TW202129827A - 基板處理方法及基板處理裝置 - Google Patents

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TW202129827A
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濱康孝
松原稜
新藤信明
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日商東京威力科創股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種抑制顆粒附著於基板之技術。 溫度變更方法包含如下步驟：將自氣體供給部供給至基板與吸附部之間之氣體之壓力自第1壓力變更為低於第1壓力之第2壓力；將施加至吸附部之施加電壓自第1電壓變更為低於第1電壓之第2電壓；將吸附部之溫度自第1溫度變更為第2溫度；於將氣體供給部供給之氣體之壓力設為第2壓力且將施加至吸附部之施加電壓設為第2電壓的狀態下，以第1時間利用吸附部靜電吸附基板並予以保持；將自氣體供給部供給之氣體之壓力自第2壓力變更為低於第1壓力且高於第2壓力之第3壓力；及將施加至吸附部之施加電壓自第2電壓變更為高於第2電壓之第3電壓。

Description

基板處理方法及基板處理裝置
本發明係關於一種基板處理方法及基板處理裝置。
專利文獻1中揭示有一種技術，其藉由使背側氣體流至靜電吸盤之吸附面與晶圓之間，而使相對之吸附力減小，從而使晶圓相對於吸附面滑動移動，藉此，使顆粒之產生減少。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2000-21964號公報
[發明所欲解決之問題]
本發明提供一種可抑制顆粒附著於基板之技術。 [解決問題之技術手段]
本發明之一態樣之基板處理方法係利用基板處理裝置執行的基板之溫度變更方法。基板處理裝置包含處理容器、載置台、吸附部及氣體供給部。載置台配置於處理容器內。吸附部設置於載置台上，可變更溫度，且根據施加之電壓而靜電吸附基板。氣體供給部向配置於吸附部之基板與吸附部之間供給傳熱用氣體。溫度變更方法包含如下步驟：將自氣體供給部供給至基板與吸附部之間之氣體之壓力自第1壓力變更為低於第1壓力之第2壓力；將施加至吸附部之施加電壓自第1電壓變更為低於第1電壓之第2電壓；將吸附部之溫度自第1溫度變更為第2溫度；於將自氣體供給部供給之氣體之壓力設為第2壓力且將施加至吸附部之施加電壓設為第2電壓的狀態下，以第1時間利用吸附部靜電吸附基板並予以保持；將自氣體供給部供給之氣體之壓力自第2壓力變更為低於第1壓力且高於第2壓力之第3壓力；及將施加至吸附部之施加電壓自第2電壓變更為高於第2電壓之第3電壓。 [發明之效果]
根據本發明，可抑制顆粒附著於基板。
以下，參照圖式對本案揭示之基板處理方法及基板處理裝置之實施方式詳細地進行說明。再者，並不利用本實施方式限定所揭示之基板處理方法及基板處理裝置。
且說，於對基板實施基板處理之基板處理裝置中，為了穩定地保持基板，而於載置台設置有靜電吸附基板之靜電吸盤(ESC：Electrostatic chuck)。又，基板處理裝置藉由改變載置台之溫度而將吸附於載置台之基板之溫度控制為適於基板處理之溫度。但是，於基板處理裝置中，在吸附有基板之狀態下改變基板及載置台之溫度之情形時，會因基板與靜電吸盤之熱膨脹係數之差異而導致基板與靜電吸盤之接觸部分產生摩擦，從而產生顆粒。
因此，專利文獻1之技術藉由使氣體流至靜電吸盤之吸附面與晶圓之間，而使相對之吸附力減小，從而使晶圓相對於吸附面滑動移動。
但是，存在如下情形，即，流至靜電吸盤之吸附面與基板之間之氣體自基板之外周洩漏，洩漏之氣體使顆粒自基板之外周飛揚而附著於基板。專利文獻1之技術由於使氣體流至靜電吸盤之吸附面與基板之間而使吸附力減小，故氣體自基板之外周之洩漏變多，而顆粒容易自基板之外周飛揚。因此，期待抑制顆粒附著於基板。
[實施方式] [裝置構成] 對實施實施方式之基板處理方法之基板處理裝置之一例進行說明。本實施方式中，以電漿蝕刻等電漿處理為例對基板處理進行說明。又，以電漿處理裝置為例進行說明。圖1係表示實施方式之基板處理裝置100之構成之一例之概略剖視圖。基板處理裝置100具有氣密地構成且電性地設為接地電位之處理容器1。處理容器1設為圓筒狀，例如包含鋁等。於處理容器1之內部形成生成電漿之處理空間。於處理容器1內，設置有將作為基板之半導體晶圓(以下，簡稱為「晶圓」)8水平地支持之載置台2。
載置台2係包含基材(基座)2a及靜電吸盤(ESC)6而構成。基材2a包含導電性之金屬、例如鋁等，具有作為下部電極之功能。靜電吸盤6具有用以靜電吸附晶圓8之功能。載置台2支持於支持台4。支持台4支持於例如包括石英等介電體之支持構件3。又，於載置台2之上方之外周，設置有例如由單晶矽形成之聚焦環等邊緣環5。進而，於處理容器1內，以包圍載置台2及支持台4之周圍之方式設置有例如包括石英、陶瓷等介電體之圓筒狀之內壁構件3a。
於基材2a，經由第1匹配器11a連接有第1高頻電源10a。又，於基材2a，經由第2匹配器11b連接有第2高頻電源10b。第1高頻電源10a係產生電漿產生用高頻電力之電源。第1高頻電源10a於電漿處理時，將27～100 MHz之範圍之特定頻率、一例中為40 MHz之頻率之高頻電力供給至載置台2之基材2a。第2高頻電源10b係產生離子饋入用(偏壓用)之高頻電力之電源。第2高頻電源10b於電漿處理時，將低於第1高頻電源10a的400 kHz～13.56 MHz之範圍之特定頻率、一例中為3 MHz之高頻電力供給至載置台2之基材2a。如此，載置台2構成為可自第1高頻電源10a及第2高頻電源10b施加頻率不同之2種高頻電力。另一方面，於載置台2之上方，以與載置台2平行地對向之方式設置有具有作為上部電極之功能之簇射頭16。簇射頭16與載置台2作為一對電極(上部電極與下部電極)發揮功能。
又，基材2a經由配線13而電性地接地。於配線13設置有繼電器開關等開關13a。基材2a藉由開關13a之接通、斷開而能夠電性地切換成接地之接地狀態與浮動狀態。
靜電吸盤6形成為上表面平坦之圓盤狀。靜電吸盤6之上表面設為供載置晶圓8之載置面6e。靜電吸盤6係使電極6a介置於絕緣體6b之間而構成。於電極6a連接有直流電源12。靜電吸盤6利用藉由自直流電源12對電極6a施加直流電壓而產生之庫侖力來吸附晶圓8。
靜電吸盤6係於絕緣體6b內之電極6a之下方設置有加熱器6c。加熱器6c經由配線17而連接於加熱器電源18。加熱器電源18係於下述控制部90之控制下，對加熱器6c供給經調整之電力。藉此，控制加熱器6c發出之熱，調整配置於靜電吸盤6之晶圓8之溫度。
於基材2a之內部形成有流路20。於流路20之一端部連接有冷媒入口配管21a。於流路20之另一端部連接有冷媒出口配管21b。冷媒入口配管21a及冷媒出口配管21b連接於未圖示之冷卻器單元。流路20位於晶圓8之下方，且以吸收晶圓8之熱之方式發揮功能。基板處理裝置100構成為藉由使冷媒、例如冷卻水或GALDEN等有機溶劑等自冷卻器單元經由冷媒入口配管21a及冷媒出口配管21b於流路20中循環而能夠將載置台2控制為特定溫度。
又，基板處理裝置100進而具有傳熱氣體供給部25及氣體供給管線26。氣體供給管線26係一端連接於形成於靜電吸盤6之貫通孔，另一端連接於傳熱氣體供給部25。又，氣體供給管線26於中途分支有氣體供給管線26a。分支之氣體供給管線26a連接於排氣裝置83。排氣裝置83具有真空泵，藉由使真空泵作動而能夠排氣。於氣體供給管線26a設置有能夠開閉之閥26b。又，氣體供給管線26係於較氣體供給管線26a分支之分支點更靠一端側設置有能夠開閉之閥26c。閥26b、26c之開閉由下述控制部90控制。
傳熱氣體供給部25連接供給傳熱氣體之氣體供給源。傳熱氣體供給部25中設置有質量流量控制器及開閉閥，藉由下述控制部90之控制，將指定流量之傳熱氣體供給至氣體供給管線26。作為傳熱氣體，例如可列舉He(氦)氣體或Ar(氬)氣體。當將閥26b設為關閉狀態且將閥26c設為打開狀態時，自傳熱氣體供給部25供給之傳熱氣體經由氣體供給管線26供給至載置於載置台2之晶圓8與靜電吸盤6之間。另一方面，當將閥26b設為打開狀態且將閥26c設為關閉狀態時，自傳熱氣體供給部25供給之傳熱氣體經由氣體供給管線26a排出至排氣裝置83。於自傳熱氣體供給部25向晶圓8與靜電吸盤6之間供給傳熱氣體之情形時，閥26b設為關閉狀態，且閥26c設為打開狀態。
簇射頭16設置於處理容器1之頂壁部分。簇射頭16具備本體部16a、及形成電極板之上部頂板16b。簇射頭16介隔絕緣性構件95支持於處理容器1之上部。本體部16a包含導電性材料、例如表面被實施陽極氧化處理之鋁，且構成為能夠將上部頂板16b裝卸自如地支持於下部。
本體部16a於內部設置有氣體擴散室16c。又，本體部16a於氣體擴散室16c之下部形成有多個氣體流通孔16d。上部頂板16b係以於厚度方向上貫通該上部頂板16b之方式，與氣體流通孔16d重疊地設置有氣體導入孔16e。藉由此種構成，供給至氣體擴散室16c之處理氣體經由氣體流通孔16d及氣體導入孔16e呈簇射狀分散而供給至處理容器1內。
於本體部16a形成有用以將處理氣體導入至氣體擴散室16c之氣體導入口16g。於氣體導入口16g連接有氣體供給配管15a之一端。氣體供給配管15a之另一端連接供給處理氣體之處理氣體供給源15。於氣體供給配管15a，自上游側起依次設置有質量流量控制器(MFC)15b及開閉閥15c。經由氣體供給配管15a自處理氣體供給源15對氣體擴散室16c供給用於電漿蝕刻之處理氣體。自氣體擴散室16c經由氣體流通孔16d及氣體導入孔16e向處理容器1內呈簇射狀分散地供給處理氣體。
以自處理容器1之側壁朝較簇射頭16之高度位置更上方延伸之方式設置有圓筒狀之接地導體1a。圓筒狀之接地導體1a於上部具有頂壁。
於處理容器1之底部形成有排氣口81。於排氣口81經由排氣管82連接有排氣裝置83。排氣裝置83藉由使真空泵作動而將處理容器1內減壓至特定之真空度。另一方面，於處理容器1內之側壁設置有晶圓8之搬入搬出口84。於搬入搬出口84設置有將該搬入搬出口84開閉之閘閥85。
於處理容器1之側部內側，沿著內壁面設置有積存物遮罩86。積存物遮罩86防止蝕刻副產物(積存物)附著於處理容器1。於積存物遮罩86之與晶圓8大致相同之高度位置，設置有以能夠控制對於接地之電位之方式連接之導電性構件(GND(接地)區塊)89，藉此，可防止異常放電。又，於積存物遮罩86之下端部，設置有沿著內壁構件3a延伸之積存物遮罩87。積存物遮罩86、87形成為裝卸自如。
上述構成之基板處理裝置100係由控制部90總括地控制其動作。於控制部90設置有製程控制器91、使用者介面92及記憶部93，上述製程控制器91具備CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)，控制基板處理裝置100之各部。
使用者介面92包括供步驟管理者進行指令之輸入操作以管理基板處理裝置100之鍵盤、及將基板處理裝置100之運轉狀況可視化地顯示之顯示器等。
於記憶部93儲存有製程配方，該製程配方記憶有用以藉由製程控制器91之控制實現由基板處理裝置100執行之各種處理之控制程式(軟體)或處理條件資料等。並且，視需要以來自使用者介面92之指示等自記憶部93叫出任意製程配方並使製程控制器91執行，藉此，於製程控制器91之控制下，利用基板處理裝置100進行所需處理。
[基板處理方法] 接下來，對利用基板處理裝置100執行之晶圓8之基板處理方法進行說明。基板處理裝置100藉由控制加熱器6c之發熱，而可控制配置於靜電吸盤6之晶圓8之溫度。基板處理裝置100於基板處理中，藉由控制加熱器6c之發熱而控制晶圓8之溫度。存在基板處理裝置100於基板處理時實施複數個製程之情形。例如，基板處理裝置100於對形成有多層膜之晶圓8進行蝕刻之情形時，作為複數個製程，實施改變晶圓8之溫度等處理條件之複數個電漿處理。基板處理裝置100於實施複數個製程時，於各製程中將晶圓8之溫度控制為適於該製程之溫度。於該情形時，基板處理裝置100於各製程之間變更晶圓8之溫度。
圖2係表示先前之基板處理方法之一例之時序圖。於圖2中表示於製程A之後對晶圓8實施製程B之情形。製程A及製程B例如係對形成於晶圓8之多層膜進行蝕刻之電漿處理。適於製程A之晶圓8之溫度設為80℃。適於製程B之晶圓8之溫度設為30℃。於圖2中表示對靜電吸盤6施加之施加電壓HV(ESC HV)、及自傳熱氣體供給部25作為背側氣體供給至晶圓8與靜電吸盤6之間之傳熱氣體之壓力BP(Torr)。又，於圖2中表示靜電吸盤6之溫度(ESC Temp)、及自第1高頻電源10a及第2高頻電源10b供給至載置台2之基材2a之高頻電力RF。對於靜電吸盤6之溫度(ESC Temp)，亦利用虛線示出晶圓8之溫度(Wafer Temp)。又，於圖2中表示基於開關13a(繼電器)之接通、斷開之載置台2之基材2a之電氣狀態。
如圖2所示，於之前實施之第1製程(製程A)中，將對靜電吸盤(ESC)6之施加電壓HV設為2500 V。又，於第1製程中，將閥26b設為關閉狀態，將閥26c設為打開狀態，自傳熱氣體供給部25向晶圓8與靜電吸盤6之間以30 Torr供給傳熱氣體。又，於第1製程中，自第1高頻電源10a及第2高頻電源10b對載置台2之基材2a供給與第1製程對應之高頻電力RF，並使開關13a斷開而將載置台2之基材2a設為浮動狀態。
於圖2所示之先前之基板處理方法中，當變更晶圓8之溫度時，將自第1高頻電源10a及第2高頻電源10b供給之高頻電力RF斷開而變更為0 W，並且將靜電吸盤6及晶圓8之溫度自80℃變更為30℃。關於施加電壓HV(V)、傳熱氣體之壓力BP(Torr)、基材2a之電氣狀態，當變更晶圓8之溫度時，亦維持第1製程之狀態。
然而，存在如下情形，即，基板處理裝置100於使晶圓8靜電吸附於靜電吸盤6之狀態下變更靜電吸盤6及晶圓8之溫度的情形時，會產生顆粒(PA)。
對該顆粒之產生進行了調查，結果判明到如下產生原因。圖3係對顆粒之產生原因進行說明之圖。於圖3中概略性地表示載置台2之外周附近之構成。於靜電吸盤6上配置有晶圓8。晶圓8及靜電吸盤6分別根據溫度變化而產生膨脹或收縮。但是，於使晶圓8吸附於靜電吸盤6之狀態下改變晶圓8及載置台2之溫度之情形時，會因晶圓8與靜電吸盤6之熱膨脹係數之差異而導致晶圓8與靜電吸盤6之接觸部分產生摩擦而出現劃痕，從而產生顆粒PA。先前之基板處理方法係向靜電吸盤6之吸附面與晶圓8之間供給傳熱氣體而使吸附力減小，因此，傳熱氣體會自晶圓8之外周洩漏。所產生之顆粒PA因自晶圓8之外周洩漏之傳熱氣體而自晶圓8之外周飛揚至處理容器1內。由此導致顆粒PA吸附於晶圓8之表面。
因此，本實施方式之基板處理裝置100係於變更晶圓8之溫度時，實施以下說明之本實施方式之基板處理方法。圖4係表示本實施方式之基板處理方法之一例之時序圖。於圖4中，與圖2同樣地，表示作為電漿處理於製程A之後對晶圓8實施製程B之情形。適於製程A之晶圓8之溫度設為80℃。適於製程B之晶圓8之溫度設為30℃。於圖4中表示對靜電吸盤6施加之施加電壓HV(ESC HV)、及自傳熱氣體供給部25作為背側氣體供給至晶圓8與靜電吸盤6之間之傳熱氣體之壓力BP(Torr)。又，於圖4中表示靜電吸盤6之溫度(ESC Temp)、及自第1高頻電源10a及第2高頻電源10b供給至載置台2之基材2a之高頻電力RF。對於靜電吸盤6之溫度(ESC Temp)，亦利用虛線示出晶圓8之溫度(Wafer Temp)。又，於圖4中表示基於開關13a(繼電器)之接通、斷開之載置台2之基材2a之電氣狀態。
如圖4所示，於第1製程(製程A)中，將施加電壓HV設為2500 V。又，於第1製程中，將閥26b設為關閉狀態，將閥26c設為打開狀態，自傳熱氣體供給部25向晶圓8與靜電吸盤6之間以30 Torr供給傳熱氣體。又，於第1製程中，自第1高頻電源10a及第2高頻電源10b對載置台2之基材2a供給與第1製程對應之高頻電力RF，並使開關13a斷開而將載置台2之基材2a設為浮動狀態。
於圖4所示之本實施方式之基板處理方法中，當變更晶圓8之溫度時，將自傳熱氣體供給部25供給至晶圓8與靜電吸盤6之間之傳熱氣體之壓力自第1壓力變更為低於第1壓力之第2壓力。例如，控制部90控制傳熱氣體供給部25，將自傳熱氣體供給部25供給之傳熱氣體之壓力BP變更為0 Torr。藉此，可抑制顆粒自晶圓8之外周飛揚。再者，控制部90亦可將閥26b及閥26c控制為關閉狀態，將來自傳熱氣體供給部25之傳熱氣體經由氣體供給管線26a排出，藉此，於晶圓8與靜電吸盤6之間將傳熱氣體之壓力近似地變更為0 Torr。
繼而，於本實施方式之基板處理方法中，將對靜電吸盤6施加之施加電壓HV自第1電壓變更為低於第1電壓之第2電壓。
此處，於圖2所示之先前之晶圓8之基板處理方法中，當變更晶圓8之溫度時，無須生成電漿，因此，將高頻電力RF斷開而變更為0 W。
但是，於變更施加電壓HV之情形時，為了避免晶圓8之急遽之電位變化，較佳為對載置台2供給高頻電力。又，為了抑制載置台2之電位變化而降低放電風險，較佳為將載置台2設為接地狀態。
因此，於本實施方式之基板處理方法中，當變更施加電壓HV時，相較電漿處理時降低並對載置台2供給高頻電力。又，本實施方式之基板處理中，於變更晶圓8之溫度之期間內，將載置台2設為接地狀態。例如，控制部90控制第1高頻電源10a及第2高頻電源10b，供給電漿產生用高頻電力HF、偏壓用高頻電力LF之至少一者。於圖4之例中，使功率相較第1製程(製程A)之高頻電力RF降低，對電漿產生用高頻電力HF供給100 W或者對偏壓用高頻電力LF供給100 W。又，控制部90將開關13a接通，將載置台2之基材2a設為接地狀態。於圖4中，自高頻電力RF之降低起延遲開關13a之動作等待時間ta1後，載置台2之基材2a成為接地電位。控制部90進行使高頻電力RF降低之變更後經過待機時間ta2後，控制直流電源12，將施加電壓HV自2500 V變更為1000 V。藉此，可抑制變更施加電壓HV時之晶圓8之急遽之電位變化。又，藉由將載置台2設為接地狀態，可抑制載置台2之電位變化而降低放電風險。
繼而，於本實施方式之基板處理方法中，將載置台2之溫度自第1溫度變更為第2溫度。又，於本實施方式之基板處理方法中，當將載置台2之溫度自第1溫度變更為第2溫度時，將供給至載置台2之高頻電力斷開。例如，控制部90控制加熱器電源18而使加熱器6c之發熱量降低，使載置台2之溫度自80℃變更為30℃。又，控制部90控制第1高頻電源10a及第2高頻電源10b，將電漿產生用高頻電力HF及偏壓用高頻電力LF斷開而將高頻電力RF設為0 W。
繼而，本實施方式之基板處理方法中，於將自傳熱氣體供給部25供給之傳熱氣體之壓力設為第2壓力且將施加至靜電吸盤6之施加電壓HV設為第2電壓的狀態下，以第1時間利用靜電吸盤6靜電吸附晶圓8並予以保持。例如，控制部90將如下狀態維持時間ta3，即，將自傳熱氣體供給部25供給之傳熱氣體之壓力BP設為0 Torr，且將施加至靜電吸盤6之施加電壓HV設為1000 V。藉此，載置台2之溫度降低。靜電吸附於靜電吸盤6之晶圓8之溫度相應於載置台2之溫度降低而降低。時間ta3設為晶圓8之溫度降低至接近載置台2之溫度的溫度之時間，藉由實驗等預先規定。
繼而，於本實施方式之基板處理方法中，將自傳熱氣體供給部25供給之傳熱氣體之壓力自第2壓力變更為低於第1壓力且高於第2壓力之第3壓力。例如，控制部90控制傳熱氣體供給部25，將自傳熱氣體供給部25供給之傳熱氣體之壓力BP變更為10 Torr。藉由如此使自傳熱氣體供給部25供給之傳熱氣體之壓力BP增加，而藉由傳熱氣體傳遞熱，使靜電吸附於靜電吸盤6之晶圓8之溫度迅速地變化為載置台2之溫度。
繼而，於本實施方式之基板處理方法中，將對靜電吸盤6施加之施加電壓HV自第2電壓變更為高於第2電壓之第3電壓。
此處，如上所述，變更施加電壓HV之情形時，為了避免晶圓8之急遽之電位變化，較佳為對載置台2供給高頻電力。
因此，於本實施方式之基板處理方法中，當變更施加電壓HV時，對載置台2供給高頻電力。例如，控制部90控制第1高頻電源10a及第2高頻電源10b，供給接下來實施之第2製程(製程B)之電漿產生用高頻電力HF、偏壓用高頻電力LF。控制部90進行使高頻電力RF增加之變更之後經過待機時間ta4後，控制直流電源12，將施加電壓HV自1000 V變更為2500 V。又，為了抑制載置台2之電位變化而降低放電風險，控制部90使開關13a斷開而將載置台2之基材2a設為浮動狀態。於圖4中，自高頻電力RF之上升起延遲開關13a之動作等待時間ta5後，載置台2之基材2a成為浮動狀態。
基板處理裝置100藉由利用此種本實施方式之基板處理方法變更晶圓8之溫度，可抑制顆粒附著於晶圓8。
於本實施方式之基板處理方法中，變更為第3電壓之後，將自傳熱氣體供給部25供給之氣體之壓力自第3壓力變更為高於第3壓力之第4壓力。例如，控制部90控制傳熱氣體供給部25，將自傳熱氣體供給部25供給之傳熱氣體之壓力BP變更為第2製程(製程B)之30 Torr。
基板處理裝置100利用本實施方式之基板處理方法，對溫度已變化為30℃之晶圓8實施第2製程(製程B)之處理。
本實施方式之基板處理方法於在第1製程(製程A)與第2製程(製程B)中變更晶圓8之溫度之情形時，抑制顆粒附著於晶圓8而可變更晶圓8之溫度。
[傳熱氣體之壓力BP及施加電壓HV之適當之範圍] 接下來，對變更晶圓8之溫度時之傳熱氣體之壓力BP及對靜電吸盤6之施加電壓HV之適當之範圍之一例進行說明。
如圖3所示，顆粒因晶圓8與靜電吸盤6之接觸部分產生摩擦導致表面出現劃痕而產生。因此，例如，於使施加電壓HV降低而使晶圓8與靜電吸盤6之吸附力降低之情形時，可抑制晶圓8與靜電吸盤6之表面出現劃痕，從而可抑制顆粒之產生。
圖5係表示對應於施加至靜電吸盤6之施加電壓HV而產生於晶圓8之劃痕之長度的圖。於圖5中，對將施加電壓HV設為1000 V、1500 V、2000 V、2500 V之各個情形，表示對於晶圓8與靜電吸盤6之溫度差Δt的產生於晶圓8之劃痕之長度。於施加電壓HV為2000 V之情形時，若溫度差Δt變大，則於晶圓8產生劃痕。於施加電壓HV為2500 V之情形時，與施加電壓HV為2000 V之情形相比，產生於晶圓8之劃痕變得更長。另一方面，於施加電壓HV為1000 V及1500 V之情形時，幾乎不產生劃痕。因此，於抑制劃痕之產生之情形時，施加電壓HV較佳為設為1500 V以下，更佳為設為1000 V以下。
然，基板處理裝置100藉由使晶圓8吸附於靜電吸盤6，而將供給至晶圓8與靜電吸盤6之間之傳熱氣體之洩漏抑制為較少。基板處理裝置100於使施加至靜電吸盤6之施加電壓HV降低之情形時，靜電吸盤6對晶圓8之靜電吸附力降低，而傳熱氣體之洩漏變多。
圖6係表示基於傳熱氣體之洩漏量之判定結果之圖。於圖6中，以數字表示將自傳熱氣體供給部25供給之傳熱氣體之壓力BP設為0～30 Torr且將施加電壓HV設為500～2500 V時的傳熱氣體之洩漏量。
為了將傳熱氣體之洩漏抑制為較少，自傳熱氣體供給部25供給之傳熱氣體之壓力BP越高，越是需要提高施加電壓HV。於基板處理裝置100中，容易產生晶圓偏移或晶圓剝落，因此，傳熱氣體之洩漏越少越佳。例如，傳熱氣體之洩漏量超過1.0並非較佳之狀態，較佳為1.0以下，更佳為未達0.5。於圖6、7及9中，對不佳之結果附加「×」，對較佳之結果附加「△」，對更佳之結果附加「〇」。於圖6中，對傳熱氣體之洩漏量未達0.5之部分附加「○」，對洩漏量為0.5～1.0之部分附加「△」，對洩漏量超過1.0之部分附加「×」。例如，於自傳熱氣體供給部25供給之傳熱氣體之壓力BP為30 Torr之情形時，較佳為將施加電壓HV設為1500 V以上。
如此，為了抑制劃痕之產生，較佳為降低施加電壓HV。但是，為了抑制傳熱氣體之洩漏量，必須使施加電壓HV不過低而使晶圓8吸附於靜電吸盤6。
圖7係對圖5及圖6之判定結果進行總結所得之圖。於圖7中，反映出根據圖5之結果求出的可抑制劃痕產生之施加電壓HV之範圍。於圖7中，對施加電壓HV為1500 V之部分附加「△」，對施加電壓HV為1000 V以下之部分附加「○」。對施加電壓HV大於2500 V之部分附加「×」。於圖7中，進一步反映出圖6所示之可抑制傳熱氣體之洩漏之範圍。於圖7中，將施加電壓HV為500 V之情形時的傳熱氣體之壓力BP成為10 Torr以上之部分、及施加電壓HV為1000 V之情形時的傳熱氣體之壓力BP成為20 Torr以上之部分變更為「×」。
且說，圖4所示之本實施方式之基板處理方法係於使靜電吸盤6之溫度變化之期間T1，使施加電壓HV降低而使晶圓8與靜電吸盤6之吸附力降低，並且使傳熱氣體之壓力BP降低。並且，本實施方式之基板處理方法於期間T2，使傳熱氣體之壓力BP上升至10 Torr。對該期間T1及期間T2之晶圓8之溫度變化進行說明。
圖8係表示晶圓8之溫度變化之圖。圖8中，於期間T3，使晶圓8之溫度為約90℃後，於期間T4、T5，將晶圓8之溫度變更為30℃。期間T3再現圖4之第1製程(製程A)之晶圓8之溫度。期間T4、T5再現圖4之期間T1、T2之晶圓8之溫度。於期間T3，將施加電壓HV設為2500 V，將傳熱氣體之壓力BP設為30 Torr，將晶圓8之溫度加熱至約90℃。於圖8之右側表示將期間T5之虛線部分放大所得之放大圖。
圖8之「1000V10T」表示如下情形時之晶圓8之溫度變化，即，於期間T4，將施加電壓HV設為1000 V，且將傳熱氣體之壓力BP設為0 Torr，於期間T5，將傳熱氣體之壓力BP變更為10 Torr。「1500V0T」表示如下情形時之晶圓8之溫度變化，即，於期間T4，將施加電壓HV設為1500 V，且將傳熱氣體之壓力BP設為0 Torr，於期間T5，亦將傳熱氣體之壓力BP維持為0 Torr。「1500V10T」表示如下情形時之晶圓8之溫度變化，即，於期間T4，將施加電壓HV設為1500 V，且將傳熱氣體之壓力BP設為0 Torr，於期間T5，將傳熱氣體之壓力BP變更為10 Torr。「1500V30T」表示如下情形時之晶圓8之溫度變化，即，於期間T4，將施加電壓HV設為1500 V，且將傳熱氣體之壓力BP設為0 Torr，於期間T5，將傳熱氣體之壓力BP變更為30 Torr。「2500V30T」表示如下情形時之晶圓8之溫度變化，即，於期間T4、T5，亦與期間T3同樣地，將施加電壓HV設為2500 V，且將傳熱氣體之壓力BP設為30 Torr。
「2500V30T」可使晶圓8之溫度迅速地變化為30℃。但是，「2500V30T」於期間T4、T5，亦與期間T3同樣地對靜電吸盤6施加電壓，且維持傳熱氣體之壓力BP，因此，顆粒自晶圓8之外周飛揚至處理容器1內。
「1500V0T」、「1500V10T」及「1500V30T」係於期間T4，晶圓8之溫度同樣地降低。「1500V10T」及「1500V30T」係於期間T5，藉由供給傳熱氣體而晶圓8之溫度迅速地變化為30℃附近。另一方面，「1500V0T」於期間T5亦將傳熱氣體之壓力BP設為0 Torr，藉此，傳熱性降低，晶圓8之溫度之追隨性降低而晶圓8之溫度降低耗時。
「1000V10T」於期間T4，與「1500V10T」等相比溫度之變化程度較低，但晶圓8之溫度降低，於期間T5，藉由供給傳熱氣體而晶圓8之溫度迅速地變化為30℃附近。因此，就溫度變化之觀點而言，較佳為將傳熱氣體之壓力BP設為10 Torr以上。
圖9係對圖5、圖6及圖8之判定結果進行總結所得之圖。圖9表示對圖7反映出圖8所示之可迅速地變更晶圓8之溫度之範圍的結果。於圖9中，由於無法迅速地變更晶圓8之溫度，故根據圖7，將傳熱氣體之壓力BP為5 Torr以下之部分變更為「×」。
根據圖9所示之結果，於本實施方式之基板處理方法中，圖4之期間T1較佳為將施加電壓HV設為1000 V～1500 V，且將傳熱氣體之壓力BP設為10 Torr以下、較佳為0 Torr。期間T2較佳為將傳熱氣體之壓力BP設為10 Torr。又，期間T1更佳為將施加電壓HV設為1000 V，且將傳熱氣體之壓力BP設為0 Torr。期間T2更佳為將傳熱氣體之壓力BP設為10 Torr。
[顆粒數之變化] 接下來，就對實際附著於晶圓8之顆粒進行計數所得之實驗結果進行說明。於實驗中，改變本實施方式之基板處理方法之期間T1、T2之施加電壓HV與傳熱氣體之壓力BP，並變更晶圓8之溫度而對附著於晶圓8之顆粒進行計數。晶圓8之尺寸係半徑150 mm。於實驗中，對附著於晶圓8之邊緣區域之顆粒之數量進行計數。晶圓8之邊緣區域設為較晶圓8之半徑120 mm更靠外側之區域。圖10係表示附著於晶圓8之邊緣區域之顆粒之平均值之曲線圖。「2500V30T」表示於期間T1、T2將施加電壓HV設為2500 V且將傳熱氣體之壓力BP設為30 Torr之情形。即，「2500V30T」係與圖2所示之先前之基板處理方法同樣地，於不變更施加電壓HV及傳熱氣體之壓力BP之狀態下將靜電吸盤6及晶圓8之溫度自80℃變更為30℃。「1500V20T」表示如下情形，即，於期間T1，將施加電壓HV設為1500 V，將傳熱氣體之壓力BP設為0 Torr，於期間T2，將傳熱氣體之壓力BP變更為20 Torr。「1000V10T」表示如下情形，即，於期間T1，將施加電壓HV設為1000 V，且將傳熱氣體之壓力BP設為0 Torr，於期間T2，將傳熱氣體之壓力BP變更為10 Torr。於圖10中，關於「2500V30T」、「1500V20T」及「1000V10T」，分別以曲線圖表示附著於2片晶圓8之邊緣區域之顆粒數之平均值。「1500V20T」及「1000V10T」之顆粒數之平均較「2500V30T」小。即，「1500V20T」及「1000V10T」與圖2所示之先前之基板處理方法相比，可抑制顆粒附著於晶圓8。又，「1000V10T」之顆粒數之平均值較「1500V20T」小。即，「1000V10T」最能抑制顆粒附著於晶圓8。
[效果] 如上所述，本實施方式之基板處理方法係利用基板處理裝置100執行的晶圓8(基板)之基板處理方法。基板處理裝置100具有處理容器1、載置台2、靜電吸盤6(吸附部)、及傳熱氣體供給部25(氣體供給部)。載置台2配置於處理容器1內。靜電吸盤6設置於載置台2上，可變更溫度，且根據施加之電壓而靜電吸附晶圓8。傳熱氣體供給部25向配置於靜電吸盤6之晶圓8與靜電吸盤6之間供給傳熱用氣體。基板處理方法包含如下步驟：將自傳熱氣體供給部25供給至晶圓8與靜電吸盤6之間之氣體之壓力自第1壓力變更為低於第1壓力之第2壓力；將對靜電吸盤6施加之施加電壓自第1電壓變更為低於第1電壓之第2電壓；將靜電吸盤6之溫度自第1溫度變更為第2溫度；於將自傳熱氣體供給部25供給之氣體之壓力設為第2壓力且將施加至靜電吸盤6之施加電壓設為第2電壓的狀態下，以第1時間利用靜電吸盤6靜電吸附晶圓8並予以保持；將自傳熱氣體供給部25供給之氣體之壓力自第2壓力變更為低於第1壓力且高於第2壓力之第3壓力；及將對靜電吸盤6施加之施加電壓自第2電壓變更為高於第2電壓之第3電壓。藉此，本實施方式之基板處理方法可抑制顆粒附著於晶圓8。
又，本實施方式之基板處理方法係於變更為第2壓力之步驟之前，進而包含以第1溫度對晶圓8實施第1製程之處理之步驟，於變更為第3電壓之步驟之後，進而包含以第2溫度對晶圓8實施第2製程之處理之步驟。藉此，本實施方式之基板處理方法於在第1製程之處理與第2製程之處理之間變更晶圓8之溫度之情形時，可抑制顆粒附著於晶圓8。
又，本實施方式之基板處理方法進而包含如下步驟，即，變更為第3電壓之後，將自傳熱氣體供給部25供給之氣體之壓力自第3壓力變更為高於第3壓力之第4壓力。藉此，本實施方式之基板處理方法可提高傳熱性，而可使晶圓8之溫度之追隨性提高。
又，本實施方式之基板處理方法使第1壓力與第4壓力相等。藉此，本實施方式之基板處理方法可藉由控制靜電吸盤6之溫度而控制晶圓8之溫度。
又，本實施方式之基板處理方法使第1電壓與第3電壓相等。藉此，本實施方式之基板處理方法可藉由靜電吸盤6穩定地保持晶圓8。
又，本實施方式之基板處理方法係於變更為第2壓力之步驟中，將自傳熱氣體供給部25供給之氣體排出至排氣系統，藉此，將供給至晶圓8與靜電吸盤6之間之氣體之壓力自第1壓力變更為低於第1壓力之第2壓力。藉此，本實施方式之基板處理方法即便不改變自傳熱氣體供給部25供給之氣體之壓力，亦能夠變更供給至晶圓8與靜電吸盤6之間之氣體之壓力。又，藉由將氣體之壓力變更為低於第1壓力之第2壓力，可抑制顆粒自晶圓8之外周飛揚。
又，本實施方式之基板處理方法使第1溫度高於第2溫度。藉此，本實施方式之基板處理方法於進行使晶圓8之溫度降低之變更之情形時，亦可抑制顆粒附著於晶圓8。
又，本實施方式之基板處理方法於變更對靜電吸盤6施加之施加電壓之步驟中，對載置台2供給高頻電力。藉此，本實施方式之基板處理方法可抑制變更對靜電吸盤6施加之施加電壓時之晶圓8之急遽之電位變化。
以上，對實施方式進行了說明，但應認為此次揭示之實施方式於所有方面均為例示而並非限制性者。實際上，上述實施方式能夠以多種形態實現。又，上述實施方式亦可於不脫離申請專利範圍及其主旨之情況下以多種形態進行省略、置換、變更。
例如，於上述實施方式中，以利用基板處理方法使晶圓8之溫度降低之情形為例進行了說明。但是，並不限定於此。使晶圓8之溫度上升之情形時，亦與使晶圓8之溫度降低之情形同樣地，晶圓8與靜電吸盤6之接觸部分產生摩擦而出現劃痕，從而產生顆粒PA。因此，本實施方式之基板處理方法於進行使晶圓8之溫度上升之變更之情形時，亦可抑制顆粒附著於晶圓8。
又，於上述實施方式中，以如下情形為例進行了說明，即，於圖4之期間T1，控制部90藉由等待時間ta3之經過，而使晶圓8之溫度降低至接近載置台2之溫度的溫度。但是，並不限定於此。控制部90亦可檢測實際之靜電吸盤6之溫度而進行控制。例如，於靜電吸盤6設置檢測靜電吸盤6之溫度的溫度感測器等檢測部。控制部90係利用靜電吸盤6靜電吸附晶圓8並予以保持，直至由溫度感測器檢測之靜電吸盤6之溫度與第2溫度之差成為特定值以內為止。並且，控制部90亦可於靜電吸盤6之溫度與第2溫度之差成為特定值以內時，將自傳熱氣體供給部25供給之氣體之壓力自第2壓力變更為低於第1壓力且高於第2壓力之第3壓力。
又，於上述本實施方式之基板處理方法中，以使高頻電力RF之功率急遽變化之情形為例進行了說明。但是，並不限定於此。控制部90亦可於變更高頻電力RF之至少一部分期間使高頻電力RF之功率緩慢降低。例如，控制部90亦可於期間T1，使電漿產生用高頻電力HF或偏壓用高頻電力LF自100 W緩慢降低至0 W。
又，於上述實施方式中，以將基板處理裝置100設為電容耦合型電漿處理裝置之情形為例進行了說明。但是，並不限定於此。本實施方式之基板處理方法可被任意之電漿處理裝置採用。例如，基板處理裝置100亦可為感應耦合型電漿處理裝置、利用微波等表面波使氣體激發之電漿處理裝置之類的任意類型之電漿處理裝置。
又，於上述實施方式中，以於基材2a連接第1高頻電源10a及第2高頻電源10b之情形為例進行了說明，但電漿源之構成並不限定於此。例如，電漿產生用之第1高頻電源10a亦可連接於具有作為上部電極之功能之簇射頭16。又，離子饋入用(偏壓用)之第2高頻電源10b亦可不連接於基材2a。
又，上述基板處理裝置100係作為電漿處理進行蝕刻之電漿處理裝置，但可被進行任意之電漿處理之電漿處理裝置採用。例如，基板處理裝置100可為進行化學氣相沈積(CVD)、原子層沈積(ALD)、物理氣相沈積(PVD)等之單片式沈積裝置，亦可為進行電漿退火、電漿離子植入等之電漿處理裝置。
又，於上述實施方式中，以將基板設為半導體晶圓之情形為例進行了說明，但並不限定於此。基板亦可為玻璃基板等其他基板。
1:處理容器 1a:接地導體 2:載置台 2a:基材 3:支持構件 3a:內壁構件 4:支持台 5:邊緣環 6:靜電吸盤 6a:電極 6b:絕緣體 6c:加熱器 6e:載置面 8:晶圓 10a:第1高頻電源 10b:第2高頻電源 11a:第1匹配器 11b:第2匹配器 12:直流電源 13:配線 13a:開關 15:處理氣體供給源 15a:氣體供給配管 15b:質量流量控制器 15c:開閉閥 16:簇射頭 16a:本體部 16b:上部頂板 16c:氣體擴散室 16d:氣體流通孔 16e:氣體導入孔 16g:氣體導入口 17:配線 18:加熱器電源 20:流路 21a:冷媒入口配管 21b:冷媒出口配管 25:傳熱氣體供給部 26:氣體供給管線 26a:氣體供給管線 26b:閥 26c:閥 81:排氣口 82:排氣管 83:排氣裝置 84:搬入搬出口 85:閘閥 86:積存物遮罩 87:積存物遮罩 89:導電性構件 90:控制部 91:製程控制器 92:使用者介面 93:記憶部 95:絕緣性構件 100:基板處理裝置 BP:壓力 ESC HV:靜電吸盤之施加電壓 PA:顆粒 RF:高頻電力 T1:期間 T2:期間 ta1:動作等待時間 ta2:待機時間 ta3:時間 ta4:待機時間 ta5:動作等待時間
圖1係表示實施方式之基板處理裝置之構成之一例之概略剖視圖。 圖2係表示先前之基板處理方法之一例之時序圖。 圖3係對顆粒之產生原因進行說明之圖。 圖4係表示本實施方式之基板處理方法之一例之時序圖。 圖5係表示對應於施加至靜電吸盤之施加電壓而產生於晶圓之劃痕之長度的圖。 圖6係表示基於傳熱氣體之洩漏量之判定結果之圖。 圖7係對圖5及圖6之判定結果進行總結所得之圖。 圖8係表示晶圓之溫度變化之圖。 圖9係對圖5、圖6及圖8之判定結果進行總結所得之圖。 圖10係表示附著於晶圓之邊緣區域之顆粒之平均值之曲線圖。
BP:壓力
ESC HV:靜電吸盤之施加電壓
RF:高頻電力
T1:期間
T2:期間
ta1:動作等待時間
ta2:待機時間
ta3:時間
ta4:待機時間
ta5:動作等待時間

Claims (13)

  1. 一種基板處理方法，其係利用基板處理裝置執行的基板之基板處理方法，該基板處理裝置包含： 處理容器； 載置台，其配置於上述處理容器內； 吸附部，其設置於上述載置台上，可變更溫度，且根據施加之電壓而靜電吸附基板；及 氣體供給部，其向配置於上述吸附部之上述基板與上述吸附部之間供給傳熱用氣體；且 該基板處理方法包含如下步驟： 將自上述氣體供給部供給至上述基板與上述吸附部之間的氣體之壓力自第1壓力變更為低於上述第1壓力之第2壓力； 將施加至上述吸附部之施加電壓自第1電壓變更為低於上述第1電壓之第2電壓； 將上述吸附部之溫度自第1溫度變更為第2溫度； 於將自上述氣體供給部供給之氣體之壓力設為上述第2壓力且將施加至上述吸附部之施加電壓設為上述第2電壓的狀態下，以第1時間利用上述吸附部靜電吸附上述基板並予以保持； 將自上述氣體供給部供給之氣體之壓力自上述第2壓力變更為低於上述第1壓力且高於上述第2壓力的第3壓力；及 將施加至上述吸附部之施加電壓自上述第2電壓變更為高於上述第2電壓之第3電壓。
  2. 如請求項1之基板處理方法，其中 於變更為上述第2壓力之步驟之前，進而包含以上述第1溫度對上述基板實施第1製程之處理之步驟，且 於變更為上述第3電壓之步驟之後，進而包含以上述第2溫度對上述基板實施第2製程之處理之步驟。
  3. 如請求項1或2之基板處理方法，其進而包含如下步驟，即， 於變更為上述第3電壓之後，將自上述氣體供給部供給之氣體之壓力自上述第3壓力變更為高於上述第3壓力之第4壓力。
  4. 如請求項3之基板處理方法，其中 上述第1壓力與上述第4壓力相等。
  5. 如請求項1至4中任一項之基板處理方法，其中 上述第1電壓與上述第3電壓相等。
  6. 如請求項1至5中任一項之基板處理方法，其中 變更為上述第2壓力之步驟係藉由將自上述氣體供給部供給之氣體排出至排氣系統，而將供給至上述基板與上述吸附部之間之氣體之壓力自第1壓力變更為低於上述第1壓力之第2壓力。
  7. 如請求項1至6中任一項之基板處理方法，其中 將上述吸附部之溫度自第1溫度變更為第2溫度時，將供給至上述載置台之高頻電力斷開。
  8. 如請求項1至7中任一項之基板處理方法，其中 上述第1溫度高於上述第2溫度。
  9. 如請求項1至7中任一項之基板處理方法，其中 上述第1溫度低於上述第2溫度。
  10. 如請求項1至9中任一項之基板處理方法，其中 上述基板處理裝置進而包含檢測上述吸附部之溫度之檢測部， 上述保持步驟係利用上述吸附部靜電吸附上述基板並予以保持，直至利用上述檢測部檢測之上述吸附部之溫度與上述第2溫度之差成為特定值以內為止，且 變更為上述第3壓力之步驟係於上述吸附部之溫度與上述第2溫度之差成為特定值以內時，將自上述氣體供給部供給之氣體之壓力自上述第2壓力變更為低於上述第1壓力且高於上述第2壓力之上述第3壓力。
  11. 如請求項1至10中任一項之基板處理方法，其中 於變更對上述吸附部施加之施加電壓之步驟中，對上述載置台供給高頻電力。
  12. 如請求項1至11中任一項之基板處理方法，其中 上述載置台係於變更上述基板之溫度之期間內，設為接地狀態。
  13. 一種基板處理裝置，其包含： 處理容器； 載置台，其配置於上述處理容器內； 吸附部，其設置於上述載置台上，可變更溫度，且根據施加之電壓而靜電吸附基板； 氣體供給部，其向配置於上述吸附部之上述基板與上述吸附部之間供給傳熱用氣體；及 控制部，其進行如下控制，即，將自上述氣體供給部供給至上述基板與上述吸附部之間之氣體之壓力自第1壓力變更為低於上述第1壓力之第2壓力，將施加至上述吸附部之施加電壓自第1電壓變更為低於上述第1電壓之第2電壓，將上述吸附部之溫度自第1溫度變更為第2溫度，於將自上述氣體供給部供給之氣體之壓力設為上述第2壓力且將施加至上述吸附部之施加電壓設為上述第2電壓的狀態下，以第1時間利用上述吸附部靜電吸附上述基板並予以保持，將自上述氣體供給部供給之氣體之壓力自上述第2壓力變更為低於上述第1壓力且高於上述第2壓力之第3壓力，將施加至上述吸附部之施加電壓自上述第2電壓變更為高於上述第2電壓之第3電壓。
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