KR20070092104A - 기판 처리 장치, 기판 흡착 방법 및 기억 매체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판의 표면에 이물질이 부착되는 것을 방지할 수 있는 기판 처리 장치를 제공한다. 기판 처리 장치(10)는 챔버(11) 내에 웨이퍼 W를 탑재하는 서셉터(12)를 구비하고, 그 서셉터(12)에는 하부 고주파 전원(20)이 접속되며, 서셉터(12)의 상부에는 전극판(23)을 내부에 갖는 정전 척(42)이 배치되고, 전극판(23)에는 직류 전원(24)이 접속되며, 하부 고주파 전원(20)이 서셉터(12)에 소정의 고주파 전력을 인가한 후, 직류 전원(24)이 전극판(23)에 부(負)의 전압을 인가함으로써 정전 척(42)이 쿨롱력 등에 의해 웨이퍼 W를 흡착한다.

Description

기판 처리 장치, 기판 흡착 방법 및 기억 매체{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, METHOD FOR CHUCKING A SUBSTRATE, AND STORAGE MEDIUM}
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 개략 구성을 나타내는 단면도,
도 2는 도 1의 기판 처리 장치에 있어서의 전극판에 인가되는 정전압(正電壓)의 값과 카운트된 이물질의 수의 관계를 나타내는 그래프,
도 3은 본 실시 형태에 따른 기판 흡착 방법으로서의 고주파 전력 및 직류 전력의 인가 시퀀스를 나타내는 도면이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
S : 처리 공간 W : 반도체 웨이퍼
10 : 기판 처리 장치 11 : 챔버
12 : 서셉터 20 : 하부 고주파 전원
23 : 전극판 24 : 직류 전원
34 : 가스 도입 샤워 헤드 36 : 상부 고주파 전원
42 : 정전 척
본 발명은 기판 처리 장치, 기판 흡착 방법 및 기억 매체에 관한 것이며, 특히, 기판을 흡착하는 정전 척을 갖는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
기판으로서의 웨이퍼에 플라즈마 처리, 예컨대, 에칭 처리를 실시하는 기판 처리 장치는 웨이퍼를 수용하는 수용실과, 그 수용실 내에 배치된, 웨이퍼를 탑재하는 탑재대를 구비한다. 이 기판 처리 장치는 수용실 내에 플라즈마를 발생시키고, 그 플라즈마에 의해 웨이퍼에 에칭 처리를 실시한다.
탑재대는 전극판을 내부에 갖는 절연성 부재로 이루어지는 정전 척을 상부에 구비하고, 웨이퍼는 정전 척상에 탑재된다. 웨이퍼에 에칭 처리가 실시되는 동안, 전극판에는 직류 전압이 인가되고, 그 직류 전압에 의해 발생하는 쿨롱력 또는 존슨·라벡(Johnsen-Rahbek)력에 의해, 정전 척은 웨이퍼를 흡착한다.
통상, 정전 척으로는 2개 이상의 전극판을 내부에 갖는 쌍극형인 것과, 하나의 전극판을 내부에 갖는 단극형인 것이 있다. 쌍극형 정전 척은 2개 이상의 전극판의 사이에 전위차를 부여하고(예컨대, 특허문헌 1 및 특허문헌 2 참조), 단극형 정전 척은 전극판과 웨이퍼의 사이에 전위차를 부여하는 것에 의해 웨이퍼를 흡착한다.
(특허문헌 1) 일본 공개 특허 공보 평5-190654호
(특허문헌 2) 일본 공개 특허 공보 평10-270539호
그러나, 정전 척이 웨이퍼를 흡착할 때에, 전극판에 과도한 정(正)의 직류 전압을 인가하면, 흡착된 웨이퍼의 가장자리부(에지)나 정전 척의 주위를 둘러싸도록 배치되는 포커스 링으로부터 국소적인 직류 방전인 아크 방전이 발생하는 경우가 있다. 아크 방전에서는 방전이 이루어지는 곳, 예컨대, 수용실의 내벽면에 에너지가 집중하기 때문에, 수용실의 내벽면에 부착된 퇴적물이 박리·비산하여 이물질로 된다. 그 이물질은 웨이퍼의 표면에 부착되어, 웨이퍼로부터 제조되는 반도체 디바이스의 결함의 원인으로 된다.
본 발명의 목적은 기판의 표면에 이물질이 부착되는 것을 방지할 수 있는 기판 처리 장치, 기판 흡착 방법 및 기억 매체를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 제 1 측면에 따른 기판 처리 장치는 기판에 처리를 실시하는 기판 처리 장치로서, 상기 기판을 수용하는 수용실과, 그 수용실 내에 배치되고 또한 상기 기판을 탑재하는 탑재대를 구비하되, 그 탑재대는 전극판을 내부에 갖는 절연성 부재로 이루어지는 정전 척을 상부에 가지며, 상기 전극판에는 직류 전원이 접속되는 기판 처리 장치에 있어서, 상기 정전 척이 상기 기판을 흡착할 때에 상기 직류 전원은 상기 전극판에 부전압(負電壓)을 인가하는 것을 특징으로 한다.
제 2 측면에 따른 기판 처리 장치는 제 1 측면에 따른 기판 처리 장치에 있 어서, 상기 정전 척이 상기 기판을 이탈시킬 때에 상기 직류 전원은 상기 전극판에 정전압을 인가하고, 상기 정전압의 값은 1500V 이하인 것을 특징으로 한다.
제 3 측면에 따른 기판 처리 장치는 제 1 측면에 따른 기판 처리 장치에 있어서, 상기 탑재대에는 고주파 전원이 접속되고, 상기 고주파 전원은 상기 직류 전원이 상기 전극판에 상기 부전압을 인가하기 전에, 상기 탑재대에 고주파 전력을 인가하는 것을 특징으로 한다.
제 4 측면에 따른 기판 처리 장치는 제 2 측면에 따른 기판 처리 장치에 있어서, 상기 탑재대에는 고주파 전원이 접속되고, 상기 고주파 전원은 상기 직류 전원이 상기 전극판에 상기 부전압을 인가하기 전에, 상기 탑재대에 고주파 전력을 인가하는 것을 특징으로 한다.
제 5 측면에 따른 기판 처리 장치는 제 1 측면 내지 제 4 측면 중 어느 한 측면에 따른 기판 처리 장치에 있어서, 상기 기판의 표면에는 폴리 실리콘층이 형성되고, 상기 처리는 에칭 처리인 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 제 6 측면에 따른 기판 흡착 방법은 기판을 수용하는 수용실과, 그 수용실 내에 배치되고 또한 상기 기판을 탑재하는 탑재대를 구비하되, 그 탑재대는 전극판을 내부에 갖는 절연성 부재로 이루어지는 정전 척을 상부에 가지며, 상기 전극판에는 직류 전원이 접속되는 기판 처리 장치에 있어서의 기판 흡착 방법으로서, 상기 정전 척이 상기 기판을 흡착할 때에 상기 직류 전원은 상기 전극판에 부전압을 인가하는 부전압 인가 단계를 갖는 것을 특징으로 한다.
제 7 측면에 따른 기판 흡착 방법은 제 6 측면에 따른 기판 흡착 방법에 있 어서, 상기 정전 척이 상기 기판을 이탈시킬 때에 상기 직류 전원은 상기 전극판에 정전압을 인가하는 정전압 인가 단계를 갖고, 상기 정전압의 값은 1500V 이하인 것을 특징으로 한다.
제 8 측면에 따른 기판 흡착 방법은 제 6 측면에 따른 기판 흡착 방법에 있어서, 상기 탑재대에 접속된 고주파 전원은 상기 직류 전원이 상기 전극판에 상기 부전압을 인가하기 전에, 상기 탑재대에 고주파 전력을 인가하는 고주파 전력 인가 단계를 갖는 것을 특징으로 한다.
제 9 측면에 따른 기판 흡착 방법은 제 7 측면에 따른 기판 흡착 방법에 있어서, 상기 탑재대에 접속된 고주파 전원은 상기 직류 전원이 상기 전극판에 상기 부전압을 인가하기 전에, 상기 탑재대에 고주파 전력을 인가하는 고주파 전력 인가 단계를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 제 10 측면에 따른 기억 매체는 기판을 수용하는 수용실과, 그 수용실 내에 배치되고 또한 상기 기판을 탑재하는 탑재대를 구비하되, 그 탑재대는 전극판을 내부에 갖는 절연성 부재로 이루어지는 정전 척을 상부에 가지며, 상기 전극판에는 직류 전원이 접속되는 기판 처리 장치에 있어서의 기판 흡착 방법을 컴퓨터에게 실행시키는 프로그램을 저장하는 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체로서, 상기 프로그램은, 상기 정전 척이 상기 기판을 흡착할 때에 상기 직류 전원이 상기 전극판에 부전압을 인가하는 부전압 인가 모듈을 갖는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
우선, 본 발명의 실시 형태에 따른 기판 처리 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 개략 구성을 나타내는 단면도이다. 이 기판 처리 장치는 기판으로서의 반도체 웨이퍼상에 형성된 폴리 실리콘층에 에칭 처리를 실시하도록 구성되어 있다.
도 1에 있어서, 기판 처리 장치(10)는, 예컨대, 직경이 300㎜인 반도체 웨이퍼(이하, 간단히 「웨이퍼」라고 함) W를 수용하는 챔버(11)(수용실)를 갖고, 그 챔버(11) 내에는 웨이퍼를 탑재하는 탑재대로서의 원기둥 형상의 서셉터(12)가 배치되어 있다. 기판 처리 장치(10)에서는, 챔버(11)의 내측벽과 서셉터(12)의 측면에 의해, 서셉터(12) 위쪽의 가스를 챔버(11)의 밖으로 배출하는 유로로서 기능하는 측방 배기로(13)가 형성된다. 이 측방 배기로(13)의 도중에는 배플판(14)이 배치된다. 챔버(11)의 내벽면은 석영이나 산화이트륨(Y2O3)으로 덮인다.
배플판(14)은 다수의 구멍을 갖는 판 형상 부재이며, 챔버(11)를 상부와 하부로 구획하는 구획판으로서 기능한다. 배플판(14)에 의해 구획된 챔버(11)의 상부(이하, 「반응실」이라고 함)(17)에는, 후술하는 플라즈마가 발생된다. 또한, 챔버(11)의 하부(이하, 「배기실(매니폴드)」이라고 함)(18)에는 챔버(11) 내의 가스를 배출하는 러프 펌핑 배기관(15) 및 본 배기관(16)이 개구된다. 러프 펌핑 배기관(15)에는 DP(Dry Pump)(도시 생략)가 접속되고, 본 배기관(16)에는 TMP(Turbo Molecular Pump)(도시 생략)가 접속된다. 또한, 배플판(14)은 반응실(17)의 후술하는 처리 공간 S에 있어서 발생하는 이온이나 라디칼을 포착 또는 반사하여 이들 매니폴드(18)로의 누설을 방지한다.
러프 펌핑 배기관(15), 본 배기관(16), DP 및 TMP 등은 배기 장치를 구성하고, 러프 펌핑 배기관(15) 및 본 배기관(16)은 반응실(17)의 가스를 매니폴드(18)를 거쳐 챔버(11)의 외부로 배출한다. 구체적으로는, 러프 펌핑 배기관(15)은 챔버(11) 내를 대기압으로부터 저진공 상태까지 감압하고, 본 배기관(16)은 러프 펌핑 배기관(15)과 협동하여 챔버(11) 내를 대기압으로부터 저진공 상태보다 낮은 압력인 고진공 상태(예컨대, 133㎩(1Torr) 이하)까지 감압한다.
서셉터(12)에는 하부 고주파 전원(20)이 정합기(Matcher)(22)를 거쳐 접속되어 있으며, 그 하부 고주파 전원(20)은 소정의 고주파 전력을 서셉터(12)에 인가한다. 이에 따라, 서셉터(12)는 하부 전극으로서 기능한다. 또한, 정합기(22)는 서셉터(12)로부터의 고주파 전력의 반사를 저감하여 고주파 전력의 서셉터(12)로의 공급 효율을 최대로 한다.
서셉터(12)의 상부에는, 전극판(23)을 내부에 갖는 절연성 부재로 이루어지는 원판 형상의 정전 척(42)이 배치되어 있다. 서셉터(12)가 웨이퍼 W를 탑재할 때, 그 웨이퍼 W는 정전 척(42)상에 배치된다. 전극판(23)에는 직류 전원(24)이 전기적으로 접속되어 있다. 전극판(23)에 부의 고 직류 전압(이하, 「부전압」이라고 함)이 인가되면, 웨이퍼 W에 있어서의 정전 척(42) 쪽의 면(이하, 「이면」이라고 함)에는 정의 전위가 발생하고, 또한, 정전 척(42)과는 반대쪽의 면(이하, 「 표면」이라고 함)에는 부의 전위가 발생한다. 그리고, 전극판(23) 및 웨이퍼 W의 이면의 사이에 전위차가 발생하고, 그 전위차에 기인하는 쿨롱력 또는 존슨·라벡력에 의해 웨이퍼 W는 정전 척(42)의 상면에 흡착 유지된다.
또한, 서셉터(12)의 상부에는, 정전 척(42)의 상면에 흡착 유지된 웨이퍼 W의 주위를 둘러싸도록 둥근 고리 형상의 포커스 링(25)이 배치된다. 이 포커스 링(25)은 처리 공간 S에 노출되고, 그 처리 공간 S에서 플라즈마를 웨이퍼 W의 표면을 향해 수속하여, 에칭 처리의 효율을 향상시킨다.
또한, 서셉터(12)의 내부에는, 예컨대, 원주 방향으로 연장하는 고리 형상의 냉매실(26)이 마련된다. 이 냉매실(26)에는, 칠러 유닛(도시 생략)으로부터 냉매용 배관(27)을 거쳐 소정 온도의 냉매, 예컨대, 냉각수나 갈덴이 순환 공급되고, 이 냉매의 온도에 의해 정전 척(42)의 상면에 흡착 유지된 웨이퍼 W의 처리 온도가 제어된다.
정전 척(42) 상면의 웨이퍼 W가 흡착 유지되는 부분(이하, 「흡착면」이라고 함)에는, 복수의 전열 가스 공급 구멍(28)이 개구되어 있다. 이들 복수의 전열 가스 공급 구멍(28)은 전열 가스 공급 라인(30)을 거쳐 전열 가스 공급부(도시 생략)에 접속되고, 그 전열 가스 공급부는 전열 가스로서의 헬륨(He) 가스를 전열 가스 공급 구멍(28)을 거쳐 흡착면과 웨이퍼 W 이면의 간극에 공급한다. 흡착면과 웨이퍼 W 이면의 간극에 공급된 헬륨 가스는 웨이퍼 W의 열을 서셉터(12)에 전열한다.
또한, 서셉터(12)의 흡착면에는, 정전 척(42)의 상면으로부터 돌출이 자유로운 리프트 핀으로서의 복수의 푸셔 핀(33)이 배치되어 있다. 이들 푸셔 핀(33)은 모터와 볼 나사(모두 도시 생략)를 거쳐 접속되고, 볼 나사에 의해 직선 운동으로 변환된 모터의 회전 운동에 기인하여 흡착면으로부터 자유롭게 돌출한다. 웨이퍼 W에 에칭 처리를 실시하기 위해 웨이퍼 W를 흡착면에 흡착 유지할 때에는, 푸셔 핀(33)은 서셉터(12)에 수용되고, 에칭 처리가 실시된 웨이퍼 W를 챔버(11)로부터 반출할 때에는, 푸셔 핀(33)은 정전 척(42)의 상면으로부터 돌출하여 웨이퍼 W를 서셉터(12)로부터 이간시켜 위쪽으로 들어 올린다.
챔버(11)의 천정부에는, 서셉터(12)와 대향하도록 가스 도입 샤워 헤드(34)가 배치되어 있다. 가스 도입 샤워 헤드(34)에는 정합기(35)를 거쳐 상부 고주파 전원(36)이 접속되어 있고, 상부 고주파 전원(36)은 소정의 고주파 전력을 가스 도입 샤워 헤드(34)에 인가하기 때문에, 가스 도입 샤워 헤드(34)는 상부 전극으로서 기능한다. 또, 정합기(35)의 기능은 상술한 정합기(22)의 기능과 동일하다.
가스 도입 샤워 헤드(34)는 다수의 가스 구멍(37)을 갖는 천정 전극판(38)과, 그 천정 전극판(38)을 착탈 가능하게 지지하는 전극 지지체(39)를 갖는다. 또한, 이 전극 지지체(39)의 내부에는 버퍼실(40)이 마련되고, 이 버퍼실(40)에는 처리 가스 도입관(41)이 접속되어 있다. 가스 도입 샤워 헤드(34)는 처리 가스 도입관(41)으로부터 버퍼실(40)로 공급된 처리 가스, 예컨대, 브롬계 가스 또는 염소계 가스에 O2 가스 및 He 등의 불활성 가스를 첨가한 혼합 가스를 가스 구멍(37)을 경유하여 반응실(17) 내로 공급한다.
또한, 챔버(11)의 측벽에는, 푸셔 핀(33)에 의해 서셉터(12)로부터 위쪽으로 들어 올려진 웨이퍼 W의 높이에 대응하는 위치에 웨이퍼 W의 반출입구(43)가 마련되고, 반출입구(43)에는, 그 반출입구(43)를 개폐하는 게이트 밸브(44)가 부착되어 있다.
이 기판 처리 장치(10)의 반응실(17) 내에서는, 상술한 바와 같이, 서셉터(12) 및 가스 도입 샤워 헤드(34)에 고주파 전력을 인가하여, 서셉터(12)와 가스 도입 샤워 헤드(34) 사이의 처리 공간 S에 고주파 전력을 인가함으로써, 그 처리 공간 S에서 가스 도입 샤워 헤드(34)로부터 공급된 처리 가스를 고밀도의 플라즈마화하여 이온이나 라디칼을 발생시키고, 그 이온 등에 의해 웨이퍼 W에 에칭 처리를 실시한다.
상술한 기판 처리 장치(10)의 각 구성 부품의 동작은 기판 처리 장치(10)가 구비하는 제어부(도시 생략)의 CPU가 에칭 처리에 대응하는 프로그램에 따라 제어한다.
또, 상술한 기판 처리 장치(10)의 구성은 종래의 기판 처리 장치의 구성과 동일하다.
본 발명자는 본 발명에 앞서, 전극판에 인가되는 직류 전압의 극이나 크기와 이물질의 발생수와의 관계를 찾을 수 있도록, 기판 처리 장치(10)에 있어서, 가스 도입 샤워 헤드(34)나 그 외의 퍼지관(도시 생략)으로부터 반응실(17)로 다량의 N2 가스를 도입하면서, 직류 전원(24)에 의해 전극판(23)에 정의 고 직류 전압(이하, 「정전압」이라고 함) 및 부전압을 교대로 인가했다. 이 때, 부전압의 값을 -3000V로 설정하고, 정전압의 값을 변화시켰다. 또한, 서셉터(12)상에 웨이퍼 W를 탑재하지 않았다.
발명자는, 이 때, 반응실(17)에서 발생하고 또한 러프 펌핑 배기관(15)에 의해 챔버(11)의 외부로 배출되는 이물질의 수를 이물질 모니터(ISPM)에 의해 카운트했다. 또한, 챔버(11)의 측벽에 마련된 관찰창(도시 생략)으로부터 정전 척(42)이나 포커스 링(25)으로부터 챔버(11)의 내벽면을 덮는 석영이나 산화이트륨을 향한 직류 방전의 방전 형태를 관찰했다. 그리고, 관찰된 방전 형태를 표 1에 나타내고, 계측된 이물질의 수를 도 2의 그래프로 나타내었다.
Figure 112007012935191-PAT00001
표 1에 나타내는 바와 같이, 정전압의 값을 작게 하면, 정전압 인가시의 방전 형태가 국소적인 직류 방전인 아크 방전으로부터 국소적인 직류 방전이 아닌 글로우 방전으로 이행하는 것을 알 수 있었다. 또한, 부전압 인가시의 방전 형태가 국소적인 직류 방전이 아닌 글로우 방전인 것을 알 수 있었다. 또한, 도 2의 그래프에 나타내는 바와 같이, 정전압의 값을 작게 하면, 배기관(15)에 의해 챔버(11)의 외부로 배출되는 이물질의 수, 즉, 반응실(17)에서 발생하는 이물질의 수가 감소하는 것을 알 수 있었다. 구체적으로는 정전압의 값이 1500V 이하이면, 이물질이 반응실(17)에 있어서 거의 발생하지 않는 것을 알 수 있었다.
정전압의 값을 작게 하면 발생하는 이물질의 수가 감소하는 메커니즘에 대하여, 정전압 인가시에 있어서의 방전 형태의 관찰 결과, 본 발명자는 이하에 설명하는 가설을 유추하기에 이르렀다.
즉, 정전압의 값을 작게 하면, 정전 척(42) 등으로부터 챔버(11)의 내벽면을 향한 직류 방전의 방전 형태가 글로우 방전으로 이행한다. 글로우 방전은 방전이 이루어지는 곳인 챔버(11)의 내벽면에서 에너지가 집중하지 않기 때문에, 내벽면에 부착된 퇴적물이 박리·비산하지 않는다. 따라서, 반응실(17)에 있어서 발생하는 이물질의 수가 감소한다.
또한, 본 발명자는 부전압 인가시의 방전 형태가 글로우 방전이기 때문에, 전극판(23)에 부전압을 인가함으로써 정전 척(42)에 웨이퍼 W를 흡착시키면, 예컨대, 웨이퍼 W의 가장자리부 등으로부터 챔버(11)의 내벽면으로의 직류 방전이 발생하더라도, 반응실(17)에 있어서 이물질의 발생을 억제할 수 있을 것이라고 추정했다.
본 발명은 이상에서 얻어진 지견에 근거한 것이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 따른 기판 흡착 방법에 대하여 설명한다.
도 3은 본 실시 형태에 따른 기판 흡착 방법으로서의 고주파 전력 및 직류 전력의 인가 시퀀스를 나타내는 도면이다.
도 3에 있어서, 표면에 폴리실리콘층이 형성된 웨이퍼 W를 챔버(11) 내로 반입하여 서셉터(12)의 정전 척(42)상에 탑재하고, 상술한 배기 장치가 챔버(11) 내를 대기압으로부터 고진공 상태까지 감압하면, 우선, 상부 고주파 전원(36)이 소정의 고주파 전력(상부 RF)을 가스 도입 샤워 헤드(34)에 인가하고, 시간 T1 경과 후에, 하부 고주파 전원(20)이 소정의 고주파 전력(하부 RF)을 서셉터(12)에 인가한다. 이 때, 가스 도입 샤워 헤드(34) 및 서셉터(12)로부터 고주파 전력이 처리 공간 S에 인가되고, 그 처리 공간 S에서 처리 가스로부터 플라즈마가 발생한다. 플라즈마중에서는 전하가 중성이기 때문에, 전자와 정이온수가 동수가 되지만, 전자쪽이 정이온보다 가볍기 때문에 정전 척(42)상의 웨이퍼 W 근방에서는 전자가 웨이퍼 W에 빨리 도달한다. 그 결과, 웨이퍼 W의 가까이에 전자가 매우 적은 영역인 시스(sheath)가 발생한다. 시스는 전자가 적은 영역이기 때문에, 전체로서 정으로 대전한다. 또한, 이물질은 일반적으로 부로 대전하는 것이 많다고 알려져 있다. 따라서, 시스는 웨이퍼 W를 향하는 이물질에 척력을 작용시켜 그 이물질을 감속하여, 웨이퍼 W의 위쪽으로부터 배척한다.
또한, 시간 T2 경과 후에, 직류 전원(24)이 전극판(23)에 부전압(-HV : negative High Voltage), 예컨대, -2500V를 인가한다. 이 때, 웨이퍼 W의 이면에는 정전위가 발생하기 때문에, 전극판(23)과 웨이퍼 W 이면의 사이에 전위차가 발생하고, 이 전위차에 기인하는 쿨롱력 또는 존슨·라벡력에 의해 웨이퍼 W는 정전 척(42)의 상면에 흡착 유지된다. 전극판(23)에 부전압을 인가하면, 웨이퍼 W의 가장자리부 등으로부터의 방전 형태는 글로우 방전으로 되어, 방전이 이루어지는 곳인 챔버(11)의 내벽면에 있어서 에너지가 집중하지 않기 때문에, 내벽면에 부착된 퇴적물이 박리·비산하지 않는다. 또한, 웨이퍼 W의 표면에는 부전위가 발생하기 때문에, 부로 대전하는 이물질은 웨이퍼 W의 표면으로부터도 척력을 받아, 웨이퍼 W의 위쪽으로부터 배척된다.
이어서, 웨이퍼 W의 폴리실리콘층에 에칭 처리가 실시되고 있는 동안, 직류 전원(24)은 전극판(23)에 부전압을 인가하기를 계속한다. 에칭 처리가 종료하면, 직류 전원(24)은 전극판(23)에 정전압(+HV : positive High Voltage), 예컨대, +1200V를 인가한다. 웨이퍼 W의 이면에는 정전위가 발생하고 있기 때문에, 웨이퍼 W와 전극판(23)의 사이에 척력이 작용하여 웨이퍼 W는 정전 척(42)으로부터 이탈한다. 또한, 웨이퍼 W가 정전 척(42)으로부터 이탈할 때의 전극판(23)에 인가되는 정전압의 값이 +1200V이기 때문에, 아크 방전은 거의 발생하지 않고(표 1 참조), 반응실(17)에 있어서 이물질이 발생하지 않는다(도 2 참조).
그리고, 시간 T3 경과 후에, 직류 전원(24)은 전극판(23)으로의 전압 인가를 정지한다.
도 3의 인가 시퀀스에 의하면, 정전 척(42)이 웨이퍼 W를 흡착할 때에 직류 전원(24)은 전극판(23)에 부전압을 인가한다. 전극판(23)에 부전압이 인가되면, 웨이퍼 W의 가장자리부나 포커스 링(25)으로부터의 방전 형태는 글로우 방전으로 된다. 글로우 방전은 방전이 이루어지는 곳에서 에너지가 집중하지 않기 때문에, 방전이 이루어지는 곳인 챔버(11)의 내벽면으로부터 퇴적물이 박리·비산하지 않아, 이물질이 발생하지 않는다. 또한, 전극판(23)에 부전압이 인가되면, 웨이퍼 W의 표면에는 부전위가 발생하기 때문에, 부로 대전하는 이물질은 웨이퍼 W의 표면으로부터 척력을 받는다. 따라서, 정전 척(42)이 웨이퍼 W를 흡착할 때에, 웨이퍼 W의 표면에 이물질이 부착되는 것을 방지할 수 있다.
도 3의 인가 시퀀스에서는, 정전 척(42)이 웨이퍼 W를 이탈시킬 때에 직류 전원(24)은 전극판(23)에 정전압을 인가하며, 그 정전압의 값은 +1200V이다. 정전압의 값이 1500V 이하이면, 방전 형태는 국소적인 직류 방전인 아크 방전으로 거의 되지 않기 때문에, 이물질이 반응실(17)에 있어서 거의 발생하지 않는다. 따라서, 웨이퍼 W가 정전 척(42)으로부터 이탈할 때에도, 웨이퍼 W의 표면에 이물질이 부착되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 도 3의 인가 시퀀스에서는, 서셉터(12)에 접속된 하부 고주파 전원(20)은 직류 전원(24)이 전극판(23)에 정전압을 인가하기 전에, 서셉터(12)에 고주파 전력을 인가한다. 서셉터(12)에 고주파 전력이 인가되면, 서셉터(12)상에 시스가 발생한다. 그 시스는 부로 대전하는 이물질을 웨이퍼 W의 위쪽으로부터 배척한다. 따라서, 반응실(17) 내에 있어서 이물질이 발생하더라도, 그 이물질이 웨이퍼 W의 표면에 부착되는 것을 확실히 방지할 수 있다.
또, 상술한 플라즈마 처리 장치(10)에 있어서 에칭 처리 등이 실시되는 기판은 반도체 웨이퍼에 한정되지 않고, LCD(Liquid Crystal Display)나 FPD(Flat Panel Display) 등에 이용하는 각종 기판이나, 포토 마스크, CD 기판, 프린트 기판 등이더라도 좋다.
또한, 본 발명의 목적은 상술한 각 실시 형태의 기능을 실현하는 소프트웨어의 프로그램 코드를 기억한 기억 매체를 장치에 공급하고, 그 장치의 컴퓨터(또는 CPU나 MPU 등)가 기억 매체에 저장된 프로그램 코드를 판독하여 실행함으로써도 달성된다.
이 경우, 기억 매체로부터 판독된 프로그램 코드 자체가 상술한 각 실시 형태의 기능을 실현하는 것이 되고, 그 프로그램 코드 및 그 프로그램 코드를 기억한 기억 매체는 본 발명을 구성하는 것이 된다.
또한, 프로그램 코드를 공급하기 위한 기억 매체로는, 예컨대, 플로피(등록 상표) 디스크, 하드디스크, 광 자기 디스크, CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-RW, DVD+RW 등의 광 디스크, 자기 테이프, 비휘발성의 메모리 카드, ROM 등을 이용할 수 있다. 또는, 프로그램 코드를 네트워크를 통해 다운로드하더라도 좋다.
또한, 컴퓨터가 판독한 프로그램 코드를 실행함으로써, 상술한 각 실시 형태의 기능이 실현될 뿐만 아니라, 그 프로그램 코드의 지시에 근거하여, 컴퓨터상에서 가동되고 있는 0S(Operating System) 등이 실제 처리의 일부 또는 전부를 행하고, 그 처리에 의해 상술한 각 실시 형태의 기능이 실현되는 경우도 포함된다.
또한, 기억 매체로부터 판독된 프로그램 코드가, 컴퓨터에 삽입된 기능 확장 보드나 컴퓨터에 접속된 기능 확장 유닛에 구비되는 메모리에 기입된 후, 그 프로그램 코드의 지시에 근거하여, 그 확장 기능을 확장 보드나 확장 유닛에 구비되는 CPU 등이 실제 처리의 일부 또는 전부를 행하고, 그 처리에 의해 상술한 각 실시 형태의 기능이 실현되는 경우도 포함된다.
다음으로, 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다.
(실시예)
우선, 이물질 카운트용 웨이퍼(이하, 「이물질 웨이퍼」라고 함)를 준비하고, 기판 처리 장치(10)의 챔버(11) 내에 반입하여 서셉터(12)의 정전 척(42)상에 탑재했다. 이어서, 상부 고주파 전원(36)에 의해 소정의 고주파 전력을 가스 도입 샤워 헤드(34)에 인가하고, 또한, 하부 고주파 전원(20)에 의해 소정의 고주파 전력을 서셉터(12)에 인가함으로써, 처리 공간 S에서 플라즈마를 발생시켰다.
그 후, 직류 전원(24)에 의해 전극판(23)에 -2500V의 부전압을 인가하여 정전 척(42)에 이물질 웨이퍼를 흡착시키고, 소정 시간의 경과 후, 직류 전원(24)에 의해 전극판(23)에 +1200V의 정전압을 인가하여 정전 척(42)으로부터 이물질 웨이퍼를 이탈시켰다.
이어서, 그 이물질 웨이퍼를 챔버(11)로부터 반출하고, 또한, 서프 스캔(surfscan) 방식의 이물질 카운터에 반입했다. 그 후, 이물질 웨이퍼의 표면에 있어서의 단위 면적당 이물질수를 카운트했다. 카운트된 이물질수의 평균값은 31개였다.
(비교예)
실시예와 마찬가지로, 이물질 웨이퍼를 정전 척(42)상에 탑재하고, 상부 고주파 전원(36) 및 하부 고주파 전원(20)에 의해 소정의 고주파 전력을 가스 도입 샤워 헤드(34) 및 서셉터(12)에 각각 인가함으로써, 처리 공간 S에서 플라즈마를 발생시켰다.
그 후, 직류 전원(24)에 의해 전극판(23)에 +2500V의 정전압을 인가하여 정전 척(42)에 이물질 웨이퍼를 흡착시키고, 소정 시간의 경과 후, 직류 전원(24)에 의해 전극판(23)에 -1200V의 부전압을 인가하여 정전 척(42)으로부터 이물질 웨이퍼를 이탈시켰다.
이어서, 실시예와 마찬가지로, 이물질 웨이퍼의 표면에 있어서의 단위 면적당 이물질수를 카운트했다. 카운트된 이물질수의 평균값은 328개였다.
실시예와 비교예를 비교한 결과, 전극판(23)에 부전압을 인가하여 정전 척(42)에 웨이퍼를 흡착시키면, 웨이퍼의 표면에 이물질이 부착되는 것을 방지할 수 있음을 알 수 있었다.
제 1 측면에 따른 기판 처리 장치, 제 6 측면에 따른 기판 흡착 방법 및 제 10 측면에 따른 기억 매체에 의하면, 정전 척이 기판을 흡착할 때에 직류 전원은 전극판에 부전압을 인가한다. 전극판에 부전압이 인가되면, 정전 척이 흡착하는 기판의 가장자리부나 기판의 주위에 배치된 수용실 내 부품으로부터의 방전 형태는 국소적인 직류 방전이 아닌 글로우 방전으로 된다. 글로우 방전은 방전이 이루어지는 곳에서 에너지가 집중하지 않기 때문에, 수용실의 내벽면으로부터 퇴적물이 박리·비산하지 않아, 이물질이 발생하지 않는다. 또한, 전극판에 부전압이 인가되면, 기판에 있어서의 정전 척과 반대쪽 면인 표면의 전위는 부로 된다. 이물질이 부로 대전하고 있는 경우, 그 이물질은 기판의 표면으로부터 척력을 받는다. 따라서, 기판의 표면에 이물질이 부착되는 것을 방지할 수 있다.
제 2 측면에 따른 기판 처리 장치 및 제 7 측면에 따른 기판 흡착 방법에 의하면, 정전 척이 기판을 이탈시킬 때에 직류 전원은 전극판에 정전압을 인가하고, 그 정전압의 값은 1500V 이하 이다. 전극판에 부전압이 인가되어 기판이 정전 척에 흡착되어 있을 때에, 전극판에 정전압을 인가하면, 기판 및 정전 척의 사이에 척력이 작용하여 기판은 정전 척으로부터 이탈한다. 이 때, 정전압의 값이 1500V 이하이면, 방전 형태는 국소적인 직류 방전인 아크 방전으로 거의 되지 않는다. 따라서, 기판이 정전 척으로부터 이탈할 때에도, 기판의 표면에 이물질이 부착되는 것을 방지할 수 있다.
제 3 측면에 따른 기판 처리 장치 및 제 8 측면에 따른 기판 흡착 방법에 의하면, 탑재대에 접속된 고주파 전원은 직류 전원이 전극판에 정전압을 인가하기 전에, 탑재대에 고주파 전력을 인가한다. 탑재대에 고주파 전력이 인가되면, 탑재대상에 시스가 발생한다. 이 시스는 부로 대전하는 이물질을 탑재대에 탑재된 기판의 위쪽으로부터 배척한다. 따라서, 수용실 내에 있어서 이물질이 발생하더라도, 그 이물질이 기판의 표면에 부착되는 것을 확실히 방지할 수 있다.

Claims (10)

  1. 기판에 처리를 실시하는 기판 처리 장치로서, 상기 기판을 수용하는 수용실과, 상기 수용실 내에 배치되고 또한 상기 기판을 탑재하는 탑재대를 구비하되, 상기 탑재대는, 전극판을 내부에 갖는 절연성 부재로 이루어지는 정전 척을 상부에 갖고, 상기 전극판에는 직류 전원이 접속되는 기판 처리 장치에 있어서,
    상기 정전 척이 상기 기판을 흡착할 때에, 상기 직류 전원은 상기 전극판에 부전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 정전 척이 상기 기판을 이탈시킬 때에, 상기 직류 전원은 상기 전극판에 정전압을 인가하고,
    상기 정전압의 값은 1500V 이하인 것
    을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 탑재대에는 고주파 전원이 접속되고,
    상기 고주파 전원은, 상기 직류 전원이 상기 전극판에 상기 부전압을 인가하 기 전에, 상기 탑재대에 고주파 전력을 인가하는 것
    을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 탑재대에는 고주파 전원이 접속되고,
    상기 고주파 전원은 상기 직류 전원이 상기 전극판에 상기 부전압을 인가하기 전에, 상기 탑재대에 고주파 전력을 인가하는 것
    을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 표면에는 폴리실리콘층이 형성되고, 상기 처리는 에칭 처리인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 기판을 수용하는 수용실과, 상기 수용실 내에 배치되고 또한 상기 기판을 탑재하는 탑재대를 구비하되, 상기 탑재대는, 전극판을 내부에 갖는 절연성 부재로 이루어지는 정전 척을 상부에 갖고, 상기 전극판에는 직류 전원이 접속되는 기판 처리 장치에 있어서의 기판 흡착 방법으로서,
    상기 정전 척이 상기 기판을 흡착할 때에 상기 직류 전원은 상기 전극판에 부전압을 인가하는 부전압 인가 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 흡착 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 정전 척이 상기 기판을 이탈시킬 때에, 상기 직류 전원은 상기 전극판에 정전압을 인가하는 정전압 인가 단계를 갖고,
    상기 정전압의 값은 1500V 이하인 것
    을 특징으로 하는 기판 흡착 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 탑재대에 접속된 고주파 전원은, 상기 직류 전원이 상기 전극판에 상기 부전압을 인가하기 전에, 상기 탑재대에 고주파 전력을 인가하는 고주파 전력 인가 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 흡착 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 탑재대에 접속된 고주파 전원은, 상기 직류 전원이 상기 전극판에 상기 부전압을 인가하기 전에, 상기 탑재대에 고주파 전력을 인가하는 고주파 전력 인가 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 흡착 방법.
  10. 기판을 수용하는 수용실과, 상기 수용실 내에 배치되고 또한 상기 기판을 탑재하는 탑재대를 구비하되, 상기 탑재대는, 전극판을 내부에 갖는 절연성 부재로 이루어지는 정전 척을 상부에 갖고, 상기 전극판에는 직류 전원이 접속되는 기판 처리 장치에 있어서의 기판 흡착 방법을 컴퓨터에게 실행시키는 프로그램을 저장하는 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체로서,
    상기 프로그램은, 상기 정전 척이 상기 기판을 흡착할 때에, 상기 직류 전원이 상기 전극판에 부전압을 인가하는 부전압 인가 모듈을 갖는 것
    을 특징으로 하는 기억 매체.
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