KR20160084802A - 플라즈마 처리 방법 - Google Patents

플라즈마 처리 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20160084802A
KR20160084802A KR1020150186298A KR20150186298A KR20160084802A KR 20160084802 A KR20160084802 A KR 20160084802A KR 1020150186298 A KR1020150186298 A KR 1020150186298A KR 20150186298 A KR20150186298 A KR 20150186298A KR 20160084802 A KR20160084802 A KR 20160084802A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
frequency power
wafer
plasma
applying
electrostatic chuck
Prior art date
Application number
KR1020150186298A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102427971B1 (ko
Inventor
다카미츠 다카야마
아키토시 하라다
히데아키 야쿠시지
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 KR20160084802A publication Critical patent/KR20160084802A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102427971B1 publication Critical patent/KR102427971B1/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
    • H01L21/302—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
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32091—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being capacitively coupled to the plasma
    • 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
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32137—Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
    • H01J37/32155—Frequency modulation
    • H01J37/32165—Plural frequencies
    • 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
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge
    • H01J37/32266—Means for controlling power transmitted to the plasma
    • 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
    • H01J37/32697—Electrostatic control
    • H01J37/32706—Polarising the substrate
    • 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
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02299—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment
    • H01L21/02312—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment treatment by exposure to a gas or vapour
    • H01L21/02315—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment treatment by exposure to a gas or vapour treatment by exposure to a plasma
    • 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
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)

Abstract

직류 전압(HV)을 인가할 때의 기판 주변에의 파티클의 인입을 억제하는 것을 목적으로 한다.
플라즈마 처리가 행해지는 챔버 내에 기판을 반입하는 공정과, 기판을 배치하는 배치대에, 플라즈마 여기용 고주파 전력의 주파수보다 낮은 주파수의 바이어스용 고주파 전력을 인가하는 공정과, 상기 배치대 상의 기판을 정전 흡착하는 정전 척에 직류 전압을 인가하는 공정을 포함하고, 상기 직류 전압을 인가하는 공정은, 상기 바이어스용 고주파 전력을 인가하는 공정 후에 실행되는, 플라즈마 처리 방법이 제공된다.

Description

플라즈마 처리 방법{PLASMA PROCESSING METHOD}
본 발명은 플라즈마 처리 방법에 관한 것이다.
플라즈마 처리 장치는, 플라즈마의 작용에 의해 기판에 에칭 등의 미세 가공을 행하는 장치이다. 예컨대, 평행 평판 전극을 갖는 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치는, 플라즈마 처리 장치의 일례이며, 챔버 내의 대향 위치에 마련된 한쌍의 전극에 고주파 전력을 인가하여, 챔버 내에 공급한 가스로부터 플라즈마를 발생시켜, 기판을 플라즈마 처리한다.
플라즈마 처리 장치에서는, 플라즈마 처리 중에 기판의 표면에 천둥형의 이상 방전, 소위 아킹이 생기는 경우가 있다. 그래서, 기판의 표면에 생기는 아킹의 발생을 억제하는 기술이 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 1을 참조).
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2004-95909호 공보
배치대 상에 기판을 정전 흡착하는 정전 척이 마련되어 있는 경우, 기판을 정전 척에 흡착할 때에 직류 전압(HV)을 인가하면, 배치대와 그 주변의 부재 사이에 전위차가 생겨 챔버 내의 파티클이 전기적으로 기판 주변에 모이기 쉬운 상태가 된다. 이 상태에서, 플라즈마 여기용 고주파 전력을 배치대에 인가하면, 기판과 정전 척 사이의 전하가 플라즈마측으로 방전되어, 기판과 정전 척 사이의 전위차에 기인하는 쿨롱력이 저하하여 흡착력이 내려간다. 이에 의해, 기판과 정전 척의 밀착력이 저하하여, 기판과 정전 척의 간극이 커져 파티클이 보다 들어가기 쉬워진다.
상기 과제에 대하여, 일측면에서는, 본 발명은, 직류 전압(HV)은 인가할 때의 기판 주변에의 파티클의 인입을 억제하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 하나의 양태에 따르면, 플라즈마 처리가 행해지는 챔버 내에 기판을 반입하는 공정과, 기판을 배치하는 배치대에, 플라즈마 여기용 고주파 전력의 주파수보다 낮은 주파수의 바이어스용 고주파 전력을 인가하는 공정과, 상기 배치대 상의 기판을 정전 흡착하는 정전 척에 직류 전압을 인가하는 공정을 포함하고, 상기 직류 전압을 인가하는 공정은, 상기 바이어스용 고주파 전력을 인가하는 공정 후에 실행되는, 플라즈마 처리 방법이 제공된다.
하나의 측면에 따르면, 직류 전압(HV)을 인가할 때의 기판 주변에의 파티클의 인입을 억제할 수 있다.
도 1은 일실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 종단면을 나타내는 도면이다.
도 2는 제1 실시형태에 따른 플라즈마 처리의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 3은 제1∼제3 실시형태에 따른 LF의 인가와 파티클의 저감을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 제2 실시형태에 따른 플라즈마 처리의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 5는 제2 실시형태에 따른 플라즈마 처리에 의해 HV를 단계적으로 인가한 결과의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은 제3 실시형태에 따른 플라즈마 처리의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 7은 제3 실시형태에 따른 사전 LF의 인가와 파티클의 저감을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 붙임으로써 중복되는 설명을 생략한다.
[플라즈마 처리 장치의 전체 구성]
우선, 본 발명의 일실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)의 전체 구성에 대해서, 도 1을 참조하면서 설명한다. 플라즈마 처리 장치(10)는, 알루미늄 등으로 이루어지며, 내부를 밀폐 가능한 통형의 챔버(11)를 가지고 있다. 챔버(11)는, 접지 전위에 접속되어 있다. 챔버(11)의 내부에는, 도전성 재료, 예컨대 알루미늄 등으로 구성된 배치대(12)가 마련되어 있다. 배치대(12)는, 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼(W)」라고도 함)를 배치하는 원기둥형의 대이며, 하부 전극을 겸하고 있다.
챔버(11)의 측벽과 배치대(12)의 측면 사이에는, 배치대(12)의 상방의 가스를 챔버(11) 밖으로 배출하는 경로가 되는 배기로(13)가 형성되어 있다. 배기로(13)의 도중에는 배기 플레이트(14)가 배치된다. 배기 플레이트(14)는 다수의 구멍을 갖는 판형 부재이며, 챔버(11)를 상부와 하부로 구획하는 칸막이판으로서 기능한다. 배기 플레이트(14)에 의해 구획된 챔버(11)의 상부는, 플라즈마 처리가 실행되는 반응실(17)이다. 또한, 챔버(11) 하부의 배기실(매니폴드)(18)에는, 챔버(11) 내의 가스를 배출하는 배기관(15)이 접속되어 있다. 배기 플레이트(14)는 반응실(17)에서 생성되는 플라즈마를 포착 또는 반사하여 배기실(18)에의 누설을 방지한다. 배기관(15)은, APC(Adaptive Pressure Control: 자동 압력 제어) 밸브(16)를 통해 배기 장치와 접속되어 있다. 배기 장치는, 챔버(11) 내를 감압하여, 소정의 진공 상태로 유지한다.
제1 고주파 전원(19)은, 정합기(20)를 통해 배치대(12)에 접속되고, 예컨대 400 ㎑∼13.56 ㎒의 바이어스용 고주파 전력(이하, 「LF」(Low Frequency)라고도 표기함)을 배치대(12)에 공급한다. 정합기(20)는, 배치대(12)로부터의 고주파 전력의 반사를 억제하고, 바이어스용 고주파 전력(LF)의 배치대(12)에의 공급 효율을 최대로 한다.
배치대(12)의 상부에는, 정전 전극판(21)을 내부에 갖는 정전 척(22)이 배치되어 있다. 정전 척(22)은 하부 원판형 부재의 위에, 하부 원판형 부재보다 직경이 작은 상부 원판형 부재를 중첩한 형상을 갖는다. 또한, 정전 척(22)은 알루미늄으로 이루어지고, 상면에는 세라믹 등이 용사되어 있다. 배치대(12)에 웨이퍼(W)를 배치할 때, 웨이퍼(W)는 정전 척(22)의 상부 원판형 부재의 위에 놓여진다.
정전 전극판(21)에는, 직류 전원(23)이 접속되어 있다. 정전 전극판(21)에 플러스의 직류 전압(이하, 「HV」(High Voltage)라고도 표기함)이 인가되면, 웨이퍼(W)의 이면[정전 척(22)측의 면]에 부전위가 발생하여 정전 전극판(21)과 웨이퍼(W)의 이면 사이에 전위차가 생긴다. 웨이퍼(W)는, 이 전위차에 기인하는 쿨롱력 또는 존슨·라벡힘에 의해, 정전 척(22)에 있어서의 상부 원판형 부재 상에 정전 흡착되어, 유지된다.
또한, 정전 척(22)에는, 웨이퍼(W)의 주연부를 둘러싸도록, 원환형의 포커스 링(24)이 배치된다. 포커스 링(24)은, 도전성 부재, 예컨대, 실리콘으로 이루어지며, 반응실(17)에 있어서 플라즈마를 웨이퍼(W)의 표면을 향하여 수렴하여, 에칭 처리의 효율을 향상시킨다.
또한, 배치대(12)의 내부에는, 예컨대, 원주 방향으로 연장되는 환형의 냉매실(25)이 마련된다. 이 냉매실(25)에는, 냉매용 배관(26)을 통해 칠러 유닛으로부터 저온의 냉매, 예컨대, 냉각수나 갈덴(등록 상표)이 순환 공급된다. 이 저온의 냉매에 의해 냉각된 배치대(12)는 정전 척(22)을 통해 웨이퍼(W) 및 포커스 링(24)을 냉각한다.
정전 척(22)에 있어서의 상부 원판형 부재 상의 웨이퍼(W)가 흡착하는 면(흡착면)에는, 복수의 전열 가스 공급 구멍(27)이 개구하고 있다. 이들 복수의 전열 가스 공급 구멍(27)에는, 전열 가스 공급 라인(28)을 통해 헬륨(He) 가스 등의 전열 가스가 공급된다. 전열 가스는, 전열 가스 공급 구멍(27)을 통해 정전 척(22)의 흡착면과 웨이퍼(W)의 이면의 간극에 공급된다. 그 간극에 공급된 전열 가스는, 웨이퍼(W)의 열을 정전 척(22)에 전달한다.
챔버(11)의 천장부에는, 배치대(12)와 대향하도록 샤워 헤드(29)가 배치되어 있다. 제2 고주파 전원(31)은, 정합기(30)를 통해 샤워 헤드(29)에 접속되고, 예컨대 40 ㎒ 정도의 플라즈마 여기용 고주파 전력(이하, 「HF」(High Frequency)라고도 표기함)을 샤워 헤드(29)에 공급한다. 이와 같이 하여 샤워 헤드(29)는 상부 전극으로서도 기능한다. 또한, 정합기(30)는, 샤워 헤드(29)로부터의 고주파 전력의 반사를 억제하여, 플라즈마 여기용 고주파 전력(HF)의 샤워 헤드(29)에의 공급 효율을 최대로 한다. 또한, 제2 고주파 전원(31) 및 정합기(30)는 마련되어 있지 않아도 좋다.
샤워 헤드(29)는, 다수의 가스 구멍(32)을 갖는 천장 전극판(33)과, 천장 전극판(33)을 착탈 가능하게 매달아 유지하는 쿨링 플레이트(34)와, 쿨링 플레이트(34)를 덮는 덮개(35)를 갖는다. 또한, 쿨링 플레이트(34)의 내부에는 버퍼실(36)이 마련되고, 버퍼실(36)에는 가스 도입관(37)이 접속되어 있다. 샤워 헤드(29)는, 가스 도입관(37)으로부터 버퍼실(36)에 공급된 가스를, 다수의 가스 구멍(32)을 통해 반응실(17) 내에 공급한다.
샤워 헤드(29)는 챔버(11)에 대하여 착탈 가능하며, 챔버(11)의 덮개로서도 기능한다. 챔버(11)로부터 샤워 헤드(29)를 이탈시키면, 작업자는 챔버(11)의 벽면이나 구성 부품에 직접 닿을 수 있다. 이에 의해, 작업자는 챔버(11)의 벽면이나 구성 부품의 표면을 클리닝할 수 있어, 챔버(11)의 벽면 등에 부착된 부착물을 제거할 수 있다.
플라즈마 처리 장치(10)에서는, 바이어스용 고주파 전력(LF)이 배치대(12)에 인가된다. 플라즈마 여기용 고주파 전력(HF)은 인가되어도 좋고, 인가되지 않아도 좋다. 반응실(17) 내에 적어도 바이어스용 고주파 전력을 인가함으로써, 샤워 헤드(29)로부터 공급된 가스로부터 플라즈마가 생성되고, 그 플라즈마에 의해 웨이퍼(W)에 에칭 등의 플라즈마 처리가 실시된다. 또한, 플라즈마 처리 장치(10)의 각 구성 부품의 동작은, 플라즈마 처리 장치(10)의 전체를 제어하는 제어 장치에 의해 제어된다. 제어 장치의 CPU가, 플라즈마 처리의 순서를 설정하는 레시피에 따라 에칭 등의 플라즈마 처리를 제어한다.
<제1 실시형태>
[플라즈마 처리 방법]
다음에, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 플라즈마 처리 방법에 대해서, 도 2의 흐름도를 참조하면서 설명한다. 제1 실시형태에 따른 플라즈마 처리에서는, 우선, 플라즈마 처리가 행해지는 챔버(11) 내에 웨이퍼(W)를 반입하는 공정이 실행된다(단계 S10).
배치대(12)에 바이어스용 고주파 전력(LF)을 인가하는 공정이 실행된다(단계 S12). 다음에, 정전 척(22)의 정전 전극판(21)에 직류 전압(HV)을 인가하는 공정이 실행된다(단계 S14). 이에 의해, 웨이퍼(W)는, 정전 척(22)에 정전 흡착된다.
다음에, 에칭 가스를 공급함으로써 챔버(11) 내를 소정의 압력으로 유지하면서, 플라즈마 여기용 고주파 전력(HF)을 챔버(11) 내에 인가하는 공정이 실행된다(단계 S16). 이에 의해, 플라즈마가 발생된다. 다음에, 웨이퍼(W)의 이면과 정전 척(22)의 표면 사이에 전열 가스가 공급되고(단계 S18), 그 상태에서 생성된 플라즈마에 의해 에칭 처리 공정이 실행된다(단계 S20). 에칭 처리 후, 에칭 가스의 공급을 정지하고, 플라즈마 여기용 고주파 전력(HF) 및 바이어스용 고주파 전력(LF)의 인가를 정지하는 공정이 실행된다(단계 S22).
다음에, 직류 전압(HV)의 인가를 정지하는 공정이 실행된다(단계 S24). 이에 의해, 웨이퍼(W)는, 정전 척(22) 상에 흡착되어 있는 상태로부터 해제된다. 다음에, 웨이퍼(W)를 챔버(11) 밖으로 반출하는 공정이 실행되고(단계 S26), 본 처리는 종료한다. 이상의 공정은, 웨이퍼(W)마다 실행된다.
웨이퍼(W)의 표면에 생기는 아킹(이상 방전)은, 직류 전압(HV)을 인가하여 웨이퍼(W)를 정전 척(22)에 흡착시킬 때(척)에 생기기 쉽다.
그래서, 본 실시형태에 따른 플라즈마 처리에서는, 직류 전압(HV)을 인가하기 전에 바이어스용 고주파 전력(LF)이 인가된다(LF에 의한 「사전포위」라고도 표기함). 이에 의해, 플라즈마를 생성하고, 그 플라즈마에 의해 직류 전압(HV)을 인가할 때에 챔버(11) 내의 파티클이 웨이퍼(W)측에 인입되는 것을 차단할 수 있다.
구체적으로는, 직류 전압(HV)이 정전 척(22)에 인가될 때, 웨이퍼(W)의 전위 상태가 변한다. 웨이퍼의 전위 상태가 변하면, 고주파 전력이 인가되어 있는 배치대(12)와 그 주변 부재 사이에 전위차가 발생한다. 이 결과, 전기적으로 웨이퍼(W)의 근방에 파티클이 인입되기 쉬운 상태가 된다.
도 3의 (a)의 위쪽 그림에 나타내는 바와 같이 직류 전압(HV)을 인가하여 웨이퍼(W)를 정전 흡착(Chuck On)하기 전에, 플라즈마 여기용 고주파 전력(HF)을 인가하는 경우와 비교한다(HF에 의한 「사전포위」). 이 경우, 플라즈마 여기용 고주파 전력(HF)은 바이어스용 고주파 전력(LF)보다 높은 파워를 갖는다. 이 때문에, 바이어스용 고주파 전력(LF)을 인가한 경우보다 높은 밀도의 플라즈마가 생성된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 이면과 정전 척(22)의 표면 사이에 축적된 전하가 플라즈마측으로 방전하기 쉬워져, 웨이퍼(W)의 이면과 정전 척(22)의 표면 사이의 전하가 제전되기 쉬워지며, 웨이퍼(W)의 이면과 정전 척(22)의 표면의 흡착력이 감소하여 웨이퍼(W)가 정전 척(22)으로부터 부유한 상태가 된다.
또한, 도 3의 (c)를 참조하면, 플라즈마 여기용 고주파 전력(HF)이 0 W→350 W→700 W로 높아질수록 웨이퍼(W)의 이면과 정전 척(22)의 표면 사이의 토크가 저하하여, 웨이퍼(W)가 정전 척(22) 상에 보다 부유한 상태가 되는 것을 알 수 있다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 이면과 정전 척(22)의 표면 사이에서 간극 방전(아킹)이 생겨, 파티클이 발생한다. 또한, 웨이퍼(W)의 이면과 정전 척(22)의 표면의 간극에 파티클이 들어가기 쉬워진다.
이에 대하여, 본 실시형태에서는, 도 3의 (a)의 아래쪽 그림에 나타내 바와 같이, 웨이퍼(W)의 정전 흡착 전에 바이어스용 고주파 전력(LF)이 인가된다(LF 에 의한 「사전포위」). 이 경우, 생성된 플라즈마의 밀도는 플라즈마 여기용 고주파 전력(HF)을 인가한 경우보다 낮으며, 웨이퍼(W)의 이면과 정전 척(22)의 표면 사이에 축적된 전하는, 플라즈마 여기용 고주파 전력(HF)을 인가한 경우보다 방전하기 어렵다. 따라서, 웨이퍼(W)가 정전 척(22)에 접착한 상태가 된다. 이 결과, 웨이퍼(W)의 이면과 정전 척(22)의 표면의 간극이 거의 생기지 않기 때문에, 웨이퍼(W)의 근방에는 파티클이 인입되기 어렵다. 이에 의해, 본 실시형태에 따른 플라즈마 처리에 따르면, 웨이퍼(W)를 정전 척(22)에 흡착할 때에 웨이퍼(W)의 주위에 파티클이 인입되는 것을 저감할 수 있다.
또한, 도 3의 (b)를 참조하면, 바이어스용 고주파 전력(LF)이 0 W→350 W→700 W로 높아질수록 웨이퍼(W) 및 정전 척(22) 사이의 토크가 증대하는 것을 알 수 있다.
이 결과, 바이어스용 고주파 전력(LF)가 높은 파워를 가질수록, 웨이퍼(W)의 이면과 정전 척(22)의 표면 사이의 흡착력이 증가하여 바람직한 것을 알 수 있다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 이면과 정전 척(22)의 표면 사이에서 간극 방전(아킹)이 보다 생기기 어려워져, 파티클의 발생이 보다 저감된다. 또한, 웨이퍼(W)의 이면과 정전 척(22)의 표면의 간극(갭)이 좁기 때문에, 파티클이 간극에 의해 인입되기 어려워진다.
이상으로부터, 본 실시형태에 따른 플라즈마 처리 방법에 따르면, 직류 전압(HV)을 인가하기 전에 LF의 고주파 전력을 인가함으로써, 아킹을 억제할 수 있어, 웨이퍼(W)의 근방의 파티클을 저감할 수 있다.
<제2 실시형태>
[플라즈마 처리 방법]
다음에, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 플라즈마 처리 방법에 대해서, 도 4의 흐름도를 참조하면서 설명한다. 제2 실시형태에 따른 플라즈마 처리에 있어서도, 우선, 플라즈마 처리가 행해지는 챔버(11) 내에 웨이퍼(W)를 반입하는 공정이 실행된다(단계 S10).
다음에, 배치대(12)에 바이어스용 고주파 전력(LF)을 인가한 후(단계 S12), 정전 척(22)의 정전 전극판(21)에 직류 전압(HV)을 인가하여, 그 파워를 단계적으로 크게 하는 공정이 실행된다(단계 S30). 이에 의해, 웨이퍼(W)는, 정전 척(22)에 정전 흡착된다.
다음에, 에칭 가스를 공급함으로써 챔버(11) 내를 소정의 압력으로 유지하면서, 플라즈마 여기용 고주파 전력(HF)을 챔버(11) 내에 인가하는 공정이 실행된다(단계 S16). 이에 의해, 플라즈마가 발생된다. 다음에, 웨이퍼(W)의 이면과 정전 척(22)의 표면 사이에 전열 가스가 공급되고(단계 S18), 그 상태에서 생성된 플라즈마에 의해 에칭 처리 공정이 실행된다(단계 S20). 에칭 처리 후, 에칭 가스의 공급을 정지하고, 플라즈마 여기용 고주파 전력(HF) 및 바이어스용 고주파 전력(LF)의 인가를 정지하는 공정이 실행된다(단계 S22).
다음에, 직류 전압(HV)의 인가를 정지하는 공정이 실행된다(단계 S24). 이에 의해, 웨이퍼(W)는, 정전 척(22) 상에 흡착되어 있는 상태로부터 해제된다. 다음에, 웨이퍼(W)를 챔버(11) 밖으로 반출하는 공정이 실행되고(단계 S26), 본 처리는 종료한다.
이상에 설명한 바와 같이, 제2 실시형태에 따른 플라즈마 처리 방법에 따르면, 웨이퍼(W)의 정전 흡착 전에 바이어스용 고주파 전력(LF)이 인가된다. 이에 의해, 생성된 플라즈마에 의해 직류 전압(HV)을 인가할 때에 챔버(11) 내의 파티클이 웨이퍼(W)측에 인입되는 것을 차단할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 플라즈마 처리 방법에 따르면, 직류 전압(HV)이 단계적으로 커지도록 제어된다. 이에 의해, 배치대(12)에 가해지는 전계의 강도를 서서히 높일 수 있다. 이 결과, 배치대(12)와 그 주변 부재의 전위차가 급격히 커지지 않아, 직류 전압(HV)이 단계적으로 인가될 때에 전위차를 작은 채로 유지할 수 있다. 이 결과, 직류 전압(HV)을 온(On)한 것에 의해 파티클이 웨이퍼(W)의 근방에 인입되는 힘을 저하시킬 수 있어, 웨이퍼(W) 근방의 파티클을 보다 저감할 수 있다.
예컨대, 도 5의 (a)의 비교예에 나타내는 바와 같이, 직류 전압(HV)의 인가가 가파른 경우, 배치대(12)와 그 주변 부재의 전위차가 커져, 웨이퍼(W) 주변에 있어서 파티클이 발생하는 결과가 된다(NG).
도 5의 (b) 및 (c)도 마찬가지로, 직류 전압(HV)의 인가는, 도 5의 (a)의 경우보다 완만하지만, 또한 가파르기 때문에, 배치대(12)와 그 주변 부재의 전위차가 커져, 파티클이 전기적으로 웨이퍼(W) 주변으로 유인되어, 웨이퍼(W) 주변에 있어서의 파티클의 발생은 억제되지 않았다(NG).
도 5의 (d) 및 (f)에서는, 직류 전압(HV)의 인가는 완만하지만, 플라즈마 여기용 고주파 전력(HF)의 인가의 정지의 타이밍이 빨라, 사전포위가 불충분하기 때문에, 웨이퍼(W) 주변에 있어서의 파티클의 발생은 억제되지 않았다(NG).
도 5의 (e)에서는, 플라즈마 여기용 고주파 전력(HF)에 의한 사전포위가 충분하며, 또한, 직류 전압(HV)의 인가가 단계적으로 완만하기 때문에, 배치대(12)와 그 주변 부재의 전위차가 작아져, 웨이퍼(W) 주변에서 파티클의 발생이 억제되었다(OK).
따라서, 제2 실시형태에 따른 플라즈마 처리 방법에 따르면, 사전포위 제어에 더하여 직류 전압(HV)을 단계적으로 크게 하도록 제어함으로써, 웨이퍼(W)의 척 시에 웨이퍼(W)의 주변에서 발생하기 쉬운 파티클을 보다 효과적으로 저감할 수 있다.
또한, 도 5의 실험예에서는, 플라즈마 여기용 고주파 전력(HF)에 의한 사전포위를 행하였지만, 바이어스용 고주파 전력(LF)에 의한 사전포위여도 동일한 효과를 갖는 것이 가능하다. 즉, 도 4의 단계 S12에서는, 바이어스용 고주파 전력(LF) 및 플라즈마 여기용 고주파 전력(HF) 중 적어도 어느 하나를 인가하면 좋다.
<제3 실시형태>
[플라즈마 처리 방법]
다음에, 본 발명의 제3 실시형태에 따른 플라즈마 처리 방법에 대해서, 도 6의 흐름도를 참조하면서 설명한다. 제3 실시형태에 따른 플라즈마 처리에 있어서도, 우선, 플라즈마 처리가 행해지는 챔버(11) 내에 웨이퍼(W)를 반입하는 공정이 실행된다(단계 S10).
다음에, 배치대(12)에 바이어스용 고주파 전력(LF)을 소정 시간만큼 인가하고, 소정 시간 경과 후에 바이어스용 고주파 전력(LF)의 인가를 정지하는 공정이 실행된다(단계 S40: 사전의 LF 인가).
다음에, 재차 배치대(12)에 바이어스용 고주파 전력(LF)을 인가하는 공정이 실행된다(단계 S12). 다음에, 정전 척(22)의 정전 전극판(21)에 직류 전압(HV)을 인가하는 공정이 실행된다(단계 S14). 고주파 전력(LF)의 인가 방법은, 단계적으로 커지도록 인가하여도 좋고, 가파르게 인가하여도 좋다.
다음에, 에칭 가스를 공급함으로써 챔버(11) 내를 소정의 압력으로 유지하면서, 플라즈마 여기용 고주파 전력(HF)을 챔버(11) 내에 인가하는 공정이 실행된다(단계 S16). 이에 의해, 플라즈마가 발생된다. 다음에, 웨이퍼(W)의 이면과 정전 척(22)의 표면 사이에 전열 가스가 공급되고(단계 S18), 그 상태에서 생성된 플라즈마에 의해 에칭 처리 공정이 실행된다(단계 S20). 에칭 처리 후, 에칭 가스의 공급을 정지하고, 플라즈마 여기용 고주파 전력(HF) 및 바이어스용 고주파 전력(LF)의 인가를 정지하는 공정이 실행된다(단계 S22).
다음에, 직류 전압(HV)의 인가를 정지하는 공정이 실행된다(단계 S24). 이에 의해, 웨이퍼(W)는, 정전 척(22) 상에 흡착되어 있는 상태로부터 해제된다. 다음에, 웨이퍼(W)를 챔버(11) 밖으로 반출하는 공정이 실행되고(단계 S26), 본 처리는 종료한다.
이상에 설명한 바와 같이, 제3 실시형태에 따른 플라즈마 처리 방법에 따르면, 도 7의 (a)에 나타내는 바와 같이, 직류 전압(HV)을 인가하기 전에 바이어스용 고주파 전력(LF)이 인가된다(사전포위). 이에 의해 생성된 플라즈마에 의해, 웨이퍼(W)의 척 시에 아킹의 발생을 방지할 수 있다. 이에 의해, 생성된 플라즈마에 의해 직류 전압(HV)을 인가할 때에 챔버(11) 내의 파티클이 웨이퍼(W)측에 인입되는 것을 차단할 수 있다.
이에 더하여, 본 실시형태에서는, 사전포위의 바이어스용 고주파 전력(LF)을 인가하기 전에, 웨이퍼(W)가 정전 흡착되어 있지 않은 상태에서 350 W 정도의 바이어스용 고주파 전력(LF)을 소정 시간 인가한다. 도 7의 (a)에서는, 소정 시간은 수초이지만, 이에 한정되지 않고, 예컨대 수십초여도 좋다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 이면과 정전 척(22)의 표면 사이에 토크가 가해지기 때문에, 웨이퍼(W)의 이면과 정전 척(22)의 표면 사이의 흡착력이 보다 증대한다. 이 결과, 웨이퍼(W)와 정전 척(22)의 간극[갭(G)]이, 플라즈마 여기용 고주파 전력(HF)을 인가한 경우와 비교하여 작아진다[도 7의 (b)의 오른쪽 그림의 「사전에 LF를 인가」].
다음에, 재차 사전포위용 바이어스용 고주파 전력(LF)이 인가되면, 웨이퍼(W)의 이면과 정전 척(22)의 표면 사이의 흡착력이 더욱 증대하여, 웨이퍼(W)가 정전 척(22)에 부착된 상태가 된다[도 7의 (b)의 오른쪽 그림의 「LF를 인가」]. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 이면과 정전 척(22)의 표면 사이에서 생기는 간극 방전(아킹)을 보다 효과적으로 억제할 수 있어, 파티클의 발생을 보다 저감할 수 있다.
이상, 플라즈마 처리 방법을 상기 실시형태에 의해 설명하였지만, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 방법은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 범위 내에서 여러가지의 변형 및 개량이 가능하다. 상기 복수의 실시형태에 기재된 사항은, 모순되지 않는 범위에서 조합할 수 있다.
예컨대, 제1∼제3 실시형태에 따른 플라즈마 처리 방법에서는, 확보를 위해 바이어스용 고주파 전력(LF)을 인가하였다. 그러나, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 방법에서는, 포위를 위해 바이어스용 고주파 전력(LF)과 플라즈마 여기용 고주파 전력(HF)을 인가하여도 좋다.
또한, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 방법은, 용량 결합형 플라즈마(CCP: Capacitively Coupled Plasma) 장치뿐만 아니라, 그 외의 플라즈마 처리 장치에 적용 가능하다. 그 외의 플라즈마 처리 장치로서는, 유도 결합형 플라즈마(ICP: Inductively Coupled Plasma), 레이디얼 라인 슬롯트 안테나를 이용한 CVD(Chemical Vapor Deposition) 장치, 헬리콘파 여기형 플라즈마(HWP: Helicon Wave Plasma) 장치, 전자 사이클로트론 공명 플라즈마(ECR: Electron Cyclotron Resonance Plasma) 장치 등이어도 좋다.
또한, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치에 의해 처리되는 기판은, 웨이퍼에 한정되지 않고, 예컨대, 플랫 패널 디스플레이(Flat Panel Display)용 대형 기판, EL 소자 또는 태양 전지용 기판이어도 좋다.
10: 플라즈마 처리 장치
11: 챔버
12: 배치대
16: APC
17: 반응실
18: 배기실
19: 제1 고주파 전원
21: 정전 전극판
22: 정전 척
23: 직류 전원
24: 포커스 링
25: 냉매실
27: 전열 가스 공급 구멍
29: 샤워 헤드
31: 제2 고주파 전원

Claims (4)

  1. 플라즈마 처리 방법에 있어서,
    플라즈마 처리가 행해지는 챔버 내에 기판을 반입하는 공정과,
    기판을 배치하는 배치대에, 플라즈마 여기용 고주파 전력의 주파수보다 낮은 주파수의 바이어스용 고주파 전력을 인가하는 공정과,
    상기 배치대 상의 기판을 정전 흡착하는 정전 척에 직류 전압을 인가하는 공정
    을 포함하고,
    상기 직류 전압을 인가하는 공정은,
    상기 바이어스용 고주파 전력을 인가하는 공정 후에 실행되는 것인 플라즈마 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    플라즈마 처리가 행해지는 챔버 내에 기판을 반입하는 공정과,
    기판을 배치하는 배치대에, 플라즈마 여기용 고주파 전력 및 상기 플라즈마 여기용 고주파 전력의 주파수보다 낮은 주파수의 바이어스용 고주파 전력 중 적어도 어느 하나를 인가하는 공정과,
    상기 배치대 상의 기판을 정전 흡착하는 정전 척에 직류 전압을 인가하는 공정
    을 포함하고,
    상기 직류 전압을 인가하는 공정은,
    플라즈마 여기용 고주파 전력 및 상기 바이어스용 고주파 전력 중 적어도 어느 하나를 인가하는 공정 후에 실행되며,
    인가하는 상기 직류 전압을 단계적으로 크게 하는 것인 플라즈마 처리 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 바이어스용 고주파 전력을 인가하는 공정 전에 상기 바이어스용 고주파 전력을 미리 정해진 시간 인가하는 것인 플라즈마 처리 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 바이어스용 고주파 전력은 400 ㎑ 이상 13.56 ㎒ 이하인 것인 플라즈마 처리 방법.
KR1020150186298A 2015-01-06 2015-12-24 플라즈마 처리 방법 KR102427971B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2015-000694 2015-01-06
JP2015000694A JP6558901B2 (ja) 2015-01-06 2015-01-06 プラズマ処理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160084802A true KR20160084802A (ko) 2016-07-14
KR102427971B1 KR102427971B1 (ko) 2022-08-02

Family

ID=56286868

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150186298A KR102427971B1 (ko) 2015-01-06 2015-12-24 플라즈마 처리 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10192719B2 (ko)
JP (1) JP6558901B2 (ko)
KR (1) KR102427971B1 (ko)
TW (1) TWI698928B (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI593015B (zh) 2014-07-10 2017-07-21 東京威力科創股份有限公司 基板之高精度蝕刻方法
JP7307299B2 (ja) * 2018-06-29 2023-07-12 北陸成型工業株式会社 静電チャック

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004095909A (ja) 2002-08-30 2004-03-25 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
JP2009239062A (ja) * 2008-03-27 2009-10-15 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置および方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002100614A (ja) * 2000-09-25 2002-04-05 Nec Corp 半導体製造装置および半導体製造方法
JP4070974B2 (ja) * 2001-10-17 2008-04-02 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
JP4704087B2 (ja) * 2005-03-31 2011-06-15 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
JP4922705B2 (ja) * 2006-09-15 2012-04-25 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理方法および装置
JP5192209B2 (ja) * 2006-10-06 2013-05-08 東京エレクトロン株式会社 プラズマエッチング装置、プラズマエッチング方法およびコンピュータ読取可能な記憶媒体
JP2010010214A (ja) * 2008-06-24 2010-01-14 Oki Semiconductor Co Ltd 半導体装置の製造方法、半導体製造装置、及び記憶媒体
JP5395633B2 (ja) * 2009-11-17 2014-01-22 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置の基板載置台
JP5709505B2 (ja) * 2010-12-15 2015-04-30 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置、プラズマ処理方法、および記憶媒体
DE102011004581A1 (de) * 2011-02-23 2012-08-23 Globalfoundries Dresden Module One Limited Liability Company & Co. Kg Technik zur Reduzierung der plasmahervorgerufenen Ätzschäden während der Herstellung von Kontaktdurchführungen in Zwischenschichtdielektrika durch modifizierten HF-Leistungshochlauf
JP5651041B2 (ja) * 2011-02-23 2015-01-07 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004095909A (ja) 2002-08-30 2004-03-25 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
KR20050058464A (ko) * 2002-08-30 2005-06-16 동경 엘렉트론 주식회사 플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치
JP2009239062A (ja) * 2008-03-27 2009-10-15 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置および方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR102427971B1 (ko) 2022-08-02
TW201637091A (zh) 2016-10-16
US10192719B2 (en) 2019-01-29
JP2016127173A (ja) 2016-07-11
TWI698928B (zh) 2020-07-11
US20160196957A1 (en) 2016-07-07
JP6558901B2 (ja) 2019-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11521886B2 (en) Substrate processing apparatus and substrate support
KR102418245B1 (ko) 플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치
JP6552346B2 (ja) 基板処理装置
TWI567862B (zh) A particle adhesion control method and a processing device for the substrate to be processed
KR102302313B1 (ko) 재치대에 피흡착물을 흡착시키는 방법 및 플라즈마 처리 장치
KR20180132534A (ko) 플라즈마 처리 장치, 정전 흡착 방법 및 정전 흡착 프로그램
US10818502B2 (en) System and method of plasma discharge ignition to reduce surface particles
KR100782621B1 (ko) 플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치
JP4642809B2 (ja) プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
JP2009239014A (ja) 電極構造及び基板処理装置
US20090242128A1 (en) Plasma processing apparatus and method
JP6273188B2 (ja) プラズマ処理方法
KR102427971B1 (ko) 플라즈마 처리 방법
JP2019169635A (ja) クリーニング方法及び処理装置
KR20200121732A (ko) 클리닝 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치
CN109148349B (zh) 静电吸附方法
US8974600B2 (en) Deposit protection cover and plasma processing apparatus
US9922841B2 (en) Plasma processing method
US20070221332A1 (en) Plasma processing apparatus
JP2022036719A (ja) 基板処理方法及び基板処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant