(57)【要約】【課題】  冷却液流路が設けられた保持手段による静電吸着力の低下を防止することが可能なエッチング装置を提供すること。【解決手段】  表面に保護テープが貼り付けられた被加工物Ｗの裏面をエッチングするエッチング装置が提供される。このエッチング装置は，裏面を上向きにして載置された被加工物Ｗを，静電吸着により保持する保持手段３０と；保持手段３０の内部に設けられた冷却液流路３６に冷却液を循環させることにより，保持手段３０を介して保護テープ３１を冷却する冷却手段５０と；を備える。さらに，上記冷却手段５０は，冷却液のイオン濃度を検出する検出手段５８と；検出手段５８による検出結果に基づいて，冷却液のイオン濃度を制御するイオン濃度制御手段６０を備えることを特徴とする。これにより，冷却液のイオン濃度を低レベルに維持できるため，冷却水へのリーク電流を抑制し，保持手段の静電吸着力が低下しないようにできる。【選択図】  図２
2005268720.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に保護テープが貼り付けられた被加工物の裏面をエッチングするエッチング装置であって：
前記裏面を上向きにして載置された前記被加工物を，静電吸着により保持する保持手段と；
前記保持手段の内部に設けられた冷却液流路に冷却液を循環させることにより，前記保持手段を介して前記保護テープを冷却する冷却手段と；
を備え，
前記冷却手段は，
前記冷却液のイオン濃度を検出する検出手段と；
前記検出手段による検出結果に基づいて，前記冷却液のイオン濃度を制御するイオン濃度制御手段を備えることを特徴とする，エッチング装置。
【請求項２】
前記イオン濃度制御手段は，前記冷却液に含まれるイオンを除去するイオン除去装置を備えることを特徴とする，請求項１に記載のエッチング装置。
【請求項３】
前記イオン濃度制御手段は，前記検出手段による検出結果に基づいて，前記イオン除去装置に供給される前記冷却液の流量を調整する流量調整装置をさらに備えることを特徴とする，請求項２に記載のエッチング装置。
【請求項４】
前記検出手段は，前記冷却液のイオン濃度を比抵抗値として検出することを特徴とする，請求項１，２または３のいずれかに記載のエッチング装置。
【請求項５】
表面に保護テープが貼り付けられた被加工物の裏面をエッチングするエッチング装置であって：
前記裏面を上向きにして載置された前記被加工物を，静電吸着により保持する保持手段と；
前記保持手段の内部に設けられた冷却液流路に冷却液を流通させることにより，前記保持手段を介して前記保護テープを冷却する冷却手段と；
を備え，
前記冷却手段は，一度前記冷却液流路を流通させた前記冷却液を外部に排出することを特徴とする，エッチング装置。
【請求項６】
前記被加工物は，半導体ウェハであり，
前記保護テープは，前記半導体ウェハの表面である回路形成面に貼り付けられていることを特徴とする，請求項１，２，３，４または５のいずれかに記載のエッチング装置。
【請求項７】
前記冷却液は，純水であ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エッチング装置。
【請求項８】
前記保持手段は，下部電極と一体構成されており，前記冷却液流路は前記下部電極内に設けら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エッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，処理ガスをプラズマ化して被加工物をエッチング処理するエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年，半導体装置の薄型化の要請に応えるため，半導体ウェハの回路形成面の裏面をグラインダー等によって機械研削して，半導体ウェハを薄型化することがなされている。このような半導体ウェハの裏面研削加工では，回路形成面を保護するとともに，脆化した半導体ウェハを補強して破損を防止するために，回路形成面に保護テープが貼り付けられる。
【０００３】
ところで，上記裏面研削加工を行うと，半導体ウェハの裏面には，機械研削により発生したマイクロクラック等を含むストレス層が形成されてしまう。かかるストレス層による半導体ウェハの強度低下を防止するため，裏面研削加工後に，エッチング装置を用いて半導体ウェハの裏面をプラズマエッチング処理して，上記ストレス層が除去される。
【０００４】
このプラズマエッチング処理では，処理対象の半導体ウェハは保持手段によって保持されている。この際，回路形成面保護のため，半導体ウェハは，回路形成面側に保護テープが貼り付けられたままの状態で，被処理面である裏面を上向きにして保持手段上に保持される。かかるプラズマエッチング処理における半導体ウェハの保持手法としては，一般的に，静電チャックを用いた静電吸着が採用されている。この静電吸着は，静電チャックに直流電圧を印加し，この静電チャック上に載置された半導体ウェハを，半導体（シリコン等）と静電チャックの静電吸着面との間に作用するクーロン力およびジャンセン・ラーベック力によって保持するものである。なお，半導体ウェハの保持手法としては，真空チャックを用いた真空吸着も知られている。しかし，プラズマエッチング処理では，密封されたチャンバ内がほぼ真空状態となり，真空吸着作用が働かないため，真空吸着のみでは半導体ウェハを安定して保持することができない。
【０００５】
ところで，上記半導体ウェハの回路形成面に貼り付けられる保護テープは，一般的に，ＰＥＴなどの樹脂で形成されているため，例えば約１００℃程度で溶融するが，プラズマエッチング処理では，チャンバ内の温度が例えば約３００℃まで上昇するので，保護テープが過熱により溶融し変質してしまうことになる。このように保護テープが溶融・変質すると，保護テープを半導体ウェハから剥離することが困難となり，生産性が著しく低下してしまう。
【０００６】
従って，半導体ウェハに貼り付けられた保護テープを冷却するために，静電チャック等の保持手段に冷却機構を設ける必要がある。例えば，特許文献１には，保持手段の内部に流路を形成し，かかる流路に冷却水等の冷媒を循環させて，保護テープを冷却する機構について記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３０５２３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら，上記従来のような冷却水の循環機構を備えた保持手段では，静電吸着による保持力（静電吸着力）が時間の経過に伴って徐々に低下してしまうという現象が生じることが分かった。このように静電吸着力が低下すると，半導体ウェハが保持手段から部分的に剥離してしまうため，半導体ウェハや保護テープの熱が保持手段に良好に伝達されなくなり，冷却機構が十分に機能しなくなる。この結果，上記冷却機構を具備するにもかかわらず，保護テープが過熱により溶融・変質してしまうという問題が生じた。
【０００９】
このようなことから，本願発明者らは鋭意努力して，保持手段の静電吸着力が低下する原因を追究した。すると，意外なことに，冷却水の流路を構成する部材（冷却水配管等）から金属イオンが冷却水中に溶け出すことによって冷却水の導電率が増加し，この結果，保持手段の静電吸着面に発生する電荷が冷却水中にリークしてしまうので，上記静電吸着力が低下することを見出した。
【００１０】
そこで，本発明は，上記問題に鑑みてなされたものであり，本発明の目的とするところは，冷却液流路が設けられた保持手段による静電吸着力の低下を防止することが可能な，新規かつ改良されたエッチング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために，本発明の第１の観点によれば，表面に保護テープが貼り付けられた被加工物の裏面をエッチングするエッチング装置が提供される。このエッチング装置は，裏面を上向きにして載置された被加工物を，静電吸着により保持する保持手段と；保持手段の内部に設けられた冷却液流路に冷却液を循環させることにより，保持手段を介して保護テープを冷却する冷却手段と；を備える。さらに，上記冷却手段は，冷却液のイオン濃度を検出する検出手段と；検出手段による検出結果に基づいて，冷却液のイオン濃度を制御するイオン濃度制御手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
かかる構成により，冷却液の流路を構成する部材（保持手段の冷却液流路と冷却液生成装置とを接続する冷却液配管など）から冷却液中に金属イオン等が溶け出したとしても，検出手段によって冷却液のイオン濃度を検出し，イオン濃度制御手段によって冷却液のイオン濃度を低レベルに維持することができる。このため，保持手段の静電吸着面に発生した電荷が冷却液にリークすることを抑制して，静電吸着力の低下を防止できる。
【００１３】
また，上記イオン濃度制御手段は，冷却液に含まれるイオンを除去するイオン除去装置を備えるようにしてもよい。これにより，循環される冷却液のイオン濃度を好適に低減できる。また，上記イオン除去装置はイオン交換フィルタで構成されてもよい。
【００１４】
また，上記イオン濃度制御手段は，検出手段による検出結果に基づいて，イオン除去装置に供給される冷却液の流量を調整する流量調整装置をさらに備えるようにしてもよい。これにより，検出された冷却液のイオン濃度の程度に応じて，循環される冷却液のうち必要量の冷却液をイオン除去装置に供給して，その内部に含まれるイオンを除去できる。このため，循環される冷却液のイオン濃度を効率的に制御できる。
【００１５】
また上記検出手段は，冷却液のイオン濃度を比抵抗値として検出するようにしてもよい。冷却液のイオン濃度と比抵抗値とは負の相関があるので，測定が比較的容易な比抵抗値を検出することで，循環される冷却液のイオン濃度を間接的に検出することができる。
【００１６】
また，上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，表面に保護テープが貼り付けられた被加工物の裏面をエッチングするエッチング装置が提供される。このエッチング装置は，裏面を上向きにして載置された被加工物を，静電吸着により保持する保持手段と；保持手段の内部に設けられた冷却液流路に冷却液を流通させることにより，保持手段を介して保護テープを冷却する冷却手段と；を備える。さらに，上記冷却手段は，一度冷却液流路を流通させた冷却液を外部に排出することを特徴とする。
【００１７】
かかる構成により，冷却液を使い捨てることができるので，長時間経過しても，保持手段の内部を流れる冷却液のイオン濃度が上昇することがない。このため，保持手段の静電吸着面に発生する電荷が冷却液にリークすることを抑制して，保持手段の静電吸着力の低下を防止できる。
【００１８】
また，上記被加工物は，半導体ウェハであり，上記保護テープは，半導体ウェハの表面である回路形成面に貼り付けられているようにしてもよい。これにより，例えば，裏面研削加工によってストレス層が生じた半導体ウェハの裏面をエッチングして，当該ストレス層を除去することができる。この際，保護テープによって，半導体ウェハの回路形成面を保護するとともに半導体ウェハを補強できる。
【００１９】
また，上記冷却液は，純水であるようにしてもよい。純水はイオン濃度が極めて低いため，上記のような静電吸着面に生じた電荷のリーク現象が生じにくいので，上記冷却液として好適である。
【００２０】
また，保持手段は，下部電極と一体構成されており，冷却液流路は下部電極内に設けられるようにしてもよい。これにより，エッチング装置の装置構成を簡略化できる。また，，冷却液流路を保護テープに近い位置に配設できるため，保護テープを効率的に冷却できる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように本発明によれば，保持手段の内部を流通する冷却液のイオン濃度を低レベルに維持できる。このため，保持手段の静電吸着面に発生する電荷が冷却液中にリークすることを抑制して，保持手段の静電吸着力の低下を防止できる。従って，保護テープが貼り付けられた被加工物が，保持手段から剥離しないので，エッチング処理により加熱された被加工物および保護テープの熱を，冷却液により冷却された保持手段に効率的に伝達することができる。よって，保護テープを好適に冷却できるので，保護テープの溶解・変質を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２３】
（第１の実施形態）
まず，図１に基づいて，本発明の第１の実施形態にかかるエッチング装置１０の全体構成について説明する。なお，図１は，本実施形態にかかるエッチング装置１０の概略構成を示す断面図である。
【００２４】
図１に示すように，本実施形態にかかるエッチング装置１０は，例えば，処理ガスをプラズマ化して被加工物の被処理面をエッチングする平行平板型プラズマエッチング装置として構成されている。なお，以下の説明では，エッチング装置１０による被加工物として，半導体ウェハＷの例を挙げて説明するが，かかる例に限定されるものではない。
【００２５】
本実施形態にかかるエッチング装置１０は，例えば，プラズマエッチング処理を行うための処理室を構成するチャンバ１２と，チャンバ１２内に略平行に対向配置された上部電極２０および下部電極３０と，上部電極２０に処理ガスを供給する処理ガス供給装置１４と，チャンバ１２内を真空排気する排気装置１６と，プラズマ発生のための高周波電源１８と，静電吸着のための直流電源１９と，下部電極３０内に設けられた冷却液流路３６に冷却水を流通させて下部電極３０を冷却する冷却手段５０とを備える。以下に，かかるエッチング装置１０の各部について説明する。
【００２６】
チャンバ１２は，例えば，略円筒形状を有する真空チャンバであり，プラズマエッチング処理を行うための処理室を構成している。このチャンバ１２の内部表面は，例えば，陽極酸化処理（アルマイト処理）されたアルミニウムからなる。また，チャンバ１２の一側面には，半導体ウェハＷを出し入れするための密閉可能な搬入出用開口（図示せず。）が形成されている。このチャンバ１２内には，上部電極２０と下部電極３０とが上下に対向して略平行に配設されている。
【００２７】
下部電極３０は，例えば，導電性材料（例えばカーボン等）で形成されたサセプタ（電極体）３２と，絶縁材料で形成された絶縁層３４とを備えている。サセプタ３２は，例えば，断面略Ｔ字形のテーブル状に成形されており，サセプタ３２の上面は例えば円形の略平坦面である。このサセプタ３２は，チャンバ１２に対して電気的に絶縁した状態で配設され，プラズマを発生させるための高周波電源（ＲＦ電源）１８が接続されている。この高周波電源１８によりサセプタ３２に対し高周波電圧を印加することにより，チャンバ１２内にプラズマ放電を発生させることができる。なお，本実施形態のように下部電極３０のみならず，上部電極２０にも別途，高周波電圧を印加するように構成してもよい。
【００２８】
また，上記サセプタ３２の上面には，薄い絶縁層３４が配設されている。この絶縁層３４上には，本実施形態にかかる被加工物である半導体ウェハＷが載置される。この半導体ウェハＷは，例えば，略円板形状を有する８インチのシリコンウェハ等であり，回路形成面の裏面がグラインダー等により機械研削加工されて薄型化（例えば厚さ５０μｍ）されたものである。かかる裏面研削加工により，半導体ウェハＷの裏面には，マイクロクラック等を含むストレス層が生じているので，このストレス層を除去するために，本実施形態にかかるエッチング装置１０を使用して，半導体ウェハＷの裏面がエッチング処理される。
【００２９】
また，かかる半導体ウェハＷの回路形成面（表面）側には，保護テープ３１が貼り付けられている。この保護テープ３１は，例えば，ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）等のポリエステル，ポリオレフィン，塩化ビニルなどの基材に，例えばアクリル系の粘着剤を塗布した構成である。かかる保護テープ３１としては，半導体ウェハＷを粘着して固定するために一般的に用いられている粘着テープ，例えば，各種のグライディングテープ，赤外線硬化型テープ，ＵＶ硬化型テープなどを使用できる。この保護テープ３１を半導体ウェハＷの回路形成面に貼り付けることにより，裏面研削加工時，エッチング処理時，および搬送時などにおいて，半導体ウェハＷの回路形成面を保護するとともに，半導体ウェハＷを補強して破損を防止することができる
【００３０】
このような保護テープ３１が貼り付けられた半導体ウェハＷは，下部電極３０の絶縁層３４上に，エッチング処理の被処理面である裏面を上向きにした状態（換言すると，保護テープ３１が貼り付けられた回路形成面を下向きにした状態）で載置される。よって，下部電極３０と半導体ウェハＷとの間には保護テープ３１が介在し，保護テープ３１が絶縁層３４と直接的に接触している。
【００３１】
また，下部電極３０は，プラズマを発生させるための電極としてのみならず，本実施形態にかかる保持手段としても構成されている。即ち，下部電極３０は，プラズマ発生用の下部電極と，半導体ウェハＷ保持用の保持手段とが一体構成された部材である。このため，下部電極３０は，静電チャックとしても機能し，上記のようにして載置された半導体ウェハＷを静電吸着して保持することができる。
【００３２】
具体的には，下部電極３０のサセプタ３２は，ＥＳＣ（ＥｌｅｃｔｒｏＳｔａｔｉｃ  Ｃｈｕｃｋ）電源である直流電源１９と接続されており，かかる直流電源１９からの直流電圧が印加される。これにより，絶縁層３４上に載置された半導体ウェハＷと導電体であるサセプタ３２との間に，クーロン力およびジャンセン・ラーベックカが発生するため，静電吸着面である下部電極３０の上面に対して半導体ウェハＷを押し付けることができる。なお，ジャンセン・ラーベック力は，導電体（サセプタ３２）を流れる直流電流が，導電体の表面に配された薄い絶縁体（絶縁層３４および保護テープ３１）から一瞬だけ漏れ出し再び導電体内に戻る現象（漏れ電流のループ現象）によって，絶縁体を導電体に対して引き付けるように作用する力である。
【００３３】
このように，下部電極３０は，直流電源１９が印加されることにより，静電吸着による保持力（静電吸着力）によって，半導体ウェハＷを保持する。このため，プラズマ処理時にチャンバ１２内がほぼ真空になったとしても，静電チャックである下部電極３０は，半導体ウェハＷを好適に保持することができる。なお，かかる静電吸着力を好適に発揮させるためには，保護テープ３１および絶縁層３４は極力薄い方が好ましい。
【００３４】
また，このような保持手段（静電チャック）として構成された下部電極３０の内部（例えばサセプタ３２の内部）には，冷却液流路（冷媒流路）である例えば冷却水流路３６が形成されている。この冷却水流路３６は，下部電極３０のサセプタ３２内を略均等に巡回するように配設されており，下部電極３０を冷却するための冷却水を案内する流路である。なお，この冷却水流路３６の形状，配置は，例えば，下部電極３０全体を略均等に冷却できるものであれば，図示の例に限定されず，任意の形状，配置であってよい。
【００３５】
また，この冷却水流路３６は，例えば，金属材料で形成された冷却水配管５２，５４を介して冷却手段５０と連通されている。この冷却手段５０は，冷却液（冷媒）である例えば冷却水を生成し，上記冷却水流路３６内に流通，循環させることにより，下部電極３０を直接的に冷却し，この結果，半導体ウェハＷおよび保護テープ３１を間接的に冷却する。この冷却手段５０は本実施形態にかかる特徴的構成であり詳細は後述する。
【００３６】
一方，上部電極２０は，上記のような下部電極３０と対向するように，チャンバ１２内の上部に配設されている。かかる上部電極２０は，チャンバ１２に対して絶縁材（図示せず。）を介して装着されており，この上部電極２０と下部電極３０との間隔は調節可能である。
【００３７】
かかる上部電極２０は，下部電極３０との対向面を成す電極板２２と，この電極板２２を支持する電極支持体２４とから構成されている。電極板２２は，例えば石英からなる略円盤状の部材であり，複数のガス噴出孔２６が貫通形成されている。なお，電極板２２にガス噴出孔２６を設ける代わりに，微細孔を有する多孔質材料で電極板２２を構成してもよい。また，電極支持体２４は，例えば表面がアルマイト処理されたアルミニウムなどの導電性材料からなり，接地されている。この電極支持体２４の内部には，上記複数のガス噴出孔２６と連通したガス導入路２８が形成されている。このガス導入路２８は，ガス供給用配管１３を介して処理ガス供給装置１４に接続されている。
【００３８】
処理ガス供給装置１４は，例えば，処理ガスを貯蔵するタンク，マスフローコントローラ，バルブ（いずれも図示せず。）などを備えており，プラズマエッチング処理のための処理ガスをチャンバ１２内に供給する。具体的には，この処理ガス供給装置１４は，例えば，６フッ化硫黄（ＳＦ６）等のフッ素系ガスとヘリウムとの混合ガスなどの処理ガスを，エッチングガスとして上部電極２０のガス導入路２８に供給する。
【００３９】
一方，チャンバ１２の底部には排気口１５が設けられており，この排気口１５は，排気管１７を介して排気装置１６に接続されている。この排気装置１６は，排気用ドライポンプ等の真空ポンプ，排ガス処理装置（図示せず。）などを備えており，チャンバ１２内を所定の減圧雰囲気まで真空引き可能に構成されている。
【００４０】
次に，上記のような構成のエッチング装置１０によりエッチング処理を行う際の動作について説明する。
【００４１】
エッチング処理を行う場合には，まず，処理対象の半導体ウェハＷを搬入出用開口からチャンバ１２内に搬入し，下部電極３０の絶縁層３４上に載置する。次いで，直流電源１９により下部電極３０のサセプタ３２に対して直流電流を印加して，半導体ウェハＷを下部電極３０上に静電吸着させる。その後，排気装置１６によってチャンバ１２内を真空排気して減圧した後，処理ガス供給装置１４から処理ガスを供給する。これにより，上部電極２０のガス噴出孔２６から処理ガスが噴出されて，チャンバ１２内の圧力が所定の圧力となる。この状態で，高周波電源１８を動作させて，下部電極３０のサセプタ３２に高周波電圧を印加することにより，上部電極２０と下部電極３０との間の空間にプラズマ放電を発生させて処理ガスをプラズマ化し，かかるプラズマを，下部電極３０により静電吸着された半導体ウェハＷの裏面に対して作用させる。これにより，半導体ウェハＷの裏面がプラズマエッチング処理されて，上記ストレス層が除去される。
【００４２】
また，かかるプラズマエッチング処理の際には，冷却手段５０を動作させて，下部電極３０の冷却液流路３６内に，冷却水を所定流量で流通，循環させる。これにより，高温のプラズマによって加熱された下部電極３０が冷却される。このように，保持手段である下部電極３０を冷却することにより，冷却された下部電極３０と，加熱された保護テープ３１および半導体ウェハＷとの間で熱伝達が生じ，この結果，保護テープ３１および半導体ウェハＷを冷却することができる。従って，このような冷却水の循環機構を設けることにより，例えば樹脂製の保護テープ３１がプラズマの熱によって過熱されて溶融・変質してしまうことを防止できる。
【００４３】
ところが，かかる冷却水の循環機構を設けることによって，上述したように，静電チャック（保持手段）として構成された下部電極３０による静電吸着力が，時間とともに低下してしまうという問題が発生した。本願発明者らは，鋭意努力してこの問題の原因を追及し，冷却水に含まれる金属イオン濃度の上昇が原因であることを突き止めた。即ち，冷却水を循環させるための流路を構成する部材（冷却水配管５２，５４等）は，ステンレス，鉄，アルミなどの金属材料で形成されているので，当該流路を構成する部材から金属イオンが溶け出して冷却水中に混入する。このため，冷却水を何度も循環させるうちに，冷却水の金属イオン濃度が上昇して冷却水の導電性が高くなり，この結果，下部電極３０の静電吸着面に発生する電荷が冷却水中にリークして，静電吸着力が低下してしまうことを見出した。
【００４４】
なお，当該流路を構成する部材の材料として，非金属材料である合成樹脂などを使用することも考えられる。しかし，かかる合成樹脂等で形成された部材は，原材料費及び成形加工費が高価であるため，コスト的には，金属材料で形成された部材を使用する方が好ましい。
【００４５】
そこで，本願発明者らは，上記のような冷却水内の金属イオン濃度の上昇に対処するべく，以下に示すような，改良された冷却水の循環機構を有する冷却手段５０を備えたエッチング装置１０を発明した。
【００４６】
次に，図２に基づいて，本実施形態にかかる特徴である冷却手段５０の構成について詳細に説明する。図２は，本実施形態にかかる冷却手段５０の概略構成を示す説明図である。なお，図２においては，上記チャンバ１２および上部電極２０等は図示を省略してある。
【００４７】
図２に示すように，冷却手段５０は，下部電極３０内の冷却水流路３６に冷却水を循環させるための機構である。この冷却手段５０は，例えば，上記冷却水流路３６と，冷却水配管５２，５４と，冷却装置５６と，検出手段５８と，イオン濃度制御手段６０とを備える。
【００４８】
冷却水配管５２，５４は，それぞれ，上記のようにステンレス，鉄，アルミウムなどの金属製の配管（配管長さが例えば２ｍ，配管内径が例えば１５ｍｍ）で構成され，下部電極３０（保持手段）に設けられた冷却水流路３６と，冷却装置５６とを接続している。このうち，冷却水配管５２は，冷却装置５６が生成した冷却水を冷却水流路３６に供給するための給水管であり，一端が冷却装置５６に接続され，他端が冷却水流路３６の流入口３６ａに接続されている。一方，冷却水配管５４は，冷却水流路３６内を流通して冷却に寄与した冷却水を回収して冷却装置５６に戻すための排水管であり，一端が冷却水流路３６の流出口３６ｂに接続され，他端が冷却装置５６に接続されている。かかる冷却水配管５２，５４および冷却水流路３６は，冷却装置５６と下部電極３０との間で冷却水を循環させるメイン経路を構成している。
【００４９】
冷却装置５６は，温度調節した冷媒例えば冷却水を循環させる装置であり，例えば，チラー等で構成される。この冷却装置５６は，例えば純水を所定の低温（例えば１８℃）に冷却して冷却水を生成し，冷却水配管５２を介して下部電極３０の冷却水流路３６に供給する。この冷却水は，冷却水流路３６を流通する際に高温のサセプタ３２との間で熱交換することによってサセプタ３２を冷却し，この結果，冷却水の温度は例えば数℃程度上昇する。このように温度上昇した冷却水は，冷却水配管５４を介して冷却装置５６に戻される。冷却装置５６は，かかる温度上昇した冷却水を再冷却して，再び，低温の冷却水を冷却水流路３６に供給する。このように，本実施形態にかかる冷却装置５６は，下部電極３０を冷却するために，上記メイン経路内で冷却水を循環させることができる。また，このように循環される冷却水の流量は，冷却効率の観点から，例えば２．５Ｌ／ｍｉｎ以上，好ましくは例えば５．５Ｌ／ｍｉｎ以上とすることができる。
【００５０】
このような循環機構で冷却水を循環させる場合，上記冷却水配管５２，５４は，例えば，金属材料で形成されているので，かかる冷却水配管５２，５４内を流通する冷却水内には金属イオンが溶け出してしまう。また，下部電極３０のサセプタ３２が例えば金属材料で形成されている場合には，冷却水が冷却水流路３６を流通する際にも，下部電極３０から金属イオンが冷却水内に溶け出してしまう。
【００５１】
そこで，本実施形態にかかる冷却手段５０では，上記メイン経路を構成する冷却水配管５２，５４に対し，検出手段５８およびイオン濃度制御手段６０を追加的に配設して，冷却水内のイオン濃度を制御可能に構成されている。以下に，この冷却水のイオン濃度を制御するための構成について詳細に説明する。
【００５２】
検出手段５８は，例えば，上記メイン経路を循環する冷却水のイオン濃度を検出する検出器である。具体的には，この検出手段５８は，例えば，上記循環される冷却水の比抵抗値を検出する比抵抗計で構成されており，この検出手段５８の２つの検出端子は，それぞれ冷却水配管５２，５４に接続されている。
【００５３】
このように比抵抗計で構成された検出手段５８は，上記循環される冷却水の金属イオン濃度を，比抵抗値として間接的に検出できる。より詳細には，検出手段５８は，上記２つの検出端子間において上記メイン経路内を循環する冷却水中に微弱な電流を流して，当該冷却水の比抵抗値を検出する。比抵抗値［ＭΩ−ｃｍ］は，導電率［Ｓ／ｃｍ］の逆数であり，冷却水に含まれる金属イオンの濃度と相関がある。即ち，冷却水の金属イオン濃度が上昇すれば，冷却水の導電性が高まるため，冷却水の比抵抗値は減少し，一方，冷却水の金属イオン濃度が低下すれば，冷却水の導電性が低くなるので，比抵抗値は増加する。
【００５４】
よって，検出手段５８を使用して冷却水の比抵抗値を検出することにより，冷却水に含まれる金属イオン濃度を間接的に検出できる。このように金属イオン濃度を検出することにより，冷却水へのリーク電流の大きさ，さらには下部電極３０（静電チャック）による静電吸着力の低下度合いを把握できる。
【００５５】
例えば，検出手段５８により検出された比抵抗値が，所定の基準比抵抗値（例えば５ＭΩ−ｃｍ）以上である場合には，冷却水中の金属イオン濃度が比較的低いため，リーク電流が小さく，下部電極３０による静電吸着力が良好な状態（半導体ウェハＷが部分的に剥離する程度には静電吸着力が低下していない状態）であると判断することができる。一方，検出された比抵抗値が，所定の基準比抵抗値未満である場合には，冷却水中の金属イオン濃度が比較的高いため，リーク電流が大きく，下部電極３０による静電吸着力に支障が生じている状態（半導体ウェハＷが部分的に剥離する程度に静電吸着力が低下している状態）であると判断することができる。なお，基準比抵抗値は，下部電極３０の静電吸着力に支障が生じる否かの基準となる比抵抗値であり，エッチング装置１０のスペックや半導体ウェハＷの種類等に応じた固有である。この基準比抵抗値は，静電吸着力と比抵抗値との関係を求める実験を行うことにより，装置のスペック等に応じて予め設定されている。
【００５６】
このように，検出した比抵抗値と基準比抵抗値とを比較することによって，循環される冷却水の金属イオン濃度が，十分な静電吸着力を維持する上で適正な濃度であるか否かを判断することができる。
【００５７】
イオン濃度制御手段６０は，上記検出手段５８の検出結果である比抵抗値に基づいて，上記循環される冷却水のイオン濃度を制御する。このイオン濃度制御手段６０は，例えば，上記メイン経路から分岐された分岐経路を構成する冷却水配管６２，６３，６４と，この分岐経路を流れる冷却水の流量を調整する流量調整装置６６と，分岐経路を流れる冷却水に含まれる金属イオンを除去するイオン除去装置６８とを備える。
【００５８】
冷却水配管６２，６３，６４は，例えば金属製の配管で構成されている。このうち，冷却水配管６２は，上記冷却水供給用の冷却水配管５２と流量調整装置６６とを接続しており，冷却水配管６３は，流量調整装置６６とイオン除去装置６８とを接続しており，冷却水配管６４は，イオン除去装置６８と上記冷却水回収用の冷却水配管５４とを接続している。
【００５９】
このような冷却水配管６２，６３，６４は，冷却水中の金属イオン濃度を制御するために上記メイン経路から分岐された分岐経路を構成している。この分岐経路は，例えば，メイン経路を構成する冷却水配管５２を流れる冷却水の一部を分岐させ，この分岐された冷却水のイオン濃度をイオン除去装置６８によって低下させた後に，再び，メイン経路を構成する冷却水配管５４を流れる冷却水に合流させるための経路である。
【００６０】
流量調整装置６６は，分岐経路を流れる冷却水の流量を上記検出手段５８の検出結果に応じて調整する。この流量調整装置６６は，図３に示すように，例えば，冷却水配管６２を開閉して分岐経路（流量調整装置６６）を流れる冷却水の流量を調整する弁６６２と，分岐経路を流れる冷却水の流量を測定する流量計６６４と，弁６６２の開閉を制御する弁開閉装置６６６とを備える。弁開閉装置６６６には，上記検出手段５８の検出結果である例えば比抵抗値が入力されるとともに，流量計６６４により測定された流量値が入力される。弁開閉装置６６６は，入力された比抵抗値および流量値に基づいて，弁６６２の開閉を例えば自動的に制御することで，分岐経路を流れる冷却水の流量を制御する。この制御手法の詳細については後述する。
【００６１】
図２に戻り，イオン除去装置６８は，例えば，イオン交換フィルタなどを具備しており，このイオン交換フィルタを通過する冷却水に含まれる金属イオン（鉄イオン，アルミウムイオン等）やその他のイオンを吸着して除去する。このイオン交換フィルタとしては，例えば，一般的なファイバーカーボンフィルタ，アニオンフィルタ，カチオンフィルタなどを使用できる。また，イオン交換フィルタを所定期間の使用後に例えば定期的に交換することによって，イオン除去装置６８による金属イオンの除去性能を維持することができる。
【００６２】
次に，上記のような構成の冷却手段５０の動作について説明する。
【００６３】
エッチング装置１０におけるプラズマエッチング処理が行われているときには，冷却手段５０は，冷却水配管５２，５４，および下部電極３０の冷却水流路３６（即ち，上記メイン経路）に冷却水を循環させている。このとき，冷却水検出手段５８は，メイン経路を流れる冷却水の比抵抗値を，連続的或いは断続的（定期的を含む）に検出している。検出手段５８が検出した比抵抗値は，イオン濃度制御手段６０の流量調整装置６６に入力される。次いで，流量調整装置６６の弁開閉装置６６６は，流量計６６４の流量値を参考にしながら，検出された比抵抗値（金属イオン濃度）の大きさに応じて弁６６２の開閉を自動制御して，分岐経路を流れる冷却水の流量，即ちイオン除去装置６８を通過する冷却水の流量を調整する。
【００６４】
ここで，図４に基づいて，この流量調整装置６６による弁６６２の開閉制御，分岐経路の流量調整制御について説明する。なお，図４は，検出された比抵抗値と，分岐経路を流れる冷却水の流量（即ち，弁６６２の開放面積）との関係を示すグラフである。
【００６５】
図４における実線，破線，点線で示すように，検出された比抵抗値が上記基準比抵抗値（例えば５ＭΩ−ｃｍ）以上である場合には，流量調整装置６６は，弁６６２を閉塞し，分岐経路に冷却水を流さない。これは，メイン経路を循環する冷却水の金属イオン濃度が十分に低いため，冷却水中の金属イオンを除去する必要性が低いからである。
【００６６】
一方，検出された比抵抗値が基準比抵抗値未満である場合には，流量調整装置６６は，弁６６２を開放し，メイン経路を流れる冷却水の一部を分岐経路に流す。これは，メイン経路を循環する冷却水の金属イオン濃度が高いため，冷却水中の金属イオンを除去しなければ，大きなリーク電流が生じて，十分な静電吸着力が得られなくなるからである。この場合における，弁６６２の開放による流量調整制御としては，例えば，図４における実線，破線，点線で示すような各種の制御を採用できる。
【００６７】
まず，図４の実線で示すように，分岐経路を流れる冷却水の流量（弁６６２の開放面積）が，検出された比抵抗値の大きさに依存せず，常に一定となるような制御が挙げられる。かかる制御を採用することにより，弁６６２の開閉制御が単純化でき，流量調整装置６６の装置構成が単純かつ安価になるという利点がある。
【００６８】
また，図４の点線及び破線で示すように，検出された比抵抗値に応じて，弁６６２の開閉面積を制御して，分岐経路を流れる冷却水の流量を増減させるように制御する，より具体的には，検出された比抵抗値が小さいほど弁６６２を大きく開放して，分岐経路を流れる冷却水の流量が増加するように制御してもよい。この場合，検出された比抵抗値と分岐経路を流れる冷却水の流量との関係は，線形的（図４の点線）であってもよいし，或いは下に凸の放物線的（図４の破線）であってもよい。かかる制御により，冷却水の金属イオン濃度が高いほど，分岐経路に大量の冷却水を流通させるようになるので，冷却水の金属イオン濃度を効率的に低減できるという利点がある。
【００６９】
なお，図４の一点鎖線に示すように，上記基準比抵抗値とは無関係に，検出された比抵抗値が小さいほど，大きな開口面積で弁６６２を開口して，分岐経路を流れる冷却水の流量が増加するように制御することもできる。この場合には，基準比抵抗値の設定が不要であるため，基準比抵抗値を得るための実験を省略できるという利点がある。
【００７０】
以上のようにして，流量調整装置６６によって弁６６２を開放すると，分岐経路に冷却水が流入する。分岐経路に流入した冷却水は，イオン除去装置６８を通過するが，この際，イオン交換フィルタによって，その内部に含まれる金属イオンが除去される。このため，当該冷却水は，金属イオン濃度が大幅に低下または略ゼロとなり，純水に近くなる。次いで，このようにして金属イオンが除去された冷却水は，上記メイン経路を流れる冷却水と合流し，この結果，メイン経路を流れる冷却水の金属イオン濃度が低下する。このような分岐経路への冷却水の分岐および金属イオン除去処理を所定時間繰り返すことにより，メイン経路を流れる冷却水のイオン濃度が十分に低下する。このため，下部電極３０において，冷却液流路３６を流れる冷却水中へのリーク電流が低減し，十分な静電吸着力を維持できるようになる。
【００７１】
（第２の実施形態）
次に，本発明の第２の実施形態にかかるエッチング装置１０について説明する。第２の実施形態にかかるエッチング装置１０は，上記第１の実施形態にかかるエッチング装置１０と比して，冷却手段５０の構成が異なる点で相違するのみであり，その他の機能構成は，上記第１の実施形態の場合と略同一であるので，その説明は省略する。
【００７２】
以下に，図５に基づいて，第２の実施形態にかかる冷却手段５０の構成について詳細に説明する。図５は，第２の実施形態にかかる冷却手段５０の概略構成を示す説明図である。なお，図５においては，図２と同様に，上記チャンバ１２および上部電極２０等は図示を省略してある。
【００７３】
図５に示すように，本実施形態にかかる冷却手段５０は，下部電極３０内の冷却液流路３６を流通させた冷却水を循環させるのではなく，使い捨てる点に特徴がある。この冷却手段５０は，例えば，上記冷却水流路３６と，冷却水配管５２，５４と，冷却装置５６とを備える。
【００７４】
冷却水配管５２，５４は，それぞれ，上述したような金属製の配管で構成されている。冷却水配管５２は，冷却装置５６からの冷却水を冷却水流路３６に供給するための給水管であり，一端が冷却装置５６に接続され，他端が冷却水流路３６の流入口３６ａに接続されている。一方，冷却水配管５４は，冷却水流路３６内を流通した冷却水を回収して廃棄するための排水管であり，一端は冷却水流路３６の流出口３６ｂに接続され，他端は開放されている。
【００７５】
冷却装置５６は，温度調節した冷媒例えば冷却水を循環させる装置であり，例えば，チラー等で構成される。この冷却装置５６は，外部の給水手段（図示せず）と給水用配管５７で接続されており，かかる給水手段から例えば純水が供給される。この純水は，半導体ウェハＷの加工品質を保証する所定値以上の高い比抵抗値を有しており，上記リーク電流が生じにくいものが好ましい。冷却装置５６は，供給された純水を所定の低温（例えば１８℃）に冷却して冷却水を生成し，冷却水配管５２を介して下部電極３０の冷却水流路３６に供給する。
【００７６】
かかる構成の冷却手段５０では，冷却装置５６から冷却水配管５２を介して供給された冷却水は，冷却水流路３６を流通して下部電極３０を冷却した後，冷却水配管５４を介して外部に排出される。このため，外部から冷却装置５６に供給された比抵抗値の高い純水は，一度しか冷却水として使用されない。従って，冷却水流路３６を流通する冷却水の中には，下部電極３０の静電吸着力を低下させてしまう程度の量の金属イオンが含まれることがない。よって，高い静電吸着力を維持して下部電極３０と保護テープ３１とが密接するので，保護テープ３１を好適に冷却できる。
【００７７】
かかる第２の実施形態にかかる冷却手段５０では，上記第１の実施形態にかかる冷却手段５０と比して，純水よりなる冷却水を使い捨てるためランニングコストが高価になるという短所はあるものの，上記のような検出手段５８およびイオン濃度制御手段６０が不要であるため，冷却装置５０の装置構成を簡略化でき，メンテナンス作業を省力化できるという長所がある。
【００７８】
以上，第１および第２の実施形態にかかる冷却手段５０を備えたエッチング装置１０について説明した。
【００７９】
第１の実施形態にかかるエッチング装置５０の冷却手段５０によれば，冷却水の流路を構成する冷却水配管５２，５４等から冷却水中に金属イオンが溶け出したとしても，イオン濃度制御手段６０によって，冷却水に含まれる金属イオンを好適に除去して，冷却水のイオン濃度を低レベルに維持することができる。また，第２の実施形態にかかるエッチング装置５０の冷却手段５０によれば，一度使用した冷却水を使い捨てるため，冷却水を循環させる場合とは異なり，下部電極３０内を流通する冷却水の金属イオン濃度が上昇することがない。
【００８０】
このため，両実施形態にかかる冷却手段５０を備えたエッチング装置１０では，保持手段を構成する下部電極３０の静電吸着面に発生する電荷が，下部電極３０内を流通する冷却水にリークすることを抑制して，下部電極３０の静電吸着力の低下を防止できる。従って，下部電極３０は，その静電吸着面に半導体ウェハＷおよび保護テープ３１を好適に密着させて保持し，部分的な剥離が生じないようにできる。よって，高温のプラズマにより加熱された半導体ウェハＷおよび保護テープ３１の熱を，下部電極３０に良好に伝達させることができるので，保護テープ３１を効果的に冷却できる。従って，保護テープ３１が過熱により溶融・変質することを防止して，保護テープ３１が半導体ウェハＷから容易に剥離できなくなるという不具合を解消できる。
【００８１】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００８２】
例えば，エッチング装置１０としては，上記実施形態のような平行平板型プラズマエッチング装置に限られない。エッチング装置１０は，例えば，保護テープ３１が貼り付けられた被加工物を静電吸着により保持する保持手段を備えたプラズマエッチング装置であれば，例えば，ヘリコン波プラズマエッチング装置，誘導結合型プラズマエッチング装置などであってもよい。
【００８３】
また，上記実施形態では，被加工物として，シリコンウェハ等の半導体ウェハＷの例を挙げて説明したが，本発明はかかる例に限定されない。被加工物は一側面（表面）に保護テープ３１が貼り付けられた基板であれば，半導体パッケージ基板や，サファイア基板，ガラス材，セラミックス材，金属材，プラスチック等の合成樹脂材などで形成された基板などであってもよい。また，被加工物の形状は，略矩形板形状，略円盤形状など任意の形状であってよい。
【００８４】
また，上記実施形態では，保持手段（下部電極３０）を冷却する冷媒として冷却水の例を挙げて説明したが，本発明はかかる例に限定されない。例えば，アルコール，油などの任意の液体，各種の化学物質等を各種溶媒に溶解させた液体，固形物を溶媒に混合させた混合液，或いは粘度の高いジェル状の流体，などの各種の液体からなる冷却液を冷媒として使用してもよい。また，冷却水は，上記のように純水を使用して生成することが好ましいが，かかる例に限定されず，水道水などを使用してもよい。
【００８５】
また，上記実施形態では，静電チャックである保持手段は下部電極３０と一体構成されていたが，本発明はかかる例に限定されない。例えば，静電チャック等の保持手段と，下部電極３０を別体に構成してもよい。具体的には，高周波電源１８が印加される導電体であるサセプタ３２の上部に，直流電源１９が印加される電極板を絶縁材で包んだ構成の静電チャックを配設してもよい。この場合，サセプタ３２の内部に冷却水流路３６を形成してもよいし，或いは，サセプタ３２を下方より支持する支持体の内部に冷却水流路３６を形成してもよい。
【００８６】
また，上記第１の実施形態にかかる検出手段５８は，冷却水の比抵抗値を検出する比抵抗計で構成されたが，本発明は，かかる例に限定されない。検出手段５８は，循環される冷却液のイオン濃度を，直接的または間接的に測定できるものであれば，任意の検出器を採用することができる。例えば，検出手段５８を導電率計で構成して，循環する冷却液の導電率を測定するようにしてもよい。
【００８７】
また，上記第１の実施形態にかかる流量調節装置６６は，検出手段５８により検出された冷却水の比抵抗値に基づいて，弁６６２を自動開閉して分岐経路に流れる冷却水の流量を自動制御したが，本発明はかかる例に限定されない。例えば，検出手段５８により検出した比抵抗値が基準比抵抗値未満であった場合，その旨を表示や警報等によりオペレータに通知する通知手段を設け，かかる通知を受けたオペレータが，流量調整装置６６の弁６６２を手動で開閉するようにしてもよい。
【００８８】
また，上記第１の実施形態では，冷却水を循環させるメイン経路に対してイオン除去手段６８を並列的に接続したが，本発明はかかる例に限定されない。例えば，冷却水配管５２または５４の途中にイオン除去手段６８を配設するなどして，上記メイン経路に対してイオン除去手段６８を直列的に接続してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は，エッチング装置に適用可能であり，特に，保持手段内に冷却液を流通させることによって被加工物を冷却する冷却機構を備えたエッチング装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかるエッチング装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】同実施形態にかかる冷却手段の概略構成を示す説明図である。
【図３】同実施形態にかかる冷却手段の流量調整装置の構成を示すブロック図である。
【図４】同実施形態にかかる冷却手段において，検出された比抵抗値と，分岐経路を流れる冷却水の流量との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施形態にかかる冷却手段の概略構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００９１】
１０      エッチング装置
２０      上部電極
３０      下部電極（保持手段）
３１      保護テープ
３２      サセプタ
３４      絶縁層
３６      冷却水流路
５０      冷却手段
５２      冷却水配管（供給用）
５４      冷却水配管（排出用）
５６      冷却装置
５８      検出手段
６０      イオン濃度制御手段
６６      流量調整装置
６８      イオン除去装置
６６２      弁
６６４      流量計
６６６      弁開閉装置
Ｗ      半導体ウェハ
【図１】
2005268720.tif 000003
【図２】
2005268720.tif 000004
【図３】
2005268720.tif 000005
【図４】
2005268720.tif 000006
【図５】
2005268720.tif 000007