(57)【要約】【課題】高周波電力が印加される電極に生じるアーク放電を抑制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。【解決手段】被処理基板Ｇを収容するチャンバー２と、チャンバー２内に処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成手段１９，２６と、チャンバー２内に設けられ、被処理基板Ｇを載置する載置面を有するとともに、その側面に露出部分が存在する下部電極５と、下部電極５に高周波電力を印加する高周波電源２６と、下部電極５に負の直流電圧を印加する直流電源２７とを具備する。【選択図】　　　図１
2004095663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板を収容するチャンバーと、
前記チャンバー内に処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成手段と、
前記チャンバー内に設けられ、被処理基板を載置する載置面を有するとともに、その側面の一部が露出した状態の下部電極と、
前記下部電極に高周波電力を印加する高周波電源と、
プラズマが生成された際に前記下部電極に負の直流電圧を印加する直流電源とを具備することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
被処理基板を収容するチャンバーと、
前記チャンバー内に処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成手段と、
前記チャンバー内に設けられ、被処理基板を載置する載置面を有する下部電極と、
前記下部電極の周囲を覆い、その上面が前記下部電極の載置面より低い位置に存在する絶縁部材と、
前記下部電極に高周波電力を印加する高周波電源と、
プラズマが生成された際に前記下部電極に負の直流電圧を印加する直流電源とを具備することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記下部電極の載置面に絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記被処理基板は絶縁性であり、前記下部電極の載置面には絶縁膜が形成されておらず、被処理基板が直接載置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
被処理基板を収容するチャンバーと、
前記チャンバー内に処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成手段と、
前記チャンバー内に設けられ、被処理基板を載置する載置面を有する下部電極と、
前記下部電極に高周波電力を印加する高周波電源と、
前記下部電極に供給される電力をモニタするモニタ手段と、
前記モニタ手段によりモニタされた電力値に対応した負の直流電圧を前記下部電極に印加する直流電源と
を具備することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記高周波電源は整合器を介して前記下部電極に接続され、前記モニタ手段は、前記高周波電源および前記整合器の少なくとも一方に接続されている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】
前記下部電極は、表面が絶縁膜で覆われていることを特徴とする請求項４または請求項５のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記プラズマ生成手段は、前記高周波電源を有してい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】
前記プラズマ生成手段は、誘導結合プラズマを生成するコイルまたはアンテナを有す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１０】
被処理基板を収容するチャンバーと、
前記チャンバー内に設けられ、被処理基板が保持される下部電極と、
前記チャンバー内で前記下部電極と対向するように設けられた上部電極と、
前記チャンバー内に処理ガスを供給する処理ガス供給機構と、
前記チャンバー内を排気する排気機構と、
前記下部電極および前記上部電極の少なくとも一方に高周波電力を供給し、前記下部電極と前記上部電極との間の処理空間に処理ガスのプラズマを形成する高周波電源と
を具備するプラズマ処理装置であって、
前記下部電極および前記上部電極のうち高周波電力が印加されるものの少なくとも一方は、その一部が露出した状態であり、
前記プラズマ処理装置は、さらに、プラズマが生成された際に前記下部電極および前記上部電極のうちその一部が露出した状態のものの少なくとも一方に負の直流電圧を印加する直流電源を具備することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１１】
被処理基板を収容するチャンバーと、
前記チャンバー内に設けられ、被処理基板が保持される下部電極と、
前記チャンバー内で前記下部電極と対向するように設けられた上部電極と、
前記チャンバー内に処理ガスを供給する処理ガス供給機構と、
前記チャンバー内を排気する排気機構と、
前記下部電極および前記上部電極の少なくとも一方に高周波電力を供給し、前記下部電極と前記上部電極との間の処理空間に処理ガスのプラズマを形成する高周波電源と
を具備するプラズマ処理装置であって、
前記下部電極および前記上部電極のうち高周波電力が印加されるものの少なくとも一方に供給される電力をモニタするモニタ手段と、
その電極に前記モニタ手段によりモニタされた電力値に対応した負の直流電圧を印加する直流電源と
を具備することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記高周波電源は整合器を介して前記下部電極および前記上部電極の少なくとも一方に接続され、前記モニタ手段は、前記高周波電源および前記整合器の少なくとも一方に接続されていることを特徴とする請求項１１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
前記下部電極および前記上部電極のうち高周波電力が印加されかつ直流電圧が印加されるものは、表面が絶縁膜で覆われていることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１４】
チャンバー内で被処理基板をその側面の一部が露出した状態の下部電極の載置面に載置し、下部電極に高周波電力を印加しつつチャンバー内にプラズマを生成させて被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理方法であって、
前記下部電極の載置面に被処理基板を載置する工程と、
その後、前記チャンバー内にプラズマを生成する工程と、
前記プラズマが生成された際に前記下部電極に負の直流電圧を印加する工程と、
を有することを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項１５】
チャンバー内で被処理基板を下部電極の載置面に載置し、下部電極に高周波電力を印加しつつチャンバー内にプラズマを生成させて被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理方法であって、
前記下部電極の載置面に被処理基板を載置する工程と、
その後、前記チャンバー内にプラズマを生成する工程と、
前記下部電極に供給される電力をモニタし、モニタされた電力値に対応した負の直流電圧を前記下部電極に印加する工程と
を有することを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項１６】
チャンバー内で被処理基板を下部電極の載置面に載置し、該下部電極および下部電極に対向して設けられた上部電極のうち少なくとも一方に高周波電力を印加しつつチャンバー内にプラズマを生成させて被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理方法であって、
前記下部電極の載置面に被処理基板を載置する工程と、
その後、前記チャンバー内にプラズマを生成する工程と、
を有し、
前記下部電極および前記上部電極のうち高周波電力が印加されるものの少なくとも一方は、その一部が露出した状態であり、その電極に負の直流電圧を印加することを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項１７】
チャンバー内で被処理基板を下部電極の載置面に載置し、該下部電極および下部電極に対向して設けられた上部電極のうち少なくとも一方に高周波電力を印加しつつチャンバー内にプラズマを生成させて被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理方法であって、
前記下部電極の載置面に被処理基板を載置する工程と、
その後、前記チャンバー内にプラズマを生成する工程と、
前記下部電極および前記上部電極のうち高周波電力が印加されるものの少なくとも一方に供給される電力をモニタし、その電極に前記モニタされた電力値に対応した負の直流電圧を印加する工程と
を有することを特徴とするプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理基板に対してエッチング等の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。
【０００２】
【従来の技術】
半導体や液晶表示装置の製造工程においては、半導体ウエハやガラス基板といった被処理基板にエッチング処理や成膜処理等のプラズマ処理を施すために、プラズマエッチング装置やプラズマＣＶＤ成膜装置等のプラズマ処理装置が用いられる。
【０００３】
図５は、上記のプラズマ処理装置の一例である、ガラス基板のドライエッチング処理を行うプラズマエッチング装置を示す概略断面図である。図５に示すように、このプラズマエッチング装置は、チャンバー１０１内に互いに対向するように設けられた上部電極として機能するシャワーヘッド１０２と下部電極として機能するサセプタ１０３とを有しており、サセプタ１０３上にガラス基板Ｇを載置した状態で高周波電源１０４からサセプタ１０３に高周波電力を供給し、チャンバー１０１内にプラズマを発生させ、このプラズマによりガラス基板Ｇ上に形成された所定の膜をエッチングする。
【０００４】
サセプタ１０３の上部の中央部にはガラス基板Ｇが保持される保持面１０３ｂを有する突出部１０３ａが上方に突出するように形成されており、サセプタ１０３の上面周辺部および側面は絶縁部材１０５によって覆われている。そして、この突出部１０３ａの保持面１０３ｂはガラス基板Ｇよりも小さい面積を有しており、基板Ｇが載置された際には、基板Ｇの外周部がはみ出た状態となるため、エッチング時にはサセプタ１０３の上面は露出しておらず、プラズマに曝されずに、サセプタ１０３にプラズマによるダメージが生じないようになっている。
【０００５】
しかしながら、サセプタ１０３の状態やプラズマの状態により、サセプタ１０３の突出部１０３ａの上部のわずかに露出した側面１０３ｃの部分にアーク放電が発生し、サセプタ１０３が破損することがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、高周波電力が印加される電極に生じるアーク放電を抑制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目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点では、被処理基板を収容するチャンバーと、前記チャンバー内に処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成手段と、前記チャンバー内に設けられ、被処理基板を載置する載置面を有するとともに、その側面の一部が露出した状態の下部電極と、前記下部電極に高周波電力を印加する高周波電源と、プラズマが生成された際に前記下部電極に負の直流電圧を印加する直流電源とを具備することを特徴とするプラズマ処理装置を提供する。
【０００８】
また、本発明の第２の観点では、被処理基板を収容するチャンバーと、前記チャンバー内に処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成手段と、前記チャンバー内に設けられ、被処理基板を載置する載置面を有する下部電極と、前記下部電極の周囲を覆い、その上面が前記下部電極の載置面より低い位置に存在する絶縁部材と、前記下部電極に高周波電力を印加する高周波電源と、プラズマが生成された際に前記下部電極に負の直流電圧を印加する直流電源とを具備することを特徴とするプラズマ処理装置を提供する。
【０００９】
本発明の第３の観点では、被処理基板を収容するチャンバーと、前記チャンバー内に処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成手段と、前記チャンバー内に設けられ、被処理基板を載置する載置面を有する下部電極と、前記下部電極に高周波電力を印加する高周波電源と、前記下部電極に供給される電力をモニタするモニタ手段と、前記モニタ手段によりモニタされた電力値に対応した負の直流電圧を前記下部電極に印加する直流電源とを具備することを特徴とするプラズマ処理装置を提供する。
【００１０】
本発明の第４の観点では、被処理基板を収容するチャンバーと、前記チャンバー内に設けられ、被処理基板が保持される下部電極と、前記チャンバー内で前記下部電極と対向するように設けられた上部電極と、前記チャンバー内に処理ガスを供給する処理ガス供給機構と、前記チャンバー内を排気する排気機構と、前記下部電極および前記上部電極の少なくとも一方に高周波電力を供給し、前記下部電極と前記上部電極との間の処理空間に処理ガスのプラズマを形成する高周波電源とを具備するプラズマ処理装置であって、前記下部電極および前記上部電極のうち高周波電力が印加されるものの少なくとも一方は、その一部が露出した状態であり、前記プラズマ処理装置は、さらに、プラズマが生成された際に前記下部電極および前記上部電極のうちその一部が露出した状態のものの少なくとも一方に負の直流電圧を印加する直流電源とを具備することを特徴とするプラズマ処理装置を提供する。
【００１１】
本発明の第５の観点では、被処理基板を収容するチャンバーと、前記チャンバー内に設けられ、被処理基板が保持される下部電極と、前記チャンバー内で前記下部電極と対向するように設けられた上部電極と、前記チャンバー内に処理ガスを供給する処理ガス供給機構と、前記チャンバー内を排気する排気機構と、前記下部電極および前記上部電極の少なくとも一方に高周波電力を供給し、前記下部電極と前記上部電極との間の処理空間に処理ガスのプラズマを形成する高周波電源とを具備するプラズマ処理装置であって、前記下部電極および前記上部電極のうち高周波電力が印加されるものの少なくとも一方に供給される電力をモニタするモニタ手段と、その電極に前記モニタ手段によりモニタされた電力値に対応した負の直流電圧を印加する直流電源とを具備することを特徴とするプラズマ処理装置を提供する。
【００１２】
本発明の第６の観点では、チャンバー内で被処理基板をその側面の一部が露出した状態の下部電極の載置面に載置し、下部電極に高周波電力を印加しつつチャンバー内にプラズマを生成させて被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理方法であって、前記下部電極の載置面に被処理基板を載置する工程と、その後、前記チャンバー内にプラズマを生成する工程と、前記プラズマが生成された際に前記下部電極に負の直流電圧を印加する工程とを有することを特徴とするプラズマ処理方法を提供する。
【００１３】
本発明の第７の観点では、チャンバー内で被処理基板を下部電極の載置面に載置し、下部電極に高周波電力を印加しつつチャンバー内にプラズマを生成させて被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理方法であって、前記下部電極の載置面に被処理基板を載置する工程と、その後、前記チャンバー内にプラズマを生成する工程と、前記下部電極に供給される電力をモニタし、モニタされた電力値に対応した負の直流電圧を前記下部電極に印加する工程とを有することを特徴とするプラズマ処理方法を提供する。
【００１４】
本発明の第８の観点では、チャンバー内で被処理基板を下部電極の載置面に載置し、該下部電極および下部電極に対向して設けられた上部電極のうち少なくとも一方に高周波電力を印加しつつチャンバー内にプラズマを生成させて被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理方法であって、前記下部電極の載置面に被処理基板を載置する工程と、その後、前記チャンバー内にプラズマを生成する工程とを有し、前記下部電極および前記上部電極のうち高周波電力が印加されるものの少なくとも一方は、その一部が露出した状態であり、その電極に負の直流電圧を印加することを特徴とするプラズマ処理方法を提供する。
【００１５】
本発明の第９の観点では、チャンバー内で被処理基板を下部電極の載置面に載置し、該下部電極および下部電極に対向して設けられた上部電極のうち少なくとも一方に高周波電力を印加しつつチャンバー内にプラズマを生成させて被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理方法であって、前記下部電極の載置面に被処理基板を載置する工程と、その後、前記チャンバー内にプラズマを生成する工程と、前記下部電極および前記上部電極のうち高周波電力が印加されるものの少なくとも一方に供給される電力をモニタし、その電極に前記モニタされた電力値に対応した負の直流電圧を印加する工程とを有することを特徴とするプラズマ処理方法を提供する。
【００１６】
本発明発明者らは、上述のようなアーク放電が生じる原因について検討した結果、高周波印加電極は、通常、プラズマと直流的に絶縁されているため、プラズマと電極との間に直流電位差（Ｖｄｃ）が生じる場合に、特に、電極表面の絶縁部分（絶縁性基板または絶縁膜）の内側と外側との間で大きな電位差が生じること、および、このため、高周波印加電極に露出部分（絶縁されていない部分）が存在すると、上記電位差に起因してアーク放電が発生することを知見した。具体的には、下部電極の載置面に基板を載置した際に、その側面に生じる露出部分、より具体的には、下部電極の周囲を覆うようにその上面が下部電極の載置面より低い絶縁部材を設けた場合に、下部電極の側面の絶縁部材上面と載置面との間に生じる露出部分にアーク放電が発生する。
【００１７】
そこで、本発明では、従来プラズマが生成された際に露出部分にアーク放電が生じていた高周波印加電極に負の直流電圧を印加する。これにより、高周波印加電極に負の電荷が注入され、プラズマが生じている際における電極表面の絶縁部分の内側と外側の電位差を小さくすることができ、高周波印加電極の露出部分でのアーク放電を有効に防止することができる。
【００１８】
また、本発明では、高周波印加電極に供給される電力をモニタし、モニタされた電力値に対応した負の直流電圧を高周波印加電極に供給する。これにより、必要な時期に、適当な値の負の直流電圧を高周波印加電極に印加することができ、アーク放電を有効に防止することができる。高周波印加電極に供給される高周波電力は、入力高周波の電力をＰｆ、反射高周波の電力をＰｒとすると、Ｐｆ−Ｐｒと表され、この平方根（Ｐｆ−Ｐｒ）１／２はプラズマ電位Ｖｐｐに比例し、ＶｐｐはＶｄｃに比例するから、高周波印加電極に供給される高周波電力をモニタすることにより間接的にＶｄｃを把握することができ、その値からアーク放電が生じない状態となるのに必要な高周波印加電極へ印加すべき負の直流電圧の値を把握することができる。この場合に、Ｖｄｃが発生していない状態で高周波印加電極に負の直流電圧を印加すると直流アーク放電が発生するおそれがあるが、このように高周波印加電極に供給される高周波電力をモニタして、そのモニタされた電力値に対応した負の直流電圧を高周波印加電極に供給するから、Ｖｄｃが発生していない状態で高周波印加電極に直流電圧が印加されることはない。
【００１９】
なお、本発明の第１，２，３，６，７の観点では、高周波印加電極が被処理基板が保持される下部電極であり、その下部電極に対し負の直流電圧を印加する。また、本発明の第４，５，８，９の観点では、高周波印加電極が下部電極および上部電極の少なくとも一方であり、前記下部電極および前記上部電極のうち高周波電力が印加されたものに対し負の直流電圧を印加する。
【００２０】
上記第１および第２の観点のプラズマ処理装置において、前記下部電極の載置面に絶縁膜が形成されている構成とすることができる。また、前記被処理基板は絶縁性であり、前記下部電極の載置面には絶縁膜が形成されておらず、被処理基板が直接載置される構成とすることができる。
【００２１】
上記第３の観点のプラズマ処理装置において、前記高周波電源は整合器を介して前記下部電極に接続され、前記モニタ手段は、前記高周波電源および前記整合器の少なくとも一方に接続されている構成とすることができる。また、前記下部電極は、表面が絶縁膜で覆われている構成とすることができる。
【００２２】
上記第１から第３の観点のプラズマ処理装置において、前記プラズマ生成手段は、前記高周波電源を有しているものとすることができる。また、前記プラズマ生成手段は、前記チャンバー内に誘導結合プラズマを生成するコイルまたはアンテナを有する構成とすることができる。
【００２３】
また、上記第３および第４のプラズマ処理装置において、前記下部電極および前記上部電極のうち高周波電力が印加されかつプラズマとの間に絶縁部分が介在されたものは、表面が絶縁膜で覆われている構成とすることができる。
【００２４】
上記第５のプラズマ処理装置において、前記高周波電源は整合器を介して前記下部電極および前記上部電極の少なくとも一方に接続され、前記モニタ手段は、前記高周波電源および前記整合器の少なくとも一方に接続されている構成とすることができる。また、前記下部電極および前記上部電極のうち高周波電力が印加されかつ直流電圧が印加されるものは、表面が絶縁膜で覆われている構成とすることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施形態に係るＬＣＤガラス基板用のプラズマエッチング装置を模式的に示す断面図である。このプラズマエッチング装置１は、容量結合型平行平板プラズマエッチング装置として構成されている。
【００２６】
このプラズマエッチング装置１は、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる角筒形状に成形されたチャンバー２を有している。このチャンバー２内の底部には絶縁材からなる角柱状の絶縁板３が設けられており、さらにこの絶縁板３の上に下部電極として機能するサセプタ５が設けられている。
【００２７】
サセプタ５は例えばアルミニウムからなり、その表面に酸化被膜（陽極酸化被膜）が形成されている。サセプタ５の上部の中央部には、被処理基板であるＬＣＤガラス基板Ｇ（以下、単に基板Ｇと記す。）が載置される柱状の突出部５ａが上方に突出するように形成されており、この突出部５ａの上面は、基板Ｇを保持する保持面（載置面）５ｂとなっている。
【００２８】
また、サセプタ５上面の突出部５ａの周辺部および側面はセラミックス等からなる絶縁部材６により被覆されており、サセプタ５の上面のうち実質的に保持面５ｂのみが露出するようになっている。突出部５ａの保持面５ｂは、基板Ｇよりも小さい面積を有しており、基板Ｇが載置された際には、基板Ｇの外周部がはみ出た状態となり、保持面５ｂ上に基板Ｇを保持した状態では、サセプタ５の上面には露出部分が存在せず、突出部５ａの側面上部５ｃがわずかに露出した状態となる。なお、サセプタ５には酸化被膜が形成されているものの完全なものではなく、側面上部５ｃにはサセプタ５の金属面が露出した部分が存在する。また、基板Ｇは絶縁体であるため、基板Ｇが載置される保持面５ｂの表面には絶縁のための酸化被膜が設けられていなくてもよい。
【００２９】
サセプタ５には、高周波電力を供給するための給電線２４が接続されており、この給電線２４には整合器２５および高周波電源２６が接続されている。高周波電源２６からは例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力がサセプタ５に供給される。
【００３０】
サセプタ５には、負の直流電圧を供給するための電圧可変の直流電源２７が接続されている。また、高周波電源２６および整合器２５には、サセプタ５に実際に供給される高周波電力をモニタするモニタ機構２８が接続されている。モニタ機構２８によりモニタされた電力値に基づいて、コントローラ２９が直流電源２７がサセプタ５に印加する電圧を制御する。
【００３１】
サセプタ５の上方には、このサセプタ５と平行に対向するように、上部電極として機能するシャワーヘッド１２が設けられている。シャワーヘッド１２はチャンバー２の上部に支持されており、内部に内部空間１３を有するとともに、サセプタ５との対向面に処理ガスを吐出する多数の吐出孔１４が形成されている。このシャワーヘッド１２は接地されており、サセプタ５とともに一対の平行平板電極を構成している。
【００３２】
シャワーヘッド１２の上面にはガス導入口１５が設けられ、このガス導入口１５には、処理ガス供給管１６が接続されており、この処理ガス供給管１６には、バルブ１７、およびマスフローコントローラ１８を介して、処理ガス供給源１９が接続されている。処理ガス供給源１９からは、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。
【００３３】
前記チャンバー２の側壁底部には排気管２０が接続されており、この排気管２０には排気装置２１が接続されている。排気装置２１はターボ分子ポンプなどの真空ポンプを備えており、これによりチャンバー２内を所定の減圧雰囲気まで真空引き可能なように構成されている。また、チャンバー２の側壁には基板搬入出口２２と、この基板搬入出口２２を開閉するゲートバルブ２３とが設けられており、このゲートバルブ２３を開にした状態で基板Ｇが隣接するロードロック室（図示せず）との間で搬送されるようになっている。
【００３４】
次に、上記構成の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。
まず、被処理体である基板Ｇは、ゲートバルブ２３が開放された後、図示しないロードロック室から基板搬入出口２２を介してチャンバー２内へと搬入され、サセプタ５の上部の中央部に形成された突出部５ａの保持面５ｂに保持される。この場合に、基板Ｇの受け渡しはサセプタ５の内部を挿通しサセプタ５から突出可能に設けられたリフターピン（図示せず）を介して行われる。その後、ゲートバルブ２３が閉じられ、排気装置２１によって、チャンバー２内が所定の真空度まで真空引きされる。
【００３５】
その後、バルブ１７が開放されて、処理ガス供給源１９から処理ガスがマスフローコントローラ１８によってその流量が調整されつつ、処理ガス供給管１６、ガス導入口１５を通ってシャワーヘッド１２の内部空間１３へ導入され、さらに吐出孔１４を通って基板Ｇに対して均一に吐出され、チャンバー２内の圧力が所定の値に維持される。
【００３６】
この状態で高周波電源２６から整合器２５を介して高周波電力がサセプタ５に印加され、これにより、サセプタ５とシャワーヘッド１２との間の処理空間２ａに高周波電界が生じ、処理ガスが解離してプラズマ化し、これにより基板Ｇにエッチング処理が施される。
【００３７】
このようにしてエッチング処理する際に、従来の装置においては、高周波印加電極である下部電極としてのサセプタ５は、その表面の酸化被膜およびその上に載置された絶縁性の基板Ｇの存在によりプラズマとほぼ絶縁されている。
【００３８】
そして、この状態でプラズマとサセプタ５との間に直流電位差（Ｖｄｃ）が生じる場合には、図２に示すように、マイナス電荷が基板Ｇの表面に多く存在し、サセプタ５内にも酸化被膜５ｄが不完全で金属部分が露出した部分から入り込んだマイナス電荷が存在した状態となる。このときの直流電位は、図２の右側部分に示すように、高周波電源２６で０となり、整合器２５からサセプタ５にかけては、サセプタ５にチャージしたマイナス電荷分のマイナス電位となり、基板Ｇの表面はマイナス電荷の分だけさらにマイナス電位となっている。したがって、基板Ｇおよび酸化被膜５ｄからなる絶縁部分の内側と外側で大きな電位差が存在している状態となる。このため、この大きな電位差に起因して、突出部５ｂの側面上部５ｃにおける酸化被膜な不完全な部分、つまり金属部分が露出した部分において、アーク放電が生じる。
【００３９】
これに対して、本実施形態では、プラズマが生成した時点で、直流電源２７から、所定の負の電圧をサセプタ５に印加する。これにより、図３に示すように、サセプタ５に負の電荷が注入され、基板Ｇと酸化被膜５ｄからなる絶縁部分の表面では、注入された負の電荷の分だけ正の電荷が発生するので、サセプタ５表面の絶縁部分の内外での電位差を小さくすることができ、アーク放電を有効に防止することができる。
【００４０】
具体的には、モニタ機構２８により高周波電源２６および整合器２５からモニターした高周波印加電極に供給される電力に基づいて、コントローラ２９により直流電源２７を制御してモニタされた電力値に対応した負の直流電圧をサセプタ５に供給する。高周波電源２６および整合器２５からモニタされるサセプタ５に供給される高周波電力値は、入力高周波の電力をＰｆ、反射高周波の電力をＰｒとすると、Ｐｆ−Ｐｒと表される。この平方根（Ｐｆ−Ｐｒ）１／２はプラズマ電位Ｖｐｐに比例し、ＶｐｐはＶｄｃに比例するから、このようにしてサセプタ５に供給される高周波電力をモニタすることにより間接的にＶｄｃを把握することができ、その値からアーク放電が生じない状態となるのに必要な、サセプタ５へ印加すべき負の直流電圧の値を把握することができる。この場合に、Ｖｄｃが発生していない状態でサセプタ５に負の直流電圧を印加すると直流アーク放電が発生するおそれがあるが、このようにモニタ機構２８によりサセプタ５に供給される高周波電力をモニタして、そのモニタされた電力値に対応した負の直流電圧をサセプタ５に供給するから、Ｖｄｃが発生していない状態で高周波印加電極に直流電圧が印加されることはない。すなわち、モニタ機構２８のモニタ値に基づいて、直流電源２７から必要な時期に、適当な値の負の直流電圧をサセプタ５に印加することができ、アーク放電を有効に防止することができる。
【００４１】
この場合に、プラズマが生成されている期間に直流電圧の印加を停止すると、絶縁部分の内側と外側との間に大きな電位差が生じてしまうため、この直流電圧はプラズマを停止するまで印加することが好ましい。
【００４２】
なお、モニタ機構２８は、このように高周波電源２６および整合器２５の両方の電力値をモニタするのではなく、いずれか一方をモニタするようにしてもよい。また、モニタされた電力値と印加すべき負の直流電圧値の関係は、予め把握しておき、コントローラ２９に設定しておくことが好ましい。さらに、サセプタ５に印加する負の直流電圧は、絶縁部分の内外の電位差を完全にキャンセルする値である必要はなく、アーク放電が生じない程度の電位差になるような値であればよい。
【００４３】
このようにしてエッチング処理を施した後、高周波電源２６からの高周波電力の印加を停止し、ゲートバルブ２３が開放され、基板Ｇが基板搬入出口２２を介してチャンバー２内から図示しないロードロック室へ搬出されることにより基板Ｇのエッチング処理が終了する。
【００４４】
次に、プラズマ処理中にサセプタ５に実際に負の直流電圧を印加する実験を行った結果について説明する。
ここでは、下部電極であるサセプタ５と上部電極であるシャワーヘッド１２の間のギャップを１５０ｍｍ、チャンバー内圧力を０．６７Ｐａ（５ｍＴｏｒｒ）とし、エッチングガスとしてＣｌ２ガスを０．０５Ｌ／ｍｉｎ（５０ｓｃｃｍ）の流量で供給し、高周波電力を２５００Ｗ、モニタ値から計算されたＶｄｃの値を１０００Ｖとし、印加する電圧を−１００〜−１４００Ｖまで１００Ｖきざみで１４点として実験を行った。
【００４５】
その結果、印加する電圧が−３００Ｖまでは電圧の絶対値が低すぎ、アーク放電が生じたが、−４００〜−１４００Ｖを印加した場合には、アーク放電が生じなかった。この結果より、適切な値の負の直流電圧をサセプタ５に印加することにより、アーク放電が解消されることが確認された。
【００４６】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、被処理基板を保持する下部電極であるサセプタを高周波印加電極として用いた平行平板型プラズマエッチング装置について説明したが、これに限らず上部電極が高周波印加電極として機能するものであってもよく、上部電極および下部電極の両方が高周波印加電極であってもよい（例えば、上部電極にプラズマ形成用の高周波電力を印加し、下部電極にイオン引き込み用の高周波電力を印加するタイプ）。上部電極であるシャワーヘッド１２は、通常、その表面に酸化被膜１２ａが形成されており、シャワーヘッド１２に高周波電源３０が接続され、シャワーヘッド１２が高周波印加電極になる場合に、酸化被膜１２ａの内外で大きな電位差が存在し、絶縁が弱い部分でアーク放電が発生してシャワーヘッド１２が破損するおそれがあるが、図４に示すように、上部電極としてのシャワーヘッド１２に直流電源３１を接続してシャワーヘッド１２に適切な負の電圧を印加することにより、上記実施形態と同様、このような不都合を実質的に防止することができる。
【００４７】
また、プラズマ生成手段としてこのような平行平板型電極を用いるものに限らず、アンテナまたはコイルを用い、それに高周波電力を印加して誘導結合プラズマを生成するタイプの装置であり、下部電極としてのサセプタにはイオン引き込み用の高周波が印加されるものであってもよい。この場合にも上記実施形態と全く同様にしてアーク放電を防止することができる。
【００４８】
さらに、本発明は、エッチング装置に限らず、アッシング装置、ＣＶＤ成膜装置等の種々のプラズマ処理装置に適用することが可能である。また、被処理基板はＬＣＤ用ガラス基板のような絶縁基板に限らず半導体ウエハのような導体の基板であってもよい。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、従来プラズマが生成された際に露出部分にアーク放電が生じていた高周波印加電極に負の直流電圧を印加するので、高周波印加電極に負の電荷が注入され、プラズマが生じている際における電極表面の絶縁部分の内側と外側の電位差を小さくすることができ、高周波印加電極の露出部分でのアーク放電を有効に防止することができる。
【００５０】
また、本発明によれば、高周波印加電極に供給される電力をモニタし、モニタされた電力値に対応した負の直流電圧を高周波印加電極に供給するので、必要な時期に、適当な値の負の直流電圧を高周波印加電極に印加することができ、アーク放電を有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【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模式的に示す断面図。
【図２】負の直流電圧を印加しない場合のサセプタの帯電状態および電位を示す模式図。
【図３】負の直流電圧を印加した場合のサセプタの帯電状態および電位を示す模式図。
【図４】本発明の他の実施形態に係るプラズマエッチング装置の要部を示す断面図。
【図５】従来のプラズマエッチング装置を模式的に示す断面図。
【符号の説明】
１；プラズマエッチング装置
２；チャンバー
２ａ；処理空間
３；絶縁板
５；サセプタ（下部電極）
５ａ；突出部
５ｂ；保持面
５ｃ；側面上部
６；絶縁部材
１２；シャワーヘッド（上部電極）
１９；処理ガス供給源
２１；排気装置
２５；整合器
２６；高周波電源
２７；直流電源
２８；モニタ機構
２９；コントローラ
Ｇ；ガラス基板
【図１】
2004095663.tif 000003
【図２】
2004095663.tif 000004
【図３】
2004095663.tif 000005
【図４】
2004095663.tif 000006
【図５】
2004095663.tif 000007