(57)【要約】【課題】  プラズマ生成時に発生するパーティクルによるウェハの汚染を防止する。【解決手段】  半導体基板を処理する真空処理室の上下の電極間にガスを導入し、上下電極に高周波電圧を印加してプラズマを生成する際に、高周波電圧の印加を多段階のシーケンスで行う。すなわち、最初のステップで、上下電極にプラズマ着火可能な最小限の高周波電圧を印加して最小限プラズマを生成し、その後印加電圧を段階的に増加させて所定のプラズマを生成する。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマによって処理される部材が載置される載置台と、
プラズマ生成用のガスを導入するガス導入部と、
プラズマ生成用の電力を前記ガスに供給する電力供給部とを備え、
前記電力供給部は、最初にプラズマ生成に必要な最小限の電力を前記ガスに供給し最小限プラズマを生成し、その後前記電力を増加し前記部材の処理に必要なプラズマを生成するように制御されるプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記電力供給部は、前記電力を多段階で増加するように制御される請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記電力供給部は、前記電力を滑らかに増加するように制御される請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記電力は過大なオーバーシュートが発生しないように増加する請求項２又は３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記電力供給部は、前記電力を一段階で増加するように制御される請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記電力供給部は、前記部材を挟むように上下に配置され、かつ高周波電源に接続された電極を有する請求項１〜５のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記電力供給部を複数備え、
前記最小限プラズマを形成するために、前記複数の電力供給部の一つを用い、
前記電力を増加するために、少なくとも他の一つの電力供給部を用いる請求項１〜６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
静電吸着電圧印加部を備え、
前記最小限プラズマを生成した後、前記静電吸着電圧印加部により前記載置台に電圧を印加して前記部材を固定し、
前記部材の処理が終了すると、前記静電吸着電圧印加部による電圧の印加をオフにして、その後前記電力供給部によるプラズマ電力印加をオフにするように、前記高周波電力供給部と前記静電吸着電圧印加部とを制御する請求項１〜７のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記静電吸着電圧印加部により前記載置台に電圧を印加するタイミングは、前記部材の処理に必要な前記プラズマが生成した後とする請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
処理室に配置された部材をプラズマにより処理するプラズマ処理方法であって、
前記処理室にガスを導入するガス導入ステップと、
プラズマ生成に必要な最小限の電力を前記ガスに供給して最小限プラズマを生成する最小限プラズマ生成ステップと、
最小限プラズマが生成した後、前記部材の処理に必要なプラズマとなるまで前記電力を増加させる供給電力増加ステップとを有するプラズマ処理方法。
【請求項１１】
前記供給電力増加ステップは、前記電力を多段階で増加させるステップである請求項１０に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１２】
前記供給電力増加ステップは、前記電力を滑らかに増加させるステップである請求項１０に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１３】
前記電力を過大なオーバーシュートが発生しないように増加させる請求項１１又は１２に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１４】
前記供給電力増加ステップは、前記電力を一段階で増加させるステップである請求項１０に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１５】
処理室の載置台に載置された部材をプラズマにより処理するプラズマ処理方法であって、
前記処理室にガスを導入するガス導入ステップと、
プラズマ生成に必要な最小限の電力を前記ガスに供給して最小限プラズマを生成する最小限プラズマ生成ステップと、
最小限プラズマが生成した後、前記部材の処理に必要なプラズマとなるまで前記電力を増加させる供給電力増加ステップと、
最小限プラズマが生成した後、前記被処理基板を固定するための静電吸着電圧を前記基板載置台に印加する静電吸着電圧印加ステップと、
前記部材の処理が終了した後、前記静電吸着電圧をオフにし、その後前記プラズマへの供給電力の印加を止めるステップとを有するプラズマ処理方法。
【請求項１６】
前記静電吸着電圧印加ステップは、前記供給電力増加ステップにより前記部材の処理に必要なプラズマが生成された後に行われる前記請求項１５に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１７】
プラズマ処理室に導入されたガスをプラズマにするプラズマ生成方法であって、
最初にプラズマ生成に必要な最小限の電力を前記ガスに供給して最小限プラズマを生成する最小限プラズマ生成ステップと、
その後前記電力を増加して所望のプラズマを生成する供給電力増加ステップとを有するプラズマ生成方法。
【請求項１８】
前記供給電力増加ステップは、前記電力を多段階で増加させるステップである請求項１７に記載のプラズマ生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板等に対するプラズマ処理に関し、特に、プラズマ生成時におけるパーティクルの発生を抑えることができるプラズマ処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置や液晶表示装置の基板などのプラズマ処理工程では、プラズマ処理装置内で発生するパーティクル（微粒子）が問題となっている。
【０００３】
例えば、真空処理室のウェハステージに置かれた半導体ウェハに対してエッチングを行う場合、ウェハ上に設けられたガスシャワーヘッドからガスが導入され、ウェハステージとガスシャワーヘッドとの間に高周波電圧が印加され、プラズマ生成のための電力がガスに供給されガスプラズマが生成される。このような処理工程においてパーティクルが発生してウェハを汚染する。
【０００４】
パーティクルは、基板へ付着すると欠陥となり、製品の歩留まりを低下させる要因となる。すなわち、前記のようなエッチング装置であればマスクとなって被処理膜をエッチングできないという不具合を起こし、成膜装置であれば核となって膜の異常成長を起こす。これらのパーティクルは、プロセス装置内に付着した反応生成物が何らかの原因で装置内面から剥離して発生する。従来から、このようなパーティクルの剥離飛散を有効に防止する手段が求められてきた。
【０００５】
従来公知の手段としては、パーティクルが基板に落下することを防止するために、開閉可能なシャッターを設け、プロセス終了後シャッターにより基板を覆う装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−５８０３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、プラズマ生成時におけるパーティクルの発生自体を抑制し、かつ発生したとしても被処理基板への付着を防止できるプラズマ処理装置及び方法並びにプラズマ生成方法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】
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、前記目的を達成するために、プラズマによって処理される部材が載置される載置台と、プラズマ生成用のガスを導入するガス導入部と、プラズマ生成用の電力を前記ガスに供給する電力供給部とを備え、前記電力供給部は、最初に最小限プラズマの生成に必要な最小限の電力を前記ガスに供給し最小限プラズマを生成し、その後前記電力を増加し前記部材の処理に必要なプラズマを生成するように制御されるプラズマ処理装置を提供する。
【０００９】
また、さらに静電吸着電圧印加部を設けて、プラズマ生成後ＥＳＣ電圧印加シーケンスを実行するようにしてもよく、電力供給部は複数備えてもよい。プラズマ生成後ＥＳＣ電圧印加シーケンスにおいては、部材の処理に必要なプラズマが生成された後に静電吸着電圧を印加するようにしてもよい。
【００１０】
本発明の第２の態様によれば、処理室に配置された部材をプラズマにより処理するプラズマ処理方法であって、前記処理室にガスを導入するガス導入ステップと、プラズマ生成に必要な最小限の電力を前記ガスに供給して最小限プラズマを生成するプラズマ生成ステップと、最小限プラズマが生成した後、前記部材の処理に必要なプラズマとなるまで前記電力を増加させる供給電力増加ステップとを有するプラズマ処理方法を提供する。
【００１１】
第１及び第２の態様においては、電力を増加させる際には、多段階あるいは滑らかに連続して増加させることができる。
【００１２】
本発明の第３の態様によれば、処理室の載置台に載置された部材をプラズマにより処理するプラズマ処理方法であって、前記処理室にガスを導入するガス導入ステップと、プラズマ生成に必要な最小限の電力を前記ガスに供給して最小限プラズマを生成する最小限プラズマ生成ステップと、最小限プラズマが生成した後、前記部材の処理に必要なプラズマとなるまで供給電力を増加させる供給電力増加ステップと、最小限プラズマが生成した後、前記被処理基板を固定するための静電吸着電圧を前記基板載置台に印加する静電吸着電圧印加ステップと、前記部材の処理が終了した後、前記静電吸着電圧をオフにし、その後前記プラズマへの供給電力の印加を止めるステップとを有するプラズマ処理方法が提供される。
【００１３】
静電吸着電圧印加ステップは、供給電力増加ステップにより前記部材の処理に必要なプラズマが生成された後に行われるようにしてもよい。
【００１４】
本発明の第４の態様によれば、プラズマ処理室に導入されたガスをプラズマにするプラズマ生成方法であって、最初にプラズマ生成に必要な最小限の電力を前記ガスに供給して最小限プラズマを生成するステップと、その後前記電力を増加して所望のプラズマを生成するステップとを有するプラズマ生成方法が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、最初に最小限の電力で最小限プラズマを生成するので、プラズマ生成時におけるパーティクルの発生を最小限に抑制でき、かつその後の供給電力の上昇に際して発生するパーティクルについては、プラズマが生成済みであるので被処理基板への付着を防止できる。さらに、新たな装置構成を付加することなく、基板へのパーティクル付着を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施の形態を説明する前に、本発明の前提となった実験を説明する。
本発明者らは、微粒子を剥離させるメカニズムの解析を行うために、以下に示す実験装置を用いて独自の実験を行い、プラズマ発生時のパーティクルの挙動と輸送に関する知見を得ることができた。
【００１７】
図１に、本実験に用いたパーティクル観測装置とプロセスチャンバの概念図を示す。
プロセスチャンバ１００には、基板を載置するためのステージ１１０が備えられている。レーザ源２０からのレーザ光Ｌはレンズ等の光学系３０を介して、石英ガラスからなる入射窓１２０（反射防止加工を施してある。）からプロセスチャンバ１００に入射する。レーザ光Ｌは、光学系３０によりステージ１１０上空にステージに平行な平板状の光束を形成する。レーザ光Ｌはステージ１１０上を直進し、直進した光は、レーザ光減衰装置であるビームダンパ１４０に入射して吸収される。
【００１８】
このときチャンバ内で剥離した微粒子がレーザ光Ｌを通過するとそこで散乱光Ｓが発生し、散乱光Ｓは、出射窓１３０を介してイメージインテンシファイア内蔵積算冷却型ＣＣＤカメラ４０に入射する。ＣＣＤカメラ４０に入射した散乱光Ｓは電気信号に変換されて、パーソナルコンピュータのような情報処理装置５０に入力され、飛散微粒子の２次元画像がその表示部５１に表示される。
【００１９】
レーザ源２０のパルス発生タイミングとＣＣＤカメラ４０のゲート開放タイミングは、パルス発生器８０で生成されたトリガ信号で同期し、同時にプロセス装置制御盤６０からステータス信号をＡ／Ｄ変換器７０を介して情報処理装置５０に取り込むことで、微粒子の検出に対応する装置の稼働状況が分るシステムになっている。
【００２０】
図２に、このシステムを用いて得られた、パーティクル発生数とプロセス装置稼働条件との関係を示す。この実験は、パーティクル剥離のメカニズムを解析するための実験の一つで、Ｓｉベアウェハ上に直径６００ｎｍの球状ＳｉＯ２パーティクルを塗布して、通常のエッチングプロセスを行い、ウェハ上から剥離したパーティクルをパーティクル観測システムで観測し、パーティクル数をカウントした結果である。
【００２１】
図２は、１枚の基板を処理するサイクル中のパーティクル発生状況を表している。すなわち、プロセス装置の稼働状態に対応したパーティクル観測結果を表す。図２の横軸は、時間を秒で示し、左縦軸は、信号の大きさをＶ単位で示し、右縦軸は、パーティクル数を示している。信号は実線で示し、発生すなわち剥離したパーティクルは黒丸で示した。
【００２２】
まず、基板が処理装置内に搬送され、プロセスガスが供給される。図においては、ガスの圧力は、キャパシタンスマノメータの出力信号Ｃで示される。本実験では装置内にガスが導入される際に配管内の高圧ガスが一気に導入されたようで、大きなガス圧の変化を示し、これに応じてガス起因のパーティクル（i）が発生している。なお、以下に述べる本発明の作用効果を実証する実験では、大きなガス圧の変化は見られない。
【００２３】
次に、静電吸着（Ｅlectro Static Chuck: ESC）電圧Ｅ（HiVol又はHVとも略称される。）が基板を載置するステージに印加され、基板を固定する。この電圧Ｅの印加によっても、ＥＳＣ起因のパーティクル（ii）が発生する。
【００２４】
次いで、処理室内の圧力が規定値となったところで高周波電圧を印加し、プラズマを発生させて基板をエッチングする。図では、高周波電圧の反射波（RF Reflection）の急激な増加がみられる。これは、プラズマが安定に生成される前の整合が取れていない状態では、入力高周波電圧に対して大きな反射波が存在するからである。これは、高周波電圧の印加の時点を示すものである。その後プラズマが安定に生成されるとマッチャーの電圧Ｖppが立ち上がり、プラズマに印加される高周波電圧を示す。このプラズマ生成時にも多くのパーティクルの発生が認められる。高周波電圧Ｖppが安定するまで３回、３５個、２０個、５個程度のＲＦ起因のパーティクルが発生している。また、エッチングの終了時付近で、熱起因のパーティクル（iv）がわずかに発生していることが分る。
エッチング終了後、高周波電圧Ｖpp、静電吸着電圧Ｅ、プロセスガス供給Ｃが順次停止する。処理が終了した基板は、処理室外に搬送される。
【００２５】
このように、パーティクルは、ガス導入、静電吸着電圧印加、高周波プラズマ電力印加、及び熱に起因して起こることが分った。そして、各パーティクル発生には異なるメカニズムがあることも判明した。
【００２６】
本発明者らは、特に高周波プラズマ電力の供給（高周波プラズマ電圧印加）に起因して発生するパーティクルは、静電吸着電圧に起因するパーティクルと同様に静電気的応力（マクスウェルの応力）によって剥離が起こり飛散することによることを見出し、従来困難であった高周波電力のプラズマ印加に起因して発生するパーティクルを抑制し減少させることができることに思い至ったものである。（なお、ガス導入時のパーティクルの発生は、配管内を真空にしておくこと等で解決されている。）
【００２７】
マクスウェルの応力は、
【数１】
2005116821.tif 000002
で表される。
上式よりマクスウェルの応力は、電場の大きさＥ（電位勾配）に依存することが分る。静電吸着電圧印加時には、直流電圧が印加されるため、それがそのまま電位勾配に影響するが、高周波プラズマ発生時すなわち高周波プラズマ電力印加時には正のプラズマ電位とチャンバ内壁との電位差が電位勾配となる。この場合、プラズマの電力を小さくすると、それだけマクスウェルの応力も小さくなるため、剥離する粒子は非常に小さくなると考えられる。
【００２８】
一方、一旦プラズマが安定して生成されると、バルクプラズマとチャンバ内壁との間にイオンシースと呼ばれる正イオンが豊富な領域が現れる。パーティクルがイオンシースの中に入ると、正イオンの流入によって正電位にチャージアップするため、電位勾配によって壁へと戻され、バルクプラズマに侵入しないことが分った。
【００２９】
本発明は、上記実験結果およびその解析により、プラズマ生成電力を小さくしてプラズマを生成させ、プラズマ生成時のパーティクルの剥離を防止すること、同時に、一旦プラズマが生成されると、発生したパーティクルは基板へ到達できないことを利用して、基板の汚染を防止するものである。
【００３０】
以下に、実施の形態を説明するが、プラズマの種類は、高周波、ＤＣ、二周波数励起、変調プラズマなどどのようなプラズマであってもよく、したがってプラズマ電力付与の方法も問わない。また、プラズマ処理される基板も半導体だけでなく、液晶などどのような基板に対しても有効である。
【００３１】
〔実施形態１〕
本例では、プラズマの着火あるいは生成シーケンスを多段階で出力アップするようにし、最初の段階でプラズマ着火に必要な最小限の電力を印加してプラズマを生成する。ここで生成されるプラズマは最小限の電力印加により生成される最小限プラズマということができるものであるが、厳密な意味で最小のものに限定されるものではないことは当然である。パーティクルの発生を最小限に抑えることができるプラズマであればよい。
【００３２】
こうすれば、処理室内壁における電場の生成を最小限に抑えることができ、マクスウェルの応力を大きくすることがないので、パーティクルの発生を最小限に抑えることができる。次に、出力を上げていっても、プラズマが生成しているため、マクスウェルの応力により剥離したパーティクルであっても、静電気により内壁表面へ戻され、基板に到達することはない。したがって、基板の汚染を防止することができる。
【００３３】
次に、本実施形態をその作用効果を確認するための実験結果とともに説明する。
本実施形態を実施するとともに作用効果を確認するために、図１に示す装置を用いた。図３に概略を示したように、上部電極１（シャワーヘッドであってもよい。）に付着したパーティクルが飛散して静電吸着ステージ３に載置された半導体ウェハ２に落下する状態をレーザ散乱光で観測するものである。ＥＳＣステージ３は、高周波電源６に接続される電極５を備え、下部電極として機能する。実験の条件は、高周波電源６によって上下電極間に印加されるＲＦパワーを１５００Ｗとし、静電吸着電圧ＨＶは２５００Ｖとした。また、圧力は、０．６７Ｐａ（５０mTorr）で、ＡｒとＣ４Ｆ８の混合ガスを用いた。パーティクルの剥離を観測するために、処理室内に付着した反応生成物を乳鉢ですりつぶしたパーティクルを上部電極に付着させた。
【００３４】
図４は、多段階着火の電圧印加シーケンスの一例を示す。ステップ１として１００Ｗを印加し、ステップ２からステップ１７までは、５０Ｗずつ上げていき、ステップ１７で１０００Ｗを印加し、その後は１００Ｗずつ上げて、ステップ２２で１５００Ｗにする。ステップ１では０．５秒かけて、それ以後は０．１秒毎に印加電力を増加させ、１５００Ｗに達した後２０秒で０Ｗに戻して１サイクルを終了した。
【００３５】
図５は、多段階着火シーケンスにおけるパーティクルの観測結果を示す。図２と同様に、信号Ｃは、ガス圧を示し、信号Ｅは静電チャック電圧を示す。プラズマ生成のための高周波印加に関しては、高周波印加時の反射波Ｒは、ステップ１の１００Ｗ印加に対応して、従来のシーケンスとは異なりごく小さなものとなっている。その後プラズマ電圧Ｖppは、段階的に上昇し所定の電圧にまで達している。ＥＳＣ起因のパーティクル（ii）とともにＲＦ起因により発生するパーティクル（iii）が見られるが、ＲＦ起因により発生するパーティクル（iii）は、立ち上がり及び立ち下がり時にわずかに観測されるのみである。このように、最初のステップで最小限の電力でプラズマを着火し、その後所望のプラズマが生成するまで多段階に電力を上昇させると、プラズマ起因のパーティクルの発生は、プラズマ着火時にのみ観測され、かつその数は非常に少なくなった。
【００３６】
ここで、パーティクル剥離数が減少するメカニズムを、図６及び図７を参照してさらに説明する。図６は、プラズマ着火すなわち生成時の状態を示す概念図であり、図７は、プラズマが安定して生成している状態を示す概念図である。
【００３７】
図６に示すように、上下電極間に高周波電圧が印加され、プラズマ着火した時点では、プラズマポテンシャルによって、マクスウェルの応力が上部電極１の表面とパーティクル４間で発生し、その結果、上部電極１からわずかにパーティクルが剥離する。そして、ポテンシャルが安定して形成されていないため、重力とマクスウェルの応力とによってウェハステージ３に載置されたウェハ２近傍に飛来し付着する。
【００３８】
しかしながら、図７に示すように、すでにウェハと上部電極との空間に安定したプラズマが存在していると、プラズマバルクと上部電極との間にイオンシースができる。このとき上部電極付近で剥離したパーティクルは、イオンシース内で正イオンの流れ込みによって正帯電する。正帯電したパーティクルは、正のプラズマポテンシャルから反発力を受けるため、イオンドラッグ力と静電気力が重力とマクスウェルの応力に打ち勝って、上部電極に戻されてしまう。その結果、パーティクルが剥離したとしても、ウェハ近傍へは飛来してこない。
【００３９】
本発明では、ますプラズマ着火を最小限の電力で行い、パーティクルの発生を抑制するとともに、プラズマが安定して生成された後に所定の電力まで上昇させるので、このとき発生するパーティクルは、ウェハ近傍に到達せずに、全体としてパーティクルの発生を最小限に抑えることができる。
【００４０】
図８は、図５の多段階シーケンスによる着火の次のウェハで通常のシーケンスで処理した結果である。先の多段階シーケンスではほとんど発生したいなかったにもかかわらず、プラズマ着火時のパーティクル（iii）発生数が非常に多いことが分る。通常のシーケンスによると、高周波の反射波Ｒをみて分るように、最初のステップで大きいプラズマポテンシャルが生成されるため、プラズマが不安定な状態で多くのパーティクルが剥離してしまうからである。
【００４１】
さらに、図９及び図１０は、図５及び図８の場合とは順番を異ならせて、通常のシーケンスで処理した後に、本発明による多段階シーケンスを実行した結果を示す。すなわち、図９が通常のシーケンスで処理した結果であり、図１０は、その次のウェハで本実施形態の多段階シーケンスを実行した結果である。高周波反射波Ｒの大きさとそれに対応するＲＦ起因のパーティクル（iii）数を参照されたい。この場合も、パーティクル発生数が減少している（図９では１６個、図１０では２個である。）ことから、本発明の作用効果は、経時変化等によって左右されるものではないことが分る。なお、図１０の場合ＥＳＣ起因のパーティクル（ii）は３回発生している。また、高周波電圧のオフ時にもわずかに高周波起因のパーティクル（iii）がわずかに発生しているが、高周波電圧がオフになり電場のバランスが崩れたことによるもので、たまに見られるものである。
【００４２】
〔実施形態２〕
本例は、実施形態１のステップ１（最小電力でプラズマ着火）の後、段階的に所望の電力まで多段階に出力をアップするのではなく、例えばステップ１（１００Ｗ）でプラズマ着火して１秒間保持し、その後すぐに１５００Ｗまで出力をアップするものである。これは、先にも述べた原理により、プラズマ着火時のパーティクルの剥離を最小限に抑えることができれば、それ以降の電圧上昇は必ずしも多段階で行う必要はないと考えられるからである。この場合も、第１段階の出力はプラズマが生成できる最小のパワーにするのがよい。
【００４３】
ただし、ある程度以上の急激な電圧上昇を行うと、瞬間的に大きなマクスウェルの応力が発生する。このため、剥離パーティクルが大きな初速をもち、イオンシースの静電気力を上回り、内壁近くのイオンシースからバルクプラズマに侵入してしまい、基板へ付着することが考えられる。したがって、急激な電圧上昇を行うには注意が必要である。
【００４４】
〔実施形態３〕
本例は、ステップ１でのプラズマ着火以後のステップを滑らかに連続的に上昇させるようにしたものである。滑らかに上昇させることでマクスウェルの応力の発生を防ぐことができた。
【００４５】
なお、プラズマ生成のための電圧をゆるやかに上昇させるということが行われたことがあるが、これは単に急激な電位の上昇を避けるためであり、最初のステップでプラズマを生成する本発明とは無関係のものである。
【００４６】
〔実施形態４〕
実施形態１及び３では、プラズマ電力をゆるやかに上昇させている。これを利用して、いわゆる印加電圧のオーバーシュートを防止するようにしたものである。すなわち、最初のステップで最小の電力でプラズマ着火した後、オーバーシュートが起こらない程度に段階的あるいは連続的に上昇させるものである。オーバーシュートが起こると、一時的に急激なマクスウェルの応力の発生が起きて、パーティクルの剥離が起こる可能性があるが、本例ではこのようなことを防止することができる。
【００４７】
〔実施形態５〕
実施形態１〜４では、上下の電極間にＲＦ高周波電力を与える例を示したが、本例は、例えば、上部電極及び下部電極に二周波を印加する二周波印加プラズマ装置や誘導結合型プラズマ装置などのような、主プラズマ放電と別に基板への電圧印加が可能なプラズマ装置において、主プラズマ放電と別の電圧印加を、プラズマ着火可能な最低限の電圧により、主プラズマ放電の電圧印加より先に行うようにしたものである。このようにすると、主プラズマ放電とは別に基板周辺部へプラズマが生成され、主プラズマ放電時に剥離したパーティクルが基板近傍へ来ないようにすることができる。また、プラズマ着火可能な最低限の電圧によるプラズマ着火の後は、主プラズマ放電と別の電圧の印加の場合でも主プラズマ放電の電圧印加の場合であっても、先の実施形態１〜４と同様の方法を採用することができる。
【００４８】
〔実施形態６〕
ところで、静電チャック（ＥＳＣ）電圧印加時にも、パーティクルの剥離ないし発生が認められるが、この場合には。プラズマ生成後ＥＳＣ電圧印加シーケンスにより、パーティクルの発生を防止できることが知られている。
【００４９】
図１１（ａ）（ｂ）に通常シーケンス（ａ）とプラズマ生成後ＥＳＣ電圧印加シーケンス（ｂ）を示す。図に示されているように、通常シーケンス（ａ）にあっては、静電チャック電圧Ｅを印加した後、プラズマ生成のための高周波電圧Ｖppが印加され、高周波電圧Ｖppが印加が終了しプラズマが消滅した後、静電チャック電圧Ｅの印加を止める。
【００５０】
プラズマ生成後ＥＳＣ電圧印加シーケンス（ｂ）にあっては、まず高周波電圧Ｖppが印加され、プラズマを生成した後、静電チャック電圧Ｅを印加し、静電チャック電圧Ｖppの印加をオフにした後高周波電圧Ｖppの印加を止めて、プラズマを消滅させる。
【００５１】
図１２に通常シーケンスにおけるパーティクル発生状況の一例を示し、図１３にプラズマ生成後ＥＳＣ電圧印加シーケンスによるパーティクル発生状況の一例を示す。図１２及び図１３も高周波電圧の印加については、本発明の多段階シーケンスではなく、通常シーケンスを用いている。なお、グラフ作成の都合上、図１２では、横軸を１０秒から１００秒にとり、図１３では、横軸を０秒から８０秒にとっている。
【００５２】
先に述べたように、静電チャック電圧印加時のパーティクルの発生（ＥＳＣ起因のパーティクル（ii）参照）もマクスウェルの応力に起因すると考えられ、図１２で、静電チャック電圧のオフ時にもパーティクルの飛散が観測されているのは、マクスウェルの応力とパーティクル付着力との力のバランスが崩れたためと考えられる。
【００５３】
一方、図１３から分るように、プラズマ生成後ＥＳＣ電圧印加シーケンスでは、プラズマ生成時の高周波電圧印加時にのみパーティクルの飛散が見られ、静電チャック電圧印加時及びオフ時のいずれにもパーティクルの発生は認められなかった。これは、前述のとおり、一旦プラズマが安定して生成されると、チャンバ内部品から剥離したパーティクルの輸送が抑制されるためであると考えられる。
【００５４】
本実施形態は、本発明の高周波電圧の多段階シーケンスと静電チャック電圧ＨＶのプラズマ生成後ＥＳＣ電圧印加シーケンスとを組合わせるものである。すなわち、図１３に示すプラズマ生成後ＥＳＣ電圧印加シーケンスにおいて、プラズマ生成のための高周波印加を多段階にして、ステップ１で最小の電力でプラズマ着火し、その後段階的に所定の電力まで上昇させるものである。言い換えれば、実施形態１〜４をプラズマ生成後ＥＳＣ電圧印加シーケンスで行うものである。
【００５５】
静電チャック電圧ＨＶは、原理的には多段階シーケンスのステップ１でプラズマ着火した後であれば印加することができる。しかしながら、高周波電圧を上昇させている段階で静電チャック電圧を印加することは電場の変動を大きくすることになるから、高周波電圧が所定の電圧に達した後に静電チャック電圧を印加するほうが望ましい。半導体ウェハ等の基板処理が終了すると、静電チャック電圧をオフにした後、高周波電圧の印加を止める。
【００５６】
このようにすると、プラズマ生成時のパーティクルの発生も、静電チャック電圧の印加事のパーティクル発生も抑えることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】パーティクル剥離メカニズムの解析実験を行ったパーティクル観測システムとプロセス装置の概略を示す図である。
【図２】パーティクル剥離メカニズムの解析実験結果を示す図である。
【図３】パーティクルの剥離飛散の観測を説明する図である。
【図４】本発明によるプラズマへの多段階印加高周波電力の一例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態の多段階シーケンスに基づくパーティクルの発生状況を示す図である。
【図６】プラズマ着火時に上部電極からパーティクルが剥離し飛散するメカニズムを説明する図である。
【図７】プラズマ着火後に上部電極から剥離したパーティクルが上部電極に戻るメカニズムを説明する図である。
【図８】図５に示した本発明の一実施形態の多段階シーケンスの次に行われた通常シーケンスによるパーティクル発生状況を示す図である。
【図９】通常シーケンスによるパーティクル発生状況を示す図である。
【図１０】図９に示した通常シーケンスの次に行われた本発明の一実施形態の多段階シーケンスによるパーティクル発生状況を示す図である。
【図１１】(ａ）は、通常シーケンスにおける静電吸着電圧の印加を示す図であり、（ｂ）は、プラズマ生成後ＥＳＣ電圧印加シーケンスにおける静電吸着電圧の印加を示す図である。
【図１２】通常シーケンスの静電吸着電圧の印加によるパーティクル発生状況を示す図である。
【図１３】プラズマ生成後ＥＳＣ電圧印加シーケンスの静電吸着電圧の印加によるパーティクル発生状況を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１…上部電極
２…被処理基板（ウェハ）
３…静電吸着ステージ
４…パーティクル
５…電極
６…高周波電源
Ｌ…レーザ光
１００…プロセスチャンバ
Ｓ…散乱光
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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