JPH09298192A

JPH09298192A - 半導体装置の製造装置および静電チャックからのウエハ脱着方法

Info

Publication number: JPH09298192A
Application number: JP4316997A
Authority: JP
Inventors: Shingo Kadomura; 新吾門村
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-03-04
Filing date: 1997-02-27
Publication date: 1997-11-18

Abstract

(57)【要約】【課題】低温エッチング技術を真に実用化し得る、半
導体装置の製造装置の提供が望まれている。【解決手段】冷却手段を備えた試料台１２を内部に配
置した真空チャンバー２と、プラズマを発生させるプラ
ズマ発生手段とを備え、冷却手段で試料台１２を冷却す
ることにより試料台１２上に載置される半導体基体Ｗの
温度を調整しつつ、プラズマを発生させて半導体基体Ｗ
を処理する半導体装置の製造装置１である。冷却手段
は、液化ガスあるいは気体を冷熱媒体として用い、冷熱
媒体の流路を、試料台１２に流れる前の位置にて径の異
なる複数の配管２１ａ〜２１ｄを並列に配置して形成
し、かつ配管２１ａ〜２１ｄを通して冷熱媒体を試料台
１２に流すことによりこれを冷却するよう構成されてい
る。冷却手段には、複数の配管２１ａ〜２１ｄのそれぞ
れに流す冷熱媒体の量を調整する調整手段２２が設けら
れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に微細加工に好
適なエッチング装置として用いられる半導体装置の製造
装置と、この製造装置においてウエハ固定用に好適に用
いられる静電チャックからの、ウエハ脱着方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、超ＬＳＩにおける微細加工への要
求は益々厳しいものとなっており、例えばエッチング処
理に関しては、寸法変換差を限りなく抑えた高精度微細
加工と下地に対する高選択比とを両立させた処理方法が
不可欠になっている。ところで、酸化膜系以外の材料を
プラズマエッチングした場合における、異方性形状の確
保については、周知のとおりいわゆる側壁保護膜の存在
によってなされている。すなわち、この側壁保護膜は、
プラズマエッチング時に生成した反応生成物がプラズマ
中で再解離することで形成される有機ポリマー等が、パ
ターンの側壁に堆積して形成されるもので、該パターン
の側壁を保護してこの側壁がエッチングされるのを防ぐ
といった役目を果たすものである。

【０００３】ところが、この側壁保護膜は反応生成物か
らの堆積物によって形成されるため、エッチングによっ
て形成されるパターンが凸である場合では、その幅が細
ければ相対的に側壁保護膜が厚くなりすぎ、全体のパタ
ーン幅が所望する幅より太くなってしまう。同様に、エ
ッチングによって形成されるパターンが凹溝や孔である
場合では、その幅や径が狭ければ（小さければ）相対的
に側壁保護膜が厚くなりすぎ、全体のパターン幅あるい
はパターン径が所望する幅（径）より一層狭く（小さ
く）なってしまう。したがって、前述したように各種パ
ターンの微細化が進み、パターン幅が細く（狭く）ある
いはパターン径が小さくなると、側壁保護膜を利用して
エッチングの異方性形状を確保しようとした場合、得ら
れるパターンの寸法精度が低下してしまうのである。

【０００４】このような不都合を解決するため、近時、
高速排気を行いつつエッチングを行うことにより、寸法
精度を確保するといった試みがなされ、注目されてい
る。この高速排気プロセスは、従来のエッチング処理装
置より排気速度の大きなポンプを取り付け、かつ、エッ
チングガスのコンダクタンスを改善することにより、エ
ッチング処理中におけるエッチングガスのレジデンスタ
イム（滞留時間）を短くし、エッチング処理中に反応生
成物がプラズマ中で再解離するのを抑制したものであ
る。そして、このような高速排気プロセスによれば、反
応生成物の再解離による堆積物を大幅に減らせるので、
寸法変換差の絶対値とそのばらつきを極めて効果的に抑
制することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
高速排気プロセスでは、反応生成物を速やかに排気する
ことから側壁保護膜の供給源が減少してしまい、側壁保
護膜が十分な厚さに形成されず異方性形状の確保が不十
分になってしまうため、オーバーエッチングを行った際
に得られるパターンの形状精度が悪化するといった新た
な課題を生じている。つまり、オーバーエッチング時
に、下地との選択比を確保するため基板印加バイアスを
低下させると、側壁保護膜が薄くしたがって弱いため、
サイドエッチやノッチングの発生が避けられなくなって
しまい、逆に形状確保のため印加バイアスを高くする
と、今度は下地との選択比が低下してしまうのである。

【０００６】このように選択比と形状とがトレードオフ
の関係となっている問題を解決し、選択比と異方性形状
とを両立できる技術として、エッチング時のウエハ温度
を０℃以下に冷却するいわゆる低温エッチング技術が提
案されている。この低温エッチング技術は、例えば田地
氏らのグループ（日立中研）によって報告（1988 DRYPR
OCESS SYMPOSIUM 「Low-Temperature Microwave Plasma
Etching」）されたもので、試料温度を低下させること
によってラジカル反応を抑制し、低い基板バイアス下で
も異方性形状を確保することができるようにしたもので
ある。

【０００７】しかし、この低温エッチング技術にあって
も以下に述べる不都合がある。第１に、Ｗポリサイドの
ように反応生成物の蒸気圧の異なる材料に対してはその
加工が困難である。なぜなら、Ｗポリサイドをエッチン
グするにあたっては、ＷＳｉ_xをエッチングしたときに
生ずるＷＣｌ_x、ＷＯ_xＣｌ_y等の反応生成物の蒸気圧
が低いため、ポリシリコンをエッチングするのに都合の
よい温度まで試料を低温化してしまうと、ＷＳｉ_xのエ
ッチングができなくなってしまうからである。

【０００８】第２に、エッチング時において、ΔＴ（試
料台の設定温度とウエハ温度の差）が大きくなってしま
う。すなわち、例えばコンタクトホールの加工において
は、下地Ｓｉとの選択比確保には低温化が効果的である
ものの、低温化は過剰なポリマー堆積によるコンタクト
ホール形状のテーパ化を招いてしまうことから、前述し
たごとく低温条件の設定が難しく、しかも、コンタクト
ホールの加工ではＳｉ−Ｏボンドを切るためどうしても
入射エネルギーを大きくする必要があり、これがΔＴの
上昇を招いてしまうのである。したがって、このような
不都合から、低温エッチングとはいっても実際には、中
途半端な温度でしかエッチングができなくなっているの
である。

【０００９】このような不都合を解消するためには、例
えば反応生成物の蒸気圧の異なる材料をそれぞれエッチ
ングする間や、ジャストエッチングとオーバーエッチン
グとの間等でウエハ等からなる試料の設定温度を変える
ことが考えられる。しかし、フロリナート等の液体を冷
媒とする従来のチラーを用いた冷却システムでは、短時
間で温度変更を行うことができず、したがって従来の低
温エッチングでは、前述したように低温エッチング技術
の本来の効果を十分に発揮することができる温度によ
り、その実施が行えないでいるのである。

【００１０】また、近年のプラズマプロセス、特にドラ
イエッチングプロセスでは、高密度プラズマの使用が必
須となっており、これに伴い、プラズマ照射時のウエハ
温度上昇を抑えるため、ウエハをステージに密着固定す
るため該試料台に静電チャックを組み込むことが提案さ
れ一部に実施されている。静電チャックは、絶縁材料か
らなる誘電体と直流電圧印加電極とが一体化されて構成
されたものである。

【００１１】ところで、静電チャックのウエハ吸着力
は、直流の印加電圧と誘電体の体積固有抵抗によって決
まる。特に、体積固有抵抗は吸着原理そのものが変わっ
てくることから、その制御は重要である。一般に、静電
チャック用誘電体として、体積固有抵抗が１０¹⁴〔Ω・
ｃｍ〕以上の材料を用いている場合には、高抵抗型と呼
ばれ、基本的に直流電圧印加時のクーロン力だけでウエ
ハをステージに吸着させるようになっている。したがっ
て、この高抵抗型のものでは、クーロン力のみでの吸着
なので、除電時に残留電荷によるウエハの脱着トラブル
が起きることがないものの、高い吸着力を得る場合それ
だけ高い印加電圧が必要となり、誘電体の耐圧が問題に
なることから誘電体として使える材料が限られてしま
う。

【００１２】一方、静電チャック用誘電体として、体積
固有抵抗が１０¹²〔Ω・ｃｍ〕以下の材料を用いる場合
には、直流電圧印加時のクーロン力のみでなく、静電チ
ャック表面とウエハ裏面との間を流れる微少電流によっ
て吸着力を増す、いわゆるジョンソンラーベック効果が
吸着原理として用いられる。したがって、このものでは
そのジョンソンラーベック効果によって比較的低い電圧
でも高い吸着力が得られるというメリットがあるもの
の、吸着力が強い分、逆に誘電体からの残留電荷の除去
が難しく、一般的な除電プロセスである、直流電圧ＯＦ
Ｆ→逆電圧印加→除電用プラズマ放電という一連のシー
ケンスでは、残留電荷を除去しきれず、ウエハがステー
ジに密着したまま剥がれないといったトラブルが起こる
ことがある。

【００１３】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、低温エッチング技術を真
に実用化し得る半導体装置の製造装置を提供するととも
に、このような低温技術の実用化に不可欠な高精度の温
度制御を可能にするべく静電チャックを用いた場合の、
ウエハ脱着に伴う不都合を解消した、静電チャックから
のウエハ脱着方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明における請求項１
記載の半導体装置の製造装置では、冷却手段を備えた試
料台を内部に配置した真空チャンバーと、該真空チャン
バー内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段とを備
え、前記冷却手段で前記試料台を冷却することにより該
試料台上に載置される半導体基体の温度を調整しつつ、
プラズマを発生させて前記半導体基体を処理する半導体
装置の製造装置において、前記冷却手段は、液化ガスあ
るいは気体を冷熱媒体として用い、該冷熱媒体の流路
を、前記試料台に流れる前の位置にて径の異なる複数の
配管を並列に配置して形成し、かつ該配管を通して前記
冷熱媒体を試料台に流すことにより該試料台を冷却する
よう構成されてなり、該冷却手段には、前記複数の配管
のそれぞれに流す冷熱媒体の量を調整する調整手段が設
けられたことを前記課題の解決手段とした。

【００１５】この半導体装置の製造装置によれば、液化
ガスあるいは気体からなる冷熱媒体を用いて試料台上の
半導体基体の温度調整（冷却）を行うようにしたので、
従来のごとく液体を冷媒とした冷却法に比べ急速な冷却
が可能になる。すなわち、急速な温度降下には、基本的
にできるだけ低い温度の冷媒の大量供給が望ましいもの
の、従来のように冷熱媒体として液体を用いると、低い
温度ではこの冷熱媒体の粘度が高くなってしまうことか
ら大量供給が難かしくなり、十分な熱交換が行えなくな
ってしまう。一方、本発明では前述したように液化ガス
あるいは気体を冷熱媒体として用いているので、粘性が
高くなることにより大量供給が阻まれることがなく、十
分量の冷熱媒体の供給が可能になり、所望する温度への
急速冷却が可能になるのである。

【００１６】また、試料台への冷熱媒体の流路を、径の
異なる複数の配管を並列に配置して形成し、該配管のそ
れぞれに流す冷熱媒体の量を調整手段で調整するように
したので、例えば必要流量に合わせて流す配管を選択す
るようにすれば、所望する流量に確実にしかも瞬時に調
整することができ、したがって流路を一つの配管によっ
て形成し、この配管中を流れる冷熱媒体の流量を調整し
て冷却度を制御する場合に比べ、流量を精度良く調整で
き、これにより細かい温度制御が可能になる。

【００１７】本発明における請求項７記載の静電チャッ
クからのウエハ脱着方法では、絶縁材料からなる誘電体
と導体からなる電極とを備えた静電チャックにウエハを
載置固定し、該ウエハにプラズマ処理を施し、その後該
静電チャックからウエハを脱着するに際して、ウエハを
脱着するに先立って前記静電チャックの誘電体を常温以
下に冷却し、その後、除電プラズマをかけて静電チャッ
クからウエハを脱着することを前記課題の解決手段とし
た。

【００１８】このウエハ脱着方法にあっては、誘電体と
して例えばプラズマ処理時における温度下において体積
固有抵抗が１０¹²〔Ω・ｃｍ〕程度の材料を用いれば、
ウエハ吸着時においては直流電圧印加時のクーロン力の
みでなく、静電チャック表面とウエハ裏面との間を流れ
る微少電流によっても吸着力を増すことから、比較的低
い直流電圧の印加でウエハの静電吸着が可能になる。ま
た、ウエハを脱着するに先立って前記静電チャックの誘
電体を常温以下に冷却するので、該誘電体の体積固有抵
抗が例えば１０¹⁴〔Ω・ｃｍ〕程度となり、これにより
残留電荷を少なくすることが可能になる。そして、この
後除電プラズマをかけて静電チャックからウエハを脱着
するので、この脱着時における残留電荷に起因するトラ
ブルが防止される。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を参照して詳
しく説明する。図１は、本発明の半導体装置の製造装置
をプラズマエッチング装置に適用した一実施形態例を示
す図であり、図１中において符号１はプラズマエッチン
グ装置（以下、エッチング装置と略称する）である。こ
のエッチング装置１は、ＲＦアンテナを二箇所に設置し
たヘリコン波プラズマ発生源と、上下方向に移動可能な
ステージとを備えて構成されたものであり、拡散チャン
バー（真空チャンバー）２と、この拡散チャンバー２の
上部に設けられたＲＦアンテナ３、３と、拡散チャンバ
ー２の天板２ａの上にループ状に設置されたＲＦアンテ
ナ４と、拡散チャンバー２の下部外側に設けられてエレ
クトロンの壁での消失を抑えるためのカスプ磁場を形成
するマルチポール磁石５とを有したものである。ＲＦア
ンテナ３、３は、拡散チャンバー２の上部に形成された
直径３５０ｍｍの円筒状石英菅からなるベルジャー６の
外側を周回して設けられたものであり、Ｍ＝１モードの
プラズマが立つアンテナ形状のものである。これらＲＦ
アンテナ３、３の外側には、内周コイルと外周コイルと
からなるソレノイドコイルアッセンブリ７が配設されて
いる。このソレノイドコイルアッセンブリ７のうち内周
コイルは、ヘリコン波の伝搬に寄与し、外周コイルは生
成されたプラズマの輸送に寄与するものである。また、
ＲＦアンテナ３、３にはマッチングネットワーク８を介
して電源９が接続されており、ＲＦアンテナ４にはマッ
チングネットワーク１０を介して電源１１が接続されて
いる。

【００２０】また、拡散チャンバー２内には、ウエハ等
の半導体基体からなる試料Ｗを支持固定するためのステ
ージ（試料台）１２が設けられ、さらに拡散チャンバー
２内のガスを排気するための排気口１３が真空ポンプ等
の負圧手段（図示略）に接続されて形成されている。ス
テージ１２は、試料Ｗを上下に移動させるための昇降機
構（図示略）と、ヒータ付きの静電チャックによるウエ
ハ密着機構（図示略）とを備えたもので、試料Ｗへの入
射イオンエネルギーを制御するためのバイアス電源１４
に接続されたものである。

【００２１】また、このステージ１２には、冷媒配管１
５、１６を介してチラー１７が接続され、さらに試料Ｗ
の温度を計測するための蛍光ファイバ温度計（温度検知
手段）１８が接続されている。チラー１７は、例えばフ
ロン等からなる−１４０℃のガス冷媒（冷熱媒体）を冷
媒配管１５を介してステージ１２に供給し、かつ冷媒配
管１６を介してステージ１２から返送されたガス冷媒を
受け入れさらにこれを所定温度に冷却するもので、この
ようなガス冷媒の循環によってステージ１２上に支持固
定された試料Ｗを冷却するものである。

【００２２】冷媒配管１５には、これとチラー１７との
間に冷却度調整部１９が配設されている。この冷却度調
整部１９は、図２に示すように冷媒配管１５に接続され
た連結菅２０ａと、チラー１７に接続された連結菅２０
ｂと、これら連結菅２０ａ、２０ｂとの間に配設された
複数の調整配管２１ａ〜２１ｄと、これら調整配管２１
ａ〜２１ｄにそれぞれ設けられた極低温バルブ２２とを
備えたものである。調整配管２１ａ〜２１ｄは、全てそ
の内径が異なるよう形成されたものであり、それぞれの
内径は、予め設定された量のガス冷媒をチラー１７から
ステージ１２に供給できるように調整されたものであ
る。すなわち、チラー１７から供給されるガス冷媒の圧
力と、内径によって決まる調整配管２１ａ〜２１ｄの開
口面積より、該調整配管中を流れるガス冷媒の流速が決
まり、これによって所定時間あたりの流量が決定される
のである。

【００２３】また、極低温バルブ２２…は、この実施形
態例ではそれぞれ全開と全閉との二種類の形態をとるよ
うに形成されたもので、全開によってこれが配設された
調整配管の内径によって決まる流量のガス冷媒を冷媒配
管１５中に供給し、全閉によってこれが配設された調整
配管からのガス冷媒の供給を停止させるものである。ま
た、この冷却調整部１９における、連結菅２０ｂと前記
冷媒配管１６との間にはバイパス配管２３が配設されて
おり、このバイパス配管２３には極低温バルブ２４が配
設されている。バイパス配管２３は、チラー１７から連
結菅２０ｂに流れたガス冷媒の一部を、冷媒配管１６を
介してチラー１７に返送する流路となるものであり、極
低温バルブ２４はこの冷媒配管１６を介してチラー１７
に返送されるガス冷媒の量を調整するものである。した
がって、この極低温バルブ２４は、連結菅２０ｂを通過
して前記調整配管２１ａ〜２１ｄに流れるガス冷媒の総
量を決定するものともなっているのである。

【００２４】そして、このようなチラー１７、冷却調整
部１９における連結菅２０ａ、２０ｂ、調整配管２１ａ
〜２１ｄ、冷媒配管１５から、本発明における冷却手段
が構成され、また、極低温バルブ２２…、極低温バルブ
２４から本発明における調整手段が構成されている。す
なわち、ステージ１２は、前記チラー１７等からなる冷
却手段に接続されたことにより、該冷却手段を備えたも
のとなっているのである。

【００２５】ここで、試料Ｗの冷却の度合いは、チラー
１７から供給される冷媒の流量によって制御されるよう
になっている。すなわち、ステージ１２を冷却して試料
Ｗの温度を所望する温度に冷却するには、図１に示すよ
うに蛍光ファイバ温度計１８で検知された温度をＰＩＤ
コントローラからなるフィードバック制御装置（フィー
ドバック制御手段）２５で検出し、ここで予め設定され
た試料Ｗの温度との差から、予め実験や計算によって決
定されたガス冷媒流量となるようにフィードバック制御
装置２５で前記極低温バルブ２１…、２３の開閉あるい
は開閉度を制御する。なお、図１においては、エッチン
グガス導入孔、ゲートバルブ等の装置細部についてはそ
の図示を省略している。

【００２６】次に、このようなエッチング装置１を用い
たドライエッチング処理方法の一例を、図３（ａ）〜
（ｃ）を参照して説明する。この処理方法は、Ｗポリサ
イドを２ステップのエッチング処理によって加工する方
法であり、図３（ａ）に示すようにシリコン基板３０上
のＳｉＯ₂膜３１の上にポリシリコン層３２とＷＳｉ_x
層３３とからなるＷポリサイドを形成し、さらにこの上
にフォトレジストパターン３４を形成した試料Ｗの、Ｗ
ポリサイドをエッチング処理してこれをフォトレジスト
パターン３４に対応したパターン形状に加工するもの
で、第１ステップとして常温でメインエッチングを、続
く第２ステップとして低温によるオーバーエッチングを
行うものである。

【００２７】まず、以下の条件で常温（２０℃）による
第１ステップのメインエッチングを行い、図３（ｂ）に
示すようにＷＳｉ_x層３３とポリシリコン層３２とを、
ポリシリコン層３２の一部を残した状態にまでエッチン
グ除去する。・第１ステップ（メインエッチング）エッチングガス；Ｃｌ₂／Ｏ₂ ５０／１０ＳＣＣＭ圧；５ｍＴｏｒｒソースパワー１（ＲＦアンテナ４）；２５００Ｗ（１３．５６Ｈｚ）ソースパワー２（ＲＦアンテナ３、３）；２５００Ｗ（１３．５６Ｈｚ）ＲＦバイアス；１００Ｗ試料温度；２０℃ なお、ここでの試料温度調整については、ステージ１２
に備えられた静電チャックのヒータ（図示略）とチラー
１７による冷却とを併用して行い、特に前述したフィー
ドバック制御装置２５による極低温バルブ２４の開度の
調整によって試料温度を微調整している。

【００２８】次に、この第１ステップに続く第２ステッ
プのオーバーエッチング処理を行うため、一旦エッチン
グ装置１における放電を切り、拡散チャンバー２内に残
存するガスを排気口１３から排気する。そして、後述す
る第２ステップに用いるエッチングガス（本実施形態例
では第１ステップと同一のガスを用いている）を拡散チ
ャンバー２内に導入し、このガスを安定させて拡散チャ
ンバー２内を一定の圧力に調整する。また、このような
一連の操作の間に、すなわち第１ステップのエッチング
処理が終了したら直ちに、前記冷却手段における調整配
管２１ａ〜２１ｄのうちの最も内径の大きい配管２１ａ
の極低温バルブ２２を全開し、かつ他の配管２１ｂ〜２
１ｄを全閉し、さらにバイパス配管２３における極低温
バルブ２４を全閉して、チラー１７からガス冷媒をステ
ージ１２に供給し、試料Ｗを急速冷却する。なお、調整
配管２１ａは、この例では冷媒配管１５と同じかこれよ
りやや大きい内径に形成されたもので、これにより冷媒
配管１５を含む前記冷却手段においては、調整配管２１
ａが全開されることによってその冷却能力が最も高い状
態となる。

【００２９】このような急速冷却によって試料Ｗは、約
３０秒という短時間で後述するエッチング温度である−
３０℃に到達した。このとき、前述した一連の操作、す
なわち放電を切ってから拡散チャンバー２内の残存ガス
を排気し、さらに新たなエッチングガス導入してこれを
安定させるといった一連の操作が、急速冷却に要する時
間以上あるいはほぼ同じ時間かかることから、この急速
冷却に要する時間が、試料Ｗのエッチング処理に要する
時間を遅らせる要因となることがない。

【００３０】続いて、放電を再度行って以下の条件で低
温（−３０℃）による第２ステップのオーバーエッチン
グを行い、図３（ｃ）に示すようにＳｉＯ₂膜３１上に
露出した状態で残ったポリシリコン層３２の一部をエッ
チング除去する。・第２ステップ（オーバーエッチング）エッチングガス；Ｃｌ₂／Ｏ₂ ５０／１０ＳＣＣＭ圧；５ｍＴｏｒｒソースパワー１（ＲＦアンテナ４）；２５００Ｗ（１３．５６Ｈｚ）ソースパワー２（ＲＦアンテナ３、３）；２５００Ｗ（１３．５６Ｈｚ）ＲＦバイアス；２０Ｗ試料温度；−３０℃

【００３１】このようにしてオーバーエッチング処理を
行うと、このエッチング処理が低温冷却下における処理
であることから、形成される側壁保護膜が薄くても低温
化によりラジカル反応を抑制することができ、したがっ
て過剰なラジカルアタックに耐え得るようになり、第１
ステップに比べて１００Ｗから２０Ｗと試料への印加バ
イアスを低くしても、アンダーカットやノッチングの発
生を抑えることができる。よって、１００％のオーバー
エッチ下でも形状に影響を与えることなく、選択比１０
０以上を確保しつつ、図３（ｃ）に示したように十分な
異方性形状を確保することができる。

【００３２】このようなエッチング装置１にあっては、
冷熱媒体として大量供給が容易な液化ガスあるいは気体
からなるガス冷媒を用い、これによってステージ１２上
の試料Ｗの冷却を行うようにしたので、従来のごとく液
体を冷媒とした冷却法に比べ試料Ｗを急速に冷却するこ
とができ、したがって試料Ｗを短時間で所望する温度に
調整することができる。また、このように試料Ｗを短時
間で温度調整することができることから、前述したよう
に反応生成物の蒸気圧の異なるＷポリサイドに対して
も、常温によるメインエッチングと低温によるオーバー
エッチングとの２ステップでエッチング処理することに
より、高選択比と、異方性形状の確保、すなわち高精度
微細加工とを両立させて行うことができる。しかも、ス
テップ間で試料温度を短時間で変化させることができる
ようにしたので、ステップ間における放電の停止やエッ
チングガスの変更などといった一連の操作に要する時間
内、あるいはこれに近い時間で温度変更を行うことがで
き、したがってスループットを低下させることなく複数
のステップからなるドライエッチング処理を迅速に行う
ことができる。

【００３３】また、ステージ１２へのガス冷媒（冷熱媒
体）の流路を、径の異なる複数の調整配管２１ａ〜２１
ｄを並列に配置して形成し、該配管２１ａ〜２１ｄのそ
れぞれに流す冷熱媒体の量を極低温バルブ２２…で調整
するようにしたので、フィードバック制御装置２５によ
ってこれら極低温バルブ２２…の開閉、および極低温バ
ルブ２４の開閉を制御することにより、ステージ１２に
供給するガス冷媒の流量を所望する量に確実にしかも瞬
時に調整することができ、したがって流路を一つの配管
によって形成し、この配管中を流れる冷熱媒体の流量を
調整して冷却度を制御する場合に比べ、流量を精度良く
調整でき、これにより細かい温度制御を可能にしてエッ
チング加工の一層の高精度化を可能にすることができ
る。

【００３４】なお、このような２ステップのエッチング
処理が終了した後、新たな試料に対して同じ処理装置で
同じ処理を連続して繰り返し行う場合には、第２ステッ
プが終了して処理後の試料を取り出した後、新たな試料
を拡散チャンバ２内に入れるに先立って最初のステッ
プ、この例では第１ステップにおける試料設定温度にス
テージ１２を調整しておく。すなわち、前記例では、第
２ステップで試料設定温度を−３０℃にしていたのを、
静電チャックのヒータ（図示略）でステージ１２を加熱
し、さらに前記冷却手段における調整配管２１ａ〜２１
ｄの全ての極低温バルブ２２…を全閉し、かつバイパス
配管２３における極低温バルブ２４を全開して、チラー
１７からのステージ１２へのガス冷媒の供給を停止し、
試料Ｗを急速加熱する。

【００３５】すると、一つの試料のエッチング処理が終
了した後、新たな試料のエッチング処理にとりかかるま
での時間を短縮化することができ、特に、新たな試料を
拡散チャンバ２内に搬送するまでの時間内、あるいはこ
れに近い時間でステージ１２試料設定温度にまで温度変
更できれば、スループットを低下させることなく、すな
わち十分な生産性の効率を確保した状態で複数のステッ
プからなるエッチング処理を行うことができる。

【００３６】次に、図１のエッチング装置１を用いたド
ライエッチング処理方法の他の例を、図４（ａ）〜
（ｃ）を参照して説明する。この処理方法は、コンタク
トホールをエッチング処理によって加工する方法であ
り、図４（ａ）に示すようにシリコン基板４０上のＳｉ
Ｏ₂層４１の上にフォトレジストパターン４２を形成し
た試料Ｗの、ＳｉＯ₂層４１をエッチング処理してこれ
をフォトレジストパターン４２に対応したパターン形状
に加工するもので、第１ステップとして常温でジャスト
エッチング（メインエッチング）を、続く第２ステップ
として低温によるオーバーエッチングを行うものであ
る。

【００３７】まず、以下の条件で第１ステップのジャス
トエッチングを行い、図４（ｂ）に示すようにＳｉＯ₂
層４１を、薄膜となる一部を残した状態にまでエッチン
グ除去する。・第１ステップ（ジャストエッチング）エッチングガス；Ｃ₄Ｆ₈／Ｏ₂ ５０／１０ＳＣＣＭ圧；５ｍＴｏｒｒソースパワー１（ＲＦアンテナ４）；２５００Ｗ（１３．５６Ｈｚ）ソースパワー２（ＲＦアンテナ３、３）；２５００Ｗ（１３．５６Ｈｚ）パルスＯＮ／ＯＦＦ；１０μｓｅｃ／３０μｓｅｃＲＦバイアス；５００Ｗ試料温度；２０℃ なお、ここでの試料温度調整についても、先の例の場合
と同様に、ステージ１２に備えられた静電チャックのヒ
ータ（図示略）とチラー１７による冷却とを併用して行
い、特に前述したフィードバック制御装置２５による極
低温バルブ２４の開度の調整によって試料温度を微調整
している。

【００３８】次に、この第１ステップに続く第２ステッ
プのオーバーエッチング処理を行うため、一旦エッチン
グ装置１における放電を切り、拡散チャンバー２内に残
存するガスを排気口１３から排気する。そして、後述す
る第２ステップに用いるエッチングガス（本実施形態例
でも第１ステップと同一のガスを用いている）を拡散チ
ャンバー２内に導入し、このガスを安定させて拡散チャ
ンバー２内を一定の圧力に調整する。また、このような
一連の操作の間に、すなわち第１ステップのエッチング
処理が終了したら直ちに、先の例と同様に前記冷却手段
における調整配管２１ａ〜２１ｄのうちの最も内径の大
きい配管２１ａの極低温バルブ２２を全開し、かつ他の
配管２１ｂ〜２１ｄを全閉し、さらにバイパス配管２３
における極低温バルブ２４を全閉して、チラー１７から
ガス冷媒をステージ１２に供給し、試料Ｗを急速冷却す
る。

【００３９】すると、このような急速冷却によって試料
Ｗは、先の例の場合と同様に約３０秒という短時間で後
述するエッチング温度である−５０℃に到達した。した
がって、この例にあっても、放電を切ってから拡散チャ
ンバー２内の残存ガスを排気し、さらに新たなエッチン
グガス導入してこれを安定させるといった一連の操作
が、急速冷却に要する時間以上にかかることから、この
急速冷却に要する時間が、試料Ｗのエッチング処理に要
する時間を遅らせる要因となることがない。

【００４０】続いて、放電を再度行って以下の条件で低
温（−５０℃）による第２ステップのオーバーエッチン
グを行い、図４（ｃ）に示すようにシリコン基板４０上
に露出した状態で残ったＳｉＯ₂層４１の一部をエッチ
ング除去し、コンタクトホール４３を形成する。・第２ステップ（オーバーエッチ）エッチングガス；Ｃ₄Ｆ₈／Ｏ₂ ５０／１０ＳＣＣＭ圧；５ｍＴｏｒｒソースパワー１（ＲＦアンテナ４）；２５００Ｗ（１３．５６Ｈｚ）ソースパワー２（ＲＦアンテナ３、３）；２５００Ｗ（１３．５６Ｈｚ）パルスＯＮ／ＯＦＦ；１０μｓｅｃ／３０μｓｅｃＲＦバイアス；２００Ｗ試料温度；−５０℃

【００４１】このようにしてオーバーエッチング処理を
行うと、このエッチング処理が低温冷却下における処理
であることから、先の例の場合と同様に形成される側壁
保護膜が薄くても低温化によりラジカル反応を抑制する
ことができ、したがって過剰なラジカルアタックに耐え
得るようになり、第１ステップに比べて５００Ｗから２
００Ｗと試料への印加バイアスを低くしても、アンダー
カットやノッチングの発生を抑えることができる。よっ
て、例えば第１ステップのジャストエッチングから低温
化してしまうと、形成するコンタクトホールの側壁に有
機ポリマーが堆積してコンタクトホールの形状がテーパ
化してしまい、微細なホール開口ができなくなってしま
うものの、この例のようにオーバーエッチングのみ低温
化することにより、この問題を解消してシリコン基板４
０に対する選択比１００以上を確保しつつ、図４（ｃ）
に示したように十分な異方性形状のコンタクトホール４
３を再現性良く形成することができる。

【００４２】したがって、本発明のエッチング装置１に
あっては、前述したように試料Ｗを急速に冷却して試料
Ｗを短時間で所望する温度に調整することができること
から、このようなエッチング処理に適用しても、高選択
比と、異方性形状の確保、すなわち高精度微細加工とを
両立させることができ、しかも、スループットを低下さ
せることなく複数のステップからなるエッチング処理を
行うことができる。

【００４３】なお、前記実施形態例では、４本の調整配
管２１ａ〜２１ｄを用いて冷却調整部１９を構成した
が、調整配管については、使用条件に応じて、２本、３
本、あるいは５本以上のいづれを選択してもよいのはも
ちろんである。また、前記実施形態例では、蛍光ファイ
バ温度計１８とフィードバック制御装置２５とを設けた
ことにより、極低温バルブ２２…、極低温バルブ２４か
らなる調整手段の調整度を制御して冷却手段による冷却
度を調整するようにしたが、本発明はこれに限定される
ことなく、例えば、蛍光ファイバ温度計１８とフィード
バック制御装置２５とに代えて、プラズマ発生手段で発
生したプラズマの密度およびイオンの加速電圧に応じて
試料Ｗに加えられる入熱量に基づき、前記調整手段によ
る調整度を制御するデータベース制御装置（データベー
ス制御手段）を、該調整手段に接続した状態で設けても
よい。

【００４４】すなわち、プラズマ処理装置においては、
プラズマ密度（電子密度）Ｎｅおよびイオンの加速電圧
Ｖｐｐが大きくなれば試料Ｗに加えられる入熱量が大と
なり、プラズマ密度（電子密度）Ｎｅおよびイオンの加
速電圧Ｖｐｐが小さくなれば試料Ｗに加えられる入熱量
が小となる、といったようにこれらＮｅとＶｐｐによっ
て入熱量が決まることから、特にプラズマ処理中の試料
の温度制御を行うためには、冷却手段による試料の冷却
として、試料を所望する温度に維持できる冷熱媒体量に
前記入熱量を相殺するだけの冷熱媒体量を加えた量の、
冷熱媒体をステージ１２に供給するようにすればよい。
したがって、プラズマ密度（電子密度）Ｎｅおよびイオ
ンの加速電圧Ｖｐｐと、これらによって決まる入熱量を
相殺するための冷熱媒体量との関係を予め実験、計算等
によって求め、その関係をコンピューター等からなるデ
ータベース制御手段に記憶させておき、この関係から求
まる冷却度に基づいて該データベース制御装置で前記調
整手段を制御することにより、試料を所望する温度に調
整することができるのである。

【００４５】このように蛍光ファイバ温度計１８とフィ
ードバック制御装置２５とに代えてデータベース制御手
段を設ければ、蛍光ファイバ温度計１８をステージ（試
料台）１２に取り付けなくてよいことから、該ステージ
１２の形状や構成の自由度が大きくなり、装置全体の簡
略化が可能になる。また、データベース制御装置に処理
の全工程を記憶させ、かつ各工程毎にその時間や温度な
どの条件を記憶させておけば、この装置による処理の自
動化を一層進めることができる。

【００４６】さらに、前記実施形態例では、チラー１
７、冷却調整部１９における連結菅２０ａ、２０ｂ、調
整配管２１ａ〜２１ｄ、冷媒配管１５から、本発明にお
ける冷却手段を構成し、極低温バルブ２２…、極低温バ
ルブ２４から本発明における調整手段が構成したが、他
に例えば、冷却手段を、チラー１７とこれからステージ
に冷熱媒体を供給する一本あるいは複数本の冷媒配管と
によって構成し、調整手段を、該冷媒配管の開口面積を
変化させて該配管中を流れる冷熱媒体の量を調整するニ
ードルバルブ、あるいは邪魔板によって構成してもよ
い。このように調整手段をニードルバルブや邪魔板によ
って構成すれば、設備が簡略になることにより、装置全
体の構成の簡略化を図ることができる。また、前記エッ
チング装置１では、冷却手段に加え、本発明における加
熱手段となるヒータをステージ１２に設けたが、本発明
の製造装置においては、冷却手段のみを備えた構成とし
てもよい。

【００４７】次に、本発明の静電チャックからのウエハ
脱着方法について説明する。静電チャックは、例えば図
１に示したステージ１２に内蔵されたものであり、この
ステージ１２は、図５に示すように金属製ジャケット５
０上に、静電チャック５１が一体化されて構成されたも
のである。

【００４８】金属製ジャケット５０は、真空精密鋳造法
によって形成されたアルミニウム製のもので、その内部
にヒータ５２と冷媒配管５３とを埋め込んだものであ
る。ヒータ４は、金属製ジャケット５０の面積（底面
積）に応じた大型で大容量のシーズヒータからなるもの
で、図示しない配線を介して電源に接続されたものであ
る。冷媒配管５３は、ＡｌやＣｕなどの熱伝導率が高い
金属からなるもので、先にステージ１２の説明において
述べた冷却手段、すなわち図１に示したチラー１７、冷
却調整部１９における連結管２０ａ、２０ｂ、調整配管
２１ａ〜２１ｄ、冷媒配管１５に接続されたものであ
り、該冷却手段から供給されたガス冷媒を金属製ジャケ
ット５０内に流し、金属製ジャケット５０との間で熱交
換を行わせるためのものである。なお、このような構成
のもとに該金属製ジャケット５０は、前記のチラー１７
等からなる冷却手段を備えたものとなっている。

【００４９】ここで、このような金属製ジャケット５０
を得るには、前述したように真空精密鋳造法が採用され
る。この真空精密鋳造法は、ヒータ５２と冷媒配管５３
とを鋳型に入れてその中に溶融したＡｌを流し込み、減
圧下でプレス鋳造して作製する方法であり、減圧下での
プレスにより鋳造時にＡｌ中の気泡を無くし、強度等に
問題のないＡｌの鋳物を作れるようにした技術である。
そして、このような真空精密鋳造法で作製されたことに
より、金属製ジャケット５０にはその金属部分とヒータ
５２との間、および金属部分と冷媒配管５３との間にそ
れぞれ気泡が留まることがなく、したがって得られた金
属製ジャケット５０はヒータ５２と金属部分との間、お
よび冷媒配管５３と金属部分との間の熱交換（熱伝導）
がより迅速なものとなっている。

【００５０】すなわち、この真空精密鋳造法によれば、
通常の鋳造法のように金属内に気泡などが生じるおそれ
ないので、予め用意したヒータ５２や冷媒配管５３など
を金属（Ａｌ）と容易に一体化することができ、かつ冷
媒配管５３の耐圧性を高めることができ、したがってＡ
ｌソリッドを削りだして作ったものと変わらぬ品質が得
られるのである。

【００５１】静電チャック５１は、円板状の誘電体５４
と、これの下面に設けられた電極５５とによって構成さ
れたものである。誘電体５４は、熱伝導率が高く、体積
固有抵抗がプラズマ処理時の温度で１０ ¹¹〜１０¹²〔Ω
・ｃｍ〕程度のオーダーである絶縁材料、この例では窒
化アルミニウム（ＡｌＮ）（熱伝導率；０．２３５〔ca
l/cm・sec ・℃〕）からなるものである。ここで、窒化
アルミニウムの、温度による体積固有抵抗の変化を表す
グラフを図６に示す。

【００５２】電極５５は導体からなるもので、この例で
は、前記金属製ジャケット５０上に誘電体５４を固定す
るためのろう付け層、すなわち金属製ジャケット５０と
誘電体５４との間に設けられた厚さ０．５ｍｍ程度のろ
う材により形成されたものとなっている。このろう材と
して具体的には、チタン、スズ、アンチモン、マグネシ
ウムからなる合金等が挙げられる。ここで、この電極５
５は、図５中に示さないものの配線を介して高圧電源に
接続され、これにより該電極５５に直流電圧が印加され
ると、前記誘電体５４が吸着力を発揮するようになって
いる。なお、この静電チャック５１には、前述したよう
に誘電体５４上に載置保持されるウエハを押し上げるた
めのプッシャーピン（図示略）が埋設され、さらに該プ
ッシャーピンには、これを誘電体５４の面上に突出させ
あるいは該面下に埋没させる出没機構（図示略）が接続
されている。

【００５３】このような構成のステージ１２にあって
は、電極５５が、誘電体５４を金属製ジャケットに固定
するためのろう付け層によって形成されているので、誘
電体５４と電極５５との接合を確実にするとともに電極
５４を薄厚に形成することができ、しかも、該電極５４
がろう材、すなわち熱伝導性の良好な金属あるいは合金
からなっているため、金属製ジャケット５０から誘電体
５４への熱伝導、さらに該誘電体５４からウエハＷへの
熱伝導を速やかにすることができる。よって、該ステー
ジ１２によれば、その静電チャック５１に固定されるウ
エハＷの温度調節（温度変更）を、短時間でしかも高精
度で行うことができる。

【００５４】このような構成からなる静電チャック５１
を備えたステージ１２を用い、図１に示したエッチング
装置１によってエッチング処理を行うには、例えばＡｌ
膜のプラズマエッチング処理を行う場合、まず、該ステ
ージ１２の温度をヒータ５２によって８０℃に設定する
とともに、該ステージ１２の静電チャック５１によって
ウエハＷを静電吸着し、続いてＡｌ膜のプラズマエッチ
ング処理を行う。

【００５５】このようにしてエッチング処理を行った
後、該静電チャック５１からウエハＷを脱着するに際し
ては、該ウエハＷを脱着するに先立ち、前記静電チャッ
ク５１の誘電体５４を常温以下、この例では−２０℃に
冷却する。ここで、静電チャック５１の冷却について
は、図１に示したチラー１７等からなる冷却手段によ
り、金属製ジャケット５０の冷媒配管５３内に所定温度
に冷却されたガス冷媒を供給し、さらにこれを循環させ
ることによって行う。このようにして静電チャック５１
の誘電体５４を冷却すると、誘電体５４を形成する窒化
アルミニウムの体積固有抵抗が図６に示したように１０
¹²〔Ω・ｃｍ〕のオーダーから１０¹⁴〔Ω・ｃｍ〕のオ
ーダーに大きく変化し、これにより誘電体５４の残留電
荷が減る。

【００５６】そして、このように誘電体５４を冷却しそ
の残留電荷が減ったら、ウエハＷ脱着のための除電プラ
ズマを以下のような条件で行う。ガス；Ａｒ１００ＳＣＣＭ圧；１Ｐａソースパワー；５００Ｗステージ温度；−２０℃ このような除電プラズマにより、ウエハＷを何のトラブ
ルも無く静電チャック５１から容易に脱着することがで
きる。また、冷却手段として、図１に示したチラー１７
等からなる構成要素を用いているため、静電チャック５
１の誘電体５４の冷却を迅速にしかも高精度に行うこと
ができ、これにより従来とほとんど同じ時間でウエハ脱
着を行うことができ、かつ脱着時にウエハが取り外せな
いなどといったトラブルを確実に防止することができ
る。

【００５７】なお、この例では静電チャック５１の誘電
体５４として窒化アルミニウムを用いたが、本発明はこ
れに限定されることなく、他に例えば、Ａｌ₂Ｏ₃−
７．５％ＴｉＯ₂の焼結セラミックスを用いることもで
きる。この焼結セラミックスから静電チャックの誘電体
５４を形成したステージ１２を用い、先の例と同様に図
１に示したエッチング装置１によってエッチング処理を
行うには、例えば酸化膜（ＳｉＯ₂膜）のエッチングを
行う場合、まず、該ステージ１２の温度をヒータ５２に
よって５０℃に設定するとともに、該ステージ１２の静
電チャック５１によってウエハＷを静電吸着し、続いて
酸化膜のプラズマエッチング処理を行う。

【００５８】このようにしてエッチング処理を行った
後、該静電チャック５１からウエハＷを脱着するに際し
ては、該ウエハＷを脱着するに先立ち、前記静電チャッ
ク５１の誘電体５４を常温以下、この例では−１００℃
に冷却する。ここで、静電チャック５１の冷却について
は、先の例と同様に、図１に示したチラー１７等からな
る冷却手段により、金属製ジャケット５０の冷媒配管５
３内に所定温度に冷却されたガス冷媒を供給し、さらに
これを循環させることによって行う。このようにして静
電チャック５１の誘電体５４を冷却すると、誘電体５４
を形成するＡｌ₂Ｏ₃−７．５％ＴｉＯ₂の焼結セラミ
ックスの体積固有抵抗が１０¹¹〔Ω・ｃｍ〕のオーダー
から１０¹⁴〔Ω・ｃｍ〕のオーダーに大きく変化し、こ
れにより誘電体５４の残留電荷が減る。

【００５９】そして、このように誘電体５４を冷却しそ
の残留電荷が減ったら、ウエハＷ脱着のための除電プラ
ズマを以下のような条件で行う。ガス；Ａｒ１００ＳＣＣＭ圧；１Ｐａソースパワー；５００Ｗステージ温度；−１００℃ このような除電プラズマにより、この例においてもウエ
ハＷを何のトラブルも無く、静電チャック５１から容易
に脱着することができる。また、冷却手段として、図１
に示したチラー１７等からなる構成要素を用いているた
め、先の例と同様に静電チャック５１の誘電体５４の冷
却を迅速にしかも高精度に行うことができる。

【００６０】なお、本発明における静電チャックからの
ウエハ脱着方法においては、金属製ジャケット５０に備
えられるその冷却手段を、図１、図２に示したチラー１
７、冷却調整部１９における連結菅２０ａ、２０ｂ、調
整配管２１ａ〜２１ｄ、冷媒配管１５、および金属製ジ
ャケット５０内の冷媒配管５３によって構成したが、特
にチラー１７、冷却調整部１９における連結菅２０ａ、
２０ｂ、調整配管２１ａ〜２１ｄ、冷媒配管１５からな
る構成については、先に半導体装置の製造装置について
説明した際述べたように、例えば、冷却手段を、チラー
１７とこれからステージに冷熱媒体を供給する一本ある
いは複数本の冷媒配管とによって構成し、調整手段を、
該冷媒配管の開口面積を変化させて該配管中を流れる冷
熱媒体の量を調整するニードルバルブ、あるいは邪魔
板、さらには極低温バルブ等によって構成してもよい。

【００６１】また、前記のウエハ脱着方法の例において
は、ウエハＷを脱着するに先立って前記静電チャックの
誘電体を−２０℃、−１００℃に冷却したが、本発明で
いう常温以下の温度とはこれらの温度に限定されること
なく、誘電体５４の材質に応じ、これを１０¹²〔Ω・ｃ
ｍ〕程度のオーダーにできる２０℃程度以下の温度であ
れば、全て採用可能である。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように本発明における請求
項１記載の半導体装置の製造装置は、冷熱媒体として大
量供給が容易な液化ガスあるいは気体からなる冷熱媒体
を用い、これによって試料台の半導体基体（試料）の冷
却を行うようにしたので、従来のごとく液体を冷媒とし
た冷却法に比べ半導体基体を急速に冷却することがで
き、したがって半導体基体を短時間で所望する温度に調
整することができる。また、このように半導体基体を短
時間で温度調整することができることから、例えばＷポ
リサイドのように反応生成物の蒸気圧の異なるものに対
しても、常温によるメインエッチングと低温によるオー
バーエッチングとの２ステップでエッチング処理するこ
とにより、高選択比と、異方性形状の確保、すなわち高
精度微細加工とを両立させて行うことができる。しか
も、ステップ間で半導体基体の温度を短時間で変化させ
ることができるようにしたので、ステップ間における放
電の停止やエッチングガスの変更などといった一連の操
作に要する時間内、あるいはこれに近い時間で温度変更
を行うことができ、したがってスループットを低下させ
ることなく複数のステップからなるドライエッチング処
理を迅速に行うことができる。

【００６３】また、試料台への冷熱媒体の流路を、径の
異なる複数の調整配管を並列に配置して形成し、該配管
のそれぞれに流す冷熱媒体の量を調整手段で調整するよ
うにしたので、例えばフィードバック制御手段やデータ
ベース制御手段を設けてこれにより調整手段の調整度を
制御するようにすれば、試料台に供給する冷熱媒体の流
量を所望する量に確実にしかも瞬時に調整することがで
き、したがって流路を一つの配管によって形成し、この
配管中を流れる冷熱媒体の流量を調整して冷却度を制御
する場合に比べ、流量を精度良く調整でき、これにより
細かい温度制御を可能にしてエッチング加工の一層の高
精度化を可能にすることができる。

【００６４】本発明における請求項７記載の静電チャッ
クからのウエハ脱着方法は、誘電体として例えばプラズ
マ処理時における温度下において体積固有抵抗が１０¹²
〔Ω・ｃｍ〕程度の材料を用いれば、ウエハ吸着時にお
いては直流電圧印加時のクーロン力のみでなく、静電チ
ャック表面とウエハ裏面との間を流れる微少電流によっ
ても吸着力を増すことから、比較的低い直流電圧の印加
でウエハを静電吸着することができ、これにより誘電体
の絶縁破壊を防止することができる。また、ウエハを脱
着するに先立って前記静電チャックの誘電体を常温以下
に冷却するので、該誘電体の体積固有抵抗が例えば１０
¹⁴〔Ω・ｃｍ〕程度となり、これにより残留電荷を少な
くすることができる。そして、この後除電プラズマをか
けて静電チャックからウエハを脱着するので、この脱着
時における残留電荷に起因するトラブルを防止して静電
チャックからウエハを容易に脱着することができ、これ
により静電チャックの信頼性を大幅に高めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における半導体装置の製造装置をプラズ
マエッチング装置に適用した場合の、一実施形態例を示
す概略構成図である。

【図２】冷却調整部とその周辺部の概略構成図である。

【図３】（ａ）〜（ｃ）は、図１に示した装置によるエ
ッチング方法の一例を、処理順に説明するための要部側
断面図である。

【図４】（ａ）〜（ｃ）は、図１に示した装置によるエ
ッチング方法の他の例を、処理順に説明するための要部
側断面図である。

【図５】本発明の静電チャックからのウエハの脱着方法
に好適に用いられるステージ（試料台）の一例を示す側
断面図である。

【図６】静電チャックにおける誘電体として用いられる
窒化アルミニウムの、温度による体積固有抵抗の変化を
表すグラフ図である。

【符号の説明】

１プラズマエッチング装置２拡散チャンバー
（真空チャンバー）１２ステージ（試料台）１５冷媒配管１７
チラー１８蛍光ファイバ温度計１９冷却調整部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ調整配管２２、
２４極低温バルブ２５フィードバック制御装置５０金属製ジャケ
ット５１静電チャック５３冷媒配管５４誘電
体５５電極Ｗ試料（ウエハ）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷却手段を備えた試料台を内部に配置し
た真空チャンバーと、該真空チャンバー内にプラズマを
発生させるプラズマ発生手段とを備え、前記冷却手段で
前記試料台を冷却することにより該試料台上に載置され
る半導体基体の温度を調整しつつ、プラズマを発生させ
て前記半導体基体を処理する半導体装置の製造装置にお
いて、前記冷却手段は、液化ガスあるいは気体を冷熱媒体とし
て用い、該冷熱媒体の流路を、前記試料台に流れる前の
位置にて径の異なる複数の配管を並列に配置して形成
し、かつ該配管を通して前記冷熱媒体を試料台に流すこ
とにより該試料台を冷却するよう構成されてなり、該冷却手段には、前記複数の配管のそれぞれに流す冷熱
媒体の量を調整する調整手段が設けられたことを特徴と
する半導体装置の製造装置。
【請求項２】前記試料台に、これに載置された半導体
基体の温度を検知する温度検知手段が設けられ、該温度検知手段に、これで検知された温度に基づく出力
信号を受け、前記半導体基板の温度を所定の温度に保持
するよう前記調整手段の調整度を制御するフィードバッ
ク制御手段が接続されたことを特徴とする請求項１記載
の半導体装置の製造装置。
【請求項３】前記試料台に、該試料台の温度を加熱す
ることにより該試料台上に載置される半導体基体の温度
を調整する加熱手段が設けられたことを特徴とする請求
項１記載の半導体装置の製造装置。
【請求項４】前記調整手段に、前記プラズマ発生手段
で発生したプラズマの密度およびイオンの加速電圧に応
じて前記半導体基体に加えられる入熱量に基づき、該調
整手段による調整度を制御するデータベース制御手段が
接続されたことを特徴とする請求項１記載の半導体装置
の製造装置。
【請求項５】冷却手段を備えた試料台を内部に配置し
た真空チャンバーと６該真空チャンバー内にプラズマを
発生させるプラズマ発生手段とを備え、前記冷却手段で
前記試料台の温度を冷却することにより該試料台上に載
置される半導体基体の温度を調整しつつ、プラズマを発
生させて前記半導体基体を処理する半導体装置の製造装
置において、前記冷却手段は、液化ガスあるいは気体を冷熱媒体とし
て用い、これを試料台に流すことによって該試料台を冷
却するものであり、該冷却手段には、冷熱媒体の流路となる配管に、該配管
の開口面積を変化させて配管中を流れる冷熱媒体の量を
調整するニードルバルブが設けられたことを特徴とする
半導体装置の製造装置。
【請求項６】冷却手段を備えた試料台を内部に配置し
た真空チャンバーと、該真空チャンバー内にプラズマを
発生させるプラズマ発生手段とを備え、前記冷却手段で
前記試料台の温度を冷却することにより該試料台上に載
置される半導体基体の温度を調整しつつ、プラズマを発
生させて前記半導体基体を処理する半導体装置の製造装
置において、前記冷却手段は、液化ガスあるいは気体を冷熱媒体とし
て用い、これを試料台に流すことによって該試料台を冷
却するものであり、該冷却手段には、冷熱媒体の流路となる配管に、該配管
の開口面積を変化させて配管中を流れる冷熱媒体の量を
調整する邪魔板が設けられたことを特徴とする半導体装
置の製造装置。
【請求項７】絶縁材料からなる誘電体と導体からなる
電極とを備えた静電チャックにウエハを密着固定し、該
ウエハにプラズマ処理を施し、その後該静電チャックか
らウエハを脱着するに際して、ウエハを脱着するに先立って前記静電チャックの誘電体
を常温以下に冷却し、その後、除電プラズマをかけて静
電チャックからウエハを脱着することを特徴とする静電
チャックからのウエハ脱着方法。
【請求項８】前記静電チャックが、その導体側に冷却
手段を備えた金属製ジャケットが接合されて試料台に構
成されており、前記静電チャックの誘電体を常温以下にする冷却が、前
記冷却手段によって金属製ジャケットが冷却されること
によりなされることを特徴とする請求項７記載の静電チ
ャックからのウエハ脱着方法。