JP5315942B2 - 載置台機構、これを用いたプラズマ処理装置及び静電チャックへの電圧印加方法 - Google Patents

載置台機構、これを用いたプラズマ処理装置及び静電チャックへの電圧印加方法 Download PDF

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Description

本発明は、半導体基板や液晶表示装置のガラス基板等の被処理体に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置、これに用いられる載置台機構及び静電チャックへの電圧印加方法に関する。
一般に、半導体集積回路や液晶表示装置を製造する場合には、半導体基板やガラス基板上に成膜処理、エッチング処理、改質処理、酸化拡散処理等が繰り返し施されることになる。
そして、上記各種処理の内、例えばエッチング処理等においては、プラズマ処理装置を用いて処理が行われる（特許文献１〜３）。ここで従来のプラズマ処理装置の一例について図１６を参照して説明する。図１６に示すように、このプラズマ処理装置は、例えばアルミニウム合金よりなる処理容器２を有しており、この処理容器２内は、図示しない真空排気系により真空排気が可能になされている。この処理容器２の天井部には、この処理容器２内へ必要なガスを導入するガス導入手段として、例えばアルミニウム合金よりなるシャワーヘッド部４が設けられると共に、処理容器２の底部側には、載置台機構６が設けられる。
この載置台機構６は、例えばアルミナ等のセラミック材よりなる絶縁材８を介して設けられた、例えばアルミニウム合金よりなる載置台１０と、この上面側に設けられる静電チャック１２とにより主に構成されている。そして、上記静電チャック１２上に被処理体として例えばガラス基板や半導体基板よりなる被処理体Ｗを載置してこれを静電気力により吸着できるようになっている。
このように、上記シャワーヘッド部４と載置台１０とは対向配置されており、それぞれ上部電極と下部電極とを構成して平行平板型のプラズマ電極となっている。具体的には、上記載置台１０には、高周波ライン１４が接続されており、この高周波ライン１４にはマッチング回路１６及び例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電源１８が順次介設されて、高周波電力によりプラズマを生成するようになっている。
また上記載置台１０には、検出ライン２０を介して直流成分検出回路２２が設けられている。この直流成分検出回路２２は、上記検出ライン２０に高周波カット用のコイル２４、第１の抵抗２６及び第２の抵抗２８を順次直列に接続して構成され、上記高周波カット用のコイル２４と第１の抵抗２６との接続点よりコンデンサ３０を分岐している。そして、上記第２の抵抗２８の電圧降下を測定部３２で測定することにより、プラズマ処理中の載置台１０の直流成分を認識できるようになっている。
そして、上記高周波カット用のコイル２４及びコンデンサ３０により、載置台１０からの高周波電力をカットするようになっている。また、この直流成分検出回路２２は、プラズマ処理が完了して高周波電力の印加を停止した時にチャック電極３４と載置台１０とにチャージされている電荷を放出するための機能も有している。
また、上記静電チャック１２は、例えばポリイミド系樹脂やセラミック等よりなる板状の絶縁材の内部にチャック電極３４を埋め込むようにして構成されている。そして、このチャック電極３４からは給電ライン３６が延びており、この給電ライン３６には高周波電力の侵入を阻止するフィルタ部３８を介して直流高圧電源４０が接続されている。
そして、この直流高圧電源４０から発生した高い直流電圧を上記チャック電極３４に印加することにより、この静電チャック１２上の被処理体Ｗを静電気力で吸着するようになっている。上記フィルタ部３８は、上記給電ライン３６に、高周波カット用のコイル４２及び抵抗４４を順次直列に接続して構成され、上記高周波カット用のコイル４２と抵抗４４の接続点よりコンデンサ４６を分岐している。
そして、この上記高周波カット用のコイル４２により載置台１０に印加されている高周波電力が直流高圧電源４０に回り込んで侵入することを阻止するようになっている。また、この給電ライン３６のフィルタ部３８の下流側には、直流高圧電源４０をオン、オフするためのチャック用スイッチ部４５が設けられている。
このようなプラズマ処理装置において、被処理体が載置台１０上に載置されると、上記チャック用スイッチ部４５を閉じて上記直流高圧電源４０から静電チャック１２のチャック電極３４へ高い直流電圧が印加され、このチャック電極３４に電荷が十分に貯って被処理体Ｗを静電気力により安定的に吸着する。そして、吸着が行われたら、高周波電源１８より高周波電力を印加すると共に、シャワーヘッド部４から所定のガス、例えばエッチングガスを流して上記高周波電力によってプラズマを生成し、プラズマを用いたエッチング処理が行われることになる。
そして、上記エッチング処理を終了する時には、エッチングガスの供給を停止すると共に、載置台１０に印加していた高周波電力を遮断する。更に、上記チャック用スイッチ部４５を開にして静電チャック１２のチャック電極３４に印加していた高い直流電圧を遮断し、そして、チャック電極３４及び載置台１０に貯っていた電荷が直流成分検出回路２２を介して十分に放電された後に、上記被処理体Ｗを取り出すことになる。
特開平０８−０１７８０８号公報 特開平０８−０３１９１８号公報 特開２００２−０４３４０２号公報
ところで、被処理体を吸着する際に、上記静電チャック１２のチャック電極３４に電気が貯って静電気力が十分に上昇して安定化するまで、或いはプラズマ処理を終える際に、高周波電力の印加を停止した後に静電チャック１２に貯っていた電荷を放出して安定化するまでには、チャック電極３４の表面積にもよるが、それぞれ秒単位である程度の時間を要することは避けられない。これはチャック等価回路が抵抗２６、２８、４４やチャック電極３４と載置台１０との間で形成される容量成分による時定数を持つからである。
この場合、半導体基板の直径サイズが、６インチ、８インチと小さい場合には、特に問題は生じないが、直径サイズが１２インチ（３００ｍｍ）、或いはそれ以上になると、被処理体の吸着時においてチャック電極３４に十分に電荷が貯まるまでの時間（電荷貯留時間）、或いはプラズマ処理の終了時においてチャック電極３４に貯っていた電荷を十分に放電するまでの時間（電荷放出時間）にかなりの時間を要してしまうので、製品の生産性が低くなってスループットが低下してしまう、といった問題があった。
特に、被処理体が液晶表示装置のガラス基板の場合には、このガラス基板の大型化は著しくて、縦横が３ｍ×３ｍ程度となる大型のガラス基板も存在し、このような大型のガラス基板の場合には、上記した電荷貯留時間や電荷放出時間がそれぞれ５０〜６０秒程度も要してしまい、大幅なスループットの低下を余儀なくされる、といった問題があった。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、チャック電極に直流電圧を印加する際及びチャック電極に印加していた直流電圧を遮断する際のチャック等価回路の時定数を小さくすることができ、その結果、チャック電極に対する電荷の貯留及び電荷の放出をそれぞれ迅速に行うようにして、製品の生産性を上げ、スループットを向上させることが可能な載置台機構、これを用いたプラズマ処理装置及び静電チャックへの電圧印加方法を提供することにある。
請求項１の発明は、真空排気が可能になされた処理容器内に設けられて、高周波電力によって生成したプラズマを用いて所定のプラズマ処理が施される被処理体を載置する載置台機構において、前記被処理体を載置するための導電部材よりなる載置台と、前記載置台の上面に配置されて前記被処理体を吸着するために内部にチャック電極が設けられた静電チャックと、前記チャック電極に静電気力を発生させる直流電圧を印加するために給電ラインを介して接続された直流高圧電源と、前記給電ラインの途中に介設されて前記被処理体を吸着するときに閉じられるチャック用スイッチ部と、前記載置台に、前記プラズマ処理時に前記載置台に加わる直流成分を検出するために接続された直流成分検出回路と、前記直流成分検出回路をバイパスするバイパスラインと、前記バイパスラインの途中に介設されて前記チャック用スイッチ部を閉状態に切り替える時及び開状態に切り替える時にチャック等価回路の時定数を小さくするために前記直流成分検出回路をバイパスさせて前記載置台を接地させるバイパス用スイッチ部と、２つの前記スイッチ部を制御するスイッチ制御部と、を備えたことを特徴とする載置台機構である。
このように、載置台機構において、チャック用スイッチ部を閉じてチャック電極に直流電圧を印加する際に直流成分検出回路をバイパスさせて載置台を接地させるバイパス用スイッチ部を閉じ、更に、チャック用スイッチ部を開いてチャック電極に印加していた直流電圧を遮断する際にも直流成分検出回路をバイパスさせて載置台を接地させるバイパス用スイッチ部を閉じるようにしたので、チャック電極に直流電圧を印加する際及びチャック電極に印加していた直流電圧を遮断する際のチャック等価回路の時定数を小さくすることができ、その結果、チャック電極に対する電荷の貯留及び電荷の放出をそれぞれ迅速に行うようにして、製品の生産性を上げ、スループットを向上させることができる。
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記給電ラインの途中に介設されて前記高周波電力が前記直流高圧電源に侵入することを阻止するフィルタ部を有することを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記フィルタ部は、抵抗素子又は抵抗素子と容量素子からなることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項２の発明において、前記フィルタ部は、誘導素子又は誘導素子と容量素子とよりなることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発明において、前記直流成分検出回路は、前記載置台に検出ラインを介して接続されていることを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の発明において、前記スイッチ制御部は、前記チャック用スイッチ部を閉状態に切り替える時には、この切り替えと同時に又は切り替えに先立って前記バイパス用スイッチ部を閉状態に切り替えるように制御することを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記スイッチ制御部は、前記チャック用スイッチ部を開状態から閉状態に切り替えた後に所定時間経過した時に前記バイパス用スイッチ部を開状態に切り替えるように制御することを特徴とする。
請求項８の発明は、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の発明において、前記スイッチ制御部は、前記チャック用スイッチ部を開状態に切り替える時には、この切り替えと同時に又は切り替えた後に所定の時間経過した時に前記バイパス用スイッチ部を開状態に切り替えるように制御することを特徴とする。
請求項９の発明は、請求項８の発明において、前記スイッチ制御部は、前記チャック用スイッチ部を閉状態から開状態に切り替えた後に所定時間経過した時に前記バイパス用スイッチ部を開状態に切り替えるように制御することを特徴とする。
本発明の関連技術は、真空排気が可能になされた処理容器内に設けられて、高周波電力によって生成したプラズマを用いて所定のプラズマ処理が施される被処理体を載置する載置台機構において、前記被処理体を載置するための導電部材よりなる載置台と、前記載置台の上面に配置されて前記被処理体を吸着するために内部にチャック電極が設けられた静電チャックと、前記チャック電極に静電気力を発生させる直流電圧を印加するために途中に高周波電力の侵入を阻止するフィルタ部を設けた給電ラインを介して接続された直流高圧電源と、前記給電ラインの途中に介設されて前記被処理体を吸着するときに閉じられるチャック用スイッチ部と、前記載置台に、前記プラズマ処理時に前記載置台に加わる直流成分を検出するために接続された直流成分検出回路と、前記チャック用スイッチ部を制御するスイッチ制御部とを備え、前記フィルタ部を、チャック等価回路の時定数を小さくするために抵抗素子を含まないで容量素子と誘電素子とにより形成するようにしたことを特徴とする載置台機構である。
請求項１０の発明は、請求項１乃至９のいずれか一項の発明において、前記直流高圧電源は、切り替えが可能になされた複数種類の直流電圧を印加できるようになされており、更に、前記給電ラインの途中に設けられて前記チャック電極側の電位をモニタする電位モニタ部と、前記チャック用スイッチ部が閉じられた時に前記複数種類の直流電圧の内の高い電圧の第１の直流電圧を印加すると共に、前記電位モニタ部の検出値が所定の値になった時に低い電圧の第２の直流電圧に切り替えて印加するように前記直流電源を制御する電源制御部と、を備えたことを特徴とする。
請求項１１の発明は、請求項１０の発明において、前記直流高圧電源は、切り替えが可能になされた複数種類の直流電圧を印加できるようになされており、更に前記直流高圧電源を制御する電源制御部を有しており、前記電源制御部は、前記チャック用スイッチ部が閉じられると最初は前記複数種類の直流電圧の内の高い電圧の第１の直流電圧を印加して、所定の時間が経過した時に低い電圧の第２の直流電圧に切り替えて印加するように制御することを特徴とする。
請求項１２の発明は、請求項１乃至９のいずれか一項の発明において、前記所定の時間とは、前記チャック電極に前記第１の直流電圧の印加を開始した後に前記チャック電極の電位が定格電圧に到達するまでの期間以下の長さであることを特徴とする。
請求項１３の発明は、請求項１０乃至１２のいずれか一項の発明において、前記第１の直流電圧は前記チャック電極の定格電圧よりも高く設定されており、前記第２の直流電圧は前記定格電圧に設定されていることを特徴とする。
請求項１４の発明は、請求項１０乃至１３のいずれか一項の発明において、前記直流高圧電源は、前記第１の直流電圧と前記第２の直流電圧とを出力し得るように出力電圧が可変になされていることを特徴とする。
請求項１５の発明は、請求項１乃至１３のいずれか一項の発明において、前記直流高圧電源は、前記第１の直流電圧を出力する第１電源部と、前記第２の直流電圧を出力する第２電源部とを有していることを特徴とする。
請求項１６の発明は、請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の発明において、前記被処理体は絶縁物であることを特徴とする。
請求項１７の発明は、被処理体に対して所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、真空排気が可能になされた処理容器と、前記処理容器内へ必要なガスを導入するガス導入手段と、前記処理容器内を真空排気する排気手段と、前記処理容器内で前記被処理体を載置するための請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の載置台機構と、を備えるように構成したことを特徴とするプラズマ処理装置である。
請求項１８の発明は、請求項１７記載の発明において、前記ガス導入手段は、シャワーヘッド部よりなり、該シャワーヘッド部と前記載置台機構の載置台とにより平行平板型の上部電極と下部電極とを形成するように構成したことを特徴とする。
請求項１９の発明は、請求項１８記載の発明において、前記載置台には、高周波電源が接続されていることを特徴とする。
請求項２０の発明は、請求項１７乃至１９のいずれか一項に記載の発明において、前記シャワーヘッド部には、第２の高周波電源が接続されていることを特徴とする。
請求項２１の発明は、請求項１７乃至２０のいずれか一項に記載の発明において、前記被処理体は、半導体基板又は絶縁物基板であることを特徴とする。
請求項２２の発明は、真空排気が可能になされた処理容器内にてプラズマ処理が施される被処理体を載置すると共に高周波電圧の印加が可能になされた載置台に設けた静電チャックへの電圧印加方法において、前記静電チャックのチャック電極に、複数種類の直流電圧の内の高い電圧の第１の直流電圧を印加すると共に、前記第１の直流電圧の印加と同時に、或いは印加に先立ってチャック等価回路の時定数を小さくするために前記載置台の直流成分を検出する直流成分検出回路をバイパスさせて前記載置台を接地するようにし、前記第１の直流電圧の印加の開始から所定の時間が経過時に前記第１の直流電圧よりも低い電圧の第２の直流電圧に切り替えて印加し、前記第２の直流電圧への切り替えから所定の時間が経過した時に前記載置台の接地を断ち、前記載置台の接地を断った後に、前記載置台に高周波電圧を印加するようにしたことを特徴とする静電チャックへの電圧印加方法である。
請求項２３の発明は、請求項２２の発明において、前記第１の直流電圧の印加の開始からの前記所定の時間は、予め定められていることを特徴とする。
請求項２４の発明は、請求項２２の発明において、前記第１の直流電圧の印加の開始からの前記所定の時間は、前記チャック電極に前記第１の直流電圧の印加を開始した後に前記チャック電極の電位が定格電圧に到達するまでの期間以下の長さであることを特徴とする。
請求項２５の発明は、請求項２２乃至２４のいずれか一項に記載の発明において、前記第２の直流電圧への切り替えからの前記所定の時間は、前記載置台の電位が安定するまでの時間であることを特徴とする。
本発明に係る載置台機構、これを用いたプラズマ処理装置及び静電チャックへの電圧印加方法によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
発明によれば、載置台機構において、チャック用スイッチ部を閉じてチャック電極に直流電圧を印加する際に直流成分検出回路をバイパスさせて載置台を接地させるバイパス用スイッチ部を閉じ、更に、チャック用スイッチ部を開いてチャック電極に印加していた直流電圧を遮断する際にも直流成分検出回路をバイパスさせて載置台を接地させるバイパス用スイッチ部を閉じるようにしたので、チャック電極に直流電圧を印加する際及びチャック電極に印加していた直流電圧を遮断する際のチャック等価回路の時定数を小さくすることができ、その結果、チャック電極に対する電荷の貯留及び電荷の放出をそれぞれ迅速に行うようにして、製品の生産性を上げ、スループットを向上させることができる。
以下に、本発明に係る載置台機構、これを用いたプラズマ処理装置及び静電チャックへの電圧印加方法の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
＜第１実施形態＞
図１は本発明に係る載置台機構を用いたプラズマ処理装置の第１実施形態を示す構成図である。ここではプラズマ処理としてプラズマエッチング処理をガラス基板に対して施す場合を例にとって説明する。
図１に示すように、このプラズマ処理装置５０は、例えばアルミニウム合金よりなる処理容器５２を有しており、この処理容器５２は接地されている。この処理容器５２の側壁に被処理体Ｗを通すための開口５４が形成されており、この開口５４には、これを気密に開閉するゲートバルブ５６が取り付けられている。
また処理容器５２の底部の周辺には、排気口５８が設けられており、この排気口５８には処理容器５２内を真空排気する排気手段６０が設けられている。具体的には、この排気手段６０は、上記排気口５８に連結された排気ライン６２を有しており、この排気ライン６２には圧力調整弁６４及び真空ポンプ６６が順次介設されて、処理容器５２内を真空引きしつつ所定の圧力に維持できるようになっている。
また処理容器５２の天井部には、この処理容器５２内へ必要なガスを導入するガス導入手段として例えばアルミニウム合金よりなるシャワーヘッド部６８が設けられる。このシャワーヘッド部６８の上部にはガス入口７０が設けられ、このガス入口７０には、ガスライン７２を介してガス源７４が接続されている。そして、このガスライン７２の途中にはマスフローコントローラのような流量制御器７６が介設されており、流量制御しつつ必要なガス、例えばエッチングガスを流すようになっている。
また上記シャワーヘッド部６８の下面のガス噴射面には、複数のガス噴出孔７８が形成されており、上記供給されたガスをこの下方の処理空間Ｓに向けて供給するようになっている。そして、この処理容器５２内には、上記シャワーヘッド部６８に対向させるようにして本発明に係る載置台機構８０が設けられている。
具体的には、この載置台機構８０は、例えばアルミナ等のセラミック材よりなる絶縁材８２を介して処理容器５２の底部に設けられた例えばアルミニウム等の導電材料よりなる載置台８４と、この上面側に設けられる静電チャック８６とにより主に構成されている。そして、この静電チャック８６上に、被処理体として例えば液晶表示装置用のガラス基板Ｗを載置して静電気力によりこのガラス基板Ｗを吸着し得るようになっている。ここで上記ガラス基板Ｗの大きさは例えば縦横がそれぞれ３ｍ×３ｍ程度の大きさに設定されており、非常に大きなサイズとなっている。ここで上記導電材料としては、例えばアルミニウム等の金属の他に、ステンレススチール等の合金やカーボン、及びこれらの複合材料等を用いることができる。
このように、上記シャワーヘッド部６８と載置台８４とは対向配置されており、それぞれ上部電極と下部電極とを構成して平行平板型のプラズマ電極となっている。具体的には、上記載置台８４には、高周波ライン８８が接続されており、この高周波ライン８８にはマッチング回路９０及び例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電源９２が順次介設されて、高周波電力によりプラズマを生成するようになっている。
また上記載置台８４には、検出ライン９４を介して直流成分検出回路９６が設けられている。尚、この検出ライン９４を上記高周波ライン８８に設けたマッチング回路９０の下流側より分岐させて設けるようにしてもよい。この直流成分検出回路９６は、上記検出ライン９４に高周波カット用のコイル９８、第１の抵抗１００及び第２の抵抗１０２を順次直列に接続して構成され、上記高周波カット用のコイル９８と第１の抵抗１００との接続点よりコンデンサ１０４を分岐してこの他端を接地している。そして、上記第２の抵抗１０２の電圧降下を測定部１０６で測定することにより、プラズマ処理中の載置台８４の直流成分を検知して認識できるようになっている。
そして、上記高周波カット用のコイル９８及びコンデンサ１０４により、載置台８４からの高周波電力をカットするようになっている。また、この直流成分検出回路９６は、プラズマ処理が完了して高周波電力の印加を停止した時に静電チャック８６と載置台８４とにチャージされている電荷を放出するための機能も有している。
そして、上記検出ライン９４には、この検出ライン９４の上記直流成分検出回路９６の上流側と下流側とを接続するようにした本発明の特徴とするバイパスライン１０８が設けられている。そして、このバイパスライン１０８の途中には、バイパス用スイッチ部１１０が設けられており、必要時に、すなわち後述するように、静電チャック８６へ印加する直流電圧をオン、オフする際に、このバイパス用スイッチ部１１０を閉じて、上記載置台８４を、抵抗やコイルを介することなく直接的に接地し得るようになっている。このバイパス用スイッチ部１１０の開閉動作の制御は、スイッチ制御部１１２により行われるようになっている。
また、上記静電チャック８６は、例えばポリイミド系樹脂やセラミック等よりなる板状の絶縁材の内部にチャック電極１１４を埋め込むようにして構成されている。そして、このチャック電極１１４からは給電ライン１１６が延びており、この給電ライン１１６には高周波電力の侵入を阻止するフィルタ部１１８を介して直流高圧電源１２０が接続されている。
そして、この直流高圧電源１２０から発生した高い直流電圧を上記チャック電極１１４に印加することにより、この静電チャック８６上のガラス基板Ｗを静電気力で吸着するようになっている。この直流高圧電源１２０の出力電圧は、例えば３ｋＶ程度であるが、これに限定されない。上記フィルタ部１１８は、ここでは誘導素子、すなわち高周波カット用のコイル１２２により構成されている。
そして、この上記高周波カット用のコイル１１２により載置台８４に印加されている高周波電力が直流高圧電源１２０に回り込んで侵入することを阻止するようになっている。また、この給電ライン１１６のフィルタ部１１８の下流側には、直流高圧電源１２０をオン、オフするためのチャック用スイッチ部１２４が設けられている。
このチャック用スイッチ部１２４の開閉動作の制御も、上記スイッチ制御部１１２により行われる。また、このプラズマ処理装置５０の動作全体の制御、例えばプロセス圧力の制御、供給ガスの供給開始・供給停止の制御、高周波電力の印加の制御、スイッチ制御部１１２に対する各スイッチ部の開閉動作の指示等はコンピュータよりなる装置制御部１２６により行われる。また、この動作制御に必要なコンピュータに読み取り可能なコンピュータプログラムは記憶媒体１２８に記憶されている。この記憶媒体１２８は、フレキシブルディスク、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、フラッシュメモリ或いはＤＶＤ等よりなる。尚、図示されていないが、上記載置台機構８０には被処理体を搬出入する際に被処理体を受け取る昇降ピンが設けられている。
次に、以上のように構成されたプラズマ処理装置５０を用いて行われるプラズマエッチング処理について図２及び図３を参照して説明する。図２はチャック用スイッチ部とバイパス用スイッチ部の切り替えのタイミングとチャック電極の電位及び高周波電力の印加のタイミングとの関係を示すタイミングチャート、図３は載置台機構の静電チャックにおける直流電圧に対するチャック等価回路を示す図である。
まず、全体的な流れについて説明すると、被処理体であるガラス基板Ｗを開かれたゲートバルブ５６及び開口５４を介して処理容器５２内へ搬入し、これを図示しないリフタピンを昇降させることによって載置台８４上に載置し、処理容器５２内を密閉する。
そして、ガラス基板Ｗが載置台８４上に載置されると、上記チャック用スイッチ部１２４を閉じて上記直流高圧電源１２０から静電チャック８６のチャック電極１１４へ高い直流電圧が印加され、このチャック電極１１４に電荷が十分に貯ってガラス基板Ｗを静電気力により安定的に吸着する。ここで上記チャック用スイッチ部１２４を閉じる際にバイパス用スイッチ部１１０も所定の間だけ閉状態にする。そして、吸着が行われたら、高周波電源９２より高周波電力を印加すると共に、シャワーヘッド部６８から所定のガス、例えばエッチングガスを流して上記高周波電力によって処理空間Ｓにプラズマを生成し、プラズマを用いたエッチング処理が行われることになる。
またプラズマ処理中にあっては、処理空間Ｓに発生したプラズマの作用により電位が生ずるが、この電位によって検出ライン９４には電流が流れ、この電位が直流成分検出回路９６のコイル９８、第１の抵抗１００及び第２の抵抗１０２を通過して接地側に流れる。そして、上記第２の抵抗１０２に電流が流れる時に生ずる電圧降下を測定部１０６にて測定することにより、載置台８４の直流電圧が検出されることになる。
またこの際、上記コイル９８及びコンデンサ１０４の作用により、載置台８４に印加されている高周波電力が回り込んで直流成分検出回路９６側に流れることを阻止している。また同様に、給電ライン１１６に設けた高周波カット用のコイル１２２の作用により、載置台８４に印加されている高周波電力が回り込んで直流高圧電源１２０に流れることを阻止している。
そして、上記エッチング処理を終了する時には、エッチングガスの供給を停止すると共に、載置台８４に印加していた高周波電力を遮断する。更に、上記チャック用スイッチ部１２４を開にして静電チャック８６のチャック電極１１４に印加していた高い直流電圧を遮断し、そして、チャック電極１１４及び載置台８４に貯っていた電荷を、直流成分検出回路９６を介して十分に放電させる。ここで上記チャック用スイッチ部１２４を開にする際にパイパス用スイッチ部１１０も所定の間だけ閉状態にする。そして、貯っていた電荷の放電が完了したら、上記ガラス基板Ｗを取り出すことになる。
ここで、従来のプラズマ処理装置にあっては、図１６に示したチャック用スイッチ部４５を閉じてチャック電極３４に高い直流電圧を印加する時にはチャック電極３４や載置台１０に電荷が貯って十分に静電気力が発生するまでの時間（電荷貯留時間）に長い時間を要し、また、プラズマ処理を終了するためにチャック用スイッチ部４５を開いてチャック電極３４や載置台１０に貯っていた電荷を十分に放電するまでの時間（電荷放電時間）に長い時間を要したが、本発明のプラズマ処理装置５０の場合には、上記電荷貯留時間や電荷放電時間を大幅に短縮化することができる。
すなわち、チャック用スイッチ部１２４を開状態から閉状態に切り替える時及び閉状態から開状態に切り替える時に、バイパスライン１０８に設けたバイパス用スイッチ部１１０を所定の期間だけ閉状態に維持し、載置台８４を抵抗成分が含まれた上記直流成分検出回路９６を介することなく直接的に接地し、チャック等価回路の抵抗成分をできるだけ小さくしている。具体的には、上記スイッチ制御部１１２は、上記チャック用スイッチ部１２４を閉状態に切り替える時には、この切り替えと同時に又は切り替えに先立って前記バイパス用スイッチ部１１０を閉状態に切り替えるように制御する。
またこのスイッチ制御部１１２は、上記チャック用スイッチ部１２４を開状態に切り替える時には、この切り替えと同時に又は切り替えに先立って上記バイパス用スイッチ部１１０を閉状態に切り替えるように制御する。この結果、チャック等価回路の時定数が小さくなり、その分、チャック電極１１４や載置台８４に対する電荷の貯留及び電荷の放電を迅速に行うことが可能となる。またスイッチ制御部１１２は、上記チャック用スイッチ部１２４の開状態から閉状態へ、又は閉状態から開状態へ切り替えた後に、所定時間経過した時にバイパス用スイッチ部１１０を閉状態から開状態へ切り替えるように制御する。
ここで図２を参照してチャック用スイッチ部１２４とバイパス用スイッチ部１１０の切り替えのタイミングとチャック電極１１４の電位と高周波電力の印加のタイミングとの関係を説明する。図２に示すように、図２（Ａ）で示すチャック用スイッチ部１２４を開状態から閉状態の切り替える際及び閉状態から開状態へ切り替える際に、図２（Ｂ）に示すようにその切り替えポイントを跨ぐようにしてバイパス用スイッチ部１１０を閉状態に維持しており、直流成分検出回路９６をバイパスさせることによってこの時のチャック等価回路の時定数を小さくしている。
この場合、チャック用スイッチ部１２４の開閉の切り替えと同時にバイパス用スイッチ部１１０の閉への切り替えを行ってもよいが、チャック用スイッチ部１２４を閉に取り換えた後は、少なくとも所定の時間Ｔ１だけはチャック電極１１４や載置台８４に電荷が十分に貯留されて静電気力が安定するまで（図２（Ｃ）参照）、上記バイパス用スイッチ部１１０の閉状態を維持する。この所定の時間Ｔ１はチャック電極１１４の面積にもよるが、数秒〜十数秒である。
また、従来の装置例ではチャック電極１１４への充電によって電荷が貯留するに従って載置台８４の電位が変動し、この状態で高周波電圧を印加すると異常放電が発生する恐れがあったが、本実施形態では高周波電圧を印加する直前まではバイパス用スイッチ部１１０が閉じられて接地されているので、載置台８４の電位を接地電位に安定化でき、そして、この状態で高周波電圧を印加しているので、異常放電の発生を抑制することができる。
また同様に、チャック用スイッチ部１２４を開に切り換えた後は、少なくとも所定の時間Ｔ２だけはチャック電極１１４や載置台８４に貯留していた電荷が十分に放電されるまで（図２（Ｃ）参照）、上記バイパス用スイッチ部１１０の閉状態を維持する。この所定の時間Ｔ２はチャック電極１１４の面積にもよるが、数秒〜十数秒である。尚、図２（Ｄ）に示すように、高周波電力は静電気力が安定してから載置台８４に印加される。また、プラズマ処理中は、バイパス用スイッチ部１１０は開状態になされており、直流成分検出回路９６が作用して載置台８４の直流電圧が測定されている。

ここで上記チャック用スイッチ部１２４の開閉時（バイパス用スイッチ部１１０も閉状態）のチャック等価回路について図３及び図４を参照して説明する。図３は載置台機構の静電チャックにおける直流電圧に対するチャック等価回路を示す図、図４はチャック電極の電位の変化を示す図である。
図３に示すように、チャック用スイッチ部１２４の開閉時（バイパス用スイッチ部１１０も閉状態）の直流高圧電源１２０の起電力Ｅと抵抗成分Ｒと容量成分Ｃとの直列回路となる。ここで、抵抗成分Ｒは、直流成分検出回路９６がバイパスされているので、実質的には給電ライン１１６に設けた高周波カット用のコイル１２２の抵抗成分だけであり、非常に小さい。また容量成分Ｃは、チャック電極１１４の面積と載置台８４の上面の面積によって定まり、装置の大きさに依存するので装置の寸法が決まれば一定となる。
図４（Ａ）はチャック用スイッチ部１２４を開から閉へ切り替えた時の状態を示し、図４（Ｂ）はチャック用スイッチ部１２４を閉から開へ切り替えた時の状態を示す。尚、図４には参考のために従来のプラズマ処理装置の場合を破線で示している。
ここでチャック電極１１４の電位ｅ（ｔ）は以下の式で与えられる。
ｅ（ｔ）＝Ｅ［１−ｅ（−ｔ／ＲＣ） ］
ここでｅは自然対数（ｅｘｐ）を示し、ＲＣは時定数を示し、ｔは時間を示す。
上述したように、従来のプラズマ処理装置と比較して抵抗成分Ｒは非常に小さくなっているので、時定数”ＲＣ”は非常に小さくなっている。従って、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、本発明の場合には安定までの過渡時間が非常に短くなっている。
チャック電極の大きさを縦横３ｍ×３ｍの大きさに設定してシミュレーションを行った結果、従来の装置の場合には、安定化までの時間Ｌ１が６０秒程度であったのに対して、本発明の場合には安定化までの時間Ｌ２が１０秒程度であり、電荷貯留時間及び電荷放電時間を短縮できることを確認することができた。
尚、図１６に示す従来のプラズマ処理装置では、抵抗成分は、第１の抵抗２６、第２の抵抗２８と抵抗４４と各コイル２４、４２の抵抗成分となり、本発明の場合と比較して非常に大きな値となっている。また容器成分Ｃは、装置寸法を同じに設定しているので、本発明装置と従来装置とは同一である。
このように、本発明の載置台機構８０において、チャック用スイッチ部１２４を閉じてチャック電極１１４に直流電圧を印加する際に直流成分検出回路９６をバイパスさせて載置台８４を接地させるバイパス用スイッチ部１１０を閉じ、更に、チャック用スイッチ部１２４を開いてチャック電極１１４に印加していた直流電圧を遮断する際にも直流成分検出回路９６をバイパスさせて載置台８４を接地させるバイパス用スイッチ部１１０を閉じるようにしたので、チャック電極１１４に直流電圧を印加する際及びチャック電極１１４に印加していた直流電圧を遮断する際のチャック等価回路の時定数を小さくすることができ、その結果、チャック電極１１４に対する電荷の貯留及び電荷の放出をそれぞれ迅速に行うようにして、製品の生産性を上げ、スループットを向上させることができる。
また、直流高圧電源１２０に高周波電力が侵入することを阻止するフィルタ部１１８を、誘導素子である高周波カット用のコイル１２２のみで構成するようにしたので、従来のプラズマ処理装置と比較してその分、チャック等価回路における抵抗成分Ｒ（図３参照）を小さくして時定数を更に小さくでき、その結果、電荷貯留時間及び電荷放電時間を短くしてスループットを更に向上させることができる。
＜第２実施形態＞
次に、本発明の載置台機構の第２実施形態について説明する。図５は本発明の載置台機構の第２実施形態の要部を示す構成図である。尚、図１及び図１６に示す構成部分と同一構成部分については同一参照符号を付してその説明を省略する。
先の第１実施形態では直流高圧電源１２０に接続されるフィルタ部１１８を誘導素子である高周波カット用のコイル１２２により構成し、且つバイパス用スイッチ部１１０が介設されたバイパスライン１０８により直流成分検出回路９６を必要時にバイパスさせるようにしたが、これに限定されず、上記フィルタ部１１８を図１６に示す従来装置と同様に構成するようにしてもよい。
すなわち、図５に示すように、ここではフィルタ部１１８を図１６に示すフィルタ部３８と同様に、高周波カット用のコイル４２と抵抗４４とを直列に接続し、両者の接続点よりコンデンサ４６を分岐させてこの他端を接地するようにして構成されている。
この場合のチャック用スイッチ部１２４及びバイパス用スイッチ部１１０の開閉操作は、図２において説明した場合と同じである。この第２実施形態の場合にも、先の第１実施形態の場合と同様に、チャック電極１１４に直流電圧を印加する際及びチャック電極１１４に印加していた直流電圧を遮断する際のチャック等価回路の時定数を小さくすることができ、その結果、チャック電極１１４に対する電荷の貯留及び電荷の放出をそれぞれ迅速に行うようにして、製品の生産性を上げ、スループットを向上させることができる。
ただし、第１実施形態の場合と比較して、この第２実施形態の場合にはフィルタ部１１８の直流成分（抵抗４４）が増加した分だけ時定数が大きくなり、この結果、電荷貯留時間や電荷放電時間は第１実施形態の場合よりも少し迅速性に欠けることになる。
＜第３実施形態＞
次に、本発明の載置台機構の第３実施形態について説明する。図６は本発明の載置台機構の第３実施形態の要部を示す構成図である。尚、図１、図５及び図１６に示す構成部分と同一構成部分については同一参照符号を付してその説明を省略する。
先の図５に示す第２実施形態ではフィルタ部１１８を図１６に示す従来装置と同様に構成したが、これに限定されず、上記フィルタ部１１８における抵抗４４に替えて、図６に示すように別の高周波カット用のコイル１３０を設けるようにしてもよい。すなわち、この場合には、フィルタ部１１８は、誘導素子である高周波カット用のコイル４２、１３０と容量素子であるコンデンサ４６により構成されている。この場合には、２つの高周波カット用のコイル４２、１３０により高周波がカットされることになる。
この場合のチャック用スイッチ部１２４及びバイパス用スイッチ部１１０の開閉操作は、図２において説明した場合と同じである。この第３実施形態の場合にも、先の第１及び第２実施形態の場合と同様に、チャック電極１１４に直流電圧を印加する際及びチャック電極１１４に印加していた直流電圧を遮断する際のチャック等価回路の時定数を小さくすることができ、その結果、チャック電極１１４に対する電荷の貯留及び電荷の放出をそれぞれ迅速に行うようにして、製品の生産性を上げ、スループットを向上させることができる。
ただし、第２実施形態の場合と比較して、この第３実施形態の場合にはフィルタ部１１８の抵抗成分である抵抗４４が減少した分だけ時定数が小さくなり、この結果、電荷貯留時間や電荷放電時間は第２実施形態の場合よりも短くすることができる。
＜第４実施形態＞
次に、本発明の載置台機構の第４実施形態について説明する。図７は本発明の載置台機構の第４実施形態の要部を示す構成図である。尚、図１、図５、図６及び図１６に示す構成部分と同一構成部分については同一参照符号を付してその説明を省略する。
先の第３実施形態では直流高圧電源１２０に接続されるフィルタ部１１８を誘導素子である高周波カット用のコイル４２、１３０と容量素子であるコンデンサ４６とにより構成し、且つバイパス用スイッチ部１１０が介設されたバイパスライン１０８により直流成分検出回路９６を必要時にバイパスさせるようにしたが、これに限定されず、図７に示すように上記バイパスライン１０８及びバイパス用スイッチ部１１０を設けないようにしてもよい。
この場合のチャック用スイッチ部１２４の開閉操作は、図２において説明した場合と同じであるが、図２（Ｂ）に示すバイパス用スイッチ部１１０はこの第４実施形態では用いられない。この第４実施形態の場合にも、先の第１実施形態の場合と同様に、チャック電極１１４に直流電圧を印加する際及びチャック電極１１４に印加していた直流電圧を遮断する際のチャック等価回路の時定数を小さくすることができ、その結果、チャック電極１１４に対する電荷の貯留及び電荷の放出をそれぞれ迅速に行うようにして、製品の生産性を上げ、スループットを向上させることができる。
ただし、第３実施形態の場合と比較して、この第４実施形態の場合には直流成分検出回路９６の直流成分（抵抗１００、１０２）が増加した分だけ時定数が大きくなり、この結果、電荷貯留時間や電荷放電時間は第３実施形態の場合よりも少し迅速性に欠けることになる。しかし、この第４実施形態の場合にも、図１６に示す従来装置と比較して、フィルタ部３８における抵抗４４が高周波カット用のコイル１３０と入れ替わることにより、その分、抵抗成分が減少するので、この結果、電荷貯留時間や電荷放電時間を短くすることができる。
＜第５実施形態＞
次に、本発明の載置台機構の第５実施形態について説明する。図８は本発明の載置台機構の第５実施形態の要部を示す構成図である。尚、図１に示す構成部分と同一構成部分については同一参照符号を付してその説明を省略する。
先の第１〜第４実施形態においては、上部電極であるシャワーヘッド部６８は接地状態であったが、これに限定されず、このシャワーヘッド部６８に高周波電力を印加するようにしてもよい。図８は代表として図１に示す装置を用いてシャワーヘッド部６８に高周波電力を印加する場合の構成を示しているが、ここで説明する構成は、第１〜第４の全ての実施形態に適用することができる。すなわち、図８に示すように、ここでは、ガス導入手段であるシャワーヘッド部６８は、絶縁部材１３４を介して処理容器５２の天井部に取り付けられている。
そして、このシャワーヘッド部６８には、高周波ライン１３６が接続されており、この高周波ライン１３６の途中にマッチング回路１３８を介設して他端側に高周波電源１４０を接続している。この高周波電源１４０の周波数としては、例えば４５０ｋＨｚ等を用いることができる。この結果、この第５実施形態では、上部電極であるシャワーヘッド部６８と下部電極である載置台８４の双方にそれぞれ別々の電源より高周波電力を印加できるようになっている。
この場合のチャック用スイッチ部１２４及びバイパス用スイッチ部１１０の開閉操作は、図２において説明した場合と同じである。この第５実施形態の場合にも、先の第１実施形態の場合と同様に、チャック電極１１４に直流電圧を印加する際及びチャック電極１１４に印加していた直流電圧を遮断する際のチャック等価回路の時定数を小さくすることができ、その結果、チャック電極１１４に対する電荷の貯留及び電荷の放出をそれぞれ迅速に行うようにして、製品の生産性を上げ、スループットを向上させることができる。尚、この第５実施形態においては、載置台８４に接続している高周波電源９２（マッチング回路９０も含む）を設けないで省略するようにしてもよい。
＜チャック電極の電位の変化に対する評価＞
ここでチャック電極１１４へ電圧印加を開始した後にチャック電極１１４が設定電圧に到達するまでの時間についてチャック電極の面積（載置台の面積）を変化させてシミュレーションを行ったので、そのシミュレーションの評価結果について説明する。
図９はチャック電極への電圧印加開始から設定電圧に到達するまでの時間と載置台面積との関係を示す図である。ここでは評価の対象として、図１に示す第１実施形態（フィルタ抵抗をコイル変更＋直流成分検出回路のバイパス）と図５に示す第２実施形態（直流成分検出回路のバイパス）と図７に示す第４実施形態（フィルタ抵抗をコイルに変更）とを取り上げた。また、比較例として図１６に示す従来装置についても評価を行った。
図９（Ａ）は設定電圧に到達するまでの到達時間を示し、図９（Ｂ）は従来装置の到達時間を基準とした時の各到達時間の短縮割合を示す。ここでは載置台面積（≒チャック電極面積）を０．２ｍ２ 〜８．７ｍ２ まで種々変化させている。尚、チャック電極１１４に対する印加電圧は３０００Ｖに設定している。
図９（Ａ）に示すように、載置台面積を０．２ｍ２ から８．７ｍ２ に向けて順次大きくなるように設定して行くと、設定電圧に到達するまでの到達時間も次第に長くなっている。これはチャック電極と載置台との間に形成される容量成分が次第に大きくなるからである。
ここで、載置台面積が同一の場合の各実施形態について検討すると、例えば載置台面積が８．７ｍ２ の場合、到達時間は第１実施形態が１３．５ｓｅｃ、第２実施形態が２９．５ｓｅｃ、第４実施形態が４４．３ｓｅｃであり、比較例が５８．３ｓｅｃである。従って、到達時間の短縮効果が良好な順次は、第１実施形態、第２実施形態及び第３実施形態の順序となって第１実施形態が最も優れていることを理解することができる。この点は載置台面積が０．２ｍ２ 〜８．７ｍ２ の全ての場合について当てはまる。
ここで図９（Ｂ）に示すように、従来装置の到達時間を基準とした各到達時間の短縮割合に着目すると、載置台面積に関係なく、各実施形態毎に一定になっている。すなわち、第１実施形態の短縮割合は載置台面積に関係なく２３〜２５％であり、第２実施形態の短縮割合は載置台面積に関係なく７６〜７８％であり、第４実施形態の短縮割合は載置台面積に関係なく５１〜５３％である。
従って、上述したように到達時間の短縮割合は、載置台面積（≒チャック電極面積）に関係なく略一定なので、載置台の面積が大きなプラズマ処理装置ほど、短縮される時間は大きくなる。この結果、縦横が例えば３ｍ×３ｍ程度の大きさとなるような大面積のガラス基板にプラズマ処理するようなプラズマ処理装置に本発明を適用すれば、上記到達時間の短縮効果を非常に大きくすることができる、ということを理解することができる。
＜第６実施形態＞
次に本発明の載置台機構の第６実施形態について説明する。図１０は本発明の載置台機構の第６実施形態の要部を示す構成図である。尚、先の実施形態と同一構成部分について同一参照符号を付してその説明を省略する。
先の各実施形態では、直流高圧電源１２０の出力電圧は、例えば３ｋＶで一定であったが、これに限定されず、切り替え出力が可能になされた複数種類の直流電圧を印加できるようにしてもよい。そして、チャック電極１１４に電荷を貯留する場合、最初は高い電圧の直流電圧を印加し、暫くした後に切り替えて通常の低い電圧の直流電圧を印加するようにして、チャック電極に対する電荷の貯留（チャージ）を迅速に行うようにしてもよい。
図１０は、このような第６実施形態の要部を示している。図１０に示すように、この第６実施形態では、直流高圧電源１２０は、切り替えが可能になされた複数種類の直流電圧を出力して印加できるようになっている。ここでは、この直流高圧電源１２０は、例えば出力電圧が可変になされており、例えば３ｋＶ〜５ｋＶの範囲で種々の電圧の直流電圧を出力できるようになっている。具体的には、ここでは後述するように、チャック電極１１４の通常印加時の定格電圧である３ｋＶと、これよりも高い電圧の５ｋＶを用いる。
また、この第６実施形態では、給電ライン１１６の途中であって、抵抗素子１６０により構成されたフィルタ部１１８とチャック用スイッチ部１２４との間にチャック電極１１４側の電位を検出するための電位モニタ部１５０と、この電位モニタ部１５０の出力値に基づいて、上記直流高圧電源１２０を制御する電源制御部１５２とを有している。
上記電位モニタ部１５０は抵抗素子等により形成されており、チャック電極１１４の電位を直接的に検出することが困難なので、ここではフィルタ部１１８とチャック用スイッチ部１２４との間の給電ライン１１６に介設している。従って、この電位モニタ部１５０での検出値は、この下流側（チャック電極１１４側）のフィルタ部１１８での電圧降下分の誤差が生ずることは避けられない。尚、実際の装置では大きな設計変更を求められるが、フィルタ部１１８よりも下流側の給電ライン１１６の途中にこの電位モニタ部１５０を設けてもよく、この場合にはフィルタ部１１８の電圧降下の誤差分をなくすことができる。
また上記電源制御部１５２は、上記スイッチ制御部１１２からチャック用スイッチ部１２４が閉じられた時に、その確認の信号を受けて、上記電位モニタ部１５０から送られてくる検出値が所定の値になった時に高い電圧の第１の直流電圧、例えば５ｋＶから低い電圧の第２の直流電圧、例えば３ｋＶへ切り替えて出力させるようになっている。
次に、上記第６実施形態の動作について説明する。まず、具体的な動作の説明に先立ってチャック電極１１４に最初に高い電圧を印加し、その後に低い電圧に切り替えた時の上記電位モニタ部１５０の電位、すなわち図１０中のポイントＰ１における電位の変化について説明する。図１１はチャック電極に直流電圧を印加した後の電位モニタ部であるポイントＰ１の電位の変化を示すグラフであり、図１１（Ａ）は３ｋＶの一定の直流電圧を印加した場合の変化を実線で示し、図１１（Ｂ）は最初の僅かな期間だけ５ｋＶの直流電圧を印加し、その後、３ｋＶに切り替えて印加した場合の変化を実線で示している。ここでチャック電極１１４の特性としては、その大きさは縦横が３ｍ×３ｍの大きさであり、定格電圧は３ｋＶである。また図１１中にはチャック電極１１４の電位の経験的予測値を一点鎖線で示している。
図１１（Ａ）に示すように、チャック電極１１４に最初から３ｋＶで一定の直流電圧を印加した場合には、チャック電極１１４に電荷が貯留するに従ってポイントＰ１の電位はその回路の時定数に従って次第に上昇して行き、ある程度の時間を要して３ｋＶに到達して安定化している。ここでチャック電極１１４の定格電圧と同じ３ｋＶに達するまでに１５ｓｅｃ程度の時間を要している。ちなみに、印加電圧が３ｋＶで同じとして、チャック電極１１４の大きさが縦横２．２ｍ×２．５ｍの場合は９．８ｓｅｃ、縦横２．０ｍ×２．３ｍの場合は８．０ｓｅｃである。
これに対して、図１１（Ｂ）に示すように、チャック電極１１４に最初に所定の期間Ｔ４だけ、チャック電極１１４の定格電圧よりも高い電圧の直流電圧（第１の直流電圧）である５ｋＶを印加し、その後は暫くして低い電圧の直流電圧（第２の直流電圧）である３ｋＶを印加した場合には、ポイントＰ１の電位は、図１１（Ａ）の場合よりも急激に上昇しており、そして切り替えの直前が例えば４ｋＶ程度のピーク値となり、所定の期間Ｔ４が経過して低い電圧に切り替えることによりポイントＰ１の電位はピークを経た後に次第に低下して３ｋＶに到達して安定化している。
ここでチャック電極１１４の電位に注目すると、ポイントＰ１の電位が４ｋＶ程度の時にチャック電極１１４の電位は定格電圧である３ｋＶに到達しており、この時に３ｋＶの直流電圧に切り替えることにより、チャック電極１１４の電位をそのまま３ｋＶに維持できることが判る。この第６実施形態では、上述したような特性を用いてチャック電極１１４の電位の上昇をより迅速に行なうようにしている。
次に、上記図１１で示した特性を用いたこの第６実施形態の動作について説明する。図１２は各スイッチ部の切り替えのタイミングと電位モニタ部１５０の電位とチャック印加電圧の変化を示すタイミングチャート、図１３は第６実施形態における動作を説明するためのフローチャートである。
図１２において、図１２（Ａ）のチャック用スイッチ部１２４の開閉動作、バイパス用スイッチ部１１０の開閉動作、図１２（Ｃ）のチャック電極１１４の電位、図１２（Ｄ）の高周波電力の印加状況はそれぞれ図２で示した場合と同じである。そして、図１２（Ｅ）では電位モニタ部１５０で検出した電位を示し、図１２（Ｆ）は直流高圧電源１２０より出力されるチャック印加電圧を示す。
まず、スイッチ制御部１１２は、バイパスライン１０８の途中に設けたバイパス用スイッチ部１１０を閉じることによって載置台８４を接地する（Ｓ１）。次に、スイッチ制御部１１２は給電ライン１１６の途中に設けたチャック用スイッチ部１２４を閉じることによって直流高圧電源１２０よりチャック電極１１４に対して第１の直流電圧、すなわち高い電圧の直流電圧である５ｋＶの印加を開始する（Ｓ２）。尚、ステップＳ１とＳ２を同時に行ってもよい。
この時点より、先に図１１において説明したような状態に入ることになる。すなわち、５ｋＶの印加により、チャック電極１１４へは急速にチャージが行われて、その電位は急激に上昇することになる。尚、スイッチ制御部１１２は、チャック用スイッチ部１２４を閉じた時に、その旨を電源制御部１５２へ知らせるが、これは電源制御部１５２の誤動作を防止するものである。
次に、給電ライン１１６の途中に設けた電位モニタ部１５０で検出された電位は電源制御部１５２へ入力されており、この電源制御部１５２は上記電位モニタ部１５０で検出された電位が予め定められた所定値、例えば４ｋＶに到達するか否かを判断して４ｋＶに到達するまで待機し（Ｓ３のＮＯ）、ここで４ｋＶに到達したならば（Ｓ３のＹＥＳ）、直流高圧電源１２０を制御して、第１の直流電圧（５ｋＶ）から、これよりも低い電圧の第２の直流電圧（３ｋＶ）へ切り替えて印加させる（Ｓ４）。この３ｋＶはチャック電極１１４の定格電圧である。この時のチャック電極１１２の電位は、図１１で説明したように定格電圧の３ｋＶ程度であり、従って、迅速に定格電圧までより迅速にチャージすることができる。
また、ここで５ｋＶの直流電圧を印加した期間Ｔ４は、図１１でも説明したように、結果的に４ｓｅｃ程度となる。尚、４ｓｅｃの時間は、静電チャック８６の大きさや第１の直流電圧の大きさ等によって変化するのは勿論である。
このようにして、第２の直流電圧に切り替えた後に、載置台８４における電位が安定するまでの所定の時間Ｔ５、例えば５〜１０ｓｅｃ程度の期間だけ待機し（Ｓ５のＮＯ）、上記所定の時間Ｔ５の待機を行ったならば（Ｓ５のＹＥＳ）、次にバイパス用スイッチ部１１０を開状態にすることによって載置台８４の接地を断つ（Ｓ６）。上記所定の時間Ｔ５は、上述したように上記載置台８４の電位が安定するまでに要する時間である。そして、次に載置台８４に高周波電源９２からの高周波電圧を印加して（Ｓ７）、プラズマ処理を行うことになる。
このように、この第６実施形態においては、チャック電極１１４に電荷を貯留（チャージ）する際に、最初に高い電圧の第１の直流電圧（例えば５ｋＶ）を印加し、その後、暫くして上記第１の直流電圧より低い電圧の第２の直流電圧（例えば３ｋＶ）を印加するようにしたので、チャック電極１１４への充電をより迅速に行うことができる。図１２（Ｃ）においては、一点鎖線にて、図２（Ｃ）の場合のチャック電極１１４の電位の変化を示しており、図２（Ｃ）の場合よりも約１０ｓｅｃ程度だけ更に迅速にチャック電極１１４への充電を完了させることができた。尚、この第６実施形態は、バイパスライン１０８を設けていない図７の第４実施形態を除いて、先の第１〜第３及び第５の全ての実施形態にも適用することができる。
＜第７実施形態＞
次に本発明の載置台構造の第７実施形態について説明する。図１４は本発明の載置台構造の第７実施形態の要部を示す構成図である。尚、先の第６実施形態と同一構成部分について同一参照符号を付してその説明を省略する。
図１０に示す第６実施形態では、給電ライン１１６の途中に電位モニタ部１５０を設けて、この検出値を参照して電源制御部１５２は、印加する直流電圧の切り替えを行ったが、これに限定されず、この第７実施形態では、上記チャック用スイッチ部１２４を閉状態にした後に時間を計測し、一定の時間経過した時に印加する直流電圧を切り替えるようにしている。
すなわち、図１４に示すように、ここでは給電ライン１１６に、図１０において設けた電位モニタ部１５０を設けておらず、この代わりに電源制御部１５２にタイマー機能（図示せず）を持たせており、スイッチ制御部１１２からチャック用スイッチ部１２４を閉じた旨の信号を受けた時を起点として、上記タイマー機能で経過時間を測定するようになっている。そして、このタイマー機能での計測時間が所定の時間を経過したことに応答して、この電源制御部１５２は直流高圧電源１２０に対して第１の直流電圧（５ｋＶ）から第２の直流電圧（３ｋＶ）に切り替えて出力させるように指令を出すようになっている。
ここで上記切り替えのための所定の時間は、チャック電極１１４に第１の直流電圧の印加を開始した後にこのチャック電極１１４の電位が定格電圧に到達するまでの期間以下の長さであり、ここでは図１１に示すグラフから求められるように、上記所定の期間は例えば４ｓｅｃに設定されている。この４ｓｅｃの時間は、フィルタ部１１８を誘導素子により構成することにより、更に短くすることも可能であり、前述したように、チャック電極１１４の大きさや第１の直流電圧の大きさ等によっても変化することになり、また上記所定の時間の設定は可変になされている。
この第７実施形態の動作は、図１３に示す第６実施形態のフローチャートのステップＳ３において、電位モニタ部１５０の検出値の判断に代えて、チャック用スイッチ部１２４を閉じた後に”所定の時間（例えば４ｓｅｃ）が経過したか？”の判断がなされることになる点のみが異なり、他の各ステップは図１３に示すフローチャートと同様である。また、各スイッチ部の切り替えのタイミングや各電圧の変化の態様も図１３に示すタイミングチャートと同じである。尚、この第７実施形態は、バイパスライン１０８を設けていない図７の第４実施形態を除いて、先の第１〜第３及び第５の全ての実施形態にも適用することができる。
ところで、図１０及び図１４に示す第６及び第７実施形態では、直流高圧電源１２０として出力電圧を変化させることができる可変電源を用いたが、これに代えて、図１５に示す直流高圧電源の変形例のように、第１の直流電圧、例えば５ｋＶを出力する第１電源部１５４Ａと第２の直流電圧、例えば３ｋＶを出力する第２電源部１５４Ｂとを並列に設け、これらの２つの電源部１５４Ａ、１５４Ｂを電源制御部１５２から制御されるスイッチ部１５６により切り替えて出力させるようにしてもよい。ここで、上記５ｋＶ及び３ｋＶはそれぞれ単に一例を示したに過ぎず、これらの数値には限定されないのは勿論である。
また、上記図１０及び図１４に示す第６及び第７実施形態では、本発明の理解を容易にするために、スイッチ制御部１１２と電源制御部１５２とを別体として設けたが、これらを一体化させて設けるようにしてもよいのは勿論である。
尚、以上の各実施形態において、プラズマ処理としてプラズマエッチング処理を例にとって説明したが、静電チャックを備えて高周波電力によってプラズマを生成することによりプラズマ処理を行う全てのプラズマ処理装置に本発明を適用することができる。また、以上の各実施形態において、載置台８４には加熱手段を設けていなかったが、この載置台８４に加熱手段として例えば抵抗加熱ヒータを設けて、被処理体を所定の温度に加熱するようにしてもよい。
また、ここでは被処理体として、絶縁物である液晶表示装置用のガラス基板を例にとって説明したが、これに限定されず、セラミック基板等の他の絶縁物の基板、或いは半導体ウエハ（半導体基板）にも本発明を適用することができる。
本発明に係る載置台機構を用いたプラズマ処理装置の第１実施形態を示す構成図である。 チャック用スイッチ部とバイパス用スイッチ部の切り替えのタイミングとチャック電極の電位及び高周波電力の印加のタイミングとの関係を示すタイミングチャートである。 載置台機構の静電チャックにおける直流電圧に対するチャック等価回路を示す図である。 チャック電極の電位の変化を示す図である。 本発明の載置台機構の第２実施形態の要部を示す構成図である。 本発明の載置台機構の第３実施形態の要部を示す構成図である。 本発明の載置台機構の第４実施形態の要部を示す構成図である。 本発明の載置台機構の第５実施形態の要部を示す構成図である。 チャック電極への電圧印加開始から設定電圧に到達するまでの時間と載置台面積との関係を示す図である。 本発明の載置台機構の第６実施形態の要部を示す構成図である。 チャック電極に直流電圧を印加した後の電位モニタ部であるポイントＰ１の電位の変化を示すグラフである。 各スイッチ部の切り替えのタイミングと電位モニタ部の電圧とチャック印加電圧の変化を示すタイミングチャートである。 第６実施形態における動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の載置台構造の第７実施形態の要部を示す構成図である。 直流高圧電源の変形例を示す図である。 従来のプラズマ処理装置の一例を示す構成図である。
符号の説明
４６ コンデンサ（容量素子）
５０ プラズマ処理装置
５２ 処理容器
６０ 排気手段
６８ シャワーヘッド部（ガス導入手段）
８０ 載置台機構
８４ 載置台
８６ 静電チャック
９２ 高周波電源
９４ 検出ライン
９６ 直流成分検出回路
９８ 高周波カット用のコイル
１００ 第１の抵抗
１０２ 第２の抵抗
１０８ バイパスライン
１１０ バイパス用スイッチ部
１１２ スイッチ制御部
１１４ チャック電極
１１６ 給電ライン
１１８ フィルタ部
１２０ 直流高圧電源
１２２ 高周波カット用のコイル（誘導素子）
１２４ チャック用スイッチ部
１２６ 装置制御部
１３０ 高周波カット用のコイル（誘導素子）
１５０ 電位モニタ部
１５２ 電源制御部
１５４Ａ 第１電源部
１５４Ｂ 第２電源部
１５６ スイッチ部
Ｗ ガラス基板（被処理体）

Claims (25)

  1. 真空排気が可能になされた処理容器内に設けられて、高周波電力によって生成したプラズマを用いて所定のプラズマ処理が施される被処理体を載置する載置台機構において、
    前記被処理体を載置するための導電部材よりなる載置台と、
    前記載置台の上面に配置されて前記被処理体を吸着するために内部にチャック電極が設けられた静電チャックと、
    前記チャック電極に静電気力を発生させる直流電圧を印加するために給電ラインを介して接続された直流高圧電源と、
    前記給電ラインの途中に介設されて前記被処理体を吸着するときに閉じられるチャック用スイッチ部と、
    前記載置台に、前記プラズマ処理時に前記載置台に加わる直流成分を検出するために接続された直流成分検出回路と、
    前記直流成分検出回路をバイパスするバイパスラインと、
    前記バイパスラインの途中に介設されて前記チャック用スイッチ部を閉状態に切り替える時及び開状態に切り替える時にチャック等価回路の時定数を小さくするために前記直流成分検出回路をバイパスさせて前記載置台を接地させるバイパス用スイッチ部と、
    ２つの前記スイッチ部を制御するスイッチ制御部と、
    を備えたことを特徴とする載置台機構。
  2. 前記給電ラインの途中に介設されて前記高周波電力が前記直流高圧電源に侵入することを阻止するフィルタ部を有することを特徴とする請求項１記載の載置台機構。
  3. 前記フィルタ部は、抵抗素子又は抵抗素子と容量素子からなることを特徴とする請求項２記載の載置台機構。
  4. 前記フィルタ部は、誘導素子又は誘導素子と容量素子からなることを特徴とする請求項２記載の載置台機構。
  5. 前記直流成分検出回路は、前記載置台に検出ラインを介して接続されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の載置台機構。
  6. 前記スイッチ制御部は、前記チャック用スイッチ部を閉状態に切り替える時には、この切り替えと同時に又は切り替えに先立って前記バイパス用スイッチ部を閉状態に切り替えるように制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の載置台機構。
  7. 前記スイッチ制御部は、前記チャック用スイッチ部を開状態から閉状態に切り替えた後に所定時間経過した時に前記バイパス用スイッチ部を開状態に切り替えるように制御することを特徴とする請求項６記載の載置台機構。
  8. 前記スイッチ制御部は、前記チャック用スイッチ部を開状態に切り替える時には、この切り替えと同時に又は切り替えに先立って前記バイパス用スイッチ部を閉状態に切り替えるように制御することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の載置台機構。
  9. 前記スイッチ制御部は、前記チャック用スイッチ部を閉状態から開状態に切り替えた後に所定時間経過した時に前記バイパス用スイッチ部を開状態に切り替えるように制御することを特徴とする請求項８記載の載置台機構。
  10. 前記直流高圧電源は、切り替えが可能になされた複数種類の直流電圧を印加できるようになされており、
    更に、前記給電ラインの途中に設けられて前記チャック電極側の電位をモニタする電位モニタ部と、
    前記チャック用スイッチ部が閉じられた時に前記複数種類の直流電圧の内の高い電圧の第１の直流電圧を印加すると共に、前記電位モニタ部の検出値が所定の値になった時に低い電圧の第２の直流電圧に切り替えて印加するように前記直流電源を制御する電源制御部と、
    を備えたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の載置台機構。
  11. 前記直流高圧電源は、切り替えが可能になされた複数種類の直流電圧を印加できるようになされており、
    更に前記直流高圧電源を制御する電源制御部を有しており、前記電源制御部は、前記チャック用スイッチ部が閉じられると最初は前記複数種類の直流電圧の内の高い電圧の第１の直流電圧を印加して、所定の時間が経過した時に低い電圧の第２の直流電圧に切り替えて印加するように制御することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の載置台機構。
  12. 前記所定の時間とは、前記チャック電極に前記第１の直流電圧の印加を開始した後に前記チャック電極の電位が定格電圧に到達するまでの期間以下の長さであることを特徴とする請求項１１記載の載置台機構。
  13. 前記第１の直流電圧は前記チャック電極の定格電圧よりも高く設定されており、前記第２の直流電圧は前記定格電圧に設定されていることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の載置台機構。
  14. 前記直流高圧電源は、前記第１の直流電圧と前記第２の直流電圧とを出力し得るように出力電圧が可変になされていることを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載の載置台機構。
  15. 前記直流高圧電源は、前記第１の直流電圧を出力する第１電源部と、前記第２の直流電圧を出力する第２電源部とを有していることを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載の載置台機構。
  16. 前記被処理体は絶縁物であることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の載置台機構。
  17. 被処理体に対して所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、
    真空排気が可能になされた処理容器と、
    前記処理容器内へ必要なガスを導入するガス導入手段と、
    前記処理容器内を真空排気する排気手段と、
    前記処理容器内で前記被処理体を載置するための請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の載置台機構と、
    を備えるように構成したことを特徴とするプラズマ処理装置。
  18. 前記ガス導入手段は、シャワーヘッド部よりなり、該シャワーヘッド部と前記載置台機構の載置台とにより平行平板型の上部電極と下部電極とを形成するように構成したことを特徴とする請求項１７記載のプラズマ処理装置。
  19. 前記載置台には、高周波電源が接続されていることを特徴とする請求項１８記載のプラズマ処理装置。
  20. 前記シャワーヘッド部には、第２の高周波電源が接続されていることを特徴とする請求項１７乃至１９のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  21. 前記被処理体は、半導体基板又は絶縁物基板であることを特徴とする請求項１７乃至２０のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  22. 真空排気が可能になされた処理容器内にてプラズマ処理が施される被処理体を載置すると共に高周波電圧の印加が可能になされた載置台に設けた静電チャックへの電圧印加方法において、
    前記静電チャックのチャック電極に、複数種類の直流電圧の内の高い電圧の第１の直流電圧を印加すると共に、前記第１の直流電圧の印加と同時に、或いは印加に先立ってチャック等価回路の時定数を小さくするために前記載置台の直流成分を検出する直流成分検出回路をバイパスさせて前記載置台を接地するようにし、
    前記第１の直流電圧の印加の開始から所定の時間が経過時に前記第１の直流電圧よりも低い電圧の第２の直流電圧に切り替えて印加し、
    前記第２の直流電圧への切り替えから所定の時間が経過した時に前記載置台の接地を断ち、前記載置台の接地を断った後に、前記載置台に高周波電圧を印加するようにしたことを特徴とする静電チャックへの電圧印加方法。
  23. 前記第１の直流電圧の印加の開始からの前記所定の時間は、予め定められていることを特徴とする請求項２２記載の静電チャックへの電圧印加方法。
  24. 前記第１の直流電圧の印加の開始からの前記所定の時間は、前記チャック電極に前記第１の直流電圧の印加を開始した後に前記チャック電極の電位が定格電圧に到達するまでの期間以下の長さであることを特徴とする請求項２２記載の静電チャックへの電圧印加方法。
  25. 前記第２の直流電圧への切り替えからの前記所定の時間は、前記載置台の電位が安定するまでの時間であることを特徴とする請求項２２乃至２４のいずれか一項に記載の静電チャックへの電圧印加方法。
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