JP7389573B2

JP7389573B2 - プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法

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Publication number: JP7389573B2
Application number: JP2019118704A
Authority: JP
Inventors: 文人大竹; 淳太田; 亨菊池; 宏紀茶谷
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2019-06-26
Filing date: 2019-06-26
Publication date: 2023-11-30
Anticipated expiration: 2039-06-26
Also published as: JP2021005629A

Description

本発明は、基板（被処理体）に付着するパーティクルを防止することが可能な、プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関する。

従来より、シャワープレートの微細孔を通して成膜ガスを基板（被処理体）上の成膜空間に導入し、プラズマを生起することにより、基板上に所望の被膜を形成するプラズマ処理装置が知られている。このような構成を備えたプラズマ処理装置は、Ｓｉやガラス、セラミックスなどの基板表面に各種の被膜をＣＶＤ法などにより形成する際に多用されている。
中でも、効率的に半導体膜、たとえばＳｉＯやＳｉＮを成膜するために、枚葉式でかつ複数チャンバから構成される、マルチチャンバ型のプラズマ処理装置が広く利用されている。

このようなプラズマ処理が行われるチャンバ（処理室）内では、プロセス（たとえば成膜）中にパーティクルが発生し、このパーティクルが基板上に落下すると、基板上に形成されたデバイスの歩留まりを大きく低下させることが知られている。
その対策として、アノード電極周辺に集塵用電極を配置する方法（特許文献１）や、基板上にカバーを設ける方法（特許文献２）など、様々な手法が提案されている。

ところが、ＦＰＤ用途や太陽電池用途においては、プラズマ処理する対象物としてガラス基板が用いられ、さらなる大型化（大面積化）が進む傾向にある。たとえば、第６世代ガラス基板に対応するプラズマ処理装置においては、上述した特許文献１や特許文献２に開示された方法では、発生するパーティクルの殆どを除去することが困難である。

特許文献１の方法により、基板の外周近傍に設置した集塵用電極へパーティクルを集塵させようとしても、基板が大型化した場合は、基板の中央域まで、その効力を発揮させることは困難である。

特許文献２の方法により、基板全域を覆うようなシャッターを用いたとしても、基板が大型化した場合には、その基板を覆うためのシャッターも大型化したものを用いる必要がある。このため、プラズマ処理装置はその内部空間が大きなチャンバが必須となり、ひいてはプラズマ処理装置のフットプリントが大きくなる問題が生じる。更に実際には、大型の基板に対してユニットを構築するのは、大きさ、重量の観点に加え、それに伴いプラズマ形成が困難になる事が予想される。

したがって、基板が大型化した場合でも、基板に付着するパーティクルを防止することが可能な、プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法の開発が期待されていた。

特開２００１－２３０２４０号公報特開２０００－３９０２号公報

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、基板が大型化した場合でも、基板に付着するパーティクルを防止することが可能な、プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、
プラズマ処理方法であって、
ガラス基板を交換するための搬送手段を内在する第一チャンバ、反応室として機能する第三チャンバ、及び、前記第一チャンバと前記第三チャンバの内部空間同士を連通する内部空間を備えた第二チャンバを少なくとも備え、前記第三チャンバの内部空間には、微細孔を通して成膜ガスを供給するシャワープレートからなる上部電極と、前記ガラス基板を載置する支持台からなる下部電極とが、所定の離間距離をもって対向配置されており、前記上部電極には、交流電力を印可する手段Ａと、直流電力を印可する手段Ｂとが、電気的に独立して連結されているプラズマ処理装置を用い、
前記第三チャンバの内部空間へ前記シャワープレートから成膜ガスを導入する工程Ｓ１と、
前記上部電極に対して前記手段Ａから交流電力を印加するプラズマ成膜工程Ｓ２と、
前記手段Ａから前記上部電極に印加していた交流電力を停止する工程Ｓ３と、
前記工程Ｓ２と前記工程Ｓ３との間に行われ前記上部電極に前記手段Ｂから直流電力を印可して、成膜時に発生したパーティクルを前記上部電極の下面に付着した状態としてパーティクルの落下を抑制する工程ＳＰ１と、
前記シャワープレートから前記成膜ガスの導入を停止した後、不活性ガスを導入する工程Ｓ４と、
前記上部電極に交流電力を印加することにより、前記上部電極の近傍に前記不活性ガスによるプラズマを生起させて前記ガラス基板に対して除電放電を行う工程Ｓ５と、
前記上部電極に印可する交流電力を停止して前記不活性ガスによるプラズマを消滅させる工程Ｓ６と、
前記不活性ガスの導入を停止する工程Ｓ７と、
前記第一チャンバと前記第三チャンバと前記第二チャンバとを連通し前記ガラス基板を前記第一チャンバへ移動する工程Ｓ８と、
前記工程Ｓ８後に前記第一チャンバを前記第三チャンバから分離する工程Ｓ９と、
前記ガラス基板の移動が終わった後の前記第三チャンバにおいて前記シャワープレートの前記微細孔を通して前記不活性ガスを前記支持台に向けて噴出させ、前記上部電極に付着した状態にあるパーティクルの除去を促す工程Ｓ１０と、
前記工程Ｓ９と前記工程Ｓ１０との間に前記手段Ｂから前記上部電極に対する直流電力の印加を停止してパーティクルを前記上部電極から落下させる工程ＳＰ２と、
を備え、
前記工程ＳＰ１から前記工程ＳＰ２まで、前記上部電極に対して前記手段Ｂから直流を印可し続ける
ことを特徴とする。
本発明は、前記工程Ｓ１０により前記第三チャンバにおいてパーティクルが除去された環境を回復する工程Ｓ１１を備えることができる。
本発明は、前記工程Ｓ１１後に新たなガラス基板を導入して、次のバッチ処理を繰り返すことができる。
本発明は、
プラズマ処理装置であって、
基板を交換するための搬送手段を内在する第一チャンバ、反応室として機能する第三チャンバ、及び、前記第一チャンバと前記第三チャンバの内部空間同士を連通する内部空間を備えた第二チャンバを少なくとも備え、
前記第三チャンバの内部空間には、微細孔を通して成膜ガスを供給するシャワープレートからなる上部電極と、基板を載置する支持台からなる下部電極とが、所定の離間距離をもって対向配置されており、
前記上部電極には、交流電力を印可する手段Ａと、直流電力を印可する手段Ｂとが、電気的に独立して連結されていることができる。

上記構成としたプラズマ処理装置において、前記第一チャンバの内部空間と前記第二チャンバの内部空間とを仕切るための第一ドアバルブ、及び、前記第二チャンバの内部空間と前記第三チャンバの内部空間とを仕切るための第二ドアバルブをさらに備えることが好ましい。

上記構成としたプラズマ処理装置において、前記下部電極をなす支持台は、上下動を可能とする機構を有することが好ましい。

本発明は、
プラズマ処理方法であって、
基板を交換するための搬送手段を内在する第一チャンバ、反応室として機能する第三チャンバ、及び、前記第一チャンバと前記第三チャンバの内部空間同士を連通する内部空間を備えた第二チャンバを少なくとも備え、前記第三チャンバの内部空間には、微細孔を通して成膜ガスを供給するシャワープレートからなる上部電極と、基板を載置する支持台からなる下部電極とが、所定の離間距離をもって対向配置されており、前記上部電極には、交流電力を印可する手段Ａと、直流電力を印可する手段Ｂとが、電気的に独立して連結されているプラズマ処理装置を用い、
プラズマ処理中は、前記上部電極に対して前記手段Ａから交流電力を印可するとともに、前記手段Ｂから直流電力を印可し、
プラズマ処理後は、基板が前記第三チャンバから前記第一チャンバへ退避完了するまで、前記上部電極に対して前記手段Ｂから直流電力を印可し続けることができる。

上記構成としたプラズマ処理方法において、
前記基板が前記第三チャンバから前記第一チャンバへ退避完了した後、
前記手段Ｂは前記上部電極に対する直流電力の印可を停止することが好ましい。

上記構成としたプラズマ処理方法において、
前記手段Ｂが前記上部電極に対する直流電力の印可を停止した後、
前記下部電極をなす前記支持台に向けて、前記上部電極をなす前記シャワープレートの微細孔を通して不活性ガスを吹き付けることが好ましい。

本発明（プラズマ処理装置）によれば、前記上部電極には、交流電力を印可する手段Ａと、直流電力を印可する手段Ｂとが、電気的に独立して連結されている。上部電極が手段Ｂを備えることにより、基板サイズに依存せず、大型（大面積）の基板であっても、成膜時に発生するパーティクルを上部電極がその全域に亘って面内均一に吸着することが可能となる。これにより、基板へのパーティクル落下が防止される、すなわち、基板に対するパーティクルの付着が抑制される。ゆえに、本発明は、歩留まりを大きく改善できるプラズマ処理装置をもたらす。

本発明（プラズマ処理方法）によれば、前記上部電極には、交流電力を印可する手段Ａと、直流電力を印可する手段Ｂとが、電気的に独立して連結されているプラズマ処理装置を用い、プラズマ処理中は、前記上部電極に対して前記手段Ａから交流を印可するとともに、前記手段Ｂから直流電力を印可し、プラズマ処理後は、基板が前記第三チャンバから前記第一チャンバへ退避完了するまで、前記上部電極に対して前記手段Ｂから直流電力を印可し続ける。
ゆえに、プラズマ処理中はもとより、プラズマ処理後にあっても、基板サイズに依存せず、大型（大面積）の基板であっても、成膜時に発生するパーティクルを上部電極がその全域に亘って面内均一に吸着することが可能となる。これにより、本発明は、基板へのパーティクル付着が抑制されるプラズマ処理方法をもたらす。

したがって、本発明は、基板へのパーティクル落下を防止することが可能な、従来の方法とは異なる大型電極に対応した、プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法の提供に貢献する。

本発明のプラズマ処理方法を示すフローチャート。本発明のプラズマ処理装置を示す概略断面図。成膜の終了間際に、上部電極に対して直流電力を印可した状態を表す。本発明のプラズマ処理装置を示す概略断面図。成膜後に除電放電を行っている状態を表す。本発明のプラズマ処理装置を示す概略断面図。除電放電後、基板を搬出する前の状態を表す。本発明のプラズマ処理装置を示す概略断面図。基板を搬出するため、搬出手段のアーム部が第三チャンバにある基板の下方まで、延伸された状態を表す。本発明のプラズマ処理装置を示す概略断面図。搬出手段のアーム部が基板の下方まで延伸された状態において、基板を載置した状態を表す。本発明のプラズマ処理装置を示す概略断面図。基板を載置した搬出手段が第一チャンバへ戻った状態を表す。本発明のプラズマ処理装置を示す概略断面図。上部電極に対する直流電力の印可を停止した状態を表す。本発明のプラズマ処理装置を示す概略断面図。上部電極から不活性ガスを流し、下部電極に吹き付けている状態を表す。従来のプラズマ処理方法を示すフローチャート。従来のプラズマ処理装置を示す概略断面図。成膜前に第一チャンバから第三チャンバへ基板を搬入した状態を表す。従来のプラズマ処理装置を示す概略断面図。第三チャンバへ搬入された基板をピン上に乗せた状態を表す。従来のプラズマ処理装置を示す概略断面図。第一チャンバまで搬送手段が戻った状態を表す。従来のプラズマ処理装置を示す概略断面図。第三チャンバにおいて基板が支持体に載置された状態を表す。従来のプラズマ処理装置を示す概略断面図。第三チャンバにおいて成膜中の状態を表す。従来のプラズマ処理装置を示す概略断面図。成膜後に除電放電を行っている状態を表す。従来のプラズマ処理装置を示す概略断面図。成膜後に基板を搬出する前の状態を表す。従来のプラズマ処理装置を示す概略断面図。基板を搬出するため、搬出手段のアーム部が第三チャンバにある基板の下方まで、延伸された状態を表す。従来のプラズマ処理装置を示す概略断面図。搬出手段のアーム部が基板の下方まで延伸された状態において、基板を載置した状態を表す。従来のプラズマ処理装置を示す概略断面図。基板を載置した搬出手段が第一チャンバへ戻った状態を表す。

（本発明のプラズマ処理装置とプラズマ処理方法）
以下では、本発明のプラズマ処理装置とプラズマ処理方法について、図面に基づき説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。

図１は、本発明のプラズマ処理方法を示すフローチャートである。
図１に示すとおり、本発明のプラズマ処理方法は、工程Ｓ１から工程Ｓ１１へ順に行われる。ただし、工程Ｓ２と工程Ｓ３との間の段階で工程ＳＰ１が、工程Ｓ９と工程Ｓ１０との間の段階で工程ＳＰ２が、それぞれ実行される。
以下に詳述するが、本発明のプラズマ処理方法は、工程ＳＰ１と工程ＳＰ２と工程Ｓ１０を備えている点が特徴である。
図２～図９は何れも、本発明のプラズマ処理装置を示す概略断面図であり、上記工程Ｓ１～Ｓ１１、ＳＰ１及びＳＰ２の何れかに相当する状態を表している。

本発明のプラズマ処理方法において好適なプラズマ処理装置の一構成例について、図２～図９を用いて説明する。
本発明のプラズマ処理装置１０は、基板（ガラス基板）Ｗを交換するための搬送手段（Ｒ１、Ｒ２）を内在する第一チャンバ２０、反応室として機能する第三チャンバ４０、及び、第一チャンバ２０の内部空間２０Ｓと第三チャンバ４０の内部空間（４０Ｓ１、４０Ｓ２）同士を連通する内部空間３０Ｓを備えた第二チャンバ３０を少なくとも備える。

第一チャンバ２０に内在する搬送手段（Ｒ１、Ｒ２）は、基板搬送用のロボットであり、本体部Ｒ１とアーム部Ｒ２から構成される。本体部Ｒ１は、支持部２１に載置される。支持部２１の下面側は、上下および回転可能な軸部２２の上端に接続され、軸部２２の下端は駆動部２３に連結されている。本体部Ｒ１は支持部２１の上面に対してスライド可能とされており、かつ、アーム部Ｒ２は一端が本体部Ｒ１に接続されており、他端が延伸可能な構造とされている。これにより、搬送手段（Ｒ１、Ｒ２）は、基板を載置した状態で、第一チャンバ２０の内部空間２０Ｓから、第二チャンバ３０の内部空間３０Ｓを通して、第三チャンバ４０の内部空間４０Ｓまで、基板Ｗを移動可能とされている。
なお、第三チャンバ４０の内部空間（４０Ｓ１、４０Ｓ２）は、排気口４０ｅを通じて排気手段（不図示）により減圧可能に構成されている。

第二チャンバ３０の内部空間３０Ｓから見て、第一チャンバ２０側には、開口部Ｓ２０と開口部Ｓ３０ａが設けられており、第一チャンバ２０の内部空間２０Ｓと第二チャンバ３０の内部空間３０Ｓとを仕切るための第一ドアバルブＤＶ１が配置されている。
第二チャンバ３０の内部空間３０Ｓから見て、第三チャンバ４０側には、開口部Ｓ３０ｂと開口部Ｓ４０が設けられており、第二チャンバ３０の内部空間３０Ｓと第三チャンバ４０の内部空間（４０Ｓ１、４０Ｓ２）とを仕切るための第二ドアバルブＤＶ２が配置されている。

つまり、第一ドアバルブＤＶ１と第二ドアバルブＤＶ２を開状態にすることにより、第一チャンバ２０の内部空間２０Ｓと、第三チャンバ４０の内部空間（４０Ｓ１、４０Ｓ２）とは、第二チャンバ３０の内部空間３０Ｓを介して、連通した状態となる。
また、第一ドアバルブＤＶ１と第二ドアバルブＤＶ２を閉状態にすることにより、第一チャンバ２０の内部空間２０Ｓ、第二チャンバ３０の内部空間３０Ｓ、及び、第三チャンバ４０の内部空間（４０Ｓ１、４０Ｓ２）は、おのおの孤立した状態となる。

第三チャンバ４０の内部空間（４０Ｓ１、４０Ｓ２）には、微細孔（不図示）を通して成膜ガスを供給するシャワープレートからなる上部電極４５と、基板Ｗを載置する支持台からなる下部電極４１ａとが、所定の離間距離をもって対向配置されている。符号４１ｂは、下部電極４１ａを上下動する機構を内在した支持部である。
上部電極４５には、交流電力を印可する手段Ａ（４６、４７ａ、４７ｂ）と、直流電力を印可する手段Ｂ（４８ａ、４８ｂ）とが、電気的に独立して連結されている。

上部電極４５に接続された交流電力を印可する手段Ａ（４６、４７ａ、４７ｂ）は、上部電極４５と下部電極４１ａに挟まれた空間４０Ｓ１に、プロセスガス（成膜ガス）からなるプラズマを生起するために用いられる。プロセスガス（成膜ガス）としては、たとえば、ＳｉＨ_４、ＮＨ_３、Ａｒなどが挙げられる。
プロセスガスは、不図示の導入部から、シャワープレート（上部電極）４５の下面に開口部を有する微細孔（不図示）を経て、空間４０Ｓ１に放出される。ここで、符号４６は、シャワープレート（上部電極）４５に対して交流電力を印可する導入部である。符号４７ａはマッチングボックス（Ｍ．ＢＯＸ）であり、符号４７ｂは高周波電源（ＲＦ）である。

図２に示すように、上部電極４５に接続された「交流電力を印可する手段Ａ」を構成する導入部４６は、交流電力が印加されている場合（ＰｏｗｅｒＯＮ）は、「ハッチングあり」として表示した。交流電力が印加されていない場合（ＰｏｗｅｒＯＦＦ）は、「ハッチングなし（白ヌキ）」として表示した。

上部電極４５に接続された直流電力を印可する手段Ｂ（４８ａ、４８ｂ）は、交流電力を印可する手段Ａ（４６、４７ａ、４７ｂ）と電気的に独立して連結されている。符号４８ａはローパスフィルタ（ＬＰＦ）であり、符号４８ｂは直流電源（ＤＣ）である。直流電力を印可する手段Ｂが上部電極４５に対して適切な直流電力を印加することにより、成膜時に発生したパーティクルＤを上部電極４５の下面に付着させた状態を保つ。

図３に示すように、直流電力を印可する手段Ｂ（４８ａ、４８ｂ）によって、上部電極（シャワープレート）４５に直流電力が印加されている場合（ＤＣＯＮ状態）は、「ハッチングあり」として表示した。直流電力が印加されていない場合（ＤＣＯＦＦ状態）は、「ハッチングなし（白ヌキ）」として表示した。

成膜を終了するために、シャワープレート（上部電極）４５に対する交流電力の印可を停止し、プラズマを消滅させた場合でも、直流電力を印可する手段Ｂが上部電極４５に対して適切な直流電力を印加し続けることにより、パーティクルＤは上部電極４５の下面に付着させた状態が維持される。

直流電力を印可する手段Ｂが上部電極４５に対して適切な直流電力を印加した状態を停止することにより、パーティクルＤは上部電極４５の下面に付着させた状態が解除される。すなわち、パーティクルＤは自重により下部電極４１ａの方向へ落下する動きが始まる。上部電極４５に対する直流電力を印可する手段Ｂによる直流電力の印加の停止により、上部電極４５の下面に付着していたパーティクルＤの落下を促す。

その（直流電力を印可する手段Ｂが上部電極４５に対して適切な直流電力を印加した状態を停止した）際に、シャワープレート（上部電極）４５の下面に開口部を有する微細孔（不図示）から、たとえば不活性ガス（Ｎ_２ガスなど）を噴出させることにより、第三チャンバ４０の上方空間４０Ｓ１において、パーティクルＤの落下を強く誘導する。

このような不活性ガスの噴出は、第三チャンバ４０の上方空間４０Ｓ１から下方空間（４０Ｓ２）へ向けて、落下したパーティクルＤの移動を促す。その結果、第三チャンバ４０の底部に設けられた排気口４０ｅを通じて、パーティクルＤは排気手段（不図示）に吸引される。これにより、第三チャンバ４０の内部空間（４０Ｓ１、４０Ｓ２）は、清浄な状態が回復される。

また、その（直流電力を印可する手段Ｂが上部電極４５に対して適切な直流電力を印加した状態を停止した）際に、支持部４１ｂを上下動させて、シャワープレート（上部電極）４５の下面と下部電極４１ａの上面との離間距離を制御することにより、パーティクルＤの落下をさらに促すこともできる。

また、この離間距離の制御と連動させて、シャワープレート（上部電極）４５と下部電極４１ａとの間に、成膜時のプラズマより弱いプラズマを励起させることにより、パーティクルＤの落下をさらに促してもよい。弱いプラズマの形成には、Ａｒガスなどが好適に用いられる。

下部電極をなす支持台４１ａは、上下動を可能とする機構４１ｂを有する。これにより、下部電極は上部電極との離間距離を、各工程において適切な数値に調整できる。この調整により、たとえば図８に示す工程において、上部電極に保持されたパーティクルの落下を促すこともできる。
また、支持台４１ａは、基板Ｗの温度を制御する手段（不図示）を内在しており、基板Ｗの温度は適宜、調整可能とされている。

（本発明のプラズマ処理方法）
本発明のプラズマ処理方法は、図２～図９を参照して説明した上記のプラズマ処理装置を用い、プラズマ処理中は、前記上部電極に対して前記手段Ａから交流を印可するとともに、前記手段Ｂから直流を印可し、プラズマ処理後は、基板が前記第三チャンバから前記第一チャンバへ退避完了するまで、前記上部電極に対して前記手段Ｂから直流を印可し続けることを特徴とする。これにより、第一チャンバへ基板を退避するまで、手段Ｂは上部電極に対して直流を印可し続けることにより、プラズマによって生起されたパーティクルは上部電極に付着した状態が維持されるので、基板上へのパーティクル落下を防ぐことが可能となる。

また、本発明のプラズマ処理方法は、前記基板が前記第三チャンバから前記第一チャンバへ退避完了した後、前記手段Ｂは前記上部電極に対する直流電力の印可を停止することが好ましい。これにより、成膜後の第三チャンバの内部空間において、上部電極に付着したパーティクルを、下部電極側に落下させることができる。落下したパーティクルは、第三チャンバ４０の底部に設けられた排気口４０ｅを通じて、排気手段（不図示）によって吸引される。その結果、成膜後の第三チャンバの内部空間は、次回の成膜バッチにおいて清浄な雰囲気にリカバリーすることができる。

さらに、本発明のプラズマ処理方法は、前記手段Ｂが前記上部電極に対する直流電力の印可を停止した後、前記下部電極をなす前記支持台に向けて、前記上部電極をなす前記シャワープレートの微細孔を通して不活性ガス（Ｎ_２ガスなど）を吹き付けることが好ましい。これにより、第三チャンバ４０の上方空間４０Ｓ１において、パーティクルＤの落下を強く誘導することができる。

以下、図１に示したフローチャートに基づき、工程１～工程１１、工程ＳＰ１、工程ＳＰ２について説明する。
工程Ｓ１（Process Gas In）は、第三チャンバの内部空間へプロセスガス（成膜ガス）を導入する工程である。プロセスガスは、上部電極（シャワープレート）４５と下部電極４１ａの間に位置する上方空間４０Ｓ１に向けて、上部電極（シャワープレート）４５の微細孔から放出される。

工程Ｓ２（RF ON）は、上部電極（シャワープレート）４５に対して交流電力を印加する工程である［図２］。
その際、シャワープレートの微細孔からプロセスガス（成膜ガス）が導入された、上部電極（シャワープレート）４５と下部電極４１ａの間に位置する上方空間４０Ｓ１にプラズマ（不図示）が生起させる。これにより、基板Ｗの表面に所望の被膜が形成される。

工程Ｓ３（RF OFF / Depo. Finish）は、上部電極（シャワープレート）４５に印加していた交流電力を停止する工程である。これにより、上部電極（シャワープレート）４５と下部電極４１ａの間に位置する上方空間４０Ｓ１に発生していたプラズマ（不図示）が消滅し、成膜が終了する。

工程ＳＰ１（DC ON）は、上述した工程Ｓ２と工程Ｓ３との間に行われ、直流電力を印可する手段Ｂが上部電極４５に対して適切な直流電力を印加する工程である［図２］。これにより、成膜時に上部電極４５の下面に発生したパーティクルＤが、上部電極４５の下面に付着した状態となり、パーティクルＤの落下が抑制される。

工程Ｓ４（Process Gas Ex. / Power Lift Ar In）は、プロセスガス（成膜ガス）の導入を停止した後、不活性ガス（Ａｒ）を導入する工程である。

工程Ｓ５（RF ON）は、上部電極（シャワープレート）４５に交流電力を印加することにより、上部電極（シャワープレート）４５の近傍に、不活性ガス（Ａｒ）による弱いプラズマを生起させる。これにより、基板に対して除電放電が行われる［図３］。

工程Ｓ６（RF OFF / Power Lift Finish）は、上部電極（シャワープレート）４５に印可する交流電力を停止する工程である。これにより、上部電極（シャワープレート）４５の近傍に発生させた、不活性ガス（Ａｒ）による弱いプラズマを消滅させる。

工程Ｓ７（Power Lift Ar Ex.）は、不活性ガス（Ａｒ）の導入を停止する工程である。これにより、第三チャンバ４０の内部空間４０Ｓは、高真空排気された状態となる。上部電極（シャワープレート）４５に印可する直流電力は維持されている。これにより、プラズマは停止したが、パーティクルＤは上部電極（シャワープレート）４５に付着した状態が維持される。ゆえに、パーティクルＤの落下は発生しない。

工程Ｓ８（Substrate Out）は、ドアバルブＤＶ１とＤＶ２を開いて、第一チャンバ２０と第二チャンバ３０と第三チャンバ４０の内部空間２０Ｓ、３０Ｓ、４０Ｓを連通した状態とし、搬送手段（Ｒ１、Ｒ２）を用い、プラズマ処理（成膜）を終えた基板を、第三チャンバ４０の内部空間４０Ｓから、第一チャンバ２０の内部空間２０Ｓへ移動させる工程である［図５、図６］。
図５は、基板Ｗを搬出するため、搬出手段のアーム部Ｒ２が第三チャンバにある基板の下方まで、延伸された状態を表している。図６は、搬出手段のアーム部Ｒ２が基板Ｗの下方まで延伸された状態において、基板Ｗを載置した状態を表している。
これにより、第三チャンバ４０の内部空間４０Ｓにおいて、パーティクルＤの落下がない環境で、プラズマ処理（成膜）を終えた基板は、第一チャンバ２０の内部空間２０Ｓへ回収される。

工程Ｓ９（DV Close）は、第一チャンバ２０の内部空間２０Ｓへ基板を移動した後、ドアバルブＤＶ１とＤＶ２を閉じることにより、第一チャンバ２０の内部空間２０Ｓは、第三チャンバ４０の内部空間４０Ｓから分離される。これにより、パーティクルの付着がない基板が、第一チャンバ２０の内部空間２０Ｓに回収される。

工程ＳＰ２（DC OFF）は、上述した工程Ｓ９と次の工程Ｓ１０との間に行われ、直流電力を印可する手段Ｂが上部電極４５に対する直流電力の印加を停止する工程である。これにより、成膜時に上部電極４５の下面に発生し、上部電極４５の下面に付着した状態にあるパーティクルＤが、上部電極４５の下面から自重により離脱し、下部電極４１ａの方向へ落下する。

工程Ｓ１０（N2 In / Chamber Flash）は、基板の移動が終わった後の第三チャンバ４０において行われる工程である。上部電極（シャワープレート）４５の微細孔を通して、不活性ガス（たとえば、Ｈｅ、Ｎ_２、Ａｒから選択されるガス）を噴出させる。これにより、上部電極４５に付着した状態にあるパーティクルの除去を促す。その際、不活性ガスの流量は１０～１００ｓｌｍの範囲が好ましく、第三チャンバ４０内の圧力は０～１００Ｐａの範囲が好適である。

工程Ｓ１１（Finish）は、上述した工程Ｓ１０により、第三チャンバ４０の内部空間４０ＳはパーティクルＤが除去されたクリーンな環境が回復される。これにより、新たな基板を導入して、次のバッチ処理（プラズマ処理）を繰り返すことが可能となる。
換言すると、本発明のプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法は、量産プロセスの構築に寄与する。

（従来のプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法）
図１０は、従来のプラズマ処理方法を示すフローチャートである。
図１０に示す従来のプラズマ処理方法における工程Ｊ１～Ｊ１０は、上述した本発明のプラズマ処理方法における工程Ｓ１～Ｓ９と工程１１に相当する。
すなわち、従来のプラズマ処理方法には、上述した本発明のプラズマ処理方法における工程ＳＰ１、工程ＳＰ２、工程Ｓ１０が含まれていない。

ゆえに、従来のプラズマ処理方法では、プラズマ（成膜）を停止した途端、プラズマ処理（成膜）を終えた基板Ｗの表面上に、上部電極８５に付着していたパーティクルＤが落下するという不具合が発生する［図１６］。ここで、図１６は、図１０における工程Ｊ３（RF OFF / Depo. Finish）の段階である。

その結果、従来のプラズマ処理方法では、プラズマ処理（成膜）を終えた基板Ｗの表面上に落下したパーティクルＤは、取り除くことができず、第一チャンバ２０の内部空間２０ａに回収される［図２０］。
このため、従来のプラズマ処理方法においては、シャワープレートの微細孔を通して成膜ガスを供給し、プラズマＣＶＤ法により基板（被処理体）に成膜する際に、シャワープレート上に発生するパーティクルが、基板に及ぼす影響を回避することが困難であった。

したがって、本発明（プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法）によれば、大型基板におけるプラズマＣＶＤ成膜において、成膜時に大型基板から発生するパーティクルを面内均一に電極で吸着する事が可能となる。
ゆえに、本発明は、基板へのパーティクル付着を解消し、歩留まりを大きく改善できるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法をもたらす。

なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な材料や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。

本発明は、基板サイズに依存せず、特に大型（大面積）の基板に対するプラズマ処理（成膜処理）に有効な、プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法として、広く適用することができる。

ＤＶ１第一ドアバルブ、ＤＶ２第二ドアバルブ、Ｒ１本体部（搬送手段）、Ｒ２アーム部（搬送手段）、Ｓ２０、Ｓ３０ａ、Ｓ３０ｂ、Ｓ４０開口部、Ｗ基板（ガラス基板）、１０プラズマ処理装置、２０第一チャンバ、２０Ｓ第一チャンバの内部空間、２１支持部、２２軸部、３０第二チャンバ、３０Ｓ第二チャンバの内部空間、４０第三チャンバ、４０ｅ排気口、４０Ｓ１、４０Ｓ２第三チャンバの内部空間、４１ａ下部電極、４１ｂ支持部、４１Ｓ１、４１Ｓ２空間、４５上部電極（シャワープレート）、４６交流電力を印可する導入部（交流電力を印可する手段Ａ）、４７ａマッチングボックス（Ｍ．ＢＯＸ）（交流電力を印可する手段Ａ）、４７ｂ高周波電源（ＲＦ）（交流電力を印可する手段Ａ）、４８ａローパスフィルタ（ＬＰＦ）（直流電力を印可する手段Ｂ）、４８ｂ直流電源（ＤＣ）（直流電力を印可する手段Ｂ）。

Claims

プラズマ処理方法であって、
ガラス基板を交換するための搬送手段を内在する第一チャンバ、反応室として機能する第三チャンバ、及び、前記第一チャンバと前記第三チャンバの内部空間同士を連通する内部空間を備えた第二チャンバを少なくとも備え、前記第三チャンバの内部空間には、微細孔を通して成膜ガスを供給するシャワープレートからなる上部電極と、前記ガラス基板を載置する支持台からなる下部電極とが、所定の離間距離をもって対向配置されており、前記上部電極には、交流電力を印可する手段Ａと、直流電力を印可する手段Ｂとが、電気的に独立して連結されているプラズマ処理装置を用い、
前記第三チャンバの内部空間へ前記シャワープレートから成膜ガスを導入する工程Ｓ１と、
前記上部電極に対して前記手段Ａから交流電力を印加するプラズマ成膜工程Ｓ２と、前記手段Ａから前記上部電極に印加していた交流電力を停止する工程Ｓ３と、
前記工程Ｓ２と前記工程Ｓ３との間に行われ前記上部電極に前記手段Ｂから直流電力を印可して、成膜時に発生したパーティクルを前記上部電極の下面に付着した状態としてパーティクルの落下を抑制する工程ＳＰ１と、
前記シャワープレートから前記成膜ガスの導入を停止した後、不活性ガスを導入する工程Ｓ４と、
前記上部電極に交流電力を印加することにより、前記上部電極の近傍に前記不活性ガスによるプラズマを生起させて前記ガラス基板に対して除電放電を行う工程Ｓ５と、
前記上部電極に印可する交流電力を停止して前記不活性ガスによるプラズマを消滅させる工程Ｓ６と、
前記不活性ガスの導入を停止する工程Ｓ７と、
前記第一チャンバと前記第三チャンバと前記第二チャンバとを連通し前記ガラス基板を前記第一チャンバへ移動する工程Ｓ８と、
前記工程Ｓ８後に前記第一チャンバを前記第三チャンバから分離する工程Ｓ９と、
前記ガラス基板の移動が終わった後の前記第三チャンバにおいて前記シャワープレートの前記微細孔を通して前記不活性ガスを前記支持台に向けて噴出させ、前記上部電極に付着した状態にあるパーティクルの除去を促す工程Ｓ１０と、
前記工程Ｓ９と前記工程Ｓ１０との間に前記手段Ｂから前記上部電極に対する直流電力の印加を停止してパーティクルを前記上部電極から落下させる工程ＳＰ２と、
を備え、
前記工程ＳＰ１から前記工程ＳＰ２まで、前記上部電極に対して前記手段Ｂから直流を印可し続ける
ことを特徴とするプラズマ処理方法。
前記工程Ｓ１０により前記第三チャンバにおいてパーティクルが除去された環境を回復する工程Ｓ１１を備える
ことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理方法。
前記工程Ｓ１１後に新たなガラス基板を導入して、次のバッチ処理を繰り返す
ことを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理方法。