JPH0737862A

JPH0737862A - 低温処理装置

Info

Publication number: JPH0737862A
Application number: JP16687191A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Mihara; 智三原; Yoshiaki Kato; 義章加藤; Moritaka Nakamura; 守孝中村
Original assignee: Fujitsu VLSI Ltd; Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu VLSI Ltd; Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-07-08
Filing date: 1991-07-08
Publication date: 1995-02-07

Abstract

(57)【要約】【目的】半導体製造などの際に使用される低温処理装置
に関し、詳しくは高周波プラズマ処理装置などによって
低温で反応性イオンエッチングなどを行なう装置に関
し、低温で処理が行われる装置において、被処理部を冷
却するための電極を短時間に常温に戻せるようにするこ
とを目的とする。【構成】被処理体４を取付ける電極１に冷媒通路８を設
け、冷媒供給装置９から冷媒を供給して低温状態で処理
を行なう装置において、被処理体４を取付ける電極１
に、冷媒通路８に加えて加熱媒体通路16を設け、該加熱
媒体通路16に加熱媒体供給装置17を接続してなる構成と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造などの際に
使用される低温処理装置に関し、詳しくは高周波プラズ
マ処理装置などによって低温で反応性イオンエッチング
などを行なう装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は低温ＲＩＥ（反応性イオンエッチ
ング）を行なう高周波プラズマ処理装置の断面図であ
る。１はRF電極、２は対向電極であり、互いに平行状態
で対向し、平行平板型の電極を構成している。RF電極１
には、静電チャック３によってウェーハ４が固定されて
いる。この装置において、排気口５から排気して、真空
容器６内を真空状態とし、ガス供給口７から反応ガスを
供給するとともに、RF電極１と対向電極２との間に高周
波電圧を印加すると放電が起こり、ウェーハ４の表面の
被処理面がイオンエッチングされる。

【０００３】ところで、イオンエッチングされる材質に
よって、常温より低い温度でエッチングなどの処理を行
なう場合、低温エッチングと呼ばれている。図示の高周
波プラズマ処理装置において低温エッチングを行なうに
は、ウェーハ４を冷却するために、ウェーハ４を取付け
るRF電極１にリング状の冷媒通路８を設け、低温用チラ
ー９からフロリナート等の冷媒を供給し、RF電極１を冷
却するようになっている。冷却温度は、エッチング処理
される材料の材質などによって決まる。被エッチング材
料としては、タングステンやトリレベルレジスト、ポリ
シリコンなどが試みられている。

【０００４】真空容器６中において、RF電極１からウェ
ーハ４に円滑に温度が伝わり、ウェーハ４を冷却可能と
するために、ウェーハ４とRF電極１との間にHeガスを供
給し、かつ排気することによりウェーハ４の裏面の圧力
を制御できるようになっている。11はRF電極１の温度を
測定する蛍光温度計である。

【０００５】RF電極１の周りは絶縁物12で囲まれてお
り、RF電極１の裏側は断熱材13で覆われている。また、
RF電極１の裏側は電極カバー14で覆うとともに、窒素ガ
スを充填して、水滴の原因となる空気が入らないように
している。なお、対向電極２の表面は絶縁物15で覆われ
ている。

【０００６】ところで、反応室10中でエッチング処理を
行なっている間に、反応室10の内壁が汚れたり、静電チ
ャック３の機能低下や寿命を来すといった問題が生じ
る。また、定期的に点検する必要もある。このような場
合は、装置の稼動を停止し、かつRF電極１などを常温に
戻した後に、反応室10や電極カバー14を開けて洗浄や修
理を行ない、あるいは点検を行なう。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、単に装置の
稼動を停止し、またRF電極１の冷却を停止して、反応室
10や電極カバー14を開放すると、RF電極１が低温なため
に、RF電極１の表面が結露する。反応室10内部で結露が
起きると、反応室10内の残留プロセスガスと結露による
水とが反応し、有害物を生成する恐れがある。また、電
極カバー14内の冷媒チューブ8aに結露が起き、保守点検
作業後にそのまま高周波電圧をRF電極１に印加すると、
RF電極１と接地状態の電極カバー14との間がショートす
る危険がある。

【０００８】以上の理由から、低温処理装置における結
露は回避しなければならないが、従来は冷却部が結露を
起こさない常温に戻るまで装置を放置した後に、反応室
10や電極カバー14を開放している。しかしながら、RF電
極１の裏面は断熱材13で覆われており、熱交換が抑制さ
れるので、常温に戻るまでに数時間を要し、特に−60℃
に冷却していた場合においては約５時間の放置時間を必
要とし、その間は修理や点検などの作業ができない。そ
の結果、装置の稼動率が低下し、生産性の上で問題とな
っている。

【０００９】本発明の技術的課題は、このような問題に
着目し、低温で処理が行われる装置において、被処理部
を冷却するための電極を短時間に常温に戻せるようにす
ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】図１は本発明による低温
処理装置の基本原理を説明する断面図ある。請求項１の
発明は、図１に示すように、被処理体４を取付ける電極
１に冷媒通路８を設け、冷媒供給装置９から冷媒を供給
して低温状態で処理を行なう装置において、被処理体４
を取付ける電極１に、冷媒通路８に加えて加熱媒体通路
16を設け、加熱媒体通路16に加熱媒体供給装置17を接続
した構成になっている。

【００１１】請求項２の発明は、被処理体４を取付ける
電極１に冷媒通路８を設け、冷媒供給装置９から冷媒を
供給して低温状態で処理を行なう装置において、被処理
体４を取付ける電極１の冷媒通路８と冷媒供給装置９と
の間に、図１に鎖線で示すように、バルブV1、V2を介し
て加熱媒体供給装置17を接続しておき、バルブV1、V2に
よって冷媒通路８を冷媒供給装置９と加熱媒体供給装置
17とに切換え可能な構成になっている。

【００１２】

【作用】図１において、被処理体４を取付ける電極１は
冷媒通路８を有しており、装置の稼動時には、この冷媒
通路８に冷媒を供給し、電極１を介して被処理体４の冷
却が行われる。この装置において、請求項１の発明は、
冷媒通路８のほかに、加熱媒体の通路16を設け、該加熱
媒体通路16に加熱媒体供給装置17が接続されている。

【００１３】そのため、保守点検などに際して電極１な
どの温度を常温に戻す場合は、冷媒供給装置９の稼動を
停止して、電極１の冷却を停止する。そして、加熱媒体
供給装置17を作動させて、加熱媒体通路16に温度の高い
加熱媒体を供給すると、電極１が加熱され、短時間に常
温まで昇温する。

【００１４】請求項２の発明は、電極１の冷媒通路８を
利用して、電極１の加熱を行なうもので、加熱媒体通路
16は必要ない。すなわち、冷媒通路８と冷媒供給装置９
との間においてバルブV1、V2を有しているため、保守点
検などに際して電極１などの温度を常温に戻す場合は、
冷媒供給装置９の稼動を停止して、電極１の冷却を停止
した後、バルブV1、V2を加熱媒体供給装置17側に切り換
える。そして、加熱媒体供給装置17を作動させて、温度
の高い加熱媒体を冷媒通路８に供給すると、電極１が加
熱され、短時間に常温まで昇温する。

【００１５】本発明によれば、電極１などの冷却部が加
熱媒体によって加熱され、短時間に常温まで昇温するた
め、結露が発生しない温度までの待ち時間が短縮され、
短時間に保守点検などの作業に取り掛かることができ、
装置の稼動率低下を最小限に抑えることができる。

【００１６】

【実施例】次に本発明による低温処理装置が実際上どの
ように具体化されるかを実施例で説明する。図２は請求
項１の発明の実施例を示す要部断面図であり、図６に示
す従来装置と同一部分には同じ符号が付されている。RF
電極１の背面は断熱材13で覆われており、かつ電極カバ
ー14を被せて、電極カバー14内に窒素ガスを充填し、空
気が入り込めないようになっている。

【００１７】RF電極１中は、該RF電極１を冷却するため
に、従来装置と同様に冷媒通路８を有しているが、請求
項１の発明では、この冷媒通路８に加えて、加熱媒体通
路16が設けられている。そして、加熱媒体通路16は加熱
媒体供給装置17に接続されている。なお、冷媒通路８と
加熱媒体通路16は同心円状に形成されている。

【００１８】この実施例装置において、いま冷媒供給装
置９から冷媒通路８に冷媒を供給してRF電極１を−60℃
まで冷却した後、冷媒供給を止め、従来の手法にしたが
って装置を放置したところ、RF電極１が15℃まで温度上
昇するのに５時間を要した。

【００１９】これに対し、今度はRF電極１を−60℃まで
冷却した後に、冷媒供給を止め、加熱媒体供給装置17か
ら加熱媒体通路16に25℃の加熱媒体( 水 )を供給し、RF
電極１を加熱した。そして、RF電極１の昇温時間を測定
したところ、図３に示すように約12分で10℃まで昇温し
た。

【００２０】このあと電極カバー14を開けたところ、電
極カバー14内は結露しなかった。また、真空容器６を開
けても、内部は結露しなかった。

【００２１】図４は請求項２の発明の実施例を示す要部
断面図であり、図６に示すに従来装置と同一部分には同
じ符号が付されている。RF電極１の背面は断熱材13で覆
われており、かつ電極カバー14を被せて、電極カバー14
内に窒素ガスを充填し、空気が入り込めないようになっ
ている。

【００２２】RF電極１中は、該RF電極１を冷却するため
に、従来装置と同様に冷媒通路８を有しているが、請求
項２の発明では、この冷媒通路８を利用して、RF電極１
を加熱するようになっている。そのため、冷媒通路８と
冷媒供給装置９との間に、バルブV1、V2を介して加熱媒
体供給装置17が接続されている。

【００２３】この実施例装置において、いま冷媒供給装
置９から冷媒を供給してRF電極１を−60℃まで冷却した
後、冷媒供給を止め、従来の手法にしたがって装置を放
置したところ、RF電極１が15℃まで温度上昇するのに５
時間を要した。

【００２４】これに対し、今度はRF電極１を−60℃まで
冷却した後に、バルブV1、V2を加熱媒体供給装置17側に
切り換え、作動中の加熱媒体供給装置17から冷媒通路８
に25℃の加熱媒体( 水 )を供給し、RF電極１を加熱し
た。そして、RF電極１の昇温時間を測定したところ、図
５に示すように約10分で15℃まで昇温した。

【００２５】このあと電極カバー14を開けたところ、電
極カバー14内は結露しなかった。また、真空容器６を開
けても、内部は結露しなかった。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、低温処理
装置における保守点検に先立って、RF電極１などのよう
な冷却部の冷却を停止した後、冷却部に加熱媒体供給装
置17から加熱媒体を供給して、冷却部を強制的に加熱す
る構成になっている。そのため、RF電極１を結露の起き
ない温度まで速やかに昇温することができ、保守点検作
業までの待ち時間を短縮して、低温処理装置の稼働率を
上げることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による低温処理装置の基本原理を説明す
る断面図である。

【図２】請求項１の発明の実施例を示す断面図である。

【図３】図２の実施例装置における昇温特性を測定した
図である。

【図４】請求項２の発明の実施例を示す断面図である。

【図５】図４の実施例装置における昇温特性を測定した
図である。

【図６】従来の低温処理装置の断面図である。

【符号の説明】

１ (RF)電極２対向電極３静電チャック４ウェーハ（被処理体）５排気口６真空容器７ガス供給口８冷媒通路９冷媒供給装置（低温用チラー） 10 反応室 11 ( 蛍光 )温度計 12 絶縁物 13 断熱材 14 電極カバー 15 絶縁物 16 加熱媒体通路 17 加熱媒体供給装置 V1,V2 バルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中村守孝神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理体(4) を取付ける電極(1) に冷媒
通路(8) を設け、冷媒供給装置(9) から冷媒を供給して
低温状態で処理を行なう装置において、被処理体(4) を取付ける電極(1) に、冷媒通路(8) に加
えて加熱媒体通路(16)を設け、該加熱媒体通路(16)に加
熱媒体供給装置(17)を接続してなる低温処理装置。
【請求項２】被処理体(4) を取付ける電極(1) に冷媒
通路(8) を設け、冷媒供給装置(9) から冷媒を供給して
低温状態で処理を行なう装置において、被処理体(4) を取付ける電極(1) の冷媒通路(8) と冷媒
供給装置(9) との間に、バルブ(V1)、(V2)を介して加熱
媒体供給装置(17)を接続しておき、バルブ(V1)、(V2)に
よって冷媒通路(8) を冷媒供給装置(9) と加熱媒体供給
装置(17)とに切換え可能に構成してなる低温処理装置。