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TWI877209B - 靜電吸著方法及電漿處理裝置 - Google Patents

靜電吸著方法及電漿處理裝置 Download PDF

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TWI877209B
TWI877209B TW109129831A TW109129831A TWI877209B TW I877209 B TWI877209 B TW I877209B TW 109129831 A TW109129831 A TW 109129831A TW 109129831 A TW109129831 A TW 109129831A TW I877209 B TWI877209 B TW I877209B
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池上真史
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日商東京威力科創股份有限公司
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Abstract

本發明簡便地抑制環構件之吸著力之降低。 對於載置作為電漿處理對象之基板且以包圍基板周圍之方式載置環構件的載置台之內部的至少對應於環構件之區域中設置的電極，按電漿處理之處理單位，施加不同極性之電壓。

Description

靜電吸著方法及電漿處理裝置
本發明係關於一種靜電吸著方法及電漿處理裝置。
專利文獻1揭示有一種電漿處理裝置，其於載置聚焦環之載置台之內部以與聚焦環對向之方式設有電極，於電漿處理之期間中，對電極週期性地施加不同極性之電壓。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2018-206935號公報
[發明所欲解決之問題]
本發明提供一種簡便地抑制環構件之吸著力之降低之技術。 [解決問題之技術手段]
本發明之一形態之靜電吸著方法係對於載置作為電漿處理對象之基板且以包圍基板周圍之方式載置環構件的載置台之內部的至少對應於環構件之區域中設置的電極，按電漿處理之處理單位，施加不同極性之電壓。 [發明之效果]
根據本發明，可簡便地抑制吸著力之降低。
以下，參照圖式對本申請案所揭示之靜電吸著方法及電漿處理裝置之實施方式詳細地進行說明。再者，所揭示之靜電吸著方法及電漿處理裝置不受本實施方式的限定。各實施方式能夠於不違背處理內容之範圍內進行適當組合。
然而，電漿處理裝置對載置台內之電極施加電壓，而使聚焦環等邊緣環靜電吸著，但存在產生電荷自邊緣環遷移至靜電吸盤之遷移，從而邊緣環之吸著力降低之情形。因此，專利文獻1中，於電漿處理之期間中，對電極週期性地施加不同極性之電壓。但是，於電漿處理之期間中週期性地施加不同極性之電壓之情形時，需要使切換極性之時機或次數最佳化。電漿處理具有各種各樣之製程配方，為了使各製程配方最佳化需要較多步驟數。因此，要求簡便地抑制邊緣環之吸著力之降低。
(第1實施方式) 其次，對實施方式之電漿處理裝置1進行說明。圖1係表示第1實施方式之電漿處理裝置1之概略構成之剖視圖。再者，於第1實施方式中，對電漿處理裝置1為RIE(Reactive Ion Etching，反應性離子蝕刻)型電漿處理裝置之例進行說明，但電漿處理裝置1亦可為利用表面波電漿之電漿蝕刻裝置或電漿CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沈積)裝置等。
於圖1中，電漿處理裝置1具有例如鋁或不鏽鋼等金屬製造之被安全接地之圓筒型之處理容器10。電漿處理裝置1於處理容器10內配設有圓板狀基座(下部電極)11，該圓板狀基座11供載置作為電漿處理對象之基板之半導體晶圓(以下稱為「晶圓」)W。基座11例如包含鋁，其經由絕緣性之筒狀保持構件12支持於自處理容器10之底部向垂直上方延伸之筒狀支持部13。基座11係本發明之載置台之一例。
於處理容器10之側壁與筒狀支持部13之間，形成有排氣路14。排氣路14於入口或中途配置有環狀之擋板15。處理容器10於排氣路14之底部設有排氣口16。於該排氣口16，經由排氣管17連接有排氣裝置18。排氣裝置18具有真空泵，將處理容器10內之處理空間減壓至特定之真空度。又，排氣管17具有作為可變式蝶形閥之自動壓力控制閥(automatic pressure control valve)(以下稱為「APC」)(未圖示)。APC自動地進行處理容器10內之壓力控制。進而，於處理容器10之側壁，安裝有將晶圓W之搬入搬出口19開閉之閘閥20。
於基座11，經由第1整合器22a連接有第1高頻電源21a。又，於基座11，經由第2整合器22b連接有第2高頻電源21b。第1高頻電源21a係用以產生電漿者，於進行電漿處理時，將特定頻率(例如100 MHz)之高頻電力供給至基座11。第2高頻電源21b係用於離子饋入(用於偏壓)者，於進行電漿處理時，將較第1高頻電源21a低之特定頻率(例如13 MHz)之高頻電力供給至基座11。於處理容器10之頂壁，配設有作為下述接地電位之上部電極之簇射頭24。藉此，於基座11與簇射頭24之間施加來源於第1高頻電源21a及第2高頻電源21b之二倍頻之高頻電壓。
於基座11之上表面設有利用靜電吸著力吸著晶圓W之靜電吸盤25。靜電吸盤25具有供載置晶圓W之圓板狀中心部25a、及以包圍中心部25a之方式形成之環狀外周部25b。中心部25a相對於外周部25b向圖中上方突出。於外周部25b之上表面，以環狀地包圍中心部25a之方式配置有聚焦環等環狀之邊緣環30。邊緣環30係本發明之環構件之一例。邊緣環30由於電漿處理而產生消耗。又，中心部25a藉由將包含導電膜之電極板26夾入一對介電膜之間而構成。外周部25b藉由將包含導電膜之電極板29夾入一對介電膜之間而構成。於本實施方式中，並排配置有2個環狀之電極板29。於電極板26，電性連接有直流電源27。於2個電極板29，各自個別地電性連接有直流電源28。直流電源27及直流電源28設為能夠變更所要供給之直流電壓之位準及極性。直流電源27藉由來自下述控制部50之控制，對電極板26施加直流電壓。直流電源28藉由來自下述控制部50之控制，對2個電極板29各自個別地施加直流電壓。靜電吸盤25藉由自直流電源27對電極板26施加之電壓產生庫侖力等靜電力，藉由靜電力將晶圓W吸著保持於靜電吸盤25。又，靜電吸盤25藉由自直流電源28對電極板29施加之電壓產生庫侖力等靜電力，藉由靜電力將邊緣環30吸著保持於靜電吸盤25。再者，關於電極板29之設置形態之詳情將於下文敍述。
又，於基座11之內部，例如設有沿圓周方向延伸之環狀之冷媒室31。於冷媒室31，自冷卻器單元32經由配管33、34循環供給特定溫度之冷媒，例如冷卻水，藉由該冷媒之溫度控制靜電吸盤25上之晶圓W之處理溫度。
又，於靜電吸盤25，經由氣體供給管線36連接有導熱氣體供給部35。氣體供給管線36分支為到達靜電吸盤25之中心部25a之晶圓側管線36a、及到達靜電吸盤25之外周部25b之邊緣環側管線36b。導熱氣體供給部35使用晶圓側管線36a，向靜電吸盤25之中心部25a與晶圓W所夾之空間供給導熱氣體。又，導熱氣體供給部35使用邊緣環側管線36b，向靜電吸盤25之外周部25b與邊緣環30所夾之空間供給導熱氣體。作為導熱氣體，適合使用具有導熱性之氣體，例如氦氣等。導熱氣體相當於熱介質之一例，導熱氣體供給部35相當於供給熱介質之供給部之一例。
頂壁之簇射頭24具備具有多個氣體通氣孔37a之下表面之電極板37、及將該電極板37可裝卸地支持之電極支持體38。又，電極支持體38於內部設有緩衝室39，與緩衝室39導通之氣體導入口38a設於上表面。於氣體導入口38a，連接有氣體供給配管41。氣體供給配管41連接有處理氣體供給部40。又，於處理容器10之周圍，配置有呈環狀或同心狀延伸之磁鐵42。
該電漿處理裝置1之各構成元件連接於控制部50。例如，排氣裝置18、第1高頻電源21a、第2高頻電源21b、直流電源27、28、冷卻器單元32、導熱氣體供給部35及處理氣體供給部40連接於控制部50。控制部50例如為電腦，控制電漿處理裝置1之各構成元件。
控制部50具有：製程控制器51，其具備CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)，控制電漿處理裝置1之各部；使用者介面52；及記憶部53。
使用者介面52包含步驟管理者為了管理電漿處理裝置1而進行指令之輸入操作之鍵盤、及使電漿處理裝置1之運作狀況可視化地顯示之顯示器等。
於記憶部53，儲存著控制程式(軟體)及記憶有處理條件資料等之製程配方，該控制程式(軟體)用於將由電漿處理裝置1執行之各種處理藉由製程控制器51之控制實現。並且根據需要，按照來自使用者介面52之指示等將任意製程配方自記憶部53叫出，使製程控制器51執行，藉此於製程控制器51之控制下，利用電漿處理裝置1進行所需處理。
製程控制器51藉由讀取記憶於記憶部53之控制程式及製程配方並加以執行，來控制電漿處理裝置1之各部，於電漿處理裝置1進行所需處理。例如，製程控制器51控制電漿處理裝置1之各部，對晶圓W進行電漿處理。又，製程控制器51進行用以靜電吸著邊緣環30之靜電吸著處理。再者，由控制部50執行之靜電吸著處理之詳情將於下文敍述。
電漿處理時，於處理容器10內，藉由磁鐵42形成朝向單向之水平磁場，並且藉由施加於基座11與簇射頭24之間之高頻電壓形成鉛直方向之RF(Radio Frequency，射頻)電場。藉此，於處理容器10內進行經由處理氣體之磁控放電，於基座11之表面附近自處理氣體生成高密度之電漿。
於電漿處理裝置1中，乾蝕刻處理時，首先將閘閥20設為開狀態，將處理對象之晶圓W搬入至處理容器10內，載置於靜電吸盤25之上。於電漿處理裝置1中，自處理氣體供給部40將處理氣體(例如，包含特定流量比率之C4 F8 氣體、O2 氣體及Ar氣體之混合氣體)以特定之流量及流量比導入至處理容器10內。於電漿處理裝置1中，藉由排氣裝置18等將處理容器10內之壓力控制為特定值。於電漿處理裝置1中，分別自第1高頻電源21a及第2高頻電源21b將高頻電力供給至基座11。於電漿處理裝置1中，自直流電源27向靜電吸盤25之電極板26施加直流電壓，將晶圓W吸著於靜電吸盤25上。於電漿處理裝置1中，自直流電源28向靜電吸盤25之電極板29施加直流電壓，將邊緣環30吸著於靜電吸盤25上。自簇射頭24噴出之處理氣體以如上方式電漿化，藉由以電漿生成之自由基或離子蝕刻晶圓W之表面。
繼而，對圖1所示之電極板29之設置形態進行說明。圖2係示出第1實施方式之電極板之設置形態之一例之圖。如圖2所示，2個電極板29設於靜電吸盤25之外周部25b之內部之對應於邊緣環30之區域。於下文中，將2個電極板29中之內側之電極板29作為內周側電極板29-1，將外側之電極板29作為外周側電極板29-2。
內周側電極板29-1環狀地配置於邊緣環30之內周側。外周側電極板29-2環狀地配置於邊緣環30之外周側。內周側電極板29-1及外周側電極板29-2與直流電源28電性連接。再者，於本實施方式中，對自1個直流電源28將電力供給至內周側電極板29-1及外周側電極板29-2之情形進行說明，但亦可對應於內周側電極板29-1及外周側電極板29-2設置2個直流電源28，個別地供給電力。
電漿處理裝置1對內周側電極板29-1及外周側電極板29-2施加電壓，而使邊緣環30靜電吸著。然而，存在產生電荷遷移至邊緣環30之遷移，從而降低邊緣環30之吸著力之情形。
靜電吸盤25之介電膜之材質為陶瓷。作為陶瓷，例如，可列舉氧化鋁板、氧化鋁熔射、氧化釔板、氧化釔熔射等。此種陶瓷具有溫度越高電阻率越低之傾向。因此，於高溫、高偏壓環境下，產生電荷自邊緣環30向構成靜電吸盤25之介電膜遷移，靜電吸盤25之吸著力降低之現象。
圖3係模式性地表示先前技術之電荷之遷移之圖。於圖3簡略地示出靜電吸盤25之外周部25b之構成。靜電吸盤25包含內周側電極板29-1及外周側電極板29-2。例如，如先前技術，對內周側電極板29-1及外周側電極板29-2施加固定之正電壓，進行邊緣環30之吸著。此時，例如，如圖3所示，邊緣環30之負電荷向內周側電極板29-1及外周側電極板29-2上部之介電膜遷移，因此邊緣環30對於靜電吸盤25之吸著力降低。
於電漿處理裝置1中，若邊緣環30對於靜電吸盤25之吸著力降低，則供給至邊緣環30與靜電吸盤25之間之導熱氣體之洩漏變大。
於電漿處理裝置1中，若導熱氣體之洩漏變大，則自邊緣環30散熱之效率降低，且由於來自電漿處理之熱導致邊緣環30成為高溫，電漿處理之處理特性發生變動。又，於電漿處理裝置1中，若導熱氣體之洩漏變大，則真空度降低，變為電漿之特性，電漿處理之處理特性發生變動。
因此，例如，如專利文獻1，考慮於電漿處理之期間中，對內周側電極板29-1及外周側電極板29-2週期性地施加不同極性之電壓。
然而，電漿亦受到對內周側電極板29-1及外周側電極板29-2所施加之電壓之影響。因此，於電漿處理中欲切換對內周側電極板29-1及外周側電極板29-2施加之電壓，而使所要遷移之電荷量減少之情形時，需要使切換極性之時機或次數最佳化。電漿處理具有各種各樣之製程配方。由於電漿處理而遷移之電荷量根據電漿處理之製程配方而不同。因此，使各電漿處理之製程配方最佳化需要較多步驟數。
因此，本實施方式之電漿處理裝置1中，按電漿處理之處理單位，對內周側電極板29-1及外周側電極板29-2施加不同極性之電壓。控制部50以按電漿處理之處理單位週期性地施加不同極性之電壓之方式控制直流電源28。不同極性之電壓較佳為除極性不同以外，為相同程度之電壓。不同極性之電壓例如可為+3000 V與-3000 V等絕對值相同而極性不同之電壓。例如，於針對每個晶圓W，對晶圓W進行電漿處理後再實施後處理之情形時，控制部50以按電漿處理及後處理之單位，對內周側電極板29-1及外周側電極板29-2施加絕對值相同而極性不同之電壓之方式控制直流電源28。又，例如，於更換晶圓W並對各晶圓W連續地實施電漿處理之情形時，控制部50以按特定片數之晶圓W，對內周側電極板29-1及外周側電極板29-2施加絕對值相同而極性不同之電壓之方式控制直流電源28。
又，控制部50於設有複數個電極板29之情形時，對相鄰之電極板29施加極性不同之電壓。例如，控制部50以按各處理單位，對內周側電極板29-1及外周側電極板29-2施加絕對值相同而極性不同之電壓之方式控制直流電源28。
此處，對使向電極板29施加之電壓變化之變化方式之具體例進行說明。首先，對使按電漿處理及後處理之單位向電極板29施加之電壓變化之變化方式進行說明。
圖4係模式性地示出第1實施方式之施加電壓之變化方式之一例之圖。圖4示出對連續之2片晶圓W分別依序實施電漿處理及後處理之情形時，對內周側電極板29-1及外周側電極板29-2施加之電壓之變化方式。後處理於未載置晶圓W之狀態下為清洗因電漿處理所產生之沈積物等之無晶圓乾洗。以下，亦將無晶圓乾洗稱為WLDC。再者，後處理並非限定於無晶圓乾洗，可為任意處理，只要係於電漿處理之後實施之處理即可。
控制部50以按電漿處理及後處理(例如WLDC)之單位對內周側電極板29-1及外周側電極板29-2施加不同極性之電壓之方式控制直流電源28。又，控制部50以按各處理單位對內周側電極板29-1及外周側電極板29-2施加不同極性之電壓之方式控制直流電源28。
例如，圖4之情形時，於1片晶圓W之電漿處理中，對內周側電極板29-1施加正極性之特定之電壓，對外周側電極板29-2施加負極性之特定之電壓。藉此，於邊緣環30之內側，由於對內周側電極板29-1施加正電壓而於邊緣環30產生負電荷，從而吸著邊緣環30。所產生之負電荷之一部分遷移(Migration)至靜電吸盤25之介電膜。於邊緣環30之外側，由於對外周側電極板29-2施加負電壓而於邊緣環30產生正電荷，從而吸著邊緣環30。所產生之正電荷之一部分遷移至靜電吸盤25之介電膜。
於1片之WLDC中，切換對內周側電極板29-1及外周側電極板29-2施加之電壓之極性，對內周側電極板29-1施加負極性之特定之電壓，對外周側電極板29-2施加正極性之特定之電壓。藉此，於邊緣環30之內側，因對內周側電極板29-1施加了負電壓，而於邊緣環30產生正電荷。又，於邊緣環30之外側，因對外周側電極板29-2施加了正電壓，而於邊緣環30產生負電荷。於邊緣環30之內側，對內周側電極板29-1施加負電壓，並且亦存在於1片之電漿處理中遷移至靜電吸盤25之介電膜之負電荷，因此邊緣環30之吸著力提高。於邊緣環30之外側，亦對外周側電極板29-2施加正電壓，並且亦存在於1片之電漿處理中遷移至靜電吸盤25之介電膜之正電荷，因此邊緣環30之吸著力提高。於邊緣環30之內側，已遷移至靜電吸盤25之介電膜之負電荷緩緩向邊緣環30遷移。於邊緣環30之外側，已遷移至靜電吸盤25之介電膜之正電荷緩緩向邊緣環30遷移。再者，以下，將已遷移至靜電吸盤25之介電膜之電荷向邊緣環30遷回之過程稱為再遷移(Remigration)。
於2片晶圓W之電漿處理中，與1片之WLDC同樣，對內周側電極板29-1施加負極性之特定之電壓，對外周側電極板29-2施加正極性之特定之電壓。藉此，於邊緣環30之內側，因對內周側電極板29-1施加負電壓，而於邊緣環30產生正電荷。又，於邊緣環30之外側，因對外周側電極板29-2施加正電壓，而於邊緣環30產生負電荷。於邊緣環30之內側，對內周側電極板29-1施加負電壓，並且亦存在於1片之電漿處理中遷移至靜電吸盤25之介電膜之負電荷，因此邊緣環30之吸著力提高。於邊緣環30之外側，亦對外周側電極板29-2施加正電壓，並且亦存在於1片之電漿處理中遷移至靜電吸盤25之介電膜之正電荷，因此邊緣環30之吸著力提高。於邊緣環30之內側，已遷移至靜電吸盤25之介電膜之負電荷向邊緣環30再遷移。於邊緣環30之外側，已遷移至靜電吸盤25之介電膜之正電荷向邊緣環30再遷移。
於2片之WLDC中，切換對內周側電極板29-1及外周側電極板29-2施加之電壓之極性，對內周側電極板29-1施加正極性之特定之電壓，對外周側電極板29-2施加負極性之特定之電壓。藉此，於邊緣環30之內側，因對內周側電極板29-1施加正電壓，而於邊緣環30產生負電荷而吸著邊緣環30。於邊緣環30之外側，因對外周側電極板29-2施加負電壓，而於邊緣環30產生正電荷而吸著邊緣環30。
此處，因電漿處理而遷移之電荷量根據電漿處理之製程配方而不同。又，一般而言，對晶圓W進行之電漿處理及WLDC中，對晶圓W進行之電漿處理於高溫、高偏壓環境下實施，處理時間亦較長，因此遷移之電荷量變多。例如，於將因晶圓W之電漿處理所遷移之電荷量記為MA，將因WLDC而再遷移之電荷量記為RA之情形時，電荷量之差ΔA如以下之式(1)所示。
ΔA＝MA−RA＞0・・・(1)
因此，例如於單純地切換於電漿處理及WLDC中對內周側電極板29-1及外周側電極板29-2施加之電壓之極性之情形時，每當晶圓W之處理片數增加，電荷量之差ΔA便會累計。結果導致邊緣環30之吸著力降低，供給至邊緣環30與靜電吸盤25之間之導熱氣體之洩漏變大。
因此，於本實施方式中，按電漿處理及WLDC之單位使對電極板29之施加電壓變化。圖4中，於實施電漿處理之後且於實施WLDC之前的時間點，切換對電極板29施加之電壓。藉此，如圖4所示，於第1片之電漿處理與第2片之電漿處理、及第1片之WLDC與第2片之WLDC時，對內周側電極板29-1及外周側電極板29-2施加之電壓之極性相反。即，將2片作為1個組合，第1片與第2片中對內周側電極板29-1及外周側電極板29-2施加之電壓之極性相反。第1片與第2片之電漿處理及WLDC除對內周側電極板29-1及外周側電極板29-2施加之電壓極性以外，製程配方均相同，因此認為遷移之電荷量相同。第1片與第2片之電壓之極性相反，因此遷移之電荷量之差ΔA相反，故如以下之式(2)所示，可藉由將2片作為1個組合來抵消電荷之遷移。
ΔA(第1片)−ΔA(第2片)＝0・・・(2)
藉此，於晶圓W之處理片數增加之情形時，亦可維持邊緣環30相對於靜電吸盤25之吸著力。藉此，可抑制供給至邊緣環30與靜電吸盤25之間之導熱氣體之洩漏。
其次，對更換晶圓W且對各晶圓W連續地實施電漿處理之情形時，按特定片數之晶圓W單位使對電極板29之施加電壓變化之變化方式進行說明。圖5係模式性地示出第1實施方式之施加電壓之變化方式之一例之圖。圖5示出於連續地對4片晶圓W實施電漿處理之情形時對內周側電極板29-1及外周側電極板29-2之施加電壓之變化方式。控制部50以每處理1片晶圓W，便對內周側電極板29-1及外周側電極板29-2施加不同極性之特定之電壓之方式，控制直流電源28。於圖5之例中，每處理1片晶圓W，對於內周側電極板29-1及外周側電極板29-2，相互交替地施加正與負之特定之電壓。於此情形時，亦可將2片作為1個組合來抵消遷移之電荷量。例如，於將晶圓W因電漿處理所遷移之電荷量記為MA之情形時，第1片與第2片之電荷量MA相反，因此如以下之式(3)所示，可將2片作為1個組合來抵消電荷之遷移。
MA(第1片)−MA(第2片)＝0・・・(3)
藉此，即便於晶圓W之處理片數增加之情形時，亦可維持邊緣環30相對於靜電吸盤25之吸著力。藉此，可抑制供給至邊緣環30與靜電吸盤25之間之導熱氣體之洩漏。
繼而，對測定導熱氣體之洩漏量之實驗之結果進行說明。於實驗中，邊更換晶圓W，邊對每個晶圓W分別實施電漿處理及後處理。後處理設為無晶圓乾洗(WLDC)。作為本實施方式之例，實施如圖6之「實施方式」所示之電壓之施加方式。圖6係對電漿處理及WLDC之電壓之施加方式進行說明之圖。於圖6模式性地示出於電漿處理及WLDC中對內周側電極板29-1及外周側電極板29-2施加之電壓之施加方式。與圖4同樣，實施方式係於電漿處理及WLDC之單位，於電漿處理及WLDC之間切換所要施加之電壓之極性。又，於實施方式中，與圖4同樣，以對內周側電極板29-1及外周側電極板29-2施加不同極性之電壓之方式進行切換。電漿處理之「+，−/−，+」及WLDC處理之「−，+/+，−」分別表示將2片作為1個組合之電壓之施加方式。「/」之左側表示第1片之電壓之施加方式，「/」之右側表示第2片之電壓之施加方式。又，於第1片及第2片之電壓之施加方式中，「，」之左側表示內周側電極板29-1之電壓之施加方式，「，」之右側表示外周側電極板29-2之電壓之施加方式。例如，「+，−/−，+」表示對第1片之內周側電極板29-1施加正電壓，對第1片之外周側電極板29-2施加負電壓。又，「+，−/−，+」表示對第2片之內周側電極板29-1施加負電壓，對第2片之外周側電極板29-2施加正電壓。
進行實驗之電漿處理包括4個步驟，即工序P1～P4。圖7係對電漿處理之電壓之施加方式進行說明之圖。於電漿處理之工序P1～P4中，使對內周側電極板29-1及外周側電極板29-2施加之電壓不發生變化，維持相同狀態。
例如，「雙極性(Bipolar)」表示將2片作為1個組合之第1片晶圓W之電漿處理之工序P1～P4中之電壓之施加方式。「，」之左側表示內周側電極板29-1之電壓之施加方式，「，」之右側表示外周側電極板29-2之電壓之施加方式。例如，與圖4同樣，於將2片作為1個組合之第1片晶圓W之電漿處理中，對內周側電極板29-1施加正電壓，對外周側電極板29-2施加負電壓。「反向雙極性(Anti Bipolar)」表示將2片作為1個組合之第2片晶圓W之電漿處理之工序P1～P4中之電壓之施加方式。於將2片作為1個組合之第2片晶圓W之電漿處理中，對內周側電極板29-1施加負電壓，對外周側電極板29-2施加正電壓。
實施方式之電壓之施加方式重複如下過程：對於內周側電極板29-1及外周側電極板29-2，於電漿處理中施加與剛進行之WLDC相同之電壓，切換於WLDC中所施加之電壓之極性。
又，作為比較例，實施如圖6之「比較例」所示之電壓之施加方式。比較例之施加方式單純地切換於電漿處理及WLDC中對內周側電極板29-1及外周側電極板29-2施加之電壓之極性。於電漿處理中，對內周側電極板29-1施加正電壓，對外周側電極板29-2施加負電壓。於WLDC中，對內周側電極板29-1施加負電壓，對外周側電極板29-2施加正電壓。於電漿處理中，僅進行圖7之「Bipolar」所示之方式之電壓之施加。
圖8係示出測定比較例之施加方式之導熱氣體之洩漏量之實驗之結果之一例之圖。圖8示出使用圖6所示之比較例之施加方式對15片晶圓W實施處理之情形時關於第1片與第15片晶圓W之工序P1～P4之導熱氣體(氦氣)之洩漏量。如圖8所示，於比較例之施加方式中，第15片之工序P1～P4之導熱氣體之洩漏量與第1片相比增加。圖9係表示比較例之施加方式下的每個晶圓W之導熱氣體之平均洩漏量之圖。圖9示出使用圖6所示之比較例之施加方式對15片晶圓W實施處理之情形時第1片至第15片之工序P1～P4中之導熱氣體(氦氣)之平均洩漏量。可判斷出工序P1～P4自第1片至第15片平均洩漏量增加，且片數越多則導熱氣體之洩漏量越多。考慮洩漏量如此增加之原因為如上所述，每增加晶圓W之處理片數，電荷量之差ΔA得到累計而成之結果。
圖10係示出測定實施方式之施加方式之導熱氣體之洩漏量之實驗之結果之一例的圖。圖10示出使用上述圖6及圖7所示之實施方式之施加方式對15片晶圓W實施處理之情形時第1片與第15片晶圓W中之導熱氣體(氦氣)之洩漏量。如圖10所示，於實施方式之施加方式中，第1片與第15片之工序P1～P4之導熱氣體之洩漏量為相同程度之較低狀態。圖11係表示實施方式之施加方式下之每個晶圓W之導熱氣體之平均洩漏量之圖。圖11示出使用圖6所示之實施方式之施加方式對15片晶圓W實施處理之情形時第1片至第15片之工序P1～P4中之導熱氣體(氦氣)之平均洩漏量。可判斷工序P1～P4中自第1片至第15片之平均洩漏量未增加，而是大致固定地推移。
如此，實施方式之施加方式於晶圓W之處理片數增加之情形時亦可抑制導熱氣體之洩漏。
再者，施加電壓之變化之方式並非限定於此。例如，如圖4之例所示，於按電漿處理及後處理之單位，對內周側電極板29-1及外周側電極板29-2施加不同極性之電壓之情形時，可於後處理與下一電漿處理之間切換電壓之極性。圖12係模式性地示出第1實施方式之施加電壓之變化方式之一例之圖。於圖12之例中，於第1片之WLDC與第2片之電漿處理之間切換對內周側電極板29-1及外周側電極板29-2施加之電壓之極性。此時，亦將2片作為1個組合，於第1片與第2片中對內周側電極板29-1及外周側電極板29-2施加之電壓之極性相反。因此，可藉由將2片作為1個組合來抵消電荷之遷移。
又，於圖4之例中，對將2片作為1個組合，於第1片與第2片中對內周側電極板29-1及外周側電極板29-2施加之電壓之極性相反之情形進行說明，但並非限定於此。可將2n片(n係1以上之自然數)作為1個組合，使第1片至第n片、及第n+1片至第2n片中對內周側電極板29-1及外周側電極板29-2施加之電壓之極性相反。
又，於圖5之例中，對每處理1片晶圓W便切換對電極板29施加之電壓之極性之情形進行說明，但並非限定於此。亦可每處理複數片晶圓W便切換對電極板29施加之電壓之極性。
又，電極板29可於外周部25b形成1個，亦可形成3個以上。
圖13A係模式性地示出第1實施方式之施加電壓之變化方式之一例之圖。圖13A之例示出於外周部25b形成1個電極板29之情形時之施加電壓之變化方式之一例。例如，控制部50可按電漿處理之處理單位，控制直流電源28，對電極板29施加不同極性之電壓。例如，於針對每個晶圓W，對晶圓W實施電漿處理後再實施後處理之情形時，控制部50以按電漿處理及後處理之單位，對電極板29施加絕對值相同而極性不同之電壓之方式控制直流電源28。又，例如，於更換晶圓W而對各晶圓W連續地實施電漿處理之情形時，控制部50以按特定片數之晶圓W，對內周側電極板29-1及外周側電極板29-2施加絕對值相同而極性不同之電壓之方式控制直流電源28。
圖13B係模式性地示出第1實施方式之施加電壓之變化方式之一例之圖。圖13B之例示出於外周部25b形成一組3個電極板29(29-1、29-2、29-3)之情形時之施加電壓之變化方式之一例。例如，控制部50可按電漿處理之處理單位，控制直流電源28，對電極板29-1、29-2、29-3施加不同極性之電壓。例如，於針對每個晶圓W，對晶圓W實施電漿處理後再實施後處理之情形時，控制部50以按電漿處理及後處理之單位，對電極板29-1、29-2、29-3施加絕對值相同而極性不同之電壓之方式控制直流電源28。又，例如，於更換晶圓W而對各晶圓W連續地實施電漿處理之情形時，控制部50以按特定片數之晶圓W，對電極板29-1、29-2、29-3施加絕對值相同而極性不同之電壓之方式控制直流電源28。又，控制部50於設有複數個電極板29之情形時，對相鄰之電極板29施加極性不同之電壓。例如，控制部50以對電極板29-1、29-3施加正電壓，對電極板29-2施加負電壓之方式控制直流電源28。又，控制部50以對電極板29-1、29-3施加負電壓，對電極板29-2施加正電壓之方式控制直流電源28。
又，電極板29可在外周部25b沿環狀之圓周方向排列配置複數個。
圖14係示出第1實施方式之電極板之設置形態之一例之圖。於圖14中，上部示出自上方觀察靜電吸盤25之外周部25b之概略圖，下部示出自側面觀察靜電吸盤25之外周部25b之概略圖。於圖14之例中，3個電極板29(29-1、29-2、29-3)於外周部25b沿圓周方向排列配置。於此情形時，控制部50亦可按電漿處理之處理單位，控制直流電源28，對電極板29-1、29-2、29-3施加不同極性之電壓。
又，本實施方式之電漿處理裝置1係對控制部50控制直流電源28，將對電極板29施加之電壓週期性地切換為不同極性之情形進行了說明，但並非限定於此。電漿處理裝置1之直流電源28可自主地將對電極板29施加之電壓週期性地切換為不同極性。
如此，第1實施方式之電漿處理裝置1具有載置台(基座11)、電極(電極板29)、及電壓施加部(直流電源28)。載置台載置作為電漿處理對象之基板(晶圓W)，且以包圍基板周圍之方式載置環構件(邊緣環30)。電極設於載置台之內部之至少對應於環構件之區域。電壓施加部按電漿處理之處理單位，對電極施加不同極性之電壓。藉此，電漿處理裝置1於實施各種各樣製程配方之電漿處理之情形時，亦可簡便地抑制環構件(邊緣環30)之吸著力之降低。結果，電漿處理裝置1可確保靜電吸盤25與邊緣環30所夾之空間之密閉性，且可於電漿處理期間，抑制供給至邊緣環30與靜電吸盤25所夾之空間之導熱氣體之洩漏量之增大。
又，於第1實施方式中，於更換基板，對各基板連續地實施電漿處理之情形時，將電漿處理之處理單位定義為特定片數之基板單位。又，於針對每個基板，對基板實施電漿處理後再實施後處理之情形時，將電漿處理之處理單位定義為電漿處理及後處理之單位。藉此，電漿處理裝置1可消除電荷之遷移，因此可抑制邊緣環30之吸著力之降低。
又，於第1實施方式中，電極(電極板29-1、29-2、29-3)相對於環構件之徑向設有複數個。藉此，電漿處理裝置1可控制對每個電極板29施加之電壓，因此可控制每個電極板29之吸著力。
又，於第1實施方式中，對相鄰之電極(電極板29-1、29-2、29-3)施加極性不同之電壓。藉此，電漿處理裝置1可提高每個電極板29之吸著力。
(第2實施方式) 接下來，對第2實施方式進行說明。圖15係表示第2實施方式之電漿處理裝置1之概略構成之剖視圖。第2實施方式之電漿處理裝置1為與圖1所示之第1實施方式之電漿處理裝置1局部相同之構成，因此對同一部分標記相同符號並省略說明，主要對不同部分進行說明。
第2實施方式之電漿處理裝置1中，於記憶部53記憶電荷遷移資訊53a。電荷遷移資訊53a記憶有每種電漿處理之靜電吸盤25與邊緣環30之間之電荷之遷移量。
圖16係模式性地示出第2實施方式之電荷遷移資訊53a之資料構成之一例之圖。電荷遷移資訊53a記憶有每種電漿處理所遷移之電荷量。每種電漿處理所遷移之電荷量由實驗或模擬求得而設定。例如，電荷遷移資訊53a將電漿處理a所遷移之電荷量記憶為3，將電漿處理b所遷移之電荷量記憶為1，將電漿處理c所遷移之電荷量記憶為12。
於開始基板處理前，控制部50基於與所要實施之電漿處理之種類相應之電荷遷移資訊53a，以根據所要實施之電漿處理之種類，避免靜電吸盤25與邊緣環30之間所遷移之電荷量超過某閾值之方式，按所要實施之電漿處理之處理單位，來決定對電極板29施加之電壓之極性之施加方式。所謂閾值，例如意指由於電荷自邊緣環30向靜電吸盤25遷移，而使邊緣環30之吸著力降低，邊緣環30自靜電吸盤25脫離時，所遷移之電荷量。電荷量之閾值可記憶於記憶部53，亦可自使用者介面52等外部進行設定。例如，記憶部53中將電荷量之閾值記憶為10。於開始電漿處理a前，控制部50根據電漿處理a之電荷遷移資訊53a及閾值，決定對電極板29施加之電壓之極性之施加方式。具體而言，於電漿處理a所遷移之電荷量為3，閾值為10之情形時，若於電漿處理a中處理4片基板，則所遷移之電荷量為3×4＝12，超過閾值，因此能夠以相同極性施加之片數最多為3片。因此，控制部50決定進行每3片切換極性之控制。但是，控制部50亦可決定進行每1片或每2片切換極性之控制。又，作為其他例，於電漿處理a與作為後處理之電漿處理b之處理開始前，根據電漿處理a、電漿處理b之電荷遷移資訊53a及閾值，決定對電極板29施加之電壓之極性之施加方式。具體而言，於電漿處理a、電漿處理b所遷移之電荷量分別為3、1，閾值為10之情形時，處理1片基板所遷移之電荷量為3+1＝4，故若要處理3片基板，則所遷移之電荷量為4×3＝12，超過閾值，因此能夠以相同極性施加之片數最多為2片。因此，控制部50決定進行每2片切換極性之控制。但是，控制部50亦可決定進行每1片切換極性之控制。關於電漿處理a與作為後處理之電漿處理b之處理例，算出將電漿處理a與電漿處理b設為相同極性(若電漿處理a中之內周側電極板29-1：+、外周側電極板29-2：−，則電漿處理b中之內周側電極板29-1：+、外周側電極板29-2：−)所遷移之電荷量，但亦可切換電漿處理a與電漿處理b之極性(若電漿處理a中之內周側電極板29-1：+、外周側電極板29-2：−，則於電漿處理b中之內周側電極板29-1：−、外周側電極板29-2：+)而算出。即，處理1片基板所遷移之電荷量為3+(−1)＝2，故若要處理6片基板，則所遷移之電荷量為2×6＝12，超過閾值，因此能夠以相同極性施加之片數最大為5片。因此，控制部50可決定進行每5片切換極性之控制，此時，亦可決定進行每1～4片切換極性之控制。再者，於電漿處理c之處理開始前，電漿處理c所遷移之電荷量及閾值分別記憶為12及10，若控制部50根據該等資訊直接開始處理，則有於處理第1片基板時邊緣環自靜電吸盤脫離之虞，因此亦可輸入禁止處理開始之通知。
如此，第2實施方式之電漿處理裝置1於開始基板處理前，基於與所要實施之電漿處理之種類相應之電荷遷移資訊及閾值，決定所要實施之電漿處理之每個處理單位之電壓之極性之施加方式，使對電極施加之電壓之極性變化。例如，電漿處理裝置1基於電荷遷移資訊53a，以根據所要實施之電漿處理之種類使電荷之遷移減少的方式，按所要實施之電漿處理之處理單位，使對電極施加之電壓之極性變化。藉此，電漿處理裝置1於實施各種電漿處理之情形時，亦可抑制邊緣環30之吸著力之降低，又，能夠事先防止例如於處理第1片基板時邊緣環自靜電吸盤脫離之故障。
以上，對實施方式進行了說明，但應認為本文所揭示之實施方式全部方面均為例示，而非限制。實際上，上述實施方式能夠以多種形態實現。又，上述實施方式可於不脫離申請專利範圍及其主旨之範圍內，以各種形態進行省略、置換、變更。
例如，於實施方式中，以將電漿處理裝置1構成為電容耦合電漿(CCP：Capacitively Coupled Plasma)之電漿蝕刻裝置之情形為例進行說明，但並不限定於上述實施方式，能夠構成各種變化態樣。例如，上述電漿處理裝置1為CCP型電漿處理裝置1，但亦能夠採用為任意電漿處理裝置1。例如，電漿處理裝置1可應用感應耦合電漿(ICP：Inductively Coupled Plasma)、徑向線縫隙天線(Radial Line Slot Antenna)、電子回旋共振電漿(ECR：Electron Cyclotron Resonance Plasma)、螺旋波電漿(HWP：Helicon Wave Plasma)中之任一類型。
又，於實施方式中，以將基板作為半導體晶圓之情形為例進行說明，但並非限定於此。半導體晶圓可為矽，亦可為GaAs、SiC、GaN等化合物半導體。進而，基板並非限定於半導體晶圓，亦可應用於液晶顯示裝置等FPD(平板顯示器)所用之玻璃基板、或陶瓷基板等。
1:電漿處理裝置 10:處理容器 11:基座 12:筒狀保持構件 13:筒狀支持部 14:排氣路 15:擋板 16:排氣口 17:排氣管 18:排氣裝置 19:搬入搬出口 20:閘閥 21a:第1高頻電源 21b:第2高頻電源 22a:第1整合器 22b:第2整合器 24:簇射頭 25:靜電吸盤 25a:中心部 25b:外周部 26:電極板 27:直流電源 28:直流電源 29:電極板 29-1:內周側電極板 29-2:外周側電極板 29-3:電極板 30:邊緣環 31:冷媒室 32:冷卻器單元 33,34:配管 35:導熱氣體供給部 36:氣體供給管線 36a:晶圓側管線 36b:邊緣環側管線 37:電極板 37a:氣體通氣孔 38:電極支持體 38a:氣體導入口 39:緩衝室 40:處理氣體供給部 41:氣體供給配管 42:磁鐵 50:控制部 51:製程控制器 52:使用者介面 53:記憶部 53a:電荷遷移資訊 W:晶圓
圖1係表示第1實施方式之電漿處理裝置之概略構成之剖視圖。 圖2係示出第1實施方式之電極板之設置形態之一例之圖。 圖3係模式性地表示先前技術之電荷之遷移之圖。 圖4係模式性地示出第1實施方式之施加電壓之變化方式之一例之圖。 圖5係模式性地示出第1實施方式之施加電壓之變化方式之一例之圖。 圖6係說明電漿處理及WLDC之電壓之施加方式之圖。 圖7係說明電漿處理之電壓之施加方式之圖。 圖8係示出對比較例之施加方式下之導熱氣體之洩漏量進行測定所得之實驗結果之一例的圖。 圖9係示出比較例之施加方式下之每個晶圓之導熱氣體之平均洩漏量的圖。 圖10係示出對實施方式之施加方式下之導熱氣體之洩漏量進行測定所得之實驗之結果之一例的圖。 圖11係示出實施方式之施加方式下之每個晶圓之導熱氣體之平均洩漏量的圖。 圖12係模式性地示出第1實施方式之施加電壓之變化方式之一例的圖。 圖13A係模式性地示出第1實施方式之施加電壓之變化方式之一例的圖。 圖13B係模式性地示出第1實施方式之施加電壓之變化方式之一例的圖。 圖14係示出第1實施方式之電極板之設置形態之一例的圖。 圖15係表示第2實施方式之電漿處理裝置之概略構成之剖視圖。 圖16係模式性地示出第2實施方式之電荷遷移資訊之資料構成之一例的圖。
25:靜電吸盤
25b:外周部
29:電極板
29-1:內周側電極板
29-2:外周側電極板
30:邊緣環

Claims (23)

  1. 一種靜電吸著方法，其對於載置作為電漿處理對象之基板且以包圍上述基板之周圍之方式載置環構件的載置台之內部的至少對應於環構件之區域中設置的電極，按電漿處理之每處理單位，施加不同極性之電壓。
  2. 如請求項1之靜電吸著方法，其中上述處理單位係：於更換上述基板而對各基板連續地實施電漿處理之情形時，定義為特定片數之基板單位；於按每上述基板，對上述基板實施電漿處理後再實施後處理之情形時，定義為上述電漿處理及上述後處理之單位。
  3. 如請求項1之靜電吸著方法，其中上述電極相對於上述環構件之徑向設置有複數個。
  4. 如請求項2之靜電吸著方法，其中上述電極相對於上述環構件之徑向設置有複數個。
  5. 如請求項3之靜電吸著方法，其對相鄰之上述電極施加不同極性之電壓。
  6. 如請求項4之靜電吸著方法，其 對相鄰之上述電極施加不同極性之電壓。
  7. 如請求項2之靜電吸著方法，其中上述後處理係在未於上述載置台載置上述基板之狀態下實施之乾洗。
  8. 如請求項7之靜電吸著方法，其於上述電漿處理與上述乾洗之間切換對上述電極施加之電壓之極性。
  9. 如請求項1至8中任一項之靜電吸著方法，其於基板處理開始前，基於與所要實施之電漿處理之種類相應的電荷遷移資訊及閾值，決定所要實施之電漿處理之每個處理單位的電壓之極性之施加方式，使對電極施加之電壓之極性變化。
  10. 一種電漿處理裝置，其具有：載置台，其載置作為電漿處理對象之基板，且以包圍上述基板之周圍之方式載置環構件；電極，其設於上述載置台之內部之至少對應於環構件之區域；及電壓施加部，其按電漿處理之每處理單位，對上述電極施加不同極性之電壓。
  11. 如請求項10之電漿處理裝置，其中 上述處理單位係：於更換上述基板而對各基板連續地實施電漿處理之情形時，定義為特定片數之基板單位；於按每上述基板，對上述基板實施電漿處理後再實施後處理之情形時，定義為上述電漿處理及上述後處理之單位。
  12. 如請求項10或11之電漿處理裝置，其中上述電極相對於上述環構件之徑向設置有複數個。
  13. 如請求項12之電漿處理裝置，其中上述電壓施加部對相鄰之上述電極施加不同極性之電壓。
  14. 如請求項11之電漿處理裝置，其中上述後處理係在未於上述載置台載置上述基板之狀態下實施之乾洗。
  15. 如請求項14之電漿處理裝置，其中上述電壓施加部於上述電漿處理與上述乾洗之間切換對上述電極施加之電壓之極性。
  16. 如請求項10或11之電漿處理裝置，其進而具有：控制部，其於基板處理開始前，基於與所要實施之電漿處理之種類相應的電荷遷移資訊及閾值，決定所要實施之電漿處理之每個處理單位的電壓之極性之施加方式，基於所決定之施加方式控制上述電壓施加部，使 對電極施加之電壓之極性變化。
  17. 如請求項10或11之電漿處理裝置，其中上述電極係：相對於上述環構件之徑向，於內周側與外周側環狀地設置有2個。
  18. 如請求項12之電漿處理裝置，其中上述電壓施加部對相鄰之上述電極施加不同極性，且絕對值相同之電壓。
  19. 如請求項17之電漿處理裝置，其中上述電壓施加部係：於將對上述基板之電漿處理與實施該電漿處理後之後處理作為處理單位重複實施之情形中，於對上述基板之電漿處理中對2個上述電極施加不同極性，且絕對值相同之電壓，於該電漿處理隨後之後處理中，切換對2個上述電極施加之電壓之極性。
  20. 如請求項19之電漿處理裝置，其中上述電壓施加部於上述後處理隨後之電漿處理中，對2個上述電極施加與緊接之前之後處理相同極性之電壓。
  21. 如請求項19之電漿處理裝置，其中上述後處理係乾洗。
  22. 如請求項17之電漿處理裝置，其中上述電壓施加部係：於重複實施對上述基板之電漿處理之情形中，於對上述基板之電漿處理中對2個上述電極施加不同極性，且絕對值相同之電壓，按每特定片數之上述基板實施電漿處理，切換對2個上述電極施加之電壓之極性。
  23. 如請求項17之電漿處理裝置，其中上述電壓施加部係：於重複實施對上述基板之電漿處理之情形中，於對上述基板之電漿處理中對2個上述電極施加不同極性，且絕對值相同之電壓，按每1片之上述基板實施電漿處理，切換對2個上述電極施加之電壓之極性。
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