JPH07153749A - 処理ウエハの温度制御装置及びその温度制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 任意の温度から所定の温度に変化されるまで
の制御を簡単に行えるようにすることによって作業性を
向上させることが可能な処理ウエハの温度制御装置及び
その温度制御方法を提供する。 【構成】 半導体製造プロセスにおいて、媒体ガスを温
度調整するための媒体温度調整用ユニット６と、この媒
体温度調整用ユニット６により温度制御された媒体ガス
をステージ２上の処理ウエハ１の裏面に向けて流し、こ
の媒体ガスの温度を処理ウエハ１に伝熱させて所定の温
度まで効率良く変化させる手段を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路の製造
プロセスにおける処理ウエハの温度を制御するための装
置及びその方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路の製造プロセスにおい
て、液体の薬品の代わりにガスを用いて主に反応でエッ
チングするドライエッチング方法があり、またドライエ
ッチング方法の一つに低温エッチングと呼ばれる技術が
ある。この低温エッチングでは、処理ウエハを減圧され
たエッチング処理室内で０℃以下、場合によっては−１
００℃位まで冷却して処理される。

【０００３】ここで、低温エッチングにおける処理ウエ
ハの流れを簡単に説明すると、処理ウエハは、まず常温
のロード室からこれよりも低い処理温度に近い状態に保
たれているエッチング処理室に搬入され、このエッチン
グ処理室内で温度制御されているステージ上に載置され
て、静電吸着チャックされる。次いで、エッチング処理
室内に温度制御媒体ガスが流されてエッチング処理に必
要な処理温度にまで下げられ、この温度になるのを待っ
てエッチング処理が行われる。また、処理終了後は、減
圧下においてエッチング処理室内からアンロード室に移
され、このアンロード室で大気圧と同じ圧力にされて室
外に搬出される。

【０００４】図７及び図８はエッチング処理室内に搬入
された処理ウエハが処理されて搬出されるまでの温度と
時間との関係を示したもので、横軸は時間ｔ、縦軸は温
度Ｔを示している。まず、図７について説明すると、こ
こでの処理シーケンスは、常温Ｔ０にある処理ウエハが
ロード室に搬送されて温度Ｔ１で処理がなされるまでの
制御動作例を示したものである。このシーケンスでは、
処理ウエハは時間ｔ０までの間にロード室に搬送され、
さらに時間ｔ０〜ｔ１の間にロード室からエッチング処
理室に搬送されて、処理温度に保たれているステージ上
に載置され、このステージに静電吸着チャックされる。
この後はステージ温度（通常、処理温度ｔ通じよう）に
向かって温度が変化されて行き、時間ｔ２で所定の温度
（通常、処理温度Ｔ１）になる。したがって、ここでの
シーケンスでは温度Ｔ０とＴ１の差が大きいと、時間ｔ
１〜ｔ２までが長くなる。また、この時間は処理スルー
プットに大きな影響を持つ。そこで、一般には、スルー
プットを少しでも短縮させるのに、処理温度Ｔ１まで待
たずに、処理を開始しても悪影響が認められない温度Ｔ
αになる時間ｔαで処理を開始している。

【０００５】次に、図８に付いて説明すると、ここでの
処理シーケンスは、エッチング処理室内でエッチング処
理が行われて、さらにアンロード室に搬送されるまでの
制御動作例を示したものである。このシーケンスでは、
所定の温度（処理温度）Ｔ１でエッチング処理が行わ
れ、その処理終了後にエッチング処理室内からアンロー
ド室に移され、さらに室外に搬出されるまでの動作を示
したものである。ここではエッチング処理が終了する時
間ｔ０までの間、処理ウエハは処理温度Ｔ１に保たれ
る。エッチング処理が終了すると、時間ｔ０〜ｔ１の間
で静電吸着チャックの解除が行われる。この間も処理ウ
エハはステージに載置されているので温度はＴ１であ
る。チャック解除後、時間ｔ１〜ｔ２はエッチング処理
室から減圧されたアンロード室への搬送の時間で、この
間に温度はＴ１からＴ２と若干変化する。また、アンロ
ード室に搬送された後は、このアンロード室内の圧力が
Ｎ₂ （窒素）ガスにて大気圧まで変化され、この変化が
時間ｔ２〜ｔ３の間に行われ、温度もＴ２からＴ３に変
化する。次いで、時間ｔ３〜ｔ４にアンロード室から外
に搬出されるが、その間に温度はＴ３からＴ４と若干変
化し、それ以降は大気の温度Ｔ０まで徐々に変化する。
なお、この場合、温度Ｔ１とＴ０の温度差が大きいと大
気中の水分が処理ウエハ上に結露する場合がある。した
がって、時間ｔ２〜ｔ４の間は、それを考慮して十分な
時間をとる必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、処理
ウエハのエッチング処理を低温エッチング等で行った場
合では、処理ウエハは減圧されたエッチング処理室内で
０℃以下、場合によっては−１００℃位まで冷却して処
理されることになる。したがって、この低温エッチング
処理では、エッチング処理室内に搬入されたときの処理
ウエハの温度と処理に必要な温度との間に大きな差があ
る場合には、処理ウエハが処理温度になるまでに多くの
時間がかかり、その長い時間待って処理に入らねばなら
ない。このため、作業時間が多くかかると言う問題点が
あった。また、エッチング処理を完了してアンロード室
を経て外部に搬出する場合でも、エッチング処理室内で
の温度と室外での温度差を無くさない状態で直ぐに室外
に出すと、大気中の水分が付着する結露現象を起こすこ
とがある。そこで、エッチング処理を終えてエッチング
処理室よりアンロード室に搬出された処理ウエハを、こ
のアンロード室に留めておく時間を長くし、２つの温度
差を無くして結露が起きない状態にしてから搬出する方
法がとられている。しかし、この場合でも温度差を無く
すまでに多くの時間がかかり、作業性が悪いと言う問題
点があった。さらに、これらの問題は低温エッチングの
場合に限らず、ドライエッチング全般にわたって言える
ことであり、この他にホトレジストのコーティングプロ
セス等にも同様な問題がある。

【０００７】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的は任意の温度から所定の温度に変化
されるまでの制御を簡単に行えるようにすることによっ
て作業性を向上させることが可能な処理ウエハの温度制
御装置及びその温度制御方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的は、本発明にあ
っては、半導体製造プロセスにおける処理ウエハの温度
制御装置において、媒体ガスを温度調整するための媒体
温度調整手段と、前記媒体温度調整手段により温度制御
された媒体ガスを前記処理ウエハに向けて流し、前記処
理ウエハに前記媒体ガスの温度を伝熱させて所定の温度
に設定するための手段を設けて達成される。

【０００９】さらに、この目的は、本発明にあっては、
半導体製造プロセスにおける処理ウエハの温度制御方法
において、温度制御された媒体ガスを前記処理ウエハに
向けて流し、前記処理ウエハに前記媒体ガスの温度を伝
熱させて所定の温度に設定するようにして達成される。

【００１０】さらに、この目的は、本発明にあっては、
半導体製造プロセスにおける処理ウエハの温度制御装置
において、２つの異なる温度の媒体ガスを生成するため
の媒体温度調整手段と、前記媒体温度調整手段で生成さ
れた２つの媒体ガスを任意の比率で混合させて所定の温
度にした混合媒体ガスを前記処理ウエハに向けて流し、
前記混合媒体ガスの温度を前記処理ウエハに伝熱させて
前記所定の温度に設定するための手段を設けて達成され
る。

【００１１】さらに、この目的は、本発明にあっては、
半導体製造プロセスにおける処理ウエハの温度制御方法
において、２つの異なる温度に制御された媒体ガスを任
意の比率で混合させて所定の温度にされた混合媒体ガス
を前記処理ウエハに向けて流し、前記処理ウエハに前記
混合媒体ガスの温度を伝熱させて前記所定の温度に設定
するようにして達成される。

【００１２】さらに、この目的は、本発明にあっては、
低温ドライエッチングにおける処理ウエハの温度制御装
置において、２つの異なる温度に制御された媒体ガスを
任意の比率で混合させて所定の温度の混合媒体ガスを生
成して、前記処理ウエハが載置されたステージと前記処
理ウエハとの間の隙間に向けて流し、前記処理ウエハに
前記混合媒体ガスの温度を伝熱させて前記所定の温度に
設定するための手段と、エッチング処理後に前記ステー
ジと処理ウエハとの間に流す前記混合媒体ガスの温度を
エッチング処理温度よりも高温にする手段を設けて達成
される。

【００１３】さらに、この目的は、本発明にあっては、
低温ドライエッチングにおける処理ウエハの温度制御方
法において、２つの異なる温度に制御された媒体ガスを
任意の比率で混合させて所定の温度の混合媒体ガスを生
成して、前記処理ウエハが載置されたステージと前記処
理ウエハとの間の隙間に向けて流し、前記処理ウエハに
前記混合媒体ガスの温度を伝熱させて前記所定の温度に
設定するとともに、エッチング処理後に前記ステージと
処理ウエハとの間に流す前記混合媒体ガスの温度をエッ
チング処理温度よりも高温にして流すようにして達成さ
れる。

【００１４】さらに、この目的は、本発明にあっては、
ドライエッチングにおける処理ウエハの温度制御装置に
おいて、２つの異なる温度に制御された媒体ガスを任意
の比率で混合させて所定の温度の混合媒体ガスを生成し
て、前記処理ウエハが載置されたステージと前記処理ウ
エハとの間の隙間に向けて流し、前記処理ウエハに前記
混合媒体ガスの温度を伝熱させて前記所定の温度に設定
するための手段と、エッチング処理前に前記ステージと
処理ウエハとの間に流す前記混合媒体ガスの温度をエッ
チング処理温度よりも低温にする手段を設けて達成され
る。また、前記処理ウエハの温度がエッチング処理温度
に到達する前に前記混合媒体ガスの温度を前記エッチン
グ処理温度に戻す手段を設けることも可能である。

【００１５】さらに、この目的は、本発明にあっては、
ドライエッチングにおける処理ウエハの温度制御方法に
おいて、２つの異なる温度に制御された媒体ガスを任意
の比率で混合させて所定の温度の混合媒体ガスを生成し
て、前記処理ウエハが載置されたステージと前記処理ウ
エハとの間の隙間に向けて流し、前記処理ウエハに前記
混合媒体ガスの温度を伝熱させて前記所定の温度に設定
するとともに、エッチング処理前に前記ステージと処理
ウエハとの間に流す前記混合媒体ガスの温度をエッチン
グ処理温度よりも低温にして流すようにして達成され
る。また、前記処理ウエハの温度がエッチング処理温度
に到達する前に前記混合媒体ガスの温度を前記エッチン
グ処理温度に戻すようにすることも可能である。

【００１６】さらに、この目的は、本発明にあっては、
ホトレジスト塗布または除去プロセスにおける処理ウエ
ハの温度制御装置において、温度制御された媒体ガスを
ステーションプレートと処理ウエハとの隙間に流し、前
記処理ウエハに前記混合媒体ガスの温度を伝熱させて前
記所定の温度に設定するための手段と、前記媒体ガスの
温度調整が可能であり、前記媒体ガスの温度を経時的に
徐々に昇温または降温できるようにした手段を設けて達
成される。

【００１７】さらに、この目的は、本発明にあっては、
ホトレジスト塗布または除去プロセスにおける処理ウエ
ハの温度制御方法において、温度制御された媒体ガスの
温度を経時的に徐々に昇温または降温させてステーショ
ンプレートと処理ウエハとの隙間に流し、前記処理ウエ
ハに前記混合媒体ガスの温度を伝熱させて前記所定の温
度に設定するようにして達成される。

【００１８】

【作用】これによれば、温度制御された媒体ガスを処理
ウエハに向けて流し、この処理ウエハに媒体ガスの温度
を伝熱させて所定の温度に設定するので、処理ウエハの
温度を効率良く、任意の温度から所定の温度に変化され
るまでの制御を簡単にすることができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。図１は本発明の一実施例として示すド
ライエッチング装置の概念図である。この装置は、低温
エッチング処理タイプで、エッチング処理室内に処理ウ
エハ１がチャックされるステージ２が配設されている。
ステージ２は、内部が空洞で、その内部に通じるステー
ジ冷却用の溶媒導入口３と溶媒排出口４とが設けられて
いる。そして、溶媒導入口３からステージ２の内部に溶
媒を導入させて溶媒排出口４から排出させるようにして
流すことにより、ステージ２をエッチング処理に必要な
温度（通常、処理温度）に保つことができる構造になっ
ている。

【００２０】さらに、ステージ２の中心には媒体ガス導
入管５が貫通されており、この媒体ガス導入管５の流出
口５ａが、ステージ２上の処理ウエハ１が載せられる部
分に対応して開口されている。そして、この媒体ガス導
入管５を通して送られて来る媒体ガスを処理ウエハ１の
裏面に向けて流出させ、ステージ２と処理ウエハ１との
隙間に流すことができる構造になっている。また、媒体
ガス導入管５の途中には、この媒体ガス導入管５内の媒
体ガスの温度をステージ２の制御温度と略同じに調整可
能な媒体温度調整用ユニット６と、電磁弁７と、媒体ガ
ス導入管５内の媒体ガスの圧力及び流量を調整するため
の圧力・流量ユニット８が設けられており、これらがＣ
ＰＵを内蔵したコントローラ９で各々集中管理される構
成となっている。なお、本実施例での媒体温度調整用ユ
ニット６と流出口５ａまでの間における配管（媒体ガス
導入管５）は、外気との断熱効果を上げるのに２重構造
とし、外側の配管を減圧させている。

【００２１】そして、このドライエッチング装置では、
略処理温度に温度制御されたエッチング処理室内に処理
ウエハ１が搬入されてステージ２上に載せられると静電
吸着チャックが行われ、処理ウエハ１がステージ２上に
保持される。次いで、媒体温度調整用ユニット６でステ
ージ２の制御温度（通常、処理温度）と略同じに調整さ
れた媒体ガスが流出口５ａよりステージ２と処理ウエハ
１との隙間に流され、エッチング処理室内全体の雰囲気
による温度伝達に加えて、この流出された媒体ガスから
の熱伝達も行われることによって、処理ウエハ１の温度
調整が効率良くなされる。これにより、処理ウエハ１の
温度を早くエッチング処理室内の制御温度（処理温度）
に近づけることができる。

【００２２】図２は本発明の他の実施例として示すドラ
イエッチング装置の概念図である。図２において図１と
対応するものは同一符号を付して説明する。この装置
も、低温エッチング処理タイプで、エッチング処理室内
には処理ウエハ１がチャックされて配置されるステージ
２が配設されている。そのステージ２は、内部が空洞
で、その内部に通じるステージ冷却用の溶媒導入口３と
溶媒排出口４とが設けられている。さらに、ステージ２
の中心には媒体ガス導入管５が貫通されており、この媒
体ガス導入管５の流出口５ａが、ステージ２上の処理ウ
エハ１が載せられる部分に対応して開口されている。そ
して、この媒体ガス導入管５を通して送られて来る媒体
ガスを処理ウエハ１の裏面に向けて流出させ、ステージ
２と処理ウエハ１との隙間に流すことができる構造にな
っている。すなわち、ここまでの構造は図１に示したド
ライエッチング装置の構造と同じである。

【００２３】また、媒体ガス導入管５の途中には、媒体
ガス導入管５内の媒体ガスの圧力及び流量を調整するた
めの圧力・流量ユニット１０と、電磁弁１１が設けられ
ている。さらに、媒体ガス導入管５は、電磁弁１１を挟
んで圧力・流量ユニット１０と反対側が、２つの媒体ガ
ス導入管５５ａ，５５ｂに分岐されている。このうち、
一方の媒体ガス導入管５５ａの途中には圧力・流量調整
ユニット５６ａ，電磁弁５７ａ，媒体温度調整用ユニッ
ト５８ａ（高温側）がさらに設けられ、他方の媒体ガス
導入管５５ｂの途中には圧力・流量調整ユニット５６
ｂ，電磁弁５７ｂ，媒体温度調整用ユニット５８ｂ（低
温側）がさらに設けられている。なお、本実施例での媒
体温度調整用ユニット５８ａ，５８ｂと流出口５ａまで
の間における配管（媒体ガス導入管５，５５ａ，５５
ｂ）は、外気との断熱効果を上げるのに２重構造とし、
外側の配管を減圧させている。

【００２４】また、これら圧力・流量ユニット１０、電
磁弁１１、圧力・流量調整ユニット５６ａ，５６ｂ、電
磁弁５７ａ，５７ｂ、媒体温度調整用ユニット５８ａ，
５８ｂは、ＣＰＵを内蔵したコントローラ１２で各々集
中管理される。そして、コントローラ１２の管理下で、
媒体ガス導入管５５ａからは媒体温度調整用ユニット５
８ａで温度調整された高温の媒体ガスを流すことができ
るとともに、媒体ガス導入管５５ｂからは媒体温度調整
用ユニット５８ｂで温度調整された高温の媒体ガスを流
すことができ、さらに圧力・流量調整ユニット５６ａ，
５６ｂの制御を介して２つの媒体ガスを混合させること
によって、流出口５ａより流出される混合媒体ガスの温
度を調整することができる構造になっている。

【００２５】図３は、このガス混合比と混合ガス温度と
の関係を示したもので、媒体温度調整用ユニット５８ａ
で温度ＴＨに調整された高温の媒体ガスと媒体温度調整
用ユニット５８ｂで温度ＴＬに調整された低温の媒体ガ
スとを混合させると、その混合比に応じて混合ガス温度
ＴＭが変化する状態を示している。すなわち、図３を用
いてこの構造の制御動作例を説明すると、電磁弁５７
ａ，５７ｂが各々開かれると、媒体温度調整用ユニット
５８ａ，５８ｂによって異なる温度ＴＨ，ＴＬにそれぞ
れ制御された２つの媒体ガスが圧力・流量調整ユニット
５６ａ，５６ｂを通して１つの媒体ガス導入管５５に流
れて混合される。すると、ここで混合比率に応じた温度
ＴＭ（ただし、ＴＨ≧ＴＭ≧ＴＬ）の混合ガスに瞬時に
して変えられる。そして、この温度ＴＭの混合ガスが、
圧力・流量調整ユニット１０を通して流出口５ａより排
出され、ステージ２と処理ウエハ１の隙間に導入でき
る。

【００２６】図４は、処理ウエハ１がエッチング処理室
内でのエッチング処理が終了してアンロード室に搬送さ
れるまでの温度と時間との関係を示したもので、横軸は
時間ｔ、縦軸は温度Ｔを示している。そこで、次に、こ
の図４を用いて一制御動作例を説明する。このシーケン
スでは、エッチング処理温度はＴ０（例えば−３０℃）
であり、ここではエッチング処理が終了する時間ｔ０ま
での間、ステージ２と処理ウエハ１との隙間にはエッチ
ング処理室内の処理温度Ｔ０と同じ温度Ｔ０の混合ガス
が媒体ガス導入管５の流出口５ａより導入されていて、
処理ウエハ１は温度Ｔ０に保たれている。

【００２７】また、エッチング処理が終了すると、時間
ｔ０〜ｔ１の間で静電吸着チャックのチャック解除が行
われる。このチャック解除時には、流出口５ａよりステ
ージ２と処理ウエハ１との隙間に流す混合ガスの温度を
それまでの処理温度Ｔ０から温度Ｔ１（例えば４０℃）
に上げる。すると、処理ウエハ１の裏面に接触する混合
ガスの温度はＴ１であるから処理ウエハ１の温度は上昇
し、時間ｔ１には温度Ｔ２（例えば−１０℃）程度まで
になる。

【００２８】さらに、チャック解除後、時間ｔ１〜ｔ２
までの間にエッチング処理室から減圧されたアンロード
室へ搬送される。また、処理ウエハ１の温度は、時間ｔ
０〜ｔ１の間、温度Ｔ１の混合ガスに触れていたことに
より、時間ｔ１〜ｔ２の間は温度Ｔ２から温度Ｔ３に急
激に変化する。

【００２９】また、アンロード室に搬送された後は、減
圧状態から大気圧にされ、この時間ｔ２〜ｔ４の間に処
理ウエハ１の温度はＴ３からＴ４（例えば１０℃）程度
に上昇する。なお、処理ウエハ１がアンロード室に搬送
された後は、時間ｔ３において、媒体ガス導入管５の流
出口５ａより導入される混合ガスの温度が処理温度Ｔ０
に下げられてる。そして、これによりエッチング処理室
内及びステージ２の温度が処理温度Ｔ０に保たれ、次の
エッチング処理の準備が行われる。

【００３０】次いで、アンロード室から外部に搬送され
るｔ４からｔ５の間に温度がＴ４〜Ｔ５に若干上昇し、
さらに外部に放置されると温度Ｔ５から外気温度Ｔ６に
向かって上昇を始め、時間ｔ６で外気温度Ｔ６になる。

【００３１】したがって、この実施例の温度変化では、
アンロード室から外部に搬送される時間ｔ４からｔ６ま
での間に変化する温度がＴ４〜Ｔ６と少ないので、従来
装置で問題となっていたような結露現象が起きるのを防
ぐことができる。しかも、時間ｔ０からｔ１の間に既に
処理ウエハ１の温度を上昇させているので、ｔ４からｔ
６までの時間を従来装置に比べて短くすることが可能に
なる。

【００３２】図５は、低温エッチングを行う場合におい
て、エッチング処理室内のステージ２上に配置された処
理ウエハ１の温度をエッチング処理温度に出来るだけ早
く近づける制御例を、温度と時間との関係で示すもの
で、横軸は時間ｔ、縦軸は温度Ｔを示している。そこ
で、次に、この図５に示す一制御動作例を説明する。こ
のシーケンスでは、エッチング処理温度はＴ１（例えば
−２０℃）で、外気温度はＴ０（例えば２０〜２５℃）
とする。そして、処理ウエハ１は時間ｔ０までの間にロ
ード室に搬送され、時間ｔ０〜ｔ１の間にロード室から
エッチング処理室に搬送されて処理温度Ｔ１に温度制御
されているステージ２上に載置される。すると、エッチ
ング処理室内は既に処理温度Ｔ１に近い状態まで冷やさ
れているので、時間ｔ０〜ｔ１の間に処理ウエハ１の温
度はＴ０からＴ２まで下がる。

【００３３】また、時間ｔ１になると、今度は媒体ガス
導入管５の流出口５ａより処理温度Ｔ１よりも低い温度
Ｔ２（例えば−４０℃）の混合ガスが導入される。する
と、処理ウエハ１の温度は従来方法で温度Ｔ１のガスを
流す場合よりも急速に冷却され、処理を開始しても特性
に悪影響を及ぼさないとされる処理可能な温度Ｔ３（例
えば−１５℃）に時間ｔ２より早く到達し、処理の開始
が可能になる。その後、混合ガスの混合比を変えて温度
を時間ｔ２〜ｔ３の間で徐々に温度Ｔ１に変更する。な
お、ここで混合ガスの温度を、時間ｔ２〜ｔ３かけて徐
々に変化させる理由は、少しでも処理温度Ｔ１にするの
を早め、かつ温度がオーバシュートして温冷却にならな
いようにするためである。そして、時間ｔ４になると、
処理ウエハ１の温度も処理温度Ｔ１になり、エッチング
処理が可能になる。

【００３４】なお、図４及び図５の実施例では、低温エ
ッチングの場合について説明したが、これ以外にも例え
ばメタルエッチング等において、ステージを加熱して４
０〜８０℃で処理をするような場合でも、同様にして適
用できるものである。

【００３５】また、図４及び図５に示す実施例では、処
理ウエハ１の温度をできるだけ早く希望する温度に変化
させる場合について開示したが、半導体集積回路の製造
プロセスにおいては、場合によっては急速な温度変化を
行うと不具合が生じる虞があり、ある時間をかけてゆっ
くりと昇温または降温したい場合がある。例えば、ホト
レジストの塗布プロセス等では、あるホトレジストをコ
ーティング後に溶剤を蒸発除去するために加熱（ベー
ク）を行い、その後ある一定の温度で冷却を行うが、こ
の加熱、冷却の際に急速に大きな温度変化を行うとコー
ティングしたホトレジストの上面側と下面側で大きな温
度勾配が発生して不具合が発生する場合がある。これに
対しては、従来よりホットプレート（あるいはクーリン
グプレート）を複数の位置（ステーション）に設置する
とともに、そのうちの幾つかを途中の温度域に設定して
おき、この複数の位置を順番に処理ウエハ１を通過させ
ることによって処理ウエハ１の温度を徐々に昇温または
降温する方法がある。しかし、この方法では装置の設置
スペースが大きくなる問題があった。また、ホトレジス
トの除去プロセスにおいても同じである。そこで、この
問題は本発明では、図６に示すシーケンスに従う制御動
作を行わせることによって解決することができる。

【００３６】すなわち、図６は、ホトレジストの塗布プ
ロセスにおいて、加熱処理された後に冷却を行う冷却プ
ロセスにおける制御動作例を温度と時間との関係で示し
たもので、横軸は時間ｔ、縦軸は温度Ｔを示している。
通常、図２中のステージ２に相当するクーリングプレー
トは、処理ウエハ１との間に１０μｍ程度の隙間をあけ
ておき、クーリングプレートの設定温度に時間の経過と
共に近づけるようになっている。そして、本発明では、
その隙間に流す混合媒体ガスの温度を経時的に変化させ
て処理ウエハ１を徐々に冷却するもので、処理ウエハ１
がクーリングプレート上に載置される時間ｔ０まで、処
理ウエハ１はベーク温度（例えば１００℃）に近い温度
Ｔ０にある。また、その時にクーリングプレートと処理
ウエハ１の隙間に流す混合媒体ガスの温度は、その温度
Ｔ０より低く、かつ最終温度Ｔ１よりは高い温度Ｔ２
（例えば７０℃）としておく。

【００３７】そして、処理ウエハがクーリングプレート
上に載置されたと同時に混合媒体ガス温度を徐々に低下
させて行き、時間ｔ１で最終設定温度Ｔ１（例えば２０
℃）にする。すると、この間に処理ウエハ１の温度は徐
々に低下して行き、時間ｔ２で最終設定温度Ｔ１にな
る。ここで、混合媒体ガス温度を初期に温度Ｔ０より低
い温度Ｔ２に設定し、また時間ｔ２よりも早い時間ｔ１
に設定する理由は、この間にステーションプレートが若
干温度上昇してしまい、その熱容量によっては時間ｔ２
に最終温度Ｔ１にならない場合が発生するのを防ぐ目的
である。このようにすると、ステーションプレートを１
つとしても処理ウエハ１の冷却を無理なくでき、装置全
体の小形化が可能になり、設置スペースを小さくするこ
とができる。

【００３８】なお、図６の実施例では、ホトレジストの
塗布プロセスの場合に付いて説明したが、除去プロセス
にも同様に適用できるものである。また、加熱処理され
た後に冷却を行う冷却プロセスでの制御動作例を示した
が、加熱処理を行うのに処理ウエハ１を昇温させる場合
には、温度を逆にするだけでプロセス的には同じ方法を
用いることができるものである。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
温度制御された媒体ガスを処理ウエハに向けて流し、こ
の処理ウエハに媒体ガスの温度を伝熱させて所定の温度
に設定するので、処理ウエハの温度を効率良く、任意の
温度から所定の温度に変化されるまでの制御を簡単にす
ることができる等の効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例として示すドライエッチング装
置の概念図である。

【図２】本発明の他の実施例として示すドライエッチン
グ装置の概念図である。

【図３】ガス混合比と混合ガス温度との関係を示す図で
ある。

【図４】本発明の一制御動作例を説明するための図であ
る。

【図５】本発明の他の制御動作例を説明するための図で
ある。

【図６】本発明のさらに他の制御動作例を説明するため
の図である。

【図７】従来装置の制御動作例を説明するための図であ
る。

【図８】従来装置の他の制御動作例を説明するための図
である。

【符号の説明】

１ 処理ウエハ ２ ステージ ５ 媒体ガス導入管 ６ 媒体温度調整用ユニット ８ 圧力・流量ユニット ５５ａ 媒体ガス導入管 ５５ｂ 媒体ガス導入管 ５８ａ 媒体温度調整用ユニット ５８ｂ 媒体温度調整用ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 21/302 Ｊ Ｈ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体製造プロセスにおける処理ウエハ
   の温度制御装置において、 媒体ガスを温度調整するための媒体温度調整手段と、 前記媒体温度調整手段により温度制御された媒体ガスを
   前記処理ウエハに向けて流し、前記処理ウエハに前記媒
   体ガスの温度を伝熱させて所定の温度に設定するための
   手段を備えたことを特徴とする処理ウエハの温度制御装
   置。
2. 【請求項２】 半導体製造プロセスにおける処理ウエハ
   の温度制御方法において、 温度制御された媒体ガスを前記処理ウエハに向けて流
   し、前記媒体ガスの温度を前記処理ウエハに伝熱させて
   所定の温度に設定することを特徴とする処理ウエハの温
   度制御方法。
3. 【請求項３】 半導体製造プロセスにおける処理ウエハ
   の温度制御装置において、 ２つの異なる温度の媒体ガスを生成するための媒体温度
   調整手段と、 前記媒体温度調整手段で生成された２つの媒体ガスを任
   意の比率で混合させて所定の温度にした混合媒体ガスを
   前記処理ウエハに向けて流し、前記混合媒体ガスの温度
   を前記処理ウエハに伝熱させて前記所定の温度に設定す
   るための手段を備えたことを特徴とする処理ウエハの温
   度制御装置。
4. 【請求項４】 半導体製造プロセスにおける処理ウエハ
   の温度制御方法において、 ２つの異なる温度の媒体ガスを生成するための媒体温度
   調整手段と、 前記媒体温度調整手段で生成された２つの媒体ガスを任
   意の比率で混合させて所定の温度にした混合媒体ガスを
   前記処理ウエハに向けて流し、前記処理ウエハに前記混
   合媒体ガスの温度を伝熱させて前記所定の温度に設定す
   ることを特徴とする処理ウエハの温度制御方法。
5. 【請求項５】 低温ドライエッチングにおける処理ウエ
   ハの温度制御装置において、 ２つの異なる温度に制御された媒体ガスを任意の比率で
   混合させて所定の温度の混合媒体ガスを生成して、前記
   処理ウエハが載置されたステージと前記処理ウエハとの
   間の隙間に向けて流し、前記処理ウエハに前記混合媒体
   ガスの温度を伝熱させて前記所定の温度に設定するため
   の手段と、 エッチング処理後に前記ステージと処理ウエハとの間に
   流す前記混合媒体ガスの温度をエッチング処理温度より
   も高温にする手段を設けたことを特徴とする低温ドライ
   エッチングにおける処理ウエハの温度制御装置。
6. 【請求項６】 低温ドライエッチングにおける処理ウエ
   ハの温度制御方法において、 ２つの異なる温度に制御された媒体ガスを任意の比率で
   混合させて所定の温度の混合媒体ガスを生成して、前記
   処理ウエハが載置されたステージと前記処理ウエハとの
   間の隙間に向けて流し、前記処理ウエハに前記混合媒体
   ガスの温度を伝熱させて前記所定の温度に設定するとと
   もに、 エッチング処理後に前記ステージと処理ウエハとの間に
   流す前記混合媒体ガスの温度をエッチング処理温度より
   も高温にして流すことを特徴とする低温ドライエッチン
   グにおける処理ウエハの温度制御方法。
7. 【請求項７】 ドライエッチングにおける処理ウエハの
   温度制御装置において、 ２つの異なる温度の媒体ガスを生成するための媒体温度
   調整手段と、 前記媒体温度調整手段で生成された２つの媒体ガスを任
   意の比率で混合させて所定の温度の混合媒体ガスを生成
   して、前記処理ウエハが載置されたステージと前記処理
   ウエハとの間の隙間に向けて流し、前記処理ウエハに前
   記混合媒体ガスの温度を伝熱させて前記所定の温度に設
   定するための手段と、 エッチング処理前に前記ステージと処理ウエハとの間に
   流す前記混合媒体ガスの温度をエッチング処理温度より
   も低温にする手段を設けたことを特徴とする低温ドライ
   エッチングにおける処理ウエハの温度制御装置。
8. 【請求項８】 前記処理ウエハの温度がエッチング処理
   温度に到達する前に前記混合媒体ガスの温度を前記エッ
   チング処理温度に戻す手段を設けた請求項７に記載の処
   理ウエハの温度制御装置。
9. 【請求項９】 ドライエッチングにおける処理ウエハの
   温度制御方法において、 ２つの異なる温度の媒体ガスを生成するための媒体温度
   調整手段と、 前記媒体温度調整手段で生成された２つの媒体ガスを任
   意の比率で混合させて所定の温度の混合媒体ガスを生成
   して、前記処理ウエハが載置されたステージと前記処理
   ウエハとの間の隙間に向けて流し、前記処理ウエハに前
   記混合媒体ガスの温度を伝熱させて前記所定の温度に設
   定するとともに、 エッチング処理前に前記ステージと処理ウエハとの間に
   流す前記混合媒体ガスの温度をエッチング処理温度より
   も低温にして流すことを特徴とする低温ドライエッチン
   グにおける処理ウエハの温度制御方法。
10. 【請求項１０】 前記処理ウエハの温度がエッチング処
    理温度に到達する前に前記混合媒体ガスの温度を前記エ
    ッチング処理温度に戻すようにした請求項９に記載の処
    理ウエハの温度制御方法。
11. 【請求項１１】 ホトレジスト塗布または除去プロセス
    における処理ウエハの温度制御装置において、 温度制御された媒体ガスをステーションプレートと処理
    ウエハとの隙間に流し、 前記処理ウエハに前記混合媒体ガスの温度を伝熱させて
    前記所定の温度に設定するための手段と、 前記媒体ガスの温度調整が可能であり、前記媒体ガスの
    温度を経時的に徐々に昇温または降温できるようにした
    手段を設けたことを特徴とする処理ウエハの温度制御装
    置。
12. 【請求項１２】 ホトレジスト塗布または除去プロセス
    における処理ウエハの温度制御方法において、 温度制御された媒体ガスの温度を経時的に徐々に昇温ま
    たは降温させてステーションプレートと処理ウエハとの
    隙間に流し、前記処理ウエハに前記混合媒体ガスの温度
    を伝熱させて前記所定の温度に設定することを特徴とす
    る処理ウエハの温度制御方法。