＤシフトの差が抑えられる。このため、基盤処理初期から終盤まで、安定したプロセス性能が得られる。
【００５５】
また、不稼動中においては、冷凍機消費電力量が低減できる。稼働状態に応じた負荷変化に追従することにより、インバーターポンプ、コンプレッサーの消費電力を最小に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係るエッチング装置の構成を模式的に示したブロック図である。
【図２】従来の一例に係るエッチング装置の構成を模式的に示したブロック図である。
【図３】従来の一例に係るエッチング装置によって基盤の連続処理を行なったときの基盤処理枚数とＣＤシフト量との関係を示したグラフである。
【符号の説明】
１０、１１０ 処理装置
１１、１１１ チャンバ
１２、１１２ 電極
２０、１２０ 冷凍機
２１、１２１ 冷媒循環路
２２、１２２ 冷媒タンク
２３、１２３ 温度センサ
２４、１２４ インバータポンプ
２５、１２５ 第１熱交換器
２６、１２６ コンプレッサ
２７、１２７ 熱交換路
２８、１２８ バルブ
２９、１２９ 第２熱交換器
３０、１３０ 温度制御装置
４０ 流量制御装置
５０ 状態監視装置
６０、１６０ 基盤
Claims (7)
- エッチング処理が行なわれる反応容器内に配置されるとともに冷媒循環路を内装する電極を備える処理装置と、前記冷媒循環路における冷媒を所定の温度及び流量で循環させるとともに前記冷媒を冷却する冷却装置と、前記冷媒の温度若しくは流量を制御する制御装置と、を備えるエッチング装置の温度制御方法において、
前記処理装置の稼働時間又は不稼動時間を含む稼動状態を監視する工程と、
監視した前記稼働時間又は不稼動時間を含む情報に基づいて冷媒の温度若しくは流量の制御を行なうことにより、前記電極の温度制御を行なう工程と、
を含むことを特徴とするエッチング装置の温度制御方法。 - エッチング処理が行なわれる反応容器内に配置されるとともに冷媒循環路を内装する電極を備える処理装置と、前記冷媒循環路における冷媒を所定の温度及び流量で循環させるとともに前記冷媒を冷却する冷却装置と、前記冷媒の温度若しくは流量を制御する制御装置と、を備えるエッチング装置の温度制御方法において、
前記処理装置の稼働時間又は不稼動時間を含む稼動状態を監視する工程と、
前記稼動状態が稼動である場合に、監視した前記稼動時間を含む情報に基づいて、被処理体の処理枚数が増えるにしたがい冷媒の流量を徐々に増加させ、前記電極の温度が一定となるように温度制御を行なう工程と、
前記稼動状態が不稼動である場合に、監視した前記不稼動時間を含む情報に基づいて冷媒の流量を低減させる工程と、を含むことを特徴とするエッチング装置の温度制御方法。 - エッチング処理が行なわれる反応容器内に配置されるとともに冷媒循環路を内装する電極を備える処理装置と、前記冷媒循環路における冷媒を所定の温度及び流量で循環させるとともに前記冷媒を冷却する冷却装置と、前記冷媒の温度若しくは流量を制御する制御装置と、を備えるエッチング装置の温度制御方法において、
前記処理装置の稼働時間を含む稼動状態を監視する工程と、
前記稼動状態が稼動である場合に、監視した前記稼動時間を含む情報に基づいて被処理体の処理枚数が増えるにしたがい冷媒の流量を徐々に増加させ、前記電極の温度が一定となるように温度制御を行なう工程と、を含むことを特徴とするエッチング装置の温度制御方法。 - 前記稼動時間を含む情報は、稼動開始からの前記被処理体の処理枚数に係る情報を含むことを特徴とする請求項２又は３記載のエッチング装置の温度制御方法。
- エッチング処理が行なわれる反応容器内に配置されるとともに冷媒循環路を内装する電極を備える処理装置と、前記冷媒循環路における冷媒を所定の温度及び流量で循環させるとともに前記冷媒を冷却する冷却装置と、前記冷媒の温度若しくは流量を制御する制御装置と、を備えるエッチング装置の温度制御方法において、
前記処理装置の不稼動時間を含む稼動状態を監視する工程と、
前記稼動状態が不稼動である場合に、監視した前記不稼動時間を含む情報に基づいて冷媒の流量を低減させる工程と、を含むことを特徴とするエッチング装置の温度制御方法。 - エッチング処理が行なわれる反応容器内に配置されるとともに冷媒循環路を内装する電極を備える処理装置と、前記冷媒循環路における冷媒を所定の温度及び流量で循環させるとともに前記冷媒を冷却する冷却装置と、前記冷媒の温度若しくは流量を制御する制御装置と、を備えるエッチング装置の温度制御方法において、
前記処理装置の不稼動時間を含む稼動状態を監視する工程と、
前記稼動状態が不稼動である場合に、監視した前記不稼動時間を含む情報に基づいて冷媒の循環を停止する工程と、を含むことを特徴とするエッチング装置の温度制御方法。 - エッチング処理が行なわれる反応容器内に配置されるとともに冷媒循環路を内装する電極を備える処理装置と、前記冷媒循環路における冷媒を所定の温度及び流量で循環させるとともに前記冷媒を冷却する冷却装置と、前記冷媒の温度を制御する温度制御装置と、前記冷媒の流量を制御する流量制御装置と、を備えるエッチング装置において、
前記処理装置の稼働時間又は不稼動時間を含む稼動状態を監視する状態監視装置を備え、
前記温度制御装置は、前記状態監視装置で監視された前記稼働時間または不稼働時間を含む情報に基づいて前記冷媒の温度を制御し、
前記流量制御装置は、前記状態監視装置で監視された前記稼働時間または不稼働時間を含む情報に基づいて前記冷媒の流量を制御することを特徴とするエッチング装置。
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