KR20230063333A - 클리닝 방법, 기판 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

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KR20230063333A
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유스케 아오키
슌 이토
šœ 이토
요시키 후세
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

기판의 플라즈마 처리 장치에서의 클리닝 방법이 제공된다. 클리닝 방법은, (a) 플라즈마 처리 장치의 챔버 내의 정전척에 기판이 유지되지 않은 상태에서, 챔버 내에 플라즈마를 생성하는 공정과, (b) (a)의 플라즈마가 생성된 상태에서 정전척에 전압을 인가하여 정전척 표면의 대전량을 감소시키는 공정을 갖는다.

Description

클리닝 방법, 기판 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치{CLEANING METHOD, SUBSTRATE PROCESSING METHOD, AND PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 개시의 예시적인 실시형태는 클리닝 방법, 기판 처리 방법, 및 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
정전척 표층의 잔류 전하에 의한 흡착을 억제하는 기술로서, 특허문헌 1에 기재된 기술이 있다.
일본특허공개 2014-56928호 공보
플라즈마 처리 장치의 클리닝 시에 정전척 표면이 대전된다. 본 개시는 정전척 표면의 대전량을 저감시킬 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 하나의 예시적인 실시형태에서, (a) 플라즈마 처리 장치의 챔버 내의 정전척에 기판이 유지되지 않은 상태에서, 챔버 내에 플라즈마를 생성하는 공정과, (b) (a)의 플라즈마가 생성된 상태에서 정전척에 전압을 인가하여 정전척 표면의 대전량을 감소시키는 공정을 갖는 클리닝 방법이 제공된다.
본 개시의 하나의 예시적인 실시형태에 따르면, 정전척 표면의 대전량을 저감시킬 수 있는 기술을 제공할 수 있다.
도 1은 플라즈마 처리 장치의 일례를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 리프트 핀을 갖는 본체부의 일례를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 기판 처리 시스템의 일례를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 기판 처리 방법의 시퀀스의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 제2 클리닝 처리의 일례를 나타낸 흐름도이다.
도 6은 제2 클리닝 처리의 처리 가스 공급, 고주파 전력 공급, 정전척에 대한 전압 인가의 시퀀스의 일례를 나타낸 도면이다.
도 7은 정전척 표면의 대전 상태의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 8a는 본 클리닝 방법을 적용하지 않은 경우의, 클리닝 처리 후의 정전척 표면의 대전 상태의 일례를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 8b는 본 클리닝 방법을 적용하지 않은 경우의, 다음 플라즈마 처리 시의 정전척 표면의 대전 상태의 일례를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 8c는 본 클리닝 방법을 적용하지 않은 경우의, 다음 플라즈마 처리 후의 정전척 표면의 대전 상태의 일례를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 9a는 본 클리닝 방법을 적용한 경우의, 클리닝 처리 후의 정전척 표면의 대전 상태의 일례를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 9b는 본 클리닝 방법을 적용한 경우의, 다음 플라즈마 처리 시의 정전척 표면의 대전 상태의 일례를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 9c는 본 클리닝 방법을 적용한 경우의, 다음 플라즈마 처리 후의 정전척 표면의 대전 상태의 일례를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 리프트 핀의 토크 차분과 인가 전압의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 11은 잔류 전하 차분과 인가 전압의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 12는 본 클리닝 방법에 의한 파티클량의 저감 효과를 나타내는 그래프이다.
도 13은 측정 장치를 갖는 플라즈마 처리 장치의 일례를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 14는 대전 상태(전위(V1))와 인가 전압의 상관 데이터의 일례를 나타내는 도면이다.
이하, 본 개시의 각 실시형태에 대해 설명한다.
하나의 예시적인 실시형태에서는, (a) 플라즈마 처리 장치의 챔버 내의 정전척에 기판이 유지되지 않은 상태에서, 챔버 내에 플라즈마를 생성하는 공정과, (b) (a)의 플라즈마가 생성된 상태에서 정전척 표면의 대전량이 감소하도록 정전척에 전압을 인가하는 공정을 갖는 클리닝 방법이 제공된다.
하나의 예시적인 실시형태에서, (a)는 플라즈마 생성용 전력을 공급하는 공정을 가지며, (a)에서 플라즈마 생성용 전력의 공급을 개시한 후에, (b)의 정전척에 대해 전압의 인가를 개시하고, (a)에서 플라즈마 생성용 전력의 공급을 정지하기 전에, (b)의 정전척에 대한 전압의 인가를 정지한다.
하나의 예시적인 실시형태에서, (a)는 플라즈마 생성용 가스를 공급하는 공정을 가지며, (a)에서 플라즈마 생성용 가스의 공급을 개시한 후에, (b)의 정전척에 대한 전압의 인가를 개시하고, (a)에서 플라즈마 생성용 가스의 공급을 정지하기 전에, (b)의 정전척에 대한 전압의 인가를 정지한다.
하나의 예시적인 실시형태에서는, (c) (a)의 플라즈마가 생성된 상태에서, 정전척 표면의 대전 상태를 측정하는 공정을 추가로 가지며, (c)에서 측정된 정전척 표면의 대전 상태에 기초하여, (b)의 정전척에 인가되는 전압을 결정한다.
하나의 예시적인 실시형태에서는, 정전척 표면의 대전 상태와 그 정전척 표면의 대전 상태에서 정전척에 인가되어야 하는 전압의 관계에 기초하여, (c)의 정전척 표면의 대전 상태의 측정 결과로부터, (b)의 정전척에 인가되는 전압을 결정한다.
하나의 예시적인 실시형태에서는, (a)에서 챔버 내에 플라즈마를 생성하여 챔버 내의 정전척의 표면이 클리닝된다.
하나의 예시적인 실시형태에서는, (a)에서 챔버 내에 플라즈마를 생성하여 챔버 내부가 클리닝된다.
하나의 예시적인 실시형태에서는, (a1) 플라즈마 처리 장치의 챔버 내의 정전척에 기판이 유지되지 않은 상태에서, 챔버 내에 플라즈마를 생성하여 챔버의 내부가 클리닝되는 공정과, (b1) (a1)의 플라즈마가 생성된 상태에서, 정전척에 전압을 인가하여 정전척 표면의 대전량을 감소시키는 공정과, (a2) 플라즈마 처리 장치의 챔버 내의 정전척에 기판이 유지되지 않은 상태에서, 챔버 내에 플라즈마를 생성하여 챔버 내의 정전척의 표면이 클리닝되는 공정과, (b2) 상기 (a2)의 플라즈마가 생성된 상태에서, 정전척에 전압을 인가하여 정전척 표면의 대전량을 감소시키는 공정을 갖는다. 하나의 예시적인 실시형태에서 (b1)과 (b2)는 정전척에 인가되는 전압이 상이하다.
하나의 예시적인 실시형태에서는, 상기 클리닝 방법과, (c) 상기 (a) 및 상기 (b)의 전후 중 적어도 어느 하나에, 정전척에 기판을 유지하여 기판을 플라즈마 처리하는 공정을 갖는 기판 처리 방법이 제공된다.
하나의 예시적인 실시형태에서는, (a) 플라즈마 처리 장치의 챔버 내의 정전척에 기판이 유지되지 않은 상태에서, 챔버 내에 플라즈마를 생성하는 공정과, (b) (a)의 플라즈마가 생성된 상태에서, 정전척에 전압을 인가하는 공정과, (c) 플라즈마 처리 장치의 챔버 내의 정전척에 기판을 유지하여, 기판을 플라즈마 처리하는 공정을 가지며, (c)는 (a) 및 (b)의 전후 중 적어도 어느 하나에서 행해지고, (b)에서 정전척에 인가되는 전압의 극성은, (c)에서 정전척에 인가되는 전압의 극성과 동일한 극성인 기판 처리 방법이 제공된다.
하나의 예시적인 실시형태에서는, 챔버와, 챔버 내에 기판을 유지하는 정전척과, 챔버 내로 플라즈마 생성용 전력을 공급하는 제1 전원과, 정전척에 전압을 인가하는 제2 전원과, 제어부를 구비하며, 제어부는, (a) 챔버 내의 정전척에 기판이 유지되지 않은 상태에서, 제1 전원에 의해 챔버 내로 플라즈마 생성용 전력을 공급하여, 챔버 내에 플라즈마를 생성하는 공정과, (b) (a)의 플라즈마가 생성된 상태에서, 제2 전원에 의해 정전척에 전압을 인가하여 정전척 표면의 대전량을 감소시키는 공정을 갖는 제어를 실행하는 플라즈마 처리 장치가 제공된다.
이하, 도면을 참조하여 본 개시의 각 실시형태를 상세히 설명한다. 아울러 각 도면에서 동일 또는 유사한 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략했다. 달리 언급하지 않는 한, 도면에 나타낸 위치 관계에 기초하여 상하 좌우 등의 위치 관계를 설명한다. 도면의 치수 비율은 실제 비율을 나타내지 않으며, 또한 실제 비율은 도시한 비율로 한정되지 않는다.
<플라즈마 처리 장치(1)의 구성>
이하, 플라즈마 처리 시스템의 구성예에 대해 설명한다. 도 1은, 용량 결합형 플라즈마 처리 장치의 구성예를 설명하기 위한 도면이다. 하나의 예시적인 실시형태에 따른 기판의 처리 방법(이하, '본 처리 방법')은, 플라즈마 처리 장치(1)를 이용하여 실행된다.
플라즈마 처리 시스템은, 용량 결합형 플라즈마 처리 장치(1) 및 제어부(2)를 포함한다. 용량 결합형 플라즈마 처리 장치(1)는, 플라즈마 처리 챔버(간단히 '챔버'라고도 함)(10), 가스 공급부(20), 전원(30), 배기 시스템(40)을 포함한다. 또한 플라즈마 처리 장치(1)는, 기판 지지부(11) 및 가스 도입부를 포함한다. 가스 도입부는, 적어도 하나의 처리 가스를 플라즈마 처리 챔버(10) 내로 도입하도록 구성된다. 가스 도입부는, 샤워 헤드(13)를 포함한다. 기판 지지부(11)는, 플라즈마 처리 챔버(10) 내에 배치된다. 샤워 헤드(13)는, 기판 지지부(11)의 상방에 배치된다. 일 실시형태에서 샤워 헤드(13)는, 플라즈마 처리 챔버(10)의 천장부(ceiling)의 적어도 일부를 구성한다. 플라즈마 처리 챔버(10)는, 샤워 헤드(13), 플라즈마 처리 챔버(10)의 측벽(10a), 기판 지지부(11)에 의해 규정된 플라즈마 처리 공간(10s)을 갖는다. 플라즈마 처리 챔버(10)는, 적어도 하나의 처리 가스를 플라즈마 처리 공간(10s)에 공급하기 위한 적어도 하나의 가스 공급구와, 플라즈마 처리 공간으로부터 가스를 배출하기 위한 적어도 하나의 가스 배출구를 갖는다. 플라즈마 처리 챔버(10)는 접지된다. 샤워 헤드(13) 및 기판 지지부(11)는, 플라즈마 처리 챔버(10)와 전기적으로 절연된다.
기판 지지부(11)는, 본체부(50) 및 링 어셈블리(51)를 포함한다. 본체부(50)는, 기판(W)을 지지하기 위한 중앙 영역(50a)과, 링 어셈블리(51)를 지지하기 위한 환형 영역(50b)을 갖는다. 웨이퍼는 기판(W)의 일례이다. 본체부(50)의 환형 영역(50b)은, 평면에서 볼 때 본체부(50)의 중앙 영역(50a)을 둘러싸고 있다. 기판(W)은 본체부(50)의 중앙 영역(50a) 상에 배치되며, 링 어셈블리(51)는 본체부(50)의 중앙 영역(50a) 상의 기판(W)을 둘러싸도록 본체부(50)의 환형 영역(50b) 상에 배치된다. 따라서 중앙 영역(50a)은 기판(W)을 지지하기 위한 기판 지지면으로도 불리며, 환형 영역(50b)은 링 어셈블리(51)를 지지하기 위한 링 지지면으로도 불린다.
일 실시형태에서 본체부(50)는, 베이스(60) 및 정전척(61)을 포함한다. 베이스(60)는 도전성 부재를 포함한다. 베이스(60)의 도전성 부재는 하부 전극으로서 기능할 수 있다. 정전척(61)은 베이스(60) 상에 배치된다. 정전척(61)은, 세라믹 부재(61a)와 세라믹 부재(61a) 내에 배치되는 정전 전극(61b)을 포함한다. 세라믹 부재(61a)는, 중앙 영역(50a)을 갖는다. 일 실시형태에서 세라믹 부재(61a)는, 또한 환형 영역(50b)을 갖는다. 또한 환형 정전척이나 환형 절연 부재와 같이 정전척(61)을 둘러싸는 다른 부재가 환형 영역(50b)을 가질 수도 있다. 이 경우, 링 어셈블리(51)는, 환형 정전척 또는 환형 절연 부재 상에 배치될 수도 있고, 정전척(61)과 환형 절연 부재 상에 모두 배치될 수도 있다. 또한 RF 또는 DC 전극은 세라믹 부재(61a) 내에 배치될 수 있는데, 이 경우 RF 또는 DC 전극은 하부 전극으로서 기능한다. 후술하는 바이어스 RF 신호 또는 DC 신호가 RF 또는 DC 전극에 접속되는 경우, RF 또는 DC 전극은 바이어스 전극이라고도 불린다. 또한 베이스(60)의 도전성 부재와 RF 또는 DC 전극 모두는 두 개의 하부 전극으로서 기능할 수도 있다.
정전척(61)의 정전 전극(61b)은, 스위치(70s)를 통해 제2 전원으로서의 직류 전원(70p)에 접속된다. 정전 전극(61b)에 직류 전원(70p)으로부터 직류 전압이 인가되면, 정전척(61)과 기판(W) 사이에 정전 인력(쿨롱 힘)이 발생한다. 기판(W)은 정전 인력에 의해 정전척(61)으로 끌어당겨져, 정전척(61)의 표면(61c)에 흡착 유지된다. 정전척(61)의 표면(61c)은 평탄할 수도 있고 요철 형상일 수도 있다. 정전척(61)은, 쿨롱 힘을 이용한 쿨롱 타입으로 한정되지 않으며, 존슨-라벡 힘을 이용한 존슨-라벡 타입일수도 있다.
링 어셈블리(51)는 하나 또는 복수의 환형 부재를 포함한다. 일 실시형태에서 하나 또는 복수의 환형 부재는, 하나 또는 복수의 에지 링과 적어도 하나의 커버 링을 포함한다. 에지 링은 도전성 재료 또는 절연 재료로 형성되고, 커버 링은 절연 재료로 형성된다.
또한 기판 지지부(11)는, 정전척(61), 링 어셈블리(51) 및 기판 중 적어도 하나를 타겟 온도로 조절하도록 구성된 온도 조절 모듈을 포함할 수 있다. 온도 조절 모듈은 히터, 열 전달 매체, 유로(60a) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 유로(60a)에는, 염수(brine)나 가스 등의 열 전달 유체가 흐른다. 일 실시형태에서, 유로(60a)는 베이스(60) 내에 형성되고, 하나 또는 복수의 히터는 정전척(61)의 세라믹 부재(61a) 내에 배치된다. 또한 기판 지지부(11)는 기판(W)의 이면과 중앙 영역(50a) 사이에 열 전달 가스를 공급하도록 구성된 열 전달 가스 공급부를 포함할 수 있다.
도 2에 나타낸 것처럼 본체부(50)에는, 상하 방향으로 관통하는 복수의 관통 구멍(50c)이 형성된다. 본체부(50)에는 관통 구멍(50c) 내를 상하 방향으로 이동할 수 있는 리프트 핀(80)이 각 관통 구멍(50c)에 설치된다. 리프트 핀(80)은 기판(W)을 지지한다. 리프트 핀(80)은 기판을 지지하는 리프터의 일례이다. 리프트 핀(80)은 도시하지 않은 구동 장치에 의해 구동된다. 이 리프트 핀(80)에 의해, 정전척(61) 또는 정전척(61)의 상방으로 기판(W)을 승강시킬 수 있다. 리프트 핀(80)이 하강함으로써 기판(W)을 정전척(61)의 표면(61c)에 탑재할 수 있으며, 리프트 핀(80)이 상승함으로써 기판(W)을 정전척(61)의 표면(61c)에서 이탈시킬 수 있다.
도 1에 나타낸 샤워 헤드(13)는, 가스 공급부(20)로부터 나온 적어도 하나의 처리 가스를 플라즈마 처리 공간(10s) 내로 도입하도록 구성된다. 샤워 헤드(13)는 적어도 하나의 가스 공급구(13a), 적어도 하나의 가스 확산실(13b), 복수의 가스 도입구(13c)를 갖는다. 가스 공급구(13a)에 공급된 처리 가스는, 가스 확산실(13b)을 통과하여 복수의 가스 도입구(13c)로부터 플라즈마 처리 공간(10s) 내로 도입된다. 또한 샤워 헤드(13)는 상부 전극을 포함한다. 덧붙여 가스 도입부는, 샤워 헤드(13) 외에도, 측벽(10a)에 형성된 하나 또는 복수의 개구부에 부착되는 하나 또는 복수의 사이드 가스 주입부(SGI: Side Gas Injector)를 포함할 수도 있다.
가스 공급부(20)는, 적어도 하나의 가스 소스(21) 및 적어도 하나의 유량 제어기(22)를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서 가스 공급부(20)는, 적어도 하나의 처리 가스를, 각각에 대응하는 가스 소스(21)로부터 각각에 대응하는 유량 제어기(22)를 통해 샤워 헤드(13)에 공급하도록 구성된다. 각 유량 제어기(22)는 예를 들어 질량 유량 제어기 또는 압력 제어식 유량 제어기를 포함할 수 있다. 또한 가스 공급부(20)는 적어도 하나의 처리 가스의 유량을 변조 또는 펄스화하는 하나 또는 그 이상의 유량 변조 장치를 포함할 수 있다.
전원(30)은, 적어도 하나의 임피던스 정합 회로를 통해 플라즈마 처리 챔버(10)에 결합되는 제1 전원으로서 RF 전원(31)을 포함한다. RF 전원(31)은 소스 RF 신호 및 바이어스 RF 신호와 같은 적어도 하나의 RF 신호(RF 전력)를, 적어도 하나의 하부 전극 및/또는 적어도 하나의 상부 전극에 공급하도록 구성된다. 이에 의해 플라즈마 처리 공간(10s)에 공급된 적어도 하나의 처리 가스로부터 플라즈마가 형성된다. 따라서 RF 전원(31)은, 플라즈마 처리 챔버(10)에서 하나 또는 그 이상의 처리 가스로부터 플라즈마를 생성하도록 구성된 플라즈마 생성부의 적어도 일부로서 기능할 수 있다. 또한 바이어스 RF 신호를 적어도 하나의 하부 전극에 공급함으로써, 기판(W)에 바이어스 전위가 발생하여, 형성된 플라즈마 중의 이온 성분을 기판(W)으로 끌어들일 수 있다.
일 실시형태에서 RF 전원(31)은, 제1 RF 생성부(31a) 및 제2 RF 생성부(31b)를 포함한다. 제1 RF 생성부(31a)는, 적어도 하나의 임피던스 정합 회로를 통해 적어도 하나의 하부 전극 및/또는 적어도 하나의 상부 전극에 결합되어, 플라즈마 생성용 소스 RF 신호(소스 RF 전력)를 생성하도록 구성된다. 일 실시형태에서 소스 RF 신호는, 10 MHz 내지 150 MHz 범위 내의 주파수를 갖는다. 일 실시형태에서 제1 RF 생성부(31a)는, 상이한 주파수를 갖는 복수의 소스 RF 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 생성된 하나 또는 복수의 소스 RF 신호는 적어도 하나의 하부 전극 및/또는 적어도 하나의 상부 전극에 공급된다.
제2 RF 생성부(31b)는, 적어도 하나의 임피던스 정합 회로를 통해 적어도 하나의 하부 전극에 결합되어, 바이어스 RF 신호(바이어스 RF 전력)를 생성하도록 구성된다. 바이어스 RF 신호의 주파수는, 소스 RF 신호의 주파수와 동일하거나 상이할 수 있다. 일 실시형태에서 바이어스 RF 신호는, 소스 RF 신호의 주파수보다 낮은 주파수를 갖는다. 일 실시형태에서 바이어스 RF 신호는, 100 kHz 내지 60 MHz 범위 내의 주파수를 갖는다. 일 실시형태에서 제2 RF 생성부(31b)는, 상이한 주파수를 갖는 복수의 바이어스 RF 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 생성된 하나 또는 복수의 바이어스 RF 신호는, 적어도 하나의 하부 전극에 공급된다. 또한 여러 실시형태에서, 소스 RF 신호 및 바이어스 RF 신호 중 적어도 하나가 펄스화될 수 있다.
또한 전원(30)은 플라즈마 처리 챔버(10)에 결합되는 DC 전원(32)을 포함할 수 있다. DC 전원(32)은 제1 DC 생성부(32a) 및 제2 DC 생성부(32b)를 포함한다. 일 실시형태에서 제1 DC 생성부(32a)는, 적어도 하나의 하부 전극에 접속되어 제1 DC 신호를 생성하도록 구성된다. 생성된 제1 바이어스 DC 신호는, 적어도 하나의 하부 전극에 인가된다. 일 실시형태에서 제2 DC 생성부(32b)는, 적어도 하나의 상부 전극에 접속되어 제2 DC 신호를 생성하도록 구성된다. 생성된 제2 DC 신호는, 적어도 하나의 상부 전극에 인가된다.
여러 실시형태에서, 제1 및 제2 DC 신호 중 적어도 하나가 펄스화될 수 있다. 이 경우, DC에 기반한 전압 펄스의 시퀀스가 적어도 하나의 하부 전극 및/또는 적어도 하나의 상부 전극에 인가된다. 전압 펄스는, 직사각형, 사다리꼴, 삼각형 또는 이들을 조합한 펄스 파형을 가질 수 있다. 일 실시형태에서, DC 신호로부터 전압 펄스의 시퀀스를 생성하기 위한 파형 생성부가 제1 DC 생성부(32a)와 적어도 하나의 하부 전극 사이에 접속된다. 따라서, 제1 DC 생성부(32a) 및 파형 생성부는 전압 펄스 생성부를 구성한다. 제2 DC 생성부(32b) 및 파형 생성부가 전압 펄스 생성부를 구성하는 경우, 전압 펄스 생성부는 적어도 하나의 상부 전극에 접속된다. 전압 펄스는 양의 극성을 가질 수도 있고 음의 극성을 가질 수도 있다. 또한 전압 펄스의 시퀀스는, 1 주기 내에 하나 또는 복수의 양극성 전압 펄스와 하나 또는 복수의 음극성 전압 펄스를 포함할 수 있다. 덧붙여 제1 및 제2 DC 생성부(32a, 32b)는, RF 전원(31)에 추가로 제공될 수 있으며, 제1 DC 생성부(32a)가 제2 RF 생성부(31b) 대신 제공될 수 있다.
배기 시스템(40)은, 예를 들면, 플라즈마 처리 챔버(10)의 바닥부에 설치된 가스 배출구(10e)에 접속될 수 있다. 배기 시스템(40)은 압력 조정 밸브 및 진공 펌프를 포함할 수 있다. 압력 조정 밸브에 의해, 플라즈마 처리 공간(10s) 내의 압력이 조정된다. 진공 펌프는 터보 분자 펌프, 드라이 펌프 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
제어부(2)는, 본 개시에서 설명하는 여러 공정을 플라즈마 처리 장치(1)에 실행시키는 컴퓨터로 실행 가능한 명령을 처리한다. 제어부(2)는, 여기에 설명된 여러 공정을 실행하도록 플라즈마 처리 장치(1)의 각 요소를 제어하도록 구성될 수 있다. 일 실시형태에서, 제어부(2)의 일부 또는 전부가 플라즈마 처리 장치(1)에 포함될 수 있다. 제어부(2)는 예를 들면 컴퓨터(2a)를 포함할 수 있다. 컴퓨터(2a)는, 예를 들면 처리부(CPU: Central Processing Unit)(2a1), 기억부(2a2), 통신 인터페이스(2a3)를 포함할 수 있다. 처리부(2a1)는, 기억부(2a2)로부터 프로그램을 판독하고, 판독된 프로그램을 실행함으로써 다양한 제어 동작을 행하도록 구성될 수 있다. 이 프로그램은, 미리 기억부(2a2)에 저장되어 있을 수도 있고, 필요할 때에 매체를 통해 취득될 수도 있다. 취득된 프로그램은, 기억부(2a2)에 저장되며, 처리부(2a1)에 의해 기억부(2a2)로부터 판독되어 실행된다. 매체는, 컴퓨터(2a)가 판독 가능한 각종 기억 매체일 수도 있고, 통신 인터페이스(2a3)에 접속된 통신 회선일 수도 있다. 기억부(2a2)는, RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 통신 인터페이스(2a3)는, LAN(Local Area Network)과 같은 통신 회선을 통해 플라즈마 처리 장치(1)와의 사이에서 통신할 수 있다.
<기판 처리 시스템 PS의 구성>
도 3은 일 실시형태에 따른 기판 처리 시스템(PS)을 개략적으로 나타낸 도면이다. 일 실시형태에 따른 기판 처리 시스템(PS)은 플라즈마 처리 장치(1)를 포함한다.
기판 처리 시스템(PS)은 기판 처리실(PM1 ~ PM6)(이하, 총칭하여 '기판 처리 모듈(PM)'이라고도 함)과, 반송 모듈(TM)과, 로드락 모듈(LLM1 및 LLM2)(이하, 총칭하여 '로드락 모듈(LLM)'이라고도 함)과, 로더 모듈(LM), 로드 포트(LP1 ~ LP3)(이하, 총칭하여 '로드 포트(LP)'라고도 함)를 갖는다. 제어부(CT)는, 기판 처리 시스템(PS)의 각 구성을 제어하여, 기판(W)에 주어진 처리를 실행한다.
기판 처리 모듈(PM)은, 그 내부에서 기판(W)에 대해 에칭 처리, 트리밍 처리, 성막 처리, 어닐링 처리, 도핑 처리, 리소그래피 처리, 클리닝 처리, 애싱 처리 등의 처리를 실행한다. 기판 처리 모듈(PM)의 일부는 측정 모듈일 수 있으며, 기판(W) 상에 형성된 막의 막 두께나, 기판(W) 상에 형성된 패턴의 치수 등을 예를 들면 광학적 방법을 이용하여 측정할 수 있다. 도 1에 나타낸 플라즈마 처리 장치(1)는 기판 처리 모듈(PM)의 일례이다.
반송 모듈(TM)은, 기판(W)을 반송하는 반송 장치를 갖고, 기판 처리 모듈(PM) 간 또는 기판 처리 모듈(PM)과 로드락 모듈(LLM) 간에 기판(W)을 반송한다. 기판 처리 모듈(PM) 및 로드락 모듈(LLM)은, 반송 모듈(TM)에 인접하여 배치된다. 반송 모듈(TM), 기판 처리 모듈(PM), 로드락 모듈(LLM)은 개폐 가능한 게이트 밸브에 의해 공간적으로 격리되거나 연결된다.
로드락 모듈(LLM1 및 LLM2)은, 반송 모듈(TM)과 로더 모듈(LM) 사이에 설치된다. 로드락 모듈(LLM)은, 그 내부의 압력을 대기압 또는 진공으로 전환할 수 있다. 로드락 모듈(LLM)은, 대기압인 로더 모듈(LM)로부터 진공인 반송 모듈(TM)로 기판(W)을 반송하고, 또 진공인 반송 모듈(TM)로부터 대기압인 로더 모듈(LM)로 반송한다.
로더 모듈(LM)은 기판(W)을 반송하는 반송 장치를 가지며, 로드락 모듈(LLM)과 로드 포트(LP) 간에 기판(W)을 반송한다. 로드 포트(LP)의 내부에는, 예를 들면 25 장의 기판(W)을 수납할 수 있는 FOUP(Front Opening Unified Pod) 또는 빈 FOUP가 탑재될 수 있다. 로더 모듈(LM)은, 로드 포트(LP) 내의 FOUP에서 기판(W)을 꺼내 로드락 모듈(LLM)로 반송한다. 또한 로더 모듈(LM)은, 로드락 모듈(LLM)에서 기판(W)을 꺼내 로드 포트(LP) 내의 FOUP로 반송한다.
제어부(CT)는, 기판 처리 시스템(PS)의 각 구성을 제어하여 기판(W)에 주어진 처리를 실행한다. 제어부(CT)는, 프로세스의 순서, 프로세스의 조건, 반송 조건 등이 설정된 레시피를 저장하고 있어, 당해 레시피에 따라 기판(W)에 주어진 처리를 실행하도록 기판 처리 시스템(PS)의 각 구성을 제어한다. 제어부(CT)는 도 1에 나타낸 플라즈마 처리 장치(1)의 제어부(2)의 일부 또는 전부의 기능을 겸할 수 있다.
<본 처리 방법의 일례>
도 4는 플라즈마 처리 장치(1)에서 행해지는 본 처리 방법의 시퀀스의 일례를 나타내는 설명도이다. 본 처리 방법에서는 플라즈마 처리 장치(1)에서, 기판(W)의 플라즈마 처리(P1), 제1 클리닝 처리(P2), 제2 클리닝 처리(P3)를 이 순서대로 포함하는 처리 A가 행해진다. 이하, 제1 클리닝 처리(P2)를 웨이퍼리스 드라이클리닝(WLDC), 제2 클리닝 처리(P3)를 웨이퍼리스 트리트먼트(WLT)라고도 한다. 예를 들면 플라즈마 처리 장치(1)에서, 1 로트의 복수 장의 기판(W)을 처리할 때에는 처리 A를 복수 회 반복하여 행한다. 1 로트의 최초의 플라즈마 처리(P1)에서 처리되는 기판(W)은, 제품 기판이 아닌 더미 기판을 사용하여 수행될 수도 있다. 일례에서 더미 기판은, 패턴이 형성된 레지스트막을 갖지 않는 기판일 수 있다.
<기판(W)의 플라즈마 처리(P1)>
플라즈마 처리(P1)는, 예를 들면 플라즈마를 이용하여 기판(W) 상의 막을 에칭하는 처리를 포함한다.
우선, 기판(W)이 도시하지 않은 반송 암에 의해 플라즈마 처리 챔버(10) 내로 반입되며, 도 2에 파선으로 나타낸 것처럼 리프트 핀(80)에 전달된다. 다음으로, 기판(W)이 리프트 핀(80)에 의해 하강하여, 정전척(61)의 표면(61c) 상에 탑재된다. 다음으로, 도 1에 나타낸 직류 전원(70p)에 의해 정전척(61)의 정전 전극(61b)에 직류 전압이 인가된다. 그리고 정전척(61)과 기판(W) 사이에 발생한 정전 인력에 의해, 기판(W)이 정전척(61)의 표면(61c)에 흡착 유지된다.
그 다음, 샤워 헤드(13)로부터 플라즈마 처리 공간(10s)에 처리 가스가 공급된다. 이 때 공급되는 처리 가스는, 기판(W)의 에칭 처리에 필요한 활성종을 생성하는 가스를 포함한다. RF 전원(31)에 의해 고주파 전력이 하부 전극에 공급된다. 플라즈마 처리 공간(10s) 내의 분위기가 가스 배출구(10e)로부터 배기되어, 플라즈마 처리 공간(10s) 내는 소정의 압력으로 감압될 수 있다. 이를 통해, 플라즈마 처리 공간(10s)에 플라즈마가 생성되며 기판(W)이 에칭 처리된다.
소정 시간 에칭 처리를 행한 후, 플라즈마 처리 공간(10s)에 대한 처리 가스의 공급과 하부 전극에 대한 고주파 전력의 공급을 정지하고, 에칭 처리를 종료한다.
그 후, 정전 전극(61b)에 대한 직류 전압의 인가를 정지한다. 그리고 기판(W)이 리프트 핀(80)에 의해 들어올려져 정전척(61)의 표면(61c)으로부터 이탈된다. 기판(W)은 도시하지 않은 반송 암에 의해 플라즈마 처리 챔버(10)로부터 반출된다.
<제1 클리닝 처리(P2)>
　제1 클리닝 처리(P2)는, 기판(W)이 정전척(61)의 표면(61c)에 없는 상태에서 플라즈마를 이용하여 플라즈마 처리 챔버(10)의 내부, 예를 들면 측벽(10a)이나 천장 벽 등에 부착 또는 퇴적된 부산물을 제거하는 처리를 포함한다. 또한, 제1 클리닝 처리(P2)에서는, 정전척(61)에 부착 또는 퇴적된 부산물을 제거할 수도 있다.
우선, 상술한 플라즈마 처리(P1)에서 기판(W)이 플라즈마 처리 챔버(10)로부터 반출된 후, 기판(W)이 정전척(61)의 표면(61c)에 유지되지 않은 상태에서, 샤워 헤드(13)로부터 플라즈마 처리 공간(10s)에 처리 가스가 공급된다. 당해 처리 가스는 플라즈마 처리(P1)에서 생성된 부산물을 제거할 수 있는 활성종을 생성하는 가스를 포함한다. 예를 들어 부산물이 CF계 폴리머인 경우, 당해 처리 가스는 O2 가스일 수 있다. 또한 당해 처리 가스는, O2 가스로 한정되지 않으며, CO 가스, CO2 가스, O3 가스와 같은 다른 산소 함유 가스일 수 있다. 또한, 부산물로서 CF계 폴리머 외에도 실리콘이나 금속이 포함되는 경우, 당해 처리 가스는, 산소 함유 가스 외에 예를 들면 할로겐 함유 가스를 포함할 수 있다. 할로겐 함유 가스는, 예를 들면 CF4 가스, NF3 가스와 같은 불소계 가스이다. 또한 할로겐 함유 가스는 Cl2 가스와 같은 염소계 가스, HBr 가스와 같은 브롬계 가스일 수도 있다.
이어서, RF 전원(31)에 의해 고주파 전력이 하부 전극에 공급된다. 가스 배출구(10e)로부터 플라즈마 처리 공간(10s) 내의 분위기가 배기되어, 플라즈마 처리 공간(10s) 내가 소정의 압력으로 감압될 수 있다. 이에 의해, 플라즈마 처리 공간(10s) 내에 플라즈마가 생성되고, 플라즈마 처리 챔버(10) 내부의 부산물이 제거된다. 또한, RF 전원(31)이 발생시키는 고주파 전력의 주파수는, 예를 들면 10 MHz 이상 100 MHz 이하일 수도 있고, 40 MHz 이상 100 MHz 일 수도 있다. 또한 당해 고주파 전력은, 예를 들면 50 W 이상 10,000 W 이하일 수 있으며, 100 W 이상 7,000 W 이하일 수 있고, 200 W 이상 2,000 W 이하일 수 있다.
소정 시간 플라즈마 생성이 행해진 후, 고주파 전력의 공급 및 처리 가스의 공급이 정지되며, 제1 클리닝 처리(P2)가 종료된다.
<제2 클리닝 처리(P3)>
제2 클리닝 처리(P3)는, 기판(W)이 정전척(61)의 표면(61c)에 없는 상태에서, 플라즈마를 이용하여 플라즈마 처리 챔버(10) 내의 정전척(61)의 표면(61c)을 개질하는 처리를 포함한다. 본 실시형태에 따른 클리닝 방법('본 클리닝 방법'이라고도 함)은, 제2 클리닝 처리(P3)에 포함된다. 도 5는 제2 클리닝 처리(P3)의 일례를 나타내는 흐름도이고, 도 6은 플라즈마 생성용 처리 가스(Gas)의 공급, 플라즈마 생성용 고주파 전력(RF)의 공급, 정전척(61)에 대한 전압(ESC DC)의 인가 타이밍을 나타내는 시퀀스이다.
제 2 클리닝 처리(P3)가 개시되면, 먼저 기판(W)이 정전척(61)의 표면(61c)에 유지되지 않은 상태에서, 샤워 헤드(13)로부터 플라즈마 처리 공간(10s)으로 처리 가스의 공급이 개시된다(도 5의 공정 S1). 이 때 공급되는 처리 가스는, 플라즈마 처리(P1)나 제1 클리닝 처리(P2)에서 플라즈마에 노출된 정전척(61)의 표면(61c)을 개질하는데 필요한 플라즈마를 생성하는 것을 포함한다. 당해 처리 가스는 N2 가스와 같은 불활성 가스일 수도 있다. 다음으로, RF 전원(31)에 의해 하부 전극에 고주파 전력의 공급(플라즈마의 생성)이 개시된다(도 5의 공정 S2). 이에 의해, 플라즈마 처리 공간(10s) 내에, 예를 들면 N2 가스로부터 플라즈마가 생성되고, 정전척(61)의 표면(61c)이 질화되어, 표면(61c)의 불소가 제거된다. 제2 클리닝 처리(P3)에서 공급되는 고주파 전력은, 제1 클리닝 처리(P2)에서 공급되는 고주파 전력보다 높을 수도 있다. 또한 처리 가스의 공급 개시 타이밍(공정 S1)과, 고주파 전력의 공급 개시 타이밍(공정 S2)은 동시일 수 있다.
플라즈마 처리 공간(10s) 내에 플라즈마가 생성된 상태(도 5의 플라즈마 생성 공정(SA))에서, 정전척(61)의 정전 전극(61b)에 직류 전압이 인가되어, 정전척(61)의 표면(61c)의 대전량이 감소된다(도 5의 공정 S3). 예를 들어, 도 7에 나타낸 것처럼 플라즈마의 생성에 의해, 정전척(61)의 표면(61c)에 양의 전하가 생성된 경우에는, 직류 전원(70p)에 의해 정전척(61)의 정전 전극(61b)에 예를 들면 양의 직류 전압을 인가한다. 이에 따라, 정전척(61)의 표면(61c)이 음으로 대전되고, 전하가 상쇄되어 표면(61c)의 대전량이 감소한다. 반대로, 정전척(61)의 표면(61c)에 음의 전하가 생성된 경우에는, 정전척(61)의 정전 전극(61b)에 예를 들면 음의 직류 전압을 인가한다. 이에 따라, 정전척(61)의 표면(61c)이 양으로 대전되고, 전하가 상쇄되어 표면(61c)의 대전량이 감소한다. 또한 도 7은 정전척(61)의 표면(61c)이 요철 형상을 갖는 경우의 예이다. 하나의 예시적인 실시형태에서는, 클리닝 처리(P3)에서 정전척(61)에 인가되는 전압의 극성이, 기판(W)의 플라즈마 처리(P1)에서 정전척(61)에 인가되는 전압의 극성과 동일한 극성이다.
그 후, 소정 시간 동안 처리 가스가 공급되고, 고주파 전력이 공급되어 플라즈마가 생성되면서 정전척(61)에 직류 전압이 계속 인가된다(도 5의 전압 인가 공정(SB)).
그 후, 정전척(61)에 대한 전압의 인가가 정지된다(도 5의 공정 S4). 이어서, 고주파 전력의 공급이 정지되며(도 5의 공정 S5), 이어서 처리 가스의 공급이 정지된다(도 5의 공정 S6). 이렇게 하여 제2 클리닝 처리(P3)가 종료된다. 덧붙여 본 예시적인 실시형태에서, 플라즈마의 생성 공정(SP)은, 처리 가스의 공급과 고주파 전력의 공급 모두가 행해지는 공정(공정 S2 내지 공정 S5)이고, 전압 인가 공정(SB)은, 공정 S4부터 공정 S5까지의 사이가 된다.
본 예시적인 실시형태에 의하면, 본 클리닝 방법은 플라즈마 처리 장치(1)의 챔버(10) 내의 정전척(61)에 기판(W)이 유지되지 않은 상태에서, 챔버(10) 내에 플라즈마를 생성하는 공정(SA)과, 당해 플라즈마의 생성 공정(SA)에서 플라즈마가 생성된 상태에서, 정전척(61)에 전압을 인가하여 정전척(61)의 표면(61c)의 대전량을 감소시키는 공정(SB)을 갖는다. 이를 통해, 제2 클리닝 처리(P3) 시 정전척(61)의 표면(61c)에 잔류하는 전하의 대전량을 저감시킬 수 있다. 그 결과, 제2 클리닝 처리(P3)의 다음에 행해지는 플라즈마 처리(P1)에서, 기판(W)의 이면에 부착되는 파티클을 저감시킬 수 있다. 또한 기판(W)을 정전척(61)으로부터 이탈시킬 때의 리프트 핀(80)의 토크를 저감시킬 수 있다. 이 점에 대해 도 8 및 도 9를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
본 클리닝 방법을 적용하지 않은 경우, 즉, 클리닝 처리(P3) 시 정전척(61)에 전압을 인가하지 않은 경우에는, 도 8a에 나타낸 것처럼 클리닝 처리(P3) 후의 정전척(61)의 표면(61c)에는 양의 전하가 잔류한다.
이 때문에, 다음에 행해지는 플라즈마 처리(P1) 시에 기판(W)을 정전척(61)에 흡착시킨 경우, 도 8b에 나타낸 것처럼 기판(W)으로부터 정전척(61)으로 음의 전하가 과잉 이동하게 되어, 정전척(61)의 흡착력이 증대된다. 이러한 상태에서는, 기판(W)과 정전척(61)의 열팽창 계수차로 인해, 기판(W)의 이면과 정전척(61)의 표면의 마찰에 의해 생기는 파티클이 증가하게 된다.
또한 도 8c에 나타낸 것처럼, 플라즈마 처리(P1) 후의 잔류 전하량이 증대되기 때문에, 리프트 핀에 의해 정전척(61)으로부터 기판(W)을 이탈시킬 때의 핀 토크(Pin torque)가 증가하게 된다.
한편, 본 클리닝 방법을 적용한 경우, 즉, 클리닝 처리(P3) 시 정전척(61)에 전압을 인가한 경우에는, 도 9a에 나타낸 것처럼 클리닝 처리(P3) 후의 정전척(61)의 표면(61c)에 잔류하는 양의 전하를 저감시킬 수 있다.
이 때문에, 다음에 행해지는 플라즈마 처리(P1) 시에 기판(W)을 정전척(61)에 흡착시킨 경우, 도 9b에 나타낸 것처럼 기판(W)으로부터 정전척(61)으로 음의 전하가 이동하는 것이 억제되어, 정전척(61)의 흡착력 증가가 억제된다. 그 결과, 기판(W)의 이면과 정전척(61)의 표면의 마찰에 의해 생기는 파티클을 저감시킬 수 있다.
또한 도 9c에 나타낸 것처럼, 플라즈마 처리(P1) 후의 잔류 전하의 증가가 억제되기 때문에, 리프트 핀에 의해 정전척(61)으로부터 기판(W)을 이탈시킬 때의 핀 토크(Pin torque)의 증가를 억제할 수 있다.
본 예시적인 실시형태에 따르면, 플라즈마 생성 공정(SA)에서 플라즈마 생성용 고주파 전력의 공급을 개시한 후(공정 S2 이후), 정전척(61)에 대해 전압의 인가를 개시하고, 플라즈마 생성 공정(SA)에서 플라즈마 생성용 고주파 전력의 공급을 정지하기 전(공정 S5 이전)에, 정전척(61)에 대한 전압의 인가를 정지한다. 이에 따라, 플라즈마가 생성되는 동안에만 정전척(61)에 전압이 인가된다. 그 결과, 플라즈마가 생성되지 않은 상태에서 정전척(61)에 전압을 인가함으로써 생길 수 있는 방전을 방지할 수 있다.
본 예시적인 실시형태에 따르면, 플라즈마 생성 공정(SA)에서 플라즈마 생성용 처리 가스의 공급을 개시한 후(공정 S1 이후)에, 정전척(61)에 대한 전압의 인가를 개시하고, 플라즈마 생성 공정(SA)에서 플라즈마 생성용 처리 가스의 공급을 정지하기 전(공정 S6 이전)에, 정전척(61)에 대한 전압의 인가를 정지한다. 이에 따라, 플라즈마가 생성되는 동안에만 정전척(61)에 전압이 인가된다. 그 결과, 플라즈마가 생성되지 않은 상태에서 정전척(61)에 전압을 인가함으로써 생길 수 있는 방전을 방지할 수 있다.
본 예시적인 실시형태의 본 클리닝 방법의 플라즈마 생성 공정(SA)에서, 챔버(10) 내에 플라즈마를 생성하여, 챔버(10) 내의 정전척(61)의 표면(61c)을 클리닝한다. 이 제2 클리닝 처리(P3)에서는, 플라즈마의 상태로서, 정전척(61)의 표면(61c)에 많은 전하가 남기 쉽다. 이 때문에, 제2 클리닝 처리(P3)에서 정전척(61)에 전압을 인가함으로써, 잔류 전하의 대전량을 효과적으로 저감시킬 수 있다.
본 예시적인 실시형태에 따르면, 본 처리 방법은, 플라즈마 처리 장치(1)의 챔버(10) 내의 정전척(61)에 기판(W)이 유지되지 않은 상태에서, 챔버(10) 내에 플라즈마를 생성하는 공정(SA)과, 당해 플라즈마의 생성 공정(SA)에서 플라즈마가 생성된 상태로 정전척(61)에 전압을 인가하여 정전척(61)의 표면(61c)의 대전량을 감소시키는 공정과, 플라즈마 처리 장치(1)의 챔버(10) 내의 정전척(61)에 기판(W)을 유지하고, 기판(W)을 플라즈마 처리하는 공정(플라즈마 처리(P1))을 갖는다. 이에 의해, 정전척(61)에 기판(W)이 유지되지 않는 예를 들면 제2 클리닝 처리(P3) 시에, 정전척(61)의 표면(61c)에 잔류하는 전하의 대전량을 저감시킬 수 있다. 그리고 정전척(61)에 기판(W)이 유지되는 플라즈마 처리(P1)가 제2 클리닝 처리(P3)의 예를 들면 다음에 행해져, 이 플라즈마 처리(P1)에서, 기판(W)의 이면에 부착되는 파티클을 저감시킬 수 있다. 또한 기판(W)을 정전척(61)으로부터 이탈시킬 때의 리프트 핀(80)의 토크를 저감시킬 수 있다. 또한, 제2 클리닝 처리(P3) 전에 행해진 플라즈마 처리(P1)에 의해 발생한 전하가 정전척(61)에 잔류하는 경우에도, 제2 클리닝 처리(P3)에서, 이전 플라즈마 처리(P1)의 잔류 전하와 제2 클리닝 처리(P3) 시에 발생하는 잔류 전하를 함께 저감시킬 수 있다.
본 예시적인 실시형태에 따르면, 플라즈마 처리 장치(1)는, 챔버(10)와, 챔버(10) 내에 기판(W)을 유지하는 정전척(61)과, 챔버(10) 내로 플라즈마 생성용 전력을 공급하는 제1 전원으로서의 RF 전원(31)과, 정전척(61)에 전압을 인가하는 제2 전원으로서의 직류 전원(70p)과, 제어부(2)를 구비한다. 그리고 제어부(2)는, 챔버(10) 내의 정전척(61)에 기판(W)이 유지되지 않은 상태에서, RF 전원(31)에 의해 챔버(10) 내로 플라즈마 생성용 전력을 공급하여, 챔버(10) 내에 플라즈마를 생성하는 공정(SA)과, 당해 플라즈마의 생성 공정(SA)에서 플라즈마가 생성된 상태로 직류 전원(70p)에 의해 정전척(61)에 전압을 인가하여 정전척(61)의 표면(61c)의 대전량을 감소시키는 공정을 실행한다. 이에 의해, 플라즈마 처리 장치(1)를 이용한 기판 처리에서, 정전척(61)에 기판(W)이 유지되지 않는 예를 들면 제2 클리닝 처리(P3) 시에, 정전척(61)의 표면(61c)에 잔류하는 전하의 대전량을 저감시킬 수 있다. 그리고 정전척(61)에 기판(W)이 유지되는 플라즈마 처리(P1)가 제2 클리닝 처리(P3)의 예를 들면 다음에 행해져, 이 플라즈마 처리(P1)에서, 기판(W)의 이면에 부착되는 파티클을 저감시킬 수 있다. 또한 기판(W)을 정전척(61)으로부터 이탈시킬 때의 리프트 핀(80)의 토크를 저감시킬 수 있다.
<실시예>
본 클리닝 방법을 적용한 클리닝 처리를 행한 후의 플라즈마 처리(P1)에서, 기판(W)을 정전척(61)으로부터 이탈시킬 때에 필요한 리프트 핀의 토크를 측정했다. 또한 본 클리닝 방법을 적용하지 않은 기존의 클리닝 처리를 행한 후의 플라즈마 처리(P1)에서, 기판(W)을 정전척(61)으로부터 이탈시킬 때에 필요한 리프트 핀의 토크를 측정했다. 도 10의 그래프는, 본 클리닝 방법을 적용한 클리닝 처리를 행한 후의 플라즈마 처리(P1) 시의 리프트 핀의 토크와, 기존의 클리닝 처리를 행한 후의 플라즈마 처리(P1) 시의 리프트 핀의 토크의 차분을 나타낸다. 도 10의 그래프의 가로축은 정전척(61)에 인가되는 전압이다. 이러한 측정 결과로부터, 정전척(61)에 적정하게 인가 전압을 인가함으로써, 플라즈마 처리(P1) 시의 리프트 핀의 토크가 감소하는 것을 확인할 수 있다.
본 클리닝 방법을 적용한 클리닝 처리를 행한 후의 플라즈마 처리(P1)에서, 정전척(61)의 표면의 잔류 전하를 측정했다. 또한 본 클리닝 방법을 적용하지 않은 기존의 클리닝 처리를 행한 후의 플라즈마 처리(P1)에서, 정전척(61)의 표면의 잔류 전하를 측정했다. 도 11의 그래프는, 본 클리닝 방법을 적용한 클리닝 처리를 행한 후의 플라즈마 처리(P1) 시의 잔류 전하와, 기존의 클리닝 처리를 행한 후의 플라즈마 처리(P1) 시의 잔류 전하의 차분을 나타낸다. 도 11의 그래프의 가로축은 정전척(61)에 인가되는 전압이다. 이러한 측정 결과로부터, 정전척(61)에 적정하게 인가 전압을 인가함으로써, 플라즈마 처리(P1) 시의 잔류 전하가 감소하는 것을 확인할 수 있다.
단독으로 행한 플라즈마 처리(P1)에 의한 기판(세 장의 기판(W1, W2, W3))의 이면 파티클의 양(케이스 C1)과, 본 클리닝 방법을 적용한 제2 클리닝 처리(P3)를 행한 후의 플라즈마 처리(P1)에 의한 기판(세 장의 기판(W1, W2, W3))의 이면 파티클의 양(케이스 C2)과, 본 클리닝 방법을 적용하지 않은 제2 클리닝 처리(P3)를 행한 후의 플라즈마 처리(P1)에 의한 기판(세 장의 기판(W1, W2, W3))의 이면 파티클의 양(케이스 C3)을 측정했다. 그리고 그들을 비교했다. 그 결과를 도 12의 그래프에 나타낸다. 덧붙여, 도 12에서 'Pt'는, 이면 파티클을 의미한다. 이러한 측정 결과로부터, 본 클리닝 방법을 적용한 제2 클리닝 처리(P3) 후에 행한 플라즈마 처리(P1)(케이스(C2))에서, 기판(W)의 이면 파티클이 감소하는 것을 확인할 수 있다.
<본 클리닝 방법의 또 다른 예시적인 실시형태>
본 클리닝 방법에서 정전척(61)에 인가되는 전압은, 이론값, 경험 법칙 등으로 미리 정해진 것일 수 있다. 또한 본 클리닝 방법에서 정전척(61)에 인가되는 전압은, 정전척(61)의 표면(61c)의 대전 상태를 측정하고, 당해 대전 상태에 기초하여 결정할 수 있다. 예를 들면 본 클리닝 방법은, 플라즈마의 생성 공정(SA)에서 플라즈마가 생성된 상태로, 정전척(61)의 표면의 대전 상태를 측정하는 공정을 가지며, 당해 대전 상태의 측정 공정에서 측정된 정전척(61)의 표면(61c)의 대전 상태에 기초하여, 정전척(61)에 인가되는 전압을 결정할 수 있다. 또한 정전척(61)의 표면(61c)의 대전 상태와, 그 대전 상태에서 정전척(61)에 인가되어야 하는 전압의 관계에 기초하여, 정전척(61)의 표면(61c)의 대전 상태의 측정 결과로부터, 정전척(61)에 인가되는 전압을 결정할 수 있다. 이와 관련한 하나의 예시적인 실시형태에 대해 설명한다.
<측정 장치(100)의 구성>
하나의 예시적인 실시형태에서, 정전척(61)의 표면(61c)의 대전 상태는 정전척(61)의 정전 전극(61b)의 전위(V1)에 대응한다. 예를 들면, 정전척(61)의 표면(61c)이 양으로 대전되어 있으면, 정전 전극(61b)의 전위(V1)가 내려가 음이 된다. 정전척(61)의 표면(61c)이 음으로 대전되면, 정전 전극(61b)의 전위(V1)가 올라가 양이 된다. 따라서, 도 13에 나타낸 것처럼, 하나의 예시적인 실시형태의 플라즈마 처리 장치(1)는, 정전척(61)의 표면(61c)의 대전 상태에 대응하는, 정전 전극(61b)의 전위(V1)를 측정하는 측정 장치(100)를 구비한다.
　측정 장치(100)는, 예를 들면, 필터(101), 구리 원판(102), 구리 플레이트(103), 아크릴판(104), 프로브(105), 표면 전위계(106)를 갖는다. 프로브(105) 및 표면 전위계(106)는 전위 측정 시스템(107)을 구성한다.
정전척(61)의 스위치(70s)는, 설명의 편의를 위해 측정 장치(100)와 분리되어 도시되었으나, 측정 장치(100)는 스위치(70s)를 가질 수도 있다. 스위치 (70s)는 정류 전극(61b)의 접속을, 직류 전원(70p)과 측정 장치(100)의 정전 용량을 갖는 부재 간에 전환시킨다. 스위치(70s)는, 정전척(61)의 표면(61c)의 대전 상태를 측정하는 타이밍에 정전 전극(61b)을 측정 장치(100)에 접속시킨다. 구리 원판(102)과 구리 플레이트(103) 사이에 아크릴판(104)을 넣은 구성 부재는, 정전 용량을 갖는 부재의 일례이다. 정전 용량을 갖는 부재는, 구리 원판(102), 구리 플레이트(103), 아크릴판(104)의 구성으로 한정되지 않으며, 절연된 도체로 구성할 수 있다.
전위 측정계(107)에서는, 구리 원판(102)과 구리 플레이트(103) 사이의 아크릴판(104)에 발생하는 전위를, 구리 원판(102)의 표면과 접촉하지 않게 설치된 프로브(105)를 이용하여 표면 전위계(106)로 측정한다. 전위 측정계(107)는, 정전 용량을 갖는 부재에 축적되는 전하량에 상당하는 값을 측정하는 측정부의 일례이다. 프로브(105)는, 구리 원판(102)과 구리 플레이트(103) 사이의 전위차를 측정할 수 있으면, 구리 원판(102)과 접촉할 수도, 접촉하지 않을 수도 있다.
스위치(70s)와 정전 용량을 갖는 부재 사이에는 고주파 전력을 제거하는 필터(101)가 제공된다. 이는 고주파 전력이 측정 장치(100)로 전파되는 것을 방지한다. 스위치(70s)가 직류 전원(70p)에 접속되는 쪽에서 측정 장치(100)의 정전 용량을 갖는 부재에 접속되는 쪽으로 전환하면, 정전 용량을 갖는 부재에 생긴 전위(V1)의 측정, 즉, 플로팅 상태의 정전 전극(61b)의 전위(V1)의 측정이 가능해진다.
구체적으로는, 구리 플레이트(103)는 접지되어 있고, 구리 원판(102)의 표면과 접촉하지 않도록 설치된 프로브(105)를 이용하여 표면 전위계(106)로 측정된 전위가, 플로팅 상태의 정전 전극(61b)의 전위(V1)가 된다.
표면 전위계(106)에 의해 측정된 전위(V1)의 정보는, 정전척(61)의 대전 상태를 나타내는 정보로서 제어부(2)에 출력되고, 제어부(2)는, 해당 정보에 기초하여, 직류 전원(70p)을 제어하고 정전척(61)의 표면(61c)의 대전량을 감소시키는 전압을 정전척(61)에 인가한다.
제어부(2)는, 도 14에 나타낸 대전 상태(예를 들면 전위(V1))와, 그 대전 상태에서 정전척(61)에 인가되어야 하는 전압의 관계로서의 상관 데이터(D)를 갖는다. 상관 데이터(D)는, 예를 들면 기판(W)을 처리하기 전에 플라즈마 처리 장치(1)를 작동시켜 얻은 데이터에 의해 작성될 수도 있고, 이론값, 계산값 등에 의해 작성될 수도 있다. 제어부(2)는, 측정 장치(100)에 의한 정전척(61)의 표면(61c)의 대전 상태의 측정 결과로부터, 상관 데이터(D)에 기초하여, 측정된 클리닝 처리 중에 플라즈마로부터 발생하는 대전량에 따라 정전척(61)에 인가되는 전압을 결정한다.
<측정 장치(100)를 이용한 제2 클리닝 처리(P3)>
제2 클리닝 처리(P3)에서, 측정 장치(100)로 정전 전극(61b)의 전위(V1)를 측정한다. 이 전위(V1)는 정전척(61)의 표면(61c)의 대전 상태와 대응한다. 이 측정은, 제2 클리닝 처리(P3)에서 연속적으로 행해질 수도 있고, 간헐적으로 복수 회 행해질 수도 있으며, 특정 시에 1 회 행해질 수도 있다.
구체적으로는, 측정 장치(100)에 의해, 프로브(105)를 이용하여 표면 전위계(106)로 정전척(61)의 정전 전극(61b)의 전위(V1)가 측정된다. 측정된 전위(V1)는 제어부(2)로 출력되고, 제어부(2)는, 해당 전위(V1)(대전 상태)로부터, 상관 데이터(D)에 기초하여, 정전척(61)에 인가되는 전압(전압의 음양, 값 등)을 결정한다.
제어부(2)는 직류 전원(70p)을 제어하고, 정전척(61)의 표면(61c)의 대전량이 감소하는 전압을 정전척(61)의 정전 전극(61b)에 인가한다. 예를 들면, 정전척(61)의 정전 전극(61b)의 전위(V1)가 양의 방향인 전위 변화, 즉, 정전척(61)의 표면(61c)에 양의 전하가 대전된 경우에는, 정전척(61)의 표면(61c)에 음의 전하를 공급하기 위해, 정전척(61)의 정전 전극(61b)에 대해 양의 전압을 인가한다. 또한 정전 전극(61b)의 양의 전위 변화량이 클수록 정전척(61)의 정전 전극(61b)에, 더욱 높은 양의 전압을 인가한다.
반대로 정전척(61)의 정전 전극(61b)의 전위(V1)가 음의 방향인 전위 변화, 즉, 정전척(61)의 표면(61c)에 음의 전하가 대전된 경우에는, 정전척(61)의 표면(61c)에 양의 전하를 공급하기 위해, 정전척(61)의 정전 전극(61b)에 대해 음의 전압을 인가한다. 또한 정전 전극(61b)의 음의 전위 변화량이 작을수록 정전척(61)의 정전 전극(61b)에 더욱 낮은 음의 전압을 인가한다.
본 예시적인 실시형태에 따르면, 정전척(61)의 표면(61c)의 대전량을 정확하고 또한 확실하게 감소시킬 수 있다.
아울러 정전척(61)의 표면(61c)의 대전 상태를 측정하는 측정 장치는 상기 측정 장치(100)의 구성으로 한정되지 않는다. 이 측정 장치는, 정전척(61)의 표면(61c)의 대전 상태를 직접 측정하는 것, 또는 대전 상태에 대응하는 값을 측정하는 것이라면, 정전 전극(61b)의 전위(V1)를 측정하는 것이 아니어도 된다.
<본 클리닝 방법의 제1 클리닝 처리(P2)에 대한 적용>
본 클리닝 방법은 제1 클리닝 처리(P2)에 적용될 수 있다.
이 경우, 제1 클리닝 처리(P2)가 개시되면, 먼저 기판(W)이 정전척(61)의 표면(61c)에 유지되지 않은 상태에서, 샤워 헤드(13)에서 플라즈마 처리 공간(10s)으로 처리 가스의 공급이 개시된다. 이 때 공급되는 처리 가스는, 플라즈마 처리(P1)에서 생성되어 부산물을 제거하는데 필요한 플라즈마를 생성하는 것을 포함한다. 이어서, RF 전원(31)에 의해 하부 전극에 고주파 전력의 공급이 개시된다. 이에 의해, 플라즈마 처리 공간(10s) 내에 플라즈마가 생성되어, 플라즈마 처리 챔버(10)의 내부의 부산물이 제거된다. 이에 의해, 플라즈마 처리 공간(10s) 내에 플라즈마가 생성되어, 정전척(61) 표면(61c)의 부산물이 제거된다. 이 플라즈마가 생성된 상태에서 정전척(61)에 전압이 인가되어, 정전척(61)의 표면(61c)의 대전량이 감소된다. 예를 들어 도 7에 나타낸 것처럼 플라즈마의 생성으로 인해, 정전척(61)의 표면(61c)에 양의 전하가 생성된 경우에는, 정전척(61)의 정전 전극(61b)에 예를 들면 양의 직류 전압을 인가한다. 이에 따라, 정전척(61)의 표면(61c)이 음으로 대전되고, 전하가 상쇄되어 표면(61c)의 대전량이 감소한다. 반대로, 정전척(61)의 표면(61c)에 음의 전하가 생성된 경우에는, 정전척(61)의 정전 전극(61b)에 예를 들면 음의 직류 전압을 인가한다. 이에 따라, 정전척(61)의 표면(61c)이 양으로 대전되고, 전하가 상쇄되어 표면(61c)의 대전량이 감소한다.
그 후 소정 시간 동안 처리 가스가 공급되고, 고주파 전력이 공급되어 플라즈마가 생성되면서 정전척(61)에 직류 전압이 계속 인가된다.
그 후, 정전척(61)에 대한 전압의 인가가 정지된다. 이어서, 고주파 전력의 공급이 정지되고, 이어서 처리 가스의 공급이 정지된다. 이렇게 하여 제1 클리닝 처리(P2)가 종료된다.
본 예시적인 실시형태에 따르면, 제1 클리닝 처리(P2) 시에 정전척(61)의 표면(61c)에 잔류하는 전하의 대전량을 저감시킬 수 있다.
본 클리닝 방법은, 제2 클리닝 처리(P3)에 적용되지 않고 제1 클리닝 처리(P2)에만 적용될 수도 있고, 제1 클리닝 처리(P2)와 제2 클리닝 처리(P3) 모두에 적용될 수도 있다. 즉, 본 클리닝 방법은 제1 클리닝 처리(P2)에서, (a1) 플라즈마 처리 장치의 챔버 내의 정전척에 기판이 유지되지 않은 상태에서, 챔버 내에 플라즈마를 생성하여, 챔버의 내부가 클리닝되는 공정과, (b1) 상기 (a1)의 플라즈마가 생성된 상태에서 정전척에 전압을 인가하여, 정전척 표면의 대전량을 감소시키는 공정과, 제2 클리닝 처리(P3)에서, (a2) 플라즈마 처리 장치의 챔버 내의 정전척에 기판이 유지되지 않은 상태에서, 챔버 내에 플라즈마를 생성하여, 챔버 내의 정전척의 표면이 클리닝되는 공정과, (b2) (a2)의 플라즈마가 생성된 상태에서 정전척에 전압을 인가하여, 정전척 표면의 대전량을 감소시키는 공정을 가질 수도 있다. 이러한 경우, 제1 클리닝 처리(P2) 및 제2 클리닝 처리(P3) 시에 정전척(61)의 표면(61c)에 잔류하는 전하의 대전량을 저감시킬 수 있다.
본 클리닝 방법을 제1 클리닝 처리(P2)와 제2 클리닝 처리(P3) 모두에 적용하는 경우, 제1 클리닝 처리(P2)와 제2 클리닝 처리(P3)에서 정전척(61)에 인가되는 전압은 상이할 수 있다. 또한 정전척(61)에 인가되는 전압은, 제1 클리닝 처리(P2)보다 제2 클리닝 처리(P3) 쪽이 높을 수 있다. 이러한 경우, 정전척(61)의 대전량이 상대적으로 많은 제2 클리닝 처리(P3)에서 인가 전압이 높아지기 때문에, 예를 들면 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
본 클리닝 방법 및 본 처리 방법은, 본 개시의 범위 및 취지를 벗어나지 않고 다양하게 변형할 수 있다. 예를 들어, 당업자의 통상의 창조 능력 범위 내에서, 어느 실시형태의 일부 구성요소를 다른 실시형태에 추가할 수 있다. 또한 어느 실시형태의 일부 구성요소를 다른 실시형태의 대응하는 구성요소로 대체할 수 있다.
예를 들어, 본 클리닝 방법에서 정전척(61)에 대해 전압을 인가하는 것은 플라즈마가 생성되는 동안의 일부 또는 전부에서 행해질 수 있다. 또한 정전척(61)에 대한 전압의 인가는, 플라즈마가 생성되지 않는 동안에도 행해질 수 있다.
본 클리닝 방법은, 제2 클리닝 처리(P3), 제1 클리닝 처리(P2) 이외의 클리닝 처리에도 적용할 수 있다.
본 처리 방법은, 플라즈마 처리(P1), 제1 클리닝 처리(P2), 제2 클리닝 처리(P3)를 반복하는 시퀀스 이외의 다른 시퀀스에도 적용할 수 있다.
본 클리닝 방법 및 본 처리 방법은, 용량 결합형 플라즈마 처리 장치(1) 이외에도, 유도 결합형 플라즈마나 마이크로파 플라즈마 등, 임의의 플라즈마 소스를 이용한 플라즈마 처리 장치를 이용하여 실행할 수도 있다.
1: 플라즈마 처리 장치,
2: 제어부,
10: 챔버,
31: RF 전원,
61: 정전척,
61c: 표면,
70p: 직류 전원,
W: 기판

Claims (12)

  1. 기판을 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리 장치에서의 클리닝 방법으로서,
    (a) 플라즈마 처리 장치의 챔버 내의 정전척에 기판이 유지되지 않은 상태에서, 챔버 내에 플라즈마를 생성하는 공정과,
    (b) 상기 (a)의 플라즈마가 생성된 상태에서 정전척에 전압을 인가하여 정전척 표면의 대전량을 감소시키는 공정을 포함하는, 클리닝 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 (a)는 플라즈마 생성용 전력을 공급하는 공정을 포함하며,
    상기 (a)에서 플라즈마 생성용 전력의 공급을 개시한 후에, 상기 (b)의 상기 정전척에 대한 전압의 인가를 개시하고,
    상기 (a)에서 플라즈마 생성용 전력의 공급을 정지하기 전에, 상기 (b)의 상기 정전척에 대한 전압의 인가를 정지하는, 클리닝 방법.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 (a) 이전에, 플라즈마 생성용 가스를 공급하는 공정을 포함하며,
    상기 (a)에서 플라즈마 생성용 가스의 공급을 개시한 후에, 상기 (b)의 상기 정전척에 대한 전압의 인가를 개시하고,
    상기 (a)에서 플라즈마 생성용 가스의 공급을 정지하기 전에, 상기 (b)의 상기 정전척에 대한 전압의 인가를 정지하는, 클리닝 방법.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    (c) 상기 (a)의 플라즈마가 생성된 상태에서, 정전척 표면의 대전 상태를 측정하는 공정을 추가로 포함하며,
    상기 (c)에서 측정된 정전척 표면의 대전 상태에 기초하여, 상기 (b)에서 상기 정전척에 인가되는 전압을 결정하는, 클리닝 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    정전척 표면의 대전 상태와, 그 정전척 표면의 대전 상태에서 정전척에 인가되어야 하는 전압의 관계에 기초하여, 상기 (c)의 정전척 표면의 대전 상태의 측정 결과로부터, 상기 (b)의 상기 정전척에 인가되는 전압을 결정하는, 클리닝 방법.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 (a)에서 챔버 내에 플라즈마를 생성하여 챔버 내의 정전척의 표면이 클리닝되는, 클리닝 방법.
  7. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 (a)에서 챔버 내에 플라즈마를 생성하여 챔버 내부가 클리닝되는, 클리닝 방법.
  8. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    (a1) 플라즈마 처리 장치의 챔버 내의 정전척에 기판이 유지되지 않은 상태에서, 챔버 내에 플라즈마를 생성하여 챔버의 내부가 클리닝되는 공정과,
    (b1) 상기 (a1)의 플라즈마가 생성된 상태에서, 정전척에 전압을 인가하여 정전척 표면의 대전량을 감소시키는 공정과,
    (a2) 플라즈마 처리 장치의 챔버 내의 정전척에 기판이 유지되지 않은 상태에서, 챔버 내에 플라즈마를 생성하여 챔버 내의 정전척의 표면이 클리닝되는 공정과,
    (b2) 상기 (a2)의 플라즈마가 생성된 상태에서, 정전척에 전압을 인가하여 정전척 표면의 대전량을 감소시키는 공정을 포함하는, 클리닝 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 (b1)과 상기 (b2)는, 정전척에 인가되는 전압이 상이한, 클리닝 방법.
  10. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항의 클리닝 방법과,
    (c) 상기 (a) 및 상기 (b)의 전후 중 적어도 어느 하나에, 상기 정전척에 상기 기판을 유지하여 상기 기판을 플라즈마 처리하는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  11. 플라즈마 처리 장치에서의 기판 처리 방법으로서,
    (a) 플라즈마 처리 장치의 챔버 내의 정전척에 기판이 유지되지 않은 상태에서, 챔버 내에 플라즈마를 생성하는 공정과,
    (b) 상기 (a)의 플라즈마가 생성된 상태에서, 정전척에 전압을 인가하는 공정과,
    (c) 플라즈마 처리 장치의 챔버 내의 정전척에 기판을 유지하여, 기판을 플라즈마 처리하는 공정을 포함하며,
    상기 (c)는, 상기 (a) 및 상기 (b)의 전후 중 적어도 어느 하나에서 행해지고,
    상기 (b)에서 상기 정전척에 인가되는 전압의 극성은, 상기 (c)에서 상기 정전척에 인가되는 전압의 극성과 동일한 극성인, 기판 처리 방법.
  12. 챔버와,
    상기 챔버 내에 기판을 유지하는 정전척과,
    상기 챔버 내에 플라즈마 생성용 전력을 공급하는 제1 전원과,
    상기 정전척에 전압을 인가하는 제2 전원과,
    제어부를 구비하며,
    상기 제어부는,
    (a) 챔버 내의 정전척에 기판이 유지되지 않은 상태에서, 상기 제1 전원에 의해 상기 챔버 내에 플라즈마 생성용 전력을 공급하여, 챔버 내에 플라즈마를 생성하는 공정과,
    (b) 상기 (a)의 플라즈마가 생성된 상태에서, 상기 제2 전원에 의해 정전척에 전압을 인가하여 정전척 표면의 대전량을 감소시키는 공정을 포함하는, 제어를 실행하는, 플라즈마 처리 장치.
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