等离子体处理装置和基板剥离检测方法与流程

本发明涉及对通过静电力吸附保持在基板载置台上的基板实施等离子体处理的等离子体处理装置、和在等离子体处理中检测基板的一部分从基板载置台的基板载置面剥离的基板剥离检测方法。

背景技术：

在平板显示器(FPD)用的面板制造工序中，使用等离子体处理装置，对玻璃基板等基板实施利用等离子体的成膜处理和蚀刻处理、灰化处理等微细加工，由此在基板上形成像素的器件和电极、配线等。在等离子体处理装置中，例如，在配置于能够减压的处理室的内部、具有作为下部电极的基座的载置台上载置基板，一边向处理室供给处理气体一边对基座供给高频电力，由此在处理室内的基板上方生成等离子体。

通常，在等离子体处理中，为了抑制因生成的等离子体带来的热量而导致的基板温度上升，并且为了遍及整个基板使温度分布变得均匀，向载置台内的制冷剂流路循环供给经过温度调节的制冷剂，并从在载置台的基板载置面开口的气孔向基板的背面供给氦(He)气等传热性高的气体(以下称为“传热气体”)，通过传热气体的传热冷却基板。此时，为了防止由于传热气体的压力而使基板从载置台浮起，通过静电力等将基板吸附保持在载置台上。

近年来，伴随着基板的大型化，已确认由于因等离子体处理中的基板的温度上升而导致的基板的热膨胀，产生基板的周缘部在等离子体处理中从载置台剥离的现象。此时，由于在载置台的基板载置面上露出耐压低的气孔，有时对气孔产生异常放电。该异常放电经常破坏产生部位及其附近，伴随该破坏而产生的颗粒不仅会污染处理室内，而且会使基板或者基板上形成的器件受到损伤，并且，有时也会因气孔发生大的损伤而使载置台自身变得不能使用。

因此，必须对基板剥离或者因基板的剥离而产生异常放电进行快速地检测，并中止等离子体处理。作为检测基板从载置台的剥离的方法，已知有以下的方法：基板从载置台剥离时传热气体的流量会变乱，因此监视传热气体的流量，在传热气体的流量变乱并多次超过了阈值时，判断基板已从载置台剥离(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012－99634号公报

技术实现要素：

发明想要解决的技术问题

然而，在如上述专利文献1所记载的技术那样监视传热气体的流量变化的方法中，随着基板的一部分的剥离，传热气体的流量变化通常不大，因此，即使检测到传热气体的流量变化，也存在不能正确地检测其是否是由于基板的剥离而产生的这样的问题。另外，由于对于基板的剥离、传热气体的流量变化的应答迟缓，有时即使检测到传热气体的流量变化之后中止等离子体处理，也已经产生了强的异常放电，从而使载置台受到大的损伤，不能进行之后的使用。对此，例如，也考虑通过在载置台上设置检测基板的剥离的传感器而对基板的剥离进行检测的方法等的应用，但是又产生了难以进行用于保持载置台表面的温度均匀性的控制这样的新问题。

本发明的目的在于提供对现有的结构不作大的改变，通过快速地检测异常放电的发生而对基板的剥离进行检测的基板剥离检测方法。另外，本发明提供即使在因基板剥离而产生了异常放电的情况下，也能够避免使载置台自身不能使用的异常放电的发生、能够通过更换部分部件而使载置台再生的等离子体处理装置。

用于解决技术问题的技术方案

为了达成上述目的，本发明的第一方面所述的等离子体处理装置，其特征在于，包括：具有用于载置基板的基板载置面的载置台；设置在上述载置台、通过静电力将基板吸附保持在上述基板载置面上的静电吸附部；将上述载置台收纳在内部的腔室；和在上述腔室的内部生 成等离子体的等离子体生成构件，该等离子体处理装置利用上述等离子体对载置于上述载置台上的基板实施处理，该等离子体处理装置还包括：在上述基板载置面上载置有基板的状态下，在该基板所覆盖的位置以露出在上述基板载置面的方式配置于上述载置台的导电性部件；对上述导电性部件施加直流电压的直流电源；检测上述导电性部件的电位和流过上述导电性部件的电流中的至少一者的检测器；和控制部，其在上述检测器检测到上述导电性部件的电位的变化或者流过上述导电性部件的电流发生了变化时，中止利用上述等离子体生成构件进行的等离子体的生成。

第二方面所述的等离子体处理装置，其特征在于：在第一方面所述的等离子体处理装置中，上述导电性部件配置在与上述基板的周缘部对应的位置。

第三方面所述的等离子体处理装置，其特征在于：在第一方面或第二方面所述的等离子体处理装置中，上述导电性部件以与上述载置台电绝缘的状态载置于上述载置台。

第四方面所述的等离子体处理装置，其特征在于：在第一方面～第三方面中任一方面所述的等离子体处理装置中，上述导电性部件可更换地配置于上述载置台。

第五方面所述的等离子体处理装置，其特征在于：在第一方面～第四方面中任一方面所述的等离子体处理装置中，上述直流电源对上述导电性部件施加正电压，在由上述检测器检测到上述导电性部件的电位降低至规定值以下时，上述控制部中止利用上述等离子体生成构件进行的等离子体的生成。

第六方面所述的等离子体处理装置，其特征在于：在第一方面～第四方面中任一方面所述的等离子体处理装置中，上述直流电源对上述导电性部件施加负电压，在由上述检测器检测到上述导电性部件的电位超过规定的阈值而发生变化时，上述控制部中止利用上述等离子体生成构件进行的等离子体的生成。

第七方面所述的等离子体处理装置，其特征在于：在第一方面～第四方面中任一方面所述的等离子体处理装置中，上述直流电源对上述导电性部件施加负电压，在由上述检测器检测到流过上述导电性部 件的电流超过规定的阈值而发生变化时，上述控制部中止利用上述等离子体生成构件进行的等离子体的生成。

为了达成上述目的，本发明第八方面所述的基板剥离检测方法，其检测对载置于载置台的基板载置面的基板实施等离子体处理时的、上述基板从上述基板载置面的剥离，上述基板剥离检测方法的特征在于，包括：对导电性部件施加规定的直流电压的施加步骤，该导电性部件在上述基板载置面上载置有基板的状态下，在该基板所覆盖的位置以露出在上述基板载置面的方式配置于上述载置台；在对上述导电性部件施加了规定的直流电压的状态下，对上述基板实施等离子体处理的处理步骤；在上述处理步骤的执行中，监视上述导电性部件的电位或者流过上述导电性部件的电流的监视步骤；和在上述监视步骤中，检测到上述导电性部件的电位的变化或者流过上述导电性部件的电流发生变化时，判断为上述基板从上述基板载置面剥离的判断步骤。

发明效果

根据本发明，在载置基板的载置台上，配置在基板载置面露出的能够更换的导电性部件，在等离子体处理中对导电性部件施加规定的电压。由此，在对载置于载置台上的基板实施等离子体处理中，在因基板的一部分从静电卡盘的剥离而导致对载置台产生异常放电时，可以对导电性部件产生该异常放电。因此，通过监视对导电性部件施加的电压或者电流的值并检测其变化，能够正确且快速地检测产生了异常放电。另外，在产生了异常放电之后，如果根据需要只更换导电性部件，则能够使载置台再生并继续使用。并且，由于对导电性部件施加的电压为正电压，能够将异常放电抑制在辉光放电的水平，因此能够避免载置台的损伤。

附图说明

图1是表示具有本发明实施方式所涉及的等离子体处理装置的基板处理系统的概略结构的立体图。

图2是表示图1的基板处理系统具有的等离子体处理装置的概略结构的剖面图。

图3是表示设置于图2的等离子体处理装置的载置台的导电性销 及其周围结构的部分剖面图和表示导电性销的配设位置的俯视图。

图4是模式地表示设置于图2的等离子体处理装置的载置台的导电性销产生电弧放电时的电位变化和电流变化的图。

附图标记说明

11 等离子体处理装置

20 腔室

21 载置台

23 基座

26 静电吸附部(ESC)

28 直流电源

44 装置控制器

60 导电性销

61 绝缘套

62 RF遮断滤波器

63 直流电源

64 电压/电流监视器。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。

图1是表示具有本实施方式所涉及的等离子体处理装置11的基板处理系统10的概略结构的立体图。

基板处理系统10具有对玻璃基板等FPD用的基板G实施等离子体处理、例如等离子体蚀刻的3个等离子体处理装置11。3个等离子体处理装置11分别通过闸阀13与水平剖面为多边形(例如，水平剖面为矩形)的搬送室12的侧面连结。另外，关于等离子体处理装置11的结构，参照图2在后文叙述。

搬送室12还通过闸阀15与负载锁定室14连结。通过闸阀17与负载锁定室14相邻设置基板搬入搬出机构16。与基板搬入搬出机构16相邻设置2个分配器18。在分配器18上载置收纳基板G的盒19。在盒19中，能够收纳多个(例如，25个)基板G。

基板处理系统10的全部动作由未图示的控制装置控制。在基板处 理系统10中对基板G实施等离子体蚀刻时，首先，利用基板搬入搬出机构16将收纳在盒19中的基板G搬入到负载锁定室14的内部。此时，如果在负载锁定室14的内部存在已结束等离子体蚀刻的基板G，则将该己结束等离子体蚀刻的基板G从负载锁定室14内搬出，与未蚀刻的基板G进行置换。向负载锁定室14的内部搬入基板G时，关闭闸阀17。

接着，在将负载锁定室14的内部减压至规定的真空度后，打开搬送室12与负载锁定室14之间的闸阀15。然后，利用搬送室12的内部的搬送机构(未图示)将负载锁定室14的内部的基板G搬入到搬送室12的内部后，关闭闸阀15。

接着，打开搬送室12与等离子体处理装置11之间的闸阀13，利用搬送机构向等离子体处理装置11的内部搬入未蚀刻的基板G。此时，如果等离子体处理装置11的内部存在已结束等离子体蚀刻的基板G，则搬出该已结束等离子体蚀刻的基板G，与未蚀刻的基板G进行置换。之后，利用等离子体处理装置11对搬入的基板G实施等离子体蚀刻。

图2是表示等离子体处理装置11的概略结构的剖面图。作为等离子体处理装置11，在这里表示感应耦合型等离子体处理装置。等离子体处理装置11具有：大致矩形的腔室20(处理室)；配置于腔室20内的下方、且在作为顶部的基板载置面上载置基板G的台状的载置台21；通过由电介质或者金属构成的窗部件(未图示)，以与载置台21相对的方式配置在腔室20内的上方的、由螺旋状的导体构成的感应耦合天线50；和在窗部件的下方、向腔室20内供给处理气体的气体供给部22。在腔室20的内部，在载置台21与气体供给部22之间，形成生成等离子体的处理空间S。

载置台21内置有由导体构成的基座23，偏压用高频电源24通过匹配器25与基座23连接。另外，在载置台21的上部配置有由层状的电介质形成的静电吸附部(ESC)26，静电吸附部26具有以被上层的电介质层和下层的电介质层夹着的方式内含的静电吸附电极27。另外，以贯通静电吸附部26和基座23的方式、在多个位置配置有导电性销60(导电性部件)。在图2中省略了对导电性销60的周围结构的图示，关于导电性销60及其周围结构，参照图3在后文叙述。

直流电源28与静电吸附电极27连接，由直流电源28对静电吸附电极27施加直流电压时，静电吸附部26通过静电力吸附保持载置于载置台21上的基板G。偏压用高频电源24对基座23供给较低频率的高频电力，对静电吸附于静电吸附部26上的基板G产生直流偏压电位。另外，静电吸附部26可以形成为板部件，另外，也可以在载置台21上形成为喷镀膜。

载置台21内置有冷却载置的基板G的制冷剂流路29，制冷剂流路29与供给传热气体的传热气体供给机构30连接。作为传热气体，例如，能够使用He气。传热气体供给机构30具有传热气体供给源31和气体流量控制器32，向载置台21供给传热气体。载置台21具有在上部开口的多个传热气孔33和使各个传热气孔33与传热气体供给机构30连通的传热气体供给线路34。在载置台21中，在静电吸附于静电吸附部26上的基板G的背面与载置台21的上部之间产生微少的间隙，但从传热气孔33供给的传热气体充填在该间隙内，由此能够提高基板G和载置台21的传热效率，能够利用载置台21提高基板G的冷却效率。

气体供给部22以遍及载置于载置台21上的基板G的整个表面而相对的方式配置，并与处理气体供给机构35连接。处理气体供给机构35具有处理气体供给源36、气体流量控制器37和压力控制阀38。气体供给部22内置有与处理气体供给机构35连通的缓冲区39，缓冲区39通过多个气体供给孔40与处理空间S连通。将从处理气体供给机构35向缓冲区39供给的处理气体从气体供给孔40导入到处理空间S。多个气体供给孔40以遍及载置于载置台21上的基板G的整个表面而相对的方式分散配置，由此能够向基板G上的处理空间S均匀地导入处理气体。

等离子体生成用高频电源41通过匹配器42与感应耦合天线50连接，等离子体生成用高频电源41对感应耦合天线50供给较高频率的等离子体生成用的高频电力。被供给等离子体生成用的高频电力的感应耦合天线50在处理空间S内产生电场。另外，等离子体处理装置11具有与腔室20的内部连通的排气管43，通过排气管43排出腔室20的内部的气体，能够使腔室20的内部成为规定的减压状态。

关于等离子体处理装置11的各构成要件的动作，在通过基板处理系统10的控制装置进行统括控制的情况下，通过装置控制器44执行规定的程序而控制。在利用等离子体处理装置11对基板G实施等离子体蚀刻时，对处理空间S进行减压，向处理空间S导入处理气体并对感应耦合天线50供给等离子体生成用的高频电力。由此，在处理空间S内产生电场。向处理空间S导入的处理气体通过电场激发而生成等离子体，利用通过载置台21对基板G产生的直流偏压电位向基板G引入等离子体中的阳离子，对基板G实施等离子体蚀刻。另外，等离子体中的自由基到达基板G，并对基板G实施等离子体蚀刻。

在等离子体处理装置11中，以覆盖基板G的整个表面的方式配置感应耦合天线50，由此，因为能够以覆盖基板G的整个表面的方式生成等离子体，所以能够对基板G的整个表面均匀地实施等离子体蚀刻。

在对基板G的等离子体蚀刻中，监视导电性销60的电位(电压)或者流过导电性销60的电流，由于对导电性销60产生了放电，检测到导电性销60的电位或者流过导电性销60的电流的变化时，判断因基板G发生了剥离而产生了异常放电，使等离子体蚀刻终止。以下，对其详细情况进行说明。

图3的(a)是表示导电性销60及其周围结构的部分剖面图。另外，在图3的(a)中，用虚线表示将基板G正常地载置于基板载置面上的状态，用实线表示将基板G的周缘部的一部分从静电吸附部26剥离的状态。导电性销60配置成与设置于静电吸附部26的静电吸附电极27和基座23电绝缘，例如在嵌插在由绝缘性的陶瓷或者树脂构成的绝缘套61中的状态下，将静电吸附部26和基座23在铅直方向(与基板载置面正交的方向)贯通。

导电性销60和绝缘套61以在损伤时能够更换的方式、例如通过过渡配合等嵌插方法配置于载置台21。关于导电性销60的直径(外径)，例如，能够是与为了使基板G在载置台21上升降而设置于载置台21上的升降销(未图示)相同的直径，例如，能够为

导电性销60可以使用如后述那样对导电性销60产生电弧放电时也难以熔融的钨等高熔点金属。另一方面，因为导电性销60能够更换，所以导电性销60也可以使用铝和铜、镍等。另外，导电性销60不限 于金属，也能够使用由碳等构成的材料，但是优选使用在产生放电时难以产生颗粒的金属材料。

导电性销60通过电压/电流监视器64和RF遮断滤波器62与直流电源63连接。电压/电流监视器64对流过导电性销60的电流(流过连接导电性销60和直流电源63的配线的电流)和导电性销60的电位(对导电性销60施加的电压)进行检测，能够使用众所周知的检测器。

导电性销60受到由偏压用高频电源24对基座23施加的高频电力的频率的影响，因此利用RF遮断滤波器62将偏压用高频电源24的高频导入地面。直流电源63具有对导电性销60施加设定在－3kV～+3kV左右的范围的规定电压的能力。另外，作为直流电源63也能够是使用静电吸附电极27的结构。

图3的(b)是静电吸附部26的俯视图，表示了导电性销60的配设位置。另外，在图3的(b)中，省略了传热气孔33等的图示。在对基板G的等离子体蚀刻中，基板G因来自等离子体的热量而产生热膨胀。此时，产生基板G的剥离的位置根据经验是基板G的周缘部(特别是基板G的各边的中央部附近)。

因此，将导电性销60设置在将基板G载置于载置台21上的状态下隐藏在基板G的下侧且不露出到周围气氛中的位置、即与基板G的周缘部相对应的位置。优选将导电性销60设置在与产生基板G的剥离的频率高的基板G的各边的中央部相对应的位置，例如，配置在由包括各边的中心、从各边的中心算起为各边长度的50％的长度的范围和从基板G的各边向基板G的内侧算起为20mm左右的范围所规定的区域内。

导电性销60、电压/电流监视器64、RF遮断滤波器62和直流电源63构成异常放电检测单元。装置控制器44监视由电压/电流监视器64得到的电流信号和电压信号，根据该信号中出现的变化，判断是否在等离子体蚀刻中对导电性销60产生了异常放电，由此判断是否基板G产生了剥离。在判断出产生了异常放电的情况下，装置控制器44快速地停止由等离子体生成用高频电源41和偏压用高频电源24的高频电力的供给，中止等离子体蚀刻。

具体而言，将基板G载置于载置台21上，并且静电吸附于静电吸 附部26的表面(载置台21的基板载置面)时，利用直流电源63对导电性销60施加规定的电压。为了开始针对基板G的等离子体蚀刻，可以在利用等离子体生成用高频电源41和偏压用高频电源24开始供给高频电力以前或者开始供给时，进行利用直流电源63对导电性销60的电压施加。

在等离子体蚀刻中，由于来自等离子体的热量，基板G的温度上升。由于基板G的热膨胀，基板G的周缘部从基板载置面(静电吸附部26的表面)剥离，在对载置台21产生异常放电的情况下，导电性销60的表面露出到处理空间S中，因此变得容易产生将导电性销60作为电极的异常放电，能够避免在传热气孔33中的异常放电的发生。在传热气孔33中产生了异常放电时传热气孔33的损伤大，就会使整个载置台21不能使用，需要更换静电吸附部26和基座23。但是，如上所述，因为导电性销60构成为能够更换，所以即使因异常放电而导电性销60产生损伤，也能够仅更换导电性销60而使载置台21再生。

如果产生了将导电性销60作为电极的异常放电，则导电性销60的电位发生变化，另外，在导电性销60中(在导电性销60与直流电源63之间的配线中)流过电流。因此，监视导电性销60的电位和/或流过导电性销60的电流，检测异常放电的产生，由此能够检测基板G产生了剥离。

作为对导电性销60施加电压的第一种方法，是施加负电压的方法。在对导电性销60施加－3kV～－1kV左右的负电压的情况下，能够经验地确认会发生电弧放电。另外，在载置台21上不载置基板G、使导电性销60的端面暴露(露出)到处理空间S中、且对导电性销60施加规定的负电压的状态下产生等离子体时，也能够实验地确认会对导电性销60产生电弧放电。

图4的(a)是模式地表示对导电性销60产生电弧放电时的电位变化的图，图4的(b)是模式地表示对导电性销60产生电弧放电时的电流变化的图。对导电性销60产生电弧放电时，可知会出现急剧的电位上升，另外，还会产生大的突入电流。因此，对电压值和电流值分别设定阈值，在电压值和电流值中的任一者或两者超过阈值而发生变化时，就能够判断产生了异常放电(电弧放电)，由此能够检测基板 G产生了剥离。

另外，在对导电性销60产生了电弧放电的情况下，相对于电位变动大且不稳定的情况，电流稳定变化。因此，通过利用电流值检测有没有产生异常放电(电弧放电)，由此使更正确的检测成为可能。另外，在产生电弧放电时，会观察到强的发光并产生像火花四散时所产生的特有的声音，因此也可以通过目视或声音进行检测。

作为对导电性销60施加电压的第二种方法，是施加正电压的方法。在对导电性销60施加+1kV～+3kV的正电压的情况下，能够经验地和实验地确认会产生辉光放电。与电弧放电相比，辉光放电由于产生的光的强度较弱，因此不容易通过目视确认，另外，由于也几乎不产生声音，因此也不容易通过声音确认。另外，由于流过导电性销60的电流的变化也不大，因此在电流值的监视中有可能错误地检测辉光放电的发生。

另一方面，对施加了+1kV～+3kV的正电压的导电性销60产生辉光放电时，导电性销60的电位会同样地降低至500V左右。因此，在利用电压/电流监视器64检测到导电性销60的电位降低至规定值(例如，600～700V)以下时，装置控制器44就会快速地中止等离子体的生成而终止蚀刻处理。这样，通过监视导电性销60的电位，能够正确地检测辉光放电的产生，由此能够检测基板G产生了剥离。

在对导电性销60产生了电弧放电的情况下，多数情况会对导电性销60产生大的损伤，因此需要更换。与此相对，在对导电性销60产生了辉光放电的情况下，多数情况只产生能够继续使用导电性销60的程度的小的损伤，能够抑制颗粒等异物的产生。

另外，是否在等离子体蚀刻中因基板G的周缘部的剥离而对导电性销60产生异常放电，也依赖于腔室20内的压力。在腔室20内的压力低(真空度高)的情况、例如不足100mTorr的情况下，关于分别对导电性销60施加了正电压的情况和施加了负电压的情况，都如上所述那样产生异常放电。与此相对，在腔室20内的压力高(真空度低)的情况、例如100mTorr以上的情况下，在对导电性销60施加了正电压的情况下有时产生电弧放电，在对导电性销60施加了负电压的情况下有时产生辉光放电。

因此，希望根据导电性销60的电位变化和电流变化的两个检测结果综合地判断异常放电的产生，在这种情况下，可以优先进行任一个的检测结果，另外也可以将伴随异常放电的产生而产生的光或者声音的检测结果作为依据。

以上，使用上述实施方式对本发明进行了说明，但是本发明并不限定于上述实施方式。例如，作为本发明所涉及的等离子体处理装置11，针对基板采用了等离子体蚀刻装置，但是并不限定于此，也可以是成膜装置和灰化装置、离子注入装置等其它的等离子体处理装置。另外，作为基板G，采用了FPD用的玻璃基板，但是即使是其它的基板(例如，半导体晶片)也可以适用本发明。