(57)【要約】【課題】基板載置台を兼ねる高周波電極と被処理基板との間で静電チャックの貫通孔を介した異常放電を確実に防止して、プラズマプロセスの歩留まりを向上させる。【解決手段】本発明では、サセプタ（第１電極）上に基板をローディングした後の第１の時点ｔ1でＥＳＣ（静電チャック）の導電体に対して高圧ＤＣ電圧ＶPの印加を開始する際に、サセプタを電気的に接地しておく。これにより、ＥＳＣ導電体の電位が立ち上がるのと同時に、静電誘導によってウエハ（被処理基板）の電位がいったんＶPに略等しい電位に上昇するのに対して、サセプタの電位はグランド電位に保たれる。ここで、ウエハ電位の上昇は一瞬であり、直ぐにグランド電位に戻るので、ウエハとサセプタとの間に高圧の直流電圧が実質的に掛かることはなく、静電チャックの貫通孔を介して異常放電が発生することはない。【選択図】  図３
2010040627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空排気可能な処理容器内で、第１電極に設けられた静電チャックにより被処理基板を静電気の吸着力で前記第１電極上に保持し、前記第１電極に第１高周波を印加して前記基板に所望のプラズマ処理を施すプラズマ処理方法であって、
前記プラズマ処理を開始する前は前記静電チャックの誘電体膜の中に封入されている導電体および前記第１電極をそれぞれ電気的に接地しておく工程と、
前記第１電極および前記静電チャックを貫通して移動可能なリフトピンを操作して前記電極の上に前記基板をローディングする工程と、
前記第１電極上に前記基板をローディングした後の第１の時点で前記静電チャックの導電体に対して第１極性の第１直流電圧の印加を開始する工程と、
前記第１の時点の後の第２の時点で前記第１電極を電気的に接地状態からフローティング状態に切り換える工程と、
前記第２の時点の後の第３の時点で前記第１電極に対する前記第１高周波の印加を開始する工程と、
前記第３の時点から所定時間経過後の第４の時点で前記第１電極に対する前記第１高周波の印加を停止する工程と、
前記第４の時点の後の第５の時点で前記第１電極を電気的にフローティング状態から接地状態に切り換える工程と、
前記第５の時点の後の第６の時点で前記静電チャックの導電体に対する前記第１直流電圧の印加を停止して接地電位に戻す工程と、
前記第６の時点の後の第７の時点で前記リフトピンを操作して前記第１電極上から前記基板をアンローディングする工程と
を有するプラズマ処理方法。
【請求項２】
前記第１の時点から前記第２の時点までの時間を１〜１０秒に設定する、請求項１に記載のプラズマ処理方法。
【請求項３】
前記第５の時点から前記第６の時点までの時間を０．１〜５秒に設定する、請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理方法。
【請求項４】
前記第１電極の温度を前記基板に伝えるために前記第１電極および前記静電チャックにそれぞれ形成されたガス通路を介して前記基板の裏面に伝熱用ガスを供給する動作を、前記第１の時点と前記第２の時点の間で開始し、前記第４の時点と前記第５の時点の間で停止する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項５】
前記基板から静電気を短時間で迅速に除去するために、前記第６の時点と前記第７の時点との間で、前記静電チャックの導電体に対して前記第１極性とは逆の第２極性の第２直流電圧を印加し、次いで再び接地電位に戻す、請求項１〜４のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項６】
前記プラズマ処理は、前記処理容器内に所望の処理ガスを導入し、導入した前記処理ガスを放電させてプラズマを生成し、前記プラズマのイオンまたはラジカルに所定の化学反応を行わせる、請求項１〜５のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項７】
前記第１高周波は、主として前記処理ガスのプラズマの生成に寄与する、請求項６に記載のプラズマ処理方法。
【請求項８】
前記第１高周波は、主として前記処理ガスのプラズマから前記基板へのイオンの引き込みに寄与する、請求項６に記載のプラズマ処理方法。
【請求項９】
前記処理容器内で前記第１電極と平行に向かい合う第２電極が設けられ、
前記第３の時点から前記第４の時点まで主として前記処理ガスのプラズマの生成に寄与する第２高周波を前記第２電極に印加する、
請求項８に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１０】
前記第１高周波と周波数の異なる第２高周波を前記第１高周波と同時に前記第１電極に印加する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１１】
真空排気可能な処理容器と、
前記処理容器内で被処理基板を載置する第１電極と、
プラズマ処理中に前記第１電極に印加するための第１高周波を出力する第１高周波電源と、
前記第１電極に設けられ、誘電体膜の中に封入された導電体を有する静電チャックと、
前記静電チャックに静電吸着力を発生させるための第１極性の第１直流電圧を出力する第１直流電源と、
前記静電チャックの導電体をグランド電位端子または前記第１直流電源の出力端子のいずれかに選択的に切換可能な第１スイッチと、
前記第１電極を電気的に接地状態またはフローティング状態のいずれかに切換可能な第２スイッチと、
前記第１電極を貫通して昇降可能に設けられたリフトピンと、
前記第１電極上で前記基板のローディングおよびアンローディングを行うために前記リフトピンの昇降動作を操作するリフトピン操作部と、
前記処理容器内に所望の処理ガスを供給するための処理ガス供給部と、
プラズマ処理を開始する前は前記静電チャックの導電体および前記第１電極をそれぞれ電気的に接地しておくように前記第１および第２のスイッチを制御し、前記リフトピンを操作して前記第１電極の上に前記基板をローディングするように前記リフトピン操作部を制御し、前記第１電極上に前記基板をローディングした後の第１の時点で前記静電チャックの導電体に対して前記第１直流電源からの第１極性の第１直流電圧の印加を開始するように前記第１スイッチを制御し、前記第１の時点の後の第２の時点で前記第１電極を電気的に接地状態からフローティング状態に切り換えるように前記第２スイッチを制御し、前記第２の時点の後の第３の時点で前記第１電極に対する前記第１高周波の印加を開始するように前記第１高周波電源を制御し、前記第３の時点から所定時間経過後の第４の時点で前記第１電極に対する前記第１高周波の印加を停止するように前記第１高周波電源を制御し、前記第４の時点の後の第５の時点で前記第１電極を電気的にフローティング状態から接地状態に切り換えるように前記第２スイッチを制御し、前記第５の時点の後の第６の時点で前記静電チャックの導電体に対する前記第１直流電源からの前記第１直流電圧の印加を停止して接地電位に戻すように前記第１スイッチを制御し、前記第６の時点の後の第７の時点で前記リフトピンの操作により前記第１電極上から前記基板をアンローディングするように前記リフトピン操作部を制御する制御部と
を有するプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記第１の時点から前記第２の時点までの時間は１〜１０秒である、請求項１１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
前記第５の時点から前記第６の時点までの時間は０．１〜５秒である、請求項１１または請求項１２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１４】
前記第１電極を所望の温度に温調する温調部と、
前記第１電極の温度を前記基板に伝えるために前記第１電極および前記静電チャックにそれぞれ形成されたガス通路を介して前記基板の裏面に伝熱用のガスを供給する伝熱用ガス供給部と
を有し、
前記制御部が、前記伝熱用ガスの供給を、前記第１の時点と前記第２の時点の間で開始し、前記第４の時点と前記第５の時点の間で停止するように前記伝熱用ガス供給部を制御する、
請求項１１〜１３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１５】
前記第１スイッチを介して前記静電チャックの導電体に電気的に接続可能な  第２極性の第２直流電圧を出力する第２直流電源を有し、
前記制御部が、前記基板から静電気を短時間で迅速に除去するために、前記第６の時点と前記第７の時点との間で、前記静電チャックの導電体に対して前記第２直流電源より前記第２極性の第２直流電圧を印加し、次いで再び接地電位に戻すように前記第２スイッチを制御する、
請求項１１〜１４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１６】
前記制御部が、前記処理ガスの供給を、前記第３の時点と同時またはその直前に開始して前記第４の時点と同時またはその直後に停止するように前記処理ガス供給部を制御する、請求項１１〜１５のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１７】
前記第１電極に印加される第１高周波は、主として前記処理ガスのプラズマの生成に寄与する、請求項１１〜１６のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１８】
主として前記処理ガスのプラズマから前記基板へのイオンの引き込みに寄与する第２高周波を出力する第２高周波電源を有し、
前記制御部が、前記第１電極に対する前記第２高周波の印加を、前記第３の時点で開始して前記第４の時点で停止するように前記第２高周波電源を制御する、
請求項１７に記載のプラズマ処理装置
【請求項１９】
前記第１電極に印加される第１高周波は、主として前記処理ガスのプラズマから前記基板へのイオンの引き込みに寄与する、請求項１１〜１６のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２０】
前記処理容器内で前記第１電極と平行に向かい合う第２電極と、
主として前記処理ガスのプラズマの生成に寄与する第２高周波を出力する第２高周波電源と
を有し、
前記制御部が、前記第２電極に対する前記第２高周波の印加を、前記第３の時点で開始して前記第４の時点で停止するように前記第２高周波電源を制御する、
請求項１９に記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理基板にプラズマ処理を施す技術に係り、特に処理容器内で高周波電極上に基板を保持するために静電チャックを用いる枚葉式のプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
枚葉式のプラズマ処理装置は、典型的には、真空排気可能な処理容器内でサセプタ等と称される試料台の上に被処理基板（たとえば半導体ウエハ）を載置して該基板にドライエッチング、酸化、堆積等のプラズマ処理を施すようにしている。
【０００３】
一般に、高周波電極を兼ねるサセプタは、導電性および加工性に優れた材質たとえばアルミニウムからなり、処理容器内に非接地で、つまり電気的にフローティング状態で取り付けられ、プラズマ処理中には処理容器の外の高周波電源より整合器を介して一定周波数の高周波を印加されるようになっている。
【０００４】
また、機構的には、処理前の基板をサセプタにローディングし、処理後の基板をサセプタからアンローディングするためのリフトピンがサセプタを貫通して昇降移動できるようになっている。
【０００５】
さらに、プラズマ処理中の基板の温度を制御するために、サセプタの内部に冷却用の冷却媒体流路あるいは加熱用のヒータ素子等が設けられる。この場合、サセプタの温度を基板に効率よく伝えるために、サセプタに形成したガス流路を介して基板の裏面に所定の圧力で伝熱用のガス（一般にＨeガス）を供給するようにしている。
【０００６】
上記のようなサセプタを用いるプラズマ処理装置は、サセプタ上に基板を固定して保持するために、サセプタの主面つまり基板載置面に静電チャックを一体に設けている（たとえば特許文献１参照）。この種の静電チャックは、誘電体膜の中に薄い導電体（電極）を封入しており、該導電体にたとえば２〜３ｋＶの高圧ＤＣ（直流）電圧を印加してサセプタ上の基板に静電気を発生させ、クーロン力で基板を吸着固定する仕組みになっている。
【特許文献１】特開２００５−１２３５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記のようにサセプタが高周波電極を兼ねているプラズマ処理装置では、プラズマ処理の開始に先立って静電チャックの導電体に高圧ＤＣ電圧を印加すると、その直後に基板とサセプタとの間でガス（特に伝熱用ガス）が異常放電して基板がダメージを受けやすい（少なくとも不定な確率で起こり得る）ことが問題となっている。
【０００８】
すなわち、静電チャックにはリフトピンや伝熱用ガスを通すための貫通孔が設けられており、これらの貫通孔が基板とサセプタとの間にガス空間を形成する。静電チャックの導電体に高圧ＤＣ電圧を印加すると、静電誘導によって基板およびサセプタのどちらの電位も瞬時に高圧ＤＣ電圧と略等しい電位まで上昇する。しかし、この直後に、基板から静電気の電荷が処理容器内の処理空間を介してグランド電位の容器側壁あるいは上部電極に流出することにより、基板の電位がグランド電位まで下がる。一方、サセプタには静電気の電荷がそのまま帯電し続けるため、サセプタの電位は高圧ＤＣ電圧の電位を保つ。これによって、基板とサセプタとの間で静電チャックの貫通孔内のガスに高圧ＤＣ電圧と略等しい電圧が印加されることとなり、パッシェンの法則の放電開始条件が満たされると、異常放電が発生する。
【０００９】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、基板載置台を兼ねる高周波電極と被処理基板との間で静電チャックの貫通孔を介した異常放電を確実に防止して、プラズマプロセスの歩留まりを向上させるようにしたプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するためにするために、本発明のプラズマ処理方法は、真空排気可能な処理容器内で、第１電極に設けられた静電チャックにより被処理基板を静電気の吸着力で前記第１電極上に保持し、前記第１電極に第１高周波を印加して前記基板に所望のプラズマ処理を施すプラズマ処理方法であって、前記プラズマ処理を開始する前は前記静電チャックの誘電体膜の中に封入されている導電体および前記第１電極をそれぞれ電気的に接地しておく工程と、前記第１電極および前記静電チャックを貫通して移動可能なリフトピンを操作して前記電極の上に前記基板をローディングする工程と、前記第１電極上に前記基板をローディングした後の第１の時点で前記静電チャックの導電体に対して第１極性の第１直流電圧の印加を開始する工程と、前記第１の時点の後の第２の時点で前記第１電極を電気的に接地状態からフローティング状態に切り換える工程と、前記第２の時点の後の第３の時点で前記第１電極に対する前記第１高周波の印加を開始する工程と、前記第３の時点から所定時間経過後の第４の時点で前記第１電極に対する前記第１高周波の印加を停止する工程と、前記第４の時点の後の第５の時点で前記第１電極を電気的にフローティング状態から接地状態に切り換える工程と、前記第５の時点の後の第６の時点で前記静電チャックの導電体に対する前記第１直流電圧の印加を停止して接地電位に戻す工程と、前記第６の時点の後の第７の時点で前記リフトピンを操作して前記第１電極上から前記基板をアンローディングする工程とを有する。
【００１１】
また、上記の目的を達成するためにするために、本発明のプラズマ処理装置は、真空排気可能な処理容器と、前記処理容器内で被処理基板を載置する第１電極と、プラズマ処理中に前記第１電極に印加するための第１高周波を出力する第１高周波電源と、前記第１電極に設けられ、誘電体膜の中に封入された導電体を有する静電チャックと、前記静電チャックに静電吸着力を発生させるための第１極性の第１直流電圧を出力する第１直流電源と、前記静電チャックの導電体をグランド電位端子または前記第１直流電源の出力端子のいずれかに選択的に切換可能な第１スイッチと、前記第１電極を電気的に接地状態またはフローティング状態のいずれかに切換可能な第２スイッチと、前記第１電極を貫通して移動可能に設けられたリフトピンと、前記第１電極上で前記基板のローディングおよびアンローディングを行うために前記リフトピンの昇降動作を操作するリフトピン操作部と、前記処理容器内に所望の処理ガスを供給するための処理ガス供給部と、プラズマ処理を開始する前は前記静電チャックの導電体および前記第１電極をそれぞれ電気的に接地しておくように前記第１および第２のスイッチを制御し、前記リフトピンを操作して前記第１電極の上に前記基板をローディングするように前記リフトピン操作部を制御し、前記第１電極上に前記基板をローディングした後の第１の時点で前記静電チャックの導電体に対して前記第１直流電源からの第１極性の第１直流電圧の印加を開始するように前記第１スイッチを制御し、前記第１の時点の後の第２の時点で前記第１電極を電気的に接地状態からフローティング状態に切り換えるように前記第２スイッチを制御し、前記第２の時点の後の第３の時点で前記第１電極に対する前記第１高周波の印加を開始するように前記第１高周波電源を制御し、前記第３の時点から所定時間経過後の第４の時点で前記第１電極に対する前記第１高周波の印加を停止するように前記第１高周波電源を制御し、前記第４の時点の後の第５の時点で前記第１電極を電気的にフローティング状態から接地状態に切り換えるように前記第２スイッチを制御し、前記第５の時点の後の第６の時点で前記静電チャックの導電体に対する前記第１直流電源からの前記第１直流電圧の印加を停止して接地電位に戻すように前記第１スイッチを制御し、前記第６の時点の後の第７の時点で前記リフトピンの操作により前記第１電極上から前記基板をアンローディングするように前記リフトピン操作部を制御する制御部とを有する。
【００１２】
本発明においては、第１電極上に基板をローディングした後の第１の時点で静電チャックの導電体に対して第１極性の第１直流電圧の印加を開始する際に、第１電極を電気的に接地しておく。これにより、静電チャック導電体の電位が立ち上がるのと同時に、静電誘導によって基板の電位がいったん第１直流電圧に略等しい電位に上昇するのに対して、第１電極の電位はグランド電位に保たれる。ここで、基板電位の上昇は一瞬であり、直ぐに基板から電荷が流出して基板の電位がグランド電位に戻るので、基板と第１電極との間に第１直流電圧に相当する高圧の直流電圧が実質的に掛かることはなく、基板と第１電極との間のガス空間で（静電チャックの貫通孔を介して）異常放電が発生することはない。
【００１３】
また、本発明においては、プラズマ処理の終了後は、先に第５の時点で第１電極を電気的にフローティング状態から接地状態に切り換えてから、第６の時点で静電チャックの導電体に対する第１直流電圧の印加を停止して接地電位に戻す。これにより、静電チャック導電体の電位が立ち下がるのと同時に、静電誘導によって基板の電位がグランド電位からいったん第１直流電圧に略等しい負の電位に低下するのに対して、第１電極の電位はグランド電位に保たれる。ここで、基板電位の低下は一瞬であり、直ぐに基板から電荷が流出して基板の電位がグランド電位に戻るので、基板と第１電極との間に第１直流電圧に相当する高圧の直流電圧が実質的に掛かることはなく、基板と第１電極との間のガス空間で（静電チャックの貫通孔を介して）異常放電が発生することはない。
【００１４】
本発明のプラズマ処理装置においては、プラズマ処理中に基板の温度を制御するために、第１電極を所望の温度に温調する温調部と、第１電極の温度を基板に伝えるために第１電極および静電チャックにそれぞれ形成されたガス通路を介して基板の裏面に伝熱用のガスを供給する伝熱用ガス供給部とが設けられる。この場合、制御部は、伝熱用ガスの供給を、上記第１の時点と上記第２の時点の間で開始し、上記第４の時点と上記第５の時点の間で停止するように伝熱用ガス供給部を制御する。
【００１５】
また、プラズマ処理後に、基板から静電気を短時間で迅速に除去するために、好適には、第１スイッチを介して静電チャックの導電体に電気的に接続可能な  第２極性の第２直流電圧を出力する第２直流電源も設けられる。この場合、制御部は、上記第６の時点と上記第７の時点との間で、静電チャックの導電体に対して第２直流電源より第２極性の第２直流電圧を印加し、次いで再び接地電位に戻すように第２スイッチを制御する。
【００１６】
本発明においては、上記第１の時点から上記第２の時点までの遅れ時間が、好ましくは１〜１０秒に設定され、さらに好ましくは３〜４秒に設定される。また、上記第５の時点から上記第６の時点までの遅れ時間が、好ましくは０．１〜５秒に設定され、さらに好ましくは１〜２秒に設定される。
【００１７】
本発明のプラズマ処理装置において、好適には、制御部は、処理ガスの供給を、上記第３の時点と同時またはその直前に開始して上記第４の時点と同時またはその直後に停止するように処理ガス供給部を制御してよい。
【００１８】
また、好適な一態様において、第１電極に印加される第１高周波は、主として処理ガスのプラズマの生成に寄与する。
【００１９】
別の好適な一態様によれば、主として処理ガスのプラズマから基板へのイオンの引き込みに寄与する第２高周波を出力する第２高周波電源が設けられる。この場合、制御部は、第１電極に対する第２高周波の印加を、上記第３の時点で開始して上記第４の時点で停止するように第２高周波電源を制御する。
【００２０】
別の好適な一態様において、第１電極に印加される第１高周波は、主として前記処理ガスのプラズマから基板へのイオンの引き込みに寄与する。
【００２１】
別の好適な一態様によれば、処理容器内で第１電極と平行に向かい合う第２電極と、主として処理ガスのプラズマの生成に寄与する第２高周波を出力する第２高周波電源とが設けられる。この場合、制御部は、第２電極に対する第２高周波の印加を、上記第３の時点で開始して上記第４の時点で停止するように第２高周波電源を制御する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のプラズマ処理方法またはプラズマ処理装置によれば、上記のような構成および作用により、基板載置台を兼ねる高周波電極と被処理基板との間で静電チャックの貫通孔を介した異常放電を確実に防止して、プラズマプロセスの歩留まりを向上させることかできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、添付図を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００２４】
図１および図２に、本発明の一実施形態におけるプラズマ処理装置の構成を示す。図１は装置全体図、図２は静電チャック周りの部分拡大断面図である。
【００２５】
このプラズマ処理装置は、容量結合型の平行平板プラズマエッチング装置として構成されており、たとえばアルミニウムまた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。チャンバ１０は保安接地されている。
【００２６】
チャンバ１０内には、被処理基板としてたとえば半導体ウエハＷを載置する円板または円柱状のサセプタ１２が下部電極として水平に配置されている。このサセプタ１２は、たとえばアルミニウムからなり、チャンバ１０の底から垂直上方に延びるたとえばセラミック製の絶縁性筒状支持部１４により非接地で、つまり電気的（特にＤＣ的）にフローティング状態で支持されている。この筒状支持部１４の外周に沿ってチャンバ１０の底から垂直上方に延びる導電性の筒状内壁部１６とチャンバ１０の側壁との間に環状の排気路１８が形成され、この排気路１８の底に排気口２０が設けられている。この排気口２０には排気管２２を介して排気装置２４が接続されている。排気装置２４は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、チャンバ１０内の処理空間を所望の真空度まで減圧することができる。チャンバ１０の側壁には、半導体ウエハＷの搬入出口を開閉するゲートバルブ２６が取り付けられている。
【００２７】
サセプタ１２には、高周波電源２８がＲＦケーブル３０、下部整合器３２および下部給電棒３４を介して電気的に接続されている。高周波電源２８は、プラズマエッチング中にプラズマからサセプタ１２上の半導体ウエハＷに引き込まれるイオンのエネルギーを制御するのに適した周波数（通常１３．５６ＭＨｚ以下）を有するバイアス制御用の高周波ＲＦLを出力する。
【００２８】
下部給電棒３４は、ローパス・フィルタ３３およびリレースイッチ３５を介してグランド電位端子にも電気的に接続されている。リレースイッチ３５がオフ（オープン）状態になっているときは、下部給電棒３４およびサセプタ１２はＤＣ的にフローティング状態に保たれる。リレースイッチ３５がオン（クローズ）状態になると、下部給電棒３４およびサセプタ１２はＤＣ的に接地される。
【００２９】
ローパス・フィルタ３３は、下部給電棒３４からリレースイッチ３５側に高周波が漏れるのを確実に阻止するために用いられている。なお、ローパス・フィルタ３３およびリレースイッチ３５は、下部整合器３２の筐体の中に設けられてもよい。
【００３０】
サセプタ１２は半導体ウエハＷよりも一回り大きな直径または口径を有している。サセプタ１２の上面には、処理対象の半導体ウエハＷが載置され、その半導体ウエハＷを囲むようにフォーカスリング３６が取り付けられている。このフォーカスリング３６は、半導体ウエハＷの被加工材に応じて、たとえばＳi，ＳiＣ，Ｃ，ＳiＯ2の中のいずれかの材質で構成されている。
【００３１】
サセプタ１２の上面には、ウエハ吸着用の静電チャックまたはＥＳＣ（Electro-Static Chuck）３８が設けられている。このＥＳＣ３８は、膜状または板状の誘電体４０の中にシート状またはメッシュ状の導電体（電極）４２を封入してなり（図２）、サセプタ１２の上面に一体形成または一体に固着されており、該導電体４２にはチャンバ１０の外に配置される静電吸着力発生用の正極性直流電源４４，除電用の負極性直流電源４６またはグランド電位端子４８の中の１つが選択スイッチ５０および高圧線５２を介して電気的に接続可能となっている。なお、サセプタ１２内で高圧線５２は、たとえば鞘状の絶縁体５４によって絶縁被覆されている（図２）。
【００３２】
サセプタ１２の内部には、たとえば円周方向に延びる環状の冷媒室または冷媒流路５４が設けられている。この冷媒室５４には、チラーユニット（図示せず）より配管５６，５８を介して所定温度の冷媒たとえば冷却水ｃｗが循環供給される。冷却水ｃｗの水温および流量を調整してサセプタ１２を一定温度に温調することができる。そして、サセプタ１２の温調を通じて半導体ウエハＷの温度を制御するために、伝熱用ガス供給部（図示せず）からの伝熱用ガスたとえばＨeガスが、ガス供給管６０、サセプタ１２内部のガス通路６２およびＥＳＣ３８のガス孔６４を介して半導体ウエハＷの裏面に所定の圧力で供給されるようになっている。
【００３３】
サセプタ１２およびＥＳＣ３８には、サセプタ１２上での半導体ウエハＷのローディング／アンローディングに用いられる複数本（たとえば３本）のリフトピン６６を昇降移動可能に通す貫通孔６８，７０がそれぞれ形成されている。リフトピン６６は、たとえば樹脂またはセラミック等の絶縁体からなり、リング状の水平昇降板７２に支持されている。この水平昇降板７２は、エアシリンダまたはボールねじ機構等からなるアクチエータ７４の昇降駆動軸７６に結合されている。
【００３４】
なお、昇降駆動軸７６を通すためにチャンバ１０の底壁に形成された穴はガイド機能を有するシール部材７８によって封止されている。また、リフトピン６６を通すサセプタ１２の貫通孔６８の内壁は、たとえば樹脂またはセラミックからなる鞘状または筒状の絶縁体８０で覆われている（図２）。
【００３５】
チャンバ１０の天井には、サセプタ１２と平行に向かい合って上部電極を兼ねるシャワーヘッド８２が設けられている。このシャワーヘッド８２は、サセプタ１２と向かい合う電極板８４と、この電極板８４をその背後（上）から着脱可能に支持する電極支持体８６とを有し、電極支持体８６の内部にガス室８８を設け、このガス室８８からサセプタ１２側に貫通する多数のガス吐出孔９０を電極支持体８６および電極板８４に形成している。電極板８４とサセプタ１２との間の空間Ｓがプラズマ生成空間ないし処理空間となる。ガス室８８の上部に設けられるガス導入口８８ａには、処理ガス供給部９２からのガス供給管９４が接続されている。電極板８４はたとえばＳi、ＳiＣあるいはＣからなり、電極支持体８６はたとえばアルマイト処理されたアルミニウムからなる。
【００３６】
シャワーヘッド８２とチャンバ１０の上面開口縁部との間は、たとえばアルミナからなるリング形状の絶縁体９５が気密に塞いでいる。シャワーヘッド８２は電気的に非接地でチャンバ１０に取り付けられており、別の高周波電源９６がＲＦケーブル９８、上部整合器１００および上部給電棒１０２を介してシャワーヘッド（上部電極）８２に電気的に接続されている。高周波電源９６は、高周波放電つまりプラズマ生成に適した周波数（好ましくは４０ＭＨｚ以上）を有する高周波ＲＦHを一定のパワーおよび一定の周波数で出力する。
【００３７】
制御部１０４は、マイクロコンピュータおよび各種インタフェースを含み、外部メモリまたは内部メモリに格納されるソフトウェア（プログラム）およびレシピ情報にしたがって、このプラズマエッチング装置内の各部たとえば排気装置２４、高周波電源２８，９６、整合器３２，１００、スイッチ３５，５０、リフト機構のアクチエータ７４、チラーユニット（図示せず）、伝熱用ガス供給部（図示せず）および処理ガス供給部９２等の個々の動作および装置全体の動作（シーケンス）を制御する。
【００３８】
図３に、このプラズマエッチング装置の１回の枚葉処理における各部（主に電位）の波形図を示す。以下、図３および図４Ａ〜図４Ｉ（等価回路図）につき、このプラズマエッチング装置における主な動作および作用を説明する。
【００３９】
先ず、処理対象の半導体ウエハＷがチャンバ１０内に搬入される前も搬入された後も、プラズマエッチングのプロセスが開始される前は、図３の時点ｔ0の状態が維持されている。すなわち、選択スイッチ５０がグランド電位端子４８に切り換わっていて、ＥＳＣ３８の導電体４２の電位はグランド電位（零ボルト）である（図３の(a)）。伝熱用Ｈeガスの供給は停止（オフ）している（図３の(b)）。リレースイッチ３５はオン（クローズ）状態にあり（図３の(c)）、サセプタ１２の電位はグランド電位（零ボルト）に保たれている（図３の(d)）。両高周波電源２８，９６はオフ状態にある（図３の(f)）。また、処理ガス供給部９２は処理ガスの供給を止めている。排気装置２４は稼動しており、チャンバ１０内の圧力（真空圧力）をスタンバイ用の設定値に保っている。
【００４０】
図４Ａに、図３の時点ｔ0におけるＥＳＣ３８周りの等価回路を示す。この等価回路において、ＥＳＣ導電体４２と半導体ウエハＷとの間でＥＳＣ上部誘電体膜４０Ｕ（図２）を挟む上部ＥＳＣコンデンサ１０４が形成され、ＥＳＣ導電体４２とサセプタ１２との間でＥＳＣ下部誘電体膜４０Ｌ（図２）を挟む下部ＥＳＣコンデンサ１０６が形成される。ここで、半導体ウエハＷは、主として処理空間Ｓに存在するガスからなる抵抗（以下、「空間抵抗」と称する。）Ｒpを介してグランド電位のチャンバ１０側壁と電気的に接続されているとみなしている。もっとも、この空間抵抗Ｒpは、その抵抗値が圧力に応じて不定に変化する定性的なものである。図３の時点ｔ0では、上部および下部ＥＳＣコンデンサ１０４，１０６のいずれにも電荷は蓄積されていない。
【００４１】
図３では図示省略しているが、上記時点ｔ0よりも前に、あるいは遅くても後述する時点ｔ1よりも前に、ウエハ搬入およびローディング動作が行われる。ウエハ搬入動作は、ゲートバルブ２６を開けて、隣室のロードロック・チャンバまたはトランスファ・チャンバ（図示せず）から搬送アーム（図示せず）を招き入れて処理対象の半導体ウエハＷをチャンバ１０内に搬入させる。ローディング動作は、アクチエータ７４が作動して、リフトピン６６を上昇させて搬送アームより半導体ウエハＷを受け取り、次いでリフトピン６６を降下させて半導体ウエハＷをサセプタ１２上つまりＥＳＣ３８の上に載置する。
【００４２】
上記のようなウエハ搬入およびローディング動作が終了した後の時点ｔ1で、選択スイッチ５０が正極性直流電源４４に切り換わり、正極性直流電源４４の出力電圧つまり高圧ＤＣ電圧Ｖp（たとえば２ｋボルト）がスイッチ５０および高圧線５２を介してＥＳＣ導電体４２に印加される。これによって、ＥＳＣ導電体４２の電位はそれまでの零Ｖから高圧ＤＣ電圧Ｖpの電位まで瞬時に立ち上がる。
【００４３】
図４Ｂに、図３の時点ｔ1におけるＥＳＣ３８周りの等価回路を示す。サセプタ１２はリレースイッチ３５を介してグランド電位端子に接続されているので、ＥＳＣ導電体４２に高圧ＤＣ電圧Ｖpが印加されると、下部ＥＳＣコンデンサ１０６には充電電流ｉaが瞬間的に流れ、瞬時に電荷量ＱL（ＣL×Ｖp）の電荷が蓄積される。ここで、ＣLはコンデンサ１０６のキャパシタンスである。ＥＳＣ下部誘電体膜４０Ｌ（図２）は、高圧ＤＣ電圧Ｖpに等しい電圧を印加されるが、絶縁破壊を起こすようなことはない。
【００４４】
一方、上部ＥＳＣコンデンサ１０４においても、空間抵抗Ｒpを介して充電電流ｉbがＣＲ時定数で指数関数的に流れ、このコンデンサ１０４のキャパシタンスをＣUとすると、電荷量ＱU（ＣU×Ｖp）の電荷が蓄積される。この場合、図３の(e)に示すように、半導体ウエハＷの電位はいったん高圧ＤＣ電圧Ｖpと略等しい電位に上昇し、それからＣＲ時定数で指数関数的にグランド電位（零ボルト）まで下がる。ＥＳＣ上部誘電体膜４０Ｕ（図２）も、高圧ＤＣ電圧Ｖpに略等しい電圧を瞬間的に印加されるが、絶縁破壊を起こすようなことはない。
【００４５】
次に、上記時点ｔ1の直後の時点ｔ2で伝熱用ガス供給部がオンしてＨeガスの供給を開始し（図３の(b)）、その直後の時点ｔ3でリレースイッチ３５がそれまでのオン（クローズ）状態からオフ（オープン）状態に切り換わる。
【００４６】
図４Ｃに、上記時点ｔ3におけるＥＳＣ３８周りの等価回路を示す。この時、サセプタ１２はそれまでの接地状態からフローティング状態に変わるが、サセプタ１２の電位はそれまでと同じグランド電位（零ボルト）に保たれる。下部ＥＳＣコンデンサ１０６に蓄積されている電荷量ＱLの電荷も保持される。
【００４７】
なお、ＥＳＣ導電体４２に対する高圧ＤＣ電圧Ｖpの印加を開始した時（時点ｔ1）からサセプタ１２を接地状態からフローティング状態に切り換える時（時点ｔ3）までの経過時間または遅れ時間は、好ましくは１〜１０秒でよく、より好ましくは３〜４秒に設定されてよい。
【００４８】
次いで、上記時点ｔ3の直後の時点ｔ4で、両高周波電源９６，２８が同時にオンして高周波ＲＦH，ＲＦLをそれぞれ出力する（図３の(f)）。さらに、この時点ｔ4と同時またはそれと前後して、処理ガス供給部９２が処理ガスつまりエッチングガスの供給を開始する。また、排気装置２４は、チャンバ１０内の圧力（真空圧力）を処理用の設定値になるように排気動作する。チャンバ１０内でシャワーヘッド８２より処理空間Ｓに導入されたエッチングガスは高周波放電によってプラズマ化し、このプラズマで生成されるラジカルやイオンが半導体ウエハＷ表面のレジストマスクを通して被加工膜と反応し、被加工膜が所望のパターンにエッチングされる。
【００４９】
このプラズマエッチングのプロセスにおいて、エッチングガスの放電またはプラズマ生成には高周波電源９６よりシャワーヘッド（上部電極）８２に印加される比較的高い周波数（４０ＭＨｚ以上）の高周波ＲＦHが主に寄与し、プラズマから半導体ウエハＷへのイオンの引き込みには高周波電源２８よりサセプタ（下部電極）１２に印加される比較的低い周波数（１３．５６ＭＨｚ以下）の高周波ＲＦLが主に寄与する。
【００５０】
プラズマエッチングの最中は、つまり処理空間Ｓにプラズマが生成されている間は、そのバルクプラズマＰＲとシャワーヘッド（上部電極）８２との間に上部イオンシースＳＨUが形成され、バルクプラズマＰＲとサセプタ（下部電極）１２との間に下部イオンシースＳＨLが形成される。そして、シャワーヘッド８２には上部イオンシースＳＨUの電圧降下に略等しい負極性の上部自己バイアス電圧−ｖdcが発生し、サセプタ１２および半導体ウエハＷには下部イオンシースＳＨLの電圧降下に略等しい負極性の下部自己バイアス電圧−Ｖdcが発生する（図３の(d),(e)）。
【００５１】
図４Ｄに、プラズマエッチング期間ＴP中の任意の時点ｔ5におけるＥＳＣ３８周りの等価回路を示す。この等価回路において、下部ブロッキングコンデンサ３２Ｃは下部整合器３２内に含まれており、このコンデンサ３２Ｃに充電される電圧が下部自己バイアス電圧−Ｖdcとなる。また、上部ブロッキングコンデンサ１００Ｃは上部整合器１００内に含まれており、このコンデンサ１００Ｃに充電される電圧が上部自己バイアス電圧−ｖdcとなる。
【００５２】
下部イオンシースＳＨLは、ダイオード１０８とコンデンサ１１０との並列回路として表わすことができる。ここで、ダイオード１０８は、高周波ＲＦLの各サイクル内でサセプタ（下部電極）１２側の電位がプラズマ電位に近づいた瞬間にプラズマから下部電極側に電子電流が流れる状態を表す。また、コンデンサ１１０は、高周波ＲＦLの各サイクル内でＲＦL電圧の時間変化に基づいて下部電極表面の電荷密度ないし下部イオンシースＳＨL内の電束が時間的に変化する状態、つまり変位電流が流れる状態を表す。同様にして、上部イオンシースＳＨUは、ダイオード１１２とコンデンサ１１４との並列回路として表わすことができる。
【００５３】
上記のように、プラズマエッチング期間ＴP中の等価回路は、ＥＳＣ３８周りのＤＣ的な特性に高周波ＲＦL，ＲＦHによるＡＣ的な特性が加わって重ね合わされたものとなる。
【００５４】
プラズマエッチング期間ＴPがタイムアップすると、その時点つまり図３の時点ｔ6で、両高周波電源２８，９６が同時にオフして高周波ＲＦL，ＲＦHの出力をそれぞれ停止する（図３の(f)）。また、この時点ｔ6と同時またはそれと前後して、処理ガス供給部９２が処理ガス（エッチングガス）の供給を停止する。これによって、処理空間Ｓにおいてプラズマが消滅し、プラズマエッチングのプロセスが停止する。プラズマが消滅すると、上部自己バイアス電圧−ｖdcおよび下部自己バイアス電圧−Ｖdcも無くなり、サセプタ１２および半導体ウエハＷの電位はそれぞれグランド電位（零ボルト）付近に戻る（図３の(d)，(e)）。
【００５５】
図４Ｅに、プラズマエッチングのプロセスが停止した上記時点ｔ6におけるＥＳＣ３８周りの等価回路を示す。図示のように、プラズマエッチングが開始される直前の状態（図４Ｃ）と殆ど同じＤＣ状態に戻る。
【００５６】
上記のようにしてプラズマエッチングのプロセスが停止すると、その直後の時点ｔ7で伝熱用ガス供給部がオフしてＨeガスの供給を停止する（図３の(b)）。そして、その直後の時点ｔ8で、リレースイッチ３５がそれまでのオフ（オープン）状態からオン（クローズ）状態に切り換わる（図３の(c)）。
【００５７】
図４Ｆに、上記時点ｔ8におけるＥＳＣ３８周りの等価回路を示す。サセプタ１２の電位がグランド電位（零ボルト）付近に戻っているので、リレースイッチ３５に電流は殆ど流れず、下部ＥＳＣコンデンサ１０６の充電電荷はそのまま保持される。
【００５８】
上記のようにサセプタ１２がリレースイッチ３５を介して接地状態になってから、その直後の時点ｔ9で選択スイッチ５０がグランド電位端子４８に切り換わり、ＥＳＣ導電体４２が接地状態になる（図３の(a)）。
【００５９】
図４Ｇに、上記時点ｔ9におけるＥＳＣ３８周りの等価回路を示す。ＥＳＣ導電体４２とサセプタ１２とが選択スイッチ５０およびグランドラインを介して電気的に短絡され、下部ＥＳＣコンデンサ１０６は放電して、それまで蓄積していた電荷の全部を一瞬に失う。また、ＥＳＣ導電体４２と半導体ウエハＷとが選択スイッチ５０、グランドラインおよび空間抵抗Ｒpを介して電気的に短絡され、上部ＥＳＣコンデンサ１０４も放電して指数関数的に蓄積電荷を失う。
【００６０】
さらに、この実施形態では、上記時点ｔ9の直後の時点ｔ10で、選択スイッチ５０が負極性直流電源４６に切り換わり、ＥＳＣ導電体４２には負極性の高圧ＤＣ電圧−ＶN（たとえば−３ｋボルト）が印加される（図３の(a)）。これによって、上部ＥＳＣコンデンサ１０４の放電がさらに促進される。一方、下部ＥＳＣコンデンサ１０６には逆方向に充電電流ｉeが流れ、瞬時に電荷量−ＱL（ＣL×ＶN）で負電荷が蓄積される。ＥＳＣ下部誘電体膜４０Ｌ（図２）は、高圧ＤＣ電圧−ＶNを印加されるが、絶縁破壊することはない。図４Ｈに、上記時点ｔ10におけるＥＳＣ３８周りの等価回路を示す。
【００６１】
なお、サセプタ１２をフローティング状態から接地状態に切り換えた時（時点ｔ8）からＥＳＣ導電体４２に対する高圧ＤＣ電圧Ｖpの印加を止める時（時点ｔ9）までの経過時間または遅れ時間は、好ましくは０．１〜５秒でよく、より好ましくは１〜２秒に設定されてよい。
【００６２】
そして、上記時点ｔ10の直後の時点ｔ11で、選択スイッチ５０がグランド電位端子４８に切り換わり、ＥＳＣ導電体４２は接地状態にリセットされる（図３の(a)）。これにより、ＥＳＣ導電体４２とサセプタ１２とが選択スイッチ５０およびグランドラインを介して電気的に短絡され、下部ＥＳＣコンデンサ１０６は放電して、それまで蓄積していた負電荷の全部を一瞬に失う。一方、ＥＳＣ導電体４２と半導体ウエハＷとが選択スイッチ５０、グランドラインおよび空間抵抗Ｒpを介して電気的に短絡され、上部ＥＳＣコンデンサ１０６の電荷も殆ど完全に無くなる。つまり、半導体ウエハＷに帯電していた電荷（静電気）は略完全に除去（除電）される。図４Ｈに、上記時点ｔ11におけるＥＳＣ３８周りの等価回路を示す。
【００６３】
図３では図示省略しているが、上記時点ｔ11よりも後に、半導体ウエハＷのアンローディングおよび搬出が行われる。アンローディング動作は、アクチエータ７４が作動して、リフトピン６６を上昇させて半導体ウエハＷをサセプタ１２の上方に水平に持ち上げる。この際、上記のように半導体ウエハＷは十全に除電されているので、静電気の引力（クーロン力）は発生せず、半導体ウエハＷを容易にＥＳＣ３８から離すことができる。ウエハ搬出動作は、ゲートバルブ２６を開けて、隣室のロードロック室またはトランスファ・チャンバ（図示せず）から搬送アーム（図示せず）を招き入れて半導体ウエハＷを渡し、チャンバ１０の外に搬出させる。
【００６４】
上記のように、この実施形態のプラズマエッチング装置では、１回の枚葉プラズマエッチング処理において、ＥＳＣ３８に高圧ＤＣ電圧ＶP，−ＶNを印加した際に、半導体ウエハＷとサセプタ１２との間に高圧ＤＣ電圧ＶP，−ＶNに相当するような高圧（数ｋボルト）のＤＣ電圧が実質的に掛かることはないので、半導体ウエハＷとサセプタ１２との間のガス空間（６２，６４），（７０，６８）において異常放電が発生するおそれはない。したがって、半導体ウエハＷに異常放電によるダメージを与えずに済み、プラズマエッチングプロセスの歩留まりを向上させることができる。
【００６５】
なお、上記時点ｔ1で、ＥＳＣ導電体４２に高圧ＤＣ電圧Ｖpが印加されると、サセプタ１２がグランド電位（零ボルト）に保持された状態で、半導体ウエハＷの電位が静電誘導によってグランド電位（零ボルト）から高圧ＤＣ電圧Ｖpと同レベルにまで立ち上がるが、それは極一瞬の尖頭値であり、直ぐにグランド電位（零ボルト）に戻るので、異常放電には至らない。
【００６６】
同様に、ＥＳＣ導電体４２の電位が上記時点ｔ9でＶP→零ボルトに変わり、上記時点ｔ10で零ボルト→−ＶNに変わり、上記時点ｔ11で−ＶN→零ボルトに変わった時も、サセプタ１２はグランド電位（零ボルト）に保持されている。これらの時点で、半導体ウエハＷの電位が静電誘導によってグランド電位（零ボルト）から高圧ＤＣ電圧Ｖp，−ＶN，ＶNと略同レベルまで立ち下がる（または立ち上がる）ものの、それは極一瞬の尖頭値であり、直ぐにグランド電位（零ボルト）に戻るので、異常放電には至らない。
【００６７】
［比較例］
図５に、上述した実施形態とはリレースイッチ３５の切換タイミングを異にする比較例のシーケンスを示す。この比較例では、プラズマエッチングのプロセスを開始する直前に、先ず時点ｔoでリレースイッチ３５をそれまでのオン（クローズ）状態からオフ（オープン）状態に切り換えておいて（図５の(c)）、その直後の時点ｔ1で選択スイッチ５０をそれまでのグランド電位端子４８から正極性直流電源４４に切り換えて、ＥＳＣ導電体４２の電位をそれまでのグランド電位から高圧ＤＣ電圧ＶPに等しい電位に立ち上げる（図５の(a)）。
【００６８】
この場合、ＥＳＣ導電体４２の電位がグランド電位からＶPの電位まで立ち上がると、静電誘導によってサセプタ１２および半導体ウエハＷのそれぞれの電位もそれまでのグランド電位から瞬時にＶPの電位まで同時に立ち上がる（図５の(d),(e)）。この直後、半導体ウエハＷの方は、空間抵抗Ｒpを介して静電気の正電荷がチャンバ１０の側壁へ流出するので、ウエハ電位が指数関数的に低下する（図５の(e)）。一方、サセプタ１２の方は、静電気の電荷が流出せず、そのまま帯電し続けるため、サセプタ電位はＶPの電位を保つ（図５の(d)）。これにより、半導体ウエハＷの電位がグランド電位付近まで下がった時に、つまり図５の時点ｔa付近で、半導体ウエハＷとサセプタ１２との間のガス空間（６２，６４），（７０，６８）に高圧ＤＣ電圧ＶPと略等しい電圧が印加されることになる。それによって常にガス空間（６２，６４），（７０，６８）で異常放電が発生するわけではないが、その時の圧力によってパッシェンの法則の放電開始条件が満たされると、異常放電が発生しやすくなる。異常放電が発生すると、その発生場所で半導体ウエハＷを貫通して放電電流がチャンバ１０側壁に流れ、半導体ウエハＷが損傷する。
【００６９】
なお、リフトピン６６を通すためにサセプタ１２に形成されている貫通孔６８の内壁は絶縁体８０で覆われてはいるが、その上端の接触界面の隙間１２０を抜けて放電することがある（図２）。
【００７０】
また、この比較例では、プラズマエッチングのプロセスが終了した時点ｔ6で、ＥＳＣ導電体４２およびサセプタ１２のいずれも高圧ＤＣ電圧ＶPの電位に保持されている（図５の(a),(d)）。そして、先ず時点ｔ9で選択スイッチ５０をそれまでの正極性直流電源４４からグランド電位端子４８に切り換えて、ＥＳＣ導電体４２の電位をＶPからグランド電位に引き下げる（図５の(a)）。
【００７１】
この場合、ＥＳＣ導電体４２の電位がＶPからグランド電位に立ち下がると、静電誘導によって、これと同時に、サセプタ１２の電位がＶPからグランド電位に立ち下がり（図５の(d)）、半導体ウエハＷの電位がグランド電位から−ＶPの電位に立ち下がる（図５の(e)）。この直後、半導体ウエハＷの方は、空間抵抗Ｒpを介して静電気の負電荷がチャンバ１０の側壁へ流出するので、ウエハ電位が指数関数的に上昇してグランド電位に戻る。
【００７２】
そして、時点ｔ10で選択スイッチ５０をグランド電位端子４８から負極性直流電源４６に切り換えて、ＥＳＣ導電体４２の電位をグランド電位から−ＶNに引き下げる（図５の(a)）。そうすると、やはり静電誘導によって、サセプタ１２の電位がグランド電位から−ＶNに立ち下がり（図５の(d)）、半導体ウエハＷの電位が略グランド電位から−ＶNの電位に立ち下がる（図５の(e)）。この直後、半導体ウエハＷの方は、空間抵抗Ｒpを介して静電気の負電荷がチャンバ１０の側壁へ流出するので、ウエハ電位が指数関数的に上昇してグランド電位に戻る。一方、サセプタ１２の方は、フローティング状態にあり、静電気の電荷が流出せず、そのまま帯電し続けるため、サセプタ電位は−ＶNの電位を保つ。そうすると、半導体ウエハＷの電位がグランド電位付近まで下がると、つまり図５の時点ｔb付近で、半導体ウエハＷとサセプタ１２との間のガス空間（６２，６４），（７０，６８）に高圧ＤＣ電圧−ＶNと略等しい電圧が印加されることになる。この場合も、常にガス空間（６２，６４），（７０，６８）で異常放電が発生するわけではないが、その時の圧力によってパッシェンの法則の放電開始条件が満たされると、異常放電が発生しやすくなる。
【００７３】
なお、この比較例では、時点ｔ11で選択スイッチ５０を負極性直流電源４６からグランド電位端子４８に切り換えて、ＥＳＣ導電体４２の電位を−Ｖからグランド電位Nに戻し（図５の(a)）、その直後の時点ｔ11でリレースイッチ３５をそれまでのオフ（オープン）状態からオン（クローズ）状態に切り換えるようにしている（図５の(c)）。
【００７４】
上記のような比較例では、プラズマエッチングのプロセスを開始する直前の上記時点ｔa付近で半導体ウエハＷとサセプタ１２との間のガス空間（６２，６４），（７０，６８）で異常放電が実際に発生したときは、プラズマエッチングのプロセスを終了した直後の上記時点ｔb付近で異常放電が発生する確率が飛躍的に高まるという問題もある。
【００７５】
すなわち、図６に示すように、上記時点ｔa付近で異常放電が実際に発生すると、サセプタ１２から静電気が放出されて無くなり、サセプタ１２はフローティング状態にありながらも、その電位がグランド電位に下がる（図６の(d)）。このため、時点ｔ9で選択スイッチ５０をそれまでの正極性直流電源４４からグランド電位端子４８に切り換えて、ＥＳＣ導電体４２の電位をＶPからグランド電位に引き下げると（図６の(a)）、静電誘導によって、サセプタ１２の電位がグランド電位から−ＶPに立ち下がり（図６の(d)）、半導体ウエハＷの電位が略グランド電位から−ＶPの電位に立ち下がる（図６の(e)）。この直後、半導体ウエハＷの方は、空間抵抗Ｒpを介して静電気の負電荷がチャンバ１０の側壁へ流出するので、ウエハ電位が指数関数的に上昇してグランド電位に戻る。一方、サセプタ１２の方は、フローティング状態にあり、静電気の電荷が流出せず、そのまま帯電し続けるため、サセプタ電位は−ＶPの電位を保つ。そうすると、半導体ウエハＷの電位がグランド電位付近まで下がると、つまり図６の時点ｔ10の直前で、半導体ウエハＷとサセプタ１２との間のガス空間（６２，６４），（７０，６８）に高圧ＤＣ電圧−ＶPと略等しい電圧が印加されることになり、この場面でも異常放電が再発する可能性は十分にある。
【００７６】
しかし、異常放電の再発する可能性が決定的に高いのは、時点ｔ10で選択スイッチ５０をグランド電位端子４８から負極性直流電源４６に切り換えて、ＥＳＣ導電体４２の電位をグランド電位から−ＶNに引き下げた直後の時点ｔb付近である。すなわち、ＥＳＣ導電体４２の電位がグランド電位から−ＶNに立ち下がると、静電誘導によって、サセプタ１２の電位がそれまでの−ＶPからさらに−ＶNだけ立ち下がって−（ＶP＋ＶN）のレベルに達する。一方、半導体ウエハＷの方は、空間抵抗Ｒpを介して静電気の負電荷がチャンバ１０の側壁へ流出するので、ウエハ電位が指数関数的に上昇してグランド電位に戻る。これにより、時点ｔb付近で半導体ウエハＷとサセプタ１２との間のガス空間（６２，６４），（７０，６８）に（ＶP＋ＶN）の電圧が印加されることになる。プロセス開始直後は印加電圧ＶPの下で放電しているので、印加電圧（ＶP＋ＶN）の下では殆ど確実に異常放電が再発することになる。そして、半導体ウエハＷは決定的なダメージを受けることになる。
【００７７】
［他の実施形態］
以上、本発明の好適な一実施形態について説明したが、本発明の上記実施形態に限定されるものでは決してなく、種種の変形が可能である。
【００７８】
たとえば、上記実施形態では、プラズマエッチングの終了後に半導体ウエハＷの除電を短時間で行うためにＥＳＣ導電体４２に負極性直流電圧−ＶNを印加したが、除電時間の短縮化を必要としない場合は負極性直流電圧−ＶNの印加（したがって負極性直流電源４６の備え付け）を省くことも可能である。
【００７９】
本発明のプラズマ処理方法またはプラズマ処理装置は、上記実施形態のような上部電極にプラズマ生成用の高周波を印加し、下部電極にイオン引き込み用の高周波を印加する上下部２周波印加方式に限定されるものではなく、たとえばサセプタ（下部電極）に両高周波を重畳して印加する下部２周波重畳印加方式や、サセプタ（下部電極）に一種類の高周波のみを印加する単一周波印加方式等も可能である。
【００８０】
上記実施形態は、チャンバ内で平行平板電極間の高周波放電によってプラズマを生成する容量結合型プラズマ処理装置に係るものであった。しかし、本発明は、チャンバの上面または周囲にアンテナを配置して誘電磁界の下でプラズマを生成する誘導結合型プラズマ処理装置や、マイクロ波のパワーを用いてプラズマを生成するマイクロ波プラズマ処理装置等にも適用可能である。
【００８１】
本発明は、プラズマエッチング装置に限定されず、プラズマＣＶＤ、プラズマ酸化、プラズマ窒化、スパッタリングなどの他のプラズマ処理装置にも適用可能である。また、本発明における被処理基板は半導体ウエハに限るものではなく、フラットパネルディスプレイ用の各種基板や、フォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の一実施形態におけるプラズマエッチング装置の構成を示す縦断面図である。
【図２】実施形態のプラズマエッチング装置における静電チャック（ＥＳＣ）周りの構成を示す部分拡大断面図である。
【図３】実施形態のプラズマエッチング装置の１回の枚葉処理における装置内の各部（主に電位）の波形図である。
【図４Ａ】図３の一時点におけるＥＳＣ周りの等価回路を示す回路図である。
【図４Ｂ】図３の一時点におけるＥＳＣ周りの等価回路を示す回路図である。
【図４Ｃ】図３の一時点におけるＥＳＣ周りの等価回路を示す回路図である。
【図４Ｄ】図３の一時点におけるＥＳＣ周りの等価回路を示す回路図である。
【図４Ｅ】図３の一時点におけるＥＳＣ周りの等価回路を示す回路図である。
【図４Ｆ】図３の一時点におけるＥＳＣ周りの等価回路を示す回路図である。
【図４Ｇ】図３の一時点におけるＥＳＣ周りの等価回路を示す回路図である。
【図４Ｈ】図３の一時点におけるＥＳＣ周りの等価回路を示す回路図である。
【図４Ｉ】図３の一時点におけるＥＳＣ周りの等価回路を示す回路図である。
【図５】比較例の１回の枚葉処理における装置内各部（主に電位）の波形図である。
【図６】プラズマプロセスの開始時に異常放電が発生した場合の比較例の１回の枚葉処理における装置内の各部（主に電位）の波形図である。
【符号の説明】
【００８３】
１０    チャンバ（処理容器）
１２    サセプタ（下部電極）
２４    排気装置
２８    高周波電源
３５    リレースイッチ
３８    静電チャック（ＥＳＣ）
４０    ＥＳＣ誘電体膜
４０Ｕ    上部ＥＳＣ誘電体膜
４０Ｌ    下部ＥＳＣ誘電体膜
４２    ＥＳＣ導電体
４４    正極性直流電源
４６    負極性直流電源
４８    グランド電位端子
５０    選択スイッチ
５４    冷却室
６２    ガス通路
６４    ガス孔
６６    リフトピン
６８，７０    貫通孔（リアトピン通し孔）  
８２    シャワーヘッド（上部電極）
９２    処理ガス供給部
９６    高周波電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図４Ｈ】
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【図４Ｉ】
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【図５】
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【図６】
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