JP6159172B2 - 温度制御方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents
温度制御方法及びプラズマ処理装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6159172B2 JP6159172B2 JP2013133414A JP2013133414A JP6159172B2 JP 6159172 B2 JP6159172 B2 JP 6159172B2 JP 2013133414 A JP2013133414 A JP 2013133414A JP 2013133414 A JP2013133414 A JP 2013133414A JP 6159172 B2 JP6159172 B2 JP 6159172B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- electrostatic chuck
- control
- wafer
- plasma
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 141
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims description 73
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 118
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 26
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 claims description 10
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 7
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 38
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 26
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 25
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 238000004380 ashing Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- BSYNRYMUTXBXSQ-UHFFFAOYSA-N Aspirin Chemical compound CC(=O)OC1=CC=CC=C1C(O)=O BSYNRYMUTXBXSQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 206010037660 Pyrexia Diseases 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004049 embossing Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32715—Workpiece holder
- H01J37/32724—Temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
- H01L21/67248—Temperature monitoring
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
- H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
Description
本発明は、温度制御方法及びプラズマ処理装置に関する。
プラズマ処理の性能を高めるために、予め高温にした静電チャック上にウエハを載置し、載置されたウエハをプラズマ処理する方法が提案されている。この方法によれば、静電チャック上にウエハを載置したときに生じるウエハと静電チャックとの間の温度差により、ウエハと静電チャックとの間に熱膨張差が生じる。この結果、ウエハの裏面と静電チャックとが擦れ、ウエハの裏面からパーティクルが発生する場合がある。
そこで、静電チャックに載置する前のウエハの温度と載置後のウエハの最高温度との差を予め定められた温度以下にすることでウエハと静電チャックとの間の熱膨張差を所定範囲内に制御し、パーティクルの発生を抑制する方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
しかしながら、特許文献１では、上記温度差を予め定められた温度以下にするために、被処理体を予備加熱室にて予め加熱する必要があり、装置構成及び処理が複雑になる。
上記課題に対して、一側面では、パーティクルの発生を効果的に抑制することを目的とする。
上記課題を解決するために、一の態様によれば、温度調節可能な静電チャックを第１の温度に制御した状態で処理室内にて被処理体の第１のプラズマ処理を実行した後、前記静電チャックの温度を前記第１の温度よりも低い第２の温度に段階的に制御する降温制御工程と、前記第１のプラズマ処理を実行した後、前記処理室内を不活性ガスによりパージするパージ工程と、前記第２の温度に制御した状態で前記処理室内にて被処理体の第２のプラズマ処理を実行する工程と、を含み、前記降温制御工程と前記パージ工程とは、少なくとも一部が並行して行われる、ことを特徴とする温度制御方法が提供される。
また、上記課題を解決するために、他の態様によれば、処理室内と、温度調節可能な静電チャックと、前記静電チャックの温度を制御する制御部とを有し、前記制御部が行う制御は、前記静電チャックを第１の温度に制御した状態で前記処理室内にて被処理体の第１のプラズマ処理の実行を制御した後、前記静電チャックの温度を前記第１の温度よりも低い第２の温度に段階的に制御する降温制御と、前記第１のプラズマ処理を実行した後、前記処理室内を不活性ガスによりパージするパージ制御と、前記第２の温度に制御した状態で前記処理室内にて被処理体の第２のプラズマ処理を実行する実行制御と、を含み、前記降温制御による工程と前記パージ制御による工程とは、少なくとも一部が並行して行われるように制御する、ことを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。
一の態様によれば、パーティクルの発生を効果的に抑制することができる。
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。なお、圧力値については、１Ｔｏｒｒを１３３．３２２Ｐａとして換算可能である。
［プラズマ処理装置の全体構成］
最初に、後述するエッチング工程を実行するプラズマ処理装置の一例について説明する。本実施形態に係る温度制御方法を実施できるプラズマ処理装置としては、特に限定されないが、被処理体としての半導体ウエハＷ（以後、ウエハＷと呼ぶ）にＲＩＥ（Reactive Ion Etching）処理やアッシング処理等のプラズマ処理を施すことができる、平行平板型（容量結合型とも言う）のプラズマ処理装置が挙げられる。
最初に、後述するエッチング工程を実行するプラズマ処理装置の一例について説明する。本実施形態に係る温度制御方法を実施できるプラズマ処理装置としては、特に限定されないが、被処理体としての半導体ウエハＷ（以後、ウエハＷと呼ぶ）にＲＩＥ（Reactive Ion Etching）処理やアッシング処理等のプラズマ処理を施すことができる、平行平板型（容量結合型とも言う）のプラズマ処理装置が挙げられる。
図１に、本実施形態に係るプラズマ処理装置の一例の概略構成図を示す。
本実施形態のプラズマ処理装置１は、例えばアルミニウム又はステンレス鋼等の金属製の円筒型チャンバ（処理容器１０）を有している。処理容器１０は接地されている。処理容器１０内では、被処理体に対して、後述する本実施形態の温度制御方法や、エッチング処理等のプラズマ処理が施される。
処理容器１０内には、被処理体としての半導体ウエハＷ(以下、ウエハＷと称呼する)を載置する載置台１２が設けられている。載置台１２は、例えばアルミニウムから構成され、絶縁性の筒状保持部１４を介して処理容器１０の底から垂直上方に延びる筒状支持部１６に支持されている。筒状保持部１４の上面には、載置台１２の上面を環状に囲む例えば石英から構成されるフォーカスリング１８が配置されている。フォーカスリング１８は、載置台１２の上方に発生したプラズマをウエハＷに向けて収束させる。
処理容器１０の内側壁と筒状支持部１６の外側壁との間には、排気路２０が形成されている。排気路２０には環状のバッフル板２２が取り付けられている。排気路２０の底部には排気口２４が設けられ、排気管２６を介して排気装置２８に接続されている。
排気装置２８は、図示しない真空ポンプを有しており、処理容器１０内を所定の真空度まで減圧する。処理容器１０の側壁には、ウエハＷの搬入又は搬出時に開閉するゲートバルブ３０が取り付けられている。
載置台１２には、給電棒３６および整合器３４を介してプラズマ生成用の高周波電源３２が電気的に接続されている。高周波電源３２は、例えば６０ＭＨｚの高周波電力を載置台１２に印加する。このようにして載置台１２は下部電極としても機能する。
処理容器１０の天井部には、シャワーヘッド３８が接地電位の上部電極として設けられている。高周波電源３２からのプラズマ生成用の高周波電力は、載置台１２とシャワーヘッド３８との間に容量的に印加される。
載置台１２の上面には、ウエハＷを静電吸着力で保持するための静電チャック（ＥＳＣ）４０が設けられている。静電チャック４０は導電膜からなるシート状のチャック電極４０ａを一対の誘電部材である誘電層部４０ｂ、４０ｃの間に挟み込んだものである。直流電圧源４２は、スイッチ４３を介してチャック電極４０ａに接続されている。なお、一般的に、静電チャック４０におけるウエハＷの載置面には、後述する図３に示すように、凸部４０ｄと凹部４０ｅとが形成されている。この凸部４０ｄ及び凹部４０ｅは、例えば、静電チャック４０をエンボス加工することにより形成することができる。
静電チャック４０は、直流電圧源４２から電圧が印加されることにより、クーロン力でウエハＷをチャック上に吸着保持する。また、チャック電極４０ａへの電圧を印加しない場合にはスイッチ４３によって接地部４４へ接続された状態となっている。以下、チャック電極４０ａに電圧を印加しない状態は、チャック電極４０ａが接地された状態のことを意味する。
伝熱ガス供給源５２は、ヘリウム（Ｈｅ）ガス等の伝熱ガスを、ガス供給ライン５４を介して、静電チャック４０上のウエハＷ裏面に供給する。
天井部のシャワーヘッド３８は、多数のガス通気孔５６ａを有する電極板５６と、この電極板５６を着脱可能に支持する電極支持体５８とを有する。電極支持体５８の内部には、バッファ室６０が設けられている。バッファ室６０のガス導入口６０ａには、ガス供給配管６４を介してガス供給源６２が連結されている。このような構成により、シャワーヘッド３８から処理容器１０内に、所望の処理ガスが供給される。
天井部のシャワーヘッド３８は、多数のガス通気孔５６ａを有する電極板５６と、この電極板５６を着脱可能に支持する電極支持体５８とを有する。電極支持体５８の内部にはバッファ室６０が設けられている。バッファ室６０のガス導入口６０ａにはガス供給配管６４を介してガス供給源６２が連結されている。ガス供給源６２は、各種処理ガスが、各々独立して制御され、処理容器１０内に供給される。これにより、シャワーヘッド３８から処理容器１０内に所望のガスが供給される。
載置台１２の内部には、外部の図示しない搬送アームとの間でウエハＷの受け渡しを行うためにウエハＷを昇降させる支持ピン８１が複数（例えば３本）設けられている。複数の支持ピン８１は、連結部材８２を介して伝えられるモータ８４の動力により上下動する。処理容器１０の外部へ向けて貫通する支持ピン８１の貫通孔には底部ベローズ８３が設けられ、処理容器１０内の真空側と大気側との間の気密を保持する。
また、処理容器１０の周囲には、環状又は同心状に延在する図示しない磁石が、例えば上下２段に配置されていても良い。
載置台１２の内部には、通常、冷媒管７０が設けられている。この冷媒管７０には、配管７２，７３を介してチラーユニット７１から所定温度の冷媒が循環供給される。また、静電チャック４０の内部には、ヒータ７５が埋設されている。ヒータ７５には図示しない交流電源から所望の交流電圧が印加される。チラーユニット７１による冷却とヒータ７５による加熱とによって、静電チャック４０上のウエハＷの処理温度は所望の温度に調整される。
プラズマ処理装置１には、例えばガス供給源６２、排気装置２８、ヒータ７５、直流電圧源４２、スイッチ４３、整合器３４、高周波電源３２、伝熱ガス供給源５２、モータ８４、およびチラーユニット７１の動作を制御する制御部１００が設けられている。制御部１００は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit），ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を有している。ＣＰＵは、これらの記憶領域に格納された各種レシピに従って、少なくとも後述する本実施形態に係る温度制御処理を実行する。レシピにはプロセス条件に対する装置の制御情報であるプロセス時間、圧力（ガスの排気）、高周波電力や電圧、各種処理ガス流量、チャンバ内温度（例えば、上部電極温度、チャンバの側壁温度、ＥＳＣ温度）等が記載されている。なお、これらのプログラムや処理条件を示すレシピは、ハードディスクや半導体メモリに記憶されていても良いし、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬性のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に収容された状態で、記憶領域の所定位置にセットするように構成されていても良い。
以上、本実施形態に係るプラズマ処理装置１の全体構成について説明した。次に、静電チャック４０とウエハＷとの擦れ、ウエハＷの裏面の傷によるパーティクルの発生ついて、図２を参照しながら説明する。
［パーティクルの発生］
静電チャック４０とウエハＷとの温度差は、予め高温に制御した静電チャック４０上にウエハＷを載置した場合、高温に制御していない静電チャック４０上にウエハＷを載置した場合に比べて大きくなる。静電チャック４０とウエハＷとの温度差が大きくなると、ウエハＷと静電チャック４０との間に生じる熱膨張差が大きくなる。よって、静電チャック４０とウエハＷとの間の熱膨張差は、予め高温に制御した静電チャック４０上にウエハＷを載置した場合、高温に制御していない静電チャック４０上にウエハＷを載置した場合に比べて大きくなる。
静電チャック４０とウエハＷとの温度差は、予め高温に制御した静電チャック４０上にウエハＷを載置した場合、高温に制御していない静電チャック４０上にウエハＷを載置した場合に比べて大きくなる。静電チャック４０とウエハＷとの温度差が大きくなると、ウエハＷと静電チャック４０との間に生じる熱膨張差が大きくなる。よって、静電チャック４０とウエハＷとの間の熱膨張差は、予め高温に制御した静電チャック４０上にウエハＷを載置した場合、高温に制御していない静電チャック４０上にウエハＷを載置した場合に比べて大きくなる。
静電チャック４０とウエハＷとの間の熱膨張差により、ウエハＷの裏面と静電チャック４０とが擦れ、ウエハＷの裏面からパーティクルが発生することがある。特に、ウエハＷの外周部は内周部よりも熱膨張や熱収縮による摩擦が大きくなる。この結果、ウエハＷの裏面の外周近辺からパーティクルが多く発生する可能性がある。
例えば、図３は、実際にウエハＷの裏面に生じた傷の一例を示す。ウエハＷの裏面のＤ１〜Ｄ７で傷が発生しているのがわかる。また、Ｄ１〜Ｄ７に示した傷は、すべて径方向に向かっている。この結果からも、ウエハＷの裏面に生じる傷は、ウエハＷと静電チャック４０との間に生じた温度差による熱膨張差に起因していることが予測される。
更に、図２に示したように、静電チャック４０の表面に等間隔にドット状の凸部４０ｄが複数設けられる場合、ドット状の凸部４０ｄとウエハＷの裏面とが接触する部分で、比較的強い摩擦が生じ易い。
［温度とパーティクルとの関係］
次に、発明者は、静電チャックとウエハＷとの温度差と、ウエハＷの裏面に発生するパーティクルの数との関係についての実験を行った。その実験の結果を図４に示す。
次に、発明者は、静電チャックとウエハＷとの温度差と、ウエハＷの裏面に発生するパーティクルの数との関係についての実験を行った。その実験の結果を図４に示す。
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、ウエハＷの温度が２０℃の場合であって、横軸に静電チャックとウエハＷとの温度差を示し、縦軸に発生したパーティクルの数を示す。図４（ａ）の縦軸は、ウエハＷの表面のパーティクル数を示し、図４（ｂ）の縦軸は、ウエハＷの裏面のパーティクル数を示す。なお、静電チャックには、所定の電圧ＨＶが印加されている。
これによれば、図４（ａ）及び図４（ｂ）のいずれの場合も、ウエハＷと静電チャックとの間に温度差が生じていれば、パーティクルが発生していることがわかる。以上から、ウエハＷと静電チャック４０との間にわずかでも温度差が生じると、ウエハＷの裏面からパーティクルが発生することがわかった。つまり、静電チャックに載置する前のウエハＷの温度と載置後のウエハＷの最高温度との差を予め定められた温度以下にすることでウエハＷと静電チャックとの間の熱膨張差を所定範囲内に制御する温度制御方法では、パーティクルの発生を効果的に抑制できないことがわかる。
以上から、本実施形態では、パーティクルの発生を効果的に抑制することが可能な温度制御方法を提案する。以下に、本実施形態に係る温度制御方法による温度制御の手順を、図５及び図６を参照しながら説明する。図５は、本実施形態に係る温度制御処理のフローチャートである。図６は、本実施形態に係る温度制御処理を含む各処理のタイムチャートである。図６に示したように、本実施形態では、ウエハＷを搬入後、昇温制御工程、第１の温度（ここでは、６０℃）にて実行される第１のエッチング工程、降温制御工程（段階的に降温）、第２の温度（ここでは、２０℃）にて実行される第２のエッチング工程の順に処理が行われる。
[温度制御]
図５に示した温度制御処理が開始されると、制御部１００は、プラズマ処理装置１にウエハが搬入されたかを判定する（ステップＳ１０）。制御部１００は、ウエハＷが搬入されるまでステップＳ１０の処理を繰り返し、ウエハが搬入された場合、ステップＳ１２に進む。
図５に示した温度制御処理が開始されると、制御部１００は、プラズマ処理装置１にウエハが搬入されたかを判定する（ステップＳ１０）。制御部１００は、ウエハＷが搬入されるまでステップＳ１０の処理を繰り返し、ウエハが搬入された場合、ステップＳ１２に進む。
図６の左端は、ウエハＷがプラズマ処理装置１に搬入された状態である。ウエハＷの搬入後、制御部１００は、静電チャック４０に印加する電圧（ＨＶ）をオンにする。そして、制御部１００は、静電チャック４０の温度を昇温する（ステップＳ１２：昇温制御工程）。制御部１００は、第１のエッチング処理のプロセス温度に到達したかを判定し（ステップＳ１４）、第１のエッチング処理のプロセス温度に到達するまでステップＳ１２及びＳ１４の処理を繰り返す。
図６では、ステップＡで昇温制御工程が実行され、静電チャック４０の温度が２０℃から６０℃まで昇温されている。６０℃は、第１のエッチング処理のプロセス温度である。
ここで、ステップＡの昇温工程は、ウエハＷの搬入後、ヒータ７５を加熱することにより静電チャック４０の温度を昇温する。よって、ウエハＷがチャンバ内に搬入され、静電チャック４０に載置されたとき、ウエハＷと静電チャック４０との間に温度差は生じていない。また、ステップＡの昇温工程中もウエハＷを静電チャック４０に吸着した状態で静電チャック４０の温度を昇温する。このため、ウエハＷと静電チャック４０との間の密着性は確保されており、概ね温度差が生じない状態で静電チャック４０及びウエハＷの温度を第１のエッチング処理のプロセス温度まで上げることができる。これにより、昇温制御工程においてウエハＷと静電チャック４０との間の摩擦は生じない。このため、ウエハＷの裏面からパーティクルが発生することを防止できる。
ステップＳ１４にて第１のエッチング処理のプロセス温度に到達したと判定された場合、制御部１００は、第１のエッチング処理を実行する（ステップＳ１６：第１のエッチング工程）。図６には、第１のエッチング処理のプロセス温度まで達したため、ステップＢにおいて第１のエッチング工程が実行されている。
第１のエッチング処理の一例としては、窒化チタン（ＴｉＮ）等の金属を含むマスクを用いたエッチング処理が挙げられる。メタルマスクを用いたエッチングでは、マスクとの選択比を得るために静電チャック４０を高温にする。なお、ステップＢでは、静電チャック４０の温度は６０℃に制御されている。
次に、制御部１００は、第１のエッチング処理が終了したかを判定し（ステップＳ１８）、第１のエッチング処理が終了したと判定されるまでステップＳ１８の判定処理を繰り返す。第１のエッチング処理が終了したと判定された場合、制御部１００は、静電チャック４０の温度を段階的に降温する（ステップＳ２０：降温制御工程）。
図６では、ステップＣ及びステップＤにおいて降温制御工程が実行され、静電チャック４０の温度が６０℃から４０℃、４０℃から２０℃というように段階的に降温されている。なお、２０℃は、第２のエッチング処理のプロセス温度である。
具体的には、まず、制御部１００は、ステップＣにて、静電チャック４０の温度を６０℃から４０℃に降温する。制御部１００は、静電チャック４０の温度を４０℃にしてから所定時間経過後、ステップＤにて、更に静電チャック４０の温度を４０℃から２０℃に降温する。
なお、本実施形態では、制御部１００は、静電チャックの温度を２段階に分けて降温制御したが、これに限られず、例えば３段階又は４段階以上に分けて降温制御してもよい。また、制御部１００は、ステップＡの昇温制御工程においても静電チャックの温度を段階的に昇温制御してもよい。
降温制御工程において、制御部１００は、チャンバ内をＮ２ガスによりパージする（ステップＳ２２：パージ工程）。パージ工程に使用されるガスは、Ｎ２ガスに限られず、不活性ガスであればよい。不活性ガスの他の例としては、Ａｒガスが挙げられる。
また、降温制御工程において、制御部１００は、チャンバ内を第１のエッチング処理が行われているときのチャンバ内の圧力よりも高い圧力に制御する（ステップＳ２４：圧力制御工程）。
なお、本実施形態では、降温制御工程とパージ工程と圧力制御工程とは、並行して実行されるが、これに限られない。ただし、降温制御工程とパージ工程との少なくとも一部は、並行して行われる。また、降温制御工程とパージ工程と圧力制御工程との少なくとも一部は、並行して行われることが好ましい。
次に、制御部１００は、第２のエッチング処理のプロセス温度になったかを判定する（ステップＳ２６）。制御部１００は、第２のエッチング処理のプロセス温度に到達するまでステップＳ２０〜Ｓ２６の処理を繰り返す。図６では、降温制御工程において、ステップＣ及びステップＤで降温制御が段階的に実行され、静電チャック４０の温度が６０℃から第２のエッチング処理のプロセス温度である２０℃まで段階的に降温されている状態が示されている。
ステップＳ２６にて第２のエッチング処理のプロセス温度になったと判定された場合、制御部１００は、Ｎ２ガスのパージを停止する（ステップＳ２８）。また、制御部１００は、チャンバ内の圧力を圧力制御工程にて制御した圧力よりも低く制御する（ステップＳ３０）。図６では、ステップＤで静電チャック４０の温度が２０℃まで降温制御されてから所定時間が経過した降温制御工程終了後にＮ２ガスのパージが停止されるとともに、チャンバ内の圧力が降温制御工程前の圧力まで下げられている。
最後に、制御部１００は、第２のエッチング処理を実行する（ステップＳ３２：第２のエッチング工程）。以上で本処理は終了する。図６では、ステップＥにて第２のエッチング工程が実行されている。
以上、本実施形態に係る温度制御処理について説明した。なお、第１のエッチング工程及び第２のエッチング工程は、プラズマ処理工程の一例である。本実施形態に係るプラズマ処理工程は、エッチング処理に限られず、成膜処理やアッシング処理等、ウエハＷにプラズマ処理を実行する工程であればよい。なお、本実施形態の第１のエッチング工程のプロセス温度である６０℃は、第１の温度の一例である。また、第２のエッチング工程のプロセス温度である２０℃は、第１の温度よりも低い第２の温度の一例である。
本実施形態に係る温度制御処理によれば、ヒータ７５により温度調節可能な静電チャック４０を第１の温度に制御した状態でチャンバＣ内にてウエハＷをプラズマ処理した後、静電チャック４０の温度を第１の温度よりも低い第２の温度に段階的に制御する。
これにより、静電チャック４０の温度は、徐々に降温に制御される。このため、静電チャック４０に吸着されたウエハＷの温度を静電チャック４０の制御温度に追従させることができる。これにより、降温制御中、ウエハＷと静電チャック４０との間はほとんど温度差がなく、ウエハＷと静電チャック４０との間の熱膨張差は抑制される。この結果、ウエハＷの裏面と静電チャック４０とが擦れ、ウエハＷの裏面からパーティクルが発生することを効果的に抑制することができる。
特に、窒化チタン（ＴｉＮ）等の金属を含むマスクを用いてエッチング処理を実行する場合、まず、マスクのロス量を低減するために高温のエッチング工程が実行され、その後に前記エッチング工程よりも低温のエッチング工程が実行されるプロセスが、近年増加している。そのようなプロセスにおいて、静電チャック４０とウエハＷとの間の温度差によるパーティクルの発生をより効果的に低減できる本実施形態に係る温度制御処理は特に有用である。
また、本実施形態では、降温制御工程とパージ工程とが並行して行われる。これにより、発生したパーティクルは直ぐにチャンバＣから外部へ排気される。この結果、チャンバＣ内のパーティクルの数をより低減させることができる。よって、降温制御工程とパージ工程とは、少なくとも一部が並行して行われればよいが、降温制御工程の間は、パージ工程が並行して行われることが好ましい。
更に、本実施形態では、降温制御工程とパージ工程とに並行して、チャンバＣ内をプラズマ処理（図６では、第１のエッチング処理）時の圧力よりも高い圧力に制御する圧力制御工程が実行される。これにより、チャンバＣ内のパーティクルの数をより効果的に排出することができる。よって、降温制御工程とパージ工程と圧力制御工程とは、少なくとも一部が並行して行われればよいが、降温制御工程の間は、パージ工程及び圧力制御工程が並行して行われることが好ましい。
以上、温度制御方法及びプラズマ処理装置を上記実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。
例えば、本発明に係る温度制御方法は、高温プロセス後の低温プロセスにおける降温制御工程において、静電チャックの温度を段階的に下げる場合だけでなく、低温プロセス後の高温プロセスにおける昇温制御工程において、静電チャックの温度を段階的に上げる場合にも適用可能である。
本発明に係る温度制御方法を使用するプラズマ処理装置は、図１に示した装置以外のプラズマ処理装置、例えば、アッシング処理装置や成膜処理装置等にも適用可能である。その際、プラズマ処理装置にてプラズマを発生させる手段としては、容量結合型プラズマ(ＣＣＰ:Capacitively Coupled Plasma)発生手段、誘導結合型プラズマ(ＩＣＰ:Inductively Coupled Plasma)発生手段、ヘリコン波励起型プラズマ（ＨＷＰ：Helicon Wave Plasma）発生手段、ラジアルラインスロットアンテナから生成したマイクロ波プラズマやＳＰＡ（Slot Plane Antenna）プラズマを含むマイクロ波励起表面波プラズマ発生手段、電子サイクロトロン共鳴プラズマ（ＥＣＲ：Electron Cyclotron Resonance Plasma）発生手段、上記発生手段を用いたリモートプラズマ発生手段等を用いることができる。
本発明において処理を施される被処理体は、上記実施形態にて説明に使用した（半導体）ウエハに限られず、例えば、フラットパネルディスプレイ（Flat Panel Display)用の大型基板、ＥＬ素子又は太陽電池用の基板であってもよい。
１：プラズマ処理装置
１０：処理容器
１２：載置台（下部電極）
４０：静電チャック
１５：高周波電源
３８：シャワーヘッド（上部電極）
３２：高周波電源
７５：ヒータ
１００：制御部
１０：処理容器
１２：載置台（下部電極）
４０：静電チャック
１５：高周波電源
３８：シャワーヘッド（上部電極）
３２：高周波電源
７５：ヒータ
１００：制御部
Claims (8)
- 温度調節可能な静電チャックを第１の温度に制御した状態で処理室内にて被処理体の第１のプラズマ処理を実行した後、前記静電チャックの温度を前記第１の温度よりも低い第２の温度に段階的に制御する降温制御工程と、
前記第１のプラズマ処理を実行した後、前記処理室内を不活性ガスによりパージするパージ工程と、
前記第２の温度に制御した状態で前記処理室内にて被処理体の第２のプラズマ処理を実行する工程と、を含み、
前記降温制御工程と前記パージ工程とは、少なくとも一部が並行して行われる、ことを特徴とする温度制御方法。 - 被処理体を前記処理室内に搬入した後、前記第１のプラズマ処理を開始する前に前記静電チャックの温度を、被処理体を搬入したときよりも高い前記第１の温度に制御する昇温制御工程、
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の温度制御方法。 - 前記第１のプラズマ処理を実行した後、前記第１のプラズマ処理を実行しているときの圧力よりも高い圧力に制御する圧力制御工程、
を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の温度制御方法。 - 前記降温制御工程と前記パージ工程と前記圧力制御工程とは、
少なくとも一部が並行して行われる、
ことを特徴とする請求項３に記載の温度制御方法。 - 前記降温制御工程は、前記第１の温度よりも低く、前記第２の温度よりも高い第３の温度にて前記静電チャックを維持する工程を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の温度制御方法。
- 前記第２のプラズマ処理を実行する前に、前記不活性ガスの導入を停止する工程を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の温度制御方法。
- 前記第２のプラズマ処理を実行する前に、前記処理室内の圧力を、前記圧力制御工程にて制御された圧力よりも低い圧力に制御する工程を含むことを特徴とする請求項３又は４に記載の温度制御方法。
- 処理室内と、
温度調節可能な静電チャックと、
前記静電チャックの温度を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部が行う制御は、
前記静電チャックを第１の温度に制御した状態で前記処理室内にて被処理体の第１のプラズマ処理の実行を制御した後、前記静電チャックの温度を前記第１の温度よりも低い第２の温度に段階的に制御する降温制御と、
前記第１のプラズマ処理を実行した後、前記処理室内を不活性ガスによりパージするパージ制御と、
前記第２の温度に制御した状態で前記処理室内にて被処理体の第２のプラズマ処理を実行する実行制御と、を含み、
前記降温制御による工程と前記パージ制御による工程とは、少なくとも一部が並行して行われるように制御する、ことを特徴とするプラズマ処理装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013133414A JP6159172B2 (ja) | 2013-06-26 | 2013-06-26 | 温度制御方法及びプラズマ処理装置 |
| US14/308,970 US10217616B2 (en) | 2013-06-26 | 2014-06-19 | Method of controlling temperature and plasma processing apparatus |
| TW103121649A TWI612600B (zh) | 2013-06-26 | 2014-06-24 | 溫度控制方法及電漿處理裝置 |
| KR1020140078363A KR102241740B1 (ko) | 2013-06-26 | 2014-06-25 | 온도 제어 방법 및 플라즈마 처리 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013133414A JP6159172B2 (ja) | 2013-06-26 | 2013-06-26 | 温度制御方法及びプラズマ処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2015008249A JP2015008249A (ja) | 2015-01-15 |
| JP6159172B2 true JP6159172B2 (ja) | 2017-07-05 |
Family
ID=52115999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013133414A Active JP6159172B2 (ja) | 2013-06-26 | 2013-06-26 | 温度制御方法及びプラズマ処理装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10217616B2 (ja) |
| JP (1) | JP6159172B2 (ja) |
| KR (1) | KR102241740B1 (ja) |
| TW (1) | TWI612600B (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6407694B2 (ja) * | 2014-12-16 | 2018-10-17 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | プラズマ処理装置 |
| US20170278730A1 (en) * | 2016-03-28 | 2017-09-28 | Hitachi High-Technologies Corporation | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
| JP6877133B2 (ja) * | 2016-03-28 | 2021-05-26 | 株式会社日立ハイテク | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
| JP7073098B2 (ja) | 2017-12-27 | 2022-05-23 | 株式会社日立ハイテク | ウエハ処理方法およびウエハ処理装置 |
| KR102554014B1 (ko) * | 2018-06-15 | 2023-07-11 | 삼성전자주식회사 | 저온 식각 방법 및 플라즈마 식각 장치 |
| US11728187B2 (en) * | 2018-12-21 | 2023-08-15 | Axcelis Technologies, Inc. | Method for decreasing cool down time with heated system for semiconductor manufacturing equipment |
Family Cites Families (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5711851A (en) * | 1996-07-12 | 1998-01-27 | Micron Technology, Inc. | Process for improving the performance of a temperature-sensitive etch process |
| JPH10172919A (ja) * | 1996-12-11 | 1998-06-26 | Sony Corp | レーザーアニール方法及び装置 |
| JP4086967B2 (ja) | 1998-06-18 | 2008-05-14 | 日本碍子株式会社 | 静電チャックのパーティクル発生低減方法及び半導体製造装置 |
| US20050211385A1 (en) * | 2001-04-30 | 2005-09-29 | Lam Research Corporation, A Delaware Corporation | Method and apparatus for controlling spatial temperature distribution |
| US6921724B2 (en) * | 2002-04-02 | 2005-07-26 | Lam Research Corporation | Variable temperature processes for tunable electrostatic chuck |
| JP2004047512A (ja) * | 2002-07-08 | 2004-02-12 | Tokyo Electron Ltd | 吸着状態判別方法、離脱方法、処理方法、静電吸着装置および処理装置 |
| KR100481476B1 (ko) * | 2002-11-19 | 2005-04-07 | 주식회사 실트론 | 어닐 웨이퍼 및 그 제조 방법 |
| US6794302B1 (en) * | 2003-03-20 | 2004-09-21 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd | Dynamic feed forward temperature control to achieve CD etching uniformity |
| US7993460B2 (en) * | 2003-06-30 | 2011-08-09 | Lam Research Corporation | Substrate support having dynamic temperature control |
| WO2007025039A2 (en) * | 2005-08-23 | 2007-03-01 | Xactix, Inc. | Pulsed etching cooling |
| US7557328B2 (en) * | 2006-09-25 | 2009-07-07 | Tokyo Electron Limited | High rate method for stable temperature control of a substrate |
| JP2010010397A (ja) * | 2008-06-27 | 2010-01-14 | Hitachi High-Technologies Corp | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
| JP2010056353A (ja) * | 2008-08-29 | 2010-03-11 | Renesas Technology Corp | 半導体装置の製造方法 |
| WO2010026772A1 (ja) * | 2008-09-04 | 2010-03-11 | キヤノンアネルバ株式会社 | 基板冷却方法及び半導体の製造方法 |
| US8880227B2 (en) * | 2010-05-27 | 2014-11-04 | Applied Materials, Inc. | Component temperature control by coolant flow control and heater duty cycle control |
| US8529729B2 (en) * | 2010-06-07 | 2013-09-10 | Lam Research Corporation | Plasma processing chamber component having adaptive thermal conductor |
| US8435901B2 (en) * | 2010-06-11 | 2013-05-07 | Tokyo Electron Limited | Method of selectively etching an insulation stack for a metal interconnect |
| US9685320B2 (en) * | 2010-09-23 | 2017-06-20 | Lam Research Corporation | Methods for depositing silicon oxide |
| JP5933222B2 (ja) * | 2011-11-08 | 2016-06-08 | 東京エレクトロン株式会社 | 温度制御方法、制御装置及びプラズマ処理装置 |
| US8809197B2 (en) * | 2012-08-29 | 2014-08-19 | Tokyo Electron Limited | Plasma etching apparatus and control method |
| JP6217233B2 (ja) * | 2013-08-21 | 2017-10-25 | 住友電気工業株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JP6541439B2 (ja) * | 2015-05-29 | 2019-07-10 | 東京エレクトロン株式会社 | エッチング方法 |
-
2013
- 2013-06-26 JP JP2013133414A patent/JP6159172B2/ja active Active
-
2014
- 2014-06-19 US US14/308,970 patent/US10217616B2/en active Active
- 2014-06-24 TW TW103121649A patent/TWI612600B/zh active
- 2014-06-25 KR KR1020140078363A patent/KR102241740B1/ko active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TWI612600B (zh) | 2018-01-21 |
| US10217616B2 (en) | 2019-02-26 |
| JP2015008249A (ja) | 2015-01-15 |
| TW201508853A (zh) | 2015-03-01 |
| KR102241740B1 (ko) | 2021-04-19 |
| KR20150001664A (ko) | 2015-01-06 |
| US20150004794A1 (en) | 2015-01-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6159172B2 (ja) | 温度制御方法及びプラズマ処理装置 | |
| US10304664B2 (en) | Systems and methods of treating a substrate | |
| KR102614244B1 (ko) | 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법 | |
| JP7228989B2 (ja) | 載置台、エッジリングの位置決め方法及び基板処理装置 | |
| KR102569911B1 (ko) | 포커스 링 및 기판 처리 장치 | |
| JP6027492B2 (ja) | エッチング方法及びエッチング装置 | |
| TWI619164B (zh) | 用於電漿蝕刻操作的基材支撐件 | |
| JP7213927B2 (ja) | 基板処理システム | |
| JP7138418B2 (ja) | 脱離制御方法及びプラズマ処理装置 | |
| JP2010027860A (ja) | フォーカスリング及び基板載置台、並びにそれらを備えたプラズマ処理装置 | |
| JP2017157778A (ja) | 基板処理装置 | |
| JP6173936B2 (ja) | 載置台及びプラズマ処理装置 | |
| JP2016122795A (ja) | 真空引き方法及び真空処理装置 | |
| JP2019207960A (ja) | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 | |
| JP6994981B2 (ja) | プラズマ処理装置及び載置台の製造方法 | |
| WO2013069510A1 (ja) | 温度制御方法、制御装置及びプラズマ処理装置 | |
| JP2019201086A (ja) | 処理装置、部材及び温度制御方法 | |
| TWI789492B (zh) | 被處理體的載置裝置及處理裝置 | |
| JP2019012732A (ja) | プラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置 | |
| JP7246451B2 (ja) | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 | |
| KR20200051505A (ko) | 배치대 및 기판 처리 장치 | |
| US20210020408A1 (en) | Substrate support assembly, substrate processing apparatus, and edge ring | |
| JP2022094023A (ja) | プラズマ処理装置 | |
| KR102151631B1 (ko) | 기판 처리 장치 및 방법 | |
| JP7471810B2 (ja) | リングアセンブリ、基板支持体及び基板処理装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160301 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170126 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170131 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170330 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170523 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170609 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6159172 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |