(57)【要約】
`【目的】 ドライエッチングにおける半導体基板の温度
`制御の応答性を向上する。
`【構成】 半導体基板２９を設置する電極２５への冷媒
`供給を行う複数の冷媒槽７，８，９の温度制御を個別に
`行なう。
`
`Page 1 of 4
`
`(cid:55)(cid:82)(cid:78)(cid:92)(cid:82)(cid:3)(cid:40)(cid:79)(cid:72)(cid:70)(cid:87)(cid:85)(cid:82)(cid:81)(cid:3)(cid:47)(cid:76)(cid:80)(cid:76)(cid:87)(cid:72)(cid:71)
`(cid:40)(cid:59)(cid:43)(cid:44)(cid:37)(cid:44)(cid:55)(cid:3)(cid:20)(cid:19)(cid:19)(cid:22)
`(cid:44)(cid:51)(cid:53)(cid:3)(cid:51)(cid:72)(cid:87)(cid:76)(cid:87)(cid:76)(cid:82)(cid:81)(cid:3)(cid:73)(cid:82)(cid:85)
`(cid:56)(cid:17)(cid:54)(cid:17)(cid:3)(cid:51)(cid:68)(cid:87)(cid:72)(cid:81)(cid:87)(cid:3)(cid:49)(cid:82)(cid:17)(cid:3)(cid:53)(cid:40)(cid:23)(cid:19)(cid:15)(cid:21)(cid:25)(cid:23)
`
`

`

`1
`
`【特許請求の範囲】
`Ifififiiofifil
`【請求項１】 真空処理室内に導入したプロセスガスを
`Ifififill E$m@$Wm§lLt7utxfix&
`高周波電力の印加によりプラズマ化し、該プラズマを用
`%Efi%h®mmm;D75X7kL\fiiaxvém
`いて半導体基板上の被エッチング物をエッチングするド
`wT¥§%%fii®WIv?VV%%Iv?V7?%F
`ライエッチング装置であって、
`54Iv?V7%ETEaT\
`半導体基板を設置する電極への冷媒供給を行う複数の冷
`¥§W%fi%%E?é%@«@Rfi%%%fi5Efiofi
`媒槽と、
`fi&a\
`前記各冷媒槽を個別に温度制御する温度制御装置とを有
`fifi§E§‘r%w; >E4E;5'IJ Lzifilfifififlffil? 2:» ?ELl§*rf%|J?fi1§§E a E73
`することを特徴とするドライエッチング装置。
`?é:a&%fla?5F541v%y7%Eo
`【発明の詳細な説明】
`Ififiafimtfiml
`【０００１】
`Iooou
`【産業上の利用分野】本発明は、半導体制御装置に関
`[E¥:®flmfi§]$%%u\¥%Wflm%fim%
`し、特にドライエッチング装置において、半導体基板を
`L,%KF54Iv?Vfi%Ek£mT\¥§W§fi%
`設置する電極の温度制御を行う温度制御システムに関す
`%E?5%@®fi§fl@%fi5fi§fl@vx?Am%?
`る。
`5°
`【０００２】
`Iooom
`【従来の技術】図３は、従来のドライエッチング装置の
`[fi%®&W]@3u\fi%®F541v%yfi%E®
`温度制御システムを示す図である。図３に示すように、
`fi§flmvx?A&fi?@?%éo@3m%?;5m\
`一次冷却装置１は、一次冷却装置１内の冷媒により配管
`~mmfl%§1u‘~aam%§1w@afim;om%
`４を介して冷媒槽７内の冷媒の温度を信号ケーブル２２
`4&fiLTfifi&7W®Rfi®fi§%%%7—7w22
`を介してコントローラ２８から送られる設定に従い制御
`%fiLT3V%D~528bE%Bh%%iE%wfl@
`する。
`€60
`【０００３】冷媒槽７は温度モニター２４を有し、信号
`[0oo3]%fi&7ufi§%:9—24&EL,%%
`ケーブル２３を介してコントローラ２８にモニタリング
`#~7w23%flLT:ybn~528m%:9Uyfl
`温度を出力する。冷媒槽７内の冷媒はポンプ１３により
`fi§%mh?5oRfin7w®Rfiufiy713m;D
`配管２６、バルブ１６を介して電極２５内に送りこま
`%%26\Nw716%flLT%@25WK%DC§
`れ、温度モニター２４から信号ケーブル２３を介してコ
`h‘fiE%:7~24bB%%7~7w23%flLT:
`ントローラ２８へ出力されたモニタリング温度とコント
`y%n~528«mh$hh%:9Uyfifi§t:y%
`ローラ２８の設定温度が一致するように温度を変化さ
`u—528®%fifl§#~fi?é:5wfi§%§mé
`せ、配管２７、バルブ１９を介して冷媒槽７に戻る。
`fi\E%27\NW719%fiLT$fiE7EH%o
`【０００４】このように従来のこの種のドライエッチン
`[0oo4]:®:5mfi%®:® ®F54:v%y
`グ装置の温度制御システムは、冷媒槽７が一つしかな
`fi%E®fi§%mvx%Au\Rfih7# aubt
`く、半導体基板２９を設置する電極２５の温度制御は、
`<\¥§%%fi29%%fi?5%@25®fi§fl@u\
`一次冷却装置１の温度制御に依存していた。
`~m%fl%§1®fi§%mmmfiLTwko
`【０００５】
`Iooom
`【発明が解決しようとする課題】従来の装置では、一次
`[%%fi%mL;5a?é%%]fi%®%E?u\~a
`冷却装置１の温度制御システムでは、一定温度に保つこ
`%fl%E1®fi§%mvx?A?u\~ifiEmR9:
`とについては問題にされてないが、温度変化時の応答性
`tK9wTu%%t$hT%wfi\fififikfiwfififi
`は悪く、通常常温から０℃まで１０分前後、０℃から−
`fl%<\fifififibBOTET10fifi%\O@bB—
`２０℃までは２０〜３０分程度かかる。
`2or$?u20~30fifi§#béo
`【０００６】一枚処理型のドライエッチング装置では、
`[0006]~&m@fl®F541v%y¢%E?u\
`各半導体基板の処理時間は１〜５分程度で、同一半導体
`%¥§W§m®m@%fiu1~5fifi§T\fi~¥§¢
`基板において異なるプロセス条件によるエッチングを連
`gfimfiwffita7nkx%#t;51v%y¢%E
`続で行うステップエッチングでは、各ステップエッチン
`fiTfi5X?v7Iv%VVTfl\§X?v7Iv?V
`グ時間はさらに短くなる。このため、各ステップエッチ
`fi%fi@$BKfi<&5o:®kb\§X?v7Iv%
`ングごとに電極２５の温度を変えたい場合、一次冷却装
`yfiEam%@25®fi§&§zkw%é\~m%fl%
`置１の温度変化時の応答性が悪く、実用化されていな
`§1@fi§§m%®m%%fi%<\%mm$mrw&
`い。
`by
`【０００７】本発明の目的は、電極の温度制御の十分な
`[ooo7]$%%®a%u\%@®fi§%m®+fi&
`応答性が得られるようにしたドライエッチング装置を提
`m%fifi%Bh%l5KLkF54Iv?VV%E%%
`
`(2)
`
`10
`10
`
`20
`20
`
`30
`30
`
`40
`40
`
`50
`50
`
`特開平５−１３６０９５
`%%¥5—136o95
`
`2
`
`供することにある。
`#?é:am%%o
`【０００８】
`Iooom
`【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
`{%%%%m?anb®$a1%%am&§&?at
`め、本発明に係るドライエッチング装置においては、真
`b‘$%%E%%F54Iv%VV§EK$wTfl\E
`空処理室内に導入したプロセスガスを高周波電力の印加
`%m@$wm§ALk7utzfix%%Efi%t®mm
`によりプラズマ化し、該プラズマを用いて半導体基板上
`m;o75xvmu\§752v&mmr¥%¢gm:
`の被エッチング物をエッチングするドライエッチング装
`®WIv%VV%&Iv%Vfi?%P54Iv%yV%
`置であって、半導体基板を設置する電極への冷媒供給を
`§TE9T\¥§W%fi%$E?%%@N®fififi%%
`行う複数の冷媒槽と、前記各冷媒槽を個別に温度制御す
`f? 5 $Efio)?%tz§£$E. 2: \
`fifi§E§?%ie%#a %1E;E'IJL:?EJ§%EIJ1fl*s“
`る温度制御装置とを有するものである。
`5fiEfl@%Ea&E?%%®TE5o
`【０００９】
`Iooom
`【作用】電極への冷媒供給を行う複数の冷媒槽を設け、
`[Wm]%@«®%fifi%%fi5@&®Rfih%%U\
`各冷媒槽を個別に温度制御することにより、電極の温度
`%%fi&%mwwfiE%@?5:am;D\Eflafifi
`制御の速応性を向上し、かつ、効率良く基板温度を変化
`flm®fimfi%fi:L\#9\%$E<§fifi§%§m
`させる。
`Etta,
`【００１０】
`[0o1m
`【実施例】以下、本発明の一実施例を図により説明す
`[£mw1mF\$fiw®~%mm%@m;omm?
`る。図１は、本発明の一実施例を示す構成図である。
`5oE1u\$%%®~$flW%%?%fiEF%5o
`【００１１】図１において、本実施例では、半導体基板
`[0011]E1w3mf\$%mm?u\¥%%%fi
`２９を設置する電極２５に冷媒供給を行う複数の冷媒槽
`29E%E?%%@25Kfififi%%fi5§fi®%fih
`７，８，９を有し、複数の一次冷却装置１，２，３を用
`7,8,9%EL,§fi®~m$fl%E1,2,3%m
`いて各冷媒槽７，８，９を個別に温度制御するようにし
`wf%Rfih7,8,9&®wmfiE%@?&;5mL
`たものである。
`fc*50)’E‘E%o
`【００１２】一次冷却装置１は、一次冷却装置１内の冷
`[oo12]~m%w%fi1u\~#Rfl%§1w®%
`媒により配管４を介して冷媒槽７内の冷媒の温度を信号
`fit;Dm%4&fiLf$fi&7W®Rfi®fi§&%%
`ケーブル２２を介してコントローラ２８から送られる設
`7~7w22EflLT:VFD~528#B%Eh%%
`定に従い制御する。冷媒槽７は温度モニター１０を有
`fiw%w%@?5o%fi@7ufi§%:9~1o&fi
`し、信号ケーブル２２を介してコントローラ２８にモニ
`L,%%#—7w22%flLT:y%n~528m%;
`タリング温度を出力する。冷媒槽７内の冷媒はポンプ１
`7Uyfifi§&wfl?5ofifi&7W®Rfiufiy71
`３により配管２６、バルブ１６を介して電極２５内に送
`3tiD%§26\Nw716%fiLT%@25WEfi
`りこまれ、温度モニター２４から信号ケーブル２３を介
`D:§m\fi§%:a~24b6%%7—7w23%fi
`してコントローラ２８へ出力されたモニタリング温度と
`LT3VFD—528«$fiEhk%:7UVVfi§E
`コントローラ２８の設定温度が一致するように温度を変
`:ykn~528®%Efi§#~fi?5;5mfi§%§
`化させ、配管２７、バルブ１９を介して冷媒槽７に戻
`m$%\m%27\Nw719%fiLTRfih7mm
`る。
`5°
`【００１３】他の冷媒槽８，９についても、一次冷却装
`[0 0 1 3] 1H_1o)?%£z;%.8, 9L:3b‘T%)\ ~>fiz?%£I1%%
`置２，３を用いて同様に温度制御が行なわれる。ここで
`E2,3%mmffi%mfi§fi@fifi&bh&o::fi
`配管５，６、温度モニター１１，１２、ポンプ１４，１
`m%5,6,fi§%:7~11,12\fiy714,1
`５、バルブ１７，１８，２０，２１は、冷媒槽７のもの
`5\NW717,18,20,21fl\$fih7®%®
`と同様の働きをする。
`afi%®@%%?5o
`【００１４】冷媒槽７，８，９内の冷媒は、予めコント
`[0o14]Rfi&7,8,9W®fifiu,?b:V%
`ローラ２８に設定された温度Ａ，Ｂ，Ｃになるように一
`u~528m%E$hkfi§A,B,cm&5;5t~
`次冷却装置１，２，３によって温度制御されている。
`m%w%E1,2,3w;oTfiEfl@$hTmao
`【００１５】電極２５が温度Ａを必要とした場合、バル
`[OO15]%@25#fi§A&%§ELk%fi\NW
`ブ１６，１９が開き、温度Ａに保たれた冷媒槽７内の冷
`716,19#%%,fi§AmfikhkRfih7W®%
`媒がポンプ１３により電極２５内部に送りこまれる。こ
`%fifiy713m;D%@25W%w%b:§h5oc
`のとき、バルブ１７，１８，２０，２１は閉じられ、冷
`®a%\Aw717,18,20,21u%DBh,%
`媒槽８，９内の冷媒は電極２５内部には送りこまれな
`%&8,9W®$fiu%@25W%mu§b:ih&
`い。
`by
`【００１６】電極２５が温度Ｂを必要とした場合、バル
`[OO16]%@25#fi§B%%§ELk%%\NW
`
`Page 2 of 4
`IMge2qf4
`
`

`

`3
`3
`
`ブ１６，１９が瞬時にとじる。同時にバルブ１７，２０
`716,19#fi%maU5ofi%mAw717,20
`が開き、温度Ｂに保たれた冷媒槽８内の冷媒がポンプ１
`fi%%\fi§BK%EhE%%E8W®$%fifiV71
`４により電極２５内部に送りこまれる。このとき、バル
`4K;D%@25W%EfiD:ih%o:®a%\Nw
`ブ１８，２１は閉じられ、冷媒槽９内の冷媒は電極２５
`718,21fl%UBh\%%E9W@$%fl%@25
`内部には送りこまれない。電極２５が温度ＡからＢへ変
`w%mu%b:ih&wo%@25fifi§AbBB«§
`化する時間は２〜１０秒である。
`m?é%fiu2~10@TE%o
`【００１７】図２は、本発明の温度制御システムを用い
`[0017]@2u‘$%%®fi§fl@vx?A&mm
`てエッチングした半導体基板上の酸化膜を示す断面図で
`T:v%VVLk¥§¢%m:®Mmfi%%?%am?
`ある。
`E50
`【００１８】図１において、冷媒槽７，８，９の冷媒を
`[0o18]E1m3mf,%fi&7,8,gwfifié
`例えば、−５０℃，−３０℃，０℃に設定する。第１ス
`Wifi\—5OT,—3OT,OTE%fi?5o%1X
`テップエッチングにて冷媒槽７の冷媒を電極２５に送り
`?v7Iv%Vfimf%fi&7®%fi%%@25m%D
`こみ、電極２５を−５０℃に保ちエッチングを行う。
`:$,%@25&—50Tm%B1v%y¢%fi5o
`【００１９】同様に、第２ステップエッチングにて−３
`[0019]fi%m,%2x?v71v%y¢wT—3
`０℃、第３ステップエッチングにて０℃でエッチングを
`OT,%3x?v71v%yfikT0@@:v%yV%
`行う。
`fifio
`【００２０】その結果、Ｓｉ酸化膜３０の半導体基板３
`[0o20]%®%%\s1@mE30®¥§¢§m3
`１の表面に対するエッチング角度を図２のように制御で
`1®£4Kfi?éIv%y¢%§%@2®:5mflm?
`きる。第１，第２，第３ステップエッチングによるエッ
`éééo $1, $2, %3X7“y7°Iv%‘/7‘L:J:%:£‘y
`チング角度は、それぞれおよそ６０°，８０°，９０°
`%yVfi§u\%h%h£;%6o°,8oh 9w
`となる。
`atéo
`【００２１】
`[0o2U
`【発明の効果】以上説明したように本発明は、半導体基
`[%%®%%]u:%%Lk;5w$%%u\¥§m%
`板を設置する電極への冷媒供給を行う複数の冷媒槽を有
`m%%E?5%@«®%%fi$%fi5§fi®%fi&%E
`し、かつ、それぞれの冷媒槽を個別に温度制御する温度
`L‘ba‘%h%h®%%&&mflmfi§%m?5fi§
`制御装置を有することにより、電極の温度制御の速応性
`fl@%E&E?é:aw;D\fiflofififlmwfimfi
`がよく、効率よく半導体基板温度を変化させることが可
`fi;<\%$;<¥%¢%fifi§&§m$fia:afifl
`
`(3)
`
`10
`10
`
`20
`20
`
`特開平５−１３６０９５
`%%¥5—136o95
`
`4
`4
`
`能となるため、同一半導体基板における異なるプロセス
`§'é2:73‘.% fab‘ |3J*3i5§11F%19iEZfiU’ZnE7Z£6 7°1:HaX
`条件によるエッチングを連続で行うステップエッチング
`%#m;51v%VV%fifi?fi5x?v7Iv%Vfi
`において半導体基板上の被エッチング物の半導体基板面
`K3wT¥§W%fii®WIv%VV%®¥%W§fi4
`に対するエッチング角度を任意に制御できるという効果
`mfi?5:v%y¢%§%Efimfl@?%5aw5%%
`がある。
`7’3“%%o
`【００２２】特に超ＬＳＩのコンタクトホール形成時に
`[0022]%mflLs1®:y97%$—w%fi%t
`マージンの少ない部位のコンタクトホール形成で大きな
`v~yy®9&w%m®:y97+$—w%m?k%&
`効果を見いだせるものである。
`%§'E%fiLInf'c“°cké *50)'C‘Eéo
`【図面の簡単な説明】
`Imaafifitfiwl
`【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
`[E1]$fi%®~£mW%fi?%fiE?E5o
`【図２】本発明の温度制御システムを用いてエッチング
`[E2]$fi%®fi§%mvx?L%mmr1v%yV
`した半導体基板上の被エッチング物の断面図である。
`Lk¥§%%fi:®WIv%Vfi%®%4m?%5o
`【図３】従来の温度制御システムを示す構成図である。
`[@3]fi%®fi§fl@vx?A&fi?%fiE?E5o
`【符号の説明】
`Ififiwfifil
`１，２，３ 一次冷却装置
`1,2,3 ~m%fl%E
`４，５ ６ 配管
`4,5 6 RE
`７，８，９ 冷媒槽
`7,8,9 Rfik
`１０，１１，１２ 温度モニター
`1o,11,12 fi§%:9~
`１３，１４，１５ ポンプ
`13,14,15 fiyf
`１６，１７，１８ バルブ
`1 6,
`1 7,
`1 8
`1§}bZ7
`１９，２０，２１ バルブ
`19,2o,21 NW7
`２２，２３ 信号ケーブル
`22,23 %%#~7w
`２４ 温度センサー
`24 fi§ty#—
`２５ 電極
`25 %@
`２６，２７ 配管
`26,27 E?
`２８ コントローラ
`28 :7FU~5
`２９ 半導体基板
`29 ¥§W%fi
`
`【図１】
`
`
`
`Page 3 of 4
`IMge3qf4
`
`

`

`(4)
`W
`
`特開平５−１３６０９５
`%%¥5—136o95
`
`【図２】
`[%2]
`
`【図３】
`[E3]
`
`
`
`Page 4 of 4
`IMge4qf4
`
`