JPH0393225A - 冷却装置及びプラズマ処理装置 - Google Patents

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、冷却装置に関する。

（従来の技術） 一般に、半導体製造工程においては、半導体ウエハを各
工程に応じて所望の温度に制御している．例えば半導体
ウエハのプラズマエッチング工程では、載置台を兼ねた
電極に半導体ウエハを設置し、この電極と対向配置した
電極間で放電を発生させて、この放電により、導入した
エッチングガスをプラズマ化してエッチング処理をする
ものであるが、この放電の際に上記電極は高温となり、
設置しているウエハに悪影響を与えてしまうため、上記
ウエハを設置している電極内部に冷却媒体例えば冷却液
を循環させることで、ｔ極の冷却を行なっている。この
ようなエッチング技術としては、例えば特開昭６１−２
０６２２５号．特開昭６１−２１２０２３号公報等に開
示されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら上記従来の技術では、被冷却体である電極
から冷却器の間を結ぶパイプ表面が結露してしまう問題
があった．そのため、パイプ表面に断熱材を巻くことで
結露を防止することが可能であるが、このパイプと上記
電極の接続部即ち電極の冷却液出入口部には断熱材を巻
くことが困難であり、その部分の結露の防止は困難とな
っていた。この結露が発生すると、水滴が装置の電気回
路等に付着する恐れがあり、これによる電気回路のシタ
ート等のトラブルの発生原因となっていた。

本発明は上記点に対処してなされたもので、被冷却体の
冷却における結露の発生を防止し、装置の信頼性の向上
を可能とした冷却装置を提供しようとするものである。

〔発明の構戊〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、冷却媒体の循環により被冷却体を冷却する装
置において、上記被冷却体の少なくとも冷却媒体の出入
口部周囲に乾燥した気体を供給して結露を防止する如く
横或したことを特徴とする冷却装置を得るものである． （作用効果） 即ち、本発明は、冷却媒体の循環により被冷却体を冷却
する装置において、上記被冷却体の少なくとも冷却媒体
の出入口部周囲に乾燥した気体を供給して結露を防止す
る如く構戒したことにより、結露による電気回路のシッ
ート等のトラブルの発生を防止することができる．その
ため、装置の耐久性の向上及び信頼性の向上を可能とす
ることができる． （実施例） 以下、本発明装置を半導体ウエハのエッチング工程に適
用したー実施例につき、図面を参照して説明する． まず、エッチング装置の＋ｓｒｓ．を説明する．プラズ
マエッチング室を構或する処理室（１）は、アルξニウ
ム製で表面がアルマイト処理されており、内部を気密に
設定することが可能となっている．この処理室（１）の
下方には、昇降機構（２）に連設した下部電極（３）が
最大ストローク例えば３０閣で昇降自在に設けられ、こ
の昇降に対応して材質例えばＳＵＳ製のべローズ（４）
により気密が保たれている。この下部電極（３）は、例
えばアルξニウム製で表面にアルマイト処理を施してあ
る平板状のものであり、この下部電極（３）のドーム状
に形威された上面に被処理体例えば半導体ウエハ（５）
が設置可能とされている．この下部電極（３）の周囲は
、放電が上記ウエハ（５）表面に集中するフォーカス効
果を高めるために絶縁体例えばテフロン（商品名）で形
戒することが好ましい．また、上記下部電極（３）に電
力を印加すると高温になり、この下部電極（３）上面に
設置したウエハ（５）を上記高温によりダメージを与え
てしまう。これを防止するために、上記下部電極（３）
を冷却制御する冷却装置が設けられている。

この冷却装置は、冷却媒体例えば不凍液と水を混合した
冷却液を所定温度に冷却する冷却器（６）と、この冷却
器（６）により冷却した冷却液を上記下部電極（３）内
の流Ｂ（７）を介して循環させる例えば樹脂製のパイプ
（８）とから構成され、更に、被冷却体である下部電極
（３）の少なくとも上記冷却液の出入口部周囲に乾燥し
た気体を供給して結露を防止する如く、結露防止機構（
９）が設けられている．この結露防止機構（９）は第２
図に示すように、下部電極（３）内の流路（７）とパイ
プ（８）を接続する金属性の接続部（ｌＯ）を覆う容器
（ｌ１）に、乾燥した気体例えばＮｇ（窒素ガス）或い
はドライエアーを供給することで上記接続部（１０）表
面の結露を防止する．即ち、上記容器（ｌ１）内に例え
ばＮ２を供給する如く、Ｎ２供給源（ｌ２）が図示しな
い流量調節器及び開閉バルプ（ｌ３）を介して上記容器
（１１）に接続している．ここで、容器（１ｌ）内に供
給したＮ２は、循環した後容器（１１）の隙間から外部
に流出させているが、このＮ３を容器内から排出する排
出機構を設けてもよい． また、上記下部電極（３）には、鉛直方向に貫通した例
えば４箇所の貫通口（図示せず）が形威され、この貫通
口内には昇降自在なりフターピン（ｌ４）が設けられて
いる．このリフタービン（１４）は、例えばＳＵＳで形
威され、４本のりフターピン（ｌ４）が接続した板（１
５）を昇降機構（図示せず）の駆動により同期して昇降
自在となっている．この場合、上記板（１５）は昇降機
構が駆動していないと、コイルスプリング（１６）によ
り下方に付勢されており、上記リフタービン（１４）の
先端は上記下部電極｛３冫の表面より下降している．ま
た、上記下部電極（３）の近傍には図示しない排気口が
設けられており、処理室（】）内の雰囲気を排気可能と
なっている．このような下部電極《３》表面に上記ウエ
ハ（５）を一様に押圧し固定する如く押圧部材例えばク
ランプリング（ｌ７〉が設けられている．このクランプ
リング（ｌ７）は、アル４ニウムにアルマイト処理を施
したもの或いは石英，セラξツク等のプラズマに対して
影響のない材質により形威されている．そして、このク
ランプリング（１７）に当接し更に下部電極（３）が上
昇した時、このクランプリング（１７）は、所定の押圧
力を保持しながら所定の高さ例えば５閣上昇する如く構
成されている。即ちこのクランプリング（１７）は処理
室（１）の上部にシールを保ちながら貫通した複数例え
ば４本の高純度のアルξナ製のシャフ｝　（１Ｂ）が駆
動機構例えばエアシリンダ（ｌ９）に接続した状態で遊
設保持されている．そして、上記下部電極（３）と対向
した処理室（１）の上部には上部電極体（２０）が設け
られている．この上部電極体（２０〉は導電性材質例え
ばアル逅ニウム製で表面にアルマイト処理を施したもの
で、このような上部電極体（２０〉の下面には例えばア
モルファスカーボン製の上部電極（２１）が、上記上部
電極体（２０）と電気的接続状態で設けられている．こ
の上部電極（２１）と上部電極体（２０）との間には多
少の空間（２２）が形成さ゛れ、この空間（２２）には
ガス供給管（２３）が接続している．このガス供給管（
２３）は、上記処理室Ｃリ外部に配置されたガス供給源
（図示せず）から図示しない流量調節器例えばマスフロ
ーコントローラを介して処理ガス例えばエッチングガス
やキャリアガス等を上記空間（２２〉に供給自在とされ
ている．この空間（２２〉には、ガスを均等に拡散する
ために複数の開札を有するバッフル（２４）が複数枚設
けらている．そして、このバッフル（２４）で拡散され
た処理ガス等を上記上部電極（２１）を介して処理室（
１）内部へ流出させる如く、上部電極（２ｌ）には複数
の孔（２５）が設けられている。この上部電極（２ｌ）
の下面周縁部には、絶縁体例えば四弗化エチレン樹脂で
形威されたシールドリング（２６）が設けられており、
エッチング処理されるウエハ（５）とほぼ同じ口径にプ
ラズマを発生させることが可能となっている． このような上部電極（２１）及び下部電極（３）間には
、プラズマを発生させるための電源（２７）が接続され
ている．これは例えば上記上部電極（２ｌ）側を高圧電
極とし下部電極（３）側をアース（２ｌ）することで、
ラジカルエッチングを行なうプラズマモードとしている
．この時、高圧電極側を下部電極（３）としてＲＩＥ（
リアクティブイオンエッチング）モードとしても良い．
このようにしてプラズマエッチング装置が構成されてい
る。

次に、上述したエッチング装置の動作作用及び下部電極
の冷却方法を説明する． まず、図示しない搬送機構により被処理体例えば半導体
ウエハ（５）を処理室（１）内の下部電極（３）上に政
送する。そして、リフターピン（ｌ４）を上昇させてこ
のりフタービン（１４）先端部にて上記ウエハ（５）を
受け取り、上記搬送機構を処理室（１）内から退去させ
て処理室（１）内を気密状態に設定する．そして、リフ
ターピン（１４）を下降させて上記ウエハ（５）を下部
電極（３）上に載置し、この下部電極（３）を上昇させ
る。このことにより、下部電極（３）に載置されている
ウエハ（５）の周囲をクランプリング（１７）と当接さ
せてこのウエハ（５）を固定する． そして、上記処理室（１）内を所望の圧力に設定し、処
理ガス例えばエッチングガスやキャリアガス等をガス供
給管（２３）から空間（２２）のバッフル（２４）を介
して上部電極（２ｌ）に形威されている複数の孔（２５
）より上記ウエハ（５）表面に供給する．同時に、電源
（２７）から上記電極（２１）（３）間に周波数が例え
ば１３．５６　ＭＨ．の電力を印加して電極（２１）（
３）間に放電を発生させる．すると、上記電極（２１）
（３）間において供給されたエッチングガスが上記放電
によりプラズマ化して分解され、この分解されて発生し
たラジカルにより上記ウエハ（５》のエッチングが行な
われる．そして、このエッチング処理の終了に伴い処理
室（１）内の処理ガスの雰囲気を排気しながら、下部電
極（３）を下降し、リフタービン（１４）上にウエハ（
５》を載置する．そして、処理室《１）外部の搬送機構
（図示せず）により上記ウエハ（５）を処理室（１）外
部に搬出する． このようなエッチング処理中、下部電極（３）は冷却さ
れている．即ち、冷却器（６）により例えば−５〜１０
℃程度に冷却された冷却水をパイプ（８）を介して下部
電極（３）内の流路（７）に循環させる．このことによ
り上記下部電極（３）の冷却が行なわれる．この下部電
極（３）の冷却と同時に接続部（ｌＯ）の結露を防止す
るＮ！の供給動作が行なわれる．これは、開閉バルブ（
ｌ３）を開くことによりＮｔ供給源（ｌ２）からＮ！を
流導させ、これを流量調節器（図示せず）により所定の
流量にｌｉ１節した後、容器（１１）内に供給する．そ
して、この供給したＮｔを上記容器（１１）内で循環さ
せることにより、接続部（１０）表面に結露して付着し
た水滴を乾燥して気化させる．これにより、結露により
発生した水滴が下方に落下して装置の電気回路に付着す
ることにより発生する電気回路のシッート等のトラブル
の発生を防止することができる．この時、Ｎ！を常時供
給させる構或としてもよいが、結露を検出するセンサを
設け、このセンサが結露を検出した場合にのみＮ２を供
給させるようにすることがＮｔの節約の面で好ましい．
更に、このＮｔの供給を自動で行なってもよいし、開閉
バルブをマニュアルでＯＮ／ＯＦＦする手動で行なって
もよい。

上記実施例では、下部電極内の冷却媒体流路と冷却媒体
供給バイブとの接続部のみにＮｔを供給して結露を防止
させる例について説明したが、これに限定するものでは
なく、例えば下部電極の下面総てにもＮｔを供給する如
く構成してもより効果的である。

また、上記実施例では、結露を防止させるために供給す
る乾燥した気体としてＮｔを用いて説明したが、乾燥し
ている気体であればこれに限定するものではなく、例え
ばドライエアー等でも同様な効果が得られる． また、エッチング装置として、下部電極を昇降させる構
戒としたが、これに限定するものではなく、例えば上部
電極を昇降させてもよく、また、クランプリングも、下
部電極下方に駆動機構を設けてウエハを下方に押して下
部電極表面に押しつけるように構成しても同様な効果が
得られる。

また、上記実施例では、被処理体として半導体ウエハを
用いて説明したが、これに限定するものではなく、例え
ば液晶ＴＶなどの画面表示装置等に用いられるＬＣＤ基
板でも同様な効果が得られる。更に、上記実施例では、
冷却装置を半導体ウハのエッチング装置に適用した例に
ついて説明したが、冷却を伴う処理を行なうものであれ
ばこれに限定するものではなく、例えば載置台を冷却す
る検査装置，アッシング装置等でも同様な効果が得られ
る． 以上述べたようにこの実施例によれば、冷却媒体の循環
により被冷却体を冷却する装置において、上記被冷却体
の少なくとも冷却媒体の出入口部周囲に乾燥した気体を
供給して結露を防止する如く構成したことにより、結露
による電気回路のシッート等のトラブルの発生を防止す
ることができる．そのため、装置の耐久性の向上及び信
頼性の向上を可能とすることができる．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を説明するためのエッチ
ング装置の構戒図、第２図は第１図の結露防止機構の説
明図である． ３・・・下部電極　　　　５・・・ウエハ６・・・冷却
器　　　　　７・・・流路８・・・パイブ　　　　　９
・・・結露防止機構１０・・・接続部　　　　　１１・
・・容器ｌ２・・・Ｎ！ 供給源 ｌ３・・・開閉バルブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 冷却媒体の循環により被冷却体を冷却する装置において
   、上記被冷却体の少なくとも冷却媒体の出入口部周囲に
   乾燥した気体を供給して結露を防止する如く構成したこ
   とを特徴とする冷却装置。