JP4493863B2

JP4493863B2 - Plasma processing apparatus, cleaning method thereof, and electrostatic chuck static elimination method

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Publication number: JP4493863B2
Application number: JP2001017276A
Authority: JP
Inventors: 務里吉
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2001-01-25
Filing date: 2001-01-25
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2021-01-25
Also published as: JP2002222799A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置（ＬＣＤ）用のガラス基板等の被処理基板に対してドライ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それに用いられるクリーニング方法および静電チャックの除電方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ＬＣＤ製造プロセスにおいては、被処理基板であるガラス製のＬＣＤ基板に対して、ドライエッチングやスパッタリング、ＣＶＤ（化学気相成長）等のプラズマ処理が多用されている。
【０００３】
このようなプラズマ処理においては、チャンバー内に一対の平行平板電極（上部および下部電極）を配置し、下部電極として機能するサセプタ（載置台）にＬＣＤガラス基板を載置し、処理ガスをチャンバー内に導入するとともに、サセプタに高周波を印加して電極間に高周波電界を形成し、この高周波電界により処理ガスのプラズマを形成して被処理基板に対してプラズマ処理を施す装置が知られている。そして、ＬＣＤガラス基板をサセプタに吸着する機構としてセラミックス等の誘電体部材の内部に電極を配置し電極に直流電圧を印加してクーロン力等の静電力によりＬＣＤガラス基板を吸着する静電チャックが多用されている。
【０００４】
下部電極としてのサセプタの材料としてはアルミニウム等の金属が多用されているが、アルミニウム等は熱膨張係数が大きいため、サセプタを比較的高い温度で温調する必要がある場合には、サセプタと静電チャックの誘電体部材との間の熱膨張差が問題となり、誘電体部材が熱膨張係数の小さいセラミックスの場合にはそれらの熱膨張差に起因して、誘電体部材が割れてしまうおそれがある。特に、近時、ＬＣＤガラス基板に対して一層の大型化の要求が高まっており、一辺が１ｍを超えるような巨大なものが出現しており、熱膨張差に起因する誘電体部材の割れが大きな問題となる。
【０００５】
そこで、このような問題を回避するために、サセプタとして熱膨張係数が小さいカーボンを使用している。これにより、熱膨張差に起因する誘電体部材の割れを回避することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エッチングプロセス等では、処理ガスとして酸素ガスを使用する場合が多いが、カーボンは酸素と反応しやすいため、処理中にサセプタが腐食される。そのため、カーボンは、酸素ガスを用いるプロセスでの使用は困難であり、酸素を用いないプロセスに制限される。また、カーボンは表面が粉状になりやすくこれがパーティクルとなって処理に悪影響を及ぼすおそれがある。
【０００７】
また、サセプタには、サセプタに載置されたＬＣＤガラス基板を精度良く温調するために、熱伝達用のガス、例えばＨｅガスを基板の裏面側に流すためのガス吐出孔が設けられているが、クリーニングや処理後の静電チャックの除電等、サセプタ上にＬＣＤガラス基板が載置されない状態でプラズマを形成する場合には、サセプタのガス吐出孔にプラズマが入り込み腐食作用を受けるため、サセプタの材質にかかわらずガス吐出孔の内壁の腐食が生じてしまう。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、被処理基板を載置する基板載置台にカーボンを用いた場合に、酸素ガスによる腐食が生じ難くかつパーティクルが生じ難いプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【０００９】
また、プラズマ処理装置における基板載置台をプラズマによりクリーニングする際に基板載置台を腐食させ難いクリーニング方法を提供することを目的とする。
【００１０】
さらに、プラズマ処理装置において処理後に静電チャックを除電プラズマにより除電する際に基板載置台を腐食させ難い除電方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、被処理基板が収容されるチャンバーと、前記チャンバー内で被処理基板を載置する基板載置台と、前記チャンバー内に処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、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を具備し、前記基板載置台は、カーボン基材の上面にセラミックス製の静電チャックが配置され、かつカーボン基材の周囲に耐食性膜が被覆されてなり、その下方から表面に向けてガスを供給するガス供給孔を有し、前記カーボン基材におけるガス供給孔の内壁にも耐食性膜が被覆されていることを特徴とするプラズマ処理装置を提供する。
【００１２】
前記カーボン基材は、プラズマ形成用電極として機能するものであってもよい。
【００１３】
また、本発明は、被処理基板が収容されるチャンバーと、前記チャンバー内に配置され、被処理基板を載置するとともに下部電極として機能する基板載置台と、前記基板載置台に対向して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手段と、前記基板載置台または上部電極に高周波電力を印加する高周波電源とを具備し、前記高周波電源からの高周波電力により処理ガスのプラズマを形成し、被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、前記基板載置台は、カーボン基材の上面にセラミックス製の静電チャックが配置されるとともに、その下方から表面に向けてガスを供給するガス供給孔が形成され、前記カーボン基材の周囲および前記カーボン基材におけるガス供給孔の内壁に耐食性膜が被覆されてなることを特徴とするプラズマ処理装置を提供する。
【００１４】
上記いずれのプラズマ処理装置においても、耐食性膜はポリイミドで形成されていることが好ましい。
【００１５】
以上のような本発明に係るプラズマ処理装置によれば、酸素ガスと反応しやすいカーボン基材の周囲にポリイミド等の耐食性膜を被覆したのでカーボン基材の酸素ガスによる腐食の問題およびカーボン基材が粉状となってパーティクルとなることを防止することができる。
【００１６】
そして、基板載置台がその下方から表面に向けてガスを供給するガス供給孔を有する場合に、前記カーボン基材におけるガス供給孔の内壁にも耐食性膜が被覆されることにより、基板載置台に被処理基板が存在しない場合等におけるガス供給孔の内壁の腐食を抑制することができる。このようなガス供給孔内壁への耐食性膜の被覆はスプレーにより比較的容易に行うことができる。
【００１７】
さらに本発明は、被処理基板が収容されるチャンバーと、前記チャンバー内で被処理基板を載置するとともに、その下方から表面に向けてガスを供給するガス供給孔が形成された基板載置台と、前記チャンバー内に処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、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を具備し、前記基板載置台は、カーボン基材の上面にセラミックス製の静電チャックが配置されるとともに、前記カーボン基材の周囲および前記カーボン基材におけるガス供給孔の内壁に耐食性膜が被覆されてなるプラズマ処理装置において前記チャンバー内をクリーニングするクリーニング方法であって、前記基板載置台に基板を載置しない状態で前記ガス供給孔からガスを吐出させながらプラズマにより前記チャンバー内をクリーニングすることを特徴とするクリーニング方法を提供する。
【００１８】
さらにまた本発明は、被処理基板が収容されるチャンバーと、前記チャンバー内で被処理基板を載置するとともに、その下方から表面に向けてガスを供給するガス供給孔が形成され、かつ被処理基板を静電吸着する静電チャックを有する基板載置台と、前記チャンバー内に処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、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を具備し、前記基板載置台は、カーボン基材の上面にセラミックス製の静電チャックが配置されるとともに、前記カーボン基材の周囲および前記カーボン基材におけるガス供給孔の内壁に耐食性膜が被覆されてなるプラズマ処理装置において処理終了後に静電チャックを除電する静電チャックの除電方法であって、処理終了後に静電チャックの直流電源をオフにする工程と、前記処理ガス供給手段から前記チャンバー内に除電用のガスを供給してプラズマを形成する工程と、その後被処理基板を前記基板載置台から上昇させる工程と、前記ガス供給孔からガスを吐出させる工程とを具備することを特徴とする静電チャックの除電方法を提供する。
【００２０】
このような本発明に係るクリーニング方法および除電方法によれば、基板載置台に被処理基板が載置されていない状態でプラズマを形成するが、その際にガス供給孔からガスを吐出させるため、ガス供給孔にプラズマが侵入し難くなり、ガス供給孔の内壁の腐食を有効に防止することができる。
【００２１】
【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は本発明の一実施形態に係る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、図２はその装置のサセプタ周辺を拡大して示す断面図である。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。
【００２２】
このプラズマエッチング装置１は、例えば表面がアルマイト処理（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を有しており、このチャンバー２は接地されている。前記チャンバー２内の底部には角板状の絶縁部材３が設けられており、その上にはアルマイト処理（陽極酸化処理）されたアルミニウムからなるサセプタ支持台４が設けられており、その上にＬＣＤガラス基板（以下、単に基板という）Ｇを載置するとともに下部電極として機能するサセプタ（基板載置台）５が設けられている。サセプタ支持台４の内部には温調媒体通流路（図示せず）が設けられており、この温調媒体通流路に温調水等の温調媒体を通流させることによりサセプタ５を介して基板Ｇを所定温度に制御するようになっている。
【００２３】
サセプタ５は、その上部中央が凸状の角柱状をなしており、カーボンからなる基材５ａと、基材５ａの上方に設けられたアルミナ等のセラミックスからなる誘電体部材６と、基材５ａの誘電体部材６以外の周囲に設けられた耐食性膜７とを有している。誘電体部材６の中には電極６ａが埋設されており、誘電体部材６と電極６ａとにより基板Ｇを静電吸着するための静電チャック８を構成している。電極６ａには給電線９を介して直流電源１０が接続されている。サセプタ支持台４、サセプタ５、静電チャック８の外周には絶縁体からなるフォーカスリング１１が設けられている。
【００２４】
サセプタ５および誘電体部材６には、これらを貫通して垂直に伸びる複数のガス供給孔３２が設けられている。また、サセプタ支持台４の中央には垂直にガス通流孔３４が設けられており、このガス通流孔３４はガス配管３５を介して熱伝達ガス供給機構３６に接続されている。サセプタ支持台４とサセプタ５との間にはガス溜まり３３が設けられており、上記ガス供給孔３２はこのガス溜まり３３から上方へ延びている。これにより、Ｈｅガス等の熱伝達ガスが熱伝達ガス供給機構３６からガス配管３５およびガス通流孔３４を経てガス溜まり３３に至り、そこからガス供給孔３２を介してサセプタ５に載置された基板Ｇの裏面側に供給される。このように熱伝達ガスを基板Ｇの裏面に供給することにより、サセプタ５を介しての基板Ｇの温度制御を高精度で行うことができる。そして、図２に示すように、このガス供給孔３２の内面にも耐食性膜７が形成されている。
【００２５】
耐食性膜７としては、プラズマに対する耐食性を有していればよく、その材料は問わないが、比較的高い耐食性が得られ、かつ形成しやすいという観点からは樹脂が好ましく、その中でもポリイミドが特に好ましい。また、この耐食性膜７の形成方法も特に限定されず、溶射や塗布、スプレー等種々の方法を採用することができるが、ガス供給孔３２の内面に均一にコーティングする観点からスプレーが好ましい。塗布やスプレーの場合にはコーティング後に２５０℃程度に加熱して溶剤等を揮散させることにより膜を形成することができる。
【００２６】
サセプタ５には、高周波電力を供給するための給電線１２が接続されており、この給電線１２には整合器１３および高周波電源１４が接続されている。高周波電源１４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。
【００２７】
サセプタ５の上方には、このサセプタ５と平行に対向して上部電極として機能するシャワーヘッド１５が設けられている。このシャワーヘッド１５はチャンバー２の上部に支持されており、内部に空間１７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１８が形成されている。このシャワーヘッド１５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。
【００２８】
シャワーヘッド１５の上面にはガス導入口１９が設けられ、このガス導入口１９には、ガス供給管２０が接続されており、このガス供給管２０には、バルブ２１、およびマスフローコントローラ２２を介して、処理ガス供給源２３が接続されている。処理ガス供給源２３からは、エッチング、クリーニング、静電チャックの除電等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、Ｏ_２ガス、Ａｒガス、Ｈｅ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。
【００２９】
上記チャンバー２の側壁底部には排気管２４が接続されており、この排気管２４には排気装置２５が接続されている。排気装置２５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２６と、この基板搬入出口２６を開閉するゲートバルブ２７が設けられており、このゲートバルブ２７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。
【００３０】
次に、このように構成された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２７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２６を介してチャンバー２内へと搬入され、サセプタ５上に載置される。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）によって行われる。その後、ゲートバルブ２７が閉じられ、排気装置２５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。
【００３１】
その後、バルブ２１が開放されて、処理ガス供給源２３からエッチングのための所定の処理ガス、例えばＦ含有ガスおよびＯ_２ガスがマスフローコントローラ２２によってその流量が調整されつつ、ガス供給管２０、ガス導入口１９を通ってシャワーヘッド１５の内部空間１７へ導入され、さらに吐出孔１８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。
【００３２】
そして、高周波電源１４から整合器１３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、下部電極としてのサセプタ５と上部電極としてのシャワーヘッド１５との間に高周波電界が生じ、処理ガスが解離してプラズマ化される。このとき静電チャック８の電極６ａには直流電圧が印加されており、基板Ｇは静電吸着されている。この状態で、プラズマにより基板Ｇに形成された所定の膜に対してエッチング処理が施される。
【００３３】
このエッチング処理の際に基板Ｇの温度を比較的高く制御する場合には、サセプタ５の温度も高いため、サセプタがアルミニウムのような金属製の場合にはアルミナ等のセラミックスからなる誘電体部材６との間に大きな熱膨張差が生じ、これによって誘電体部材６に割れ等が発生しやすくなるが、本実施形態ではサセプタ５の基材５ａを熱膨張係数の小さい、つまりセラミックスからなる誘電体部材６の熱膨張係数に近い熱膨張係数をもつカーボンとしているため、このような問題は生じない。
【００３４】
しかし、カーボンはエッチングの際の処理ガスとして用いるＯ_２ガスとの間の反応性が高いため、カーボンをサセプタとしてそのまま用いると、Ｏ_２を含むプラズマに曝されることにより腐食して消耗してしまう。これに対して、ここではサセプタ５としてカーボン基材５ａの周囲にポリイミド等の耐食性膜７を被覆したので、カーボンのこのような不都合を回避することができる。また、カーボンは粉状になりやすくパーティクルの原因となるが、このように耐食性膜７を設けることによりパーティクルの発生を抑制することができる。
【００３５】
また、通常のエッチング処理においては、サセプタ５の上に基板Ｇが存在しているため、ガス供給孔３２にプラズマがほとんど入り込まないが、その際にプラズマの影響を全く受けないわけではなく、また、処理終了後等、プラズマを形成した状態で基板Ｇを上昇させる場合もあるから、ガス供給孔３２の内壁部分も処理ガスやプラズマのアタックを受ける。本実施形態ではカーボン基材５ａにおけるガス供給孔３２の内壁部分にも耐食性膜７を形成したので、このような処理ガスやプラズマのアタックがあった場合でもカーボン基材５ａの腐食を抑制することができる。
【００３６】
ところで、このようなプラズマエッチング装置１では、サセプタ上のデポジション等をクリーニングするために、サセプタ５上に基板Ｇを載置せずにチャンバー２内にプラズマを形成する場合がある。この場合に、そのままの状態では、ガス供給孔３２の中にプラズマが入り込み、その内壁は長時間に亘ってプラズマに曝されることとなるため、耐食性膜７も徐々に腐食してしまう。
【００３７】
そこで、このようなことを防止するために、図３に示すように、クリーニング用のプラズマを発生させている際に、ガス供給孔３２から上方へＨｅガス等を吐出させておく。このガスの吐出流により、プラズマがガス供給孔３２内へ入り込むことが阻止され、ガス供給孔３２の内壁のプラズマによる腐食が抑制される。この場合に、Ｈｅガスに代えて、窒素やアルゴン等の他の不活性ガスを吐出させてもよい。
【００３８】
エッチング処理が終了後、静電チャック８を除電する必要がある。この除電の際の手順は、まず処理終了後に静電チャック８の直流電源をオフにする。次いで、処理ガス供給源２３からチャンバー２内に除電用のガス、例えばＡｒガス、Ｎ_２ガス、Ｏ_２ガス等を供給して除電用のプラズマを形成する。このように除電用のプラズマを形成した後、除電効果を高める観点から図４に示すようにリフトピン４０をアップして基板Ｇを上昇させる。そして、ガス供給孔３２からＨｅガス等を吐出させる。この場合にも何等対策を講じなければ上述したクリーニングの場合と同様、ガス供給孔３２内にプラズマが侵入してその内壁の腐食が進行するが、このようにガスを吐出させることによりプラズマがガス供給孔３２内へ入り込むことが阻止される。特に、除電用ガスとしてＯ_２ガスを用いる場合には、カーボンとの反応性が高いため、より効果が大きい。この場合にも、Ｈｅガスに代えて、窒素やアルゴン等の他の不活性ガスを吐出させてもよい。
【００３９】
このようなクリーニングおよび除電の際にガス供給孔３２からガスを吐出させることによる効果は、本実施形態のようにサセプタとしてカーボンを用いる場合や、耐食性膜を形成する場合に限らず、ガス供給孔が存在する場合の全てに対して発揮される。
【００４０】
次に、サセプタの変形例について説明する。上記実施形態では、サセプタ５はカーボン基材５ａの上に誘電体部材６を設け、その中に電極６ａを埋設して静電チャック８を構成したが、図５に示すように静電チャックの電極としても機能するカーボン基材５ａ′を設け、このカーボン基材５ａ′に直流電源１０および高周波電源１４を接続し、カーボン基材５ａ′の上には電極が埋設されないセラミックスからなる誘電体部材６′を配置するようにして静電チャック８′を構成したサセプタ５′とすることもできる。この場合に、静電チャック８′の給電線９の途中にはローパスフィルター４１が設けられており、高周波電力を供給するための給電線１２の途中にはハイパスフィルター４２が設けられている。
【００４１】
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、上記実施形態では下部電極に高周波電力を印加するＲＩＥタイプの容量結合型平行平板プラズマエッチング装置を示したが、エッチング装置に限らず、スパッタリングや、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し、上部電極に高周波電力を供給するタイプであっても、また容量結合型に限らず誘導結合型であってもよい。また、サセプタに熱伝達ガスを供給するガス供給孔が形成されていない場合であっても適用可能である。さらに、被処理基板としてＬＣＤガラス基板を例にとって説明したが、半導体ウエハ等他の基板であってもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るプラズマ処理装置によれば、酸素ガスと反応しやすいカーボン基材の周囲にポリイミド等の耐食性膜を被覆したのでカーボン基材の酸素ガスによる腐食の問題およびカーボン基材が粉状となってパーティクルとなることを防止することができる。そして、基板載置台がその下方から表面に向けてガスを供給するガス供給孔を有する場合に、前記カーボン基材におけるガス供給孔の内壁にも耐食性膜が被覆されることにより、基板載置台に被処理基板が存在しない場合等におけるガス供給孔の内壁の腐食を抑制することができる。
【００４３】
また、本発明に係るクリーニング方法および除電方法によれば、基板載置台に被処理基板が載置されていない状態でプラズマを形成するが、その際にガス供給孔からガスを吐出させるため、ガス供給孔にプラズマが侵入し難くなり、ガス供給孔の内壁の腐食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
【図２】図１のプラズマエッチング装置における、サセプタ周辺を拡大して示す断面図。
【図３】本発明のクリーニング方法の一例を説明するために図１のプラズマエッチング装置のサセプタ周辺を拡大して示す図。
【図４】本発明の静電チャックの除電方法の一例を説明するために図１のプラズマエッチング装置のサセプタ周辺を拡大して示す図。
【図５】本発明の他の実施形態に係るＬＣＤガラス基板用のプラズマエッチング装置を部分的に示す断面図。
【符号の説明】
１；プラズマエッチング装置
２；チャンバー
５，５′；サセプタ（基板載置台）
５ａ，５ａ′；カーボン基材
６，６′；誘電体部材
６ａ；電極
７；耐食性膜
８，８′；静電チャック
１４；高周波電源
１５；シャワーヘッド
２３；処理ガス供給源
３２；ガス供給孔
３６；熱伝達ガス供給機構
Ｇ；ＬＣＤガラス基板（被処理基板）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a plasma processing apparatus that performs plasma processing such as dry etching on a target substrate such as a glass substrate for a liquid crystal display device (LCD), a cleaning method used therefor, and a static elimination method for an electrostatic chuck.
[0002]
[Prior art]
For example, in an LCD manufacturing process, plasma processing such as dry etching, sputtering, and CVD (chemical vapor deposition) is frequently used for a glass LCD substrate as a substrate to be processed.
[0003]
In such plasma processing, a pair of parallel plate electrodes (upper and lower electrodes) are arranged in a chamber, an LCD glass substrate is placed on a susceptor (mounting table) that functions as a lower electrode, and a processing gas is placed in the chamber. In addition, an apparatus is known in which a high frequency electric field is applied to a susceptor to form a high frequency electric field between electrodes, a plasma of a processing gas is formed by the high frequency electric field, and a substrate to be processed is subjected to plasma processing. As a mechanism for adsorbing the LCD glass substrate to the susceptor, there is an electrostatic chuck that arranges an electrode inside a dielectric member such as ceramics, applies a DC voltage to the electrode, and adsorbs the LCD glass substrate by electrostatic force such as Coulomb force. It is used a lot.
[0004]
A metal such as aluminum is often used as the material of the susceptor as the lower electrode. However, since aluminum has a large coefficient of thermal expansion, if the susceptor needs to be controlled at a relatively high temperature, The thermal expansion difference between the dielectric member and the dielectric member of the electric chuck becomes a problem, and when the dielectric member is a ceramic having a small thermal expansion coefficient, the dielectric member may be cracked due to the difference in thermal expansion. is there. In particular, the demand for further enlargement of LCD glass substrates has been increasing recently, and huge ones with a side exceeding 1 m have appeared, and cracking of dielectric members due to thermal expansion differences has occurred. It becomes a big problem.
[0005]
In order to avoid such a problem, carbon having a small thermal expansion coefficient is used as a susceptor. Thereby, the crack of the dielectric material resulting from a thermal expansion difference can be avoided.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in an etching process or the like, oxygen gas is often used as a processing gas. However, since carbon easily reacts with oxygen, the susceptor is corroded during processing. Therefore, carbon is difficult to use in a process using oxygen gas, and is limited to a process not using oxygen. In addition, the surface of carbon tends to become powdery, which may become particles and adversely affect processing.
[0007]
Further, the susceptor is provided with a gas discharge hole for allowing a heat transfer gas, for example, He gas, to flow on the back side of the substrate in order to accurately control the temperature of the LCD glass substrate placed on the susceptor. However, when plasma is formed in the state where the LCD glass substrate is not placed on the susceptor, such as when the electrostatic chuck is removed after cleaning or processing, the plasma enters the gas discharge holes of the susceptor and is subject to corrosive action. Corrosion of the inner wall of the gas discharge hole occurs regardless of the material.
[0008]
The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a plasma processing apparatus in which, when carbon is used for a substrate mounting table on which a substrate to be processed is mounted, corrosion due to oxygen gas hardly occurs and particles hardly occur. The purpose is to do.
[0009]
It is another object of the present invention to provide a cleaning method that hardly corrodes the substrate mounting table when the substrate mounting table in the plasma processing apparatus is cleaned with plasma.
[0010]
It is another object of the present invention to provide a static elimination method that hardly corrodes the substrate mounting table when the electrostatic chuck is neutralized with static elimination plasma after processing in the plasma processing apparatus.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides a chamber in which a substrate to be processed is accommodated, a substrate mounting table for mounting the substrate to be processed in the chamber, and a processing gas supply for supplying a processing gas into the chamber. And a plasma generating means for generating a plasma of a processing gas in the chamber, and the substrate mounting table includes a ceramic electrostatic chuck disposed on an upper surface of the carbon base material, and a periphery of the carbon base material. the Ri corrosion film Na coated, characterized in that from its lower toward the surface has a gas supply hole for supplying the gas, the inner wall to the corrosion resistance layer of the gas supply holes of the carbon substrate is covered A plasma processing apparatus is provided.
[0012]
Before Symbol carbon substrate may be one which functions as a plasma forming electrode.
[0013]
In addition, the present invention provides a chamber in which a substrate to be processed is accommodated, a substrate mounting table disposed in the chamber, on which the processing substrate is mounted and functioning as a lower electrode, and opposed to the substrate mounting table. An upper electrode, a processing gas supply means for supplying a processing gas into the chamber, and a high-frequency power source for applying a high-frequency power to the substrate mounting table or the upper electrode, and processing with the high-frequency power from the high-frequency power source. A plasma processing apparatus for forming a plasma of gas and performing plasma processing on a substrate to be processed, wherein the substrate mounting table includes a ceramic electrostatic chuck disposed on an upper surface of a carbon base material, and a surface from below. A gas supply hole for supplying gas toward the surface is formed, and a corrosion-resistant film is formed around the carbon base material and on the inner wall of the gas supply hole in the carbon base material. To provide a plasma processing apparatus characterized by overturned it is composed.
[0014]
In any of the above plasma processing apparatuses, the corrosion resistant film is preferably formed of polyimide.
[0015]
According to the plasma processing apparatus according to the present invention as described above, since the corrosion resistant film such as polyimide is coated around the carbon base material that easily reacts with oxygen gas, the problem of corrosion of the carbon base material due to oxygen gas and the carbon base material Can be prevented from becoming powdery particles.
[0016]
And, when the substrate mounting table has gas supply holes for supplying gas from below to the surface, the inner wall of the gas supply hole in the carbon base material is also coated with a corrosion-resistant film, so that the substrate mounting table Corrosion of the inner wall of the gas supply hole when there is no substrate to be processed can be suppressed. Such coating of the corrosion-resistant film on the inner wall of the gas supply hole can be performed relatively easily by spraying.
[0017]
Furthermore, the present invention provides a chamber in which a substrate to be processed is accommodated, a substrate mounting table in which a substrate to be processed is mounted in the chamber, and a gas supply hole for supplying gas from the lower side toward the surface is formed. A processing gas supply means for supplying a processing gas into the chamber; and a plasma generation means for generating a plasma of the processing gas in the chamber , wherein the substrate mounting table is made of ceramic on the upper surface of the carbon base material. with the electrostatic chuck is disposed, said a cleaning method of cleaning the inside of the chamber in the Ru plasma processing apparatus name corrosion resistance film is coated on the inner wall of the gas supply holes at ambient and the carbon substrate of the carbon substrate The plasma is discharged from the gas supply hole while the substrate is not placed on the substrate mounting table, and the plasma is used to It provides a cleaning method characterized by cleaning the inside of the members.
[0018]
Furthermore, the present invention includes a chamber in which a substrate to be processed is accommodated, a gas supply hole for mounting the substrate to be processed in the chamber, and a gas supply hole for supplying a gas from below to the surface. A substrate mounting table having an electrostatic chuck for electrostatically adsorbing the substrate, a processing gas supply means for supplying a processing gas into the chamber, and a plasma generating means for generating plasma of the processing gas in the chamber , The substrate mounting table is a plasma in which an electrostatic chuck made of ceramic is disposed on the upper surface of a carbon base material, and a corrosion-resistant film is coated around the carbon base material and an inner wall of a gas supply hole in the carbon base material. An electrostatic chuck static elimination method for neutralizing an electrostatic chuck after processing is completed in a processing apparatus, wherein the DC power source of the electrostatic chuck is turned off after the processing is completed. A step of supplying plasma from the processing gas supply means into the chamber to form plasma, a step of raising the substrate to be processed from the substrate mounting table, and a step of supplying gas from the gas supply hole. And a step of discharging a gas. An electrostatic chuck static elimination method is provided.
[0020]
According to such a cleaning method and a static elimination method according to the present invention, plasma is formed in a state where the substrate to be processed is not placed on the substrate placement table, and in that case, gas is discharged from the gas supply hole, It becomes difficult for plasma to enter the gas supply hole, and corrosion of the inner wall of the gas supply hole can be effectively prevented.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a sectional view schematically showing a plasma etching apparatus for an LCD glass substrate according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged sectional view showing the periphery of the susceptor of the apparatus. The plasma etching apparatus 1 is configured as a capacitively coupled parallel plate plasma etching apparatus.
[0022]
This plasma etching apparatus 1 has a chamber 2 formed into a rectangular tube shape made of aluminum whose surface is anodized (anodized), for example, and this chamber 2 is grounded. A square plate-like insulating member 3 is provided at the bottom of the chamber 2, and a susceptor support 4 made of anodized aluminum (anodized) is provided on the insulating member 3. There is provided a susceptor (substrate mounting table) 5 on which an LCD glass substrate (hereinafter simply referred to as a substrate) G is mounted and which functions as a lower electrode. A temperature control medium flow path (not shown) is provided inside the susceptor support 4, and the temperature control medium such as temperature control water is passed through the temperature control medium flow path to allow the susceptor 5 to flow. Thus, the substrate G is controlled to a predetermined temperature.
[0023]
The susceptor 5 has a prismatic shape with a convex center at the upper center thereof, a base material 5a made of carbon, a dielectric member 6 made of ceramics such as alumina provided above the base material 5a, and a base material 5a. And a corrosion-resistant film 7 provided around the dielectric member 6. An electrode 6a is embedded in the dielectric member 6, and the dielectric member 6 and the electrode 6a constitute an electrostatic chuck 8 for electrostatically adsorbing the substrate G. A DC power supply 10 is connected to the electrode 6a through a feeder line 9. A focus ring 11 made of an insulator is provided on the outer periphery of the susceptor support 4, the susceptor 5, and the electrostatic chuck 8.
[0024]
The susceptor 5 and the dielectric member 6 are provided with a plurality of gas supply holes 32 extending vertically through the susceptor 5 and the dielectric member 6. A gas flow hole 34 is vertically provided in the center of the susceptor support 4, and the gas flow hole 34 is connected to a heat transfer gas supply mechanism 36 through a gas pipe 35. A gas reservoir 33 is provided between the susceptor support 4 and the susceptor 5, and the gas supply hole 32 extends upward from the gas reservoir 33. Thereby, heat transfer gas such as He gas reaches the gas reservoir 33 from the heat transfer gas supply mechanism 36 through the gas pipe 35 and the gas flow hole 34, and is placed on the susceptor 5 through the gas supply hole 32. Supplied to the back side of the substrate G. By supplying the heat transfer gas to the back surface of the substrate G in this way, the temperature control of the substrate G through the susceptor 5 can be performed with high accuracy. As shown in FIG. 2, the corrosion-resistant film 7 is also formed on the inner surface of the gas supply hole 32.
[0025]
The corrosion-resistant film 7 may be any material as long as it has corrosion resistance against plasma and is not particularly limited, but a resin is preferable from the viewpoint that relatively high corrosion resistance is obtained and it can be easily formed, and among them, polyimide is particularly preferable. . Moreover, the formation method of this corrosion-resistant film | membrane 7 is not specifically limited, either, but various methods, such as thermal spraying, application | coating, and spraying, can be employ | adopted, but a spray is preferable from a viewpoint which coats the inner surface of the gas supply hole 32 uniformly. In the case of application or spraying, the film can be formed by heating to about 250 ° C. after coating to volatilize the solvent and the like.
[0026]
A power supply line 12 for supplying high frequency power is connected to the susceptor 5, and a matching unit 13 and a high frequency power supply 14 are connected to the power supply line 12. From the high frequency power supply 14, for example, high frequency power of 13.56 MHz is supplied to the susceptor 5.
[0027]
Above the susceptor 5, a shower head 15 that functions as an upper electrode is provided in parallel with the susceptor 5. The shower head 15 is supported on the upper portion of the chamber 2, has a space 17 inside, and has a number of discharge holes 18 for discharging a processing gas on the surface facing the susceptor 5. The shower head 15 is grounded and forms a pair of parallel plate electrodes together with the susceptor 5.
[0028]
A gas inlet 19 is provided on the upper surface of the shower head 15, and a gas supply pipe 20 is connected to the gas inlet 19. The gas supply pipe 20 is connected to a valve 21 and a mass flow controller 22. A processing gas supply source 23 is connected. A processing gas is supplied from the processing gas supply source 23 for etching, cleaning, static elimination of the electrostatic chuck, and the like. As the processing gas, a gas usually used in this field such as a halogen-based gas, an O ₂ gas, an Ar gas, or a He gas can be used.
[0029]
An exhaust pipe 24 is connected to the bottom of the side wall of the chamber 2, and an exhaust device 25 is connected to the exhaust pipe 24. The exhaust device 25 includes a vacuum pump such as a turbo molecular pump, and is configured so that the inside of the chamber 2 can be evacuated to a predetermined reduced pressure atmosphere. Further, a substrate loading / unloading port 26 and a gate valve 27 for opening / closing the substrate loading / unloading port 26 are provided on the side wall of the chamber 2, and a load lock chamber (adjacent to the substrate G with the gate valve 27 opened) ( (Not shown).
[0030]
Next, the processing operation in the plasma etching apparatus 1 configured as described above will be described.
First, the substrate G, which is an object to be processed, is loaded into the chamber 2 from a load lock chamber (not shown) via the substrate loading / unloading port 26 after the gate valve 27 is opened, and is placed on the susceptor 5. In this case, the transfer of the substrate G is performed by a lifter pin (not shown) that is inserted into the susceptor 5 so as to protrude from the susceptor 5. Thereafter, the gate valve 27 is closed, and the inside of the chamber 2 is evacuated to a predetermined degree of vacuum by the exhaust device 25.
[0031]
Thereafter, the valve 21 is opened, and a predetermined processing gas for etching, for example, an F-containing gas and an O ₂ gas from the processing gas supply source 23 is adjusted by the mass flow controller 22 while the gas supply pipe 20, gas It is introduced into the internal space 17 of the shower head 15 through the introduction port 19, and is further uniformly ejected to the substrate G through the ejection hole 18, and the pressure in the chamber 2 is maintained at a predetermined value.
[0032]
Then, high frequency power is applied from the high frequency power source 14 to the susceptor 5 via the matching unit 13, thereby generating a high frequency electric field between the susceptor 5 as the lower electrode and the shower head 15 as the upper electrode, and the processing gas is generated. Dissociated and turned into plasma. At this time, a DC voltage is applied to the electrode 6a of the electrostatic chuck 8, and the substrate G is electrostatically adsorbed. In this state, an etching process is performed on a predetermined film formed on the substrate G by plasma.
[0033]
When the temperature of the substrate G is controlled to be relatively high during the etching process, the temperature of the susceptor 5 is also high. Therefore, when the susceptor is made of metal such as aluminum, the dielectric member 6 made of ceramics such as alumina. However, in this embodiment, the base material 5a of the susceptor 5 has a small thermal expansion coefficient, that is, a dielectric made of ceramics. Since carbon having a thermal expansion coefficient close to that of the member 6 is used, such a problem does not occur.
[0034]
However, since carbon has a high reactivity with O ₂ gas used as a processing gas during etching, if carbon is used as it is as a susceptor, it is corroded and consumed by exposure to plasma containing O _2. End up. On the other hand, since the susceptor 5 is coated with a corrosion-resistant film 7 such as polyimide around the carbon base material 5a, such inconvenience of carbon can be avoided. Moreover, although carbon tends to be powdery and causes particles, the formation of particles can be suppressed by providing the corrosion-resistant film 7 in this way.
[0035]
Further, in the normal etching process, since the substrate G exists on the susceptor 5, the plasma hardly enters the gas supply hole 32, but at that time, the plasma is not affected at all, and In some cases, the substrate G is raised in a state where plasma is formed, for example, after the processing is completed. In the present embodiment, since the corrosion resistant film 7 is also formed on the inner wall portion of the gas supply hole 32 in the carbon base material 5a, the corrosion of the carbon base material 5a is suppressed even when such a processing gas or plasma attack occurs. Can do.
[0036]
By the way, in such a plasma etching apparatus 1, plasma may be formed in the chamber 2 without placing the substrate G on the susceptor 5 in order to clean the deposition or the like on the susceptor. In this case, in the state as it is, plasma enters the gas supply hole 32 and the inner wall thereof is exposed to the plasma for a long time, so that the corrosion resistant film 7 is gradually corroded.
[0037]
In order to prevent this, as shown in FIG. 3, He gas or the like is discharged upward from the gas supply hole 32 when the plasma for cleaning is generated. This gas discharge flow prevents the plasma from entering the gas supply hole 32 and suppresses corrosion of the inner wall of the gas supply hole 32 by the plasma. In this case, instead of the He gas, another inert gas such as nitrogen or argon may be discharged.
[0038]
After the etching process is completed, it is necessary to neutralize the electrostatic chuck 8. The procedure for this static elimination is to turn off the DC power supply of the electrostatic chuck 8 after the processing is completed. Next, a neutralizing gas such as Ar gas, N ₂ gas, O ₂ gas or the like is supplied from the processing gas supply source 23 into the chamber 2 to form a neutralizing plasma. After forming the discharge plasma in this way, the lift pin 40 is raised as shown in FIG. 4 to raise the substrate G from the viewpoint of enhancing the discharge effect. Then, He gas or the like is discharged from the gas supply hole 32. In this case, if no measures are taken, as in the case of the cleaning described above, plasma enters the gas supply hole 32 and corrosion of the inner wall proceeds. Entering into the supply hole 32 is prevented. In particular, when O ₂ gas is used as the charge eliminating gas, the reactivity with carbon is high, so that the effect is greater. Also in this case, other inert gas such as nitrogen or argon may be discharged instead of the He gas.
[0039]
The effect of discharging the gas from the gas supply hole 32 at the time of such cleaning and static elimination is not limited to the case of using carbon as a susceptor as in the present embodiment or the case of forming a corrosion-resistant film. Demonstrate for all cases where
[0040]
Next, a modified example of the susceptor will be described. In the above embodiment, the susceptor 5 is provided with the dielectric member 6 on the carbon substrate 5a, and the electrode 6a is embedded therein to constitute the electrostatic chuck 8. However, as shown in FIG. A carbon base material 5a 'that also functions as an electrode is provided, a DC power source 10 and a high frequency power source 14 are connected to the carbon base material 5a', and a dielectric member made of ceramics in which no electrode is embedded on the carbon base material 5a '. A susceptor 5 ′ in which the electrostatic chuck 8 ′ is configured by disposing 6 ′ may be used. In this case, a low pass filter 41 is provided in the middle of the power supply line 9 of the electrostatic chuck 8 ′, and a high pass filter 42 is provided in the middle of the power supply line 12 for supplying high frequency power.
[0041]
The present invention can be variously modified without being limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the RIE type capacitively coupled parallel plate plasma etching apparatus that applies high-frequency power to the lower electrode is shown. It may be applicable, and may be a type that supplies high-frequency power to the upper electrode, or may be an inductive coupling type as well as a capacitive coupling type. Further, the present invention is applicable even when a gas supply hole for supplying a heat transfer gas to the susceptor is not formed. Further, the LCD glass substrate has been described as an example of the substrate to be processed, but another substrate such as a semiconductor wafer may be used.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the plasma processing apparatus of the present invention, since the corrosion resistant film such as polyimide is coated around the carbon base material that easily reacts with oxygen gas, the problem of corrosion of the carbon base material due to oxygen gas and carbon It is possible to prevent the base material from becoming powdery particles. And, when the substrate mounting table has gas supply holes for supplying gas from below to the surface, the inner wall of the gas supply hole in the carbon base material is also coated with a corrosion-resistant film, so that the substrate mounting table Corrosion of the inner wall of the gas supply hole when there is no substrate to be processed can be suppressed.
[0043]
Further, according to the cleaning method and the static elimination method according to the present invention, plasma is formed in a state where the substrate to be processed is not placed on the substrate placement table, and gas is discharged from the gas supply hole at that time. It becomes difficult for plasma to enter the supply hole, and corrosion of the inner wall of the gas supply hole can be effectively prevented.
[Brief description of the drawings]
1 is a cross-sectional view schematically showing a plasma etching apparatus for an LCD glass substrate according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the periphery of a susceptor in the plasma etching apparatus of FIG.
3 is an enlarged view showing the periphery of the susceptor of the plasma etching apparatus of FIG. 1 for explaining an example of the cleaning method of the present invention.
4 is an enlarged view showing the periphery of a susceptor of the plasma etching apparatus of FIG. 1 in order to explain an example of the electrostatic chuck static elimination method of the present invention.
FIG. 5 is a sectional view partially showing a plasma etching apparatus for an LCD glass substrate according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; Plasma etching apparatus 2; Chamber 5, 5 '; Susceptor (substrate mounting base)
5a, 5a '; carbon base material 6, 6'; dielectric member 6a; electrode 7; corrosion-resistant film 8, 8 '; electrostatic chuck 14; high-frequency power source 15; shower head 23; 36; Heat transfer gas supply mechanism G; LCD glass substrate (substrate to be processed)

Claims

A chamber that accommodates a substrate to be processed;
A substrate mounting table for mounting a substrate to be processed in the chamber;
A processing gas supply means for supplying a processing gas into the chamber;
Plasma generating means for generating plasma of a processing gas in the chamber,
The substrate mounting table, ceramic electrostatic chuck is disposed on the upper surface of the carbon substrate, and Ri Na and corrosion resistant film is coated on the periphery of the carbon substrate, for supplying a gas toward the surface from below the gas A plasma processing apparatus having a supply hole, wherein an inner wall of the gas supply hole in the carbon base material is coated with a corrosion-resistant film .

The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the carbon base material functions as a plasma forming electrode.

A chamber that accommodates a substrate to be processed;
A substrate mounting table disposed in the chamber and mounting a substrate to be processed and functioning as a lower electrode;
An upper electrode provided facing the substrate mounting table;
A processing gas supply means for supplying a processing gas into the chamber;
A high frequency power source for applying high frequency power to the substrate mounting table or the upper electrode;
A plasma processing apparatus for forming a plasma of a processing gas by high-frequency power from the high-frequency power source and performing plasma processing on a substrate to be processed,
In the substrate mounting table, a ceramic electrostatic chuck is disposed on the upper surface of the carbon base material, and gas supply holes for supplying gas from the lower side toward the surface are formed. A plasma processing apparatus, wherein a corrosion resistant film is coated on an inner wall of a gas supply hole in a carbon substrate.

The corrosion-resistant film is a plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is formed of polyimide.

A chamber in which a substrate to be processed is accommodated, a substrate mounting table in which a substrate to be processed is mounted in the chamber, and a gas supply hole for supplying gas from below to the surface is formed. A processing gas supply unit configured to supply a processing gas; and a plasma generation unit configured to generate a processing gas plasma in the chamber. The substrate mounting table includes a ceramic electrostatic chuck disposed on an upper surface of a carbon base material. while being, a cleaning method of cleaning the inside of the chamber in the Ru plasma processing apparatus name corrosion resistance film is coated on the inner wall of the gas supply holes at ambient and the carbon substrate of the carbon substrate,
A cleaning method comprising: cleaning the inside of the chamber with plasma while discharging a gas from the gas supply hole in a state where no substrate is placed on the substrate mounting table.

A chamber in which the substrate to be processed is stored, a substrate to be processed in the chamber, a gas supply hole for supplying gas from below to the surface are formed, and the substrate to be processed is electrostatically adsorbed A substrate mounting table having an electrostatic chuck; a processing gas supply unit for supplying a processing gas into the chamber; and a plasma generating unit for generating a plasma of the processing gas in the chamber . In the plasma processing apparatus in which a ceramic electrostatic chuck is disposed on the upper surface of the carbon base material and the corrosion resistance film is coated around the carbon base material and the inner wall of the gas supply hole in the carbon base material. An electrostatic chuck static elimination method for neutralizing an electrostatic chuck,
A step of turning off the DC power supply of the electrostatic chuck after the processing is completed;
Forming a plasma by supplying a gas for discharging from the processing gas supply means into the chamber;
And then raising the substrate to be processed from the substrate mounting table;
And a step of discharging gas from the gas supply hole.