JPH03190125A - ドライエッチング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 この発明は、半導体製造プロセスで用いられるドライエ
ツチング装置に係り、特に下部電極を冷却しつつエツチ
ングを行う低温エツチング用のドライエツチング装置に
関し、 下部電極の冷却に要する時間の短縮を図り、連続エツチ
ング処理能力を向上させることを目的とし、 電離用気体の充填された密閉容器内に、上部電極と下部
電極とを対向して配置し、該下部電極上にはエツチング
対象となる半導体ウェハーを固定するための静電チャッ
クを搭載するとともに、該下部電極内には温度制御用の
液体通路を形成し、ウェハーローディング期間にあって
は前記下部電極内の通過液体温度を常温に維持すること
により静電チャックの吸着効果を良好ならしめる一方、
エツチング期間にあっては前記下部電極内の通過液体温
度を低温に維持することにより前記静電チャックにチャ
ッキングされた半導体ウェハーを冷却しつつマスク材の
溶融を防止するようにしたドライエツチング装置におい
て、前記常温液体の供給と前記低温液体の供給とを別々
の熱源から行うように構成する。

を解放してウェハーを離脱させる所謂アンローディング
期間とを繰り返すものである。

ここで、エツチング期間については、プロセスの要求か
らその継続時間は定まり、その短縮化には限界がある。

この為、この種のドライエツチング装置において処理効
率を向上させる為には、ローディング期間、アンローデ
ィング期間の短縮が要望されている。

〔産業上の利用分野〕

この発明は、半導体製造プロセスで用いられるドライエ
ツチング装置に係り、特に下部電極を冷却しつつエツチ
ングを行う低温エツチング用のドライエツチング装置に
関する。

この種のドライエツチング装置の動作は、下部電極用の
静電チャックに対しウェハーをチャッキングさせる所謂
ローディング期間と、その状態で上下電極間に高電圧を
印加してドライエツチングを行わせる所謂エツチング期
間と、静電チャック〔従来の技術〕 この種のドライエツチング装置は、電離用気体の充填さ
れた密閉容器内に上部電極と下部電極とを対向して配置
し構成されている。

下部電極上にはエツチング対象となるウェハーを固定す
るための静電チャックが搭載されるとともに、該下部電
極内には温度制御用の液体通路が形成されている。

そして、ウェハーローディング期間にあっては、前記下
部電極内の通過液体温度を常温に維持することにより、
静電チャックの吸着効果を良好成らしめている。

すなわち、静電チャックの表面温度が低過ぎると、その
表面に電離用気体の凝結等が生じて、静電チャックの吸
着効果を低下させるのである。

一方、エツチング期間にあっては、前記各電極内の通過
液体温度を低温に維持することにより、前記静電チャッ
クにチャッキングされたウェハーを冷却しつつ、その表
層に形成されたマスク材の溶融を防止するようにしてい
る。

すなわち、エツチング期間にあっては、上下電極間に高
周波電源が印加され、誘導加熱により下部電極の温度が
上昇し、これによりウェハー表面のマスク材が溶融され
て、エツチング精度の低下を来す虞がある為、下部電極
内の通過液体温度を低温に維持し、下部電極の加熱を回
避するわけである。

従来、下部電極内に送り込まれるべき常温液体の供給と
低温液体の供給とは同一の熱源から行われていた。

すなわち、熱源としてヒートポンプ式冷凍機を用いると
ともに冷却用液体としては水を用い、該ヒートポンプ式
冷凍機の設定温度を２段に切り替えることにより、第４
図に示されるように、２３℃程度の常温水とＯ℃程度の
低温水とを交互に供給するものであった。

しかしながら、このように常温液体の供給と低温液体の
供給とを同一の熱源から行っていると、低温水から常温
水への立ち上げ時間Ｔｕについては比較的に短いものの
、常温水から低温水へ切り替えるための立ち下げ時間Ｔ
ｄについては冷凍機の特性によりかなりの時間がかかり
、その為順次多数のウェハーをドライエツチング処理し
ようとすると、立ち下げ時間Ｔｄの存在により処理効率
が低下するという問題点があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のように、従来この種のドライエツチング装置にお
いては、常温水の供給と低温水の供給とを同一の熱源（
例えばヒートポンプ式冷凍機）から行っていたため、低
温水から常温水への立ち上げ時間については比較的短い
ものの、低温水への立ち下げ時間については比較的長時
間を要し、その為多数のウェハーを連続的にドライエツ
チング処理しようとする場合、処理能率が悪いという問
題点があった。

この発明は、上述の問題点に鑑み成されたものであり、
その目的とするところは、下部電極の冷却に要する時間
の短縮を図り、連続エツチング処理能力を向上させるこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は上記の目的を達成するために、電離用気体の
充填された密閉容器内に、上部電極と下部電極とを対向
して配置し、該下部電極上にはエツチング対象となる半
導体ウェハーを固定するための静電チャックを搭載する
とともに、該下部電極内には温度制御用の液体通路を形
成し、ウェハーローディング期間にあっては前記下部電
極内の通過液体温度を常温に維持することにより静電チ
ャックの吸着効果を良好ならしめる一方、エツチング期
間にあっては前記下部電極内の通過液体温度を低温に維
持することにより前記静電チャックにチャッキングされ
た半導体ウェハーを冷却しつつマスク材の溶融を防止す
るようにしたドライエツチング装置において、前記常温
液体の供給と前記低温液体の供給とを別々の熱源から行
うこと、を特徴とするものである。

〔作用〕

このような構成によれば、常温液体の供給と低温液体の
供給とを別々の熱源から行うため、予め各熱源の温度設
定を適切に行うことにより、常温液体から低温液体への
切り替えを迅速に行うことができる。

〔実施例〕

第１図は本発明に係わるドライエツチング装置の一実施
例を示す構成図である。

同図に示されるように、このドライエツチング装置は、
電離用気体の充填された密閉容器１内に、上部電極２と
下部電極３とを対向して配置して構成されている。

下部電極３上には、エツチング対象となるウェハーを固
定するための静電チャック４が搭載されるとともに、該
下部電極３内には温度制御用の通水路５が形成されてい
る。

下部電極３は、絶縁体６を介して密閉容器１と絶縁され
、また上部電極２と下部電極３との間には高周波電源７
が印加可能となっている。

密閉容器１の側部には多数のウェハーを上下多段に収納
したロードロック８が配置されており、エツチング処理
されるべきウェハーは、このロードロック８から適宜取
り出され、図示しない搬送機構を介して、矢印９に示す
如く、下部電極３上の静電チャック４へと往復搬送され
る。

そして、前述したように、ウェハーローディング期間に
あっては、前記下部電極３内の通過水温度は常温に維持
され、静電チャック４の吸着効果を良好ならしめる一方
、エツチング期間にあっては下部電極３内の通過水温度
は低温に維持され、静電チャック４にチャッキングされ
たウエノ１−を冷却しつつマスク材の溶融が防止される
。

そして、特にこの実施例においては、以上の常温水の供
給と低温水の供給とは、熱源切換器１０を介して、別々
の熱源、すなわち常温復帰用の第１の熱源１１と冷却用
の第２の熱源１２とから行われている。

これら第１、第２の熱源１１．１２は、例えばヒートポ
ンプ式冷凍機等で構成されており、第１の熱源１１につ
いては予め常温用の温度設定がなされ、また第２の熱源
１２については予め冷却用の温度設定が行われている。

第２図は熱源切換器１０の詳細を示す構成図である。

図において、弁１０ａ〜１０ｆはそれぞれ開閉弁で構成
され、また弁１０　ａ、　１０　ｂ、　１０　ｃと弁１
０ｄ、１０ｅ、１０ｆとは対照的に開閉動作を行うよう
に設定されている。

今仮に、エツチング期間が終了して、アンローディング
およびローディングの為に、下部電極３の温度を常温ま
で復帰させるものと想定する。

この場合、弁１０ａ〜１０ｃは閉状態に、弁１０ｄ〜１
０ｆは開状態に設定される。

すると、第１の熱源１１より送り出された常温水（例え
ば２３℃程度）は弁１０ｅを経由して下部電極へと送ら
れ、また下部電極から送り帰された常温水は弁１０ｄを
経由して第１の熱［１１へと戻される。

一方、第２の熱源１２から送り出される低温水は、弁１
０ｆを経由して再び第２の熱源１２へと戻され、所定の
低温を維持しつつ循環される。

これに対して、ローディング期間が終了して、エツチン
グ期間へと移るために、下部電極３の温度を冷却する場
合には、弁１０ａ〜１０ｃを開状態に、また弁１０ａ〜
１０ｆを閉状態にそれぞれ設定する。

すると、以上とは全く逆の動作が行われ、即ち第２の熱
源１２から送り出される低温水は弁１０ａを経由して下
部電極へと送られ、下部電極から送り返された低温水は
弁１０ｂを経由して第２の熱源１２へと戻される。

一方、第２の熱源１１から送り出される常温水は弁１０
ｃを経由して第１の熱源１１へと戻され、所定の常温状
態を保ちつつ循環される。

このように、本実施例においては、熱源切換器１０の作
用により、第１の熱源１１からの常温水と第２の熱源１
２からの低温水とを瞬時に切り替えて下部電極３へと送
り出すことができる。

その為、第３図に示されるように、下部電極３の冷却に
要する立ち下げ時間Ｔｄは第４図に示される従来例の立
ち下げ時間Ｔｄに比べ、著しく短縮され、ローディング
期間、エツチング期間、アンローディング期間を繰り返
しつつ多数のウェハーを連続的に処理する場合、その処
理能率を格段に向上させることができる。

〔発明の効果〕

以上の説明で明らかなように、この発明によれば、常温
液体の供給と低温液体の供給とを別々の熱源から行いつ
つ、下部電極の温度制御を行ったため、特にエツチング
期間に先立つ温度立ち下げ時間の短縮を図り、連続ウェ
ハー処理に際する処理能力を向上させることができる。

１１・・・第１の熱源 １２・・・第２の熱源

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例構成図、第２図は熱源切換器の
詳細図、 第３図は実施例装置の昇降温特性図、 第４図は従来装置の昇降温特性図である。 １・・・密閉容器 ２・・・上部電極 ３・・・下部電極 ４・・・静電チャック ５・・・通水路 ６・・・絶縁体 ７・・・高周波電源 ８・・・ロードロック ９・・・搬送経路 １０・・・熱源切換器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電離用気体の充填された密閉容器（１）内に、上部電極
   （２）と下部電極（３）とを対向して配置し、該下部電
   極（３）上にはエッチング対象となる半導体ウェハーを
   固定するための静電チャック（４）を搭載するとともに
   、該下部電極内には温度制御用の液体通路（５）を形成
   し、ウェハーローディング期間にあっては前記下部電極
   内の通過液体温度を常温に維持することにより静電チャ
   ックの吸着効果を良好ならしめる一方、エッチング期間
   にあっては前記下部電極内の通過液体温度を低温に維持
   することにより前記静電チャックにチャッキングされた
   半導体ウェハーを冷却しつつマスク材の溶融を防止する
   ようにしたドライエッチング装置において、 前記常温液体の供給と前記低温液体の供給とを別々の熱
   源（１１、１２）から行うことを特徴とするドライエッ
   チング装置。