(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に対するドライエッチング処理が施される処理室を形成する処理容器と、
処理室内に配置され、基板が載置されるステージと、
ステージ上に載置された基板を静電吸着する静電吸着部と、
プラズマを発生させるための処理ガスを処理室内に供給する処理ガス供給部と、
処理室内に供給された処理ガスを高周波電圧の作用によってプラズマ化することによりステージ上の基板に対してドライエッチング処理を行うプラズマ発生手段と、
ドライエッチング処理の際に基板を冷却するための冷却用ガスをステージと基板との間に第１流路を通して供給する冷却用ガス供給部と、
処理室内に連通された排気流路を介して処理室内を排気する排気手段と、
処理室内の圧力と第１流路内の圧力との差圧を減少させる差圧解消手段と、
ドライエッチング処理の異常発生を検出する異常検出手段と、
異常検出手段が異常を検出したら、プラズマ発生手段、処理ガス供給部からの処理ガスの供給、および冷却用ガス供給部からの冷却ガスの供給を停止するとともに、差圧解消手段を作動させる処理を行う停止手段と、
ドライエッチング処理の際に生じた基板の残留静電吸着力を減少させる除電処理を行う除電処理手段と、を備え、
差圧解消手段が、処理室と第１流路とを連通する、処理容器の外側に設けられた第２流路と、第２流路上に設けられた開閉弁であり、
冷却用ガスはＨｅガスであり、除電処理手段は、除電処理時に開閉弁を開いて第２流路を通して冷却用ガスを除電用ガスとして処理室内に供給して除電処理を開始させ、
停止手段は、異常検出手段が異常を検出したら、プラズマ発生手段、処理ガス供給部からの処理ガスの供給、および冷却用ガス供給部からの冷却ガスの供給を停止するとともに、開閉弁を開くことにより差圧を減少させる処理を行う、ドライエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に対してドライエッチング処理を行うドライエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このようなドライエッチング装置では、チャンバ内のステージ上に載置された基板を、ステージに内蔵されたＥＳＣ電極を用いて静電吸着により保持した状態で、高周波電圧の作用によりプラズマを発生させて、基板に対する所望のエッチング処理が行われる。
【０００３】
また、このエッチング処理の際には、基板とステージとの間に冷却用Ｈｅガスを供給して基板の冷却が行われ、基板が熱的ダメージを受けることが防止されている（例えば、特許文献１参照）。エッチング処理の際、冷却用Ｈｅガスの圧力はエッチング処理実施中のチャンバ内雰囲気の圧力よりも高く設定されているが、上述の静電吸着によって基板は冷却用Ｈｅガスの圧力に抗する状態でステージ上に引き寄せられて保持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２１４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通常のドライエッチング装置では、エッチング処理中に異常が発生すると装置の保全や安全を確保する目的で主要な電源を遮断する停止機能を備えている。このため、エッチング処理中に停止機能が作動してＥＳＣ電極へのＤＣ電圧の供給が停止されると、基板とステージとの間の冷却用Ｈｅガスの圧力とチャンバ内雰囲気の圧力との間の差圧により、基板がステージより浮き上がる、あるいは跳ね上がり、ステージ上における基板の載置位置に位置ズレが生じる場合がある。
【０００６】
従って、本発明の目的は、上記課題を解決することにあって、ドライエッチング処理の実施中に異常が発生した場合に、基板とステージとの間に供給される冷却用ガスの圧力に起因して基板がステージ上より浮き上がってあるいは跳ね上がって位置ズレが生じることを防止できるドライエッチング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【０００８】
本発明の第１態様によれば、基板に対するドライエッチング処理が施される処理室を形成する処理容器と、
処理室内に配置され、基板が載置されるステージと、
ステージ上に載置された基板を静電吸着する静電吸着部と、
プラズマを発生させるための処理ガスを処理室内に供給する処理ガス供給部と、
処理室内に供給された処理ガスを高周波電圧の作用によってプラズマ化することによりステージ上の基板に対してドライエッチング処理を行うプラズマ発生手段と、
ドライエッチング処理の際に基板を冷却するための冷却用ガスをステージと基板との間に第１流路を通して供給する冷却用ガス供給部と、
処理室内に連通された排気流路を介して処理室内を排気する排気手段と、
処理室内の圧力と第１流路内の圧力との差圧を減少させる差圧解消手段と、
ドライエッチング処理の異常発生を検出する異常検出手段と、
異常検出手段が異常を検出したら、プラズマ発生手段、処理ガス供給部からの処理ガスの供給、および冷却用ガス供給部からの冷却ガスの供給を停止するとともに、差圧解消手段を作動させる処理を行う停止手段と、を備える、ドライエッチング装置を提供する。
【０００９】
本発明の第２態様によれば、差圧解消手段が、排気流路と第１流路とを連通する第２流路と、第２流路上に設けられた開閉弁であり、
停止手段は、異常検出手段が異常を検出したら開閉弁を開くことにより差圧を減少させる、第１態様に記載のドライエッチング装置を提供する。
【００１０】
本発明の第３態様によれば、差圧解消手段が、処理室と第１流路とを連通する第２流路と、第２流路上に設けられた開閉弁であり、
停止手段は、異常検出手段が異常を検出したら開閉弁を開くことにより差圧を減少させる、第１態様に記載のドライエッチング装置を提供する。
【００１１】
本発明の第４態様によれば、ドライエッチング処理の際に生じた基板の残留静電吸着力を減少させる除電処理を行う除電処理手段をさらに備え、
冷却用ガスはＨｅガスであり、除電処理手段は、除電処理時に開閉弁を開いて第２流路を通して冷却用ガスを除電用ガスとして処理室内に供給して除電処理を開始させ、
停止手段は、異常検出手段が異常を検出したら、プラズマ発生手段、処理ガス供給部からの処理ガスの供給、および冷却用ガス供給部からの冷却ガスの供給を停止するとともに、開閉弁を開く処理を行う、第３態様に記載のドライエッチング装置を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ドライエッチング処理の異常発生が検出された場合に、プラズマ発生手段、処理ガス供給部からの処理ガスの供給、および冷却用ガス供給部からの冷却用ガスの供給を停止するとともに、ステージおよび基板の間に供給される第１流路内の冷却用ガスの圧力と処理室内の圧力との間の差圧を減少させる処理を開始するようにしている。これにより、エッチング処理中に異常が発生した場合であっても、処理室内の圧力と第１流路内の圧力との差圧が減少されるため、差圧により基板がステージより浮き上がってあるいは跳ね上がって位置ズレ等が生じることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１に係るドライエッチング装置の構成図
【図２】トレイ、基板および基板ステージの斜視図
【図３】トレイ、基板および基板ステージの斜視図（トレイ載置状態）
【図４】ドライエッチング処理の手順を示す動作説明図
【図５】冷却用Ｈｅガスとチャンバ内雰囲気との差圧の変化を示す図
【図６】本発明の実施の形態２に係るドライエッチング装置の構成図
【図７】本発明の実施の形態３に係るドライエッチング装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係るドライエッチング装置の一例として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。
【００１６】
ドライエッチング装置１は、基板２（図２〜図４参照）に対してドライエッチング処理を行う処理室（処理空間）を構成するチャンバ（処理容器）３を備える。チャンバ３の上端開口は石英等の誘電体により形成された天板４（隔壁）により密閉状態で閉鎖されている。天板４上にはＩＣＰコイル５が配置されており、ＩＣＰコイル５はコイルカバー部１０により覆われている。ＩＣＰコイル５にはマッチング回路を含む第１の高周波電源部７が電気的に接続されている。天板４と対向するチャンバ３内の底部側には、バイアス電圧が印加される下部電極としての機能及び基板２の保持台としての機能を有する基板ステージ９が配置されている。チャンバ３には、例えばロードロック室（図示せず）と連通する開閉可能な搬入出用のゲートバルブ（図示せず）が設けられており、図示しない搬送機構が備えるハンド部により基板２が保持されて、開放状態のゲートバルブを通して基板２の搬入・搬出動作が行われる。
【００１７】
また、天板４の処理室側の面には複数のガス導入口４ａが形成されており、これらのガス導入口４ａには、処理ガス供給路１６を介してエッチング処理用の処理ガス供給部１２が接続されている。処理ガス供給部１２には、複数種類の処理ガスの供給ライン（例えば、ＢＣｌ３、Ｃｌ２、Ａｒ、Ｏ２、ＣＦ４など）が備えられており、それぞれのガス種のライン毎に設けられた開閉バルブ１２ａおよび流量調整部１２ｂの開閉動作および開度が選択的に制御されることにより、処理ガス供給路１６を通してガス導入口４ａから所望の流量および仕様の処理ガスを供給できる。また、処理ガス供給部１２には、後述する除電放電処理にて使用される除電ガスとしてＨｅガスを供給する除電ガス供給部５１が備えられており、他の処理ガスと同様に、開閉バルブ５１ａおよび流量調整部５１ｂの開閉動作および開度が選択的に制御されることにより、処理ガス供給路１６を通してガス導入口４ａから所望の流量にてＨｅガスを供給できる。
【００１８】
チャンバ３に設けられた排気口３ａには、コンダクタンスバルブ１１およびターボ分子ポンプ１３が接続されている。さらにターボ分子ポンプ１３は排気流路５２を通してドライポンプ５３に接続されており、排気流路５２には開閉バルブ５４が設けられている。本実施の形態１では、コンダクタンスバルブ１１、ターボ分子ポンプ１３、排気流路５２、ドライポンプ５３、および開閉バルブ５４が排気手段の一例を構成している。排気手段によりチャンバ３内が所望の圧力に保たれる。また、チャンバ３には、チャンバ３内の雰囲気の圧力を検出する圧力検出部５５が設けられている。
【００１９】
次に、本実施の形態１のドライエッチング装置１にて取り扱われる基板２を保持するトレイ１５について、図２および図３の斜視図および図４の断面図を用いて説明する。
【００２０】
トレイ１５は薄板円板状のトレイ本体１５ａを備える。トレイ本体１５ａには、上面１５ｂから下面１５ｃまで厚み方向に貫通する４個の基板収容孔１９が設けられている。基板収容孔１９は、上面１５ｂ及び下面１５ｃから見てトレイ本体１５ａの中心に対して等角度間隔で配置されている。図４に詳細に示すように、それぞれの基板収容孔１９の内壁１５ｄには、孔中心に向けて突出する基板支持部２１が設けられている。本実施の形態１では、基板支持部２１は内壁１５ｄの全周に設けられており、平面視で円環状である。
【００２１】
それぞれの基板収容孔１９にはそれぞれ１枚の基板２が収容される。基板収容孔１９に収容された基板２は、その外周縁部２ａの下面部分が基板支持部２１の上面に支持される。また、基板収容孔１９はトレイ本体１５ａを厚み方向に貫通するように形成されているので、トレイ本体１５ａの下面側から見ると、基板収容孔１９により基板２の下面が露出した状態とされている。
【００２２】
トレイ本体１５ａには、外周縁を部分的に切り欠いたノッチ１５ｅが形成されており、搬送時などでトレイ１５を取り扱う際に、センサ等を用いてトレイ１５の向きを容易に確認できる。
【００２３】
次に、図１〜図４を参照して、基板ステージ９について説明する。
【００２４】
基板ステージ９は、セラミクス等の誘電体部材により形成されたステージ上部２３と、バイアス電圧（高周波電圧）が印加される下部電極として機能する金属ブロック２４ａを内蔵したステージ下部２４とを備える。
【００２５】
図２に示すように、ステージ上部２３は円板状に形成されており、ステージ上部２３の上端面は、トレイ１５の下面１５ｃを支持するトレイ支持部２８となっている。また、トレイ１５のそれぞれの基板収容孔１９と対応する短円柱状の４個の基板保持部２９がトレイ支持部２８から上向きに突出している。さらにステージ上部２３上には、トレイ支持部２８を囲むように配置され、ステージ上部２３から上向きに突出して形成された環状のガイドリング３０が配置されている。このガイドリング３０は、ステージ上部２３において、トレイ１５の配置位置を案内する役目を担っている。
【００２６】
また、図１、図４に示すように、ステージ上部２３に設けられた個々の基板保持部２９には、ＥＳＣ電極（静電吸着部）４０が内蔵されている。これらのＥＳＣ電極４０は電気的に互いに絶縁されており、直流電源を内蔵するＥＳＣ駆動電源部４１（図１参照）から静電吸着用の直流電圧（ＤＣ）が印加される。
【００２７】
ステージ下部２４は、基板ステージ９にて下部電極として機能する金属ブロック２４ａと金属ブロック２４ａの外周を覆う誘電体２４ｂとで構成されている。金属ブロック２４ａには、バイアス電圧としての高周波を印加する第２の高周波電源部５６が電気的に接続されており、第２の高周波電源部５６はマッチング回路を備えている。なお、本実施の形態１では、第１の高周波電源部７、ＩＣＰコイル５が、処理ガスをプラズマ化するプラズマ発生手段となっている。金属ブロック２４ａは、誘電体２４ｂによってチャンバ３及び処理空間から絶縁された状態でチャンバ３の底部に装着されている。
【００２８】
図４に示すように、それぞれの基板保持部２９の上面には冷却ガス供給口４４が設けられており、それぞれの冷却ガス供給口４４は冷却ガス供給路４７（第１流路）を通じて共通の冷却ガス供給部４５に接続されている。なお、本実施の形態１では、冷却ガスとしてヘリウム（Ｈｅ）が用いられ、プラズマ処理中において、基板保持部２９の上面と基板２との間に冷却ガスが供給されることで基板２の冷却が行われる。なお、図１に示すように、冷却ガス供給部４５は、冷却ガス供給路４７への冷却ガスの供給をＯＮ／ＯＦＦする開閉バルブ４５ａと、供給流量を調節する流量調整部４５ｂとを備えている。また、冷却ガス供給路４７と排気流路５２とを連通する連通流路５７が設けられており、連通流路５７上には圧力制御バルブ５８が設けられている。冷却ガス供給路４７上には、圧力検出部５９が設けられており、圧力検出部５９にて検出された冷却ガス供給路４７内の圧力が所定の圧力となるように圧力制御バルブ５８の開度が調節される。また、連通流路５７には、圧力制御バルブ５８を回避するバイパス流路６０（第２流路）が設けられており、このバイパス流路６０上には開閉バルブ６１が設けられている。この開閉バルブ６１は、常時は閉じた状態となっているが、後述する異常発生時の差圧解消処理のときにのみ開放される。
【００２９】
図４に示すように、基板ステージ９には、トレイ支持部２８上に配置された状態のトレイ１５をその下面側から押し上げて（突き上げて）トレイ１５とともにそれぞれの基板２を上昇させる複数本のトレイ押上ロッド１８が備えられている。それぞれのトレイ押上ロッド１８は、トレイ支持部２８の上面より突出した押上位置と、トレイ支持部２８内に格納された格納位置との間で駆動機構（図示せず）により昇降駆動される。
【００３０】
また、ドライエッチング装置１には、上述したそれぞれの構成部の動作を互いに関連づけながら統括的に制御する制御部７０が備えられており、例えば、各種センサ等により検出された情報に基づいて、予め設定されたプログラムにしたがって各構成部の動作が制御され、ドライエッチング処理が行われる。
【００３１】
また、制御部７０は、ドライエッチング処理中に、ＩＣＰコイル５への電圧印加が停止されるなどの何らかの原因でプラズマ放電が消滅したことを検出する異常検出手段の一例として、第１の高周波電源部７からＩＣＰコイル５への高周波電圧の入力停止を検出する電圧入力停止検出手段７１が備えられている。この電圧入力停止検出手段７１は、第１の高周波電源部７からＩＣＰコイル５への高周波電圧の入力停止を検出する機能を有している。異常検出手段としては、ドライエッチング処理時において、プラズマ放電の異常を検出するような構成を採用しても良い。また、異常検出手段が、オペレータがドライエッチング装置１の非常停止ボタン等を操作してドライエッチング処理を停止させる信号を異常信号として検出するような構成を採用しても良い。
【００３２】
また、制御部７０は、電圧入力停止検出手段７１により電圧入力の停止が検出（すなわち異常が検出）された場合に、各構成部の動作を停止させてドライエッチング処理を停止させる制御を行う停止手段７２を備えている。停止手段７２は、電圧入力停止の検出を受けて、第１の高周波電源部７よりＩＣＰコイル５への高周波電圧の印加を停止させる処理、第２の高周波電源部５６より基板ステージ９の金属ブロック２４ａへの高周波電圧の印加を停止させる処理、処理ガス供給部１２よりチャンバ３内への処理ガスの供給を停止させる処理、ＥＳＣ駆動電源部４１による直流電圧の印加を停止する処理、および冷却ガス供給部４５よりの冷却ガスの供給を停止させる処理を行う。さらに停止手段７２は、この電圧入力停止の検出を受けて、閉止状態にあった開閉バルブ６１を開状態とさせてバイパス流路６０を通じて、冷却ガス供給路４７内のＨｅガスを排気流路５２へと排出させる処理を行う。このような処理を行うことにより、冷却ガス供給路４７内の圧力とチャンバ３内の圧力との間の差圧を減少させることができ、後述するように差圧解消処理として実行される。
【００３３】
次に、上述したような構成を有するドライエッチング装置１を用いて、複数の基板２に対してエッチング処理を行う方法について、図１および図４（Ａ）〜（Ｄ）のドライエッチング処理の手順を示す動作説明図を用いて説明する。なお、以降に説明するそれぞれの処理は、ドライエッチング装置１が備える制御部７０によりそれぞれの構成部が予め設定されたプログラムおよび運転条件に基づいて制御されることにより実施される。
【００３４】
（トレイ搬入処理）
まず、トレイ搬入処理を実施する。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を通ってチャンバ３内に搬入する。
【００３５】
図４（Ａ）に示すように、チャンバ３内では、駆動装置によって駆動されたトレイ押上ロッド１８が上昇し、ハンド部からトレイ押上ロッド１８の上端にトレイ１５が移載される。トレイ１５の移載後、ハンド部はロードロック室に待避し、ゲートバルブが閉鎖される。
【００３６】
その後、上端にトレイ１５を支持したトレイ押上ロッド１８は、その押上位置から基板ステージ９内に格納される格納位置に向けて降下する。トレイ１５は下面１５ｃが基板ステージ９のステージ上部２３のトレイ支持部２８まで降下し、トレイ１５はステージ上部２３のトレイ支持部２８によって支持される。トレイ１５がトレイ支持部２８に向けて降下する際に、ステージ上部２３の基板保持部２９がトレイ１５の対応する基板収容孔１９内にトレイ１５の下面１５ｃ側から進入する。トレイ１５の下面１５ｃがトレイ支持部２８に当接する前に、基板保持部２９が基板２の下面に当接する。さらにトレイ１５を下降させてトレイ１５の下面１５ｃをトレイ支持部２８上に載置すると、それぞれの基板２の縁部２ａが基板支持部２１の上面から持ち上げられて、トレイ１５と基板２とが互いに離間した状態となる（すなわち、図４（Ｂ）の状態となる。）。なお、図４では、ガイドリング３０の図示を省略している。
【００３７】
その後、それぞれの基板保持部２９に内蔵されたＥＳＣ電極４０に対してＥＳＣ駆動電源部４１から直流電圧を印加する。これにより、それぞれの基板２が基板保持部２９の上面に静電吸着される。
【００３８】
（エッチング処理）
次に、エッチング処理を実施する。具体的には、処理ガス供給部１２からガス導入口４ａを介してチャンバ３内にエッチング処理用の処理ガスが供給されるとともに、コンダクタンスバルブ１１の開度制御が行われながらターボ分子ポンプ１３およびドライポンプ５３によりチャンバ３内は所定圧力に維持される。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。これにより天板４を介してチャンバ３内に電磁波エネルギが導入されてチャンバ３内にプラズマＰが発生する（図４（Ｂ）参照）。
【００３９】
また、チャンバ３内にプラズマＰが発生することにより基板２と基板保持部２９の間の静電吸着力が増大され、それぞれの基板保持部２９の上面に基板２がさらに密着して静電吸着される。基板２の下面はトレイ１５を介することなく基板保持部２９の上面に直接配置されている。したがって、基板２は基板保持部２９の上面に対して高い密着度で保持される。
【００４０】
その後、バイパス流路６０の開閉バルブ６１が閉止された状態にて、冷却ガス供給路４７の開閉バルブ４５ａが開放される。これにより、それぞれの基板保持部２９の上面と基板２の下面との間に存在する空間内に、冷却ガス供給路４７および冷却ガス供給口４４を通して冷却ガス供給部４５から冷却ガス（Ｈｅガス）が供給され、この空間に冷却ガスが充填される。冷却ガスが十分に充填された状態（所定の圧力に保たれた状態）にて、第２の高周波電源部５６により基板ステージ９のステージ下部２４に内蔵されている金属ブロック２４ａ（下部電極）にバイアス電圧を印加し、チャンバ３内で発生したプラズマを基板ステージ９側へ引き寄せる。これにより、基板２に対するエッチング処理が行われて、基板２の表面に対するドライエッチング加工が実施される。１枚のトレイ１５で４枚の基板２を基板ステージ９上に載置できるので、バッチ処理が可能である。
【００４１】
所定の処理時間経過すると、第２の高周波電源部５６による基板ステージ９の金属ブロック２４ａへのバイアス電圧の印加を停止する。それとともに、処理ガス供給部１２の開閉バルブ１２ａを閉止して、処理ガス供給路１６およびガス導入口４ａを通してのエッチング処理用の処理ガスの供給を停止して、基板２に対するエッチング処理が完了する。
【００４２】
（除電放電処理）
続いて、エッチング処理の実施の際に、基板２と基板保持部２９との間に生じた残留静電吸着力を低減させるための除電放電処理を実施する。
【００４３】
エッチング処理が完了すると、まず、冷却ガス供給部４５の開閉バルブ４５ａを閉止して、冷却ガス供給路４７および冷却ガス供給口４４を通じた冷却ガスの供給を停止する。さらに、第１の高周波電源部７によるＩＣＰコイル５への高周波電圧の印加を、エッチング処理時の電圧よりも低い除電放電処理用電圧に切り換える。
【００４４】
次に、除電ガス供給部５１の開閉バルブ５１ａを開放して処理ガス供給路１６を通してガス導入口４ａよりチャンバ３内にＨｅガスを除電ガスとして供給する。この除電ガスの供給中は、ターボ分子ポンプ１３によりチャンバ３内が所定圧力に継続して維持される。第１の高周波電源部７からＩＣＰコイル５へは除電放電処理用の電圧が印加されているため、チャンバ３内には除電放電処理用のプラズマが生成され、このプラズマにより基板２と基板保持部２９との間に残留している静電吸着力を低減させる除電放電処理が実施される。
【００４５】
また、この除電放電処理の実施中には、ＥＳＣ駆動電源部４１によるＥＳＣ電極４０への直流電圧の印加量が段階的に低減され、最終的には電圧印加が停止され、それぞれの基板２に対する静電吸着保持が解除される。
【００４６】
また、除電放電処理の実施中には、圧力制御バルブ５８が全開状態とされ、冷却ガス供給路４７と排気流路５２とが連通流路５７を介して連通される。これにより、冷却ガス供給路４７内の冷却ガスの圧力とチャンバ３内の圧力との間の差圧が、エッチング処理時の差圧よりも減少される。ＥＳＣ駆動電源部４１によるＥＳＣ電極４０への直流電圧の印加が停止されると、基板２と基板保持部２９との間の隙間から冷却ガスがチャンバ３内へ漏洩して、差圧は徐々に解消する。
【００４７】
所定時間経過すると、第１の高周波電源部７によるＩＣＰコイル５への高周波電圧の印加を停止するとともに、除電ガス供給部５１の開閉バルブ５１ａが閉止されて、チャンバ３内へのＨｅガスの供給が停止される。これにより、基板２と基板保持部２９との間に残留している静電吸着力を低減させる除電放電処理が完了する。
【００４８】
（トレイ搬出処理）
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。具体的には、図４（Ｃ）に示すようにそれぞれのトレイ押上ロッド１８を上昇させる。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、ステージ上部２３のトレイ支持部２８からトレイ１５が浮き上がる（図４（Ｃ）の状態）。トレイ押上ロッド１８とともにトレイ１５がさらに上昇すると、図４（Ｄ）に示すように、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の上面から浮き上がる。このとき、基板２と基板保持部２９との間の残留静電吸着力は、先の除電放電処理の実施により充分に低減されているため、基板２に大きなストレスが掛かること、および基板２が基板保持部２９から離脱する際に基板２が跳ね上がる挙動を確実に防止できる。
【００４９】
その後、ゲートバルブが開放されて、搬送機構のハンド部を用いてトレイ１５に支持された状態の基板２がチャンバ３内から搬出される。
【００５０】
なお、それぞれのトレイ押上ロッド１８を用いてトレイ１５を押し上げる動作は、除電放電処理が行われている間に、並行して実施してもよい。
【００５１】
（異常発生時の差圧解消処理）
次に、ドライエッチング処理の実施中に、何らかの原因によりプラズマ放電の消滅が検出された場合に、チャンバ３内の圧力と冷却ガス供給路４７内の冷却ガスの圧力との間の差圧を減少させる差圧解消処理について説明する。
【００５２】
エッチング処理の実施中には、電圧入力停止検出手段７１により、第１の高周波電源部７からＩＣＰコイル５への電圧入力に対する出力信号が検出される。電圧入力停止検出手段７１にて、この電圧入力に対する出力信号が検出されている間は、ＩＣＰコイル５への電圧印加に異常が発生していないものと判断される。電圧入力停止検出手段７１により、第１の高周波電源部７からＩＣＰコイル５への電圧入力に対する出力信号が検出されなかった場合には、ＩＣＰコイル５への電圧印加に異常が発生したものと判断される。この場合、ドライエッチング処理の停止処理が実行される。具体的には、処理ガス供給部１２よりチャンバ３内への処理ガスの供給、冷却ガス供給部４５よりのＨｅガスの供給、第１の高周波電源部７からＩＣＰコイル５への電圧印加、および第２の高周波電源部５６から金属ブロック２４ａへのバイアス電圧の印加のそれぞれの停止処理が、制御部７０の停止手段７２により実行される。また、ＥＳＣ駆動電源部４１よりＥＳＣ電極４０への電圧印加も停止され、ターボ分子ポンプ１３およびドライポンプ５３の運転が停止されるとともに、コンダクタンスバルブ１１が閉止される。
【００５３】
さらに、停止手段７２は、バイパス流路６０の開閉バルブ６１を開放させて、冷却ガス供給路４７を排気流路５２にバイパス流路６０を通して連通させる。これにより、チャンバ３内の圧力と冷却ガス供給路４７との間の差圧を減少させる差圧解消処理が行われる。この差圧解消処理を実施することにより、基板２と基板保持部２９との間の空間の冷却ガスの圧力とチャンバ３内の圧力との間の差圧を短時間で減少させることができる。
【００５４】
ここで、冷却ガス供給路４７内の冷却ガスの圧力とチャンバ３内の圧力との差圧の変化を図５のグラフに示す。図５に示すように、差圧解消処理を開始する時点である時間Ｔ１では、冷却ガスの圧力Ｐ１とチャンバ３内の圧力Ｐ２との間には差圧が生じている。この差圧解消処理を行うことにより、冷却ガスの圧力とチャンバ３内の圧力とが徐々に減少しながら差圧も減少される。やがて時間Ｔ２には、両者の圧力が共にＰ３となって、差圧が実質的に解消される。なお、ドライエッチング装置１において、停止処理および差圧解消処理の開始のタイミングや各構成部の動作状況によってはこの差圧が完全に無くすことができずに僅かに残る場合もあるが、少なくともこの処理の実施により差圧が減少すれば良い。
【００５５】
このように、冷却ガスの圧力とチャンバ３内の圧力との間の差圧を短時間で減少させることができるため、ＥＳＣ電極４０による基板２の静電吸着が突然解除されたとしても、基板２が基板保持部２９より浮き上がってあるいは跳ね上がって位置ズレが生じることを防止できる。
【００５６】
また、本実施の形態１では、バイパス流路６０と開閉バルブ６１とが差圧解消手段を構成するが、圧力制御バルブ５８とは別に開閉バルブ６１を設けているため、異常発生時に開閉バルブ６１を迅速に開放させることができ、差圧解消処理を迅速に実施することができる。特に、このような開閉バルブ６１には、その閉止状態から開放状態へ迅速に動作するようなバルブを採用することが好ましい。
【００５７】
（実施の形態２）
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。本発明の実施の形態２のドライエッチング装置１０１の構成図を図６に示す。上述の実施の形態１のドライエッチング装置１と、本実施の形態２のドライエッチング装置１０１とは、差圧解消手段の構成が相違するものの、その他の構成は実質的に同じである。以下の説明では、同じ構成については同じ参照符号を付してその説明を省略するとともに、相違点についてのみ説明する。
【００５８】
図６に示すように、ドライエッチング装置１０１は、差圧解消手段として、実施の形態１におけるバイパス流路６０および開閉バルブ６１に代えて、冷却ガス供給路４７とチャンバ３内とを連通する連通流路１０２と、この連通流路１０２上に設けられた開閉バルブ１０３とが備えられている。
【００５９】
このドライエッチング装置１０１にて、ドライエッチング処理が行われる場合には、開閉バルブ１０３は閉止された状態にあり、冷却ガス供給路４７とチャンバ３内とを連通する連通流路１０２は遮断された状態にある。
【００６０】
一方、ドライエッチング処理の実施中に電圧入力停止検出手段によりＩＣＰコイル５への電圧入力の停止が検出された場合は、停止手段７２により、処理ガスの供給、冷却ガスの供給、ＩＣＰコイル５への電圧印加、およびバイアス電圧の印加のそれぞれが停止される。
【００６１】
その後、差圧解消処理として、連通流路１０２の開閉バルブ１０３が開放されて、冷却ガス供給路４７とチャンバ３内が連通された状態とされる。これにより、チャンバ３内の圧力と冷却ガスの圧力との差圧を解消できる。
【００６２】
特に、上述の実施の形態１では、バイパス流路６０を介して冷却ガス供給路４７を排気流路５２に連通させることで差圧の解消を図っているが、このような構成では、排気流路５２とチャンバ３との間にコンダクタンスバルブ１１およびターボ分子ポンプ１３が存在するため、差圧を減少できるが完全に無くすことが困難な場合もあり得る。しかしながら、本実施の形態２では、連通流路１０２を用いて冷却ガス供給路４７とチャンバ３内とを連通させているため、差圧を短時間で減少させて実質的に無くすことが可能となる。例えば、図５の差圧変化を示すグラフにおいて、差圧が無くなるまでの時間（Ｔ２−Ｔ１）は、実施の形態１の場合よりも短縮できる。
【００６３】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３のドライエッチング装置２０１の構成図を図７に示す。上述の実施の形態１と同じ構成については同じ参照符号を付してその説明を省略するとともに、相違点についてのみ説明する。
【００６４】
図７に示すように、ドライエッチング装置２０１では、処理ガス供給部１２には、実施の形態１にみられた除電ガス供給部を設けられていない。その代りに、冷却ガス供給路４７と処理ガス供給路１６とを連通する連通流路２０２が設けられており、この連通流路２０２上には開閉バルブ２０３が設けられている。また、連通流路５７上において圧力制御バルブ５８の上流側に開閉バルブ２０４が設けられており、実施の形態１におけるバイパス流路６０並びに開閉バルブ６１が廃止されている。
【００６５】
このような構成のドライエッチング装置２０１において、ドライエッチング処理が行われる際には、開閉バルブ２０３が閉止状態とされて、処理ガス供給路１６と冷却ガス供給路４７との間の連通が遮断される。一方、開閉バルブ２０４は開放状態とされて、圧力制御バルブ５８の開度調節が行われて、冷却ガス供給路４７内の圧力が所定の圧力に保たれる。
【００６６】
また、除電放電処理が行われる際には、開閉バルブ２０４が閉止状態とされて、連通流路５７および圧力制御バルブ５８を通してのＨｅガスの排出が遮断された状態とされる。さらに、開閉バルブ２０３を開放させて、連通流路２０２を介して冷却ガス供給路４７と処理ガス供給路１６とを連通させるとともに、冷却ガス供給部４５からＨｅガスを連通流路２０２および処理ガス供給路１６を通してチャンバ３内に除電ガスとして供給する。すなわち、冷却ガス供給部４５が除電ガス供給部としての機能を兼用する。
【００６７】
一方、ドライエッチング処理の実施中に電圧入力停止検出手段によりＩＣＰコイル５への電圧入力の停止が検出された場合には、停止手段７２により、処理ガスの供給、冷却ガスの供給、ＩＣＰコイル５への電圧印加、およびバイアス電圧の印加のそれぞれが停止される。
【００６８】
その後、差圧解消処理として、連通流路２０２の開閉バルブ２０３が開放されて、冷却ガス供給路４７が、連通流路２０２および処理ガス供給路１６を通してチャンバ３内に連通された状態とされる。これにより、チャンバ３内の圧力と冷却ガスの圧力との差圧を解消できる。
【００６９】
本実施の形態３では、連通流路２０２および処理ガス供給路１６を用いて冷却ガス供給路４７とチャンバ３内とを連通させているため、差圧を短時間で減少させて実質的に無くすことが可能となる。
【００７０】
さらに、この差圧解消のための連通流路２０２を用いて、冷却ガス供給部４５からＨｅガスを除電ガスとしてチャンバ３内に供給できるため、装置構成を簡素化できる。
【００７１】
なお、上述のそれぞれの実施の形態１〜３では、基板２としてサファイア基板を用いることができる。一般的なシリコンウェハでは、８〜１２インチ程度の外径サイズに対して、その厚みが７５０μｍ程度となっている。サファイア基板は、その外径サイズに対する厚みの比率が大きく、このような厚みの比率からシリコンウェハよりも剛性が高い。さらにシリコンウェハに比してサファイア基板ではドライエッチング処理の実施により残留する電荷（残留静電吸着力）が小さい。そのため、ドライエッチング処理が異常停止した際に、チャンバ内と冷却ガスとの差圧によりサファイア基板はシリコンウェハよりも浮き上がるあるいは跳ね上がる可能性が高い。このような観点からは、サファイア基板に対するドライエッチング処理に対して本発明の差圧解消処理を適用することは効果的であると言える。
【００７２】
また、トレイを用いて複数の基板が取り扱われるように、比較的小さな外径サイズの基板は、その外径サイズに対する厚みの比率が比較的高いことから、このような基板のドライエッチング処理に対しても本発明を適用することが効果的であると言える。
【００７３】
なお、上述の実施の形態では、基板２が円形状である場合を例として説明したが、円形状の他、四角形状の基板などについても本発明を適用できる。
【００７４】
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。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、基板に対してドライエッチング処理を行うドライエッチング装置および方法に有用である。
【符号の説明】
【００７６】
１  ドライエッチング装置
２  基板
２ａ  縁部
３  チャンバ
４  天板
５  ＩＣＰコイル
７  第１の高周波電源部
９  基板ステージ
１２  処理ガス供給部
１３  ターボ分子ポンプ
１５  トレイ
１５ａ  トレイ本体
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  ステージ下部
２８  トレイ支持部
２９  基板保持部
３０  ガイドリング
４０  ＥＳＣ電極
４１  ＥＳＣ駆動電源部
４５  冷却ガス供給部
４５ａ  開閉バルブ
４７  冷却ガス供給路
５１  除電ガス供給部
５２  排気流路
５３  ドライポンプ
５６  第２の高周波電源部
５７  連通流路
５８  圧力制御バルブ
６０  バイパス流路
６１  開閉バルブ
７０  制御部
７１  電圧入力停止検出手段
７２  停止手段
１０１  ドライエッチング装置
１０２  連通流路
１０３  開閉バルブ
２０１  ドライエッチング装置
２０２  連通流路
２０３  開閉バルブ
２０４  開閉バルブ
【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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【図６】
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【図７】
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