JPH04242926A - 半導体基板の温度制御方法、半導体基板の温度制御装置および各種真空装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板の温度制御
方法、半導体基板の温度制御装置および各種真空装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体製造装置における半導体基
板の温度制御方法は水などの液体をヒータまたチラーに
より加熱または冷却を行い液体の温度制御をし、温度制
御された液体を液体ポンプにより循環し半導体基板を設
置する治具の温度を制御することにより、半導体基板の
温度制御を行う技術やヘリウム、窒素などを液化させた
液化気体を循環させ、半導体基板を設置する治具内のキ
ャビティー内に液体のまま、あるいは気化させて導入し
半導体基板を冷却する技術や、半導体基板を設置する治
具にヒータを設け加熱し温度制御する技術があった。

【０００３】図２に従来の技術による半導体基板の冷却
方法のドライエッチング装置の一実施例を示す。装置は
平行平板型ＲＩＥ（ＲｅａｃＴｉｖｅ　ＩｏｎＥｃｈｉ
ｎｇ）方式のエッチャーである。半導体基板処理室１は
真空容器２内に上部電極３と下部電極４を有しており、
下部電極４に半導体基板５を設置する構造となっている
。下部電極４は内部に循環水を流すためのキャビティー
６が設けられている。 半導体基板５の温度制御は温調器７の水槽８で所定の温
度に保たれた水が配管を経由して下部電極４のキャビテ
ィー６を循環し、熱交換により半導体基板５の温度制御
を行う。この方法では温度制御の温度範囲が液体の沸点
以下、凝固点以上の温度の狭い範囲に限定され、また液
体は一般に熱容量が高いため温度変動に対して温度制御
の応答時間が長く温度制御の精度が悪いという課題があ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の液体による温度
制御は液体自体の凝固点以上沸点以下の温度の制御範囲
しか行えず制御精度も液体の熱容量の大きさのため速い
温度変化には追従できない。また液体の温度制御装置と
半導体基板を設置する治具との間に距離があるため制御
装置での液体の温度と制御部での温度が異なってしまう
などの課題があった。液化気体を用いる方法では液化気
体の保温のために断熱装置が必要となり、しかも結露が
どうしても起きてしまう。

【０００５】本発明は上記課題を解決するもので、温度
の制御を広範囲かつ高精度で行い、冷却を行う際には結
露が生じない半導体基板の温度制御方法を提供すること
を目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、気体の膨張による温度変化を利用し半導体
基板の温度制御を行う構成による。

【０００７】

【作用】本発明は上記構成により、半導体基板を設置す
る治具内部で気体を膨張させ冷却することにより半導体
基板の温度制御を行うため、治具内部のキャビティーに
導入される気体は気温と同じ温度でよく、またキャビテ
ィーから排出される気体は半導体基板との熱交換により
暖められたのち排出されるため結露することなく半導体
基板の室温以下の冷却が可能となり、半導体基板の高精
度の温度制御が可能となる。

【０００８】

【実施例】図１に本発明の一実施例を用いたドライエッ
チング装置の概略断面図を示す。

【０００９】同装置は従来例の図２同様平行平板型ＲＩ
Ｅ方式のエッチャーであり、従来例と同じく半導体基板
処理室１１は真空容器１２内に上部電極１３と下部電極
１４を有しており、下部電極１４に半導体基板１５を設
置する構造となっている。つぎに本発明の特徴とするキ
ャビティー１６近傍の温度制御方法について述べる。す
なわち下部電極１４には窒素ガス循環用のキャビティー
１６が設けられており、キャビティー１６内には熱伝導
効率を高めるために放熱板１７がある。半導体基板を設
置する治具の熱容量を大きくしておくと、精度の高い温
度制御が可能となる。本実施例においては、冷却ガスに
窒素ガスを使用し、圧縮器１８により５ｋｇ／ｃｍ２に
加圧され加圧タンク１９に蓄えられた窒素ガスが下部電
極１４直下に設置された流量制御バルブ２０によりキャ
ビティー１６内部に２０ｓｌｍで導入される。 キャビティー１６内は減圧機能を有する圧縮器１８によ
り５０Ｐａに保たれており、窒素ガスが連続膨張しなが
らキャビティー１６内に導入されることにより冷却され
る。この冷却された窒素ガスにより半導体基板１５の温
度制御が行われる。温度調整は流量制御バルブ２０によ
る流量調整とキャビティー１６内の減圧機能を有する圧
縮器１８による圧力調整により行う。

【００１０】なお本実施例では、ドライエッチング装置
に応用した場合について述べたが、その他ＣＶＤ装置、
露光投影装置、イオン注入装置、スパッタ装置等の各種
真空装置に適用できる。

【００１１】

【発明の効果】以上のように本発明は、気体の連続膨張
による冷却効果を利用し、半導体基板の温度制御を行う
ので、半導体プロセスの性能制御に重要な高精度で広い
範囲の温度制御ができる半導体基板の温度制御方法を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の半導体基板の温度制御方法を
実施するために使用する装置の概略構成図（ｂ）は図１
（ａ）のＡ部の拡大図

【図２】従来の半導体基板の温度制御方法を実施するた
めに使用した装置の概略構成図

【符号の説明】

１２　　真空容器（真空装置） １５　　半導体基板 １６　　キャビティー １７　　放熱板 １８　　圧縮器 １９　　加圧タンク ２０　　流量制御バルブ

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】気体の膨張による温度変化を利用し半導体
   基板の冷却を行うことを特徴とする半導体装置の温度制
   御方法。
2. 【請求項２】精度の高い温度制御を可能とする熱容量の
   小さい気体を利用することを特徴とする請求項１記載の
   半導体基板の温度制御方法。
3. 【請求項３】気体として窒素ガスを用いることを特徴と
   する請求項２記載の半導体基板の温度制御方法。
4. 【請求項４】真空装置内の半導体基板を設置する治具の
   内部に設けられたキャビティー内を排気減圧し、その減
   圧したキャビティー内に気体を導入し、その気体を急激
   に膨張させることにより前記キャビティー内でのみ気体
   を冷却し、前記半導体基板との熱交換により熱容量の小
   さい気体が暖められてその暖められた気体が前記真空装
   置の外部を循環するようにすることを特徴とする半導体
   基板の温度制御方法。
5. 【請求項５】キャビティー内の気体の冷却効率を調整し
   、所望の温度に制御するためにキャビティー内に導入す
   る気体の流量とそのキャビティー内の圧力を調整するこ
   とを特徴とする請求項４記載の半導体基板の温度制御方
   法。
6. 【請求項６】半導体基板を設置する治具の内部に設けら
   れたキャビティーと、そのキャビティーの入口近傍に設
   けられた気体の流量を制御するためのバルブと、前記キ
   ャビティーの入口からキャビティー内に気体を導入する
   ための加圧タンクと、前記キャビティー内を排気減圧し
   、かつ前記加圧タンク内の気体を加圧するための圧縮器
   とを少なくとも有することを特徴とする半導体基板の温
   度制御装置。
7. 【請求項７】キャビティー内に放熱板を設けたことを特
   徴とする請求項６記載の半導体基板の温度制御装置。
8. 【請求項８】半導体基板を設置する治具の熱容量を大き
   くしたことを特徴とする請求項６または７記載の半導体
   基板の温度制御装置。
9. 【請求項９】請求項６，７または８記載の半導体基板の
   温度制御装置を具備したことを特徴とするドライエッチ
   ング装置。
10. 【請求項１０】請求項６，７または８記載の半導体基板
    の温度制御装置を具備したことを特徴とするＣＶＤ装置
    。
11. 【請求項１１】請求項６，７または８記載の半導体基板
    の温度制御装置を具備したことを特徴とする露光投影装
    置。
12. 【請求項１２】請求項６，７または８記載の半導体基板
    の温度制御装置を具備したことを特徴とするイオン注入
    装置。
13. 【請求項１３】請求項６，７または８記載の半導体基板
    の温度制御装置を具備したことを特徴とするスパッタ装
    置。