KR102049146B1 - 플라즈마 에칭 방법, 플라즈마 에칭 장치, 및 기판 탑재대 - Google Patents

플라즈마 에칭 방법, 플라즈마 에칭 장치, 및 기판 탑재대 Download PDF

Info

Publication number
KR102049146B1
KR102049146B1 KR1020170088761A KR20170088761A KR102049146B1 KR 102049146 B1 KR102049146 B1 KR 102049146B1 KR 1020170088761 A KR1020170088761 A KR 1020170088761A KR 20170088761 A KR20170088761 A KR 20170088761A KR 102049146 B1 KR102049146 B1 KR 102049146B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
plasma etching
substrate
dry cleaning
plasma
Prior art date
Application number
KR1020170088761A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180008310A (ko
Inventor
요시히코 사사키
마사토 미나미
모토키 후지나가
다카후미 감베
쥰 야마와쿠
하지메 우가진
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 filed Critical 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Publication of KR20180008310A publication Critical patent/KR20180008310A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102049146B1 publication Critical patent/KR102049146B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
    • H01L21/32133—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
    • H01L21/32135—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only
    • H01L21/32136—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only using plasmas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32798—Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
    • H01J37/32853—Hygiene
    • H01J37/32862—In situ cleaning of vessels and/or internal parts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041—Cleaning
    • H01L21/02043—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
    • H01L21/02046—Dry cleaning only
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67028—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
    • H01L21/67034—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for drying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H01L21/6833—Details of electrostatic chucks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

(과제) 드라이 클리닝을 도입할 수 있어, 처리 용기의 보수 사이클을 늘릴 수 있는 플라즈마 에칭 방법을 제공한다.
(해결 수단) 기판에 형성된 소정의 막을 플라즈마 에칭 장치에 의해 플라즈마 에칭하는 플라즈마 에칭 방법으로서, 플라즈마 에칭 장치에서의 플라즈마 에칭 처리에 대해, 생성되는 반응 생성물이 드라이 클리닝 가능한 것으로 되도록, 처리 가스를 선정하는 공정과, 플라즈마 에칭 장치에 있어서, 소정의 막에 대해, 미리 선정된 처리 가스를 이용해서 플라즈마 에칭 처리를 실시하는 공정과, 플라즈마 에칭 처리를 실시하는 공정을 1회 또는 2회 이상의 소정 회수 행한 후, 플라즈마 에칭 장치의 챔버 내를 드라이 클리닝 가스의 플라즈마에 의해 드라이 클리닝하는 공정을 갖는다.

Description

플라즈마 에칭 방법, 플라즈마 에칭 장치, 및 기판 탑재대{PLASMA ETCHING METHOD, PLASMA ETCHING APPARATUS AND SUBSTRATE MOUNTING TABLE}
본 발명은 플라즈마 에칭 방법, 플라즈마 에칭 장치, 및 그것에 이용하는 기판 탑재대에 관한 것이다.
FPD(Flat Panel Display)에 사용되는 박막 트랜지스터(TFT：Thin Film Transistor)는 유리 기판 등의 기판 상에, 게이트 전극이나 게이트 절연막, 반도체층 등을 패터닝하면서 순차 적층함으로써 형성된다.
TFT를 형성할 때에는, 예를 들면, 반도체층에 접속되는 소스 전극이나 드레인 전극을 에칭하는 공정이나, 게이트 전극을 에칭하는 공정이 존재한다. 소스 전극이나 드레인 전극에는, Ti/Al/Ti의 적층막 등의 Al 함유 금속막이 이용되는 경우가 있고, 그 경우의 에칭 가스로서 염소 함유 가스, 예를 들면 Cl2 가스가 이용된다(예를 들면 특허문헌 1). 또, 염소 함유 가스에 의한 부식(corrosion) 대책으로서, 염소 함유 가스로 에칭 후의 챔버 내에 O2 가스, 또는 O2 가스 및 CF4 가스 등의 불소계 가스를 공급해서 부식 억제 처리를 실시하는 경우가 있다.
또, 게이트 전극으로서는 Mo 함유막이 이용되는 경우가 있고, 그 경우의 에칭 가스로서, 예를 들면 SF6 가스와 O2 가스의 혼합 가스가 이용된다(예를 들면 특허문헌 2).
그런데, 에칭 처리를 복수의 기판에 대해서 반복 실시하는 경우, 챔버 내에 반응 생성물이 부착해서 퇴적물(디포)로 되고, 그것이 벗겨져 파티클로 되어 제품에 악영향을 미치기 때문에, 소정의 주기에 챔버를 개방해서, 퇴적물을 알코올로 닦아내는 것, 또는 특수 물약으로 세정하는 것 등의 챔버 클리닝(습식 클리닝)이 행해진다.
한편, 상술한 바와 같은, Al 함유 금속막을 Cl2 가스 등의 염소 함유 가스로 에칭한 후, 챔버 내에 O2 가스 및 불소계 가스를 공급하는 경우, 및 Mo 함유막을 SF6 가스와 O2 가스의 혼합 가스로 에칭하는 경우에는, 파티클의 원인이 되는 증기압이 낮은 반응 생성물이 다량으로 생성되고, 그것이 챔버 내에 부착해서 퇴적물(디포)로 되기 때문에, 챔버 클리닝의 주기, 즉 보수 사이클이 짧아져 버린다.
그래서, 플라즈마 에칭 장치의 보수 사이클을 길게 하기 위해서, 클리닝용의 가스를 공급함으로써, 챔버를 개방하지 않고 챔버 내에 부착한 반응성 생물을 제거하는 챔버 클리닝(드라이 클리닝)이 검토되고 있다.
일본 공개 특허 공보 제 2015-173159 호 일본 공개 특허 공보 제 2016-048286 호
그러나, 상술과 같은 플라즈마 에칭에 의해 생성되는 증기압이 낮은 반응 생성물은 드라이 클리닝에서는 유효하게 제거되지 못하는 것이 판명되었다.
또, 기판 탑재대에 기판을 탑재하지 않고 드라이 클리닝을 실시하는 경우는, 드라이 클리닝 가스의 플라즈마에 의해 정전 척에 데미지가 가해져 수명이 짧아질 우려가 있다. 이 때문에 원료 유리를 탑재해서 드라이 클리닝을 실시하는 것이 생각되지만, 그 경우에는 생산성이 저하해 버린다.
따라서, 본 발명은, 드라이 클리닝을 도입할 수 있고, 처리 용기의 보수 사이클을 늘릴 수 있는 플라즈마 에칭 방법을 제공하는 것과, 드라이 클리닝을 실시해도 정전 척의 수명을 확보할 수 있는 플라즈마 에칭 장치, 및 그것에 이용하는 기판 탑재대를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제 1 관점은, 기판에 형성된 소정의 막을 플라즈마 에칭 장치에 의해 플라즈마 에칭하는 플라즈마 에칭 방법으로서, 상기 플라즈마 에칭 장치에서의 플라즈마 에칭 처리에 있어서, 생성되는 반응 생성물이 드라이 클리닝 가능한 것으로 되도록, 처리 가스를 선정하는 공정과, 상기 플라즈마 에칭 장치에서, 상기 소정의 막에 대해, 미리 선정된 처리 가스를 이용해서 플라즈마 에칭 처리를 실시하는 공정과, 상기 플라즈마 에칭 처리를 실시하는 공정을 1회 또는 2회 이상의 소정 회수 행한 후, 상기 플라즈마 에칭 장치의 챔버 내를 드라이 클리닝 가스의 플라즈마에 의해 드라이 클리닝하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 방법을 제공한다.
상기 제 1 관점의 플라즈마 에칭 방법에 있어서, 상기 드라이 클리닝 시의 상기 드라이 클리닝 가스로서 상기 플라즈마 에칭 시에 이용한 상기 처리 가스와 동일한 가스를 이용할 수 있다.
상기 제 1 관점의 플라즈마 에칭 방법에 있어서, 상기 소정의 막은 Al 함유 금속막이며, 상기 처리 가스는 염소 함유 가스이며, 상기 반응 생성물은 AlClx이며, 상기 플라즈마 에칭 장치에 있어서의 상기 플라즈마 에칭을 실시한 후, 처리 후의 기판을 별개로 마련된 후처리 장치에 반송하고, O2 가스, 또는 O2 가스 및 불소 함유 가스를 이용해서, 부식 억제를 위한 후처리를 실시하는 공정을 더 가지며, 상기 드라이 클리닝하는 공정은, 상기 플라즈마 에칭 처리를 실시하는 공정 및 상기 후처리를 실시하는 공정을 1회 또는 2회 이상의 소정 회수 행한 후에 실시하는 경우에 적용할 수 있다. 또, 상기 처리 가스의 상기 염소 함유 가스로서 Cl2 가스를 이용할 수 있다.
상기 Al 함유 금속막으로서, 박막 트랜지스터의 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하기 위한 Ti/Al/Ti 막을 이용할 수 있다.
상기 제 1 관점의 플라즈마 에칭 방법에 있어서, 상기 소정의 막은 Mo계 재료막이며, 상기 처리 가스는 불소 함유 가스이며, 상기 반응 생성물은 MoFx인 경우에 적용할 수 있다. 또, 상기 처리 가스의 상기 불소 함유 가스로서 SF6 가스를 이용할 수 있다.
상기 Mo계 재료막으로서, 박막 트랜지스터의 게이트 전극 또는 차광막을 형성하기 위한 Mo막 또는 MoW막을 이용할 수 있다.
본 발명의 제 2 관점은, 기판에 형성된 소정의 막에 대해서 플라즈마 에칭 처리를 실시하는 플라즈마 에칭 장치로서, 기판이 수용되는 처리 용기와, 상기 처리 용기 내에서 기판을 탑재하는 기판 탑재대와, 상기 처리 용기 내에 에칭 가스 및 드라이 클리닝 가스를 공급하는 가스 공급 기구와, 상기 처리 용기 내를 배기하는 배기 기구와, 상기 처리 용기 내에서 상기 에칭 가스 및 상기 드라이 클리닝 가스의 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성 기구를 가지며, 상기 기판 탑재대는, 기재와, 상기 기재 상에 마련된, 세라믹스 용사막으로 이루어지는 유전체층 및 상기 유전체층의 내부에 마련된 흡착 전극을 갖는 정전 척을 가지며, 상기 드라이 클리닝 가스는 염소 함유 가스이며, 상기 정전 척의 상기 유전체층은 알루미나와, 이트리아와, 규소 화합물의 혼합물을 용사해서 형성된 혼합 용사막인 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 장치를 제공한다.
상기 제 2 관점의 플라즈마 에칭 장치에 있어서, 상기 정전 척의 상기 유전체층을 구성하는 혼합 용사막은, 규소 화합물로서 산화 규소 또는 질화 규소를 이용한 것이 바람직하다. 상기 정전 척의 상기 흡착 전극으로서는, 텅스텐 또는 몰리브덴으로 이루어지는 것을 이용할 수 있다. 상기 드라이 클리닝 가스로서 Cl2 가스를 이용할 수 있다.
본 발명의 제 3 관점은, 기판에 형성된 소정의 막에 대해서 플라즈마 에칭 처리를 실시하는 플라즈마 에칭 장치로서, 기판이 수용되는 처리 용기와, 상기 처리 용기 내에서 기판을 탑재하는 기판 탑재대와, 상기 처리 용기 내에 에칭 가스 및 드라이 클리닝 가스를 공급하는 가스 공급 기구와, 상기 처리 용기 내를 배기하는 배기 기구와, 상기 처리 용기 내에서 상기 에칭 가스 및 상기 드라이 클리닝 가스의 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성 기구를 가지며, 상기 기판 탑재대는, 기재와, 상기 기재 상에 마련된, 세라믹스 용사막으로 이루어지는 유전체층 및 상기 유전체층의 내부에 마련된 흡착 전극을 갖는 정전 척을 가지며, 상기 드라이 클리닝 가스는 불소 함유 가스이며, 상기 흡착 전극은 알루미늄으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 장치를 제공한다.
상기 제 3 관점의 플라즈마 에칭 장치에 있어서, 상기 정전 척의 상기 유전체층은 알루미나와, 이트리아와, 규소 화합물의 혼합물을 용사해서 형성된 혼합 용사막 또는 이트리아로 이루어지는 것으로 할 수 있다. 상기 드라이 클리닝 가스로서 SF6 가스를 이용할 수 있다.
상기 제 2 및 제 3 관점의 플라즈마 에칭 장치에 있어서, 상기 에칭 가스로서 상기 드라이 클리닝 가스와 동일한 가스를 이용할 수 있다.
본 발명의 제 4 관점은, 기판에 형성된 소정의 막에 대해서 처리 용기 내에서 에칭 가스에 의해 플라즈마 에칭을 실시하고, 또한 상기 처리 용기 내를 드라이 클리닝 가스의 플라즈마에 의해 드라이 클리닝하는 플라즈마 에칭 장치로서, 상기 처리 용기 내에서 기판을 탑재하는 기판 탑재대와, 기재와, 상기 기재 상에 마련된, 세라믹스 용사막으로 이루어지는 유전체층 및 상기 유전체층의 내부에 마련된 흡착 전극을 갖는 정전 척을 가지며, 상기 드라이 클리닝 가스는 염소 함유 가스이며, 상기 정전 척의 상기 유전체층은 알루미나와, 이트리아와, 규소 화합물의 혼합물을 용사해서 형성된 혼합 용사막인 것을 특징으로 하는 기판 탑재대를 제공한다.
본 발명의 제 5 관점은, 기판에 형성된 소정의 막에 대해서 처리 용기 내에서 에칭 가스에 의해 플라즈마 에칭을 실시하고, 또한 상기 처리 용기 내를 드라이 클리닝 가스의 플라즈마에 의해 드라이 클리닝하는 플라즈마 에칭 장치로서, 상기 처리 용기 내에서 기판을 탑재하는 기판 탑재대와, 기재와, 상기 기재 상에 마련된, 세라믹스 용사막으로 이루어지는 유전체층 및 상기 유전체층의 내부에 마련된 흡착 전극을 갖는 정전 척을 가지며, 상기 드라이 클리닝 가스는 불소 함유 가스이며, 상기 정전 척의 상기 흡착 전극은 알루미늄으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 탑재대를 제공한다.
본 발명에 따르면, 플라즈마 에칭 장치에서의 플라즈마 에칭 처리에서, 생성되는 반응 생성물이 드라이 클리닝 가능한 것으로 되도록, 처리 가스를 선정해, 플라즈마 에칭 처리 후, 처리 용기의 보수 사이클을 늘릴 수 있다.
정전 척을 염소 함유 플라즈마 또는 불소 함유 플라즈마에 대한 내성이 높은 구성으로 할 수 있으므로, 드라이 클리닝을 실시해도 정전 척의 수명을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 방법이 적용되는 기판의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2는 제 1 실시 형태의 처리 방법을 실시하기 위한 처리 시스템을 나타내는 개략 평면도이다.
도 3은 도 2의 처리 시스템에 탑재된 플라즈마 에칭 장치를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 2의 처리 시스템에 탑재된 후처리 장치를 나타내는 개략도이다.
도 5는 제 1 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 처리 가스로서 Cl2 가스를 이용해 Al 함유 금속막을 에칭한 경우의 챔버 내에서 생성하는 반응 생성물을 나타내는 개략도이다.
도 7은 처리 가스로서 Cl2 가스를 이용해 Al 함유 금속막을 에칭한 후, O2 가스, 또는 O2 가스 및 CF4 가스를 이용해서 후처리를 실시한 경우의 챔버 내에서 생성하는 반응 생성물을 나타내는 개략도이다.
도 8은 제 2 실시 형태의 처리 방법을 실시하기 위한 처리 시스템을 나타내는 개략 평면도이다.
도 9는 도 8의 처리 시스템에 탑재된 플라즈마 에칭 장치를 나타내는 단면도이다.
도 10은 제 2 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 11은 처리 가스로서 SF6 가스를 이용해 Mo계 재료막을 에칭한 경우의 챔버 내에서 생성하는 반응 생성물을 나타내는 개략도이다.
도 12는 처리 가스로서 SF6 가스 및 O2 가스를 이용해 Mo계 재료막을 에칭한 경우의 챔버 내에서 생성하는 반응 생성물을 나타내는 개략도이다.
이하, 첨부 도면을 참조해 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다.
＜본 발명의 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 방법이 적용되는 기판의 구조＞
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 방법이 적용되는 기판의 구조를 나타내는 단면도이다.
이 기판(S)은 유리 기판 상에 탑 게이트형 TFT가 형성된 구조를 갖고 있다. 구체적으로는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 유리 기판(1) 상에 Mo계 재료(Mo, MoW)로 이루어지는 차광층(2)이 형성되고, 그 위에 절연막(3)을 사이에 두고 반도체층인 폴리 실리콘으로 이루어지는 폴리 실리콘막(p-Si막)(4)이 형성되고, 그 위에 게이트 절연막(5)을 사이에 두고 Mo계 재료(Mo, MoW)로 이루어지는 게이트 전극(6)이 형성되고, 그 위에 층간 절연막(7)이 형성된다. 층간 절연막(7)에는 컨택트 홀이 형성되고, 층간 절연막(7) 상에 컨택트 홀을 통해서 p-Si막(4)에 접속되는 소스 전극(8a) 및 드레인 전극(8b)이 형성된다. 소스 전극(8a) 및 드레인 전극(8b)은, 예를 들면, 티탄막, 알루미늄막, 티탄막을 차례로 적층하는 Ti/Al/Ti 구조의 Al 함유 금속막으로 이루어진다. 소스 전극(8a) 및 드레인 전극(8b) 위에는, 예를 들면 SiN막으로 이루어지는 보호막(도시하지 않음)이 형성되고, 보호막 위에 소스 전극(8a) 및 드레인 전극(8b)에 접속되는 투명 전극(도시하지 않음)이 형성된다.
＜제 1 실시 형태＞
우선, 제 1 실시 형태에 대해 설명한다.
제 1 실시 형태에서는, 도 1에 나타내는 기판(S)의 소스 전극(8a) 및 드레인 전극(8b)을 형성할 때의 Al 함유 금속막의 에칭 처리를 예를 들어 설명한다. 또, 소스 전극(8a) 및 드레인 전극(8b)을 형성하기 위한 Al 함유 금속막의 에칭 시에는, 그 위에 소정의 패턴을 갖는 레지스트막(도시하지 않음)이 형성되고, 그것을 마스크로 해서 플라즈마 에칭이 행해진다.
[제 1 실시 형태에 이용하는 처리 시스템 및 플라즈마 에칭 장치 등의 장치 구성]
먼저, 제 1 실시 형태에 이용하는 처리 시스템 및 플라즈마 에칭 장치 등의 장치 구성에 대해 설명한다.
도 2는 제 1 실시 형태의 처리 방법을 실시하기 위한 처리 시스템을 나타내는 개략 평면도, 도 3은 도 2의 처리 시스템에 탑재된 플라즈마 에칭 장치를 나타내는 단면도, 도 4는 도 2의 처리 시스템에 탑재된 후처리 장치를 나타내는 개략도이다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 처리 시스템(100)은 멀티 챔버 타입의 처리 시스템이며, 진공 반송실(10)과, 로드록실(20)과, 2개의 플라즈마 에칭 장치(30)와, 후처리 장치(40)를 갖고 있다. 플라즈마 에칭 장치(30) 및 후처리 장치(40)는 소정의 감압 분위기 하에서 처리가 행해진다. 진공 반송실(10)은 평면 형상이 직사각형 형상을 이루고, 로드록실(20)과, 2개의 플라즈마 에칭 장치(30)와, 후처리 장치(40)와는, 진공 반송실(10)의 각 벽부에 게이트 밸브(G)를 통해서 연접되어 있다. 로드록실(20)의 외측에는 직사각형 형상의 기판(S)을 수용하는 캐리어(50)가 배치되어 있다.
이들 2개의 캐리어(50)의 사이에는 반송 기구(60)가 마련되어 있고, 이 반송 기구(60)는 상하 2단으로 마련된 픽(61)(1개만 도시) 및 이들을 일체적으로 진출 퇴피 및 회전 가능하게 지지하는 베이스(62)를 갖고 있다.
진공 반송실(10)은 소정의 감압 분위기로 유지하는 것이 가능하고, 그 내에는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 진공 반송 기구(70)가 마련되어 있다. 그리고, 이 진공 반송 기구(70)에 의해, 로드록실(20), 2개의 플라즈마 에칭 장치(30), 및 후처리 장치(40)의 사이에서 기판(S)이 반송된다. 진공 반송 기구(70)는 선회 가능 및 상하 이동 가능한 베이스(71) 상에 2개 기판 반송 암(72)(1개만 도시)이 전후 이동 가능하게 마련되어 있다.
로드록실(20)은 대기 분위기에 있는 캐리어(50)와 감압 분위기에 있는 진공 반송실(10)의 사이에서 기판(S)을 이송하기 위한 것이고, 진공 분위기와 대기 분위기를 단시간에 전환할 수 있도록 되어 있다. 로드록실(20)은 기판 수용부가 상하 2단으로 마련되어 있고, 각 기판 수용부 내에는 기판(S)이 포지셔너(도시하지 않음)에 의해 위치 맞춤되도록 되어 있다.
플라즈마 에칭 장치(30)는 기판(S)의 Al 함유 금속막을 에칭하기 위한 것이고, 도 3에 나타내는 바와 같이, 예를 들면, 내벽면이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 구성되는 각통 형상의 기밀의 본체 용기(101)를 갖는다. 이 본체 용기(101)는 분해 가능하게 조립할 수 있고, 접지되어 있다. 본체 용기(101)는 유전체벽(102)에 의해 상하로 구획되어 있고, 위쪽은 안테나실을 구성하는 안테나 용기(103)로 이루어져 있고, 아래쪽은 처리실을 구성하는 챔버(처리 용기)(104)로 이루어져 있다. 유전체벽(102)은 챔버(104)의 천정벽을 구성하고 있고, Al2O3 등의 세라믹스, 석영 등으로 구성되어 있다.
본체 용기(101)에 있어서의 안테나 용기(103)의 측벽(103a)과 챔버(104)의 측벽(104a)의 사이에는 내측으로 돌출하는 지지 선반(105)이 마련되어 있고, 이 지지 선반(105) 위에 유전체벽(102)이 탑재된다.
유전체벽(102)의 아래쪽 부분에는, 처리 가스 공급용의 샤워 케이스(111)가 끼워져 있다. 샤워 케이스(111)는 십자 형상으로 마련되어 있고, 유전체벽(102)을 아래로부터 지지하는 빔 구조로 되어 있다. 샤워 케이스(111)는 복수개의 서스펜더(도시하지 않음)에 의해 본체 용기(101)의 천정에 매달린 상태로 되어 있다.
이 샤워 케이스(111)는 도전성 재료, 예를 들면 그 내면 또는 외면이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 구성되어 있다. 이 샤워 케이스(111)에는 수평으로 연장하는 가스 유로(112)가 형성되어 있고, 이 가스 유로(112)에는, 아래쪽을 향해서 연장하는 복수의 가스 토출 구멍(112a)이 연통하고 있다.
한편, 유전체벽(102)의 표면 중앙에는, 이 가스 유로(112)에 연통하도록 가스 공급관(121)이 마련되어 있다. 가스 공급관(121)은 본체 용기(101)의 천정으로부터 그 외측으로 관통하고, 분기관(121a, 121b)으로 분기되어 있다. 분기관(121a)에는, 염소 함유 가스, 예를 들면 Cl2 가스를 공급하는 염소 함유 가스 공급원(122)이 접속되어 있다. 또, 분기관(121b)에는, 퍼지 가스나 희석 가스로서 이용되는, Ar 가스, N2 가스 등의 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급원(123)에 접속되어 있다. 염소 함유 가스는 에칭 가스 및 드라이 클리닝 가스로서 이용된다. 분기관(121a, 121b)에는 매스 플로우 콘트롤러 등의 유량 제어기나 밸브 시스템이 마련되어 있다.
가스 공급관(121), 분기관(121a, 121b), 염소 함유 가스 공급원(122), 불활성 가스 공급원(123), 및 유량 제어기 및 밸브 시스템은 처리 가스 공급 기구(120)를 구성한다.
플라즈마 에칭 장치(30)에서는, 처리 가스 공급 기구(120)로부터 공급된 염소 함유 가스가 샤워 케이스(111) 내에 공급되고, 그 하면의 가스 토출 구멍(112a)으로부터 챔버(104) 내에 토출되고, 기판(S)의 Al 함유 금속막의 에칭 또는 챔버(104)의 드라이 클리닝이 행해진다. 염소 함유 가스로서는, 염소(Cl2) 가스가 바람직하지만, 3염화 붕소(BCl3) 가스, 4염화탄소(CCl4) 가스 등을 이용할 수도 있다.
안테나 용기(103) 내에는, 고주파(RF) 안테나(113)가 배열되어 있다. 고주파 안테나(113)는, 동이나 알루미늄 등의 도전성이 좋은 금속으로 구성되는 안테나선(113a)을 고리 형상이나 소용돌이 형상 등의 종래에 이용되는 임의의 형상으로 배치해서 구성된다. 복수의 안테나부를 갖는 다중 안테나이어도 좋다. 고주파 안테나(113)는 절연 부재로 이루어지는 스페이서(117)에 의해 유전체벽(102)으로부터 이간되어 있다.
안테나선(113a)의 단자(118)에는 안테나 용기(103)의 위쪽으로 연장하는 급전 부재(116)가 접속되어 있다. 급전 부재(116)의 상단에는, 급전선(119)이 접속되어 있고, 급전선(119)에는 정합기(114) 및 고주파 전원(115)이 접속되어 있다. 그리고, 고주파 안테나(113)에, 고주파 전원(115)으로부터 주파수가 예를 들면 13.56MHz의 고주파 전력이 공급됨으로써, 챔버(104) 내에 유도 전계가 형성되고, 이 유도 전계에 의해 샤워 케이스(111)로부터 공급된 처리 가스가 플라즈마화되어, 유도 결합 플라즈마가 생성된다.
챔버(104) 내의 저벽에는, 액자 형상을 이루는 절연체로 이루어지는 스페이서(134)를 통해서, 기판(G)을 탑재하는 기판 탑재대(130)가 마련되어 있다. 기판 탑재대(130)는, 상술한 스페이서(134) 위에 마련된, 기재(131)와, 기재(131) 위에 마련된 정전 척(132)과, 기재(131) 및 정전 척(132)의 측벽을 덮는 측벽 절연 부재(133)를 갖고 있다. 기재(131) 및 정전 척(132)은 기판(S)의 형상에 대응한 직사각형 형상을 이루고, 기판 탑재대(130)의 전체가 사각판 형상 또는 기둥 형상으로 형성되어 있다. 스페이서(134) 및 측벽 절연 부재(133)는 알루미나 등의 절연성 세라믹스로 구성되어 있다.
정전 척(132)은 기재(131)의 표면에 형성된 세라믹스 용사막으로 이루어지는 유전체층(145)과, 유전체층(145)의 내부에 마련된 흡착 전극(146)을 갖는다. 흡착 전극(146)은 판 형상, 막 형상, 격자 형상, 망 형상 등의 여러 형태를 취할 수 있다. 흡착 전극(146)에는, 급전선(147)을 통해서 직류 전원(148)이 접속되어 있고, 흡착 전극(146)에 직류 전압이 인가되도록 되어 있다. 흡착 전극(146)에의 급전은 스위치(도시하지 않음)로 온 오프되도록 되어 있다. 흡착 전극(146)에 직류 전압을 인가함으로써, 쿨롱력이나 존슨·라벡력(Johnson-Rahbek) 등의 정전 흡착력이 발생해서 기판(S)이 흡착된다.
정전 척(132)의 유전체층(145)은 혼합 용사막으로 구성되어 있다. 혼합 용사막은 알루미나(Al2O3)와, 이트리아(Y2O3)와, 규소 화합물의 혼합물을 용사해서 형성된 것이다. Y2O3는 재질적으로 플라즈마 내성이 높고, 또, Al2O3는 염소 함유 가스에 대한 화학적 내성이 높고, 또한 규소 화합물은 유리질로 되어 Y2O3 및 Al2O3의 입자계를 매립해서 치밀화하는 작용이 있기 때문에, 혼합 용사막은 Cl2 가스 등의 염소 함유 가스의 플라즈마에 대해서 높은 내성을 갖는다. 혼합 용사막으로서는, 규소 화합물로서 산화 규소(SiO2)를 이용한 Al2O3·Y2O3·SiO2막이 바람직하다. 또, 규소 화합물로서 질화 규소(Si3N4)를 이용한 Al2O3·Y2O3·SiO2·Si3N4막도 바람직하게 이용할 수 있다. 정전 척(132)의 흡착 전극(146)은 종래부터 이용되고 있는 텅스텐(W) 또는 몰리브덴(Mo)으로 구성되어 있다. 이들은 염소 함유 가스의 플라즈마에 대한 내성이 높다.
기재(131)에는, 급전선(151)을 통해서 바이어스 인가용의 고주파 전원(153)이 접속되어 있다. 또, 급전선(151)의 기재(131)와 고주파 전원(153)의 사이에는 정합기(152)가 마련되어 있다. 고주파 전원(153)은 기재(131) 상의 기판(S)에 이온을 인입하기 위한 것이며, 50kHz ~ 10MHz의 범위의 주파수가 이용되고, 예를 들면 3.2MHz이다.
또, 기판 탑재대(130)의 기재(131) 내에는, 기판(S)의 온도를 제어하기 위한 온도 조정 기구 및 온도 센서(모두 도시하지 않음)가 마련되어 있다. 또, 기판 탑재대(130)에 기판(S)이 탑재된 상태에서, 기판(S)과 기판 탑재대(130)의 사이에서 열 전달을 위한 전열 가스, 예를 들면 He 가스를 공급하는 전열 가스 공급 기구(도시하지 않음)가 마련되어 있다. 또한, 기판 탑재대(130)에는, 기판(S)의 주고받음을 행하기 위한 복수의 승강 핀(도시하지 않음)이 정전 척(132)의 상면에 대해서 돌출 가능하게 마련되어 있고, 기판(S)의 주고받음은, 정전 척(132)의 상면으로부터 위쪽으로 돌출한 상태의 승강 핀에 대해서 행해진다.
챔버의 측벽(104a)에는, 기판(S)을 챔버(104)에 대해서 반입출하기 위한 반입출구(155)가 마련되어 있고, 반입출구(155)는 게이트 밸브(G)에 의해 개폐 가능하도록 되어 있다. 게이트 밸브(G)를 열림으로 함으로써, 진공 반송실(10) 내에 마련된 진공 반송 기구(70)에 의해 반입출구(155)를 통해서 기판(S)의 반입출이 가능해진다.
챔버(104)의 저벽의 가장자리 또는 모서리부에는 복수의 배기구(159)(2개만 도시)가 형성되어 있고, 각 배기구(159)에는 배기부(160)가 마련되어 있다. 배기부(160)는 배기구(159)에 접속된 배기 배관(161)과, 배기 배관(161)의 개방도를 조정함으로써 챔버(104) 내의 압력을 제어하는 자동 압력 제어 밸브(APC)(162)와, 챔버(104) 내를 배기 배관(161)을 통해서 배기하기 위한 진공 펌프(163)를 갖고 있다. 그리고, 진공 펌프(163)에 의해 챔버(104) 내가 배기되고, 플라즈마 에칭 처리중, 자동 압력 제어 밸브(APC)(162)의 개방도를 조정함으로써 챔버(104) 내를 소정의 진공 분위기로 설정, 유지한다.
후처리 장치(40)는 기판(S)의 Al 함유 금속막을 에칭한 후, 부식 억제를 위한 후처리를 행하기 위한 것이다. 후처리 장치(40)는 도 4에 나타내는 바와 같이, 플라즈마 에칭 장치(30)와는 다른 가스를 공급하는 처리 가스 공급 기구(120')를 처리 가스 공급 기구(120)를 대신하여 갖고 있다. 도 4에는 그 이외의 구성을 생략하고 있지만, 플라즈마 에칭 장치(30)와 마찬가지로 구성되어 있다. 또, 이하의 설명에 대해서는, 플라즈마 에칭 장치(30)와 동일 부재는 동일 부호를 부여하고 설명한다.
후처리 장치(40)의 처리 가스 공급 기구(120')는, 가스 공급관(121')과, 본체 용기(101)의 위쪽 외측으로 가스 공급관(121')으로부터 분기하는 분기관(121a', 121b', 121c')과, 분기관(121a')에 접속된, O2 가스를 공급하는 O2 가스 공급원(124)과, 분기관(121b')에 접속된, 불소 함유 가스를 공급하는 불소 함유 가스 공급원(125)과, 분기관(121c')에 접속된, 퍼지 가스나 희석 가스로서 Ar 가스, N2 가스 등의 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급원(126)을 갖는다. 가스 공급관(121')은, 플라즈마 에칭 장치(30)의 가스 공급관(121)과 마찬가지로, 샤워 케이스(111)의 가스 유로(112)에 접속되어 있다(도 3 참조). 분기관(121a', 121b', 121c')에는 매스 플로우 콘트롤러 등의 유량 제어기나 밸브 시스템이 마련되어 있다.
후처리 장치(40)에서는, 처리 가스 공급 기구(120')로부터 공급된 O2 가스, 또는 O2 가스와 불소 함유 가스가 샤워 케이스(111)를 통해서 챔버(104) 내로 토출되고, 기판(S)의 에칭 후의 Al 함유 금속막의 부식 억제 처리가 행해진다. 불소 함유 가스로서는, 4불화 탄소(CF4)를 바람직하게 이용할 수 있지만, 6불화 유황(SF6) 등을 이용할 수도 있다.
또, 후처리 장치(40)에서는, 정전 척(132)의 유전체층(145)에는 염소 함유 가스의 플라즈마에 대한 내성이 요구되지 않기 때문에, 유전체층(145)을, 종래와 마찬가지로, Al2O3 또는 Y2O3로 이루어지는 용사막으로 구성할 수 있다. 또, 후처리 장치(40)는 부식 억제 처리를 실시할 뿐이기 때문에 정전 척(132)이 마련되지 않아도 좋다.
처리 시스템(100)은 제어부(80)를 더 갖고 있다. 제어부(80)는 CPU 및 기억부를 구비한 컴퓨터로 구성되어 있고, 처리 시스템(100)의 각 구성부(진공 반송실(10), 로드록실(20), 플라즈마 에칭 장치(30), 후처리 장치(40), 반송 기구(60), 진공 반송 기구(70)의 각 구성부)는, 기억부에 기억된 처리 레시피(프로그램)에 근거해서 소정의 처리가 행해지도록 제어된다. 처리 레시피는 하드 디스크, 컴팩트 디스크, 반도체 메모리 등의 기억 매체에 저장되어 있다.
[제 1 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 방법]
다음으로, 이상의 처리 시스템(100)에 의한 제 1 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 방법에 대해 도 5의 흐름도를 참조해서 설명한다.
여기에서는, 처리 시스템(100)에 의해, 기판(S)에 형성된 소스 전극(8a) 및 드레인 전극(8b)을 형성하기 위한 Al 함유 금속막인 Ti/Al/Ti 막의 플라즈마 에칭 처리를 실시한다.
먼저, 플라즈마 에칭 장치(30)에서의 플라즈마 에칭 처리에 있어서, 생성되는 반응 생성물이 드라이 클리닝 가능한 것으로 되도록, 처리 가스를 선정한다(스텝 1).
구체적으로는, 본 실시 형태에서는 처리 가스로서 염소 함유 가스, 예를 들면 Cl2 가스를 선정한다. 염소 함유 가스를 이용해 Ti/Al/Ti 막을 플라즈마 에칭하는 경우, 도 6에 나타내는 바와 같이, 반응 생성물로서 주로 AlClx가 생성되고, 이들의 일부가 챔버벽에 부착해서 퇴적물(디포)로 되지만, AlClx는 증기압이 높아 드라이 클리닝으로 제거 가능하다.
한편, 종래와 같이, Ti/Al/Ti 막을 Cl2 가스로 에칭한 후, 동일 챔버 내에서 부식 억제의 후처리를 실시하는 경우, 도 7에 나타내는 바와 같이, 후처리 가스로서 O2 가스를 공급해서 플라즈마 처리를 실시하면, 부착한 AlClx와 O2 가스가 반응해서 챔버 내에서 증기압이 낮은 AlOx가 생성되고, 또 추가로 부식 억제 효과를 높이기 위해서, O2 가스에 더해서 불소 함유 가스, 예를 들면 CF4 가스를 공급하면, 챔버 내에서 AlOx에 더해서, 역시 증기압이 낮은 AlFx도 생성된다. 이들 AlOx 및 AlFx는, 증기압이 낮기 때문에, 휘발하지 않고, 챔버벽에 부착해서 퇴적물(디포)로 되기 쉽다. 그래서, 이들이 벗겨지면 파티클의 원인이 되어, 제품에 악영향을 준다. 또, 이들은 안정성이 높기 때문에, 드라이 클리닝으로는 제거하는 것이 곤란하다.
그래서, 본 실시 형태에서는, 챔버 내에서 반응 생성물로서 드라이 클리닝이 가능한 AlClx가 생성되고, 파티클의 원인으로 되어 드라이 클리닝으로는 제거가 곤란한 AlOx 및 AlFx가 생성되지 않도록, 플라즈마 에칭 장치(30)에 있어서의 기판(S)의 처리 가스를, 에칭 가스인 염소 함유 가스(Cl2 가스)만으로 한다.
이와 같이 해서 플라즈마 에칭시의 처리 가스를 선정한 후, 기판(S)에 형성된 Al 함유 금속막인 Ti/Al/Ti 막에 대해, 플라즈마 에칭 장치(30)에 의해, 미리 선정된 처리 가스인 염소 함유 가스, 예를 들면 Cl2 가스를 이용해서 플라즈마 에칭 처리를 실시한다(스텝 2).
이하, 스텝 2의 플라즈마 에칭 처리에 대해 구체적으로 설명한다.
캐리어(50)로부터 반송 기구(60)에 의해 기판(S)을 취출하고, 로드록실(20)로 반송하고, 진공 반송실(10) 내의 진공 반송 기구(70)가 로드록실(20)로부터 기판(S)을 받아 플라즈마 에칭 장치(30)로 반송한다.
플라즈마 에칭 장치(30)에 있어서는, 우선, 진공 펌프(163)에 의해 챔버(104) 내를 진공 반송실(10)에 적합한 압력으로 조정하고, 게이트 밸브(G)를 개방해서 반입출구(155)로부터 진공 반송 기구(70)에 의해 기판(S)을 챔버(104) 내에 반입하고, 기판 탑재대(130) 상에 기판(S)을 탑재시킨다. 진공 반송 기구(70)를 챔버(104)로부터 퇴피시킨 후, 게이트 밸브(G)를 닫는다.
이 상태에서, 자동 압력 제어 밸브(APC)(162)에 의해 챔버(104) 내의 압력을 소정의 진공도로 조정함과 아울러, 처리 가스 공급 기구(120)로부터 샤워 케이스(111)를 개입시켜, 처리 가스로서 에칭 가스인 염소 함유 가스, 예를 들면 Cl2 가스를 챔버(104) 내에 공급한다. 염소 함유 가스에 더해서 희석 가스로서 Ar 가스 등의 불활성 가스를 공급해도 좋다.
이때, 기판(S)은 정전 척(132)에 의해 흡착되고, 온도 조정 기구(도시하지 않음)에 의해 온도 조정된다.
다음으로, 고주파 전원(115)으로부터 예를 들면 13.56MHz의 고주파를 고주파 안테나(113)에 인가하고, 이것에 의해 유전체벽(102)을 통해서 챔버(104) 내에 균일한 유도 전계를 형성한다. 이와 같이 해서 형성된 유도 전계에 의해, 염소 함유 가스의 플라즈마가 생성된다. 이와 같이 해서 생성된, 고밀도의 유도 결합 플라즈마에 의해, 기판(S)의 Al 함유 금속막인 Ti/Al/Ti 막이 에칭된다.
이때, 플라즈마 에칭 장치(30)에서는, 상술한 바와 같이 반응 생성물로서 AlClx가 생성되고, 그 일부가 챔버(104) 내의 벽부 등에 부착한다. 한편, AlOx 및 AlFx는 거의 생성되지 않는다.
다음으로, 플라즈마 에칭 후의 기판(S)의 Al 함유 금속막인 Ti/Al/Ti 막에 대해, 후처리 장치(40)에 의해, O2 가스, 또는 O2 가스 및 불소 함유 가스, 예를 들면 CF4 가스를 이용해서 부식 억제를 위한 후처리를 실시한다(스텝 3).
이하, 스텝 3의 후처리에 대해 구체적으로 설명한다.
진공 반송 기구(70)에 의해, 플라즈마 에칭 장치(30)로부터 에칭 처리 후의 기판(S)을 취출하고, 후처리 장치(40)로 반송한다.
후처리 장치(40)에서는, 플라즈마 에칭 장치(30)와 마찬가지로, 기판(S)을 챔버(104) 내에 반입하고, 기판 탑재대(130) 상에 탑재시키고, 챔버(104) 내의 압력을 소정의 진공도로 조정함과 아울러, 처리 가스 공급 기구(120')로부터 샤워 케이스(111)를 통해서, 후처리 가스로서 O2 가스, 또는 O2 가스와 불소 함유 가스, 예를 들면 CF4 가스를 챔버(104) 내에 공급한다. 이들에 더해서 희석 가스로서 Ar 등의 불활성 가스를 공급해도 좋다.
그리고, 플라즈마 에칭 장치(30)와 마찬가지로, 유도 전계에 의해, 후처리 가스인 O2 가스, 또는 O2 가스와 불소 함유 가스의 플라즈마가 생성되고, 이와 같이 해서 생성된 유도 결합 플라즈마에 의해, 에칭된 Al 함유 금속막인 Ti/Al/Ti 막의 부식 억제 처리가 행해진다.
이때, 후처리 장치(40)에서는, 에칭 처리가 행해지지 않기 때문에 반응 생성물의 발생량은 적다.
후처리 장치(40)에서의 후처리의 후의 기판(S)을, 진공 반송 기구(70)에 의해, 후처리 장치(40)의 챔버(104)로부터 취출하고, 로드록실(20)에 반송하고, 반송 기구(60)에 의해 캐리어(50)에 되돌린다.
이상과 같은 플라즈마 에칭 처리(스텝 2) 및 후처리(스텝 3)를 1회 또는 2회 이상의 소정 회수 행한 후, 플라즈마 에칭 장치(30)의 챔버(104) 내의 드라이 클리닝 처리를 실시한다(스텝 4).
드라이 클리닝은, 기판 탑재대(130) 상에 기판(S)을 탑재하지 않는 상태에서, 챔버(104) 내에 드라이 클리닝 가스로서 플라즈마 에칭시의 에칭 가스와 마찬가지로, 염소 함유 가스, 예를 들면 Cl2 가스를 공급하고, 플라즈마 에칭시와 마찬가지의 유도 결합 플라즈마에 의해 실시한다.
이 드라이 클리닝에 의해, 플라즈마 에칭 장치(30)의 챔버(104)에 부착한 AlClx를 제거할 수 있다. 즉, 플라즈마 에칭 장치(30)에서는, 종래와 같은, O2 가스, 또는 O2 가스와 불소 함유 가스에 의한 부식 억제 처리를 실시하지 않기 때문에, 반응 생성물로서 드라이 클리닝에 의해 제거가 곤란한 AlOx 및 AlFx가 생성되지 않아, 드라이 클리닝이 가능해진다.
또, 드라이 클리닝 시에는, 기판 탑재대(130) 상에 기판(S)이 탑재되지 않고, 정전 척(132)에 기판(S)이 존재하지 않기 때문에, 드라이 클리닝 가스인 염소 함유 가스의 플라즈마가 직접 정전 척(132)에 작용한다.
종래, 플라즈마 에칭 장치는 드라이 클리닝을 실시하지 않기 때문에, 정전 척에 기판(S)을 탑재하지 않는 상태에서 플라즈마 처리를 실시하지 않고, 정전 척의 유전체층은 Y2O3나 Al2O3의 용사막으로 충분했다. 그러나, 드라이 클리닝 시에 염소 함유 가스의 플라즈마가 직접 작용하면, 유전체층이 Y2O3나 Al2O3의 용사막에서는 데미지가 미쳐, 수명이 짧아질 우려가 있다는 것이 판명되었다. 이 문제를 해소하기 위해서, 드라이 클리닝 시에, 기판 탑재대(130) 상에 더미 기판인 원료 유리를 탑재한 상태에서 드라이 클리닝을 실시하는 것이 생각되지만, 이 경우에는, 원료 유리를 플라즈마 에칭 장치(30)에 대해서 반입/반출하는 공정이 발생해서, 생산성이 저하해 버린다.
그래서, 본 실시 형태에서는, 정전 척(132)의 유전체층(145)으로서, Al2O3와, Y2O3와, 규소 화합물의 혼합물을 용사해서 형성된 혼합 용사막을 이용한다. Y2O3는 재질적으로 플라즈마 내성이 높고, 또, Al2O3는 염소 함유 가스에 대한 화학적 내성이 높고, 또한 규소 화합물은 유리질로 되어 Y2O3 및 Al2O3의 입자계를 매립해서 치밀화하는 작용이 있기 때문에, 혼합 용사막은 Cl2 가스 등의 염소 함유 가스의 플라즈마에 대한 내성이 높아져, 드라이 클리닝 시에 원료 유리를 탑재하지 않고, 소망의 수명을 유지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 혼합 용사막으로서는 Al2O3·Y2O3·SiO2막이 바람직하다. 또, Al2O3·Y2O3·SiO2·Si3N4막도 바람직하게 이용할 수 있다. 정전 척(132)의 흡착 전극(146)은 종래부터 이용되고 있는 텅스텐(W) 또는 몰리브덴(Mo)을 이용함으로써, 염소 함유 가스의 플라즈마에 대해서 높은 내성을 나타낸다.
실제로, Al2O3와 혼합 용사막(Al2O3·Y2O3·SiO2)에 대해서, 염소 함유 가스인 Cl2 가스의 플라즈마에 대한 삭감량을 비교했다. 그 결과, 혼합 용사막의 삭감량을 1로 해서 규격화한 삭감량은 Al2O3에서는 9로 되고, 혼합 용사막이 염소 함유 가스의 플라즈마에 대해서 높은 내성을 갖는 것이 확인되었다.
이와 같이, 플라즈마 에칭 처리(스텝 2) 및 후처리(스텝 3)를 소정 회수 행한 후, 드라이 클리닝(스텝 4)을 실시하는 사이클을 반복하면, 플라즈마 에칭 장치(30)의 챔버(104) 내에 부착한 퇴적물(디포)에 벗겨짐이 생기기 시작하게 된다. 이 때문에, 이러한 사이클을 소정 회수 반복한 후, 챔버(104)를 개방해서 챔버 클리닝(스텝 5)을 실시한다. 챔버 클리닝은, 퇴적물을 알코올로 닦아내는 것, 또는 특수 물약으로 세정하는 것 등에 의해 행해진다.
이상과 같이 본 실시 형태에서는, 플라즈마 에칭 장치(30)에서의 에칭 처리에 있어서, 생성되는 반응 생성물이 드라이 클리닝 가능한 것으로 되도록, 기판(S)을 처리하는 처리 가스를, 에칭 가스인 염소 함유 가스, 예를 들면 Cl2 가스만으로 하고, 종래, 에칭 후에 동일 챔버 내에서 행해진 부식 억제를 위한 O2 가스 또는 O2 가스와 불소 함유 가스에 의한 플라즈마 처리를 별개로 마련된 후처리 장치(40)에서 실시한다. 이 때문에, 플라즈마 에칭 처리 시에 증기압이 낮은 AlOx 및 AlFx는 발생하지 않고, 챔버에 생기는 퇴적물(디포)은 증기압이 높은 AlClx만으로 된다. 이 때문에, 종래보다 챔버 내의 퇴적물(디포) 자체가 감소함과 아울러, 챔버 내의 퇴적물(디포)이 드라이 클리닝에 의해 제거 가능해져, 챔버를 개방해서 행해지는 챔버 클리닝의 주기, 즉 보수 사이클을 현저하게 길게 할 수 있다.
또, 플라즈마 에칭 장치(30)에 있어서의 정전 척(132)의 유전체층(145)이, 드라이 클리닝 시의 염소 함유 플라즈마에 대해서 내성을 갖기 때문에, 드라이 클리닝을 실시해도 정전 척의 수명을 확보할 수 있다.
＜제 2 실시 형태＞
다음으로, 제 2 실시 형태에 대해 설명한다.
본 실시 형태에서는, 도 1에 나타내는 기판(S)의 게이트 전극(6) 또는 차광층(2)을 형성할 때의 Mo계 재료막의 에칭 처리를 예로 들어 설명한다. 또, 게이트 전극(6) 또는 차광층(2)을 형성하기 위한 Mo계 재료막의 에칭시에는, 그 위에 소정의 패턴을 갖는 레지스트막(도시하지 않음)이 형성되고, 그것을 마스크로 해서 플라즈마 에칭이 행해진다.
[제 2 실시 형태에 이용하는 처리 시스템 및 플라즈마 에칭 장치의 장치 구성]
먼저, 제 2 실시 형태에 이용하는 처리 시스템 및 플라즈마 에칭 장치의 장치 구성에 대해 설명한다.
도 8은 본 실시 형태의 처리 방법을 실시하기 위한 처리 시스템을 나타내는 개략 평면도, 도 9는 도 8의 처리 시스템에 탑재된 플라즈마 에칭 장치를 나타내는 단면도이다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 처리 시스템(200)은, 기본적으로 도 2의 처리 시스템(100)과 마찬가지의 멀티 챔버 타입의 처리 시스템으로서 구성된다. 본 실시 형태의 처리 시스템(200)은 2개의 플라즈마 에칭 장치(30)와, 후처리 장치(40) 대신에, 3개의 플라즈마 에칭 장치(90)가 마련되어 있는 것 외는, 도 2의 처리 시스템(100)과 마찬가지의 구성을 갖고 있다. 다른 구성은 도 2와 동일하므로, 동일 부호를 부여하고 설명을 생략한다.
플라즈마 에칭 장치(90)는 기판(S)의 Mo계 재료막을 에칭하기 위한 것이고, 도 9에 나타내는 바와 같이, 처리 가스 공급 기구(120) 대신에 처리 가스 공급 기구(220)가 마련되고, 정전 척(132) 대신에 정전 척(232)이 마련되어 있는 것 외는, 도 3의 플라즈마 에칭 장치(30)와 마찬가지의 구성을 갖고 있다. 따라서, 도 3과 동일한 것에는 동일 부호를 부여하고 설명을 생략한다.
처리 가스 공급 기구(220)는, 가스 공급관(221)과, 본체 용기(101)의 위쪽 외측으로 가스 공급관(221)로부터 분기하는 분기관(221a, 221b)과, 분기관(221a)에 접속된, 불소 함유 가스인 SF6 가스를 공급하는 SF6 가스 공급원(222)과, 분기관(221b)에 접속된, 퍼지 가스나 희석 가스로서 Ar 가스, N2 가스 등의 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급원(223)을 갖는다. 가스 공급관(221)은, 도 3의 플라즈마 에칭 장치(30)의 가스 공급관(121)과 마찬가지로, 샤워 케이스(111)의 가스 유로(112)에 접속되어 있다. 불소 함유 가스는 에칭 가스 및 드라이 클리닝 가스로서 이용된다. 또, 불소 함유 가스로서는, SF6 가스 외, CF4 또는 NF3를 이용할 수도 있다.
정전 척(232)은, 기재(131)의 표면에 형성된 세라믹스 용사막으로 이루어지는 유전체층(245)과, 유전체층(245)의 내부에 마련된 흡착 전극(246)을 갖는다. 흡착 전극(246)은 판 형상, 막 형상, 격자 형상, 망 형상 등의 여러 형태를 취할 수 있다. 흡착 전극(246)에는, 급전선(147)을 통해서 직류 전원(148)이 접속되어 있고, 흡착 전극(246)에 직류 전압이 인가되도록 되어 있다. 흡착 전극(246)으로의 급전은 스위치(도시하지 않음)로 온 오프되도록 되어 있다. 흡착 전극(246)에 직류 전압을 인가함으로써, 쿨롱력이나 존슨·라벡력 등의 정전 흡착력이 발생해서 기판(S)이 흡착된다.
정전 척(232)의 유전체층(245)은, 알루미나(Al2O3)와 이트리아(Y2O3)와 규소 화합물의 혼합물을 용사해서 형성된 혼합 용사막, 또는 Y2O3로 구성되어 있다. 또, 정전 척(232)의 흡착 전극(246)은 알루미늄(Al)으로 구성되어 있다. 유전체층(245)을 구성하는 알루미나(Al2O3)와 이트리아(Y2O3)와 규소 화합물의 혼합물, 및 Y2O3, 및 흡착 전극(246)을 구성하는 Al는, 불소계 가스인 SF6의 플라즈마에 대해서 높은 내성을 갖는다.
[제 2 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 방법]
다음으로, 이상의 처리 시스템(200)에 의한 제 2 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 방법에 대해 도 10의 흐름도를 참조해서 설명한다.
여기에서는, 처리 시스템(200)에 의해, 기판(S)에 형성된 Mo계 재료막, 예를 들면 Mo막 또는 MoW막의 플라즈마 에칭 처리를 실시한다.
먼저, 플라즈마 에칭 장치(90)에서의 에칭 처리에 있어서, 생성되는 반응 생성물이 드라이 클리닝 가능한 것으로 되도록 처리 가스를 선정한다(스텝 11).
구체적으로는, 본 실시 형태에서는 처리 가스로서 불소 함유 가스인 SF6 가스를 선정한다. SF6 가스를 이용해서 Mo막이나 MoW막과 같은 Mo계 재료막을 플라즈마 에칭하는 경우, 도 11에 나타내는 바와 같이, 반응 생성물로서 주로 MoFx가 생성되고, 이들의 일부가 챔버벽에 부착해서 퇴적물(디포)로 되지만, MoFx는 증기압이 높아 드라이 클리닝으로 제거 가능하다.
한편, 종래와 같이, Mo계 재료막을 SF6 가스와 O2 가스를 이용해서 에칭하는 경우에는, 도 12에 나타내는 바와 같이, 반응 생성물로서 MoFx 외, MoFxOy나 MoOx도 생성된다. 이들 중 MoOx는 증기압이 낮기 때문에, 휘발하지 않고, 챔버벽에 부착해서 퇴적물(디포)로 되기 쉽다. 그래서, 퇴적물인 MoOx가 벗겨지면 파티클의 원인으로 되어, 제품에 악영향을 준다. 또, MoOx는 안정성이 높기 때문에, 드라이 클리닝으로는 제거하는 것이 곤란하다.
그래서, 본 실시 형태에서는, 챔버 내에서 반응 생성물로서 드라이 클리닝이 가능한 MoFx가 생성되고, 파티클의 원인으로 되어 드라이 클리닝으로는 제거가 곤란한 MoOx가 생성되지 않도록, 플라즈마 에칭 장치(90)에 있어서의 기판(S)의 처리 가스를, 불소 함유 가스인 SF6 가스만으로 한다.
이와 같이 해서 플라즈마 에칭시의 처리 가스를 선정한 후, 기판(S)에 형성된 Mo재료막에 대해, 플라즈마 에칭 장치(90)에 의해, 미리 선정된 처리 가스인 SF6 가스를 이용해서 플라즈마 에칭 처리를 실시한다(스텝 12).
이하, 스텝 12의 플라즈마 에칭 처리에 대해 구체적으로 설명한다.
캐리어(50)로부터 반송 기구(60)에 의해 기판(S)을 취출하여, 로드록실(20)에 반송하고, 진공 반송실(10) 내의 진공 반송 기구(70)가 로드록실(20)로부터 기판(S)을 받아 플라즈마 에칭 장치(90)에 반송한다.
플라즈마 에칭 장치(90)에서는, 챔버(104) 내를 진공 반송실(10)에 적합한 압력으로 조정한 후, 게이트 밸브(G)를 개방해서 반입출구(155)로부터 진공 반송 기구(70)에 의해 기판(S)을 챔버(104) 내에 반입하고, 기판 탑재대(130) 상에 기판(S)을 탑재시킨다. 진공 반송 기구(70)를 챔버(104)로부터 퇴피시킨 후, 게이트 밸브(G)를 닫는다.
이 상태에서, 자동 압력 제어 밸브(APC)(162)에 의해 챔버(104) 내의 압력을 소정의 진공도로 조정함과 아울러, 처리 가스 공급 기구(220)로부터 샤워 케이스(111)를 통해서, 처리 가스로서 불소 함유 가스인 SF6 가스를 챔버(104) 내에 공급한다. SF6 가스에 더해서 희석 가스로서 Ar 가스 등의 불활성 가스를 공급해도 좋다.
이때, 기판(S)은 정전 척(232)에 의해 흡착되어 온도 조정 기구(도시하지 않음)에 의해 온도 조정된다.
그 다음으로, 고주파 전원(115)으로부터 예를 들면 13.56MHz의 고주파를 고주파 안테나(113)에 인가하고, 이것에 의해 유전체벽(102)을 통해서 챔버(104) 내에 균일한 유도 전계를 형성한다. 이와 같이 해서 형성된 유도 전계에 의해, 불소 함유 가스인 SF6 가스의 플라즈마가 생성된다. 이와 같이 해서 생성된, 고밀도의 유도 결합 플라즈마에 의해, 기판(S)의 Mo계 재료막이 에칭된다.
이때, 플라즈마 에칭 장치(90)에서는, 상술한 바와 같이 반응 생성물로서 MoFx가 생성되어, 챔버(104) 내의 벽부 등에 부착된다. 한편, MoOx는 거의 생성되지 않는다.
플라즈마 에칭 장치(90)에서 스텝 12의 플라즈마 에칭 처리를 실시한 후, 기판(S)을 진공 반송 기구(70)에 의해 취출하여, 로드록실(20)에 반송하고, 반송 기구(60)에 의해 캐리어(50)로 되돌린다.
이상과 같은 스텝 12의 플라즈마 에칭 처리를 1회 또는 2회 이상의 소정 회수 행한 후, 플라즈마 에칭 장치(90)의 챔버(104) 내의 드라이 클리닝 처리를 실시한다(스텝 13).
드라이 클리닝은, 기판 탑재대(130) 상에 기판(S)을 탑재하지 않는 상태에서, 챔버(104) 내에 드라이 클리닝 가스로서 플라즈마 에칭시의 에칭 가스와 마찬가지로, 불소 함유 가스인 SF6 가스를 공급하고, 플라즈마 에칭시와 마찬가지의 유도 결합 플라즈마에 의해 실시된다.
이 드라이 클리닝에 의해, 플라즈마 에칭 장치(90)의 챔버(104)에 부착한 MoFx를 제거할 수 있다. 즉, 플라즈마 에칭 장치(90)에서는, 에칭 가스로서 종래 이용하고 있던 O2 가스를 포함하지 않기 때문에, 반응 생성물로서 드라이 클리닝에 의해 제거가 곤란한 MoOx가 생성되지 않아, 드라이 클리닝이 가능해진다.
또, 드라이 클리닝 시에는, 기판 탑재대(130) 상에 기판(S)이 탑재되지 않고, 정전 척(232)에 기판(S)이 존재하지 않기 때문에, 드라이 클리닝 가스인 SF6 가스의 플라즈마가 직접 정전 척(232)에 작용한다.
종래, 플라즈마 에칭 장치에서는 드라이 클리닝을 실시하지 않기 때문에, 정전 척에 기판(S)을 탑재하지 않는 상태에서 플라즈마 처리를 실시하지 않고, 정전 척으로서는, 유전체층으로서 Y2O3나 Al2O3의 용사막을 이용하고, 흡착 전극으로서 W나 Mo를 이용하는 것으로 충분했다. 그러나, 드라이 클리닝 시에 불소 함유 가스인 SF6 가스 플라즈마가 정전 척에 직접 작용해도, 유전체층인 Y2O3나 Al2O3의 용사막은 내성을 갖지만, 용사막의 구멍 봉인 처리재가 플라즈마에 의해 제거되어, 플라즈마 및 불소 함유 가스가 흡착면에 도달하면, 흡착 전극이 W나 Mo이라면 데미지가 주어져 정전 척의 수명이 짧아질 우려가 있다는 것이 판명되었다. 이 문제를 해소하기 위해서, 드라이 클리닝 시에, 기판 탑재대(130) 상에 더미 기판인 원료 유리를 탑재한 상태에서 드라이 클리닝을 실시하는 것이 생각되지만, 이 경우에는, 원료 유리를 플라즈마 에칭 장치(90)에 대해서 반입/반출하는 공정이 발생해서, 생산성이 저하해 버린다.
그래서, 본 실시 형태에서는, 정전 척(232)의 흡착 전극(246)으로서 Al를 이용한다. Al는 W나 Mo보다 불소 함유 가스인 SF6 가스의 플라즈마에 대한 내성이 높기 때문에, 드라이 클리닝 시에 원료 유리를 탑재하지 않고, 소망의 수명을 유지할 수 있다.
또, 알루미나(Al2O3)와 이트리아(Y2O3)와 규소 화합물의 혼합물을 용사해서 형성된 혼합 용사막, 및 Y2O3는, 불소 함유 가스인 SF6 가스의 플라즈마에 대한 내성이 높기 때문에, 흡착 전극(246)으로서 Al를 이용하는 것에 더해서, 유전체층(245)으로서 혼합 용사막 또는 Y2O3를 이용함으로써, SF6 가스의 플라즈마에 대한 내성을 더 높일 수 있다.
실제로, 흡착 전극의 재료로서 W와, Mo와, Al에 대해서, 불소 함유 가스인 SF6 가스의 플라즈마에 대한 삭감량을 비교했다. 그 결과, Al의 삭감량을 1로 해서 규격화한 삭감량은, W 및 Mo도 10으로 되어, Al가 불소 함유 가스인 SF6의 플라즈마에 대해서 높은 내성을 갖는 것이 확인되었다. 또, 유전체층의 재료로서 Al2O3와, Y2O3와, 혼합 용사막(Al2O3·Y2O3·SiO2)에 대해서, 불소 함유 가스인 SF6 가스의 플라즈마에 대한 삭감량을 비교했다. 그 결과, 혼합 용사막의 삭감량을 1로 해서 규격화한 삭감량은, Al2O3에서는 3, Y2O3에서는 1로 되어, 혼합 용사막 및 Y2O3가 불소 함유 가스인 SF6의 플라즈마에 대해서 높은 내성을 갖는 것이 확인되었다.
이와 같이, 플라즈마 에칭 처리(스텝 12)를 소정 회수 행한 후, 드라이 클리닝(스텝 13)을 실시하는 사이클을 반복하면, 플라즈마 에칭 장치(90)의 챔버(104) 내에 부착한 퇴적물(디포)이 벗겨지기 시작한다. 이 때문에, 이러한 사이클을 소정 회수 반복한 후, 챔버(104)를 개방해서 챔버 클리닝(스텝 14)을 실시한다. 챔버 클리닝은, 퇴적물을 알코올로 닦아내는 것, 또는 특수 물약으로 세정하는 것 등에 의해 행해진다.
이상과 같이 본 실시 형태에서는, 플라즈마 에칭 장치(90)에서의 에칭 처리에 있어서, 생성되는 반응 생성물이 드라이 클리닝 가능한 것으로 되도록, 기판(S)을 에칭하는 가스를 불소 함유 가스인 SF6 가스만으로 하고, 종래, SF6 가스와 함께 이용하고 있던 O2 가스를 이용하지 않게 했다. 이 때문에, 플라즈마 에칭 처리 시에 증기압이 낮은 MoOx는 발생되지 않고, 챔버에 생기는 퇴적물(디포)은 증기압이 높은 MoFx만으로 된다. 이 때문에, 종래보다 챔버 내의 퇴적물(디포) 자체가 감소함과 아울러, 챔버 내의 퇴적물(디포)이 드라이 클리닝에 의해 제거 가능해져, 챔버를 개방해서 행해지는 챔버 클리닝의 주기, 즉 보수 사이클을 현저하게 길게 할 수 있다.
또, 플라즈마 에칭 장치(90)에 있어서의 정전 척(232)의 흡착 전극(246)을 구성하는 Al가, 드라이 클리닝 시의 불소 함유 가스인 SF6 가스의 플라즈마에 대해서 내성을 갖기 때문에, 드라이 클리닝을 실시해도 정전 척의 수명을 확보할 수 있다. 또, 정전 척(232)의 유전체층(245)으로서 혼합 용사막 또는 Y2O3를 이용함으로써, 불소 함유 가스인 SF6 가스의 플라즈마에 대한 내성을 더 높일 수 있다.
＜다른 적용＞
또, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고 본 발명의 사상의 범위 내에서 여러 변형이 가능하다. 예를 들면, 상기 실시 형태에서는, TFT의 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하기 위한 Al 함유 금속막의 에칭, 및 차광막 또는 게이트 전극을 형성하기 위한 Mo계 재료막의 에칭에 적용한 예에 대해 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 플라즈마 에칭 장치에서의 플라즈마 에칭 처리에 있어서, 생성되는 반응 생성물이 드라이 클리닝 가능한 것으로 되는 처리 가스를 이용할 수 있으면 좋다.
또, 상기 실시 형태에서는, 클리닝 가스로서 플라즈마 에칭시의 에칭 가스와 동일한 것을 이용한 예를 나타냈지만, 클리닝 가스는 에칭 가스와 상이한 것이어도 좋다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 플라즈마 에칭 장치로서 유도 결합 플라즈마 에칭 장치를 이용한 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않고, 용량 결합 플라즈마 에칭 장치나 마이크로파 플라즈마 에칭 장치 등의 다른 플라즈마 에칭 장치이어도 좋다.
1 : 유리 기판 2 : 차광층
4 : 폴리 실리콘막 5 : 게이트 절연막
6 : 게이트 전극 7 : 층간 절연막
8a : 소스 전극 8b : 드레인 전극
10 : 진공 반송실 20 : 로드록실
30, 90 : 플라즈마 에칭 장치 40 : 후처리 장치
50 : 캐리어 60 : 반송 기구
70 : 진공 반송 기구 80 : 제어부
100, 200 : 처리 시스템 101 : 처리 용기
102 : 유전체벽 104 : 챔버
111 : 샤워 케이스 113 : 고주파 안테나
115 : 고주파 전원
120, 120', 220 : 처리 가스 공급 기구
130 : 기판 탑재대 132, 232 : 정전 척
145, 245 : 유전체층 146, 246 : 흡착 전극
160 : 배기 기구 S : 기판

Claims (24)

  1. 기판에 형성된 소정의 막을 플라즈마 에칭 장치에 의해 플라즈마 에칭하는 플라즈마 에칭 방법으로서,
    상기 플라즈마 에칭 장치에서의 플라즈마 에칭 처리에 있어서, 생성되는 반응 생성물이 드라이 클리닝 가능한 것으로 되도록, 처리 가스를 선정하는 공정과,
    상기 플라즈마 에칭 장치에 있어서, 상기 소정의 막에 대해, 미리 선정된 처리 가스를 이용해서 플라즈마 에칭 처리를 실시하는 공정과,
    상기 플라즈마 에칭 처리를 실시하는 공정을 1회 또는 2회 이상의 소정 회수 행한 후, 상기 플라즈마 에칭 장치의 챔버 내를 드라이 클리닝 가스의 플라즈마에 의해 드라이 클리닝하는 공정을 갖되,
    상기 소정의 막은 Al 함유 금속막이고, 상기 처리 가스는 염소 함유 가스이며, 상기 반응 생성물은 AlClx이고, 상기 드라이 클리닝 가스는 염소 함유 가스이며,
    상기 플라즈마 에칭 장치에 있어서의 상기 플라즈마 에칭을 실시한 후, 처리 후의 기판을 별개로 마련된 후처리 장치에 반송하고, O2 가스, 또는 O2 가스 및 불소 함유 가스를 이용해서, 부식(corrosion) 억제를 위한 후처리를 실시하는 공정을 더 가지며,
    상기 드라이 클리닝하는 공정은, 상기 플라즈마 에칭 처리를 실시하는 공정 및 상기 후처리를 실시하는 공정을 1회 또는 2회 이상의 소정 회수 행한 후에 실시하는 것을 특징으로 하는
    플라즈마 에칭 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 드라이 클리닝 시의 상기 드라이 클리닝 가스로서, 상기 플라즈마 에칭 시에 이용한 상기 처리 가스와 동일한 가스를 이용하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 방법.

  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리 가스의 상기 염소 함유 가스는 Cl2 가스인 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 Al 함유 금속막은 박막 트랜지스터의 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하기 위한 Ti/Al/Ti 막인 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 기판에 형성된 소정의 막에 대해서 플라즈마 에칭 처리를 실시하는 플라즈마 에칭 장치로서,
    기판이 수용되는 처리 용기 - 상기 기판에는 Al 함유 금속막이 형성됨 - 와,
    상기 처리 용기 내에서 상기 기판을 탑재하는 기판 탑재대와,
    상기 처리 용기 내에 에칭 가스 및 드라이 클리닝 가스를 공급하는 가스 공급 기구와,
    상기 처리 용기 내를 배기하는 배기 기구와,
    상기 처리 용기 내에서 상기 에칭 가스 및 상기 드라이 클리닝 가스의 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성 기구
    를 가지며,
    상기 기판 탑재대는, 기재와, 상기 기재 상에 마련된, 세라믹스 용사막으로 이루어지는 유전체층 및 상기 유전체층의 내부에 마련된 흡착 전극을 갖는 정전 척을 가지며,
    상기 드라이 클리닝 가스는 염소 함유 가스이며,
    상기 정전 척의 상기 유전체층은 알루미나와, 이트리아와, 규소 화합물의 혼합물을 용사해서 형성된 혼합 용사막인 것
    을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 장치.

  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 정전 척의 상기 유전체층을 구성하는 혼합 용사막은, 규소 화합물로서 산화 규소 또는 질화 규소를 이용한 것인 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 장치.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 정전 척의 상기 흡착 전극은 텅스텐 또는 몰리브덴으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 장치.
  12. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 드라이 클리닝 가스는 Cl2 가스인 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 장치.
  13. 기판에 형성된 소정의 막에 대해서 플라즈마 에칭 처리를 실시하는 플라즈마 에칭 장치로서,
    기판이 수용되는 처리 용기 - 상기 기판에는 Mo계 재료막이 형성됨 - 와,
    상기 처리 용기 내에서 상기 기판을 탑재하는 기판 탑재대와,
    상기 처리 용기 내에 에칭 가스 및 드라이 클리닝 가스를 공급하는 가스 공급 기구와,
    상기 처리 용기 내를 배기하는 배기 기구와,
    상기 처리 용기 내에서 상기 에칭 가스 및 상기 드라이 클리닝 가스의 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성 기구
    를 가지며,
    상기 기판 탑재대는, 기재와, 상기 기재 상에 마련된, 세라믹스 용사막으로 이루어지는 유전체층 및 상기 유전체층의 내부에 마련된 흡착 전극을 갖는 정전 척을 가가지며,
    상기 드라이 클리닝 가스는 불소 함유 가스이며,
    상기 흡착 전극은 알루미늄으로 이루어지는 것
    을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 정전 척의 상기 유전체층은 알루미나와, 이트리아와, 규소 화합물의 혼합물을 용사해서 형성된 혼합 용사막, 또는 이트리아로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 장치.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 드라이 클리닝 가스는 SF6 가스인 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 장치.
  16. 제 9 항, 제 10 항, 제 13 항, 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에칭 가스로서, 상기 드라이 클리닝 가스와 동일한 가스를 이용하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 장치.
  17. 기판에 형성된 소정의 막에 대해서 처리 용기 내에서 에칭 가스에 의해 플라즈마 에칭을 실시하고, 또한 상기 처리 용기 내를 드라이 클리닝 가스의 플라즈마에 의해 드라이 클리닝하는 플라즈마 에칭 장치에 있어서, 상기 처리 용기 내에서 기판을 탑재하는 기판 탑재대 - 상기 기판에는 Al 함유 금속막이 형성됨 - 로서,
    기재와,
    상기 기재 상에 마련된, 세라믹스 용사막으로 이루어지는 유전체층 및 상기 유전체층의 내부에 마련된 흡착 전극을 갖는 정전 척을 가지며,
    상기 드라이 클리닝 가스는 염소 함유 가스이며,
    상기 정전 척의 상기 유전체층은 알루미나와, 이트리아와, 규소 화합물의 혼합물을 용사해서 형성된 혼합 용사막인 것
    을 특징으로 하는 기판 탑재대.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 정전 척의 상기 유전체층은 규소 화합물로서 산화 규소 또는 질화 규소를 이용한 것인 것을 특징으로 하는 기판 탑재대.
  19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    상기 정전 척의 상기 흡착 전극은 텅스텐 또는 몰리브덴으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 탑재대.
  20. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    상기 드라이 클리닝 가스는 Cl2 가스인 것을 특징으로 하는 기판 탑재대.

  21. 기판에 형성된 소정의 막에 대해서 처리 용기 내에서 에칭 가스에 의해 플라즈마 에칭을 실시하고, 또한 상기 처리 용기 내를 드라이 클리닝 가스의 플라즈마에 의해 드라이 클리닝하는 플라즈마 에칭 장치에 있어서, 상기 처리 용기 내에서 기판을 탑재하는 기판 탑재대 - 상기 기판에는 Mo계 재료막이 형성됨 - 로서,
    기재와,
    상기 기재 상에 마련된, 세라믹스 용사막으로 이루어지는 유전체층 및 상기 유전체층의 내부에 마련된 흡착 전극을 갖는 정전 척을 가지며,
    상기 드라이 클리닝 가스는 불소 함유 가스이며,
    상기 정전 척의 상기 흡착 전극은 알루미늄으로 이루어지는 것
    을 특징으로 하는 기판 탑재대.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 정전 척의 상기 유전체층은 알루미나와, 이트리아와, 규소 화합물의 혼합물을 용사해서 형성된 혼합 용사막, 또는 이트리아로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 탑재대.
  23. 제 21 항 또는 제 22 항에 있어서,
    상기 드라이 클리닝 가스는 SF6 가스인 것을 특징으로 하는 기판 탑재대.
  24. 제 17 항, 제 18 항, 제 21 항, 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에칭 가스로서, 상기 드라이 클리닝 가스와 동일한 가스를 이용하는 것을 특징으로 하는 기판 탑재대.
KR1020170088761A 2016-07-15 2017-07-13 플라즈마 에칭 방법, 플라즈마 에칭 장치, 및 기판 탑재대 KR102049146B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2016-140043 2016-07-15
JP2016140043A JP6854600B2 (ja) 2016-07-15 2016-07-15 プラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置、および基板載置台

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180008310A KR20180008310A (ko) 2018-01-24
KR102049146B1 true KR102049146B1 (ko) 2019-11-26

Family

ID=60995822

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170088761A KR102049146B1 (ko) 2016-07-15 2017-07-13 플라즈마 에칭 방법, 플라즈마 에칭 장치, 및 기판 탑재대

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP6854600B2 (ko)
KR (1) KR102049146B1 (ko)
CN (2) CN107622945B (ko)
TW (1) TWI767918B (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108417491A (zh) * 2018-02-02 2018-08-17 武汉新芯集成电路制造有限公司 一种减少铝腐蚀的方法
CN108417497B (zh) * 2018-02-07 2019-11-15 信利（惠州）智能显示有限公司 一种ltps背板布线的刻蚀工艺
JP7045883B2 (ja) * 2018-03-07 2022-04-01 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
JP7097758B2 (ja) * 2018-06-21 2022-07-08 東京エレクトロン株式会社 シャワーヘッドおよびプラズマ処理装置
KR20210137395A (ko) * 2020-05-07 2021-11-17 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 불소계 라디칼을 이용하여 반응 챔버의 인시츄 식각을 수행하기 위한 장치 및 방법
CN115672874A (zh) * 2021-07-30 2023-02-03 江苏鲁汶仪器股份有限公司 一种等离子体处理方法
CN117723365A (zh) * 2022-09-09 2024-03-19 无锡华瑛微电子技术有限公司 半导体处理装置及方法
CN115780432A (zh) * 2022-09-14 2023-03-14 福建华佳彩有限公司 一种液晶面板干蚀刻机制程腔的自动清洁方法及存储介质

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003347276A (ja) * 2003-06-30 2003-12-05 Hitachi Ltd プラズマ処理方法、および半導体装置の製造方法
JP2015173159A (ja) * 2014-03-11 2015-10-01 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置、薄膜トランジスターの製造方法及び記憶媒体

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05136101A (ja) * 1991-11-14 1993-06-01 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置の製造方法
JP3594759B2 (ja) * 1997-03-19 2004-12-02 株式会社日立製作所 プラズマ処理方法
JP4053112B2 (ja) * 1997-03-27 2008-02-27 敏夫 淡路 半導体製造工程の排ガス処理方法及び半導体製造工程の排ガス処理装置
JP2000012515A (ja) * 1998-06-22 2000-01-14 Hitachi Ltd マイクロ波プラズマエッチング装置のプラズマクリーニング方法
US6606234B1 (en) * 2000-09-05 2003-08-12 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Electrostatic chuck and method for forming an electrostatic chuck having porous regions for fluid flow
JP2003068705A (ja) * 2001-08-23 2003-03-07 Hitachi Ltd 半導体素子の製造方法
KR100450564B1 (ko) * 2001-12-20 2004-09-30 동부전자 주식회사 반도체 소자의 금속 배선 후처리 방법
JP4364477B2 (ja) * 2002-03-07 2009-11-18 セイコーインスツル株式会社 半導体製造装置
TWI306311B (en) * 2002-06-21 2009-02-11 Sanyo Electric Co Thin film transistor and method for producing thin film transistor
JP2004031410A (ja) * 2002-06-21 2004-01-29 Sanyo Electric Co Ltd 薄膜トランジスタ及び薄膜トランジスタの製造方法
JP4131813B2 (ja) * 2002-10-24 2008-08-13 株式会社半導体エネルギー研究所 プラズマエッチング方法及び半導体装置の作製方法
US7220497B2 (en) * 2003-12-18 2007-05-22 Lam Research Corporation Yttria-coated ceramic components of semiconductor material processing apparatuses and methods of manufacturing the components
US20080009417A1 (en) * 2006-07-05 2008-01-10 General Electric Company Coating composition, article, and associated method
CN101101887A (zh) * 2006-07-06 2008-01-09 通用电气公司 抗腐蚀的晶片处理设备及其制造方法
JP4994121B2 (ja) * 2006-08-10 2012-08-08 東京エレクトロン株式会社 静電吸着電極、基板処理装置および静電吸着電極の製造方法
JP4992389B2 (ja) * 2006-11-06 2012-08-08 東京エレクトロン株式会社 載置装置、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP5248038B2 (ja) * 2007-05-22 2013-07-31 東京エレクトロン株式会社 載置台およびそれを用いたプラズマ処理装置
CN101884161A (zh) * 2007-12-20 2010-11-10 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司 静电卡盘以及形成方法
JP2009188257A (ja) * 2008-02-07 2009-08-20 Tokyo Electron Ltd プラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置並びに記憶媒体
JP2009193989A (ja) * 2008-02-12 2009-08-27 Tokyo Electron Ltd プラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置及びコンピュータ記憶媒体
JP2010084939A (ja) * 2008-09-08 2010-04-15 Fuji Koki Corp 四方切換弁
JP5390846B2 (ja) * 2008-12-09 2014-01-15 東京エレクトロン株式会社 プラズマエッチング装置及びプラズマクリーニング方法
JP5364514B2 (ja) * 2009-09-03 2013-12-11 東京エレクトロン株式会社 チャンバ内クリーニング方法
KR101506303B1 (ko) * 2011-09-29 2015-03-26 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체 장치, 및 반도체 장치의 제작 방법
US9419211B2 (en) * 2012-10-30 2016-08-16 Tokyo Electron Limited Etching method and substrate processing apparatus
US10557190B2 (en) * 2013-01-24 2020-02-11 Tokyo Electron Limited Substrate processing apparatus and susceptor
JP5704192B2 (ja) * 2013-06-14 2015-04-22 東京エレクトロン株式会社 プラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置並びに記憶媒体
US9789444B2 (en) * 2014-03-04 2017-10-17 The Texas A&M University System Methods to enhance separation performance of metal-organic framework membranes
KR101757793B1 (ko) * 2014-03-10 2017-07-14 스미토모 오사카 세멘토 가부시키가이샤 유전체 재료 및 정전 척 장치
KR101870491B1 (ko) * 2014-03-11 2018-06-22 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라즈마 처리 장치, 기판 처리 시스템, 박막 트랜지스터의 제조 방법 및 기억 매체
JP2016048286A (ja) 2014-08-27 2016-04-07 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置およびその製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003347276A (ja) * 2003-06-30 2003-12-05 Hitachi Ltd プラズマ処理方法、および半導体装置の製造方法
JP2015173159A (ja) * 2014-03-11 2015-10-01 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置、薄膜トランジスターの製造方法及び記憶媒体

Also Published As

Publication number Publication date
CN107622945B (zh) 2021-03-05
TW201836005A (zh) 2018-10-01
CN112259457B (zh) 2024-04-02
KR20180008310A (ko) 2018-01-24
JP2018011007A (ja) 2018-01-18
TWI767918B (zh) 2022-06-21
JP6854600B2 (ja) 2021-04-07
CN107622945A (zh) 2018-01-23
CN112259457A (zh) 2021-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102049146B1 (ko) 플라즈마 에칭 방법, 플라즈마 에칭 장치, 및 기판 탑재대
JP7079686B2 (ja) 成膜方法及び成膜装置
KR101111556B1 (ko) 듀얼 챔버 플라즈마 처리 장치
KR102165704B1 (ko) 플라스마 처리 장치
CN104882360B (zh) 等离子体处理装置的清洁方法
KR101656790B1 (ko) 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법, 기록 매체
KR102538188B1 (ko) 플라즈마 처리 장치의 세정 방법
TWI725034B (zh) 電漿處理方法
US20090194237A1 (en) Plasma processing system
CN107731681B (zh) 等离子体蚀刻方法和等离子体蚀刻系统
KR20200123281A (ko) 웨이퍼 가스방출을 위한 플라즈마 강화 어닐링 챔버
JP5410794B2 (ja) 基板処理装置
JP7273665B2 (ja) 熱媒体循環システム及び基板処理装置
WO2021049306A1 (ja) 成膜方法、成膜装置および成膜システム
CN111725062B (zh) 膜的蚀刻方法和等离子体处理装置
US20180350571A1 (en) Selective in-situ cleaning of high-k films from processing chamber using reactive gas precursor
CN111066121A (zh) 使用反应性气体前驱物从处理腔室选择性原位清洁高介电常数膜
JP2009057604A (ja) 成膜装置、成膜システム及び成膜装置のクリーニング方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant