TWI594287B - Plasma processing equipment - Google Patents

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白米茂
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日立全球先端科技股份有限公司
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Description

電漿處理裝置
本發明係關於半導體裝置、平板顯示器用基板等之製造所使用之電漿處理裝置。
在半導體裝置或平板顯示器等之製造工程中，為了形成期待圖案，使用電漿Chemical Vapor Deposition(CVD)或電漿蝕刻等之加工技術。在如此之電漿處理裝置中，將晶圓等之被處理基板設置在被配置在處理室內之平台，對處理室供給例如Ar、O2、N2、CHF3、CH4、C5F8、C4F8、CF4、SF6、NF3、HBr、Cl2、BCl3等之處理氣體。
處理室內之壓力係藉由組合渦輪分子泵和乾式泵之排氣手段，和例如蝶閥等之壓力調整手段被調整置期待之壓力。處理室到達至期待之壓力之後，施加電漿生成用之高頻電力源而使處理氣體電漿化，且對被處理基板施加射入離子控制用之偏壓高頻電力，依此對被處理基板進行成膜或蝕刻。
在電漿蝕刻中，為了處理不同種類之膜被疊 層的被處理基板，因應膜種類之蝕刻條件為必要。再者，即使為相同膜種類，也有蝕刻條件在蝕刻處理之初期和中期和尾期不同之情形，例如，在蝕刻處理之尾期，因需要與位於正進行蝕刻之膜之下層的膜的選擇比，故有變更成下層之膜難以被蝕刻之條件的情形。如此一來，用以處理一片被處理基板之蝕刻條件係藉由複數之蝕刻步驟而構成。
就以蝕刻條件之參數之一例而言，有氣體種類、壓力、高頻電力源、偏壓高頻電力、控制平台溫度之冷媒溫度或加熱器溫度等。由於加工尺寸之微細化，滿足期待之蝕刻形狀越來越來嚴格。為了對應此，提案有每蝕刻步驟，變更平台溫度來控制晶圓溫度，藉此控制蝕刻形狀之方法。例如，專利文獻1所記載般，有藉由形成在平台內之加熱器或供給至被處理基板和平台表面之間的He氣體之壓力，在蝕刻中或蝕刻處理中斷中，變更平台之內側和外側之溫度而控制晶圓之方法。
另外，提案有抑制隨著平台溫度之變更使得晶圓和內置在平台之電極之間的介電質之電阻值變化而產生的晶圓吸附力變化的方法。例如，如專利文獻2所記載般，在平台內部配置與晶圓吸附面之距離不同的電極，藉由平台溫度選擇吸附所使用之電極之方法，或藉由可調式直流電源變更施加至電極之電壓，依此控制介電質之晶圓吸附面和晶圓之電位差，且使晶圓之吸附力成為一定的方法。
再者，例如，專利文獻3所記載般，提案有為了抑制殘留吸附力，藉由將極性不同之兩個電極之吸附面積比設為1：1，於直流電壓供給停止跟前，使蓄積於介電質膜之正電極側和負電極側之吸附部的電荷量成為相同之方法。而且，如專利文獻4所記載般，介電質具備溫度感測器或電流監測器，藉此檢測出由於介電質之溫度變化所產生之電阻率變化，並控制施加至電極之電壓的方法。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2010-187023號公報
[專利文獻2]日本特開平9-293775號公報
[專利文獻3]日本特開10-150100號公報
[專利文獻4]日本特開平5-190653號公報
[發明之概要]
專利文獻1所揭示的在蝕刻中或蝕刻處理中斷中，藉由加熱器或He氣體之壓力，控制晶圓溫度而控制蝕刻形狀之方法中，完全無考慮到由於平台溫度之變更而移位的晶圓電位。再者，在專利文獻2~4中所揭示的藉由調整施加至電極之直流電壓，控制介電質之晶圓吸附 面和晶圓之間的電位差之方法中，並無考慮到由於直流電壓之變更而移位的晶圓電位。並且，即使使蓄積於介電質膜之正電極側和負電極側之吸附部的電荷量成為相同，對於在生產線使用的背面也形成有薄膜的晶圓，也不會抑制晶圓電位之移位。
在對極性不同之一對電極施加絕對值相等之電壓之情況下，即是雖然施加至電極之電壓的平均值為0V之狀態的晶圓電位成為0V，但是由於變更平台溫度或施加至電極之電壓，晶圓電位從0V移位。若藉由發明者進行的實驗，發現在放電中斷時晶圓電位從0V移位之情況下，吸引異物至晶圓之原因。
例如，於蝕刻處理中斷中變更平台溫度之情況下，隨著介電質之電阻率變化，晶圓電位從0V移位，即是晶圓表面帶電。在晶圓表面帶電之狀態下，於蝕刻處理中斷中，從腔室之內壁室釋放出之異物被吸引至晶圓。再者，在蝕刻處理中變更平台溫度之情況下，因當蝕刻處理結束而使電漿消失之時晶圓電位為從0V移位的狀態，故如上述般，將從腔室之內壁被釋放出之異物吸引至晶圓。即是，在開始最初之處理步驟之蝕刻處理的時點，平台之內側和外側之溫度不同的條件係晶圓電位從0V移位，將異物吸引至晶圓。
再者，例如為了在變更平台溫度之時使吸附力維持一定，在對極性不同之一對電極施加變更絕對值不同之電壓之情況下，若無考慮晶圓電位之移位量時，會將 從腔室之內壁釋放出之異物吸引至晶圓。
如此一來，當在晶圓附著異物時，該異物成為遮罩而成為圖案之短路或斷線之原因，有產生裝置缺陷而使得良率惡化之情形。即是，以控制蝕刻形狀為目的的平台溫度之變更或平台溫度變更時，為了使晶圓吸附力維持一定所操作的施加電壓變更，使晶圓電位從0V移位，且使異物附著在晶圓上。
因此，本發明係提供可以取得期待之蝕刻形狀，並且抑制良率因異物附著而惡化的電漿處理裝置。
本發明係一種電漿處理裝置，其具備：試料被施予電漿處理的處理室；供給用以生成電漿之高頻電力的高頻電源；具備用以靜電吸附上述試料的電極，且載置上述試料的試料台；和對上述電極施加直流電壓之直流電源，該電漿處理裝置之特徵在於：更具備控制裝置，其係在不存在上述電漿之情況下，以施加使上述試料之電位之絕對值變小之直流電壓之方式，控制上述直流電源。
本發明可以取得期待之蝕刻形狀並且抑制良率由於異物附著所造成的惡化。
2‧‧‧陶瓷板
3‧‧‧陶瓷板
4‧‧‧晶圓
6‧‧‧平台
7‧‧‧處理室
8‧‧‧間隙
9‧‧‧貫通孔
10‧‧‧氣體流量控制手段
11‧‧‧壓力檢測手段
12‧‧‧排氣手段
13‧‧‧阻抗匹配器
14‧‧‧高頻電源
15‧‧‧電漿
16‧‧‧壓力調整手段
20‧‧‧磁控振盪器
21‧‧‧波導管
22‧‧‧螺線管線圈
23‧‧‧螺線管線圈
38‧‧‧電極
50‧‧‧冷媒循環裝置
51‧‧‧氣體供給機構
55‧‧‧直流電源
56‧‧‧冷媒循環裝置
63‧‧‧冷媒循環裝置
70‧‧‧控制裝置
71‧‧‧平台
圖1為與本發明有關之電漿處理裝置之概略剖面圖。
圖2表示與實施例1有關之平台6之構造的圖示。
圖3表示與實施例1有關之蝕刻處理順序的圖示。
圖4為表示以往蝕刻處理順序的圖示。
圖5A為表示施加至電極之直流電壓和晶圓電位之相關關係的圖示。
圖5B為表示晶圓電位和異物附著率之相關關係。
圖6為表示使直流電源、電極、介電質層、晶圓模式化之等效電路之圖示。
圖7為表示噴塗膜電阻值之溫度依存性的圖式。
圖8表示與實施例2有關之平台71之構造的圖示。
圖9表示與實施例2有關之蝕刻處理順序的圖示。
針對本發明之各實施型態，以下一面參照圖面一面予以說明。
[實施例1]
圖1表示與本發明有關之電漿處理裝置之概略剖面圖。在生成電漿15而對成為被處理基板之晶圓4進行處理之處理室7，配置有用以載置為試料之晶圓4的作為試料台的平台6。在平台6連接有在電漿處理中用以對晶圓4施加高頻電壓的阻抗匹配器13和高頻電源14。
為了保持處理室7之真空，在處理室7之上部具備有陶瓷板3，陶瓷板3之下方具備有在使形成間隙8之位置上設置有複數貫通孔9的陶瓷板2。處理氣體係藉由氣體流量控制手段10被流量控制，經由間隙8從貫通孔9均勻地被供給至處理室7。為了控制處理室7之壓力，在處理室7具備有壓力檢測手段11和壓力調整手段16和排氣手段12。
在處理室7之周圍，具備有輸出微波之磁控制振盪器20，和用以將微波傳播至處理室7的波導管21。再者，在處理室7之上方和側方具備有作為磁場產生手段之螺線管線圈22和螺線管線圈23。從磁控振盪器20振盪之微波在波導管21內傳播，經由陶瓷板3及陶瓷板2而被放射至處理室7。依據藉由微波所產生之電場，和藉由螺線管線圈22、螺線管線圈23所生成之磁場之互相作用，產生電子迴旋共振(Electron Cyclotron Resonance：ECR)，依此生成電漿15。
圖2表示被配置在處理室7之平台6之構成的一例。平台6具備Al或Ti等之金屬基材30，和在被施予噴砂處理之金屬基材30之上面，以Al2O3或Y2O3等之陶瓷之噴塗膜所形成之介電質層34。在介電質層34之內部，因靜電吸附載置在平台6上之晶圓4，故設置有以Ti或W等之導電體所形成之靜電吸附用之雙極型之電極38，雙極型之電極38被連接於直流電源55。藉由從直流電源55對雙極型之電極38施加極性不同之電壓，保持晶 圓4。並且，靜電吸附用之雙極型之電極38係指可以不透過電漿而藉由兩個電極形成閉路，藉由對兩個電極施加不同極性之電壓進行靜電吸附的靜電吸附用電極。
在金屬基材30之內部，為了調節載置在平台6上之晶圓4之溫度，設置有內側和外側之兩系統之冷媒流路。內側之冷媒流路52係經由具備有冷媒之溫度控制功能之冷媒循環裝置50和配管而連接，外側之冷媒流路54係經由冷媒循環裝置56和配管而連接。在平台6和晶圓4之間隙，連接有用以供給例如He氣體之氣體供給機構51。藉由控制供給至平台之內側和外側之冷媒的溫度，調整平台溫度，藉由He氣體之壓力和流量，將平台之溫度傳熱至載置在平台6上之晶圓4，依此晶圓4被控制成特定溫度。在變更平台6之溫度，即是變更冷媒之溫度之情況下，冷媒在冷媒循環裝置50、56內被加熱或被冷卻，被控制至特定之溫度。
於開始蝕刻處理之情況下，對蝕刻裝置之控制裝置70設定冷媒溫度、氣體種類、壓力、高頻電力源、偏壓高頻電力等之蝕刻條件。在控制裝置70內，記憶有事先記憶有圖7所示般之冷媒溫度和電阻值之關係的表格，藉由後述式(1)算出晶圓電位。藉由使蝕刻處理起動，控制裝置70根據所設定之特定的值，開始處理順序。
對所設定之冷媒溫度，根據上述表格和所算出之晶圓電位，以晶圓電位被補正成0V附近之方式，對 雙極型之電極38階段性地施加電壓。就以階段性地施加電壓之方法而言，例如有使每單位時間變化之電壓成為一定之方法。再者，增大冷媒之溫度變更開始後立即變化之電壓，當將冷媒溫度之現在值和設定值之差△T設為5度以下時，以使電壓變化小之方式，也有使時間性施加之電壓的大小變更的方法。再者，也有監測冷媒溫度，並因應其監測值而階段性地施加電壓之方法，本發明並不限定於該些。
冷媒溫度之變更係在蝕刻處理開始前，或在處理步驟和處理步驟之間的蝕刻處理中斷中進行，於變更冷媒溫度之時，不變更施加至雙極型之電極38的電壓之時，晶圓電位從0V移位，從腔室之內壁釋放出之異物附著於晶圓。因抑制蝕刻處理中斷中之異物附著，故藉由於冷媒溫度之變更時，階段性地變更施加至雙極型之電極38之電壓，可以將晶圓電位之移位補正至0V附近，可抑制異物附著。並且，處理步驟係用以構成蝕刻處理條件之最小單位之構成，蝕刻處理條件係由一個處理步驟或複數之處理步驟所構成。
圖3表示在蝕刻處理中適用本實施例之情況的處理順序。如上述般，用以處理一片晶圓之蝕刻條件係藉由複數之蝕刻步驟而構成，在此表示以3個處理步驟所構成之情況，作為其一例。晶圓4被搬入至處理室7之前，供給至平台之內側和外側之冷媒的溫度，被控制成處理步驟1之特定的溫度。在此，以一例而言，設為以外側 之冷媒溫度Tout較內側之冷媒溫度Tin高之條件(Tin<Tout)被控制者。如此之條件係在例如晶圓外周部之蝕刻率較中心部高，於蝕刻時產生之反應生成物之量在晶圓外周部變多之情況下被使用。藉由提高外側之冷媒溫度Tout，可以在晶圓外周部抑制反應生成物之附著，並可以抑制晶圓外周部之圖案寬度太粗。
接著，當晶圓4被搬入至處理室7，被載置在平台6時，從直流電源55對雙極型之電極38分別施加正和負之電壓，晶圓4被保持。在此，內側之冷媒溫度Tin和外側之冷媒溫度Tout具有差之情況下，晶圓電位從0V移位。當晶圓電位從0V移位，即是成為晶圓表面帶電狀態時，在處理室7內浮游之帶電異物和附著於處理室7內壁之異物被吸引至晶圓。即是，於開始處理步驟1之前，使異物附著於晶圓上。
在以往技術中，因被運用成施加至雙極型之電極38的電壓之平均值成為0V，故為晶圓電位移位且異物附著於晶圓之狀態，但是在本發明中，由於異物朝晶圓附著，故變更施加至雙極型之電極38的電壓之平均值，補正晶圓電位之移位(地點a)。針對變更電壓之方法，以下敘述。
圖5A表示內側和外側之冷媒溫度Tin、Tout和施加至雙極型之電極38的電壓之平均值之移位量和晶圓電位之關係。將冷媒溫度為Tin=Tout之時的晶圓電位定義成0V。從圖5A之結果，電壓之平均值為0V之狀態 下，冷媒溫度為Tin<Tout之情況下的晶圓電位約-50V。另外，冷媒溫度為Tin>Tout之情況下之晶圓電位成為約+45V，可知由於冷媒溫度Tin、Tout不同，使得晶圓電位從0V移位很多，處於晶圓表面帶電之狀態。
再者，於冷媒溫度為Tin<Tout之情況下，為了將晶圓電位補正成0V附近，必須使施加至雙極型之電極38之電壓的平均值移位+50V，可知於冷媒溫度為Tin>Tout之情況下，若使電壓之平均值移位約-45V即可。圖5B表示晶圓電位和粒徑60nm以上之異物之異物附著率的關係。將晶圓電位為-100V左右之時的異物附著率定義成100%。可知冷媒溫度為Tin<Tout之情況和Tin>Tout之情況的兩者皆係當將晶圓電位從-100V補正成0V時，減少異物附著率。
於冷媒溫度為Tin<Tout之情況下，在晶圓電位為約-20~約10V之範圍下，異物附著率成為約50%，可以大幅度地減少。再者，可知使晶圓電位從0V進一步地移位成正而設為約+65V之時的異物附著率約55%，晶圓電位比約+10V時增加。於冷媒溫度為Tin>Tout之情況下晶圓電位約-20V之時的異物附著率成為約70%，比起冷媒溫度為Tin<Tout之情況，異物附著率之減少幅度小。另外，即使在冷媒溫度為Tin>Tout之情況下，藉由使晶圓電位成為約+10V，異物附物著率可以大幅地減少至約45%。
由以上之結果，明顯可知由於冷媒溫度之差 使得晶圓電位從0V移位之情形，晶圓電位移位時，附著於晶圓的異物增加之情形。再者，可知為了抑制隨著冷媒溫度之變更使得異物增加之情形，必須將藉由冷媒溫度之變更而移位的晶圓電位至少補正至-20V~+65V之範圍。但是，在晶圓電位在-20V或+65V時，有由於冷媒溫度之條件使得異物附著率變高之情形，故從界限之觀點來看將晶圓電位補正成-10V~+10V之範圍為更佳。
本實施例中，事先記憶有圖7所示之冷媒溫度和電阻值之表格。藉由因應冷媒溫度和藉由後述之式(1)所算出之晶圓電位而階段性地變更施加至雙極型之電極38之電壓，可以將晶圓電位補正成-10V~+10V。由於冷媒溫度之差使得晶圓電位移位之機構及藉由施加至雙極型之電極38之電壓的變更可以補正移位之晶圓電位的機構，可想像成下述般。
圖6表示將直流電源55、雙極型之電極38、介電質層34、晶圓4簡單地模式化的等效電路。將晶圓電位設為Vwaf，將施加至內側之電極38的電壓設為Vin，將施加至外側之電極38的電壓設為Vout，將內側之介電質層34之電阻設為Rin，將外側之介電質層34之電阻設為Rout之時，晶圓電位Vwaf以下式(1)表示。
在此，介電質層34之電阻Rin和Rout持有電阻值藉由溫度而變化之溫度依存性。圖7表示冷媒溫度和介電質層34之電阻值之關係。將冷媒溫度為20℃之時的電阻值設為1並使規格化。由該圖可知，冷媒溫度在內側和外側相等之情況下(Tin=Tout)係Rin和Rout大概相等，隨著冷媒溫度增加，電阻值(Rin、Rout)下降。但是，例如，Tin為40℃且Tout為20℃和冷媒溫度不同之時，內側之介電質層34之電阻Rin成為外側之介電質層34之電阻Rout之約40%左右之值。即是，當內側之冷媒溫度Tin和外側之冷媒溫度Tout不同時，因內側和外側之介電質層34之電阻值(Rin、Rout)之平衡變化，故式(1)所示之晶圓電位Vwaf從0V移位。
由式(1)及圖7比較在處理步驟1所設定之冷媒溫度為Tin<Tout之情況，和冷媒溫度為Tin=Tout之情況的晶圓電位，與施加至雙極型之電極38之電壓之平均值為0V之情況做比較之時，冷媒溫度為Tin<Tout之晶圓電位移位至負側。為了將移位至負側之晶圓電位Vwaf補正成-10V~+10V，使施加至雙極型之電極38的電壓之平均值階段性地移位至正側，依此可以補正晶圓電位Vwaf。
例如，將在圖4所示之以往的處理順序中，施加至雙極型之電極38之電壓之平均值為0V，即是施加至內側之電極38的電壓Vin為+500V，施加至外側之電極38的電壓Vout為-500V，在本實施例中，將施加至內側之 電極38的電壓Vin從+500V以施加電壓變大之方式階段性地變更成例如+550V，再者，也將施加至外側之電極38的電壓Vout從-500V以施加電壓變大之方式階段性地變更成例如-450V。
因對被設定之冷媒溫度Tin、Tout，抑制晶圓電位Vwaf從0V移位，故根據藉由事先所記憶之冷媒溫度和電阻值之關係的表格和式(1)所算出之晶圓電位，階段性地變更施加至雙極型之電極38的電壓。在本實施例中，藉由使施加至雙極型之電極38之電壓的平均值從0V移位至+50V，因可以將晶圓電位之移位抑制在-10V~+10V之範圍，故可以抑制由於晶圓之帶電產生異物附著之情形。
於吸附晶圓之後，對晶圓和平台之間供給作為傳熱用氣體之He氣體(無圖示)。藉由冷媒被調整的平台溫度由於He氣體被傳熱，依此晶圓被控制成特定之溫度(地點a)。接著，作為處理步驟1之處理氣體，例如供給CF4氣體、Cl2氣體等，處理室7內之壓力被調整成處理步驟1之特定的值。處理步驟1之蝕刻條件到達至特定的值之後，當供給例如800W微波功率時，生成電漿15。當確認電漿生成之後，供給例如120W偏壓功率(地點b)。
藉由施加偏壓，沿著被形成在晶圓上之圖案而進行蝕刻。電漿生成中，由於來自電漿之影響，晶圓電位從0V稍微變化。當處理步驟1經過特定時間之後，停 止偏壓功率之施加，且停止微波功率之施加，使電漿15消失，依此停止蝕刻之進行。停止處理步驟1之處理氣體之供給，排出處理室7內之氣體(地點c)。於冷媒溫度Tin、Tout不同條件的處理步驟1開始之前，因以將移位之晶圓電位補正成-10V~+10V之方式，變更施加至雙極型之電極38之電壓之平均值，故電漿15消失之瞬間(地點c)之晶圓電位被維持在-10V~+10V，可抑制異物朝晶圓附著。
在處理步驟2中，例如設為內側之冷媒溫度Tin較外側之冷媒溫度Tout高的條件(Tin>Tout)。如此之條件係在例如晶圓中心部之蝕刻率較外周部高，於蝕刻時產生之反應生成物之量在晶圓中心部變多之情況下被使用。反應生成物因附著於蝕刻圖案之側壁，故當反應生成物多時，圖案寬變粗，當少時變細。當反應生成物之量在晶圓中心部多時，因晶圓中心部之圖案寬變粗，故藉由提高內側之冷媒溫度Tin，可以抑制反應生成物之附著。
因使成為在處理步驟2設定的冷媒溫度，故處理步驟1結束而正在進行蝕刻處理中斷時，開始變更冷媒溫度。因應所設定之冷媒溫度，根據上述表格和式(1)所算出之晶圓電位，以晶圓電位被補正成-10V~+10V之方式，對雙極型之電極38階段性地施加電壓(地點c~d)。由式(1)及圖7比較在處理步驟2所設定之冷媒溫度為Tin>Tout之情況，和冷媒溫度為Tin=Tout之情況的晶圓電位，與施加至雙極型之電極38之電壓之平 均值為0V之情況做比較之時，冷媒溫度為Tin>Tout之晶圓電位移位至正側。
為了將移位至正側之晶圓電位Vwaf補正成-10V~+10V，比起冷媒溫度為Tin=Tout之情況，使施加至雙極型之電極38的電壓之平均值，階段性地移位至負側，依此可以補正晶圓電位Vwaf。在此，將在處理步驟1中設定施加至內側之電極38的電壓Vin從+500V以施加電壓變小之方式階段地變更成例如+455V，再者，也將施加至外側之電極38的電壓Vout從-450V以施加電壓變小之方式階段地變更成例如-545V。
如上述般，根據事先記憶的冷媒溫度和電阻值之關係表格和式(1)所算出之晶圓電位，施加至雙極型之電極38之電壓階段性地變更。依此，可以將晶圓電位Vwaf補正成-10V~+10V，即使蝕刻處理中斷時正在變更冷媒溫度，亦可以抑制異物朝晶圓附著(地點c~d)。接著，處理步驟2之冷媒溫度到達至特定的值之後，供給例如HBr氣體、Cl2氣體等，作為處理步驟2之處理氣體，處理室7內之壓力被調整成處理步驟2之特定的值。
處理步驟2之蝕刻條件到達至特定的值之後，當供給例如1000W微波功率時，生成電漿15。當確認電漿生成之後，供給例如80W偏壓功率(地點d)。當處理步驟2經過特定時間之後，停止偏壓功率之供給，且停止微波功率之供給，使電漿15消失。電漿生成中，由 於來自電漿之影響，晶圓電位從0V稍微變化。停止處理步驟2之處理氣體之供給，排出處理室7內之氣體(地點e)。
與處理步驟1之結束時點相同，因藉由變更施加至雙極型之電極38的電壓之平均值，將晶圓電位隨著冷媒溫度之變更的移位補正成-10V~+10V，故電漿15消失之瞬間(地點e)之晶圓電位被維持在-10V~+10V。可抑制異物朝晶圓附著。在處理步驟3中，與處理步驟1相同，設為外側之冷媒溫度Tout較內側之冷媒溫度Tin高的條件(Tout>Tin)。因在處理步驟2和處理步驟3，冷媒溫度不同，故在處理步驟2結束而正在進行蝕刻處理中斷時，開始冷媒溫度之變更。如上述般，因應所設定之冷媒溫度，以根據上述表格，晶圓電位被補正成-10V~+10V之方式，電壓階段性地被施加至雙極型之電極38(地點e~f)。
因在處理步驟3中設定的冷媒溫度與處理步驟1相同為Tin<Tout，故相對於冷媒溫度為Tin=Tout之情況，晶圓電位移位至負側。為了將移位至負側之晶圓電位Vwaf補正成-10V~+10V，將施加至內側之電極38的電壓Vin從在處理步驟2中設定的+455V以施加電壓變大之方式階段地變更成例如+550V，再者，也將施加至外側之電極38的電壓Vout從-545V以施加電壓變大之方式階段地變更成例如-450V。
如上述般，根據事先記憶的冷媒溫度和電阻 值之關係表格和式(1)所算出之晶圓電位，施加至雙極型之電極38之電壓階段性地變更。依此，可以將晶圓電位Vwaf補正成-10V~+10V，即使蝕刻處理中斷時正在變更冷媒溫度，亦可以抑制異物朝晶圓附著(地點e~f)。
接著，處理步驟3之冷媒溫度到達至特定的值之後，供給例如BCl3氣體、Cl2氣體等，作為處理步驟3之處理氣體，處理室7內之壓力被調整成處理步驟3之特定的值。處理步驟3之蝕刻條件到達至特定的值之後，當供給例如600W微波功率時，生成電漿15。當確認電漿生成之後，供給例如60W偏壓功率(地點f)。當處理步驟3經過特定時間之後，停止偏壓功率之供給，且停止微波功率之供給，使電漿15消失。電漿生成中，由於來自電漿之影響，晶圓電位從0V稍微變化。停止處理步驟3之處理氣體之供給，排出處理室7內之氣體(地點g)。
與處理步驟1及2之結束時點相同，因藉由變更施加至雙極型之電極38的電壓之平均值，將晶圓電位隨著冷媒溫度之變更的移位補正成-10V~+10V，故電漿15消失之瞬間(地點g)之晶圓電位被維持在-10V~+10V。可抑制異物朝晶圓附著。於處理氣體之排氣結束後，使施加於雙極型之電極38的電壓成為OFF。
依此，也解除晶圓4之保持力，可以將晶圓4搬出至處理室7外。於需要消除產生在晶圓之殘留吸附力之情況下，使施加至雙極型之電極38之電壓成為OFF之後，例如亦可生成藉由Ar氣體等之稀有氣體所成的電漿 而進行除電，藉由施加與施加至內側和外側之電極38之電壓相反的極性之電壓，可進行除電。
在生產線中，以使腔室之內壁之狀態在每個晶圓處理維持相同狀態為目的，在晶圓處理和晶圓處理之間進行腔內壁之電漿洗淨處理。於將晶圓4搬出至處理室7外之後，進行電漿洗淨處理。即使在電漿洗淨處理中，設定平台溫度之情況係將在處理步驟3中所設定之冷媒溫度Tin、Tout變更成電漿洗淨條件之設定溫度(例如，地點g~h)。在電漿洗淨處理中不需要平台溫度之設定的情況下，可變更成洗淨處理中下一個處理的晶圓之處理步驟1之冷媒溫度Tin、Tout。
圖4表示以往之處理順序，於變更冷媒溫度之情況下，施加至電極38之電壓不會變更，故晶圓電位移位至負側(地點a~g)。藉由施加至Vin和Vout之正負的電壓，也有移位至正側之情形。因此，在以往例中，如圖5B所示般，異物朝晶圓之附著率增加，即是附著多量的異物，但是在補正晶圓電位的本實施例中，可以抑制異物之附著。依此，可以抑制由於異物引起的圖案之短路或斷線等之裝置缺陷，可以提升良率。
在本實施例中，敘述藉由內側和外側之兩系統之冷媒控制平台6之溫度之情況的處理順序，即使為內置一系統之冷媒和複數系統之加熱器的平台，亦可以適用本發明。以下，針對該實施例予以說明。
[實施例2]
圖8表示使用內置加熱器之平台71之情況的裝置構成。再者，在圖8中，賦予與圖2相同之符號的構成，因具備與實施例1中所說明之相同功能，故省略說明。作為試料台之平台71係在被施予噴砂處理之金屬基材30之上面，具備以Al2O3或Y2O3等之陶瓷的噴塗膜所形成之介電質層32，在介電質層32之上面具備有介電質層34。
在金屬基材30之內部，設置有用以調節載置在平台71上之晶圓4之溫度的冷媒流路64，具備供給至冷媒流路64之冷媒之溫度控制功能的冷媒循環裝置63係經由配管而被連接。在介電質層32之內部用以加熱載置在平台71上之晶圓4的加熱器係由複數系統所構成。在此，作為一例，表示以內側加熱器60和外側加熱器65之兩系統所構成之例。
為了控制晶圓之中心部之溫度，設置有內側加熱器60，內側加熱器60之溫度基於被設置在金屬基材30內部之溫度監測器61之監測值而藉由加熱器輸出調整器62而被控制。再者，為了控制晶圓之外周部之溫度，設置有外側加熱器65，外側加熱器65之溫度基於被設置在金屬基材30內部之溫度監測器66之監測值而藉由加熱器輸出調整器67而被控制。在平台71和晶圓4之間隙，連接有用以供給例如He氣體之氣體供給機構51。
藉由控制內側加熱器60及外側加熱器65和 冷媒的溫度，調整平台溫度，藉由He氣體之壓力和流量，將平台之溫度傳熱至載置在平台71上之晶圓4，依此晶圓4被控制成特定溫度。蝕刻裝置之控制裝置70中，事先記憶有如圖7所示之冷媒溫度(本實施例之時為晶圓溫度或平台溫度)和電阻質之關係的表格，藉由式(1)算出晶圓電位。藉由使蝕刻處理起動，控制裝置70根據所設定之特定的值，開始處理順序。
於變更晶圓溫度之情況下，在藉由冷媒循環裝置63將冷媒維持在一定溫度之狀態下，藉由調整內側和外側之加熱器60、65之輸出，控制晶圓溫度。對所設定之晶圓溫度，根據上述表格和所算出之晶圓電位，以晶圓電位被補正成-10V~+10V之方式，對雙極型之電極38階段性地施加電壓。階段性地施加電壓之方法如同在實施例1所述般。圖9表示在蝕刻處理中斷中適用本實施例之情況的處理順序。在此，表示以三個處理步驟所構成之情況，作為一例。與在圖3所示之處理順序不同之點在於藉由內側和外側之加熱器控制晶圓溫度，和供給至平台之冷媒溫度藉由冷媒循環裝置63被維持一定。
針對在各處理步驟之內側加熱器溫度和外側加熱器溫度，與圖3中所示之內側之冷媒溫度和外側之冷媒溫度相同動作，即是在處理步驟1中，外側加熱器溫度較內側加熱器溫度高之溫度，在處理步驟2中內側加熱器溫度較外側加熱器溫度高之溫度，在處理步驟3中外側加熱器溫度較內側加熱器溫度高之溫度。當假設內側之介電 質層34之電阻值和外側之介電質層34之電阻值也與實施例1之情況相同，晶圓電位之舉動會出現相同傾向。
因此，使施加至內側和外側之電極的電壓之平均值移位之舉動也成為相同傾向。在本實施例中，藉由使冷媒溫度維持一定之狀態下，變更內側和外側之加熱器溫度，可以在短時間進行平台之溫度變更之點與實施例1中所示之平台構造不同。
如此一來，因應在本實施例中說明的平台71之構造中也被設定的內側和外側之晶圓溫度，根據上述表格和所算出之晶圓電位，以晶圓電位被補正成-10V~+10V之方式，對雙極型之電極38階段性地施加電壓。藉由使施加至雙極型之電極38之電壓的平均值移位，可以抑制異物朝晶圓附著。依此，可以抑制由於異物引起的圖案之短路或斷線等之裝置缺陷，可以提升良率。
並且，本實施例1及2中說明的平台70、71之構造為一例，例如介電質層34或介電質層32並非噴塗膜，即使為燒結體之陶瓷或CVD、PVD等之塗層膜亦可，即使控制晶圓溫度之冷媒流路為複數系統亦可。再者，如上述般即使內置在平台71之加熱器為複數系統亦可。
如此一來，顯然即使平台70、71之構造不同之時，在變更晶圓溫度之情況下，亦可以適用本發明。
以上，雖然在實施例1及2中，針對使用藉由約翰遜拉貝克型(Johnson-Rahbeck type)之靜電吸附 方式之平台之情況予以敘述，但是即使使用藉由庫倫型(coulomb type)之靜電吸附方式之平台之情況下亦可以適用本發明。即使在藉由庫倫型之靜電吸附方式之平台中，也在雙極型之電極和晶圓接觸之平台表面之間形成有介電質層，故藉由變更晶圓溫度，即是變更冷媒溫度或加熱器溫度，介電質層之電阻值變化。
因此，晶圓電位也移位。為了將晶圓電位之移位補正成-10V~+10V，如在實施例1及2中所說明般，若根據藉由表示冷媒溫度(或是晶圓溫度或平台溫度)和介電質層之電阻值之關係的表格和式(1)所算出之晶圓電位，階段性地控制施加至雙極型之電極的電壓即可。
再者，在實施例1及2中，雖然針對於處理步驟中斷之時，停止處理氣體之供給的處理順序予以敘述，但是顯然即使在蝕刻處理中斷中，例如供給下一個處理步驟之處理氣體亦可，即使在非處理氣體而係供給Ar氣體般之稀有氣體之情況下亦可以適用本發明。
如此一來，在實施例1及2中，在蝕刻處理中斷中變更晶圓溫度之處理順序中，因補正由於晶圓溫度之變化，即是平台溫度之變化所產生之晶圓電位的移位，故因應所設定之平台溫度，針對根據藉由表示冷媒溫度(或是晶圓溫度或平台溫度)和介電質層之電阻值之關係的表格和式(1)所算出之晶圓電位，階段性地控制施加至雙極型之電極的實施型態，進行說明。
但是，從本發明之技術性思想，因係以抑制(補正)由於溫度變化產生的晶圓電位移位為特徵的發明，故將平台之面內之溫度差及處理步驟間之溫度變化之雙方設為本發明之適用對象。並且，從本發明之技術性思想，因在無電漿之情況下，使晶圓電位接近於0V為重要，故本發明不僅可以適用於蝕刻處理中斷中(處理步驟間)，即使在停止電漿處理開始前或最後之處理步驟後之電漿之後，亦可以適用本發明。
以上，本發明因如同上述般，藉由晶圓電位之補正，能夠抑制由於在晶圓電位之移位中產生的晶圓之帶電使異物附著之情形，可以抑制由於異物引起的圖案之短路或斷線等之裝置缺陷，可以提升良率。
再者，本發明並不限定於上述電子迴旋共振型電漿處理裝置，例如即使對感應耦合型電漿(Inductively Coupled Plasma：ICP)處理裝置、電容耦合型電漿(Capacitively Coupled Plasma：CCP)處理裝置等，亦可以適用本發明。並且，本發明並不限定於半導體裝置之製造或檢查之領域，可適用於平板顯示器之製造或使用電漿之處理裝置等之各種領域。
並且，本發明並非限定於上述各實施例，包含各種變形例。例如，上述實施例係為了容易理解地說明本發明，進行詳細說明，但並非限定於具備所說明之所有構成者。再者，可將一個實施例之構成的一部分置換成另一個實施例之構成，再者，亦可在一個實施例之構成加入 另一個實施例之構成。再者，針對各實施例之構成之一部分，可進行其他構成的追加、刪除、置換。

Claims (7)

  1. 一種電漿處理裝置，具備：試料被施予電漿處理的處理室；供給用以生成電漿之高頻電力的高頻電源；具備用以靜電吸附上述試料之電極，被載置上述試料的試料台；及對上述電極施加直流電壓的直流電源，該電漿處理裝置之特徵在於：更具備控制裝置，其係在不存在上述電漿之情況下，根據上述試料台之溫度或上述試料台之面內之溫度差，以施加使上述試料之電位之絕對值變小之直流電壓的方式，控制上述直流電源。
  2. 一種電漿處理裝置，具備：試料被施予電漿處理的處理室；供給用以生成電漿之高頻電力的高頻電源；具備用以靜電吸附上述試料之電極，被載置上述試料的試料台；及對上述電極施加直流電壓的直流電源，該電漿處理裝置之特徵在於：更具備控制裝置，其係在不存在上述電漿並且上述試料台具有以分別不同之溫度被控制的複數區域之情況下，根據上述分別不同之溫度，以施加使上述試料之電位之絕對值變小之直流電壓的方式，控制上述直流電源。
  3. 一種電漿處理裝置，具備：試料被施予電漿處理的處理室；供給用以生成電漿之高頻電力的高頻電源；具備用以靜電吸附上述試料之電極，被載置上述試料的試料台；及對上述電極施加直流電壓的直流電源，該電漿處理裝置之特徵在於： 更具備控制裝置，其係在上述電漿不存在並且構成電漿處理條件之步驟中的上述試料台之第一溫度和上述步驟後之步驟中的上述試料台之第二溫度不同之情況下，根據上述第一溫度和上述第二溫度，以施加使上述試料之電位之絕對值變小之直流電壓的方式，控制上述直流電源。
  4. 一種電漿處理裝置，具備：試料被施予電漿處理的處理室；供給用以生成電漿之高頻電力的高頻電源；具備用以靜電吸附上述試料之電極，被載置上述試料的試料台；及對上述電極施加直流電壓的直流電源，該電漿處理裝置之特徵在於：更具備控制裝置，其係在不存在上述電漿之情況下，根據上述試料台之溫度的監測值，以施加使上述試料之電位之絕對值變小之直流電壓的方式，控制上述直流電源。
  5. 如請求項4所記載之電漿處理裝置，其中上述試料台更具備被載置上述試料且由介電質層所構成之載置部，上述試料台之溫度之監測值係藉由被配置在上述試料台之內部的溫度監測器而被檢測出，上述控制裝置進一步根據上述介電質層之電阻的溫度依存性資料，以施加使上述試料之電位之絕對值變小之直流電壓的方式，控制上述直流電源。
  6. 一種電漿處理裝置，具備：試料被施予電漿處理的處理室；供給用以生成電漿之高頻電力的高頻電源；具備用以靜電吸附上述試料之電極，被載置上述試料的試料 台；及對上述電極施加直流電壓的直流電源，該電漿處理裝置之特徵在於：更具備控制裝置，其係在不存在電漿之情況下，根據事先設定之上述試料台之溫度，以施加使上述試料之電位之絕對值變小之直流電壓的方式，控制直流電源。
  7. 一種電漿處理裝置，具備：試料被施予電漿處理的處理室；供給用以生成電漿之高頻電力的高頻電源；具備用以靜電吸附上述試料之電極，和被載置上述試料且由介電質層所構成之載置部，藉由冷媒被溫度控制的試料台；及對上述電極施加直流電壓的直流電源，該電漿處理裝置之特徵在於：更具備控制裝置，其係在不存在電漿之情況下，根據上述介電質層之電阻的溫度依存性資料和上述冷媒之溫度，以施加使上述試料之電位之絕對值變小之直流電壓的方式，控制直流電源。
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