(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室の内部に、基板を載置する基板載置台と、該基板載置台に対向して配置されたガス放出手段とを備えた表面処理装置において、前記基板載置台又は前記ガス放出手段は熱交換器を具備し、該熱交換器は、対向する第一の板状体と第二の板状体の間に仕切り壁を設けて流路を形成し、該流路に流体を流し、前記板状体を所定の温度に冷却又は加熱する熱交換器であって、前記流路の内部に、前記第一の板状体及び前記第二の板状体のそれぞれにフィンを設け、前記第一の板状体に設けられたフィンと前記第二の板状体に設けられたフィンが交互に隣り合って配置される構成としたことを特徴とする表面処理装置。
【請求項２】
前記板状体に設けられたフィンは、前記板状体と前記フィンの間に継ぎ目がないことを特徴とする請求項１に記載の表面処理装置。
【請求項３】
前記フィンの高さは、対向する前記第一の板状体と前記第二の板状体の距離よりも短く、フィンにより流路内を完全には分断しないように設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の表面処理装置。
【請求項４】
前記第一の板状体及び前記第二の板状体のそれぞれに設けられたフィンは、前記板状体に平行に見て、互いに重なり合うように配置したことを特徴とする請求項３に記載の表面処理装置。
【請求項５】
前記フィンのうち、前記第一の板状体と前記第二の板状体とを接続する連結フィンは、該連結フィン以外のフィンの幅よりも厚くしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の表面処理装置。
【請求項６】
処理室の内部に、基板を載置する基板載置台と、該基板載置台に対向して配置されたガス放出手段とを備え、前記基板載置台又は前記ガス放出手段は、対向する第一の板状体と第二の板状体の間に仕切り壁を設けて流路を形成した熱交換器を具備する表面処理装置の製造方法であって、
前記第一の板状体及び前記第二の板状体のそれぞれにフィンを形成し、かつ、少なくとも一方の板状体に仕切り壁を形成した後、前記第一の板状体と前記第二の板状体とを、それぞれのフィンが互いに間にくるように張り合わせ、内部にフィンを形成した流路を有する前記熱交換器を作製することを特徴とする表面処理装置の製造方法。
【請求項７】
前記フィンは切削により形成したことを特徴とする請求項６に記載の表面処理装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
【０００１】
本発明は表面処理装置に係り、特に、半導体表面処理装置等に用いられる温度制御性に優れた熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスや液晶表示パネルの製造に用いられるスパッタ装置やエッチング装置等のプラズマ処理装置は、プラズマやイオンの衝撃により、基板、対向電極、ターゲット等が加熱される。従って、安定した処理を継続するために、温度上昇を防ぎ所定の温度に維持する冷却機構が設けられる。
【０００３】
例えば、スパッタ装置のターゲットの冷却機構は、図６（特開平６−１７２９８８号公報）に示すように、ターゲット１０１を支持するバッキングプレート１０２の裏面に冷却水路となる凹部を形成し、この凹部を覆うようにターゲットホルダ１０３に固定する構成となっている。バッキングプレートの裏面側には、プレートを補強し、冷却水の水路１０６を形成するフィン１０４が設けられ、冷却水入口１０５から供給され水路１０６を通って出口１０７から排出される冷却水によりターゲット１０１が冷却される。このように、補強フィン１０４をバッキングプレートに設けることによりバッキングプレートを薄くし、その結果としてターゲットの冷却効率を向上させている。
エッチング装置の基板載置台や対向電極等の場合も同様にその内部に冷媒の流路が形成され、流路に冷媒を流すことにより基板やガス放出板を所定の温度に維持し、処理の安定化を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＬＳＩ等の半導体デバイスが高集積化し、微細化が進み例えば０．１３μｍのデザインルールとなると、上記構造の冷却機構では冷却能力が不足し基板面内で温度分布が生じて、エッチング速度の均一性を維持するのが難しくなってきた。従って、冷媒温度を下げるか、あるいは冷媒流量を増大させて冷却能力を上げる必要があり、これに伴い、冷媒ポンプやチラー等の恒温槽の負荷が大きくなり、これが装置コスト増大の原因となっている。
さらに、形成されるコンタクトホール等の形状は、基板温度により大きく変動することから、１枚の基板処理においても、エッチング処理開始から終了までの間で基板温度上昇をできるだけ小さくする必要がある。そのためには、より高い温度の冷媒を用いることができるように、冷却機構の熱伝達率を向上させる必要があることが分かった。
【０００５】
そこで、本発明者らは、熱交換器の内部構造と冷却効率との関係を調査、検討する中で、流路内にフィンを配置することにより冷却効率は向上し、また、フィンを流れ方向に平行とすることによりコンダクタンスをそれほど落とすことなく、冷却効率を改善できることが分かった。
更に冷却効率を上げるためにはフィンとフィンの間隔をできるだけ小さくするするのが好ましいが、ある程度以上小さくなると、切削工具が溝内に入り込めなくなり、切削工具の幅以下のフィン構造は加工できないという問題があり、さらなる高密度化は困難であった。そこで、フィンをロウ付け等により取り付ける検討も行ったが、ロウ付け部分で熱伝達率が落ちたり、またその位置決めが正確にできずに流れが不均一になって、逆に基板面内で温度分布が生じ、これがエッチング特性及びその均一性に影響することが分かった。
【０００６】
本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、温度コントロールが必要な部分を効率よく冷却あるいは加熱し、所望の温度で均一に制御可能な熱交換器を実現し、これを、基板載置台、ガス放出機構又は処理室壁等に取り付け、安定した処理を連続して行える表面処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の表面処理装置は、排気手段及びガス導入手段を備えた処理室の内部に、基板を載置する基板載置台と、該基板載置台に対向して配置され前記ガス導入手段に連結するガス放出手段とを備え、前記ガス放出手段により前記基板に向かって放出されるガス又はその反応生成物により基板を処理する表面処理装置において、前記基板載置台、前記ガス放出手段又は前記処理室は熱交換器を具備し、該熱交換器は、２枚の板状体の間に仕切り壁を設けて流路を形成し、該流路に流体を流し、前記板状体又は前記板状体に接触する部材を所定の温度に冷却又は加熱する熱交換器であって、前記流路の内部の前記２枚の板状体のそれぞれに、流体の流れ方向と平行又は所定の角度をもってフィンを設けたことを特徴とする。また、前記２枚の板状体の少なくとも１方に前記流路の壁となる凸部を形成しておき、該２枚の板状体を張り合わせて前記流路を形成することを特徴とする。
【０００８】
このように、２枚の板状体のそれぞれにフィンを形成し、それぞれのフィンが互いに間にくるように張り合わせることにより、流路内部に高密度のフィンを配置した熱交換器が構築でき、熱伝達率が大幅に向上して、温度制御性、面内均一性が改善される。このような熱交換器を基板載置台及びガス放出手段等に用いることにより、表面処理装置の処理均一性及び安定性が大きく向上する。しかも、流体循環ポンプ及び恒温槽を小型化できるため、装置全体のコスト低減を図ることができる。
なお、フィンの配置構造は、全流路にわたり連続するフィンを設ける構成であっても、また、所定の長さのフィンを所定の間隔を開けて配置した構成であっても良い。
【０００９】
また、前記２枚の板状体に設けられたそれぞれのフィンが流体の流れ方向の垂直方向から見て、互いに重なり合うように配置したことを特徴とする。このように構成することにより、熱伝達係数は一層向上する。しかも、完全に流体内部を分断しない構造としたため、フィンで分割された個々の小流路間で流体が移動し、小流路のコンダクタンスが異なる場合であっても、温度均一性は向上する。
また、前記流路の流体の流れ方向に垂直な断面において、流体と接触する長さが、フィンがない場合に比べ３倍以上としたことを特徴とする。即ち、流体との接触面積を３倍以上とすることにより、例えば、基板載置台の場合、基板面内で０．２℃以下の温度均一性を達成することができる。
【００１０】
さらに、前記流路内に、前記２枚の板状体を連結する連結フィンを設け、該連結フィンを前記フィンの幅よりも厚くしたことを特徴とする。連結フィンを流路の一部に設けることにより、一方の板状体からの入熱が連結フィンを介して他方の板状体に伝達するため、例えば基板の冷却機構のように、一方の板状体から入熱する場合に好適に適用される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
本発明の第１の実施形態を図１に示す。図１は、本発明の表面処理装置に用いられる熱交換器の一部を示す模式的断面図である。
図１（ａ）に示すように、熱交換器は２枚の板状体５０，６０で構成され、この間の空間が仕切り壁（流路壁）６２により仕切られ、流路７０が形成されている。流路の両端部には、不図示の流体導入口及び排出口が設けられる。また、流路内の上板５０及び下板６０には多数のフィン５１、６１が取り付けられる。
【００１２】
このフィンの高さは、上板フィン５１及び下板フィン６１の先端部が重なり合うように設定される。このように、上板フィン５１と下板フィン６１で流路内を完全に分断しない理由は、各フィンで区切られた小流路のコンダクタンスが異なる場合でも、各小流路の間で流体が行き来して、熱交換器全体での冷却能力を均一化するためである。
なお、個々のフィンの長さには、特に制限はない。所定の長さのフィンを所定の間隔を開けて流路全長にわたり形成しても、また、流路全長の長さのフィンを設けても良い。フィンは図に示すように、流体の流れ方向に平行に取り付けられるが、フィンの長さが短い場合は流れ方向と所定の角度（例えば、３０゜程度以下）をもって配置しても良い。
【００１３】
ここで、フィンのピッチＰは、５ｍｍ以下とするのが好ましく、３ｍｍ以下とするのがより好ましい。また、フィンの高さＨは、１０〜２０ｍｍとするのが好ましく、このような高さを有するフィンを高密度に配設することにより、流体と上板及び下板との熱伝達は大幅に改善され、例えば、上板に接触する基板等の温度を精度良く制御することができる。
【００１４】
さらに、流路の断面において、流体と接触する長さをフィンを設けない場合と比べて、３倍以上となるように、フィンを形成するのが好ましい。これにより、冷却効率は向上し、流体循環用のポンプ及びチラー等の恒温槽の負荷が減少し、小型・簡易のものを用いることができる。また、後述するように、エッチング装置の基板載置台に用いることにより、冷媒の流量、温度を従来と同じものを用いても、エッチング処理装置の基板温度の面内分布を±０．２℃以下を達成することができ、０．１３μｍのデザインルールで±１．０％以下のエッチング均一性を得ることが可能となる。
【００１５】
以上のような高密度のフィンを有する熱交換器は、フィンの幅に対する高さの比が大きくなり切削工具が入り込めないため、次のようにして作製する。
図１（ｂ）に示すように、下板６０と上板５０両方に切削工具が入る限度のフィンを形成する。即ち、下板部材６０を切削加工し、所定の間隔を開けてフィン６１及び流路の壁６２となる突出部６２’を形成する。一方、上板部材５０も同様に切削加工してフィン５１を形成する。次に、下板６０と上板５０とをフィンが向かい合うように嵌め合わせ、下板の突出部６２’の上端面と上板との接触部をロウ付け又は接着により固定する。ここで、接着面に銀ロウ等を付けて重ね合わせ、上からレーザーを照射して銀ロウを溶かし接着させる方法が好適に用いられる。この方法により、銀ロウの量を減らすことができ、また銀ロウが溶けて１箇所に集まり流路を塞ぐという問題も回避することができる。このようにして、切削工具が入る得る限度の半分より狭い間隔のフィンを形成することが可能となり、熱伝達率の大きな熱交換器を作製することが可能となる。
【００１６】
図１の例では、全てのフィンが対向する板状体に接続しない構造としたが、フィンの一部を対向する板状体に接続する連結フィン構造としても良い。この場合、連結フィンは、通常のフィンよりも幅広とするのが好ましく、このような連結フィンを設けることにより、例えば上板側から入る熱を連結フィンを通して下板側にへ伝達させることが可能となり、熱伝達を更に大きくすることができるとともに、熱交換器の機械的強度を増大させることができる。
【００１７】
ここで、流路内に７個のフィンを設けた図１の熱交換器と、フィンを設けない従来の熱交換器の性能を具体的に比較する。
図１の構造の熱交換器は、流路の高さ及び幅がそれぞれ１７ｍｍ及び２１．４ｍｍであり、この流路の中に高さ１５ｍｍ、幅１．８ｍｍのフィンが１．１ｍｍの間隔を開けて７つ配設した構造を有しており、このような高密度のフィン構造を有する熱交換器は上述した方法で作製する。
【００１８】
この流路に、以下に示す物性のガルテンＨＴ１３５（アウジモント製）を圧力３ｋｇｆ／ｃｍ２、流量１０（ｌ／ｍｉｎ）流した場合、流体と上板との熱伝達係数及び温度差は以下のようにして求めることができる。
流路を流れる上板または下板との熱伝達係数ｈｃは、近似的に次式で与えられる。
ｈｃ＝０．０２３・ν−０．４・λ０・６・ρ０・４・Ｃｐ０・４・ｕ０・８・ｄ−０・２
ここで、ν：動粘度、λ：熱伝導率、ρ：密度、Ｃｐ：比熱、ｕ：代表速度、ｄ：代表長さ、である。
上記フィン構造において、流路の断面長さＬは、２８６．８ｍｍとなり、また断面積Ｓは、１７４．８ｍｍ２となる。
また、代表長さｄは、流路断面積を断面長さの半分で割ったものであるから、
ｄ＝Ｓ／（Ｌ／２）＝１．２１８ｍｍ、
流量Ｖは、Ｖ＝１．６６７・１０−４ｍ３／ｓより、
代表速度ｕ＝Ｖ／Ｓ＝０．９５４  ｍ／ｓ  となる。
【００１９】
一方、フィンを設けていない従来構造の流路については、
断面長さＬ’＝７６．８ｍｍ、断面積Ｓ’＝３６３．８ｍｍ２から、
代表長さｄ’＝９．４７ｍｍ、代表速度ｕ’＝  ０．４５８ｍ／ｓ
となる。
【００２０】
従って、熱伝達率ｈｃとｈｃ’の比は
0003921234.tif 000002
となり、上記構造のフィンを設けることにより、熱伝達係数は２．７２倍となることが分かる。
ここで、ガルテンの物性
動粘度ν      １０−６ｍ２／ｓ
密度ρ        １．７３・１０３ｋｇ／ｍ３
熱伝導度λ    ０．０６５Ｗ／ｍ・℃
比熱Ｃｐ       ０．９６６ｋＪ／ｋｇ・℃
を代入して、熱伝達係数を求めると、
ｈｃ＝１２７３Ｗ／（ｍ２ ・℃） となる。
【００２１】
例えば、エッチング装置の基板載置台に以上の熱交換器を用いた場合について考察する。エッチング時の基板に入射する熱量Ｑを１．２５Ｗ／ｃｍ２としたときの流体と上板との温度差ΔＴは、次のようにして求められる。
図１の熱交換器の熱伝達は、フィンの面積含めると（Ｌ／Ｌ’）倍、即ち３．７３倍となり、更に上板と下板でさらに２倍となるので、熱伝達は７．４７倍となる。
従って、冷媒と上板又は下板との間の温度差ΔＴは
Ｑ＝ｈｃ・ΔＴ
１．２５・１０４（Ｗ／ｍ２）＝１２７３（Ｗ／ｍ２・℃）・７．４７・ΔＴ
ΔＴ＝１．３１℃
となる。
同様にフィンがない場合の温度差ΔＴ’は、
ΔＴ’＝１３．５℃
となる。
従って、図１のフィン構造とすることにより、例えば冷却機構の場合、流体の温度を従来構造に比べ１２℃以上高くできるため、チラー等の恒温槽の負荷が小さくなり、簡易な恒温槽を用いることが可能となる。また、冷媒の流量を少なくすることができ、ポンプ及び恒温槽を小型化できる。さらに、後述するように、エッチング形状の均一性が向上する。
【００２２】
本発明の第２の実施形態を図２及び図３に示す。
図２は、本発明のエッチング装置の一構成例を示す模式的断面図である。
図２に示すように、エッチング装置の処理室１内には、対向電極（ガス放出手段）２と、基板４０を載置する基板載置電極７とが対向して配置され、それぞれ絶縁体１２ａ，１２ｂを介して処理室１に固定されている。処理室内部は、バルブ１３を介して排気手段（不図示）に連結されている。対向電極２は、プラズマ発生用の第１の高周波電源１４に連結されるとともに、ガス導入管１０と、ガスボンベ、マスフローコントローラー及びストップバルブ等からなるガス供給系２２と、から構成されるガス導入手段に連結されている。
【００２３】
対向電極２は、その内部に設けられた多数の小孔４ａを有するガス分散板４を１又は複数枚配置したガス分散機構と、多数のガス通路５ａを有する熱交換器５と、ガス通路５ａと連通するガス吹出孔６ａを有するガス板６とからなり、これらが円筒状の枠体３内部に配置、固定されている。熱交換器５の内部には冷媒流路５ｂが設けられ、流路内には上述したようにフィンが上下板に取り付けられている。冷媒は、冷媒導入管５ｃから、例えば枠体３に設けられた配管を通り冷媒通路５ｂに供給され、冷媒排出管５ｄを通して排出される。
ガス導入管１０を通して対向電極内部に供給されるプロセスガスは、ガス分散板４の小孔４ａを通って、ガス分散機構内の全体で均一に広がった後、熱交換器５のガス通路５ａを通り、ガス板６のガス吹出孔６ａから処理室１の内部に均一に流れ出す。
【００２４】
一方、基板載置電極７は、内部にはフィンが配設された冷媒流路を有する熱交換器８と、その上部に基板を静電吸着する静電チャック９とから構成される。冷媒は、冷媒導入管８ａを通して供給され、冷媒排出管８ｂを介して排出される。この冷媒により静電チャックを介して基板は所定の温度に冷却される。この基板載置電極７は、基板のバイアス制御用の第２の高周波電源１５及び基板静電吸着用の直流電源１７に接続されている。また、第２の高周波電源１５及び直流電源１７と基板載置電極７の間には、ブロッキングコンデンサ１６及び高周波カットフィルタ１８が取り付けられ、相互の干渉を防止している。
さらに基板載置電極７には、基板搬出入時に基板４０を上下に移動させるための突き出しピン１９が通る貫通孔２０が形成され、貫通孔はベローズ２１及び底板２１ａにより大気と遮断されている。この底板２１ａには、突き上げピン１９が固定されている。
【００２５】
ここで、基板載置電極７を構成する熱交換器８を図３を参照して説明する。
図３は、熱交換器８の下板を示す横断面図である。仕切り壁（流路壁）６２により流路が形成され、冷媒は、冷媒導入口８ａから流路８ｃを通り排出口８ｂに流れ出す。この流路内に設けられたフィン６１により、冷媒との接触面構が増大し冷却能率が向上する。なお、図には示していないが、上板側にもフィンが設けられており、下板フィン６１の間に挿入するように形成されている。
このように流路にフィンを設ける構造は、流路を長くする場合に比べてコンダクタンスを大きくすることができ、流量を増大させることが可能となる。この結果、冷却効率が大幅に向上する。また、図３に示すように、流路を導入口８ａ及び排出口８ｂを結ぶ線に対し、対称とすることにより、２つの流路のコンダクタンスは同じになるため、基板温度の均一性は一層向上する。
【００２６】
さらに、図３のフィンは、流路全長にわたり連続するものではなく、分割されているが、このような構造の場合、分断位置６３から次の分断位置までのフィンで区切られた各小流路の長さの違いは平均の±２０％以下とするのが好ましい。このような範囲とすることにより、熱伝達の相違に起因する温度差を低減し０．１３μｍデザインルールに対応することができる。
【００２７】
また、基板載置電極には、突き上げピンの貫通孔２０が設けられるが、この貫通孔は平行して走る小流路のうち中心に近い部分に配置するのが好ましく、内側のコンダクタンスと外側のコンダクタンスの差がキャンセルされ、同じ程度のコンダクタンスとなり、基板温度の均一性は一層向上する。
さらにまた、フィンと流路壁とが向かい合う位置において、コンダクタンス調整ギャップ６４を設け、フィン間の小流路間でのコンダクタンスの差を調整することもできる。図の場合、フィンと流路壁とのギャップは内周側のフィンほど狭くなるようにしている。また、小流路の長さの差を補うように、各小流路の幅を調整することも可能である。
以上のような構造とすることにより、冷却効率が高く、熱交換器面内の温度均一性に優れた熱交換器を実現することができる。
【００２８】
図２の装置を用いたエッチング処理は、例えば、次のようにして行う。ベローズ２１の底板２１ａを駆動機構で押し上げ、突き上げピン１９を上昇させる。この状態で、ゲートバルブ（不図示）を介して基板を保持したロボットハンドを挿入し、基板を突き上げピン１９上に載置する。続いて、突き上げピンを下降させ、基板４０を静電チャック９の上に載置し、直流電源１７から所定の電圧を印加して基板を静電吸着する。
次いで、ガス供給系２２からガス導入管１０、対向電極２を介して、プロセスガスを処理室１内に供給して所定の圧力に設定する。その後、対向電極２に第１の高周波電源１４からＶＨＦ帯（例えば６０ＭＨｚ）の高周波電力を、基板載置電極７には第２の高周波電源１５からＨＦ帯（例えば１．６ＭＨｚ）の高周波電力をそれぞれ印加する。ＶＨＦ帯の高周波電力によって高密度のプラズマが発生し、エッチングに寄与する活性種が生成する。一方、ＨＦ帯の高周波電力によってイオンエネルギをプラズマ密度とは独立に制御することができる。即ち、２つの高周波電力を適宜選択することにより、目的とするエッチング特性を得ることができる。
【００２９】
以上述べたように、本発明の基板載置電極の冷却効率は高いため、従来に比べて冷媒温度を高く設定することが可能となる。これにより、冷却機構の負荷を低減できるという利点だけでなく、エッチング特性が大きく改善され、安定したエッチング処理を生産性よく行うことが可能となる。これを以下に説明する。
図４は、多数の基板を連続して搬入、エッチング処理、搬出を繰り返し行う場合に、基板載置電極の表面温度が変化する様子を示した概念図である。なお、シリコンのような基板の場合は熱伝導度が高いため、基板載置電極表面と同様な温度変化をすると考えることができる。図の実線及び破線は、それぞれ本実施形態及び従来の熱交換器を用いたときの温度変化である。図において、ｔ０ は、基板１枚の処理時間である。
図４が示すように、処理を繰り返し行うと、基板載置電極の表面温度は徐々に上昇し、複数枚の処理を行った後に定常状態に到達し、安定化したエッチング処理が行えるようになる。本実施形態の場合、上述したように、処理開始時と定常状態の温度差ＴＡは従来例の温度差ＴＢと比べて小さく、また短時間で定常状態に到達する（ｔＡ＜ｔＢ）。従って、定常状態に到達するまでに流すダミー基板の枚数も少なくなり、無駄な処理が低減でき生産性が向上することになる。
【００３０】
また、定常状態に到達した後においても、１枚の処理期間ｔ０の基板の温度上昇量（Ｔ’）及び上昇するまでの時間（ｔ’）により、エッチング形状及びエッチング速度は大きく変動することが分かっている。
これは、エッチング処理中に生成するエッチングガスのポリマ膜の量が温度により大きく変動するためと考えられる。膜付着量が適正な場合、ホール内の側壁等に付着して横方向のエッチングを抑え、垂直に近い側壁を有するホール形状を形成することが可能となるが、多量に生成、付着すると深さ方向のエッチング速度が低下してばらついてしまい、場合によっては、エッチングが停止してしまうことになる。このため、基板温度に応じて、エッチングガスに添加する酸素ガス量やＲＦパワー等の処理条件の適正化が行われる。しかし、従来例のように、基板の温度上昇量（ＴＢ’）が大きくしかも安定化までの時間（ｔＢ’）が長い処理条件では、コンタクトホール径の微小化に対応できず、酸素ガス量等の適正化では垂直な側壁を有するホールを形成する不可能となってきた。
これに対し、本実施形態の場合、基板温度変化は小さく（ＴＡ’＜ＴＢ’）、しかも短時間で安定化する（ｔＡ’＜ｔＢ’）ため、適正化が容易となり、高アスペクト比の微小コンタクトホールであっても、垂直な側壁を形成することが可能となる。
【００３１】
一例として、図２に示した装置を用いて、ＳｉＯ２膜のエッチングを行ったときの、基板温度とエッチング速度との関係を図５に示す。
エッチングガスとして、Ｃ４Ｆ８（１３．３ｍｌ／ｍｉｎ）／Ａｒ（３００ｍｌ／ｍｉｎ）／Ｏ２（６ｍｌ／ｍｉｎ）を用い、圧力を４Ｐａとし、対向電極に１．８ｋＷ（６０ＭＨｚ）、基板載置電極に１．８ｋＷ（１６ＭＨｚ）の電力を供給してエッチングを行った。ここで、静電チャックと基板間の熱伝達をさらに改善するために、静電チャックの静電吸着力は１ｋｇｆ／ｃｍ２とし、貫通孔２０から４ｋＰａ、０．５ｓｃｃｍのＨｅガスを基板裏面に供給した。なお、対向電極は６０℃とした。
例えば、基板温度が５０℃の場合、基板面内の温度差を０．５℃以下に抑えることことにより、０．１３μｍのコンタクトホールを１％以下の均一性で、かつ垂直な側壁を有するコンタクトホールを形成することが可能となった。
なお、図３の示した構造の熱交換器は、例えばエッチング装置のガス放出手段（対向電極）にも好適に用いられる。
【００３２】
以上は、基板を冷却するために熱交換の流体として冷媒を用いる場合について説明してきたが、冷媒の代わりに温度の高い温媒を用いることにより、基板等を高温に保つことができることは言うまでもない。なお、熱交換に用いる流体には、特に制限はなく上記ガルテン以外に水やフロリナート（商品名）等、種々の流体を用いることができる。また、熱交換器の板状体も平板である必要はなく、湾曲するものであっても良い。
本発明の熱交換器及び基板載置台は、以上述べてきたエッチング装置に限らず、プラズマＣＶＤ装置、熱ＣＶＤ装置等の対向電極、ガス放出手段及び基板保持機構の他、処理容器の壁等の温度調整に好適に適用できるものであり、さらに、イオン注入装置、アニール装置等についても同様であり、また、露光装置の基板載置台にも適用できるものである。
【００３３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、高密度のフィンが熱伝達を行うため、例えば基板温度を効率的に制御し所定の温度に維持することが可能となる。また、基板を均一に冷却加熱できるため、基板温度が一定に保たれて処理均一性が向上するとともに、例えば基板保持に静電チャックを用いる場合であっても、その曲がりや割れ等を防止することができる。
このため、エッチング処理においては、エッチング速度やレジスト選択比、ホール内選択比、コンタクトホール形状や残渣量を基板全面で均一化することができる。また、熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ処理でも、堆積速度の均一性が得られ、アッシング処理ではアッシング速度の均一性のより一層高い均一化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱交換器の構造を示す模式的断面図である。
【図２】本発明のエッチング装置の構成例を示す模式的断面図である。
【図３】エッチング装置の基板載置電極に用いられる熱交換器の一例を示す模式的横断面図である。
【図４】エッチング処理における基板（基板載置電極）の温度変化を示す概念図である。
【図５】基板温度とエッチング速度との関係を示すグラフである。
【図６】ターゲットバッキングプレートの熱交換器を示す平面図及び断面図である。
【符号の説明】
１  処理室、
２  対向電極（ガス放出手段）、
３  枠体、
４  ガス分散、
５  熱交換器、
６  ガス板、
５ａ  ガス通路、
５ｂ  冷媒通路、
５ｃ  フィン、
７  基板載置電極、
８  熱交換器、
８ｃ  流路、
８ｄ  フィン、
９  静電チャック、
１０  ガス導入管、
１２ａ，１２ｂ  絶縁体、
１３  バルブ、
１４、１５  高周波電源、
１６  ブロッキングコンデンサ、
１７  直流電源、
１８  高周波カットフィルタ、
１９  突き出しピン、
２０  貫通孔、
２１  ベローズ、
２２  ガス供給系、
４０  基板、
５０，６０  板状体、
５１  上板フィン、
６１  下板フィン、
６２  流路壁、
７０  流路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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