JP2022176155A - プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】静電チャックに基板が吸着することを確認した後にプラズマ処理を開始する。【解決手段】プラズマ処理装置は、静電チャックと、第１のスイッチと、第２のスイッチと、制御部とを備える。静電チャックは、プラズマ処理される基板を、内部の電極に印加された電圧により吸着する。第１のスイッチは、電源と電極との間の配線に設けられている。第２のスイッチは、検出器と電極との間の配線に設けられている。制御部は、第１のスイッチおよび第２のスイッチを閉状態に制御し、電源に第１の電圧を出力させ、検出器によって第１の電圧が検出された場合に、第１のスイッチおよび第２のスイッチが閉状態になっていると判定する。また、制御部は、第１のスイッチおよび第２のスイッチが閉状態になっていると判定された後に、第１のスイッチおよび第２のスイッチを開状態に制御して電極をフローティング状態に制御した状態でプラズマを用いた基板の処理を開始する。【選択図】図１

Description

本開示の種々の側面および実施形態は、プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関する。

例えば下記特許文献１には、処理対象の基板を吸着保持する静電チャックに設けられた電極と、当該電極に直流電圧を印加する直流電源との間にスイッチが設けられたプラズマ処理装置が開示されている。

特開２０１９－４６９９７号公報

本開示は、静電チャックに基板が吸着することを確認した後にプラズマ処理を開始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。

本開示の一側面は、プラズマ処理装置であって、静電チャックと、第１のスイッチと、第２のスイッチと、制御部とを備える。静電チャックは、チャンバ内に設けられ、内部に電極を有し、電極に印加された電圧によりプラズマを用いて処理される基板を吸着する。第１のスイッチは、電極に電圧を供給する電源と、電極との間の配線に設けられている。第２のスイッチは、電極の電圧を検出する検出器と、電極との間の配線に設けられている。制御部は、第１のスイッチおよび第２のスイッチを閉状態に制御し、電源から予め定められた大きさの第１の電圧が出力されるように電源を制御し、検出器によって第１の電圧が検出された場合に、第１のスイッチおよび第２のスイッチが閉状態になっていると判定する第１の判定処理を実行する。また、制御部は、第１のスイッチおよび第２のスイッチが閉状態になっていると判定された後に、第１のスイッチおよび第２のスイッチを開状態に制御して電極をフローティング状態に制御した状態でプラズマを用いた基板の処理を開始する。

本開示の種々の側面および実施形態によれば、静電チャックに基板が吸着することを確認した後にプラズマ処理を開始することができる。

図１は、本開示の一実施形態におけるプラズマ処理システムの一例を示す図である。 図２は、本開示の一実施形態におけるプラズマ処理方法の一例を示すフローチャートである。 図３は、本開示の一実施形態におけるプラズマ処理方法の一例を示すフローチャートである。 図４は、制御の手順の一例を示すタイムチャートである。 図５は、第１のスイッチおよび第２のスイッチの状態の一例を示す図である。 図６は、第１のスイッチおよび第２のスイッチの状態の一例を示す図である。 図７は、第１のスイッチおよび第２のスイッチの状態の一例を示す図である。 図８は、制御の手順の他の例を示すタイムチャートである。 図９は、制御の手順の他の例を示すタイムチャートである。

以下に、開示されるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により、開示されるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法が限定されるものではない。

ところで、静電チャック内の電極と、電極に電圧を印加する電源との間の配線に設けられたスイッチが開状態のまま故障した場合、電極に所望の大きさの電圧が印加されない。電極に所望の大きさの電圧が印加されない場合、電極に所望の大きさの静電気力が発生せず、基板が静電チャックに吸着されない。これにより、プラズマを用いて基板の処理が行われた場合に、静電チャックに対して基板が移動する場合があり、基板に対する処理の精度が低下する場合がある。

そこで、本開示は、静電チャックに基板が吸着することを確認した後にプラズマ処理を開始することができる技術を提供する。

［プラズマ処理システム１００の構成］
以下に、プラズマ処理システム１００の構成例について説明する。図１は、本開示の一実施形態におけるプラズマ処理システム１００の一例を示す図である。プラズマ処理システム１００は、容量結合型のプラズマ処理装置１および制御部２を含む。プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０、ガス供給部２０、電源３０、および排気システム４０を含む。また、プラズマ処理装置１は、基板支持部１１およびガス導入部を含む。ガス導入部は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理チャンバ１０内に導入するように構成される。ガス導入部は、シャワーヘッド１３を含む。基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０内に配置されている。シャワーヘッド１３は、基板支持部１１の上方に配置されている。一実施形態において、シャワーヘッド１３は、プラズマ処理チャンバ１０の天部（Ceiling）の少なくとも一部を構成する。

プラズマ処理チャンバ１０は、シャワーヘッド１３、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０ａ、および基板支持部１１により規定されたプラズマ処理空間１０ｓを有する。プラズマ処理チャンバ１０は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓに供給するための少なくとも１つのガス供給口と、プラズマ処理空間１０ｓからガスを排出するための少なくとも１つのガス排出口とを有する。側壁１０ａは接地されている。シャワーヘッド１３および基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０の筐体とは電気的に絶縁されている。

基板支持部１１は、本体部１１１およびリングアセンブリ１１２を含む。本体部１１１は、基板Ｗを支持するための中央領域である基板支持面１１１ａと、リングアセンブリ１１２を支持するための環状領域であるリング支持面１１１ｂとを有する。基板Ｗはウエハと呼ばれることもある。本体部１１１のリング支持面１１１ｂは、平面視で本体部１１１の基板支持面１１１ａを囲んでいる。基板Ｗは、本体部１１１の基板支持面１１１ａ上に配置され、リングアセンブリ１１２は、本体部１１１の基板支持面１１１ａ上の基板Ｗを囲むように本体部１１１のリング支持面１１１ｂ上に配置されている。

一実施形態において、本体部１１１は、静電チャック１１１０および基台１１１１を含む。基台１１１１は、導電性部材を含む。基台１１１１の導電性部材は下部電極として機能する。静電チャック１１１０は、基台１１１１の上に配置されている。静電チャック１１１０の上面は、基板支持面１１１ａである。静電チャック１１１０には、電極１１１０ａが設けられている。電極１１１０ａには、配線１１３を介して可変直流電源１１５が接続されている。配線１１３には、第１のスイッチ１１４が設けられている。電極１１１０ａは、第１のスイッチ１１４が閉状態になることで可変直流電源１１５から印加される直流電圧によって、基板支持面１１１ａに静電気力を発生させる。これにより、静電チャック１１１０は、基板支持面１１１ａの上に配置された基板Ｗを吸着する。基板Ｗを静電チャック１１１０に吸着させる場合には、可変直流電源１１５から予め定められた大きさの第１の電圧（以下、Ｈ電圧と記載する場合がある）が電極１１１０ａに印加される。

また、本実施形態では、基板Ｗが静電チャック１１１０に吸着された後、第１のスイッチ１１４が開状態に制御されることにより、電極１１１０ａはフローティングの状態にされる。フローティングの状態では、電極１１１０ａにおいて、フローティングの状態になる直前まで電極１１１０ａに溜まっていた電荷が維持される。そして、電極１１１０ａがフローティング状態にされた後に、プラズマを用いた基板Ｗのプラズマ処理が実行される。電極１１１０ａがフローティングの状態でプラズマ処理が実行されることにより、プラズマ処理中において基板Ｗの過剰な帯電が抑制される。また、電極１１１０ａがフローティングの状態でプラズマ処理が実行されることにより、プラズマ処理中において基板Ｗと静電チャック１１１０との間の過剰な吸着力が抑制される。

また、電極１１１０ａには、配線１１６を介して検出器１１８が接続されている。配線１１６には、第２のスイッチ１１７が設けられている。検出器１１８は、第２のスイッチ１１７が閉状態になった場合に、配線１１６を介して電極１１１０ａの電圧の大きさを検出する。例えば、検出器１１８は、基板Ｗに対するプラズマ処理の終了後に電極１１１０ａの除電が行われた後に、電極１１１０ａの電圧を検出する。制御部２は、検出器１１８によって検出された電極１１１０ａの電圧の大きさが第１の電圧よりも低い第２の電圧（以下、Ｌ電圧と記載する場合がある）である場合に、除電が完了したと判定し、プラズマ処理が終了した基板Ｗの搬出を開始する。

ここで、第２のスイッチ１１７が設けられておらず、電極１１１０ａと検出器１１８とが配線１１６を介して常時接続されているとすれば、フローティング状態の電極１１１０ａに溜まっていた電荷が配線１１６および検出器１１８を介して漏洩する。電極１１１０ａに溜まっていた電荷が配線１１６および検出器１１８を介して漏洩すると、電極１１１０ａに溜まっている電荷が減少するため、プラズマ処理中において、基板Ｗと静電チャック１１１０との間の吸着力が減少する。これにより、静電チャック１１１０に対して基板Ｗの位置を予め定められた位置に維持することが難しくなる。

そこで、本実施形態では、配線１１６に第２のスイッチ１１７が設けられ、電極１１１０ａの電圧の検出が必要な場合にのみ第２のスイッチ１１７が閉状態に制御される。特に、プラズマ処理中では、第２のスイッチ１１７が開状態に制御される。これにより、プラズマ処理中において、フローティング状態の電極１１１０ａに溜まっている電荷の減少が抑制され、基板Ｗと静電チャック１１１０との間の吸着力の減少が抑制される。これにより、静電チャック１１１０に対して基板Ｗの位置を予め定められた位置に維持することが可能となる。

しかし、第１のスイッチ１１４が開状態で故障している場合、制御部２が第１のスイッチ１１４を閉状態に制御しても、第１のスイッチ１１４が閉状態とはならない。以下では、閉状態に制御されたにもかかわらず、開状態のままになっているスイッチの状態をオープン故障と記載する。第１のスイッチ１１４がオープン故障になっている場合、電極１１１０ａに電圧が印加されず、基板Ｗが静電チャック１１１０に吸着されない。基板Ｗが静電チャック１１１０に吸着されるためには、第１のスイッチ１１４がオープン故障ではないことを確認し、第１のスイッチ１１４がオープン故障である場合、プラズマ処理を中止する等の対処を行う必要がある。そこで、本実施形態では、プラズマ処理が開始される前に、第１のスイッチ１１４がオープン故障ではないことを確認する。

また、第１のスイッチ１１４が閉状態で故障している場合、制御部２が第１のスイッチ１１４を開状態に制御しても、第１のスイッチ１１４が開状態とならない。以下では、開状態に制御されたにもかかわらず、閉状態のままになっているスイッチの状態をクローズ故障と記載する。第１のスイッチ１１４がクローズ故障になっている場合、電極１１１０ａをフローティングの状態にすることができず、プラズマ処理中において基板Ｗが過剰に帯電したり、基板Ｗと静電チャック１１１０との間に過剰な吸着力が発生する場合がある。基板Ｗと静電チャック１１１０との間に過剰な吸着力が発生すると、基板Ｗと静電チャック１１１０との間の摩擦によりパーティクルが発生する。また、基板Ｗが過剰に帯電すると、基板Ｗにパーティクルが付着しやすくなる。そのため、第１のスイッチ１１４がクローズ故障ではないことを確認する必要がある。そして、第１のスイッチ１１４がクローズ故障である場合、プラズマ処理を中止する等の対処を行う必要がある。そこで、本実施形態では、第１のスイッチ１１４がクローズ故障ではないことを確認する。

リングアセンブリ１１２は、１または複数の環状部材を含む。１または複数の環状部材のうち少なくとも１つはエッジリングである。また、図示は省略するが、基板支持部１１は、静電チャック１１１０、リングアセンブリ１１２、および基板Ｗのうち少なくとも１つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、伝熱媒体、流路、またはこれらの組み合わせを含んでもよい。流路には、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。また、基板支持部１１は、基板Ｗと基板支持面１１１ａとの間に伝熱ガスを供給するように構成された伝熱ガス供給部を含んでもよい。

シャワーヘッド１３は、ガス供給部２０からの少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓ内に導入するように構成される。シャワーヘッド１３は、少なくとも１つのガス供給口１３ａ、少なくとも１つのガス拡散室１３ｂ、および複数のガス導入口１３ｃを有する。ガス供給口１３ａに供給された処理ガスは、ガス拡散室１３ｂを通過して複数のガス導入口１３ｃからプラズマ処理空間１０ｓ内に導入される。また、シャワーヘッド１３は、導電性部材を含む。シャワーヘッド１３の導電性部材は上部電極として機能する。なお、ガス導入部は、シャワーヘッド１３に加えて、側壁１０ａに形成された１または複数の開口部に取り付けられる１または複数のサイドガス注入部（ＳＧＩ：Side Gas Injector）を含んでもよい。

ガス供給部２０は、少なくとも１つのガスソース２１および少なくとも１つの流量制御器２２を含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスを、対応するガスソース２１から対応する流量制御器２２を介してシャワーヘッド１３に供給するように構成されている。各流量制御器２２は、例えばマスフローコントローラまたは圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスの流量を変調またはパルス化する１またはそれ以上の流量変調デバイスを含んでもよい。

電源３０は、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介してプラズマ処理チャンバ１０に結合されるＲＦ（Radio Frequency）電源３１を含む。ＲＦ電源３１は、ソースＲＦ信号およびバイアスＲＦ信号のような少なくとも１つのＲＦ信号を、基板支持部１１の導電性部材、シャワーヘッド１３の導電性部材、またはその両方に供給するように構成されている。これにより、プラズマ処理空間１０ｓに供給された少なくとも１つの処理ガスからプラズマが形成される。従って、ＲＦ電源３１は、プラズマ処理チャンバ１０において１またはそれ以上の処理ガスからプラズマを生成するように構成されるプラズマ生成部の少なくとも一部として機能し得る。また、バイアスＲＦ信号を基板支持部１１の導電性部材に供給することにより、基板Ｗにバイアス電位が発生し、形成されたプラズマ中のイオン成分を基板Ｗに引き込むことができる。

一実施形態において、ＲＦ電源３１は、第１のＲＦ生成部３１ａおよび第２のＲＦ生成部３１ｂを含む。第１のＲＦ生成部３１ａは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して基板支持部１１の導電性部材、シャワーヘッド１３の導電性部材、またはその両方に結合され、プラズマ生成用のソースＲＦ信号を生成するように構成される。ソースＲＦ信号は、ソースＲＦ電力と呼んでもよい。一実施形態において、ソースＲＦ信号は、１３ＭＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数の信号を有する。一実施形態において、第１のＲＦ生成部３１ａは、異なる周波数を有する複数のソースＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１または複数のソースＲＦ信号は、基板支持部１１の導電性部材、シャワーヘッド１３の導電性部材、またはその両方に供給される。

第２のＲＦ生成部３１ｂは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して基板支持部１１の導電性部材に結合され、バイアスＲＦ信号を生成するように構成される。バイアスＲＦ信号は、バイアスＲＦ電力と呼んでもよい。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、ソースＲＦ信号よりも低い周波数を有する。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、４００ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数の信号を有する。一実施形態において、第２のＲＦ生成部３１ｂは、異なる周波数を有する複数のバイアスＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１または複数のバイアスＲＦ信号は、基板支持部１１の導電性部材に供給される。また、種々の実施形態において、ソースＲＦ信号およびバイアスＲＦ信号のうち少なくとも１つはパルス化されてもよい。

また、電源３０は、プラズマ処理チャンバ１０に結合されるＤＣ（Direct Current）電源３２を含んでもよい。ＤＣ電源３２は、第１のＤＣ生成部３２ａおよび第２のＤＣ生成部３２ｂを含む。一実施形態において、第１のＤＣ生成部３２ａは、基板支持部１１の導電性部材に接続され、第１のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第１のＤＣ信号は、基板支持部１１の導電性部材に印加される。他の実施形態において、第１のＤＣ信号は、静電チャック１１１０内の電極１１１０ａのような他の電極に印加されてもよい。一実施形態において、第２のＤＣ生成部３２ｂは、シャワーヘッド１３の導電性部材に接続され、第２のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第２のＤＣ信号は、シャワーヘッド１３の導電性部材に印加される。種々の実施形態において、第１および第２のＤＣ信号のうち少なくとも１つはパルス化されてもよい。なお、第１のＤＣ生成部３２ａおよび第２のＤＣ生成部３２ｂは、ＲＦ電源３１に加えて設けられてもよく、第１のＤＣ生成部３２ａが第２のＲＦ生成部３１ｂに代えて設けられてもよい。

排気システム４０は、例えばプラズマ処理チャンバ１０の底部に設けられたガス排出口１０ｅに接続され得る。排気システム４０は、圧力調整弁および真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁によって、プラズマ処理空間１０ｓ内の圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ、またはこれらの組み合わせを含んでもよい。

制御部２は、本開示において述べられる種々の工程をプラズマ処理装置１に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部２は、ここで述べられる種々の工程を実行するようにプラズマ処理装置１の各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御部２の一部または全部がプラズマ処理装置１に含まれてもよい。制御部２は、例えばコンピュータ２ａを含んでもよい。コンピュータ２ａは、例えば、処理部２ａ１、記憶部２ａ２、および通信インターフェイス２ａ３を含んでもよい。処理部２ａ１は、記憶部２ａ２に格納されたプログラムに基づいて種々の制御動作を行うように構成され得る。処理部２ａ１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含んでもよい。記憶部２ａ２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、またはこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェイス２ａ３は、ＬＡＮ（Local Area Network）等の通信回線を介してプラズマ処理装置１との間で通信を行う。

［プラズマ処理方法］
図２および図３は、本開示の一実施形態におけるプラズマ処理方法の一例を示すフローチャートである。図２および図３に例示された各処理は、制御部２がプラズマ処理装置１の各部を制御することにより実現される。以下では、図４に例示されたタイムチャートを参照しながら説明する。

なお、図２および図３に例示されたプラズマ処理方法では、初期状態（図４に例示された期間（ａ１））において、第１のスイッチ１１４が閉状態に制御され、第２のスイッチ１１７が開状態に制御され、可変直流電源１１５からＬ電圧が出力されている。そのため、図４に例示された期間（ａ１）に示されるように、静電チャック１１１０内の電極１１１０ａの電圧はＬ電圧であり、検出器１１８により検出される電圧もＬ電圧である。なお、図４の例では、各スイッチの閉状態が「ＯＮ」、開状態が「ＯＦＦ」と記載されている。

まず、制御部２は、図示しない搬送装置を制御し、プラズマ処理チャンバ１０内への基板Ｗの搬入を開始する（Ｓ１００）。

次に、制御部２は、可変直流電源１１５の出力電圧をＨ電圧に制御する（Ｓ１０１）。ステップＳ１０１の処理は、工程ａ）の一例である。これにより、図４に例示された期間（ａ２）において、可変直流電源１１５からの出力電圧がＨ電圧となる。ここで、第１のスイッチ１１４が閉状態になっていれば、図４に例示された期間（ａ２）において、静電チャック１１１０内の電極１１１０ａの電圧はＨ電圧となり、検出器１１８により検出される電圧はＬ電圧となる。一方、第１のスイッチ１１４が開状態になっていれば、図４に例示された期間（ａ２）において、電極１１１０ａの電圧はＬ電圧のままとなり、検出器１１８により検出される電圧もＬ電圧のままである。

次に、制御部２は、検出器１１８によって検出された電圧がＬ電圧か否かを判定する（Ｓ１０２）。第１のスイッチ１１４が閉状態に制御され、かつ、第２のスイッチ１１７が開状態に制御されても、例えば図５に示されるように、第１のスイッチ１１４および第２のスイッチ１１７が閉状態になっている場合、検出器１１８により検出される電圧はＨ電圧となる。図５の例では、第２のスイッチ１１７が開状態に制御されたにもかかわらず、第２のスイッチ１１７が閉状態になっているため、第２のスイッチ１１７は、クローズ故障の状態である。

検出器１１８によって検出された電圧がＨ電圧である場合（Ｓ１０２：Ｎｏ）、第２のスイッチ１１７がクローズ故障であるため、プラズマ処理が開始されることなく図２および図３に例示されたプラズマ処理方法が終了する。

一方、検出器１１８によって検出された電圧がＬ電圧である場合（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、制御部２は、第２のスイッチ１１７を閉状態に制御する（Ｓ１０３）。これにより、図４に例示された期間（ａ３）において、第２のスイッチ１１７が閉状態に制御される。ステップＳ１０３の処理は、工程ｂ）の一例である。なお、ステップＳ１０２において、検出器１１８によって検出された電圧がＬ電圧である場合であっても、例えば図６に示されるように、第１のスイッチ１１４がオープン故障になっている場合がある。あるいは、検出器１１８によって検出された電圧がＬ電圧である場合であっても、例えば図７に示されるように、第１のスイッチ１１４がオープン故障になっており、かつ、第２のスイッチ１１７がクローズ故障になっている場合もある。

次に、制御部２は、検出器１１８によって検出された電圧がＨ電圧か否かを判定する（Ｓ１０４）。検出器１１８によって検出された電圧がＬ電圧である場合（Ｓ１０４：Ｎｏ）、第１のスイッチ１１４および第２のスイッチ１１７の少なくともいずれかがオープン故障になっている。そのため、プラズマ処理が開始されることなく図２および図３に例示されたプラズマ処理方法が終了する。

一方、検出器１１８によって検出された電圧がＨ電圧である場合（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、図４に例示された期間（ａ３）において、制御部２からの制御通りに第１のスイッチ１１４および第２のスイッチ１１７が閉状態になっている。これにより、第１のスイッチ１１４および第２のスイッチ１１７が少なくともオープン故障ではないことが確認される。第１のスイッチ１１４がオープン故障でなければ、可変直流電源１１５から出力された電圧が第１のスイッチ１１４を介して電極１１１０ａに印加され、基板Ｗが静電チャック１１１０に吸着される。第１のスイッチ１１４が少なくともオープン故障ではないことが確認されることで静電チャック１１１０に基板Ｗが吸着することを確認することができる。従って、静電チャック１１１０に基板Ｗが吸着することを確認した後にプラズマ処理を開始することができる。ステップＳ１０４の処理は、第１の判定処理および工程ｃ）の一例である。

次に、制御部２は、第２のスイッチ１１７を開状態に制御する（Ｓ１０５）。ステップＳ１０５では、図４に例示される期間（ａ４）において第２のスイッチ１１７が開状態に制御される。

次に、制御部２は、検出器１１８によって検出された電圧がＬ電圧か否かを判定する（Ｓ１０６）。検出器１１８によって検出された電圧がＨ電圧である場合（Ｓ１０６：Ｎｏ）、第２のスイッチ１１７がクローズ故障であるため、プラズマ処理が開始されることなく図２および図３に例示されたプラズマ処理方法が終了する。これにより、プラズマ処理中において、フローティング状態の電極１１１０ａに溜まっていた電荷が配線１１６および検出器１１８を介して漏洩し、基板Ｗと静電チャック１１１０との間の吸着力が減少することを防止することができる。

一方、検出器１１８によって検出された電圧がＬ電圧である場合（Ｓ１０６：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０４において第１のスイッチ１１４がオープン故障でないことが確認されているので、第２のスイッチ１１７がクローズ故障でないことが確認される。ステップＳ１０６の処理は、第２の判定処理の一例である。

次に、制御部２は、第１のスイッチ１１４を開状態に制御する（Ｓ１０７）。ステップＳ１０７では、図４に例示された期間（ａ５）において第１のスイッチ１１４が開状態に制御される。第１のスイッチ１１４が開状態となることにより、静電チャック１１１０の電極１１１０ａがフローティング状態となる。なお、ステップＳ１０１～Ｓ１０７の処理は、プラズマ処理前の基板Ｗの搬入が行われている間に実行される。

次に、制御部２は、基板Ｗに対してプラズマ処理を実行する（Ｓ１０８）。ステップＳ１０８では、図４に例示された期間（ａ６）において、プラズマ処理が実行される。そして、図４に例示された期間（ａ７）において、プラズマ処理が終了する。ステップＳ１０８の処理は、工程ｄ）の一例である。

次に、制御部２は、第１のスイッチ１１４を閉状態に制御する（Ｓ１０９）。ステップＳ１０４において、第１のスイッチ１１４がオープン故障ではないことが確認されているため、ステップＳ１０９では、図４に例示された期間（ａ８）において第１のスイッチ１１４が閉状態となる。

次に、制御部２は、可変直流電源１１５の出力電圧をＬ電圧に制御する（Ｓ１１０）。ステップＳ１１０では、図４に例示された期間（ａ９）において可変直流電源１１５の出力電圧がＬ電圧に制御される。これにより、電極１１１０ａに溜まっていた電荷が可変直流電源１１５を介して流れ、電極１１１０ａが除電される。本実施形態において、電極１１１０ａが除電されると、電極１１１０ａの電圧は、可変直流電源１１５の出力電圧と同じＬ電圧となる。

次に、制御部２は、第２のスイッチ１１７を閉状態に制御する（Ｓ１１１）。ステップＳ１１１では、図４に例示された期間（ａ１０）において第２のスイッチ１１７が閉状態に制御される。ステップＳ１０４において、第１のスイッチ１１４および第２のスイッチ１１７がオープン故障ではないことが確認されている。そのため、期間（ａ１０）において、第２のスイッチ１１７が閉状態に制御されることにより、検出器１１８は、電極１１１０ａの電圧を検出することができる。

なお、スイッチは、印加される電圧が低い状態で切り替えを行った方がスイッチの寿命が長くなる。図４に例示された期間（ａ９）から（ａ１０）において、第２のスイッチ１１７が開状態から閉状態に切り替えられるが、その際、第２のスイッチ１１７が設けられた配線１１６の電圧はＬ電圧である。これにより、第２のスイッチ１１７の寿命を延ばすことができる。

次に、制御部２は、検出器１１８によって検出された電圧がＬ電圧か否かを判定する（図３のＳ１１２）。ステップＳ１１２の処理は、第３の判定処理の一例である。検出器１１８によって検出された電圧がＨ電圧である場合（Ｓ１１２：Ｎｏ）、電極１１１０ａの除電が十分に行われていないことになる。電極１１１０ａの除電が十分に行われていないと、処理後の基板Ｗが図示しないリフトピン等により静電チャック１１１０から離される場合に、基板Ｗが跳ね上がったり割れたりする場合がある。そのため、制御部２は、プラズマ処理後の基板Ｗの搬出を中止し、図２および図３に例示されたプラズマ処理方法を終了する。

一方、検出器１１８によって検出された電圧がＬ電圧である場合（Ｓ１１２：Ｙｅｓ）、電極１１１０ａの除電が十分に行われているため、制御部２は、プラズマ処理後の基板Ｗの搬出を開始する（Ｓ１１３）。ステップＳ１１３では、リフトピンによって基板Ｗを持ち上げるようにリフトピンを駆動する図示しない駆動部が制御部２によって制御される。

次に、制御部２は、第１のスイッチ１１４および第２のスイッチ１１７を開状態に制御する（Ｓ１１４）。ステップＳ１１４では、図４に例示された期間（ａ１１）において第１のスイッチ１１４および第２のスイッチ１１７が開状態に制御される。

次に、制御部２は、可変直流電源１１５の出力電圧をＨ電圧に制御する（Ｓ１１５）。ステップＳ１１５では、図４に例示された期間（ａ１２）において可変直流電源１１５の出力電圧がＨ電圧に制御される。

次に、制御部２は、第２のスイッチ１１７を閉状態に制御する（Ｓ１１６）。ステップＳ１１６では、図４に例示された期間（ａ１３）において第２のスイッチ１１７が閉状態に制御される。ステップＳ１０４において、第２のスイッチ１１７がオープン故障ではないことが確認されているため、期間（ａ１３）において、第２のスイッチ１１７が閉状態に制御されることにより、検出器１１８は、電極１１１０ａの電圧を検出することができる。

次に、制御部２は、検出器１１８によって検出された電圧がＬ電圧か否かを判定する（Ｓ１１７）。検出器１１８によって検出された電圧がＨ電圧である場合（Ｓ１１７：Ｎｏ）、第１のスイッチ１１４がクローズ故障であるため、次の基板Ｗに対するプラズマ処理を中止し、図２および図３に例示されたプラズマ処理方法を終了する。

一方、検出器１１８によって検出された電圧がＬ電圧である場合（Ｓ１１７：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０４において第２のスイッチ１１７がオープン故障でないことが確認されているので、第１のスイッチ１１４がクローズ故障でないことが確認される。ステップＳ１１７の処理は、第４の判定処理の一例である。

次に、制御部２は、第２のスイッチ１１７を開状態に制御する（Ｓ１１８）。ステップＳ１１８では、図４に例示された期間（ａ１４）において第２のスイッチ１１７が開状態に制御される。

次に、制御部２は、可変直流電源１１５の出力電圧をＬ電圧に制御する（Ｓ１１９）。ステップＳ１１９では、図４に例示された期間（ａ１５）において可変直流電源１１５の出力電圧がＬ電圧に制御される。

次に、制御部２は、第１のスイッチ１１４を閉状態に制御する（Ｓ１２０）。ステップＳ１２０では、図４に例示された期間（ａ１６）において第１のスイッチ１１４が閉状態に制御される。ステップＳ１１４～Ｓ１２０の処理は、プラズマ処理後の基板Ｗの搬出が行われている間に実行される。なお、図４の例では、期間（ａ１４）から（ａ１５）において、可変直流電源１１５の出力電圧がＨ電圧からＬ電圧に切り替えられた後に、期間（ａ１５）から（ａ１６）において、第１のスイッチ１１４が開状態から閉状態に切り替えられる。これにより、第１のスイッチ１１４の寿命を延ばすことができる。

次に、制御部２は、別の基板Ｗに対してプラズマ処理を実行するか否かを判定する（Ｓ１２１）。別の基板Ｗに対してプラズマ処理を実行する場合（Ｓ１２１：Ｙｅｓ）、制御部２は、再び図２のステップＳ１００に示された処理を実行する。一方、別の基板Ｗに対してプラズマ処理を実行しない場合（Ｓ１２１：Ｎｏ）、制御部２は、図２および図３に例示されたプラズマ処理方法を終了する。

以上、第１の実施形態について説明した。上記したように、本実施形態におけるプラズマ処理装置１は、静電チャック１１１０と、第１のスイッチ１１４と、第２のスイッチ１１７と、制御部２とを備える。静電チャック１１１０は、プラズマ処理チャンバ１０内に設けられ、内部に電極１１１０ａを有し、電極１１１０ａに印加された電圧によりプラズマを用いて処理される基板Ｗを吸着する。第１のスイッチ１１４は、電極１１１０ａに電圧を供給する可変直流電源１１５と、電極１１１０ａとの間の配線１１３に設けられている。第２のスイッチ１１７は、電極１１１０ａの電圧を検出する検出器１１８と、電極１１１０ａとの間の配線１１６に設けられている。制御部２は、第１のスイッチ１１４および第２のスイッチ１１７を閉状態に制御し、可変直流電源１１５から予め定められた大きさのＨ電圧が出力されるように可変直流電源１１５を制御し、検出器１１８によってＨ電圧が検出された場合に、第１のスイッチ１１４および第２のスイッチ１１７が閉状態になっていると判定する第１の判定処理を実行する。また、制御部２は、第１のスイッチ１１４および第２のスイッチ１１７が閉状態に制御されていると判定された後に、第１のスイッチ１１４および第２のスイッチ１１７を開状態に制御して電極１１１０ａをフローティング状態に制御した状態でプラズマを用いた基板Ｗの処理を開始する。これにより、静電チャック１１１０に基板Ｗが吸着することを確認した後にプラズマ処理を開始することができる。また、第１のスイッチ１１４および第２のスイッチ１１７がオープン故障ではないことを確認することができる。

また、上記した実施形態において、制御部２は、第２の判定処理を実行する。第２の判定処理では、第１のスイッチ１１４が閉状態に制御され、第２のスイッチ１１７が開状態に制御され、可変直流電源１１５からＨ電圧が出力されるように可変直流電源１１５が制御され、検出器１１８によってＨ電圧よりも低いＬ電圧が検出された場合に、第２のスイッチ１１７が開状態になっていると判定される。これにより、第２のスイッチ１１７がクローズ故障ではないことを確認することができる。

また、上記した実施形態において、制御部２は、第３の判定処理を実行する。第３の判定処理では、プラズマを用いた基板Ｗの処理が終了した後、第１のスイッチ１１４および第２のスイッチ１１７が閉状態に制御され、可変直流電源１１５からＬ電圧が出力されるように可変直流電源１１５が制御され、検出器１１８によってＬ電圧が検出された場合に、電極１１１０ａの除電が完了したと判定される。制御部２は、電極１１１０ａの除電が完了したと判定された後に、リフトピンによって基板Ｗを持ち上げるようにリフトピンを駆動する駆動部を制御する。これにより、プラズマ処理後の基板Ｗの跳ね上がりや割れを防止することができる。

また、上記した実施形態において、制御部２は、第４の判定処理を実行する。第４の判定処理では、第１のスイッチ１１４が閉状態に制御され、可変直流電源１１５からＬ電圧が出力されるように可変直流電源１１５が制御された後に、第１のスイッチ１１４が開状態に制御され、第２のスイッチ１１７が閉状態に制御され、可変直流電源１１５からＨ電圧が出力されるように可変直流電源１１５が制御され、検出器１１８によってＬ電圧が検出された場合に、第１のスイッチ１１４が開状態になっていると判定される。これにより、第１のスイッチ１１４がクローズ故障ではないことを確認することができる。

また、上記した実施形態において、制御部２は、プラズマを用いた処理が行われる前の基板Ｗがプラズマ処理チャンバ１０内に搬入される間に、前記第１の判定処理および前記第２の判定処理を実行する。これにより、複数の基板Ｗに対してプラズマ処理を行う際の処理のスループットを向上させることができる。

また、上記した実施形態において、制御部２は、プラズマを用いた処理が終了した基板Ｗをプラズマ処理チャンバ１０から搬出する間に、第４の判定処理を実行する。これにより、複数の基板Ｗに対してプラズマ処理を行う際の処理のスループットを向上させることができる。

また、上記した実施形態におけるプラズマ処理方法は、工程ａ）、工程ｂ）、工程ｃ）、および工程ｄ）を含む。工程ａ）では、プラズマによって処理される基板Ｗを吸着する静電チャック１１１０の内部に設けられた電極１１１０ａに電圧を供給する可変直流電源１１５から予め定められた大きさのＨ電圧が出力されるように可変直流電源１１５が制御される。工程ｂ）では、電極１１１０ａと可変直流電源１１５との間の配線１１３に設けられた第１のスイッチ１１４、および、電極１１１０ａと電極１１１０ａの電圧を検出する検出器１１８との間の配線１１６に設けられた第２のスイッチ１１７が閉状態に制御される。工程ｃ）では、検出器１１８によってＨ電圧が検出された場合に、第１のスイッチ１１４よび第２のスイッチ１１７が閉状態になっていると判定される。工程ｄ）では、第１のスイッチ１１４および第２のスイッチ１１７が閉状態になっていると判定された後に、第１のスイッチ１１４および第２のスイッチ１１７を開状態に制御して電極１１１０ａをフローティング状態に制御した状態でプラズマを用いた基板Ｗの処理が開始される。これにより、静電チャック１１１０に基板Ｗが吸着することを確認した後にプラズマ処理を開始することができる。また、第１のスイッチ１１４および第２のスイッチ１１７がオープン故障ではないことを確認することができる。

［その他］
なお、本願に開示された技術は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。

例えば、上記した実施形態では、プラズマ処理が終了した後の期間（ａ１３）において、第１のスイッチ１１４が開状態に制御され、第２のスイッチ１１７が閉状態に制御され、可変直流電源１１５の出力電圧がＨ電圧に制御される。そして、検出器１１８によってＬ電圧が検出されるか否かに応じて、第１のスイッチ１１４のクローズ故障が判定された。しかし、開示の技術はこれに限られない。

図８は、制御の手順の他の例を示すタイムチャートである。例えば図８に示されるように、期間（ａ３）の後の期間（ｂ１）において、第２のスイッチ１１７が閉状態に維持されたまま、可変直流電源１１５の出力電圧がＬ電圧に制御される。これにより、電極１１１０ａが除電される。そして、期間（ｂ２）において、第１のスイッチ１１４が開状態に制御され、期間（ｂ３）において、可変直流電源１１５の出力電圧が再びＨ電圧に制御される。そして、期間（ｂ３）において、検出器１１８によりＬ電圧が検出されたか否かに応じて、第１のスイッチ１１４のクローズ故障が判定されてもよい。これにより、プラズマ処理が開始される前に第１のスイッチ１１４のクローズ故障が判定されるため、プラズマ処理が開始される前の期間（ａ５）において、電極１１１０ａを確実にフローティング状態に制御することができる。これにより、プラズマ処理後の基板Ｗの跳ね上がりや割れを防止することができる。

なお、検出器１１８によりＬ電圧が検出されたか否かが判定された後の期間（ｂ４）では、第２のスイッチ１１７が再び開状態に制御される。そして、期間（ｂ５）において、第１のスイッチ１１４が再び閉状態に制御され、可変直流電源１１５から出力された電圧が第１のスイッチ１１４を介して電極１１１０ａに印加される。また、期間（ａ１０）において電極１１１０ａの除電が確認された後、期間（ｂ６）において第２のスイッチ１１７が再び開状態に制御され、初期状態に戻る。期間（ｂ１）～（ｂ５）において実施される処理は、プラズマ処理が行われる前の基板Ｗがプラズマ処理チャンバ１０内に搬入される間に実行されることが好ましい。

また、上記した実施形態では、期間（ａ２）において可変直流電源１１５の出力電圧がＬ電圧からＨ電圧に制御され、その後の期間（ａ３）において、第２のスイッチ１１７が開状態から閉状態に制御される。しかし、開示の技術はこれに限られない。例えば図９に示されるように、期間（ｃ２）において第２のスイッチ１１７が開状態から閉状態に制御され、その後の期間（ｃ３）において、可変直流電源１１５の出力電圧がＬ電圧からＨ電圧に制御されてもよい。これにより、第２のスイッチ１１７の寿命を延ばすことができる。

また、図９に例示された期間（ｃ５）において、可変直流電源１１５の出力電圧がＨ電圧からＬ電圧に制御されることにより、プラズマ処理中は、可変直流電源１１５の出力電圧がＬ電圧に維持されてもよい。

また、図９の例では、プラズマ処理後の期間（ｃ８）において、電極１１１０ａの除電が行われ、期間（ｃ９）において、検出器１１８により除電の確認が行われる。そして、除電の確認が行われた後は、期間（ｃ１０）において第２のスイッチ１１７を閉状態にしたまま第１のスイッチ１１４を開状態に制御し、期間（ｃ１１）において、第１のスイッチ１１４のクローズ故障が判定されてもよい。

また、上記した実施形態では、プラズマ源の一例として、容量結合型プラズマ（ＣＣＰ）を用いて処理を行うプラズマ処理システム１００を説明したが、プラズマ源はこれに限られない。容量結合型プラズマ以外のプラズマ源としては、例えば、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）、マイクロ波励起表面波プラズマ（ＳＷＰ）、電子サイクロトン共鳴プラズマ（ＥＣＰ）、およびヘリコン波励起プラズマ（ＨＷＰ）等が挙げられる。

なお、今回開示された実施形態は全ての点で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。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

Ｗ 基板
１００ プラズマ処理システム
１ プラズマ処理装置
２ 制御部
２ａ コンピュータ
１０ プラズマ処理チャンバ
１０ｓ プラズマ処理空間
１１ 基板支持部
１１１ 本体部
１１１ａ 基板支持面
１１１ｂ リング支持面
１１１０ 静電チャック
１１１０ａ 電極
１１１１ 基台
１１２ リングアセンブリ
１１３ 配線
１１４ 第１のスイッチ
１１５ 可変直流電源
１１６ 配線
１１７ 第２のスイッチ
１１８ 検出器
２０ ガス供給部
３０ 電源
３１ ＲＦ電源
３２ ＤＣ電源
４０ 排気システム

Claims (8)

1. チャンバ内に設けられ、内部に電極を有し、前記電極に印加された電圧によりプラズマを用いて処理される基板を吸着する静電チャックと、
   前記電極に電圧を供給する電源と、前記電極との間の配線に設けられた第１のスイッチと、
   前記電極の電圧を検出する検出器と、前記電極との間の配線に設けられた第２のスイッチと、
   制御部と
   を備え、
   前記制御部は、
   前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチを閉状態に制御し、前記電源から予め定められた大きさの第１の電圧が出力されるように前記電源を制御し、前記検出器によって前記第１の電圧が検出された場合に、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチが閉状態になっていると判定する第１の判定処理を実行し、
   前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチが閉状態になっていると判定された後に、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチを開状態に制御して前記電極をフローティング状態に制御した状態でプラズマを用いた前記基板の処理を開始するプラズマ処理装置。
2. 前記制御部は、
   前記第１のスイッチを閉状態に制御し、前記第２のスイッチを開状態に制御し、前記電源から前記第１の電圧が出力されるように前記電源を制御し、前記検出器によって前記第１の電圧よりも低い第２の電圧が検出された場合に、前記第２のスイッチが開状態になっていると判定する第２の判定処理を実行する請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記制御部は、
   プラズマを用いた前記基板の処理が終了した後、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチを閉状態に制御し、前記電源から前記第２の電圧が出力されるように前記電源を制御し、前記検出器によって前記第２の電圧が検出された場合に、前記電極の除電が完了したと判定する第３の判定処理を実行し、
   前記電極の除電が完了したと判定された後に、リフトピンによって前記基板を持ち上げるように前記リフトピンを駆動する駆動部を制御する請求項２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記制御部は、
   前記第１のスイッチを閉状態に制御し、前記電源から前記第２の電圧が出力されるように前記電源を制御した後に、前記第１のスイッチを開状態に制御し、前記第２のスイッチを閉状態に制御し、前記電源から前記第１の電圧が出力されるように前記電源を制御し、前記検出器によって前記第２の電圧が検出された場合に、前記第１のスイッチが開状態になっていると判定する第４の判定処理を実行する請求項３に記載のプラズマ処理装置。
5. 前記制御部は、
   プラズマを用いた処理が行われる前の前記基板を前記チャンバ内に搬入する間に、前記第１の判定処理および前記第２の判定処理を実行する請求項２に記載のプラズマ処理装置。
6. 前記制御部は、
   プラズマを用いた処理が終了した前記基板を前記チャンバから搬出する間に、前記第４の判定処理を実行する請求項４に記載のプラズマ処理装置。
7. 前記制御部は、
   プラズマを用いた処理が行われる前の前記基板を前記チャンバ内に搬入する間に、前記第４の判定処理を実行する請求項４に記載のプラズマ処理装置。
8. ａ） プラズマによって処理される基板を吸着する静電チャックの内部に設けられた電極に電圧を供給する電源から予め定められた大きさの第１の電圧が出力されるように前記電源を制御する工程と、
   ｂ） 前記電極と前記電源との間の配線に設けられた第１のスイッチ、および、前記電極と前記電極の電圧を検出する検出器との間の配線に設けられた第２のスイッチを閉状態に制御する工程と、
   ｃ） 前記検出器によって前記第１の電圧が検出された場合に、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチが閉状態になっていると判定する工程と、
   ｄ） 前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチが閉状態になっていると判定された後に、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチを開状態に制御して前記電極をフローティング状態に制御した状態でプラズマを用いた前記基板の処理を開始する工程と
   を含むプラズマ処理方法。

Images