KR20210071840A - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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야스타카 하마
료 마츠바라
노부아키 신도
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는 기판에 대한 파티클의 부착을 억제하는 기술을 제공한다.
온도 변경 방법은, 가스 공급부로부터 기판과 흡착부와의 사이에 공급하는 가스의 압력을 제1 압력으로부터 제1 압력보다도 낮은 제2 압력으로 변경하는 공정과, 흡착부에 인가하는 인가 전압을 제1 전압으로부터 제1 전압보다도 낮은 제2 전압으로 변경하는 공정과, 흡착부의 온도를 제1 온도로부터 제2 온도로 변경하는 공정과, 가스 공급부로부터 공급하는 가스의 압력을 제2 압력으로 하고,흡착부에 인가하는 인가 전압을 제2 전압으로 한 상태에서 제1 시간, 기판을 흡착부에서 정전 흡착하여 보유 지지하는 공정과, 가스 공급부로부터 공급하는 가스의 압력을 제2 압력으로부터 제1 압력보다도 낮고 또한 제2 압력보다도 높은 제3 압력으로 변경하는 공정과, 흡착부에 인가하는 인가 전압을 제2 전압으로부터 제2 전압보다도 높은 제3 전압으로 변경하는 공정을 갖는다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 개시는, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
특허문헌 1은, 정전 척의 흡착면과 웨이퍼 사이에 백 사이드 가스를 흘림으로써, 상대적인 흡착력을 저하시켜, 웨이퍼를 흡착면에 대해 미끄럼 이동시킴으로써 파티클의 발생을 저감시키는 기술을 개시한다.
일본 특허 공개 제2000-21964호 공보
본 개시는, 기판에 대한 파티클의 부착을 억제할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 양태에 의한 기판 처리 방법은, 기판 처리 장치에 의한 기판의 온도 변경 방법이다. 기판 처리 장치는, 처리 용기와, 적재대와, 흡착부와, 가스 공급부를 갖는다. 적재대는, 처리 용기 내에 배치되어 있다. 흡착부는, 적재대 상에 마련되고, 온도의 변경이 가능해지고, 인가되는 전압에 따라 기판을 정전 흡착한다. 가스 공급부는, 흡착부에 배치된 기판과 흡착부 사이에 전열용 가스를 공급한다. 온도 변경 방법은, 가스 공급부로부터 기판과 흡착부 사이에 공급하는 가스의 압력을 제1 압력으로부터 제1 압력보다도 낮은 제2 압력으로 변경하는 공정과, 흡착부에 인가하는 인가 전압을 제1 전압으로부터 제1 전압보다도 낮은 제2 전압으로 변경하는 공정과, 흡착부의 온도를 제1 온도로부터 제2 온도로 변경하는 공정과, 가스 공급부로부터 공급하는 가스의 압력을 제2 압력으로 하고, 흡착부에 인가하는 인가 전압을 제2 전압으로 한 상태에서 제1 시간, 기판을 흡착부에서 정전 흡착하여 보유 지지하는 공정과, 가스 공급부로부터 공급하는 가스의 압력을 제2 압력으로부터 제1 압력보다도 낮고 또한 제2 압력보다도 높은 제3 압력으로 변경하는 공정과, 흡착부에 인가하는 인가 전압을 제2 전압으로부터 제2 전압보다도 높은 제3 전압으로 변경하는 공정을 갖는다.
본 개시에 의하면, 기판에 대한 파티클의 부착을 억제할 수 있다.
도 1은 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 구성의 일례를 도시하는 개략 단면도이다.
도 2는 종래의 기판 처리 방법의 일례를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 3은 파티클의 발생 원인을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법의 일례를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 5는 정전 척에 인가하는 인가 전압별로 웨이퍼에 발생하는 흠집의 길이를 도시하는 도면이다.
도 6은 전열 가스의 누설양에 기초하는 판정 결과를 도시하는 도면이다.
도 7은 도 5 및 도 6의 판정 결과를 정리한 도면이다.
도 8은 웨이퍼의 온도 변화를 도시하는 도면이다.
도 9는 도 5, 도 6 및 도 8의 판정 결과를 정리한 도면이다.
도 10은 웨이퍼의 에지 영역에 부착된 파티클의 평균값을 나타낸 그래프이다.
이하, 도면을 참조하여 본원이 개시하는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치의 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 본 실시 형태에 의해, 개시하는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치가 한정되는 것은 아니다.
그런데, 기판에 기판 처리를 실시하는 기판 처리 장치에서는, 기판을 안정되게 보유 지지하기 위해, 기판을 정전 흡착하는 정전 척(ESC: Electrostatic chuck)을 적재대에 마련하고 있다. 또한, 기판 처리 장치는, 적재대의 온도를 바꿈으로써 적재대에 흡착시킨 기판의 온도를 기판 처리에 적합한 온도로 제어한다. 그러나, 기판 처리 장치에서는, 기판을 흡착한 상태에서, 기판 및 적재대의 온도를 바꾼 경우, 기판과 정전 척의 열 팽창 계수의 차이에 의해 기판과 정전 척의 접촉 부분이 스쳐서 파티클이 발생된다.
그래서, 특허문헌 1의 기술은, 정전 척의 흡착면과 웨이퍼 사이에 가스를 흘림으로써, 상대적인 흡착력을 저하시켜, 웨이퍼를 흡착면에 대해 미끄럼 이동시켰다.
그러나, 정전 척의 흡착면과 기판 사이에 흘린 가스가 기판의 외주로부터 누설되고, 누설된 가스에 의해 기판의 외주로부터 파티클이 날아 올라 기판에 부착되는 경우가 있다. 특허문헌 1의 기술은, 정전 척의 흡착면과 기판 사이에 가스를 흘려서 흡착력을 저하시키기 때문에, 기판의 외주로부터의 가스의 누설이 많아져, 기판의 외주로부터 파티클이 날아 오르기 쉽다. 그래서, 기판에 대한 파티클의 부착을 억제할 것이 기대되고 있다.
[실시 형태]
[장치 구성]
실시 형태에 관한 기판 처리 방법을 실시하는 기판 처리 장치의 일례를 설명한다. 본 실시 형태에서는, 플라스마 에칭 등의 플라스마 처리를 예로 들어 기판 처리를 설명한다. 또한, 플라스마 처리장치로서 예로 들어 설명한다. 도 1은, 실시 형태에 관한 기판 처리 장치(100)의 구성의 일례를 도시하는 개략 단면도이다. 기판 처리 장치(100)는, 기밀하게 구성되고, 전기적으로 접지 전위가 된 처리 용기(1)를 갖고 있다. 처리 용기(1)는, 원통형으로 되고, 예를 들어 알루미늄 등으로 구성되어 있다. 처리 용기(1)의 내부에는, 플라스마가 생성되는 처리 공간이 형성된다. 처리 용기(1) 내에는, 기판인 반도체 웨이퍼(이하, 간단히 「웨이퍼」라고 함)(8)를 수평으로 지지하는 적재대(2)가 마련되어 있다.
적재대(2)는, 기재(베이스)(2a) 및 정전 척(ESC)(6)을 포함하여 구성되어 있다. 기재(2a)는, 도전성의 금속, 예를 들어 알루미늄 등으로 구성되어 있고, 하부 전극으로서의 기능을 갖는다. 정전 척(6)은, 웨이퍼(8)를 정전 흡착하기 위한 기능을 갖는다. 적재대(2)는, 지지대(4)에 지지되어 있다. 지지대(4)는, 예를 들어 석영 등의 유전체를 포함하는 지지 부재(3)에 지지되어 있다. 또한, 적재대(2) 상방의 외주에는, 예를 들어 단결정 실리콘으로 형성된 포커스 링 등의 에지 링(5)이 마련되어 있다. 또한, 처리 용기(1) 내에는, 예를 들어 석영, 세라믹 등의 유전체를 포함하는 원통형의 내벽 부재(3a)가 적재대(2) 및 지지대(4)의 주위를 둘러싸도록 마련되어 있다.
기재(2a)에는, 제1 정합기(11a)를 통하여 제1 고주파 전원(10a)이 접속되어 있다. 또한, 기재(2a)에는, 제2 정합기(11b)를 통하여 제2 고주파 전원(10b)이 접속되어 있다. 제1 고주파 전원(10a)은, 플라스마 발생용 고주파 전력을 발생시키는 전원이다. 제1 고주파 전원(10a)은, 플라스마 처리 시, 27 내지 100㎒의 범위의 소정의 주파수, 일례에 있어서는 40㎒의 주파수의 고주파 전력을 적재대(2)의 기재(2a)에 공급한다. 제2 고주파 전원(10b)은, 이온 인입용(바이어스용) 고주파 전력을 발생시키는 전원이다. 제2 고주파 전원(10b)은, 플라스마 처리 시, 제1 고주파 전원(10a)보다 낮은, 400㎑ 내지 13.56㎒의 범위의 소정의 주파수, 일례에 있어서는 3㎒의 고주파 전력을 적재대(2)의 기재(2a)에 공급한다. 이와 같이, 적재대(2)는, 제1 고주파 전원(10a) 및 제2 고주파 전원(10b)으로부터 주파수가 다른 두 고주파 전력의 인가가 가능하게 구성되어 있다. 한편, 적재대(2)의 상방에는, 적재대(2)와 평행하게 대향하도록, 상부 전극으로서의 기능을 갖는 샤워 헤드(16)가 마련되어 있다. 샤워 헤드(16)와 적재대(2)는, 1쌍의 전극(상부 전극과 하부 전극)으로서 기능한다.
또한, 기재(2a)는, 배선(13)을 통하여 전기적으로 접지되어 있다. 배선(13)에는, 릴레이 스위치 등의 스위치(13a)가 마련되어 있다. 기재(2a)는, 스위치(13a)의 온ㆍ오프보다, 접지된 접지 상태와 플로트 상태에 전기적으로 전환 가능하게 되어 있다.
정전 척(6)은, 상면이 평탄한 원반형으로 형성되어 있다. 정전 척(6)의 상면은, 웨이퍼(8)가 적재되는 적재면(6e)으로 되어 있다. 정전 척(6)은, 절연체(6b) 사이에 전극(6a)을 개재시켜 구성되어 있다. 전극(6a)에는, 직류 전원(12)이 접속되어 있다. 정전 척(6)은, 전극(6a)에 직류 전원(12)으로부터 직류 전압이 인가되는 것에 의해 생기는 쿨롱력에 의해, 웨이퍼(8)를 흡착한다.
정전 척(6)은, 절연체(6b) 내의 전극(6a)의 하방에 히터(6c)가 마련되어 있다. 히터(6c)는, 배선(17)을 통하여, 히터 전원(18)에 접속되어 있다. 히터 전원(18)은, 후술하는 제어부(90)로부터 제어하에, 히터(6c)에 조정된 전력을 공급한다. 이에 의해, 히터(6c)가 발하는 열이 제어되어, 정전 척(6)에 배치된 웨이퍼(8)의 온도가 조정된다.
기재(2a)의 내부에는, 유로(20)가 형성되어 있다. 유로(20)의 한쪽 단부에는, 냉매 입구 배관(21a)이 접속되어 있다. 유로(20)의 다른 쪽 단부에는, 냉매 출구 배관(21b)이 접속되어 있다. 냉매 입구 배관(21a) 및 냉매 출구 배관(21b)은, 도시하지 않은 칠러 유닛에 접속되어 있다. 유로(20)는, 웨이퍼(8)의 하방에 위치하여 웨이퍼(8)의 열을 흡열하도록 기능한다. 기판 처리 장치(100)는, 칠러 유닛으로부터 냉매 입구 배관(21a) 및 냉매 출구 배관(21b)을 통하여 유로(20) 중에 냉매, 예를 들어 냉각수나, 가르덴 등의 유기 용제 등을 순환시킴으로써, 적재대(2)를 소정의 온도로 제어 가능하게 구성되어 있다.
또한, 기판 처리 장치(100)는, 전열 가스 공급부(25)와, 가스 공급 라인(26)을 더 갖는다. 가스 공급 라인(26)은, 정전 척(6)에 형성된 관통 구멍에 일단이 접속되고, 전열 가스 공급부(25)에 타단이 접속되어 있다. 또한, 가스 공급 라인(26)은, 도중에 가스 공급 라인(26a)이 분기되어 있다. 분기된 가스 공급 라인(26a)은, 배기 장치(83)에 접속되어 있다. 배기 장치(83)는, 진공 펌프를 갖고, 진공 펌프를 작동시킴으로써 배기가 가능하게 되어 있다. 가스 공급 라인(26a)에는, 개폐 가능한 밸브(26b)가 마련되어 있다. 또한, 가스 공급 라인(26)은, 가스 공급 라인(26a)이 분기하는 분기점보다도 일단측에 개폐 가능한 밸브(26c)가 마련되어 있다. 밸브(26b, 26c)의 개폐는, 후술하는 제어부(90)에 의해 제어된다.
전열 가스 공급부(25)는, 전열 가스를 공급하는 가스 공급원이 접속된다. 전열 가스 공급부(25)는, 매스 플로우 컨트롤러나 개폐 밸브가 마련되어 있고, 후술하는 제어부(90)의 제어에 의해, 지정된 유량의 전열 가스를 가스 공급 라인(26)에 공급한다. 전열 가스로서는, 예를 들어 He(헬륨) 가스나 Ar(아르곤) 가스를 들 수 있다. 밸브(26b)를 폐쇄 상태로 하고, 밸브(26c)를 개방 상태로 한 경우, 전열 가스 공급부(25)로부터 공급된 전열 가스는, 가스 공급 라인(26)을 통하여, 적재대(2)에 적재된 웨이퍼(8)와 정전 척(6) 사이에 공급된다. 한편, 밸브(26b)를 개방 상태로 하고, 밸브(26c)를 폐쇄 상태로 한 경우, 전열 가스 공급부(25)로부터 공급된 전열 가스는, 가스 공급 라인(26a)을 통하여, 배기 장치(83)에 배기된다. 전열 가스 공급부(25)로부터 웨이퍼(8)와 정전 척(6) 사이에 전열 가스를 공급하는 경우, 밸브(26b)는 폐쇄 상태가 되고, 밸브(26c)는 개방 상태가 된다.
샤워 헤드(16)는, 처리 용기(1)의 천장 벽 부분에 마련되어 있다. 샤워 헤드(16)는, 본체부(16a)와, 전극판을 이루는 상부 천장판(16b)을 구비하고 있다. 샤워 헤드(16)는, 절연성 부재(95)를 통하여 처리 용기(1)의 상부에 지지된다. 본체부(16a)는, 도전성 재료, 예를 들어 표면이 양극 산화 처리된 알루미늄을 포함하고, 하부에 상부 천장판(16b)을 착탈 가능하게 지지할 수 있도록 구성되어 있다.
본체부(16a)는, 내부에 가스 확산실(16c)이 마련되어 있다. 또한, 본체부(16a)는, 가스 확산실(16c)의 하부에, 다수의 가스 통류 구멍(16d)이 형성되어 있다. 상부 천장판(16b)은, 해당 상부 천장판(16b)을 두께 방향으로 관통하도록 가스 도입 구멍(16e)이 가스 통류 구멍(16d)과 겹치도록 마련되어 있다. 이러한 구성에 의해, 가스 확산실(16c)에 공급된 처리 가스는, 가스 통류 구멍(16d) 및 가스 도입 구멍(16e)을 통하여 처리 용기(1) 내에 샤워 형상으로 분산되어 공급된다.
본체부(16a)에는, 가스 확산실(16c)로 처리 가스를 도입하기 위한 가스 도입구(16g)가 형성되어 있다. 가스 도입구(16g)에는, 가스 공급 배관(15a)의 일단이 접속되어 있다. 가스 공급 배관(15a)의 타단은, 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급원(15)이 접속된다. 가스 공급 배관(15a)에는, 상류측으로부터 차례로 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(15b) 및 개폐 밸브(15c)가 마련되어 있다. 가스 확산실(16c)에는, 가스 공급 배관(15a)을 통하여, 처리 가스 공급원(15)으로부터 플라스마 에칭을 위한 처리 가스가 공급된다. 처리 용기(1) 내에는, 가스 확산실(16c)로부터 가스 통류 구멍(16d) 및 가스 도입 구멍(16e)을 통하여, 샤워 형상으로 분산되어 처리 가스가 공급된다.
처리 용기(1)의 측벽으로부터 샤워 헤드(16)의 높이 위치보다도 상방으로 뻗도록 원통형의 접지 도체(1a)가 마련되어 있다. 원통형의 접지 도체(1a)는, 상부에 천장벽을 갖고 있다.
처리 용기(1)의 저부에는, 배기구(81)가 형성되어 있다. 배기구(81)에는, 배기관(82)을 통하여 배기 장치(83)가 접속되어 있다. 배기 장치(83)는, 진공 펌프를 작동시킴으로써 처리 용기(1) 내를 소정의 진공도까지 감압한다. 한편, 처리 용기(1) 내의 측벽에는, 웨이퍼(8)의 반입출구(84)가 마련되어 있다. 반입출구(84)에는, 해당 반입출구(84)를 개폐하는 게이트 밸브(85)가 마련되어 있다.
처리 용기(1)의 측부 내측에는, 내벽면을 따라 데포지션 실드(86)가 마련되어 있다. 데포지션 실드(86)는, 처리 용기(1)에 에칭 부생성물(퇴적물)이 부착되는 것을 방지한다. 데포지션 실드(86)의 웨이퍼(8)와 대략 동일한 높이 위치에는, 그라운드에 대한 전위가 제어 가능하게 접속된 도전성 부재(GND 블록)(89)가 마련되어 있고, 이에 의해 이상 방전이 방지된다. 또한, 데포지션 실드(86)의 하단부에는, 내벽 부재(3a)를 따라 뻗는 데포지션 실드(87)가 마련되어 있다. 데포지션 실드(86, 87)는, 착탈 가능하게 되어 있다.
상기 구성의 기판 처리 장치(100)는, 제어부(90)에 의해, 그 동작이 통괄적으로 제어된다. 제어부(90)에는, CPU를 구비하고 기판 처리 장치(100)의 각 부를 제어하는 프로세스 컨트롤러(91)와, 유저 인터페이스(92)와, 기억부(93)가 마련되어 있다.
유저 인터페이스(92)는, 공정 관리자가 기판 처리 장치(100)를 관리하기 위해 커맨드의 입력 조작을 행하는 키보드나, 기판 처리 장치(100)의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등으로 구성되어 있다.
기억부(93)에는, 기판 처리 장치(100)에서 실행되는 각종 처리를 프로세스 컨트롤러(91)의 제어로 실현하기 위한 제어 프로그램(소프트웨어)이나 처리 조건 데이터 등이 기억된 레시피가 저장되어 있다. 그리고, 필요에 따라서, 유저 인터페이스(92)로부터의 지시 등으로 임의의 레시피를 기억부(93)로부터 불러내어 프로세스 컨트롤러(91)에 실행시킴으로써, 프로세스 컨트롤러(91)의 제어하에서, 기판 처리 장치(100)에서의 원하는 처리가 행해진다.
[기판 처리 방법]
다음에, 기판 처리 장치(100)에 의한 웨이퍼(8)의 기판 처리 방법에 대해 설명한다. 기판 처리 장치(100)는, 히터(6c)의 발열을 제어함으로써, 정전 척(6)에 배치된 웨이퍼(8)의 온도의 제어가 가능하게 되어 있다. 기판 처리 장치(100)는, 기판 처리에 있어서, 히터(6c)의 발열을 제어함으로써, 웨이퍼(8)의 온도를 제어한다. 기판 처리 장치(100)는, 기판 처리 시에 복수의 프로세스를 실시하는 경우가 있다. 예를 들어, 기판 처리 장치(100)는, 다층막이 형성된 웨이퍼(8)를 에칭하는 경우, 복수의 프로세스로서, 웨이퍼(8)의 온도 등의 처리 조건을 바꾼 복수의 플라스마 처리를 실시한다. 기판 처리 장치(100)는, 복수의 프로세스를 실시할 때 각각의 프로세스에서 해당 프로세스에 적합한 온도로 웨이퍼(8)의 온도를 제어한다. 이 경우, 기판 처리 장치(100)는, 각 프로세스 사이에, 웨이퍼(8)의 온도를 변경한다.
도 2는, 종래의 기판 처리 방법의 일례를 나타내는 타이밍 차트이다. 도 2에는, 프로세스 A의 후에 프로세스 B를 웨이퍼(8)에 실시하는 경우를 나타내고 있다. 프로세스 A 및 프로세스 B는, 예를 들어 웨이퍼(8)에 형성된 다층막을 에칭하는 플라스마 처리이다. 프로세스 A에 적합한 웨이퍼(8)의 온도는, 80℃라 하자. 프로세스 B에 적합한 웨이퍼(8)의 온도는, 30℃라 하자. 도 2에는, 정전 척(6)에 인가되는 인가 전압 HV(ESC HV)와, 전열 가스 공급부(25)로부터 웨이퍼(8)와 정전 척(6) 사이에 백 사이드 가스로서 공급되는 전열 가스의 압력 BP(Torr)가 도시되어 있다. 또한, 도 4에는, 정전 척(6)의 온도(ESC Temp)와, 제1 고주파 전원(10a) 및 제2 고주파 전원(10b)으로부터 적재대(2)의 기재(2a)에 공급되는 고주파 전력 RF가 도시되어 있다. 정전 척(6)의 온도(ESC Temp)에는, 파선에 의해 웨이퍼(8)의 온도 (Wafer Temp)도 도시되어 있다. 또한, 도 4에는, 스위치(13a)(Relay)의 온ㆍ오프에 의한 적재대(2)의 기재(2a)의 전기적 상태가 도시되어 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 앞에 실시되는 제1 프로세스(프로세스 A)에서는, 정전 척(ESC)(6)으로의 인가 전압 HV를 2500V로 하고 있다. 또한, 제1 프로세스에서는, 밸브(26b)를 폐쇄 상태로 하고, 밸브(26c)를 개방 상태로 하여, 전열 가스 공급부(25)로부터 웨이퍼(8)와 정전 척(6) 사이에 30Torr로 전열 가스를 공급하고 있다. 또한, 제1 프로세스에서는, 제1 고주파 전원(10a) 및 제2 고주파 전원(10b)으로부터 적재대(2)의 기재(2a)에 제1 프로세스에 따른 고주파 전력 RF를 공급하고, 스위치(13a)를 오프로 하여 적재대(2)의 기재(2a)를 플로트 상태로 하고 있다.
도 2에 도시하는 종래의 기판 처리 방법에서는, 웨이퍼(8)의 온도를 변경할 때, 제1 고주파 전원(10a) 및 제2 고주파 전원(10b)으로부터 공급하는 고주파 전력 RF를 오프하여 0W로 변경함과 함께, 정전 척(6) 및 웨이퍼(8)의 온도를 80℃로부터 30℃로 변경하고 있다. 인가 전압 HV(V), 전열 가스의 압력 BP(Torr), 기재(2a)의 전기적인 상태에 대해서는, 웨이퍼(8)의 온도를 변경할 때도, 제1 프로세스의 상태를 유지하고 있다.
그러나, 기판 처리 장치(100)는, 정전 척(6)에 웨이퍼(8)를 정전 흡착시킨 상태에서 정전 척(6) 및 웨이퍼(8)의 온도를 변경한 경우, 파티클(PA)이 발생하는 경우가 있다.
이 파티클의 발생에 대해 조사한 결과, 다음과 같은 발생 원인이 판명되었다. 도 3은, 파티클의 발생 원인을 설명하는 도면이다. 도 3에는, 적재대(2)의 외주 부근의 구성이 개략적으로 도시되어 있다. 정전 척(6) 상에는 웨이퍼(8)가 배치되어 있다. 웨이퍼(8) 및 정전 척(6)은, 각각 온도 변화에 따라 팽창 또는 수축한다. 그러나, 웨이퍼(8)를 정전 척(6)에 흡착시킨 상태에서, 웨이퍼(8) 및 적재대(2)의 온도를 바꾼 경우, 웨이퍼(8)와 정전 척(6)의 열 팽창 계수의 차이에 의해 웨이퍼(8)와 정전 척(6)의 접촉 부분이 스쳐 흠집이 생기고, 파티클 PA가 발생한다. 종래의 기판 처리 방법은, 정전 척(6)의 흡착면과 웨이퍼(8) 사이에 전열 가스를 공급하여 흡착력을 저하시키기 때문에, 웨이퍼(8)의 외주로부터의 전열 가스가 누설된다. 발생된 파티클 PA는, 웨이퍼(8)의 외주로부터 누설되는 전열 가스에 의해, 웨이퍼(8)의 외주로부터 처리 용기(1) 내로 날아 오른다. 이에 의해, 웨이퍼(8)의 표면에 파티클 PA가 흡착된다.
그래서, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 장치(100)는, 웨이퍼(8)의 온도를 변경할 때, 이하에 설명하는 본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법을 실시한다. 도 4는, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법의 일례를 나타내는 타이밍 차트이다. 도 4에는, 도 2와 마찬가지로, 플라스마 처리로서 프로세스 A의 후에 프로세스 B를 웨이퍼(8)에 실시하는 경우를 나타내고 있다. 프로세스 A에 적합한 웨이퍼(8)의 온도는, 80℃라 하자. 프로세스 B에 적합한 웨이퍼(8)의 온도는, 30℃라 하자. 도 4에는, 정전 척(6)에 인가하는 인가 전압 HV(ESC HV)와, 전열 가스 공급부(25)로부터 웨이퍼(8)와 정전 척(6) 사이에 백 사이드 가스로서 공급되는 전열 가스의 압력 BP(Torr)가 도시되어 있다. 또한, 도 4에는, 정전 척(6)의 온도(ESC Temp)와, 제1 고주파 전원(10a) 및 제2 고주파 전원(10b)으로부터 적재대(2)의 기재(2a)에 공급되는 고주파 전력 RF가 도시되어 있다. 정전 척(6)의 온도(ESC Temp)에는, 파선에 의해 웨이퍼(8)의 온도(Wafer Temp)도 도시되어 있다. 또한, 도 4에는, 스위치(13a)(Relay)의 온ㆍ오프에 의한 적재대(2)의 기재(2a)의 전기적 상태가 도시되어 있다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 제1 프로세스(프로세스 A)에서는, 인가 전압 HV를 2500V로 하고 있다. 또한, 제1 프로세스에서는, 밸브(26b)를 폐쇄 상태로 하고, 밸브(26c)를 개방 상태로 하여, 전열 가스 공급부(25)로부터 웨이퍼(8)와 정전 척(6) 사이의 30Torr로 전열 가스를 공급하고 있다. 또한, 제1 프로세스에서는, 제1 고주파 전원(10a) 및 제2 고주파 전원(10b)으로부터 적재대(2)의 기재(2a)에 제1 프로세스에 따른 고주파 전력 RF를 공급하고, 스위치(13a)를 오프로 하여 적재대(2)의 기재(2a)를 플로트 상태로 하고 있다.
도 4에 도시하는 본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법에서는, 웨이퍼(8)의 온도를 변경할 때, 전열 가스 공급부(25)로부터 웨이퍼(8)와 정전 척(6) 사이에 공급하는 전열 가스의 압력을 제1 압력으로부터 제1 압력보다도 낮은 제2 압력으로 변경한다. 예를 들어, 제어부(90)는, 전열 가스 공급부(25)를 제어하여, 전열 가스 공급부(25)로부터 공급하는 전열 가스의 압력 BP를 0Torr로 변경한다. 이에 의해, 웨이퍼(8)의 외주로부터 파티클이 날아 오르는 것을 억제할 수 있다. 또한, 제어부(90)는, 밸브(26b) 및 밸브(26c)를 폐쇄 상태로 제어하여, 전열 가스 공급부(25)로부터의 전열 가스를 가스 공급 라인(26a)을 통하여 배기함으로써, 웨이퍼(8)와 정전 척(6) 사이에 전열 가스의 압력을 의사적으로 0Torr로 변경해도 된다.
다음에, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법에서는, 정전 척(6)에 인가하는 인가 전압 HV를 제1 전압으로부터 제1 전압보다도 낮은 제2 전압으로 변경한다.
여기서, 도 2에 도시하는, 종래의 웨이퍼(8)의 기판 처리 방법에서는, 웨이퍼(8)의 온도를 변경할 때, 플라스마를 생성할 필요가 없기 때문에, 고주파 전력 RF를 오프하여 0W로 변경하였다.
그러나, 인가 전압 HV를 변경하는 경우, 웨이퍼(8)의 급격한 전위의 변화를 피하기 위해, 적재대(2)에는, 고주파 전력이 공급되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 적재대(2)의 전위 변화를 억제하여 방전 리스크를 저감하기 위해, 적재대(2)를 접지 상태로 하는 것이 바람직하다.
그래서, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법에서는, 인가 전압 HV를 변경할 때, 플라스마 처리 시보다도 저하시켜 적재대(2)에 고주파 전력을 공급한다. 또한, 본 실시 형태에 관한 기판 처리에서는, 웨이퍼(8)의 온도를 변경하는 기간 동안, 적재대(2)를 접지 상태로 한다. 예를 들어, 제어부(90)는, 제1 고주파 전원(10a) 및 제2 고주파 전원(10b)을 제어하여, 플라스마 발생용 고주파 전력 HF, 바이어스용 고주파 전력 LF의 적어도 한쪽을 공급한다. 도 4의 예에서는, 제1 프로세스(프로세스 A)의 고주파 전력 RF보다도 파워를 저하시켜, 플라스마 발생용 고주파 전력 HF를 100W 또는 바이어스용 고주파 전력 LF를 100W 공급한다. 또한, 제어부(90)는, 스위치(13a)를 온으로 하여, 적재대(2)의 기재(2a)를 접지 상태로 한다. 도 4에서는, 고주파 전력 RF의 저하로부터 스위치(13a)의 동작 대기 시간 ta1분 지연되어 적재대(2)의 기재(2a)가 GND 전위로 되어 있다. 제어부(90)는, 고주파 전력 RF를 저하시키는 변경을 하고 나서 대기 시간 ta2 후, 직류 전원(12)을 제어하여, 인가 전압 HV를 2500V로부터 1000V로 변경한다. 이에 의해, 인가 전압 HV를 변경할 때의 웨이퍼(8)의 급격한 전위의 변화를 억제할 수 있다. 또한, 적재대(2)를 접지 상태로 함으로써, 적재대(2)의 전위 변화를 억제하여 방전 리스크 저감할 수 있다.
다음에, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법에서는, 적재대(2)의 온도를 제1 온도에서 제2 온도로 변경한다. 또한, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법에서는, 적재대(2)의 온도를 제1 온도에서 제2 온도로 변경할 때 적재대(2)에 공급되는 고주파 전력을 오프한다. 예를 들어, 제어부(90)는, 히터 전원(18)을 제어하여 히터(6c)의 발열량을 저하시켜, 적재대(2)의 온도를 80℃로부터 30℃로 변경시킨다. 또한, 제어부(90)는, 제1 고주파 전원(10a) 및 제2 고주파 전원(10b)을 제어하여, 플라스마 발생용 고주파 전력 HF 및 바이어스용 고주파 전력 LF를 오프하고, 고주파 전력 RF를 0W로 한다.
다음에, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법에서는, 전열 가스 공급부(25)로부터 공급하는 전열 가스의 압력을 제2 압력으로 하고, 정전 척(6)에 인가하는 인가 전압 HV를 제2 전압으로 한 상태에서 제1 시간, 웨이퍼(8)를 정전 척(6)으로 정전 흡착하여 보유 지지한다. 예를 들어, 제어부(90)는, 전열 가스 공급부(25)로부터 공급하는 전열 가스의 압력 BP를 0Torr로 하고, 정전 척(6)에 인가하는 인가 전압 HV를 1000V로 한 상태를 시간 ta3 유지한다. 이에 의해, 적재대(2)의 온도가 저하된다. 정전 척(6)에 정전 흡착된 웨이퍼(8)는, 적재대(2)의 온도 저하에 따라, 온도가 저하된다. 시간 ta3은, 웨이퍼(8)의 온도가 적재대(2)의 온도에 가까운 온도까지 저하되는 시간으로 하고, 실험 등에 의해 사전에 미리 정한다.
다음에, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법에서는, 전열 가스 공급부(25)로부터 공급하는 전열 가스의 압력을 제2 압력으로부터 제1 압력보다도 낮고 또한 제2 압력보다도 높은 제3 압력으로 변경한다. 예를 들어, 제어부(90)는, 전열 가스 공급부(25)를 제어하여, 전열 가스 공급부(25)로부터 공급하는 전열 가스의 압력 BP를 10Torr로 변경한다. 이와 같이 전열 가스 공급부(25)로부터 공급하는 전열 가스의 압력 BP를 증가시킴으로써, 전열 가스에 의해 열이 전해져, 정전 척(6)에 정전 흡착된 웨이퍼(8)의 온도가, 적재대(2)의 온도로 빠르게 변화된다.
다음에, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법에서는, 정전 척(6)에 인가하는 인가 전압 HV를 제2 전압으로부터 제2 전압보다도 높은 제3 전압으로 변경한다.
여기서, 상술한 바와 같이, 인가 전압 HV를 변경하는 경우, 웨이퍼(8)의 급격한 전위의 변화를 피하기 위해, 적재대(2)에는, 고주파 전력이 공급되어 있는 것이 바람직하다.
그래서, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법에서는, 인가 전압 HV를 변경할 때, 적재대(2)에 고주파 전력이 공급된다. 예를 들어, 제어부(90)는, 제1 고주파 전원(10a) 및 제2 고주파 전원(10b)을 제어하고, 다음에 실시할 제2 프로세스(프로세스 B)의 플라스마 발생용 고주파 전력 HF, 바이어스용 고주파 전력 LF를 공급한다. 제어부(90)는, 고주파 전력 RF를 증가시키는 변경을 하고 나서 대기 시간 ta4 후, 직류 전원(12)을 제어하여, 인가 전압 HV를 1000V에서 2500V로 변경한다. 또한, 제어부(90)는, 적재대(2)의 전위 변화를 억제하여 방전 리스크를 저감하기 위해, 스위치(13a)를 오프로 하고, 적재대(2)의 기재(2a)를 플로트 상태로 한다. 도 4에서는, 고주파 전력 RF의 상승으로부터 스위치(13a)의 동작 대기 시간 ta5분 지연되어 적재대(2)의 기재(2a)가 플로트 상태로 되어 있다.
기판 처리 장치(100)는, 이러한 본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법에 의해, 웨이퍼(8)의 온도를 변경함으로써, 웨이퍼(8)로의 파티클의 부착을 억제할 수 있다.
본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법에서는, 제3 전압으로 변경한 후, 전열 가스 공급부(25)로부터 공급하는 가스의 압력을 제3 압력으로부터 제3 압력보다도 높은 제4 압력으로 변경한다. 예를 들어, 제어부(90)는, 전열 가스 공급부(25)를 제어하여, 전열 가스 공급부(25)로부터 공급하는 전열 가스의 압력 BP를 제2 프로세스(프로세스 B)의 30Torr로 변경한다.
기판 처리 장치(100)는, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법에 의해, 온도가 30℃로 변화된 웨이퍼(8)에 대해 제2 프로세스(프로세스 B)의 처리를 실시한다.
본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법은, 제1 프로세스(프로세스 A)와 제2 프로세스(프로세스 B)에서 웨이퍼(8)의 온도를 변경하는 경우, 웨이퍼(8)로의 파티클의 부착을 억제하여 웨이퍼(8)의 온도를 변경할 수 있다.
[전열 가스의 압력 BP 및 인가 전압 HV의 적절한 범위]
다음에, 웨이퍼(8)의 온도를 변경할 때의 전열 가스의 압력 BP 및 정전 척(6)으로의 인가 전압 HV의 적절한 범위의 일례를 설명한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 파티클은, 웨이퍼(8)와 정전 척(6)의 접촉 부분이 스쳐서 표면에 흠집이 생기는 것으로 발생한다. 그래서, 예를 들어 인가 전압 HV를 저하시켜 웨이퍼(8)와 정전 척(6)의 흡착력을 저하시킨 경우, 웨이퍼(8)와 정전 척(6)의 표면에 흠집이 생기는 것을 억제할 수 있어, 파티클의 발생을 억제할 수 있다.
도 5는, 정전 척(6)에 인가하는 인가 전압 HV별로 웨이퍼(8)에 발생되는 흠집의 길이를 도시하는 도면이다. 도 5에는, 인가 전압 HV를 1000V, 1500V, 2000V, 2500V로 한 경우의 각각에 대해, 웨이퍼(8)와 정전 척(6)의 온도차 Δt에 대한 웨이퍼(8)에 발생되는 흠집의 길이가 도시되어 있다. 인가 전압 HV가 2000V인 경우, 온도차 Δt가 커지면 웨이퍼(8)에 흠집이 발생된다. 인가 전압 HV가 2500V인 경우, 인가 전압 HV가 2000V인 경우보다도 웨이퍼(8)에 발생되는 흠집이 더 길어진다. 한편, 인가 전압 HV가 1000V 및 1500V인 경우, 거의 흠집이 발생하지 않았다. 따라서, 흠집의 발생을 억제하는 경우, 인가 전압 HV는, 1500V 이하로 하는 것이 바람직하고, 1000V 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
그런데, 기판 처리 장치(100)는, 웨이퍼(8)를 정전 척(6)에 흡착시킴으로써, 웨이퍼(8)와 정전 척(6) 사이에 공급되는 전열 가스의 누설을 적게 억제하고 있다. 기판 처리 장치(100)는, 정전 척(6)에 인가하는 인가 전압 HV를 저하시킨 경우, 정전 척(6)에 의한 웨이퍼(8)의 정전 흡착력이 저하되고, 전열 가스의 누설이 많아진다.
도 6은, 전열 가스의 누설양에 기초하는 판정 결과를 도시하는 도면이다. 도 6에는, 전열 가스 공급부(25)로부터 공급하는 전열 가스의 압력 BP를 0 내지 30Torr로 하고, 인가 전압 HV를 500 내지 2500V로 한 경우의 전열 가스의 누설양이 숫자로 도시되어 있다.
전열 가스의 누설을 적게 억제하기 위해서는, 전열 가스 공급부(25)로부터 공급하는 전열 가스의 압력 BP가 높아질수록, 인가 전압 HV를 높게 할 필요가 있다. 기판 처리 장치(100)에서는, 웨이퍼 어긋남이나 웨이퍼 박리가 생기기 쉬워지기 때문에, 전열 가스의 누설이 적은 편이 바람직하다. 예를 들어, 전열 가스의 누설양은, 1.0 초과인 것은 바람직한 상태가 아니고, 1.0 이하가 바람직하고, 0.5 미만이 보다 바람직하다. 도 6, 7 및 9에서는 바람직하지 않은 결과에는 「×」, 바람직한 결과에는 「△」, 보다 바람직한 결과에는 「○」을 부여하였다. 도 6에서는, 전열 가스의 누설양이 0.5 미만이 되는 부분에 「○」을 부여하고, 누설양이 0.5 내지 1.0인 부분에 「△」를 부여하고, 누설양이 1.0을 초과하는 부분에 「×」를 부여하였다. 예를 들어, 전열 가스 공급부(25)로부터 공급하는 전열 가스의 압력 BP가 30Torr인 경우, 인가 전압 HV를 1500V 이상으로 하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 흠집의 발생을 억제하기 위해서는, 인가 전압 HV를 낮게 하는 것이 바람직하다. 그러나, 전열 가스의 누설양을 억제하기 위해서는, 인가 전압 HV를 너무 낮게 하지 않고, 웨이퍼(8)를 정전 척(6)에 흡착시킬 필요가 있다.
도 7은, 도 5 및 도 6의 판정 결과를 정리한 도면이다. 도 7에는, 도 5의 결과로부터 구해진 흠집의 발생이 억제되는 인가 전압 HV의 범위를 반영하고 있다. 도 7에서는, 인가 전압 HV가, 1500V의 부분에 「△」를 부여하고, 1000V 이하의 부분에 「○」를 부여하고 있다. 인가 전압 HV가 2500V보다 큰 부분에 「×」를 부여하고 있다. 도 7에는, 도 6에 도시한 전열 가스의 누설을 억제할 수 있는 범위를 더 반영하고 있다. 도 7에서는, 인가 전압 HV가 500V인 경우에 있어서의 전열 가스의 압력 BP가 10Torr 이상으로 되는 부분과, 인가 전압 HV가 1000V인 경우에 있어서의 전열 가스의 압력 BP가 20Torr 이상으로 되는 부분을 「×」로 변경하였다.
그런데, 도 4에 도시하는 본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법은, 정전 척(6)을 온도 변화시키는 기간 T1에 있어서, 인가 전압 HV를 저하시켜 웨이퍼(8)와 정전 척(6)의 흡착력을 저하시킴과 함께, 전열 가스의 압력 BP를 저하시켰다. 그리고, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법은, 기간 T2에 있어서, 전열 가스의 압력 BP를 10Torr로 상승시켰다. 이 기간 T1 및 기간 T2에서의 웨이퍼(8)의 온도 변화를 설명한다.
도 8은, 웨이퍼(8)의 온도 변화를 도시하는 도면이다. 도 8에서는, 기간 T3에 있어서, 웨이퍼(8)의 온도를 약90℃로 한 후, 기간 T4, T5에 있어서, 웨이퍼(8)의 온도를 30℃로 변경하였다. 기간 T3은, 도 4의 제1 프로세스(프로세스 A)의 웨이퍼(8)의 온도를 재현하고 있다. 기간 T4, T5는, 도 4의 기간 T1, T2에서의 웨이퍼(8)의 온도를 재현하고 있다. 기간 T3에서는, 인가 전압 HV를 2500V, 전열 가스의 압력 BP를 30Torr로 하여 웨이퍼(8)의 온도를 약90℃로 가열하고 있다. 도 8의 우측에는, 기간 T5의 파선 부분을 확대한 확대도가 도시되어 있다.
도 8의 「1000V10T」는, 기간 T4에 있어서, 인가 전압 HV를 1000V, 전열 가스의 압력 BP를 0Torr로 하고, 기간 T5에 있어서, 전열 가스의 압력 BP를 10Torr로 변경한 경우의 웨이퍼(8)의 온도 변화를 나타내고 있다. 「1500V0T」는, 기간 T4에 있어서, 인가 전압 HV를 1500V, 전열 가스의 압력 BP를 0Torr로 하고, 기간 T5에 있어서도 전열 가스의 압력 BP를 0Torr로 유지한 경우의 웨이퍼(8)의 온도 변화를 나타내고 있다. 「1500V10T」는, 기간 T4에 있어서, 인가 전압 HV를 1500V, 전열 가스의 압력 BP를 0Torr로 하고, 기간 T5에 있어서, 전열 가스의 압력 BP를 10Torr로 변경한 경우의 웨이퍼(8)의 온도 변화를 나타내고 있다. 「1500V30T」는, 기간 T4에 있어서, 인가 전압 HV를 1500V, 전열 가스의 압력 BP를 0Torr로 하고, 기간 T5에 있어서, 전열 가스의 압력 BP를 30Torr로 변경한 경우의 웨이퍼(8)의 온도 변화를 나타내고 있다. 「2500V30T」는, 기간 T4, T5에 대해서도, 기간 T3과 마찬가지로 인가 전압 HV를 2500V로 하고, 전열 가스의 압력 BP를 30Torr로 한 경우의 웨이퍼(8)의 온도 변화를 나타내고 있다.
「2500V30T」는, 웨이퍼(8)의 온도를 빠르게 30℃로 변화시킬 수 있다. 그러나, 「2500V30T」는, 기간 T4, T5에 대해서도, 기간 T3과 마찬가지로 정전 척(6)에 전압을 인가하고, 전열 가스의 압력 BP를 유지하기 때문에, 웨이퍼(8)의 외주로부터 처리 용기(1) 내로 파티클이 날아 오른다.
「1500V0T」, 「1500V10T」 및 「1500V30T」는, 기간 T4에 있어서, 웨이퍼(8)의 온도가 마찬가지로 저하된다. 「1500V10T」 및 「1500V30T」는, 기간 T5에 있어서, 전열 가스를 공급함으로써 웨이퍼(8)의 온도가 30℃에 부근으로 빠르게 변화된다. 한편, 「1500V0T」는, 기간 T5에 있어서도 전열 가스의 압력 BP를 0Torr로 함으로써, 전열성이 저하되고, 웨이퍼(8)의 온도 추종성이 저하되어 웨이퍼(8)의 온도 저하에 시간이 걸리게 된다.
「1000V10T」는, 기간 T4에 있어서, 「1500V10T」 등과 비교하여 온도의 변화 정도가 낮긴 하지만, 웨이퍼(8)의 온도가 저하되고, 기간 T5에 있어서, 전열 가스를 공급함으로써 웨이퍼(8)의 온도가 30℃에 부근으로 빠르게 변화된다. 따라서, 온도 변화의 관점에서는, 전열 가스의 압력 BP를 10Torr 이상으로 하는 것이 바람직하다.
도 9는, 도 5, 도 6 및 도 8의 판정 결과를 정리한 도면이다. 도 9는, 도 7에 비해, 도 8에 도시한 웨이퍼(8)의 온도를 빠르게 변경 가능한 범위를 반영한 결과를 도시하고 있다. 도 9에서는, 웨이퍼(8)의 온도를 빠르게 변경할 수 없기 때문에, 도 7로부터, 전열 가스의 압력 BP가 5Torr 이하인 부분을 「×」로 변경하였다.
도 9에 도시하는 결과로부터, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법에서는, 도 4의 기간 T1은, 인가 전압 HV를 1000V 내지 1500V로 하고, 전열 가스의 압력 BP를 10Torr 이하, 바람직하게는 0Torr로 하는 것이 바람직하다. 기간 T2는, 전열 가스의 압력 BP를 10Torr로 하는 것이 바람직하다. 또한, 기간 T1은, 인가 전압 HV를 1000V로 하고, 전열 가스의 압력 BP를 0Torr로 하는 것이 보다 바람직하다. 기간 T2는, 전열 가스의 압력 BP를 10Torr로 하는 것이 보다 바람직하다.
[파티클 수의 변화]
다음에, 실제로 웨이퍼(8)에 부착된 파티클을 카운트한 실험 결과를 설명한다. 실험에서는, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법의 기간 T1, T2에서의 인가 전압 HV와 전열 가스의 압력 BP 대신에 웨이퍼(8)의 온도를 변경하여 웨이퍼(8)에 부착된 파티클을 카운트하였다. 웨이퍼(8)의 사이즈는, 반경 150㎜이다. 실험에서는, 웨이퍼(8)의 에지 영역에 부착된 파티클의 수를 카운트하였다. 웨이퍼(8)의 에지 영역은, 웨이퍼(8)의 반경 120㎜보다도 외측의 영역으로 한다. 도 10은, 웨이퍼(8)의 에지 영역에 부착된 파티클의 평균값을 나타낸 그래프이다. 「2500V30T」는, 기간 T1, T2에 있어서, 인가 전압 HV를 2500V, 전열 가스의 압력 BP를 30Torr로 한 경우를 나타내고 있다. 즉, 「2500V30T」는, 도 2에 도시한 종래의 기판 처리 방법과 마찬가지로, 인가 전압 HV 및 전열 가스의 압력 BP를 변경하지 않고, 정전 척(6) 및 웨이퍼(8)의 온도를 80℃로부터 30℃로 변경하였다. 「1500V20T」는, 기간 T1에 있어서, 인가 전압 HV를 1500V, 전열 가스의 압력 BP를 0Torr로 하고 기간 T2에 있어서, 전열 가스의 압력 BP를 20Torr로 변경한 경우를 나타내고 있다. 「1000V10T」는, 기간 T1에 있어서, 인가 전압 HV를 1000V, 전열 가스의 압력 BP를 0Torr로 하고 기간 T2에 있어서, 전열 가스의 압력 BP를 10Torr로 변경한 경우를 나타내고 있다. 도 10에는, 「2500V30T」, 「1500V20T」 및 「1000V10T」에 대해, 각각 2매의 웨이퍼(8)의 에지 영역에 부착된 파티클 수의 평균값이 그래프에 의해 도시되어 있다. 「1500V20T」 및 「1000V10T」는, 「2500V30T」보다 파티클 수의 평균값이 적다. 즉, 「1500V20T」 및 「1000V10T」는, 도 2에 도시한 종래의 기판 처리 방법보다도 웨이퍼(8)로의 파티클의 부착을 억제할 수 있다. 또한, 「1000V10T」는, 「1500V20T」보다도 파티클 수의 평균값이 적다. 즉, 「1000V10T」는, 웨이퍼(8)로의 파티클의 부착을 가장 억제할 수 있다.
[효과]
이상과 같이, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법은, 기판 처리 장치(100)에 의한 웨이퍼(8)(기판)의 기판 처리 방법이다. 기판 처리 장치(100)는, 처리 용기(1)와, 적재대(2)와, 정전 척(6)(흡착부)과, 전열 가스 공급부(25)(가스 공급부)를 갖는다. 적재대(2)는, 처리 용기(1) 내에 배치되어 있다. 정전 척(6)은, 적재대(2) 상에 마련되고, 온도의 변경이 가능해지고, 인가되는 전압에 따라 웨이퍼(8)를 정전 흡착한다. 전열 가스 공급부(25)는, 정전 척(6)에 배치된 웨이퍼(8)와 정전 척(6) 사이에 전열용 가스를 공급한다. 기판 처리 방법은 전열 가스 공급부(25)로부터 웨이퍼(8)와 정전 척(6) 사이에 공급하는 가스의 압력을 제1 압력으로부터 제1 압력보다도 낮은 제2 압력으로 변경하는 공정과, 정전 척(6)에 인가하는 인가 전압을 제1 전압으로부터 제1 전압보다도 낮은 제2 전압으로 변경하는 공정과, 정전 척(6)의 온도를 제1 온도로부터 제2 온도로 변경하는 공정과, 전열 가스 공급부(25)로부터 공급 가스의 압력을 제2 압력으로 하고 정전 척(6)에 인가하는 인가 전압을 제2 전압으로 한 상태에서 제1 시간, 웨이퍼(8)를 정전 척(6)으로 정전 흡착하여 보유 지지하는 공정과, 전열 가스 공급부(25)로부터 공급 가스의 압력을 제2 압력으로부터 제1 압력보다도 낮고 또한 제2 압력보다도 높은 제3 압력으로 변경하는 공정과, 정전 척(6)에 인가하는 인가 전압을 제2 전압으로부터 제2 전압보다도 높은 제3 전압으로 변경하는 공정을 갖는다. 이에 의해, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법은, 웨이퍼(8)로의 파티클의 부착을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법은, 제2 압력으로 변경하는 공정 전에, 제1 온도에서 웨이퍼(8)에 제1 프로세스의 처리를 실시하는 공정을 더 갖고, 제3 전압으로 변경하는 공정 후에, 제2 온도에서 웨이퍼(8)에 제2 프로세스의 처리를 실시하는 공정을 더 갖는다. 이에 의해, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법은, 제1 프로세스의 처리와 제2 프로세스의 처리 동안에, 웨이퍼(8)의 온도를 변경하는 경우에, 웨이퍼(8)로의 파티클의 부착을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법은, 제3 전압으로 변경한 후, 전열 가스 공급부(25)로부터 공급하는 가스의 압력을 제3 압력으로부터 제3 압력보다도 높은 제4 압력으로 변경하는 공정을 더 갖는다. 이에 의해, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법은, 전열성을 높일 수 있어, 웨이퍼(8)의 온도 추종성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법은, 제1 압력과 제4 압력을 동등한 것으로 한다. 이에 의해, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법은, 정전 척(6)의 온도를 제어함으로써 웨이퍼(8)의 온도를 제어할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법은, 제1 전압과 제3 전압을 동등한 것으로 한다. 이에 의해, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법은, 정전 척(6)에 의해 웨이퍼(8)를 안정되게 보유 지지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법은, 제2 압력으로 변경하는 공정에 있어서, 전열 가스 공급부(25)로부터 공급하는 가스를 배기계로 배기함으로써, 웨이퍼(8)와 정전 척(6) 사이에 공급하는 가스의 압력을 제1 압력으로부터 제1 압력보다도 낮은 제2 압력으로 변경한다. 이에 의해, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법은, 전열 가스 공급부(25)로부터 공급하는 가스의 압력을 바꾸지 않아도, 웨이퍼(8)와 정전 척(6) 사이에 공급하는 가스의 압력을 변경할 수 있다. 또한, 가스의 압력을 제1 압력보다도 낮은 제2 압력으로 변경함으로써, 웨이퍼(8)의 외주로부터 파티클이 날아 오르는 것을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법은, 제1 온도를 제2 온도보다도 높은 것으로 한다. 이에 의해, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법은, 웨이퍼(8)의 온도를 저하시키는 변경을 행하는 경우에도 웨이퍼(8)로의 파티클의 부착을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법은, 정전 척(6)에 인가하는 인가 전압을 변경하는 공정에 있어서, 적재대(2)에 고주파 전력을 공급한다. 이에 의해, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법은, 정전 척(6)에 인가하는 인가 전압을 변경할 때의 웨이퍼(8)의 급격한 전위의 변화를 억제할 수 있다.
이상, 실시 형태에 대해 설명하였지만, 금회 개시된 실시 형태는, 모든 점에서 예시이지, 제한적인 것은 아니라고 생각해야 한다. 실제로, 상술한 실시 형태는, 다양한 형태로 구현될 수 있다. 또한, 상술한 실시 형태는, 청구범위 및 그 취지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 생략, 치환, 변경되어도 된다.
예를 들어, 상술한 실시 형태에서는, 기판 처리 방법에 의해, 웨이퍼(8)의 온도를 저하시키는 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다. 웨이퍼(8)의 온도를 상승시키는 경우도, 웨이퍼(8)의 온도를 저하시키는 경우와 마찬가지로, 웨이퍼(8)와 정전 척(6)의 접촉 부분이 스쳐 흠집이 생켜, 파티클 PA가 발생된다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법은, 웨이퍼(8)의 온도를 상승시키는 변경을 행하는 경우에도, 웨이퍼(8)로의 파티클의 부착을 억제할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 도 4의 기간 T1에 있어서, 제어부(90)는, 시간 ta3의 경과를 기다림으로써, 웨이퍼(8)의 온도를 적재대(2)의 온도에 가까운 온도까지 저하시키는 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제어부(90)는, 실제의 정전 척(6)의 온도를 검출하여 제어를 행해도 된다. 예를 들어, 정전 척(6)에, 정전 척(6)의 온도를 검출하는 온도 센서 등의 검출부를 마련한다. 제어부(90)는, 온도 센서에 의해 검출되는 정전 척(6)의 온도와 제2 온도의 차가 소정값 이내로 될 때까지 웨이퍼(8)를 정전 척(6)으로 정전 흡착하여 보유 지지한다. 그리고, 제어부(90)는, 정전 척(6)의 온도와 제2 온도의 차가 소정값 이내로 되면, 전열 가스 공급부(25)로부터 공급하는 가스의 압력을 제2 압력으로부터 제1 압력보다도 낮고 또한 제2 압력보다도 높은 제3 압력으로 변경해도 된다.
또한, 상술한 본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법에서는, 고주파 전력 RF의 파워를 급격하게 변화시키는 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제어부(90)는, 고주파 전력 RF를 변경하는 적어도 일부의 기간에서 고주파 전력 RF의 파워를 점차 저하시켜도 된다. 예를 들어, 제어부(90)는, 기간 T1에 있어서, 플라스마 발생용 고주파 전력 HF 또는 바이어스용 고주파 전력 LF를 100W로부터 점차 0W로 저하시켜도 된다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 기판 처리 장치(100)를 용량 결합형 플라스마 처리 장치로 한 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 실시 형태에 관한 기판 처리 방법은, 임의의 플라스마 처리 장치에 채용될 수 있다. 예를 들어, 기판 처리 장치(100)는, 유도 결합형 플라스마 처리 장치, 마이크로파와 같은 표면파에 의해 가스를 여기시키는 플라스마 처리 장치와 같이, 임의의 타입의 플라스마 처리 장치이어도 된다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 기재(2a)에 제1 고주파 전원(10a) 및 제2 고주파 전원(10b)이 접속되는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 플라스마원의 구성은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 플라스마 발생용 제1 고주파 전원(10a)은, 상부 전극으로서의 기능을 갖는 샤워 헤드(16)에 접속되어도 된다. 또한, 이온 인입용(바이어스용) 제2 고주파 전원(10b)이 기재(2a)에 접속되어 있지 않아도 된다.
또한, 상술한 기판 처리 장치(100)는, 플라스마 처리로서 에칭을 행하는 플라스마 처리 장치이었지만, 임의의 플라스마 처리를 행하는 플라스마 처리 장치에 채용될 수 있다. 예를 들어, 기판 처리 장치(100)는, 화학 기층 성장(CVD), 원자층 퇴적(ALD), 물리 기층 성장(PVD) 등을 행하는 낱장식 퇴적 장치여도 되고, 플라스마 어닐링, 플라스마 임플랜테이션 등을 행하는 플라스마 처리 장치여도 된다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 기판을 반도체 웨이퍼로 한 경우를 예로 들어 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 기판은, 유리 기판 등, 다른 기판이어도 된다.

Claims (13)

  1. 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에 배치된 적재대와,
    상기 적재대 상에 마련되고, 온도의 변경이 가능해지고, 인가되는 전압에 따라 기판을 정전 흡착하는 흡착부와,
    상기 흡착부에 배치된 상기 기판과 상기 흡착부 사이에 전열용 가스를 공급하는 가스 공급부를 포함하는 기판 처리 장치에 의한 기판의 기판 처리 방법이며,
    상기 가스 공급부로부터 상기 기판과 상기 흡착부 사이에 공급하는 가스의 압력을 제1 압력으로부터 상기 제1 압력보다도 낮은 제2 압력으로 변경하는 공정과,
    상기 흡착부에 인가하는 인가 전압을 제1 전압으로부터 상기 제1 전압보다도 낮은 제2 전압으로 변경하는 공정과,
    상기 흡착부의 온도를 제1 온도로부터 제2 온도로 변경하는 공정과,
    상기 가스 공급부로부터 공급하는 가스의 압력을 상기 제2 압력으로 하고, 상기 흡착부에 인가하는 인가 전압을 상기 제2 전압으로 한 상태에서 제1 시간, 상기 기판을 상기 흡착부에서 정전 흡착하여 보유 지지하는 공정과,
    상기 가스 공급부로부터 공급하는 가스의 압력을 상기 제2 압력으로부터 상기 제1 압력보다도 낮고 또한 상기 제2 압력보다도 높은 제3 압력으로 변경하는 공정과,
    상기 흡착부에 인가하는 인가 전압을 상기 제2 전압으로부터 상기 제2 전압보다도 높은 제3 전압으로 변경하는 공정
    을 포함하는, 기판 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 압력으로 변경하는 공정 전에, 상기 제1 온도에서 상기 기판에 제1 프로세스의 처리를 실시하는 공정을 더 포함하고,
    상기 제3 전압으로 변경하는 공정 후에, 상기 제2 온도에서 상기 기판에 제2 프로세스의 처리를 실시하는 공정을 더 포함하는,
    기판 처리 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제3 전압으로 변경한 후, 상기 가스 공급부로부터 공급하는 가스의 압력을 상기 제3 압력으로부터 상기 제3 압력보다도 높은 제4 압력으로 변경하는 공정을 더 포함하는, 기판 처리 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 압력과 상기 제4 압력은 동등한, 기판 처리 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 전압과 상기 제3 전압은 동등한, 기판 처리 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 압력으로 변경하는 공정은, 상기 가스 공급부로부터 공급하는 가스를 배기계에 배기함으로써, 상기 기판과 상기 흡착부 사이에 공급하는 가스의 압력을 제1 압력으로부터 상기 제1 압력보다도 낮은 제2 압력으로 변경하는, 기판 처리 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흡착부의 온도를 제1 온도로부터 제2 온도로 변경할 때, 상기 적재대에 공급되는 고주파 전력을 오프하는, 기판 처리 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 온도는, 상기 제2 온도보다도 높은 기판 처리 방법.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 온도는, 상기 제2 온도보다 낮은, 기판 처리 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판 처리 장치는, 상기 흡착부의 온도를 검출하는 검출부를 더 포함하고,
    상기 보유 지지하는 공정은, 상기 검출부에 의해 검출되는 상기 흡착부의 온도와 상기 제2 온도의 차가 미리 결정된 값 이내로 될 때까지 상기 기판을 상기 흡착부에서 정전 흡착하여 보유 지지하고,
    상기 제3 압력으로 변경하는 공정은, 상기 흡착부의 온도와 상기 제2 온도의 차가 미리 결정된 값 이내로 되면, 상기 가스 공급부로부터 공급하는 가스의 압력을 상기 제2 압력으로부터 상기 제1 압력보다도 낮고 또한 상기 제2 압력보다 높은 상기 제3 압력으로 변경하는, 기판 처리 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흡착부에 인가하는 인가 전압을 변경하는 공정에서는, 상기 적재대에 고주파 전력을 공급하는, 기판 처리 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적재대는, 상기 기판의 온도를 변경하는 기간 동안, 접지 상태로 하는, 기판 처리 방법.
  13. 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에 배치된 적재대와,
    상기 적재대 상에 마련되고, 온도의 변경이 가능해지고, 인가되는 전압에 따라 기판을 정전 흡착하는 흡착부와,
    상기 흡착부에 배치된 상기 기판과 상기 흡착부 사이에 전열용 가스를 공급하는 가스 공급부와,
    상기 가스 공급부로부터 상기 기판과 상기 흡착부 사이에 공급하는 가스의 압력을 제1 압력으로부터 상기 제1 압력보다도 낮은 제2 압력으로 변경하고, 상기 흡착부에 인가하는 인가 전압을 제1 전압으로부터 상기 제1 전압보다도 낮은 제2 전압으로 변경하고, 상기 흡착부의 온도를 제1 온도로부터 제2 온도로 변경하고, 상기 가스 공급부로부터 공급하는 가스의 압력을 상기 제2 압력으로 하고, 상기 흡착부에 인가하는 인가 전압을 상기 제2 전압으로 한 상태에서 제1 시간, 상기 기판을 상기 흡착부에서 정전 흡착하여 보유 지지하고, 상기 가스 공급부로부터 공급하는 가스의 압력을 상기 제2 압력으로부터 상기 제1 압력보다도 낮고 또한 상기 제2 압력보다도 높은 제3 압력으로 변경하고, 상기 흡착부에 인가하는 인가 전압을 상기 제2 전압으로부터 상기 제2 전압보다도 높은 제3 전압으로 변경하는 제어를 행하는 제어부
    를 포함하는, 기판 처리 장치.
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