JP2022024265A - 基板離脱方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板の静電吸着力の低下を抑制する。【解決手段】処理容器の内部の静電チャックに埋設された吸着電極に直流電圧を印加することにより静電吸着された基板を前記静電チャックから離脱させる方法であって、プラズマ処理を施した前記基板が前記静電チャックに静電吸着された状態において、前記処理容器の内部に除電用ガスを供給し、該除電用ガスのプラズマを生成する工程と、前記除電用ガスのプラズマを維持しながら、リフトピンにより前記基板を上昇させ、前記静電チャックから離脱する工程と、前記吸着電極に負の直流電圧を印加する工程と、を有する基板離脱方法が提供される。【選択図】図５

Description

本開示は、基板離脱方法及びプラズマ処理装置に関する。
静電チャックの電極に正の直流電圧を印加して基板を静電チャックに吸着させ、基板に処理を行った後、基板を静電チャックから離脱させる際、除電用のプラズマを生成して基板をリフトピンにより上昇させることにより残留電荷を除去する除電処理が行われる。例えば、特許文献１は、基板を静電チャックから離脱させる際、プラズマの導電性を利用して基板表面の電荷を除去する除電処理を行うことを提案する。特許文献１では、プラズマの存在下においてリフトピンを上昇させ、基板を静電チャックから持ち上げる。
例えば、特許文献２は、基板を第１の圧力を有する処理ガスのプラズマによってプラズマ除電しながら、基板の裏面に第２の圧力を有する伝熱ガスを供給することを提案する。特許文献２では、除電処理において、プラズマ処理時に基板を静電吸着するために静電チャックの電極に印加した直流電圧とは反対の極性の直流電圧を該電極に印加する。
特開２００２－１３４４８９号公報 特開２０１５－９５３９６号公報
本開示は、基板の静電吸着力の低下を抑制することができる基板離脱方法及びプラズマ処理装置を提供する。
本開示の一の態様によれば、処理容器の内部の静電チャックに埋設された吸着電極に直流電圧を印加することにより静電吸着された基板を前記静電チャックから離脱させる方法であって、プラズマ処理を施した前記基板が前記静電チャックに静電吸着された状態において、前記処理容器の内部に除電用ガスを供給し、該除電用ガスのプラズマを生成する工程と、前記除電用ガスのプラズマを維持しながら、リフトピンにより前記基板を上昇させ、前記静電チャックから離脱する工程と、前記吸着電極に負の直流電圧を印加する工程と、を有する基板離脱方法が提供される。
一の側面によれば、基板の静電吸着力の低下を抑制することができる。
一実施形態に係るプラズマ処理装置を示す断面模式図である。 従来の基板離脱方法の一例を示す図である。 剥離帯電を説明するための図である。 剥離帯電を説明するための図である。 一実施形態に係る基板離脱方法を説明するための図である。 一実施形態に係る基板離脱方法を示すフローチャートである。
以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
［プラズマ処理装置］
はじめに、図１を参照して、本開示の一実施形態に係るプラズマ処理装置１００の一例について説明する。図１は、一実施形態に係るプラズマ処理装置１００の一例を示す断面模式図である。
プラズマ処理装置１００は、ＦＰＤ用の平面視矩形の基板（以下、単に「基板」という）Ｇに対して、各種の基板処理方法を実行する誘導結合型プラズマ（Inductive Coupled Plasma: ＩＣＰ）処理装置である。基板の材料としては、主にガラスが用いられ、用途によっては透明の合成樹脂などが用いられることもある。ここで、基板処理には、エッチング処理や、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いた成膜処理等が含まれる。ＦＰＤとしては、液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display: ＬＣＤ）が例示される。エレクトロルミネセンス（Electro Luminescence: ＥＬ）、プラズマディスプレイパネル（Plasma Display Panel;ＰＤＰ）等であってもよい。基板Ｇは、その表面に回路がパターニングされる形態の他、支持基板も含まれる。また、ＦＰＤ用基板の平面寸法は世代の推移と共に大規模化している。プラズマ処理装置１００によって処理される基板Ｇの平面寸法は、例えば、第６世代の約１５００ｍｍ×１８００ｍｍ程度の寸法から、第１０．５世代の３０００ｍｍ×３４００ｍｍ程度の寸法までを少なくとも含む。また、基板Ｇの厚みは０．２ｍｍ乃至数ｍｍ程度である。
プラズマ処理装置１００は、直方体状の箱型の処理容器１０と、処理容器１０内に配設されて基板Ｇが載置される平面視矩形の外形の基板載置台６０と、制御部９０とを有する。処理容器１０は、円筒状の箱型や楕円筒状の箱型などの形状であってもよく、この形態では、基板載置台６０も円形もしくは楕円形となり、基板載置台６０に載置される基板Ｇも円形等になる。
処理容器１０は誘電体板１１により上下２つの空間に区画されており、上方空間であるアンテナ室は上チャンバ１２により形成され、下方空間である処理室Ｓは下チャンバ１３により形成される。処理容器１０はアルミニウム等の金属により形成されており、誘電体板１１はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミックスや石英により形成されている。
処理容器１０において、下チャンバ１３と上チャンバ１２の境界となる位置には矩形環状の支持枠１４が処理容器１０の内側に突設するようにして配設されており、支持枠１４に誘電体板１１が載置されている。処理容器１０は、接地線１３ｅにより接地されている。
下チャンバ１３の側壁１３ａには、下チャンバ１３に対して基板Ｇを搬出入するための搬出入口１３ｂが開設されており、搬出入口１３ｂはゲートバルブ２０により開閉自在となっている。下チャンバ１３には搬送機構を内包する搬送室（いずれも図示せず）が隣接しており、ゲートバルブ２０を開閉制御し、搬送機構にて搬出入口１３ｂを介して基板Ｇの搬出入が行われる。
また、下チャンバ１３の有する底板１３ｄには複数の排気口１３ｆが開設されている。排気口１３ｆにはガス排気管５１が接続され、ガス排気管５１は圧力制御バルブ５２を介して排気装置５３に接続されている。ガス排気管５１、圧力制御バルブ５２及び排気装置５３により、ガス排気部５０が形成される。排気装置５３はターボ分子ポンプ等の真空ポンプを有し、プロセス中に下チャンバ１３内を所定の真空度まで真空引き自在となっている。
誘電体板１１の下面において、誘電体板１１を支持するための支持梁が設けられており、支持梁はシャワーヘッド３０を兼ねている。シャワーヘッド３０は、アルミニウム等の金属により形成されており、陽極酸化による表面処理が施されていてよい。シャワーヘッド３０内には、水平方向に延設するガス流路３１が形成されている。ガス流路３１には、下方に延設してシャワーヘッド３０の下方にある処理室Ｓに臨むガス吐出孔３２が連通している。
誘電体板１１の上面にはガス流路３１に連通するガス導入管４５が接続されている。ガス導入管４５は上チャンバ１２の天井１２ａに開設されている供給口１２ｂを気密に貫通し、ガス導入管４５と気密に結合されたガス供給管４１を介して処理ガス供給源４４に接続されている。ガス供給管４１の途中位置には開閉バルブ４２とマスフローコントローラのような流量制御器４３が介在している。ガス導入管４５、ガス供給管４１、開閉バルブ４２、流量制御器４３及び処理ガス供給源４４により、処理ガス供給部４０が形成される。処理ガス供給部４０から供給される処理ガスがガス供給管４１及びガス導入管４５を介してシャワーヘッド３０に供給され、ガス流路３１及びガス吐出孔３２を介して処理室Ｓに吐出される。
アンテナ室を形成する上チャンバ１２内には、高周波アンテナ１５が配設されている。高周波アンテナ１５は、銅等の導電性の金属から形成されるアンテナ線１５ａを、環状もしくは渦巻き状に巻装することにより形成される。例えば、環状のアンテナ線１５ａを多重に配設してもよい。
アンテナ線１５ａの端子には上チャンバ１２の上方に延設する給電部材１６が接続されており、給電部材１６の上端には給電線１７が接続され、給電線１７はインピーダンス整合を行う整合器１８を介して高周波電源１９に接続されている。高周波アンテナ１５に対して高周波電源１９から例えば１０ＭＨｚ～１５ＭＨｚの高周波電力が印加されることにより、下チャンバ１３内に誘導電界が形成される。この誘導電界により、シャワーヘッド３０から処理室Ｓに供給された処理ガスがプラズマ化されて誘導結合型プラズマが生成され、プラズマ中のイオンや中性ラジカル等が基板Ｇに提供される。高周波電源１９はプラズマ発生用のソース源であり、基板載置台６０に接続されている高周波電源７３は、発生したイオンを引き付けて運動エネルギを付与するバイアス源となる。このように、イオンソース源には誘導結合を利用してプラズマを生成し、別電源であるバイアス源を基板載置台６０に接続してイオンエネルギの制御を行う。これにより、プラズマの生成とイオンエネルギの制御が独立して行われ、プロセスの自由度を高めることができる。高周波電源１９から出力される高周波電力の周波数は、０．１乃至５００ＭＨｚの範囲内で設定されるのが好ましい。
基板載置台６０は、基材６３と、基材６３の上面６３ａに形成されている静電チャック６６とを有する。基材６３の平面視形状は矩形であり、基板載置台６０に載置される基板Ｇと同程度の平面寸法を有し、長辺の長さは１８００ｍｍ乃至３４００ｍｍ程度であり、短辺の長さは約１５００ｍｍ乃至３０００ｍｍ程度の寸法に設定できる。この平面寸法に対して、基材６３の厚みは、例えば５０ｍｍ乃至１００ｍｍ程度となり得る。基材６３は、ステンレス鋼やアルミニウム、アルミニウム合金等により形成される。基材６３には、矩形平面の全領域をカバーするように蛇行した温調媒体流路６２ａが設けられている。なお、温調媒体流路６２aは、例えば静電チャック６６に設けられてもよい。また、基材６３が、図示例のように一部材による単体でなく、二部材の積層体で形成されてもよい。
温調媒体流路６２ａの両端には、温調媒体流路６２ａに対して温調媒体が供給される送り配管６２ｂと、温調媒体流路６２ａを流通して昇温された温調媒体が排出される戻り配管６２ｃとが連通している。送り配管６２ｂと戻り配管６２ｃにはそれぞれ、送り流路８２と戻り流路８３が連通しており、送り流路８２と戻り流路８３はチラー８１に連通している。チラー８１は、温調媒体の温度や吐出流量を制御する本体部と、温調媒体を圧送するポンプとを有する（いずれも図示せず）。なお、温調媒体としては冷媒が適用され、この冷媒には、ガルデン（登録商標）やフロリナート（登録商標）等が適用される。図示例の温調形態は、基材６３に温調媒体を流通させる形態であるが、基材６３がヒータ等を内蔵し、ヒータにより温調する形態であってもよいし、温調媒体とヒータの双方により温調する形態であってもよい。また、ヒータの代わりに、高温の温調媒体を流通させることにより加熱を伴う温調を行ってもよい。なお、抵抗体であるヒータは、タングステンやモリブデン、もしくはこれらの金属のいずれか一種とアルミナやチタン等との化合物から形成される。また、図示例は、基材６３に温調媒体流路６２ａが形成されているが、例えば静電チャック６６が温調媒体流路を有していてもよい。
下チャンバ１３の底板１３ｄの上には、絶縁材料により形成されて内側に段部を有する箱型の台座６８が固定されており、台座６８の段部の上に基板載置台６０が載置される。基材６３の上面には、基板Ｇが直接載置される静電チャック６６が形成されている。静電チャック６６は、アルミナ等のセラミックスを溶射して形成される誘電体被膜であるセラミックス層６４と、セラミックス層６４の内部に埋設されていて静電吸着機能を有する導電層の吸着電極６５とを有する。吸着電極６５は、給電線７４及びスイッチ７６を介して直流電源７５に接続されている。制御部９０により、スイッチ７６がオンされると、直流電源７５から吸着電極６５に直流電圧が印加されることによりクーロン力が発生する。このクーロン力により、基板Ｇが静電チャック６６に静電吸着され、基材６３の上面に載置された状態で保持される。また、スイッチ７６がオフされ、給電線７４から分岐したグランドラインに介在するスイッチ７７がオンされると、吸着電極６５に溜まった電荷がグランドに流れる。このように、基板載置台６０は、基板Ｇを載置する下部電極を形成する。
基材６３には熱電対等の温度センサが配設されており、温度センサによるモニター情報は、制御部９０に随時送信される。制御部９０は、送信された温度のモニター情報に基づいて、基材６３及び基板Ｇの温調制御を実行する。より具体的には、制御部９０により、チラー８１から送り流路８２に供給される温調媒体の温度や流量が調整される。そして、温度調整や流量調整が行われた温調媒体が温調媒体流路６２ａに循環されることにより、基板載置台６０の温調制御が実行される。なお、熱電対等の温度センサは、例えば静電チャック６６に配設されてもよい。
静電チャック６６の外周であって台座６８の上面には、矩形枠状のフォーカスリング６９が載置され、フォーカスリング６９の上面の方が静電チャック６６の上面よりも低くなるよう設定されている。フォーカスリング６９は、アルミナ等のセラミックスもしくは石英等から形成される。
基材６３の下面には、給電部材７０が接続されている。給電部材７０の下端には給電線７１が接続されており、給電線７１はインピーダンス整合を行う整合器７２を介してバイアス源である高周波電源７３に接続されている。基板載置台６０に対して高周波電源７３から例えば２ＭＨｚ～６ＭＨｚの高周波電力が印加されることにより、プラズマ発生用のソース源である高周波電源１９にて生成されたイオンを基板Ｇに引き付けることができる。従って、プラズマエッチング処理においては、エッチングレートとエッチング選択比を共に高めることが可能になる。
基板載置台６０の内部には、外部の図示しない搬送アームとの間で基板Ｇの受け渡しを行うために基板Ｇを昇降させるリフトピン７８が複数、例えば１２本設けられている。図１では簡略化し、２本のリフトピン７８が図示されている。複数のリフトピン７８は、基板載置台６０を貫通し、連結部材を介して伝えられるモータの動力によって上下動する。処理容器の外部へ向けて貫通するリフトピン７８の貫通孔には、底部ベローズが設けられ（図示せず）、処理容器内の真空側と大気方との間の気密を保持する。
制御部９０は、プラズマ処理装置１００の各構成部、例えば、チラー８１、高周波電源１９，７３、直流電源７５、処理ガス供給部４０、ガス排気部５０等の動作を制御する。制御部９０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを有する。ＣＰＵは、メモリの記憶領域に格納されたレシピ（プロセスレシピ）に従い、所定の処理を実行する。レシピには、プロセス条件に対するプラズマ処理装置１００の制御情報が設定されている。制御情報には、例えば、ガス流量や処理容器１０内の圧力、処理容器１０内の温度や基材６３の温度、プロセス時間等が含まれる。
レシピ及び制御部９０が適用するプログラムは、例えば、ハードディスクやコンパクトディスク、光磁気ディスク等に記憶されてもよい。また、レシピ等は、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ、メモリカード等の可搬性のコンピュータによる読み取りが可能な記憶媒体に収容された状態で制御部９０にセットされ、読み出される形態であってもよい。制御部９０はその他、コマンドの入力操作等を行うキーボードやマウス等の入力装置、プラズマ処理装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等の表示装置、及びプリンタ等の出力装置といったユーザーインターフェイスを有している。
［従来の基板離脱方法と剥離帯電］
次に、従来の基板離脱方法と剥離帯電について、図２～図４を参照しながら説明する。図２は、従来の基板離脱方法の一例を示す図である。図３及び図４は、剥離帯電を説明するための図である。
従来の基板離脱方法では、まず図２（ａ）に示すように、吸着電極６５は、給電線７４を介して直流電源７５に接続されている。制御部９０により、スイッチ７６がオンに制御されると、直流電源７５から吸着電極６５に直流電圧が印加される。これによりクーロン力が発生し、基板Ｇが静電チャック６６の上面に静電吸着され、保持される。図２（ａ）の例では、プラズマＰ１による基板Ｇのエッチング時、直流電源７５から吸着電極６５に正の直流電圧が印加され、吸着電極６５上に正電荷が発生し、基板Ｇ上には負電荷が生じる。しかしながら、これに限らず、直流電源７５から吸着電極６５に負の直流電圧が印加された場合には、吸着電極６５上に負電荷が発生し、基板Ｇ上には正電荷が生じる。
基板Ｇをエッチングする際、反応生成物が発生する。反応生成物は、基板Ｇと静電チャック６６との間に入り込み、静電チャック６６の基板載置面上に付着する。基板Ｇの処理回数を重ねるうちに反応生成物は、基板載置面上に堆積する。以下、堆積した反応生成物をデポＲとする。
図３は、デポＲが基板載置面上に堆積している状態を示す。図３の左図は、直流電源７５から吸着電極６５に直流電圧が印加され、基板Ｇが静電チャック６６の上面に静電吸着されている状態である。この状態で基板Ｇにプラズマによるエッチングが行われる。
図３の右図は、エッチング終了後、直流電源７５から吸着電極６５への直流電圧の印加を停止し、リフトピン７８を上昇させて基板Ｇを静電チャック６６から離脱させている状態である。その際、除電用ガスを供給し、除電用ガスのプラズマＰを生成し、プラズマＰの導電性を利用して基板Ｇの表面の電荷を除く除電（以下、「プラズマ除電」ともいう。）を行う。プラズマ除電では、プラズマの存在下においてリフトピン７８を上昇させ、基板Ｇを静電チャック６６から持ち上げる。
基板Ｇのエッチングに使用するエッチングガスは、フッ素を含有する。また、基板Ｇのエッチングでは、基板Ｇに形成された有機材料のマスクを介してマスクの下地の絶縁膜をエッチングする。絶縁膜としては、ＳｉＯ２膜、ＳｉＮ膜等がある。エッチング時にマスクの一部が削られる。この結果、静電チャック６６の基板載置面上に堆積するデポＲは、エッチングガス中のフッ素及びマスクに含まれる炭素を含む。
図４は、物質間の摩擦帯電列を示す。矢印の下に記載された物質は、矢印の左に行くほど正（＋）に帯電し易く、右に行くほど負（－）に帯電し易いことを示す。たとえば、「ガラス」と「ポリテトラフルオロエチレン（四フッ化エチレン(CF2=CF2)）」の組合せでは、「ガラス」は正（＋）に帯電し易く、「ポリテトラフルオロエチレン」は、負（－）に帯電し易い。また、いずれの物質とも摩擦帯電列で示されている同じ極性側、例えば左側の正（＋）に近い位置にある場合、相対的に左側にある物質が正（＋）に帯電し、相対的に右側にある物質が負（－）に帯電する。例えば、「ガラス」と「毛皮」の組合せでは、「ガラス」が正（＋）に帯電し、「毛皮」が負（－）に帯電する。剥離帯電は接触した２つの物質を引き離すときに夫々の物質が帯電することにより発生するものであり、その時に発生する帯電の極性は上記の摩擦帯電列に示された物質と極性との関係に基づく。
以上から、図３に示すように、直流電源７５から吸着電極６５に印加する直流電圧を停止し、基板Ｇ上の負電荷を、プラズマを介してグランドに流しながら除電し、リフトピン７８を上昇させたとき、基板ＧとデポＲとの間に剥離帯電が生じる。図３の基板離脱時には、基板Ｇの「ガラス」と基板載置面上のＣとＦとを含む「デポＲ」との間の剥離帯電であるから、図４に示すように基板Ｇは正に帯電し、デポＲは負に帯電する。ここで「デポＲ」は必ずしもポリテトラフルオロエチレンであるとは限らないが、ともにＣとＦを含む組成であることから、同様の電気的性質を有するであろうと推察される。
静電チャック６６に残留する残留電荷と剥離帯電によるデポＲ上の負電荷とは発生原因が異なる。静電チャック６６に残留する残留電荷は、直流電源７５から吸着電極６５に印加する直流電圧によって生じ、吸着電極６５に印加する直流電圧の正負によって残留電荷の正負は変わる。プラズマ除電時には、例えばプラズマ処理時に直流電源７５から吸着電極６５に印加した直流電圧と極性が逆であって大きさが同一の直流電圧を吸着電極６５に印加し、基板Ｇ上の残留電荷を、プラズマを介してグランドに流しながら除電する。
一方、基板離脱時に生じる剥離帯電は、物質の電気的特性に依存し、剥離した物質の組合せに基づく帯電である。よって、直流電源７５から吸着電極６５に印加した直流電圧の正負にかかわらず、図４の摩擦帯電例に示すように、基板Ｇは常に「正」に帯電し、デポＲは常に「負」に帯電する。
よって、本実施形態に係る基板離脱方法では、リフトピン７８により基板Ｇを剥離時又は剥離後、デポＲ上の負電荷を除去するために、直流電源７５から吸着電極６５に負の直流電圧を印加する。これにより、デポＲ上の負電荷と中和させる正電荷を静電チャック６６の表面に生じさせる。この結果、デポＲ上の負電荷を中和させ、除去することができる。これにより、次の基板Ｇの吸着時にデポＲ上の負電荷によって基板Ｇの吸着力が低くなることを回避し、基板Ｇが剥がれることを抑制できる。
つまり、図２に示す従来の基板離脱方法では、図２（ｂ）に示す直流電源７５から吸着電極６５に印加する直流電圧を停止した後、図２（ｃ）に示すリフトピン７８を上昇させながら除電用ガスのプラズマ（以下、「除電用プラズマＰ２」ともいう。）によるプラズマ除電を行う。ここでは、基板Ｇ上の残留電荷が除電される。しかし、リフトピン７８により基板Ｇを剥離時に発生する剥離帯電によるデポＲ上の負電荷は残ってしまう。デポＲ上に負電荷が残ったまま次の基板Ｇが基板載置面上に載置されると、図２（ｄ）に示すように、次の基板Ｇの処理時に直流電源７５から吸着電極６５に印加する正の直流電圧に対して発生した吸着電極６５上の正電荷の一部と、デポＲ上の負電荷とが引き合う。これにより、吸着電極６５上の正電荷と引き合う基板Ｇ上の負電荷が不足して吸着力が低下する。この結果、基板Ｇが静電チャック６６から剥がれ易くなる。また、基板Ｇの温調効率を向上させるために基板Ｇと静電チャック６６との間には伝熱ガスが充填されているが、吸着電極６５による吸着力が低下するために、基板Ｇと静電チャック６６との間から許容範囲以上の伝熱ガスが漏れる課題が生じる。
これに対して、プラズマ処理装置１００内に基板Ｇを載置していない状態で、フッ素系ガスを供給し、フッ素系ガスのプラズマを生成することで、クリーニングにより静電チャック６６上のデポＲを除去することが考えられる。しかし、この場合、基板載置台６０の基板載置面も同時にプラズマに暴露させることで劣化し、基板載置台６０の寿命を縮めることになる。
そこで、以下に説明する一実施形態に係る基板離脱方法では、図５に示すように、（ａ）エッチング、（ｂ）直流電圧オフ、（ｃ）リフトピンアップによる除電、（ｄ）次の基板Ｇのエッチングを行う。図５（ａ）及び（ｂ）の処理は、図２（ａ）及び（ｂ）に示す従来の基板離脱方法と同じである。図５（ｂ）の直流電圧をオフした後、図５（ｃ）に示すように、プラズマ除電中に直流電源７５から吸着電極６５に負の直流電圧を印加する。これにより、デポＲ上の剥離帯電の負電荷を除去できる。この結果、図５（ｄ）に示すように、次の基板Ｇの処理時に基板Ｇを静電チャック６６に吸着させるときの吸着力の低下を回避し、基板Ｇの剥離を抑制することができる。
[基板離脱方法]
本実施形態に係る基板離脱方法ＭＴについて、図６を参照しながら説明する。図６は、一実施形態に係る基板離脱方法ＭＴを示すフローチャートである。本方法ＭＴは、制御部９０の制御によりプラズマ処理装置１００にて実行される。
本方法ＭＴが開始されると、有機材料のマスクとその下地の絶縁膜とが積層された基板Ｇを下チャンバ１３内に搬入し、静電チャック６６の基板載置面上に載置する（ステップＳ１）。
次に、直流電源７５から吸着電極６５に正の直流電圧を印加し、基板Ｇを静電チャック６６に吸着する（ステップＳ２）。次に、処理ガス供給源４４からフッ素含有ガスを供給し、高周波電源１９から高周波電力を印加し、フッ素含有ガスのプラズマを生成し（ステップＳ３）、フッ素含有ガスのプラズマにより基板Ｇ上の絶縁膜をエッチングする（ステップＳ４）。この時点では、図５（ａ）に示すように、スイッチ７６をオンして直流電源７５から吸着電極６５に正の直流電圧を印加する。このときスイッチ７７はオフに制御されている。フッ素含有ガスのプラズマＰ１により、基板Ｇ上の有機材料のマスクを介して絶縁膜がエッチングされる。
次に、絶縁膜のエッチングを終了するかを判定する（ステップＳ５）。例えば、ＥＰＤ（終点検出）等の方法によりエッチングを終了するかを判定できる。絶縁膜のエッチングを終了しないと判定された場合、ステップＳ４に戻り、基板Ｇのエッチングを続ける。一方、絶縁膜のエッチングを終了すると判定された場合、フッ素含有ガスの供給を停止し、高周波電力の印加を停止し、スイッチ７６をオフに制御して吸着電極６５への正の直流電圧の印加を停止し、エッチングを終了する（ステップＳ６）。この時点では、図５（ｂ）に示すように、スイッチ７６をオフに制御して吸着電極６５への正の直流電圧の印加を停止する。スイッチ７７はオンに制御され、吸着電極６５上の正電荷はグランドに流れる。
次に、処理ガス供給源４４から除電用ガスを供給し、高周波電源１９から高周波電力を印加し、除電用プラズマを生成する（ステップＳ７）。除電用ガスの一例としては、Ｏ２ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスが挙げられる。なお、ステップ７における高周波電力は、高周波電源１９から印加される高周波電力であり、高周波電源７３からは高周波電力を印加しない。
次に、リフトピン７８を上昇させ、基板Ｇを静電チャック６６から離脱する（ステップＳ８）。この時点では、図５（ｃ）に示すように、除電用プラズマＰ２の導電性を利用して基板Ｇ表面の残留電荷を除くプラズマ除電を行いながら、基板Ｇは、リフトピン７８により静電チャック６６の基板載置面から離脱する。次に、直流電源７５から吸着電極６５に負の直流電圧を印加し、デポＲ上の負電荷を除去する（ステップＳ９）。この結果、デポＲ上の負電荷が除去されているため、図５（ｄ）に示すように、次の基板Ｇを搬入し、静電吸着させるときにデポＲ上の負電荷による吸着力の低下を防ぎ、基板Ｇが静電チャック６６から剥がれ易くなることを抑制できる。これにより、基板Ｇと静電チャック６６との間から漏れる伝熱ガスの漏れ量が許容範囲を超えることを防止できる。
次に、除電用ガスの供給を停止し、高周波電力の印加を停止し、除電用プラズマの生成を停止する（ステップＳ１０）。次に、直流電源７５から吸着電極６５への負の直流電圧の印加を停止する（ステップＳ１１）。これにより、本方法ＭＴを終了する。
なお、上記の説明では、ステップＳ８の処理後にステップＳ９の処理を実行したが、ステップＳ８の処理とステップＳ９の処理とは並行して実行してもよい。例えばステップＳ８の処理が開始され、基板Ｇが基板載置面から剥離された後にステップＳ９の処理を実行してもよい。ステップＳ８の処理とステップＳ９の処理とは同時に開始してもよい。つまり、ステップＳ９の処理は、ステップＳ８の処理と同時又はステップＳ８の処理が開始された後に開始することができる。
以上に説明したように、本実施形態の基板離脱方法によれば、基板の静電吸着力の低下を回避することができる。これより、基板の剥がれを抑制することができる。また、基板と静電チャックとの間に供給される伝熱ガスの漏れ量を許容範囲内にすることができる。
なお、基板Ｇを静電チャック６６から離脱する工程は、制御部９０は、リフトピン７８を静電チャック６６の基板載置面から３０ｍｍ以上の高さまで上昇させるように制御してもよい。これにより、除電用プラズマが基板Ｇの裏面まで回り込み易くなる。これにより、基板Ｇの裏面の電荷及びデポＲ上の負電荷をより除去し易くすることができる。
今回開示された一実施形態に係る基板離脱方法及びプラズマ処理装置は、すべての点において例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
本開示のプラズマ処理装置は、Atomic Layer Deposition(ALD)装置、Capacitively Coupled Plasma(CCP)、Inductively Coupled Plasma(ICP)、Radial Line Slot Antenna(RLSA)、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR)、Helicon Wave Plasma(HWP)のいずれのタイプのプラズマ処理装置にも適用可能である。
また、プラズマ処理装置は、エッチングに限られず、プラズマを用いて基板に成膜処理等の所定のプラズマ処理を行う装置であれば適用可能である。
１０ 処理容器
１２ 上チャンバ
１２ａ 天井
１３ 下チャンバ
１３ａ 側壁
１３ｄ 底板
１３ｆ 排気口
３０ シャワーヘッド
５０ ガス排気部
６０ 基板載置台
６５ 吸着電極
６６ 静電チャック
７４ 給電線
７５ 直流電源
７８ リフトピン
９０ 制御部
１００ プラズマ処理装置
Ｇ 基板
Ｓ 処理室

Claims (7)

  1. 処理容器の内部の静電チャックに埋設された吸着電極に直流電圧を印加することにより静電吸着された基板を前記静電チャックから離脱させる方法であって、
    プラズマ処理を施した前記基板が前記静電チャックに静電吸着された状態において、前記処理容器の内部に除電用ガスを供給し、該除電用ガスのプラズマを生成する工程と、
    前記除電用ガスのプラズマを維持しながら、リフトピンにより前記基板を上昇させ、前記静電チャックから離脱する工程と、
    前記吸着電極に負の直流電圧を印加する工程と、
    を有する基板離脱方法。
  2. 前記除電用ガスのプラズマを生成する工程の前に、前記プラズマ処理において前記吸着電極に印加した直流電圧を停止する工程を有する、
    請求項１に記載の基板離脱方法。
  3. 前記プラズマ処理は、フッ素含有ガスを供給し、該フッ素含有ガスのプラズマによって、有機材料で形成されたマスクを介して前記基板の上の所与の膜をエッチングする処理である、
    請求項１又は２に記載の基板離脱方法。
  4. 前記吸着電極に負の直流電圧を印加する工程を実行している間に、前記除電用ガスのプラズマを停止する工程を有する、
    請求項１～３のいずれか一項に記載の基板離脱方法。
  5. 前記吸着電極に負の直流電圧を印加する工程は、前記基板を前記静電チャックから離脱する工程を実行している間に実行される、
    請求項１～４のいずれか一項に記載の基板離脱方法。
  6. 前記基板を前記静電チャックから離脱する工程は、前記リフトピンを前記静電チャックの基板載置面から３０ｍｍ以上の高さまで上昇させる、
    請求項１～５のいずれか一項に記載の基板離脱方法。
  7. 処理容器と、前記処理容器の内部に配置される静電チャックと、前記静電チャックに埋設された吸着電極に直流電圧を印加することにより基板を静電吸着させるように制御する制御部と、を有するプラズマ処理装置であって、
    前記制御部は、
    プラズマ処理を施した前記基板が前記静電チャックに静電吸着された状態において、前記処理容器の内部に除電用ガスを供給し、該除電用ガスのプラズマを生成する工程と、
    前記除電用ガスのプラズマを維持しながら、リフトピンにより前記基板を上昇させ、前記静電チャックから離脱する工程と、
    前記吸着電極に負の直流電圧を印加する工程と、
    を制御する、プラズマ処理装置。
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