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TWI590323B - Substrate processing apparatus and cleaning method thereof - Google Patents

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TWI590323B
TWI590323B TW099139451A TW99139451A TWI590323B TW I590323 B TWI590323 B TW I590323B TW 099139451 A TW099139451 A TW 099139451A TW 99139451 A TW99139451 A TW 99139451A TW I590323 B TWI590323 B TW I590323B
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gas
processing
substrate
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processing chamber
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Masanobu Honda
Takahiro Murakami
Takanori Mimura
Hidetoshi Hanaoka
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
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Description

基板處理裝置及其清潔方法
本發明關於一種將具備有用以載置例如半導體晶圓、FPD基板等基板的基板載置台之處理室內加以清潔之基板處理裝置、其清潔方法以及記錄有程式之記錄媒體。
製造半導體元件之基板處理裝置係設置有載置台與處理室所構成，該載置台係具備有用以載置例如半導體晶圓或液晶基板等基板之下部電極，而該處理室係具備有與該載置台對向配置之上部電極。以上述基板處理裝置進行蝕刻或成膜等電漿處理時，係藉由將基板載置並吸附保持於載置台上的靜電夾具等，並將特定處理氣體導入至處理室內以使電漿產生於電極間，來對基板施予電漿處理。
上述基板處理裝置中，適當地去除於處理室內對基板進行處理時所產生之反應生成物或從外部混入至處理室內之微粒子等粒子(微細粒子狀異物)極為重要。
由於例如粒子會侵入至基板內側，故載置有該基板之載置台亦會附著有粒子。特別是粒子容易附著在載置台的周緣部。如果一直放置下去，每當重複進行電漿處理時，若使得上述般附著的附著物(例如CF聚合物)放置下去，便會隨著電漿處理的重複進行而沉積得愈來愈多，因而會有基板朝載置台的吸附保持力降低，或以搬送臂來將基板載置於載置台時會發生基板的位置偏移之問題。
又，若粒子附著在載置台上所載置之基板內面，則在下一個步驟中便會有問題擴大之虞。再者，若粒子殘留在處理室內，便會有附著在基板上而對該基板的處理造成影響之虞，且會發生無法確保基板上最終製造之半導體元件的品質等問題。
作為有效去除上述處理室內粒子之方法，例如專利文獻1中記載了一種清潔方法，其係在將基板從載置台取下後之狀態下將O2氣體導入至處理室內而生成電漿以產生自由基，並使該自由基與沉積在載置台之附著物之間發生化學反應，來將附著物從載置台去除。又，專利文獻3~4中揭示了一種清潔方法，其係將包含氧等氧化物之稀有氣體電漿化而產生自由基或離子以去除處理室內的粒子。
先前技術文獻：
專利文獻1：日本特開2006-19626號公報
專利文獻2：日本特開平8-97189號公報
專利文獻3：日本特開2005-142198號公報
專利文獻4：日本特開2009-65170號公報
然而，由於粒子附著在載置台(或兼作為載置台之下部電極)而沉積之附著物會形成聚合體(例如CF聚合物)，因此即便是如上述般使O2氣體電漿化來進行清潔的情況，要去除附著物仍相當費時。
針對這一點，為了提升附著物的去除率，便考慮了藉由例如盡可能地降低處理室內壓力，或增加施加在電極的高頻電功率，來提高下部電極的自偏壓以提升自由基或離子的能量。
然而，不將基板載置於載置台上而進行之無晶圓清潔中，由於載置台的表面會露出於電漿，因此便會有愈提高下部電極的自偏壓，則離子等衝擊便愈大而使得載置台表面容易受到損傷之問題。
於是，本發明係鑑於上述問題點所發明者，其目的在於提供一種不需提高自偏壓，便可提升附著物的去除率之清潔方法等。
一般來說，在處理室內的清潔中，使用O2氣體與惰性氣體的混合氣體時，被認為由於愈增加惰性氣體的流量比則O2氣體的分壓愈下降，因而附著物的去除率亦會降低。然而，本發明者們試著在處理室內壓力或第1及第2高頻電功率較小的區域(例如下部電極的自偏壓為50V以下或160V以下的區域)，亦即離子能量小的區域實際進行實驗後，發現了和預測相反地，會有隨著惰性氣體增加而O2氣體的流量比減少反而更能提升附著物的去除率之區域存在。以下之本發明乃基於上述發現所推導而成。
為解決上述課題，本發明其中一觀點提供一種基板處理裝置之清潔方法，係將上部電極與下部電極對向配置於可被減壓所加以構成之處理室內，而將具備有設置有該下部電極之基板載置台的處理室內加以清潔；其特徵在於：當根據特定處理條件來清潔該處理室內時，係配合該下部電極的自偏壓，若其絕對值愈小，則以減少該O2氣體的流量比而增加惰性氣體的流量比之方式所設定的流量比，來將O2氣體與惰性氣體所構成的處理氣體供應至該處理室內，並對該電極間施加高頻電功率以產生電漿。
為解決上述課題，本發明另一觀點提供一種基板處理裝置，其特徵在於設置有：處理室，係可被減壓所加以構成；上部電極及下部電極，係對向配置於該處理室內；基板載置台，係設置有該下部電極；電功率供應裝置，係對該電極間供應特定高頻電功率；氣體供應部，係以O2氣體與惰性氣體作為清潔用處理氣體而供應至該處理室內；排氣部，係對該處理室內進行排氣來減壓至特定壓力；記憶部，係記憶有該處理氣體的流量比，其係當以特定處理條件來清潔該處理室內時，會配合該下部電極的自偏壓，若其絕對值愈小，則以減少該O2氣體的流量比而增加惰性氣體的流量比之方式來加以設定；及控制部，在清潔該處理室內時，係從該記憶部讀取對應於該自偏壓之該流量比，並從該氣體供給部而以該流量比來供應該O2氣體與該惰性氣體，且從該電功率供應裝置對該電極間特定施加高頻電功率以產生電漿。
為解決上述課題，本發明另一觀點提供一種電腦可讀取記錄媒體，其特徵在於係記錄有執行上述清潔方法的程式。
又，上述清潔方法及基板處理裝置中，該惰性氣體較佳為Ar氣體；當以該自偏壓的絕對值為50V以下之處理條件來進行清潔時，係將該各氣體的流量比設定為該O2氣體的流量比為該處理氣體整體的8%以上但未達33%。
此情況下，更進一步地以該自偏壓的絕對值為大於50V而小於160V之處理條件來進行清潔時，較佳地係將各氣體的流量比設定為該O2氣體的流量比為該處理氣體整體的33%以上但未達100%。
此外，本說明書中，1mTorr為(10-3×101325/760)Pa，1sccm為(10-6/60)m3/sec。
依據本發明，藉由配合下部電極的自偏壓，而以減少O2氣體的流量比但增加Ar氣體的流量比之方式來設定，則不需提高自偏壓便可提升附著物的去除率。藉此，便能夠抑制對載置台表面所造成之損傷，並縮短附著物的去除時間。
以下針對本發明之較佳實施形態，參照添附圖式來詳細說明。
此外，本說明書及圖式中，針對實質上具有相同功能、結構的構成要素，則賦予相同元件符號而省略重複說明。
(基板處理裝置的構成例)
首先，針對本發明實施形態相關之基板處理裝置的構成例，參照圖式來加以說明。此處，基板處理裝置係舉電漿處理裝置為例來加以說明，該電漿處理裝置係對1個電極(下部電極)重疊施加具有例如40MHz的較高頻率之第1高頻電功率(電漿產生用高頻電功率)，與具有例如13.56MHz的較低頻率之第2高頻電功率(偏壓用高頻電功率)，來對形成於晶圓上之被蝕刻膜進行蝕刻。圖1係顯示本實施形態之電漿處理裝置的概略結構之剖面圖。
如圖1所示，電漿處理裝置100具備有處理室(chamber)102，其係具有例如表面經陽極氧化處理(耐酸鋁處理)後之鋁或不鏽鋼等金屬所構成並形成為圓筒狀的處理容器。處理室102為接地狀態。處理室102內係設置有用以載置基板(例如半導體晶圓(以下單純稱為「晶圓」)W))之基板載置台(以下單純稱為「載置台」)110。載置台110係具備有圓板狀下部電極(晶座)111，而該下部電極111的上方則對向配設有兼作為用以導入處理氣體或吹淨氣體等之簇射頭之上部電極120。
下部電極111由例如鋁所構成。下部電極111係透過絕緣性筒狀保持部106而被保持在從處理室102底部垂直朝上方延伸之筒狀部104。下部電極111的上方面設置有以靜電吸附力來將晶圓W予以保持之靜電夾具112。靜電夾具112係於絕緣膜內挾入有例如導電膜構成的靜電夾具電極114所加以構成。靜電夾具電極114係與直流電源115電連接。利用該靜電夾具112，藉由來自直流電源115的直流電壓，便能以庫倫力來將晶圓W吸附保持於靜電夾具112上。
下部電極111的內部設置有冷卻機構。該冷卻機構的結構為透過配管來將例如來自冷卻器單元(chiller unit，圖中未顯示)之特定溫度的冷媒(例如冷卻水)循環供應至延伸於下部電極111內的圓周方向之冷媒室116。藉由冷媒的溫度便可控制靜電夾具112上之晶圓W的處理溫度。
下部電極111與靜電夾具112係配設有朝向晶圓W內面之傳熱氣體供應管118。傳熱氣體供應管118係導入有例如He氣體等傳熱氣體(內面側氣體)，而供應至靜電夾具112的上方面與晶圓W的內面之間。藉以促進下部電極111與晶圓W之間的熱傳導。聚焦環119係以圍繞靜電夾具112上所載置之晶圓W周圍之方式所加以配置。聚焦環119係由例如石英或矽所構成，且被設置在筒狀保持部106的上方面。
上部電極120係設置於處理室102頂部。上部電極120為接地狀態。上部電極120係透過配管123而連接有用以供應處理室102內進行處理時所需的氣體之處理氣體供給部122。處理氣體供應部122係由供應例如處理室102內之晶圓製程處理或處理室102內的清潔處理等所需的處理氣體或吹淨氣體等之氣體供應源、控制來自氣體供應源的氣體導入之閥體及流量控制器所構成。
上部電極120係具備有具有多個氣體通氣孔125之下面的電極板124與可裝卸地支撐該電極板124之電極支撐體126。電極支撐體126內部設置有緩衝室127。該緩衝室127的氣體導入口128係連接有上述處理氣體供應部122的配管123。
圖1係為了便於說明，而以一個系統的氣體管來顯示處理氣體供應部122，但處理氣體供應部122不限於供應單一種處理氣體的情況，而亦可供應多種氣體來作為處理氣體。此時，亦可設置複數個氣體供應源而以複數個系統的氣體管來構成，並於各氣體管設置流量控制器。
從上述處理氣體供應部122供應至處理室102內之處理氣體，例如在氧化膜的蝕刻中係使用包含Cl之鹵素系氣體。具體來說，在蝕刻SiO2膜等矽氧化膜時，係使用CHF3氣體等來作為處理氣體。在蝕刻HfO2、HfSiO2、ZrO2、ZrSiO4等高介電體薄膜時，係使用BCl3氣體來作為處理氣體，或使用BCl3氣體與O2氣體的混合氣體來作為處理氣體。而在蝕刻聚矽膜時，係使用HBr氣體與O2氣體的混合氣體等來作為處理氣體。
又，處理室102內的清潔係使用例如O2氣體之單一氣體，或O2氣體與惰性氣體(Ar氣體、He氣體等)的混合氣體。本實施形態之清潔處理係舉使用O2氣體與Ar氣體的混合氣體來作為其處理氣體的情況為範例。
處理室102的側壁與筒狀部104之間形成有排氣道130，而該排氣道130的入口或中途則裝設有環狀隔板132，且於排氣道130的底部設置有排氣口134。該排氣口134係透過排氣管而連接有排氣部136。排氣部136具備有例如真空泵，而能夠將處理室102內減壓至特定真空度。又，處理室102的側壁係裝設有用以開閉晶圓W的搬出入口之閘閥108。
下部電極111係連接有供應雙頻重疊電功率之電功率供應裝置140。電功率供應裝置140係由第1高頻電功率供應機構142與之第2高頻電功率供應機構152所構成，該第1高頻電功率供應機構142供應第1頻率的第1高頻電功率(電漿產生用高頻電功率)，而該第2高頻電功率供應機構152係供應較第1頻率要低之第2頻率的第2高頻電功率(偏壓產生用高頻電功率)。
第1高頻電功率供應機構142係具有從下部電極111側依序連接之第1過濾器144、第1匹配器146與第1電源148。第1過濾器144能夠防止第2頻率的電功率成分侵入至第1匹配器146側。而第1匹配器146係將第1高頻電功率成分加以整合。
第2高頻電功率供應機構152係具有從下部電極111側依序連接之第2過濾器154、第2匹配器156與第2電源158。第2過濾器154能夠防止第1頻率的電功率成分侵入至第2匹配器156側。第2匹配器156係將第2高頻電功率成分加以整合。
處理室102係配設有圍繞其周圍之磁場形成部170。磁場形成部170具備有沿著處理室102的周圍上下分離地配置之上部磁環172與下部磁環174，以於處理室102內產生圍繞電漿處理空間之尖點磁場(cusp magnetic field)。
電漿處理裝置100連接有控制部(整體控制裝置)160，而藉由該控制部160來控制電漿處理裝置100的各部。又，控制部160係連接有操作部162，其係由作業員為了管理電漿處理裝置100而進行指令的輸入操作等之鍵盤，或將電漿處理裝置100的稼動狀況可視化地顯示之顯示器等所構成。
再者，控制部160連接有記憶部164，其係記憶有利用控制部160的控制來實現在電漿處理裝置100所實行之各種處理(對晶圓W進行電漿處理等)的程式，或執行程式所需的處理條件(製程配方)等。
記憶部164記憶有例如複數處理條件(製程配方)。各處理條件整合了控制電漿處理裝置100的各部之控制參數、設定參數等複數參數值。各處理條件係具有例如處理氣體的流量比、處理室內壓力、高頻電功率等參數值。
此外，該等程式或處理條件可預先被記憶在硬碟或半導體記憶體，抑或於被收納在可利用CD-ROM、DVD等可移動性電腦來加以讀取的記錄媒體之狀態下安裝在記憶部164的特定位置處。
控制部160係藉由根據來自操作部162的指示等而從記憶部164讀取所欲程式、處理條件來控制各部，以在電漿處理裝置100執行所欲處理。又，藉由來自操作部162的操作便可編集處理條件。
(電漿處理裝置的動作)
接下來，針對上述結構之電漿處理裝置100的動作加以說明。例如對晶圓W進行電漿蝕刻處理時，係以搬送臂(圖中未顯示)來將未處理之晶圓W從閘閥108搬入至處理室102。當晶圓W被載置於之載置台110上，亦即載置於靜電夾具112上時，便開啟直流電源115來將晶圓W吸附保持於靜電夾具112而開始電漿蝕刻處理。
電漿蝕刻處理係根據預先設定的製程配方來執行。具體來說，將處理室102內減壓至特定壓力，並從上部電極120而以特定流量及流量比來將特定處理氣體(例如包含有C4F8氣體、O2氣體及Ar氣體之混合氣體)導入至處理室102內。
於此狀態下，從第1電源148對下部電極111供應10MHz以上(例如100MHz)的第1高頻電功率來作為第1高頻，而從第2電源158供應2MHz以上、未達10MHz(例如3MHz)的第2高頻電功率來作為第2高頻。藉此，便能夠在第1高頻的作用下於下部電極111與上部電極120之間產生處理氣體的電漿，並在第2高頻的作用下於下部電極111產生自偏壓(-Vdc)，來對晶圓W實施電漿蝕刻處理。如此地，藉由對下部電極111供應第1高頻及第2高頻並使該等重疊，便能夠適當地控制電漿來進行良好的電漿蝕刻處理。
蝕刻處理結束後，關閉直流電源115來去除靜電夾具112的吸附保持力，並藉由搬送臂(圖中未顯示)來將晶圓W自閘閥108搬出。
當實施上述晶圓W的電漿蝕刻處理時，會在處理室102內產生因電漿處理而造成的反應生成物等粒子。該粒子不僅是處理室102內的側壁，而亦會附著在處理室102內所配置之載置台110等。如圖2所示，粒子亦會進入晶圓W與聚焦環119之間，而附著在靜電夾具112周緣部的上側。
若使得上述般附著的附著物(例如CF聚合物)放置下去，便會隨著電漿處理的重複進行而沉積得愈來愈多，因而會有晶圓W的吸附保持力降低，或以搬送臂來將晶圓W載置於靜電夾具112時會發生晶圓W的位置偏移之問題。又，當附著物的一部分剝落而飄浮時，亦會有附著在晶圓W上之虞。當附著在晶圓W時，便會從該處成為所製造之半導體元件配線短路等的原因，進而成為良率降低的主要原因。
因此，電漿處理裝置100便要在一定的時間點進行處理室102內的清潔處理。例如可在每1片晶圓W的電漿蝕刻處理結束後便進行清潔處理，抑或每1批次(例如25片)分晶圓W的電漿蝕刻處理結束後再進行清潔處理。
清潔處理係將清潔用處理氣體導入至處理室102內並保持在特定壓力。於此狀態下，從第1電源148對下部電極111供應10MHz以上(例如100MHz)的第1高頻電功率來作為第1高頻，而從第2電源158供應2MHz以上、未達10MHz(例如3MHz)的第2高頻電功率來作為第2高頻。藉此，便能夠在第1高頻的作用下於下部電極111與上部電極120之間產生處理氣體的電漿，並在第2高頻的作用下於下部電極111產生自偏壓，來執行處理室102內的清潔處理。
(清潔處理所使用之處理氣體)
上述清潔處理一般來說係利用O2氣體來作為處理氣體，並以O2電漿來去除附著物。然而，O2電漿會有去除率較慢而花費很多時間之問題。特別是如圖2所示，附著在靜電夾具112周緣部的上側之附著物會形成聚合體(例如CF聚合物)，因而對去除來說會相當費時。
針對這一點，對提升附著物的去除率來說，藉由例如盡可能地降低處理室102內壓力，或增加施加在各電極之高頻電功率，來提高下部電極111的自偏壓是最為容易的。然而，不將晶圓W載置在靜電夾具112上所進行之無晶圓清潔中，則靜電夾具112的表面會露出於電漿。於是，由於愈提高下部電極111的自偏壓則離子衝擊便會愈大，因此靜電夾具112的表面便會容易受到損傷。
於是，本發明者們進行了各種實驗後，發現使用O2氣體與惰性氣體(例如Ar氣體)的混合氣體來作為清潔處理的處理氣體，只要改變其流量比，則不需提高自偏壓，便能夠提升去除率。據此，便能夠抑制對靜電夾具112的表面所造成之損傷，並提升附著物的去除率。
更具體地說明，發明者們以實驗來確認處理室102內的壓力、第1高頻電功率(電漿產生用高頻電功率)、第2高頻電功率(偏壓產生用高頻電功率)相對於O2氣體與惰性氣體的流量比的關係後，而獲得了未預期的結果。
一般來說，被認為使用O2氣體與惰性氣體的混合氣體時，由於愈增加惰性氣體的流量比，則O2氣體的分壓便會愈下降，因此附著物的去除率亦會降低。然而，在實際的實驗中，從實驗結果發現了依處理室內壓力或第1及第2高頻電功率的大小不同，會有隨著惰性氣體增加而O2氣體的流量比減少反而更能提升附著物的去除率之區域存在。
以下，針對該等實驗結果參照圖式來加以說明。首先，針對改變清潔處理時的處理室內壓力時，處理氣體的流量比與附著物的去除率的關係之實驗結果加以說明。此實驗中，係針對形成有與附著在下部電極的成分相同的CF聚合物之直徑300mm的晶圓W，利用O2氣體與Ar氣體的混合氣體來作為處理氣體，並在與清潔的處理條件相同之條件下進行蝕刻，測量其蝕刻率來作為附著物的去除率。
圖3A~圖3D係分別使處理室內壓力為100mTorr、200mTorr、400mTorr、750mTorr時，改變處理氣體的流量比來測量去除率並加以圖表化者。處理氣體的流量比係使處理氣體整體的流量為1000sccm而改變O2氣體與Ar氣體的流量比來進行蝕刻(清潔)。
具體來說，圖3A~圖3D亦如上所述般，以O2氣體的流量比/Ar氣體的流量比來表示時，針對1000sccm/0sccm(O2氣體100%)、750sccm/250sccm(O2氣體75%)、500sccm/500sccm(O2氣體50%)、150sccm/850sccm(O2氣體15%)、50sccm/950sccm(O2氣體5%)、10sccm/990sccm(O2氣體1%)分別進行蝕刻來測量去除率。此外，其他的處理條件則如下所述。
[處理條件]
第1高頻電功率：500W
第2高頻電功率：0W
上部電極溫度：60deg
側壁溫度：60deg
下部電極溫度：40deg
處理時間：30sec
根據圖3A~圖3D，整體性地觀看晶圓W的面內位置，如圖3A、圖3B所示，於100mTorr、200mTorr的情況下，隨著惰性氣體增加而O2氣體的流量比減少，則去除率亦會降低。相對於此，如圖3C、圖3D所示，於400mTorr、750mTorr的情況下，隨著惰性氣體增加而O2氣體的流量比減少反而去除率會變高。而且，得知當減少O2氣體的流量比時，周緣部的去除率會較晶圓W的中央部要更高。因此，就不會特別對靜電夾具112的中央部造成損傷便能夠提高周緣部附著物的去除效率這一點來說效果顯著。
於是，以圖3A~圖3D之晶圓W周緣部的去除率為縱軸，而以處理氣體的流量比為橫軸並加以彙整後，便如圖4A、圖4B所示般。圖4A、圖4B的橫軸係以Ar氣體/(Ar氣體+O2氣體)的百分率來顯示處理氣體的流量比，當流量比為0%時係表示O2為100%，當流量比為100%時係表示O2為0%。
圖4A係將從晶圓W的外緣朝向中心部1mm之位置處(圖3A~圖3D中為-149mm之位置處)的去除率以各壓力來顯示之圖表。圖4B係以圖4A之Ar氣體流量比0(O2氣體100%)的去除率為基準(1)來將各流量比的去除率加以基準化者。亦即，將各流量比的去除率除以Ar氣體流量比0(O2氣體100%)的去除率後的值以圖表來顯示。此外，圖4A、圖4B中亦加入了O2氣體的流量比/Ar氣體的流量比為250sccm/750sccm(O2氣體25%)、30sccm/970sccm(O2氣體3%)情況的實驗數據。
根據圖4A、圖4B，晶圓W周緣部的去除率在100mTorr的情況下，隨著惰性氣體增加而O2氣體的流量比減少，則去除率亦會降低。相對於此，當壓力增加為200mTorr、400mTorr、750mTorr時，隨著惰性氣體增加而O2氣體的流量比減少，反而去除率會增加。特別是400mTorr以上的情況時，和O2氣體為100%的情況相比，會有去除率大幅增加為約1.75倍之流量比。但在任一壓力的情況，當O2氣體過少時，則去除率亦會降低，因此較佳為使用去除率為最大附近的流量比。
然而，當處理室102內的壓力增加為200mTorr、400mTorr、750mTorr時，則離子能量會減少。於是，由於考量了從上述實驗結果所得知離子能量愈低的區域會隨著Ar氣體增加而O2氣體的流量比減少，反而去除率會增加的情況，便對此進行了驗證實驗。
此處，首先針對在即使增加Ar氣體而去除率並未那麼相對應地上升之條件下(亦即處理室內壓力為100mTorr、200mTorr的情況下)，改變施加在下部電極111之第1高頻電功率的大小來進行實驗後的結果加以說明。具體來說，係將第2高頻電功率固定在0W而改變第1高頻電功率的大小，並進行了與圖3A(100mTorr)、圖3B(200mTorr)的情況相同的實驗。圖5A、圖5B係在100mTorr的情況下，與圖4A、圖4B同樣地以晶圓W周緣部(-149mm之位置處)的去除率為橫軸，而處理氣體的流量比為縱軸並加以彙整者。圖6A、圖6B係在200mTorr的情況下，與圖4A、圖4B同樣地以晶圓W周緣部(-149mm之位置處)的去除率為橫軸，而處理氣體的流量比為縱軸並加以彙整者。
由圖5A、圖5B、圖6A、圖6B可知，處理室內壓力100mTorr的情況與200mTorr的情況皆顯示使第1高頻電功率從500W變小至200W時，增加Ar氣體來使O2氣體的流量比減少時之去除率的上昇率會變得較大。根據圖6A、圖6B，於200mTorr的情況下，去除率的上昇率變大會更為顯著。由此可知，當減少第1高頻電功率來減少離子能量時，處理室內壓力為100mTorr的情況與200mTorr的情況皆與圖3C(400mTorr)或圖3D(750mTorr)的情況同樣地具有顯現了Ar氣體增加的效果之傾向。
接著，針對增加Ar氣體來上升去除率之條件，亦即處理室內壓力為400mTorr的情況下，將施加在下部電極111之第2高頻電功率增加來使離子能量增加後情況的實驗結果加以說明。具體來說，係將第1高頻電功率固定在500W而改變第2高頻電功率的大小，並進行了與圖3C(400mTorr)的情況相同樣的實驗。圖7A、圖7B係在400mTorr的情況下，與圖4A、圖4B同樣地以晶圓W周緣部(-149mm之位置處)的去除率為橫軸，而處理氣體的流量比為縱軸並加以彙整者。
根據圖7A、圖7B，當使第2高頻電功率增加為150W、300W來增加離子能量時，相較於0W的情況，隨著Ar氣體增加而O2氣體的流量比減少，但去除率並未增加。由此可知，當增加第2高頻電功率來增加離子能量時，處理室內壓力為400mTorr的情況亦與圖3A(100mTorr)或圖3B(200mTorr)的情況同樣地具有Ar氣體增加的效果薄弱之傾向。
由以上實驗結果可知，能夠提升附著物的去除率之Ar氣體與O2氣體的流量比係與離子能量有密切關係。由於離子能量係對應於下部電極自偏壓(-Vdc)的大小，因此以下便從上述各實驗結果來將自偏壓(-Vdc)與附著物去除率的關係加以彙整。圖8係將此以圖表來表示。
圖8係選擇上述各實驗結果中適合用來提升去除率之處理氣體的流量比，並求得此時的自偏壓(-Vdc)，而以其絕對值為橫軸、以附著物的去除率為縱軸，並將該等的關係以圖表來表示者。具體來說，係根據圖4A、圖4B等的實驗結果來選擇去除率為最大之範圍下的處理氣體流量比。此處係使用進行以O2氣體的流量比率相對於O2氣體與Ar氣體所構成的處理氣體整體為8%、33%、100%來求得去除率之實驗後的數據。
根據圖8，將O2氣體8%、33%、100%的圖表數據分別取直線近似值時，則分別為直線y8、y33、y100。亦即，該等直線y8、y33、y100的傾斜不同。該等直線y8、y33、y100當中，由於愈靠上側則愈能夠提升去除率，因此依自偏壓的區域不同，愈靠上側則直線亦會改變。由此可知，依自偏壓的區域不同，適合用來提升去除率之處理氣體的流量比亦會改變。
例如當自偏壓(-Vdc)的絕對值非常大(160V以上)時，由於直線100為最上側，因此O2氣體100%的情況最能夠提升去除率。相對於此，當自偏壓的絕對值較其要低(50V以上、160以下)時，由於直線y33為最上側，因此O2氣體33%的情況最能夠提升去除率。再者，當自偏壓的絕對值較低(50V以下)時，由於直線y8為最上側，因此O2氣體8%的情況最能夠提升去除率。
如上所述，即使是自偏壓較小的區域，增加Ar氣體來使O2氣體的流量比減少反而更能夠提升附著物的去除率之理由，例如從電漿密度的觀點來看可考量為以下的情況。由於Ar氣體可將能量用在電離，故會容易成為Ar離子，但相對於此，當O2氣體解離為氧自由基時需要較多的能量，因此僅有O2氣體的話電漿密度不會上升。於是，由於愈增加Ar氣體則自偏壓會愈下降，故會難以提升去除率，但該部份會使Ar離子的數量增加，且離子密度或電子密度亦會增加，而促進O2氣體的解離。因此便推測在自偏壓較小的區域中，增加Ar氣體反而O2氣體亦較易電離，便能夠大幅地提升附著物的去除效率。
於是，本實施形態的清潔處理中，當根據特定處理條件來清潔處理室102內時，係配合下部電極111的自偏壓，若其絕對值愈小，則以減少O2氣體的流量比而使Ar氣體的流量比增加之方式所設定的流量比，來將O2氣體與Ar氣體所構成的處理氣體供應至處理室102內，並對電極間施加高頻電功率以產生電漿。
更具體來說，當使用自偏壓(-Vdc)的絕對值為50V以下之處理條件時，係將O2氣體與Ar氣體的流量比設定為O2氣體8%以上但未達33%。又，當使用自偏壓的絕對值為大於50V而小於160V之處理條件時，係將O2氣體與Ar氣體的流量比設定為O2氣體33%以上但未達100%。該等處理氣體的流量比可與其他的處理條件一起被預先記憶在記憶部164，而在執行清潔時再被讀出使用。
如上所述，本發明者們發現自偏壓(-Vdc)與處理氣體的流量比之間有一定的關連性，並發現了只要配合自偏壓(-Vdc)來改變清潔時所使用之處理氣體的流量比，便能夠有效地提升去除率。
藉此，由於不需提高自偏壓(-Vdc)，便能夠提升附著物的去除率，因此能夠抑制對靜電夾具112的表面所造成之損傷，並縮短將附著在靜電夾具112周緣部的附著物加以去除之所需時間。
此外，使用自偏壓的絕對值為160V以上之處理條件時，亦可將O2氣體與Ar氣體的流量比設定為O2氣體100%以上。但對抑制載置台110表面(靜電夾具112表面)的損傷並藉由增加Ar氣體的來提升附著物的去除率來說，則以自偏壓的絕對值小於160V之區域或小於50V之區域的處理條件下來進行清潔會較佳。
又，上述實施形態中的清潔用處理氣體雖係舉於O2氣體中添加惰性氣體(Ar氣體)為例來加以說明，但不限於此。上述惰性氣體除了Ar氣體以外亦可使用例如He氣體、Ne氣體、Kr氣體等。
又，藉由對系統或裝置提供記憶媒體等媒體(其係記憶有實現上述實施形態的功能之軟體的程式)，而藉由該系統或裝置的電腦(或CPU、MPU)來讀取並執行記憶媒體等媒體所記憶之程式亦可達成本發明。
此時，從記錄媒體等媒體所讀取之程式本身實現了上述實施形態的功能，而記憶有該程式之記錄媒體等媒體則構成了本發明。用以供應程式之記錄媒體等媒體舉例有例如軟(floppy，註冊商標)碟、硬碟、光碟、磁光碟、CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW、磁帶、非揮發性記憶卡、ROM等。又，亦可透過網路來下載程式而提供給媒體。
此外，藉由執行電腦所讀取之程式，則不僅可實現上述實施形態的功能，根據該程式的指示，在電腦上稼動之OS等會進行實際處理的一部分或全部，而藉由該處理而實現了上述實施形態的功能之情況亦包含於本發明。
再者，從記錄媒體等媒體所讀取之程式被寫進插入至電腦之功能擴張板或連接於電腦之功能擴張單元所具備之記憶體後，根據該程式的指示，該功能擴張板或功能擴張單元所具備之CPU等會進行實際處理的一部分或全部，而藉由該處理而實現了上述實施形態的功能之情況亦包含於本發明。
以上，雖已參照添附圖式來加以說明本發明較佳實施形態，但無需贅言本發明並未限定於上述實施例。只要是本發明所屬技術領域中具通常知識者，應當可在申請專利範圍所記載之範疇內，思及各種之變更例或修正例，並可明瞭該等當然亦屬於本發明之技術範圍。
例如上述實施形態中，基板處理裝置雖係舉僅對下部電極重疊施加2種高頻電功率以產生電漿之型式的電漿處理裝置為例來加以說明，但並未限定於此，而亦可適用於別種型式，例如僅對下部電極施加1種高頻電功率之型式，抑或分別對上部電極與下部電極施加2種高頻電功率之型式的電漿處理裝置。再者，可適用本發明之基板處理裝置不限於電漿處理裝置，而亦可適用於用以進行成膜處理之熱處理裝置。
本發明可適用於將具備有用以載置例如半導體晶圓、FPD基板等基板的基板載置台之處理室內加以清潔之基板處理裝置、其清潔方法以及記錄有程式之記錄媒體。
100．．．電漿處理裝置
102．．．處理室
104．．．筒狀部
106．．．筒狀保持部
108．．．閘閥
110．．．載置台
111．．．下部電極
112．．．靜電夾具
114．．．靜電夾具電極
115．．．直流電源
116．．．冷媒室
118．．．傳熱氣體供應管
119．．．聚焦環
120．．．上部電極
122．．．處理氣體供應部
123．．．配管
124．．．電極板
125．．．氣體通氣孔
126．．．電極支撐體
127．．．緩衝室
128．．．氣體導入口
130．．．排氣道
132．．．隔板
134．．．排氣口
136．．．排氣部
140．．．電功率供應裝置
142．．．第1高頻電功率供應機構
144．．．第1過濾器
146．．．第1匹配器
148．．．第1電源
152．．．第2高頻電功率供應機構
154．．．第2過濾器
156．．．第2匹配器
158．．．第2電源
160．．．控制部
162．．．操作部
164．．．記憶部
170．．．磁場形成部
172．．．上部磁環
174．．．下部磁環
W．．．晶圓
圖1係顯示本發明實施形態之電漿處理裝置的剖面圖。
圖2為圖1所示之載置台的放大圖。
圖3A係以圖表來顯示使處理室內壓力為100mTorr時之處理氣體的流量比與去除率的關係之圖式。
圖3B係以圖表來顯示使處理室內壓力為200mTorr時之處理氣體的流量比與去除率的關係之圖式。
圖3C係以圖表來顯示使處理室內壓力為400mTorr時之處理氣體的流量比與去除率的關係之圖式。
圖3D係以圖表來顯示使處理室內壓力為750mTorr時之處理氣體的流量比與去除率的關係之圖式。
圖4A係顯示以圖3A~圖3D之晶圓W周緣部的去除率為縱軸，而以處理氣體的流量比為橫軸並加以彙整後的圖表之圖式。
圖4B係顯示以圖4A中Ar氣體之流量比0(O2氣體100%)的去除率來將各流量比的去除率加以基準化後的圖表之圖式。
圖5A係顯示處理室內壓力為100mTorr的情況下，當改變第1高頻電功率的大小時之處理氣體的流量比與去除率的關係之圖式。
圖5B係顯示以圖5A中Ar氣體之流量比0(O2氣體100%)的去除率來將各流量比的去除率加以基準化後的圖表之圖式。
圖6A係顯示處理室內壓力為400mTorr的情況下，當改變第2高頻電功率的大小時之處理氣體的流量比與去除率的關係之圖式。
圖6B係顯示以圖5A中Ar氣體之流量比0(O2氣體100%)的去除率來將各流量比的去除率加以基準化後的圖表之圖式。
圖7A係顯示處理室內壓力為100mTorr的情況下，當改變第2高頻電功率的大小時之處理氣體的流量比與去除率的關係之圖式。
圖7B係顯示以圖5A中Ar氣體之流量比0(O2氣體100%)的去除率來將各流量比的去除率加以基準化後的圖表之圖式。
圖8係將自偏壓的絕對值與去除率的關係顯示於圖表之圖式。
100‧‧‧電漿處理裝置
102‧‧‧處理室
104‧‧‧筒狀部
106‧‧‧筒狀保持部
108‧‧‧閘閥
110‧‧‧載置台
111‧‧‧下部電極
112‧‧‧靜電夾具
114‧‧‧靜電夾具電極
115‧‧‧直流電源
116‧‧‧冷媒室
118‧‧‧傳熱氣體供應管
119‧‧‧聚焦環
120‧‧‧上部電極
122‧‧‧處理氣體供應部
123‧‧‧配管
124‧‧‧電極板
125‧‧‧氣體通氣孔
126‧‧‧電極支撐體
127‧‧‧緩衝室
128‧‧‧氣體導入口
130‧‧‧排氣道
132‧‧‧隔板
134‧‧‧排氣口
136‧‧‧排氣部
140‧‧‧電功率供應裝置
142‧‧‧第1高頻電功率供應機構
144‧‧‧第1過濾器
146‧‧‧第1匹配器
148‧‧‧第1電源
152‧‧‧第2高頻電功率供應機構
154‧‧‧第2過濾器
156‧‧‧第2匹配器
158‧‧‧第2電源
160‧‧‧控制部
162‧‧‧操作部
164‧‧‧記憶部
170‧‧‧磁場形成部
172‧‧‧上部磁環
174‧‧‧下部磁環
W‧‧‧晶圓

Claims (6)

  1. 一種基板處理裝置之清潔方法，係將上部電極與下部電極對向配置於可被減壓所加以構成之處理室內，而將具備有設置有該下部電極之基板載置台的處理室內加以清潔；其特徵在於：當不將基板載置於載置台上，而根據預定處理條件來清潔該處理室內時，若該下部電極的自偏壓之絕對值愈小，則相對於該處理氣體整體以減少該O2氣體的流量比而增加該惰性氣體的流量比之方式所設定的流量比，來將O2氣體與惰性氣體所構成的處理氣體供應至該處理室內，並藉由對該電極間施加高頻電功率而產生電漿，來提高該基板載置台中央部要靠周緣部之附著物去除效果。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置之清潔方法，其中該惰性氣體為Ar氣體；當以該絕對值為50V以下的自偏壓範圍之處理條件來進行清潔時，係將該各氣體的流量比設定為該O2氣體的流量比為該處理氣體整體的8%以上但未達33%。
  3. 如申請專利範圍第2項之基板處理裝置之清潔方法，其中當以該絕對值為大於50V而小於160V的自偏壓範圍之處理條件來進行清潔時，係將各氣體的流量比設定為該O2氣體的流量比為該處理氣體整體的33%以上但未達100%。
  4. 一種基板處理裝置，其特徵在於設置有：處理室，係可被減壓所加以構成；上部電極及下部電極，係對向配置於該處理室內；基板載置台，係設置有該下部電極；電功率供應裝置，係對該電極間供應特定高頻電功率；氣體供應部，係以O2氣體與惰性氣體作為清潔用處理氣體而供應至該處理室內；排氣部，係對該處理室內進行排氣來減壓至特定壓力；記憶部，係記憶有該處理氣體的流量比，其係以當不將基板載置於載置台上，而以預定處理條件來清潔該處理室內時，若該下部電極的自偏壓之絕對值愈小，則相對於該處理氣體整體以減少該O2氣體的流量比而增加該惰性氣體的流量比之方式來加以設定；及控制部，在清潔該處理室內時，係從該記憶部讀取對應於該自偏壓範圍之該流量比，並從該氣體供給部而以該流量比來供應該O2氣體與該惰性氣體，且藉由從該電功率供應裝置對該電極間特定施加高頻電功率以產生電漿，來提高該基板載置台中央部要靠周緣部之附著物去除效果。
  5. 如申請專利範圍第4項之基板處理裝置，其中該惰性氣體為Ar氣體；且於該記憶部中記憶有該各氣體的流量比，其係當以 該自偏壓的絕對值為50V以下的自偏壓範圍之處理條件來進行清潔時，使得該O2氣體的流量比為該處理氣體整體的8%以上但未達33%。
  6. 如申請專利範圍第5項之基板處理裝置，其中係於該記憶部記憶有該各氣體的流量比，其係當以該絕對值為大於50V而小於160V的自偏壓範圍之處理條件來進行清潔時，使得該O2氣體的流量比為該處理氣體整體的33%以上但未達100%。
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