JP2015162570A - 高周波プラズマ処理装置および高周波プラズマ処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高周波電力が印加される電極に接触する絶縁物の部分で沿面放電が生じ難い高周波プラズマ処理装置および高周波プラズマ処理方法を提供する。
【解決手段】絶縁物１７に接触した電極１３を有し、電極１３に高周波電力を印加し、それにより生じたプラズマにより基板Ｇをプラズマ処理する高周波プラズマ処理装置は、基板Ｇに対してプラズマ処理を行う処理室４と、絶縁物１７に接触した状態の電極１３を収容する電極収容部３と、電極１３に高周波電力を印加する高周波電源１５と、電極収容部３内の湿度を、電極収容部３内で沿面放電が生じないように調整する湿度調整手段５８とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、被処理基板に高周波電力を用いてプラズマ処理を施す高周波プラズマ処理装置および高周波プラズマ処理方法に関する。

半導体基板や液晶表示装置（ＬＣＤ）等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造工程においては、基板にプラズマエッチングや成膜処理等のプラズマ処理を行う工程が存在し、このようなプラズマ処理を行うためにプラズマエッチング装置やプラズマＣＶＤ装置等の種々のプラズマ処理装置が用いられる。プラズマ処理装置としては、高周波電力を用いてプラズマを生成するものが一般的である。

高周波電力を用いたプラズマ処理装置としては、近時、高真空度で高密度のプラズマを得ることができるという大きな利点を有する誘導結合プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：ＩＣＰ）処理装置が注目されている。

誘導結合プラズマ処理装置としては、被処理基板を収容する処理容器の天壁を構成する誘電体窓の上側にアンテナ室を設けて、その中に高周波アンテナを配置し、処理容器内に処理ガスを供給するとともにこの高周波アンテナに高周波電力を供給することにより、処理容器内に誘導結合プラズマを生じさせ、この誘導結合プラズマによって被処理基板に所定のプラズマ処理を施すものが知られている（例えば特許文献１）。

特開２００４−５５８９５号公報

ところで、アンテナ室内の高周波アンテナは、絶縁物で押さえられているが、高周波アンテナに高周波電力を印加した際に、主に絶縁物の部分で沿面放電が生じることがあることが判明した。沿面放電が生じると、絶縁物の劣化が進み絶縁破壊等につながる可能性がある。

このような沿面放電は、誘導結合プラズマ処理装置に限らず、平行平板型の容量結合プラズマ処理装置において、高周波電力が印加される電極を押さえる絶縁物の部分にも生じることがある。

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接触する絶縁物の部分で沿面放電が生じ難い高周波プラズマ処理装置および高周波プラズマ処理方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の観点は、絶縁物に接触した電極を有し、前記電極に高周波電力を印加し、それにより生じたプラズマにより基板をプラズマ処理する高周波プラズマ処理装置であって、基板に対してプラズマ処理を行う処理室と、前記絶縁物に接触した状態の前記電極を収容する電極収容部と、前記電極に高周波電力を印加する高周波電源と、前記電極収容部内の湿度を、前記電極収容部内で沿面放電が生じないように調整する湿度調整手段とを具備することを特徴とする高周波プラズマ処理装置を提供する。

上記第１の観点において、前記湿度調整手段として、前記電極収容部に乾燥気体を供給する乾燥気体供給機構を有するものを用いることができる。

前記電極収容部内の湿度を測定する湿度計と、前記乾燥気体供給機構から前記電極収容部に乾燥気体が供給された際に、前記湿度計の測定値が所定の閾値を超えている場合に、前記高周波電源の作動を許可せず、前記湿度計の測定値が前記閾値以下の場合に前記高周波電源の作動を許可する放電防止部とをさらに具備していてもよい。

また、前記電極収容部に前記乾燥気体が供給される際の流量を測定する流量センサと、乾燥気体供給機構から前記電極収容部に所定流量で乾燥気体を流した際における、前記電極収容部内の湿度が所定の閾値以下になるまでの必要時間が設定され、前記流量センサが前記所定流量となった後、前記必要時間経過するまでは前記高周波電源の作動を許可せず、前記必要時間経過後に前記高周波電源の作動を許可する放電防止部とをさらに具備していてもよい。この場合に、前記放電防止部は、前記流量センサにより乾燥気体の流量異常が検出され、その異常時間が所定時間を超えた場合に、前記高周波電源の作動を許可しないようにすることができる。

前記高周波プラズマ処理装置は、誘導結合プラズマ処理装置であり、前記電極は、前記処理室内に誘導磁界を形成する高周波アンテナであり、前記電極収容部は、前記処理室の上方に設けられた、前記高周波アンテナを収容するアンテナ室である構成とすることができる。

本発明の第２の観点は、絶縁物に接触した電極に高周波電源から高周波電力を印加し、それにより生じたプラズマにより処理室内の基板をプラズマ処理する高周波プラズマ処理方法であって、前記絶縁物に接触した状態の前記電極を電極収容部に収容し、前記電極収容部内の湿度を、前記電極収容部内で沿面放電が生じないように調整しつつ、プラズマ処理を行うことを特徴とする高周波プラズマ処理方法を提供する。

上記第２の観点において、前記湿度の調整は、前記電極収容部に乾燥気体を供給することにより行うことができる。

前記電極収容部内の湿度を湿度計により測定し、前記電極収容部に乾燥気体が供給された際に、前記湿度計の測定値が所定の閾値を超えている場合に、前記高周波電源の作動を許可せず、前記湿度計の測定値が前記閾値以下の場合に前記高周波電源の作動を許可するようにすることができる。

また、前記電極収容部に前記乾燥気体が供給される際の流量を流量センサにより測定し、前記電極収容部に所定流量で乾燥気体を流した際における、前記電極収容部内の湿度が所定の閾値以下になるまでの必要時間を設定しておき、前記流量センサが前記所定流量となった後、前記必要時間経過するまでは前記高周波電源の作動を許可せず、前記必要時間経過後に前記高周波電源の作動を許可するようにしてもよい。この場合に、前記流量センサにより乾燥気体の流量異常が検出され、その異常時間が所定時間を超えた場合に、前記高周波電源の作動を許可しないようにすることができる。

前記高周波プラズマは、誘導結合プラズマであり、前記電極は、前記処理室内に誘導磁界を形成する高周波アンテナであり、前記電極収容部は、前記処理室の上方に設けられた、前記高周波アンテナを収容するアンテナ室である構成とすることができる。

本発明によれば、電極収容部内の湿度を、前記電極収容部内で沿面放電が生じないように調整する湿度調整手段を設けたので、電極収容部内で沿面放電が生じることを極めて有効に抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る高周波プラズマ処理装置を示す断面図である。 沿面放電を確認する実験に用いたテストピースの構造を示す断面図である。 アンテナ室内の湿度と耐圧との関係を示す図である。 （ａ）は温度を変更した場合の水蒸気量（絶対湿度）と耐圧との関係を示す図であり、（ｂ）は温度を変更した場合の湿度（相対湿度）と耐圧との関係を示す図である。 電極間距離が２０ｍｍおよび３０ｍｍの際の湿度と耐圧との関係を示す図である。 アンテナ室の排気ポートにパンチングプレートを設けた場合のドライエア供給時間と湿度との関係を示す図である。 アンテナ室の排気ポートに排気ファンを設けた場合のドライエア供給時間と湿度との関係を示す図である。 ドライエアの圧力を変化させた場合の、ドライエアの供給時間と湿度との関係を示す図である。

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高周波プラズマ処理装置を示す断面図である。

この高周波プラズマ処理装置は、誘導結合プラズマ装置として構成され、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、エレクトロルミネセンス（Electro Luminescence；ＥＬ）ディスプレイ等のＦＰＤ用基板上に薄膜トランジスターを形成する際のメタル膜、ＩＴＯ膜、酸化膜等のエッチングや、レジスト膜のアッシング処理に用いられる。

この高周波プラズマ処理装置は、導電性材料、例えば、内壁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の気密な本体容器１を有する。この本体容器１は分解可能に組み立てられており、接地線１ａにより電気的に接地されている。本体容器１は、誘電体壁（誘電体窓）２により上下にアンテナ室３および処理室４に区画されている。したがって、誘電体壁２は処理室４の天壁として機能する。誘電体壁２は、Ａｌ₂Ｏ₃等のセラミックス、石英等で構成されている。

誘電体壁２の下側部分には、処理ガス供給用のシャワー筐体１１が嵌め込まれている。シャワー筐体１１は例えば十字状に設けられており、誘電体壁２を下から支持する梁としての機能を有する。誘電体壁２はシャワー筐体１１により分割されていてもよい。シャワー筐体１１は、複数本のサスペンダ（図示せず）により本体容器１の天井に吊されている。

このシャワー筐体１１は導電性材料で構成されている。このシャワー筐体１１は電気的に接地されている。

このシャワー筐体１１には水平に伸びるガス流路１２が形成されており、このガス流路１２には、下方に向かって延びる複数のガス吐出孔１２ａが連通している。一方、誘電体壁２の上面中央には、このガス流路１２に連通するようにガス供給管２０ａが設けられている。ガス供給管２０ａは、本体容器１の天井からその外側へ貫通し、処理ガス供給源およびバルブシステム等を含む処理ガス供給系２０に接続されている。したがって、プラズマ処理においては、処理ガス供給系２０から供給された処理ガスがガス供給管２０ａを介してシャワー筐体１１内に供給され、その下面のガス吐出孔１２ａから処理室４内へ吐出される。

本体容器１におけるアンテナ室３の側壁３ａと処理室４の側壁４ａとの間には内側に突出する支持棚５が設けられており、この支持棚５の上に誘電体壁２が載置される。

アンテナ室３内には、高周波電極である高周波（ＲＦ）アンテナ１３が設けられている。高周波アンテナ１３には、給電線１９が接続されており、給電線には整合器１４および高周波電源１５が接続されている。高周波アンテナ１３は、例えば渦巻き状をなす平面アンテナとして構成されている。この高周波アンテナ１３を構成するアンテナ線１３ａは、絶縁物１７に支持されるとともに絶縁物１７に押さえられ、互いに絶縁されるようになっている。そして、高周波アンテナ１３に、高周波電源１５から例えば周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電力が供給されることにより、処理室４内に誘導電界が生成され、この誘導電界によりシャワー筐体１１から供給された処理ガスがプラズマ化される。絶縁物１７の材料は、特に限定されないが、比較的剛性の高い樹脂材料、例えばポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂（商品名：ウルテム（登録商標））を好適に用いることができる。

処理室４内の下方には、誘電体壁２を挟んで高周波アンテナ１３と対向するように、矩形状のＦＰＤ用基板（以下単に基板と記す）Ｇを載置するための載置台２３が設けられている。載置台２３は、導電性材料、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムで構成されている。載置台２３に載置された基板Ｇは、静電チャック（図示せず）により吸着保持される。

載置台２３は絶縁体枠２４内に収納され、さらに、中空の支柱２５に支持される。支柱２５は本体容器１の底部を貫通し、本体容器１外に配設された昇降機構（図示せず）に支持され、基板Ｇの搬入出時に昇降機構により載置台２３が上下方向に駆動される。載置台２３を収納する絶縁体枠２４と本体容器１の底部との間には、支柱２５を気密に包囲するベローズ２６が配設されており、これにより、載置台２３の上下動によっても処理室４内の気密性が保証される。また処理室４の側壁４ａには、基板Ｇを搬入出するための搬入出口２７ａおよびそれを開閉するゲートバルブ２７が設けられている。

載置台２３には、中空の支柱２５内に設けられた給電線２５ａにより、整合器２８を介して高周波電源２９が接続されている。この高周波電源２９は、プラズマ処理中に、バイアス用の高周波電力、例えば周波数が６ＭＨｚの高周波電力を載置台２３に印加する。このバイアス用の高周波電力により生成されたセルフバイアスによって、処理室４内に生成されたプラズマ中のイオンが効果的に基板Ｇに引き込まれる。

さらに、載置台２３内には、基板Ｇの温度を制御するため、セラミックヒータ等の加熱手段や冷媒流路等からなる温度制御機構と、温度センサとが設けられている（いずれも図示せず）。これらの機構や部材に対する配管や配線は、いずれも中空の支柱２５を通して本体容器１外に導出される。

処理室４の底部には、排気管３１を介して真空ポンプ等を含む排気装置３０が接続される。この排気装置３０により、処理室４が排気され、プラズマ処理中、処理室４内が所定の真空雰囲気（例えば１．３３Ｐａ）に設定、維持される。

載置台２３に載置された基板Ｇの裏面側には冷却空間（図示せず）が形成されており、一定の圧力の熱伝達用ガスとしてＨｅガスを供給するためのＨｅガス流路４１が設けられている。このように基板Ｇの裏面側に熱伝達用ガスを供給することにより、真空下において基板Ｇの温度上昇や温度変化を回避することができるようになっている。

本実施形態の高周波プラズマ処理装置は、アンテナ室３内の湿度を調整する湿度調整手段としてドライエア供給機構５８を有している。ドライエア供給機構５８は、ドライエア供給源５１と、ドライエア配管５２と、流量調節バルブ５３とを有している。ドライエア供給機構５８では、ドライエア供給源５１からドライエア配管５２を介してアンテナ室３内にドライエアを供給し、流量調節バルブ５３でドライエアの流量を調節することにより、アンテナ室３内の湿度を低下させることが可能となっている。

ドライエア配管５２には流量センサ５４が設けられている。流量センサ５４は、実際に必要量のドライエアが供給されているかをモニタするモニタ手段として用いられる。アンテナ室３には、その中の湿度を測定する湿度計５６が設けられている。

アンテナ室３には開閉可能なカバー３３が設けられており、その側部には排気ポート５５が設けられている。排気ポート５５には、アンテナ室３内に供給される高周波を遮蔽するためのパンチングプレートまたは排気ファン等が設けられ、外部から高湿度のエアの流入を極力抑えつつ排気することができる構造となっている。排気ポート５５を設けずにアンテナ室３を密閉してもよい。

流量センサ５４の情報および湿度計５６の情報は、放電防止部５７に入力され、ドライエアの流量が規定量以下のとき、またはアンテナ室３内の湿度が所定の閾値を超えたとき、高周波電源１５が作動しないように高周波電源１５にインターロック信号を出力するようになっている。さらに、放電防止部５７から流量調節バルブ５３に制御信号を与えることが可能となっている。

高周波プラズマ処理装置の各構成部、例えばガス供給系、高周波電源１５および２９、排気装置３０等は、全体制御部６０により制御されるようになっている。全体制御部６０は、マイクロプロセッサ（コンピュータ）からなる本体部と、本体部に接続されたユーザーインターフェース部および記憶部とを有する。ユーザーインターフェース部は、オペレータによるプラズマ処理装置を管理するためのコマンド入力等の入力操作を行うキーボードや、プラズマ処理装置の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなる。記憶部は、高周波プラズマ処理装置で実行される各種処理を本体部の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じてプラズマ処理装置の各構成部に処理を実行させるためのプログラムすなわち処理レシピが格納されたている。処理レシピ等のプログラムは、記憶部の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、コンピュータに内蔵されたハードディスクであってもよいし、ＣＤＲＯＭやフラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。そして、ユーザーインターフェースからの指示等にて所定の処理レシピが記憶部から呼び出されて高周波プラズマ処理装置により所定の処理が実行される。

次に、以上のように構成される高周波プラズマ処理装置を用いて基板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施す際の処理動作について説明する。

まず、ゲートバルブ２７を開にした状態で搬入出口２７ａから搬送機構（図示せず）により基板Ｇを処理室４内に搬入し、載置台２３の載置面に載置した後、静電チャック（図示せず）により基板Ｇを載置台２３上に固定する。次に、処理室４内に処理ガス供給系２０から供給される処理ガスをシャワー筐体１１のガス吐出孔１２ａから処理室４内に吐出させるとともに、排気装置３０により排気管３１を介して処理室４内を真空排気することにより、処理室内を例えば０．６６〜２６．６Ｐａ程度の圧力雰囲気に維持する。

また、このとき基板Ｇの裏面側の冷却空間には、基板Ｇの温度上昇や温度変化を回避するために、Ｈｅガス流路４１を介して、熱伝達用ガスとしてＨｅガスを供給する。

次いで、高周波電源１５から例えば１３．５６ＭＨｚの高周波を高周波電極である高周波アンテナ１３に印加し、これにより誘電体壁２を介して処理室４内に均一な誘導電界を生成する。このようにして生成された誘導電界により、処理室４内で処理ガスがプラズマ化し、高密度の誘導結合プラズマが生成される。このプラズマにより、基板Ｇに対してプラズマ処理として、例えばプラズマエッチング処理が行われる。

ところで、このようなプラズマ処理を行う際に、従来から、アンテナ室内において高周波電極である高周波アンテナに沿面放電が生じることが問題となっていた。沿面放電とは、絶縁物上に置いた電極に高電圧を印加した際に、絶縁物の表面に沿って放電が生じる現象である。すなわち、図１の装置において、アンテナ室３内において、高周波アンテナ１３は、アンテナ線１３ａが絶縁物１７に支持された状態で取り付けられているため、高周波電源１５から高電圧の高周波電力が印加されると、絶縁物１７に沿って放電が生じることがある。

この沿面放電が生じる原因は、装置が設置されるクリーンルーム内の湿度が高いことにあることが判明した。すなわち、クリーンルーム内は、静電気を防止するために、比較的高い湿度に維持されており、そのため、アンテナ室において、沿面放電が生じやすくなることが判明した。

低湿度では、電極間において空間放電が発生する。その際の電極間の耐圧は空間距離により決まり、およそ１ｋＶ／ｍｍであり、それを超えると放電が生じる。しかし、湿度が高くなると空間放電の耐圧が低下し、さらに湿度が高くなると空間放電が生じる電圧の１／５程度の電圧で沿面放電が生じるようになる。このことを確認するために、図２のように、絶縁物１０１の上に２０ｍｍの間隔をおいて電極１０２を配置し、その上にスリット１０３を有する絶縁物１０４を配置したテストピースを用い、温度２５℃において電極１０２間に電圧を印加し、沿面放電が生じるようになる湿度について実験した。なお、絶縁物１０１，１０４としては、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂（商品名：ウルテム（登録商標））を用いた。その結果、図３に示すように、湿度（相対湿度）が５０％を超えると急激に耐圧が低下し、沿面放電が生じることが確認された。また、温度を変化させて水蒸気量（絶対湿度）と耐電圧との関係を調査した結果、図４（ａ），（ｂ）に示すように、２５℃において耐圧が低下する（沿面放電が生じる）水蒸気量であっても、温度を上昇させて相対湿度を低下させると耐圧が高く維持されていることが確認された。このことから、沿面放電に寄与しているのは絶対湿度ではなく、相対湿度であることが判明した。さらに、図５に示すように、沿面放電が生じる湿度になると、電極（導電体）間距離を広くしても耐圧はあまり変化しないことが判明した。

そこで、本実施形態では、アンテナ室３内の湿度を調整する湿度調整手段としてドライエア供給機構５８を設け、アンテナ室３内の湿度（相対湿度）を沿面放電が生じ難い値になるように管理する。

具体的な手法として、第１の手法は、アンテナ室３のカバー３３を閉め、ドライエア供給源５１から所定流量でドライエアを流し、湿度計５６によりアンテナ室３の湿度（相対湿度）を測定し、その測定値を放電防止部５７に送り、放電防止部５７においてその湿度の測定値がアンテナ室３内で沿面放電しない閾値として設定された値を超えているか否かを判断し、その値が閾値以下になるまでは、放電防止部５７から高周波電源１５が作動しないようにインターロック信号を出力し、湿度計５６の測定値が閾値以下になったらインターロック解除信号を出力し、高周波電源１５を作動可能状態（レディ状態）とする。

湿度計５６の測定値が閾値以下になった後、継続して湿度計５６によりアンテナ室３内の湿度を測定し、その測定値がアンテナ室３内で沿面放電しない閾値として設定された値を超えない所定値になるように、放電防止部５７により流量調整バルブ５３を制御してドライエア供給源５１からのドライエアの流量をリアルタイムで制御するようにしてもよい。

第２の手法は、アンテナ室３のカバー３３を閉め、ドライエア供給源５１から所定流量でドライエアを流した際に、アンテナ室３内の湿度が所定の閾値以下になるまでの時間をあらかじめ把握して放電防止部５７に設定しておき、実際にアンテナ室３のカバーを閉め、ドライエア供給源５１からドライエアを供給し、流量センサ５４が所定流量となった後、設定時間経過するまでは、放電防止部５７から高周波電源１５が作動しないようにインターロック信号を出力し、設定時間経過後にインターロック解除信号を出力し、高周波電源１５を作動可能状態（レディ状態）とする。

一方、流量センサ５４によりドライエア流量異常（ドライエアが流れていない、またはドライエアの流量が規定量より少ない）を検出した場合、その異常時間が所定時間を超えると、湿度が閾値を超えてしまうため、あらかじめその時間を放電防止部５７に設定しておき、異常時間が設定時間を超えた場合に高周波電源１５を作動させない（プラズマを生成させない）ようにインターロック信号を出力する。

この第２の手法では、第１の手法で用いた湿度計を用いずに湿度管理を行うことができる。また、第１の手法と第２の手法とを併用してもよい。

以上の第１の手法または第２の手法を用いてアンテナ室３内の湿度を閾値以下に管理することにより、アンテナ室３内で沿面放電が生じることを極めて有効に抑制することができる。

上記いずれの手法においても、上述した図３に示すように、湿度（相対湿度）が５０％以下であれば沿面放電の発生を抑制することができる。図３の結果は、絶縁物としてポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂（商品名：ウルテム（登録商標））を用いた場合の結果であり、沿面放電の生じやすさは、絶縁物の材質（吸水率等）によっても変化するが、材料にかかわらず、ほぼ湿度が５０％以下であれば沿面放電が生じ難いことが判明している。

したがって、アンテナ室３内の湿度は５０％以下とすればよいが、材料によらず、安定的に沿面放電を抑制する効果を得る観点からは、湿度４０％以下が好ましく、さらには３０％以下が好ましい。さらに、沿面放電を確実に防止する観点から、２０％以下が一層好ましい。

なお、絶縁物１７としては、吸水率が小さいもののほうが沿面放電が生じ難い傾向にあり、その点からは吸水率が０．１８〜０．２８％のウルテム（登録商標）より吸水率がほぼ０のテフロン（登録商標）のほうが好ましいが、テフロン（登録商標）は、熱膨張係数が大きく柔らかい材料であるため、高周波アンテナ１３を押さえる用途に適していない。このためアンテナを押さえる用途にはウルテム（登録商標）のほうが好ましい。

本実施形態において、アンテナ室３内の湿度を管理する際には、アンテナ室３のカバーを閉じた状態で、ドライエア供給源５１からドライエアを供給しつつ、パンチングプレートまたは排気ファン等を設けた排気ポート５５からドライエアを排気する。これにより、アンテナ室３内を十分に低い湿度に保持することができる。排気ポート５５にパンチングプレートを設けた場合、および排気ファンを設けた場合の湿度の経時変化を、それぞれ図６、７に示す。これらの図に示すように、いずれの場合も、ドライエアを所定流量で流し続けることで、十分に低い湿度が得られることがわかる。また、このようにドライエアを所定流量で流すことにより、アンテナ室３内を冷却する効果も得ることができる。このため、アンテナ室３内の沿面放電を抑制しつつ、温度の上昇による不都合を防止することができる。ただし、排気ポートとして単に開口を設けた場合には、開口から高湿度のエアがアンテナ室３内に流入するため、湿度が上昇する傾向があり好ましくない。

アンテナ室３内を冷却する必要がない場合には、排気ポート５５を設けずにアンテナ室３をほぼ密閉空間としてもよい。この場合は、ドライエアを常時流す必要はなく、アンテナ室３内が所定圧力のドライエア雰囲気となった後は、ドライエア供給源５１からのドライエアの供給は、アンテナ室３から漏出したドライエアを補う程度でよい。図８に、ドライエアの圧力を変化させた場合の、ドライエアの供給時間と湿度との関係を示す。この図に示すように、ドライエアの圧力が０．０５ＭＰａのときよりも０．１ＭＰａのほうが到達湿度が低くなるが、圧力を０．１９ＭＰａに上げても到達湿度は低下せず、圧力０．１ＭＰａ程度で到達湿度が飽和する。また、アンテナ室３内が所定の圧力に到達してから湿度が低下するまでには一定の時間がかかることがわかる。

なお、本発明は上記実施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、湿度調整手段としてドライエア供給機構を用いたが、ドライエア以外の乾燥気体を用いてもよい。また、乾燥気体に限らず、例えば温度を変化させることにより湿度を調整するもの等、他の手段を用いることもできる。また、アンテナの形状として渦巻き状のものを例示したが、これに限らず、生成しようとするプラズマに応じて、任意の形状のものを用いることができる。

さらに、上記実施形態では、本発明を誘導結合プラズマ処理装置のアンテナ室に適用した場合について示したが、これに限らず、高周波電力が印加される電極が絶縁物上に配置され、沿面放電が生じ得る状態になっている高周波プラズマ装置であれば、例えば容量結合型のプラズマ処理装置等、他の高周波プラズマ装置にも適用可能である。

さらにまた、上記実施形態では本発明をエッチング処理に適用した場合について示したが、ＣＶＤ成膜等の他のプラズマ処理装置に適用することができる。さらにまた、基板としてＦＰＤ用の矩形基板を用いた例を示したが、太陽電池等の他の矩形基板を処理する場合にも適用可能であるし、矩形に限らず例えば半導体ウエハ等の円形の基板にも適用可能である。

１；本体容器
２；誘電体壁
３；アンテナ室
４；処理室
１３；高周波アンテナ
１３ａ；アンテナ線
１４；整合器
１５；高周波電源
１７；絶縁物
１９；給電線
２０；処理ガス供給系
２３；載置台
３０；排気装置
５１；ドライエア供給源
５２；ドライエア配管
５３；流量調節バルブ
５４；流量センサ
５５；排気ポート
５６；湿度計
５７；放電防止部
５８；ドライエア供給機構
６０；全体制御部
Ｇ；基板

Claims (12)

1. 絶縁物に接触した電極を有し、前記電極に高周波電力を印加し、それにより生じたプラズマにより基板をプラズマ処理する高周波プラズマ処理装置であって、
   基板に対してプラズマ処理を行う処理室と、
   前記絶縁物に接触した状態の前記電極を収容する電極収容部と、
   前記電極に高周波電力を印加する高周波電源と、
   前記電極収容部内の湿度を、前記電極収容部内で沿面放電が生じないように調整する湿度調整手段と
   を具備することを特徴とする高周波プラズマ処理装置。
2. 前記湿度調整手段は、前記電極収容部に乾燥気体を供給する乾燥気体供給機構を有することを特徴とする請求項１に記載の高周波プラズマ処理装置。
3. 前記電極収容部内の湿度を測定する湿度計と、
   前記乾燥気体供給機構から前記電極収容部に乾燥気体が供給された際に、前記湿度計の測定値が所定の閾値を超えている場合に、前記高周波電源の作動を許可せず、前記湿度計の測定値が前記閾値以下の場合に前記高周波電源の作動を許可する放電防止部と
   をさらに具備することを特徴とする請求項２に記載の高周波プラズマ処理装置。
4. 前記電極収容部に前記乾燥気体が供給される際の流量を測定する流量センサと、
   乾燥気体供給機構から前記電極収容部に所定流量で乾燥気体を流した際における、前記電極収容部内の湿度が所定の閾値以下になるまでの必要時間が設定され、前記流量センサが前記所定流量となった後、前記必要時間経過するまでは前記高周波電源の作動を許可せず、前記必要時間経過後に前記高周波電源の作動を許可する放電防止部と
   をさらに具備することを特徴とする請求項２に記載の高周波プラズマ処理装置。
5. 前記放電防止部は、前記流量センサにより乾燥気体の流量異常が検出され、その異常時間が所定時間を超えた場合に、前記高周波電源の作動を許可しないことを特徴とする請求項４に記載の高周波プラズマ処理装置。
6. 前記高周波プラズマ処理装置は、誘導結合プラズマ処理装置であり、
   前記電極は、前記処理室内に誘導磁界を形成する高周波アンテナであり、
   前記電極収容部は、前記処理室の上方に設けられた、前記高周波アンテナを収容するアンテナ室であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の高周波プラズマ処理装置。
7. 絶縁物に接触した電極に高周波電源から高周波電力を印加し、それにより生じたプラズマにより処理室内の基板をプラズマ処理する高周波プラズマ処理方法であって、
   前記絶縁物に接触した状態の前記電極を電極収容部に収容し、
   前記電極収容部内の湿度を、前記電極収容部内で沿面放電が生じないように調整しつつ、プラズマ処理を行うことを特徴とする高周波プラズマ処理方法。
8. 前記湿度の調整は、前記電極収容部に乾燥気体を供給することにより行われることを特徴とする請求項７に記載の高周波プラズマ処理方法。
9. 前記電極収容部内の湿度を湿度計により測定し、
   前記電極収容部に乾燥気体が供給された際に、前記湿度計の測定値が所定の閾値を超えている場合に、前記高周波電源の作動を許可せず、前記湿度計の測定値が前記閾値以下の場合に前記高周波電源の作動を許可することを特徴とする請求項８に記載の高周波プラズマ処理方法。
10. 前記電極収容部に前記乾燥気体が供給される際の流量を流量センサにより測定し、
    前記電極収容部に所定流量で乾燥気体を流した際における、前記電極収容部内の湿度が所定の閾値以下になるまでの必要時間を設定しておき、前記流量センサが前記所定流量となった後、前記必要時間経過するまでは前記高周波電源の作動を許可せず、前記必要時間経過後に前記高周波電源の作動を許可することを特徴とする請求項８に記載の高周波プラズマ処理方法。
11. 前記流量センサにより乾燥気体の流量異常が検出され、その異常時間が所定時間を超えた場合に、前記高周波電源の作動を許可しないことを特徴とする請求項１０に記載の高周波プラズマ処理方法。
12. 前記高周波プラズマは、誘導結合プラズマであり、
    前記電極は、前記処理室内に誘導磁界を形成する高周波アンテナであり、
    前記電極収容部は、前記処理室の上方に設けられた、前記高周波アンテナを収容するアンテナ室であることを特徴とする請求項７から請求項１１のいずれか１項に記載の高周波プラズマ処理方法。

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