KR20160111848A - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 기판의 탑재대로부터의 박리를 정확하게 검지할 수 있는 기판 처리 방법을 제공한다.
(해결 수단) 기판 처리 장치(11)는, 기판 G를 수용하여 그 기판 G에 플라즈마에 의해 플라즈마 에칭을 실시하는 챔버(20)와, 그 챔버(20)의 내부에 설치되어 기판 G를 탑재하는 탑재대(21)와, 그 탑재대(21)에 내장되어 기판 G를 탑재대(21)에 정전 흡착하는 정전 흡착 전극(27)과, 그 정전 흡착 전극(27)에 직류 전압을 인가하는 직류 전원(28)과, 플라즈마를 생성하기 위한 고주파 전력을 공급하는 플라즈마 생성용 고주파 전원(41)과, 정전 흡착 전극(27)에 인가되는 직류 전압을 감시하는 직류 전압 모니터(46)를 구비하고, 직류 전압 모니터(46)에 의해 감시된 직류 전압이 소정의 임계치를 넘었을 때, 플라즈마 생성용 고주파 전원(41)은 고주파 전력의 공급을 정지한다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 플랫 패널 디스플레이(FPD)용 기판 등의 대형 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
FPD용의 패널 제조에서는, 유리 등의 절연체로 이루어지는 기판상에 화소의 디바이스 또는 전극이나 배선 등이 형성된다. 이와 같은 패널 제조의 여러 가지의 공정 중, 에칭, CVD, 애싱, 스퍼터링 등의 미세 가공 공정은, 많은 경우, 플라즈마를 이용하는 기판 처리 장치에 의해 행해진다. 기판 처리 장치는, 예컨대, 감압 가능한 처리실의 내부에 있어서 기판을 하부 전극으로서의 서셉터를 갖는 탑재대의 위에 탑재하고, 서셉터에 고주파 전력을 공급하는 것에 의해 기판상에 처리 가스로부터 플라즈마를 생성하고, 그 플라즈마를 이용하여 기판에, 예컨대, 에칭을 실시한다.
일반적으로, 플라즈마를 이용하는 에칭(이하, 「플라즈마 에칭」이라고 한다.)은 기판의 온도에 따라 진전 속도가 변화하기 때문에, 에칭 중에는 기판의 온도를 제어할 필요가 있다. 이것에 대응하여, 온도 조절된 냉매를 탑재대 내의 냉매 유로에 순환 공급함과 아울러, He 가스 등의 전열성이 좋은 가스(이하, 「전열 가스」라고 한다.)를 탑재대의 기판 탑재면에 개구하는 가스 구멍으로부터 기판의 이면에 공급하고, 전열 가스의 전열에 의해 기판을 탑재대에 의해 간접적으로 냉각한다. 이때, 전열 가스의 압력에 의해 기판이 탑재대로부터 떠오르는 것을 방지하기 위해, 기판은 탑재대에 정전 흡착력 등에 의해 흡착 유지된다.
그런데, 플라즈마 에칭 중, 기판이 탑재대로부터 박리되면, 탑재대의 기판 탑재면이 노출되고, 내압이 낮은 가스 구멍의 가장자리와 플라즈마의 사이에 있어서 이상 방전이 생길 우려가 있다. 이상 방전은 종종, 그 발생 부위 및 그 근방을 파괴하고, 이 파괴에 수반하여 파티클을 발생시킬 뿐만 아니라 기판상의 디바이스 등을 손상시키기 때문에, 기판의 탑재대로부터의 박리를 검지하고, 박리를 검지하면 고주파 전력의 공급을 즉시 정지하여 플라즈마를 소멸시킬 필요가 있다.
기판의 탑재대로부터 박리를 검지하는 방법으로서는, 기판의 탑재대로부터 박리되면 전열 가스의 유량이 흐트러지는 것으로부터, 전열 가스의 유량을 감시하고, 전열 가스의 유량이 흐트러져 임계치를 복수 회 넘었을 때에 기판이 탑재대로부터 박리되었다고 판정하는 방법이 알려져 있다(예컨대, 특허 문헌 1 참조.).
(선행 기술 문헌)
(특허 문헌)
(특허 문헌 1) 일본 특허 공개 2012-99634호 공보
그렇지만, 최근, FPD용의 패널의 대형화에 수반하여 기판 처리 장치도 대형화하고, 전열 가스의 공급 경로가 길어지고 있기 때문에, 해당 공급 경로의 컨덕턴스가 저하하고 있다. 따라서, 기판이 탑재대로부터 박리되더라도 전열 가스의 유량이 즉시 변화하지는 않아, 전열 가스의 유량이 임계치를 넘었을 때에는, 기판이 탑재대로부터 박리되고 나서 몇 초나 경과하여 있는 일이 있다.
또한, 플라즈마 에칭에서는 플라즈마가 생성되면 정전 흡착력이 커지는 것으로부터 기판의 냉각 능력을 향상시키기 위해 전열 가스의 유량이나 압력을 도중에 증가시키는 것, 즉, 에칭을 행하기 위한 프로그램인 레시피에 있어서 전열 가스의 유량을 의도적으로 증가시키는 일이 있다. 이때도, 전열 가스의 유량은 공급 경로의 컨덕턴스의 저하에 기인하여 시간이 걸려서 변화하기 때문에, 레시피에 기인하는 전열 가스의 유량의 변화와 기판의 탑재대로부터의 박리에 기인하는 전열 가스의 유량의 변화가 겹치는 일이 있다. 따라서, 전열 가스의 유량의 변화를 검지하더라도, 그 변화의 요인이 레시피에 기인하는 것인지 기판의 탑재대로부터의 박리에 기인하는 것인지가 불명하게 되는 일이 있다.
이상으로부터, 전열 가스의 유량을 감시하더라도 기판의 탑재대로부터의 박리를 정확하게 검지하는 것은 곤란하다.
본 발명의 목적은, 기판의 탑재대로부터의 박리를 정확하게 검지할 수 있는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 기판 처리 방법은, 기판을 수용하여 상기 기판에 플라즈마에 의해 처리를 실시하는 처리실과, 상기 처리실의 내부에 설치되어 상기 기판을 탑재하는 탑재대와, 상기 탑재대에 내장되어 상기 기판을 상기 탑재대에 정전 흡착하는 정전 흡착 전극과, 상기 정전 흡착 전극에 직류 전압을 인가하는 직류 전원과, 상기 플라즈마를 생성하기 위한 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원을 구비하는 기판 처리 장치에 있어서의 기판 처리 방법으로서, 상기 기판 처리 장치는, 상기 정전 흡착 전극에 인가되는 직류 전압을 감시하는 전압 감시 장치를 더 구비하고, 상기 감시된 직류 전압이 소정의 임계치를 넘었을 때, 상기 고주파 전원은 상기 고주파 전력의 공급을 정지하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 기판 처리 장치는, 기판을 수용하여 상기 기판에 플라즈마에 의해 처리를 실시하는 처리실과, 상기 처리실의 내부에 설치되어 상기 기판을 탑재하는 탑재대와, 상기 탑재대에 내장되어 상기 기판을 상기 탑재대에 정전 흡착하는 정전 흡착 전극과, 상기 정전 흡착 전극에 직류 전압을 인가하는 직류 전원과, 상기 플라즈마를 생성하기 위한 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원을 구비하는 기판 처리 장치에 있어서, 상기 정전 흡착 전극에 인가되는 직류 전압을 감시하는 전압 감시 장치를 구비하고, 상기 전압 감시 장치에 의해 감시된 직류 전압이 소정의 임계치를 넘었을 때, 상기 고주파 전원은 상기 고주파 전력의 공급을 정지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 탑재대에 정전 흡착하는 정전 흡착 전극에 인가되는 직류 전압이 감시되고, 그 감시된 직류 전압이 소정의 임계치를 넘었을 때, 고주파 전원은 고주파 전력의 공급을 정지한다. 탑재대에 탑재된 기판과 정전 흡착 전극은 콘덴서를 형성하지만, 기판이 탑재대로부터 박리되면, 그 콘덴서의 정전 용량이 변화하기 때문에 기판 및 정전 흡착 전극의 전위차가 변화하여 정전 흡착 전극에 인가되는 직류 전압이 변동한다. 따라서, 정전 흡착 전극에 인가되는 직류 전압을 감시하는 것에 의해, 기판의 탑재대로부터의 박리를 검지할 수 있다. 또한, 기판과 정전 흡착 전극이 형성하는 콘덴서의 전하량은 일정하고, 기판이 탑재대로부터 박리되어 콘덴서의 정전 용량이 변화하면, 즉시 기판 및 정전 흡착 전극의 전위차도 변화하기 때문에, 정전 흡착 전극에 인가되는 직류 전압을 감시하는 것에 의해, 기판의 탑재대로부터의 박리를 신속히 검지할 수 있다. 또한, 통상, 레시피에 따라 정전 흡착 전극에 인가되는 직류 전압을 변화시키는 경우, 그 직류 전압은 단시간에 변화하는 한편, 기판이 탑재대로부터 박리되었을 때도 정전 흡착 전극에 인가되는 직류 전압은 단시간에 변화한다. 따라서, 레시피에 기인하는 정전 흡착 전극에 인가되는 직류 전압의 변화와 기판의 탑재대로부터의 박리에 기인하는 정전 흡착 전극에 인가되는 직류 전압의 변화가 겹치는 일이 없고, 정전 흡착 전극에 인가되는 직류 전압의 변화를 검지했을 때, 그 변화의 요인이 레시피에 기인하는 것인지 기판의 탑재대로부터의 박리에 기인하는 것인지가 불명하게 되는 일이 없다. 이상에 의해, 기판의 탑재대로부터의 박리를 정확하게 검지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태와 관련되는 기판 처리 장치를 복수 구비하는 기판 처리 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 있어서의 기판 처리 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 플라즈마 에칭 중에 이상 방전이 발생하지 않은 경우의 DC, 소스 및 바이어스의 로그를 나타내는 그래프이다.
도 4는 플라즈마 에칭 중에 이상 방전이 발생한 경우의 DC, 소스 및 바이어스의 로그를 나타내는 그래프이다.
도 5는 정전 흡착 전극에 있어서의 전위의 변화를 설명하기 위한 도면이고, 도 5(a)는 기판이 탑재대로부터 박리되고 있지 않은 경우를 나타내고, 도 5(b)는 기판이 탑재대로부터 박리된 경우를 나타낸다.
도 6은 종래의 기판 처리 장치의 기판 박리 판정 시스템의 블록도이다.
도 7은 본 실시의 형태와 관련되는 기판 처리 장치의 기판 박리 판정 시스템의 블록도이다.
도 8은 본 실시의 형태와 관련되는 기판 처리 방법으로서의 플라즈마 에칭 정지 처리를 나타내는 플로차트이다.
이하, 본 발명의 실시의 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은 본 실시의 형태와 관련되는 기판 처리 장치를 복수 구비하는 기판 처리 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 1에 있어서, 기판 처리 시스템(10)은, 유리 기판 등의 FPD용의 기판 G에 플라즈마 처리, 예컨대, 플라즈마 에칭을 실시하는 3개의 기판 처리 장치(11)를 구비한다.
각 기판 처리 장치(11)는 각각, 수평 단면이 다각 형상(예컨대, 수평 단면이 직사각형 형상)인 반송실(12)의 측면에 게이트 밸브(13)를 사이에 두고 연결된다. 반송실(12)에는, 또한, 로드록실(14)이 게이트 밸브(15)를 사이에 두고 연결된다. 로드록실(14)에는, 기판 반출입 기구(16)가 게이트 밸브(17)를 통해서 인접하여 마련된다. 기판 반출입 기구(16)에는 2개의 인덱서(18)가 인접하여 마련된다. 인덱서(18)에는 기판 G를 수납하는 카세트(19)가 탑재된다. 카세트(19)는 복수 매(예컨대, 25매)의 기판 G를 수납한다.
기판 처리 시스템(10)에 있어서, 기판 G에 플라즈마 에칭을 실시할 때, 우선, 기판 반출입 기구(16)에 의해 카세트(19)에 수납된 기판 G를 로드록실(14)의 내부에 반입한다. 이때, 로드록실(14)의 내부에 플라즈마 에칭이 끝난 기판 G가 존재하면, 해당 플라즈마 에칭이 끝난 기판 G를 로드록실(14) 내로부터 반출하고, 에칭되지 않은 기판 G와 바꿔 놓는다. 로드록실(14)의 내부에 기판 G가 반입되면, 게이트 밸브(17)를 닫는다.
그 다음에, 로드록실(14)의 내부를 소정의 진공도까지 감압한 후, 반송실(12)과 로드록실(14)의 사이의 게이트 밸브(15)를 열어서, 로드록실(14)의 내부의 기판 G를 반송실(12)의 내부의 반송 기구(도시하지 않는다)에 의해 반송실(12)의 내부에 반입하고, 그 후, 게이트 밸브(15)를 닫는다.
그 다음에, 반송실(12)과 기판 처리 장치(11)의 사이의 게이트 밸브(13)를 열어서, 상기 반송 기구에 의해 기판 처리 장치(11)의 내부에 에칭되지 않은 기판 G를 반입한다. 이때, 기판 처리 장치(11)의 내부에 플라즈마 에칭이 끝난 기판 G가 있으면, 해당 플라즈마 에칭이 끝난 기판 G를 반출하고, 에칭되지 않은 기판 G와 바꿔 놓는다. 그 후, 기판 처리 장치(11)는 반입된 기판 G에 플라즈마 에칭을 실시한다.
도 2는 도 1에 있어서의 기판 처리 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2에 있어서, 기판 처리 장치(11)는 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치로 이루어지고, 대략 직사각형 형상의 챔버(20)(처리실)와, 그 챔버(20)내의 아래쪽에 배치되어 기판 G를 꼭대기 부분에 탑재하는 대(臺) 형상의 탑재대(21)와, 탑재대(21)와 대향하도록 챔버(20) 내의 위쪽에 유전체, 또는 금속으로 이루어지는 창(窓) 부재(도시하지 않는다)를 사이에 두고 배치되는 소용돌이 형상의 도체로 이루어지는 유도 결합 안테나(50)와, 창 부재의 아래쪽에 있어서 챔버(20) 내에 처리 가스를 공급하는 가스 공급부(22)를 구비하고, 탑재대(21) 및 가스 공급부(22)의 사이에는 처리 공간 S가 형성된다.
탑재대(21)는, 도체로 이루어지는 서셉터(23)를 내장하고, 그 서셉터(23)에는 바이어스용 고주파 전원(24)(다른 고주파 전원)이 정합기(25)를 통해서 접속된다. 또한, 탑재대(21)의 상부에는 층(層) 형상의 유전체로 형성되는 정전 흡착부(ESC)(26)가 배치되고, 그 정전 흡착부(26)는, 상층의 유전체층과 하층의 유전체층에 의해 사이에 두도록 하여 정전 흡착 전극(27)을 내장한다. 정전 흡착 전극(27)에는 직류 전원(28)이 접속되고, 직류 전원(28)이 정전 흡착 전극(27)에 직류 전압을 인가하면, 정전 흡착부(26)는 정전기력에 의해 탑재대(21)에 탑재된 기판 G를 정전 흡착한다. 탑재대(21)에 있어서, 바이어스용 고주파 전원(24)은 비교적 낮은 주파수의 고주파 전력을 서셉터(23)에 공급하여 정전 흡착부(26)에 정전 흡착된 기판 G에 직류 바이어스 전위를 발생시킨다. 또, 정전 흡착부(26)는, 판 부재로서 형성되더라도 좋고, 또한, 탑재대(21)상에 용사막으로서 형성되더라도 좋다.
또한, 탑재대(21)는 탑재된 기판 G를 냉각하는 냉매 유로(29)를 내장하고, 전열 가스, 예컨대, 헬륨 가스를 공급하는 전열 가스 공급 기구(30)에 접속된다. 전열 가스 공급 기구(30)는 전열 가스 공급원(31)과 가스 유량 제어기(32)를 갖고, 전열 가스를 탑재대(21)에 공급한다. 탑재대(21)는, 상부에 있어서 개구하는 복수의 전열 가스 구멍(33)과, 각 전열 가스 구멍(33) 및 전열 가스 공급 기구(30)를 연통시키는 전열 가스 공급 경로(34)를 갖는다. 탑재대(21)에서는, 정전 흡착부(26)에 정전 흡착된 기판 G의 이면과 탑재대(21)의 상부의 사이에 미소한 극간이 생기지만, 각 전열 가스 구멍(33)으로부터 공급되는 전열 가스는 해당 극간을 충전하여, 기판 G와 탑재대(21)의 열전달 효율을 향상시킨다. 이것에 의해, 탑재대(21)에 의한 기판 G의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
가스 공급부(22)는 처리 가스 공급 기구(35)에 접속된다. 처리 가스 공급 기구(35)는 처리 가스 공급원(36), 가스 유량 제어기(37) 및 압력 제어 밸브(38)를 갖는다. 가스 공급부(22)는 처리 가스 공급 기구(35)와 연통하는 버퍼(39)를 내장하고, 탑재대(21)에 탑재되는 기판 G의 전면에 걸쳐 배치된다. 버퍼(39)는 처리 가스 공급 기구(35)와 연통하고, 버퍼(39)에는 처리 가스 공급 기구(35)로부터 처리 가스가 공급된다. 또한, 가스 공급부(22)는 버퍼(39) 및 처리 공간 S를 연통시키는 다수의 가스 공급 구멍(40)을 갖고, 버퍼(39)에 공급된 처리 가스를 처리 공간 S에 도입한다. 가스 공급부(22)에 있어서 다수의 가스 공급 구멍(40)은 탑재대(21)에 탑재되는 기판 G의 전면에 걸쳐 분산하여 배치되기 때문에, 처리 가스는 처리 공간 S에 있어서 기판 G의 전면에 널리 퍼진다.
유도 결합 안테나(50)에는 플라즈마 생성용 고주파 전원(41)이 정합기(42)를 통해서 접속되고, 플라즈마 생성용 고주파 전원(41)은 비교적 높은 주파수의 플라즈마 생성용 고주파 전력을 유도 결합 안테나(50)에 공급한다. 플라즈마 생성용 고주파 전력이 공급되는 유도 결합 안테나(50)는 처리 공간 S에 전계를 발생시킨다.
또한, 기판 처리 장치(11)는 챔버(20)의 내부와 연통하는 배기관(43)을 구비하고, 그 배기관(43)은 챔버(20)의 내부를 감압하거나, 또는 챔버(20)의 내부에 잔류하는 가스를 배기한다.
이 기판 처리 장치(11)에서는, 기판 G에 플라즈마 에칭을 실시할 때, 처리 공간 S를 감압하고, 처리 가스를 처리 공간 S에 도입함과 아울러 유도 결합 안테나(50)에 플라즈마 생성용 고주파 전력을 인가하여 처리 공간 S에 전계를 발생시킨다. 처리 공간 S에 도입된 처리 가스는 전계에 의해 여기되어 플라즈마를 생성하지만, 그 플라즈마 중의 양이온은 탑재대(21)를 거쳐서 기판 G에 생기는 직류 바이어스 전위에 의해 기판 G에 끌어들여져 기판 G에 플라즈마 에칭을 실시한다. 또한, 플라즈마 중의 라디칼은 기판 G에 도달하여 기판 G에 플라즈마 에칭을 실시한다.
기판 처리 장치(11)에서는, 유도 결합 안테나(50)가 기판 G의 전면을 덮도록 배치되기 때문에, 기판 G의 전면을 덮도록 플라즈마가 생성되고, 그 플라즈마에 의해 기판 G의 전면에 균일하게 플라즈마 에칭이 실시된다.
기판 처리 장치(11)가 기판 G에 플라즈마 에칭을 실시할 때, 기판 처리 장치(11)의 각 구성 요소의 동작은 장치 컨트롤러(44)(제어 장치)에 의해, 소정의 프로그램에 따라 제어된다.
그런데, 본 발명자는, 본 발명에 앞서, 기판 처리 장치(11)에 있어서 기판 G에 플라즈마 에칭을 실시할 때의 정전 흡착 전극(27)에 인가되는 직류 전압, 바이어스용 고주파 전원(24)이 공급하는 고주파 전력, 및 플라즈마 생성용 고주파 전원(41)이 공급하는 고주파 전력의 변천 기록(이하, 「로그」라고 한다)을, 기판 G가 탑재대(21)로부터 박리되지 않아 이상 방전이 발생하지 않은 경우, 및 기판 G가 탑재대(21)로부터 박리되어 이상 방전이 발생한 경우의 각각에 대하여 확인했다. 또, 이하, 정전 흡착 전극(27)에 인가되는 직류 전압은 「DC」로서 나타내고, 바이어스용 고주파 전원(24)이 공급하는 고주파 전력은 「바이어스」로서 나타내고, 플라즈마 생성용 고주파 전원(41)이 공급하는 고주파 전력은 「소스」로서 나타낸다.
도 3은 플라즈마 에칭 중에 이상 방전이 발생하지 않은 경우의 DC, 소스 및 바이어스의 로그를 나타내는 그래프이다.
도 3에 있어서, 우선, 소스가 먼저 상승하고, 소스가 일정치로 안정된 후, 바이어스가 상승하고, 그 후, 바이어스도 일정치로 안정되었지만, 플라즈마 에칭 중, DC는 일정치인 채로 안정되어 있었다. 즉, 이상 방전이 발생하지 않는 경우, DC는 일정치로 안정되고, 소스 및 바이어스도 일정치에 도달한 후는 안정되는 것이 확인되었다.
도 4는 플라즈마 에칭 중에 이상 방전이 발생한 경우의 DC, 소스 및 바이어스의 로그를 나타내는 그래프이다.
도 4에 있어서, 우선, 소스가 먼저 상승하고, 소스가 일정치로 안정된 후, 바이어스가 상승하고, 그 후, 바이어스도 일정치로 안정되었지만, 시간 t2에 있어서 이상 방전이 발생하면, 소스 및 바이어스가 모두 변동하여, 소스는 약간 상승하고, 바이어스는 급격하게 저하했다. 또한, 일정치로 안정되어 있던 DC도 급격하게 저하했다.
여기서, 이상 방전에 앞서, 시간 t1에 있어서 기판 G가 탑재대(21)로부터 박리된 것이 확인되었지만, 본 발명자는 시간 t1에 있어서 DC가 한 번 상승하고 있는 것에 주목하고, 기판 G가 탑재대(21)로부터 박리되면 DC가 상승하는 이유에 대하여 이하와 같이 추측했다.
기판 처리 장치(11)에 있어서, 기판 G 및 정전 흡착 전극(27)은, 정전 흡착부(26)의 상층의 유전체층을 사이에 두는 것에 의해 서로 이간하고 있기 때문에, 콘덴서(45)를 구성한다(도 5(a)). 이때, 기판 G는 플라즈마를 통해서 접지하고, 정전 흡착 전극(27)에는 직류 전원(28)으로부터 직류 전압이 인가되기 때문에, 기판 G에는 음의 전하가 대전하고, 정전 흡착 전극(27)에는 양의 전하가 대전한다. 또, 이 경우에 있어서의 기판 G 및 정전 흡착 전극(27)의 간격(갭) g1은 정전 흡착 전극(27)의 위쪽에 존재하는 정전 흡착부(26)의 상층의 유전체층의 두께와 동일하다.
기판 G가 탑재대(21)로부터 박리되면, 기판 G 및 정전 흡착 전극(27)의 간격이 g1로부터 g2로 확대된다(도 5(b)). 이때, 기판 G 및 정전 흡착 전극(27)의 간격의 확대에 따라 콘덴서(45)의 정전 용량 C가 감소하지만, 콘덴서(45)의 전하량 Q는 기판 G가 탑재대(21)로부터 박리되기 전후에 변하지 않기 때문에, 기판 G 및 정전 흡착 전극(27)의 전위차가 확대된다. 그리고, 기판 G는 플라즈마를 통해서 접지한 채이므로, 정전 흡착 전극(27)의 전위만이 변화한다. 즉, 정전 흡착 전극(27)의 전위(DC)가 상승한다.
본 발명은 상술한 지견에 근거하는 것이고, 본 실시의 형태에서는, 정전 흡착 전극(27)의 전위가 상승하면 기판 G가 탑재대(21)로부터 박리됐다고 판정하여 이상 방전의 발생을 예상한다.
도 6은 종래의 기판 처리 장치의 기판 박리 판정 시스템의 블록도이다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 종래의 기판 처리 장치에서는, 전열 가스의 공급 경로에 마련된 압력 제어 밸브(PCV)와, 장치 컨트롤러와, 플라즈마 생성용 고주파 전원에 의해 기판 박리 판정 시스템이 구성되고, 그 기판 박리 판정 시스템에서는, 압력 제어 밸브와 장치 컨트롤러가 접속됨과 아울러, 장치 컨트롤러와 플라즈마 생성용 고주파 전원이 접속되기 때문에, 압력 제어 밸브와 플라즈마 생성용 고주파 전원은 장치 컨트롤러를 통해서 접속된다. 즉, 압력 제어 밸브와 플라즈마 생성용 고주파 전원은 간접적으로 접속된다.
이 기판 박리 판정 시스템에서는, 장치 컨트롤러가 압력 제어 밸브의 전열 가스의 유량 모니터로부터 유량 검지 결과의 신호를 받고, 장치 컨트롤러가 유량 검지 결과의 신호에 근거하여, 기판이 탑재대로부터 박리되어 전열 가스 유량이 흐트러졌다고 판정했을 때, 장치 컨트롤러는 플라즈마 생성용 고주파 전원에 고주파 전력의 공급을 정지하기 위한 정지 신호를 송신한다. 정지 신호를 수신한 플라즈마 생성용 고주파 전원은, 그 후, 고주파 전력의 공급을 정지한다.
여기서, 장치 컨트롤러는 유량 모니터로부터 유량 검지 결과의 신호를 소정의 간격, 예컨대, 100msec마다 수신하기 때문에, 최악의 경우, 기판이 탑재대로부터 박리되고 나서 100msec 경과한 후에 전열 가스 유량이 흐트러졌다고 판정하는 일이 있다. 한편, 이상 방전은 기판이 탑재대로부터 박리되고 나서 수 10msec 후에 발생하는 일이 있다. 따라서, 장치 컨트롤러가, 기판이 탑재대로부터 박리되어 전열 가스 유량이 흐트러졌다고 판정했을 때에는 이미 이상 방전이 발생하고 있을 우려가 있다. 특히, 기판 박리 판정 시스템이, 유량 검지 결과의 신호에 있어서의 노이즈의 영향을 피하기 위해 복수 회 정도 전열 가스 유량이 흐트러진 후, 비로소 기판이 탑재대로부터 박리됐다고 판정하는 경우, 기판이 탑재대로부터 실제로 박리되고 나서 약 1sec 경과한 후에 전열 가스 유량이 흐트러졌다고 판정하게 되기 때문에, 이상 방전의 발생을 방지할 수 없다.
이것에 대응하여, 본 실시의 형태에서는, 정전 흡착 전극(27)의 전위를 감시하는 직류 전압 모니터(46)를 마련하고, 그 직류 전압 모니터(46)는 플라즈마 생성용 고주파 전원(41)에 장치 컨트롤러(44)를 거치지 않고서 접속된다. 직류 전압 모니터(46)는, 직류 전원(28)으로부터 정전 흡착 전극(27)에 직류 전압을 공급하는 공급 라인(51)상의 특정한 부위와 접지 전위의 전위차를 감시하더라도 좋고, 또한, 공급 라인(51)상의 특정한 저항 요소, 예컨대, 저항(52)에 있어서의 전압 강하를 감시하더라도 좋고, 그 외, 정전 흡착 전극(27)에 있어서의 전위의 변화를 직접적 혹은 간접적으로 감시할 수 있는 수법이 직류 전압 모니터(46)에 있어서 이용될 수 있다. 도 2에 있어서, 편의상, 공급 라인(51)과 직류 전압 모니터(46)가 한 개의 배선으로 접속되어 있지만, 공급 라인(51)과 직류 전압 모니터(46)의 접속 방법은, 이것으로 한정되는 것이 아니고, 감시 수법에 따라 적절한 접속 방법이 선택된다.
도 7은 본 실시의 형태와 관련되는 기판 처리 장치의 기판 박리 판정 시스템의 블록도이다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 기판 처리 장치(11)에서는, 직류 전원(28)이 정전 흡착 전극(27)에 인가하는 직류 전압(이하, 「정전 흡착용 직류 전압」이라고 한다.)을 감시하는 직류 전압 모니터(46)(전압 감시 장치)를 마련하고, 직류 전압 모니터(46)와, 장치 컨트롤러(44)와, 플라즈마 생성용 고주파 전원(41)에 의해 기판 박리 판정 시스템(47)이 구성된다. 그 기판 박리 판정 시스템(47)에서는, 직류 전압 모니터(46)와 플라즈마 생성용 고주파 전원(41)이 장치 컨트롤러(44)를 거치지 않고서 신호선(48)에 의해 직접 접속됨과 아울러, 플라즈마 생성용 고주파 전원(41)과 장치 컨트롤러(44)가 접속된다. 또한, 직류 전압 모니터(46)와 장치 컨트롤러(44)도 신호선(49)에 의해 직접 접속된다. 직류 전압 모니터(46)는 정전 흡착용 직류 전압이 증가하여, 소정의 임계치를 넘었을 때, 기판 G가 탑재대(21)로부터 박리됐다고 판정하여 플라즈마 생성용 고주파 전원(41)에 고주파 전력의 공급을 정지하기 위한 정지 신호(이하, 간단히 「정지 신호」라고 한다.)를 송신한다. 정지 신호를 수신한 플라즈마 생성용 고주파 전원(41)은, 즉시 고주파 전력의 공급을 정지한다.
도 8은 본 실시의 형태와 관련되는 기판 처리 방법으로서의 플라즈마 에칭 정지 처리를 나타내는 플로차트이다.
우선, 기판 처리 장치(11)에 있어서 기판 G에 플라즈마 에칭을 실시하기 위해, 직류 전원(28)으로부터 정전 흡착 전극(27)에 정전 흡착용 직류 전압이 인가되고(스텝 S81), 기판 G가 정전 흡착부(26)에 정전 흡착된다.
그 다음에, 플라즈마 생성용 고주파 전원(41)이 유도 결합 안테나(50)에 플라즈마 생성용 고주파 전력의 공급을 개시하고(스텝 S82), 바이어스용 고주파 전원(24)이 서셉터(23)에 직류 바이어스 전위 생성용 고주파 전력의 공급을 개시한다(스텝 S83). 이때, 처리 공간 S에 있어서 처리 가스로부터 플라즈마가 생기고, 플라즈마 중의 양이온이 기판 G에 끌어들여져 그 기판 G에 플라즈마 에칭이 실시된다.
그 다음에, 스텝 S84에서는, 직류 전압 모니터(46)는, 정전 흡착용 직류 전압이 소정의 임계치, 예컨대, 플라즈마 에칭 중에 유지되어야 할 일정치의 2% 내지 5% 증가의 값 중, 직류 전압 모니터(46)의 검출 정밀도에 따라 설정되는 임계치를 넘었는지 여부를 판정하고, 정전 흡착용 직류 전압이 소정의 임계치 이하라고 판정한 경우, 스텝 S84로 돌아가고, 정전 흡착용 직류 전압이 소정의 임계치를 넘었다고 판정한 경우, 플라즈마 생성용 고주파 전원(41)에 정지 신호를 신호선(48)을 경유하여 즉시 송신한다(스텝 S85). 직류 전압 모니터(46)의 검출 정밀도는 노이즈에 따라서도 좌우되고, 다 제거할 수 없는 노이즈가 큰 경우에는 임계치도 크게 하지 않을 수 없지만, 그 경우에도 임계치는 상한을 일정치의 5% 증가의 값으로 한다. 직류 전압 모니터(46)는 수 10μsec 간격, 예컨대, 80μsec 간격으로 정전 흡착용 직류 전압을 감시하기 때문에, 기판 G가 탑재대(21)로부터 박리됐다고 하더라도 수 10μsec 후에는, 그 취지를 검지할 수 있어, 기판 G의 박리가 발생하고 나서 단시간에 정지 신호를 송신할 수 있다. 또, 직류 전압 모니터(46)는, 플라즈마 생성용 고주파 전원(41)에 정지 신호를 송신하는 경우, 정전 흡착용 직류 전압이 소정의 임계치를 넘은 취지의 신호를 신호선(49)을 경유하여 장치 컨트롤러(44)에 송신한다.
그 다음에, 정지 신호를 수신한 플라즈마 생성용 고주파 전원(41)은 즉시 플라즈마 생성용 고주파 전력의 공급을 정지하고(스텝 S86), 처리 공간 S로부터 플라즈마를 소멸시킨다. 그 후, 본 처리를 종료한다. 또, 처리 공간 S로부터 플라즈마가 소멸한 후, 기판 G에 제전 처리를 실시하는 것이 바람직하다.
도 8의 처리에 의하면, 정전 흡착용 직류 전압이 직류 전압 모니터(46)에 의해 감시되고, 그 정전 흡착용 직류 전압이 소정의 임계치를 넘었을 때, 플라즈마 생성용 고주파 전원(41)은 플라즈마 생성용 고주파 전력의 공급을 정지한다. 탑재대(21)에 탑재된 기판 G와 정전 흡착부(26)의 정전 흡착 전극(27)은 콘덴서(45)를 형성하지만, 기판 G가 탑재대(21)로부터 박리되면, 그 콘덴서(45)의 정전 용량 C가 변화하기 때문에 기판 G 및 정전 흡착 전극(27)의 전위차가 확대되어 정전 흡착용 직류 전압이 상승한다.
또한, 기판 G와 정전 흡착 전극(27)이 형성하는 콘덴서(45)의 전하량 Q는 일정하고, 기판 G가 탑재대(21)로부터 박리되어 콘덴서(45)의 정전 용량 C가 변화하면, 즉시 기판 G 및 정전 흡착 전극(27)의 전위차도 변화한다. 또한, 직류 전압 모니터(46)는 수 10μsec 간격으로 정전 흡착용 직류 전압을 감시한다.
그 결과, 정전 흡착용 직류 전압을 직류 전압 모니터(46)로 감시하는 것에 의해, 기판 G의 탑재대(21)로부터의 박리를 신속히 검지할 수 있다.
도 8의 처리에서는, 기판 G의 탑재대(21)로부터의 박리를 검지했을 때에 플라즈마 생성용 고주파 전력의 공급을 정지한다. 즉, 기판 G의 탑재대(21)로부터의 박리를 이상 방전의 발생의 징조로 파악하고, 그 징조가 검지되었을 때에 플라즈마를 소멸시키기 때문에, 이상 방전을 검지한 후에 플라즈마를 소멸시키는 경우에 비하여, 기판 G상의 디바이스 등이 손상되는 리스크를 저감할 수 있다.
또한, 도 8의 처리에서는, 정전 흡착용 직류 전압이 소정의 임계치를 넘었을 때, 직류 전압 모니터(46)는, 장치 컨트롤러(44)를 거치지 않고서 플라즈마 생성용 고주파 전원(41)에 정지 신호를 신호선(48)을 경유하여 직접 송신한다. 이것에 의해, 소정의 간격, 예컨대, 100msec마다밖에 행해지지 않는 장치 컨트롤러(44)에 있어서의 기판 G의 박리 판단을 기다리는 일 없이 플라즈마 생성용 고주파 전력의 공급이 정지되기 때문에, 해당 고주파 전력의 공급의 정지가 늦었기 때문에 이상 방전이 생기는 것을 방지할 수 있다. 특히, 정지 신호를 포함하는 전기 신호의 전달 시간은, 기판 처리 장치(11)가 다소 대형화하더라도 변화하지 않기 때문에, 플라즈마 생성용 고주파 전원(41)에 의한 정지 신호의 수신이 늦는 일이 없고, 기판 처리 장치(11)가 대형화하더라도 신속히 플라즈마 생성용의 고주파 전력의 공급을 정지할 수 있다.
또한, 도 8의 처리에서는, 정전 흡착용 직류 전압이 소정의 임계치를 넘었을 때, 직류 전압 모니터(46)는 정전 흡착용 직류 전압이 소정의 임계치를 넘은 취지의 신호를 장치 컨트롤러(44)에 송신하므로, 직류 전압 모니터(46)뿐만이 아니라, 장치 컨트롤러(44)도 기판 G의 박리 판단을 행할 수 있고, 따라서, 정지 신호에 기인하는 고주파 전력의 공급의 정지가 타당한지 여부를 검증할 수 있다.
이상, 본 발명에 대하여, 상기 실시의 형태를 이용하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시의 형태로 한정되는 것은 아니다.
예컨대, 상술한 도 8의 처리에서는, 정전 흡착용 직류 전압이 한 번이라도 소정의 임계치를 넘으면, 기판 G가 탑재대(21)로부터 박리됐다고 판정하지만, 정전 흡착용 직류 전압에 있어서의 노이즈의 영향을 피하기 위해 복수 회 정도 정전 흡착용 직류 전압이 소정의 임계치를 넘었을 때에, 비로소 기판 G가 탑재대(21)로부터 박리됐다고 판정하더라도 좋다. 단, 이 경우, 스텝 S84를 반복하게 되지만, 스텝 S84의 반복 횟수는, 정말로 기판 G가 탑재대(21)로부터 박리되어 이상 방전이 개시될 때까지의 시간 내에 스텝 S84의 반복이 들어가도록 설정되지 않으면 안 된다.
또한, 기판 처리 장치(11)는, 탑재대(21)와 대향하는 유도 결합 안테나(50)를 구비하고, 유도 결합에 의해 처리 공간 S에 있어서 플라즈마를 생성했지만, 기판 처리 장치가, 유도 결합 안테나(50) 대신에, 하부 전극으로서의 탑재대(21)와 대향하고, 또한 플라즈마 생성용 고주파 전원(41)에 접속된 상부 전극을 구비하고, 플라즈마 생성용 고주파 전력이 공급된 상부 전극과 하부 전극의 용량 결합에 의해 처리 공간 S에 있어서 플라즈마를 생성하더라도 좋고, 또한, 하부 전극으로서의 탑재대(21)에, 바이어스용 고주파 전원과 함께 플라즈마 생성용 고주파 전원을 접속함과 아울러, 상부 전극을 접지시켜 상부 전극과 하부 전극의 용량 결합에 의해, 처리 공간 S에 있어서 플라즈마를 생성하더라도 좋다. 이들 용량 결합의 경우, 상부 전극은 가스 공급부(22)를 겸하고, 기판 G의 전면을 덮어 처리 가스를 공급하는 샤워 헤드를 구성하더라도 괜찮다.
또한, 기판 처리 장치(11)의 기판 박리 판정 시스템(47)에서는, 직류 전압 모니터(46)와 장치 컨트롤러(44)가 별개로 마련되었지만, 직류 전압 모니터(46)와 장치 컨트롤러(44)를 일체화하더라도, 구체적으로는, 장치 컨트롤러(44)가 직류 전압 모니터의 기능을 갖고 있더라도 좋다. 이 경우, 장치 컨트롤러(44)의 신호 수신 간격과 독립적으로 정전 흡착 전극(27)의 전위를 감시하는 것에 의해, 플라즈마 생성용 고주파 전원으로의 신속한 정지 신호의 발신을 행할 수 있고, 이상 방전의 발생을 확실히 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 상술한 실시의 형태의 기능을 실현하는 소프트웨어의 프로그램 코드를 기록한 기억 매체를, 장치 컨트롤러(44)에 공급하고, 장치 컨트롤러(44)의 CPU가 기억 매체에 저장된 프로그램 코드를 읽어내서 실행하는 것에 의해서도 달성된다.
이 경우, 기억 매체로부터 읽어내어진 프로그램 코드 자체가 상술한 실시의 형태의 기능을 실현하게 되고, 프로그램 코드 및 그 프로그램 코드를 기억한 기억 매체는 본 발명을 구성하게 된다.
또한, 프로그램 코드를 공급하기 위한 기억 매체로서는, 예컨대, RAM, NV-RAM, 플로피(등록상표) 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크, CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD(DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-RW, DVD+RW) 등의 광디스크, 자기 테이프, 비휘발성의 메모리 카드, 다른 ROM 등의 상기 프로그램 코드를 기억할 수 있는 것이면 된다. 혹은, 상기 프로그램 코드는, 인터넷, 상용 네트워크, 또는 근거리 통신망 등에 접속되는 도시하지 않는 다른 컴퓨터나 데이터베이스 등으로부터 다운로드하는 것에 의해 장치 컨트롤러(44)에 공급되더라도 좋다.
또한, 장치 컨트롤러(44)가 읽어낸 프로그램 코드를 실행하는 것에 의해, 상기 실시의 형태의 기능이 실현될 뿐만 아니라, 그 프로그램 코드의 지시에 근거하여, CPU상에서 가동하고 있는 OS(오퍼레이팅 시스템) 등이 실제의 처리의 일부 또는 전부를 행하고, 그 처리에 의해 상술한 실시의 형태의 기능이 실현되는 경우도 포함된다.
또한, 기억 매체로부터 읽어내어진 프로그램 코드가, 장치 컨트롤러(44)에 삽입된 기능 확장 보드나 장치 컨트롤러(44)에 접속된 기능 확장 유닛에 구비되는 메모리에 기입된 후, 그 프로그램 코드의 지시에 근거하여, 그 기능 확장 보드나 기능 확장 유닛에 구비되는 CPU 등이 실제의 처리의 일부 또는 전부를 행하고, 그 처리에 의해 상술한 실시의 형태의 기능이 실현되는 경우도 포함된다.
상기 프로그램 코드의 형태는, 오브젝트 코드, 인터프리터에 의해 실행되는 프로그램 코드, OS에 공급되는 스크립트 데이터 등의 형태로 이루어지더라도 좋다.
G : 기판
11 : 기판 처리 장치
20 : 챔버
22 : 가스 공급부
23 : 서셉터
24 : 바이어스용 고주파 전원
26 : 정전 흡착부
27 : 정전 흡착 전극
28 : 직류 전원
41 : 플라즈마 생성용 고주파 전원
44 : 장치 컨트롤러
45 : 콘덴서

Claims (8)

  1. 기판을 수용하여 상기 기판에 플라즈마에 의해 처리를 실시하는 처리실과, 상기 처리실의 내부에 설치되어 상기 기판을 탑재하는 탑재대와, 상기 탑재대에 내장되어 상기 기판을 상기 탑재대에 정전 흡착하는 정전 흡착 전극과, 상기 정전 흡착 전극에 직류 전압을 인가하는 직류 전원과, 상기 플라즈마를 생성하기 위한 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원을 구비하는 기판 처리 장치에 있어서의 기판 처리 방법으로서,
    상기 기판 처리 장치는, 상기 정전 흡착 전극에 인가되는 직류 전압을 감시하는 전압 감시 장치를 더 구비하고,
    상기 감시된 직류 전압이 소정의 임계치를 넘었을 때, 상기 고주파 전원은 상기 고주파 전력의 공급을 정지하는
    것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는, 상기 기판 처리 장치의 동작을 제어하는 제어 장치와, 상기 제어 장치를 거치지 않고서 상기 전압 감시 장치 및 상기 고주파 전원을 접속하는 신호선을 더 구비하고,
    상기 감시된 직류 전압이 소정의 임계치를 넘었을 때, 상기 전압 감시 장치는 상기 신호선을 경유하여 상기 고주파 전원에 상기 고주파 전력의 공급을 정지하기 위한 정지 신호를 송신하는
    것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 감시된 직류 전압이 소정의 임계치를 넘었을 때, 상기 전압 감시 장치는 상기 감시된 직류 전압이 소정의 임계치를 넘은 취지의 신호를 상기 제어 장치에 송신하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는, 상기 기판에 직류 바이어스 전위를 발생시키는 다른 고주파 전원을 더 구비하고,
    상기 다른 고주파 전원은 상기 탑재대에 접속되는
    것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는, 유도 결합 안테나를 더 구비하고,
    상기 고주파 전원은 상기 유도 결합 안테나에 접속되고,
    상기 고주파 전력이 공급된 상기 유도 결합 안테나는, 유도 결합에 의해 상기 플라즈마를 생성하는
    것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는, 상기 탑재대를 하부 전극으로 함과 아울러 상기 하부 전극과 대향하는 상부 전극을 더 구비하고,
    상기 고주파 전원은 상기 상부 전극에 접속되고,
    상기 고주파 전력이 공급되는 것에 의해, 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극은 용량 결합에 의해 상기 플라즈마를 생성하는
    것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  7. 기판을 수용하여 상기 기판에 플라즈마에 의해 처리를 실시하는 처리실과, 상기 처리실의 내부에 설치되어 상기 기판을 탑재하는 탑재대와, 상기 탑재대에 내장되어 상기 기판을 상기 탑재대에 정전 흡착하는 정전 흡착 전극과, 상기 정전 흡착 전극에 직류 전압을 인가하는 직류 전원과, 상기 플라즈마를 생성하기 위한 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원을 구비하는 기판 처리 장치에 있어서,
    상기 정전 흡착 전극에 인가되는 직류 전압을 감시하는 전압 감시 장치를 구비하고,
    상기 전압 감시 장치에 의해 감시된 직류 전압이 소정의 임계치를 넘었을 때, 상기 고주파 전원은 상기 고주파 전력의 공급을 정지하는
    것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치의 동작을 제어하는 제어 장치와,
    상기 제어 장치를 거치지 않고서 상기 전압 감시 장치 및 상기 고주파 전원을 접속하는 신호선을 더 구비하고,
    상기 감시된 직류 전압이 소정의 임계치를 넘었을 때, 상기 전압 감시 장치는 상기 신호선을 경유하여 상기 고주파 전원에 상기 고주파 전력의 공급을 정지하기 위한 정지 신호를 송신하는
    것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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