JP5528391B2 - 基板のプラズマ処理方法 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態1に係るプラズマ処理装置の一例としてICP(誘導結合プラズマ)型のドライエッチング装置1の構成図を図1に示す。
まず、図6のフローチャートにおけるトレイ搬入処理(ステップS1)を実施する。具体的には、ドライエッチング装置1において、ゲートバルブ3aを開放状態とさせる。その後、4個の基板収容孔19にそれぞれ基板2が収容された状態のトレイ15を、搬送機構のハンド部により保持して、例えばロードロック室からゲートバルブ3aを通ってチャンバ3内に搬入する。
次に、エッチング処理(ステップS2)を実施する。具体的には、ガス供給部12からチャンバ3内にエッチング処理用のガスが供給されるとともに、圧力制御部13によりチャンバ3内は所定圧力に調整される。続いて、第1の高周波電源部7からICPコイル5に高周波電圧を印加する。これによりチャンバ3内にプラズマが発生する。
エッチング処理完了後のトレイ15は、図8(A)に示すように、トレイ支持部28上に接するように載置されている。トレイ支持部28にトレイ15を載置した状態でクリーニング処理を行うと、隙間Sが形成されていることにより、クリーニング処理によって除去したデポの多くは、側面26に再付着する。再付着したデポは処理を重ねるごとに堆積し、場合によっては、側面26に堆積したデポが基板保持部29の上面に回り込む。このような場合、基板2と基板保持部29との間に隙間が生じ、基板2と基板保持部29との間に冷却ガスとして供給されるHeガスがリークすることにより、Heガスの供給を制御する冷却ガス供給部45が制御限界に至り、基板2表面(特に基板2の周縁部分)のPSS加工の形状に影響を及ぼすおそれがある。それだけでなく、基板保持部29による基板2の確実な保持が阻害され、また、基板2とデポとの接触によりコンタミネーションが生じる可能性がある。したがって、このような側面26へのデポの堆積を抑制するため、トレイ15の位置(高さ)を、基板保持部29から基板2を持ち上げる位置まで上昇させて隙間Sを無くした状態とする。具体的には、エッチング処理が完了し、バイアス電圧の印加、エッチング処理用のガスの供給、ESC電極40への直流電圧(駆動電圧)の印加および冷却ガスの供給が停止された後、駆動機構17によりそれぞれのトレイ押上ロッド18を上昇させる(トレイ高さ変更処理)。図8(B)に示すように、トレイ押上ロッド18が上昇すると、その上端でトレイ15の下面15cが押し上げられ、トレイ15の基板支持部21と基板2の縁部2aの下面とが接触して、それぞれの基板2がトレイ15により支持された状態にて押し上げられ、基板保持部29の保持面31から浮き上がった状態(離れた状態)になる。このとき、基板2の縁部2aとトレイ15の基板支持部21との間に形成されていた隙間Sは無くなる。このようにして、第2プラズマ処理工程によって除去される副生成物の基板保持部29への付着を抑制する位置までトレイ15を上昇させる。
トレイ高さ変更処理の後、クリーニング処理を実施する(ステップS3)。具体的には、ガス供給部12からチャンバ3内にエッチング処理用のガスとは異なる種類のクリーニング処理用のガスが供給されるとともに、圧力制御部13によりチャンバ3内を所定圧力に調整する。続いて、第1の高周波電源部7からICPコイル5に高周波電圧を印加してチャンバ3内にプラズマを発生させる。このプラズマにより基板2の縁部2aおよびトレイ15の基板支持部21ならびにその近傍に付着しているデポが除去される。
続いて、チャンバ3内からそれぞれの基板2をトレイ15とともに搬出するトレイ搬出処理を実施する(ステップS4)。具体的には、駆動機構17によりそれぞれのトレイ押上ロッド18をさらに押上位置まで上昇させ、トレイ15を図9(A)、(B)に示す高さ(搬送高さ)に位置させる。その後、ゲートバルブ3aが開放されて、搬送機構のハンド部81がチャンバ3内に挿入される。さらにその後、図9(B)、(C)に示すように、4個の基板収容孔19にそれぞれ基板2が収容された状態のトレイ15が、トレイ押上ロッド18からハンド部81に受け渡されて、ゲートバルブ3aを通して、トレイ15に支持された状態の基板2が搬出される。
処理ガス種・流量: BCl3、200cc
処理圧力: 0.6Pa
ICPコイル印加パワー: 1400W
バイアス: 1600W
ESC電極への印加電圧: 2.0kV
冷却ガス圧力: 2.0kPa
処理時間: 10min
処理ガス種・流量: O2、200cc/CF4、200cc
処理圧力: 8.0Pa
ICPコイル印加パワー: 1800W
バイアス: 0W
ESC電極への印加電圧: 0kV
冷却ガス圧力: 0kPa
処理時間: 2min
この場合、クリーニング処理の開始からトレイ高さ変更処理の開始までの時間は、短くする方が好ましく、さらにその間における冷却ガスのチャンバ内部の圧力との差圧はゼロである方が好ましい。
次に、本発明の実施形態2に係るプラズマ処理方法ついて説明する。上記実施形態1では、デポの基板保持部29への付着を抑制する位置として、基板2の縁部2aとトレイ15の基板支持部21との間の隙間Sを無くした状態でクリーニング処理を実施する場合について説明したが、本実施形態2では、基板2の縁部2aとトレイ15の基板支持部21との間の隙間Sを小さくした状態でクリーニング処理を実施するものである。装置については、実施形態1と同じ装置を用いるため、同一の構成部材には同じ参照番号を付してその説明を省略する。以下に本実施形態2と実施形態1との相違点を主体として説明を行う。
クリーニング処理が終わると、チャンバ3内からそれぞれの基板2をトレイ15とともに搬出するトレイ搬出処理を実施する(ステップS4)。それぞれのトレイ押上ロッド18をさらに上昇させることで、トレイ15の基板支持部21と基板2の縁部2aの下面とが接触して、それぞれの基板2がトレイ15により支持された状態にて押し上げられ、基板保持部29の保持面31から浮き上がる。そのままトレイ押上ロッド18を押上位置(トレイ15を搬送高さ)まで上昇させる。この場合も、実施形態1と同様に基板2と基板保持部29との間の残留静電吸着力を低減させる除電処理を行いながらトレイ搬出処理を行う。
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
2 基板
2a 縁部
3 チャンバ
3a ゲートバルブ
4 天板
5 ICPコイル
6 天板カバー部
7 第1の高周波電源部
9 基板ステージ
10 コイルカバー部
12 ガス供給部
13 圧力制御部
15 トレイ
15a トレイ本体
17 駆動機構
18 トレイ押上ロッド
19 基板収容孔
21 基板支持部
23 ステージ上部
24 金属ブロック
25 絶縁体
26 側面
28 トレイ支持部
29 基板保持部
30 ガイドリング
31 保持面
40 ESC電極
41 ESC駆動電源部
45 冷却ガス供給部
56 第2の高周波電源部
59 冷却ユニット
70 制御部
71 操作・入力部
72 表示部
73 搬送処理部
74 エッチング処理部
75 クリーニング処理部
76 除電処理部
77 運転条件記憶部
Claims (11)
- 基板が収容される複数の基板収容孔が設けられ、この基板収容孔の内壁から突出する基板支持部を有するトレイを用いて、基板支持部にその縁部が支持されて基板収容孔に収容された状態の複数の基板をチャンバ内に搬入する基板搬入工程と、
チャンバ内において、トレイ支持部とこのトレイ支持部から上向きに突出する複数の基板保持部とを有する基板ステージに対して、トレイ支持部上にトレイを載置するとともにそれぞれの基板保持部上に基板を載置することで、基板保持部の端縁よりはみ出した基板の縁部と基板支持部との間に隙間を形成した状態とする基板載置工程と、
トレイおよびそれぞれの基板が基板ステージ上に載置された状態にて、チャンバ内へ処理ガスを供給すると共にチャンバ内の圧力を調整して、それぞれの基板に対するプラズマ処理を行う第1プラズマ処理工程と、
チャンバ内へ処理ガスを供給すると共にチャンバ内の圧力を調整してプラズマ処理を実施し、第1プラズマ処理工程の実施により基板の縁部と基板支持部とに付着した副生成物を除去する第2プラズマ処理工程と、
第2プラズマ処理工程の終了後、基板支持部により基板の縁部を支持した状態にて、トレイとともにそれぞれの基板をチャンバ内より搬出する基板搬出工程とを含み、
第2プラズマ処理工程において、第2プラズマ処理工程によって除去される副生成物の基板保持部への付着を抑制する位置までトレイを上昇させた状態にてプラズマ処理を実施する、基板のプラズマ処理方法。 - 第1プラズマ処理工程の終了後、第2プラズマ処理工程を実施する際に、第1プラズマ処理工程における処理ガスとは異なる種類の処理ガスに切り換えるとともに、第1プラズマ処理工程における圧力よりも高い圧力にて第2プラズマ処理工程を行う、請求項1に記載の基板のプラズマ処理方法。
- 第1プラズマ処理工程において、それぞれの基板を静電吸着により基板保持部に吸着保持するとともに、基板と基板保持部の間に所定の圧力で供給される冷却ガスにより冷却しながら、プラズマ処理を行い、
第1プラズマ処理工程の終了後、第2プラズマ処理工程を実施する際に、第1プラズマ処理工程における静電吸着の駆動電圧よりも低い駆動電圧に切り換えて静電吸着を行う、請求項2に記載の基板のプラズマ処理方法。 - 第2プラズマ処理工程を実施する際に、第1プラズマ処理工程における冷却ガスの圧力よりも低い圧力に切り換える、請求項3に記載の基板のプラズマ処理方法。
- 第2プラズマ処理工程を実施する際の静電吸着の駆動電圧と第2プラズマ処理工程におけるチャンバ内部の圧力と冷却ガスとの差圧がゼロである、請求項4に記載の基板のプラズマ処理方法。
- 基板としてサファイア基板を用い、第1プラズマ処理工程において、サファイア基板の表面に微小な凹凸構造を形成するプロセスを、プラズマ処理として行う、請求項3に記載の基板のプラズマ処理方法。
- 第1プラズマ処理工程における処理ガスとしてBCl3主体のガスを用い、第2プラズマ処理工程における処理ガスとしてO2/フッ素系ガスの混合ガスを用いる、請求項6に記載の基板のプラズマ処理方法。
- 第2プラズマ処理工程によって除去される副生成物の基板保持部への付着を抑制する位置は、トレイの基板支持部により基板の縁部を支持する高さである、請求項1に記載の基板のプラズマ処理方法。
- 第2プラズマ処理工程の前に、除電プラズマを発生させて、基板と基板保持部との間の残留静電吸着力を低減させる除電処理を行いながら前記基板の縁部を支持する高さまでトレイを上昇させる、請求項8に記載の基板のプラズマ処理方法。
- 第2プラズマ処理工程によって除去される副生成物の基板保持部への付着を抑制する位置は、トレイの基板支持部が基板の縁部に接触せずに隙間を保った高さである、請求項1に記載の基板のプラズマ処理方法。
- 第2プラズマ処理工程の終了後、除電プラズマを発生させて、基板と基板保持部との間の残留静電吸着力を低減させる除電処理を行いながら基板を前記基板保持部の保持面から浮き上がらせる、請求項10に記載の基板のプラズマ処理方法。
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