WO2002009172A1 - Mecanisme de blocage d'une piece a usiner - Google Patents

Description

明 細 書

被処理体の保持機構

技術分野

本発明は、 プラズマ処理装置等の処理チャ ンパ内に搭載さ れ、 被処理体を保持する被処理体の保持機構に関する。

背景技術

一般に、 プラズマ処理装置における半導体ウェハ等の被処 理体の保持機構には、 静電吸着を利用 した静電チャ ックが用 いられてお り 、 静電吸着された被処理体に所定のプラズマ処 理を施している。

こ の被処理体の保持機構の例と しては、 図 5 に示すよ う な 静電チャ ック内に設けられた電極板に直流高電圧を印加する タイ プと、 図 6 に示すよ う な静電チャ ック を支持するプラズ マ発生用の電極に直流高電圧を印加するタイ プの 2種類があ る。 そこで、 便宜上、 前者の静電チャ ック を分離タイプと称 し、 後者を結合タイ プと称する。

こ の分離タイ プの被処理体の保持機構は、 図 5 に示すよ う に被処理体 （例えば、 半導体ウェハ） を静電吸着する静電チ ャ ック 2 1 と、 この静電チャ ック 2 1 を支持し、 且つ表面に アルマイ ト加工またはセラ ミ ック等の絶縁体でコーティ ング が施されたアルミ ニウムからなる下部電極 2 2 と を備えてい る。 この下部電極 2 2 の上方には、 所定間隔を空けて平行に 対峙する よ う に上部電極 2 3 が配置されている。

また、 下部電極 2 2 は、 マッチング回路 2 4 を介して高周 波電源 2 5 へ接続し、 高周波電源 2 5 から下部電極 2 2 へ高 周波電力が印加され、 下部電極 2 2 と上部電極 2 3 間でプラ ズマ Pが発生する。 こ のプラズマ Pは、 下部電極 2 2 の外周 縁部に配置されたフ ォーカ ス リ ング 2 2 a を介して、 半導体 ウェハ上に集め られ、 半導体ウェハ Wに対してエッチング等 のプラズマ処理が施されている。

上記静電チャ ック 2 1 は、 例えばポリ イ ミ ド系樹脂やセラ ミ ッ ク ス等の絶縁性材料によって形成され、 その内部には電 極板 2 1 a が設けられている。 電極板 2 1 a には、 フ ィ ルタ 回路 2 6 を介して直流電圧を印加する高電圧電源 2 7 が接続 され、 高電圧電源 2 7 から電極板 2 1 a に直流高電圧が印加 され、 静電チャ ック 2 1 のおもて面に半導体ウェハが静電吸 着される。

フ ィ ルタ回路 2 6 は、 例えばコ イ ル 2 6 a 、 抵抗 2 6 b及 ぴコ ンデンサ 2 6 c を有し、 高周波電源 2 5 からの高周波電 流を濾過 して、 高電圧電源 2 7側に高周波電流が回り 込まな いよ う にしてレヽる。

また、 下部電極 2 2 には検出回路 2 8 が接続される。 この 検出回路 2 8 は、 高周波電力が印加されている下部電極 2 2 で発生した直流 （ D C ) 成分を測定する。 例えば、 図 5 に示 すよ う に、 コイル 2 8 a 、 抵抗 2 8 b及びコ ンデンサ 2 8 c を有し、 A点の直流成分を測定する。 こ の測定の際、 高周波 電源 2 5 からの高周波電流をカ ツ ト し、 A点に高周波電流が 回 り 込まないよ う にする。

一方、 図 6 に示すよ う に、 結合タイプの被処理体の保持機 構は、 下部電極 2 2 が静電チャ ック 2 1 の電極板を兼ねてい る点を除き、 前述した分離タイ プの被処理体の保持機構に準 じた構成である。 即ち、 下部電極 2 2 には高周波電源 2 5及 び高電圧電源 2 7 の双方が接続され、 高周波電源 2 5 から下 部電極 2 2 に高周波電力を印加する こ とで上部電極 2 3 と の 間でプラズマ P を発生させる。 また、 高電圧電源 2 7 から下 部電極 2 2 に直流高電圧を印加する こ と で静電チャ ッ ク 2 1 に静電気を帯電させて半導体ウェハを静電吸着している。

と ころで、 この検出回路 2 8 は、 プラズマ処理時の下部電 極 2 2 における直流成分の検出回路と しての機能の他に、 下 部電極 2 2やマッチング回路 2 4 内のキャパシタ成分に残留 する電荷を除去する除電回路と しての機能をも有している。 この除電回路と しての性質を利用 して、 分離タイ プの被処理 体の保持機構の場合には、 検出回路 2 8 が下部電極 2 2 の寿 命管理手段と して使用 される こ と がある。

即ち、 プラズマ処理を行っている間に、 下部電極 2 2 の表 面がスパッタ を受けてアルマイ ト加工が削 り 取られて剥がれ こ の剥がれた部分によ り 、 下部電極 2 2 と上部電極 2 3 との 間で閉回路が形成されて しまい、 下部電極 2 2 から検出回路 2 8側へ電流が流れる。

この電流を検出回路 2 8 で測定すれば、 その測定値の大き さによって下部電極 2 2 のスパッタによ る剥がれ具合 （消耗 度） を把握する こ と ができ、 ひいては下部電極 2 2 の寿命を 管理する こ と ができ る。 検出回路 2 8 は下部電極 2 2 におけ る直流成分を測定するためのものではあるが、 直流成分は高 周波電力を O N Z O F Fする時や高電圧を O N Z O F Fする 時以外には、 理想的には 0 Vの状態である。 このため、 プラ ズマ処理時に下部電極 2 2 を流れる電流がアルマイ ト加工の 剥がれた部分を介して下部電極 2 2 を流れる電流と して把握 する こ とができ る。 しかしなが ら、 図 5 に示す分離タイプ の被処理体の保持機構の場合には、 プロセス条件によって半 導体ウェハにプラズマ処理を施す間に例えば、 検出回路 2 8 が除電回路と して機能し、 下部電極 2 2 から検出回路 2 8 へ 電流 i lが流れ込む。 こ のため、 下部電極 2 2 の電圧降下に よ り 下部電極 2 2 と フォーカス リ ング 2 2 a と の間で電位差 が生じ、 この電位差に起因 して下部電極 2 2 と フォーカス リ ング 2 2 a な どの部品 との間で異常放電を発生する とい う課 題があった。

これを回避するためには検出回路 2 8 を取り 外せば、 ブラ ズマ処理時の異常放電は防止でき るが、 下部電極 2 2 に電荷 が残留する弊害があ り 、 また、 メ ンテナンス時に下部電極 2 2 内の冷媒流路で冷媒を循環させたままにする と、 冷媒と冷 媒流路と の摩擦によ り 静電気が発生し下部電極 2 2 で帯電し 感電する とい う課題があった。

また、 図 6 に示す結合タイプの被処理体の保持機構の場合 には、 高電圧電源 2 7 と検出回路 2 8 と で閉回路が形成され るため、 同図に示すよ う に高電圧電源 2 7 から検出回路 2 8 側へ常時、 電流 i 2が流れ込み、 高電圧電源 2 7 から下部電 極 2 2への印加電圧が低下して静電チャ ック 2 1 の静電吸着 機能が低下する とい う課題があった。 また、 これを回避する ために検出回路 2 8 を取り 外せば分離タイプの場合と 同様に 下部電極 2 2 で静電気が帯電する とい う 問題がある。

発明の開示

本発明は、 電極での電圧降下を防止する こ と ができ る と共 に電極の寿命を管理する こ と ができ る被処理体の保持機構を 提供する こ と を 目 的とする。

本発明は、 プラズマ放電を発生させるための対向する 2つ の電極の一方に高周波電源から高周波電力を印加 して、 被処 理体にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置に搭載される上 記被処理体の保持機構であって、 上記高周波電源が接続され た電極上に装着され、 前記被処理体を静電吸着する静電チヤ ック と、 上記静電チヤ ック に直流電圧を与えて静電吸着力を 発生させる高電圧電源と、 上記電極に高周波電力を印加して 上記被処理体に所定のプラズマ処理を施す際に該電極で発生 する直流成分を検出する検出回路と、 上記被処理体の処理時 には、 上記検出回路と上記電極との接続を電気的に切 り 離し 可能で、 上記直流成分を検出する時若しく は、 上記被処理体 の非処理時には、 上記検出回路と上記電極を電気的に接続可 能な切り換えスィ ッチと を有する被処理体の保持機構を提供 する。

さ らに、 プラズマ放電を発生させるための対向する 2つの 電極の一方に高周波電源から高周波電力を印加して、 被処理 体にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置に搭載される上記 被処理体の保持機構であって、 上記高周波電源が接続された 電極上に装着され、 前記被処理体を静電吸着する静電チヤ ッ ク と、 上記電極に直流電圧を与えて、 静電チャ ッ ク に静電吸 着力を発生させる高電圧電源と、 上記電極に高周波電力を印 加して上記被処理体に所定のプラズマ処理を施す際に該電極 で発生する直流成分を検出する検出回路と 、 上記被処理体の 処理時には、 上記検出回路と上記電極と の接続を電気的に切 り 離し可能で、 上記直流成分を検出する時若しく は、 上記被 処理体の非処理時には、 上記検出回路と上記電極を電気的に 接続可能な切 り 換えスィ ッ チ と を有する被処理体の保持機構 を提供する。

図面の簡単な説明

図 1 は、 本発明の被処理体の保持機構の第 1 の実施形態に 係る分離タイ プの構成例を示す図である。

図 2 は、 本発明の被処理体の保持機構の第 2 の実施形態に 係る結合タイプの構成例を示す図である。

図 3 A， 3 B , 3 Cは、 図 2 に示す結合タイプの被処理体 の保持機構における、 高電圧電源の電流と下部電極のバイ ァ ス電位と の関係を示す図である。

図 4 は、 図 2 に示した第 2 の実施形態の変形例を示す図で ある。

図 5 は、 従来の分離タイプの被処理体の保持機構の一例を 示す構成図である。

図 6 は、 従来の結合タイプの被処理体の保持機構の一例を 示す構成図である。

発明を実施するための最良の形態

以下、 図面を参照 して本発明の実施形態について詳細に説 明する。 図 1 には、 本発明の被処理体の保持機構の第 1 の実施形態 に係る分離タイ プの構成例を示す図である。

この被処理体の保持機構 1 0 は、 上部電極 7 と対向 してプ ラズマを発生させるための下部電極 2 と、 こ の下部電極 2上 に設け られ、 半導体ウェハ Wを静電吸着する静電チャ ッ ク 1 と、 静電チャ ック 1 に静電吸着力を発生させるための直流電 圧を印加する高電圧電源 6 と 、 高電圧電源 6 側への高周波電 流の回 り 込みを防止するフィ ルタ回路 5 と、 半導体ウェハ W にプラズマ処理を施す際に下部電極 2 で発生する直流成分を 検出する検出回路 8 と を備え、 さ らに、 プラズマを発生させ るための高周波電力を印加する高周波電源 4 と、 高周波電源 4 の出力における整合性を取 り 、 下部電極からの反射電流を 無く すマッチング回路 3 とが設けられている。

上記下部電極 2 は、 表面がアルマイ ト加工またはセラ ミ ツ ク等の保護膜と なる絶縁体でコーティ ングが施されたアルミ ニゥムによ り 形成されてお り 、 外周縁部にはフォーカス リ ン グ 9 が設け られている。 また、 下部電極 2 の上方には上部電 極 7 が配置され、 下部電極 2 と上部電極 7 は図示しない処理 チャ ンパ一内に所定間隔を空けて互いに平行に配置されてい る。

上記静電チャ ッ ク 1 は、 ポ リ イ ミ ド系樹脂、 セラ ミ ッ ク等 の絶縁材料からなるチャ ック本体部 1 a と、 チャ ック本体部 1 a 内に設け られ、 高電圧電源 6 からの直流電圧が印カ卩され る電極板 l b とで構成される。 フ ィ ルタ回路 5 は、 高電圧電 源 6 と下部電極 2 と の間で、 例えばコイル 5 a 及び抵抗 5 b とが直列接続されてお り 、 その接続点 B には接地されたコ ン デンサ 5 c が接続され、 高周波電源 4 からの高周波電流をコ ンデンサ 5 c が濾過して、 高電圧電源 6側に高周波電流が回 り 込まないよ う に している。

上記検出回路 8 は、 下部電極 2 と接地間で、 直列接続され る コ イ ル 8 a 、 リ レースィ ッ チ 8 b 、 抵抗 8 c 及ぴ抵抗 8 d とで構成され、 さ らに、 コイル 8 a及ぴリ レースィ ッチ 8 b の間に接地されたコ ンデンサ 8 e が接続されている。 こ の リ レースイ ッチ 8 b は常開接点であ り 、 図示しない装置全体を 制御する制御部の指示に基づき、 スィ ッチ駆動部 1 0 が、 ォ ン （導通） · オフ （非導通） の切 り 換えを行っている。

このよ う な構成において、 高電圧電源 6 から フィルタ回路 5 を介して電極板 1 b に高電圧を印加して、 半導体ウェハ W を静電チャ ッ ク 1 に静電吸着した状態で、 図示しないガス供 給系から処理チャンパ一内に所定のプロセスガスを供給して 所定の真空度を保持させて、 高周波電源 4 からマッチング回 路 3 を介して下部電極 2 に高周波電力を印加して、 下部電極 2 と上部電極 7 間でプラズマを発生させて、 半導体ウェハ W に所定のプラズマ処理を施す。

そして、 下部電極 2 と フ ォ ーカス リ ング 9等の部品と の間 で、 異常放電が起こ り やすいプロ セス条件によ るプラズマ処 理中には、 リ レースィ ッチ 8 b を開状態 （非導通状態） にし て、 検出回路 8 内への直流電流の流入を遮断する。 また、 プ ラズマ処理を停止した り 、 プラズマ処理装置をメ ンテナンス する時には、 リ レースィ ッ チ 8 を閉状態 （導通状態） にして 検出回路 8 内へ電流が流れ込める よ う にす 。

こ の よ う に、 異常放電が起こ りやすいプロ セス条件でプラ ズマ処理を行っている時には、 検出回路 8 の リ レースイ ッチ 8 b が開放されているため、 検出回路 8 が下部電極 2 から電 気的に分離されて入力が遮断され、 下部電極 2 の電圧降下を 防止し、 下部電極 2 と フォーカス リ ング 9等の部品との間の 異常放電を防止する こ とができ る。 また、 異常放電が起こ り にく いプラズマ処理中で下部電極 2 のアルマイ ト加工の剥が れ具合を検出 したい時には、 リ レースィ ツチ 8 b を閉 じて、 検出回路 8 を下部電極 2 に電気的に接続する。

仮に、 下部電極 2 がス ノ ッタ を受けてアルマイ ト加工の一 部が削 り 取られている と、 下部電極 2 でアルマイ ト加工の剥 がれた部分と上部電極 7 間で閉回路が形成され、 下部電極 2 から検出回路 8 内へ電流 i 3が流れ込み、 測定点 Aにおいて その電圧値を検出する こ とができ る。

こ の電圧値の増加の程度によって下部電極 2 のアルマイ ト 加工部分の剥がれ具合を把握し、 ひいては下部電極 2 の寿命 を把握し、 管理する こ と ができ る。 また、 プラズマ処理装置 をメ ンテナンスする時にはリ レースィ ツチ 8 b を閉 じて検出 回路 8 を下部電極 2 に接続し、 検出回路 8 を除電回路と して 機能させる。 これによ り メ ンテナンス時に下部電極 2 内で冷 媒が循環した際に、 下部電極 2 において静電気が発生しても 除電回路によって静電気を帯電させる こ と なく 除去する こ と ができ る。

次に図 2及ぴ図 4 には、 第 2 の実施形態に係る結合タイプ の被処理体の保持機構の構成例を示して説明する。 こ こで、 本実施形態の構成部位で前述した図 1 に示した構成部位と 同 等の部位には同 じ参照符号を付して、 その説明を省略する。 前述した第 1 の実施形態では、 チャ ック本体 1 a 内に電極板 1 b を設けて、 高電圧電源 6 から直流電圧を印加した構成で あつたが、 本実施形態の被処理体の保持機構 2 0 は、 電極板 1 b を設けずに、 下部電極 2 を電極板 1 b と して利用する構 成である。

図 2 に示す被処理体の保持機構 2 0 は、 上部電極 7 と対向 してプラズマを発生させるための下部電極 2 と、 この下部電 極 2上に設け られ、 半導体ウェハ Wを静電吸着する静電チヤ ック 1 1 と、 静電チャ ック 1 1 に静電吸着力を発生させるた めに直流電圧を下部電極 2 へ印加する高電圧電源 6 と、 高電 圧電源 6側への高周波電流の回 り込みを防止するフ ィルタ回 路 5 と、 半導体ウェハ Wにプラズマ処理を施す際に下部電極 2 で発生する直流成分を検出する検出回路 8 と を備え、 さ ら に、 プラズマを発生させるための高周波電力を印加する高周 波電源 4 と、 高周波電源 4 の出力における整合性を取り 、 下 部電極からの反射電流を無く すマッチング回路 3 とが設けら れている。

上記静電チャ ック 1 1 は、 ポ リ イ ミ ド系樹脂、 セラ ミ ック 等の絶縁材料によ り形成されている。 前述した第 1 の実施形 態の静電チャ ック 1 と は、 電極板を有していないこ とで異な つている。 そのため、 電極板と なる下部電極 2上に配置して 下部電極を介 して高電圧電源 6 から直流電圧が印加される。 本実施形態で用いられる検出回路 1 2 は、 前述した第 1 の 実施形態の検出回路 8 と ほぼ同 じ構成であ り 、 下部電極 2 と 接地間で、 直列接続される コ イ ル 1 2 a 、 リ レースイ ッチ 1 2 b 、 抵抗 1 2 c及ぴ抵抗 1 2 d とで構成され、 さ らに、 コ ィル 1 2 a及ぴリ レースイ ッチ 1 2 b の間に接地されたコ ン デンサ 1 2 e が接続されている。 この リ レースィ ツチ 1 2 b は常開接点であ り 、 図示しない装置全体を制御する制御部の 指示に基づき、 スィ ッチ駆動部 1 0 が、 オン （導通） ' オフ (非導通） の切 り 換えを行っている。

このよ う に搆成は同等であるが、 作用効果に関 しては相違 点も有してレヽる。

まず、 共通点と しては、 メ ンテナンス時に リ レースィ ッチ 1 2 b を閉 じて、 検出回路 1 2 を下部電極 2 に接続して、 検 出回路 1 2 を除電回路と して使用 し、 下部電極 2 における帯 電を防止する こ とができ る。

相違点について説明する。

本実施形態ではプラズマ処理時には、 リ レースイ ッチ 1 2 b を開き、 検出回路 1 2 と下部電極 2 の接続を解除する と共 に検出回路 1 2 と高電圧電源 6 と の接続を解除して除電回路 と しての機能を停止させる。 これによ り 下部電極' 2 での高電 圧の電圧降下を防止して静電チャ ック 1 1 の静電吸着機能を 保持する こ と ができる。

と ころが、 検出回路 1 2 を下部電極 2 の寿命管理と して作 用 させる場合に、 リ レースィ ツチ 1 2 b を介して検出回路 1 2 と下部電極 2 を接続する と 、 従来技術でも説明 したよ う に 検出回路 1 2 と高電圧電源 6 とで閉回路が形成され、 下部電 極 2 の直流成分を測定する代わ り に高電圧電源 6 からの高い 出力電圧を測定する こ と にな り 、 このままでは下部電極 2 の 寿命管理に使用する こ とができない。 本発明者は、 高電圧電 源 6 の電流と下部電極 2 のバイ アス電位 V d cと の間には密接 に関連している こ と を見出 した。

例えば、 図 3 ( a ) 、 ( b ) 、 ( c ) に示すよ う に、 高電 圧電源 6 の電流 H V [ A ] と下部電極 2 のバイ アス電位 V d c は互いに同期 して変化し、 しかも高電圧電源 6 あるいは高周 波電源 4 を印加する と 、 こ れに 同期 して高電圧電流 H V [ A ] とバイ アス電位 V d cがそれぞれ変化する こ とが判った, 従って、 下部電極 2 のアルマイ ト加工の剥がれた部分を介 して下部電極 2 と上部電極 7 と で閉回路が形成され、 図 2 に 示すよ う に下部電極 2 から高電圧電源 6 へ電流 i 4が流れ込 むと 、 高電圧電源 6 の電流 H V [ A ] が変化する こ と になる そこで、 この第 2 の実施形態では、 検出回路 1 2 で高電圧電 源 6 の電流 H V [ A ] をモニタする こ とで間接的にアルマイ ト加工の剥がれた部分から流れ込む電流を間接的に把握し、 その電流の大き さによって下部電極 2 の寿命を把握、 管理す るこ とができ る よ う に している。

また、 図 1 に示す分離タイ プの保持機構において、 異常放 電が起こ り やすいプロセス条件で処理を行っている時に下部 電極 2 の寿命を管理する場合には、 この電流 H V [ A ] でモ ニタする こ と ができ る。

また一方で、 下部電極 2 のアルマイ ト加工部分の剥がれた 部分を介して下部電極 2 と上部電極 7 と の間で閉回路を形成 する と、 下部電極 2 に印加した高電圧の電圧降下をもた ら し 静電チャ ック 1 1 が機能しなく なる可能性もある。 しかも、 アルマイ ト加工部分が剥がれた場合には下部電極 2 に印加さ れた高電圧によって直流放電を起こす可能性もある。

そこで、 図 4 に示すよ う に、 高電圧電源 6 の電源ライ ンに 過電流保護回路 1 3 を設ける。 この過電流保護回路 1 3 は、 予め定めた以上の直流放電による過電流と なった時に、 髙電 圧電源 6 の出力を停止させる。 この過電流の計測を行う 計測 回路は高電圧電源 6 内に内蔵される もの とする。 勿論、 外付 けでも よい。 更に、 この過電流保護回路 1 3 における過電流 検出信号に基づいて警報を発しつつ、 高周波電源 4 の出力を 停止させる。

従って、 プラズマ処理を行っている時には、 検出回路 1 2 の リ レースイ ッチ 1 2 b を開状態にしておき、 検出回路 1 2 と下部電極 2 の接続されていないため、 下部電極 2 の高電圧 の電圧降下を防止 し、 静電チャ ック 1 1 からの半導体ウェハ Wの剥離を防止する こ と ができ る。

また、 下部電極 2 と フォーカス リ ング 9等の部品 と の間の 異常放電を防止する こ とができ る。 下部電極 2 のアルマイ ト 加工の剥がれ具合 （寿命） を知 り たい時には、 リ レースイ ツ チ 1 2 b を閉 じ、 検出回路 1 2 を下部電極 2 に接続する。

こ の時、 仮に下部電極 2 がスパッタを受けてアルマイ ト加 ェの一部が削 り 取られている と、 下部電極 2 と上部電極 7 間 で閉回路が形成され、 高電圧電源 6 の電流 H V [ A ] をモニ タ し、 測定点 Aにおいてその電流 H V [ A ] を測定し、 この 電流 H V [ A ] の大き さによって下部電極 2 の寿命を把握し ひいては下部電極 2 の寿命を把握、 管理する こ と ができ る。

また、 プラズマ処理装置をメ ンテナンスする時には リ レー スィ ッチ 1 2 b を閉 じて検出回路 1 2 と 下部電極 2 を接続し 検出回路 1 2 を除電回路と して機能させる。 これによ り メ ン テナンス時に下部電極 2 內で冷媒が循環して、 下部電極 2 に おいて静電気が発生したと しても除電回路によって除電する こ とができ る。 また、 下部電極 2 のアルマイ ト加工の剥がれ た部分で下部電極 2 の高電圧によって直流放電が起こったと しても過電流保護回路 1 3 によって高電圧電源 6 の過電流を 検出し、 高電圧電源 6 及び高周波電源 4 の駆動を停止させ、 警報を発する こ と ができ る。

以上説明 した第 1 、 第 2 の実施形態によれば、 異常放電が 起こ り やすい処理中には検出回路 8 、 1 2 を下部電極 2 から それぞれ電気的に遮断し、 一方、 直流成分を検出する時及ぴ 半導体ウェハ Wを処理していない時には検出回路 8 、 1 2 と 下部電極 2 を電気的に接続する リ レースィ ッチ 1 2 b を設け たため、 以下の作用効果が奏し得られる。

( 1 ) 第 1 の実施形態の効果

分離タイ プの被処理体の保持機構 1 0 では、 異常放電が起 こ り やすいプロセス条件でプラズマ処理を行っている時には 検出回路 8 の リ レースイ ッチ 8 b が開放して、 検出回路 8 と 下部電極 2 の電気的な接続を切 り 離しているため、 下部電極 2 の電圧降下が防止され、 下部電極 2 と フォーカス リ ング 9 等の部品との間の異常放電を防止する こ と ができ る。

また、 異常放電を起こ さないプ ロ セス条件でプラズマ処理 中に下部電極 2 のアルマイ ト加工の剥がれ具合を知 り たい時 には、 リ レースィ ッチ 8 b を閉じて、 検出回路 8 と下部電極 2 を電気的に接続させるため、 測定点 Aにおける電圧値の大 き さ によって、 下部電極 2 のアルマイ ト加工部分の剥がれ具 合を把握し、 ひいては下部電極 2 の寿命を把握し、 管理する こ とができ る。 また、 異常放電が起こ り やすいプロセス条件 での下部電極 2 の寿命管理は、 直流高電圧電源 6 の電流 H V

[ A ] をモニタする こ と によ り行う こ とができ る。 さ らに、 プラズマ処理装置をメ ンテナンスする場合には、 リ レースィ ツチ 8 b を閉 じて検出回路 8 を下部電極 2 に電気的に接続し 検出回路 8 を除電回路と して利用する こ とができ るため、 メ ンテナンス時に下部電極 2 での帯電を無く し、 作業者の短絡 事故を防止する こ とができ る。

( 2 ) 第 2 の実施形態の効果

結合タイプの被処理体の保持機構 2 0 では、 プラズマ処理 を行っている時には検出回路 1 2 の リ レースイ ッチ 1 2 b が 開放して、 検出回路 1 2 と下部電極 2 の接続の電気的な接続 を切 り 離して、 下部電極 2 の高電圧の電圧降下を防止し、 静 電チャ ック 1 1 からの半導体ウェハ Wの剥離を防止する こ と ができ、 さ らに下部電極 2 と フォーカス リ ング 9等の部品と の間の異常放電を防止する こ とができ る。

また、 プラズマ処理中に下部電極 2 のアルマイ ト加工の剥 がれ具合を知るには高電圧電源 6 の電流 H V [ A ] をモニタ する こ とで下部電極 2 の寿命を把握し、 ひいては下部電極 2 の寿命を把握、 管理する こ とができ る。 プラズマ処理装置を メ ンテナンスする時には、 リ レースイ ッチ 1 2 b を閉 じて検 出回路 1 2 と下部電極 2 を電気的に接続し、 検出回路 1 2 を 除電回路と して機能させる こ とができ、 下部電極 2 での帯電 を防止する こ と ができ る。

また、 本実施形態によれば、 分離タイ プの被処理体の保持 機構 2 0 の高電圧電源 6 に過電流保護回路 1 3 を設けたため 下部電極 2 のァルマイ ト加工の剥がれた部分で下部電極 2 の 高電圧によって直流放電が起こったと しても過電流保護回路 1 3 によ って高電圧電源 6 の過電流を検出 し、 高電圧電源 6 及ぴ高周波電源 4 を停止させ、 警報を発する こ とができ る。

尚、 本発明は上記各実施形態に何等制限される ものではな く 、 必要に応じて各構成要素を適宜設計変更する こ とができ る。

産業上の利用可能性

本発明は、 電極での電圧降下を防止する こ と ができる と共 に電極の寿命を管理する こ とができ る被処理体の保持機構を 提供する こ と を 目的とする。

本発明は、 高周波電力供給ライ ンにおける直流成分から電 極の保護膜の剥がれ状態の検出と残留電荷の除去の機能を持 つ検出回路を、 異常放電が起こ りやすいプロセス条件による プラズマ処理中は、 下部電極から検出回路を電気的に切 り 離 して下部電極の電圧降下による異常放電を防止し、 異常放電 を起こ さないプロセス条件によ るプラズマ処理中若しく はメ ンテナンス時には、 下部電極に検出回路を電気的に接続して プラズマ放電における直流成分から電極の保護膜の剥がれ状 態 （寿命） を検出 し、 若しく は下部電極等への帯電や残留電 荷の除去を行 う被処理体の保持機構である。 さ らに、 下部電 極から直流放電による過電流が発生して、 静電チャ ック に静 電吸着力を発生させる高電圧電源のライ ンに流れ込んだ際に 過電流保護回路によ り 、 高電圧電源及び高周波電源の出力を 停止させる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . プラズマ放電を発生させるための対向する 2つの電極 の一方に高周波.電源から高周波電力を印加して、 被処理体に プラズマ処理を施すプラズマ処理装置に搭載される上記被処 理体の保持機構であって、

上記高周波電源が接続された電極上に装着され、 前記被処 理体を静電吸着する静電チヤ ック と、

上記静電チャ ック に直流電圧を与えて静電吸着力を発生さ せる高電圧電源と、

上記電極に高周波電力を印加して上記被処理体に所定のプ ラズマ処理を施す際に該電極で発生する直流成分を検出する 検出回路と、

上記被処理体の処理時には、 上記検出回路と上記電極と の 接続を電気的に切 り 離し可能で、 上記直流成分を検出する時 若しく は、 上記被処理体の非処理時には、 上記検出回路と上 記電極を電気的に接続可能な切 り 換えスィ ツチと 、

を有する被処理体の保持機構。

2 . 請求項 1 に記載の前記切 り 換えスィ ッ チは、

異常放電が起こ り やすいプロ セス条件でプラ ズマ処理を行 つている時には、 上記検出回路と上記電極と の接続を電気的 に切 り 離し、

異常放電を起こ さないプロセス条件によるプラズマ処理中 で、 上記下部電極の保護膜の剥がれ具合を検出する時には、 上記検出回路と上記電極との接続を電気的に接続し、 上記検 出回路の検出動作を開始させるスィ ツチ駆動部を有する。

3 . 請求項 1 に記載の前記切 り換えス ィ ツチは、

プラズマが発生していない状態で上記検出回路と上記電極 と を電気的に接続し、 上記電極へ帯電する電荷を接地へ流す ス ィ ツチ駆動部を有する。

4 . 請求項 1 に記載の前記静電チャ ックは、

ポ リ イ ミ ド系樹脂若しく は、 セラ ミ ッ ク の絶縁材料からな るチャ ック本体部と 、 上記チャ ッ ク本体部内に設け られる 電極板とで構成され、

上記高電圧電源から直流電圧が上記電極板へ印加された際 に発生する静電吸着力によ り 上記被処理体が保持される。

5 . プラズマ放電を発生させるための対向する 2つの電極 の一方に高周波電源から高周波電力を印加して、 被処理体に プラズマ処理を施すプラズマ処理装置に搭載される上記被処 理体の保持機構であって、

上記高周波電源が接続された電極上に装着され、 前記被処 理体を静電吸着する静電チヤ ック と、

上記電極に直流電圧を与えて、 静電チャ ッ ク に静電吸着力 を発生させる高電圧電源と、

上記電極に高周波電力を印加して上記被処理体に所定のプ ラズマ処理を施す際に該電極で発生する直流成分を検出する 検出回路と、

上記被処理体の処理時には、 上記検出回路と上記電極との 接続を電気的に切 り 離し可能で、 上記直流成分を検出する時 若しく は、 上記被処理体の非処理時には、 上記検出回路と上 記電極を電気的に接続可能な切 り換えス ィ ツチと、 を有する被処理体の保持機構。

6 . 請求項 5 に記載の被処理体の保持機構は、 さ らに、 上記電極から上記高電圧電源への直流放電によ る過電流を 計測する計測回路と、

予め定めた以上の上記過電流を計測 した際には、 高電圧 電源及び高周波電源の出力の停止及び警告を行 う過電流保護 回路と、 を備える。