JP3172756B2 - Processing equipment - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、処理装置に関する。The present invention relates to a processing apparatus.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体製造工程では、半導体ウエハの表
面に薄膜を形成したり、半導体ウエハの薄膜を除去した
りすることが行なわれており、このような成膜工程及び
除膜工程には減圧ＣＶＤ装置、スパッタリング装置ある
いはエッチング装置などの処理装置が広く用いられてい
る。例えば、プラズマエッチング装置の場合には、図４
に示すように処理室１内に配設された下部電極２上に半
導体ウエハＷを載置し、上部電極３との間でＣＦ4等の
導入ガスをプラズマ化してイオン、ラジカル等の活性種
を発生させてエッチング処理を行なうようにしている
が、その際、半導体ウエハＷ及び下部電極２が活性種の
衝突エネルギーなどでそれぞれの温度が上昇するため、
例えば同図に示す冷媒供給システム４により下部電極２
を構成する冷却ブロック２１の冷媒貯留部２１Ａに冷
媒、例えば液化窒素Ｌを供給し、この冷媒貯留部２１Ａ
に冷媒を貯留した状態で下部電極２を冷却して一定の低
温下でエッチング処理を行ない、冷却によって消費され
た結果生成する窒素ガスをガス排出システム５を介して
排出するようにしている。2. Description of the Related Art In a semiconductor manufacturing process, a thin film is formed on a surface of a semiconductor wafer or a thin film is removed from the surface of the semiconductor wafer. Processing apparatuses such as a CVD apparatus, a sputtering apparatus, and an etching apparatus are widely used. For example, in the case of a plasma etching apparatus, FIG.
As shown in (1), a semiconductor wafer W is mounted on a lower electrode 2 provided in a processing chamber 1 and an introduced gas such as CF 4 is turned into a plasma between the lower electrode 2 and an upper electrode 3 to remove active species such as ions and radicals. Although the etching process is performed, the temperatures of the semiconductor wafer W and the lower electrode 2 increase due to the collision energy of the active species.
For example, the lower electrode 2 is provided by the refrigerant supply system 4 shown in FIG.
The refrigerant, for example, liquefied nitrogen L is supplied to the refrigerant storage portion 21A of the cooling block 21 constituting the cooling block 21.
The lower electrode 2 is cooled in a state where the refrigerant is stored therein, and an etching process is performed at a constant low temperature, and nitrogen gas generated as a result of cooling is discharged through a gas discharge system 5.
【０００３】そして、上記冷媒供給システム４は、同図
に示すように、液化窒素Ｌを収納する液化窒素ボンベ４
１と、この液化窒素ボンベ４１に供給配管４２を介して
連結され且つ液化窒素Ｌと窒素ガスとを分離する気液分
離器４３と、この気液分離器４３から上記下部電極２の
冷媒貯留部２１Ａへ液化窒素Ｌを供給する供給配管４２
とを備えて構成されている。また、上記気液分離器４３
には気化した窒素ガスを放出するニードル弁４４を有す
る放出管４５が取り付けられ、上記気液分離器４３内の
圧力を一定に保持し、その圧力で上記気液分離器４３内
の液化窒素Ｌを供給するように構成されている。また、
上記下流側の供給配管４２には液化窒素Ｌを常に一定流
量で通過させるニードル弁４５、このニードル弁４５を
通過した液化窒素Ｌの液圧を監視する圧力計４６及び液
化窒素Ｌの流量を調整する電磁弁４７が順次配設され、
上記冷媒貯留部２１Ａへ常に一定量供給するように構成
されている。また、上記ガス排出システム５は、同図に
示すように、上記冷媒貯留部２１Ａから窒素ガスを排出
する排出配管５１と、この排出配管５１の下流側に配設
された蒸発器５２と、この蒸発器５２に取り付けられた
放出管５３に上流側から順次配設されたフローメータ５
４及びニードル弁５５とを備え、上記下部電極２の冷却
で消費された液化窒素Ｌを上記フローメータ５４でガス
量に換算して計量するように構成されている。As shown in FIG. 1, the refrigerant supply system 4 includes a liquefied nitrogen cylinder 4 containing liquefied nitrogen L.
1, a gas-liquid separator 43 connected to the liquefied nitrogen cylinder 41 via a supply pipe 42 and separating the liquefied nitrogen L and nitrogen gas, and a refrigerant reservoir of the lower electrode 2 from the gas-liquid separator 43 Supply pipe 42 for supplying liquefied nitrogen L to 21A
It is comprised including. In addition, the gas-liquid separator 43
Is provided with a discharge pipe 45 having a needle valve 44 for discharging vaporized nitrogen gas, and the pressure inside the gas-liquid separator 43 is kept constant, and the liquefied nitrogen L inside the gas-liquid separator 43 is maintained at that pressure. Is provided. Also,
A needle valve 45 for constantly passing the liquefied nitrogen L at a constant flow rate in the supply pipe 42 on the downstream side, a pressure gauge 46 for monitoring the liquid pressure of the liquefied nitrogen L passing through the needle valve 45, and adjusting the flow rate of the liquefied nitrogen L Solenoid valves 47 are sequentially arranged,
It is configured to always supply a constant amount to the refrigerant storage unit 21A. Further, as shown in the figure, the gas discharge system 5 includes a discharge pipe 51 for discharging nitrogen gas from the refrigerant storage section 21A, an evaporator 52 disposed downstream of the discharge pipe 51, Flow meters 5 sequentially arranged from the upstream side to the discharge pipe 53 attached to the evaporator 52
4 and a needle valve 55, and is configured so that the liquefied nitrogen L consumed by cooling the lower electrode 2 is converted into a gas amount by the flow meter 54 and measured.
【０００４】一方最近では、半導体デバイスが１６ＭＤ
ＲＡＭ、６４ＭＤＲＡＭと高集積化し、その配線構造を
形成するにはハーフミクロン、クォータミクロンオーダ
ーの超微細加工が要求されており、それに伴ってイオン
等の活性種の方向を揃えて異方性エッチングを達成する
必要から下部電極２を−数１０℃以下の超低温に一定に
保持するように制御する必要があり、そのためには常に
一定量の液体窒素Ｌを安定した状態で下部電極２の冷媒
貯留部２１Ａ内に供給しなくてはならない。[0004] On the other hand, recently, semiconductor devices have become 16MD.
In order to achieve high integration with RAM and 64MDRAM, and to form the wiring structure, ultra-fine processing on the order of half micron or quarter micron is required. With this, the direction of active species such as ions is aligned and anisotropic etching is performed. In order to achieve this, it is necessary to control the lower electrode 2 so as to keep it constant at an ultra-low temperature of −10 ° C. or lower. To this end, a constant amount of liquid nitrogen L is always kept in a stable state in the refrigerant storage section of the lower electrode 2. 21A must be supplied.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
冷媒供給システムの場合には、気液分離器４３内で気化
した窒素ガス圧で液化窒素Ｌを供給するようにしている
ため、液化窒素Ｌ内で微小量でも水分が含有されている
と、その水分が液化窒素Ｌにより凍結して凍結微粒子を
生成し、これをそのまま放置すると、この凍結微粒子が
液化窒素Ｌと共に供給配管４２内を流れて供給配管４２
のコーナー部や弁の駆動部などに凍結微粒子が付着し、
更に付着した凍結微粒子が成長して、供給配管４２の圧
力損失を大きくしたり、更には供給配管４２上の弁の駆
動部に凍結粒子が詰まってその作動を阻害するなどして
一定量の液体窒素Ｌを常に安定した状態で供給すること
ができなくなるなどという課題があった。However, in the case of the conventional refrigerant supply system, the liquefied nitrogen L is supplied at the pressure of the nitrogen gas vaporized in the gas-liquid separator 43. In the case where a small amount of water is contained, the water is frozen by the liquefied nitrogen L to generate frozen fine particles, and if this is left as it is, the frozen fine particles flow along with the liquefied nitrogen L through the supply pipe 42 and are supplied. Piping 42
Frozen particles adhere to corners of valves and valve drive parts,
Further, the attached frozen fine particles grow to increase the pressure loss of the supply pipe 42, and furthermore, the freezing particles are clogged in the driving portion of the valve on the supply pipe 42 to hinder the operation thereof. There has been a problem that the nitrogen L cannot always be supplied in a stable state.
【０００６】従って、従来の冷媒供給システムを用いた
従来の処理装置の場合には、冷媒供給システムに上述の
ような問題が発生すると、下部電極２の冷媒貯留部２１
Ａで液化窒素Ｌを安定的に受給することができず、下部
電極２を超低温下で安定した制御を行なうことが難し
く、半導体ウエハＷに対して安定した処理を施すことが
困難になるなどという課題があった。 Therefore , in the case of the conventional processing apparatus using the conventional refrigerant supply system, if the above-described problem occurs in the refrigerant supply system, the refrigerant storage section 21 of the lower electrode 2 will not work.
A cannot stably receive the liquefied nitrogen L in A, making it difficult to perform stable control of the lower electrode 2 at an ultra-low temperature, making it difficult to perform stable processing on the semiconductor wafer W. There were challenges.
【０００７】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、液体窒素等の冷媒を常に安定した状態で供
給することができ、被処理体に対して安定した処理を施
すことができる処理装置を提供することを目的としてい
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and can supply a refrigerant such as liquid nitrogen in a stable state at all times, and can perform a stable treatment on an object to be processed. It is intended to provide a processing device.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の処理装置は、被処理体を保持する電極を冷却する冷却
機構と、この冷却機構の冷媒貯留部に、駆動機構を有す
る供給配管を介して液化ガスを冷媒として供給する冷媒
供給システムとを備え、上記電極で保持された被処理体
を冷却機構により冷却して所定の真空処理を行なう処理
装置において、上記駆動機構の上流側の上記供給配管に
上記液化ガスに含まれる粒子状物質を瀘過する焼結金属
からなるフィルタを設けたものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a processing apparatus for cooling an electrode for holding an object to be processed.
Mechanism and a drive mechanism in the refrigerant storage section of the cooling mechanism.
That supplies liquefied gas as a refrigerant through a supply pipe
An object to be processed, comprising: a supply system;
To perform a predetermined vacuum process by cooling
In the apparatus, a filter made of a sintered metal for filtering particulate matter contained in the liquefied gas is provided in the supply pipe upstream of the drive mechanism.
【０００９】また、本発明の請求項２に記載の処理装置
は、請求項１に記載の発明において、上記供給配管の下
流端を上記冷媒貯留部内に設置し且つその下流端に焼結
金属からなる気液分離手段を設けたものである。Further, in the processing apparatus according to the second aspect of the present invention, in the invention according to the first aspect, a downstream end of the supply pipe is installed in the refrigerant storage section and is provided at a downstream end thereof. A gas-liquid separation means made of a sintered metal is provided.
【００１０】また、本発明の請求項３に記載の処理装置
は、請求項１または請求項２に記載の発明において、上
記フィルタまたは上記気液分離手段は一端が閉じ他端が
開口した筒状体として形成されたものである。[0010] The processing apparatus according to claim 3 of the present invention is characterized in that, in the invention described in claim 1 or claim 2,
The filter or the gas-liquid separation means has one end closed and the other end closed.
It is formed as an open tubular body .
【００１１】また、本発明の請求項４に記載の処理装置
は、請求項３に記載の発明において、上記フィルタは、
流路を有する連結具を介して上記供給配管に取り付けら
れ、且つ上記連結具の流路内にバネ部材を介して封止端
側から下流側へ付勢されて上記流路の下流側部に係止さ
れたものである。Further, in the processing device according to a fourth aspect of the present invention, the filter according to the third aspect ,
Attached to the supply pipe via a connector having a flow path
And a sealing end in a flow path of the connecting tool via a spring member.
From the side to the downstream side and locked at the downstream side of the flow path.
It was a thing.
【００１２】[0012]
【作用】本発明の請求項１に記載の発明によれば、電極
で被処理体を保持した状態で、冷媒供給システムによっ
て電極の冷却機構の冷媒貯留部内へ液化ガスを冷媒とし
て供給して電極で保持された被処理体を冷却しながら所
定の真空処理を施す際に、液化ガスに粒子状物質が含有
されていると、焼結金属からなるフィルタによって粒子
状物質を瀘過した後、駆動機構を介して一定量の液化ガ
スを常に安定した状態で供給することができる。According to the first aspect of the present invention, an electrode is provided.
While holding the object to be processed, the refrigerant supply system
The liquefied gas is used as a coolant in the coolant reservoir of the electrode cooling mechanism.
While cooling the object held by the electrodes.
If the liquefied gas contains particulate matter during a constant vacuum process , the particulate matter is filtered by a filter made of sintered metal, and then a fixed amount of the liquefied gas is always supplied through a drive mechanism. It can be supplied in a stable state.
【００１３】また、本発明の請求項２に記載の発明によ
れば、請求項１に記載の発明において、液化ガスを駆動
機構を介して冷却機構に供給する際に、液化ガスの一部
が気化しても液化ガスが冷却機構に供給される直前に冷
却機構において供給配管下流端の焼結金属からなる気液
分離手段によって気体を確実に分離して気液分離手段を
介して液化ガスを静かに冷媒貯留部内へ供給することが
できる。According to the second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, when the liquefied gas is supplied to the cooling mechanism via the drive mechanism, a part of the liquefied gas is removed. cold just before vaporized even the liquefied gas is supplied to the cooling mechanism
In the cooling mechanism, the gas can be surely separated by the gas-liquid separation means made of sintered metal at the downstream end of the supply pipe, and the liquefied gas can be gently supplied into the refrigerant reservoir via the gas-liquid separation means.
【００１４】また、本発明の請求項３に記載の発明によ
れば、請求項１または請求項２に記載の発明において、
フィルタが焼結金属からなる筒状体の場合には液化ガス
が粒子状物質を含有していると筒状体フィルタ表面で粒
子状物質を瀘過することができ、また、気液分離手段が
焼結金属からなる筒状体の場合には筒状体によってガス
と液化ガスを分離することができる。According to the third aspect of the present invention, in the first or second aspect,
Liquefied gas when the filter is a cylindrical body made of sintered metal
Contains particulate matter and particles on the cylindrical filter surface
The particulate matter can be filtered, and the gas-liquid separation means
In the case of a cylindrical body made of sintered metal, gas
And liquefied gas can be separated .
【００１５】また、本発明の請求項４に記載の発明によ
れば、請求項３に記載の発明において、冷却機構の冷媒
貯留部内の圧力が異常に昇圧した時にはこの圧力をフィ
ルタを付勢するバネ部材によって吸収することができ
る。According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the invention, the refrigerant of the cooling mechanism is provided.
When the pressure inside the reservoir rises abnormally, this pressure is
Can be absorbed by a spring member that biases
You .
【００１６】[0016]
【実施例】以下、図１〜図３に示す実施例に基づいて従
来と同一または相当部分には同一符号を付して本発明を
説明する。本実施例の処理装置は、図１に示すように、
例えばアルミニウム等の導電性材料からなる処理室１
と、この処理室１内の底面に配設され且つ被処理体とし
ての半導体ウエハＷを載置する載置台を兼ねた下部電極
２と、この下部電極２の上方に例えば１５〜２０ｍｍの
間隔を隔てて配設された上部電極３とを備えて構成され
ている。そして、上記下部電極２には後述する冷媒供給
システム４及びガス排出システム５が付帯し、半導体ウ
エハＷの処理時には上記冷媒供給システム４によって例
えば液化窒素Ｌを上記下部電極２に供給してこれを常に
冷却すると共に冷却によって生成する窒素ガスをガス排
出システム５によって排出するように構成されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the embodiments shown in FIGS. As shown in FIG.
Processing chamber 1 made of a conductive material such as aluminum
A lower electrode 2 disposed on the bottom surface of the processing chamber 1 and also serving as a mounting table for mounting a semiconductor wafer W as an object to be processed, and a distance of, for example, 15 to 20 mm above the lower electrode 2. And an upper electrode 3 provided at a distance therefrom. The lower electrode 2 is provided with a refrigerant supply system 4 and a gas discharge system 5 which will be described later. During processing of the semiconductor wafer W, for example, liquefied nitrogen L is supplied to the lower electrode 2 by the refrigerant supply system 4 and is supplied thereto. It is configured to constantly cool and discharge the nitrogen gas generated by the cooling by the gas discharge system 5.
【００１７】また、上記処理室１には排気装置（図示せ
ず）に連結された配管６を介して接続され、この排気装
置によって上記処理室１内を減圧雰囲気、例えば１０-2
Torr以下の減圧状態にするように構成されている。ま
た、上記下部電極２にはコンデンサ７を介して高周波電
源８が接続され、上記高周波電源８を下部電極２に印加
して接地された上部電極３との間でＣＦ4等のエッチン
グ用ガスをプラズマ化してイオン、ラジカル等の活性種
を生成するように構成されている。更に、上記上部電極
３は中空状に形成され、その上面に中空内にエッチング
用ガスを供給する供給配管３１が接続され、また、その
下面にエッチング用ガスを噴出する孔３２が複数分散形
成され、分散した複数の孔３２からエッチング用ガスを
処理室１内に供給し、下部電極２と上部電極３間の放電
により生成するイオン、ラジカル等の活性種により半導
体ウエハＷをエッチングするように構成されている。The processing chamber 1 is connected to the processing chamber 1 through a pipe 6 connected to an exhaust device (not shown). The exhaust device reduces the inside of the processing chamber 1 to a reduced pressure atmosphere, for example, 10 −2.
It is configured to be in a reduced pressure state of Torr or less. A high-frequency power source 8 is connected to the lower electrode 2 via a capacitor 7. The high-frequency power source 8 is applied to the lower electrode 2, and an etching gas such as CF 4 is supplied between the lower electrode 2 and the grounded upper electrode 3. It is configured to generate active species such as ions and radicals by being converted into plasma. Further, the upper electrode 3 is formed in a hollow shape, a supply pipe 31 for supplying an etching gas into the hollow is connected to the upper surface thereof, and a plurality of holes 32 for ejecting the etching gas are dispersedly formed on the lower surface thereof. An etching gas is supplied into the processing chamber 1 from the plurality of dispersed holes 32, and the semiconductor wafer W is etched by active species such as ions and radicals generated by discharge between the lower electrode 2 and the upper electrode 3. Have been.
【００１８】そして、上記冷媒供給システム４は、図１
に示すように、液化窒素ボンベからの液化窒素Ｌの供給
路となる供給配管４２と、この供給配管４２に配設され
且つ液化窒素Ｌの流量を所定量に調整する、駆動機構と
して例えば電磁弁４７とを備えて構成されている。上記
供給配管４２は、ステンレス製の内管４２Ａとステンレ
ス製の外管４２Ｂからなる２重構造として構成され（図
３参照）、その内管４２Ａに対してフィルタ４８が上記
電磁弁４７の上流側に位置させて設けられている。この
フィルタ４８を拡大して示したものが図２である。同図
によれば、上記フィルタ４８は、右端が開口し左端が閉
塞した筒状体として形成され、上記供給配管４２の内管
の連結具４８Ａ、４８Ｂ間にコイルバネ４８Ｃを介して
弾装されており、フィルタ４８によって左方から流入し
た液体窒素Ｌからそれに含まれる凍結粒子（例えば、水
の凍結微粒子）等の粒子状物質を瀘過した後右方へ流出
させ、フィルタ４８の下流側にある電磁弁４７の内壁や
駆動部に凍結微粒子が付着したり、付着した凍結微粒子
が成長して電磁弁４７の作動を阻害したりしないように
すると共に、上記フィルタ４８の下流側で上記内管４２
Ａの内壁に凍結微粒子が付着したり成長したりしないよ
うに構成され、万一冷却ブロック２１内のガス圧が異常
に昇圧した場合にはそのガス圧をコイルバネ４８Ｃによ
って吸収するように構成されている。また、上記フィル
タ４８は、互いに連絡しあった無数の毛細管の集合体と
して例えばブロンズ、ステンレス等の焼結金属によって
形成されたもので、上述のように液体窒素Ｌ中の粒子状
物質を瀘過し液体窒素Ｌのみを流通させるように構成さ
れている。Further, the refrigerant supply system 4 shown in FIG.
As shown in the figure, a supply pipe 42 serving as a supply path of liquefied nitrogen L from a liquefied nitrogen cylinder, and a solenoid valve as a drive mechanism disposed in this supply pipe 42 and adjusting the flow rate of liquefied nitrogen L to a predetermined amount. 47 are provided. The supply pipe 42 is configured as a double structure including a stainless steel inner pipe 42A and a stainless steel outer pipe 42B (see FIG. 3), and a filter 48 is provided on the upstream side of the electromagnetic valve 47 with respect to the inner pipe 42A. Is provided. FIG. 2 shows the filter 48 in an enlarged manner. As shown in the figure, the filter 48 is open at the right end and closed at the left end.
It is formed as a closed cylindrical body, and is elastically mounted via a coil spring 48C between the connecting tools 48A and 48B of the inner pipe of the supply pipe 42, and is contained in the liquid nitrogen L flowing from the left side by the filter 48 from the liquid nitrogen L. After filtering particulate matter such as frozen particles (for example, frozen particles of water) to the right side, the frozen particles adhere to the inner wall of the solenoid valve 47 or the drive unit downstream of the filter 48, or adhere. In addition to preventing the frozen fine particles from growing and obstructing the operation of the solenoid valve 47, the inner pipe 42 is provided downstream of the filter 48.
A is configured such that the frozen fine particles do not adhere to or grow on the inner wall of A. If the gas pressure in the cooling block 21 is abnormally increased, the gas pressure is absorbed by the coil spring 48C. I have. Further, the filter 48 is formed of a sintered metal such as bronze or stainless steel as an aggregate of countless capillaries connected to each other, and filters the particulate matter in the liquid nitrogen L as described above. Then, only the liquid nitrogen L is allowed to flow.
【００１９】また、上記供給配管４２の下流端は、上記
冷却ブロック２１の冷媒貯留部２１Ａ内で液化窒素Ｌの
液面から突出する位置に配置され、その下流端に上記フ
ィルタ４８と同様に形成された焼結金属からなる気液分
離部材４９が取り付けられており、この気液分離部材４
９によって上記供給配管４２内を通過する間に気化した
窒素ガスを上記冷媒貯留部２１Ａ内の上記気液分離部材
４９内部で分離し、窒素ガスを液体窒素Ｌの上部空間に
放散すると共に、液化窒素Ｌを液体窒素Ｌの液面を極力
波立たせないように静かに供給するように構成されてい
る。The downstream end of the supply pipe 42 is disposed at a position protruding from the liquid level of the liquefied nitrogen L in the refrigerant storage portion 21A of the cooling block 21, and is formed at the downstream end similarly to the filter 48. A gas-liquid separation member 49 made of sintered metal is attached.
9 separates the nitrogen gas vaporized while passing through the supply pipe 42 inside the gas-liquid separation member 49 in the refrigerant storage section 21A, and disperses the nitrogen gas into the upper space of the liquid nitrogen L and liquefies. Nitrogen L is configured to be supplied quietly so that the liquid surface of the liquid nitrogen L is not ruffled as much as possible.
【００２０】また、上記気液分離部材４９は、上端が閉
塞した筒状に形成され、その下端が上部連結部材４９
Ａ、下部連結部材４９Ｂ及び減圧２重管４９Ｃを介して
上記供給配管４２の内管４２Ａの下流端に連結され、上
記供給配管４の下流端近傍からの入熱を防止するように
構成されている。そして、上記減圧２重管４９Ｃは、セ
ラミックス等の熱膨張率が小さく且つ電気的絶縁性に優
れた材料によって形成された内管４９Ｄと、この内管４
９Ｄと同材料によって形成された外管４９Ｅと、これら
両者４９Ｄ、４９Ｅ間に形成される空間の下端を封止す
る封止部材４９Ｆとからなり、上記内管４９Ｄと上記外
管４９Ｅ間の空間が上記処理室１に連通して排気され、
また上記内管４９Ｄの内側が液体窒素Ｌの供給路になる
ように構成されている。The gas-liquid separation member 49 is formed in a tubular shape with its upper end closed, and its lower end is connected to the upper connecting member 49.
A, is connected to the downstream end of the inner pipe 42A of the supply pipe 42 via the lower connecting member 49B and the decompression double pipe 49C, and is configured to prevent heat input from near the downstream end of the supply pipe 4. I have. The depressurized double pipe 49C includes an inner pipe 49D formed of a material having a low coefficient of thermal expansion such as ceramics and having excellent electrical insulation properties.
An outer tube 49E made of the same material as 9D and a sealing member 49F for sealing a lower end of a space formed between the two tubes 49D and 49E, and a space between the inner tube 49D and the outer tube 49E. Is communicated with the processing chamber 1 and exhausted,
The inside of the inner tube 49D is configured to be a supply path of the liquid nitrogen L.
【００２１】また、上記ガス排出システム５の排出配管
５１は、上記減圧２重管４９Ｃと同様に構成された減圧
２重管（図示せず）を備え、その上流端が図１に示すよ
うに上記冷媒貯留部２１Ａに収容された液体窒素Ｌの液
面から突出する位置に配置され、上記冷媒貯留部２１Ａ
内で気化した窒素ガスを排出するように構成されてい
る。また、上記冷媒貯留部２１Ａ内には液化窒素Ｌの液
位を監視する図示しない液位計が配設され、この液位計
の監視結果に基づいて上記冷媒供給システム４の電磁弁
４７を開閉制御して液体窒素Ｌが消費されても冷媒貯留
部２１Ａ内で常に所定量の液体窒素Ｌを保持するように
構成されている。The exhaust pipe 51 of the gas exhaust system 5 includes a depressurized double pipe (not shown) constructed in the same manner as the depressurized double pipe 49C, the upstream end of which is shown in FIG. The refrigerant storage portion 21A is disposed at a position protruding from the liquid surface of the liquid nitrogen L accommodated in the refrigerant storage portion 21A,
It is configured to discharge the nitrogen gas vaporized inside. A liquid level gauge (not shown) for monitoring the liquid level of the liquefied nitrogen L is provided in the refrigerant storage section 21A, and the solenoid valve 47 of the refrigerant supply system 4 is opened and closed based on the monitoring result of the liquid level meter. Even when the liquid nitrogen L is controlled and consumed, a predetermined amount of the liquid nitrogen L is always held in the refrigerant storage section 21A.
【００２２】次に、動作について説明する。例えば１０
-2Torr以下の減圧状態を形成した処理室１内の下部電極
２上に半導体ウエハＷを載置し、次いで下部電極２に高
周波電圧を印加して上部電極３との間に放電空間を形成
すると共に上部電極３の供給配管３１からのエッチング
用ガスを孔３２を介して処理室１内に供給すると、処理
室１内でエッチング用ガスがプラズマ化し、その活性種
によって半導体ウエハＷをエッチングする。Next, the operation will be described. For example, 10
A semiconductor wafer W is placed on the lower electrode 2 in the processing chamber 1 in a reduced pressure state of -2 Torr or less, and then a high-frequency voltage is applied to the lower electrode 2 to form a discharge space between the lower electrode 2 and the upper electrode 3. At the same time, when the etching gas from the supply pipe 31 of the upper electrode 3 is supplied into the processing chamber 1 through the hole 32, the etching gas is turned into plasma in the processing chamber 1 and the semiconductor wafer W is etched by the active species. .
【００２３】そして、半導体ウエハＷをエッチング処理
する間に冷却ブロック２１による半導体ウエハＷの冷却
によって液化窒素Ｌが消費されて液面が低下すると、液
位計がその液位を検出し、この検出結果に基づいて電磁
弁４７を開放して冷媒貯留部２１Ａへ液体窒素Ｌを補充
して冷媒貯留部２１Ａ内の液体窒素Ｌを常に所定量に保
持する。この際、液体窒素Ｌ内に水分が微量でも含有さ
れていると、それが凍結して凍結微粒子になって供給配
管４内を流れるが、このような凍結微粒子はフィルタ４
８によって確実に瀘過されてフィルタ４８の下流へ流れ
て電磁弁４７に達するが、この際従来のように凍結微粒
子が弁機構に詰まって電磁弁４７の動作を阻害する虞が
ない。そのため、電磁弁４７で液体窒素Ｌの流れを常に
正確に制御して液体窒素Ｌを確実に冷媒貯留部２１Ａ内
に供給し、下部電極２上の半導体ウエハＷの温度を常に
所定の低温に制御することができる。また、万一、液体
窒素Ｌの供給源とフィルタ４８との間の供給配管４２等
においてゴミ等の微粒子が混入することがあってもこれ
らの微粒子を確実に除去することができる。When the liquefied nitrogen L is consumed by cooling of the semiconductor wafer W by the cooling block 21 during the etching process of the semiconductor wafer W and the liquid level is lowered, the liquid level meter detects the liquid level. Based on the result, the solenoid valve 47 is opened to replenish the liquid storage portion 21A with the liquid nitrogen L, and the liquid nitrogen L in the refrigerant storage portion 21A is always maintained at a predetermined amount. At this time, if even a small amount of water is contained in the liquid nitrogen L, it is frozen and becomes frozen fine particles and flows through the supply pipe 4.
The filter 8 reliably filters and flows downstream of the filter 48 to reach the solenoid valve 47. At this time, there is no possibility that frozen particulates may clog the valve mechanism and hinder the operation of the solenoid valve 47 as in the related art. Therefore, the flow of the liquid nitrogen L is always accurately controlled by the solenoid valve 47 to reliably supply the liquid nitrogen L into the coolant storage section 21A, and the temperature of the semiconductor wafer W on the lower electrode 2 is always controlled to a predetermined low temperature. can do. Further, even if fine particles such as dust are mixed in the supply pipe 42 or the like between the supply source of the liquid nitrogen L and the filter 48, these fine particles can be reliably removed.
【００２４】更に、冷媒貯留部２１Ａ内では、上記供給
配管４２内を通過する間に供給配管４２内への入熱によ
り窒素ガスが生成しても、この窒素ガスを一旦気液分離
部材４９内の空間に溜め、窒素ガスを気液分離部材４９
の毛細管を介して冷媒貯留部２１Ａ内に速やかに放散さ
せると共に液化窒素Ｌを気液分離部材４９の毛細管を介
して冷媒貯留部２１Ａ内へ流出させるため、液化窒素Ｌ
を供給配管４２の下流端の周面に沿って静かに供給して
液化窒素Ｌの液面を乱すことがなく、液位計によって液
体窒素Ｌの量を正確に検出して常に所定量の液化窒素Ｌ
を冷媒貯留部２１Ａに保持して、半導体ウエハＷに対し
て安定した処理を行なうことができる。Further, in the refrigerant storage section 21A, even if nitrogen gas is generated by heat input into the supply pipe 42 while passing through the supply pipe 42, the nitrogen gas is temporarily stored in the gas-liquid separation member 49. And the nitrogen gas is supplied to the gas-liquid separation member 49.
To quickly dissipate into the refrigerant storage section 21A through the capillary tube and to allow the liquefied nitrogen L to flow out into the refrigerant storage section 21A through the capillary tube of the gas-liquid separation member 49.
Is supplied gently along the peripheral surface at the downstream end of the supply pipe 42 without disturbing the liquid level of the liquefied nitrogen L. Nitrogen L
Is held in the coolant storage section 21A, and the semiconductor wafer W can be stably processed.
【００２５】以上説明したように本実施例の処理装置に
よれば、冷媒供給システム４の供給配管４２の電磁弁４
７の上流側に焼結金属からなるフィルタ４８を設けると
共に供給配管４２の下流端を冷媒貯留部２１Ａ内に設置
し且つその下流端に焼結金属からなる気液分離部材４９
を設けたため、液化窒素Ｌの供給路途上にある駆動部、
即ち電磁弁４７の上流側で液化窒素Ｌに含まれる凍結微
粒子等の粒子状物質をフィルタ４８によって除去して電
磁弁４７を確実に駆動させることができ、液化窒素Ｌを
所定流量だけ冷却ブロック２１へ確実に供給することが
できると共に、冷媒貯留部２１Ａでは気液分離部材４９
で液化窒素Ｌから窒素ガスを確実に分離して液化窒素Ｌ
を静かに貯留された液化窒素Ｌの液面に供給して常に安
定した液面を保持して液化窒素Ｌの液面を正確に管理す
ることができ、これによって半導体ウエハＷを常に一定
の低温下で安定した処理を行なうことができる。したAs described above, according to the processing apparatus of this embodiment, the electromagnetic valve 4 of the supply pipe 42 of the refrigerant supply system 4
7, a filter 48 made of a sintered metal is provided, and a downstream end of the supply pipe 42 is installed in the refrigerant reservoir 21A, and a gas-liquid separation member 49 made of the sintered metal is provided at the downstream end.
Is provided, a driving unit on the supply path of the liquefied nitrogen L,
That is, on the upstream side of the solenoid valve 47, particulate matter such as frozen fine particles contained in the liquefied nitrogen L can be removed by the filter 48, so that the solenoid valve 47 can be reliably driven. To the refrigerant storage section 21A, and the gas-liquid separation member 49
To separate nitrogen gas from liquefied nitrogen L
Is supplied to the liquid surface of the liquefied nitrogen L stored gently, and the liquid surface of the liquefied nitrogen L can be accurately controlled while always maintaining a stable liquid surface. A stable process can be performed below. did
【００２６】尚、上記実施例では冷媒供給システム４で
プラズマエッチング装置の下部電極２を冷却するように
したものについて説明したが、冷却対象は下部電極でな
くても良く、また、本発明の冷媒供給システムの適用対
象は、冷却機構を有する電極を有するものであれば、そ
の他のプラスマＣＶＤ装置、スパッタリング装置等の処
理装置についても適用することができる。In the above embodiment, the lower electrode 2 of the plasma etching apparatus is cooled by the refrigerant supply system 4. However, the object to be cooled is not limited to the lower electrode. The supply system can be applied to other processing devices such as a plasma CVD device and a sputtering device as long as the supply system has an electrode having a cooling mechanism.
【００２７】[0027]
【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１に
記載の発明によれば、被処理体を保持する電極を冷却す
る冷却機構に冷媒を供給する冷媒供給システムの供給配
管に配設された駆動機構の上流側に液化ガスに含まれる
粒子状物質を瀘過する焼結金属からなるフィルタを設け
たため、電極の冷却機構に液体窒素等の冷媒を常に安定
した状態で供給して被処理体を常に安定した状態で冷却
して被処理体に対して安定した処理を施すことができる
処理装置を提供することができる。As described above, according to the first aspect of the present invention, the electrode for holding the object to be processed is cooled.
Supply system for supplying refrigerant to the cooling mechanism
Included in the liquefied gas upstream of the drive mechanism arranged in the pipe
Provide a filter made of sintered metal to filter particulate matter
As a result, coolant such as liquid nitrogen is always stable in the electrode cooling mechanism.
The workpiece is cooled in a stable state
To perform stable processing on the workpiece
A processing device can be provided .
【００２８】また、本発明の請求項２に記載の発明によ
れば、請求項１に記載の発明において、上記供給配管の
下流端を上記冷媒貯留部内に設置し且つその下流端に焼
結金属からなる気液分離手段を設けたため、冷媒貯留部
内で気体をバブリングさせることなく冷媒を静かに冷媒
貯留部内へ供給するとができ、もって被処理体に対して
安定した処理を施すことができる処理装置を提供するこ
とができる。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a downstream end of the supply pipe is provided in the refrigerant storage section, and a sintered metal is provided at the downstream end. Since the gas-liquid separation means consisting of is provided, the refrigerant can be gently supplied into the refrigerant storage unit without bubbling the gas in the refrigerant storage unit.
A processing device capable of performing stable processing can be provided.
【００２９】また、本発明の請求項３に記載の発明によ
れば、請求項１または請求項２に記載の発明において、
フィルタが焼結金属からなる筒状体の場合には液化ガス
が粒子状物質を含有していると筒状体フィルタ表面で粒
子状物質を瀘過することができ、また、気液分離手段が
焼結金属からなる筒状体の場合には筒状体によってガス
と液化ガスを分離することができる処理装置を提供する
ことができる。According to the third aspect of the present invention, in the first or the second aspect,
Liquefied gas when the filter is a cylindrical body made of sintered metal
Contains particulate matter and particles on the cylindrical filter surface
The particulate matter can be filtered, and the gas-liquid separation means
In the case of a cylindrical body made of sintered metal, gas
And a processing apparatus capable of separating the liquefied gas from the gas .
【００３０】また、本発明の請求項４に記載の発明によ
れば、請求項３に記載の発明において、冷却機構の冷媒
貯留部内の圧力が異常に昇圧した時にはこの圧力をフィ
ルタを付勢するバネ部材によって吸収することができる
処理装置を提供することができる。According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the refrigerant of the cooling mechanism is provided.
When the pressure inside the reservoir rises abnormally, this pressure is
It is possible to provide a processing device capable of absorbing the ruther by a spring member .
【図１】本発明の処理装置の一実施例の構成を示す断面
図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an embodiment of a processing apparatus according to the present invention.
【図２】図１に示す処理装置の冷媒供給システムのフィ
ルタを拡大して示す断面図である。FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a filter of a refrigerant supply system of the processing apparatus shown in FIG.
【図３】図１に示す処理装置の冷媒供給システムの下部
電極への供給部を拡大して示す断面図である。FIG. 3 is an enlarged sectional view showing a supply part to a lower electrode of the refrigerant supply system of the processing apparatus shown in FIG. 1;
【図４】従来の処理装置及びその冷媒供給システムの一
例を示す構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing an example of a conventional processing apparatus and its refrigerant supply system.
２ 下部電極（電極） ４ 冷媒供給システム ４２ 供給配管 ４７ 電磁弁（駆動機構） ４８ フィルタ ４９ 気液分離部材（気液分離手段） 2 Lower electrode (electrode) 4 Refrigerant supply system 42 Supply pipe 47 Solenoid valve (drive mechanism) 48 Filter 49 Gas-liquid separation member (gas-liquid separation means)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/302 C23C 14/34 C23C 16/50 C23F 4/00 H01L 21/203 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/302 C23C 14/34 C23C 16/50 C23F 4/00 H01L 21/203
Claims (4)
機構と、この冷却機構の冷媒貯留部に、駆動機構を有す
る供給配管を介して液化ガスを冷媒として供給する冷媒
供給システムとを備え、上記電極で保持された被処理体
を冷却機構により冷却して所定の真空処理を行なう処理
装置において、上記駆動機構の上流側の上記供給配管に
上記液化ガスに含まれる粒子状物質を瀘過する焼結金属
からなるフィルタを設けたことを特徴とする処理装置。And 1. A cooling mechanism for cooling the electrodes to hold the workpiece, the coolant reservoir of the cooling mechanism, and a coolant supply system as the refrigerant liquefied gas through a supply pipe having a drive mechanism In a processing apparatus for performing a predetermined vacuum process by cooling an object to be processed held by the electrodes by a cooling mechanism, the particulate matter contained in the liquefied gas is filtered through the supply pipe upstream of the driving mechanism. A filter made of a sintered metal which is to be provided.
内に設置し且つその下流端に焼結金属からなる気液分離
手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の処理装
置。 2. The processing apparatus according to claim 1, wherein a downstream end of the supply pipe is provided in the refrigerant storage section, and a gas-liquid separation means made of a sintered metal is provided at a downstream end of the supply pipe.
一端が閉じ他端が開口した筒状体として形成されている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の処理
装置。3. The filter or the gas-liquid separation means according to claim 1,
Formed as a cylindrical body with one end closed and the other open
The processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein
介して上記供給配管に取り付けられ、且つ上記連結具の
流路内にバネ部材を介して封止端側から下流側へ付勢さ
れて上記流路の下流側部に係止されていることを特徴と
する請求項３に記載の処理装置。4. The filter according to claim 1 , further comprising a connecting member having a flow path.
Attached to the supply pipe via
It is urged from the sealing end side to the downstream side via a spring member in the flow path.
And is locked to the downstream side of the flow path.
The processing device according to claim 3, wherein
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