(57)【要約】【課題】プラズマ処理室の内壁を覆う絶縁性被膜から発生する異物の量を低減することのできるプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】真空処理室１０１内に配置され、被処理基板１０９を載置する載置電極１１１と、載置電極１１１に高周波電圧を印加する高周波電源１１０と、被処理基板１０９と載置電極１１１との間に配置される外側および内側静電吸着電極１１３，１１４と、外側および内側静電吸着電極１１３，１１４に直流電圧を印加する直流電源１１５と、を備える。さらに、真空処理室１０１の内壁を被覆する絶縁性の溶射膜１１７と、真空処理室１０１の内壁の電位を溶射膜１１７を介して検出するプローブ１１９と、直流電源１１５を制御する直流電源制御部１２１と、を備え、外側および内側静電吸着電極１１３，１１４に印加される直流電圧を制御して、プローブ１１９により検出される電位を設定電位とする。【選択図】図１
2015072825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）プラズマ処理室、
（ｂ）前記プラズマ処理室内にプラズマを生成するプラズマ生成部、
（ｃ）前記プラズマ処理室内に配置され、被処理基板を載置する載置電極、
（ｄ）前記載置電極に高周波電圧を印加する第１高周波電源、
（ｅ）前記被処理基板と前記載置電極との間に配置される静電吸着電極、
（ｆ）前記静電吸着電極に直流電圧を印加する直流電源、
（ｇ）前記直流電源を制御する直流電源制御部、
（ｈ）前記プラズマ処理室の内壁を被覆する絶縁膜、
（ｉ）前記プラズマ処理室の内壁の電位を前記絶縁膜を介して検出する電位検出部、
を備え、
前記静電吸着電極に印加される前記直流電圧を制御して、前記電位検出部により検出される電位を設定電位とする、プラズマ処理装置。
【請求項２】
請求項１記載のプラズマ処理装置において、
前記プラズマ生成部は、前記プラズマを生成するための高周波電圧を印加する第２高周波電源を備え、
プラズマ処理を終了する工程では、前記第１高周波電源の出力を停止した後、前記第２高周波電源の出力を停止し、
前記第１高周波電源の出力の停止時から前記第２高周波電源の出力の停止時までの期間において、前記静電吸着電極に印加される前記直流電圧を制御して、前記電位検出部により検出される電位を前記設定電位とする、プラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項２記載のプラズマ処理装置において、
前記設定電位は、±１０Ｖ以下である、プラズマ処理装置。
【請求項４】
（ａ）プラズマ処理室、
（ｂ）前記プラズマ処理室内にプラズマを生成するプラズマ生成部、
（ｃ）前記プラズマ処理室内に配置され、被処理基板を載置する載置電極、
（ｄ）前記載置電極に高周波電圧を印加する高周波電源、
（ｅ）前記被処理基板と前記載置電極との間に配置される静電吸着電極、
（ｆ）前記静電吸着電極に直流電圧を印加する直流電源、
（ｇ）前記プラズマ処理室の内壁を被覆する絶縁膜、
（ｈ）前記プラズマ処理室の内壁の電位を前記絶縁膜を介して検出する電位検出部、
を備えるプラズマ処理装置を用いて、前記被処理基板をプラズマ処理するプラズマ処理方法であって、
前記静電吸着電極に印加される前記直流電圧を制御して、前記電位検出部により検出される電位を設定電位とする、プラズマ処理方法。
【請求項５】
請求項４に記載のプラズマ処理方法において、
前記電位検出部により検出される電位は、プラズマ放電の着火の過度時、プラズマ放電の消失の過度時、またはプラズマ放電の着火の過度時およびプラズマ放電の消失の過度時に検出される、プラズマ処理方法。
【請求項６】
請求項５に記載のプラズマ処理方法において、
前記設定電位は、±１０Ｖ以下である、プラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開２００８−１８２０８１号公報（特許文献１）がある。この公報には、真空処理室に接地された環状導体を直流アースとして設置し、環状導体からアースへ流れる電流を０Ａ付近になるように電流モニタの値に基づき直流バイアス電源を制御系で制御することにより、プラズマの空間電位が上昇することによって起こる放電不安定を抑える技術が記載されている。
【０００３】
また、本技術分野の背景技術として、特開２００６−２１０７２６号公報（特許文献２）がある。この公報には、静電吸着方式を用いたプラズマ処理装置に、静電吸着電圧を高周波バイアス電力のピークトゥーピーク電圧の４分の１から２分の１の電位分負側に移行する制御手段を備えることにより、プラズマ電位の上昇を抑制することのできる技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１８２０８１号公報
【特許文献２】特開２００６−２１０７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プラズマ処理装置では、異常放電の形跡がないにも関わらず、プラズマ処理室の内壁を覆う絶縁性被膜から多量の異物が発生し、被処理基板に付着する場合ある。そこで、本発明では、絶縁性被膜から発生する異物の量を低減することのできるプラズマ処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明では、プラズマ処理装置は、プラズマ処理室内に配置され、被処理基板を載置する載置電極と、載置電極に高周波電圧を印加する高周波電源と、被処理基板と載置電極との間に配置された静電吸着電極と、静電吸着電極に直流電圧を印加する直流電源と、を備える。さらに、プラズマ処理装置は、プラズマ処理室の内壁を被覆する絶縁膜と、プラズマ処理室の内壁の電位を絶縁膜を介して検出する電位検出部と、直流電源を制御する直流電源制御部と、を備え、静電吸着電極に印加される直流電圧を制御して、電位検出部により検出される電位を設定電位とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、プラズマ処理室の内壁を覆う絶縁性被膜から発生する異物の量を低減することのできるプラズマ処理装置を提供することができる。
【０００８】
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１によるプラズマエッチング装置を示す要部断面図である。
【図２】実施例１による直流電源の制御フローの一例を示すフロー図である。
【図３】実施例１によるプラズマ処理時におけるマイクロ波パワー、基板バイアスパワー、および壁電位モニタ値の一例を示す概略図である。
【図４】実施例１による被処理基板に付着した異物数とプラズマ放電の消失前の壁電位との関係を示すグラフ図である。
【図５】実施例２によるプラズマエッチング装置を示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の実施の形態において、便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００１１】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
【００１２】
また、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００１３】
また、「Ａからなる」、「Ａよりなる」、「Ａを有する」、「Ａを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００１４】
また、以下の実施の形態で用いる図面においては、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。また、以下の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。以下、本実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
プラズマエッチング装置には、被処理基板を載置して高周波を印加するバイアス電極がある。被処理基板とバイアス電極との間には誘電体膜が設けられており、その誘電体膜に、静電気力によって被処理基板を吸着するための直流電圧を印加する静電吸着電極が埋め込まれている。ダイポール方式では、静電吸着電極は２個設けられ、それぞれに正電圧または負電圧が印加される（例えば特許文献２参照）。または、モノポール方式では、静電吸着電極は１個設けられ、被処理基板との電圧差が所定の電位になるように静電吸着電極に直流電圧が印加される。
【００１６】
被処理基板と静電吸着電極との間にリーク電流が流れる吸着方式は、ジョンセン―ラーベック（Johnsen-Rahbek；Ｊ−Ｒ）効果による吸着方式と呼ばれ、このリーク電流がプラズマ電位にチャージアップを起こす（例えば特許文献２参照）。プラズマ電位のチャージアップは、絶縁破壊、プラズマ不安定、または異物の発生を引き起こす。例えばプラズマ電位が正にチャージアップすると、プラズマ処理室の内壁を覆う絶縁性被膜が絶縁破壊などに至る。
【００１７】
そこで、プラズマ電位のチャージアップを防ぐために、被処理基板の自己バイアスに合わせて静電吸着電極の電位を負側にシフトさせて設定する技術（例えば特許文献２参照）、リーク電流をモニタして静電吸着電極の電位を適切に制御する技術（例えば特許文献１参照）、またはプラズマ処理室の内壁に導電体を設置する技術が報告されている。
【００１８】
しかしながら、エッチング中の自己バイアスに合せて静電吸着電極の電位を設定し、異常放電の形跡がないにも関わらず、プラズマ処理室の内壁を覆う絶縁性被膜の材質を含む異物が被処理基板に多く付着する場合があった。
【実施例１】
【００１９】
図１を用いて、実施例１によるプラズマエッチング装置を説明する。図１は、実施例１によるプラズマエッチング装置を示す要部断面図である。
【００２０】
プラズマエッチング装置は、ダイポール方式の静電吸着電極を備えている。ダイボール方式は、いわゆるＪ−Ｒ効果による吸着方式であり、被処理基板と静電吸着電極との間に流れるリーク電流によって生じる電位差により吸着力を発生させて被処理基板を保持する吸着方式である。そのため、静電吸着電極の表面には、アルミナなどの絶縁膜の代わりに、より比抵抗の低い半導電性膜、例えばチタニアとアルミナとの混合物からなる溶射膜が形成されており、被処理基板と静電吸着電極との間には必要な吸着力を得るために適切な電流が流れるようになっている。
【００２１】
真空処理室１０１の上部にプラズマ生成用のマイクロ波発生部１０２が配置されている。マイクロ波がマイクロ波発生部１０２から放射され、石英製天板１０３を透過して真空処理室１０１内に導入される。また、エッチング処理に必要なガスが真空処理室１０１内に導入され（図示は省略）、真空ポンプ（図示は省略）と圧力調整機構（図示は省略）により、真空処理室１０１内は所定の圧力に保たれる。
【００２２】
コイル１０４に電流を流して磁場を発生させ、ヨーク１０５により適切な磁場分布を真空処理室１０１内に形成する。プラズマ１０６が発生しやすいように、電子がマイクロ波によりサイクロトロン共鳴（Cyclotron Resonance；ＥＣＲ）を起こすように磁場強度が設定されている。真空処理室１０１内の上方はマイクロ波が強く、かつＥＣＲによりプラズマ１０６が強い。そこで、金属製の筐体が直接プラズマ１０６に接しない様に、真空処理室１０１の上部の内壁は絶縁体である石英板１０７および石英内筒１０８で覆われている。
【００２３】
真空処理室１０１内の下方には、被処理基板１０９が載置される載置電極（バイアス電極）１１１が配置されている。載置電極１１１には、プラズマ１０６中のイオンを被処理基板１０９に引き込みエッチングを行うため、高周波電源１１０が繋がっている。
【００２４】
載置電極１１１は絶縁性物質（例えば絶縁性の被膜または部品）１１２で覆われており、被処理基板１０９と載置電極１１１との間の絶縁性物質１１２には、被処理基板１０９を吸着するために、内側静電吸着電極１１４および外側静電吸着電極１１３が埋め込まれている。内側静電吸着電極１１４および外側静電吸着電極１１３にはそれぞれ直流電源１１５が繋がっており、内側静電吸着電極１１４および外側静電吸着電極１１３に電圧を印加することにより、被処理基板１０９は吸着される。実施例１では、内側静電吸着電極１１４と外側静電吸着電極１１３との電位差は１,０００Ｖであり、一方の静電吸着電極が被処理基板１０９の電位より高く、他方の静電吸着電極が被処理基板１０９の電位より低く設定されており、極性は選択することができる。
【００２５】
載置電極１１１に高周波電圧を印加して、プラズマ１０６中のイオンを被処理基板１０９に引き込む際、プラズマ電位と載置電極１１１の高周波電位との電位差を保つためにプラズマ１０６を高周波的にアースする必要がある。このため、プラズマ１０６に接するように金属製のアース１１６を設けている。さらに、アース１１６の金属成分がプラズマ１０６により削られて被処理基板１０９を汚染しないように、かつ高周波的アースとしての機能を保つために、アース１１６の表面には、耐プラズマ性を有する絶縁性の溶射膜１１７が施されている。溶射膜１１７は、例えば酸化イットリウムを含む膜であり、その厚さは、例えば２００μｍである。真空処理室１０１内の底面にも、耐腐食性のために、絶縁性の溶射膜付アルミ合金部品１１８が取り付けてあり、真空処理室１０１のプラズマ１０６が到達する内壁のほぼ全面が絶縁物で覆われている。
【００２６】
実施例１の特徴は、真空処理室１０１の内壁に電位を測定するプローブ（電位検出部）１１９を設けたことにある。このプローブ１１９を用いて、真空処理室１０１の内壁の電位が零ボルトになるように、直流電源１１５を制御する。実施例１では、電源制御のハンチングを防止するため、ノイズ的なふらつきも考慮して、真空処理室１０１の内壁の電位が±１０Ｖ以下になるよう、直流電源１１５を制御する。
【００２７】
プローブ１１９は、アース１１６を被覆する溶射膜１１７の表面に設置される。さらに、プローブ１１９は、プラズマ１０６に近く、特に溶射膜１１７から被処理基板１０９を広く見ることのできる被処理基板１０９より高い位置に設置される。プローブ１１９は、被処理基板１０９を汚染しない材料、例えばシリコンからなる。
【００２８】
また、内側静電吸着電極１１４および外側静電吸着電極１１３からプラズマ１０６を介してプローブ１１９に定常的に電流が流れることを防止するため、プローブ１１９は第１抵抗１２０を介してグランドと電気的に接続されている。第１抵抗１２０の抵抗値は、被処理基板１０９と内側静電吸着電極１１４との間の抵抗値および被処理基板１０９と外側静電吸着電極１１３との間の抵抗値よりも５倍以上高く、例えば第１抵抗１２０に１００ＭΩの抵抗を用いる。また、プラズマ１０６からプローブ１１９に高電圧の高周波がかかる場合を想定し、降圧するため、第１抵抗１２０とグランドとの間に第２抵抗１２２を設け、電圧計１２３を用いてグランドに近い第２抵抗１２２の前後の電位差を計測している。
【００２９】
プローブ１１９は板状または膜状である。また、プローブ１１９とアース１１６との間には溶射膜１１７があり、プローブ１１９は溶射膜１１７に密着させている。こうすることにより、プローブ１１９とアース１１６との間の単位面積当たりの静電容量が、プローブ１１９と同じ高さの他の部分の溶射膜１１７とアース１１６との間の単位面積当たりの静電容量とほぼ同じになるようにしている。その理由は、エッチング中に載置電極１１１に高周波電圧を印加した時に、他の溶射膜１１７の表面電位の変動と同様の表面電位の変動がプローブ１１９にも起こるようにするためである。
【００３０】
プローブ１１９で計測された真空処理室１０１の内壁の電位（以下、壁電位と記す）に基づいて、直流電源制御部１２１により直流電源１１５を制御する。
【００３１】
次に、図２および前述の図１を用いて、直流電源の制御方法の一例を説明する。図２は、実施例１による直流電源の制御フローの一例を示すフロー図である。
【００３２】
まず、工程Ｓ２０１では、プローブ１１９により壁電位（Ｖｗ）を測定する。計測される壁電位（Ｖｗ）は、数ボルトから十数ボルト程度の幅で１ｍｓより速い周期での電位変動がある。
【００３３】
工程Ｓ２０２では、この壁電位（Ｖｗ）を適度な応答速度の回路により、ノイズが平均化された平均壁電位（Ｖｗａ）に変換する。例えばノイズの平均化のために応答速度が５ｍｓ程度の回路を用いる。
【００３４】
工程Ｓ２０３では、平均壁電位（Ｖｗａ）が１０Ｖより大きいか否かを判断する。
【００３５】
工程Ｓ２０３において、平均壁電位（Ｖｗａ）が１０Ｖより大きい場合には、工程Ｓ２０４に移り、各直流電源１１５の電位を現時点の設定より負側に−｜Ｖｗａ｜シフトさせる。
【００３６】
工程Ｓ２０３において、平均壁電位（Ｖｗａ）が１０Ｖより小さい場合には、工程Ｓ２０５に移り、平均壁電位（Ｖｗａ）が−１０Ｖより小さいか否かを判断する。
【００３７】
工程Ｓ２０５において、平均壁電位（Ｖｗａ）が−１０Ｖより小さい場合には、工程Ｓ２０６に移り、各直流電源１１５の電位を現時点の設定より正側に＋｜Ｖｗａ｜シフトさせる。
【００３８】
各直流電源１１５の電位のシフトのさせ方は、各静電吸着電極の相対的な電位関係を保ったまま全ての直流電源１１５の電位を同時にシフトさせる。次に説明するように、特にプラズマの条件が変わる過渡時には、この制御フローを１０ｍｓより速い周期で繰り返す必要がある。
【００３９】
次に、図３を用いて、実施例１によるマイクロ波パワーの印加開始から印加停止までのシーケンス、基板バイアスパワーの印加開始から印加停止までのシーケンス、および壁電位モニタ値の一例について説明する。図３は、プラズマ処理時におけるマイクロ波パワー、基板バイアスパワー、および壁電位モニタ値の一例を示す概略図である。なお、図３には、壁電位を制御していないときの壁電位モニタ値を示している。
【００４０】
実施例１による直流電源の制御は、マイクロ波パワーおよび基板バイアスパワーの印加開始（プラズマ放電の着火）３０１の過度時、ならびにマイクロ波パワーおよび基板バイアスパワーの印加停止（プラズマ放電の消失）３０２の過渡時にも行う。プラズマオンおよびオフでは、通常１ｓ程度、またはそれより速いタイミングによって各電源が変化する。このため、上記過渡時は、１ｓ以下の速い時間間隔で壁電位モニタ値３０３が変化しており、その変化に追従して直流電源の電位を制御することが、異物の量を低減するためには重要となる。
【００４１】
壁電位モニタ値３０３はプラズマ放電の消失後、プローブの静電容量および抵抗値によって素早く零ボルトに減衰する。しかし、実際は、真空処理室の内壁にはプラズマ放電の消失前の電位の影響が残る。このため、特にプラズマ放電の消失直前に、壁電位を零ボルトに抑えることは、プラズマオフ後に発生する異物の量を低減することに効果がある。
【００４２】
次に、図４を用いて、プラズマ放電の消失直前に、壁電位を零ボルトに抑える効果について説明する。図４は、被処理基板に付着した異物数とプラズマ放電の消失前の壁電位との関係を示すグラフ図である。縦軸の異物数は、リファレンス条件に対する相対値で示してある。異物の粒径は９０ｎｍ以上である。なお、プラズマ放電中の影響を省いて評価するために、プラズマ放電中は壁電位は制御せず、プラズマ放電の消失直前の過渡時にのみ壁電位を制御している。
【００４３】
前述の図３に示したように、壁電位を制御しない場合は、基板バイアスパワーの印加停止後で、かつマイクロ波パワーの印加停止前に、壁電位はマイナスの値となる。これは、プラズマ電位が正にチャージアップしている時に異常放電が起こる状況（例えば特許文献２参照）とは異なっている。従って、過度時における異物の発生原因は異常放電ではないと考えられる。
【００４４】
図４に示すように、壁電位が零ボルトに近づくに従い異物数は減少するが、壁電位が±１０Ｖを超えると異物数は増加傾向となり、壁電位の制御は±１０Ｖ以下が好適であることが分かる。また、粒径が９０ｎｍ未満の異物に対しても同様の傾向が得られた。従って、プラズマ放電の消失時の壁電位を±１０Ｖ以下に抑えるために、過渡時の壁電位の変化に応じて、１００ｍｓ以下の時間間隔で静電吸着電極の電位を制御する必要がある。
【００４５】
図４に結果を示した試験では、前述の図１に示すプラズマエッチング装置に備わる内側静電吸着電極１１４および外側静電吸着電極１１３の極性の違いによって、異なる結果が得られた。内側静電吸着電極１１４を正極、外側静電吸着電極１１３を負極とした場合は、基板バイアスパワーの印加停止後で、かつマイクロ波パワーの印加停止前に、直流電源１１５を制御して、内側静電吸着電極１１４および外側静電吸着電極１１３の電位をともに＋２００Ｖ以上シフトさせることで、壁電位は±１０Ｖ以下となった。これに対して、内側静電吸着電極１１４を負極、外側静電吸着電極１１３を正極とした場合は、基板バイアスパワーの印加停止後で、かつマイクロ波パワーの印加停止前に、直流電源１１５を制御して、内側静電吸着電極１１４および外側静電吸着電極１１３の電位をともに＋５０Ｖシフトすることで、壁電位は±１０Ｖ以下となった。
【００４６】
このプラズマ放電の消失時の静電吸着電極の電位制御パターンを記憶しておけば、同様のプラズマ処理の場合に、記憶した電位制御パターンを用いた直流電源１１５の制御を行えば、プローブ１１９がなくても異物の量を低減することが可能である。
【００４７】
また、異物の成分は、溶射膜１１７の材質と同じ成分であることから、異物はアース１１６の表面に施された溶射膜１１７から発生したものである。
【００４８】
真空処理室１０１の内壁の絶縁性の被膜または部品の電位は、プラズマ１０６からの距離、プラズマ密度、および高周波バイアスの抜けやすさなどにより異なるが、プラズマ１０６の生成領域に近い溶射膜１１７の表面電位を零ボルトにすることが、最も異物の量の低減効果が大きい。これは、被処理基板１０９に近い位置であり、プラズマ１０６による溶射膜１１７の損傷により微粒子が発生し易いことなどが考えられる。仮に、被処理基板１０９より下方で、かつプラズマ１０６より遠い場所で壁電位をモニタした場合には、その場所と異物発生リスクが高い部分とでは壁電位が異なるため、異物発生リスクが高い部分の異物の発生を効果的に抑制することができない。従って、壁電位をモニタする位置は、被処理基板１０９よりも上方で、かつプラズマ１０６にさらされる場所とすることが好適である。
【００４９】
次に、異物低減のメカニズムについて説明する。
【００５０】
絶縁性被膜の表面電位がプラズマ放電中に零ボルトから離れると、その絶縁性被膜の表面には、正または負の電荷が過剰に存在することになる。そのような状況で確率的に絶縁性被膜の表面の微粒子が過剰の電荷をもつと、反発してプラズマ放電中に剥離する傾向が高まると推定される。また、プラズマ放電の消失後に絶縁性被膜の表面に残った過剰電荷も同様な理由により、プラズマ放電の消失後に剥離する傾向を高めると推定される。このことから、真空処理室の内壁の電位は零ボルトにすることが最適である。
【００５１】
また、静電吸着電極のリーク電流のばらつきまたは経時変化などにより、当初設定された静電吸着電極の電位では壁電位の絶対値が高くなり、異物が発生する場合がある。このような場合でも、壁電位をモニタすることによって、静電吸着電極のリーク電流のばらつきまたは経時変化などに対しても、異物の発生が少ない壁電位に制御することができる。また、ガス、時間、パワー、または磁場など、種々のプラズマ条件が異なるプロセスでも同様に、異物の発生が少ない壁電位に制御することができる。
【００５２】
次に、プラズマ条件について説明する。
【００５３】
プラズマとグランド電位とが、被処理基板と静電吸着電極との間の抵抗より高い抵抗によって絶縁されていれば、静電吸着電極の電位によりプラズマ電位および絶縁性被膜の表面電位を制御することができる。しかし、そうでない場合には、プラズマとグランド電位とが導通する部分によってプラズマ電位が支配され、絶縁性被膜の表面電位もそれによって決まるため、静電吸着電極の電位の制御だけでは、絶縁性被膜の表面電位を下げることはできない。
【００５４】
また、プラズマがグランド電位と導通している場合であっても、その導通部分のプラズマの電子温度などのプラズマ状態と、異物の寄与の大きい場所における絶縁性被膜の表面のプラズマの電子温度などのプラズマ状態との違いによって、絶縁性被膜の表面電位は零ボルトにはならないため、絶縁性被膜の表面からの異物の発生を最小限に抑制できない。
【００５５】
また、被処理基板の吸着方式として、Ｊ−Ｒ効果によるモノポール方式の他に、クーロン方式と呼ばれ、被処理基板と静電吸着電極との間にリーク電流が流れない方式の吸着方式がある。しかし、実施例１では、静電吸着電極からのリーク電流の電荷が真空処理室の内壁を覆う絶縁性被膜の表面に溜まることによって、壁電位を制御するため、クーロン方式の場合は実施例１の方法は使用できない。
【００５６】
また、モノポール方式の場合は、被処理基板と静電吸着電極との間に常に一方向のリーク電流が流れるため、内壁が絶縁性被膜に覆われて、プラズマとグランド電位とが導通していない真空処理室では、常に壁電位が一方向に変化してしまう。このため、壁電位を零ボルト付近（例えば±１０Ｖ以下）に保つことができない上、零ボルトになるように壁電位を制御すると吸着力が得られずに被処理基板がはがれてしまう危険がある。これに対して、ダイポール電極の場合または３個以上の静電吸着電極を設けた場合は、被処理基板との電位関係により、一の静電吸着電極から被処理基板に流れるリーク電流は、他の静電吸着電極に流れることができるので、壁電位を実施例１のように零ボルト付近（例えば±１０Ｖ以下）に保つことができる。
【００５７】
実施例１では、真空処理室の内壁を絶縁性の溶射膜で被覆したが、プラズマが接触する内壁を被覆する絶縁性被膜には、酸化イットリウムまたは酸化アルミなどの溶射膜の他に、ＣＡＳＰ法（衝撃焼結被覆法）により形成されたセラミック膜、または陽極酸化膜を用いてもよく、この様な絶縁性被膜からの異物剥離であっても抑制することが可能である。
【実施例２】
【００５８】
図５を用いて、実施例２によるプラズマエッチング装置を説明する。図５は、実施例２によるプラズマエッチング装置を示す要部断面図である。前述の実施例１と説明が重複する部分は、記号を前述の図１と一致させ、その説明を省略する。
【００５９】
実施例２によるプラズマエッチング装置では、上部電極５０１にブロッキングコンデンサ５０３などからなる整合器５０４を介して第２高周波電源５０２から高周波電圧が印加され、下部電極５０９に第１高周波電源５１６から高周波電圧が印加されてプラズマ１０６が生成する。上部電極５０１には、ガス供給系５０５からガスが供給され、多数のガス導入穴５０６から真空処理容器５０７内にエッチングガスが供給される。
【００６０】
上部電極５０１のプラズマ側の面は導電体のシリコン材質であるが、ブロッキングコンデンサ５０３があることにより、プラズマ１０６とグランド電位との上部電極５０１を介しての導通は無い。真空処理容器５０７は金属製であり、接地されているが、プラズマ１０６が接触する内壁には、耐プラズマ性のある絶縁性の溶射膜５０８が施されている。リング状の遮蔽板５１５により、プラズマ１０６が真空処理容器５０７の下部に拡散するのが抑えられており、プラズマ１０６の存在しない下部においては溶射膜５０８は施されていない。この真空処理容器５０７のプラズマ１０６に接触する内壁がプラズマ１０６の高周波的なアースになっている。また、遮蔽板５１５の表面は絶縁被覆が施されている。
【００６１】
下部電極５０９の上面には被処理基板１０９を吸着するための静電吸着電極が内側静電吸着電極５１０、中間静電吸着電極５１１、および外側静電吸着電極５１２と３つの領域に分かれて設置されている。中間静電吸着電極５１１には−５００Ｖ、内側静電吸着電極５１０および外側静電吸着電極５１２には＋５００Ｖというように、極性が交互に逆となるように電圧が設定され、それぞれに直流電源１１５によって電圧が印加されている。内側静電吸着電極５１０、中間静電吸着電極５１１、および外側静電吸着電極５１２と被処理基板１０９との間の誘電体にはリーク電流が流れ、Ｊ−Ｒ効果によって被処理基板１０９が吸着されている。また、下部電極５０９の周りは第１石英製絶縁性部品５１３および第２石英製絶縁性部品５１４により覆われている。
【００６２】
真空処理容器５０７の内壁を被覆する溶射膜５０８の表面であって、被処理基板１０９より高い位置でプラズマ１０６に面した場所に、壁電位を測定するプローブ１１９が設置されている。このプローブ１１９で検出される壁電位が零ボルトになるように、直流電源１１５により、内側静電吸着電極５１０、中間静電吸着電極５１１、および外側静電吸着電極５１２の電位を、相対的な電位関係を保ったまま正側または負側にシフトさせる。詳細な制御方法は前述の実施例１と同一である。これらの制御によって実施例２においても異物の量を低減することが可能である。
【００６３】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００６４】
１０１  真空処理室
１０２  マイクロ波発生部
１０３  石英製天板
１０４  コイル
１０５  ヨーク
１０６  プラズマ
１０７  石英版
１０８  石英内筒
１０９  被処理基板
１１０  高周波電源
１１１  載置電極（バイアス電極）
１１２  絶縁性物質（絶縁性の被膜または部品）
１１３  外側静電吸着電極
１１４  内側静電吸着電極
１１５  直流電源
１１６  アース
１１７  溶射膜
１１８  溶射膜付アルミ合金部品
１１９  プローブ（電位検出部）
１２０  第１抵抗
１２１  直流電源制御部
１２２  第２抵抗
１２３  電圧計
３０１  マイクロ波パワーおよび基板バイアスパワーの印加開始（プラズマ放電の着火）
３０２  マイクロ波パワーおよび基板バイアスパワーの印加停止（プラズマ放電の消失）
３０３  壁電位モニタ値
５０１  上部電極
５０２  第２高周波電源
５０３  ブロッキングコンデンサ
５０４  整合器
５０５  ガス供給系
５０６  ガス導入穴
５０７  真空処理容器
５０８  溶射膜
５０９  下部電極
５１０  内側静電吸着電極
５１１  中間静電吸着電極
５１２  外側静電吸着電極
５１３  第１石英製絶縁性部品
５１４  第２石英製絶縁性部品
５１５  遮蔽板
５１６  第１高周波電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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