JPH0697116A - 半導体装置の製造装置 - Google Patents

半導体装置の製造装置

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JPH0697116A
JPH0697116A JP4247765A JP24776592A JPH0697116A JP H0697116 A JPH0697116 A JP H0697116A JP 4247765 A JP4247765 A JP 4247765A JP 24776592 A JP24776592 A JP 24776592A JP H0697116 A JPH0697116 A JP H0697116A
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JP
Japan
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reaction chamber
cooling block
cooling
base
wafer
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Withdrawn
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JP4247765A
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English (en)
Inventor
Toru Kobayashi
徹 小林
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、被エッチング体を冷却した状態でエ
ッチングする半導体装置の製造装置に関し、反応室の基
台に取り付けられた、ウエハを冷却する冷却ブロックの
周辺部での結露を防止するとともに、冷却ブロックでの
取り付け部での微小リークを防止することが可能な半導
体装置の製造装置の提供を目的とする。 【構成】減圧可能な反応室25と、冷媒を通流させてウ
エハ39を冷却する冷却ブロック26と、冷却ブロック
26に冷媒を導く導入管29と、冷却ブロック26に導
かれた冷媒を排出する排出管30と、冷却ブロック26
上のウエハ載置台27と、反応室25に反応ガスを導入
するガス導入口37と、反応室25内を排気する排気口
36とを有する半導体装置の製造装置であって、冷却ブ
ロック26は、反応室25内に設けられ、かつ導入管2
9と排出管30とは反応室25の基台22の貫通口32
a,32bを介して反応室25の外部に露出していること
を含み構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造装置に
関し、更に詳しく言えば、被エッチング体を冷却した状
態でエッチングする半導体装置の製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の被加工物を精度良くパター
ニングする場合において、ドライエッチングは必要不可
欠な技術である。特に、微細で精度の要求されるパター
ニングを行う場合、カーボン(C)を含むデポ性の強い
エッチングガスを使用し、側壁保護効果により異方性エ
ッチングを行っている。しかし、このようなエッチング
ガスを用いた場合、エッチングガスに含まれるCにより
反応室内が汚染され、パーティクルの発生につながる。
そこで、C等を含まないガスを使用し、異方性エッチン
グを行うために、ウエハを冷却してエッチングを行う低
温プロセスが採用されるようになっている。
【0003】このような低温プロセスに用いられるEC
Rプラズマエッチング装置のウエハ冷却ステージの詳細
について図4に示す。図中符号1は反応室4を構成する
ベルジャ、2は反応室4を構成する基台で、Oリング3
を挟んでベルジャ1が基台2上に載置され、ベルジャ1
内を密封する。そして、ベルジャ1内部がウエハをエッ
チングするための反応室4となる。
【0004】5は基台2に設けられた貫通口、6は基台
2と絶縁されて貫通口5に嵌め込まれている、ウエハを
冷却するための冷却ブロックで、冷却ブロック6は密封
部材としてのOリング11を挟んで基台2の貫通口5に
嵌め込まれ、ベルジャ1内と外部との間を密封する。ま
た、冷却ブロック6にはウエハ載置台7を載せる部分に
通流溝8が形成され、冷却水やフロン系冷媒を導入管9
から導入し、通流溝8を通流させてウエハ15を冷却
し、使用した冷媒等を排出管10から排出する。7は冷
却ブロック6の上に設けられたウエハ載置台で、反応室
4内を減圧するとともに、不要な反応ガスを排気する排
気口12と、反応室4内に反応ガスを導入するガス導入
口13とが形成されている。14は冷却ブロック6と接
続された高周波電源で、冷却ブロック6及びウエハ載置
台7を介してウエハ15に高周波電圧を印加する。これ
により、エッチングの異方性を向上させることができ
る。
【0005】従来、このようなエッチング装置によりC
等を含まないNF3 ガスを用いてウエハ15を温度−5
0℃以下に冷却しながら、エッチングを行っている。こ
れにより、ベルジャ1の内壁等への反応生成物の付着等
を防止し、反応室4内が汚染されるのを防止することが
できる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記冷却ブロ
ック6自体かなり冷えており、これにより基台2も冷却
され、大気に曝されている部分で、結露が発生してい
た。また、Oリング11は低温でも使用可能なものを用
いてはいるが、冷却ブロック6の収縮、Oリング11の
硬化により微小リークが発生してしまうという問題があ
る。
【0007】この問題を解決するために、図5に示すよ
うに、反応室外部に露出している、冷却ブロック6及び
冷却ブロック6周辺部の基台2を被覆し、外部の湿気を
含んだ大気による冷却ブロック6及び冷却ブロック6周
辺部の基台2での結露を防止するためのカバー16を設
け、カバー16内部に窒素を流して窒素パージ(ドライ
エアパージ)を行っているが、密封性が十分ではなく、
また、かなり低温に冷却されるので、十分に低い露点の
窒素ガスを得ることが難しく、上記と同様な問題があ
る。
【0008】本発明はかかる従来例の問題点に鑑み創作
されたものであり、反応室の基台に取り付けられた、ウ
エハを冷却する冷却ブロックの周辺部での結露を防止す
るとともに、冷却ブロックでの取り付け部での微小リー
クを防止することが可能な半導体装置の製造装置の提供
を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題は、減圧可能な
反応室と、冷媒を通流させてウエハを冷却する冷却ブロ
ックと、前記冷却ブロックに前記冷媒を導く導入管と、
前記冷却ブロックに導かれた冷媒を排出する排出管と、
前記冷却ブロック上のウエハ載置台と、前記反応室に反
応ガスを導入するガス導入口と、前記反応室内を排気す
る排気口とを有する半導体装置の製造装置であって、前
記冷却ブロックは、前記反応室内に設けられ、かつ前記
導入管と前記排出管とは前記反応室の基台の貫通口を介
して反応室の外部に露出していることを特徴とする半導
体装置の製造装置によって達成され、第2に、前記貫通
口の側壁の基台には密封部材を挟んで前記導入管及び排
出管と接触する複数の接触部が形成され、かつ前記隣合
う接触部の間の基台には溝が形成され、該溝内が排気可
能となっていることを特徴とする第1の発明に記載の半
導体装置の製造装置によって達成される。
【0010】
【作 用】本発明に係る半導体装置の製造装置によれ
ば、冷却ブロックは反応室の基台上であって、反応室内
に収納されているので、直接外気と接触しない。従っ
て、冷却ブロック及びその周辺部での結露を防止するこ
とができる。
【0011】また、基台と冷媒の導入管及び基台と冷媒
の排出管とは複数の接触部を有し、各接触部では密封部
材を介在させているので、密封性を向上させ、微小リー
クを防止することができる。更に、隣合う接触部の間に
は溝が設けられ、溝内を減圧できるようになっている。
従って、溝内を排気することにより、雰囲気中の水分が
除去されるので、導入管と排出管の外壁での結露をも防
止することができる。
【0012】
【実施例】以下に、本発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。図1は、本発明の第1の実施例に係
る低温プロセスに用いられるECRプラズマエッチング
装置のウエハ冷却ステージの詳細構成図、図2はエッチ
ング装置全体を示す構成図である。
【0013】図1及び図2において、21は反応室25
を構成する、石英ガラスからなるベルジャ、22aは反応
室25を構成するステンレスからなる外部基台、23aは
外側基台22aと冷却ブロック26との間に挟んで絶縁す
るテフロンやセラミックからなる絶縁体で、外側基台22
aと絶縁体23aとが基台22を構成する。そして、絶縁
体23aとベルジャ21との間にOリング24を挟んでベ
ルジャ21が絶縁体23a上に載置され、ベルジャ21内
を密封する。そして、ベルジャ21内部がウエハをエッ
チングするための反応室25となる。
【0014】26は絶縁体23に埋め込まれた、アルミ
ニウムからなる冷却ブロックで、冷却ブロック26には
ウエハ載置台27と接する部分に通流溝28が形成さ
れ、導入管29及び排出管30と接続されている。そし
て、冷却水やフロン系冷媒を導入管29から導入し、通
流溝28を通流させてウエハを冷却し、排出管30から
排出する。導入管29と排出管30とは絶縁体23と基
台22に設けられた貫通口31a,31b及び32a,32bを
介して反応室25の外部に引き出されている。また、外
側基台22aと導入管29及び外側基台22aと排出管30
とはそれぞれ3箇所の接触部33a〜33c,33d〜33fを
有し、各接触部33a〜33c,33d〜33fではOリング
(密封部材)34a〜34c,34d〜34fを介在させて密封
性を向上させている。また、隣合う接触部33a/33b,
33b/33c,33d/33e,33e/33fの間には溝35a/
35b,35c/35dが設けられ、溝35a/35b,35c/35
d内は減圧可能になっている。27はウエハ冷却ブロッ
ク26の上に設けられた、アルミニウムからなるウエハ
載置台で、反応室25内を減圧するとともに、不要な反
応ガスを排気する排気口36と、反応室25内に反応ガ
スを導入するガス導入口37とが形成されている。以
上、ウエハ冷却ブロック26及びウエハ載置台27が冷
却ステージを構成する。
【0015】38はウエハ冷却ブロック26と接続され
た高周波電源で、ウエハ冷却ブロック26及びウエハ載
置台27を介してウエハ(シリコン基板)39に高周波
電圧を印加する。これにより、エッチングの異方性が向
上する。
【0016】40a,40bは基台22から外部に露出する
導入管29及び排出管30の外壁での結露を防止するた
めに導入管29及び排出管30の外壁を被覆する断熱材
である。
【0017】なお、図2において、41はベルジャ21
の周囲を囲むように形成されたμ波導入室で、ベルジャ
21の側面に対向する側壁が電子にサイクロトロン共鳴
を起こさせる磁場を発生するソレノイドコイル42とな
っている。43はμ波をμ波導入室41へ導くための導
波管で、μ波導入室41と接続されている。
【0018】以上のように、本発明の実施例のエッチン
グ装置によれば、冷却ブロック26は基台22上であっ
て反応室25内に収納されているので、直接外気と接触
しない。従って、冷却ブロック26及びその周辺部での
結露を防止することができる。
【0019】また、基台22と導入管29及び基台22
と排出管30とはそれぞれ3箇所の接触部33a〜33c,
33d〜33fを有し、各接触部33a〜33c,33d〜33fで
はOリング34a〜34c,34d〜34fを介在させているの
で、密封性を向上させ、微小リークを一層よく防止する
ことができる。更に、隣合う接触部33a〜33c,33d〜
33fの間には溝35a/35b,35c/35dが設けられ、溝
35a/35b,35c/35d内は減圧可能となっている。従
って、排気とともに、雰囲気中の水分が除去されるの
で、導入管29と排出管30の外壁での結露をも防止す
ることができる。
【0020】次に、このようなエッチング装置によりC
等を含まないNF3 ガスを用いてウエハを冷却した状態
で、エッチングを行う方法について図3(a)〜(c)
を参照しながら説明する。
【0021】まず、シリコン基板39上に膜厚約5000Å
のBPSG膜からなる下地絶縁膜44を形成した後、膜
厚約2000Åのタングステン膜45を形成する(図3
(a))。
【0022】次に、配線層を形成すべき領域のタングス
テン膜45上にレジストパターン膜46を形成する(図
3(b))。次いで、ECRプラズマエッチング装置に
より、シリコン基板41を冷却した状態で、レジストパ
ターン膜46に基づいてタングステン膜45を選択的に
エッチングする。即ち、シリコン基板41を反応室内の
ウエハ載置台27上に載置した後、ベルジャ21内及び
冷却ブロック26を外部に導出する外部基台22aの貫通
口32a,32b側壁に形成された溝35a〜35d内を減圧す
るとともに、冷却ブロック26に冷媒を通流させてシリ
コン基板41を冷却し、シリコン基板41の温度を−6
0℃程度に保持する。
【0023】次に、90sccmのNF3 ガス及び10sccm
のO2 ガスを反応室25内に導入するとともに、周波数
2.45GHz,電力1000Wのμ波を導入し、反応室2
5内の圧力を10mTorr に保持する。これにより、反応
室25内のNF3 ガスがプラズマ化されて、タングステ
ン膜45のエッチングが始まる。このとき、ウエハ載置
台27にRFを印加することよりエッチングの異方性の
傾向が強くなる。例えば、200W程度の電力を印加す
る。この状態で、所定の時間保持すると、レジストパタ
ーン膜46に基づいて配線層45aが形成される。このと
き、C等を含まないNF3 ガスを用いているので、ベル
ジャ21の内壁等への反応生成物の付着等を防止し、反
応室25内が汚染されるのを防止することができる。
【0024】以上のように、本発明の実施例のエッチン
グ装置を用いたエッチング方法によれば、冷却ブロック
26及びその周辺部での結露を防止し、かつ微小リーク
を防止することができるので、適正なエッチングレート
で、かつ十分な選択比を保持して下地絶縁膜44として
のBPSG膜上のタングステン膜45のエッチングを行
うことができる。
【0025】なお、実施例では反応ガスとしてNF3 ガ
ス+O2 ガスを用いたエッチングに適用しているが、反
応ガスとしてSF6 ガス+N2 ガス等を用いたエッチン
グに適用することもできる。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る半導
体装置の製造装置によれば、冷却ブロックは基台上であ
って反応室内に収納されているので、直接外気と接触し
ない。従って、ウエハ冷却ブロック及びその周辺部での
結露を防止することができる。
【0027】また、基台と冷媒の導入管及び基台と冷媒
の排出管とは複数の接触部を有し、各接触部では密封部
材を介在させているので、密封性を向上させ、微小リー
クを防止することができる。更に、隣合う接触部の間に
は溝が設けられ、溝内を減圧できるようになっている。
従って、溝内を排気することにより、雰囲気中の水分が
除去されるので、導入管と排出管の外壁での結露をも防
止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係るECRプラズマエッチン
グ装置のウエハ冷却ステージの詳細説明図である。
【図2】本発明の実施例に係るECRプラズマエッチン
グ装置の全体構成図である。
【図3】本発明の実施例に係るECRプラズマエッチン
グ装置を用いてエッチングを行う方法について説明する
断面図である。
【図4】従来例に係るECRプラズマエッチング装置の
ウエハ冷却ステージの詳細説明図である。
【図5】他の従来例に係るECRプラズマエッチング装
置のウエハ冷却ステージの詳細説明図である。
【符号の説明】
21 ベルジャ、 22 基台、 22a 外側基台、 23a 絶縁体、 24 Oリング、 25 反応室、 26 冷却ブロック、 27 ウエハ載置台、 28,35a〜35d 溝、 29 導入管、 30 排出管、 31a,31b,32a,32b 貫通口、 33a〜33f 接触部、 34a〜34f Oリング(密封部材)、 36 排気口、 37 ガス導入口、 38 高周波電源、 39 ウエハ(シリコン基板)、 40a,40b 断熱材、 41 μ波導入室、 42 ソレノイドコイル、 43 導波管、 44 下地絶縁膜、 45 タングステン膜、 45a 配線層、 46 レジストパターン膜。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 減圧可能な反応室と、冷媒を通流させて
    ウエハを冷却する冷却ブロックと、前記冷却ブロックに
    前記冷媒を導く導入管と、前記冷却ブロックに導かれた
    冷媒を排出する排出管と、前記冷却ブロック上のウエハ
    載置台と、前記反応室に反応ガスを導入するガス導入口
    と、前記反応室内を排気する排気口とを有する半導体装
    置の製造装置であって、 前記冷却ブロックは、前記反応室内に設けられ、かつ前
    記導入管と、前記排出管とは前記反応室の基台の貫通口
    を介して反応室の外部に露出していることを特徴とする
    半導体装置の製造装置。
  2. 【請求項2】 前記貫通口の側壁の基台には密封部材を
    挟んで前記導入管及び排出管と接触する複数の接触部が
    形成され、かつ前記隣合う接触部の間の基台には溝が形
    成され、該溝内が排気可能となっていることを特徴とす
    る請求項1記載の半導体装置の製造装置。
JP4247765A 1992-09-17 1992-09-17 半導体装置の製造装置 Withdrawn JPH0697116A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002086957A1 (en) * 2001-04-19 2002-10-31 Tokyo Electron Limited Dry etching method
JP2010157383A (ja) * 2008-12-26 2010-07-15 Shin-Etsu Chemical Co Ltd 固体合成用高周波熱プラズマトーチ

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