(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板に対して所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、
被処理基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記処理容器内に配置された電極と、
前記電極に、パルス変調された高周波電力を供給する高周波電源部と、
前記処理容器から前記高周波電源部に向けて戻る反射波電力を所定周期で測定する反射波電力測定部と、
反射波電力の閾値が設定され、前記反射波電力測定部で測定された反射波電力の値が前記閾値を超えた場合に、前記処理容器内でアーク放電が発生する蓋然性がある、または実際にアーク放電が発生したと判定する判定部と
を備え、
前記反射波電力は徐々に上昇するものであり、
前記パルス変調された高周波電力のパルス周期と、前記反射波電力測定部における測定周期を異ならせて、前記反射波電力測定部の測定タイミングを、前記パルス変調された高周波電力のパルスごとに発生する反射が発生していないタイミングに設定することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
被処理基板に対して所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、
被処理基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記処理容器内にプラズマを生成するプラズマ生成手段と、
前記処理容器内に配置された基板を載置する基板載置台と、
前記基板載置台に、パルス変調されたバイアス用の高周波電力を供給する高周波電源部と、
前記処理容器から前記高周波電源部に向けて戻る反射波電力を所定周期で測定する反射波電力測定部と、
反射波電力の閾値が設定され、前記反射波電力測定部で測定された反射波電力の値が前記閾値を超えた場合に、前記処理容器内でアーク放電が発生する蓋然性がある、または実際にアーク放電が発生したと判定する判定部と
を備え、
前記反射波電力は徐々に上昇するものであり、
前記パルス変調された高周波電力のパルス周期と、前記反射波電力測定部における測定周期を異ならせて、前記反射波電力測定部の測定タイミングを、前記パルス変調された高周波電力のパルスごとに発生する反射が発生していないタイミングに設定することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記プラズマ生成手段は、前記基板載置台に対向して設けられた上部電極と、該上部電極、または下部電極として機能する前記基板載置台のいずれかにプラズマ生成用の高周波電力を供給するプラズマ生成用高周波電源部を有し、前記上部電極と下部電極として機能する前記基板載置台の間に高周波電界を形成して容量結合プラズマを生成することを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記判定部の閾値を設定する閾値設定部をさらに備え、前記閾値設定部は、高周波電力の供給を開始する際、または出力を変化させる際に前記閾値を相対的に高い値に設定し、高周波電力の供給が安定した後に前記閾値を相対的に低い値に設定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記判定部は、前記反射波電力が前記閾値を超えたとの判定の回数をカウントするカウンタ部を有し、前記カウンタ部のカウント値が所定の値を超えたときに、前記判定部が、前記処理容器内でアーク放電が発生する蓋然性がある、または実際にアーク放電が発生したと判定することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記カウンタ部は、前記反射波電力が所定の値を超えていない場合は、前記カウンタ部のカウント回数を０に戻すことを特徴とする請求項５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記判定部が、前記処理容器内でアーク放電が発生する蓋然性がある、または実際にアーク放電が発生したと判定した際に、高周波電力を停止するまたは装置を停止する信号を出力する停止制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記反射波電力測定部は、測定周期が可変であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
被処理基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記処理容器内に配置された電極と、
前記電極に、パルス変調された高周波電力を供給する高周波電源部と
を有するプラズマ処理装置によりプラズマ処理を行うプラズマ処理方法であって、
前記処理容器から前記高周波電源部に向けて戻る反射波電力を所定周期で測定し、測定された前記反射波電力の値が所定の閾値を超えた場合に、前記処理容器内でアーク放電が発生する蓋然性がある、または実際にアーク放電が発生したと判定し、
前記反射波電力は徐々に上昇するものであり、
前記パルス変調された高周波電力のパルス周期と、前記反射波電力の測定周期を異ならせて、前記反射波電力の測定タイミングを、前記パルス変調された高周波電力のパルスごとに発生する反射が発生していないタイミングに設定することを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項１０】
被処理基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記処理容器内にプラズマを生成するプラズマ生成手段と、
前記処理容器内に配置された基板を載置する基板載置台と、
前記基板載置台に、パルス変調されたバイアス用の高周波電力を供給する高周波電源部と
を有するプラズマ処理装置によりプラズマ処理を行うプラズマ処理方法であって、
前記処理容器から前記高周波電源部に向けて戻る反射波電力を所定周期で測定し、測定された前記反射波電力の値が所定の閾値を超えた場合に、前記処理容器内でアーク放電が発生する蓋然性がある、または実際にアーク放電が発生したと判定し、
前記反射波電力は徐々に上昇するものであり、
前記パルス変調された高周波電力のパルス周期と、前記反射波電力の測定周期を異ならせて、前記反射波電力の測定タイミングを、前記パルス変調された高周波電力のパルスごとに発生する反射が発生していないタイミングに設定することを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項１１】
高周波電力の供給を開始する際、または出力を変化させる際に前記閾値を相対的に高い値に設定し、高周波電力の供給が安定した後に前記閾値を相対的に低い値に設定することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１２】
前記反射波電力が前記閾値を超えたとの判定の回数をカウントし、そのカウント値が所定の値を超えたときに、前記処理容器内でアーク放電が発生する蓋然性がある、または実際にアーク放電が発生したと判定することを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１３】
前記反射波電力が所定の値を超えない場合は、前記カウント値を０にすることを特徴とする請求項１２に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１４】
前記処理容器内でアーク放電が発生する蓋然性がある、または実際にアーク放電が発生したと判定した際に、高周波電力を停止するまたは装置を停止する信号を出力することを特徴とする請求項９から請求項１３のいずれか１項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１５】
前記反射波電力の測定周期が可変であることを特徴とする請求項９から請求項１４のいずれか１項に記載のプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に対してプラズマ処理を施す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】
フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造過程においては、被処理基板に対して、エッチング、スパッタリング、ＣＶＤ（化学気相成長）等のプラズマ処理が行われる。
【０００３】
このようなプラズマ処理を施すプラズマ処理装置としては、例えば、処理容器内に一対の平行平板電極（上部および下部電極）を配置し、下部電極として機能する金属製の基板載置台に被処理基板を載置し、チャンバー内を真空に保持した状態で、電極の少なくとも一方に高周波電力を印加して電極間に高周波電界を形成し、この高周波電界により処理ガスのプラズマを形成して被処理基板に対してプラズマ処理を施すものが知られている。
【０００４】
このようなプラズマ処理装置においては、電極と高周波電源との間に、負荷（プラズマ）のインピーダンスを高周波電源側の伝送線路のインピーダンスに整合させる整合回路を有する整合器が設けられており、これにより反射波を抑制して効率的に高周波の伝送を行っている。しかし、高周波電力を印加した直後は、整合器によるインピーダンス整合が間に合わず、プラズマ側から高周波電源へ向かう反射波が発生してしまう。これとは別に、高周波電力を印加して十分整合がとれた後に、プラズマの面内不均一等により基板面内パターンに電圧不均一が生じ、プラズマ側から高周波電源へ向かう反射波が発生し、これに起因してチャンバー内、特に被処理基板面内でアーク放電（異常放電）が発生することがある。
【０００５】
このようなアーク放電が持続すると、被処理基板に損傷を与えるおそれがあるため、このようなアーク放電の発生またはその蓋然性を検知し、高周波電力の供給を遮断することが一般的に行われている。
【０００６】
このようなアーク放電の発生を正確に検知することができる技術として、特許文献１には、チャンバーへ向かう高周波電力の進行波電圧を時間的に微分する第１の時間微分回路と、チャンバーから戻る高周波電力の反射波電圧を時間的に微分する第２の時間微分部回路と、反射波電圧の時間微分値および進行波電圧の時間微分値の差分に対応する値を算出し、算出された差分に対応する値が所定の閾値を上回る場合に処理室内でアーク放電が発生したと判定するコンパレータと、進行波電圧の時間微分値が負となる場合、差分に対応する値が所定の閾値よりも小さくなるように、少なくとも反射波電圧の時間微分値および前記進行波電圧の時間微分値のいずれかを変更するダイオードとを有するものが開示されている。これにより、進行波電圧の時間微分値が負となる場合、高周波電力の反射波電圧の時間微分値及び進行波電圧の時間微分値の差分に対応する値が小さくなるように、少なくとも反射波電圧の時間微分値及び進行波電圧の時間微分値のいずれかが変更されるので、アーク放電の発生を正確に検知することができる。
【０００７】
一方、上述のようなプラズマ処理装置として、上部電極または下部電極にプラズマ生成用の高周波電を印加し、下部電極にプラズマ中のイオンを被処理基板に引き込むためのバイアス用電力を印加し、バイアス用電力をパルス変調することにより、被処理基板面内でのアーク放電を抑制する技術も用いられている（例えば特許文献２）。この技術は、バイアス用電力をパルス変調することにより、バイアス実効パワーを低下させ、Ｖｄｃを低下させるものである。すなわち、Ｖｄｃが低下することによりＶｄｃ面内均一性のマージンが広くなり、被処理基板面内のアーク放電を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１４−１６５４３７号公報
【特許文献２】特開２０１４−１７９５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記特許文献２に記載されたバイアス用電力をパルス変調する技術により、被処理基板面内のアーク放電を抑制することはできるものの、アーク放電が生じないわけではない。このため、バイアス用電力をパルス変調する技術においてもアーク放電の発生またはその蓋然性を検知することが求められる。
【００１０】
そこで、バイアス用電力をパルス変調する場合にも上記特許文献１のようなアーク放電を検知する技術を適用することが考えられるが、この場合にはバイアス用電力のパルスごとに発生する反射波をアーク放電として検知してしまい、アーク放電を有効に検知することができない。このようにアーク放電を検知することができないと、被処理基板面内でアーク放電が発生した場合にアーク放電を止めることができず、処理後に基板を搬送する際に、アーク放電によるダメージにより基板割れを誘発してしまうこともある。
【００１１】
したがって、本発明は、バイアス用電力をパルス変調する場合にも、アーク放電発生の蓋然性、または実際にアーク放電が発生したことを検知することができるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点は、被処理基板に対して所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、被処理基板を収容する処理容器と、前記処理容器内に処理ガスを供給するガス供給部と、前記処理容器内に配置された電極と、前記電極に、パルス変調された高周波電力を供給する高周波電源部と、前記処理容器から前記高周波電源部に向けて戻る反射波電力を所定周期で測定する反射波電力測定部と、反射波電力の閾値が設定され、前記反射波電力測定部で測定された反射波電力の値が前記閾値を超えた場合に、前記処理容器内でアーク放電が発生する蓋然性がある、または実際にアーク放電が発生したと判定する判定部とを備え、前記反射波電力は徐々に上昇するものであり、前記パルス変調された高周波電力のパルス周期と、前記反射波電力測定部における測定周期を異ならせて、前記反射波電力測定部の測定タイミングを、前記パルス変調された高周波電力のパルスごとに発生する反射が発生していないタイミングに設定することを特徴とするプラズマ処理装置を提供する。
【００１３】
本発明の第２の観点は、被処理基板に対して所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、被処理基板を収容する処理容器と、前記処理容器内に処理ガスを供給するガス供給部と、前記処理容器内にプラズマを生成するプラズマ生成手段と、前記処理容器内に配置された基板を載置する基板載置台と、前記基板載置台に、パルス変調されたバイアス用の高周波電力を供給する高周波電源部と、前記処理容器から前記高周波電源部に向けて戻る反射波電力を所定周期で測定する反射波電力測定部と、反射波電力の閾値が設定され、前記反射波電力測定部で測定された反射波電力の値が前記閾値を超えた場合に、前記処理容器内でアーク放電が発生する蓋然性がある、または実際にアーク放電が発生したと判定する判定部とを備え、前記反射波電力は徐々に上昇するものであり、前記パルス変調された高周波電力のパルス周期と、前記反射波電力測定部における測定周期を異ならせて、前記反射波電力測定部の測定タイミングを、前記パルス変調された高周波電力のパルスごとに発生する反射が発生していないタイミングに設定することを特徴とするプラズマ処理装置を提供する。
【００１４】
上記第２の観点において、前記プラズマ生成手段は、前記基板載置台に対向して設けられた上部電極と、該上部電極、または下部電極として機能する前記基板載置台のいずれかにプラズマ生成用の高周波電力を供給するプラズマ生成用高周波電源部を有し、前記上部電極と下部電極として機能する前記基板載置台の間に高周波電界を形成して容量結合プラズマを生成する構成とすることができる。
【００１５】
上記第１および第２の観点において、前記判定部の閾値を設定する閾値設定部をさらに備え、前記閾値設定部は、高周波電力の供給を開始する際、または出力を変化させる際に前記閾値を相対的に高い値に設定し、高周波電力の供給が安定した後に前記閾値を相対的に低い値に設定するようにしてもよい。
【００１６】
前記判定部は、前記反射波電力が前記閾値を超えたとの判定の回数をカウントするカウンタ部を有し、前記カウンタ部のカウント値が所定の値を超えたときに、前記判定部が、前記処理容器内でアーク放電が発生する蓋然性がある、または実際にアーク放電が発生したと判定するようにすることができる。前記カウンタ部は、前記反射波電力が所定の値を超えない場合は、前記カウンタ部のカウント回数を０に戻すようにすることができる。
【００１７】
前記判定部が、前記処理容器内でアーク放電が発生する蓋然性がある、または実際にアーク放電が発生したと判定した際に、高周波電力を停止するまたは装置を停止する信号を出力する停止制御部をさらに備えてもよい。前記反射波電力測定部は、測定周期が可変であってもよい。
【００１８】
本発明の第３の観点は、被処理基板を収容する処理容器と、前記処理容器内に処理ガスを供給するガス供給部と、前記処理容器内に配置された電極と、前記電極に、パルス変調された高周波電力を供給する高周波電源部とを有するプラズマ処理装置によりプラズマ処理を行うプラズマ処理方法であって、前記処理容器から前記高周波電源部に向けて戻る反射波電力を所定周期で測定し、測定された前記反射波電力の値が所定の閾値を超えた場合に、前記処理容器内でアーク放電が発生する蓋然性がある、または実際にアーク放電が発生したと判定し、前記反射波電力は徐々に上昇するものであり、前記パルス変調された高周波電力のパルス周期と、前記反射波電力の測定周期を異ならせて、前記反射波電力の測定タイミングを、前記パルス変調された高周波電力のパルスごとに発生する反射が発生していないタイミングに設定することを特徴とするプラズマ処理方法を提供する。
【００１９】
本発明の第４の観点は、被処理基板を収容する処理容器と、前記処理容器内に処理ガスを供給するガス供給部と、前記処理容器内にプラズマを生成するプラズマ生成手段と、前記処理容器内に配置された基板を載置する基板載置台と、前記基板載置台に、パルス変調されたバイアス用の高周波電力を供給する高周波電源部とを有するプラズマ処理装置によりプラズマ処理を行うプラズマ処理方法であって、前記処理容器から前記高周波電源部に向けて戻る反射波電力を所定周期で測定し、測定された前記反射波電力の値が所定の閾値を超えた場合に、前記処理容器内でアーク放電が発生する蓋然性がある、または実際にアーク放電が発生したと判定し、前記反射波電力は徐々に上昇するものであり、前記パルス変調された高周波電力のパルス周期と、前記反射波電力の測定周期を異ならせて、前記反射波電力の測定タイミングを、前記パルス変調された高周波電力のパルスごとに発生する反射が発生していないタイミングに設定することを特徴とするプラズマ処理方法を提供する。
【００２０】
上記第３および第４の観点において、高周波電力の供給を開始する際、または出力を変化させる際に前記閾値を相対的に高い値に設定し、高周波電力の供給が安定した後に前記閾値を相対的に低い値に設定することができる。
【００２１】
前記反射波電力が前記閾値を超えたとの判定の回数をカウントし、そのカウント値が所定の値を超えたときに、前記処理容器内でアーク放電が発生する蓋然性がある、または実際にアーク放電が発生したと判定するようにすることができる。前記反射波電力が所定の値を超えない場合は、前記カウント値を０にすることができる。
【００２２】
前記処理容器内でアーク放電が発生する蓋然性がある、または実際にアーク放電が発生したと判定した際に、高周波電力を停止するまたは装置を停止する信号を出力するようにすることができる。前記反射波電力の測定周期が可変であってもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、パルス変調された高周波電力のパルス周期と、反射波電力測定部における測定周期とを異ならせたので、アーク放電の発生の指標となる反射波電力を測定する際に、バイアス用電力のパルスによる反射波の影響を受けることがない。このため、バイアス用電力をパルス変調する場合にも、反射波電力によりアーク放電の発生の蓋然性または実際のアーク放電の発生を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係るプラズマエッチング装置を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るプラズマエッチング装置における制御部の概念を説明するための図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るプラズマエッチング装置における制御部の構成を説明するためのブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るプラズマエッチング装置における制御部の主制御部の主要な構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るプラズマエッチング装置において、実際にアーク放電の蓋然性を検知した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るプラズマエッチング装置を示す断面図である。
【００２６】
図１に示すように、このプラズマエッチング装置１は、ＦＰＤ用のガラス基板（以下、単に「基板」と記す）Ｇに対してプラズマ処理、例えばプラズマエッチング処理を行う容量結合型プラズマ処理装置として構成されている。ＦＰＤとしては、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、エレクトロルミネセンス（Electro Luminescence；ＥＬ）ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）等が例示される。
【００２７】
プラズマエッチング装置１は、被処理基板である基板Ｇを収容する処理容器としてのチャンバー２を備えている。チャンバー２は、例えば、表面がアルマイト処理（陽極酸化処理）されたアルミニウムからなり、基板Ｇの形状に対応して四角筒形状に形成されている。
【００２８】
チャンバー２内の底部には絶縁材からなる絶縁部材４を介して下部電極として機能する基板載置台３が設けられている。基板載置台３は、金属、例えばアルミニウムからなる基材５と、基材５の上部の周囲に設けられた絶縁性のシールドリング７と、基材５の側面の周囲に設けられた絶縁リング８とを備えている。図示していないが、基板載置台３の表面には基板Ｇを静電吸着する静電チャックが設けられ、基板載置台３の内部には、基板Ｇの搬送に用いられる昇降ピンが挿通されている。また、やはり図示しないが、基板載置台３内には、基板Ｇの温度を制御するための温調機構と、温度センサーとが設けられている。
【００２９】
チャンバー２の上部には、チャンバー２内に処理ガスを供給するとともに上部電極として機能するシャワーヘッド２０が、基板載置台３と対向するように設けられている。シャワーヘッド２０は、内部に処理ガスを拡散させるガス拡散空間２１が形成されているとともに、基板載置台３との対向面に処理ガスを吐出する複数の吐出孔２２が形成されている。
【００３０】
シャワーヘッド２０の上面にはガス導入口２４が設けられ、このガス導入口２４には、処理ガス供給管２５が接続されており、この処理ガス供給管２５は処理ガス供給源２８に接続されている。また、処理ガス供給管２５には、開閉バルブ２６およびマスフローコントローラ２７が介在されている。実際には処理ガス供給源２８は処理ガスの数に応じて複数設けられており、各処理ガス供給源２８からそれぞれ処理ガス供給管２５が延びている。処理ガス供給源２８からは、プラズマエッチングのための処理ガスが供給される。処理ガスとしては、ハロゲン系のガス、Ｏ２ガス、Ａｒガス等、通常この分野で用いられるガスを用いることができる。
【００３１】
チャンバー２の底壁の縁部または隅部には複数の排気口２９（２つのみ図示）が形成されており、各排気口２９には排気部３０が設けられている。排気部３０は、排気口２９に接続された排気配管３１と、排気配管３１の開度を調整することによりチャンバー２内の圧力を制御する自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）３２と、チャンバー２内を排気配管３１を介して排気するための真空ポンプ３３とを有している。そして、真空ポンプ３３によりチャンバー２内が排気され、プラズマエッチング処理中、自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）３２の開度を調整することによりチャンバー２内を所定の真空雰囲気に設定、維持する。
【００３２】
チャンバー２の一つの側壁には、基板Ｇを搬入出するための搬入出口３５およびそれを開閉するゲートバルブ３６が設けられている。
【００３３】
上部電極として機能するシャワーヘッド２０には、高周波電力を供給するための伝送線路４１が接続されており、この伝送線路４１には整合器４２および第１高周波電源部４３が接続されている。そして、第１高周波電源部４３からシャワーヘッド２０へは、４〜１００ＭＨｚの範囲の周波数、例えば１３．５６ＭＨｚのプラズマ生成用の高周波電力が供給される。これにより、上部電極として機能するシャワーヘッド２０と下部電極として機能する基板載置台３との間に高周波電界が生成され、これらの間に容量結合プラズマが生成する。
【００３４】
基板載置台３の基材５には、高周波電力を供給するための伝送線路５１が接続されている。伝送線路５１は、チャンバー２の底部に設けられた孔部２ａを通ってチャンバー２の外部に延びており、この伝送線路５１には整合器５２および第２高周波電源部５３が接続されている。そして、第２高周波電源部５３から基板載置台３へは、０．４〜６ＭＨｚの範囲の周波数、例えば３．２ＭＨｚの高周波電力が、基板Ｇにイオンを引き込むためのバイアス用の高周波電力（バイアス用電力）として供給される。第２高周波電源部５３にはパルス変調部が内蔵されており、出力されるバイアス用電力をデューティー比が５〜９５％の範囲でパルス変調するようになっている。なお、伝送線路５１は、チャンバー２の底部に設けられた孔部２ａを通って、
【００３５】
整合器４２は、伝送線路４１を介して一端が第１高周波電源部４３に接続され、他端がシャワーヘッド２０に接続された、コンデンサおよびコイルを組み合わせた整合回路を有している。また、整合器５２は、伝送線路５１を介して一端が第２高周波電源部５３に接続され、他端が基板載置台３の基材５に接続された、コンデンサおよびコイルを組み合わせた整合回路を有している。これらの整合回路は、負荷（プラズマ）のインピーダンスを対応する電源部側の伝送線路のインピーダンスに整合させ、チャンバー２から電源部に戻る反射波を抑制する機能を有している。
【００３６】
第１高周波電源部４３と整合器４２との間の伝送線路４１には、チャンバー２から第１高周波電源部４３に戻る反射波電力を測定する反射波電力測定部４４が接続されている。第２高周波電源部５３と整合器５２との間の伝送線路５１には、チャンバー２から第２高周波電源部５３に戻る反射波電力を測定する反射波電力測定部５４が接続されている。反射波電力測定部５４は、第２高周波電源部５３の高周波電力のパルス周期と異なる所定の周期で反射波電力をサンプリングするようになっている。このとき、反射波電力測定部５４はサンプリング周期を可変にすることが好ましい。
【００３７】
プラズマエッチング装置１は、制御部１００をさらに有している。図２に示すように、制御部１００には、プラズマエッチング装置１を構成する各構成部、例えば第１高周波電源部４３、第２高周波電源部５３、真空ポンプ３３、自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）３２、開閉バルブ２６、マスフローコントローラ２７、温調機構等がＩ／Ｏポート等を介して接続されており、制御部１００がこれらを制御するようになっている。
【００３８】
図３に示すように、制御部１００は、主制御部１０１と、キーボード等の入力装置１０２と、プリンタ等の出力装置１０３と、表示装置１０４と、記憶装置１０５と、外部インターフェース１０６と、これらを互いに接続するバス１０７とを有している。主制御部１０１は、ＣＰＵ１０８、ＲＡＭ１０９およびＲＯＭ１１０を有している。記憶装置１０５は、情報を記憶するためのものであり、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体１１１に記憶された情報を読み取るようになっている。記憶媒体１１１は特に限定されないが、例えばハードディスク、光ディスク、フラッシュメモリ等が用いられる。制御部１００の主制御部１０１では、ＣＰＵ１０８が、ＲＯＭ１１０または記憶装置１０５に格納されたプログラムを実行することによりプラズマエッチング装置１の制御が行われる。また、記憶媒体１１１として処理レシピが記憶されたものを用いることにより、記憶媒体から呼び出された処理レシピに基づいて、ＣＰＵ１０８により本実施形態のプラズマ処理装置であるプラズマエッチング装置１における基板Ｇのプラズマ処理が実行される。
【００３９】
図４は、本実施形態における制御部１００の主制御部１０１の主要な構成を示すブロック図である。本実施形態においては、主制御部１０１は、各構成部に対して所定の制御を実行させるための制御領域の他、判定部１２１、閾値設定部１２２、停止制御部１２４を有する。
【００４０】
判定部１２１は、反射波電力測定部４４、５４で測定された反射波電力をそれぞれの反射波電力が測定されるタイミングで所定の閾値と比較し、反射波電力が所定の閾値を超えていれば、チャンバー２内でアーク放電が発生する条件となったと判定する。すなわち、チャンバー２内のアーク放電は、反射波電力が大きくなると発生するようになるため、予め閾値を設定し、それを超えたときにアーク放電が発生する蓋然性ありと判定し、高周波電力を停止または装置を停止するのである。なお、判定部１２１によって、実際にアーク放電が発生したことを判定してもよい。判定部１２１はカウンタ部１２３を有している。
【００４１】
カウンタ部１２３は、判定部１２１が、反射波電力測定部５４で測定された反射波電力が閾値を超えたと判定した回数をカウントし、そのカウントが設定した所定の回数（設定値）を超えた際に、判定部１２１の閾値を超えたと判定した判定信号を停止制御部１２４へ送る。例えば、カウンタ部１２３の設定値を１に設定した場合は、判定部１２１の反射波電力が閾値を超えたとの判定を２回カウントした際に、判定信号を停止制御部１２４へ送る。
【００４２】
このようにカウンタ部１２３を用いるのは以下の理由による。
反射波電力測定部５４では、第２高周波電源部５３の高周波電力のパルス周期と異なる所定の周期で反射波電力をサンプリングして、パルスに起因する反射波と重ならないようにしているが、これらが偶発的に重なった場合に、誤って高周波電力または装置を停止するおそれがある。しかし、このように反射波電力が閾値を超えたと判定した回数をカウントしその回数が設定値を超えてから判定信号を発するようにすることにより、このようなことを回避することができる。このとき、カウンタ部１２３において、閾値を超えたとの判定を２回以上連続してカウントした場合に、判定信号を停止制御部１２４へ送ることが好ましい。
【００４３】
なお、反射波電力が閾値を超えていない場合は、カウンタ部１２３のカウント回数を０に戻せばよい。また、第１高周波電源部４３はパルス変調されていないので、反射波電力測定部４４では上記問題は生じない。そのため、反射波電力測定部４４に基づいてアーク放電を検知する場合は、対応するカウンタ部１２３の設定値を０に設定し、閾値を超えたとの判定を１回でもカウントした場合に、判定信号を停止制御部１２４へ送るようにすればよい。
【００４４】
閾値設定部１２２は、判定部１２１における反射波電力の閾値を設定する。閾値としては、相対的に高いレベルの閾値と、相対的に低いレベルの閾値の少なくとも２種類を設定することができる。また、閾値設定部１２２は、第１高周波電源部４３または第２高周波電源部５３から高周波の供給を開始するタイミング、または、出力を変化させるタイミングで、閾値を、それぞれ、相対的に高いレベルに設定する。そして、第２高周波電源部５３からの高周波電力の供給が安定した後、すなわち、整合器５２によるインピーダンス整合が完了し、反射波電力が低い値で安定したときに閾値のレベルを相対的に低いレベルに切り替える。相対的に高いレベルの閾値は、プラズマの立ち上げ時に不可避的に発生する反射波によって、判定部１２１がチャンバー２内でアーク放電が発生する条件となったと判定しないようにするためのものである。また、相対的に低いレベルの閾値は、アーク放電につながる可能性がある反射波への対応を速やかに行うため、極力低い方が好ましい（例えば定格電力値の５％以下、好ましくは２〜５％が好ましい）。
【００４５】
停止制御部１２４は、判定部１２１からの信号を受けると、高周波電力停止信号または装置停止信号を出力し、第１高周波電源部４３および第２高周波電源部５３を停止させるか、またはプラズマエッチング装置１のエッチング処理を停止させる。
【００４６】
なお、第１高周波電源部４３への反射波電力を測定する反射波電力測定部４４を設けず、反射波電力測定部５４のみを設けて第２高周波電源部５３への反射波電力のみを測定するようにしてもよい。
【００４７】
次に、以上のように構成されたプラズマエッチング装置１における処理動作について説明する。以下の処理動作は制御部１００の制御のもとに行われる。
まず、排気部３０によってチャンバー２内を排気して所定の圧力とし、ゲートバルブ３６を開放して搬入出口３５から図示しない搬送手段によって基板Ｇを搬入し、図示しないリフタピンを上昇させた状態でその上に基板Ｇを受け取り、リフタピンを下降させることにより基板載置台３上に基板Ｇを載置させる。搬送手段をチャンバー２から退避させた後、ゲートバルブ３６を閉じる。
【００４８】
この状態で、基板載置台３を温調機構により温調し、基板Ｇの温度を所定温度に制御し、真空ポンプ３３で排気しつつ、自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）３２によりチャンバー２内の圧力を所定の真空度に調整し、処理ガス供給源２８から、マスフローコントローラ２７により流量調節して処理ガス供給管２５およびシャワーヘッド２０を介して処理ガスをチャンバー２内に供給する。
【００４９】
そして、第１高周波電源部４３から整合器４２を介して上部電極としてのシャワーヘッド２０にプラズマ生成用の高周波（ＲＦ）電力を印加する。これにより、下部電極としての基板載置台３と上部電極としてのシャワーヘッド２０との間に高周波電界を生じさせてチャンバー２内の処理ガスをプラズマ化させ、基板Ｇのエッチング処理を進行させる。
【００５０】
一方、このようなプラズマエッチングの間、第２高周波電源部５３から整合器５２を介して下部電極としての基板載置台３（基材５）にバイアス用電力が供給される。これにより、プラズマ中のイオンが基板Ｇへ引き込まれ、異方性の高いプラズマエッチングが実現される。このとき、出力されるバイアス用電力はパルス変調されている。
【００５１】
所定時間プラズマエッチング処理を施した後、第１高周波電源部４３および第２高周波電源部５３からの高周波電力の供給、および処理ガスの供給を停止し、チャンバー２内を真空引きするとともにチャンバー２内をパージガスによりパージする。そして、ゲートバルブ３６を開放し、搬入出口３５から図示しない搬送手段によって基板Ｇを搬出する。これにより、一枚の基板Ｇに対するプラズマエッチング処理が終了する。
【００５２】
このようなプラズマエッチングにおいて、処理中の条件変化等により整合器によりインピーダンス整合がとれなくなって、プラズマ側から高周波電源へ向かう反射波が増大し、これに起因してチャンバー内でアーク放電が生じることがある。アーク放電が持続すると、基板Ｇが損傷し、処理後に基板Ｇが割れることもあるため、反射波電力を測定することによりアーク放電の発生またはその蓋然性を検知することが必要であり、その手法として、上記特許文献１の技術が知られている。
【００５３】
一方、本実施形態では、バイアス用電力はパルス変調されている。これにより、バイアス実効パワーを低下させ、Ｖｄｃを低下させることができるため、Ｖｄｃ面内均一性のマージンが広くなり、ＥＳＤ等のアーク放電を抑制することができる。
【００５４】
しかし、上記特許文献１の技術では、短時間に急峻に発生するアーク放電を検出するため、サンプリング周期は通常２μｓｅｃ程度であり、バイアス用電力がパルス変調されている場合、バイアス用電力のパルスごとに発生する反射波をアーク放電と誤認識し、アーク放電を有効に検知することができない。
【００５５】
本実施形態では、基板面内のアーク放電は、徐々に上昇する反射波電力によってもたらされ、そのような反射波電力が持続的に閾値を超えることにより基板の割れに繋がるという事実に基づき、反射波電力の値がこのような基板面内のアーク放電をもたらす値になる前の所定の値、またはそのような値になったことを検知することに主眼を置く。
【００５６】
すなわち、このような徐々に上昇する反射波電力を検知するためには、特許文献１で想定されるような高速での反射波電力の測定は不要であり、バイアス用電力のパルスごとに発生する反射波が発生していないときに、高周波電源部へ向かう反射波電力を検知すれば十分である。そこで、本実施形態では、反射波電力の値を判定する際に、パルス変調された第２高周波電源部５３のバイアス用電力のパルス周期と、反射波電力測定部５４における反射波電力のサンプリング周期（測定周期）とを異なるようにする。
【００５７】
これにより、アーク放電の発生の指標となる反射波電力を測定する際に、バイアス用電力のパルスによる反射波の影響を受けることがない。したがって、バイアス用電力をパルス変調する場合にも、反射波電力によりアーク放電の発生の蓋然性または実際のアーク放電の発生を検知することができる。
【００５８】
このとき、バイアス用電力のパルスの周期を反射波電力測定部５４の測定周期に応じて変化させたり、パルス変調の周期に応じて反射波電力測定部５４として適切なサンプリング周期のものを選択することにより、バイアス用電力のパルス周期と反射波電力のサンプリング周期を調整することができるが、反射波電力測定部５４のサンプリング周期を可変にすることにより、反射波電力測定部５４の交換が不要になるとともに、バイアス用電力のパルスの設定幅を広げることができる。
【００５９】
本実施形態では、判定部１２１により反射波電力が閾値を超えたか否かを所定の周期にて判定し、判定部１２１において反射波電力が閾値を超えたと判定した回数を内蔵するカウンタ部１２３でカウントし、カウント値が所定値を超えたときに停止制御部１２４に反射波電力が閾値を超えたことを示す判定信号を送り、信号を受けた停止制御部１２４が高周波電力または装置を停止するための停止信号を出力する。
【００６０】
判定部１２１による判定は、反射波電力測定部４４、５４で測定された反射波電力を所定の閾値と比較し、反射波電力が所定の閾値を超えているかで判定する。このときの閾値は、閾値設定部１２２で設定されるが、閾値設定部１２２では、閾値を複数設定することができるので、反射波が不安定な、高周波の供給を開始するタイミング、または、出力を変化させるタイミングで、閾値を高いレベルとし、反射波電力が低い値で安定したときに閾値のレベルを相対的に低いレベルに切り替えるようにすることができる。これにより、プラズマの立ち上げ時に不可避的に発生する反射波によってアーク放電が発生する条件となったと誤判定することが防止されるとともに、反射波電力が低い値で安定した後は、閾値を極力低くして、実際にアーク放電が発生する前に対応することができる。
【００６１】
また、カウンタ部１２３は、判定部１２１が、反射波電力測定部５４で測定された反射波電力が閾値を超えたと判定した回数をカウントし、そのカウントが設定した回数を超えた際に、反射波電力が閾値を超えたことを示す判定信号を停止制御部１２４へ送り、これを受けた停止制御部１２４が高周波電力または装置を停止する停止信号を出力するので、高周波電力のパルス周期と反射波電力のサンプリング周期が偶発的に重なった場合に、誤って高周波電力または装置を停止することを防止することができる。この場合に、閾値を超えたとの判定を２回以上連続してカウントした場合に、信号を停止制御部１２４へ送ることにより、誤って高周波電力または装置を停止することをより確実に防止することができる。
【００６２】
また、判定部１２１により反射波電力が閾値を超えたことを判定した場合に、停止制御部１２４が高周波電力または装置を停止する停止信号を出力するので、基板Ｇ面内でのアーク放電による基板の割れが生じる前に確実に高周波電力または装置自体を停止することができ、基板の割れをより確実に防止することができる。
【００６３】
次に、本実施形態のプラズマ処理装置において、実際にアーク放電の蓋然性を検知した状態を、図５を参照して説明する。
図５では、プラズマ生成用の第１高周波電源部は連続出力であり、バイアス用の第２高周波電源部はパルス変調されており、周期：２２０μｓｅｃ、デューティー比：９０％である。反射波電力は初期に高くなり、途中から安定する。これに対応して、閾値は、初期では高い値に設定し、反射波電力が低く安定した後は低い値に設定している。第２高周波電源部のパルスの立ち上がりで大きい反射波が発生し、特許文献１では、これを検知してしまう。これに対して、本例では、反射波電力のサンプリング周期を２００μｓｅｃにしているので、バイアス用電力のパルス周期と、反射波電力のサンプリング周期が異なり、バイアス用電力のパルスによる反射波の影響を受けずに、反射波電力を測定することができる。また、本例では、反射波電力が徐々に増加し、反射波電力が閾値を超えており、そのまま放置すると基板面内でのアーク放電が発生し、アーク放電の持続により基板の割れにつながるおそれがある。そこで、本例では、反射波電力が閾値を超えたことを２回連続検知した時点で装置を停止している。これにより、基板面内でのアーク放電を生じさせず、基板の割れを未然に防止することができた。
【００６４】
＜他の適用＞
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく本発明の思想の範囲内で種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、プラズマエッチング装置に本発明を適用した場合について示したが、これに限らず、プラズマアッシング、プラズマＣＶＤ等の他のプラズマ処理装置にも適用することができる。
【００６５】
また、上記実施形態では、上部電極にプラズマ生成用の高周波電力を印加し、下部電極にバイアス用の高周波電力を印加した場合を示したが、基板載置台にパルス変調されたバイアス用の高周波電力を供給するものであればよく、下部電極にバイアス用とプラズマ生成用の２周波の高周波電力を印加してもよい。また、基板載置台にパルス変調されたバイアス用の高周波電力を供給するものであれば、プラズマ生成手段としては上記実施形態に示したような容量結合プラズマに限らず、誘導結合プラズマなど他のプラズマを生成するプラズマ生成手段を有するプラズマ処理装置にも適応することができる。
ない。
【００６６】
さらに、本発明は、高周波電源部として電力をパルス変調したものを使用する場合であれば適用することができ、バイアス用高周波電力をパルス変調した場合に限るものではない。
【００６７】
さらに、上記実施形態では本発明をＦＰＤ用のガラス基板に適用した例について説明したが、ＦＰＤ用のガラス基板に限らず、半導体基板等、他の基板に適用可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００６８】
１；プラズマエッチング装置（プラズマ処理装置）
２；チャンバー（処理容器）
３；基板載置台
５；基材
２０；シャワーヘッド
２５：処理ガス供給管
２８：処理ガス供給源
３０；排気部
４２，５２；整合器
４３；第１高周波電源部
４４，５４；反射波電力測定部
５３；第２高周波電源部
１００；制御部
１０１；主制御部
１２１；判定部
１２２；閾値設定部
１２３；カウンタ部
１２４；停止制御部
Ｇ；基板
【図１】
0006667343.tif 000002
【図２】
0006667343.tif 000003
【図３】
0006667343.tif 000004
【図４】
0006667343.tif 000005
【図５】
0006667343.tif 000006