JPH09191006A

JPH09191006A - 試料温度制御方法及び真空処理装置

Info

Publication number: JPH09191006A
Application number: JP8347105A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Ito; 陽一伊藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-12-26
Filing date: 1996-12-26
Publication date: 1997-07-22
Anticipated expiration: 2017-04-02
Also published as: JP3269781B2

Abstract

(57)【要約】【課題】冷却もしくは加温される試料台の試料設置面に
真空下で設置された試料の温度を制度良く制御する。【解決手段】減圧排気される真空容器（１０）と、真空
容器内に設けられ試料が配置される試料設置面が冷却も
しくは加温される試料台（６１）と、試料の裏面と試料
台の試料設置面との間に伝熱ガスを供給するガス供給手
段（１４２）と、ガス供給手段により供給される伝熱ガ
スを間歇的に制御し伝熱ガスの圧力を制御する制御手段
（１４５）とから構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、試料温度制御方法
及び真空処理装置に係り、特に半導体素子基板等の試料
を真空下で温度制御して処理するのに好適な試料温度制
御方法及び真空処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】試料を真空下で処理する場合、該処理を
良好に実施するためには、試料の処理温度を所定温度に
制御することが重要である。

【０００３】試料の真空下での処理温度を所定温度に制
御する技術としては、例えば、特開昭５６−４８１３２
号公報や特開昭６０−１１５２２６号告報また特公昭５
７−４４７４７号公報等に記載の技術が知られている。

【０００４】この内、特開昭５６−４８１３２号公報に
は、被処理物を真空室内の処理ステーションの支持板上
に位置させ、被処理物と支持板との間にガスを送給して
両者間の熱伝導を行う技術が記載されている。ここで、
被処理物は、クランプにより支持板に係止され、被処理
物を望ましい温度に維持するに足る適量のガス、つま
り、高度の熱伝導率を有するガス、例えば、窒素、ネオ
ン、ヘリウムまたは水素がスリットを介して被処理物と
支持板との間に送給される。また、被処理物から熱を除
去するのに適当な熱伝導率を付与するために、０．５〜
２．０Ｔｏｒｒの圧力範囲のガスが使用される。

【０００５】次に、特開昭６０−１１５２２６号公報に
は、冷却される基板台に載置保持されて真空処理される
基板の裏面の少なくとも外周辺を基板台に吸着させ、基
板の裏面と基板台との隙間に冷却ガスを満たすようにし
た技術が記載されている。また、基板台に吸着された基
板の裏面と基板台との隙間に冷却ガスを供給するマスフ
ローコントローラをプロセス制御コンピュータと結合す
ることであらかじめ求めた基板の温度と冷却ガスの供給
量との間の関係から冷却ガスの供給量を制御することに
より基板の温度を一定の温度に保持できることや、基板
の温度を赤外線温度計で計測しながら冷却ガスの供給量
を調整して基板の温度を制御することができることが記
載されている。

【０００６】一方、特公昭５７−４４７４７号公報に
は、プラズマ，スパッタもしくは反応性スパッタエッチ
ング装置を用いてドライエッチングするに当り、一定温
度に保持された支持板上に一対の平面電極を有する吸着
装置を置き、該吸着装置の電極間に電圧を印加して被エ
ッチング物を支持体に静電的に吸着せしめることによっ
て熱的コンタクトを強化し、被エッチング物の温度制御
を効果的にしてエッチングする技術が記載されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】例えば、特開昭５６−
４８１３２号公報に記載された技術は、被処理物と支持
板との間の熱伝導率を高め、これにより、被処理物を望
ましい温度に維持しようとするものであり、真空処理さ
れる被処理物の温度を所定温度に制御しようとする認識
を有していない。このため、被処理物と支持板との間の
距輪の変化等の何等かの原因により被処理物の温度が変
化した場合、これを所定温度に制御することができず、
結果として、被処理物の真空処理を良好に実施し得ない
といった問題を生じる。

【０００８】また、例えば、特開昭６０−１１５２２６
号公報に記載された技術では、あらかじめ求めた基板の
温度と冷却ガスの供給量との間の関係から冷却ガスの供
給量を制御することにより基板の温度を計算上、一定の
温度に保持できるが、これにより、基板の実際の温度を
一定の温度に保持し得るかどうかは不明である。また、
基板の裏面と基板台との間の距離の変化等の何等かの原
因により被処理物の温度が変化した場合、最早、これに
は対応できない。

【０００９】更に、例えば、特公昭５７−４４７４７号
公報に記載された技術でも同様の問題を有している。

【００１０】本発明の目的は、冷却もしくは加温される
試料台の試料設置面に真空下で設置された試料の温度を
常に精度良く制御できる試料温度制御方法を提供するこ
とにあり、また、これにより真空処理を良好に実施し得
る真空処理装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的は、減圧下に設
置され冷却もしくは加温される試料台の試料設置面に試
料を配置・固定し、該固定された試料の裏面と試料台の
試料設置面との間に伝熱ガスを導入して試料の温度を制
御する方法において、伝熱ガスの供給を間歇的に行い伝
熱ガスの圧力を調整する方法とし、減圧排気される真空
容器と、真空容器に設けられ真空容器内で試料が配置・
固定される試料設置面を有し試料設置面が冷却もしくは
加温される試料台と、試料の裏面と試料台の試料設置面
との間に伝熱ガスを供給するガス供給手段とを具備する
真空処理装置において、ガス供給手段により供給される
伝熱ガスを間歇的に制御し伝熱ガスの圧力を制御する制
御手段を設けた装置とすることにより、達成される。

【００１２】

【発明の実施の形態】試料台は、その試料設置面を減圧
排気される処理室内に有している。試料台は、冷却もし
くは加温される。試料が、このような試料台の試料設置
面に設置される。伝熱用ガスが、試料台の試料設置面と
該試料設置面に設置された試料の試料設置面を対向する
裏面との間に導入される。試料台の試料設置面と試料の
裏面との間のガス圧力が検出される。該検出ガス圧力値
は制御目標ガス圧力値と比較され、導入される伝熱用ガ
スの供給を間歇的に供給・制御して、該制御目標ガス圧
力に調節される。例えば、試料の裏面と試料台の試料設
置面との間の距離の変化等の何等かの原因により試料の
温度が変化しようとした場合、該変化は、試料台の試料
設置面と試料の裏面との間のガス圧力の変化として現わ
れる。該ガス圧力の変化は検知され、そして、制御目標
ガス圧力に調節される。これにより、試料の温度は、所
定温度に制御されて維持される。また、このようなこと
で、処理室で真空処理される試料の温度は、所定処理温
度に制御されて維持される。従って、試料の温度の変化
により生じる真空処理の不都合が排除されて試料の真空
処理が良好に実施される。

【００１３】以下、本発明の一実施例を図１〜図７によ
り説明する。

【００１４】図１は、本発明を適用した有磁場型のマイ
クロ波プラズマエッチング装置の装置構成図であり、図
２〜図７は、図１の装置での試料裏面と試料台試料設置
面との間の伝熱ガスの圧力（以下、裏面圧力と略）の制
御例の模式図である。

【００１５】図１で、真空容器１０の頂壁１１には、開
口１２が形成されている。放電管２０は、この場合、そ
の形状が略半球形状でる。放電管２０の開放端の形状，
寸法は、開口１２に略一致している。放電管２０は、そ
の開放端を開口１２に略一致させて真空容器１０の頂壁
１１に気密を保持し設けられている。放電管２０の外側
には、その内部に放電管２０を含み導波管３０が設けら
れている。マイクロ波発振手段であるマグネトロン４０
と導波管３０とは、導波管３１で連結されている。導波
管３０の外周には、磁場発生手段であるソレノイドコイ
ル５０が、この場合、上下方向に２段環装さている。ソ
レノイドコイル５０は、通電量調節手段（図示省略）を
介して電源（図示省略）に接続されている。試料台軸６
０は、その下部を真空容器１０外に突出して真空容器１
０の底壁１３に気密を程持し、かつ、底壁１３と絶縁さ
れて設けられている。試料台軸６０の軸心は、この場
合、開口１２の中心を略通り放電管２０の軸心と略一致
させられている。試料台軸６０の形状は、この場合、円
柱である。試料台６１の形状は、この場合、略平板であ
り、その寸法は、試料７０より大きく、また。開口１２
よりも小さくなっている。試料台６１は、その中心を試
料台軸６０の軸心に略一致させ試料台軸６０の上端部に
略水平に設けられている。試料台６１の上面は、試料設
置面となっている。この場合、試料台６１の試料設置面
は、開口１２の下方に位置させられている。試料台６１
の試料設置面には、この場合、絶縁膜８０がコーティン
グされている。真空容器１０の頂壁１１内には、ガス導
入路９０が形成さている。ガス導入路９０のガス導出端
は、真空容器１０内と放電管２０内とで形成された空間
１００に開口させられている。ガス導入路９０のガス導
入端には、ガス導管（図示省略）の一端が連結されてい
る。ガス導管の他端は、エッチングガス源（図示省略）
に連結されている。ガス導管には、ガス流量制御器（図
示省略），開閉弁（図示省略）等が設けられている。排
気管１１０の一端は、真空容器１０内に連通して真空容
器１０の底壁１３に連結されている。排気管１１０の他
端は、真空ポンプ１１１の吸気口に連結されている。排
気管１１０には、排気抵抗可変弁（図示省略），開閉弁
（図示省略）等が設けられている。バイアス用電源であ
る高周波電源１２０が試料台軸６０に接続されている。
試料台軸６０と試料台６１とは電気的に導通状態にあ
る。

【００１６】図１で、試料台６１内には、試料設置面と
対応した位置で、この場合、冷媒流路（図示省略）が形
成されている。試料台軸６０，試料台６１内には、冷媒
供給路（図示省略），冷媒排出路（図示省略）が形成さ
れている。冷媒供給路の一端は、冷媒流路の冷媒入口に
連通させられている。冷媒排出路の一端は、冷媒流路の
冷媒出口に連通させられている。冷媒供給循環手段であ
るサーキュレータ１３０の冷媒出口と冷媒供給路の他端
とは、冷媒供給管１３１で連結されている。サーキュレ
ータ１３０の冷媒入口と冷媒排出器の他端とは、冷媒排
出管１３２で連結されている。

【００１７】図１で、試料台６１の試料設置面に試料７
０を設置する手段は、この場合、絶縁膜８０，直流電源
８１を有し、静電吸着力により試料７０を吸着固定して
設置する手段である。直流電源８１の、この場合、正極
は試料台軸６０に接続され、その負極は接地されてい
る。

【００１８】図１で、試料台軸６０，試料台６１内に
は、伝熱ガス供給路１４０が形成されている。伝熱ガス
供給路１４０の一端は、試料台６１に試料７０がない状
態では絶縁膜８０を挿通し空間１００に開口させられて
いる。伝熱ガス導管１４１の一端は、伝熱ガス供給路１
４０の他端に連通して試料台軸６０に連結され、その他
端は、伝熱ガス源１４２に連結されている。伝熱ガス導
管１４１には、流量制御器１４３が設けられ、また、そ
の後流側には、開閉弁１４４が設けられている。流量制
御器１４３の流量制御部は、制御装置１４５に接続され
ている。裏面圧力を検出する手段としては、この場合、
バラトロン型の圧力計１４６が使用される。圧力計１４
６は、この場合、開閉弁１４４の後流側で伝熱ガス導管
１４１に取り付けられている。圧力計１４６は、制御装
置１４５に接続されている。排気管１４７の一端が伝熱
ガス供給路１４０に連通して試料台軸６０に連結されて
いる。排気管１４７の他端は、真空ポンプ１１１の吸気
口に連結されている。排気管１４７には、開閉弁１４８
が設けられている。

【００１９】図１で、真空ポンプ１１１が作動開始さ
れ、これにより空間１００は、所定圧力に減圧排気され
る。また、これと共に、開閉弁１４４が閉止、開閉弁１
４８が開放され、伝熱ガス流路１４０，伝熱ガス導管１
４１，圧力計１４６も排気管１４７を介して排気され
る。その後、開閉弁１４８は閉止される。また、空間１
００には、公知の搬送手段（図示省略）で半導体素子基
板等のエッチング処理される試料７０が搬入される。該
搬入された試料７０は、搬送手段から試料台６１の絶縁
膜８０面に渡され該面に被エッチング面上向き姿勢で載
置される。その後、搬送手段は、試料７０のエッチング
処理を阻害しない場所に退避させられる。また、直流電
源８１の作動により試料７０は、絶縁膜８０を介して試
料台６１に静電吸着，固定される。一方、サーキュレー
タ１３０が作動させられ、所定温度を有する冷媒が冷媒
供給管１３１，冷媒供給路，冷媒流路，冷媒排出路，冷
媒排出管１３２を順次流通して循環させられる。これに
より試料台６１は、所定温度に冷却される。また、開閉
弁１４４が開放され、伝熱ガス源１４２にあるヘリウム
ガス等の熱伝導性の良好な伝熱ガスが伝熱ガス導管１４
１，伝熱ガス流路１４０を流通して試料７０の裏面と絶
縁膜８０面との間の隙間に供給される。該隙間に供給さ
れる伝熱ガスの流量は、流量制御器１４３により所定流
量に制御される。このような伝熱ガスの隙間への供給に
より試料台６１と試料７０との間での絶縁膜８０を介し
ての熱の移動が高効率に実施され、試料７０は、所定温
度に冷却される。また、一方、エッチングガス源にある
所定のエッチングガスが、所定流量でガス導管，ガス導
入路９０を通って空間１００に導入される。該導入され
たエッチングガスの一部は、真空ポンプ１１１，排気抵
抗可変弁の作動により排気され、空間１００は、所定の
エッチング処理圧力に調節されて維持される。この状態
で、マグネトロン４０が作動させられマイクロ波が発振
される。該発振されたマイクロ波は、導波管３１，３０
を伝播して放電管２０に吸収されマイクロ波電界が生成
される。これと共に、ソレノイドコイル５０の作動によ
り磁場が形成される。空間１００の放電管２０部分にあ
るエッチングガスは、マイクロ波電界と磁場との相乗作
用によりプラズマ化される。所定温度に冷却されている
試料７０の被エッチング面は、該プラズマを利用してエ
ッチングされる。

【００２０】このようなエッチング処理中に、試料７０
の裏面と試料台６１の試料設置面、この場合、絶縁膜８
０面との間の距離の変化等の何等かの原因により試料７
０の温度が変化しようとした場合、該変化は、試料７０
の裏面と絶縁膜８０面との間のガス圧力の変化として現
われる。該ガス圧力の変化は、制御装置１４５，圧力計
１４６により検知され、そして、試料７０の裏面と絶縁
膜８０面との間のガス圧力は、試料７０の所定処理温度
制御における制御目標圧力に調節される。これにより、
試料７０の温度は、エッチング処理中に所定温度に制御
されて維持される。

【００２１】例えば、試料７０の裏面と絶縁膜８０面と
の間のガス圧力が、制御目標圧力以下に低下しようとし
た場合、該圧力変化は、圧力計１４６で裏面圧力を検出
し該検出圧力を制御装置１４５に入力し制御装置１４５
で制御目標圧力と検出圧力とを比較することで検知され
る。該圧力変化の検知は、試料７０の少なくともエッチ
ング処理中に連続的に実施される。裏面圧力が制御目標
圧力以下に低下しようとすることは、試料７０の温度が
所定処理温度以上に上昇しようとすることである。そこ
で、制御装置１４５から流量制御器１４３に制御信号が
出力される。これにより、流量制御器１４３での流量
は、裏面圧力を制御目標圧力とするために必要な流量に
制御される。

【００２２】また、例えば、裏面圧力が、制御目標圧力
以上に上昇しようとした場合、上記操作と逆操作にて裏
面圧力を制御目標圧力に調節することができるが、その
他に、開閉弁１４８を開弁し真空ポンプ１１１で伝熱ガ
スを排気するようにすることでも対処できる。この場
合、流量制御器１４３での流量は一定流量で排気量が調
節される。

【００２３】従って、試料の温度は、エッチング処理中
に所定温度に制御されて維持されるので、エッチング処
理精度（選択性，形状制御性）を高精度に保持でき歩留
り低下を防止できる。

【００２４】また、次のような条件における試料７０の
温度制御について更に説明する。

【００２５】（１）試料７０の被エッチング面は、２段
エッチング処理される。

【００２６】（２）１段目のエッチング処理時の試料１
０の温度と２段目のエッチング処理時の試料７０の温度
とは異なり、２段目のエッチング処理時の試料７０の温
度が低い温度である。

【００２７】なお、試料７０の温度は、上記したように
裏面圧力と相関関係にあり、試料７０の温度が低くなれ
ば、裏面圧力は高くなる。つまり、試料７０の温度を低
くするには、裏面圧力を高くする必要がある。この場
合、１段目のエッチング試理時の試料７０の温度に対応
する裏面圧力をＰ₁、２段目のエッチング処理時の試料
７０の温度に対応する裏面圧力をＰ₂とすれば、試料７
０の温度制御における制御目標圧力は、１段目のエッチ
ング処理時においてはＰ₁，２段目のエッチング処理時
においてはＰ₂となる。

【００２８】図１〜図３で、制御装置１４５からの信号
により流量制御器１４３の流量設定値は、まず、流量制
御器１４３における最大流量Ｑ₁に設定される。開閉弁
１４４を開放することで、試料７０の裏面と絶縁膜８０
面との間の隙間には、流量Ｑ₁で伝熱ガスが供給され
る。これにより、裏面圧力は０から目標値Ｐ₁に向って
上昇する。該裏面圧力は、圧力計１４６により検出さ
れ、該検出値は信号化されて制御装置１４５に入力され
る。制御装置１４５では、予め入力された目標値Ｐ₁と
圧力計１４６での検出値との比較演算が実施される。こ
れにより、圧力計１４６での検出値が目標値Ｐ₁に達す
る（図２でＡ点）と制御装置１４５から流量制御器１４
３に信号が出力される。流量制御器１４３の流量設定値
は図３に示すように制御装置１４５からの信号により流
量Ｑ₂に変更される。該流量Ｑ₂は、裏面圧力の定常値が
目標値Ｐ₁と一致する値であり、予め制御装置１４５に
入力されている。これにより、裏面圧力は図２に示すよ
うに目標値Ｐ₁まで上昇した後に、行き過ぎを生じるこ
となしに目標値Ｐ₁で定常に達して維持される。なお、
初期導入する伝熱ガスの流量を流量制御器１４３におけ
る最大流量Ｑ₁に設定したのは、エッチング処理開始時
の試料７０の急激な温度上昇を抑制しようとしたもので
あり、該目的が達成できる流量であれば流量制御器１４
３における最大流量とする必要性は特にない。試料７０
の１段目のエッチング処理が終了する時間（図２ではＢ
点）に達すると、マグネトロン４０，ソレノイドコイル
５０の作動が一旦停止されプラズマの生成が停止され
る。また、流量制御器１４３の流量設定値は、図３に示
すように制御装置１４５からの信号により流量Ｑ₁に変
更される。つまり、例えば、試料７０の１段目のエッチ
ング処理の終了信号が制御装置１４５に入力されること
で、流量設定値を上記のように変更されるための信号が
制御装置１４５から流量制御器１４３に入力される。こ
れにより、裏面圧力は、図２に示すようにＰ₁から次の
目標値Ｐ₂に向って上昇する。該裏面圧力は、上記と同
様に圧力計１４６により検出され、該検出値は信号化さ
れて制御装置１４５に入力される。制御装置１４５で
は、予め入力された次の目標値Ｐ₂と圧力計１４６での
検出値との比較演算が実施される。これにより、圧力計
１４６での検出値が目標値Ｐ₂に達する（図２でＣ点）
と制御装置１４５から流量制御器１４３に信号が出力さ
れる。流量制御器１４３の流量設定値は、図３に示すよ
うに制御装置１４５からの信号により流量Ｑ₃に変更さ
れる。該流量Ｑ₃は、裏面圧力の定常値が目標値Ｐ₂と一
致する値であり、予め制御装置１４５に入力される。こ
れにより、裏面圧力は、図２に示すように目標値Ｐ₂ま
で上昇した後に、行き過ぎを生じることなしに目標値Ｐ
₂で定常に達して維持される。なお、試料７０の２段目
のエッチング処理は、裏面圧力が目標値Ｐ₂に達した時
点（図２でＣ点）で開始される。

【００２９】一方、２段目のエッチング処理時の試料の
温度が、上記とは逆に高い場合には、次のような制御が
実施される。この場合、１段目のエッチング処理時の試
料の温度に対応する裏面圧力をＰ₁，２段目のエッチン
グ処理時の試料の温度に対応する裏面圧力をＰ₃とすれ
ば、試料の温度制御における制御目標圧力は、１段目の
エッチング処理時においてはＰ₁、２段目のエッチング
処理時においてはＰ₂となる。

【００３０】図１，図４，図５で、１段目のエッチング
処理に対応する裏面圧力の制御は上記と同様であり、説
明を省略する。図１，図４，図５で、試料７０の１段目
のエッチング処理が終了する時間（図４ではＢ点）に達
すると、マグネトロン４０，ソレノイドコイル５０の作
動が一旦停止されプラズマの生成が停止される。また、
これと共に、開閉弁１４４が閉止、開閉弁１４８が開放
され、伝熱ガス流路１４０、伝熱ガス導管１４１、圧力
計１４６は排気管１４７を介して排気される。これらの
操作信号は、例えば、試料７０の１段目のエッチング処
理の終了信号が制御装置１４５に入力されることで、そ
れぞれの部品等に出力される。これにより、裏面圧力
は、図４に示すように目標値Ｐ₁から初期値（０）まで
低下する。裏面圧力が初期値に達した時点（図４ではＤ
点）で、制御装置１４５からの信号により開閉弁１４４
が開放、開閉弁１４８が閉止される。これと共に、制御
装置１４５から流量制御器１４３に信号が出力される。
流量制御器１４３の流量設定値は、図５に示すように制
御装置１４５からの信号により流量制御器１４３におけ
る最大流量Ｑ₁に変更される。これにより、裏面圧力は
初期値から目標値Ｐ₃に向って上昇する。該裏面圧力
は、圧力計１４６により検出され、該検出値は信号化さ
れて制御装置１４５に入力される。制御装置１４５で
は、予め入力された目標値Ｐ₃と圧力計１４６での検出
値との比較演算が実施される。これにより、圧力計１４
６での検出値が目標値Ｐ₃に達する（図４ではＥ点）と
制御装置１４５から流量制御器１４３に信号が出力され
る流量制御器１４３の流量設定値は、図５に示すように
制御装置１４５からの信号により流量Ｑ₄は、裏面圧力
の定常値が目標値Ｐ₃と一致する値であり、予め制御装
置１４５に入力されている。これにより、裏面圧力は、
図４に示すように目標値Ｐ₃まで上昇した後に、行き過
ぎを生じることなとに目標値Ｐ₃で定常に達して維持さ
れる。なお、試料７０の２段目のエッチング処理は、裏
面圧力が目標値Ｐ₃に達した時点（図４でＥ点）で開始
される。

【００３１】更に、試料が３段以上のエッチング処理さ
れ、しかも、それぞれでの試料の温度が異なる場合は、
上記の温度制御操作が組合されて実施される。例えば、
１段目のエッチング処理時の試料の温度よりも２段目の
エッチング処理時の試料の温度が高く、また、２段目の
エッチング処理時の試料の温度よりも３段目のエッチン
グ処理時の試料の温度が低く設定される場合、次のよう
な温度制御操作が実施される。この場合、１段目のエッ
チング処理時の試料の温度に対応する裏面圧力をＰ₁、
２段目のそれをＰ₂また３段目のそれをＰ₄とすれば、試
料の温度制御における制御目標圧力は、１段目のエッチ
ング処理時においてＰ₁、２段目のエッチング処理時に
おいてはＰ₂、３段目のエッチング処理時においてはＰ₄
となる。

【００３２】図１，図６，図７で１段目および２段目の
エッチング処理に対応する裏面圧力の制御は上記の同様
であり、説明を省略する。図１，図６，図７で、試料７
０の２段目のエッチング処理が終了する時間（図６では
Ｆ点）に達すると、マグネトロン４０，ソレノイドコイ
ル５０の作動が一旦停止されプラズマの生成が停止され
る。また、これと共に制御装置１４５からの操作信号に
より開閉弁１４４が停止，開閉弁１４８が開放され、伝
熱ガス流路１４０、伝熱ガス導管１４１，圧力計１４６
は排気管１４７を介して排気される。これにより、裏面
圧力は図６に示すように目標値Ｐ₂から初期値（０）ま
で低下する。裏面圧力が初期値に達した時点（第６図で
はＧ点）で、制御装置１４５からの信号により開閉弁１
４４が開放、開閉弁１４８が閉止される。これと共に、
制御装置１４５から流量制御器１４３に信号が出力され
る。流量制御器１４３の流量設定値は、図７に示すよう
に制御装置１４５からの信号により流量制御器１４３に
おける最大流量Ｑ₁に変更される。これにより、裏面圧
力は初期値から目標値Ｐ₄に向って上昇する。該裏面圧
力は、圧力計１４６により検出され、該検出値は信号化
されて制御装置１４５に入力される。制御装置１４５で
は、予め入力された目標値Ｐ₄と圧力計１４６での検出
値との比較演算が実施される。これにより、圧力計１４
６での検出値が目標値Ｐ₄に達する（図６ではＨ点）と
制御装置１４５から流量制御器１４３に信号が出力され
る。流量制御器１４３の流量設定値は、図７に示すよう
に制御装置１４５からの信号により流量Ｑ₅に変更され
る。該流量Ｑ₅は、裏面圧力の定常値が目標値Ｐ₄と一致
する値であり、予め制御装置１４５に入力されている。
これにより、裏面圧力は、図６に示すように目標値Ｐ₄
まで上昇した後に、行き過ぎを生じることなしに目標値
Ｐ₅で定常に達して維持される。なお、試料７０の３段
目のエッチング処理は、裏面圧力が目標値Ｐ₄に達した
時点（図６ではＨ点）で開始される。

【００３３】従って、２段エッチング処理される試料の
温度をそれぞれの段のエッチング処理中にそれぞれ所定
温度に制御，維持できるので、２段エッチング処理精度
を高精度に保持でき歩留り低下を防止できる。

【００３４】本発明の第２の実施例を図８〜図１０によ
り説明する。図８で、上記一実施例を説明する図１と異
なる点は、排気管１４７に流量制御器１４９が設けら
れ、該流量制御器１４９が制御装置１４５に電気的に接
続された点である。なお、図８で、その他図１と同一装
置、部品等は同一符号で示し説明を省略する。

【００３５】図８〜図１０で、この場合の試料７０の温
度制御について説明する。なお、この場合、試料７０の
被エッチング面は、２段エッチング処理され、１段目の
エッチング処理時の試料７０の温度と２段目のエッチン
グ処理時の試料７０の温度とは異なり、２段目のエッチ
ング処理時の試料７０の温度が低い温度である。この場
合、１段目のエッチング処理時の試料７０の温度に対応
する裏面圧力をＰ₁、２段目のエッチング処理時の試料
７０の温度に対応する裏面圧力をｐ₂とすれば、試料７
０の温度制御における制御目標圧力は、１段目のエッチ
ング処理時においてはＰ₁、２段目のエッチング処理時
においては、ｐ₂となる。制御装置１４５には、目標値
Ｐ₁，Ｐ₂が入力されると共に、それらの上限値，下限値
がそれぞれ入力される。図８〜図１０で、制御装置１４
５からの信号により流量制御器１４３の流量設定値は、
まず、流量制御器１４３における最大流量Ｑ₁に設定さ
れる。開閉弁１４４を開放することで、試料７０の裏面
と絶縁膜８０面との間の隙間には、流量Ｑ₁で伝熱ガス
が供給される。これにより、裏面圧力は０から、この場
合、目標値Ｐ₁の上限値に向って上昇する。該裏面圧力
は、圧力計１４６により検出され、該検出値は信号化さ
れて制御装置１４５に入力される。制御装置１４５で
は、予め入力された目標値Ｐ₁の上限値と圧力計１４６
での検出値との比較との比較演算が実施される。これに
より、圧力計１４６での検出値が目標値Ｐ₁の上限値に
達する（図９ではａ点）と制御装置１４５から流量制御
器１４３，１４９にそれぞれ信号が出力される。流量制
御器１４３の流量設定値は、図１０に示すように制御装
置１４５からの信号により、この場合、流量０に変更さ
れる。また、これと共に、流量制御器１４９の流量設定
値は、図１０に示すように制御装置１４５からの信号に
より、この場合、流量０から流量Ｑ₆に変更される。こ
れにより、試料７０の裏面と絶縁膜８０との間の隙間へ
の伝熱ガスの供給は停止され、逆に該隙間の伝熱ガス
は、流量Ｑ₆で排気される。これにより、裏面圧力は目
標値Ｐ₁の上限値からその下限値に向って降下する。該
裏面圧力は、圧力計１４６により検出されて制御装置１
４５に入力される。圧力計１４６での検出値が目標値Ｐ
₁の下限値に達する（図９ではｂ点）と制御装置１４５
から流量制御器１４３，１４９にそれぞれ信号が出力さ
れる。流量制御器１４３の流量設定値は、図１０に示す
ように制御装置１４５からの信号により、流量０から、
この場合、流量Ｑ₇に変更される。また、これと共に、
流量制御器１４９の流量設定値は、図１０に示すように
制御装置１４５からの信号により流量Ｑ₆から再び流量
０に変更される。これにより、試料７０の裏面と絶縁膜
８０との間の隙間には、伝熱ガスが流量Ｑ₇で供給され
るようになり、また、該隙間の伝熱ガスの排気は停止さ
れる。このようにして１段目のエッチング処理時の試料
７０の温度は、所定処理温度に制御されて維持される。
その後、２段目のエッチング処理時の試料７０の温度も
上記操作と同様に図９，図１０に示すようにして所定処
理温度に制御されて維持される。なお、図９でＣ点に達
した時点でプラズマは一旦消滅させられる。

【００３６】本実施例では、上記一実施例での効果と同
様の効果が得られる。

【００３７】本発明は、以上のエッチング処理のみなら
ず、また、冷却して処理するものにも限定されず、その
他の真空下で試料を温度制御して処理する技術にも問題
なく広く適用できる。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、裏面圧力を制御目標圧
力に常に維持できるので、真空処理される試料の温度を
常に精度良く制御できる効果がある。

【００３９】また、本発明によれば、温度を常に精度良
く制御した状態で試料を真空処理できるので、試料の真
空処理を良好に実施し得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の有磁場型のマイクロ波プラ
ズマエッチング装置の装置構成図である。

【図２】図１の装置での裏面圧力の制御例の模式例であ
る。

【図３】図２の裏面圧力制御における伝熱ガス流量の制
御例を示す図である。

【図４】図１の装置での裏面圧力の他の制御例の模式例
である。

【図５】図４の裏面圧力制御における伝熱ガス流量の制
御例を示す図である。

【図６】図１の装置での裏面圧力のさらに他の制御例の
模式例である。

【図７】図６の裏面圧力制御における伝熱ガス流量の制
御例を示す図である。

【図８】本発明の第２の実施例の有磁場型のマイクロ波
プラズマエッチング装置の装置構成図である。

【図９】図８の装置での裏面圧力の制御例の模式図であ
る。

【図１０】図９の裏面圧力制御における伝熱ガス流量の
制御例を示す図である。

【符号の説明】

１０…真空容器、２０…放電管、３０，３１…導波管、
４０…マグネトロン、５０…ソレノイドコイル、６１…
試料台、７０…試料、８０…絶縁膜、９０…ガス導入
路、１１１…真空ポンプ、１３０…サーキュレータ、１
３１…冷媒供給管、１３２…冷媒排出管、１４０…伝熱
ガス供給路、１４１…伝熱ガス導管、１４２…伝熱ガス
源、１４３，１４９…流量制御器、１４４，１４８…開
閉弁、１４５…制御装置、１４６…圧力計、１４７…排
気管。

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 // Ｈ０１Ｌ 21/203 Ｈ０１Ｌ 21/203 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】減圧下に設置され冷却もしくは加温される
試料台の試料設置面に試料を配置・固定し、該固定され
た試料の裏面と前記試料台の試料設置面との間に伝熱ガ
スを導入して前記試料の温度を制御する方法において、
前記伝熱ガスの供給を間歇的に行い前記伝熱ガスの圧力
を調整することを特徴とする試料温度制御方法。
【請求項２】減圧排気される真空容器と、該真空容器に
設けられ該真空容器内で試料が配置・固定される試料設
置面を有し該試料設置面が冷却もしくは加温される試料
台と、前記試料の裏面と前記試料台の試料設置面との間
に伝熱ガスを供給するガス供給手段とを具備する真空処
理装置において、前記ガス供給手段により供給される伝
熱ガスを間歇的に制御し前記伝熱ガスの圧力を制御する
制御手段を設けたことを特徴とする真空処理装置。