KR20180075397A

KR20180075397A - 계측 방법, 제전 방법 및 플라즈마 처리 장치

Info

Publication number: KR20180075397A
Application number: KR1020170175181A
Authority: KR
Inventors: 마사노리 사토
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2016-12-26
Filing date: 2017-12-19
Publication date: 2018-07-04
Also published as: JP6789099B2; KR102458423B1; TWI764967B; US20180182656A1; JP2018107265A; TW201838027A; US10755957B2

Abstract

웨이퍼를 정전 척으로부터 탈리시키기 전에 웨이퍼의 잔류 전하량을 예측하는 것을 목적으로 한다. 처리 용기 내의 스테이지에 배치된 기판을 정전 척에 의해 정전 흡착한 상태에서 고주파 전력의 인가에 의해 가스로부터 생성된 플라즈마에 의해 처리를 행한 후에, 기판을 지지하는 핀의 상하 이동에 의해 상기 기판을 진동시키고, 상기 기판을 진동시켰을 때에 흡착 전극의 유도 전류로부터 기판의 잔류 전하량을 산출하고, 상기 산출한 기판의 잔류 전하량에 따라 상기 흡착 전극에 인가하는 전압을 산출하는 계측 방법이 제공된다.

Description

계측 방법, 제전 방법 및 플라즈마 처리 장치 {DETECTION METHOD, CHARGE NEUTRALIZATION METHOD AND PLASMA PROCESSING APPARATUS}

본 발명은, 계측 방법, 제전 방법 및 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.

플라즈마 처리를 반복하여 실행하면, 정전 척의 표면에 잔류 전하가 축적된다. 플라즈마 처리 시에 생성되는 반응 생성물이 정전 척의 표면에 퇴적됨으로써 표면이 시간 경과에 따라 변동한다. 그리고, 표면의 퇴적물로부터 형성되는 절연막에 전하가 축적되어, 잔류 전하가 된다. 이와 같이 하여 정전 척의 표면이 대전되어, 웨이퍼에 대하여 잔류 전하에 의한 흡착력이 발생한다. 그 흡착력 때문에, 웨이퍼를 핀의 상승력에 의해 들어 올렸을 때에 웨이퍼가 갈라지거나, 튀어 오르거나 한다.

상기 정전 척 표면의 잔류 전하는, 제전 처리에 의해서도 제거할 수 없다. 따라서, 특허 문헌 1에서는, 정전 척의 표면에 잔류 전하가 없는 초기 상태의 정전 척의 전극(이하, '흡착 전극'이라고 함.)에 쌓이는 전하량을 계측해 둔다. 그리고, 정전 척을 오프하였을 때에 흐르는 전류값에 따라 대전에 의해 변동된 전하량을 계산하고, 그 차분으로부터 잔류 전하량을 결정한다.

일본 특허공개공보 2013-161899호

그러나, 정전 척 표면의 잔류 전하량은 웨이퍼마다 상이하고, 또한, 정전 척의 사용 조건, 사용 이력, 프로세스 조건 등에 따라 변화된다. 따라서, 웨이퍼를 정전 척으로부터 탈리(脫離) 시킬 때, 잔류 전하량에 대응한 제전 조건을 올바르게 축소해 가는 것은 곤란하다. 한편, 웨이퍼에 손상을 주지 않기 위해서는, 웨이퍼를 정전 척으로부터 탈리시키기 전에 웨이퍼에 영향을 주고 있는 잔류 전하량을 측정할 필요가 있다.

상기 과제에 대하여, 일측면에서는, 본 발명은 웨이퍼를 정전 척으로부터 탈리시키기 전에 웨이퍼의 잔류 전하량을 예측하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 일양태에 따르면, 처리 용기 내의 스테이지에 배치된 기판을 정전 척에 의해 정전 흡착한 상태에서 고주파 전력의 인가에 의해 가스로부터 생성된 플라즈마에 의해 처리를 행한 후에, 기판을 지지하는 핀의 상하이동에 의해 당해 기판을 진동시키고, 상기 기판을 진동시켰을 때에 흡착 전극의 유도 전류로부터 기판의 잔류 전하량을 산출하고, 상기 산출한 기판의 잔류 전하량에 따라 상기 흡착 전극에 인가하는 전압을 산출하는 계측 방법이 제공된다.

일 측면에 따르면, 웨이퍼를 정전 척으로부터 탈리시키기 전에 웨이퍼의 잔류 전하량을 예측할 수 있다.

도 1은 일실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 종단면도의 일례를 나타내는 도이다.
도 2는 일실시 형태에 따른 웨이퍼의 변위에 의해 발생되는 유도 전류의 일례를 나타내는 도이다.
도 3은 일실시 형태에 따른 잔류 전하의 계측 방법에 사용하는 장치 모델의 일례를 나타내는 도이다.
도 4는 일실시 형태에 따른 흡착 전극의 유도 전류(i₃(t))의 그래프의 일례를 나타내는 도이다.
도 5는 일실시 형태에 따른 흡착 전극의 유도 전류(i₃(t))를 이용하여 (15) 식, (16) 식 및 (17) 식으로부터 유도된 계산 결과의 일례를 나타내는 도이다.
도 6의 (a) ~ (c)는 일실시 형태에 따른 흡착 상태를 설명하기 위한 도이다.
도 7은 일실시 형태에 따른 잔류 전하의 계측 타이밍을 설명하기 위한 도이다.
도 8은 일실시 형태에 따른 잔류 전하의 계측 처리 및 제전 처리의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 9는 일실시 형태에 따른 정전 척이 신품(新品)인 경우의 웨이퍼 흡착 시의 정전 용량의 측정 결과의 일례를 나타내는 도이다.
도 10은 일실시 형태에 따른 정전 척이 중고인 경우의 웨이퍼 흡착 시의 정전 용량의 측정 결과의 일례를 나타내는 도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 부여함으로써 중복된 설명을 생략한다.

<플라즈마 처리 장치의 전체 구성>

먼저, 플라즈마 처리 장치(1)의 일례에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다. 본 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치(1)는 용량 결합형의 평행 평판 플라즈마 처리 장치이며, 대략 원통형의 처리 용기(10)를 가지고 있다. 처리 용기(10)의 내면에는 알루마이트 처리(양극 산화 처리)가 실시되어 있다. 처리 용기(10)의 내부는 플라즈마에 의해 에칭 처리 또는 성막 처리 등의 플라즈마 처리가 행해지는 처리실로 되어 있다.

스테이지(20)는 기판의 일례인 웨이퍼(W)를 배치한다. 스테이지(20)는, 예를 들면 알루미늄(Al) 또는 티탄(Ti), 탄화 규소(SiC) 등으로 형성되어 있다. 스테이지(20)는 하부 전극으로서도 기능한다.

스테이지(20)의 상측에는 웨이퍼(W)를 정전 흡착하기 위한 정전 척(22)이 마련되어 있다. 정전 척(22)은 유전체의 기재(24)의 사이에 흡착 전극(23)을 개재한 구조로 되어 있다. 흡착 전극(23)에는 스위치(37)를 개재하여 직류 전압원(36)이 접속되어 있다. 직류 전압원(36)으로부터 흡착 전극(23)에 직류 전압(HV)이 인가되면, 쿨롱력에 의해 웨이퍼(W)가 정전 척(22)에 흡착된다.

정전 척(22)의 외주측의 상부에는 웨이퍼(W)의 외연부를 둘러싸도록 원환 형상의 포커스 링(25)이 배치된다. 포커스 링(25)은, 예를 들면, 실리콘으로 형성되고, 플라즈마를 웨이퍼(W)의 표면을 향해 수속하여 플라즈마 처리의 효율을 향상시키도록 기능한다.

스테이지(20)는 지지체(21)에 의해 지지되어 있다. 이에 따라, 스테이지(20)는 처리 용기(10)의 바닥부에 유지된다. 지지체(21)의 내부에는 냉매 유로가 형성되어도 된다. 또한, 전열 가스를 웨이퍼(W)의 이면에 공급해도 된다. 냉매를 냉매 유로에 순환시키고 전열 가스를 웨이퍼(W)의 이면에 공급함으로써, 웨이퍼(W)의 온도를 제어한다.

스테이지(20)에는, 제 1 고주파 전원(32)으로부터 제 1 주파수의 플라즈마 생성용의 고주파 전력(HF)이 인가된다. 또한, 스테이지(20)에는, 제 2 고주파 전원(34)으로부터 제 1 주파수보다 낮은 제 2 주파수의 바이어스 전압 발생용의 고주파 전력(LF)이 인가된다. 제 1 고주파 전원(32)은 제 1 정합기(33)를 개재하여 스테이지(20)에 전기적으로 접속된다. 제 2 고주파 전원(34)은 제 2 정합기(35)를 개재하여 스테이지(20)에 전기적으로 접속된다. 제 1 고주파 전원(32)은, 예를 들면, 40 MHz의 고주파 전력(HF)을 스테이지(20)에 인가한다. 제 2 고주파 전원(34)은, 예를 들면, 13.56 MHz의 고주파 전력(LF)을 스테이지(20)에 인가한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제 1 고주파 전력을 스테이지(20)에 인가하지만, 가스 샤워 헤드(40)에 인가해도 된다.

제 1 정합기(33)는 제 1 고주파 전원(32)의 내부(또는 출력) 임피던스에 부하 임피던스를 정합시킨다. 제 2 정합기(35)는 제 2 고주파 전원(34)의 내부(또는 출력)임피던스에 부하 임피던스를 정합시킨다.

가스 샤워 헤드(40)는, 그 외연부를 피복하는 실드링(11)을 개재하여 처리 용기(10)의 천장부의 개구를 폐색하도록 장착되어 있다. 가스 샤워 헤드(40)는 접지되어 있다. 가스 샤워 헤드(40)는 실리콘에 의해 형성되어도 된다. 가스 샤워 헤드(40)는 스테이지(20)(하부 전극)에 대향하는 대향 전극(상부 전극)으로서도 기능한다.

가스 샤워 헤드(40)에는 가스를 도입하는 가스 도입구(41)가 형성되어 있다. 가스 샤워 헤드(40)의 내부에는 가스를 확산시키기 위한 확산실(42)이 마련되어 있다. 가스 공급원(50)으로부터 출력된 가스는 가스 도입구(41)를 거쳐 확산실(42)에 공급되고, 확산되어 다수의 가스 공급 홀(43)로부터 처리 용기(10)의 내부에 도입된다.

처리 용기(10)의 바닥면에는 배기구(60)가 형성되어 있으며, 배기구(60)에 접속된 배기 장치(65)에 의해 처리 용기(10) 내가 배기된다. 이에 따라, 처리 용기(10) 내를 정해진 진공도로 유지할 수 있다. 처리 용기(10)의 측벽에는 게이트 밸브(G)가 마련되어 있다. 게이트 밸브(G)는 처리 용기(10)로부터 웨이퍼(W)의 반입 및 반출을 행할 때에 개폐된다.

플라즈마 처리 장치(1)에는 장치 전체의 동작을 제어하는 제어부(100)가 마련되어 있다. 제어부(100)는 CPU(Central Processing Unit)(105), ROM(Read Only Memory)(110) 및 RAM(Random Access Memory)(115)을 가지고 있다. CPU(105)는, RAM(115) 등의 기억 영역에 저장된 레시피에 따라, 에칭 등의 원하는 처리를 실행한다. 레시피에는 프로세스 조건에 대한 장치의 제어 정보인 프로세스 시간, 압력(가스의 배기), 고주파 전력 또는 전압, 각종 가스 유량, 처리 용기 내 온도(상부 전극 온도, 처리 용기의 측벽 온도, 웨이퍼(W) 온도, 정전 척 온도 등), 냉매의 온도 등이 기재되어 있다. 또한, 이들 프로그램 및 처리 조건을 나타내는 레시피는 하드 디스크 또는 반도체 메모리에 기억되어도 된다. 또한, 레시피는 CD-ROM, DVD 등의 가반성의 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체에 수용된 상태에서 정해진 위치에 세팅되어, 읽어 내도록 해도 된다.

웨이퍼의 반송 시에는 게이트 밸브(G)의 개폐가 제어된다. 웨이퍼(W)가 처리 용기(10)에 반입되면, 웨이퍼(W)는 암으로부터 지지 핀(90)으로 전달된다. 지지 핀(90)은, 예를 들면 3 개 마련되고, 스테이지(20)를 관통하여 웨이퍼(W)를 지지한다.

지지 핀(90)은 핀 드라이버(82)의 구동에 의해 상하 이동한다. 지지 핀(90)이 하강하여 웨이퍼(W)가 스테이지(20)에 배치되면, 직류 전압원(36)으로부터 흡착 전극(23)으로 직류 전압(HV)이 인가되고, 웨이퍼(W)가 정전 척(22)에 흡착되어 유지된다.

가스 공급원(50)으로부터 처리 용기(10) 내로 처리 가스가 공급된다. 제 1 고주파 전원(32)으로부터 스테이지(20)로 제 1 고주파 전력이 인가되고, 제 2 고주파 전원(34)으로부터 스테이지(20)로 제 2 고주파 전력이 인가된다. 이에 따라, 웨이퍼(W)의 상방에 생성된 플라즈마의 작용과 이온의 인입에 의해 웨이퍼(W)에 정해진 플라즈마 처리가 실시된다.

플라즈마 처리 후, 직류 전압원(36)으로부터 흡착 전극(23)으로 웨이퍼(W)의 흡착 시와는 정부(正負, 양음)가 반대인 직류 전압 또는 후술하는 산출된 직류 전압이 인가되어, 웨이퍼(W)의 전하가 제전된다. 이에 따라, 웨이퍼(W)는 정전 척(22)으로부터 박리되어, 게이트 밸브(G)로부터 처리 용기(10)의 외부로 반출된다. 다음의 웨이퍼(W)의 반입, 플라즈마 처리 및 반출이 행해진다.

<정전 유도 전류>

본 실시 형태에서는, 웨이퍼(W)를 탈리시키기 전에 웨이퍼(W)를 상하로 진동시킨다. 그 때, 흡착 전극(23)에 발생하는 정전 유도 전류(이하, '유도 전류'라고 함)는 전류 앰프(81)에 의해 증폭되어, 위상 검파기(80)에 입력된다. 위상 검파기(80)로부터는 유도 전류의 직류 전류가 출력된다.

웨이퍼(W)에 대한 플라즈마 처리가 행해진 후, 웨이퍼(W)를 반출할 때 정전 척(22)의 표면의 잔류 전하의 영향에 의해 웨이퍼(W)에는 전하가 쌓여 있다. 본 실시 형태에서는, 이 상태에서 핀을 상하 이동시킨다. 핀을 상하 이동시키기 위한 신호(이하, '참조 신호'라고 함)는, 제어부(100)에 의해 제어되어, 핀 드라이버(82)에 입력된다.

핀 드라이버(82)가 참조 신호의 입력에 따라 구동됨으로써, 지지 핀(90)이 이동한다.

후술하는 바와 같이 참조 신호의 진폭은 1 mm 이하이면 되고, 0.5 mm 이하이면 보다 바람직하다. 또한, 참조 신호의 주파수는 1 Hz 이상 10 Hz 이하인 것이 바람직하다.

지지 핀(90)을 움직여 웨이퍼(W)가 변위하면, 유도 전류가 흐른다. 도 2에서는, 선(B)은 지지 핀(90)의 이동 속도를 나타내고, 선(A)은 지지 핀(90)의 이동에 따라 흐르는 유도 전류를 나타낸다. 지지 핀(90)이 이동 속도 0 mm/sec로부터 5 mm/sec로 변화되고, 웨이퍼(W)를 밀어 올리기 시작하면, 웨이퍼(W)의 변위에 따른 유도 전류가 흐르기 시작하여, 최대로 약 -1.0 [μA] 정도의 유도 전류가 흐른다. 이 때, 마이너스의 유도 전류가 흐르거나 또는 플러스의 유도 전류가 흐르는지는, 웨이퍼(W)에 쌓인 전하의 정부에 따른다.

이 때, 유도 전류는 웨이퍼(W)에 대향하고 있는 모든 전극에 흐른다. 즉, 유도 전류는 흡착 전극(23), 상부 전극(40), 처리 용기(10)의 내벽에 흐른다. 도 2는 흡착 전극(23)에 발생하는 유도 전류를 계측한 것이다. 본 실시 형태에서는, 도 3의 모델 및 등가 회로에 나타내는 바와 같이 흡착 전극(23)에 전류계(A)를 마련하고, 전류계(A)에 의해 유도 전류를 측정한다.

또한, 도 2의 예에서는, 지지 핀(90)의 이동 거리는 0.52 mm이다. 즉, 지지 핀(90)의 상하 이동에 의해, 웨이퍼(W)는 0.52 mm 정도 변위된다. 도 3의 모델의 좌측은 웨이퍼(W)가 스테이지(20)에 배치되어 있는 상태를 나타내고, 모델의 우측은 웨이퍼(W)가 지지 핀(90)에 의해 스테이지(20)로부터 0.52 mm 정도 조금 들어 올려져 있는 상태를 나타낸다. 웨이퍼(W)는 완전히 정전 척(22)으로부터 떨어지지는 않고, 일부는 잔류 흡착에 의해 정전 척(22)에 흡착된 상태에서, 지지 핀(90)에 밀어 올려져 조금 상승한다.

<위상 검파법>

유도 전류와 리크 전류는 위상이 90° 어긋난다. 따라서, 위상 검파기(80)는 유도 전류의 직류 전류를 리크 전류와 분리하여 출력한다.

켈빈법에 의한 금속 전극의 전위 측정에서는, 임의의 전위의 전극간(예를 들면, 콘덴서와 같이 양 전극(쌍극)이 직접 전원과 연결됨)의 계를 대상으로 하고 있다. 이에 대하여, 본 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치(1)에서는, 웨이퍼(W)는 부유 전극으로 되어 있어 전위가 특정될 수 없는 상태에 있으며, 전위 측정의 조건이 흡착 전극(23)만의 단극으로 되어 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치(1)에서는, 흡착 전극(23)(단극)의 전위를 켈빈법을 이용하여 측정할 수는 없다. 따라서, 본 실시 형태에서는 웨이퍼(W)와 정전 척(22)의 물리적 구조로부터 정전 용량(C)을 계산하고, 웨이퍼(W)의 전위(V)와 잔류 전하량(Q)을 결부(結付)시킬 필요가 있다.

도 3의 등가 회로를 사용하여 설명하면, 켈빈법에서는 도 3의 웨이퍼(W) 및 기재(24)를 내포한 상부 전극(가스 샤워 헤드(40))과, 흡착 전극(23)의 양 전극(쌍극)에 적응되어, 양 전극간의 전위를 측정하는 것이 가능하다. 그러나, 켈빈법에서는 웨이퍼(W)와 흡착 전극(23)(단극)의 상태는 측정할 수 없다.

한편, 본 실시 형태에 따른 계측 방법에서는, 웨이퍼(W)와 흡착 전극(23)의 상태를 직접 측정할 수 있다. 웨이퍼(W)의 균열 또는 튀어 오름은 정전 척(22) 표면의 상태 변화에 따른 웨이퍼(W)의 잔류 흡착을 요인으로 하고 있다. 이 웨이퍼(W)의 균열 또는 튀어 오름을 방지하는 과제에 대하여, 본 실시 형태에 따른 계측 방법에서는 웨이퍼를 정전 척(22)으로부터 탈리시키기 전에 웨이퍼(W)의 잔류 전하량(Q)을 산출하고 산출한 잔류 전하량(Q)으로부터 제전 전압(V)을 산출한다.

본 실시 형태에서는, 위상 검파기(80)로부터 출력된 유도 전류의 직류 전류로부터 잔류 전하량(Q)을 산출하고, 산출한 잔류 전하량(Q)으로부터 제전 전압(V)를 산출한다. 그리고, 제전 처리 시에 제전 전압(V)를 역인가함으로써, 웨이퍼(W)의 균열, 웨이퍼(W)의 튀어 오름 등이 없는 상태에서 웨이퍼를 정전 척(22)으로부터 탈리할 수 있다. 역인가란, 플라즈마 처리 시에, 웨이퍼(W)를 정전 척에 흡착시킬 때에 인가한 직류 전압(HV)과 반대 극성의 전압을 인가한다고 하는 의미이다.

본래적으로는 잔류 전하량(Q)은 웨이퍼(W)를 떼어내지 내지 않으면 알 수 없지만, 본 실시 형태에서는 지지 핀(90)에 의해 웨이퍼(W)를 진동시켜 조금 변위시킨다. 이에 따라, Q=CV(웨이퍼(W)의 잔류 전하량(Q), 웨이퍼와 흡착 전극의 사이의 정전 용량(C), 웨이퍼(W)의 전위(V))의 식으로 나타나는 ΔCV를 변동 시킴으로써 ΔQ를 유도한다. 그리고, 위상 검파법(록인 검출 : Lock-in 앰프)에 의해 잔류 전하량(Q)을 산출한다. 또한, 웨이퍼와 흡착 전극의 사이의 정전 용량(C)이란, 웨이퍼, 웨이퍼와 흡착 전극의 사이, 흡착 전극 자신 3 개로 이루어지는 정전 용량을 말한다.

<잔류 전하량의 계산 결과>

도 4는, 본 실시 형태에 따른 흡착 전극의 유도 전류(i₃(t))의 그래프의 일례를 나타낸다. 산출 조건으로서는, 웨이퍼(W)의 전위를 -300 V로 설정하고, 참조 신호의 주파수를 10 Hz, 참조 신호의 진폭을 10 μm, 참조 신호의 오프셋을 10 μm로 설정했다.

또한, 웨이퍼(W)의 전위는 실제로는 측정을 할 수 없는 웨이퍼(W)와 그라운드의 전위차이며, 여기서는 -300 V로 설정했다. 웨이퍼(W)의 전위가 -300 V 정도이면, 웨이퍼를 정전 척(22)으로부터 탈리할 때에 웨이퍼(W)의 균열 또는 튀어 오름 등은 발생하지 않는다. 참조 신호의 진폭의 오프셋은 참조 신호의 진폭의 중심값을 나타낸다.

도 4의 곡선(C)은 웨이퍼(W)의 전압이 100 V에 상당할 때, 곡선(D)은 웨이퍼(W)의 전압이 50 V에 상당할 때의 유도 전류(i₃(t))의 추이이다. 웨이퍼(W)에 쌓이는 전하의 정부에 따라, 흐르는 유도 전류의 정부가 결정된다.

도 5는, 웨이퍼(W)의 전위(V)가 50 V일 때 및 100 V일 때에, 흡착 전극의 유도 전류(i₃(t))를 이용하여 후술하는 (15) 식, (16) 식 및 (17) 식으로부터 유도된 웨이퍼(W)의 잔류 전하량의 계산 결과의 일례를 나타낸다. 웨이퍼(W)의 잔류 전하량의 계산 결과 중, 이상값은 유전층분을 포함하지 않는 잔류 흡착 시의 웨이퍼(W)의 잔류 전하이며, 예측값은 유전층분을 포함하는 잔류 흡착 시의 웨이퍼(W)의 잔류 전하이다.

이상적인 흡착 상태는, 도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)와 흡착 전극(23)의 사이에서 맞당기는 흡착력이 발생하고 있는 상태이다. 이 흡착력은 원리적으로 존재하는 것으로 잔류 흡착의 문제가 되지 않는다. 즉, 웨이퍼와 흡착 전극(23)의 사이는 정상인 잔류 흡착 상태, 즉, 이상적인 흡착 상태이다. 정전 척(22)이 신품이며, 퇴적물이 정전 척(22)의 표면에 부착되어 있지 않을 때, 도 6의 (a)에 나타내는 이상적인 흡착 상태가 된다.

이상적인 흡착 상태인 경우의 제전 처리 후의 상태가, 도 6의 (b)에 나타난다. 여기서는, 제전 처리는 웨이퍼(W)를 정전 척에 흡착시킬 때에 인가한 전압(HV)과 정부가 반대이며 크기가 동일한 전압을 흡착 전극(23)에 인가함으로써 행해진다.

이 경우, 웨이퍼(W)에 남은 잔류 전하량에 의해 웨이퍼(W)와 흡착 전극(23)의 사이에서 잔류 흡착력이 발생하고 있다. 이 상태는, 정상인 잔류 흡착 상태이며, 이 때의 웨이퍼(W)의 잔류 전하를 계산한 것이 도 5에 나타내는 이상값(유전층분을 포함하지 않는 잔류 흡착)이다.

이 상태에 있어서, 웨이퍼(W)의 잔류 전하량(Q)(이상값)은 웨이퍼(W)의 전압이 50 V에 상당할 때 0. 6[μC]로 산출되고, 웨이퍼(W)의 전압이 100 V에 상당할 때 1.3 [μC]로 산출된다. 이 계산 결과는, 흡착 전극의 유도 전류(i₃(t))를 이용하여 후술하는 (15) 식, (16) 식 및 (17) 식으로부터 유도된다.

한편, 정전 척(22)이 사용되어 퇴적물이 서서히 정전 척(22)의 표면에 부착된 경우에 있어서의 제전 처리 후의 상태가, 도 6의 (c)에 나타난다.

도 6의 (c)에 나타내는 상태에서는, 정전 척(22)의 표면에 반응물이 퇴적된 유전층(30)이 존재한다. 이 상태에서 상기 제전 처리를 행해도, 유전층(30)에서 대전되는 잔류 전하에 의해, 웨이퍼(W)와 유전층(30)의 사이에서 잔류 흡착력이 발생한다. 이것은, 웨이퍼가 찢어지거나 하는 요인이 되는 잔류 흡착이며, 이상한 잔류 흡착 상태이다. 특히 웨이퍼(W)와 유전층(30)은 거리가 가깝기 때문에, 유전층(30)의 잔류 전하량이 작아도 웨이퍼(W)와 정전 척(22)의 사이에는 강한 흡착력이 발생한다. 또한, 유전층(30)의 잔류 전하량은 웨이퍼(W)의 하면에 숨겨져 있기 때문에 제전이 어렵다.

본 실시 형태에서는, 이러한 상태에 있어서도, 웨이퍼(W)를 탈리시키기 전에 웨이퍼(W)의 잔류 전하량의 예측값을 산출할 수 있다. 즉, 이 때의 웨이퍼(W)의 잔류 전하를 계산한 것이 도 5에 나타내는 예측값(유전층분을 포함하는 잔류 흡착)이다.

이 상태에 있어서, 웨이퍼(W)의 잔류 전하량(Q)(예측값)은 웨이퍼(W)의 전압이 50 V에 상당할 때 0.5 [μC]로 산출되고, 웨이퍼(W)의 전압이 100 V에 상당할 때 1.1 [μC]로 산출된다. 이 계산 결과는, 흡착 전극의 유도 전류(i₃(t))를 이용하여 (15) 식, (16) 식 및 (17) 식으로부터 유도된다.

산출된 웨이퍼(W)의 잔류 전하량의 이상값과 예측값의 차분이 유전층(30)에 쌓인 잔류 전하량이다. 정전 척(22)은 복잡한 구조를 하고 있지만, 도 5의 이상값과 예측값의 계산 결과로부터 웨이퍼(W)의 잔류 전하량의 예측값이 참값에 가까운 값을 산출할 수 있는 것을 알 수 있다.

<잔류 전하량의 계측 방법>

이어서, 잔류 전하량의 산출 방법에 대하여 설명한다. 웨이퍼(W)가 대전되어 있는 경우, 웨이퍼(W)가 움직이면 상부 전극 또는 흡착 전극(23)에 유도 전류가 흐른다. 흡착 전극(23)에 흐르는 유도 전류는 웨이퍼의 전하량과, 웨이퍼와 접지 전위의 사이의 정전 용량으로 결정된다. 웨이퍼와 접지 전위의 사이의 정전 용량은 정전 척(22)의 구조와 처리 용기(10)의 구조로 결정된다. 따라서, 정전 척(22)의 구조와 처리 용기(10)의 구조가 정해지면, 웨이퍼(W)와 접지 전위의 사이의 정전 용량은 계산에 의해 산출할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W)의 전하량은 웨이퍼와 접지 전위의 사이의 정전 용량을 비례 상수(定數)로 하여, 유도 전류에 비례한다.

도 3의 모델에 있어서, 웨이퍼(W)가 움직이면 흡착 전극(23)에 유도 전류가 흐른다. 그 전류량은 전류계(A)에 의해 계측된다. 흡착 전극(23)의 유도 전류(i₃(t))가 웨이퍼(W)의 잔류 전하량(Q)에 비례하는 식을 구한다. 또한, 이하의 각 식에 있어서 각 변수에 사용하는 첨자가 '1'인 경우에는 상부 전극에 관한 변수를 나타내고, '2'인 경우에는 웨이퍼에 관한 변수를 나타내며, '3'인 경우에는 정전 척에 관한 변수를 나타낸다.

먼저, 웨이퍼(W)의 상하 이동을 시간의 함수로 기술하면, 지지 핀에 의한 웨이퍼(W)의 들어 올림 거리(h₂(t))는, (1) 식에 의해 산출된다.

h₂(t) = A₀ + A₁sin(ωt - φ ) (1)

여기서, A₀은 핀을 진동시켰을 때의 참조 신호의 진폭이고, A₁은 참조 신호의 진폭의 오프셋(오프셋 : 진폭의 중심값)이며, ω는 각(角) 진동수이다.

웨이퍼와 상부 전극의 사이의 거리(h₁(t))는, (2) 식에 의해 산출된다.

h₁(t) = H_gap - H_wafer - h₂(t) = B₀-A₀-A₁sin(ωt - φ) (2)

여기서, H_gap은 상부 전극 표면과 정전 척 표면의 거리이고, H_wafer는 웨이퍼의 두께이며, B₀은 H_gap - H_wafer로 나타난다.

웨이퍼의 잔류 전하량(Q)이 방전되지 않는 경우, 전하량은 일정해진다. 따라서, 쿨롱의 법칙에 의해 웨이퍼의 잔류 전하량(Q)은, (3) 식으로 나타난다.

Q = c(t)v(t) = const. (3)

여기서, c(t)는 웨이퍼와 그라운드의 사이의 정전 용량이며, v(t)는 웨이퍼와 그라운드의 사이의 전위이다.

전하는 웨이퍼에만 대전되어 있으므로, 웨이퍼와 그라운드의 사이의 전압(v(t))은 (4) 식에 의해 산출된다.

v(t) = v₁(t) = v₃(t) (4)

여기서, v₁(t)은 웨이퍼와 상부 전극의 사이의 전압이며, v₃(t)은 웨이퍼와 흡착 전극의 사이의 전압이다.

웨이퍼의 잔류 전하량(Q)은 상부 전극측에 유도되는 전하(q₁(t))와 흡착 전극측에 유도되는 전하(q₃(t))의 합이 된다. 이 관계를 (5) 식에 나타낸다.

Q = q₁(t) + q₃(t) = q₂(t) (5)

q₂(t)는, 웨이퍼의 전하를 나타낸다.

웨이퍼와 그라운드의 사이의 정전 용량(c(t))은, (6) 식에 의해 산출된다.

c(t) = (c₁(t)c₂(t) + c₂(t)C₃ + C₃c₁(t)) / (c₂(t) + C₃) (6)

c₁(t)은 웨이퍼와 상부 전극의 사이의 정전 용량이고, c₂(t)는 웨이퍼와 정전 척 표면의 사이의 정전 용량이며, C₃은 유전층의 정전 용량이다.

(3) 식 및 (6) 식에 의해, 웨이퍼와 그라운드의 사이의 전압(v(t))은 (7) 식에 의해 산출된다.

v(t) = Q/c(t) = (c₂(t) + C₃)Q / (c₁(t)c₂(t) + c₂(t)C₃ + C₃c₁(t)) (7)

(5) 식과 (7) 식으로부터 (8) 식이 유도된다.

Q = q₁(t) + q₃(t) = v(t)(c₁(t)c₂(t) + c₂(t)C₃ + C₃c₁(t)) / (c₂(t) + C₃) (8)

각 부재간 등의 정전 용량은 (9) 식 ∼ (13) 식으로 나타난다.

c₁(t) = ε₀ × S_wafer/h₁(t) (9)

c₁(t)은 웨이퍼와 상부 전극의 사이의 정전 용량이고, ε₀은 진공의 비유전율이며, S_wafer는 웨이퍼 표면의 면적이고, h₁(t)은 웨이퍼와 상부 전극의 사이의 거리이다.

c₂(t) = ε₀ × S_wafer / h₂(t) (10)

c₂(t)는 웨이퍼와 정전 척 표면의 사이의 정전 용량이며, h₂(t)는 웨이퍼와 정전 척 표면의 사이의 거리이다.

C₃ = ε_ESC × ε₀ × S_wafer / h_ESC (11)

C₃은 유전층의 정전 용량이고, ε_ESC는 정전 척의 재료의 비유전율이며, h_ESC는 웨이퍼와 흡착 전극의 사이의 거리이다.

c₂₃(t)= ε_ESC × ε₀ × S_wafer / (ε_ESC × h₂(t) + h_ESC) (12)

c₂₃(t)은 웨이퍼와 흡착 전극의 사이의 정전 용량이며, h₂(t)는 웨이퍼의 들어 올림 거리이다.

c(t)= ε₀ × S_wafer / h₁(t) + ε_ESC × ε₀ × S_wafer / (ε_ESC × h₂(t) + h_ESC) (13)

c(t)는 웨이퍼와 그라운드의 사이의 정전 용량이다.

(2) 식, (9) 식 ∼ (13) 식을 이용하여, (8) 식을 전개하면, 흡착 전극측에 유도되는 전하(q₃(t))를 구하는 (14) 식이 유도된다.

q₃(t) = v(t) × (c₁(t)c₂(t) + c₂(t)C₃ + C₃c₁(t)) / (c₂(t) + C₃) - q₁(t)

= v(t) × c₂(t)C₃ / (c₂(t) + C₃)

= c₂(t)C₃Q / (c₁(t)c₂(t) + c₂(t)C₃ + C₃c₁(t))

= Qh₁(t) / (ε₀ × S_wafer / C₃ + h₁(t) + h₂(t))

= Qh₁(t) / (h_ESC / ε_ESC + h₁(t) + h₂(t))

= Q(B₀ - A₀ - A₁sin(ωt - φ)) / (h_ESC / ε_ESC + B₀)

= Q(B₀- A₀) / (h_ESC / ε_ESC + B₀) - QA₁ × sin(ωt - φ) / (h_ESC / ε_ESC + B₀)

=Q₀ - A × sin(ωt - φ) (14)

단, Q₀ = Q(B₀ - A₀) / (h_ESC / ε_ESC + B₀), A=QA₁ / (h_ESC / ε_ESC + B₀)이다.

(14) 식을 이용하여, 흡착 전극의 유도 전류(i₃(t))는, 전류의 정의로부터 흡착 전극측에 유도되는 전하(q₃(t))를 미분하는 (15) 식에 의해 산출할 수 있다.

i₃(t) = dq₃(t) / dt = d / dt(I₀- Asin(ωt - φ)) = -Aω_cos(ωt - φ) (15)

이 결과, 흡착 전극의 유도 전류(I₃)는, (16) 식에 의해 산출된다.

I₃ = Aω = QA₁ω / (h_ESC / ε_ESC+ B₀) (16)

흡착 전극의 유도 전류(i₃(t))가 위상 검파기(80)에 입력되어 유도 전류(I₃)가 위상 검파기(80)로부터 출력되면, 제어부(100)는 위상 검파기(80)로부터 유도 전류(I₃)로부터 식 (17)을 이용하여 웨이퍼(W)의 잔류 전하량(Q)를 산출한다.

Q = [(h_ESC / ε_ESC + B₀) / A₁ω] × I₃ (17)

제어부(100)는 산출한 잔류 전하량(Q)을 V = C / Q에 대입함으로써, 역인가하는 제전 전압(V)을 산출한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 계측 방법에 의하면, 웨이퍼(W)의 탈리 전에 웨이퍼(W)를 진동시킴으로써 흡착 전극(23)에 유도 전류를 흘리고, 이 때에 흡착 전극(23)에 흐르는 유도 전류에 대응하는 웨이퍼(W)의 잔류 전하량(Q)을 산출하고, 산출한 웨이퍼의 잔류 전하량(Q)에 기초하여 제전 처리에 있어서 인가해야 할 제전 전압(V)을 산출한다. 그리고, 제전 처리에 있어서, 산출한 제전 전압(V)을 역인가한다. 이에 따라, 웨이퍼(W)를 원활하게 탈리할 수 있다.

<제전 방법>

이하에서는, 산출한 제전 전압(V)을 이용한 본 실시 형태에 따른 제전 방법에 대하여, 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한다. 도 7은 본 실시 형태에 따른 잔류 전하량의 계측 타이밍을 설명하기 위한 도이다. 도 8은 본 실시 형태에 따른 잔류 전하량의 계측 처리 및 제전 처리의 일례를 나타내는 순서도이다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 도 1에 나타내는 플라즈마 처리 장치(1)에 있어서 웨이퍼(W)를 처리하는 처리 사이클에서는, 먼저, 웨이퍼(W)를 플라즈마 처리 장치(1)에 반입한다(단계(S1)). 이어서, 직류 전압원(36)으로부터 정해진 직류 전압(HV)을 흡착 전극(23)에 인가하여, 웨이퍼(W)를 정전 척(22)에 정전 흡착시킨다(단계(S2)). 이어서, 제 1 고주파 및 제 2 고주파 전력을 스테이지(20)에 인가하고 가스 공급원(50)으로부터 공급된 프로세스 가스를 플라즈마화하여, 웨이퍼(W)에 에칭 등의 플라즈마 처리를 행한다(단계(S3)).

이어서, 지지 핀(90)을 상하 이동시킴으로써 웨이퍼(W)를 진동시키고, 그 때에 흡착 전극(23)에 흐르는 유도 전류(i₃(t))를 계측하고(측정 타이밍), 유도 전류(i₃(t))로부터 잔류 전하량(Q)를 산출하여 잔류 전하량(Q)으로부터 제전 전압(V)을 산출한다. 즉, 유도 전류(i₃(t))의 측정 타이밍은 웨이퍼(W)의 플라즈마 처리의 종료 후로서 지지 핀(90)의 동작 중(웨이퍼의 탈리 전)의 사이이다.

산출한 제전 전압(V)이 미리 정해진 제 1 임계값(V_th1)보다 큰 경우, 산출한 제전 전압(V)을 흡착 전극(23)에 인가(역인가)한 후, 웨이퍼(W)를 정전 척(22)으로부터 탈리하여(단계(S4)), 웨이퍼(W)를 반출한다(단계(S5)). 제 1 임계값(V_th1)은, 제전 처리에 있어서, 산출된 제전 전압(V)에 의한 제전을 행할지 여부를 판단하기 위한 임계값이며, 미리 설정되어 있다. 제 1 임계값(V_th1)의 값을 단계(S2)에서 인가한 직류 전압(HV)과 정부가 반대이며 크기가 동일한 전압으로 설정해도 된다. 산출한 제전 전압(V)이 제 1 임계값(V_th1) 이하인 경우, 제전 처리에 있어서, 제 1 임계값(V_th1)을 흡착 전극에 인가해도 된다.

또한, 산출한 제전 전압(V)이 제 2 임계값(V_th2)보다 큰 경우, 처리 용기 등의 클리닝을 행한다(단계(S6)). 제 2 임계값(V(th₂))은 처리 용기 등의 클리닝을 행할지 여부를 판단하기 위한 임계값이며, 미리 설정되어 있다. 또한, 산출한 제전 전압(V)이 제 2 임계값(V_th2) 이하인 경우, 클리닝은 행하지 않아도 된다.

이 시점에서 하나의 웨이퍼(W)의 처리 사이클을 종료하고, 다음의 웨이퍼(W)의 처리 사이클을 재개한다. 다음의 처리 사이클에서는, 정전 척(22)의 표면 처리(트리트먼트 등)를 행하고(단계(S7)), 다음의 웨이퍼(W)를 반입하여(단계(S1)), 단계(S1) 이후의 처리를 반복한다.

이상의 사이클에 의해 행해지는 웨이퍼(W)마다 계측한 유도 전류(i₃(t))를 이용한 계측 처리 및 제전 처리에 대하여, 도 8을 참조하여 더 자세하게 설명한다. 도 8의 처리는 주로 제어부(100)에 의해 제어된다.

도 8의 처리가 개시되면, 제어부(100)는 웨이퍼(W)의 반입, 지지 핀(90)의 하강, 흡착 전극(23)으로의 직류 전압(HV)의 온을 제어한다(단계(S11)). 이어서, 제어부(100)는 프로세스 가스를 도입하고, 제 1 고주파 및 제 2 고주파 전력을 온하여, 플라즈마를 착화시킨다(단계(S12)).

이어서, 제어부(100)는 웨이퍼(W)에 대한 플라즈마 처리를 개시하고(단계(S13)), 정해진 플라즈마 처리를 행한 후, 프로세스를 종료한다(단계(S14)). 이어서, 제어부(100)는 흡착 전극(23)으로의 직류 전압(HV)을 오프한다(단계(S15)). 여기서, 직류 전압(HV)의 역인가를 행해도 된다.

이어서, 제어부(100)는 지지 핀(90)을 0.5 mm 정도 상하 이동시켜, 웨이퍼(W)를 진동시킨다(단계(S16)). 이에 따라, 흡착 전극에 유도 전류(i₃(t))가 발생한다. 이어서, 제어부(100)는 유도 전류(i₃(t))를 위상 검파기(80)에 입력하고, 위상 검파기(80)로부터 유도 전류(I3)를 출력시킨다(단계(S17)).

이어서, 제어부(100)는, (17) 식을 이용하여, 유도 전류(I₃)로부터 웨이퍼(W)의 잔류 전하량(Q)을 산출한다(단계(S18)). 이어서, 제어부(100)는 산출한 잔류 전하량(Q)으로부터 역인가되는 제전 전압(V)을 산출한다(단계(S19)).

이어서, 제어부(100)는 산출한 제전 전압(V)이 제 1 임계값(V_th1)보다 큰지 여부를 판정한다(단계(S20)). 제어부(100)는 산출한 제전 전압(V)이 제 1 임계값(V_th1)보다 크다고 판정한 경우, 제전용의 플라즈마를 착화하고 산출한 제전 전압(V)을 흡착 전극(23)에 역인가한다(단계(S22)). 한편, 제어부(100)는 산출한 제전 전압(V)이 제 1 임계값(V_th1) 이하라고 판정한 경우, 제 1 임계값(V_th1)을 제전 전압(V)에 대입하고(단계(S21)), 제전용의 플라즈마를 착화하고 제전 전압(V)을 흡착 전극(23)에 인가(역인가)한다(단계(S22)).

이어서, 제어부(100)는 제 1 고주파 전력을 오프하고, 불활성 가스의 공급을 정지하여, 플라즈마를 소화한다(단계(S23)). 이어서, 제어부(100)는 흡착 전극(23)에 역인가한 제전 전압(V)을 오프한다(단계(S24)). 이어서, 제어부(100)는 웨이퍼(W)를 탈리하여, 웨이퍼(W)를 반출한다(단계(S25)).

웨이퍼(W)의 반출 후, 제어부(100)는 산출한 제전 전압(V)이 제 2 임계값(V_th2)보다 큰지 여부를 판정한다(단계(S26)). 제어부(100)는, 산출한 제전 전압(V)이 제 2 임계값(V_th2)보다 크다고 판정한 경우, 정전 척(22)의 트리트먼트 또는 정전 척(22)의 신품으로의 교환 등의 메인터넌스를 행하고(단계(S27)), 본 처리를 종료한다. 한편, 제어부(100)는, 산출한 제전 전압(V)이 제 2 임계값(V_th2) 이하라고 판정한 경우, 메인터넌스는 행하지 않고, 본 처리를 종료한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 제전 방법에 의하면, 웨이퍼(W)의 탈리 전에 웨이퍼(W)를 진동시켰을 때에 흡착 전극(23)에 흐르는 유도 전류를 측정한다. 이에 따라, 측정한 유도 전류에 의거하여 웨이퍼(W)의 잔류 전하량(Q)을 산출할 수 있다. 또한, 산출한 잔류 전하량(Q)으로부터 제전 전압(V)를 산출할 수 있다. 이 결과, 산출한 제전 전압(V)을 이용하여 제전 처리를 행함으로써 웨이퍼(W)의 균열 또는 웨이퍼(W)의 튀어 오름 등을 발생시키지 않고 웨이퍼(W)를 정전 척(22)으로부터 박리할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 따른 제전 방법에 의하면, 제전용의 플라즈마를 착화하고, 산출한 제전 전압(V)를 인가한 후에 플라즈마를 소화한다. 이에 의하면, 산출한 제전 전압(V)을 인가한 것에 의해 제전 전압(V)을 인가한 만큼의 전계가 발생하고, 플라즈마가 소실될 때에 그 전계를 캔슬하도록 웨이퍼(W)에 적절한 전하량의 전하가 축적된다. 이 상태에서 제전 전압(V)을 오프함으로써, 웨이퍼(W)에 쌓인 전하를 적절하게 제전할 수 있다. 이에 따라, 웨이퍼(W)에 잔류하는 전하를 대개 없앨 수 있다.

본 실시 형태에 따른 제전 방법에서는, 웨이퍼(W)의 처리마다 유도 전류(i₃(t))를 모니터하고, 그 값에 따라 본 실시 형태에 의해 산출한 제전 전압(V)에 의한 제전을 행할지 여부가 리얼 타임으로 판단되었다.

그러나, 본 실시 형태에 따른 제전 처리는, 리얼 타임 처리에 한정되지 않는다. 정전 척(22) 표면의 유전층(30)의 시간 경과에 따른 변화는 완만하기 때문에, 본 실시 형태와 같이 웨이퍼(W)의 처리마다 유도 전류(i₃(t))를 모니터하지 않아도 된다. 예를 들면, 정해진 매수의 웨이퍼(W)의 처리 후 또는 정해진 주기 또는 부정기로 도 7에 나타내는 타이밍에서 유도 전류(i₃(t))를 모니터하고, 모니터 결과에 따라 산출된 제전 전압(V)을 RAM(115)에 기억하고 있어도 된다. 그리고, 정해진 매수의 웨이퍼(W)의 처리에는, RAM(115)에 기억된 동일한 제전 전압(V)을 흡착 전극(23)에 역인가함으로써, 본 실시 형태에 따른 제전 방법을 실행해도 된다.

<정전 용량의 주파수 의존성>

마지막으로, 정전 용량의 주파수 의존성에 대하여, 도 9 및 도 10을 참조하여 설명한다. 도 9는, 본 실시 형태에 따른 정전 척(20)이 신품인 경우의 웨이퍼 흡착 시의 웨이퍼와 흡착 전극의 사이의 정전 용량의 주파수 의존성을 나타낸다. 도 10은, 본 실시 형태에 따른 정전 척(20)이 중고인 경우의 웨이퍼 흡착 시의 웨이퍼와 흡착 전극의 사이의 정전 용량의 주파수 의존성을 나타낸다. 그래프의 세로축은, 정전 용량의 주파수 의존성의 경향을 보기 위해 규격화되어 있으며, 세로축의 단위는 임의 단위를 이용하고 있다.

정전 척(20)이 신품인 경우, 도 9에 나타내는 바와 같이, 참조 신호의 주파수가 10 Hz 이상에서는, 웨이퍼와 흡착 전극의 사이의 정전 용량(C)에 편차가 발생하고 있다. 즉, 정전 척(20)이 신품인 경우, 정전 용량(C)에는 주파수 의존성이 있어, 웨이퍼(W)를 10 Hz 이상의 주파수에서 진동시키면, 공진에 의해 정확한 잔류 전하량(Q)이 산출되지 않는 것을 나타내고 있다.

정전 척(20)이 중고인 경우에도, 도 10에 나타내는 바와 같이, 참조 신호의 주파수가 10 Hz 이상에서는, 웨이퍼와 흡착 전극의 사이의 정전 용량(C)에 편차가 발생하고 있다. 즉, 정전 척(20)이 중고인 경우에도, 정전 용량(C)에는 주파수 의존성이 있어, 웨이퍼(W)를 10 Hz 이상의 주파수로 진동시키면, 공진에 의해 정확한 잔류 전하량(Q)이 산출되지 않는 것을 나타내고 있다.

따라서, 도 9 및 도 10에 나타내는 결과에 기초하여, 올바른 잔류 전하량(Q)을 산출하기 위해서는, 참조 신호의 주파수는, 10 Hz 이하인 것이 바람직하다. 또한, 참조 신호의 주파수는, 1 Hz 이상인 것이 바람직하다. 또한, 도 9 및 도 10에 있어서, 정전 척의 온도의 평균값은 23℃이다.

이상, 계측 방법, 제전 방법 및 플라즈마 처리 장치를 상기 실시 형태에 의해 설명했지만, 본 발명에 따른 계측 방법, 제전 방법 및 플라즈마 처리 장치는 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 범위 내에서 다양한 변형 및 개량이 가능하다. 상기 복수의 실시 형태에 기재된 사항은, 모순되지 않는 범위에서 조합시킬 수 있다.

예를 들면, 본 발명은, 도 1의 평행 평판형 2 주파 인가 장치뿐만 아니라, 그 밖의 플라즈마 처리 장치에 적용 가능하다. 그 밖의 플라즈마 처리 장치로서는, 용량 결합형 플라즈마(CCP : Capacitively Coupled Plasma) 장치, 유도 결합형 플라즈마(ICP : Inductively Coupled Plasma) 처리 장치, 레디얼 라인 슬롯 안테나(Radial Line Slot Antenna)를 이용한 플라즈마 처리 장치, 헬리콘파 여기형 플라즈마(HWP : Helicon Wave Plasma) 장치, 전자 사이클로트론 공명 플라즈마(ECR : Electron Cyclotron Resonance Plasma) 장치, 표면파 플라즈마 처리 장치 등이여도 된다.

본 명세서에서는, 에칭 대상의 기판으로서 웨이퍼(W)에 대하여 설명했지만, 이에 한정되지 않고, LCD(Liquid Crystal Display), FPD(Flat Panel Display) 등에 이용되는 각종 기판 또는 포토마스크, CD 기판, 프린트 기판 등이어도 된다.

1 : 플라즈마 처리 장치
10 : 처리 용기
20 : 스테이지(하부 전극)
22 : 정전 척
23 : 흡착 전극
24 : 기재
25 : 포커스 링
30 : 유전층
32 : 제 1 고주파 전원
34 : 제 2 고주파 전원
36 : 직류 전압원
37 : 스위치
40 : 가스 샤워 헤드(상부 전극)
42 : 확산실
50 : 가스 공급원
65 : 배기 장치
80 : 위상 검파기
81 : 전류 앰프
82 : 핀 드라이버
90 : 지지 핀
100 : 제어부

Claims

처리 용기 내의 스테이지에 배치된 기판을 정전 척에 의해 정전 흡착한 상태에서 고주파 전력의 인가에 의해 가스로부터 생성된 플라즈마에 의해 처리를 행한 후에, 기판을 지지하는 핀의 상하 이동에 의해 상기 기판을 진동시키고,
상기 기판을 진동시켰을 때에 흡착 전극의 유도 전류로부터 기판의 잔류 전하량을 산출하고,
상기 산출한 기판의 잔류 전하량에 따라 상기 흡착 전극에 인가하는 전압을 산출하는
계측 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 핀의 상하 이동의 반복에 의해 기판을 진동시켰을 때에 발생하는 신호의 주파수를 10 Hz 이하로 제어하는 계측 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 신호의 진폭을 1 mm 이하로 제어하는 계측 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 신호의 진폭을 0.5 mm 이하로 제어하는 계측 방법.
처리 용기 내의 스테이지에 배치된 기판을 정전 척에 의해 정전 흡착한 상태에서 고주파 전력의 인가에 의해 가스로부터 생성된 플라즈마에 의해 처리를 행한 후에, 제 1 항 또는 제 2 항의 계측 방법에 의해 산출한 상기 흡착 전극에 인가하는 전압을 기억한 기억부를 참조하여 상기 산출한 전압을 흡착 전극에 인가하고,
상기 산출한 전압을 인가한 후에 상기 고주파 전력의 인가를 정지하며,
상기 고주파 전력의 인가를 정지한 후에 상기 산출한 전압의 인가를 정지하는
제전 방법.
처리 용기 내의 스테이지에 배치된 기판을 정전 척에 의해 정전 흡착한 상태에서 고주파 전력의 인가에 의해 가스로부터 생성된 플라즈마에 의해 처리를 행한 후에, 기판을 지지하는 핀의 상하 이동에 의해 상기 기판을 진동시키고,
상기 기판을 진동시켰을 때에 흡착 전극의 유도 전류로부터 기판의 잔류 전하량을 산출하고,
상기 산출한 기판의 잔류 전하량에 따라 상기 흡착 전극에 인가하는 전압을 산출하고,
상기 산출한 전압을 인가한 후에 상기 고주파 전력의 인가를 정지하며,
상기 고주파 전력의 인가를 정지한 후에 상기 산출한 전압의 인가를 정지하는
제전 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 산출한 기판의 잔류 전하량을 제 1 임계값과 비교하고,
상기 비교의 결과, 상기 잔류 전하량이 상기 제 1 임계값보다 큰 경우 상기 산출한 전압을 흡착 전극에 인가하는
제전 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 산출한 잔류 전하량을 상기 제 1 임계값보다 값이 큰 제 2 임계값과 비교하고,
상기 비교의 결과, 상기 잔류 전하량이 상기 제 2 임계값보다 큰 경우 상기 플라즈마에 의해 처리를 행하는 장치의 메인터넌스를 행하는
제전 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 흡착 전극은 단극의 전극을 가지는 제전 방법.
처리 용기 내의 스테이지에 배치된 기판을 정전 척에 의해 정전 흡착한 상태에서 고주파 전력의 인가에 의해 가스로부터 생성한 플라즈마에 의해 처리를 행하는 플라즈마 처리 장치로서,
상기 플라즈마 처리 장치를 제어하는 제어부를 가지고,
상기 제어부는,
상기 플라즈마에 의해 처리를 행한 후에, 기판을 지지하는 핀의 상하 이동에 의해 기판을 진동시키고,
상기 기판을 진동시켰을 때에 흡착 전극의 유도 전류로부터 기판의 잔류 전하량을 산출하고,
상기 산출한 기판의 잔류 전하량에 따라 상기 흡착 전극에 인가하는 전압을 산출하는
플라즈마 처리 장치.