JPH01309328A

JPH01309328A - プラズマ処理方法及びその装置

Info

Publication number: JPH01309328A
Application number: JP1004513A
Authority: JP
Inventors: Takao Horiuchi; 堀内　隆夫; Izumi Arai; 泉新井; Yoshifumi Tawara; 田原　好文
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1988-01-20
Filing date: 1989-01-11
Publication date: 1989-12-13

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、プラズマ処理方法及びその装置に関する。

（従来の技術）近年、各種薄膜のエツチング装置として、ガスプラズマ
中の反応成分を利用したプラズマエツチング装置が注目
されている。このようなエツチング装置は、半導体素子
の複雑な製造工程を簡略にできると共に、自動化するこ
とができる。しかも、このようなエツチング装置は、半
導体素子を構成する微細パターンを高精度に形成するこ
とができる。

このようなプラズマエツチング装置は、真空装置に連設
した気密な処理容器内の下方に、アルミニウム製の電極
を設けている。アルミニウム製の電極に対向する上方に
は、アモルファスカーボン製の電極を備えたアルミニウ
ム製の電極体が設けられている。アモルファスカーボン
製の電極とアルミニウム製の電極間には、ＲＦ電極が接
続されている。アルミニウム製の電極上には、被処理体
として例えば半導体ウェハが設定される。そして、ＲＦ
電源と各電極間に電力を印加する。これと同時に、各電
極間に所望の処理ガスを供給する。これによって処理ガ
スが上記電力によりプラズマ化される。このプラズマ化
した処理ガスにより半導体ウェハの表面にエツチングを
施すものである。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上述のプラズマエツチング装置は、電極
間に電力を印加して処理ガスをプラズマ化する。このプ
ラズマ化の際に発生するエネルギーにより半導体ウェハ
が加熱される。この加熱によって半導体ウェハ上のレジ
スト層が破壊されてしまう。そこで、半導体ウェハをエ
ツチングの際に冷却しておく必要がある。例えば特開昭
６１−２０６２２５号公報には、半導体ウェハ等を冷却
する技術が開示されている。この技術では、半導体ウェ
ハの周囲を押圧して半導体ウェハを電極に設定する。そ
して、半導体ウェハと電極の間の中心部から冷却ガスを
供給して、半導体ウェハを冷却する。

この場合、単に冷却ガスを半導体ウェハの裏面にその中
心部から供給している。従って、半導体ウェハの裏面の
位置によって冷却ガスの圧力や流量が異なる。その結果
、半導体ウェハが電極から浮き上がり、電極との接触面
積が小さくなる。そして、半導体ウェハの表面全体に均
一なエツチング処理を施すことができない問題があった
。

また、従来のプラズマエツチング装置は、面電極に電力
を印加する。すると、上方の電極は、１５０〜１８０℃
に加熱されてしまうため、上部のアモルファス・カーボ
ン製電極及びこの電極を備えたアルミニウム製電極体が
熱膨張する。この場合、アモルファス・カーボンとアル
ミニウムは熱膨張係数が異なっているため、アモルファ
ス・カーボン製電極にひび割れが発生する問題があった
。

かかる問題を解決するために、電極を冷却する技術が特
公昭６２−４８７５８号に開示されている。この技術で
は、アモルファス・カーボン製電極が冷却されている状
態で、両電極間に電力が印加される。このため、電極に
ひび割れが発生することを防止している。しかし、冷却
動作が行われていない状態で電極間に電力が印加される
と、依然、熱膨張によって電極にひび割れが発生する問
題があった。

本発明は上記点に対処してなされたもので、熱膨張によ
る電極のひび割れを防止することにより耐久性の向上を
図り、且つ、高温による被処理体への悪影響を抑止する
ことを可能としたプラズマ処理方法及びその装置を提供
しようとするものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明は、処理容器内に設けた電極の少なくとも一方に
冷却ガスを所定の流量及び圧力で供給する工程と、上記
処理容器内に処理ガスを供給する工程と、上記電極間に
所定の電力を印加して上記処理ガスをプラズマ化する工
程と、プラズマ化した上記処理ガスにより上記処理容器
内に設けられた被処理体に処理を施す工程とを具備した
ことを特徴とするプラズマ処理方法を得るものである。

また、本発明は、処理容器内に設けられた電極間に印加
した電力により上記処理容器内の処理ガスをプラズマ化
し、このプラズマ化した処理ガスによって上記処理容器
内に設けた被処理体を処理するプラズマ処理装置におい
て、上記電極の少なくとも一方を冷却する電極冷却手段
と、この電極の冷却不良を検出する冷却不良検出手段と
、この冷却不良検出手段の冷却不良検出信号に同期して
上記プラズマの発生手段の駆動を停止させるプラズマ発
生停止手段とを具備したことを特徴とするプラズマ処理
装置を得るものである。

更にまた、本発明は、電極冷却手段は、被処理体及びこ
の被処理体を設けている電極間の隙間に冷却ガスを供給
する冷却ガス供給手段と、上記冷却ガスの流量及び圧力
を所望値に制御する流量圧力制御手段とで構成されてい
ることを特徴とするプラズマ処理装置を得るものである
。

（作用効果）即ち、本発明によれば、電極の冷却不良を検出すると、
冷却不良検出信号に同期してプラズマの発生を停止する
。そして、プラズマを発生させるために電極に印加する
電力によって生じる電極の異常加熱を防止する。この結
果、例えば熱膨張係数の極端に異なる材質の結合により
構成した電極の熱膨張によるひび割れを抑止し、装置の
耐久性を向上させることができると共に電極交換作業を
減少することが可能となる。この電極のひび割れを抑止
することにより、処理容器内の汚染を防止することがで
きる。

また、被処理体及びこれを載置している電極間の隙間に
供給する冷却ガスの流量及び圧力を制御して、上記被処
理体を冷却することにより、被処理体の各点における温
度を均一にする。この状態で被処理体にプラズマ処理を
施すので、この被処理体の処理均一性を向上させ、被処
理体への悪影響を抑止することが可能となる。

（実施例）以下、本発明を半導体ウェハのエツチング処理に適用し
た一実施例につき、図面を参照して説明する。

まず、エツチング装置の構成を説明する。

第１図に示すように、導電性材質例えばアルミニウム製
で表面をアルマイト処理し、内部を気密に保持する如く
構成された処理容器ω内の上部には、昇降機構■例えば
エアーシリンダーやボールネジ等と連結棒■を介して昇
降可能な電極体■が設けられている。この電極体（イ）
は導電性材質例えばアルミニウム製で表面にアルマイト
処理を施している。この電極体（へ）には電極冷却手段
が備えられている。この冷却手段は、例えば電極体（イ
）内部に循環する流路■を形成している。この流路■に
接続した配管０を介して上記処理容器（１）外部に設け
られた冷却装置（図示せず）に連設し、液体例えば水を
所定温度に制御して循環する構造となっている。この冷
却手段は、液体を冷却制御する液冷とせずに気体を冷却
循環させる強制空冷、上記電極体（イ）に接して設けた
放熱フィン（図示せず）による自然空冷、上記電極体■
内部にペルチェ効果素子を設けた電気的冷却機構でも同
様に行なうことができる。このような電極体（イ）の下
面には例えばアモルファス・カーボン製上部電極■が、
上記電極体０）と電気的接続状態で設けられている。

この上記電極■と電極体（イ）との間には多少の空間（
８）が形成され、この空間０にはガス供給管（９）が接
続しているにのガス供給管（９）は、処理容器■外部の
ガス供給源（図示せず）からの処理ガス例えばアルゴン
やフレオン等を、空間（８）に供給自在としている。こ
の空間０に供給された処理ガスを上部電極■を介して処
理容器■内部へ流出する如く、上部電極■には複数の孔
（１０）が形成されている。

この上部電極■及び電極体（イ）の周囲には絶縁リング
（１１）が設けられている。この絶縁リング（１１）の
下面から上部電極■下面周縁部に伸びたシールドリング
（１２）が配設されている。このシールドリング（１２
）は、エツチング処理される被処理体例えば半導体ウェ
ハ（１３）とほぼ同じ口径にプラズマを発生可能な如く
、絶縁体例えば四弗化エチレン樹脂製で形成されている
。また、半導体ウェハ（１３）は上記上部電極■と対向
する位置に設けられた下部電極（１４）表面に設定自在
となっている。この下部電極（１４）は例えばアルミニ
ウム製で表面にアルマイト処理を施しである平板状のも
のである。この下部電極（１４）の上表面は曲面Ｒに形
成されており、これは、中心部から周縁部にかけて傾斜
している。

この曲面Ｒの理想的実施例は等分布曲面である。

この曲面は均一エツチングを可能にする。即ち、ウェハ
裏面の全面を電極への接触を可能とするためである。こ
の下部電極（１４）の周縁部にはクランプリング（１５
）が配設される。半導体ウェハ（１３）の周縁部を下部
’ＲｊＭＣＩ４＞の曲面に形成した表面に当接される如
く半導体ウェハ（１３）の口径に適応させている。この
クランプリング（１５）は例えばアルミニウム製で表面
にアルマイ１ト処理を施して絶縁性のアルミナの被覆を
設けたものである。このクランプリング（１５）は図示
しない昇降機構で所定圧力で上記半導体ウェハ（１３）
を押圧自在としている。

また、下部電極（１４）には鉛直方向に貫通した例えば
４箇所の貫通口（１６）が形成されている。この貫通口
（１６）内には昇降自在なりフタ−ピン（１７）が設け
られている。このリフタービン（１７）は、例えば５ｔ
ｌＳ（ステンレス・スチール）で形成され、４本のりフ
タ−ピン（１７）が接続した板（１８）を昇降機構（１
９）の駆動により昇降自在となっている。この場合、板
（１８）は昇降機構（１９）が駆動していないと、コイ
ルスプリング（２０）により下方へ付勢されている。リ
フタービン（１７）は先端は下部電極（１４）表面より
下降している。貫通口（１６）には冷却ガス流導管（２
１）が接続している。この冷却ガス流導管（２１）は、
半導体ウェハ（１３）周縁部に位置する下部電極（１４
）表面に設けられた複数個例えば１６個の開口（２２）
に連通している。この開口（２２）及び貫通口（１６）
から半導体ウェハ（１３）裏面に冷却ガス例えば冷却さ
れたヘリウムガスを供給自在な如く、処理容器０）下部
に冷却ガス導入管（２３）が設けられ、図示しない冷却
ガス供給源に連設している。

また、下部電極（１４）に電力を印加する場合、上記上
部電極■と同様に高温となる。このため、この下部電極
（１４）にも電極冷却手段例えば下部電極（１４）下面
に接して流路（２４）が設けられている。この流路（２
４）に接続した配管（２５）に連設している例えば液冷
装置（図示せず）によ、り冷却液例えば冷却水の循環に
よる冷却手段が設けられている。この下部電極（１４）
の冷却も上部電極■の冷却と同様に強制空冷、自然空冷
、電気的冷却等でも同様に行なうことができる。このよ
うな下部電極（１４）と上部電極■はＲＦ主電源２６）
に電気的接続状態となっている。また、下部電極（１４
）の側部から処理容器α）の内面までの隙間に排気孔（
２７）を備えた排気リング（２８）が嵌合している。こ
の排気リング（２８）下方の処理容器■側壁に接続した
排気管（２９）を介して図示しない排気装置等により処
理容器の内部の排気ガスを排気自在としている。このよ
うにしてエツチング装置（３０）が構成されている。

次に、上述したエツチング装置の動作作用及びエツチン
グ方法を説明する。

まず、処理容器■の図示しない搬入部に設けられたウェ
ハカセットから被処理体例えば半導体ウェハ（１３）を
予め定められたプログラムで取り出し、図示しないロー
ドロック室を介して処理容器■内に搬入する。そして、
下部電極（１４）に形成された貫通口（１６）から昇降
自在なりフタ−ピン（１７）を昇降機構（１９）により
上昇させた状態で処理容器の内の電極（１４）上方に半
導体ウェハ（１３）を受は取る。

そして、リフタービン（１７）を下降（電極（１４）が
上昇してもよい）させて下部電極（１４）の表面に当接
させる。そして、上記半導体ウェハ（１３）の周縁部を
クランプリング（１５）により下部電極（１４）方向へ
押圧して上記電極（１４）の曲面Ｒに沿って保持する。

この時、この下部電極（１４）の表面は上記曲面Ｒに形
成されている。このため、半導体ウェハ（１３）の前処
理により発生した半導体ウェハ（１３）のそり即ちたわ
みを有しているものであっても下部電極（１４）表面へ
半導体ウェハ（１３）の当接裏面のほぼ全面が均一に接
することができる。そして、処理容器（ト）内部を気密
に保持し、内部を所望の真空状態に設定する。この真空
動作は、周知である予備室（ロードロック室）の使用に
より半導体ウェハ（１３）搬送時に予め実行しておいて
もよい。

次に、昇降機構■により連結棒（３）を介して電極体０
〕を下降させ、上部電極（１７）と下部電極（１４）の
間隔をプラズマ発生の所望の間隔例えば数ｍ程度に設定
する。そして、図示しないガス供給源よりエツチング処
理ガス例えばフレオンガス、アルゴンガス等をガス供給
管（９）を介して空間（８）へ供給する。この空間（８
）へ供給された処理ガスは上部電極■に設けられた複数
の孔（１０）から半導体ウェハ（１３）表面へ流出する
。同時に、ＲＦ主電源２６）により上部電極■と下部電
極（１４）との間に高周波電力を印加して上記処理ガス
をプラズマ化する。このプラズマ化した処理ガスにより
半導体ウェハ（１３）のエツチングを行なう。この時、
高周波電力の印加により上部電極■及び下部電極（１４
）が高温となる。

上部電極■が高温となると当然熱膨張が発生する。

この場合、この上部電極■の材質はアモルファス・カー
ボン製でありこれと当接している電極体■はアルミニウ
ム製であるため、熱膨張係数が異なりひび割れが発生す
る。このひび割れの発生を防止するために、予め電極体
■内部に形成された流路０に配管０を介して連設してい
る冷却装置（図示せず）から冷却水を流し、間接的に上
部電極■を冷却している。また、下部電極（１４）が高
温となっていくと、半導体ウェハ（１３）の温度も高温
となる。

このため、この半導体ウェハ（１３）表面に形成されて
いるレジストパターンを破壊し、不良を発生させる等の
悪影響を与える恐れがある。そのため下部電極（１４）
も上部電極■と同様に、下部に形成された流路（２４）
に配管（２５）を介して連設している冷却装置（図示せ
ず）から冷却水等を流すことにより冷却している。この
冷却水は、半導体ウェハ（１３）を一定温度で処理する
ために２０〜８０℃程度に制御している。また、半導体
ウェハ（１３）もプラズマの熱エネルギーにより加熱さ
れるため、下部電極（１４）に形成されている複数例え
ば周辺１６箇所の開口（２２）及び中心付近４箇所の貫
通口（１６）から、冷却ガス流導管（２１）、冷却ガス
導入管（２３）を介して冷却ガス供給源（図示せず）か
ら冷却ガス例えばヘリウムガスを半導体ウェハ（１３）
Ｗ面へ供給して冷却している。この時、開口（２２）及
び貫通口（１６）は半導体ウェハ（１３）の設定により
封止されている。しかし、実際には半導体ウェハ（１３
）と下部電極（１４）表面との間には微小な隙間が生ず
る。この隙間に冷却されたヘリウムガスを供給して半導
体ウェハ（１３）を冷却している。このヘリウムガスの
圧力及び流量の最適値を求めるための特性例を第２図Ａ
、第２図Ｂ、第２図Ｃに示す。これは処理容器（ト）内
の真空度を２．４Ｔｏｒｒ、　ＲＦ電極（２６）の出力
を５００Ｗ　、反応ガスであるフレオンガス流量を８０
ｃｃ／ｍｉｎ・アルゴンガス流量を５００ｃｃ　／　ｍ
ｉｎと設定する。冷却ガスであるヘリウムガス流量を３
　ｃｃ　／　ｍｉｎ　（第２図Ａ）　、　５ｃｃ／ｍｉ
、ｎ　（第２図Ｂ）。

８　ｃｃ　／　ｍｉｎ　（第２図Ｃ）と変化させ、上記
半導体ウェハ（１３）表面の中心部（Ｃ）２周縁部２箇
所（Ｅ□）（Ｅ２）の温度を測定したものである。この
特性例から第２図Ｂに示すヘリウムガス流量が５　ｃｃ
　／　ｍｉｎの時のヘリウムガスの圧力が７．５Ｔｏｒ
ｒにおいて半導体ウェハ（１３）の各点Ｃ，Ｅ工ｌ　Ｅ
２の温度が一定となり、エツチング均一となる流量及び
圧力であることが判かる。

このような冷却ガス即ちヘリウムガスの制御機構例を第
３図に示す。まず、流量調節器コントローラ（３１）で
所望するヘリウムガスの流量に調整し。

これに連動して流量調節器（３２）がガス供給源（３３
）から流導されるヘリウムガスを上記調節した流量に自
動設定する。この流量調節されたヘリウムガスは、ソレ
ノイド（３４ａ）により開閉自在であるバルブ（３５）
を介してエツチング装置（３０）内部の冷却ガス導入管
（２３）に配管（３６）を介して連設し、半導体ウェハ
（１３）裏面へ供給している。この配管（３６）には、
上記流導されるヘリウムガスの圧力を検出するための圧
力モニター（３７）例えばマノメーターが配設している
。検出した圧力情報を圧力コンｌ−ローラ（３８）へ入
力している。この圧力コントローラ（３８）は、入力さ
れた圧力情報を基にコントａ−ルバルブ（３９）を開閉
制御自在とし、これは真空装置（４０）に連設している
配管（４１）の途中に介在し、ソレノイド（３４ａ）に
よりバルブ（３５）と共に一体駆動されるバルブ（４２
）を介して配管（３６）に接続している。このようなコ
ントロールバルブ（３９）を駆動することにより所望圧
力に設定する。また、半導体ウェハ（１３）の処理後に
この半導体ウェハ（１３）１１面と、処理容器ω内との
圧力を同圧にするための配管（４３）が処理容器■と配
管（３６）の間に接続している。　この配管（４３）の
途中にはソレノイド（３４ｂ）により連動されるバルブ
（４４）が介在しており、圧力を同圧とする時にバルブ
（４４）が開く。この時、ソレノイド（３４ａ）とソレ
ノイド（３４ｂ）は反転動作するように構成し、ヘリウ
ムガスの供給を停止すると同時に、半導体ウェハ（１３
）ｉ面と処理容器（１）内部を同圧とする。

このように、半導体ウェハ（１３）裏面に供給する冷却
ガスの圧力及び流量を制御することによりエツチングの
均一性を向上させることができる。しかし、この均一性
は半導体ウェハ周縁部を押圧するクランプリングの押圧
力及び下部電極（１４）表面に設けられた開口（２２）
の位置にも影響される。これは、第４図Ａに示すように
下部電極（１４）表面の中心付近の４箇所に開口（２２
）を設けた場合の特性例を第４図Ｂに示し、また、第５
図Ａに示すように下部電極（１４）の中心付近の４箇所
及び周縁部の１６箇所に開口（２２）を設けた場合の特
性例を第５図Ｂに示す。この第４図Ｂ及び第５図Ｂ共に
処理容器ω内の圧力即ち真空度を２．４Ｔｏｒｒ、　Ｒ
Ｆ電源（２６）の出力をｓｏｏｗ　、処理ガスであるフ
レオンガス流量を８０ｃｃ／Ｉｎ１ｎ・アルゴンガス流
量を５００ｃｃ　／　ｍｉｎ　。

上部電極■の温度を２０℃、下部電極（Ｉ４）の温度を
８°Ｃ以下に設定し、第４図Ａの下部電極（１４）の冷
却ガス流量を　２　ｃｃ　／　ｍｉｎ　、圧力を１０Ｔ
ｏｒｒ＋第５図Ａの下部電極（１４）の冷却ガス流量を
　５　ｃｃ　／　ｍｉｎ　。

圧力を７．５Ｔｏｒｒとして上記クランプリング（１５
）の駆動圧を変化させた時の半導体ウェハ（１３）表面
の中心（Ｃ）１箇所及び周縁部（Ｅ工）（Ｅ２）２箇所
の温度分布を測定したものである。この第４図Ｂ及び第
５図Ｂの靭性例から判かるように下部電極（１４）周縁
部にも開口（２２）を設けた構成の下部電極（１４）が
、より半導体ウェハ（１３）の温度分布が均一となって
いる。更にクランプリング（１５）設定圧が６．０ｋｇ
／ｄの時、半導体ウェハ（１３）の各点Ｃ，Ｅ１．Ｅ、
において温度が一定となっていることが判かる。

このようにプラズマの発生等により半導体ウェハ（１３
）が加熱されてエツチングの均一性が低下することを冷
却ガスの供給により一定の温度分布としてエツチングの
均一性を向上させている。

尚、エツチング後の排ガス及び半導体ウェハ（１３）搬
送時の処理容器ω内の排気は、排気リング（２８）に設
けられた排気孔（２７）及び排気管（２９）を介して処
理容器■外部に設けられた排気装置（図示せず）により
適宜排気される。

上記実施例では冷却ガスを半導体ウェハ裏面に供給する
開口を中心部４箇所及び周縁部１６箇所に設けた下部電
極を例に上げて説明したが、上記開口数に限定するもの
ではない。また、中心部の４箇所からの冷却ガスの供給
は、リフターピンが昇降する貫通口を使用したが、別系
統に分割しても同様な効果を得ることができる。

以上述べたようにこの実施例によれば、被処理体とこれ
を設定している電極との隙間に供給する冷却ガスの流量
及び圧力を制御して供給し、被処理体を冷却することに
より、被処理体の各点における温度を均一化し、エツチ
ングの均一性を向上させることができる。また、冷却ガ
スの圧力及び流層をモニターすることにより所望値に一
定制御することができ、また、冷却ガスが故障等により
供給が停止した場合でも検出することができ、何れかの
対処をすることが可能なため上記半導体ウェハの歩留ま
りの低下を防止することができる。

なお、実施例では、冷却手段（４５）により上部電極の
冷却を実行している。この場合、第６図に示す如く、こ
の上部電極の冷却不良を検出する手段例えば、配管（０
の途中にフロースイッチ（４６）を設け、このフロース
イッチ（４６）で配管０中を流れる冷却水の流量から設
定範囲内の流量であるかの検出、若しくは冷却水の流れ
の有無を検出し、設定値から外れた場合にプラズマの発
生を停止する手段を設けても良い。このプラズマの発生
を停止する手段としては、例えばフロースイッチ（４６
）で上記検出を行ない、設定値或いは設定範囲から外れ
た場合にフロースイッチ（４６）のスイッチ部を開いて
、ＲＦ電源からの電力を切断してエツチング処理に必要
なプラズマ放電を停止させる構成とする。この時、液体
を冷却制御する液冷とせずに、気体を冷却循環させる強
制空冷、上記電極体（イ）に接して設けた放熱フィン（
図示せず）による自然空冷、上記電極体（イ）内部にペ
ルチェ効果素子を設けた電気的冷却等を行ない１強制空
冷の場合は気体流量のモニターによる冷却不良の検出、
自然空冷の場合は電極体（４）温度のモニターによる冷
却不良の検出、電気的冷却の場合は冷却素子の温度モニ
ターや供給電力のモニターによる冷却不良の検出等、何
れの構成でも同様に実行することができる。

この場合、下部電極（］４）と、上部電極■はＲＦ電源
（２６）に電気的接続状態で、上部電極■はＲＦ主電源
２６）との間に上記フロースイッチ（４６）を介してい
る。このフロースイッチ（４６）が上部電極■の冷却不
良を検出した場合にＲＦ主電源２６）の電力の供給を切
断する構成となっている。

このように、上部電極■及び下部電極（１４）は夫々冷
却制御され、安定したエツチング処理を行なうことがで
きる。しかし、上部電極■の冷却が不良であると、ひび
割れの発生や、放射熱による半導体ウェハ（１３）の温
度変動等の悪影響が発生する。

そして、歩留まりの低下を招く恐れがある。そこで、電
極体（４）の冷却不良を検出する手段例えば配管０の途
中にフロースイッチ（４６）を設け、このフロースイッ
チ（４６）で上記配管（へ）中を流れる冷却水の流量か
ら設定範囲内の流量であるかの検出、若しくは、冷却水
の流れの有無を検出し、設定値から外れた場合にプラズ
マの発生を停止する手段を備えている。このプラズマの
発生を停止する手段は例えばフロースイッチ（４６）で
上述の検出を行ない、設定値或いは設定範囲から外れた
場合にフロースイッチ（４６）のスイッチ部を開いてＲ
Ｆ主電源２６）からの電力の供給を停止して、エツチン
グ処理に必要なプラズマ放電を停止させてしまう。この
電力供給の停止により上記ひび割れやエツチング時の悪
影響を抑止する。このエツチング処理を停止した場合、
アラーム音及びアラーム表示等でオペレーターへ報告す
る構成としてもよい。

また、ここでは、冷却不良を検出する手段としてフロー
スイッチで配管中を流れる冷却水の流量から設定範囲内
の流量であるかの検出、若しくは冷却水の流れの有無を
検出することにより冷却不良を検出するものについて説
明した。しかし、これに限定するものではなく、例えば
電極体或いは上部電極にサーミスタ熱電対・サーモグラ
フィー等の温度検出機構を設け、この機構で温度をモニ
ターして所定範囲から外れた場合にプラズマの発生を停
止する構成としても同様な効果を得ることができる。

また、本発明のプラズマ処理装置は、ＣＶＤ装置。

イオン注入装置、スパッタリング装置、アッシング装置
等に適用しても同様な効果を得ることができるのは勿論
である。

以上のように第６図に示したエツチング装置では、被処
理体を設定可能な電極と対向配置する電極を備えた電極
体を冷却手段により冷却し、この電極体の冷却不良を検
出する手段で上記電極体の冷却不良を検出した場合、こ
れに連動してプラズマの発生を停止即ち電力の供給を停
止し、電力印加による上記電極の異常加熱を防止する。

この異常加熱の防止により、例えば熱膨張係数の極端に
異なる材質の結合により構成した電極体の熱膨張による
電極のひび割れを抑止し、装置の耐久性の向上を可能と
する。また、異常加熱の防止及び冷却手段による上部電
極の温度制御により被処理体温度を一定に保つことがで
き、エツチング処理に悪影響を与えることはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法及びその装置の一実施例を説明する
ためのエツチング装置の構成図、第２図は第１図の冷却
ガスの流量及び圧力を変化させた時の半導体ウェハ表面
温度を示す曲線図、第３図は第１図の冷却ガスの流量及
び圧力の制御系説明図、第４図及び第５図は第１図の冷
却ガスを供給する開口位置説明図、第６図は第１図の冷
却手段説明図である。４・・・電極体　　　　　　５・・・流路７・・上部電
極　　　　　１３・・・半導体ウェハ１４・・・下部電
極　　　　　２４・・・流路３１・・・流量調節器コン
トローラ３２・・・流量調節器　　　　３７・・・圧力モニター
３８・・・圧力コントローラ　４５・・・冷却手段４６
・・・フロースイッチ特許出願人　東京エレクトロン株式会社第１図第２１八圧力（ＴＯＲＲ）第２図８圧力（７０ＲＲ）第２　図Ｃ圧力　（ＴＯＲＲ）第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）処理容器内に設けた電極の少なくとも一方に冷却
ガスを所定の流量及び圧力で供給する工程と、上記処理
容器内に処理ガスを供給する工程と、上記電極間に所定
の電力を印加して上記処理ガスをプラズマ化する工程と
、プラズマ化した上記処理ガスにより上記処理容器内に
設けられた被処理体に処理を施す工程とを具備したこと
を特徴とするプラズマ処理方法。
（２）処理容器内に設けられた電極間に印加した電力に
より上記処理容器内の処理ガスをプラズマ化し、このプ
ラズマ化した処理ガスによって上記処理容器内に設けた
被処理体を処理するプラズマ処理装置において、上記電
極の少なくとも一方を冷却する電極冷却手段と、この電
極の冷却不良を検出する冷却不良検出手段と、この冷却
不良検出手段の冷却不良検出信号に同期して上記プラズ
マの発生手段の駆動を停止させるプラズマ発生停止手段
とを具備したことを特徴とするプラズマ処理装置。
（３）電極冷却手段は、被処理体及びこの被処理体を設
けている電極間の隙間に冷却ガスを供給する冷却ガス供
給手段と、上記冷却ガスの流量及び圧力を所望値に制御
する流量圧力制御手段とで構成されていることを特徴と
する請求項２記載のプラズマ処理装置。