KR101720670B1 - 기판 처리 장치 및 그 클리닝 방법 및 프로그램을 기록한 기록매체 - Google Patents

기판 처리 장치 및 그 클리닝 방법 및 프로그램을 기록한 기록매체 Download PDF

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타카노리 미무라
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

하부 전극의 셀프 바이어스 전압을 상승시키지 않고, 기판 재치대의 부착물의 제거율을 상승시킨다. 처리실(102) 내를 소정의 처리 조건에 기초하여 클리닝할 때 O2 가스와 불활성 가스로 이루어진 처리 가스를 하부 전극(111)의 셀프 바이어스 전압에 따라 그 절대값이 작을수록 O2 가스의 유량비가 감소하고 Ar 가스의 유량비가 증대되도록 설정한 유량비로 처리실 내에 공급하고, 하부 전극(111)과 상부 전극(120)의 전극간에 고주파 전력을 인가하여 플라즈마를 발생시킨다.

Description

기판 처리 장치 및 그 클리닝 방법 및 프로그램을 기록한 기록매체{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, CLEANING METHOD THEREOF AND STORAGE MEDIUM STORING PROGRAM}
본 발명은, 예를 들면 반도체 웨이퍼, FPD 기판 등의 기판을 재치(載置)하는 기판 재치대를 구비한 처리실 내를 클리닝하는 기판 처리 장치, 그 클리닝 방법 및 프로그램을 기록한 기록 매체에 관한 것이다.
반도체 디바이스를 제조하는 기판 처리 장치는, 예를 들면 반도체 웨이퍼 또는 액정 기판 등의 기판을 재치하는 하부 전극을 구비한 재치대와, 이에 대향하여 배치된 상부 전극을 구비한 처리실을 설치하여 구성된다. 이러한 기판 처리 장치에서 에칭 또는 성막 등의 플라즈마 처리를 행하는 경우에는 재치대 상의 정전 척 등에 기판을 재치(載置)하여 흡착 보지(保持)시키고, 처리실 내에 소정의 처리 가스를 도입하여, 전극간에 플라즈마를 발생시킴으로써 기판에 대한 플라즈마 처리를 실시하도록 되어 있다.
이러한 기판 처리 장치에서는 처리실 내에서 기판을 처리할 때 발생하는 반응 생성물 또는 처리실 내에 외부로부터 혼입되는 미립자 등의 파티클(미세한 입자 형태의 이물질)을 적절히 제거하는 것이 중요해진다.
예를 들면, 파티클은 기판의 이면측까지 침입하므로, 이 기판이 재치된 재치대에도 파티클이 부착된다. 특히, 재치대의 주연부에 파티클이 부착되기 쉽다. 이를 그대로 방치하면, 플라즈마 처리가 반복될 때마다 이렇게 부착된 부착물(예를 들면, CF 폴리머)을 방치해 두면, 플라즈마 처리를 반복할 때마다 퇴적되어 가므로, 재치대으로의 기판의 흡착 보지력을 저하시키거나, 반송 암으로 기판을 재치대에 재치할 때 기판의 위치 이탈이 발생된다고 하는 문제가 있다.
또한, 재치대 상에 재치된 기판의 이면에 파티클이 부착되면, 다음 공정에서 문제가 확대될 우려가 있다. 또한, 처리실 내에 파티클이 잔류하고 있으면, 기판 상에 부착되어 그 기판의 처리에 영향을 줄 우려가 있어, 기판 상에 최종적으로 제조되는 반도체 디바이스의 품질을 확보할 수 없는 등의 문제가 발생된다.
이러한 처리실 내의 파티클을 효과적으로 제거하는 방법으로서, 예를 들면 특허 문헌 1에는 재치대로부터 기판을 제거한 상태에서 처리실 내에 O2 가스를 도입하여 플라즈마를 생성하고 래디컬을 발생시켜, 이 래디컬과 재치대에 퇴적한 부착물과의 사이에 화학 반응을 일으켜, 재치대로부터 부착물을 제거하는 클리닝 방법이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 3 ~ 4에는 산소 등의 산화물을 포함하는 희가스를 플라즈마화하고 래디컬 또는 이온을 발생시켜, 처리실 내의 파티클을 제거하는 클리닝 방법이 개시되어 있다.
일본특허공개공보 2006-19626호 일본특허공개공보 평8-97189호 일본특허공개공보 2005-142198호 일본특허공개공보 2009-65170호
그러나, 재치대(또는 재치대를 겸하는 하부 전극)에 파티클이 부착되어 퇴적된 부착물은 중합체(예를 들면, CF 폴리머)를 형성하므로, 상술한 바와 같이 O2 가스를 플라즈마화하여 클리닝을 행했다고 하더라도, 부착물을 제거하기 위해서는 시간이 걸린다.
이와 같이 부착물의 제거율을 상승시키기 위해서는, 예를 들면 처리실 내 압력을 가능한한 낮추거나, 전극에 인가하는 고주파 전력을 크게 함으로써, 하부 전극의 셀프 바이어스 전압을 상승시켜 래디컬 또는 이온의 에너지를 상승시키면 된다고 생각된다.
그러나, 재치대 상에 기판을 재치하지 않고 행하는 웨이퍼리스 클리닝에서는 재치대의 표면이 플라즈마에 노출되므로, 하부 전극의 셀프 바이어스 전압을 상승시킬수록 이온 등의 충격이 커지므로, 재치대의 표면이 데미지를 받기 쉬워진다고 하는 문제가 있다
여기서, 본 발명은 이러한 문제에 비추어 이루어진 것으로, 그 목적은 셀프 바이어스 전압을 상승시키지 않고 부착물의 제거율을 높일 수 있는 클리닝 방법 등을 제공하는 것에 있다.
일반적으로, 처리실 내의 클리닝에서 O2 가스와 불활성 가스의 혼합 가스를 이용하는 경우에는 불활성 가스의 유량비를 증가시킬수록 O2 가스의 분압이 내려가므로 부착물의 제거율도 저하되는 것이라고 생각되어왔다. 그런데, 본 발명자들은 처리실 내 압력 또는 제 1 및 제 2 고주파 전력이 작은 영역(예를 들면, 하부 전극의 셀프 바이어스 전압이 50 V 이하 내지는 160 V 이하의 영역), 즉 이온 에너지가 작은 영역에서 실제로 실험을 시도한 바, 예상에 반해 O2 가스의 유량비가 감소하도록 불활성 가스를 증가시키는 것이, 부착물의 제거율이 상승되는 영역이 있다는 것을 발견했다. 이하의 본 발명은 이러한 견지로부터 도출된 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 어느 관점에 의하면, 감압 가능하게 구성된 처리실 내에 상부 전극과 하부 전극을 대향하도록 배치하고, 상기 하부 전극을 설치한 기판 재치대를 구비한 처리실 내를 클리닝하는 기판 처리 장치의 클리닝 방법이며, 상기 처리실 내를 소정의 처리 조건에 기초하여 클리닝할 때, O2 가스와 불활성 가스로 이루어진 처리 가스를 상기 하부 전극의 셀프 바이어스 전압에 따라 상기 셀프 바이어스 전압의 절대값이 작을수록 상기 O2 가스의 유량비가 감소하고 불활성 가스의 유량비가 증대하도록 설정한 유량비로 상기 처리실 내에 공급하고, 상기 전극 간에 고주파 전력을 인가하여 플라즈마를 발생시키는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 클리닝 방법이 제공된다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 감압 가능하게 구성된 처리실과, 상기 처리실 내에 대향 배치된 상부 전극 및 하부 전극과, 상기 하부 전극을 설치한 기판 재치대와, 상기 전극 간에 소정의 고주파 전력을 공급하는 전력 공급 장치와, 상기 처리실 내에 O2 가스와 불활성 가스를 클리닝용의 처리 가스로서 공급하는 가스 공급부와, 상기 처리실 내를 배기하여 소정의 압력으로 감압하는 배기부와, 상기 처리실 내를 소정의 처리 조건으로 클리닝할 때의 상기 하부 전극의 셀프 바이어스 전압에 따라 상기 셀프 바이어스 전압의 절대값이 작을수록, 상기 O2 가스의 유량비가 감소하고 불활성 가스의 유량비가 증대하도록 설정된 상기 처리 가스의 유량비를 기억하는 기억부와, 상기 처리실 내를 클리닝할 때, 상기 기억부로부터 상기 셀프 바이어스 전압에 대응하는 상기 유량비를 독출하여, 상기 독출된 유량비로 상기 O2 가스와 상기 불활성 가스를 상기 가스 공급부로부터 공급하고, 상기 전력 공급 장치로부터 상기 전극 간에 소정의 고주파 전력을 인가하여 플라즈마를 생성하는 제어부를 설치한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치가 제공된다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 상기 클리닝 방법을 실행하는 프로그램을 기록한 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 제공된다.
또한, 상기 클리닝 방법 및 기판 처리 장치에서, 상기 불활성 가스는 Ar 가스로 하고, 상기 셀프 바이어스 전압의 절대값이 50 V 이하가 되는 처리 조건을 이용하여 클리닝을 행하는 경우에는 상기 O2 가스의 유량비가 상기 처리 가스 전체의 8% 이상 33% 미만이 되도록 상기 각 가스의 유량비를 설정하는 것이 바람직하다.
이 경우, 추가로 상기 셀프 바이어스 전압의 절대값이 50 V보다 크고 160 V보다 작아지는 처리 조건을 이용하여 클리닝을 행하는 경우에는 상기 O2 가스의 유량비가 상기 처리 가스 전체의 33% 이상 100% 미만이 되도록 상기 각 가스의 유량비를 설정하는 것이 바람직하다.
이때, 본 명세서 중 1 mTorr는 (10-3×101325/760) Pa, 1 sccm은 (10-6/60) m3/sec로 한다.
본 발명에 따르면, 하부 전극의 셀프 바이어스 전압에 따라 O2 가스의 유량비가 감소하고 Ar 가스의 유량비가 증대되도록 설정함으로써, 셀프 바이어스 전압을 상승시키지 않고 부착물의 제거율을 높일 수가 있다. 이에 의해, 재치대의 표면에 주는 데미지를 억제하면서, 부착물을 제거하는 시간을 단축할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 재치대의 확대도이다.
도 3a는 처리실 내 압력을 100 mTorr로 했을 때의 처리 가스의 유량비와 제거율과의 관계를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 3b는 처리실 내 압력을 200 mTorr로 했을 때의 처리 가스의 유량비와 제거율과의 관계를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 3c는 처리실 내 압력을 400 mTorr로 했을 때의 처리 가스의 유량비와 제거율과의 관계를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 3d는 처리실 내 압력을 750 mTorr로 했을 때의 처리 가스의 유량비와 제거율과의 관계를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 4a는 도 3a 내지 도 3d의 웨이퍼(W)의 주연부의 제거율을 세로축으로 하고, 처리가스의 유량비를 가로축으로 하여 정리한 그래프를 나타내는 도면이다.
도 4b는 도 4a에서 Ar 가스의 유량비 0(O2 가스 100%)의 제거율로 각 유량비의 제거율을 기준화한 그래프를 도시한 도면이다.
도 5a는 처리실 내 압력이 100 mTorr의 경우에 제 1 고주파 전력의 크기를 바꾸었을 때의 처리 가스의 유량비와 제거율과의 관계를 도시한 도면이다.
도 5b는 도 5a에서 Ar 가스의 유량비 0(O2 가스 100%)의 제거율로 각 유량비의 제거율을 기준화한 그래프를 도시한 도면이다.
도 6a는 처리실 내 압력이 400 mTorr의 경우에 제 2 고주파 전력의 크기를 바꾸었을 때의 처리 가스의 유량비와 제거율과의 관계를 도시한 도면이다.
도 6b는 도 5a에서 Ar 가스의 유량비 0(O2 가스 100%)의 제거율로 각 유량비의 제거율을 기준화한 그래프를 도시한 도면이다.
도 7a는 처리실 내 압력이 100 mTorr의 경우에 제 2 고주파 전력의 크기를 바꾸었을 때의 처리 가스의 유량비와 제거율과의 관계를 도시한 도면이다.
도 7b는 도 5a에서 Ar 가스의 유량비 0(O2 가스 100%)의 제거율로 각 유량비의 제거율을 기준화한 그래프를 도시한 도면이다.
도 8은 셀프 바이어스 전압의 절대값과 제거율과의 관계를 그래프로 나타낸 도면이다.
이하의 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에서 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.
(기판 처리 장치의 구성예)
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구성예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 여기서는, 기판 처리 장치로서 1 개의 전극(하부 전극)에, 예를 들면 40 MHz의 비교적 높은 주파수를 가지는 제 1 고주파 전력(플라즈마 발생용 고주파 전력)과, 예를 들면 13.56 MHz의 비교적 낮은 주파수를 가지는 제 2 고주파 전력(바이어스 전압용 고주파 전력)을 중첩하여 인가하여, 웨이퍼 상에 형성된 피에칭막의 에칭을 행하는 플라즈마 처리 장치를 예로 들어 설명한다. 도 1은 본 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 개략 구성을 나타내는 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 플라즈마 처리 장치(100)는, 예를 들면 표면이 양극 산화 처리(알루마이트 처리)된 알루미늄 또는 스테인레스 스틸 등의 금속으로 이루어진 원통 형상으로 성형된 처리 용기를 가지는 처리실(챔버)(102)을 구비한다. 처리실(102)은 접지되어 있다. 처리실(102) 내에는 기판, 예를 들면 반도체 웨이퍼(이하, 단순히 '웨이퍼'라고도 함)(W)를 재치하는 기판 재치대(이하, 단순히 '재치대'라고도 함)(110)가 설치되어 있다. 재치대(110)는 원판 형상의 하부 전극(서셉터)(111)을 구비하고 있고, 이 하부 전극(111)의 상방에는 처리 가스나 퍼지 가스 등을 도입하는 샤워 헤드를 겸한 상부 전극(120)이 대향하도록 설치되어 있다.
하부 전극(111)은, 예를 들면 알루미늄으로 이루어진다. 하부 전극(111)은 처리실(102)의 저부(底部)로부터 수직 상방으로 연장된 통 형상부(104)에 절연성의 통 형상 보지부(106)를 개재하여 보지(保持)되어 있다. 하부 전극(111)의 상면에는 웨이퍼(W)를 정전 흡착력으로 보지하기 위한 정전 척(112)이 설치되어 있다. 정전 척(112)은, 예를 들면 도전막으로 이루어진 정전 척 전극(114)을 절연막 내에 샌드위치하여 구성된다. 정전 척 전극(114)에는 직류 전원(115)이 전기적으로 접속되어 있다. 이 정전 척(112)에 의하면, 직류 전원(115)으로부터의 직류 전압에 의해, 쿨롱력으로 웨이퍼(W)를 정전 척(112) 상에 흡착 보지할 수 있다.
하부 전극(111)의 내부에는 냉각 기구가 설치되어 있다. 이 냉각 기구는, 예를 들면 하부 전극(111) 내의 원주 방향으로 연장되는 냉매실(116)에 도시하지 않은 칠러 유닛으로부터의 소정 온도의 냉매(예를 들면, 냉각수)를 배관을 거쳐 순환 공급하도록 구성된다. 냉매의 온도에 의해 정전 척(112) 상의 웨이퍼(W)의 처리 온도를 제어할 수 있다.
하부 전극(111)과 정전 척(112)에는 전열 가스 공급 라인(118)이 웨이퍼(W)의 이면을 향하여 설치되어 있다. 전열 가스 공급 라인(118)에는, 예를 들면 He 가스 등의 전열 가스(백 가스)가 도입되어, 정전 척(112)의 상면과 웨이퍼(W)의 이면과의 사이에 공급된다. 이에 의해, 하부 전극(111)과 웨이퍼(W)와의 사이의 열 전달이 촉진된다. 정전 척(112) 상에 재치된 웨이퍼(W)의 주위를 둘러싸도록 포커스 링(119)이 배치되어 있다. 포커스 링(119)은, 예를 들면 석영이나 실리콘으로 이루어지고, 통 형상 보지부(106)의 상면에 설치되어 있다.
상부 전극(120)은 처리실(102)의 천장부에 설치되어 있다. 상부 전극(120)은 접지되어 있다. 상부 전극(120)에는 처리실(102) 내에서의 처리에 필요한 가스를 공급하는 처리 가스 공급부(122)가 배관(123)을 개재하여 접속되어 있다. 처리 가스 공급부(122)는, 예를 들면 처리실(102) 내에서의 웨이퍼의 프로세스 처리 또는 처리실(102) 내의 클리닝 처리 등에 필요한 처리 가스나 퍼지 가스 등을 공급하는 가스 공급원, 가스 공급원으로부터의 가스의 도입을 제어하는 밸브 및 매스플로우 콘트롤러에 의해 구성된다.
상부 전극(120)에는 다수의 가스 통기홀(125)을 가지는 하면의 전극판(124)과, 이 전극판(124)을 착탈 가능하게 지지하는 전극 지지체(126)를 가진다. 전극 지지체(126)의 내부에 버퍼실(127)이 형성되어 있다. 이 버퍼실(127)의 가스 도입구(128)에는 상기 처리 가스 공급부(122)의 배관(123)이 접속되어 있다.
도 1에서는 설명을 간단히 하기 위해, 처리 가스 공급부(122)를 일계통의 가스 라인으로 표현하고 있으나, 처리 가스 공급부(122)는 단일의 가스종의 처리 가스를 공급하는 경우에 한정되는 것이 아니며, 복수의 가스종을 처리 가스로서 공급하는 것이어도 좋다. 이 경우에는 복수의 가스 공급원을 설치하여 복수 계통의 가스 라인으로 구성하고, 각 가스 라인에 매스플로우 콘트롤러를 설치해도 좋다.
이러한 처리 가스 공급부(122)에 의해 처리실(102) 내에 공급하는 처리 가스로서는, 예를 들면 산화막의 에칭에서는 Cl 등을 포함하는 할로겐계 가스가 이용된다. 구체적으로, SiO2 막 등의 실리콘 산화막을 에칭하는 경우에는 CHF3 가스 등이 처리 가스로서 이용된다. HfO2, HfSiO2, ZrO2, ZrSiO4 등의 고유전체 박막을 에칭하는 경우에는 BCl3 가스를 처리 가스로 하거나 BCl3 가스와 O2 가스와의 혼합 가스를 처리 가스로 하여 이용된다. 폴리실리콘막을 에칭하는 경우에는 HBr 가스와 O2 가스의 혼합 가스 등이 처리 가스로서 이용된다.
또한, 처리실(102) 내의 클리닝에서는, 예를 들면 O2 가스의 단일의 가스, O2 가스와 불활성 가스(Ar 가스, He 가스 등)의 혼합 가스가 이용된다. 본 실시예에 따른 클리닝 처리에서는 그 처리 가스로서 O2 가스와 Ar 가스와의 혼합 가스를 이용하는 경우를 예로 든다.
처리실(102)의 측벽과 통 형상부(104)와의 사이에는 배기로(130)가 형성되고, 이 배기로(130)의 입구 또는 도중에 고리 형상의 배플판(132)이 장착됨과 동시에, 배기로(130)의 저부에 배기구(134)가 설치되어 있다. 이 배기구(134)에는 배기관을 개재하여 배기부(136)가 접속되어 있다. 배기부(136)는, 예를 들면 진공 펌프를 구비하고, 처리실(102) 내를 소정의 진공도까지 감압할 수 있도록 되어 있다. 또한, 처리실(102)의 측벽에는 웨이퍼(W)의 반입출구를 개폐하는 게이트 밸브(108)가 장착되어 있다.
하부 전극(111)에는 2 주파 중첩 전력을 공급하는 전력 공급 장치(140)가 접속되어 있다. 전력 공급 장치(140)는 제 1 주파수의 제 1 고주파 전력(플라즈마 발생용 고주파 전력)을 공급하는 제 1 고주파 전력 공급 기구(142)와, 제 1 주파수보다 낮은 제 2 주파수의 제 2 고주파 전력(바이어스 전압 발생용 고주파 전력)을 공급하는 제 2 고주파 전력 공급 기구(152)로 구성되어 있다.
제 1 고주파 전력 공급 기구(142)는 하부 전극(111)측으로부터 순차적으로 접속되는 제 1 필터(144), 제 1 정합기(146), 제 1 전원(148)을 가지고 있다. 제 1 필터(144)는 제 2 주파수의 전력 성분이 제 1 정합기(146)측에 침입하는 것을 방지한다. 제 1 정합기(146)는 제 1 고주파 전력 성분을 매칭시킨다.
제 2 고주파 전력 공급 기구(152)는 하부 전극(111)측으로부터 순차적으로 접속되는 제 2 필터(154), 제 2 정합기(156), 제 2 전원(158)을 가지고 있다. 제 2 필터(154)는 제 1 주파수의 전력 성분이 제 2 정합기(156)측에 침입하는 것을 방지한다. 제 2 정합기(156)는 제 2 고주파 전력 성분을 매칭 킨다.
처리실(102)에는 그 주위를 둘러싸도록 자기장 형성부(170)가 설치되어 있다. 자기장 형성부(170)는 처리실(102)의 주위를 따라 상하로 이간되도록 배치된 상부 마그넷링(172)과 하부 마그넷링(174)을 구비하고, 처리실(102) 내에 플라즈마 처리 공간을 둘러싸는 커스프 자기장을 발생시킨다.
플라즈마 처리 장치(100)에는 제어부(전체 제어 장치)(160)가 접속되어 있고, 이 제어부(160)에 의해 플라즈마 처리 장치(100)의 각 부가 제어되도록 되어 있다. 또한, 제어부(160)에는 오퍼레이터가 플라즈마 처리 장치(100)를 관리하기 위하여 커멘드의 입력 조작 등을 행하는 키보드 또는 플라즈마 처리 장치(100)의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등으로 이루어진 조작부(162)가 접속되어 있다.
또한, 제어부(160)에는 플라즈마 처리 장치(100)에서 실행되는 각종 처리(웨이퍼(W)에 대한 플라즈마 처리 등)를 제어부(160)의 제어로 실현하기 위한 프로그램 또는 프로그램을 실행하기 위하여 필요한 처리 조건(레시피) 등이 기억된 기억부(164)가 접속되어 있다.
기억부(164)에는, 예를 들면 복수의 처리 조건(레시피)이 기억되어 있다. 각 처리 조건은 플라즈마 처리 장치(100)의 각 부를 제어하는 제어 파라미터, 설정 파라미터 등의 복수의 파라미터값을 정리한 것이다. 각 처리 조건은, 예를 들면 처리 가스의 유량비, 처리실 내 압력, 고주파 전력 등의 파라미터값을 가진다.
또한, 이들 프로그램이나 처리 조건은 하드 디스크나 반도체 메모리에 기억되어 있어도 좋고, 또한 CD-ROM, DVD 등의 포터블 컴퓨터에 의하여 판독 가능한 기억 매체에 수용된 상태로 기억부(164)의 소정 위치에 셋팅되도록 되어 있어도 좋다.
제어부(160)는 조작부(162)로부터의 지시 등에 근거하여 원하는 프로그램, 처리 조건을 기억부(164)로부터 독출하여 각 부를 제어함으로써, 플라즈마 처리 장치(100)에서의 원하는 처리를 실행한다. 또한, 조작부(162)로부터의 조작에 의해 처리 조건을 편집할 수 있도록 되어 있다.
(플라즈마 처리 장치의 동작)
이어서, 상술한 바와 같은 구성의 플라즈마 처리 장치(100)의 동작에 대하여 설명한다. 예를 들면, 웨이퍼(W)에 플라즈마 에칭 처리를 행하는 경우에는 도시하지 않은 반송 암에 의해 미처리 웨이퍼(W)를 처리실(102)로 게이트 밸브(108)로부터 반입한다. 웨이퍼(W)가 재치대(110) 상, 즉 정전 척(112) 상에 재치되면, 직류 전원(115)을 온(on)으로 하여 웨이퍼(W)를 정전 척(112)에 흡착 보지하여 플라즈마 에칭 처리를 개시한다.
플라즈마 에칭 처리는 사전에 설정된 프로세스 레시피에 근거하여 실행된다. 구체적으로는, 처리실(102) 내가 소정의 압력으로 감압되고, 상부 전극(120)으로부터 소정의 처리 가스(예를 들면, C4F8 가스, O2 가스 및 Ar 가스를 포함하는 혼합 가스)를 소정의 유량 및 유량비로 처리실(102) 내에 도입한다.
이 상태에서, 하부 전극(111)에 제 1 전원(148)으로부터 제 1 고주파로서 10 MHz 이상, 예를 들면 100 MHz를 공급하고, 제 2 전원(158)으로부터 제 2 고주파로서 2 MHz 이상 10 MHz 미만, 예를 들면 3 MHz의 제 2 고주파 전력을 공급한다. 이에 의해, 제 1 고주파의 작용으로 하부 전극(111)과 상부 전극(120)과의 사이에 처리 가스의 플라즈마가 발생하고, 또한 제 2 고주파의 작용으로 하부 전극(111)에 셀프 바이어스 전압(-Vdc)이 발생하여, 웨이퍼(W)에 대하여 플라즈마 에칭 처리를 실행할 수 있다. 이와 같이, 하부 전극(111)에 제 1 고주파 및 제 2 고주파를 공급하고 이들을 중첩시킴으로써, 플라즈마를 적절히 제어하여 양호한 플라즈마 에칭 처리를 행할 수 있다.
에칭 처리가 종료되면, 직류 전원(115)을 오프하여 정전 척(112)의 흡착 보지력을 제거하고, 도시하지 않은 반송 암에 의해 웨이퍼(W)를 게이트 밸브(108)로부터 반출한다.
이러한 웨이퍼(W)의 플라즈마 에칭 처리가 실행되면, 처리실(102) 내에 플라즈마 처리에 의한 반응 생성물 등의 파티클이 발생한다. 이 파티클은 처리실(102) 내의 측벽뿐만 아니라, 처리실(102) 내에 배치되는 재치대(110) 등에도 부착된다. 예를 들면, 도 2에 도시한 바와 같이, 파티클은 웨이퍼(W)와 포커스 링(119)의 사이에도 들어가게 되어 정전 척(112)의 주연부의 상측에도 부착된다.
이렇게 부착된 부착물(예를 들면, CF 폴리머)을 방치해 두면, 플라즈마 에칭 처리를 반복할 때마다 퇴적되므로, 웨이퍼(W)의 흡착 보지력을 저하시키거나, 반송암으로 웨이퍼(W)를 정전 척(112) 상에 재치할 때, 웨이퍼(W)의 위치 이탈이 발생한다고 하는 문제가 있다. 또한, 부착물의 일부가 깎여 부유하면, 웨이퍼(W) 상에도 부착될 우려가 있다. 웨이퍼(W)에 부착되면 이로부터 제조되는 반도체 디바이스의 배선 쇼트 등의 원인이 되고, 나아가서는 수율 저하의 요인이 된다.
때문에, 플라즈마 처리 장치(100)에서는 일정한 타이밍으로 처리실(102) 내의 클리닝 처리를 행하도록 되어 있다. 예를 들면, 1 매의 웨이퍼(W)의 플라즈마 에칭 처리가 종료될 때마다 클리닝 처리를 실시해도 좋고, 또한 1 로트(예를 들면, 25 매)분의 웨이퍼(W)의 플라즈마 에칭 처리가 종료될 때마다 클리닝 처리를 행하도록 해도 좋다.
클리닝 처리에서는 클리닝용의 처리 가스를 처리실(102) 내에 도입하고, 소정의 압력을 유지한다. 이 상태에서, 하부 전극(111)에 제 1 전원(148)으로부터 제 1 고주파로서 10 MHz 이상, 예를 들면 100 MHz를 공급하고, 제 2 전원(158)으로부터 제 2 고주파로서 2 MHz 이상 10 MHz 미만, 예를 들면 3 MHz의 제 2 고주파 전력을 공급한다. 이에 의해 제 1 고주파의 작용으로 하부 전극(111)과 상부 전극(120)과의 사이에 처리 가스의 플라즈마가 발생하고, 또한 제 2 고주파의 작용으로 하부 전극(111)에 셀프 바이어스 전위가 발생하여, 처리실(102) 내의 클리닝 처리를 실행할 수 있다.
(클리닝 처리에서 이용하는 처리 가스)
이러한 클리닝 처리에서는 O2 가스를 처리 가스로서 이용하여 O2 플라즈마로 부착물을 제거하는 것이 일반적이다. 그런데, O2 플라즈마에서는 제거율이 느려 시간이 걸린다고 하는 문제가 있다. 특히, 도 2에 도시한 바와 같은 정전 척(112)의 주연부의 상측에 부착되는 부착물은 중합체(예를 들면, CF 폴리머)를 형성하므로 제거하는데에 시간이 걸린다
이와 같이 부착물의 제거율을 상승시키기 위해서는, 예를 들면 처리실(102) 내 압력을 가능한한 낮추거나, 각 전극에 인가하는 고주파 전력을 크게 함으로써, 하부 전극(111)의 셀프 바이어스 전압을 상승시키는 것이 가장 용이하다. 그러나, 정전 척(112) 상에 웨이퍼(W)를 재치하지 않고 행하는 웨이퍼리스 클리닝에서는 정전 척(112)의 표면이 플라즈마에 노출된다. 때문에, 하부 전극(111)의 셀프 바이어스 전압을 상승시킬수록 이온 충격이 커지므로 정전 척(112)의 표면이 데미지를 받기 쉬워진다.
이에 본 발명자들은 다양한 실험을 행한바, 클리닝 처리의 처리 가스로서 O2 가스와 불활성 가스(예를 들면, Ar 가스)의 혼합 가스를 이용하여, 그 유량비를 바꾸기만 해도 셀프 바이어스 전압을 상승시키지 않고 제거율을 높일 수 있음을 알아냈다. 이에 의하면, 정전 척(112)의 표면에 주는 데미지를 억제하면서, 부착물의 제거율을 높일 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 발명자들은 O2 가스와 불활성 가스의 유량비에 대한, 처리실(102) 내의 압력, 제 1 고주파 전력(플라즈마 발생용 고주파 전력), 제 2 고주파 전력(바이어스 전압 발생용 고주파 전력)과의 관계를 실험으로 확인한 바, 예기치 못한 결과가 얻어졌다.
일반적으로는 O2 가스와 불활성 가스의 혼합 가스를 이용하는 경우, 불활성 가스의 유량비를 증가시킬수록 O2 가스의 분압이 내려가므로, 부착물의 제거율도 저하된다고 생각되어 왔다. 그러나, 실제의 실험에서는 처리실 내 압력이나 제 1 및 제 2 고주파 전력의 크기에 따라서는 O2 가스의 유량비가 감소하도록 Ar 가스를 증가시키는 것이, 부착물의 제거율이 높아지는 영역이 있음이 실험 결과로부터 판명되었다.
이하, 이들 실험 결과에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 우선, 클리닝 처리에서의 처리실 내 압력을 바꾸었을 때의 처리 가스의 유량비와 부착물의 제거율의 관계에 대한 실험 결과에 대해 설명한다. 이 실험에서는, 하부 전극에 부착되는 성분과 같은 CF 폴리머가 형성된 직경 300 mm의 웨이퍼(W)에 대해서, 처리 가스로서 O2 가스와 Ar 가스의 혼합 가스를 이용하여 클리닝의 처리 조건과 같은 조건으로 에칭을 행하고, 그 에칭율을 부착물의 제거율로서 측정했다.
도 3a 내지 도 3d는 각각 처리실 내 압력을 100 mTorr, 200 mTorr, 400 mTorr, 750 mTorr로 했을 때의 처리 가스의 유량비를 바꾸어 측정한 제거율을 플로팅한 것이다. 처리 가스의 유량비는 처리 가스의 전체의 유량을 1000 sccm으로 하고, O2 가스와 Ar 가스의 유량비를 바꾸어 에칭(클리닝)을 행하였다.
구체적으로는, 도 3a 내지 도 3d에도 범례와 같이 O2 가스의 유량비 / Ar 가스의 유량비로 나타내면, 1000 sccm / 0 sccm (O2 가스 100%), 750 sccm / 250 sccm (O2 가스 75%), 500 sccm / 500 sccm (O2 가스 50%), 150 sccm / 850 sccm (O2 가스 15%), 50 sccm / 950 sccm (O2 가스 5%), 10 sccm / 990 sccm (O2 가스 1%)에 대해 각각 에칭을 행하여 제거율을 측정했다. 또한, 그 밖의 처리 조건은 이하와 같다.
［처리 조건］
제 1 고주파 전력 : 500 W
제 2 고주파 전력 : 0 W
상부 전극 온도 : 60 deg
측벽 온도 : 60 deg
하부 전극 온도 : 40 deg
처리 시간 : 30 sec
도 3a 내지 도 3d에 의하면, 웨이퍼(W)의 면내 위치를 전체적으로 보면, 도 3a, 도 3b에 도시한 100 mTorr, 200 mTorr의 경우에는 O2 가스의 유량비가 감소하도록 Ar 가스를 증가시킬수록 제거율도 저하되고 있다. 이에 대해, 도 3c, 도 3d에 도시한 400 mTorr, 750 mTorr의 경우에는 O2 가스의 유량비가 감소하도록 Ar 가스를 증가시키는 쪽이 제거율이 높아지고 있다. 또한, O2 가스의 유량비를 감소시키면 웨이퍼(W)의 중앙부보다도 주연부가 제거율이 보다 높아지고 있음을 알 수 있다. 때문에, 특히 정전 척(112)의 중앙부에 데미지를 주지 않고, 주연부의 부착물의 제거 효율을 높일 수 있다는 점에서 효과가 크다.
여기서, 도 3a 내지 도 3d의 웨이퍼(W)의 주연부의 제거율을 세로축으로 하고, 처리 가스의 유량비를 가로축으로 하여 정리하면, 도 4a, 도 4b에 도시한 바와 같이 된다. 도 4a, 도 4b의 가로축은 처리 가스의 유량비를 Ar 가스 / (Ar 가스 + O2 가스)의 백분율로 나타내고 있으며, 유량비 0%는 O2 100%이며, 유량비 100%는 O2 가스 0%이다.
도 4a는 웨이퍼(W)의 외연으로부터 중심부를 향해 1 mm의 위치(도 3a ~ 도 3d에서는 -149 mm의 위치)의 제거율을 각 압력마다 그래프로 한 것이다. 도 4b는 도 4a의 Ar 가스의 유량비 0(O2 가스 100%)의 제거율을 기준(1)으로 하여 각 유량비의 제거율을 기준화한 것이다. 즉, 각 유량비의 제거율을 Ar 가스의 유량비 0(O2 가스 100%)의 제거율로 나눈 값을 플로팅하여 그래프로 한 것이다. 또한, 도 4a, 도 4b에서는 O2 가스의 유량비 / Ar 가스의 유량비가 250 sccm / 750 sccm (O2 가스 25%), 30 sccm / 970 sccm (O2 가스 3%)인 경우의 실험 데이터도 추가하고 있다.
도 4a, 도 4b에 의하면, 웨이퍼(W)의 주연부의 제거율은 100 mTorr의 경우에는 O2 가스의 유량비가 감소하도록 Ar 가스를 증가시킬수록 제거율도 저하되고 있다. 이에 대해, 200 mTorr, 400 mTorr, 750 mTorr와 압력이 높아질수록 O2 가스의 유량비가 감소하도록 Ar 가스를 증가시키는 것이 제거율이 증대된다. 특히, 400 mTorr 이상에서는 제거율이 O2 가스 100%인 경우에 비해 약 1.75 배로 대폭 증대되는 유량비가 있다. 단, 어느 압력의 경우에도 O2 가스가 너무 적으면 제거율도 저하되므로, 제거율이 최대 부근의 유량비를 이용하는 것이 바람직하다.
그런데, 처리실(102) 내의 압력을 200 mTorr, 400 mTorr, 750 mTorr로 높이면 이온 에너지가 감소한다. 이렇게 하면 상기 실험 결과로부터 이온 에너지가 낮은 영역일수록 O2 가스의 유량비가 감소하도록 Ar 가스를 증대시키는 것이 제거율이 증대된다고 생각되므로, 이를 검증하는 실험을 행하였다.
여기에서는, 우선 Ar 가스를 증대시켜도 그만큼 제거율이 상승하지 않았던 조건, 즉 처리실 내 압력이 100 mTorr, 200 mTorr일 때 하부 전극(111)에 인가하는 제 1 고주파 전력의 크기를 바꾸어 행한 실험 결과를 설명한다. 구체적으로는, 제 2 고주파 전력을 0 W로 고정하고, 제 1 고주파 전력의 크기를 바꾸어 도 3a(100 mTorr), 도 3b(200 mTorr)의 경우와 같은 실험을 행하였다. 도 5a, 도 5b는 100 mTorr인 경우에 대해 도 4a, 도 4b와 마찬가지로 웨이퍼(W)의 주연부(-149 mm의 위치)의 제거율을 세로축으로 하고, 처리 가스의 유량비를 가로축으로 하여 정리한 것이다. 도 6a, 도 6b는 200 mTorr의 경우에 대해 도 4a, 도 4b와 마찬가지로 웨이퍼(W)의 주연부(-149 mm의 위치)의 제거율을 세로축으로 하고, 처리 가스의 유량비를 가로축으로 하여 정리한 것이다.
도 5a, 도 5b, 도 6a, 도 6b에 의하면, 처리실 내 압력이 100 mTorr인 경우와 200 mTorr인 경우 모두 제 1 고주파 전력을 500 W으로부터 200 W로 작게 한 쪽이 O2 가스의 유량비가 감소하도록 Ar 가스를 증가시켜 갔을 때의 제거율의 상승률이 커진다는 것을 알 수 있다. 도 6a, 도 6b에 의하면, 200 mTorr인 경우에서는 더욱 현저하게 제거율의 상승률이 커지고 있다. 이에 의해, 처리실 내 압력이 100 mTorr인 경우와 200 mTorr인 경우에서도 제 1 고주파 전력을 작게 하여 이온 에너지를 감소시키면, 도 3c(400 mTorr) 또는 도 3d(750 mTorr)의 경우와 마찬가지로 Ar 가스 증대의 효과가 나타나는 경향이 있음을 알 수 있었다.
이어서, Ar 가스를 증대시키면 제거율이 상승한 조건, 즉 처리실 내 압력이400 mTorr인 경우에, 하부 전극(111)에 인가하는 제 2 고주파 전력을 크게 하여 이온 에너지를 증대시킨 경우의 실험 결과를 설명한다. 구체적으로는, 제 1 고주파 전력을 500 W로 고정하고, 제 2 고주파 전력의 크기를 바꾸어, 도 3c(400 mTorr)의 경우와 동일한 실험을 행하였다. 도 7a, 도 7b는 400 mTorr인 경우에 대해, 도 4a, 도 4b와 마찬가지로 웨이퍼(W)의 주연부(-149 mm의 위치)의 제거율을 세로축으로 하고, 처리 가스의 유량비를 가로축으로 하여 정리한 것이다.
도 7a, 도 7b에 의하면, 제 2 고주파 전력을 150 W, 300 W로 크게 하여 이온 에너지를 증대시키면, 0 W인 경우에 비해 O2 가스의 유량비가 감소하도록 Ar 가스를 증가시켜도 제거율은 커지지 않는다. 이에 의해, 처리실 내 압력이 400 mTorr인 경우에도 제 2 고주파 전력을 크게 하여 이온 에너지를 증대시키면, 도 3a(100 mTorr) 또는 도 3b(200 mTorr)의 경우와 같이 Ar 가스 증대 효과가 약해지는 경향이 있음을 알 수 있었다.
이상의 실험 결과에 의하면, 부착물의 제거율을 높일 수 있는 Ar 가스와 O2 가스의 유량비는 이온 에너지와 밀접한 관계가 있음을 알 수 있었다. 이온 에너지는 하부 전극의 셀프 바이어스 전압(-Vdc)의 크기에 대응하므로, 여기에서는 상술한 각 실험 결과로부터 셀프 바이어스 전압(-Vdc)과 부착물의 제거율과의 관계를 정리해 보았다. 이를 그래프로 나타낸 것이 도 8이다.
도 8은 상기 각 실험 결과에서 제거율을 높이는데 적합한 처리 가스의 유량비를 선택하고, 이때의 셀프 바이어스 전압(-Vdc)을 구하여 그 절대값을 가로축으로 하고, 부착물의 제거율을 세로축으로 하여 이들 관계를 그래프로 한 것이다. 구체적으로는, 도 4a, 도 4b 등의 실험 결과에 기초하여 제거율이 가장 커지는 범위에서 처리 가스 유량비를 선택했다. 여기에는, O2 가스와 Ar 가스로 이루어진 처리 가스 전체에 대한 O2 가스의 유량의 비율이 8%, 33%, 100%로 제거율을 구하는 실험을 행한 경우의 데이터를 이용하고 있다.
도 8에 의하면, O2 가스 8%, 33%, 100%의 플로팅 데이터를 각각 직선 근사하면, 각 직선 y8, y33, y100과 같이 된다. 즉, 이들 직선 y8, y33, y100은 기울기가 다르다. 이들 직선 y8, y33, y100 중에서 상측에 오는 것일수록 제거율을 높일 수 있는 것이므로, 셀프 바이어스 전압의 영역에 따라 상측에 오는 직선도 바뀌게 된다. 이에 의해, 셀프 바이어스 전압의 영역에 의해 제거율을 높이는 데에 적합한 처리 가스의 유량비가 바뀐다는 것을 알 수 있었다.
예를 들면, 셀프 바이어스 전압(-Vdc)의 절대값이 매우 큰 160 V 이상인 경우에는, 직선 y100이 최상측에 있으므로 O2 가스 100%의 경우가 가장 제거율을 높일 수 있다. 이에 대해, 셀프 바이어스 전압의 절대값이 이보다 낮은 50 V 이상 160 V 이하인 경우에는 직선 y33이 최상측에 있으므로, O2 가스 33%의 경우가 가장 제거율을 높일 수 있다. 또한, 셀프 바이어스 전압의 절대값이 낮은 50 V 이하인 경우는 직선 y8이 최상측에 있으므로, O2 가스 8%의 경우가 가장 제거율을 높일 수 있다.
이와 같이, 셀프 바이어스 전압이 작은 영역에서도 O2 가스의 유량비가 감소하도록 Ar 가스를 증가시키는 것이 부착물의 제거율을 높일 수 있는 이유로서는, 예를 들면 플라즈마 밀도의 관점으로부터 다음을 고려할 수 있다. Ar 가스는 전리(電離)에 에너지를 소비할 수 있으므로 Ar 이온이 되기 쉬운데 반해, O2 가스는 산소 래디컬로 해리되는 데에도 많은 에너지를 요하므로, O2 가스만으로는 플라즈마 밀도가 상승되지 않게 된다. 때문에, Ar 가스를 소비할수록 셀프 바이어스 전압이 내려가므로 제거율을 취하기 어려워지지만, 그 만큼 Ar 이온의 수가 증대하여 이온 밀도 또는 전자 밀도도 증대되므로 O2 가스의 해리를 촉진시킨다. 따라서, 셀프 바이어스 전압이 작은 영역에서는 Ar 가스를 증대하는 것이, O2 가스도 쉽게 전리되므로 부착물의 제거 효율을 대폭 증가시킬 수 있다고 추찰된다.
이에 본 실시예의 클리닝 처리에서는 처리실(102) 내를 소정의 처리 조건에 기초하여 클리닝할 때 O2 가스와 Ar 가스로 이루어진 처리 가스를 하부 전극(111)의 셀프 바이어스 전압에 따라 그 절대값이 작을수록 O2 가스의 유량비가 감소하고 Ar 가스의 유량비가 증대되도록 설정한 유량비로 처리실(102) 내에 공급하고, 전극간에 고주파 전력을 인가하여 플라즈마를 발생시킨다.
보다 구체적으로는, 셀프 바이어스 전압(-Vdc)의 절대값이 50 V 이하가 되는 처리 조건을 이용하는 경우에는 O2 가스 8% 이상 33% 미만이 되도록 O2 가스와 Ar 가스의 유량비를 설정한다. 또한, 셀프 바이어스 전압의 절대값이 50 V보다 크고 160 V보다 작아지는 처리 조건을 이용하는 경우에는 O2 가스 33% 이상 100% 미만이 되도록 O2 가스와 Ar 가스의 유량비를 설정한다. 이러한 처리 가스의 유량비는 사전에 다른 처리 조건과 함께 기억부(164)에 기억시켜 두고, 클리닝을 실행할 때 독출하여 이용해도 좋다.
이와 같이, 본 발명자들은 셀프 바이어스 전압(-Vdc)과 처리 가스의 유량비와의 사이에 일정한 관련성이 있음을 발견하고, 클리닝에 이용하는 처리 가스의 유량비를 셀프 바이어스 전압(-Vdc)에 따라 바꾸기만 해도 효과적으로 제거율을 높일 수 있음을 알아냈다.
이에 의해, 셀프 바이어스 전압(-Vdc)을 높이지 않고 부착물의 제거율을 높일 수 있으므로, 정전 척(112)의 표면에게 주는 데미지를 억제하면서 정전 척(112)의 주연부에 부착되는 부착물을 제거하는 데에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다.
또한, 셀프 바이어스 전압의 절대값이 160 V 이상이 되는 처리 조건을 이용하는 경우에는 O2 가스 100% 이상이 되도록 O2 가스와 Ar 가스의 유량비를 설정하도록 해도 좋다. 단, 재치대(110)의 표면(정전 척(112)의 표면)에의 데미지도 억제하면서 Ar 가스의 증대에 의해 부착물의 제거율을 높이려면, 셀프 바이어스 전압의 절대값이 160 V보다 작은 영역 또는 50 V보다 작은 영역이 되는 처리 조건으로 클리닝을 행하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 실시예에서 클리닝용의 처리 가스로서는 O2 가스에 가하는 불활성 가스로서 Ar 가스를 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이와 같은 불활성 가스로서는 Ar 가스 외에, 예를 들면 He 가스, Ne 가스, Kr 가스 등을 이용할 수도 있다.
또한, 상술한 실시예의 기능을 실현하는 소프트웨어의 프로그램을 기억한 기억 매체 등의 매체를 시스템 또는 장치에 공급하고, 이 시스템 또는 장치의 컴퓨터(또는 CPU나 MPU)가 기억 매체 등의 매체에 기억된 프로그램을 독출하여 실행하는 것에 의해서도 본 발명을 달성할 수 있다.
이 경우, 기억 매체 등의 매체로부터 독출된 프로그램 자체가 상술한 실시예의 기능을 실현하게 되고, 이 프로그램을 기억한 기억 매체 등의 매체는 본 발명을 구성하는 것이 된다. 프로그램을 공급하기 위한 기억 매체 등의 매체로서는, 예를 들면 플로피(등록 상표) 디스크, 하드 디스크, 광 디스크, 광자기 디스크, CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-RW, DVD＋RW, 자기 테이프, 불휘발성 메모리 카드, ROM 등을 들 수 있다. 또한, 매체에 대해 프로그램을 네트워크를 통해 다운로드하여 제공하는 것도 가능하다.
또한, 컴퓨터가 독출한 프로그램을 실행함으로써, 상술한 실시예의 기능이 실현될 뿐만 아니라, 그 프로그램의 지시에 기초하여 컴퓨터 상에서 가동되고 있는 OS 등이 실제 처리의 일부 또는 전부를 행하고, 그 처리에 의해 상술한 실시예의 기능이 실현되는 경우도 본 발명에 포함된다.
또한, 기억 매체 등의 매체로부터 독출된 프로그램이 컴퓨터에 삽입된 기능 확장 보드 또는 컴퓨터에 접속된 기능 확장 유닛에 구비되는 메모리에 기입된 후, 이 프로그램의 지시에 기초하여 그 기능 확장 보드나 기능 확장 유닛에 구비된 CPU 등이 실제 처리의 일부 또는 전부를 행하고, 이 처리에 의해 상술한 실시예의 기능이 실현되는 경우도 본 발명에 포함된다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 당연히 이러한 예에 한정되지 않는다. 당업자라면 특허 청구의 범위에 기재된 범주 내에서 각종의 변경예 또는 수정예에 이를 수 있음은 분명하며, 이들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
예를 들면, 상기 실시예에서는 기판 처리 장치로서 하부 전극에만 2 종류의 고주파 전력을 중첩하여 인가하여 플라즈마를 발생시키는 타입의 플라즈마 처리 장치를 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며, 다른 타입, 예를 들면 하부 전극에만 1 종류의 고주파 전력을 인가하는 타입 또는 2 종류의 고주파 전력을 상부 전극과 하부 전극에 각각 인가하는 타입의 플라즈마 처리 장치에 적용해도 좋다. 또한, 본 발명을 적용할 수 있는 기판 처리 장치로서는 플라즈마 처리 장치에 한정되지 않고, 성막 처리를 행하는 열처리 장치에 적용해도 좋다.
본 발명은, 예를 들면 반도체 웨이퍼, FPD 기판 등의 기판을 재치하는 기판 재치대를 구비한 처리실 내를 클리닝하는 기판 처리 장치, 그 클리닝 방법, 프로그램을 기록한 기록 매체에 적용할 수 있다.
100 플라즈마 처리 장치
102 처리실
104 통 형상부
106 통 형상 보지부
108 게이트 밸브
110 재치대
111 하부 전극
112 정전 척
114 정전 척 전극
115 직류 전원
116 냉매실
118 전열 가스 공급 라인
119 포커스 링
120 상부 전극
122 처리 가스 공급부
123 배관
124 전극판
125 가스 환기통
126 전극 지지체
127 버퍼실
128 가스 도입구
130 배기로
132 배플판
134 배기구
136 배기부
140 전력 공급 장치
142 제 1 고주파 전력 공급 기구
144 제 1 필터
146 제 1 정합기
148 제 1 전원
152 제 2 고주파 전력 공급 기구
154 제 2 필터
156 제 2 정합기
158 제 2 전원
160 제어부
162 조작부
164 기억부
170 자장 형성부
172 상부 마그넷링
174 하부 마그넷링
W 웨이퍼

Claims (7)

  1. 감압 가능하게 구성된 처리실 내에 상부 전극과 하부 전극을 대향하도록 배치하고, 상기 하부 전극을 설치한 기판 재치대를 구비한 처리실 내를 클리닝하는 기판 처리 장치의 클리닝 방법으로서,
    상기 기판 재치대 상에 재치된 기판에 대한 플라즈마 에칭 처리에 의해, 상기 기판과 상기 기판의 주위를 들러싸도록 배치된 포커스 링과의 사이의 공간을 통해 상기 기판 재치대의 주연부 상에 부착물이 부착되고,
    상기 기판 재치대 상으로부터 상기 기판을 제거하고 상기 처리실 내를 미리 설정된 처리 조건에 기초하여 클리닝할 때, O2 가스와 불활성 가스를 포함하는 처리 가스를 상기 하부 전극의 셀프 바이어스 전압의 절대값이 작아질수록 상기 처리 가스 전체에 대해 상기 O2 가스의 유량비가 감소하여 상기 불활성 가스의 유량비가 증대하도록 설정된 유량비로 상기 처리실 내에 공급하고, 상기 전극 간에 고주파 전력을 인가하여 플라즈마를 발생시킴으로써, 상기 기판 재치대의 중앙부보다도 주연부의 부착물 제거 효율을 높여, 상기 기판 재치대의 주연부 상에 부착된 부착물을 제거하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 클리닝 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 불활성 가스는 Ar 가스로 하고,
    상기 절대값이 50 V 이하가 되는 셀프 바이어스 전압의 범위의 처리 조건을 이용하여 클리닝을 행하는 경우에는 상기 O2 가스의 유량비가 상기 처리 가스 전체의 8% 이상 33% 미만이 되도록 상기 각 가스의 유량비를 설정하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 클리닝 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 절대값이 50 V보다 크고 160 V보다 작아지는 셀프 바이어스 전압의 범위의 처리 조건을 이용하여 클리닝을 행하는 경우에는 상기 O2 가스의 유량비가 상기 처리 가스 전체의 33% 이상 100% 미만이 되도록 상기 각 가스의 유량비를 설정하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 클리닝 방법.
  4. 감압 가능하게 구성된 처리실과,
    상기 처리실 내에 대향 배치된 상부 전극 및 하부 전극과,
    상기 하부 전극을 설치한 기판 재치대와,
    상기 전극 간에 미리 설정된 고주파 전력을 공급하는 전력 공급 장치와,
    상기 처리실 내에 O2 가스와 불활성 가스를 클리닝용의 처리 가스로서 공급하는 가스 공급부와,
    상기 처리실 내를 배기하여 미리 설정된 압력으로 감압하는 배기부와,
    상기 처리실 내를 미리 설정된 처리 조건으로 클리닝할 때의 상기 하부 전극의 셀프 바이어스 전압의 절대값이 작아질수록 상기 처리 가스 전체에 대해 상기 O2 가스의 유량비가 감소하여 상기 불활성 가스의 유량비가 증대하도록 설정된 상기 처리 가스의 유량비를 기억하는 기억부와,
    상기 기판 재치대 상에 재치된 기판에 대한 플라즈마 에칭 처리에 의해, 상기 기판과 상기 기판의 주위를 들러싸도록 배치된 포커스 링과의 사이의 공간을 통해 상기 기판 재치대의 주연부 상에 부착물이 부착되고, 상기 기판 재치대 상으로부터 상기 기판을 제거하고 상기 처리실 내를 클리닝할 때, 상기 기억부로부터 상기 셀프 바이어스 전압의 범위에 대응하는 상기 유량비를 독출하여, 상기 독출된 유량비로 상기 O2 가스와 상기 불활성 가스를 상기 가스 공급부로부터 공급하고, 상기 전력 공급 장치로부터 상기 전극 간에 미리 설정된 고주파 전력을 인가하여 플라즈마를 생성함으로써, 상기 기판 재치대의 중앙부보다도 주연부의 부착물 제거 효율을 높여, 상기 기판 재치대의 주연부 상에 부착된 부착물을 제거하는 제어부
    를 설치한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 불활성 가스는 Ar 가스로 하고,
    상기 절대값이 50 V 이하가 되는 셀프 바이어스 전압의 범위의 처리 조건을 이용하여 클리닝을 행하는 경우에는 상기 O2 가스의 유량비가 상기 처리 가스 전체의 8% 이상 33% 미만이 되는 상기 각 가스의 유량비를 상기 기억부에 기억시키는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 절대값이 50 V보다 크고 160 V보다 작아지는 셀프 바이어스 전압의 범위의 처리 조건을 이용하여 클리닝을 행하는 경우에는 상기 O2 가스의 유량비가 상기 처리 가스 전체의 33% 이상 100% 미만이 되는 상기 각 가스의 유량비를 상기 기억부에 기억시키는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 청구항 1에 기재된 클리닝 방법을 실행하는 프로그램을 기록한 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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