特許 5976377 被処理基体に対する微粒子付着の制御方法、及び、処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5976377

(24)【登録日】2016年7月29日

(45)【発行日】2016年8月23日

(54)【発明の名称】被処理基体に対する微粒子付着の制御方法、及び、処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20160809BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20160809BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/302 102

   H01L21/68 R

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2012-100213(P2012-100213)

(22)【出願日】2012年4月25日

(65)【公開番号】特開2013-229445(P2013-229445A)

(43)【公開日】2013年11月7日

【審査請求日】2015年2月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100122507

【弁理士】

【氏名又は名称】柏岡 潤二

(72)【発明者】

【氏名】谷川 雄洋

(72)【発明者】

【氏名】茂山 和基

【審査官】 長谷川 直也

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−１２０９８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３３２３０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２１２３３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２８６０２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第０３／００９３６３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−０９９１５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２０８３０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５、２１／３０２、２１／３０６５−２１／３１、

２１／３６５、２１／４６１、２１／４６９、

２１／６７−２１／６８３、２１／８６、

Ｃ２３Ｃ １６／００−１６／５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理容器内に被処理基体を収容していない状態で、前記処理容器の内部をクリーニングする工程と、
前記処理容器の内部をクリーニングする工程の後、被処理基体を前記処理容器内に搬入する前に、該処理容器内において被処理基体を静電吸着する静電チャックに電圧を与える工程と、
前記静電チャックに電圧を与える工程の後に、前記処理容器内に被処理基体を搬入する工程と、
を含み、
前記静電チャックに電圧を与える工程では、前記静電チャックを囲むように設けられたフォーカスリングと被処理基体との間の電位差を低減するよう、前記静電チャックに電圧が与えられる、
被処理基体に対する微粒子付着の制御方法。

【請求項2】

被処理基体を搬入する前記工程の前に毎回、前記静電チャックに電圧を与える工程が行われる、請求項１に記載の被処理基体に対する微粒子付着の制御方法。

【請求項3】

前記静電チャックに電圧を与える工程では、前記静電チャックが被処理基体を静電吸着するときに前記静電チャックに与えられる電圧の絶対値よりも小さい絶対値を有する負の電圧が前記静電チャックに与えられる、請求項１又は２に記載の被処理基体に対する微粒子付着の制御方法。

【請求項4】

処理容器と、
前記処理容器内に設けられた静電チャックと、
前記静電チャックに直流電圧を与える直流電源と、
前記直流電源を制御する制御部と、
前記処理容器内にクリーニングガスを供給するガス供給部と、
を備え、
前記制御部は、
前記処理容器内に被処理基体が搬入される前であり、且つ、前記直流電源によって前記電圧が与えられる前に、前記ガス供給部に前記クリーニングガスを供給させ、
前記処理容器内にクリーニングガスが供給された後、前記処理容器内に被処理基体が搬送される前に、前記静電チャックを囲むように設けられたフォーカスリングと被処理基体との間の電位差を低減する電圧が前記静電チャックに与えられるよう、前記直流電源を制御する、
処理装置。

【請求項5】

前記制御部は、被処理基体が搬入される前に毎回、前記フォーカスリングと被処理基体との間の電位差を低減する電圧が前記静電チャックに与えられるよう、前記直流電源を制御する、請求項４に記載の処理装置。

【請求項6】

前記フォーカスリングと被処理基体との間の電位差を低減する電圧は、前記静電チャックによって被処理基体を静電吸着するときに前記静電チャックに与えられる電圧の絶対値よりも小さい絶対値を有する負の電圧である、請求項４又は５に記載の処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被処理基体に対する微粒子付着の制御方法、及び、被処理基体の処理装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

半導体製造プロセスでは、処理装置内において被処理基体のエッチングや被処理基体上への成膜といった処理が行われる。例えば、処理容器内において処理ガスのプラズマを発生させることにより、被処理基体に対するエッチング、成膜といった処理が行われる。

【0003】

このような被処理基体に対する処理が行われた後には、処理容器内に微粒子が発生する。微粒子は、例えば、静電チャック、処理容器内壁といった処理容器内の部材と処理ガスのプラズマとの反応によって生成される。

【0004】

処理容器内に発生した微粒子は被処理基体の処理や製造される半導体装置の性能に悪影響を与える。従って、被処理基体を処理するために処理容器内に搬入する前に処理容器内の微粒子を除去するクリーニングが従来から行われている。例えば、特許文献１には、処理容器内の部材に電圧を印加することにより、当該部材に付着した微粒子を飛散させて、微粒子を除去する技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００５−１０１５３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

被処理基体の処理装置では、被処理基体に対する処理を均一化するために、静電チャックを囲むようにフォーカスリングを設けることがある。本願発明者は、このような処理装置において、被処理基体の処理前にクリーニングを行い、その後に被処理基体を処理容器内に搬送すると、被処理基体に微粒子が付着することがあることを見いだしている。

【0007】

従って、本技術分野においては、被処理基体に対する微粒子の付着を低減することが必要となっている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一側面に係る微粒子付着の制御方法は、被処理基体を処理容器内に搬入する前に、該処理容器内において被処理基体を静電吸着する静電チャックに電圧を与える工程と、静電チャックに電圧を与える工程の後に、処理容器内に被処理基体を搬入する工程と、を含む。また、記静電チャックに電圧を与える工程では、静電チャックを囲むように設けられたフォーカスリングと被処理基体との間の電位差を低減するよう、静電チャックに電圧が与えられる。

【0009】

本願発明者は、被処理基体に微粒子が付着する原因は、フォーカスリングと被処理基体との電位差によって、フォーカスリングから被処理基体に微粒子が移動して被処理基体に付着することがあるということを見出している。そこで、本発明の一側面に係る微粒子付着の制御方法では、静電チャックに電圧を与えることにより、フォーカスリングと被処理基体との電位差を低減している。これにより、静電チャックに電圧を与える工程の後、処理容器内に被処理基体を搬入したときに、フォーカスリングと被処理基体との電位差によってフォーカスリングに付着していた微粒子が被処理基体側に移動して被処理基体に付着することを低減している。

【0010】

一実施形態に係る微粒子付着の制御方法は、静電チャックに電圧を与える工程の前に、処理容器内に被処理基体を収容していない状態で、処理容器の内部をクリーニングする工程を更に含み得る。これにより、クリーニングの後に残る微粒子が被処理基体に付着することを低減することができる。

【0011】

一実施形態に係る制御方法は、被処理基体を搬入する工程の前に毎回、静電チャックに電圧を与える工程が行われ得る。このように、処理容器内に新たに被処理基体を搬入する、その前に静電チャックに電圧を与える工程を行うことで、被処理基体に対する微粒子の付着をより確実に低減することができる。

【0012】

一実施形態に係る制御方法において、静電チャックに電圧を与える工程では、静電チャックが被処理基体を静電吸着するときに静電チャックに与えられる電圧の絶対値よりも小さい絶対値を有する負の電圧が静電チャックに与えられ得る。処理容器内の微粒子は、正に帯電していることが多い。そこで、負の電圧を与え、更に当該電圧の絶対値を、静電吸着を行うときに静電チャックに与えられる電圧の絶対値よりも小さい値に設定することで、被処理基体に対する微粒子の付着を更に低減することができる。

【0013】

本発明の他の一側面に係る処理装置は、処理容器内に設けられた静電チャックと、静電チャックに直流電圧を与える直流電源と、直流電源を制御する制御部と、を備える。制御部は、処理容器内に被処理基体が搬送される前に、静電チャックを囲むように設けられたフォーカスリングと被処理基体との間の電位差を低減する電圧が静電チャックに与えられるよう、直流電源を制御する。

【0014】

これにより、直流電源によって静電チャックに電圧が与えられた後、処理容器内に被処理基体を搬入したときに、フォーカスリングと被処理基体との電位差によってフォーカスリングに付着していた微粒子が被処理基体側に移動して被処理基体に付着することを低減している。

【0015】

一実施形態に係る処理装置は、処理容器内にクリーニングガスを供給するガス供給部を更に備え得る。制御部は、処理容器内に被処理基体が搬入される前であり、且つ、直流電源によって電圧が与えられる前に、ガス供給部にクリーニングガスを供給させる。これにより、プラズマにより励起されたクリーニングガスによって処理容器内の反応副生成物を除去することができる。

【0016】

一実施形態に係る処理装置において、制御部は、被処理基体が搬入される前に毎回、フォーカスリングと被処理基体との間の電位差を低減する電圧が静電チャックに与えられるよう、直流電源を制御し得る。このように、処理容器内に新たに被処理基体が搬入される、その前に直流電源によって静電チャックに電圧を与えることで、被処理基体に対する微粒子の付着をより確実に低減することができる。

【0017】

一実施形態に係る処理装置において、フォーカスリングと被処理基体との間の電位差を低減する電圧は、静電チャックによって被処理基体を静電吸着するときに静電チャックに与えられる電圧の絶対値よりも小さい絶対値を有する負の電圧とし得る。このように、負の電圧を与え、更に当該電圧の絶対値を、静電吸着を行うときに静電チャックに与えられる電圧の絶対値よりも小さい値に設定することで、被処理基体に対する微粒子の付着を更に低減することができる。

【発明の効果】

【0018】

以上説明したように、本発明によれば、被処理基体に対する微粒子の付着を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す断面図である。

【図2】一実施形態に係るスロット板を軸線Ｘ方向から見た平面図である。

【図3】一実施形態に係る制御部が行う制御の工程を示す図である。

【図4】処理空間内への被処理基体の搬入の前後における各部の状態を示す図である。

【図5】高周波電源及び直流電源の作動タイミングを表すシーケンス図である。

【図6】一実施例における微粒子の計数結果を示す図である。

【図7】比較例における微粒子の計数結果を示す図である。

【図8】静電チャックに印加する電圧を変化させた場合に被処理基体に付着する微粒子の数、及び被処理基体における微粒子の分布の偏りを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面を参照して、本発明に係る微粒子付着の制御方法を適用したプラズマ処理装置の種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

【0021】

図１は、一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図１に示すプラズマ処理装置１０は、処理容器１２、ステージ１４、マイクロ波発生器１６、アンテナ１８、及び誘電体窓２０を備えている。プラズマ処理装置１０は、アンテナ１８からのマイクロ波によりプラズマを発生させるマイクロ波プラズマ処理装置である。なお、プラズマ処理装置はマイクロ波プラズマ処理装置とは別の任意のプラズマ処理装置であってもよい。例えば、任意のプラズマ処理装置として、平行平板電極型のプラズマ処理装置、プラズマを用いたエッチング装置、或いは、プラズマを用いたＣＶＤ装置等を用いることができる。

【0022】

処理容器１２は、被処理基体Ｗにプラズマ処理を行うための処理空間Ｓを画成している。処理容器１２は、側壁１２ａ、及び、底部１２ｂを含み得る。側壁１２ａは、軸線Ｘ方向（即ち、軸線Ｘの延在方向）に延在する略筒形状を有している。底部１２ｂは、側壁１２ａの下端側に設けられている。底部１２ｂには、排気用の排気孔１２ｈが設けられている。側壁１２ａの上端部は開口している。

【0023】

側壁１２ａの上端部開口は、誘電体窓２０によって閉じられている。この誘電体窓２０と側壁１２ａの上端部との間にはＯリング２１が介在していてもよい。このＯリング２１により、処理容器１２の密閉がより確実なものとなる。側壁１２ａには、被処理基体Ｗの搬入及び搬出用のゲート１２ｇが設けられている。

【0024】

マイクロ波発生器１６は、例えば、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生する。一実施形態においては、プラズマ処理装置１０は、チューナ２２、導波管２４、モード変換器２６、及び同軸導波管２８を更に備えている。なお、マイクロ波発生器１６、チューナ２２、導波管２４、モード変換器２６、同軸導波管２８、アンテナ１８、及び誘電体窓２０は、プラズマを発生させるためのエネルギーを処理空間Ｓに導入する導入部を構成している。

【0025】

マイクロ波発生器１６は、チューナ２２を介して導波管２４に接続されている。導波管２４は、例えば、矩形導波管である。導波管２４は、モード変換器２６に接続されており、当該モード変換器２６は、同軸導波管２８の上端に接続されている。

【0026】

同軸導波管２８は、軸線Ｘに沿って延びている。この同軸導波管２８は、外側導体２８ａ及び内側導体２８ｂを含んでいる。外側導体２８ａは、軸線Ｘ方向に延びる略円筒形状を有している。内側導体２８ｂは、外側導体２８ａの内部に設けられている。この内側導体２８ｂは、軸線Ｘに沿って延びる略円筒形状を有している。

【0027】

マイクロ波発生器１６によって発生されたマイクロ波は、チューナ２２及び導波管２４を介してモード変換器２６に導波される。モード変換器２６は、マイクロ波のモードを変換して、モード変換後のマイクロ波を同軸導波管２８に供給する。同軸導波管２８からのマイクロ波は、アンテナ１８に供給される。

【0028】

アンテナ１８は、マイクロ波発生器１６によって発生されるマイクロ波に基づいて、プラズマ励起用のマイクロ波を放射する。アンテナ１８は、スロット板３０、誘電体板３２、及び冷却ジャケット３４を含み得る。

【0029】

スロット板３０には、軸線Ｘを中心にして周方向に複数のスロットが配列されている。図２は、一実施形態に係るスロット板を軸線Ｘ方向から見た平面図である。一実施形態においては、図２に示すように、スロット板３０は、ラジアルラインスロットアンテナを構成するスロット板であり得る。スロット板３０は、導電性を有する金属製の円板から構成される。スロット板３０には、複数のスロット対３０ａが形成されている。各スロット対３０ａは、互いに交差又は直交する方向に延びるスロット３０ｂ及びスロット３０ｃを含んでいる。複数のスロット対３０ａは、径方向に所定の間隔で配置されており、また、周方向に所定の間隔で配置されている。

【0030】

誘電体板３２は、スロット板３０と冷却ジャケット３４の下側表面の間に設けられている。誘電体板３２は、例えば石英製であり、略円板形状を有している。冷却ジャケット３４の表面は、導電性を有し得る。冷却ジャケット３４は、誘電体板３２及びスロット板３０を冷却する。そのために、冷却ジャケット３４内には、冷媒用の流路が形成されている。この冷却ジャケット３４の上部表面には、外側導体２８ａの下端が電気的に接続されている。また、内側導体２８ｂの下端は、冷却ジャケット３４及び誘電体板３２の中央部分に形成された孔を通って、スロット板３０に電気的に接続されている。

【0031】

同軸導波管２８からのマイクロ波は、誘電体板３２に伝播され、スロット板３０のスロットから誘電体窓２０を介して、処理空間Ｓ内に導入される。誘電体窓２０は、略円板形状を有しており、例えば石英によって構成される。この誘電体窓２０は、処理空間Ｓとアンテナ１８との間に設けられており、一実施形態においては、軸線Ｘ方向においてアンテナ１８の直下に設けられている。

【0032】

一実施形態においては、同軸導波管２８の内側導体２８ｂの内孔には、導管３６が通っている。導管３６は、軸線Ｘに沿って延在しており、フロースプリッタ３８に接続され得る。

【0033】

一実施形態においては、プラズマ処理装置１０は、インジェクタ４１を更に備え得る。インジェクタ４１は、誘電体窓２０に形成された貫通孔２０ｈに導管３６からのガスを供給する。誘電体窓２０の貫通孔２０ｈに供給されたガスは、処理空間Ｓに供給される。

【0034】

一実施形態においては、プラズマ処理装置１０は、ガス供給部４２を更に備え得る。ガス供給部４２は、ステージ１４と誘電体窓２０との間において、軸線Ｘの周囲からガスを処理空間Ｓに供給する。ガス供給部４２は、導管４２ａを含み得る。導管４２ａは、誘電体窓２０とステージ１４との間において軸線Ｘを中心に環状に延在している。導管４２ａには、複数のガス供給孔４２ｂが形成されている。複数のガス供給孔４２ｂは、環状に配列されると共に軸線Ｘに向けて開口しており、導管４２ａに供給されたガスを軸線Ｘに向けて供給する。このガス供給部４２は、導管４６を介して、フロースプリッタ３８に接続されている。

【0035】

フロースプリッタ３８は、導管３６及びガス供給部４２に接続されている。また、フロースプリッタ３８は、更に、Ａｒガスのガス源３８ａ、ＨＢｒガスのガス源３８ｂ、Ｏ_２ガスのガス源３８ｃ、Ｃｌ_２ガスのガス源３８ｄ、ＳＦ_６ガスのガス源３８ｅ、及び、Ｎ_２ガスのガス源３８ｆが接続されている。これらのガス源３８ａ〜３８ｆは、ガスの供給及び供給の停止、並びに、ガスの流量を制御可能なガス源である。フロースプリッタ３８は、各ガス源３８ａ〜３８ｆから、導管３６及びガス供給部４２へ分岐するガスの流量比を制御する。

【0036】

なお、ＳＦ_６ガス及びＯ_２ガスは、処理空間Ｓ内の反応副生成物を除去するクリーニング工程で用いられる。Ａｒガス、ＨＢｒガス、Ｏ_２ガス、及び、Ｃｌ_２ガスは、被処理基体Ｗのプラズマ処理（例えば、ポリシリコンのエッチング）に用いられる。Ｎ_２ガスは、処理容器１２内のガスを置換するパージ用のガスとして用いられる。ここで挙げたガス種は一例であり、他の種類のガスを用い得る。また、プラズマ処理の種類によっては、上述したガス源とは異なる一以上のガス源を設けて、これらのガスを組み合わせることで、被処理基体Ｗに対する処理を行ってもよい。なお、ガス源３８ｃ及び３８ｅは、処理容器１２内にクリーニングガスを供給するガス供給部を構成している。

【0037】

ステージ１４は、軸線Ｘ方向において誘電体窓２０と対面するように設けられている。このステージ１４は、誘電体窓２０と当該ステージ１４との間に処理空間Ｓを挟むように設けられている。ステージ１４上には、被処理基体Ｗが載置される。一実施形態においては、ステージ１４は、台１４ａ、静電チャック１５、及び、フォーカスリング１７を含み得る。

【0038】

台１４ａは、筒状支持部４８によって支持されている。筒状支持部４８は、絶縁性の材料で構成されており、底部１２ｂから垂直上方に延びている。また、筒状支持部４８の外周には、導電性の筒状支持部５０が設けられている。筒状支持部５０は、筒状支持部４８の外周に沿って処理容器１２の底部１２ｂから垂直上方に延びている。この筒状支持部５０と側壁１２ａとの間には、環状の排気路５１が形成されている。

【0039】

排気路５１の上部には、複数の貫通孔が設けられた環状のバッフル板５２が取り付けられている。排気孔１２ｈには、排気管５４が接続されている。また、排気管５４には、圧力調整器５６ａを介して排気装置５６ｂが接続されている。排気装置５６ｂは、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有している。圧力調整器５６ａは、排気装置５６ｂの排気量を調整して、処理容器１２内の圧力を調整する。排気装置５６ｂにより、処理容器１２内の処理空間Ｓを所望の真空度まで減圧することができる。

【0040】

台１４ａは、高周波電極を兼ねている。台１４ａには、マッチングユニット６０及び給電棒６２を介して、ＲＦバイアス用の高周波電源５８が電気的に接続されている。高周波電源５８は、被処理基体Ｗに引き込むイオンのエネルギーを制御するのに適した一定の周波数、例えば、１３．６５ＭＨｚの高周波電力を所定のパワーで出力する。マッチングユニット６０は、高周波電源５８側のインピーダンスと、主に電極、プラズマ、処理容器１２といった負荷側のインピーダンスとの間で整合をとるための整合器を収容している。この整合器の中に自己バイアス生成用のブロッキングコンデンサが含まれている。

【0041】

台１４ａの上面には、被処理基体Ｗを保持するための保持部材である静電チャック１５が設けられている。静電チャック１５は、被処理基体Ｗを静電吸着力で保持する。静電チャック１５の径方向外側には、被処理基体Ｗの周囲及び静電チャック１５の周囲を環状に囲むフォーカスリング１７が設けられている。フォーカスリング１７は、静電チャック１５の側端面を囲むように台１４ａ上に搭載されている。フォーカスリング１７は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ_２）製であり、環状板である。

【0042】

静電チャック１５は、略円板形状を有している。この静電チャック１５は、電極１５ｄと、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）で形成された絶縁膜１５ｅ及び１５ｆとを含んでいる。電極１５ｄは、導電膜によって構成されており、絶縁膜１５ｅと絶縁膜１５ｆとの間に設けられている。電極１５ｄには、被覆線６８を介して高圧の直流電源６４が電気的に接続されている。静電チャック１５は、直流電源６４から印加される直流電圧により発生するクーロン力によって、被処理基体Ｗを保持することができる。

【0043】

台１４ａの内部には、周方向に延びる環状の冷媒室１４ｇが設けられている。この冷媒室１４ｇには、チラーユニット（図示せず）より配管７０及び７２を介して所定の温度の冷媒、例えば、冷却水が循環供給される。冷媒の温度によって静電チャック１５の伝熱ガス、例えば、Ｈｅガスがガス供給管７４を介して静電チャック１５の上面と被処理基体Ｗの裏面との間に供給される。

【0044】

一実施形態においては、プラズマ処理装置１０は、各部の制御を行う制御部１００を備え得る。具体的には、制御部１００は、ガス源３８ａ〜３８ｆによるガスの供給及び供給の停止、並びに、ガスの流量の制御、マイクロ波発生器１６によるマイクロ波の発生の制御、ＲＦバイアス用の高周波電源の５８の制御、静電チャック１５に電圧を印加する直流電源６４の制御、圧力調整器５６ａ及び排気装置５６ｂによる処理容器１２内の減圧制御、被処理基体Ｗの搬入及び搬出の制御等を行う。

【0045】

このように構成されたプラズマ処理装置１０では、導管３６及びインジェクタ４１の貫通孔４１ｈを介して、誘電体窓２０の貫通孔２０ｈから処理空間Ｓ内に軸線Ｘに沿ってガスが供給される。また、貫通孔２０ｈよりも下方において、ガス供給部４２から軸線Ｘに向けてガスが供給される。さらに、アンテナ１８から誘電体窓２０を介して処理空間Ｓ及び／又は貫通孔２０ｈ内にマイクロ波が導入される。これにより、処理空間Ｓ及び／又は貫通孔２０ｈにおいてプラズマが発生する。このように、プラズマ処理装置１０によれば、磁場を加えずに、プラズマを発生させることができる。このプラズマ処理装置１０では、ステージ１４上に載置された被処理基体Ｗを、処理ガスのプラズマによって処理することができる。

【0046】

以下、図３及び図４を参照して、制御部１００が行う制御の詳細について説明する。図３は、制御部１００が行う制御の工程を示す図である。図４は、処理容器１２内への被処理基体Ｗの搬入の前から搬入直後における各部の状態を示す図である。なお、図４において、クリーニング工程が行われている状態を「ＯＮ」で示し、クリーニング工程が行われていない状態を「ＯＦＦ」で示している。また、図４において、被処理基体Ｗが処理容器１２内に搬入されていない状態を「ＯＦＦ」で示し、処理容器１２内に搬入されている状態を「ＯＮ」で示している。

【0047】

図３及び図４に示すように、制御部１００は、ガス源３８ｆを制御し、前回の被処理基体Ｗの処理の終了後から処理容器１２内に供給されていたＮ_２ガスの供給を停止する（時刻ｔ１）。そして、制御部１００は、処理容器１２内に被処理基体Ｗを搬入する前に、処理容器１２内の反応副生成物を除去するクリーニング工程（ステップＳ１０１）を実行する（時刻ｔ１〜ｔ２）。このクリーニング工程では、反応副生成物の除去の一例として、ＷＬＤＣ（wafer less dry cleaning）が実施される。このＷＬＤＣでは、処理ガスとして、例えば、ＳＦ_６及びＯ_２の混合ガスが用いられる。ＳＦ_６及びＯ_２は、制御部１００がガス源３８ｅ及び３８ｃを制御することで処理容器１２内に供給される。ＷＬＤＣでは、処理容器１２内において処理ガスのプラズマを発生させることにより、反応副生成物の除去や除電が行われる。なお、ＷＬＤＣによる除電では、処理容器１２内の各部を完全には除電することができず、各部が帯電した状態となる。このため、ＷＬＤＣ後においても、フォーカスリング１７と静電チャック１５との間で電位差が生じ得る。ＷＬＤＣ後に処理容器１２内の各部が帯電する仕組みについて、詳しくは後述する。クリーニング工程の後、制御部１００は、ガス源３８ｆを制御して、Ｎ_２ガスの処理容器１２内への供給を開始する（時刻ｔ２）。

【0048】

次に、制御部１００は、被処理基体Ｗが搬入される前に、直流電源６４を制御して静電チャック１５に電圧を印加する電圧印加工程（ステップＳ１０２）を実行する（時刻ｔ３）。この電圧印加工程では、後の工程において処理容器１２内に搬入される被処理基体Ｗとフォーカスリング１７との電位差が低減されるように、静電チャック１５に電圧が印加される。また、電圧印加工程は、被処理基体Ｗが処理容器１２内に搬入される前に毎回行われる。なお、電圧印加工程を実行する際に、圧力センサにより測定される処理空間Ｓの圧力に基づいて、圧力調整器５６ａが、処理空間Ｓの圧力を例えば、２００ｍＴｏｒｒ（２６．７Ｐａ）に制御してもよい。

【0049】

ここで、被処理基体Ｗの搬入前において、フォーカスリング１７はプラスに帯電していると考えらえる。これは、例えば、前回のクリーニング（ＷＬＤＣ処理）工程において発生させたプラズマが消滅した際に残るプラスイオンが、処理容器１２内の部材に付着することによって生じ得る。また、クリーニング工程を行わない場合には、前回のエッチングといった処理において発生させたプラズマが消滅した際に残るプラスイオンが、処理容器１２内の部材に付着することによって生じ得る。また、処理容器１２内に搬入される被処理基体Ｗについても、搬送途中で帯電する場合もあり得る。そこで、制御部１００は、帯電するフォーカスリング１７と被処理基体Ｗとの電位差が低減されるように、静電チャック１５に対して印加する電圧の電圧値、及び電圧の印加時間を制御する。

【0050】

以下に、帯電したフォーカスリング１７と被処理基体Ｗとの電位差を低減するために、静電チャック１５に対して印加する電圧の電圧値、及び電圧の印加時間の具体例を示す。例えば、フォーカスリング１７の帯電電圧がプラス数百ボルトであり、被処理基体Ｗの帯電電圧がプラス数ボルトである場合、制御部１００は、マイナス数百ボルトの電圧を１秒間、静電チャック１５に印加されるように直流電源６４を制御する。この電圧印加工程を行うことにより、フォーカスリング１７と被処理基体Ｗとの電位差を低減することができる。また、静電チャック１５に印加される電圧として、静電吸着を行うときに静電チャック１５に与えられる電圧の絶対値よりも小さい絶対値を有する負の電圧を設定し得る。ここでは、一例として、電圧印加工程においてマイナスの電圧を静電チャック１５に印加するものとしたが、フォーカスリング１７がマイナスに帯電している場合には、静電チャック１５にプラスの電圧を印加して、フォーカスリング１７と被処理基体Ｗとの電位差を低減することもできる。

【0051】

静電チャック１５への電圧の印加が終了すると、制御部１００は、ガス源３８ｆを制御してＮ_２ガスの処理容器１２内への供給を停止し、処理容器１２内の排気を行う。

【0052】

次に、制御部１００は、処理容器１２内の排気を停止し、処理容器１２内に被処理基体Ｗを搬入する搬入工程（ステップＳ１０３）を実行する（時刻ｔ４）。具体的には、制御部１００は、被処理基体Ｗの搬入を行うアーム等を制御し、ゲート１２ｇを介して、処理容器１２内の静電チャック１５上に被処理基体Ｗを搬入する。

【0053】

処理容器１２内に被処理基体Ｗが搬入された後、制御部１００は、ガス源３８ａ〜３８ｄを制御し、処理容器１２内へのＡｒガス、ＨＢｒガス、Ｏ_２ガス、及び、Ｃｌ_２ガスの供給を開始する。そして、制御部１００は、マイクロ波発生器１６を作動（時刻ｔ５）させて処理容器１２内にプラズマを発生させるプラズマ発生工程（ステップＳ１０４）を実行する。

【0054】

次に、制御部１００は、高周波電源５８を作動（時刻ｔ６）させてイオンを被処理基体Ｗへ引き込むと共に、直流電源６４を制御して、静電チャック１５によって被処理基体Ｗを吸着保持する吸着保持工程（ステップＳ１０５）を実行する（時刻ｔ７）。ここで、制御部１００は、プラスの直流電圧が静電チャック１５に印加されるように直流電源６４を制御する。なお、マイクロ波発生器１６を作動させてプラズマを発生させるのと同時に、静電チャック１５によって被処理基体Ｗを吸着保持してもよい。以上の工程により、被処理基体Ｗに対してプラズマを用いたプラズマ処理（例えば、エッチング等）が行われる（ステップＳ１０６）。

【0055】

被処理基体Ｗに対するプラズマ処理が終了すると、制御部１００は、ガス源３８ａ〜３８ｄを制御してＡｒガス、ＨＢｒガス、Ｏ_２ガス、及び、Ｃｌ_２ガスの処理容器１２内への供給を停止させ、ガス源３８ｆを制御して処理容器１２内へのＮ_２ガスの供給を開始させる。また、制御部１００は、マイクロ波発生器１６によるマイクロ波の発生を停止させ、高周波電源５８による高周波電圧の出力を停止させる。また、制御部１００は、直流電源６４を制御することによって静電チャック１５に対する電圧の印加を停止し、静電チャック１５による被処理基体Ｗの吸着保持を解除（ステップＳ１０７）する。

【0056】

ここで、プラズマ発生工程から吸着解除工程までのマイクロ波発生器１６の制御、及び直流電源６４の制御の詳細について説明する。図５に、マイクロ波発生器１６及び直流電源６４の作動タイミングを表すシーケンス図を示す。図５において、横軸は時間、縦軸は点線についてはマイクロ波発生器１６から出力されるマイクロ波の出力電力（Ｗ）、実線については直流電源６４による静電チャック１５への印加直流電圧値（Ｖ）を表している。なお、図５に示す印加直流電圧の値は一例であり、これに限定されるものではない。

【0057】

図５に点線で示すように、まず、制御部１００はマイクロ波発生器１６を制御してマイクロ波を出力させ、プラズマを発生させる。その後、同図に実線で示すように、制御部１００は直流電源６４を制御して、静電チャック１５の電極１５ｄへの直流電圧の印加を行う。なお、静電チャック１５の電極１５ｄへの直流電圧の印加開始前は、被処理基体Ｗが静電チャック１５に吸着されていないため、その温度制御が充分に行われていない。このため、マイクロ波の出力電力は、処理を行う時に比べて低いパワーの電力とし、プラズマの作用によって、被処理基体Ｗの温度が上昇しないようにすることが好ましい。

【0058】

そして、マイクロ波の出力電力がプラズマ処理用の出力電力値となる時刻ｔａ〜ｔｂの間に、プラズマ処理が行われる。プラズマ処理が終了した後、被処理基体Ｗを静電チャック１５から取り外す際も、図５に示すように、まず、制御部１００はマイクロ波発生器１６を制御し、マイクロ波の出力電力を、処理を行う時に比べて低いパワーの電力値（０Ｗではない）に下げる。そして、制御部１００は直流電源６４を制御し、静電チャック１５の電極１５ｄへの直流電圧の印加を停止する。その後、制御部１００は、マイクロ波発生器１６からのマイクロ波の出力を停止させてプラズマを消滅させる。なお、制御部１００は、静電チャック１５の電極１５ｄへの直流電圧の印加を停止する際に、一旦、被処理基体Ｗの吸着時とは逆極性の電圧（例えば−２０００Ｖ程度）を静電チャック１５の電極１５ｄへ印加して静電チャック１５の電荷を除去し、被処理基体Ｗを外し易くする。この逆極性の電圧の印加は、必要に応じて行われる。

【0059】

なお、図５に示したシーケンス図は、平行平板電極型のプラズマ処理装置におけるプラズマ励起用のＲＦ電力の制御にも適用可能である。

【0060】

図３に戻り、静電チャック１５による被処理基体Ｗの吸着保持の解除後、制御部１００は、処理容器１２内から被処理基体Ｗを搬出する搬出工程（ステップＳ１０８）を実行する。具体的には、制御部１００は、被処理基体Ｗの搬出を行うアーム等を制御し、ゲート１２ｇを介して、処理容器１２内から被処理基体Ｗを搬出する。

【0061】

搬出工程の後、クリーニング工程（ステップＳ１０１）に戻り、上述の処理を繰り返す。

【0062】

以上のように、被処理基体Ｗの搬入前に、フォーカスリング１７と搬入される被処理基体Ｗとの電位差が低減されるように、制御部１００がフォーカスリング１７に電圧を印加する。これにより、被処理基体Ｗが搬入されたときに、フォーカスリング１７と被処理基体Ｗとの電位差によって、フォーカスリング１７に付着していた微粒子が被処理基体Ｗの上面（加工面）に移動して被処理基体Ｗに付着することが抑制される。

【0063】

ここで、本願発明者らは、上述した電圧印加工程（ステップＳ１０２）を行わずに被処理基体Ｗに対してプラズマ処理を行い（即ち、従来のプラズマ処理）、処理後の被処理基体Ｗを観察すると、被処理基体Ｗに付着する微粒子が多い時は主として被処理基体Ｗのエッジ部近傍に微粒子が多く集まる傾向を見出した。これは、被処理基体Ｗが静電チャック１５に載置される際に、被処理基体Ｗのエッジ部を囲むように配置されたフォーカスリング１７に付着する微粒子が、フォーカスリング１７から被処理基体Ｗのエッジ部近傍の領域に移動して付着したものであると考え得る。即ち、フォーカスリング１７から被処理基体Ｗへ移動して被処理基体Ｗに付着する微粒子を減らすことで、被処理基体Ｗに付着する微粒子を効果的に低減することができると言える。

【0064】

そこで、本一実施形態においては、上述したように電圧印加工程を行い被処理基体Ｗとフォーカスリング１７との電位差を低減することで、フォーカスリング１７から被処理基体Ｗへ移動して付着する微粒子を減らすことができ、被処理基体Ｗに付着する微粒子を効果的に低減することができる。

【0065】

以下、上述のプラズマ処理装置１０を用いて被処理基体Ｗに対してプラズマ処理を行った後、被処理基体Ｗに付着する微粒子を計数した一実施例について説明する。なお、フォーカスリング１７の材料としてＳｉＯ_２、静電チャック１５の材料としてＡｌ_２Ｏ_３を用いた。また、側壁１２ａとして、側壁１２ａを形成する基材の表面に、イットリア（Ｙ_２Ｏ_３）のコーティングが施されているものを用いた。また、クリーニング工程では、ＳＦ_６及びＯ_２の混合ガスを用いたＷＬＤＣを行った。

【0066】

また、順次プラズマ処理がされる複数枚の被処理基体Ｗのうち、所定の枚数毎（ここでは一例として、２５枚毎）に一枚の被処理基体Ｗを抜き出し、抜き出した被処理基体Ｗを微粒子の計数対象とした。なお、この微粒子の計数対象の被処理基体Ｗは、微粒子係数用のモニター基体とすることもできる。

【0067】

計数対象の被処理基体Ｗに付着した微粒子を、ＹＦＯ、ＡｌＯＦ、ＳｉＯＦ、及び、その他の物質の４種類に分類し、それぞれ計数した。図６に、一実施例における微粒子の計数結果を示す。図６において、ロットナンバーは、計数対象の被処理基体Ｗに割り振られた番号とする。また、比較例として、電圧印加工程を行わずに、計数対象の被処理基体Ｗに付着した微粒子を計数した。図７に、比較例における微粒子の計数結果を示す。なお、比較例において、電圧印加工程を行わない以外は一実施例と同じ工程を行った。

【0068】

図６及び図７に示すように、電圧印加工程を行った一実施例（図６）では、電圧印加工程を行わない比較例（図７）に対して、計数対象の被処理基体Ｗに付着する微粒子の数が低減された。

【0069】

ここで、計数される微粒子のうち、ＹＦＯ、ＡＬＯＦ、及び、ＳｉＯＦは、ＷＬＤＣで用いた処理ガスによって側壁１２ａ、静電チャック１５、及び、フォーカスリング１７等がダメージを受けることで生じ得る。また、比較例では、一実施例に対して、ＡＬＯＦが多く検出されている。これは、静電チャック１５がＷＬＤＣによってダメージを受けることで生じた微粒子状のＡＬＯＦがフォーカスリング１７に堆積し、このＡＬＯＦが被処理基体Ｗとフォーカスリング１７との電位差等によって被処理基体Ｗに付着したものと考えられる。これに対し、一実施例では、電圧印加工程を行うことで、被処理基体Ｗとフォーカスリング１７との電位差が低減され、フォーカスリング１７から被処理基体Ｗへ移動して被処理基体Ｗに付着する微粒子状のＡＬＯＦが低減されたものと考えられる。

【0070】

また、図７に示すように、比較例では、ロットナンバー３及び８の被処理基体Ｗにおいて、多くの微粒子状のＡＬＯＦが検出されている。これは、フォーカスリング１７の段差部分等に溜まったＡＬＯＦが、被処理基体Ｗが処理容器１２内に搬入された時に、被処理基体Ｗとフォーカスリング１７との電位差により、被処理基体Ｗ側にまとまって移動したものであると考えられる。このように、大量の微粒子が被処理基体Ｗに付着することは好ましくない。これに対し、図６に示す一実施例では、電圧印加工程を行うことで被処理基体Ｗとフォーカスリング１７との電位差が低減されるため、フォーカスリング１７から被処理基体Ｗへまとまって移動する微粒子状のＡＬＯＦが抑制されている。

【0071】

次に、被処理基体Ｗとフォーカスリング１７との電位差を低減するために静電チャック１５に印加する電圧について説明する。図８に、静電チャック１５に印加する電圧を変化させた場合に被処理基体Ｗに付着する微粒子の数、及び被処理基体における微粒子の分布の偏りを示す。ここでは、被処理基体Ｗとして、Ｂａｒｅ Ｓｉから成る基体を用いた。また、被処理基体における微粒子の分布の偏りを表すものとして、被処理基体Ｗのエッジの近傍部分にどの程度の微粒子が集中して付着しているかを表す指標を用いた。この指標は、Ｐ検定を用いた既知の統計的手法で求めることができる。図８において、棒グラフが被処理基体Ｗに付着する微粒子の数を示し、折れ線グラフが被処理基体における微粒子の分布の偏りを表す指標を示している。静電チャック１５に印加する電圧値は、−２５００Ｖ、−１０００Ｖ、−５００Ｖ、電圧印加なし、５００Ｖの５種類とし、それぞれの電圧を１秒間、静電チャック１５に印加した。

【0072】

図８に示すように、静電チャック１５に電圧を印加しない場合と比較して、静電チャック１５に−５００及び−１０００Ｖを印加した場合に、被処理基体Ｗに付着する微粒子数、及び、被処理基体Ｗのエッジの近傍部分に付着する微粒子の数は少なくなった。即ち、０Ｖ未満から、−１０００Ｖ程度の電圧を静電チャック１５に印加することにより、フォーカスリング１７と被処理基体Ｗとの電位差が低減され、被処理基体Ｗに付着する微粒子の数が減ったものと考えられる。また、特に、−５００Ｖの電圧を静電チャック１５に印加することで、被処理基体Ｗに付着する微粒子の数が最も少なくなった。即ち、フォーカスリング１７と被処理基体Ｗとの電位差が最も低減されたと考えられる。

【0073】

以上のように本実施形態では、静電チャック１５に電圧を印加することにより、フォーカスリング１７と被処理基体Ｗとの電位差を低減している。これにより、静電チャック１５に電圧を与える工程の後、処理容器１２内に被処理基体Ｗを搬入したときに、フォーカスリング１７と被処理基体Ｗとの電位差によってフォーカスリング１７に付着していた微粒子が被処理基体Ｗ側に移動して被処理基体Ｗに付着することを低減している。

【0074】

また、静電チャック１５に電圧を印加する工程の前に、処理容器１２内に被処理基体Ｗを収容していない状態で、処理容器１２の内部をクリーニングする工程を含み得る。これにより、クリーニングの後に残る微粒子が被処理基体Ｗに付着することを低減することができる。

【0075】

処理容器１２内に新たに被処理基体Ｗを搬入する、その前に静電チャック１５に電圧を与える工程を行うことで、被処理基体Ｗに対する微粒子の付着をより確実に低減することができる。

【0076】

また、処理容器１２内の微粒子は、正に帯電していることが多い。そこで、静電チャック１５に対して、負の電圧を与え、更に当該電圧の絶対値を、静電吸着を行うときに静電チャック１５に与えられる電圧の絶対値よりも小さい値に設定することで、被処理基体Ｗに対する微粒子の付着を更に低減することができる。

【0077】

以上、種々の実施形態について説明したが、上述した実施形態に限定されることなく、種々の変形態様を構成可能である。例えば、フォーカスリングは酸化シリコンの他、処理ガスの種類によってはシリコン（Ｓｉ）製であってもよい。

【符号の説明】

【0078】

１０…プラズマ処理装置、１２…処理容器、１７…フォーカスリング、１５…静電チャック、３８ｃ，３８ｅ…ガス源（ガス供給部）、６４…直流電源、１００…制御部、Ｓ…処理空間、Ｗ…被処理基体。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】