JP4493863B2 - プラズマ処理装置およびそのクリーニング方法および静電チャックの除電方法 - Google Patents
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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、Ｏ２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Ｏ２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Ｏ２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、Ｏ２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、Ｎ２ガス、Ｏ２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Ｏ２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）
【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、Ｏ２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Ｏ２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Ｏ２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、Ｏ２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、Ｎ２ガス、Ｏ２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Ｏ２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）
Claims (6)
- 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。 - 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ことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
- 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。 - 前記耐食性膜はポリイミドで形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
- 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。 - 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。
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