CN109427531A - 测定装置、测定方法以及等离子体处理装置 - Google Patents

测定装置、测定方法以及等离子体处理装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种能够简易地进行等离子体的自偏压(Vdc)的测定的测定装置、测定方法以及等离子体处理装置。所述测定装置具有：切换部，其对配置在等离子体处理装置内的静电卡盘内且被施加直流电压的所述电极的连接进行切换；具有静电电容的构件，其与所述切换部连接；以及测定部，其测定与所述具有静电电容的构件中蓄积的电荷量相当的值。

Description

测定装置、测定方法以及等离子体处理装置
技术领域
本发明涉及一种测定装置、测定方法以及等离子体处理装置。
背景技术
在等离子体处理装置内进行的蚀刻、成膜等等离子体处理中，为了控制蚀刻速率、成膜速率，掌握等离子体的状态尤为重要。因此，提出有一种测定自偏压Vdc以测定等离子体的状态的方法(例如参照专利文献1、2)。
专利文献1利用不与等离子体直接接触的设备来间接地进行自偏压Vdc的测定。在专利文献1中，设备被设置在处理容器壁内，测定对设备内的通过电介质而绝缘的电极施加的电压，根据该测定电压，将各寄生电容考虑在内地计算自偏压Vdc。
在专利文献2中，将自偏压Vdc的测定电路组装到匹配器中，将测定电路的输入电阻设为相比喷头的电阻值而言足够大的值，利用测定电路来进行自偏压Vdc的测定。
专利文献1：日本特开2001-148374号公报
专利文献2：日本特开2006-93342号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在上述方法中需要变更装置或电路的设计，无法简易地进行自偏压Vdc的测定。例如，在专利文献1中，为了将设备设置在处理容器壁内，对处理容器壁进行机械加工。另外，测定用的探针位于从作为测定对象的等离子体离开的位置，因此测定的灵敏度和精度变低。在专利文献2中，需要将自偏压Vdc的测定电路组装到匹配器中，从而需要变更等离子体处理装置的设计。
根据以上内容，在专利文献1、2中，为了组入用于进行自偏压Vdc的测定的探针、测定电路，需要变更等离子体处理装置的机械设计、变更高频电路(匹配器)，有时测定缺乏通用性和简易性。
针对上述课题，本发明的一个侧面的目的在于简易地进行等离子体的自偏压Vdc的测定。
用于解决问题的方案
为了解决上述课题，根据一个方式，提供一种测定装置，所述测定装置具有：切换部，其对配置在等离子体处理装置内的静电卡盘内且被施加直流电压的电极的连接进行切换；具有静电电容的构件，其与所述切换部连接；以及测定部，其测定与所述具有静电电容的构件中蓄积的电荷量相当的值。
发明的效果
根据一个侧面，能够简易地进行等离子体的自偏压Vdc的测定。
附图说明
图1是用于说明自偏压的图。
图2是表示一个实施方式所涉及的等离子体处理装置和测定装置的一例的图。
图3是用于说明一个实施方式所涉及的自偏压的测定定时的图。
图4是表示一个实施方式所涉及的自偏压的测定定序的一例的图。
图5是表示一个实施方式所涉及的自偏压的测定定序的一例的图。
图6是表示在一个实施方式所涉及的自偏压的计算中使用的模型的一例的图。
图7是表示一个实施方式所涉及的模型的等效电路的一例的图。
图8是表示一个实施方式所涉及的自偏压的测定结果的一例的图。
图9是表示一个实施方式所涉及的自偏压与堆积时间的相关信息的一例的图。
图10是表示为了收集图9的相关信息而预先执行的测定的一例的图。
图11是表示一个实施方式所涉及的测定方法的一例的流程图。
附图标记说明
1：气体喷头；2a：静电卡盘；2b：基台；3：第一高频电源；4：第二高频电源；5：气体供给部；6：继电器箱；8：聚焦环；9：排气装置；10：测定装置；11：滤波器；12：圆铜板；13：铜板；14：亚克力板；15：探针；16：表面电位计；17：信号记录装置；18：电位测定系统；21：吸附电极；22：电介质层；100：等离子体处理装置；200：控制部。
具体实施方式
下面，参照附图来说明用于实施本发明的方式。此外，在本说明书和附图中，对实质上相同的结构标注相同的标记，由此省略重复的说明。
[自偏压]
首先，参照图1来说明等离子体的直流自偏压(以下称作“自偏压Vdc”。)。在图1的(a)中示意性地示出电极A与电极K相向地配置而成的相向电极的一部分。电极A为接地的接地电极，电极K为经由隔直电容器CB而与高频电源(RF电源)连接的高频电极。另外，电极K的面积比电极A的面积小。
向电极K施加高频电力RF来将气体电离和解离，由此生成等离子体。向电极K施加正弦曲线的正负对称的高频电力RF，因此电极K的电位总体为零。从生成的等离子体生成电子和阳离子，如图1的(b)所示，在电极K相对于等离子体处于正电位时，电子流入电极K，在电极K处于负电位时，阳离子流入电极K。
此时，电子的质量小，因此能够响应电极K的高速的电位变动。其结果是，电子流入电极K。另另一方面面，阳离子的质量大，因此无法响应电极K的高速的电位变动，而是按照惯性定律在匀强电场中移动。因此，离子向电极K的流入量极少且为固定。
电极K通过隔直电容器CB而悬浮于地面，流入了电极K的电子不流至地面。因而，在电极K的表面相对于等离子体处于正电位的周期(半循环)中，电子流入电极K并且蓄积起来。但是，由于蓄积的电子，电极K的表面带负电而相对于等离子体产生负偏压。通过该负偏压，阳离子流入电极K的表面。由此，在电极K的表面形成鞘层。
最终，电极K的表面仅经过一个循环中的非常短的时间就相对于等离子体成为正电位。此时流入的电子与基于负偏压而稳定地流入的阳离子平衡时的电极K的电位差的DC成分为自偏压Vdc。
为了控制表示等离子体处理的特性的蚀刻速率、成膜速率等，需要掌握等离子体的状态。因此，在本实施方式中，为了掌握等离子体处理装置100内的等离子体的状态，测定自偏压Vdc。
[等离子体处理装置的结构]
图2所示的本实施方式所涉及的等离子体处理装置100具有装置主体、继电器箱6以及测定装置10。测定装置10测定在等离子体处理装置100的处理容器C内配置的静电卡盘2a内的吸附电极21的电压。继电器箱6将吸附电极21的连接对象在直流电源7与测定装置10之间进行切换。当吸附电极21与测定装置10连接时，测定装置10测定表示与被夹在圆铜板12与铜板13之间的亚克力板14中蓄积的电荷量相当的值的、圆铜板12与铜板13之间的电压V2来作为静电卡盘2a的吸附电极21的电位差的DC成分，并且基于测定结果来计算自偏压Vdc。由此，在本实施方式中，仅通过对既有的等离子体处理装置100附加继电器箱6和测定装置10，就能够简易且高精度地进行自偏压Vdc的测定。下面，对本实施方式所涉及的等离子体处理装置100和测定装置10的结构的一例进行说明。
(等离子体处理装置的结构)
本实施方式所涉及的等离子体处理装置100为电容耦合型的平行平板等离子体处理装置，并且具有大致圆筒形的处理容器C。处理容器C的内表面被实施了铝阳极化处理(阳极氧化处理)。处理容器C的内部为用于利用等离子体进行蚀刻处理、成膜处理等等离子体处理的处理室。在处理容器C内设置有载置台2。
在载置台2的基台2b上设置有用于对晶圆W进行静电吸附的静电卡盘2a。基台2b例如由铝(Al)、钛(Ti)、碳化硅(SiC)等形成。载置台2还作为下部电极发挥功能。
静电卡盘2a为在电介质层22内具有吸附电极21的结构。在静电卡盘2a的表面形成有点状的凸部22a。吸附电极21与继电器箱6连接。当将继电器箱6的开关6a切换到直流电源7来从直流电源7向吸附电极21供给直流电压时，通过库伦力将作为基板的一例的晶圆W吸附并保持于静电卡盘2a。
在静电卡盘2a的外周侧的上部，以包围晶圆W的外缘部的方式载置圆环状的聚焦环8。聚焦环8例如由硅形成，以使等离子体朝向晶圆W的表面聚集来提高等离子体处理的效率的方式发挥功能。
从第一高频电源3向载置台2施加用于生成第一频率的等离子体的第一高频电力(HF)，从第二高频电源4向载置台2施加频率比第一频率低的第二频率且用于产生偏置电压的第二高频电力(LF)。第一高频电源3经由匹配器3a而与载置台2电连接。第二高频电源4经由匹配器4a而与载置台2电连接。第一高频电源3例如向载置台2施加40MHz的高频电力HF。第二高频电源4例如向载置台2施加13.56MHz的高频电力LF。此外，在本实施方式中，向载置台2施加第一高频电力，但也可以向气体喷头1施加第一高频电力。
匹配器3a用于使负载阻抗与第一高频电源3的内部(或输出)阻抗匹配。匹配器4a用于使负载阻抗与第二高频电源4的内部(或输出)阻抗匹配。
气体喷头1经由覆盖该气体喷头1的外缘部的屏蔽环以封闭处理容器C的顶部的开口的方式进行安装。气体喷头1接地。气体喷头1可以由硅形成。气体喷头1作为与载置台2(下部电极)相向的相向电极(上部电极)发挥功能。
在气体喷头1形成有用于导入气体的气体导入口1a。在气体喷头1的内部设置有用于使气体扩散的扩散室1b。从气体供给部5输出的气体经由气体导入口1a被供给到扩散室1b，在扩散室1b内扩散后从多个气体供给孔1c被导入到处理容器C内。
在处理容器C的底面形成有排气口，通过与排气口连接的排气装置9对处理容器C内进行排气。由此，能够将处理容器C内维持为规定的真空度。在处理容器C的侧壁设置有闸阀G。在相对于处理容器C进行晶圆W的搬入和搬出时，闸阀G进行开闭。
当从气体供给部5向处理容器C内供给处理气体并且从第一高频电源3和第二高频电源4向载置台2施加第一高频电力和第二高频电力时，生成等离子体来对晶圆W实施规定的等离子体处理。尤其是当从第二高频电源4向载置台2施加第二高频电力时，等离子体中的离子被引入到晶圆W侧。
在实施等离子体处理后，从直流电源7向吸附电极21供给与吸附晶圆W时的的直流电压正负相反的直流电压，来将晶圆W的电荷除电。由此，将晶圆W从静电卡盘2a剥离，并且从闸阀G搬出到处理容器C的外部。
在等离子体处理装置100设置有控制装置整体的动作的控制部200。控制部200具有CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)205、ROM(Read Only Memory：只读存储器)210以及RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)215。CPU 205按照RAM 215等存储区域中保存的制程来执行蚀刻等期望的处理。制程中被设定有装置的与工艺条件相应的控制信息即工艺时间、压力(气体的排气)、高频电力、电压、各种气体流量、处理容器内温度(上部电极温度、处理容器的侧壁温度、晶圆W温度、静电卡盘温度等)、制冷剂的温度等。
另外，控制部200在规定的定时切换继电器箱6的开关6a，来将吸附电极21连接于测定装置10。向控制部200发送由测定装置10测定得到的电压V2，由此控制部200基于电压V2来计算自偏压Vdc。
此外，表示用于执行这些动作的程序、处理条件的制程也可以存储于硬盘、半导体存储器中。另外，制程也可以是以收容于CD-ROM、DVD等便携性的计算机可读存储介质中的状态被设置于规定位置且可被读出。
(测定装置的结构)
接着，对测定装置10的结构的一例进行说明。测定装置10具有滤波器11、圆铜板12、铜板13、亚克力板14、探针15、表面电位计16以及信号记录装置17。探针15和表面电位计16构成电位测定系统18。
另外，在图2中，为了便于说明，将继电器箱6与测定装置10分开进行图示，但继电器箱6设置于测定装置10。继电器箱6将吸附电极21的连接在同直流电源7连接与同测定装置10的具有静电电容的构件之间进行切换。在测定自偏压Vdc的定时，继电器箱6将继电器箱6的开关6a连接于测定装置10。继电器箱6为将被施加高频电力的吸附电极21的连接切换到同具有静电电容的构件连接的切换部的一例。具有在圆铜板12与铜板13之间夹着亚克力板14的结构的构件为具有静电电容的构件的一例。具有静电电容的构件不限于由圆铜板12、铜板13以及亚克力板14构成，也能够由绝缘的导体构成。
在电位测定系统18中，使用以不与圆铜板12的表面接触的方式设置的探针15，利用表面电位计16来测定圆铜板12与铜板13之间的亚克力板14所产生的电位。电位测定系统18为测定与具有静电电容的构件中蓄积的电荷量相当的值的测定部的一例。探针15只要能够测定圆铜板12与铜板13之间的电位差即可，既可以与圆铜板12接触，也可以不与圆铜板12接触。
在继电器箱6与具有静电电容的构件之间设置有用于去除高频电力的滤波器11，以防止向测定装置10侧传输高频电力。当继电器箱6的开关6a从与直流电源7连接的一侧向与测定装置10的具有静电电容的构件连接的一侧切换时，能够测定具有静电电容的构件所产生的电压V2、也就是悬浮状态的吸附电极21的电压V2。
具体地说，铜板13接地，使用以不与圆铜板12的表面接触的方式设置的探针15且利用表面电位计16测定得到的电位为悬浮状态的吸附电极21的电压V2。此外，圆铜板12的直径例如可以为100mm左右，但不限于此。
由表面电位计16测定得到的电压V2被保存于与表面电位计16连接的信号记录装置17。信号记录装置17既可以为PC、平板终端等具有存储器的电子设备，也可以为设置于云上的云计算机。信号记录装置17中记录的测定电压V2被发送到控制部200，被使用于通过控制部200对等离子体处理装置100的蚀刻速率、成膜速率等进行的控制中。
具有静电电容的构件中蓄积的电荷量受水分所影响。因此，优选的是，圆铜板12、铜板13、亚克力板14以及探针15设置在真空容器内。通过将圆铜板12、铜板13、亚克力板14以及探针15置于真空环境下，能够不受环境干扰的影响地高精度地测定电压V2。
[测定定时]
在图3中示出在等离子体处理装置100中对晶圆W进行处理的处理循环的一例。当开始处理时，首先从等离子体处理装置100的闸阀G搬入晶圆W(步骤S1)。接着，从直流电源7向吸附电极21供给规定的直流电压，来将晶圆W吸附于静电卡盘2a(步骤S2)。接着，向载置台2(吸附电极21)施加高频电力，来使从气体供给部5供给的工艺气体等离子体化，以对晶圆W进行蚀刻处理等的等离子体处理(步骤S3)。蚀刻处理为利用等离子体进行的基板处理的一例。高频电力既可以为从第一高频电源3输出的高频电力HF与从第二高频电源4输出的高频电力LF中的任另一方面，也可以为这两方。
接着，向吸附电极21供给与在步骤S2中施加于吸附电极21的直流电压正负相反且大小相同的直流电压，来使晶圆W从静电卡盘2a脱离(步骤S4)，并且从等离子体处理装置100的闸阀G搬出晶圆W(步骤S5)。接着，进行清洁处理(步骤S6)。
在该时间点，一个晶圆W的处理结束，一个处理循环完成。在再开始下一个晶圆W的处理循环时，进行静电卡盘2a的表面处理(护理等清洁)(步骤S6)，搬入下一个晶圆W(步骤S1)，重复步骤S1以后的处理。
在以上的循环的(1)清洁处理(S6)和(2)蚀刻处理(S3)中，继电器箱6将吸附电极21的连接切换到同测定装置10连接。也就是说，在正在利用等离子体执行晶圆W的处理或执行清洁处理的定时，继电器箱6将吸附电极21的连接切换到同测定装置10连接，在电位测定系统18中测定悬浮状态的吸附电极21的电压V2。
[测定定序]
接着，参照图4和图5的测定定序图来说明(1)清洁处理和(2)蚀刻处理中的测定定序的一例。图4示出清洁处理中的测定定序的一例。图5示出蚀刻处理中的测定定序的一例。清洁处理和蚀刻处理中的测定定序的控制由控制部200进行。
(1)清洁处理中的测定定序
在无晶圆干洗(WLDC)或无晶圆保护(WLT)中进行图4所示的清洁处理中的测定定序。在本测定定序开始时，吸附电极21断开，也就是说，处于不与直流电源7连接而与地(基准电位)连接的状态。
在该状态中，在图4的I，测定定序开始，在II将继电器箱6的开关6a切换到与测定装置10连接的一侧。由此，将吸附电极21的连接切换到同测定装置10连接，吸附电极21成为悬浮状态。
之后，在III接通高频电力，在电位测定系统18中，使用探针15且利用表面电位计16来测定圆铜板12的电压V2，并且记录于信号记录装置17。接着，在IV断开高频电力，在V将继电器箱6的开关6a切换到与直流电源7连接的一侧，测定定序结束。重复以上的测定定序。
(2)蚀刻处理中的测定定序
在将晶圆W载置于静电卡盘2a来进行蚀刻等等离子体处理期间进行图5所示的蚀刻处理中的测定定序。在本测定定序开始时，吸附电极21接通，也就是说，处于与直流电源7连接的状态。
在该状态中，在图5的I，测定定序开始，在II将继电器箱6的开关6a切换到与测定装置10连接的一侧。由此，将吸附电极21的连接切换到同测定装置10连接，吸附电极21成为悬浮状态。
之后，在III接通高频电力，在电位测定系统18中，使用探针15且利用表面电位计16来测定圆铜板12的电压V2，并且记录于信号记录装置17。接着，在IV断开高频电力，在V将继电器箱6的开关6a切换到与直流电源7连接的一侧，测定定序结束。在重复以上的测定定序时，如果是在等离子体处理中，则在VI向吸附电极21施加直流电压HV来将晶圆W静电吸附于载置台2，之后执行VII～XI的测定定序，在XII切断向吸附电极21施加的直流电压HV，来停止吸附晶圆W。VII～XI的测定定序与上述所说明的II～V的测定定序相同。
这样，继电器箱6将吸附电极21的连接在同直流电源7连接与同测定装置10连接之间进行切换。当继电器箱6的开关6a切换到测定装置10时，吸附电极21成为悬浮状态，之后，施加高频电力，在等离子体处理装置100的等离子体处理空间中将气体等离子体化。
在施加高频电力之后，表面电位计16使用探针15来测定圆铜板12的电压V2，控制部200基于测定得到的电压V2来计算自偏压Vdc。下面，对基于测定得到的电压V2来计算自偏压Vdc的方法进行说明。
[自偏压Vdc的计算方法]
在图6中示出在本实施方式所涉及的自偏压Vdc的计算中使用的模型的一例。如图6的静电卡盘2a的表面的局部放大图所示，将形成于静电卡盘2a的表面的点状的凸部22a的上表面的面积设为bdot，将凸部22a的高度设为ddot。另外，将从吸附电极21起至点的上表面为止的高度设为T，将凸部22a的上表面的面积相对于静电卡盘2a的表面的面积的面积比设为ael。
将静电卡盘2a的点状的凸部22a间的空间部分的静电电容设为C11，将凸部22a间的空间之下的部分与吸附电极21之间的静电电容为C12，将凸部22a的上表面与吸附电极21之间的静电电容设为C13。
根据以下(1)式来计算静电电容C11。
【数1】
根据以下(2)式来计算静电电容C12。
【数2】
根据以下(3)式来计算静电电容C13。
【数3】
在(1)式～(3)式中，ε0表示真空介电常数，εr表示相对介电常数、也就是静电卡盘2a的电介质层22的介电常数ε与真空介电常数ε0之比(＝ε/ε0)，S表示吸附电极21的面积。
静电电容C11、C12、C13为根据设计图案求出的固定值，因此通过将静电电容C11、C12、C13代入于以下(4)式中，静电卡盘2a的静电电容C1作为固定值被计算出来。
【数4】
使用计算出的静电卡盘2a的静电电容C1、对作为图6的模型的等效电路的图7所示的静电卡盘2a施加的电压V1以及静电卡盘2a中蓄积的电荷q1，根据库伦定律，以下(5)式的关系成立。
C1V1＝q1···(5)
将圆铜板12与铜板13(地)之间的静电电容设为C2，将滤波器11的静电电容设为C3，将施加于圆铜板12与铜板13之间以及滤波器11的电压设为V2。另外，当将蓄积于圆铜板12与铜板13之间以及滤波器11中的电荷分别设为q2、q3时，根据库伦定律，以下的(6)式的关系成立。
此外，静电电容C2为根据设计图案求出的固定值，且由圆铜板12、铜板13以及亚克力板14的结构所决定。同样地，静电电容C3为根据设计图案求出的固定值，且由滤波器11的结构所决定。此外，静电电容C1、C2、C3不仅为根据设计图案确定的固定值，当然也能够根据进行测定所得的实测值来确定。
(C2+C3)V2＝q2+q1···(6)
关于静电卡盘2a中蓄积的电荷q1、圆铜板12与铜板13之间蓄积的电荷q2以及滤波器11中蓄积的电荷q3，以下的(7)式的关系成立。
q1-(q2+q3)＝0···(7)
将式(7)变形，
q1＝(q2+q3)···(8)
将(5)式和(6)式代入(8)式，
C1V1＝(C2-C3)V2···(9)
将(9)式变形，
V1＝V2×(C2+C3)/C1···(10)
V2＝V1×C1/(C2+C3)···(11)
基于(10)式和(11)式，根据(12)式来计算图7的自偏压Vdc。
Vdc＝V1+V2···(12)
将(10)式代入(12)式，
Vdc＝V2×(C2+C3)/C1+V2···(13)
当将由测定装置10测定得到的电压V2和固定值的静电电容C1、C2、C3代入式(13)中时，计算自偏压Vdc。静电电容C1为根据(4)式求出的C11、C12、C13的合成电容值。静电电容C1、C2、C3为根据设计图案确定的固定值。
如以上所说明的那样，根据本实施方式所涉及的测定方法，能够基于式(13)且根据表面电位计16的测定值即电压V2、静电卡盘2a的静电电容C1、具有静电电容的构件的静电电容C2以及滤波器11的静电电容C3简易且高精度地导出自偏压Vdc。
[测定结果]
在图8中示出本实施方式所涉及的测定装置10对电压V2的测定结果和根据电压V2来计算的自偏压Vdc的一例。图8的横轴表示等离子体处理装置100的处理容器C内的压力。在图8中示出改变处理容器C内的压力而由测定装置10测定得到的电压V2来作为测定值。另外，示出基于式(13)且根据静电电容C1、C2、C3和测定值的电压V2进行换算得到的自偏压Vdc来作为换算值。
据此，不论处理容器C内的压力如何变化，三点处的测定值都与换算值一一对应。也就是说，可知：能够利用电位测定系统18，使用具有静电电容的构件来测定悬浮状态的吸附电极21的电压，使用进行测定得到的电压V2高精度地计算自偏压Vdc。另外，根据式(13)，具有静电电容的构件的静电电容C2和滤波器11的静电电容C3越小，则进行测定得到的电压V2(测定值)与自偏压Vdc(换算值)越接近。
如以上所说明的那样，根据本实施方式，无需变更等离子体处理装置的设计，仅通过将切换部和测定装置设置于等离子体处理装置就能够简易地进行等离子体的自偏压Vdc的测定。
[测定方法]
晶圆W的移位、破裂是由残留在静电卡盘2a的表面的电荷所引起的。能够利用上述测定装置10来测定成为该晶圆W的移位、破裂的原因的表示静电卡盘2a的表面的残留吸附状态、也就是电荷的易蓄积性或者带电状态的电压V2，基于式(13)来计算自偏压Vdc。
在搬入晶圆W之前的静电卡盘2a的状态下进行该电压V2的测定及自偏压Vdc的计算。然后，根据计算得到的自偏压Vdc来判断该时间点的静电卡盘2a的表面的残留吸附状态，控制静电卡盘2a的清洁处理时间、有无执行使处理容器C敞开后进行的静电卡盘2a的维护等。通过这样，通过不载置晶圆W地基于计算得到的自偏压Vdc预先判定静电卡盘2a的表面的残留吸附状态，能够消除在搬出晶圆W时由于推进销的上升而晶圆W破裂的风险。
也就是说，以往，观察在搬出晶圆W时使推进销上升时的销转矩的大小来确认残留吸附，或者插入探针、传感器来测定静电卡盘2a的表面电位。与此相对，根据上述测定方法，能够在防止晶圆W破裂的风险的同时根据自偏压Vdc的值来判断静电卡盘2a的表面的残留吸附状态，来判定是否执行维护。由此，基于判定结果，能够根据自偏压Vdc得到要执行的清洁的频度、清洁处理时间、其它的维护的执行定时等运用方法的最佳化及运用的改善的方针。
例如，参照图9～图11来说明包括上述的判定的一个实施方式所涉及的测定方法的一例。图9是表示一个实施方式所涉及的自偏压Vdc与堆积时间的相关信息的一例的曲线图。图10是表示为了收集在图9的曲线图中示出一例的相关信息而预先进行的工序的一例的图。图11是表示一个实施方式所涉及的测定方法的一例的流程图。
在图9中，基于测定得到的圆铜板12与铜板13之间的电压V2，导出横轴的堆积时间的累计值与纵轴的自偏压Vdc的相关信息。横轴的堆积物的堆积时间的累计值与供给堆积性气体而施加的高频电力的施加时间的累计值相等，且与堆积在静电卡盘2a的表面的堆积物的厚度成比例。横轴的堆积时间的累计值是表示静电卡盘2a的残留吸附状态的值的一例。但是，表示静电卡盘2a的残留吸附状态的值不限于堆积时间的累计值，也可以是静电卡盘2a上的堆积物的厚度的测定值，还可以是高频电力的施加时间的累计值。
另外，纵轴的自偏压Vdc是测定得到的与所述电荷量相当的值的一例。测定得到的与所述电荷量相当的值不限于根据电压V2计算出的自偏压Vdc，也可以是测定得到的电压V2。
在本实施方式中，通过图10的(a)～(i)的工序，导出图9的堆积时间的累计值与自偏压Vdc的相关信息。但是，示出测定得到的与所述电荷量相当的值同表示静电卡盘2a的残留吸附状态的值的相关关系的曲线图不限于直线。
例如，在图10(a)的工序中，测定装置10将晶圆W载置到表面无堆积物的状态(也就是堆积时间为0秒)的静电卡盘2a上，生成O2气体的等离子体，测定圆铜板12与铜板13之间的电压V2。然后，基于式(13)，根据测定结果的电压V2来计算表示初始时的静电卡盘2a的表面的残留吸附状态的自偏压Vdc。此时的数据是图9的堆积时间为0(s)时的Vdc(＝-70V)，将该数据存储于控制部200的RAM 215等存储部。
接着，在图10(b)的工序中，在搬出晶圆W后，一边供给作为堆积性气体的一例的CF系气体一边持续规定时间(本实施方式中为30秒)地施加高频电力，由此生成CF系气体的等离子体，并使作为CF系的聚合物的堆积物R堆积在静电卡盘2a的表面。
接着，在图10(c)的工序中，将晶圆W载置到静电卡盘2a上，生成O2气体的等离子体，测定圆铜板12与铜板13之间的电压V2。然后，基于式(13)，根据测定结果的电压V2来计算表示该时间点的静电卡盘2a的表面的残留吸附状态的自偏压Vdc。此时的数据是图9的堆积时间为30秒时的Vdc(＝-68V)，将该数据存储于控制部200的RAM 215等存储部。
接着，在图10(d)的工序中，在搬出晶圆W后，一边供给CF系气体一边持续规定时间(本实施方式中为再施加30秒)地施加高频电力，由此生成CF系气体的等离子体，使CF系的聚合物的堆积物R进一步地堆积在静电卡盘2a的表面。
接着，在图10(e)的工序中，将晶圆W载置到静电卡盘2a上，生成O2气体的等离子体，测定圆铜板12与铜板13之间的电压V2。然后，基于式(13)，根据测定结果的电压V2来计算表示该时间点的静电卡盘2a的表面的残留吸附状态的自偏压Vdc(＝-66V)。此时的数据是图9的堆积时间为60秒(＝30+30)时的Vdc，将该数据存储于控制部200的RAM 215等存储部。
在图10(f)及(g)、图10(h)及(i)的工序中，将与图10(c)及图10(d)的工序同样的动作重复进行两次。也就是说，在图10(g)的测定中，计算图9的堆积时间为90秒时的Vdc(＝-64V)，在图10(h)的测定中，计算图9的堆积时间为120秒时的Vdc(＝-62V)，将这些数据存储于控制部200的RAM 215等存储部。
通过预先进行上述测定，在存储部中保存在图9中示出一例的表示堆积时间与自偏压Vdc的相关关系的相关信息。此外，图9的表示堆积时间与自偏压Vdc的相关关系的相关信息是表示预先测定得到的与电荷量相当的值同表示静电卡盘2a的残留吸附状态的值的相关关系的相关信息的一例。
利用图11所示的一个实施方式所涉及的测定方法来参照像这样保存的图9的相关信息。图11所示的测定方法在搬入晶圆W前由控制部200来执行，该测定方法包括判定是否执行清洁处理等维护的判定工序。由此，根据本实施方式所涉及的测定方法，在规定的情况下，在搬入晶圆W前执行清洁处理等维护，因此能够防止由于静电卡盘2a的表面的残留吸附引起晶圆W的移位、破裂。
当图11的处理开始时，控制部200对继电器盒6的开关6a进行切换，来将吸附电极21与测定装置10连接。测定装置10测定电压V2(步骤S10)。测定得到的电压V2被发送到控制部200，由此，控制部200基于电压V2来计算自偏压Vdc(步骤S12)。
接着，控制部200判定计算得到的自偏压Vdc的绝对值是否高于预先决定的阈值Th1(步骤S14)。控制部200当判定为计算得到的Vdc的绝对值不高于预先决定的阈值Th1时，将静电卡盘2a的残留吸附状态判定为在晶圆W的除电及搬出时不会产生晶圆的破裂的程度，并结束本处理。
另一方面，在步骤S14中，控制部200当判定为计算得到的自偏压Vdc的绝对值高于预先决定的阈值Th1时，判定自偏压Vdc的绝对值是否高于预先决定的阈值Th2(步骤S16)。
例如，阈值Th1及阈值Th2如图11所示那样处于阈值Th1的绝对值比阈值Th2的绝对值小的关系。例如，阈值Th1是如下的指标的一例，该指标表示：在自偏压Vdc的绝对值比阈值Th1大时，推进销的销转矩变高，处于除电时晶圆W产生破裂的程度的残留吸附状态。
另外，例如，阈值Th2是如下的指标的一例，该指标表示：在自偏压Vdc的绝对值比阈值Th2大时，处于除电时晶圆W产生破裂的可能性高的残留吸附状态，需要打开处理容器C来进行维护。
因此，在步骤S16中，控制部200当判定为自偏压Vdc的绝对值高于预先决定的阈值Th2时，进行控制以使进行打开处理容器C用酒精擦拭静电卡盘2a的表面等维护，并结束本处理。
另一方面，在步骤S16中，控制部200当判定为自偏压Vdc的绝对值不高于预先决定的阈值Th2时，进行控制以使清洁处理时间相比通常延长来进行无晶圆干洗，并结束本处理。作为使清洁处理时间比通常延长的一例，例如列举在通常的清洁处理时间为20秒的情况下延长至80秒左右的控制。
据此，执行如下的判定工序：参照存储有自偏压Vdc与堆积时间的相关信息的存储部，基于根据测定得到的电压V2计算得到的自偏压Vdc来判定静电卡盘2a的表面的残留吸附状态。而且，在判定工序中，参照所述存储部，在测定出计算得到的自偏压Vdc的绝对值高于预先决定的阈值Th1或阈值Th2中的至少一方时，控制部200判定为执行静电卡盘2a或处理容器C内的清洁处理或者其它的维护。此外，也可以在判定工序中，基于测定得到的电压V2来判定静电卡盘2a的表面的残留吸附状态。
由此，根据计算得到的自偏压Vdc，能够得到清洁的频度、清洁时间、是否为执行静电卡盘2a的维护等的定时等运用方法的最佳化及运用的改善的方针。
以上，通过上述实施方式对测定装置、测定方法以及等离子体处理装置进行了说明，但本发明所涉及的测定装置、测定方法以及等离子体处理装置不限定于上述实施方式，能够在本发明的范围内进行各种变形和改进。上述多个实施方式中所记载的事项能够在不矛盾的范围内进行组合。
本发明所涉及的基板处理装置可以应用Capacitively Coupled Plasma(CCP：电容耦合等离子体)、Inductively Coupled Plasma(ICP：电感耦合等离子体)、Radial LineSlot Antenna(径向线缝隙天线)、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR：电子回旋共振等离子体)、Helicon Wave Plasma(HWP：螺旋波等离子体)等任意类型。
在本说明书中，作为基板的一例，列举晶圆W进行了说明。但是，基板不限于此，也可以为LCD(Liquid Crystal Display：液晶显示器)、FPD(Flat Panel Display：平板显示器)中使用的各种基板、光掩模、CD基板、印刷电路板等。

Claims (14)

1.一种测定装置，具有：
切换部，其对配置在等离子体处理装置内的静电卡盘内且被施加直流电压的电极的连接进行切换；
具有静电电容的构件，其与所述切换部连接；以及
测定部，其测定与所述具有静电电容的构件中蓄积的电荷量相当的值。
2.根据权利要求1所述的测定装置，其特征在于，
所述切换部将所述电极的连接在同直流电源连接与同所述具有静电电容的构件连接之间进行切换。
3.根据权利要求1或2所述的测定装置，其特征在于，
在所述切换部与所述具有静电电容的构件之间具有去除高频电力的滤波器。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的测定装置，其特征在于，
所述切换部在利用等离子体执行基板处理或清洁处理期间将所述电极的连接切换到同所述具有静电电容的构件连接，
所述测定部在执行所述基板处理或所述清洁处理期间测定与所述具有静电电容的构件中蓄积的电荷量相当的值。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的测定装置，其特征在于，
在所述切换部将所述电极的连接切换到同所述具有静电电容的构件连接之后，施加高频电力。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的测定装置，其特征在于，
基于进行所述测定得到的与电荷量相当的值来测定等离子体的自偏压。
7.根据权利要求1～6中的任一项所述的测定装置，其特征在于，
所述测定部具有探针，该探针以与所述具有静电电容的构件的表面非接触或接触的方式设置，
所述具有静电电容的构件和所述探针设置在真空容器内。
8.一种测定方法，包括：
切换工序，对配置在等离子体处理装置内的静电卡盘内的电极的连接进行切换；
施加工序，向所述静电卡盘施加高频电力；以及
测定工序，测定同通过所述切换而与所述电极连接且具有静电电容的构件中蓄积的电荷量相当的值。
9.根据权利要求8所述的测定方法，其特征在于，
在所述切换工序中，将所述电极的连接在同直流电源连接与同所述具有静电电容的构件连接之间进行切换。
10.根据权利要求8或9所述的测定方法，其特征在于，
在所述切换工序中将所述电极的连接切换到同所述具有静电电容的构件连接之后，在所述施加工序中施加高频电力。
11.根据权利要求10所述的测定方法，其特征在于，
在所述切换工序中，在利用等离子体执行基板处理或清洁处理期间将所述电极的连接切换到同所述具有静电电容的构件连接，
在所述测定工序中，在执行所述基板处理或所述清洁处理期间测定与具有所述静电电容的构件中蓄积的电荷量相当的值。
12.根据权利要求8～11中的任一项所述的测定方法，其特征在于，
包括判定工序，在该判定工序中，参照存储有预先测定得到的所述与电荷量相当的值同表示所述静电卡盘的残留吸附状态的值的相关信息的存储部，基于测定得到的所述与电荷量相当的值来判定基板的残留吸附状态。
13.根据权利要求12所述的测定方法，其特征在于，
在所述判定工序中，当参照所述存储部判定为测定出的所述与电荷量相当的值的绝对值高于预先决定的阈值时，判定为执行清洁处理或静电卡盘的维护。
14.一种等离子体处理装置，具有：
高频电源，其施加高频电力；
切换部，其对配置在等离子体处理装置内的静电卡盘内且被施加直流电压的电极的连接进行切换；
具有静电电容的构件，其与所述切换部连接；以及
测定部，其测定与所述具有静电电容的构件中蓄积的电荷量相当的值。
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