KR20220008223A - 기판 이탈 방법 및 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

[과제] 기판의 정전 흡착력의 저하를 억제한다.
[해결수단] 처리 용기의 내부의 정전척에 매설된 흡착 전극에 직류 전압을 인가하는 것에 의해 정전 흡착된 기판을 상기 정전척으로부터 이탈시키는 방법으로서, 플라즈마 처리를 행한 상기 기판이 상기 정전척에 정전 흡착된 상태에서, 상기 처리 용기의 내부에 제전용 가스를 공급하여, 상기 제전용 가스의 플라즈마를 생성하는 공정과, 상기 제전용 가스의 플라즈마를 유지하면서, 리프트핀에 의해 상기 기판을 상승시켜, 상기 정전척으로부터 이탈시키는 공정과, 상기 흡착 전극에 마이너스의 직류 전압을 인가하는 공정을 갖는 기판 이탈 방법이 제공된다.

Description

기판 이탈 방법 및 플라즈마 처리 장치{SUBSTRATE RELEASE METHOD AND PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 개시는, 기판 이탈 방법 및 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
정전척의 전극에 플러스의 직류 전압을 인가하여 기판을 정전척에 흡착시키고, 기판에 처리를 행한 후 기판을 정전척으로부터 이탈시킬 때, 제전용의 플라즈마를 생성하여 기판을 리프트핀에 의해 상승시키는 것에 의해 잔류 전하를 제거하는 제전 처리가 행해진다. 예컨대, 특허문헌 1은, 기판을 정전척으로부터 이탈시킬 때, 플라즈마의 도전성을 이용하여 기판 표면의 전하를 제거하는 제전 처리를 행하는 것을 제안한다. 특허문헌 1에서는, 플라즈마의 존재하에 리프트핀을 상승시켜 기판을 정전척으로부터 들어올린다.
예컨대, 특허문헌 2는, 기판을 제1 압력을 갖는 처리 가스의 플라즈마에 의해 플라즈마 제전하면서, 기판의 이면에 제2 압력을 갖는 전열 가스를 공급하는 것을 제안한다. 특허문헌 2에서는, 제전 처리에서, 플라즈마 처리시에 기판을 정전 흡착하기 위해 정전척의 전극에 인가한 직류 전압과는 반대의 극성의 직류 전압을 상기 전극에 인가한다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2002-134489호 공보 특허문헌 2 : 일본 특허 공개 제2015-95396호 공보
본 개시는, 기판의 정전 흡착력의 저하를 억제할 수 있는 기판 이탈 방법 및 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
본 개시의 하나의 양태에 의하면, 처리 용기의 내부의 정전척에 매설된 흡착 전극에 직류 전압을 인가하는 것에 의해 정전 흡착된 기판을 상기 정전척으로부터 이탈시키는 방법으로서, 플라즈마 처리를 행한 상기 기판이 상기 정전척에 정전 흡착된 상태에서, 상기 처리 용기의 내부에 제전용 가스를 공급하여, 상기 제전용 가스의 플라즈마를 생성하는 공정과, 상기 제전용 가스의 플라즈마를 유지하면서, 리프트핀에 의해 상기 기판을 상승시켜, 상기 정전척으로부터 이탈시키는 공정과, 상기 흡착 전극에 마이너스의 직류 전압을 인가하는 공정을 갖는 기판 이탈 방법이 제공된다.
하나의 측면에 의하면, 기판의 정전 흡착력의 저하를 억제할 수 있다.
도 1은 일실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치를 도시하는 단면 모식도이다.
도 2는 종래의 기판 이탈 방법의 일례를 도시하는 도면이다.
도 3은 박리 대전을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 박리 대전을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일실시형태에 관한 기판 이탈 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일실시형태에 관한 기판 이탈 방법을 도시하는 플로우차트이다.
이하, 도면을 참조하여 본 개시를 실시하기 위한 형태에 관해 설명한다. 각 도면에서, 동일 구성 부분에는 동일 부호를 붙이고, 중복 설명을 생략하는 경우가 있다.
[플라즈마 처리 장치]
처음에, 도 1을 참조하여, 본 개시의 일실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치(100)의 일례에 관해 설명한다. 도 1은, 일실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치(100)의 일례를 도시하는 단면 모식도이다.
플라즈마 처리 장치(100)는, FPD용의 평면시 직사각형의 기판(이하, 단순히 「기판」이라고 함)(G)에 대하여, 각종 기판 처리 방법을 실행하는 유도 결합형 플라즈마(Inductive Coupled Plasma : ICP) 처리 장치이다. 기판의 재료로는, 주로 유리가 이용되며, 용도에 따라서는 투명한 합성 수지 등이 이용되는 경우도 있다. 여기서, 기판 처리에는, 에칭 처리나 CVD(Chemical Vapor Deposition)법을 이용한 성막 처리 등이 포함된다. FPD로는, 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display : LCD)가 예시된다. 일렉트로 루미네센스(Electro Luminescence : EL), ㅍ플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel; PDP) 등이어도 좋다. 기판(G)은, 그 표면에 회로가 패터닝되는 형태 외에 지지 기판도 포함된다. 또한, FPD용 기판의 평면 치수는 세대의 추이와 함께 대규모화하고 있다. 플라즈마 처리 장치(100)에 의해 처리되는 기판(G)의 평면 치수는, 예컨대, 제6 세대의 약 1500 mm×1800 mm 정도의 치수로부터, 제10.5 세대의 3000 mm×3400 mm 정도의 치수까지를 적어도 포함한다. 또한, 기판(G)의 두께는 0.2 mm 내지 수 mm 정도이다.
플라즈마 처리 장치(100)는, 직방체형의 상자형의 처리 용기(10)와, 처리 용기(10) 내에 배치되어 기판(G)이 적재되는 평면시 직사각형의 외형인 기판 적재대(60)와, 제어부(90)를 갖는다. 처리 용기(10)는, 원통형의 상자형이나 타원통형의 상자형 등의 형상이어도 좋고, 이 형태에서는, 기판 적재대(60)도 원형 혹은 타원형이 되고, 기판 적재대(60)에 적재되는 기판(G)도 원형 등이 된다.
처리 용기(10)는 유전체판(11)에 의해 상하 2개의 공간으로 구획되어 있고, 상측 공간인 안테나실은 상측 챔버(12)에 의해 형성되고, 하측 공간인 처리실(S)은 하측 챔버(13)에 의해 형성된다. 처리 용기(10)는 알루미늄 등의 금속에 의해 형성되어 있고, 유전체판(11)은 알루미나(Al2O3) 등의 세라믹스나 석영에 의해 형성되어 있다.
처리 용기(10)에서, 하측 챔버(13)와 상측 챔버(12)의 경계가 되는 위치에는 직사각형 고리형의 지지 프레임(14)이 처리 용기(10)의 내측으로 돌출되도록 하여 배치되어 있고, 지지 프레임(14)에 유전체판(11)이 적재되어 있다. 처리 용기(10)는 접지선(13e)에 의해 접지되어 있다.
하측 챔버(13)의 측벽(13a)에는, 하측 챔버(13)에 대하여 기판(G)을 반입 반출하기 위한 반입 반출구(13b)가 형성되어 있고, 반입 반출구(13b)는 게이트 밸브(20)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다. 하측 챔버(13)에는 반송 기구를 내포하는 반송실(모두 도시하지 않음)이 인접해 있고, 게이트 밸브(20)를 개폐 제어하여, 반송 기구로 반입 반출구(13b)를 통해 기판(G)의 반입 반출이 행해진다.
또한, 하측 챔버(13)가 갖는 바닥판(13d)에는 복수의 배기구(13f)가 형성되어 있다. 배기구(13f)에는 가스 배기관(51)이 접속되고, 가스 배기관(51)은 압력 제어 밸브(52)를 통해 배기 장치(53)에 접속되어 있다. 가스 배기관(51), 압력 제어 밸브(52) 및 배기 장치(53)에 의해 가스 배기부(50)가 형성된다. 배기 장치(53)는 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 가지며, 프로세스 중에 하측 챔버(13) 내를 소정의 진공도까지 진공 배기 가능하게 되어 있다.
유전체판(11)의 하면에서, 유전체판(11)을 지지하기 위한 지지 대들보가 설치되어 있고, 지지 대들보는 샤워 헤드(30)를 겸하고 있다. 샤워 헤드(30)는, 알루미늄 등의 금속에 의해 형성되어 있고, 양극 산화에 의한 표면 처리가 행해져 있어도 좋다. 샤워 헤드(30) 내에는, 수평 방향으로 연장되는 가스 유로(31)가 형성되어 있다. 가스 유로(31)에는, 하측으로 연장되어 샤워 헤드(30)의 하측에 있는 처리실(S)로 향하는 가스 토출 구멍(32)이 연통해 있다.
유전체판(11)의 상면에는 가스 유로(31)에 연통하는 가스 도입관(45)이 접속되어 있다. 가스 도입관(45)은 상측 챔버(12)의 천장(12a)에 형성되어 있는 공급구(12b)를 기밀하게 관통하고, 가스 도입관(45)과 기밀하게 결합된 가스 공급관(41)을 통해 처리 가스 공급원(44)에 접속되어 있다. 가스 공급관(41)의 도중 위치에는 개폐 밸브(42)와 매스플로우 컨트롤러와 같은 유량 제어기(43)가 개재되어 있다. 가스 도입관(45), 가스 공급관(41), 개폐 밸브(42), 유량 제어기(43) 및 처리 가스 공급원(44)에 의해, 처리 가스 공급부(40)가 형성된다. 처리 가스 공급부(40)로부터 공급되는 처리 가스가 가스 공급관(41) 및 가스 도입관(45)을 통해 샤워 헤드(30)에 공급되고, 가스 유로(31) 및 가스 토출 구멍(32)을 통해 처리실(S)에 토출된다.
안테나실을 형성하는 상측 챔버(12) 내에는 고주파 안테나(15)가 배치되어 있다. 고주파 안테나(15)는, 구리 등의 도전성 금속으로 형성되는 안테나선(15a)을, 고리형 혹은 스파이럴형으로 감아서 장치하는 것에 의해 형성된다. 예컨대, 고리형의 안테나선(15a)을 다중으로 배치해도 좋다.
안테나선(15a)의 단자에는 상측 챔버(12)의 상측으로 연장되는 급전 부재(16)가 접속되어 있고, 급전 부재(16)의 상단에는 급전선(17)이 접속되고, 급전선(17)은 임피던스 정합을 행하는 정합기(18)를 통해 고주파 전원(19)에 접속되어 있다. 고주파 안테나(15)에 대하여 고주파 전원(19)으로부터 예컨대 10 MHz∼15 MHz의 고주파 전력이 인가되는 것에 의해, 하측 챔버(13) 내에 유도 전계가 형성된다. 이 유도 전계에 의해, 샤워 헤드(30)로부터 처리실(S)에 공급된 처리 가스가 플라즈마화되어 유도 결합형 플라즈마가 생성되고, 플라즈마 중의 이온이나 중성 라디칼 등이 기판(G)에 제공된다. 고주파 전원(19)은 플라즈마 발생용의 소스원이며, 기판 적재대(60)에 접속되어 있는 고주파 전원(73)은, 발생한 이온을 끌어당겨 운동 에너지를 부여하는 바이어스원이 된다. 이와 같이, 이온 소스원에는 유도 결합을 이용하여 플라즈마를 생성하고, 별도의 전원인 바이어스원을 기판 적재대(60)에 접속하여 이온 에너지의 제어를 행한다. 이것에 의해, 플라즈마의 생성과 이온 에너지의 제어가 독립적으로 행해지고, 프로세스의 자유도를 높일 수 있다. 고주파 전원(19)으로부터 출력되는 고주파 전력의 주파수는, 0.1 내지 500 MHz의 범위 내에서 설정되는 것이 바람직하다.
기판 적재대(60)는, 기재(63)와, 기재(63)의 상면(63a)에 형성되어 있는 정전척(66)을 갖는다. 기재(63)의 평면시 형상은 직사각형이고, 기판 적재대(60)에 적재되는 기판(G)과 동일한 정도의 평면 치수를 가지며, 긴 변의 길이는 1800 mm 내지 3400 mm 정도이고, 짧은 변의 길이는 약 1500 mm 내지 3000 mm 정도의 치수로 설정할 수 있다. 이 평면 치수에 대하여, 기재(63)의 두께는, 예컨대 50 mm 내지 100 mm 정도가 될 수 있다. 기재(63)는, 스테인레스강이나 알루미늄, 알루미늄 합금 등에 의해 형성된다. 기재(63)에는, 직사각형 평면의 전체 영역을 커버하도록 사행(蛇行)한 온도 조절 매체 유로(62a)가 설치되어 있다. 또, 온도 조절 매체 유로(62a)는, 예컨대 정전척(66)에 설치되어도 좋다. 또한, 기재(63)가, 도시예와 같이 하나의 부재에 의한 단체가 아니라, 두개의 부재의 적층체로 형성되어도 좋다.
온도 조절 매체 유로(62a)의 양끝에는, 온도 조절 매체 유로(62a)에 대하여 온도 조절 매체가 공급되는 피드 배관(62b)과, 온도 조절 매체 유로(62a)를 유통하여 승온된 온도 조절 매체가 배출되는 리턴 배관(62c)이 연통해 있다. 피드 배관(62b)과 리턴 배관(62c)에는 각각, 피드 유로(82)와 리턴 유로(83)가 연통해 있고, 피드 유로(82)와 리턴 유로(83)는 칠러(81)에 연통해 있다. 칠러(81)는, 온도 조절 매체의 온도나 토출 유량을 제어하는 본체부와, 온도 조절 매체를 압송하는 펌프를 갖는다(모두 도시하지 않음). 또, 온도 조절 매체로는 냉매가 적용되며, 이 냉매에는, Galden(등록상표)이나 Fluorinert(등록상표) 등이 적용된다. 도시예의 온도 조절 형태는, 기재(63)에 온도 조절 매체를 유통시키는 형태이지만, 기재(63)가 히터 등을 내장하여, 히터에 의해 온도 조절하는 형태이어도 좋고, 온도 조절 매체와 히터의 쌍방에 의해 온도 조절하는 형태이어도 좋다. 또한, 히터 대신에, 고온의 온도 조절 매체를 유통시키는 것에 의해 가열을 수반하는 온도 조절을 행해도 좋다. 또, 저항체인 히터는, 텅스텐이나 몰리브덴, 혹은 이들 금속의 어느 1종과 알루미나 또는 티탄 등과의 화합물로 형성된다. 또한, 도시예는, 기재(63)에 온도 조절 매체 유로(62a)가 형성되어 있지만, 예컨대 정전척(66)이 온도 조절 매체 유로를 갖고 있어도 좋다.
하측 챔버(13)의 바닥판(13d) 위에는, 절연 재료에 의해 형성되어 내측에 단차부를 갖는 상자형의 베어링대(68)가 고정되어 있고, 베어링대(68)의 단차부 위에 기판 적재대(60)가 적재된다. 기재(63)의 상면에는, 기판(G)이 직접 적재되는 정전척(66)이 형성되어 있다. 정전척(66)은, 알루미나 등의 세라믹스를 용사하여 형성되는 유전체 피막인 세라믹스층(64)과, 세라믹스층(64)의 내부에 매설되어 있고 정전 흡착 기능을 갖는 도전층의 흡착 전극(65)을 갖는다. 흡착 전극(65)은, 급전선(74) 및 스위치(76)를 통해 직류 전원(75)에 접속되어 있다. 제어부(90)에 의해 스위치(76)가 온되면, 직류 전원(75)으로부터 흡착 전극(65)에 직류 전압이 인가되는 것에 의해 쿨롱력이 발생한다. 이 쿨롱력에 의해, 기판(G)이 정전척(66)에 정전 흡착되고, 기재(63)의 상면에 적재된 상태로 유지된다. 또한, 스위치(76)가 오프되고, 급전선(74)으로부터 분기된 그라운드 라인에 개재된 스위치(77)가 온되면, 흡착 전극(65)에 저류된 전하가 그라운드로 흐른다. 이와 같이, 기판 적재대(60)는, 기판(G)을 적재하는 하부 전극을 형성한다.
기재(63)에는 열전대 등의 온도 센서가 배치되어 있고, 온도 센서에 의한 모니터 정보는, 제어부(90)에 수시로 송신된다. 제어부(90)는, 송신된 온도의 모니터 정보에 기초하여, 기재(63) 및 기판(G)의 온도 조절 제어를 실행한다. 보다 구체적으로는, 제어부(90)에 의해, 칠러(81)로부터 피드 유로(82)에 공급되는 온도 조절 매체의 온도나 유량이 조정된다. 그리고, 온도 조정이나 유량 조정이 행해진 온도 조절 매체가 온도 조절 매체 유로(62a)에 순환되는 것에 의해, 기판 적재대(60)의 온도 조절 제어가 실행된다. 또, 열전대 등의 온도 센서는, 예컨대 정전척(66)에 배치되어도 좋다.
정전척(66)의 외주이자 베어링대(68)의 상면에는, 직사각형 프레임형의 포커스링(69)이 적재되고, 포커스링(69)의 상면쪽이 정전척(66)의 상면보다 낮아지도록 설정되어 있다. 포커스링(69)은, 알루미나 등의 세라믹스 혹은 석영 등으로 형성된다.
기재(63)의 하면에는 급전 부재(70)가 접속되어 있다. 급전 부재(70)의 하단에는 급전선(71)이 접속되어 있고, 급전선(71)은 임피던스 정합을 행하는 정합기(72)를 통해 바이어스원인 고주파 전원(73)에 접속되어 있다. 기판 적재대(60)에 대하여 고주파 전원(73)으로부터 예컨대 2 MHz∼6 MHz의 고주파 전력이 인가되는 것에 의해, 플라즈마 발생용의 소스원인 고주파 전원(19)에서 생성된 이온을 기판(G)에 끌어당길 수 있다. 따라서, 플라즈마 에칭 처리에서는, 에칭레이트와 에칭 선택비를 함께 높이는 것이 가능해진다.
기판 적재대(60)의 내부에는, 외부의 도시하지 않은 반송 아암과의 사이에서 기판(G)의 전달을 행하기 위해 기판(G)을 승강시키는 리프트핀(78)이 복수, 예컨대 12개 설치되어 있다. 도 1에서는 간략화하여, 2개의 리프트핀(78)이 도시되어 있다. 복수의 리프트핀(78)은, 기판 적재대(60)를 관통하고, 연결 부재를 통해 전달되는 모터의 동력에 의해 상하 이동한다. 처리 용기의 외부를 향해 관통하는 리프트핀(78)의 관통 구멍에는 바닥부 벨로우즈가 설치되어(도시하지 않음),처리 용기 내의 진공측과 대기쪽 사이의 기밀을 유지한다.
제어부(90)는, 플라즈마 처리 장치(100)의 각 구성부, 예컨대, 칠러(81), 고주파 전원(19, 73), 직류 전원(75), 처리 가스 공급부(40), 가스 배기부(50) 등의 동작을 제어한다. 제어부(90)는, CPU(Central Processing Unit) 및 ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory) 등의 메모리를 갖는다. CPU는, 메모리의 기억 영역에 저장된 레시피(프로세스레시피)에 따라서 소정의 처리를 실행한다. 레시피에는, 프로세스 조건에 대한 플라즈마 처리 장치(100)의 제어 정보가 설정되어 있다. 제어 정보에는, 예컨대, 가스 유량이나 처리 용기(10) 내의 압력, 처리 용기(10) 내의 온도나 기재(63)의 온도, 프로세스 시간 등이 포함된다.
레시피 및 제어부(90)가 적용하는 프로그램은, 예컨대, 하드디스크나 컴팩트디스크, 광자기디스크 등에 기억되어도 좋다. 또한, 레시피 등은, CD-ROM, DVD, 메모리카드 등의 가반성의 컴퓨터에 의한 판독이 가능한 기억 매체에 수용된 상태로 제어부(90)에 셋팅되어 독출되는 형태이어도 좋다. 제어부(90)는 기타, 커맨드의 입력 조작 등을 행하는 키보드나 마우스 등의 입력 장치, 플라즈마 처리 장치(100)의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등의 표시 장치, 및 프린터 등의 출력 장치와 같은 유저 인터페이스를 갖고 있다.
[종래의 기판 이탈 방법과 박리 대전]
다음으로, 종래의 기판 이탈 방법과 박리 대전에 관해, 도 2∼도 4를 참조하면서 설명한다. 도 2는, 종래의 기판 이탈 방법의 일례를 도시하는 도면이다. 도 3 및 도 4는, 박리 대전을 설명하기 위한 도면이다.
종래의 기판 이탈 방법에서는, 우선 도 2의 (a)에 도시하는 바와 같이, 흡착 전극(65)은, 급전선(74)을 통해 직류 전원(75)에 접속되어 있다. 제어부(90)에 의해 스위치(76)가 온으로 제어되면, 직류 전원(75)으로부터 흡착 전극(65)에 직류 전압이 인가된다. 이것에 의해 쿨롱력이 발생하고, 기판(G)이 정전척(66)의 상면에 정전 흡착되어 유지된다. 도 2의 (a)의 예에서는, 플라즈마(P1)에 의한 기판(G)의 에칭시, 직류 전원(75)으로부터 흡착 전극(65)에 플러스의 직류 전압이 인가되어, 흡착 전극(65) 상에 플러스 전하가 발생하고, 기판(G) 상에는 마이너스 전하가 발생한다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 직류 전원(75)으로부터 흡착 전극(65)에 마이너스의 직류 전압이 인가된 경우에는, 흡착 전극(65) 상에 마이너스 전하가 발생하고, 기판(G) 상에는 플러스 전하가 발생한다.
기판(G)을 에칭할 때 반응 생성물이 발생한다. 반응 생성물은, 기판(G)과 정전척(66) 사이에 들어가, 정전척(66)의 기판 적재면 상에 부착된다. 기판(G)의 처리 횟수를 거듭하는 중에, 반응 생성물은 기판 적재면 상에 퇴적된다. 이하, 퇴적된 반응 생성물을 디포(R)로 한다.
도 3은, 디포(R)가 기판 적재면 상에 퇴적되어 있는 상태를 도시한다. 도 3의 좌측 도면은, 직류 전원(75)으로부터 흡착 전극(65)에 직류 전압이 인가되고, 기판(G)이 정전척(66)의 상면에 정전 흡착되어 있는 상태이다. 이 상태에서 기판(G)에 플라즈마에 의한 에칭이 행해진다.
도 3의 우측 도면은, 에칭 종료후, 직류 전원(75)으로부터 흡착 전극(65)으로의 직류 전압의 인가를 정지하고, 리프트핀(78)을 상승시켜 기판(G)을 정전척(66)으로부터 이탈시키고 있는 상태이다. 그 때, 제전용 가스를 공급하여, 제전용 가스의 플라즈마(P)를 생성하고, 플라즈마(P)의 도전성을 이용하여 기판(G)의 표면의 전하를 제거하는 제전(이하, 「플라즈마 제전」이라고도 함)을 행한다. 플라즈마 제전에서는, 플라즈마의 존재하에 리프트핀(78)을 상승시켜 기판(G)을 정전척(66)으로부터 들어올린다.
기판(G)의 에칭에 사용하는 에칭 가스는 불소를 함유한다. 또한, 기판(G)의 에칭에서는, 기판(G)에 형성된 유기 재료의 마스크를 통해 마스크의 하지의 절연막을 에칭한다. 절연막으로는, SiO2막, SiN막 등이 있다. 에칭시에 마스크의 일부가 깎인다. 그 결과, 정전척(66)의 기판 적재면 상에 퇴적되는 디포(R)는, 에칭 가스 중의 불소 및 마스크에 포함되는 탄소를 포함한다.
도 4는, 물질 사이의 마찰 대전열을 도시한다. 화살표 아래에 기재된 물질은, 화살표의 좌측으로 갈수록 플러스(+)로 대전하기 쉽고, 우측으로 갈수록 마이너스(-)로 대전하기 쉬운 것을 나타낸다. 예를 들면, 「유리」와 「폴리테트라플루오로에틸렌(사불화에틸렌(CF2=CF2))에서는, 「유리」는 플러스(+)로 대전하기 쉽고, 「폴리테트라플루오로에틸렌」은 마이너스(-)로 대전하기 쉽다. 또한, 어느 물질과도 마찰 대전열에서 나타나 있는 동일한 극성측, 예컨대 좌측의 플러스(+)에 가까운 위치에 있는 경우, 상대적으로 좌측에 있는 물질이 플러스(+)로 대전하고, 상대적으로 우측에 있는 물질이 마이너스(-)로 대전한다. 예컨대, 「유리」와 「모피」의 조합에서는, 「유리」가 플러스(+)로 대전하고, 「모피」가 마이너스(-)로 대전한다. 박리 대전은 접촉한 2개의 물질을 분리할 때에 각각의 물질이 대전하는 것에 의해 발생하는 것이며, 그 때 발생하는 대전의 극성은 상기 마찰 대전열에 나타난 물질과 극성의 관계에 기초한다.
이상으로부터, 도 3에 도시하는 바와 같이, 직류 전원(75)으로부터 흡착 전극(65)에 인가하는 직류 전압을 정지하고, 기판(G) 상의 마이너스 전하를, 플라즈마를 통해 그라운드로 흘리면서 제전하고, 리프트핀(78)을 상승시켰을 때, 기판(G)과 디포(R) 사이에 박리 대전이 생긴다. 도 3의 기판 이탈시에는, 기판(G)의 「유리」와 기판 적재면 상의 C와 F를 포함하는 「디포(R)」와의 사이의 박리 대전이므로, 도 4에 도시하는 바와 같이 기판(G)은 플러스로 대전하고, 디포(R)는 마이너스로 대전한다. 여기서 「디포(R)」는 반드시 폴리테트라플루오로에틸렌인 것은 아니며, 함께 C와 F를 포함하는 조성이기 때문에, 동일한 전기적 성질을 가질 것으로 추찰된다.
정전척(66)에 잔류하는 잔류 전하와 박리 대전에 의한 디포(R) 상의 마이너스 전하는 발생 원인이 다르다. 정전척(66)에 잔류하는 잔류 전하는, 직류 전원(75)으로부터 흡착 전극(65)에 인가하는 직류 전압에 의해 생기며, 흡착 전극(65)에 인가하는 직류 전압의 플러스 마이너스에 의해 잔류 전하의 플러스 마이너스는 변한다. 플라즈마 제전시에는, 예컨대 플라즈마 처리시에 직류 전원(75)으로부터 흡착 전극(65)에 인가한 직류 전압과 극성이 반대이고 크기가 동일한 직류 전압을 흡착 전극(65)에 인가하고, 기판(G) 상의 잔류 전하를 플라즈마를 통해 그라운드에 흘리면서 제전한다.
한편, 기판 이탈시에 생기는 박리 대전은, 물질의 전기적 특성에 의존하며, 박리한 물질의 조합에 기초하는 대전이다. 따라서, 직류 전원(75)으로부터 흡착 전극(65)에 인가한 직류 전압의 플러스 마이너스에 상관없이, 도 4의 마찰 대전예에 도시하는 바와 같이, 기판(G)은 항상 「플러스」로 대전하고, 디포(R)는 항상 「마이너스」로 대전한다.
따라서, 본 실시형태에 관한 기판 이탈 방법에서는, 리프트핀(78)에 의해 기판(G)을 박리시 또는 박리후, 디포(R) 상의 마이너스 전하를 제거하기 위해, 직류 전원(75)으로부터 흡착 전극(65)에 마이너스의 직류 전압을 인가한다. 이것에 의해, 디포(R) 상의 마이너스 전하와 중화시키는 플러스 전하를 정전척(66)의 표면에 발생시킨다. 그 결과, 디포(R) 상의 마이너스 전하를 중화시켜 제거할 수 있다. 이것에 의해, 다음 기판(G)의 흡착시에 디포(R) 상의 마이너스 전하에 의해 기판(G)의 흡착력이 낮아지는 것을 회피하고, 기판(G)이 박리되는 것을 억제할 수 있다.
즉, 도 2에 도시하는 종래의 기판 이탈 방법에서는, 도 2의 (b)에 도시하는 직류 전원(75)으로부터 흡착 전극(65)에 인가하는 직류 전압을 정지한 후, 도 2의 (c)에 도시하는 리프트핀(78)을 상승시키면서 제전용 가스의 플라즈마(이하, 「제전용 플라즈마(P2)」라고도 함)에 의한 플라즈마 제전을 행한다. 여기서는, 기판(G) 상의 잔류 전하가 제전된다. 그러나, 리프트핀(78)에 의해 기판(G)을 박리시에 발생하는 박리 대전에 의한 디포(R) 상의 마이너스 전하는 남아 버린다. 디포(R) 상에 마이너스 전하가 남은 채로 다음 기판(G)이 기판 적재면 상에 적재되면, 도 2의 (d)에 도시하는 바와 같이, 다음 기판(G)의 처리시에 직류 전원(75)으로부터 흡착 전극(65)에 인가하는 플러스의 직류 전압에 대하여 발생한 흡착 전극(65) 상의 플러스 전하의 일부와, 디포(R) 상의 마이너스 전하가 서로 끌어당긴다. 이것에 의해, 흡착 전극(65) 상의 플러스 전하와 서로 끌어당기는 기판(G) 상의 마이너스 전하가 부족해져 흡착력이 저하된다. 그 결과, 기판(G)이 정전척(66)으로부터 박리되기 쉬워진다. 또한, 기판(G)의 온도 조절 효율을 향상시키기 위해 기판(G)과 정전척(66)의 사이에는 전열 가스가 충전되어 있지만, 흡착 전극(65)에 의한 흡착력이 저하되기 때문에, 기판(G)과 정전척(66)의 사이로부터 허용 범위 이상의 전열 가스가 새는 과제가 생긴다.
이것에 대하여, 플라즈마 처리 장치(100) 내에 기판(G)을 적재하지 않은 상태로, 불소계 가스를 공급하고, 불소계 가스의 플라즈마를 생성함으로써, 클리닝에 의해 정전척(66) 상의 디포(R)를 제거하는 것이 고려된다. 그러나, 이 경우, 기판 적재대(60)의 기판 적재면도 동시에 플라즈마에 노출시킴으로써 열화하여, 기판 적재대(60)의 수명을 단축하게 된다.
따라서, 이하에 설명하는 일실시형태에 관한 기판 이탈 방법에서는, 도 5에 도시하는 바와 같이, (a) 에칭, (b) 직류 전압 오프, (c) 리프트핀 업에 의한 제전, (d) 다음 기판(G)의 에칭을 행한다. 도 5의 (a) 및 (b)의 처리는, 도 2의 (a) 및 (b)에 도시하는 종래의 기판 이탈 방법과 동일하다. 도 5의 (b)의 직류 전압을 오프한 후, 도 5의 (c)에 도시하는 바와 같이, 플라즈마 제전중에 직류 전원(75)으로부터 흡착 전극(65)에 마이너스의 직류 전압을 인가한다. 이것에 의해, 디포(R) 상의 박리 대전의 마이너스 전하를 제거할 수 있다. 그 결과, 도 5의 (d)에 도시하는 바와 같이, 다음 기판(G)의 처리시에 기판(G)을 정전척(66)에 흡착시킬 때의 흡착력의 저하를 회피하여, 기판(G)의 박리를 억제할 수 있다.
[기판 이탈 방법]
본 실시형태에 관한 기판 이탈 방법(MT)에 관해, 도 6을 참조하면서 설명한다. 도 6은, 일실시형태에 관한 기판 이탈 방법(MT)을 도시하는 플로우차트이다. 본 방법(MT)은, 제어부(90)의 제어에 의해 플라즈마 처리 장치(100)에서 실행된다.
본 방법(MT)이 시작되면, 유기 재료의 마스크와 그 하지의 절연막이 적층된 기판(G)을 하측 챔버(13) 내에 반입하고, 정전척(66)의 기판 적재면 상에 적재한다(단계 S1).
다음으로, 직류 전원(75)으로부터 흡착 전극(65)에 플러스의 직류 전압을 인가하여, 기판(G)을 정전척(66)에 흡착한다(단계 S2). 다음으로, 처리 가스 공급원(44)으로부터 불소 함유 가스를 공급하고, 고주파 전원(19)으로부터 고주파 전력을 인가하여, 불소 함유 가스의 플라즈마를 생성하고(단계 S3), 불소 함유 가스의 플라즈마에 의해 기판(G) 상의 절연막을 에칭한다(단계 S4). 이 시점에서는, 도 5의 (a)에 도시하는 바와 같이, 스위치(76)를 온하여 직류 전원(75)으로부터 흡착 전극(65)에 플러스의 직류 전압을 인가한다. 이 때 스위치(77)는 오프로 제어되어 있다. 불소 함유 가스의 플라즈마(P1)에 의해, 기판(G) 상의 유기 재료의 마스크를 통해 절연막이 에칭된다.
다음으로, 절연막의 에칭을 종료할지를 판정한다(단계 S5). 예컨대, EPD(종점 검출) 등의 방법에 의해 에칭을 종료할지를 판정할 수 있다. 절연막의 에칭을 종료하지 않는다고 판정된 경우, 단계 S4로 되돌아가, 기판(G)의 에칭을 계속한다. 한편, 절연막의 에칭을 종료한다고 판정된 경우, 불소 함유 가스의 공급을 정지하고, 고주파 전력의 인가를 정지하고, 스위치(76)를 오프로 제어하여 흡착 전극(65)에 대한 플러스의 직류 전압의 인가를 정지하고, 에칭을 종료한다(단계 S6). 이 시점에서는, 도 5의 (b)에 도시하는 바와 같이, 스위치(76)를 오프로 제어하여 흡착 전극(65)에 대한 플러스의 직류 전압의 인가를 정지한다. 스위치(77)는 온으로 제어되고, 흡착 전극(65) 상의 플러스 전하는 그라운드로 흐른다.
다음으로, 처리 가스 공급원(44)으로부터 제전용 가스를 공급하고, 고주파 전원(19)으로부터 고주파 전력을 인가하여, 제전용 플라즈마를 생성한다(단계 S7). 제전용 가스의 일례로는, O2 가스, 아르곤 가스, 헬륨 가스를 들 수 있다. 또, 단계 7에서의 고주파 전력은, 고주파 전원(19)으로부터 인가되는 고주파 전력이며, 고주파 전원(73)으로부터는 고주파 전력을 인가하지 않는다.
다음으로, 리프트핀(78)을 상승시켜, 기판(G)을 정전척(66)으로부터 이탈시킨다(단계 S8). 이 시점에서는, 도 5의 (c)에 도시하는 바와 같이, 제전용 플라즈마(P2)의 도전성을 이용하여 기판(G) 표면의 잔류 전하를 제거하는 플라즈마 제전을 행하면서, 기판(G)은, 리프트핀(78)에 의해 정전척(66)의 기판 적재면으로부터 이탈한다. 다음으로, 직류 전원(75)으로부터 흡착 전극(65)에 마이너스의 직류 전압을 인가하여, 디포(R) 상의 마이너스 전하를 제거한다(단계 S9). 그 결과, 디포(R) 상의 마이너스 전하가 제거되었기 때문에, 도 5의 (d)에 도시하는 바와 같이, 다음 기판(G)을 반입하여 정전 흡착시킬 때에 디포(R) 상의 마이너스 전하에 의한 흡착력의 저하를 방지하여, 기판(G)이 정전척(66)으로부터 박리되기 쉬워지는 것을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 기판(G)과 정전척(66)의 사이에서 새는 전열 가스의 누출량이 허용 범위를 넘는 것을 방지할 수 있다.
다음으로, 제전용 가스의 공급을 정지하고, 고주파 전력의 인가를 정지하고, 제전용 플라즈마의 생성을 정지한다(단계 S10). 다음으로, 직류 전원(75)으로부터 흡착 전극(65)으로의 마이너스의 직류 전압의 인가를 정지한다(단계 S11). 이것에 의해, 본 방법(MT)을 종료한다.
상기 설명에서는, 단계 S8의 처리후에 단계 S9의 처리를 실행했지만, 단계 S8의 처리와 단계 S9의 처리는 병행하여 실행해도 좋다. 예컨대 단계 S8의 처리가 시작되고, 기판(G)이 기판 적재면으로부터 박리된 후에 단계 S9의 처리를 실행해도 좋다. 단계 S8의 처리와 단계 S9의 처리는 동시에 시작해도 좋다. 즉, 단계 S9의 처리는, 단계 S8의 처리와 동시 또는 단계 S8의 처리가 시작된 후에 개시할 수 있다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 기판 이탈 방법에 의하면, 기판의 정전 흡착력의 저하를 회피할 수 있다. 이것에 의해, 기판의 박리를 억제할 수 있다. 또한, 기판과 정전척 사이에 공급되는 전열 가스의 누출량을 허용 범위 내로 할 수 있다.
또, 기판(G)을 정전척(66)으로부터 이탈시키는 공정은, 제어부(90)는, 리프트핀(78)을 정전척(66)의 기판 적재면으로부터 30 mm 이상의 높이까지 상승시키도록 제어해도 좋다. 이것에 의해, 제전용 플라즈마가 기판(G)의 이면까지 순환되기 쉬워진다. 이것에 의해, 기판(G)의 이면의 전하 및 디포(R) 상의 마이너스 전하를 보다 제거하기 쉽게 할 수 있다.
이번에 개시된 일실시형태에 관한 기판 이탈 방법 및 플라즈마 처리 장치는, 모든 점에서 예시이며 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 상기 실시형태는, 첨부한 청구범위 및 그 주지를 일탈하지 않고 여러가지 형태로 변형 및 개량이 가능하다. 상기 복수의 실시형태에 기재된 사항은, 모순되지 않는 범위에서 다른 구성도 취할 수 있고, 또한, 모순되지 않는 범위에서 조합할 수 있다.
본 개시의 플라즈마 처리 장치는, Atomic Layer Deposition(ALD) 장치, Capacitively Coupled Plasma(CCP), Inductively Coupled Plasma(ICP), Radial Line Slot Antenna(RLSA), Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR), Helicon Wave Plasma(HWP)의 어느 타입의 플라즈마 처리 장치에도 적용 가능하다.
또한, 플라즈마 처리 장치는, 에칭에 한정되지 않고, 플라즈마를 이용하여 기판에 성막 처리 등의 소정의 플라즈마 처리를 행하는 장치라면 적용 가능하다.

Claims (7)

  1. 처리 용기의 내부의 정전척에 매설된 흡착 전극에 직류 전압을 인가하는 것에 의해 정전 흡착된 기판을 상기 정전척으로부터 이탈시키는 방법으로서,
    플라즈마 처리를 행한 상기 기판이 상기 정전척에 정전 흡착된 상태에서, 상기 처리 용기의 내부에 제전용 가스를 공급하여, 상기 제전용 가스의 플라즈마를 생성하는 공정과,
    상기 제전용 가스의 플라즈마를 유지하면서, 리프트핀에 의해 상기 기판을 상승시켜, 상기 정전척으로부터 이탈시키는 공정과,
    상기 흡착 전극에 마이너스의 직류 전압을 인가하는 공정
    을 포함하는 기판 이탈 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제전용 가스의 플라즈마를 생성하는 공정 전에, 상기 플라즈마 처리에서 상기 흡착 전극에 인가한 직류 전압을 정지하는 공정을 포함하는 기판 이탈 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 플라즈마 처리는, 불소 함유 가스를 공급하고, 상기 불소 함유 가스의 플라즈마에 의해, 유기 재료로 형성된 마스크를 통해 상기 기판 상의 주어진 막을 에칭하는 처리인 것인 기판 이탈 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡착 전극에 마이너스의 직류 전압을 인가하는 공정을 실행하고 있는 동안에, 상기 제전용 가스의 플라즈마를 정지하는 공정을 포함하는 기판 이탈 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡착 전극에 마이너스의 직류 전압을 인가하는 공정은, 상기 기판을 상기 정전척으로부터 이탈시키는 공정을 실행하고 있는 동안에 실행되는 것인 기판 이탈 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판을 상기 정전척으로부터 이탈시키는 공정은, 상기 리프트핀을 상기 정전척의 기판 적재면으로부터 30 mm 이상의 높이까지 상승시키는 것인 기판 이탈 방법.
  7. 처리 용기와, 상기 처리 용기의 내부에 배치되는 정전척과, 상기 정전척에 매설된 흡착 전극에 직류 전압을 인가하는 것에 의해 기판을 정전 흡착시키도록 제어하는 제어부를 포함하는 플라즈마 처리 장치로서,
    상기 제어부는,
    플라즈마 처리를 행한 상기 기판이 상기 정전척에 정전 흡착된 상태에서, 상기 처리 용기의 내부에 제전용 가스를 공급하여, 상기 제전용 가스의 플라즈마를 생성하는 공정과,
    상기 제전용 가스의 플라즈마를 유지하면서, 리프트핀에 의해 상기 기판을 상승시켜, 상기 정전척으로부터 이탈시키는 공정과,
    상기 흡착 전극에 마이너스의 직류 전압을 인가하는 공정
    을 제어하는 것인 플라즈마 처리 장치.
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