KR20120046702A

KR20120046702A - 기판 처리 방법 및 그 방법을 실행하는 프로그램을 기억하는 기억 매체

Info

Publication number: KR20120046702A
Application number: KR1020110112978A
Authority: KR
Inventors: 아츠키 후루야; 료 사토
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2010-11-02
Filing date: 2011-11-01
Publication date: 2012-05-10
Also published as: TWI511220B; CN102468154A; KR101270378B1; CN102468154B; TW201236097A; JP2012099634A; JP5689283B2

Abstract

방전 개시 직후에 기판에 위치 어긋남이 발생하더라도, 그것을 빠른 시기에 검출하여 즉시 처리를 중지함으로써, 이상 방전에 의한 탑재대의 손상을 극력 방지한다.
전열 가스의 공급 개시로 일시적으로 상승한 전열 가스의 유량이 저하되어 안정되는 것보다 이전에 소정의 압력 조정 종료 기준값 이하로 되면, 처리 용기 내에 고주파 전력을 공급하여 방전을 개시하여, 기판 유지면 상의 피처리 기판 상에 처리 가스의 플라즈마를 발생시키는 방전 단계를 가지며, 상기 방전 단계에서, 유량 센서에서 검출한 전열 가스 유량이 소정의 임계값을 초과했을 때에 기판이 어긋나 있다고 판정하는 판정 포인트를 전열 가스 유량이 안정되기 전의 시점부터 복수 마련하고, 각 판정 포인트마다 임계값을 설정하는 것에 의해서, 전열 가스 유량의 안정을 기다리지 않고 기판 어긋남 판정을 행한다.

Description

기판 처리 방법 및 그 방법을 실행하는 프로그램을 기억하는 기억 매체{SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND RECODING MEDIUM FOR STORING PROGRAM EXECUING THE SAME}

본 발명은 플랫 패널 디스플레이(FPD)용 기판 등의 대형 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 기판 처리 방법 및 그 방법을 실행하는 프로그램을 기억하는 기억 매체에 관한 것이다.

FPD의 패널 제조에서는, 일반적으로 유리 등의 절연체로 이루어지는 기판 상에 화소의 디바이스 또는 전극이나 배선 등이 형성된다. 이러한 패널 제조의 다양한 공정 중 에칭, CVD, 애싱, 스퍼터링 등의 미세 가공은, 많은 경우 플라즈마 처리 장치에 의해서 행해진다. 플라즈마 처리 장치는, 예컨대 감압 가능한 처리 용기 내에서 기판을 하부 전극을 구성하는 서셉터를 구비하는 탑재대 위에 탑재하고, 서셉터에 고주파 전력을 공급하는 것에 의해, 기판 상에 처리 가스의 플라즈마를 형성하고, 이 플라즈마에 의해서 기판 상에 에칭 등의 소정의 처리를 행하도록 되어 있다.

이 경우, 플라즈마 처리 중인 발열에 의한 온도 상승을 억제하여 기판의 온도를 일정하게 제어해야 한다. 이 때문에, 칠러 장치로부터 온도 조절된 냉매를 탑재대 내의 냉매 통로에 순환 공급하는 동시에, He 가스 등의 전열(傳熱)성이 좋은 가스(전열 가스)를 탑재대 내를 통해서 기판의 이면에 공급하여, 기판을 간접적으로 냉각하는 방식이 잘 사용되고 있다. 이 냉각 방식은, 예컨대 정전 흡착력에 의해 기판 유지부의 기판 유지면에 기판을 흡착 유지하는 탑재대에서는, He 가스의 공급 압력에 저항하여 기판을 탑재대 상에 고정 유지할 수 있기 때문에 적합하게 사용된다.

그런데, 기판을 흡착 유지할 때, 탑재대 상의 기판 유지면에 대해 기판이 위치 어긋나 있으면, 서셉터 상에서 기판 유지면이 노출되기 때문에, 이 상태에서 서셉터에 고주파 전력을 인가하여 플라즈마를 발생시키면 이상 방전이 발생하여 서셉터를 손상시킬 우려가 있다. 따라서, 이러한 기판의 위치 어긋남을 플라즈마의 발생 전에 검출하는 것에 의해, 이상 방전의 발생을 미연에 막을 수 있다.

기판의 유지 상태를 검출하는 방법으로서는, 종래, 예컨대 특허문헌 1에 기재된 기술과 같이, 탑재대의 상부에 압력 측정 구멍을 마련하고, 압력 측정 구멍을 통해 압력 측정 가스를 탑재대와 기판 사이에 공급해서 압력 측정 가스의 압력을 감시하는 것이 있다. 이 방법에서는, 예컨대 기판이 없는 경우나 정전 유지력이 작은 경우에는, 압력 측정 구멍으로부터 가스가 누출되어 압력이 저하되기 때문에, 그 압력을 감시하는 것에 의해서, 탑재대 상의 기판의 유무나 유지 상태를 검출하는 것이다.

또한, 특허문헌 2에서는, 플라즈마 발생 후에 있어서도, 탑재대와 기판 사이에 공급하는 가스가 안정된 후이면, 누출이 있는 경우에는 압력이 저하되기 때문에, 가스가 충분히 안정된 후에 그 압력 변화를 모니터링하여 누출이 발생하고 있는지 여부를 검출하는 것이다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 평04-359539호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2001-338914호 공보

그런데, 기판의 처리 방법에 따라서는 플라즈마 발생 직후에 고주파 전력을 높게 하거나, 전열 가스 압력을 승압하거나 하는 경우가 있어, 그것에 의해서 기판의 위치 어긋남에 의해 가스 누출이 발생하는 일이 있다. 따라서, 특허문헌 1과 같이 플라즈마 발생 전에만 가스 누출을 판정하여도 그 후의 기판 어긋남에 의한 가스 누출을 검출할 수 없다. 또한, 특허문헌 2과 같이 가스의 압력(유량)이 충분히 안정화될 때까지 기다리고 나서 가스 누출을 모니터링하고 있었다면, 즉시 위치 어긋남을 검출할 수 없어, 이상 방전이 발생하게 된다.

이 점, 탑재대와 기판 사이에 공급하는 가스 유량을 검출함으로써, 가스 누출을 검출할 수 있지만, 플라즈마 발생 직후에 고주파 전력을 높게 하거나, 전열 가스 압력을 승압하거나 하면, 가스 유량의 변동이 커지는 경우가 있기 때문에, 플라즈마 발생 직후에서 가스 유량을 감시하여 기판 어긋남을 판정하는 것은 매우 어렵다.

그래서, 본 발명은, 이러한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 플라즈마를 발생시키기 위한 방전 개시 후, 전열 가스 유량이 안정되기 전에도 기판 어긋남 판정을 가능하게 함으로써, 방전 개시 직후에 기판에 위치 어긋남이 발생하더라도, 그것을 조기에 검출하여 즉시 처리를 중지하는 것에 의해, 이상 방전에 의한 탑재대의 손상을 극력 방지할 수 있는 기판 처리 방법 등을 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 임의의 관점에 따르면, 플라즈마 처리 장치에 마련된 감압 가능한 처리 용기 내의 피처리 기판에 대해 플라즈마에 의한 처리를 실시하는 기판 처리 방법으로서, 상기 플라즈마 처리 장치는, 상기 처리 용기 내에 배치되고, 상기 피처리 기판을 탑재 유지하는 탑재대를 구성하는 기판 유지부와, 상기 기판 유지부와 그 기판 유지면에 유지된 피처리 기판 사이에 전열 가스 공급원으로부터의 전열 가스를 공급하기 위한 전열 가스 유로와, 상기 전열 가스 유로에 유출시키는 전열 가스 유량을 검출하는 유량 센서와, 상기 플라즈마를 발생시키기 위한 고주파 전력을 상기 처리 용기 내에 공급하는 고주파 전원과, 상기 고주파 전력에 의해 플라즈마화되는 처리 가스를 상기 처리실 내에 공급하는 처리 가스 공급부를 구비하며, 상기 전열 가스 공급원으로부터 상기 기판 유지부와 상기 피처리 기판 사이에서 상기 전열 가스가 소정의 압력으로 되도록 상기 전열 가스를 공급하는 압력 조정(調壓) 단계와, 상기 전열 가스의 공급 개시로 일시적으로 상승한 상기 전열 가스의 유량이 저하되어 안정되는 것보다 이전에 소정의 압력 조정 종료 기준값 이하로 되면, 상기 처리 용기 내에 고주파 전력을 공급하여 방전을 개시하고, 상기 기판 유지면 상의 피처리 기판 상에 상기 처리 가스의 플라즈마를 발생시키는 방전 단계를 가지며, 상기 방전 단계에서, 상기 유량 센서에서 검출한 전열 가스 유량이 소정의 임계값을 초과했을 때에 기판 어긋남 있음으로 판정하는 판정 포인트를 전열 가스 유량이 안정되기 전의 시점에서 복수 마련하고, 상기 각 판정 포인트마다 상기 임계값을 설정하는 것에 의해, 상기 전열 가스 유량의 안정을 기다리지 않고 기판 어긋남 판정을 행하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법이 제공된다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 다른 관점에 따르면, 플라즈마 처리 장치에 마련된 감압 가능한 처리 용기 내의 피처리 기판에 대해 플라즈마에 의한 처리를 실시하는 기판 처리 방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 기억한 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체로서, 상기 플라즈마 처리 장치는, 상기 처리 용기 내에 배치되고, 상기 피처리 기판을 탑재 유지하는 탑재대를 구성하는 기판 유지부와, 상기 기판 유지부와 그 기판 유지면에 유지된 피처리 기판 사이에 전열 가스 공급원으로부터의 전열 가스를 공급하기 위한 전열 가스 유로와, 상기 전열 가스 유로에 유출시키는 전열 가스 유량을 검출하는 유량 센서와, 상기 플라즈마를 발생시키기 위한 고주파 전력을 상기 처리 용기 내에 공급하는 고주파 전원과, 상기 고주파 전력에 의해 플라즈마화되는 처리 가스를 상기 처리실 내에 공급하는 처리 가스 공급부를 구비하며, 상기 기판 처리 방법은, 상기 전열 가스 공급원으로부터 상기 기판 유지부와 상기 피처리 기판 사이에서 상기 전열 가스가 소정의 압력으로 되도록 상기 전열 가스를 공급하는 압력 조정 단계와, 상기 전열 가스의 공급 개시로 일시적으로 상승한 상기 전열 가스의 유량이 저하되어 안정되기 보다 이전에 소정의 압력 조정 종료 기준값 이하로 되면, 상기 처리 용기 내에 고주파 전력을 공급하여 방전을 개시하고, 상기 기판 유지면 상의 피처리 기판 상에 상기 처리 가스의 플라즈마를 발생시키는 방전 단계를 가지며, 상기 방전 단계에서, 상기 유량 센서에서 검출한 전열 가스 유량이 소정의 임계값을 초과했을 때에 기판 어긋남 있음으로 판정하는 판정 포인트를 전열 가스 유량이 안정되기 전의 시점에서 복수 마련하고, 상기 각 판정 포인트마다 상기 임계값을 설정하는 것에 의해서, 상기 전열 가스 유량의 안정을 기다리지 않고 기판 어긋남 판정을 행하는 것을 특징으로 하는 기억 매체가 제공된다.

또한, 상기 각 판정 포인트에서의 임계값은 상기 전열 가스의 과거의 유량 또는 그 변화량에 근거하여 결정되는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 과거의 유량 또는 그 변화량은 그 기판 처리보다 이전에 실행한 기판 처리에서의 동일한 판정 포인트의 유량 또는 그 변화량의 평균값으로 하여도 좋고, 또한, 그 기판 처리에서의 직전 판정 포인트의 유량 또는 그 변화량으로 하여도 좋다.

또한, 상기 방전 단계에서, 방전 개시 후에 상기 전열 가스의 압력을 승압하는 단계를 갖는 경우에는, 승압 직전에 상기 기판 어긋남 판정을 정지하고, 승압 직후에 상기 기판 어긋남 판정을 재개하도록 하여도 좋다. 이 경우, 상기 방전 개시 후부터 상기 전열 가스의 승압까지 판정 포인트를 설정하고, 상기 기판 어긋남 판정을 행하고 나서 상기 전열 가스를 승압하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 전열 가스의 승압 전의 판정 포인트는 상기 전열 가스의 승압 직전에만 설정하여 상기 기판 어긋남 판정을 행하도록 하여도 좋다. 또한 상기 전열 가스의 승압 전의 판정 포인트는, 방전 개시 후부터 전열 가스 승압까지 복수의 판정 포인트를 설정하여 상기 기판 어긋남 판정을 행하도록 하여도 좋다. 또, 상기 고주파 전원에 의한 상기 고주파 전력의 상기 처리 용기 내로의 공급은, 예컨대 상기 처리실 내에 마련된 서셉터로 고주파 전력을 인가하는 것에 의해 행한다.

본 발명에 의하면, 방전 개시 후에서도, 전열 가스 유량에 의해서 기판 어긋남을 판정하기 위한 판정 포인트를 전열 가스 유량이 안정되기 전의 시점에서 복수 마련하고, 각 포인트마다 임계값을 설정하는 것에 의해서, 전열 가스 유량의 안정을 기다리지 않고 기판의 위치 어긋남을 판정할 수 있도록 하였다. 이것에 의해, 방전 개시 직후에 기판에 위치 어긋남이 발생하더라도, 그것을 조기에 검출하고 즉시 처리를 중지함으로써, 이상 방전에 의한 탑재대의 손상을 극력 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 처리 장치의 외관 사시도,
도 2는 동 실시 형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치의 단면도,
도 3은 동 실시 형태에 있어서의 전열 가스 공급 기구의 구성예를 설명하기 위한 도면,
도 4는 동 실시 형태에 있어서의 탑재대의 작용을 설명하기 위한 도면으로서, 기판 어긋남에 의해 전열 가스의 누출이 발생하고 있는 경우이고,
도 5는 동 실시 형태에 있어서의 탑재대의 작용을 설명하기 위한 도면으로서, 도 4의 상태에서 플라즈마를 발생시킨 경우이고,
도 6은 비교예에 따른 기판 처리를 설명하기 위한 타이밍도,
도 7은 동 실시 형태에 있어서의 기판 처리의 구체예로서의 메인 루틴의 개략을 나타내는 흐름도,
도 8은 도 7에 나타내는 기판 어긋남 판정 처리의 구체예로서의 서브루틴의 개략을 나타내는 흐름도,
도 9는 본 실시 형태에 따른 기판 처리의 구체예를 설명하기 위한 타이밍도,
도 10은 본 실시 형태에 따른 기판 처리의 변형예를 설명하기 위한 타이밍도,
도 11은 본 실시 형태에 따른 기판 처리의 다른 변형예를 설명하기 위한 타이밍도,
도 12는 본 실시 형태에 따른 다른 기판 처리를 설명하기 위한 타이밍도,
도 13은 도 8에 나타내는 기판 어긋남 판정 처리의 변형예의 서브루틴의 개략을 나타내는 흐름도.

이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해 상세히 설명한다. 또, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성요소에 대해서는, 동일한 부호를 부여하는 것에 의해 중복 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서 중 1mTorr는 (10^-3×101325/760)로 한다.

(기판 처리 장치의 구성예)

우선, 본 발명을 복수의 플라즈마 처리 장치를 구비하는 멀티 챔버 타입의 기판 처리 장치에 적용한 경우의 실시 형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(100)의 외관 사시도이다. 동 도면에 나타내는 기판 처리 장치(100)는, 예컨대 유리 기판 등의 플랫 패널 디스플레이용 기판(FPD용 기판)을 피처리 기판(이하, 간단히 「기판」이라고도 함) G로 하고, 이 기판 G에 대해 플라즈마 처리를 실시하기 위한 3개의 플라즈마 처리 장치(200)를 구비한다.

플라즈마 처리 장치(200)는 처리 용기로 이루어지는 챔버를 구비하고, 그 챔버 내에는 기판 G를 탑재하는 탑재대가 마련되어 있다. 이 탑재대의 위쪽에는 처리 가스(예컨대 프로세스 가스)를 도입하기 위한 샤워 헤드가 마련되어 있다. 탑재대는 그 본체를 구성하는 하부 전극으로서의 서셉터를 구비하고, 이것과 평행하게 대향하여 마련되는 샤워 헤드는 상부 전극으로서의 기능도 겸한다. 각 플라즈마 처리 장치(200)에서는 동일한 처리(예컨대 에칭 처리 등)를 행하더라도 좋고, 서로 다른 처리(예컨대 에칭 처리와 애싱 처리 등)를 행하도록 하더라도 좋다. 또, 플라즈마 처리 장치(200) 내의 구체적 구성예에 관해서는 후술한다.

각 플라즈마 처리 장치(200)는 각각, 단면 다각 형상(예컨대 단면 직사각형 형상)의 반송실(110)의 측면에 게이트 밸브(102)를 통해 연결되어 있다. 반송실(110)에는 또, 로드록실(120)이 게이트 밸브(104)를 통해 연결되어 있다. 로드록실(120)에는, 기판 반출입 기구(130)가 게이트 밸브(106)를 통해 인접 설치되어 있다.

기판 반출입 기구(130)에 각각 2개의 인덱서(140)가 인접 설치되어 있다. 인덱서(140)에는, 기판 G를 수납하는 카세트(142)가 탑재된다. 카세트(142)는 복수장(예컨대 25장)의 기판 G가 수납 가능하게 구성되어 있다.

이러한 플라즈마 처리 장치에 의해서 기판 G에 대해 플라즈마 처리를 행할 때에는, 우선 기판 반출입 기구(130)에 의해 카세트(142) 내의 기판 G를 로드록실(120) 내로 반입한다. 이 때, 로드록실(120) 내에 처리 완료된 기판 G가 있으면, 그 처리 완료된 기판 G를 로드록실(120) 내로부터 반출하고, 미처리의 기판 G와 치환한다. 로드록실(120) 내로 기판 G가 반입되면, 게이트 밸브(106)를 닫는다.

이어서, 로드록실(120) 내를 소정의 진공도까지 감압한 후, 반송실(110)과 로드록실(120) 사이의 게이트 밸브(104)를 연다. 그리고, 로드록실(120) 내의 기판 G를 반송실(110) 내의 반송 기구(도시하지 않음)에 의해 반송실(110) 내로 반입한 후, 게이트 밸브(104)를 닫는다.

반송실(110)과 플라즈마 처리 장치(200) 사이의 게이트 밸브(102)를 열어, 상기 반송 기구에 의해 플라즈마 처리 장치(200)의 챔버 내의 탑재대에 미처리의 기판 G를 반입한다. 이 때, 처리 완료된 기판 G가 있으면, 그 처리 완료된 기판 G를 반출하고, 미처리의 기판 G와 치환한다.

플라즈마 처리 장치(200)의 챔버 내에서는, 처리 가스를 샤워 헤드를 통해 챔버 내에 도입하고, 하부 전극 혹은 상부 전극, 또는 상부 전극과 하부 전극의 양쪽에 고주파 전력을 공급하는 것에 의해서, 하부 전극과 상부 전극 사이에 처리 가스의 플라즈마를 발생시킴으로써, 탑재대 상에 유지된 기판 G에 대해 소정의 플라즈마 처리를 행한다.

(플라즈마 처리 장치의 구성예)

다음으로, 플라즈마 처리 장치(200)의 구체적 구성예에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 여기서는, 본 발명의 플라즈마 처리 장치를, 기판 G를 에칭하는 용량 결합형 플라즈마(CCP) 에칭 장치에 적용한 경우의 구성예에 대해 설명한다. 도 2는 본 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치(200)의 개략 구성을 나타내는 단면도이다.

도 2에 나타내는 플라즈마 처리 장치(200)는, 예컨대 표면이 양극 산화 처리(알루마이트 처리)된 알루미늄으로 이루어지는 대략 각기둥 형상의 처리 용기로 이루어지는 챔버(202)를 구비한다. 챔버(202)는 그라운드에 접지되어 있다. 챔버(202) 내의 바닥부에는, 하부 전극을 구성하는 서셉터(310)를 갖는 탑재대(300)가 설치되어 있다. 탑재대(300)는, 직사각형의 기판 G를 고정 유지하는 기판 유지 기구로서 기능하고, 직사각형의 기판 G에 대응한 직사각형 형상으로 형성된다. 이 탑재대의 구체적 구성예는 후술한다.

탑재대(300)의 위쪽에는, 서셉터(310)와 평행하게 대향하도록, 상부 전극으로서 기능하는 샤워 헤드(210)가 대향 배치되어 있다. 샤워 헤드(210)는 챔버(202)의 상부에 지지되어 있고, 내부에 버퍼실(222)을 가짐과 아울러, 서셉터(310)와 대향하는 아랫면에는 처리 가스를 토출하는 다수의 토출 구멍(224)이 형성되어 있다. 이 샤워 헤드(210)는 그라운드에 접지되어 있고, 서셉터(310)와 함께 1쌍의 평행 평판 전극을 구성하고 있다.

샤워 헤드(210)의 윗면에는 가스 도입구(226)가 마련되고, 가스 도입구(226)에는 가스 도입관(228)이 접속되어 있다. 가스 도입관(228)에는, 개폐 밸브(230), 매스플로우 컨트롤러(MFC)(232)를 통해 처리 가스 공급원(234)이 접속되어 있다. 이들은 처리 가스 공급부를 구성한다.

처리 가스 공급원(234)으로부터의 처리 가스는, 매스플로우 컨트롤러(MFC)(232)에 의해서 소정의 유량으로 제어되고, 가스 도입구(226)를 통해 샤워 헤드(210)의 버퍼실(222)에 도입된다. 처리 가스(에칭 가스)로서는, 예컨대 할로겐계의 가스, O₂ 가스, Ar 가스 등, 통상 이 분야에서 사용되는 가스를 이용할 수 있다.

챔버(202)의 측벽에는 기판 반입출구(204)를 개폐하기 위한 게이트 밸브(102)가 마련되어 있다. 또한, 챔버(202)의 측벽의 아래쪽에는 배기구가 마련되고, 배기구에는 배기관(208)을 통해 진공 펌프(도시하지 않음)를 포함하는 배기 장치(209)가 접속된다. 이 배기 장치(209)에 의해 챔버(202)의 실내를 배기하는 것에 의해, 플라즈마 처리 중에 챔버(202) 내를 소정의 진공 분위기(예컨대 10mTorr=약 1.33Pa)로 유지할 수 있다.

플라즈마 처리 장치(200)에는, 제어부(전체 제어 장치)(400)가 접속되어 있고, 이 제어부(400)에 의해서 플라즈마 처리 장치(200)의 각 부가 제어되게 되어 있다. 또한, 제어부(400)에는, 오퍼레이터가 플라즈마 처리 장치(200)를 관리하기 위해 커맨드의 입력 조작 등을 행하는 키보드나, 플라즈마 처리 장치(200)의 가동 상황을 가시화하고 표시하는 디스플레이, 또는 입력 조작 단말 기능과 상태의 표시 기능의 쌍방을 갖는 터치 패널 등으로 이루어지는 조작부(410)가 접속되어 있다.

또, 제어부(400)에는, 플라즈마 처리 장치(200)에서 실행되는 각종 처리(후술하는 기판 처리 등)를 제어부(400)의 제어로 실현하기 위한 프로그램이나 프로그램을 실행하기 위해 필요한 처리 조건(레시피) 등이 기억된 기억부(420)가 접속되어 있다.

기억부(420)에는, 예컨대 기판 처리에서 사용되는 복수의 처리 조건(레시피)나 후술하는 기판 어긋남 판정 처리에서 사용되는 전열 가스 유량의 기준값(예컨대 압력 조정 종료 기준값, 판정 기준값 등)이나 각 판정 포인트의 임계값 등이 기억되어 있다. 이 중 처리 조건에 관해서는, 플라즈마 처리 장치(200)의 각 부를 제어하는 제어 파라미터, 설정 파라미터 등의 복수의 파라미터값을 통합한 것이다. 각 처리 조건은 예컨대 처리 가스의 유량비, 챔버내 압력, 고주파 전력 등의 파라미터값을 갖는다. 플라즈마 처리 장치(200)에서는, 이러한 처리 조건을 이용하여 기판 처리를 행하는 경우에, 기판 G를 반출입함으로써 동일한 처리 조건에서 복수의 기판 G를 연속하여 처리할 수 있다.

또, 이들 프로그램이나 처리 조건은 하드디스크나 반도체 메모리에 기억되어 있더라도 좋고, 또한 CD-ROM, DVD 등의 가반성의 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체에 수용된 상태에서 기억부(420)의 소정 위치에 세트하도록 되어 있더라도 좋다.

제어부(400)는, 조작부(410)로부터의 지시 등에 근거하여 원하는 프로그램, 처리 조건을 기억부(420)로부터 판독하여 각 부를 제어함으로써, 플라즈마 처리 장치(200)에서의 원하는 처리를 실행한다. 또한, 조작부(410)로부터의 조작에 의해 처리 조건을 편집할 수 있도록 되어 있다.

(기판 유지 기구를 적용한 탑재대의 구성예)

여기서, 본 발명에 따른 기판 유지 기구를 적용한 탑재대(300)의 구체적인 구성예에 대해 도 2, 도 3를 참조하면서 설명한다. 도 3은 탑재대(300)의 전열 가스 공급 기구의 구성예를 설명하는 도면이다. 도 3은 도 2에 나타내는 탑재대(300)의 상부분의 단면을 간략화하여 나타낸 것이다. 도 3에서는, 설명을 간단히 하기 위해서 도 2에 나타내는 정전 유지부(320)를 생략하고 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 탑재대(300)는 절연성의 베이스 부재(302)와, 이 베이스 부재(302) 상에 마련되고, 탑재대(300)의 본체를 구성하는 도전체(예컨대 알루미늄)로 이루어지는 직사각형 블록 형상의 서셉터(310)를 구비한다. 또, 서셉터(310)의 측면은 도 2에 나타낸 바와 같이 절연 피막(311)으로 덮혀져 있다.

서셉터(310) 상에는, 기판 G를 기판 유지면에서 유지하는 기판 유지부의 일례로서의 정전 유지부(320)가 마련된다. 정전 유지부(320)는, 예컨대 하부 유전체층과 상부 유전체층 사이에 전극판(322)을 끼워 구성된다. 탑재대(300)의 외부 프레임을 구성하고, 상기 베이스 부재(302), 서셉터(310), 정전 유지부(320)의 주위를 둘러싸도록, 예컨대 세라믹이나 석영의 절연 부재로 이루어지는 직사각형 프레임 형상의 외부 프레임부(330)가 설치된다.

정전 유지부(320)의 전극판(322)에는, 직류(DC) 전원(315)이 스위치(316)를 통해 전기적으로 접속되어 있다. 스위치(316)는, 예컨대 전극판(322)에 대해 DC 전원(315)과 그라운드 전위를 전환하도록 되어 있다. 또, 전극판(322)과 직류(DC) 전원(315) 사이에, 서셉터(310)측으로부터의 고주파를 차단하여, 서셉터(310)측의 고주파가 DC 전원(315)측으로 누설되는 것을 저지하는 고주파 차단부(도시하지 않음)를 마련하더라도 좋다. 고주파 차단부는, 1㏁ 이상의 높은 저항값을 갖는 저항기 또는 직류를 통과시키는 로우패스 필터로 구성하는 것이 바람직하다.

스위치(316)가 DC 전원(315)측으로 전환되면, DC 전원(315)으로부터의 DC 전압이 전극판(322)에 인가된다. 이 DC 전압이 양극성의 전압인 경우, 기판 G의 윗면에는 음의 전하(전자, 음 이온)가 끌어당겨지게 되어 축적된다. 이것에 의해, 기판 G 윗면의 음의 면전하와 전극판(322) 사이에, 기판 G 및 상부 유전체층을 사이에 두고 서로 끌어당기는 쿨롱력 즉 정전 흡착력이 일어나, 이 정전 흡착력으로 기판 G은 탑재대(300) 상에 흡착 유지된다. 스위치(316)가 그라운드측으로 전환되면, 전극판(322)으로의 DC 전압의 공급이 정지하고, 또 필요에 따라 소정의 제전(除電) 프로세스를 거치는 것에 의해 정전 유지부(320) 윗면(기판 유지면) 및 기판 G의 전하를 제거하여, 상기 정전 흡착력이 해제된다.

서셉터(310)에는, 정합기(312)를 통해 고주파 전원(314)의 출력 단자가 전기적으로 접속되어 있다. 고주파 전원(314)의 출력 주파수는, 예컨대 13.56㎒로 선택된다. 서셉터(310)에 인가되는 고주파 전원(314)으로부터의 고주파 전력에 의해서, 기판 G 위에는 처리 가스의 플라즈마 PZ가 생성되어, 기판 G 상에 소정의 플라즈마 에칭 처리가 실시된다.

서셉터(310)의 내부에는 냉매 유로(340)가 마련되어 있고, 칠러 장치(도시하지 않음)로부터 소정의 온도로 조정된 냉매가 냉매 유로(340)를 흐르게 되어 있다. 이 냉매에 의해서, 서셉터(310)의 온도를 소정의 온도로 조정할 수 있다.

탑재대(300)는, 정전 유지부(320)의 기판 유지면과 기판 G의 이면 사이에 전열 가스(예컨대 He 가스)를 소정의 압력으로 공급하는 전열 가스 공급 기구를 구비한다. 전열 가스 공급 기구는 전열 가스를 서셉터(310) 내부의 가스 유로(352)를 통해 기판 G의 이면에 소정의 압력으로 공급하게 되어 있다.

전열 가스 공급 기구는, 구체적으로는 예컨대 도 3에 나타낸 바와 같이 구성된다. 즉, 서셉터(310)의 윗면 및 도 2에 나타내는 정전 유지부(320)(도 3에서는 생략)에는 가스 구멍(354)이 다수 마련되어 있고, 이들 가스 구멍(354)은 상기 가스 유로(352)에 연통되어 있다. 가스 구멍(354)은, 예컨대 기판 유지면 Ls의 외주로부터 내측으로 이격된 가스 구멍 형성 영역 R에 소정 간격으로 다수 배열되어 있다.

가스 유로(352)에는, 예컨대 전열 가스(예컨대 He 가스)를 공급하는 전열 가스 공급원(366)이 압력 조정 밸브(PCV: Pressure Control Valve)(362)를 통해 접속되어 있다. 압력 제어 밸브(PCV)(362)는 가스 구멍(354)측으로 공급되는 전열 가스 압력이 소정의 압력으로 되도록 유량을 조정하는 것이다.

압력 조정 밸브(PCV)(362)는, 예컨대 전열 가스 유량을 측정하는 유량 센서(플로우 미터)(364) 외에, 도시하지 않은 압력 센서, 유량 조정 밸브(예컨대 피에조 밸브)와 이것을 제어하는 컨트롤러가 일체화되어 구성되어 있다.

또, 도 3에서는 유량 센서(364), 압력 센서, 유량 조정 밸브가 일체화된 압력 조정 밸브(PCV)(362)를 이용한 예를 나타내었지만, 이것에 한정되는 것은 없이, 가스 유로(352)에 이들 유량 센서(364), 압력 센서, 유량 조정 밸브를 각각 별개로 마련하도록 하더라도 좋다.

또한, 이러한 압력 센서로서는, 예컨대 마노미터(예컨대 캐패시턴스 마노미터(CM))를 들 수 있다. 유량 조정 밸브로서도 피에조 밸브에 한정되지 않고, 예컨대 솔레노이드 밸브이더라도 좋다.

이들 압력 조정 밸브(PCV)(362), 전열 가스 공급원(366)은 각각, 기판 처리 장치(100)의 각 부를 제어하는 제어부(400)에 접속되어 있다. 제어부(400)는, 전열 가스 공급원(366)을 제어하여 전열 가스를 유출시키고, 압력 조정 밸브(PCV)(362)에 설정 압력을 세트하여, 압력 조정 밸브(PCV)(362)에 전열 가스를 소정의 유량으로 조정시켜 가스 유로(352)에 공급한다. 압력 조정 밸브(PCV)(362)의 컨트롤러는 예컨대 PID 제어에 의해 가스 압력이 설정 압력으로 되도록 피에조 밸브를 제어해서 전열 가스 유량을 제어한다. 이것에 의해, 전열 가스는 가스 유로(352) 및 가스 구멍(354)을 통해 기판 G의 이면에 소정의 압력으로 공급된다.

그런데, 이러한 전열 가스 공급 기구에서는, 압력 조정 밸브(PCV)(362)에 내장하는 압력 센서에서 가스 유로(352)의 압력을 측정할 수 있기 때문에, 그 측정한 전열 가스 압력에 근거하여 전열 가스 유량을 제어할 수 있음과 아울러, 내장하는 유량 센서(364)를 사용해서 전열 가스의 유량을 모니터링함으로써 누출이 발생하고 있는지 여부를 검출할 수 있다. 전열 가스의 누출은, 기판 G의 위치 어긋남에 의해 변화되기 때문에, 전열 가스의 유량을 모니터링함으로써 기판 G의 위치 어긋남을 검출할 수 있다.

예컨대 도 4에 나타낸 바와 같이 기판 G의 위치 어긋남이 발생하고 있는 경우에는, 가스 구멍(354)의 형성 영역 R 상의 기판 G가 없는 부분으로부터 전열 가스가 누설되기 때문에, 전열 가스의 유량은 누출이 발생하고 있지 않은 경우에 비해서 커진다. 따라서, 전열 가스의 유량을 모니터링함으로써 기판 G의 위치 어긋남을 검출할 수 있다.

도 4에 나타낸 바와 같이 기판 G의 위치 어긋남이 발생하고 있으면 , 서셉터(310) 상의 일부(기판 유지면의 일부)가 노출되어 버리기 때문에, 이대로 도 5에 나타낸 바와 같이 플라즈마 PZ를 발생시키면, 이상 방전이 발생하여 서셉터(310) 혹은 기판 유지면에 손상을 주어, 탑재대(300)를 손상시킬 우려가 있다.

이 때문에, 플라즈마 발생 후의 이상 방전을 미연에 방지하는 관점에서는, 플라즈마 PZ를 발생시키기 전에 전열 가스 유량을 모니터링하는 것에 의해서 기판 G의 위치 어긋남을 검출하는 것이 바람직하다. 또한, 플라즈마 발생 직후에는, 고주파 전력을 높게 하거나, 전열 가스 압력을 승압하거나 하는 것에 의해서, 전열 가스 유량의 변동이 큰 경우가 있기 때문에, 전열 가스 유량이 충분히 안정될 때까지 기다리고 나서 전열 가스 유량을 모니터링하면 기판 G의 위치 어긋남을 정밀도 좋게 검출할 수 있다.

이들 점에 대해서 도 6을 참조하면서 보다 구체적으로 설명한다. 도 6은 플라즈마 발생 직후에 전열 가스 압력과 고주파 전력의 인가 전압을 변화시키는 기판 처리를 행한 경우의 전열 가스 유량의 변화를 나타내는 타이밍도이다. 도 6에서는, 전열 가스 압력과 고주파 전력을 단계적으로 상승시키는 기판 처리를 구체예로서 든다.

도 6에 나타낸 바와 같이 기판 처리에서는, 우선은 압력 조정 단계에 의해서 전열 가스의 압력을 조정한 뒤에, 고주파 전력을 인가해서 플라즈마 PZ를 발생시키는 방전 단계를 실행한다. 이 때, 압력 조정 단계에서 전열 가스 압력을 제 1 압력(예컨대 1.5Torr)로 설정하고, 전열 가스의 공급을 개시한다(t1).

그렇게 하면, 전열 가스 유량은, 급상승하여 기판 G의 아래쪽에 공급되고, 어느 정도 모이면 서서히 작게 되어 간다. 이 때의 전열 가스의 유량을 모니터링하여, 미리 설정된 압력 조정 종료 기준값 이하로 된 시점에서, 고주파 전력을 인가해서 방전을 개시한다. 이것에 의해, 플라즈마 PZ가 발생하여 방전 단계가 개시된다. 특히 최근에는 기판 G의 크기가 더한층 대형화되고 있어, 이에 따라 탑재대(300)의 크기도 종래 이상으로 대형화되고 있기 때문에, 전열 가스 유량이 충분히 안정될 때까지는 시간이 걸린다. 이 때문에, 압력 조정 종료 기준값은 어느 정도 안정한 시점(t2)의 유량을 기준으로 설정한다.

이 때, 타임아웃 시간이 경과하더라도, 전열 가스 유량이 압력 조정 종료 기준값 이하로 되지 않는 경우는, 기판 어긋남이 발생해서 전열 가스의 누출이 발생하고 있다고 생각되기 때문에, 기판 처리를 중지하여 플라즈마 발생을 위한 방전은 행하지 않는다. 이것에 의해, 이상 방전을 미연에 방지할 수 있다.

그 후, 방전 단계에서 전열 가스 압력을 승압하고(예컨대 3Torr), 고주파 전력도 크게 한다. 이 때, 전열 가스의 설정 압력을 승압하면, 전열 가스 유량은 일시적으로 급상승하고, 그 후는 서서히 작아져 전열 가스의 압력은 설정 압력에 도달한다. 이와 같이, 방전 단계 개시 직후에는, 전열 가스 유량의 변화가 커지고, 더구나 그 유량 변화도 처리 조건에 따라 변하기 때문에, 기판 G의 위치 어긋남을 판정하기 위한 전열 가스 유량의 판정 기준값을 정하는 것은 매우 어렵다.

이 때문에, 종래는, 플라즈마 PZ를 발생시키기 위한 방전을 개시하고 나서(t2를 경과하고 나서), 전열 가스 유량을 모니터링하는 경우에는, 방전 개시(t2)로부터 소정의 딜레이 시간 경과 후(t4), 즉 방전 단계 전열 가스 유량이 충분히 안정될 시점까지 기다리고 나서, 전열 가스 유량의 모니터링를 개시하여, 그 안정 후의 유량에 변화가 있었을 때에 누출이 발생하고 있다고 해서 기판의 위치 어긋남을 판정하고 있었다. 구체적으로는 압력 조정 종료 기준값보다 낮은 판정 기준값을 일률적으로 설정하고, 그 판정 기준값을 초과한 경우에 기판 G가 위치 어긋나 있다고 판단하고 있었다.

그런데, 도 6의 방전 단계에 나타낸 바와 같이 플라즈마 발생 직후에 고주파 전력을 높게 하거나, 전열 가스 압력을 승압하거나 하면, 그것에 기인하여 t2 내지 t4 동안에 기판 G의 위치 어긋남이 발생하는 일이 있다. 이 경우에 있어서도, t4가 경과하고 나서 전열 가스 유량의 모니터링을 개시하고 있었다면, t2 내지 t4까지의 동안는 모니터링하지 않게 되기 때문에, 즉시 위치 어긋남을 검출할 수 없어, 이상 방전이 발생하여 탑재대(300)가 손상되게 된다.

그래서, 본 실시 형태에서는, 방전 개시 후에 있더라도, 전열 가스 유량에 의해서 기판 G의 위치 어긋남을 판정하기 위한 판정 포인트를 전열 가스 유량이 안정되기 전의 시점부터 복수 마련하고, 각 포인트마다 임계값을 설정함으로써, 전열 가스 유량의 안정을 기다리지 않고(t4의 경과를 기다리지 않고), 기판 G의 위치 어긋남을 판정할 수 있도록 하고 있다. 이것에 의하면 플라즈마 발생 직후에 기판 G에 위치 어긋남이 발생하더라도, 그것을 조기에 검출할 수 있다. 따라서, 기판 G에 위치 어긋남이 발생하면 즉시 처리를 중지함으로써, 이상 방전에 의한 탑재대(300)의 손상을 극력 방지할 수 있다.

이러한 본 실시 형태에 있어서의 기판 G의 위치 어긋남 판정을 포함하는 기판 처리의 구체예를 도면을 참조하면서 설명한다. 도 7은 본 실시 형태에 있어서의 기판 처리의 구체예로서의 메인 루틴의 개략을 나타내는 흐름도이다. 도 8은 도 7에 나타내는 기판 어긋남 판정 처리의 구체예로서의 서브 루틴의 개략을 나타내는 흐름도이다. 도 9는 도 7, 도 8의 처리에서의 타이밍을 나타내는 도면이다. 여기서는, 도 6과 같이 전열 가스 압력과 고주파 전력을 단계적으로 상승시키는 기판 처리를 구체예로서 든다.

제어부(400)는 소정의 프로그램에 근거하여, 탑재대(300) 상에 탑재된 기판 G에 대해 도 7에 나타내는 기판 처리를 실행한다. 이 기판 처리에서는, 우선 압력 조정 단계(단계 S110 내지 S130)를 행한 뒤에, 방전 단계(단계 S140~S190)에서 플라즈마에 의한 처리를 행한다.

구체적으로는 단계 S110에서 챔버(202) 내를 소정의 진공 압력까지 감압하고, 샤워 헤드(210)로부터 처리 가스를 챔버(202) 내로 도입하여, 단계 S120에서 전열 가스의 도입을 개시한다. 그렇게 하면, 도 9에 나타낸 바와 같이 전열 가스 유량은 급상승하여 기판 G의 아래쪽에 공급되고, 어느 정도 모이면 서서히 작아져 간다.

그리고, 단계 S130에서 압력 조정 밸브(PCV)의 유량 센서(364)에 의해서 전열 가스 유량을 모니터링하여, 전열 가스 유량이 압력 조정 종료 기준값 이하로 되었는지 여부를 판단한다. 이 때, 전열 가스 유량이 압력 조정 종료 기준값 이하가 아니라고 판단한 경우는, 단계 S132에서 전열 가스 도입 개시로부터의 경과 시간과 미리 설정된 타임아웃 시간을 비교하여, 타임아웃 시간을 초과했는지 여부를 판단한다.

단계 S132에서 타임아웃 시간을 초과하고 있지 않다고 판단한 경우는, 단계 S130로 되돌아가 전열 가스 유량의 모니터링을 속행한다. 단계 S132에서 타임아웃 시간을 초과했다고 판단한 경우는, 전열 가스의 누출이 발생하고 있을 가능성이 높기 때문, 단계 S134에서 안정 대기 에러 처리를 행한다.

예컨대 탑재대(300) 상에 기판 G가 탑재되어 있지 않거나, 기판 G의 흡착 불량이 발생하고 있거나, 기판 G의 위치 어긋남이 발생하고 있을 가능성이 있다. 그래서, 이러한 경우는, 단계 S134에서 안정 대기 에러 처리를 행하는 것으로 한다. 안정 대기 에러 처리에서는, 예컨대 전열 가스의 공급을 정지함과 아울러, 조작부(410)의 디스플레이에 에러 표시하거나, 알람으로 통지하거나 한다.

이에 반하여, 전열 가스 유량이 압력 조정 종료 기준값 이하라고 판단한 경우는, 기판 탑재 상태 OK, 전열 가스의 공급 상태 OK라고 판단하고, 단계 S140 이후의 방전 단계에 의해 기판 G의 처리를 개시한다. 구체적으로는, 단계 S140에서 제 1 고주파 전력(예컨대 5㎾)을 인가하여, 처리 가스의 플라즈마 PZ를 발생시킨다.

계속해서, 단계 S150에서 전열 가스를 승압시키고, 단계 S160에서 제 1 고주파 전력보다 높은 제 2 고주파 전력을 인가한다. 이 때, 도 9에 나타낸 바와 같이 전열 가스 유량은, 일시적으로 급상승하고, 그 후는 서서히 작어져 간다.

본 실시 형태에서는, 단계 S150, S160 후, 즉 전열 가스가 일시적으로 급상승한 직후의 전열 가스 유량에 의해서 기판 어긋남 판정 처리(단계 S200)를 실행한다. 구체적으로는, 도 8에 나타낸 바와 같이 단계 S210에서 판정 포인트인지 여부를 판단한다.

예컨대 전열 가스 승압(t3)으로부터의 경과 시간과 미리 설정한 복수의 판정 포인트(판정 포인트의 시간)를 비교하여, 판정 포인트로 될 때마다 단계 S220 이후의 처리를 실행한다. 도 9에 나타내는 동그라미 표시가 판정 포인트의 시점이고, 도 9에서는 최초의 판정 포인트가 tp인 경우이다. 판정 포인트는 소정 간격으로 설정하고, 이 간격을 짧게 할수록 실시간으로 판정이 가능해진다.

단계 S210에서 판정 포인트라고 판단한 경우는, 단계 S220에서 그 판정 포인트에서의 전열 가스 유량을 기억부(420)에 기억한다. 이것은 다음 기판의 처리를 행할 때의 동일한 판정 포인트의 임계값을 설정하기 위해 이용하기 때문이다.

다음으로, 단계 S230에서 전회 이전의 기판 처리에서 동일한 판정 포인트의 전열 가스 유량에 근거하여 설정된 임계값과, 이 판정 포인트에서의 전열 가스 유량을 비교한다. 이 경우의 임계값으로서는, 전회 이전의 기판 처리에서 실제의 전열 가스 유량의 평균값이더라도 좋고, 이 평균값에 소정의 허용 유량을 더 가한 값이더라도 좋다. 또, 임계값을 설정하는 경우에 이용하는 전열 가스 유량은, 기판 어긋남 판정의 정밀도를 향상시키기 위해서, 기판 어긋남이 발생하지 않았던 경우의 것을 이용한다.

그리고, 단계 S240에서 그 판정 포인트의 전열 가스 유량이 임계값 이하인지 여부를 판단한다. 전열 가스 유량이 임계값 이하가 아니라고 판단한 경우는, 단계 S242에서 기판 어긋남의 이상 있음이라고 판단하여, 단계 S244에서 기판 어긋남 에러 처리를 행한다. 기판 어긋남 에러 처리에서는, 예컨대 기판 처리를 일시적으로 중지하고, 판정 결과를 디스플레이 표시하거나, 알람으로 통지하거나 한다.

단계 S240에서 전열 가스 유량이 임계값 이하라고 판단한 경우는, 기판 어긋남 없음으로 하고, 도 7의 처리로 되돌아가, 단계 S180에서 미리 설정된 처리 시간(프로세스 처리 시간)이 경과할 때까지 기판 처리를 속행하고, 각 판정 포인트로 될 때마다 그 판정 포인트에 설정된 임계값에 근거하여 기판 어긋남이 판정된다. 단계 S180에서 처리 시간이 경과했다고 판단하면, 단계 S190에서 고주파 전력을 정지하고, 처리 가스 및 전열 가스를 정지하고, 일련의 기판 처리를 종료한다.

이것에 의하면, 도 9에 나타낸 바와 같이 방전 단계에서 전열 가스가 안정되는 시점(t4)보다 이전의 시점 tp로부터 기판 어긋남 판정을 행할 수 있기 때문에, 예컨대 전열 가스를 승압한 후나 고주파 전력을 상승시킨 후이고, t4 경과 전에 기판 어긋남이 발생한 경우라도, 전열 가스가 안정되는 시점(t4)보다 전에 그것을 검출할 수 있어, 즉시 처리를 중지할 수 있다. 이것에 의해, 이상 방전에 의한 탑재대(300)의 손상을 극력 방지할 수 있다.

또한, 각 판정 포인트의 임계값을 각각, 과거의 기판 처리에 의한 동일한 판정 포인트의 실제의 전열 가스 유량을 이용하는 것에 의해, 보다 정확한 임계값을 설정할 수 있다. 예컨대 실제의 전열 가스 유량은, 플라즈마 처리 장치(200)마다나 처리 조건마다 미묘하게 변하기 때문에, 그것에 따른 정확한 임계값을 자동적으로 설정할 수 있다. 이것에 의해, 기판 어긋남 판정의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또, 상기 임계값은, 각 판정 포인트에서 전열 가스 유량을 비교할 때에 각각 산출하여 설정한 것을 이용하더라도 좋고, 또한 온도 조절 가스 유량을 기억했을 때에 기판 처리의 임계값을 산출하여 설정하고 기억해 둔 것을 다음 기판 처리에 있어서의 동일한 판정 포인트에서의 판정에서 이용하도록 하여도 좋다.

또한, 각 판정 포인트의 임계값으로서, 과거의 기판 처리에 의한 동일한 판정 포인트의 실제의 전열 가스 유량을 이용하는 대신에, 그 전열 가스 유량의 변화량을 이용하도록 하여도 좋다. 이 경우는, 도 8에 나타내는 단계 S230, S240에서 「유량」으로 있는 것을 「유량의 변화량」으로 치환하여 적용할 수 있다. 기판 처리의 처리 조건(처리 가스의 종류나 챔버내 압력 등)에 따라서는, 정전 유지부(320)의 윗면 전위가 미묘하게 변화되기 때문에, 전열 가스 유량은 감소 또는 일정하게 되는 것으로는 한정되지 않고, 조금이지만 서서히 상승해 나가는 경우도 있다.

이러한 경우라도, 상술한 바와 같이 각 판정 포인트의 임계값으로서 전열 가스 유량의 변화량을 이용함으로써, 가령 전열 가스 유량이 상승하고 있더라도, 각 판정 포인트에서 임계값 이상으로 변화량이 커지지 않으면, 누출이 없어 기판 어긋남이 없는 정상 상태라고 판정할 수 있다.

또한, 이와 같이 설정된 임계값은 실제의 유량에 의해서 변동하기 때문에, 미리 고정 임계값을 설정해 두고, 그 고정 임계값과 비교하여 지나치게 커지는 경우에는, 그 고정 임계값으로 리셋하도록 하여도 좋다.

또한, 도 9에 나타내는 기판 처리에서는, 압력 조정 종료 기준값 이하로 된 시점(t2)에서 비교적 낮은 제 1 고주파 전력을 인가하여 방전 단계를 개시한 후에, 기판 어긋남이 발생할 가능성도 있다. 이 때문에, 전열 가스의 승압 직전에서도, 그 때의 전열 가스 유량에 의해서 기판 어긋남을 판정하도록 하여도 좋다.

구체적으로는 예컨대 도 10에 나타낸 바와 같이, 전열 가스의 승압 직전의 시점(ta)에서도, 전열 가스 유량을 측정하고, 그 전열 가스 유량이 압력 조정 종료 기준값보다 낮은 판정 기준값 이하로 되어 있는지 여부를 판단하도록 하여도 좋다. 이 때, 전열 가스의 승압 직전의 시점(ta)에서 판정 기준값 이하라고 판단한 경우는 정상이며, 판정 기준값 이하로 되어 있지 않다고 판단한 경우는, 기판 어긋남에 의해 누출이 발생하고 있을 가능성이 있다.

이 때문에, 판정 기준값 이하라고 판단한 경우는 기판 처리를 속행하고, 판정 기준값 이하로 되어 있지 않다고 판단한 경우는 도 8의 단계 S244와 같이 기판 어긋남 에러 처리에 의해, 기판 처리를 일시적으로 중지한다. 이것에 의하면, 방전 단계를 개시한 후에 기판 G에 위치 어긋남이 발생하더라도, 고주파 전력을 상승시키기 전의 전열 가스의 승압 직전에 검출하여 기판 처리를 중지할 수 있기 때문에, 고주파 전력 상승 후의 이상 방전에 의한 탑재대(300)의 손상을 극력 방지할 수 있다.

또한, 전열 가스의 승압 직전의 시점(ta)뿐만 아니라, 예컨대 도 11에 나타낸 바와 같이 방전 단계를 개시한 시점(t2)으로부터 전열 가스의 승압 직전(ta)까지 복수의 판정 포인트를 설정하여 판정하도록 하여도 좋다. 이 경우는, 도 8에 나타내는 기판 어긋남 처리와 같이, 전회 이전의 동일한 판정 포인트의 유량에 근거하여 설정된 임계값을 이용하여 판정하도록 하여도 좋다.

그리고, 각 판정 포인트에서 임계값 이하라고 판단한 경우는 기판 처리를 속행하고, 임계값 이하로 되어 있지 않다고 판단한 경우는, 도 8의 단계 S244와 같이 기판 어긋남 에러 처리에 의해, 기판 처리를 일시적으로 중지한다. 이것에 의하면, 방전 단계를 개시한 후에 기판 G에 위치 어긋남이 발생하더라도, 즉시 그것을 검출하여 기판 처리를 중지할 수 있기 때문에, 이상 방전에 의한 탑재대(300)의 손상을 극력 방지할 수 있다.

또한, 상술한 도 10, 도 11의 처리에 의하면, 이상 방전이 발생하기 어려운 범위에서 기판의 흡착력을 높여질 정도의 비교적 낮은 제 1 고주파 전력을 인가한 후에 전열 가스 유량을 측정함으로써, 누출의 발생을 정확하게 검출할 수 있다. 그리고, 전열 가스의 누출이 발생하지 않고 있는 것을 확인한 뒤에, 제 2 고주파 전력을 인가하여 본 방전에 의해서 기판 처리를 행할 수 있다.

여기까지는, 방전 단계 개시 직후에 전열 가스를 승압하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 전열 가스를 승압하지 않는 경우에도, 본 실시 형태에 있어서의 기판 처리를 적용 가능하다. 여기서, 방전 단계 개시 직후에 전열 가스를 승압하지 않는 경우의 타이밍도를 도 12에 나타낸다. 도 12에 나타내는 경우에는 전열 가스를 승압하지 않기 때문에, 전열 가스 유량은 방전 개시(t2) 후에 크게 변화되는 것은없고, 완만하게 감소하여 안정된다.

이 경우에는, 도 7에 나타내는 단계 S150을 생략하여 적용할 수 있다. 또한, 이와 같이 방전 단계 후에 전열 가스의 큰 변화가 없는 경우는, 도 12에 나타낸 바와 같이 방전 단계 개시(단계 S140)로부터 기판 어긋남 판정 처리(단계 S200)를 행하도록 하여도 좋다. 이것에 의하면, 방전 단계 개시 후에 있더라도, 전열 가스 유량에 의해서 기판 G의 위치 어긋남을 판정하기 위한 판정 포인트를 전열 가스 유량이 안정되기 전의 시점(t2)부터 복수 마련하고, 각 포인트마다 임계값을 설정함으로써, 전열 가스 유량이 안정되는 시점(t4)보다 이전의 시점(t2)으로부터 기판 어긋남 판정 처리를 행할 수 있다. 이것에 의해, 전열 가스 유량의 안정을 기다리지 않고(t4의 경과를 기다리지 않고), 조기에 기판 어긋남을 검출할 수 있기 때문에, 이상 방전에 의한 탑재대(300)의 손상을 극력 방지할 수 있다.

그런데, 도 8에 나타내는 기판 어긋남 판정 처리에서는, 각 판정 포인트의 임계값을 각각, 과거의 기판 처리에 의한 동일한 판정 포인트의 실제의 전열 가스 유량을 이용한 경우를 예로 들어 설명했지만, 각 판정 포인트의 임계값은 이것에 한정되는 것이 아니라, 예컨대 동일한 기판 처리에 있어서의 직전의 판정 포인트에서의 실제의 전열 가스 유량을 임계값으로서 설정하여도 좋다.

여기서, 각 판정 포인트의 임계값을 각각 직전의 판정 포인트에서의 실제의 전열 가스 유량으로 설정한 경우의 기판 어긋남 판정 처리를 도 13에 나타낸다. 도 13에 있어서, 도 8의 단계 S230를 단계 S232, S234로 치환한 것이다.

구체적으로 설명하면, 도 13에 나타내는 단계 S210에서 판정 포인트라고 판단한 경우는, 단계 S220에서 그 판정 포인트에서의 전열 가스 유량을 기억부(420)에 기억한다. 여기서는 동일한 기판 처리에서의 다음 판정 포인트의 임계값을 설정하기 위해서 이용하기 때문이다.

다음으로, 단계 S232에서 최초의 판정 포인트인지 여부를 판단하고, 최초의 판정 포인트라고 판단한 경우는, 단계 S210의 처리로 되돌아가 그대로 다음 판정 포인트로 되었는지 여부를 판단한다. 이것은 최초의 판정 포인트는, 직전의 판정 포인트가 없으므로, 다음회 이후의 판정 포인트으로부터 직전의 판정 포인트의 전열 가스 유량에 근거하여 임계값을 설정하기 위해서이다. 또, 최초의 판정 포인트에서는, 과거의 기판 처리의 동일한 판정 포인트에서의 전열 가스 유량에 근거하여 구한 디폴트값을 임계값으로서 이용하여 기판 어긋남을 판정하도록 하여도 좋다.

그리고, 단계 S232에서 최초의 판정 포인트이 아니라고 판단한 경우는, 단계 S234에서 그 직전의 판정 포인트의 전열 가스 유량에 근거하여 설정된 임계값과, 이 판정 포인트에서의 전열 가스 유량을 비교한다. 이 경우의 임계값으로서는, 직전의 판정 포인트에서의 실제의 전열 가스 유량의 값이더라도 좋고, 이 값에 소정의 허용 유량을 더 가한 값이더라도 좋다.

그리고, 단계 S240에서 그 판정 포인트의 전열 가스 유량이 임계값 이하인지 여부를 판단한다. 전열 가스 유량이 임계값 이하가 아니라고 판단한 경우는, 단계 S242에서 기판 어긋남의 이상 있음이라고 판단하여, 단계 S244에서 기판 어긋남 에러 처리를 행한다. 기판 어긋남 에러 처리에서는, 예컨대 기판 처리를 일시적으로 중지하고, 판정 결과를 디스플레이 표시하거나 알람으로 통지하거나 한다.

단계 S240에서 전열 가스 유량이 임계값 이하라고 판단한 경우는, 기판 어긋남 없음으로 하여, 도 7의 처리로 되돌아가, 단계 S180에서 미리 설정된 처리 시간(프로세스 처리 시간)이 경과할 때까지 기판 처리를 속행하고, 각 판정 포인트로 될 때마다 그 판정 포인트에 설정된 임계값에 근거하여 기판 어긋남이 판정된다.

구체적으로는, 도 13에 나타내는 기판 어긋남 판정 처리에서는, 각 판정 포인트의 임계값으로서 각각, 동일한 기판 처리에서의 직전의 판정 포인트의 실제 전열 가스 유량을 이용하기 때문에, 직전의 유량과 동일하지만 그보다 낮은 경우에는 정상이라고 판정되고, 직전의 유량을 초과한 경우에 전열 가스에 누출이 발생하여 기판 어긋남 있음으로 판정된다. 이것은, 기판 어긋남이 발생한 경우에는 그 시점으로부터 누출이 발생하고 있을 것이기 때문에, 전열 가스 유량은 센분만큼 직전의 판정 포인트보다 많아진다고 생각되기 때문이다.

이러한 도 13에 나타내는 기판 어긋남 판정 처리에 의해서도, 도 9나 도 12에 나타낸 바와 같이 방전 단계에서 전열 가스가 안정되는 시점(t4)보다 이전의 시점(도 9에 나타내는 tp 또는 도 12에 나타내는 t2)으로부터 기판 어긋남 판정을 행할 수 있기 때문에, 예컨대 전열 가스를 승압한 후나 고주파 전력을 상승시킨 후에 기판 어긋남이 발생한 경우라도, 전열 가스가 안정되는 시점(t4)보다 이전에 그것을 검출할 수 있어, 즉시 처리를 중지할 수 있다. 이것에 의해, 이상 방전에 의한 탑재대(300)의 손상을 극력 방지할 수 있다. 더구나, 각 판정 포인트의 간격을 짧게 할수록) 실시간으로 기판 어긋남 판정을 행할 수 있다.

또, 도 13에 나타내는 기판 어긋남 판정 처리에서도, 도 9에 나타내는 경우와 같이, 각 판정 포인트의 임계값으로서, 직전의 판정 포인트에서의 실제의 전열 가스 유량을 이용하는 대신에, 그 전열 가스 유량의 변화량을 이용하도록 하여도 좋다. 이 경우는, 도 13에 나타내는 단계 S234, S240에서 「유량」이라는 것을, 「유량의 변화량」으로 치환하여 적용할 수 있다. 이것에 의하면, 전열 가스 유량이 감소 또는 일정하게 되는 경우뿐만 아니라, 조금이지만 서서히 상승해 나가는 경우에 있어서도, 각 판정 포인트에서 임계값 이상으로 변화량이 커지지 않으면, 누출이 없어 기판 어긋남이 없는 정상 상태라고 판정할 수 있다.

또한, 상술한 실시 형태의 기능을 실현하는 소프트웨어 자체를 판독한 기억 매체 등의 매체를 시스템 또는 장치에 공급하고, 그 시스템 또는 장치의 컴퓨터(또는 CPU나 MPU)가 기억 매체 등의 매체에 기억된 프로그램을 판독하여 실행하는 것에 의해서, 본 발명이 달성될 수 있다.

이 경우, 기억 매체 등의 매체로부터 판독한 프로그램자체가 상술한 실시 형태의 기능을 실현하게 되어, 그 프로그램을 기억한 기억 매체 등의 매체는 본 발명을 구성하게 된다. 프로그램을 공급하기 위한 기억 매체등의 매체로서는, 예컨대, 플로피(등록 상표) 디스크, 하드디스크, 광 디스크, 광자기디스크, CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-RW, DVD+RW, 자기 테이프, 불휘발성의 메모리 카드, ROM 등을 들 수 있다. 또한, 매체에 대해 프로그램을 네트워크를 통해 다운로드하여 제공하는 것도 가능하다.

또, 컴퓨터가 판독한 프로그램을 실행하는 것에 의해, 상술한 실시 형태의 기능이 실현될 뿐만 아니라, 그 프로그램의 지시에 근거하여, 컴퓨터 상에서 가동되고 있는 OS 등이 실제의 처리의 일부 또는 전부를 행하고, 그 처리에 의해서 상술한 실시 형태의 기능이 실현되는 경우도 본 발명에 포함된다.

또, 기억 매체 등의 매체로부터 판독한 프로그램이, 컴퓨터에 삽입된 기능 확장 보드나 컴퓨터에 접속된 기능 확장 유닛에 구비하는 메모리에 인가된 후, 그 프로그램의 지시에 근거하여, 그 기능 확장 보드나 기능 확장 유닛에 구비되는 CPU 등이 실제의 처리의 일부 또는 전부를 이용해서, 그 처리에 의해서 상술한 실시 형태의 기능이 실현되는 경우도, 본 발명에 포함된다.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해 설명했지만, 본 발명에 따른 예에 한정된다고는 말할 필요도 없다. 당업자라면, 특허청구의 범위에 기재된 범위 내에서, 각종의 변경예 또는 수정예에 도출할 수 있는 것은 분명하고, 그들에 관해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 양해된다.

예컨대 상기 각 실시 형태에 있어서는, 서셉터에 고주파를 인가하여 플라즈마를 발생시키는 경우에 대해 설명했지만, 서셉터에 고주파를 인가하는 이외의 방법, 예컨대 용량 결합 방전으로 상부에 플라즈마 생성용의 고주파를 인가하는 경우나, 유도 결합형의 방전으로 플라즈마를 생성하는 경우, 마이크로파에 의해 플라즈마를 생성하는 경우이더라도 좋다. 이들 어느 하나의 수법으로 발생시킨 플라즈마이더라도 기판 유지면이 노출하고 있으면 동일한 이상 방전이 일어날 수 있기 때문에, 플라즈마를 발생시키기 위한 고주파의 처리 용기 내로의 공급 방법은 상기 각 실시 형태에서 설명한 것에 한정되는 것이 아니다.

(산업상의 이용가능성)

본 발명은 기판 처리 방법 및 그 방법을 실행하는 프로그램을 기억하는 기억 매체에 적용가능하다.

100: 기판 처리 장치
102, 104, 106: 게이트 밸브
110: 반송실
120: 로드록실
130: 기판 반출입 기구 기판
140: 인덱스
142: 카세트
200: 플라즈마 처리 장치
202: 챔버(처리 용기)
204: 기판 반입출구
208: 배기관
209: 배기 장치
210: 샤워 헤드
222: 버퍼실
224: 토출 구멍
226: 가스 도입구
228: 가스 도입관
230: 개폐 밸브
232: 매스플로우 컨트롤러(MFC)
234: 처리 가스 공급원
300: 탑재대
302: 베이스 부재
310: 서셉터
311: 절연 피막
312: 정합기
314: 고주파 전원
315: DC 전원
316: 스위치
320: 정전 유지부
322: 전극판
330: 외부 프레임
340: 냉매 유로
352: 가스 유로
354: 가스 구멍
362: 압력 제어 밸브(PCV)
364: 유량 센서
366: 전열 가스 공급원
400: 제어부
410: 조작부
420: 기억부
G: 기판

Claims

플라즈마 처리 장치에 마련된 감압 가능한 처리 용기 내의 피처리 기판에 대해 플라즈마에 의한 처리를 실시하는 기판 처리 방법으로서,
상기 플라즈마 처리 장치는,
상기 처리 용기 내에 설치되고, 상기 피처리 기판을 탑재 유지하는 탑재대를 구성하는 기판 유지부와,
상기 기판 유지부와 그 기판 유지면에 유지된 피처리 기판 사이에 전열 가스 공급원으로부터의 전열 가스를 공급하기 위한 전열 가스 유로와,
상기 전열 가스 유로에 유출시키는 전열 가스 유량을 검출하는 유량 센서와,
상기 플라즈마를 발생시키기 위한 고주파 전력을 상기 처리 용기 내에 공급하는 고주파 전원과,
상기 고주파 전력에 의해 플라즈마화되는 처리 가스를 상기 처리실 내에 공급하는 처리 가스 공급부
를 구비하며,
상기 전열 가스 공급원으로부터 상기 기판 유지부와 상기 피처리 기판 사이에서 상기 전열 가스가 소정의 압력으로 되도록 상기 전열 가스를 공급하는 압력 조정 단계와,
상기 전열 가스의 공급 개시로 일시적으로 상승한 상기 전열 가스의 유량이 저하되어 안정되는 것보다 이전에 소정의 압력 조정 종료 기준값 이하로 되면, 상기 처리 용기 내에 고주파 전력을 공급하여 방전을 개시하여, 상기 기판 유지면 상의 피처리 기판 상에 상기 처리 가스의 플라즈마를 발생시키는 방전 단계
를 가지며,
상기 방전 단계에서, 상기 유량 센서에서 검출한 전열 가스 유량이 소정의 임계값을 초과했을 때에 기판 어긋남 있음으로 판정하는 판정 포인트를 전열 가스 유량이 안정되기 전의 시점에서 복수 마련하고, 상기 각 판정 포인트마다 상기 임계값을 설정하는 것에 의해, 상기 전열 가스 유량의 안정을 기다리지 않고 기판 어긋남 판정을 행하는 것
을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 각 판정 포인트에서의 임계값은 상기 전열 가스의 과거의 유량 또는 그 변화량에 근거하여 결정되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 과거의 유량 또는 그 변화량은 그 기판 처리보다 이전에 실행한 기판 처리에서의 동일한 판정 포인트의 유량 또는 그 변화량의 평균값인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 과거의 유량 또는 그 변화량은 그 기판 처리에서의 직전 판정 포인트의 유량 또는 그 변화량인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방전 단계에서, 방전 개시 후에 상기 전열 가스의 압력을 승압하는 단계를 갖는 경우에는, 승압 직전에 상기 기판 어긋남 판정을 정지하고, 승압 직후부터 상기 기판 어긋남 판정을 재개하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 방전 개시 후부터 상기 전열 가스의 승압까지 판정 포인트를 설정하고, 상기 기판 어긋남 판정을 행하고 나서 상기 전열 가스를 승압하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 전열 가스의 승압 전의 판정 포인트는 상기 전열 가스의 승압 직전에만 설정하여 상기 기판 어긋남 판정을 행하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 전열 가스의 승압 전의 판정 포인트는 방전 개시 후부터 전열 가스 승압까지 복수의 판정 포인트를 설정하여 상기 기판 어긋남 판정을 행하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고주파 전원에 의한 상기 고주파 전력의 상기 처리 용기 내로의 공급은 상기 처리실 내에 마련된 서셉터에 고주파 전력을 인가하는 것에 의해 행하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
플라즈마 처리 장치에 마련된 감압 가능한 처리 용기 내의 피처리 기판에 대해 플라즈마에 의한 처리를 실시하는 기판 처리 방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 기억한 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체로서,
상기 플라즈마 처리 장치는,
상기 처리 용기 내에 설치되고, 상기 피처리 기판을 탑재 유지하는 탑재대를 구성하는 기판 유지부와,
상기 기판 유지부와 그 기판 유지면에 유지된 피처리 기판 사이에 전열 가스 공급원으로부터의 전열 가스를 공급하기 위한 전열 가스 유로와,
상기 전열 가스 유로에 유출시키는 전열 가스 유량을 검출하는 유량 센서와,
상기 플라즈마를 발생시키기 위한 고주파 전력을 상기 처리 용기 내에 공급하는 고주파 전원과 상기 고주파 전력에 의해 플라즈마화되는 처리 가스를 상기 처리실 내에 공급하는 처리 가스 공급부
를 구비하며,
상기 기판 처리 방법은,
상기 전열 가스 공급원으로부터 상기 기판 유지부와 상기 피처리 기판 사이에서 상기 전열 가스가 소정의 압력으로 되도록 상기 전열 가스를 공급하는 압력 조정 단계와,
상기 전열 가스의 공급 개시로 일시적으로 상승한 상기 전열 가스의 유량이 저하되어 안정되는 것보다 이전에 소정의 압력 조정 종료 기준값 이하로 되면, 상기 처리 용기 내에 고주파 전력을 공급하여 방전을 개시하여, 상기 기판 유지면 상의 피처리 기판 상에 상기 처리 가스의 플라즈마를 발생시키는 방전 단계
를 가지며,
상기 방전 단계에서, 상기 유량 센서에서 검출한 전열 가스 유량이 소정의 임계값을 초과했을 때에 기판 어긋남 있음으로 판정하는 판정 포인트를 전열 가스 유량이 안정되기 이전의 시점부터 복수 마련하고, 상기 각 판정 포인트마다 상기 임계값을 설정하는 것에 의해, 상기 전열 가스 유량의 안정을 기다리지 않고 기판 어긋남 판정을 행하는 것
을 특징으로 하는 기억 매체.