JPH07321184A

JPH07321184A - 処理装置

Info

Publication number: JPH07321184A
Application number: JP13651094A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nishikawa; 浩西川
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1994-05-25
Filing date: 1994-05-25
Publication date: 1995-12-08
Anticipated expiration: 2019-12-15
Also published as: JP3600271B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】チャックを用いた処理装置の被処理体の温度
制御の応答性を高める。【構成】チャック手段１２と被処理体Ｗとの間に形成
される微小空間に対して伝熱ガスを供給するための伝熱
ガス供給経路１８中に、熱源手段と熱交換手段とを設け
ているので、載置台から被処理体に至る伝熱経路の伝熱
効率を向上させ、被処理体の面内温度分布の均一化を図
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より半導体製造工程においては、処
理室内において、載置台に静電チャック手段により被処
理体を吸着保持して、被処理体を所定の温度に制御しな
がら、その処理面に対して所定の処理を施すための処理
装置が使用されている。たとえば、図１０に示すような
エッチング装置１００は、処理室１０１内に設置された
載置台１０２の載置面に静電チャック１０３を介して半
導体ウェハなどの被処理体Ｗを吸着保持し、その被処理
体Ｗに対向配置された上部電極１０４より処理ガス、た
とえばＨＦガスなどを流しながら、下部電極を兼ねる載
置台１０２に高周波電源１０５よりたとえば１３．５６
ＭＨｚの高周波を印加することにより、処理ガスをプラ
ズマ化し所定のエッチングを施すものである。

【０００３】そして、上記載置台１０１には、冷却ジャ
ケット１０６などの冷却手段やヒータ１０７などの加熱
手段から成る熱源手段が内装されており、熱伝達により
被処理体Ｗを所望の温度、たとえば−１００℃にまで冷
却し、高アスペクト比の異方性エッチングを行うことが
可能である。その際に、図１１に示すように、上記静電
チャック１０３のチャック面とウェハＷ裏面との間には
微視的な小隙Ｓが形成されており、上記処理室１０１内
が減圧雰囲気に保持されているため、この小隙Ｓが断熱
層として作用して、上記熱源手段から被処理体に至る伝
熱経路を阻害するおそれがある。そこで、最近では、図
１２に示すように、静電チャック１０３のチャック面全
体に分布する開口群１０８から上記小隙Ｓに対してヘリ
ウムなどの伝熱ガスを、上記載置台１０１および上記静
電チャック１０３を貫通して延びる伝熱ガス供給経路１
０９を介して供給し、伝熱効率を向上させている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１０
〜図１２示すような、従来の処理装置では、被処理体を
所定の温度にまで冷却または加熱するためには、冷却手
段や加熱手段などを内装する載置台からの熱伝達に頼ら
ざる得ず装置構成が複雑となる上、被処理体を均一に冷
却または加熱するための熱伝達経路の確保が困難であ
り、特に静電チャックと被処理体との間に供給される伝
熱ガスの裏面圧力を均一に制御することは困難であるの
で、結果として被処理体の面内温度分布にばらつきが生
じ、したがってエッチングレートおよび／またはエッチ
ング形状の均一性を得ることができず問題となってい
た。

【０００５】本発明は、上記のような従来の処理装置の
有する問題点に鑑みてなされたものであり、その目的と
するところは、被処理体の温度制御の精度を高めること
により、被処理体の面内温度分布を均一化し、したがっ
てエッチングレートおよび／またはエッチング形状の面
内均一性を向上させることが可能な、新規かつ改良され
た処理装置を提供することである。

【０００６】さらに本発明の別の目的は、引火性の強い
伝熱ガスを使用した場合であっても、引火爆発の危険性
を回避できるような防爆機構を備えた、新規かつ改良さ
れた処理装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の、減圧雰囲気の処理室内におい
て、載置台にチャック手段により被処理体を吸着保持し
て、被処理体を所定の温度に制御しながら、その処理面
に対して所定の処理を施すための処理装置は、チャック
手段と被処理体との間に形成される微小空間に対して伝
熱ガスを供給するための伝熱ガス供給経路に伝熱ガス用
温調手段を設けたことを特徴としている。

【０００８】また請求項２に記載の処理装置は、チャッ
ク手段と被処理体との間に形成される微小空間に対して
伝熱ガスを供給するための伝熱ガス供給経路に熱源手段
と熱交換手段とを設けたことを特徴としている。そし
て、この熱交換手段は、請求項３に記載のように、伝熱
ガスの単位行程あたりの熱源手段から伝熱ガスに対する
伝熱面積を拡大する伝熱面積拡大手段として構成するこ
とができる。さらに、この伝熱面積拡大手段は、請求項
４に記載のように、伝熱ガス中に含まれる不純物を濾過
可能なフィルタ手段として構成することができる。

【０００９】また請求項５に記載の処理装置は、上記伝
熱ガス供給経路中に、さらに断面を拡大したバッファ空
間を設けたことを特徴としている。このようにバッファ
空間をもうけた場合には、請求項６に記載のように、上
記熱交換手段を、チャック手段とバッファ空間との間に
介挿する構成を採用することが好ましい。

【００１０】また請求項７に記載のように、前記熱源手
段と前記伝熱ガス供給経路との接触部分に伝熱媒体、た
とえば熱伝達グリースなどを介在させることもできる。

【００１１】さらに本発明の別観点によれば、請求項８
に記載のように、上記伝熱ガス供給経路が、それぞれ独
立に温度制御可能な複数の伝熱ガス供給系統から構成さ
れることを特徴とする処理装置が提供される。そして、
かかる構成の場合には、請求項９に記載のように、チャ
ック手段のチャック面において、それぞれ同系統に属す
る伝熱ガス供給系統の供給口群が略同心円状または碁盤
目の交点状に分布されるように構成することが好まし
く、さらに請求項１０に記載のように、チャック手段に
吸着される被処理体のオリフラ部分および／またはオリ
フラを含む同心円範囲に対応するチャック面について
は、他の部分とは別系統に属する伝熱ガス供給系統の供
給口群を分布することが好ましい。

【００１２】さらにまた、請求項１１に記載のように、
複数の伝熱ガス供給系統に、それぞれ別種のガスを供給
する構成を採用することも可能であり、その場合に、請
求項１２に記載のように、使用する別種のガスとして、
混合時に反応熱を生じる複数のガスを選択することも可
能であり、あるいは、請求項１３に記載のように、伝熱
ガス供給経路により供給される伝熱ガスとして、処理室
内に処理時に存在する少なくとも１のガスと同種のガ
ス、または少なくともそのガスを含むガスを使用するこ
とも可能である。また請求項１４に記載のように、伝熱
ガスとして、少なくとも、Ｈ₂、ＣＯ、アルコール類、
およびＣ_nＨ_mから成る群から選択される１または２以上
の組合わせを含むガスを使用することも可能である。

【００１３】そして、本発明は、請求項１５に記載のよ
うな静電チャック手段に対しても、あるいは、請求項１
６に記載のようなメカニカル・チャック手段に対しても
適用することが可能である。

【００１４】

【作用】請求項１に記載の処理装置では、静電チャック
手段と被処理体との間に形成される微小空間に対して伝
熱ガスを供給するための伝熱ガス供給経路中に熱源手段
を設けているので、たとえば冷却時には、所望の温度に
まで冷却された伝熱ガスを上記微小空間に供給すること
により、載置台からの伝熱効率を高めることが可能であ
る。さらにまた伝熱ガスにより直接被処理体を冷却また
は加熱することができるので、載置台に内装される熱源
を省略する構成を採用することも可能となり、装置構成
を著しく簡略化できる。

【００１５】請求項２に記載の処理装置では、上記伝熱
ガス供給経路中にさらに熱交換器手段を設置しているの
で、熱源手段から伝熱ガスに対して所望の熱量を効率的
与えることが可能となり、温度制御の応答性を向上させ
ることができる。

【００１６】請求項３に記載の処理装置では、上記熱交
換器手段として、伝熱面積を拡大する伝熱面積拡大手段
を用いているので、たとえば伝熱管路中に針金の束や多
孔質材量などの伝熱ガスと管路との接触面積を拡大する
手段を挿入するだけ、容易に温度制御の応答性を向上さ
せることができる。

【００１７】請求項４に記載の処理装置では、上記伝熱
面積拡大手段として、フィルタ手段を使用するので、温
度制御の応答性を向上させるとともに、伝熱ガス中の微
小塵芥などの不純物を除去することも可能となる。

【００１８】請求項５に記載の処理装置では、上記伝熱
ガス供給経路中に、断面を拡大したバッファ空間を設け
ているので、被処理体の交換時に所定の圧力をバッファ
空間内に蓄積可能となり、被処理体の交換後に所望の裏
面圧力を応答性良く供給することが可能となる。

【００１９】請求項６に記載の処理装置では、静電チャ
ック手段とバッファ空間との間に熱交換手段を介装して
いるので、伝熱ガスとして可燃性ガスを使用した場合で
あっても、火花が静電チャック手段の開口部より吸入さ
れ、バッファ空間に到達し、爆発を生じる前に、上記熱
交換手段により引火温度以下にまで低下し、バッファ空
間の爆発を未然に防止することができる。

【００２０】請求項７に記載の処理装置では、上記熱源
手段と伝熱ガス供給経路との接触部分に伝熱グリースな
どの伝熱媒体を介在させるので、伝熱ガスの加熱または
冷却の応答性をさらに高めることができる。

【００２１】請求項８に記載の処理装置では、それぞれ
独立に温度制御可能な複数の伝熱ガス供給系統より上記
伝熱ガス供給経路を構成しているので、上記微小空間に
供給される伝熱ガスのより細やかな温度調整が可能とな
り、被処理体の裏面全面に均一の温度を有する伝熱ガス
を供給することにより、あるいは載置台から伝達される
熱量に応じて異なる温度の伝熱ガスを供給することによ
り、被処理体の面内温度分布の均一化を促進することが
可能となる。

【００２２】一般に被処理体の面内温度分布は同心円状
にばらつきが生じるので、請求項９に記載の処理装置の
ように構成することにより、同心円状に生じる面内温度
分布のばらつきを補償することができる。

【００２３】また被処理体には位置決めのために切欠き
部をオリフラとして設けることがあるが、かかる場合に
はオリフラ部分またはオリフラを含む同心円範囲におい
て面内温度分布にばらつきが生じることがあるが、請求
項１０に記載の処理装置によれば、このオリフラにより
生じる温度むらについても補償可能である。

【００２４】さらに請求項１１に記載の処理装置のよう
に、それぞれの伝熱ガス供給系統に別種のガスを供給す
ることにより、たとえば冷却時には、通常の部分にはヘ
リウムを供給し、より冷やしたい範囲により粒子径の大
きなアルゴンを供給することにより、被処理体の冷却温
度を微調整することが可能となる。

【００２５】また請求項１２に記載の処理装置のよう
に、たとえば混合時に冷熱または温熱を発するような複
数のガスを被処理体の裏面に供給することにより、より
積極的に被処理体を冷却または加熱することが可能とな
る。

【００２６】また請求項１３に記載の処理装置のよう
に、処理時に処理室内に存在する処理ガスやキャリアガ
スと同種のガス、または少なくともそのガスを含む伝熱
ガスを供給することにより、上記微小空間より処理室内
に伝熱ガスが逃げた場合にも、処理雰囲気を変えずに安
定的に処理を行うことが可能である。

【００２７】特に請求項１４に記載のように、伝熱ガス
として、Ｈ₂、ＣＯ、アルコール類、およびＣ_nＨ_mなど
の可燃性ガスを含むガスを使用した場合であっても、本
発明によれば、火花が静電チャック手段の開口部より吸
入され、バッファ空間に到達し、爆発を生じる前に、上
記熱交換手段により引火温度以下にまで低下し、バッフ
ァ空間の爆発を未然に防止することができる。

【００２８】

【実施例】以下に添付図面を参照しながら本発明に基づ
いて構成された処理装置を、低温エッチング装置に適用
した一実施例について詳細に説明することにする。

【００２９】図１に示すエッチング装置１は、導電性材
料、たとえばアルミニウムなどから成る円筒あるいは矩
形状に成形された処理容器２を有しており、この処理容
器２の底部にはセラミックなどの絶縁材３を介して、被
処理体、たとえば半導体ウェハＷを載置するための略円
筒状の載置台４が収容される。この載置台４は、アルミ
ニウムなどより形成された複数の部材をボルトなどによ
り組み付けることにより構成することが可能であり、そ
の内部には、冷却手段５や加熱手段６などの熱源手段が
内設され、被処理体の処理面を所望の温度に調整するこ
とができるように構成されている。

【００３０】この冷却手段５は、たとえば冷却ジャケッ
トなどから構成され、この冷却ジャケット５には、たと
えば液体窒素などの冷媒を冷媒導入管７を介して導入可
能であり、導入された液体窒素は同冷却ジャケット５内
を循環し、その間に核沸騰により冷熱を生じる。かかる
構成により、たとえば−１９６℃の液体窒素の冷熱が冷
却ジャケット５から載置台４を介して半導体ウェハＷに
対して伝熱し、半導体ウェハＷの処理面を所望する温度
まで冷却することが可能である。なお、液体窒素の核沸
騰により生じた窒素ガスは冷媒排出管８より容器外へ排
出される。

【００３１】さらに載置台４には温調用ヒータなどの加
熱手段６が配置されており、この温調用ヒータ６は、た
とえば窒化アルミニウムなどの絶縁性焼結体にタングス
テンなどの導電性抵抗発熱体をインサートした構成で、
この抵抗発熱体が電力供給リード９によりフィルタ１０
を介して電力源１１から所望の電力を受けて発熱し、半
導体ウェハＷの処理面の温度を所望する温度まで加熱
し、温度制御を行うことが可能なように構成されてい
る。

【００３２】上記載置台４は、上面中央部が凸状にされ
た円板状で、この中央上面には、被処理体を保持するた
めのチャック部として、たとえば静電チャック１２が被
処理体である半導体ウェハＷと略同径大、好ましくはウ
ェハＷの径よりも若干小さい径で設けられている。この
静電チャック１２は、ウェハＷを載置保持する面として
ポリイミド樹脂などの高分子絶縁材料からなる２枚のフ
ィルム１２ａ、１２ｂ間に銅箔などの導電膜１２ｃを挟
持した静電チャックシートより構成されており、その導
電膜１２ｃは、電圧供給リード１３により、途中高周波
をカットするフィルタ１４、たとえばコイルを介して可
変直流電圧源１５に接続されている。したがって、その
導電膜１２ｃに高電圧を印加することにより、静電チャ
ック１２の上側フィルム１２ａの上面にウェハＷをクー
ロン力により吸着保持し得るように構成されている。な
お図示の実施例では、被処理体を吸着保持するチャック
手段として静電チャック１２を例に挙げて説明するが、
本発明はかかる構成に限定されない。たとえば、昇降運
動自在の円環状のクランプ部材により被処理体を機械的
に保持するメカニカル・チャック手段に対しても、本発
明は当然に適用されるものと了解される。

【００３３】そしてこの静電チャックシート１２には、
図９に示すように、図示しないリフタピン用の孔１６お
よび伝熱ガス供給孔１７が同心円状に穿設されている。
これらの伝熱ガス供給孔１７には、図１および図２に示
すように、伝熱ガス供給管１８が接続されており、ガス
源１９より、流量制御器２０、バッファタンク２１、バ
ルブ２２を介して、本発明に基づいて構成された温調ユ
ニット２３により所定の温度に制御されたヘリウムなど
の伝熱ガスを、被処理体Ｗの裏面と静電チャック１２の
チャック面との間に形成される微小空間に供給し、上記
載置台４から被処理体Ｗへの伝熱効率を高めることが可
能である。

【００３４】上記温調ユニット２３は、図３に示す熱源
手段２４と、図４〜図６に示す熱交換手段２５とから構
成されている。熱源手段２４は、伝熱ガス供給管１８の
外周に設置され、伝熱により管路内を流通する伝熱ガス
を所望の温度に調整するもので、たとえば被処理体を冷
却して処理する場合には、図３に示すように、冷却ジャ
ケット２６を巻き付け、冷却ジャケット内に冷媒、たと
えば液体窒素などを流通させることにより、伝熱ガスを
所望の温度にまで冷却することが可能である。そして、
上記冷却ジャケット２６と上記伝熱ガス供給管１８との
接触部には伝熱効率に優れた媒体、たとえば伝熱グリー
ス２７などが塗布され、冷熱の伝達を促進するように構
成される。なお、図３に示す実施例では、伝熱ガスを冷
却する構成を示したが、被処理体を加熱して処理する場
合には、伝熱ガスを加熱するために、上記冷却ジャケッ
ト２６内に熱媒を循環させたり、あるいは上記冷却ジャ
ケット２６の代替としてヒータなどの加熱手段を伝熱ガ
ス供給管１８に巻き付ける構成を採用することも可能で
ある。

【００３５】上記温調ユニット２３の熱交換手段２５
は、図４に示すように、上記伝熱ガス供給管１８の内部
に針金２８を束ねたものを挿入したり、あるいは図５に
示すように、多孔性材料２９を挿入したり、あるいは図
６に示すように、複数のバッフル板３０ａ、３０ｂを設
置することにより構成される。このように構成すること
により、伝熱ガスが上記伝熱ガス供給管１８を通過する
際に、広い面積で上記熱交換手段２５に接触することが
可能となり、温度制御の応答性を高めることが可能とな
る。

【００３６】図２に示す実施例においては、上記伝熱ガ
ス供給管１８にはバッファタンク２１が介装されている
が、このバッファタンク２１は伝熱ガスの供給圧力を調
整するためのものであり、被処理体Ｗの交換時には、上
記バルブ２２を閉止することにより、上記静電チャック
１２からの伝熱ガスの吹き出しを停止するとともに、バ
ッファタンク２１内に伝熱ガスを所定の裏面圧力、たと
えば１０Ｔｏｒｒでチャージしておくことにより、被処
理体Ｗの交換後に、上記バルブ２２を開放することによ
り、即座に所定の裏面圧力を確保することが可能とな
る。このようにバッファタンク２１は、伝熱ガスの裏面
圧力制御の応答性を確保する上で重要であるが、伝熱ガ
スとして可燃性ガスを使用した場合には、処理室内に生
成するプラズマにより引火され爆発を起こすおそれがあ
る。そこで、図２に示すように、上記温調ユニット２３
を、上記静電チャック１２と上記バッファタンク２１と
の間に介装することにより、万が一可燃性ガスに引火し
た場合であっても、上記温調ユニット２３の上記熱交換
手段２５により伝熱ガスが引火温度以下にまで下げられ
るので、上記バッファタンク２１の爆発という最悪の事
態を回避することが可能となる。

【００３７】なお上記伝熱ガス供給管１８により被処理
体Ｗの裏面に供給する伝熱ガスとしては、ヘリウムやア
ルゴンなどの不活性ガスの他に、ＣＨＦ₃ガス、あるい
はＣＨＦ₃＋ＣＯガスやＣＨＦ₃＋Ｈ₂ガスなどの処理ガ
スと同種のガス、または処理ガスと同種のガスを含むガ
スを使用することが可能である。このように処理ガスと
同種のガス、または処理ガスと同種のガスを含むガスを
伝熱ガスとして使用することにより、伝熱ガスが処理室
内に漏洩した場合であっても、処理室内の処理雰囲気を
変えずに安定的に処理を行うことができる。また如上の
ように、本発明によれば、上記静電チャック１２と上記
バッファタンク２１との間に上記熱交換手段２５が介装
されるので、ＣＯガスのような可燃性ガスを使用した場
合であっても、上記バッファタンク２１に火が回り込む
ような事態を未然に防止することが可能である。

【００３８】再び図１に戻って、本発明に基づいて構成
されたエッチング装置１の構成についての説明を続ける
と、上記載置台４の周囲には、静電チャック１２上のウ
ェハＷの外周を囲むように環状のフォーカスリング３１
が配置されている。このフォーカスリング３１は反応性
イオンを引き寄せない絶縁性または導電性の材料からな
り、反応性イオンを内側の半導体ウェハＷにだけ効果的
に入射せしめるように作用するものである。

【００３９】そして上記載置台４には、中空に成形され
た導体よりなる給電棒３２が接続しており、さらに、こ
の給電棒３２にはブロッキングコンデンサ３３を介して
高周波電源３４が接続されており、プロセス時には、た
とえば１３．５６ＭＨｚの高周波電力を上記給電棒３２
を介して上記載置台４に印加することが可能である。か
かる構成により上記載置台４は下部電極として作用し、
被処理体Ｗに対向するように設けられた上部電極３５と
の間にグロー放電を生じ、処理容器内に導入された処理
ガスをプラズマ化し、そのプラズマ流にて被処理体にエ
ッチング処理を施すことが可能である。

【００４０】上記上部電極３５は、上記載置台４の載置
面上方に、これより約１０〜２０ｍｍ程度離間させて配
置されている。この上部電極は中空に形成され、その中
空部に処理ガス供給管３６が接続され、処理ガス源３７
より流量制御器（ＭＦＣ）３８を介して所定の処理ガ
ス、たとえばＣＦ₄などのエッチングガスを導入するこ
とが可能である。さらに中空部の中程には、処理ガスの
均一拡散を促進するための多数の小孔が穿設されたバッ
フル板３９が配置され、このバッフル板３９の下方には
処理ガス噴出口として多数の小孔４０が穿設された板部
材からなる処理ガス導入部４１が設置されている。

【００４１】さらに上記処理容器２の下方には真空ポン
プなどからなる排気系に連通する排気口４２が設けられ
ており、処理室内を所定の圧力に、たとえば０．５Ｔｏ
ｒｒに真空排気することが可能である。また上記載置台
４と上記処理容器２の内壁との間には複数のバッフル孔
が穿設されたバッフル板４３が、上記載置台４を囲むよ
うに配置されている。このバッフル板４３は、プロテク
トリングあるいは排気リングとも称されるもので、排気
流の流れを整え、処理容器２内から処理ガスなどを均一
に排気するためのものである。

【００４２】また上記処理容器２の側部には被処理体搬
入出口４４が設けられ、この搬入出出口４４が図示しな
い駆動機構により自動開閉するゲートバルブ４５を介し
てロードロック室４６に連通している。そしてこのロー
ドロック室４６内には被処理体である半導体ウェハＷを
一枚ずつ処理容器２内に挿脱することが可能なハンドリ
ングアーム４７を備えた搬送機構４８が設置されてい
る。以上のように本実施例にかかるプラズマエッチング
装置は構成されている。

【００４３】次に本実施例にかかるプラズマエッチング
装置の動作について簡単に説明する。被処理体Ｗは、上
記ロードロック室４６より上記ハンドリングアーム４７
により上記ゲートバルブ４５を介して上記処理室２内に
搬入され、上記載置台４上の上記静電チャック１２のチ
ャック面に載置され、上記直流高圧電源１５より高電圧
が上記静電チャック１２の導電層１２ｃに印加され、ク
ーロン力により被処理体Ｗがチャック面に吸着保持され
る。その後、ガス源１９よりヘリウムなどの伝熱ガスを
上記温調ユニット２３により所定の温度に冷却しなが
ら、被処理体Ｗと上記静電チャック１２との間に形成さ
れる微小空間に供給することにより、上記載置台４に内
装された上記冷却ジャケット５からの冷熱の伝熱経路が
確保され、被処理体を所望の温度にまで迅速に冷却する
ことが可能である。

【００４４】その後、上記処理ガス源３７より所定の処
理ガスを上記処理室２内に上記上部電極３５を介して導
入し、高周波電源３４より、たとえば１３．５６ＭＨｚ
の高周波を上記下部電極４に印加することにより、処理
ガスをプラズマ化し、被処理体Ｗの処理面に対してエッ
チングを施す。所定のエッチングが終了した後、処理ガ
スの供給を停止して、処理室内をパージするとともに、
被処理体の裏面に対する伝熱ガスの供給も停止し、上記
静電チャック１２を切って、処理済みの被処理体を、上
記処理室２内から上記ハンドリングアーム４８により上
記ロードロック室４６に搬出して一連の処理を終了す
る。

【００４５】以上のように、本発明によれば、被処理体
Ｗの裏面と上記静電チャック１２のチャック面との間に
形成される微小空間に対して、最適に温度制御された伝
熱ガスを供給するので、上記載置台４から被処理体Ｗに
至る効率の良い伝熱経路を形成することが可能となり、
被処理体Ｗを所定の温度に応答性良く制御することが可
能となる。

【００４６】図７には、本発明に基づいて構成された伝
熱ガス供給経路のさらに別の実施例が示されている。こ
の実施例では、伝熱ガス供給経路が２系統、すなわち、
静電チャック１２の周辺部にガス供給孔１７ａを有し、
ガス源１９ａより流量制御器２０ａ、バッファタンク２
１ａ、バルブ２２ａ、温調ユニット２３ａを介して、伝
熱ガス供給管路１８ａにより伝熱ガスを静電チャック１
２の周辺部に供給するための第１の伝熱ガス供給系統
と、静電チャック１２の中央部にガス供給孔１７ｂを有
し、ガス源１９ｂより流量制御器２０ｂ、バッファタン
ク２１ｂ、バルブ２２ｂ、温調ユニット２３ｂを介し
て、伝熱ガス供給管路１８ｂにより伝熱ガスを静電チャ
ック１２の中央部に供給するための第２の伝熱ガス供給
系統とから構成されている。なお各系統を構成する部材
の機能については、図２に示す実施例と同様であり、同
じ機能を有する部材については同じ数字を参照番号とし
て引用することにより、詳細な説明は省略することにす
る。

【００４７】上記静電チャック１２のチャック面に開口
する第１のガス供給孔１７ａと第２のガス供給孔１７ｂ
とは同心円状に分布することが好ましい。すなわち、一
般に被処理体の面内温度分布は同心円状にむらが生じる
ので、上記のように第１のガス供給孔１７ａと第２のガ
ス供給孔１７ｂとを同心円状に分布させ、それぞれのガ
ス供給孔１７ａ、１７ｂから供給される伝熱ガスの供給
温度を個別に調整することにより、上記載置台４から被
処理体Ｗへの伝熱の均一化を図ることが可能となる。ま
た図９に示すように、中央部に開口する第２のガス供給
孔１７ｂとリフタピン用の開口１６とを兼用することに
より装置構成をさらに簡略化することも可能となる。さ
らにまた、一般に被処理体Ｗには位置決めのためにオリ
フラと称される切欠き部５０が形成されるが、被処理体
Ｗの面内温度分布はこのオリフラ部分に大きな影響を受
けるため、このオリフラ部分については、別のガス供給
系統を用いて別個に温度制御することが好ましい。そこ
で、たとえば図８に示すように、オリフラを含む同心円
範囲については、別の系統の伝熱ガス供給系を接続し別
個に温度制御を行うことにより、被処理体Ｗの面内温度
分布をさらに均一化することが可能となる。

【００４８】なお図７に示す実施例においては、伝熱ガ
ス供給系統として２系統の構造を採用しているが、本発
明はかかる実施例に限定されず、任意の数の伝熱ガス供
給系統を配置することが可能である。また各系統に供給
される伝熱ガスとして同種のガスを使用し、各系統の伝
熱ガスの温度を個別に制御する構成を採用することも可
能であれば、また各系統の伝熱ガスとして別種のガスを
使用し、たとえば通常の伝熱経路についてはヘリウムガ
スを供給し、より積極的に温度制御したい伝熱経路につ
いては粒子径の大きなアルゴンガスを供給する構成を採
用することも可能である。さらにまた、混合により反応
熱を生じる別種のガス、たとえば第１の系統から一酸化
窒素ガスを供給し、第２の系統から酸素をガスを供給し
て、被処理体の裏面で反応させ二酸化窒素ガスを形成
し、その反応熱により被処理体を積極的に加熱する構成
を採用することも可能である。あるいは負の反応熱を生
じる別種のガスを供給して、その反応熱により被処理体
を積極的に冷却する構成を採用することも可能である。

【００４９】さらにまた上記実施例においては、載置台
に冷却ジャケットやヒータなどから構成される熱源手段
を内設した場合を例に挙げて、温度制御された伝熱ガス
により上記載置台から被処理体に至る伝熱経路を効率化
する構成を説明したが、本発明はかかる実施例に限定さ
れない。本発明構成によれば、被処理体の裏面に供給さ
れる伝熱ガスにより被処理体を直接冷却することが可能
なので、上記載置台に内設される熱源手段を省略し、温
度制御された伝熱ガスによってのみ被処理体の温度制御
を行う構成を採用することも可能である。その場合に
は、如上のように複数のガスを用いて、ガス混合時の反
応時に生じる反応熱により被処理体の温度制御を行うこ
とが好ましい。

【００５０】以上本発明の好適な実施例についてプラズ
マエッチング装置を例に挙げて説明をしたが、本発明は
かかる構成に限定されない。本発明はこの他にも、処理
室内に処理ガスを導入して処理を行う各種装置、たとえ
ばＣＶＤ装置、スパッタ装置、アッシング装置などにも
適用することが可能である。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被処理体と静電チャックとの間に形成される微小空間に
供給される伝熱ガスの温度を積極的に制御するので、被
処理体の温度をより効率的に制御可能であり、また面内
温度分布の均一化を図ることが可能となる。

【００５２】すなわち、請求項１によれば、被処理体の
裏面に供給される伝熱ガスの温度が積極的に制御される
ので、載置台からの伝熱効率を高めることが可能であ
る。また伝熱ガスにより直接被処理体を冷却または加熱
することができるので、載置台に内装される熱源を省略
する構成を採用することも可能となり、装置構成を著し
く簡略化できる。

【００５３】請求項２によれば、上記伝熱ガス供給経路
中に設置された熱交換器手段により、熱源手段から伝熱
ガスに所望の熱量を効率的与えることが可能となり、温
度制御の応答性を向上させることができる。その際に、
請求項３に記載のように、上記熱交換器手段として、伝
熱面積を拡大する伝熱面積拡大手段を用いれば、装置構
成を簡略化可能であり、また請求項４に記載のように
は、上記伝熱面積拡大手段としてフィルタ手段を使用す
れば、温度制御の応答性を向上させるとともに、伝熱ガ
ス中の微小塵芥などの不純物を除去することも可能とな
る。

【００５４】また請求項５に記載のように、上記伝熱ガ
ス供給経路中にバッファ空間を設けることにより、被処
理体の交換時の裏面圧力の応答性を改善できる。その際
に、請求項６に記載のように、静電チャック手段とバッ
ファ空間との間に熱交換手段を介装することにより、伝
熱ガスとして可燃性ガスを使用した場合であっても、火
花がバッファ空間に到達し爆発を生じる前に、ガスの温
度が引火温度以下にまで下がるので、バッファ空間の爆
発を防止することができる。

【００５５】また請求項７に記載のように、熱源手段と
伝熱ガス供給経路との接触部分に伝熱グリースなどの伝
熱媒体を介在させることにより、伝熱ガスの加熱または
冷却の応答性をさらに高めることができる。

【００５６】また請求項８に記載のように、それぞれ独
立に温度制御可能な複数の伝熱ガス供給系統より上記伝
熱ガス供給経路を構成することにより、上記微小空間に
供給される伝熱ガスのより細やかな温度調整が可能とな
り、被処理体の面内温度分布の均一化を促進することが
可能となる。その際に、請求項９によれば、特に同心円
状に生じる面内温度分布のばらつきを補償することがで
きる。また請求項１０によれば、被処理体のオリフラに
起因する面内温度分布のばらつきを補償することができ
る。

【００５７】さらに請求項１１に記載のように、それぞ
れの伝熱ガス供給系統に別種のガスを供給することによ
り、被処理体の冷却温度を微調整することが可能とな
る。その際に、請求項１２に記載のように、たとえば混
合時に冷熱または温熱を発するような複数のガスを被処
理体の裏面に供給することにより、より積極的に被処理
体を冷却または加熱することが可能となる。

【００５８】また請求項１３に記載の処理装置のよう
に、処理ガスと同種のガスを伝熱ガスとして使用するこ
とにより、微小空間より処理室内に伝熱ガスが逃げた場
合にも、処理雰囲気を変えずに安定的に処理を行うこと
が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づいて構成された処理装置をプラズ
マエッチング装置に適用した一実施例の概略的な断面図
である。

【図２】図１のプラズマエッチング装置に適用可能な伝
熱ガス供給経路部分の一実施例を拡大して示す説明図で
ある。

【図３】図２の伝熱ガス供給経路に介装される熱源ユニ
ット部分を拡大して示す説明図である。

【図４】図２の伝熱ガス供給経路の熱交換ユニットの一
実施例に関する拡大説明図である。

【図５】図２の伝熱ガス供給経路の熱交換ユニットの別
の実施例に関する拡大説明図である。

【図６】図２の伝熱ガス供給経路の熱交換ユニットのさ
らに別の実施例に関する拡大説明図である。

【図７】図１のプラズマエッチング装置に適用可能な伝
熱ガス供給経路部分の他の実施例を拡大して示す説明図
である。

【図８】本発明の一実施例の態様を示す被処理体が載置
された静電チャック部分の平面図である。

【図９】本発明の一実施例の態様を示す静電チャック部
分の平面図である。

【図１０】従来のエッチング装置の概略的な断面図であ
る。

【図１１】被処理体の裏面と静電チャックのチャック面
との間に形成される微小空間の態様を示す断面図であ
る。

【図１２】従来の静電チャックの一態様を示す平面図で
ある。

【符号の説明】

１処理装置２処理室４載置台１２静電チャック１７伝熱ガス供給孔１８伝熱ガス供給管１９伝熱ガス源２０流量制御器２１バッファタンク２２バルブ２３温調ユニット２４熱源ユニット２５熱交換ユニットＷ被処理体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】減圧雰囲気の処理室内において、載置台
にチャック手段により被処理体を吸着保持して、被処理
体を所定の温度に制御しながら、その処理面に対して所
定の処理を施すための処理装置において、前記チャック手段と被処理体との間に形成される微小空
間に対して伝熱ガスを供給するための伝熱ガス供給経路
に伝熱ガス用温調手段を設けたことを特徴とする、処理
装置。
【請求項２】減圧雰囲気の処理室内において、載置台
にチャック手段により被処理体を吸着保持して、被処理
体を所定の温度に制御しながら、その処理面に対して所
定の処理を施すための処理装置において、前記チャック手段と被処理体との間に形成される微小空
間に対して伝熱ガスを供給するための伝熱ガス供給経路
に熱源手段と熱交換手段とを設けたことを特徴とする、
処理装置。
【請求項３】前記熱交換手段が、伝熱ガスの単位行程
あたりの前記熱源手段から伝熱ガスに対する伝熱面積を
拡大する伝熱面積拡大手段であることを特徴とする、請
求項２に記載の処理装置。
【請求項４】前記伝熱面積拡大手段が、伝熱ガス中に
含まれる不純物を濾過可能なフィルタ手段であることを
特徴とする、請求項３に記載の処理装置。
【請求項５】さらに前記伝熱ガス供給経路に、断面を
拡大したバッファ空間を設けたことを特徴とする、請求
項１、２または３のいずれかに記載の処理装置。
【請求項６】前記熱交換手段が、前記チャック手段と
前記バッファ空間との間に介挿されることを特徴とす
る、請求項５に記載の処理装置。
【請求項７】前記熱源手段と前記伝熱ガス供給経路と
の接触部分に伝熱媒体を介在させることを特徴とする、
請求項１、２、３、４、５または６のいずれかに記載の
処理装置。
【請求項８】前記伝熱ガス供給経路が、それぞれ独立
に温度制御可能な複数の伝熱ガス供給系統から構成され
ることを特徴とする、請求項１、２、３、４、５、６ま
たは７のいずれかに記載の処理装置。
【請求項９】前記チャック手段のチャック面におい
て、それぞれ同系統に属する前記伝熱ガス供給系統の供
給口群が略同心円状または碁盤目の交点状に分布される
ことを特徴とする、請求項８に記載の処理装置。
【請求項１０】前記チャック手段に吸着される被処理
体のオリフラ部分および／またはオリフラを含む同心円
範囲に対応するチャック面には、他の部分とは別系統に
属する前記伝熱ガス供給系統の供給口群が分布されるこ
とを特徴とする、請求項８または９に記載の処理装置。
【請求項１１】前記複数の伝熱ガス供給系統に、それ
ぞれ別種のガスを供給することを特徴とする、請求項
１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０のいず
れかに記載の処理装置。
【請求項１２】前記別種のガスが、混合時に反応熱を
生じる複数のガスから選択されることを特徴とする、請
求項１１に記載の処理装置。
【請求項１３】前記伝熱ガス供給経路により供給され
る伝熱ガスが、前記処理室内に処理時に存在する少なく
とも１のガスと同種のガスであるか、少なくともそのガ
スを含むことを特徴とする、請求項１、２、３、４、
５、６、７、８、９、１０、１１または１２のいずれか
に記載の処理装置。
【請求項１４】前記伝熱ガスが、少なくとも、Ｈ₂、
ＣＯ、アルコール類、およびＣ_nＨ_mから成る群から選択
される１または２以上の組合わせを含むことを特徴とす
る、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１
０、１１、１２または１３のいずれかに記載の処理装
置。
【請求項１５】前記チャック手段が静電チャック手段
であることを特徴とする、請求項１、２、３、４、５、
６、７、８、９、１０、１１、１２、１３または１４の
いずれかに記載の処理装置。
【請求項１６】前記チャック手段がメカニカル・チャ
ック手段であることを特徴とする、請求項１、２、３、
４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３また
は１４のいずれかに記載の処理装置。