JP2019220282A - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プラズマ処理を行うときに、基板の載置台からの部分的な剥離を、基板の大きさによらず精度よく検知する技術を提供する。【解決手段】静電吸着電極に直流電圧を印加して、ガラス基板を載置台に静電吸着させ、直流電圧の変化により、ガラス基板の載置台からの剥離を検出するプラズマ処理装置において、静電吸着電極に印加される直流電圧を測定して電圧測定値を取得している。さらに電圧測定値と加工された電圧設定値との差分値を取得し、差分値を増幅し差分増幅値を取得している。そして差分増幅値としきい値とを比較し、差分増幅値がしきい値を超えている場合に、プラズマを発生させる高周波電力の印加を停止している。そのためガラス基板が大型化して、直流電圧の変化が小さくなったときにも、ガラス基板の載置台からの剥離を検出することができる。【選択図】図２

Description

本開示は、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する

フラットパネルディスプレイ（Flat Panel Display：ＦＰＤ）の製造工程においては、基板に対してプラズマを用いてエッチング処理や成膜処理を行うプロセスがある。このプロセスは、真空容器内の載置台に基板を載置し、この載置台の上方の空間に供給された処理ガスに高周波エネルギーを与えて、例えば容量結合プラズマや誘導結合プラズマを発生させることにより行われる。このようなプラズマ処理装置に用いられる載置台には、例えば静電チャックと呼ばれる基板の固定機構が設けられる場合がある。静電チャックは、誘電体層内に静電吸着電極が配置された構成となっており、静電吸着電極に直流電圧を印加することにより、静電吸着電極と基板との間に静電吸着力が働き、基板が載置台上に保持される。

特許文献１には、基板を載置台に静電吸着するにあたって、静電吸着電極に供給される直流電圧を監視することで、基板の載置台からの剥離を検知する技術が記載されている。本技術では、監視している直流電圧が、予め設定されたしきい値を越えたときに、載置台から基板が剥離したと判断し、プラズマ生成用高周波電源への高周波電力を停止する。

特開２０１６−１７４０８１号公報

本開示はこのような事情の下になされたものであり、プラズマ処理を行うときに、大型の基板の載置台からの部分的な剥離を精度よく検知する技術を提供することにある。

本開示のプラズマ処理装置は、基板に対してプラズマ処理を行うための真空容器内に設けられ、処理対象の基板が載置される載置台と、
前記載置台に設けられた誘電体層内に配置され、前記載置台に載置された基板を静電吸着する静電吸着電極と、
前記静電吸着電極に、予め設定された電圧設定値に対応する直流電圧を印加する直流電源と、
前記真空容器内に処理ガスのプラズマを発生させ前記基板に対して供給するための高周波電力を供給する高周波電力供給部と、
前記静電吸着電極に印加される直流電圧を測定する電圧測定部と、
前記電圧測定部にて測定された直流電圧の測定値と、前記電圧設定値と、の差分値を取得する差分値取得部と、
前記差分値取得部にて取得された差分値を増幅して増幅値を取得する増幅部と、
前記増幅値と、当該増幅値に対して予め設定されたしきい値と、を比較し、前記増幅値が前記しきい値を超えた場合に、前記高周波電力供給部からの高周波電力の供給を停止するための制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とする。

本開示によれば、プラズマ処理を行うときに、大型の基板の載置台からの部分的な剥離を精度よく検知することができる。

一の実施の形態に係るプラズマ処理装置の縦断側面図である。 ガラス基板の載置台からの部分的な剥離を説明する説明図である。 ガラス基板の部分的な剥離が発生したときに直流電圧の変化が発生する原理を示す説明図である。 前記プラズマ処理装置に設けられた電圧モニター部を示す構成図である ガラス基板の剥離が発生しない場合の電圧及び差分増幅値の経時変化を示すグラフである。 ガラス基板の剥離が発生した場合の電圧及び差分増幅値の経時変化を示すグラフである。 本開示のプラズマ処理装置の作用を示すフローチャートである。 電圧測定値と差分増幅値との関係示す説明図である。

一の実施の形態に係るプラズマ処理装置について説明する。図１に示すようにプラズマ処理装置は、接地電位に接続された、例えばアルミニウムまたはステンレス製の処理容器（真空容器）１０を備えている。処理容器１０の側面には、プラズマ処理される基板である例えば矩形のガラス基板Ｇを受け渡すための搬入出口１１が設けられており、搬入出口１１には、搬入出口を開閉するゲートバルブ１２が設けられている。また処理容器１０の下方の側面には排気口１３が開口しており、各排気口１３には、排気管１４を介して真空排気部１５が設けられている。

処理容器１０の内部には、ガラス基板Ｇが載置される、平面形状が矩形である角柱状の載置台３が設けられている。載置台３の詳しい構成については、後述する。
また処理容器１０の上方には、載置台３と対向するように、誘電体、若しくは、金属からなる図示しない窓部材を介してプラズマ形成部である渦巻き状の誘導結合アンテナ７０が設けられている。誘導結合アンテナ７０には、プラズマ生成用のソース電源（ソース電力供給部）７２が整合器７１を介して接続されている。そしてソース電源７２から誘導結合アンテナ７０にソース電力（プラズマを発生させるための高周波電力）を供給することで、処理容器１０内にプラズマ発生用の電界を発生させることができる。

また誘導結合アンテナ７０及び不図示の窓部材の下方には、処理容器１０内に処理ガスを供給するためのシャワーヘッド２が設けられている。シャワーヘッド２は、絶縁部１６を介して処理容器１０の天板部に固定され、シャワーヘッド２の下面には、載置台３の載置面と対向するように多数のガス供給孔２１が形成されている。シャワーヘッド２は、内部にガス供給孔２１が接続されたガス分散室２０を備え、シャワーヘッド２の上面には、ガス分散室２０へ向けて処理ガスを供給するための処理ガス供給管２２が接続されている。処理ガス供給管２２には、例えばＣＦ_４やＣｌ_２などのエッチングガスを含む処理ガスを供給するための処理ガス供給源２３、流量調整部Ｍ２２、及びバルブＶ２２が、上流側からこの順で設けられている。

続いて載置台３について説明する。載置台３は、スペーサ３５及びサセプタ３３を下層側からこの順で積層し、これらの部材３５、３３の側面を例えばセラミック製のカバー３８により覆った構成となっている。載置台３は絶縁層３９を介して処理容器１０の底面における中央部に設置されている。サセプタ３３には、配線７３を介してバイアス電源（バイアス電力供給部）７５が接続されている。図１中の７４は、バイアス電力の整合を取るための整合器である。このバイアス電源７５によりサセプタ３３に高周波電力であるバイアス電力を印加すると、プラズマにより処理容器１０内に生じた処理ガスの活性種を載置台３に載置したガラス基板Ｇに引き込むことができる。この例ではソース電源７２とバイアス電源７５と、が高周波電力供給部に相当する。

載置台３の内部には、伝熱ガス供給路３４が設けられ、その下流側の端部は、複数に分岐して、載置台３の上面に分散して開口することにより、複数の伝熱ガス供給口３４ａを構成している。伝熱ガス供給路３４の上流側は、処理容器１０の外部に設けられた伝熱ガス供給管６２に接続され、さらに伝熱ガス供給管６２の上流側は、流量調整部６３を介して伝熱ガス供給源６４に接続されている。

スペーサ３５の内部には、たとえば周方向に延びる環状の冷媒流路３６が設けられている。この冷媒流路３６には、チラーユニット（図示せず）により所定温度に調整された熱伝導媒体が循環供給され、熱伝導媒体の温度によってガラス基板Ｇの処理温度を制御できるように構成されている。

また、載置台３には、外部の搬送アームとの間でガラス基板Ｇを受け渡すための図示しない昇降ピンが、載置台３及び処理容器１０の底板部を垂直方向に貫通し、載置台３の表面から突没するように設けられている。
図１に示すようにサセプタ３３の上面には、誘電体層３１が設けられ、誘電体層３１には、水平方向に拡がる金属からなる静電吸着電極３２が埋設されている。静電吸着電極３２は、電圧調整用の抵抗４２が設けられた配線４１を介して電源ユニット４００に接続されている。電源ユニット４００は、直流電源４０と、静電吸着電極３２に印加される直流電圧をモニターするための電圧モニター部５と、を備えている。直流電源４０は、電圧調整用の抵抗４０ａを介して配線４１に接続されている。直流電源４０は、例えば後述する制御部９から入力される電圧設定値に基づき、静電吸着電極３２に、例えば０〜６０００Ｖの範囲内の予め設定された直流電圧を印加できるように構成されている。

上述のプラズマ処理装置においては、静電吸着電極３２に直流電圧を印加すると、誘電体層３１を介して静電吸着電極３２とガラス基板Ｇとの間に静電引力が発生することにより、ガラス基板Ｇを吸着保持することができる。ところが、ガラス基板Ｇが載置台３の表面から剥離してしまうと、ガラス基板Ｇと載置台３との間にプラズマが進入してしまい、異常放電を起こしたり、載置台３の表面にダメージを及ぼすおそれがある。

そこで、本例のプラズマ処理装置では、載置台３からのガラス基板Ｇの剥離を検出するために既述の電圧モニター部５を利用する。一方で、ＦＰＤの製造の際に処理される基板はますます大型化が進んでおり、一辺が３メートル前後となるものもある。発明者らは、ガラス基板Ｇの大型化の進展に伴って、静電吸着電極３２に印加される直流電圧をモニターすることによるガラス基板Ｇの剥離の検知が困難になることを見出した。
以下、電圧モニター部５を利用したガラス基板Ｇの剥離の検知手法と、ガラス基板Ｇの大型化に伴って剥離の検出が困難になる理由について説明する。

始めに、静電吸着電極３２による静電吸着の原理を考えてみると、静電吸着電極３２と、ガラス基板Ｇとは、誘電体層３１を介して平行に配列されたコンデンサを構成している。そして直流電源４０の正極から静電吸着電極３２に直流電圧を印加すると、静電吸着電極３２側には正電荷が帯電し、ガラス基板Ｇ側には負電荷が帯電する。これらの電荷により静電吸着電極３２と、ガラス基板Ｇとが互いに静電引力により引き付けあうため、ガラス基板Ｇが載置台３上に吸着保持される。

例えば図１に示すようにガラス基板Ｇが載置台３に水平な姿勢で保持されている場合には、ガラス基板Ｇの面積をＳ、ガラス基板Ｇと静電吸着電極３２との距離をｄ、ガラス基板Ｇと静電吸着電極３２との間の電荷をＱとすると、載置台３との間に印加される電圧Ｖは下記の式（１）で示される。なおεは、ガラス基板Ｇと静電吸着電極３２との間の誘電体層３１の誘電率である。
Ｖ＝Ｑ×ｄ／（ε×Ｓ） …（１）
ここで、載置台３からのガラス基板Ｇの剥離が発生し、ガラス基板Ｇの全面が載置台３からの離間距離の平均の増加分をΔｄとする。この場合は、載置台３との間の電圧Ｖ’は下記の式（１）’で表すことができる。
Ｖ’＝Ｑ×（ｄ＋Δｄ）／（ε×Ｓ） …（１）’
そこで、電圧モニター部５にて電圧ＶからＶ’への電圧上昇を監視することにより、ガラス基板Ｇの剥離の発生を検知することができる。

一方で、ガラス基板Ｇの全面で一様に剥離が発生する可能性よりも、図２に模式的に示すようにガラス基板Ｇの一部のみにて剥離が発生する可能性の方が高いことが分かった。ガラス基板Ｇの一部の剥離であっても、図２に示すようにガラス基板Ｇの周縁部側で剥離が発生すると、プラズマの進入に伴う異常放電や載置台３表面のダメージが発生するおそれがある。

そこでガラス基板Ｇの一部が載置台３から剥がれたときの電圧変化について考察する。例えば面積Ｓのガラス基板Ｇの一部において、載置台３からの剥離が発生したとき、当該剥離領域の面積をｐとし、載置台３からの平均の離間距離の増加分をΔｄとする。このとき、図３に示すように、剥離が発生していない領域のガラス基板Ｇは、離間距離ｄにて、載置台３上に水平な姿勢で保持されているガラス基板Ｇと同じである。従って当該領域のガラス基板Ｇは、面積が（Ｓ−ｐ）、離間距離がｄのコンデンサとみることができる。

これに対して、載置台３から剥離した領域のガラス基板Ｇは、面積がｐ、離間距離が（ｄ＋Δｄ）のコンデンサとみることができる。なおΔｄの値は微小なため、剥離領域におけるガラス基板Ｇと、静電吸着電極３２との間の空間の誘電率は無視し、誘電体層３１の誘電率εを用いている。

以上に説明した状態をまとめると、図３に示すように、ガラス基板Ｇは、載置台３から剥離した領域のコンデンサの部分と、剥離していない領域のコンデンサの部分と、が互いに並列に接続された回路の一部を構成していると見做すことができる。

上記並列回路全体の静電容量をＣ’は下記の式（２）で表すことができる。
Ｃ’＝｛ε×ｐ／（ｄ＋Δｄ）｝＋｛ε（Ｓ−ｐ）／ｄ｝ …（２）
そして、ガラス基板Ｇの一部の剥離が発生したとき、載置台３との間に印加される電圧Ｖ＋ΔＶは、下記の（３）式で表される。但し、ΔＶは、式（１）の電圧からの変化量である。
Ｖ＋ΔＶ＝Ｑ／Ｃ’ …（３）

ガラス基板Ｇの剥離発生の前後で、ガラス基板Ｇと静電吸着電極３２との間の電荷Ｑは変化しないので、式（１）、（３）よりＱを消去して整理すると、ガラス基板Ｇの剥離が生じた前後の電圧変化ΔＶは、下記の式（４）で示される。このように、ガラス基板Ｇが載置台３から剥離した面積に応じて、ガラス基板Ｇと静電吸着電極３２の間の電圧が変化することが分かる。
ΔＶ＝ｐ×Δｄ×Ｖ／｛Ｓ×（ｄ＋Δｄ）−ｐΔｄ｝ …（４）

ここで発明者らは、ガラス基板Ｇの面積が大きくなった場合であっても、剥離が発生する面積は、大きく変わらない傾向があることを把握した。一方、ガラス基板Ｇの面積が大きくなった場合であっても式（１）に示す、直流電源４０から印加する電圧をほとんど変化させずにガラス基板Ｇを吸着保持することができる。これらの前提に基づき式（４）を見ると、ガラス基板Ｇの面積Ｓが大きくなっても剥離部分ｐの面積が変化しない場合には、ガラス基板Ｇの一部剥離が生じたときの電圧の変化量が小さくなる傾向を示すことが分かる。そのため電圧モニター部５にて検出される電圧測定値の変化量が小さくなり、電圧の変化によりガラス基板Ｇの剥離を検出することが難しくなってしまう。

そこで本開示のプラズマ処理装置においては、電圧モニター部５において、電圧測定値と電圧設定値との差分に対応する差分値を取得し、当該差分値を増幅することで、ガラス基板Ｇの剥離の検出精度を高めている。

以下、本例の電圧モニター部５の構成について図１を参照して説明する。図１に示すように電圧モニター部５は、例えば直流電源４０と静電吸着電極３２とを接続する配線４１における抵抗４２と、抵抗４０ａとの間の測定部位Ｄに接続される。図４に示すように電圧モニター部５は、測定部位Ｄにおける電圧測定値Ｖｍを取得する電圧測定部５１と、電圧測定値Ｖｍと、直流電源４０に入力される電圧設定値Ｖｓとの差分である差分値Ｖｄを取得する差分値取得部５３と、当該差分値を増幅して差分増幅値Ｖａを取得する増幅部５４とを備えている。

また図４中の５２は、電圧設定値Ｖｓに対応して直流電源４０に入力されるアナログ信号の電圧範囲（例えば０〜５Ｖ）に基づく電圧レベルを、電圧測定部５１より出力されるアナログ信号の電圧範囲（例えば０〜６Ｖ）に基づく電圧測定値Ｖｍの電圧レベルと揃った値に加工するための電圧レベル加工部である。

電圧レベル加工部５２としては、図４に示すように、例えばオペアンプ５２ａを用いた非反転増幅回路を適用することができ、電圧設定値Ｖｓに対応する信号がプラス側に入力され、オペアンプ５２ａの出力は抵抗Ｒ１を介してマイナス側に帰還するように構成されている。またオペアンプ５２ａのマイナス側は、抵抗Ｒ２を介して接地されている。そして抵抗Ｒ１の抵抗値と、抵抗Ｒ２の抵抗値との比率を調整し、電圧設定値Ｖｓを増幅（既述の各電圧範囲の場合は、１．２倍に増幅）し、加工された電圧設定値Ｖｓ’を差分値取得部５３に入力する。

差分値取得部５３は、例えばオペアンプ５３ａを用いた差動増幅回路を適用することができる。マイナス側から、加工された電圧設定値Ｖｓ’が抵抗Ｒ３を介して入力され、プラス側から電圧測定部５１にて測定された電圧測定値Ｖｍが抵抗Ｒ５を介して入力される。またオペアンプ５３ａのプラス側は、抵抗Ｒ６を介して接地される。さらにオペアンプ５３ａの出力は抵抗Ｒ４を介してマイナス側に帰還するように構成されている。これにより、オペアンプ５３ａにより、電圧測定値Ｖｍと、加工された電圧設定値Ｖｓ’と、の差分値Ｖｄを取得して、後段の増幅部５４に出力する。

また増幅部５４も同様にオペアンプ５４ａを備えた非反転増幅回路を適用することができ、プラス側から差分値Ｖｄが入力され、その出力は抵抗Ｒ７を介してマイナス側に帰還するように構成されている。またオペアンプ５４ａのマイナス側は、抵抗Ｒ８を介して接地されている。そして抵抗Ｒ７と抵抗Ｒ８の値を調整することにより増幅率が１０倍となるように設定している。取得された差分増幅値Ｖａは、後述の制御部９に出力される。

発明者らは、例えば第６世代と呼ばれる長辺１．８５ｍ、短辺１．５ｍ、面積２．７８ｍ^２のガラス基板Ｇであれば、直流電源４０から印加される直流電圧を測定した結果を直接利用する技術（例えば特許文献１：特開２０１６−１７４０８１号公報）にて、載置台３からのガラス基板Ｇの剥離を検出可能であることを把握している。これに対して、さらに後続の世代でガラス基板が大型化していくと、既述のように部分的な剥離発生時の電圧変化ΔＶの検出が困難となってくる。

さらに既述のように、ガラス基板Ｇの面積が大きくなった場合でも、一部剥離の面積は、大きく変わらないことを踏まえ、増幅部５４において用いられる増幅率（差分増幅値／差分値＝増幅率）は、以下の考え方に基づいて設定することができる。
差分値は、基板剥がれが生じたときの電圧変化値であることから、式（４）で示されるΔＶに相当する。ここで式（４）においてＶ、ｄは電極サイズによって大きく変わることはなく、また、ｐやΔｄも変わらないと仮定すると、ΔＶは、ガラス基板Ｇの面積に依存し、およそガラス基板Ｇの面積に反比例する値となる。そこで例えば面積が２．７８ｍ^２のガラス基板Ｇを基準サイズとすると、基準サイズの基板Ｇの処理中に基板剥がれが発生した際に取得される差分値Ｖｄ_０に対して、面積Ｓ（ｍ^２）の基板Ｇの処理中に基板剥がれが発生した際に取得される差分値Ｖｄ_Ｓは、およそＶｄ_Ｓ＝Ｖｄ_０×２．７８／Ｓとなる。この関係からも、基準サイズよりも大きな基板（Ｓ＞２．７８ｍ^２）を処理する場合には、差分値Ｖｄ_Ｓが小さくなってしまうことを確認できる。
このことから差分値Ｖｄ_Ｓに増幅率を乗算してＶｄ_０と同等の感度を得るためには、基準サイズのガラス基板Ｇの面積（２．７８ｍ^２）に対するプラズマ処理を行うガラス基板Ｇの面積Ｓ（ｍ^２）の面積比（面積比＝Ｓ／２．７８）を増幅率とすればよい。

さらにガラス基板Ｇの面積Ｓが大きく、基板剥がれが起こったときに取得される電圧測定値Ｖｍの変化量が小さい場合には、差分値Ｖｄに対して上述の増幅率（基準サイズに対するガラス基板Ｇの面積比）を乗算しても十分な大きさの差分値が得られないことがある。このような場合に前記面積比に対し、補正値（１〜１０倍）を乗算して増幅率として用いてもよい。例えば既述の面積比（＝Ｓ／２．７８）が３．６のとき、増幅率を１０倍に設定するということは、補正値としては約２．８倍が設定されていることになる。
この場合、しきい値としては、基準サイズのガラス基板Ｇにおいて基板剥がれを検出する際に用いるしきい値を設定することができる。
さらに電圧モニター部５は、電圧測定部５１にて取得した電圧測定値Ｖｍをそのまま制御部９へと出力することが可能であり、静電吸着電極３２に印加される直流電圧を直接、監視することができるようにもなっている。

プラズマ処理装置は、制御部９を備えている。この制御部９は、プログラム、メモリ、ＣＰＵを備えている。プログラムには、プラズマ処理装置を駆動し、ガラス基板Ｇのプラズマ処理を実行するように命令（ステップ群）が組み込まれている。さらにプログラムは、後述のフローチャートに従って、電圧のモニターを行い、基板Ｇの載置台３からの剥離の検出を実行するように命令が組み込まれている。制御部９のメモリには、既述のしきい値が記憶されており、増幅部５４から出力された差分増幅値Ｖａとの比較に利用される。

また後述するように、プラズマ処理装置の運転開始時にはソース電源７２が安定せず、電圧モニター部５による直流電圧の測定結果もその影響を受けてしまうおそれがある。そこで基板Ｇの載置台３からの剥離の検出を実行するにあたって、制御部９には、運転開始時に発生するこれらソース電力、バイアス電力の電力値の変動の判定基準値（変動範囲）が記憶されており、ソース電源７２から供給される電力値が、所定の変動範囲内の値であるか否かを判断できるように構成されている。また同様にバイアス電源７５から出力されるバイアス電力の変動範囲も記憶されており、バイアス電源７５から供給される電力値が、当該バイアス電力の変動範囲内の値であるか否かを判断できるように構成してもよい。

また制御部９は、直流電源４０に電圧設定値Ｖｓを出力して、直流電源４０から電圧設定値Ｖｓに対応する直流電圧を出力させると共に、電圧設定値Ｖｓを電圧レベル加工部５２に出力する。

続いてプラズマ処理装置の作用について、ガラス基板Ｇに対するエッチング処理を例に説明する。初めに、外部から進入した搬送アームと不図示の昇降ピンとの協働作用により、被処理基板であるガラス基板Ｇが載置台３に載置される。次いでゲートバルブ１２を閉じた後、載置台３とガラス基板Ｇとの間に伝熱ガスを供給する。また処理レシピなどに記載されている情報に基づき、制御部９から、３０００Ｖの電圧値を出力するための電圧設定値Ｖｓ、例えば２．５Ｖの電圧の信号が直流電源４０に入力される。これにより直流電源４０から静電吸着電極３２に３０００Ｖの直流電圧が印加される。この結果静電吸着電極３２と、ガラス基板Ｇと、が互いに引き付けあい、ガラス基板Ｇが載置台３に吸着保持される。次いで処理容器１０内に例えばＣＦ_４やＣｌ_２などのエッチングガスを含む処理ガスをシャワーヘッド２から供給すると共に、排気口１３から真空排気を行い処理容器１０内の圧力を所定の圧力に調整する。

その後ソース電源７２から整合器７１を介して誘導結合アンテナ７０にプラズマ生成用のソース電力を印加し、載置台３と、シャワーヘッド２との間に高周波の電界を発生させる。処理容器１０内に供給されている処理ガスは、載置台３と、シャワーヘッド２との間に発生する高周波の電界により励起され、処理ガスのプラズマが生成される。さらに続いてバイアス電源７５からサセプタ３３にバイアス電力を印加することで、処理容器１０内に生じたプラズマに含まれるイオンが載置台３に引き寄せられ、ガラス基板Ｇの被処理膜に対してエッチング処理が行われる。

図５は、載置台３からのガラス基板Ｇの剥離が発生していない場合、図６は、剥離が発生した場合におけるソース電力の電力値、バイアス電力の電力値、測定部位Ｄの直流電圧及び差分増幅値の経時変化を示すグラフである。この例では、時刻ｔ１にてソース電源７２をオンにしてソース電力を印加している。さらに時刻ｔ２にてバイアス電力を印加している。図５、図６に示すようにソース電力の電力値（ソース電力）と、バイアス電力の電力値（バイアス電力）とは、各々設定値に安定するまでの過渡期間の間、上昇、低下を繰り返した後、一定の値に安定している（図示の便宜上、図中には、ソース電力の上昇、低下を１サイクル分だけ記載してある）。またソース電源７２をオンにした直後の直流電源の電圧（直流電圧）は、これらソース電力やバイアス電力の変動の影響を受けて僅かに変動し、これに伴って差分増幅値も変動している。

次に、安定した後の各電力の挙動を確認すると、ガラス基板Ｇの剥離が発生せず、エッチング処理が、問題なく実行される場合には、各電力は一定値で安定した状態が継続する。しかしながら例えば図６の時刻ｔ４にてガラス基板Ｇの剥離が発生した例では、静電吸着電極３２側の直流電圧にて変動が発生している。この状態が継続してしまうと異常放電が発生（時刻ｔ５）してしまい、載置台３にダメージが及ぶおそれがある。そのためプラズマ処理を行っている間、電圧モニター部５から取得した差分増幅値Ｖａに基づくガラス基板Ｇの剥がれの監視を行う。

次いで、ガラス基板Ｇの剥離の監視を行う動作について説明する。図７は、ガラス基板Ｇの剥離の監視を実行するためのステップ群を示すフローチャートである。
既述のようにプラズマ処理を行うにあたって、まず時刻ｔ１にてソース電源７２がオンにされ、ソース電力の印加が開始される。さらに時刻ｔ２にてバイアス電源７５がオンにされ、バイアス電力の印加が開始される。その後図７に示すように制御部９により、ソース電力、バイアス電力の各測定値と、変動範囲との比較が行われ、ソース電力及びバイアス電力の出力が安定したか否かが判断される（ステップＳ１）。これらの電力が安定したと判断がされたときには（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、ソース電力やバイアス電力の変動の影響を受けて直流電圧が変動しない状態となったことが確認される。そこでその後の例えば図６中に示す時刻ｔ３において、電圧測定部５１による直流電圧の測定が開始され、電圧測定値Ｖｍが取得される（ステップＳ２）。

しかる後、時刻ｔ４において、載置台３上のガラス基板Ｇの一部の剥離が発生したとする。この結果、図８（ａ）に示すようにガラス基板Ｇと静電吸着電極３２との間の電圧が、例えば３０２０Ｖになったとする。このとき、電圧測定部５１からは、アナログ信号の電圧範囲（本例では０〜６Ｖ）に基づく電圧測定値Ｖｍを、差分値取得部５３に出力する。ここでは測定される電圧値が３０２０Ｖであることから、図８（ｂ）に示すように電圧測定値Ｖｍとして、例えば３．０２Ｖの電圧の信号が出力される。

一方、既述のように電圧設定値Ｖｓとして入力されるアナログ信号の電圧範囲は、０〜５Ｖの信号である。そこで、電圧レベル加工部５２にて電圧測定値Ｖｍの電圧レベルと電圧設定値Ｖｓの電圧レベルが揃えられる。３０００Ｖに対応する電圧設定値Ｖｓが２．５Ｖの電圧であることから、電圧レベル加工部５２にてこの値が１．２倍されて、３Ｖの信号に換算されて、差分値取得部５３に入力される。

差分値取得部５３においては、電圧測定値Ｖｍと、加工された電圧設定値Ｖｓ’と、の差分値Ｖｄが取得される（ステップＳ３）。ここでは、電圧測定値Ｖｍが３．０２Ｖ、加工された電圧設定値Ｖｓ’が３Ｖであることから、差分値Ｖｄは、０．０２Ｖになる（図８（ｃ））。

次いで差分値取得部５３にて取得された差分値Ｖｄは、増幅部５４に入力されて増幅される（ステップＳ４）。本実施の形態では、増幅部５４の増幅率は、１０倍であることから、図８（ｄ）に示すように差分増幅値Ｖａは、０．２Ｖとなる。

次いで差分増幅値Ｖａは、制御部９に出力され、差分増幅値Ｖａと、しきい値との比較がなされ（ステップＳ５）、差分増幅値Ｖａがしきい値の範囲である時には、差分増幅値Ｖａを更新するために電圧測定値Ｖｍの取得に戻る（ステップＳ５：Ｎｏ）。また差分増幅値Ｖａが、しきい値を越えている場合には（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、ソース電源７２及びバイアス電源７５に向けて電力の供給を停止する信号が出力される（ステップＳ６）。この結果、ソース電力及びバイアス電力の印加が停止されて（ステップＳ７）、処理容器１０内におけるプラズマ処理を停止する。なおステップＳ６にてソース電源７２、バイアス電源７５の一方のみを停止してもよい。特に、バイアス電源７５の一方のみを停止することで、真空容器１０内に処理ガスのプラズマを発生させたまま、ガラス基板Ｇと載置台３との間にプラズマが進入することを抑制することができる。

上述の動作により、載置台３からの剥離が発生した領域がガラス基板Ｇの一部であっても、ガラス基板Ｇと静電吸着電極３２との間に印加される直流電圧の僅かな上昇を差分増幅値Ｖａとして検出し、処理容器１０内で実施しているプラズマ処理を停止する。この結果、ガラス基板Ｇの剥離に伴う異常放電の発生を抑制することができる。

上述の実施の形態によれば、載置台３からのガラス基板Ｇの剥離を検出するプラズマ処理装置において、静電吸着電極３２に印加される直流電圧の電圧測定値Ｖｍと電圧設定値Ｖｓ’との差分値Ｖｄを増幅し差分増幅値Ｖａを取得している。そしてこの差分増幅値Ｖａとしきい値とを比較し、差分増幅値Ｖａがしきい値を超えている場合に、基板Ｇに対してプラズマ処理を行うため真空容器１０内に高周波電力を供給するソース電力及びバイアス電力の印加を停止する。そのためガラス基板Ｇが大型化して、直流電圧の変化が小さくなったときにも、ガラス基板Ｇの載置台３からの剥離を確実に検出して処理容器１０内における基板Ｇへのプラズマ処理を停止することができる。

しかしながら検出感度が高くなるとソース電力及びバイアス電力の印加を開始したときの変動の影響を受け、静電吸着電極３２に印加される直流電圧が変化し、ソース電源７２を誤停止させてしまうおそれがある。そこでソース電力やバイアス電力の印加開始後、これらの電力が安定した後、差分増幅値Ｖａに基づく基板Ｇの載置台３からの剥離の検出を開始する。これにより、上述の誤停止の発生を防ぐことができる。

さらにソース電力及びバイアス電力の印加を開始した後の変動の影響は、制御部９に出力される信号にもノイズとして影響を及ぼすことがある。
そこで上述の実施の形態では、直流電源４０、電圧測定部５１、差分値取得部５３及び増幅部５４を電源ユニット４００内に設け、差分増幅値Ｖａを、制御部９に出力している。このように電源ユニット４００にて、差分値Ｖｄを、例えば１０倍に増幅した後の差分増幅値Ｖａを制御部９に出力することで、制御部９に出力される信号（差分増幅値）へのノイズ影響を小さく抑えることができる。

なおここで、差分値Ｖｄを増幅する増幅率が大きすぎると、ガラス基板Ｇの剥離とは関係のないノイズなどが検出されてソース電力及びバイアス電力の停止の判断に利用されてしまうおそれがある。一方で、増幅率が小さすぎるとガラス基板Ｇの剥離の検出精度が低下するおそれがある。そこで、既述のように、増幅率（差分増幅値／差分値＝増幅率）は、面積が２．７８ｍ^２の基準サイズのガラス基板Ｇの面積と、プラズマ処理を行うガラス基板Ｇの面積Ｓとの面積比（Ｓ／２．７８）、を用いることが好ましい。さらに補正値として１〜１０倍を乗算することが好ましい。これらより増幅率は５〜２５倍程度であることが好ましい。

以上に検討したように、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

３ 載置台
９ 制御部
１０ 処理容器
３１ 誘電体層
３２ 静電吸着電極
４０ 直流電源
５１ 電圧測定部
５３ 差分値取得部
５４ 増幅部
７０ 誘導結合アンテナ
７２ ソース電源
７５ バイアス電源

Claims (9)

1. 基板に対してプラズマ処理を行うための真空容器内に設けられ、処理対象の基板が載置される載置台と、
   前記載置台に設けられた誘電体層内に配置され、前記載置台に載置された基板を静電吸着する静電吸着電極と、
   前記静電吸着電極に、予め設定された電圧設定値に対応する直流電圧を印加する直流電源と、
   前記真空容器内に処理ガスのプラズマを発生させ前記基板に対して供給するための高周波電力を供給する高周波電力供給部と、
   前記静電吸着電極に印加される直流電圧を測定する電圧測定部と、
   前記電圧測定部にて測定された直流電圧の測定値と、前記電圧設定値と、の差分に対応する差分値を取得する差分値取得部と、
   前記差分値取得部にて取得された差分値を増幅して増幅値を取得する増幅部と、
   前記増幅値と、当該増幅値に対して予め設定されたしきい値と、を比較し、前記増幅値が前記しきい値を超えた場合に、前記高周波電力供給部からの高周波電力の供給を停止するための制御信号を出力する制御部と、を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 前記高周波電力供給部は、前記真空容器内に処理ガスのプラズマを発生させるためのプラズマ形成部に対して高周波電力を供給するソース電力供給部と、前記載置台に対し、前記プラズマにより生成した処理ガスの活性種を、当該載置台に載置された基板に向けて引き込むためのバイアス電力を印加するバイアス電力供給部と、を備え、
   前記制御部は、前記ソース電力供給部から高周波電力を印加して真空容器内にプラズマを発生させるステップと、次いで前記バイアス電力供給部から、前記載置台にバイアス電力を印加するステップと、その後、高周波電力及びバイアス電力の電力値が予め設定した変動範囲内の値に安定した後、前記増幅値を利用した高周波電力の供給停止判断を開始するステップと、を実行する制御信号を出力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。
3. 前記直流電源と、前記電圧測定部と、前記差分値取得部と、前記増幅部とは、共通の電源ユニットに設けられ、
   前記電源ユニットから前記制御部に前記増幅値が出力されることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記電源ユニットからは、前記増幅値に加えて、前記電圧測定部にて測定された直流電圧が前記制御部に出力されることを特徴とする請求項３に記載のプラズマ処理装置。
5. 前記電圧設定値として入力されるアナログ信号の電圧範囲に基づく電圧レベルと、前記電圧測定値として出力されるアナログ信号の電圧範囲に基づく電圧レベルと、を揃えるための電圧レベル加工部を備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
6. 前記増幅部は、前記差分値に予め設定された増幅率を乗算することにより前記増幅値を取得し、
   前記増幅率は、面積が２．７８ｍ^２の基板を基準サイズの基板としたときに、プラズマ処理が行われる基板の面積Ｓ（ｍ^２）の基準サイズの基板の面積に対する面積比（面積比＝Ｓ／２．７８）を１〜１０倍した値に設定されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
7. 基板に対してプラズマ処理を行うための真空容器内に設けられた載置台に処理対象の基板を載置する工程と、
   前記載置台に設けられた誘電体層内に配置された静電吸着電極に対し、予め設定された電圧設定値に対応する直流電圧を出力して、前記載置台に載置された基板を静電吸着する工程と、
   前記真空容器内に処理ガスのプラズマを発生させ、基板に対して供給するための高周波電力を供給する工程と、
   前記静電吸着電極に印加される直流電圧を測定する工程と、
   前記直流電圧の測定値と、前記電圧設定値と、の差分に対応する差分値を取得する工程と、
   前記差分値を増幅して増幅値を取得する工程と、
   前記増幅値と、当該増幅値に対して予め設定されたしきい値と、を比較し、前記増幅値が前記しきい値を超えた場合に、前記高周波電力の供給を停止する工程と、を含むことを特徴とするプラズマ処理方法。
8. 前記プラズマを発生させるために高周波電力を供給する工程は、前記真空容器内に処理ガスのプラズマを発生させるためのプラズマ形成部に対して高周波電力を供給する工程と、その後、前記載置台に対し、前記プラズマにより生成した処理ガスの活性種を、当該載置台に載置された基板に向けて引き込むためのバイアス電力を印加する工程と、を含み、
   前記増幅値を利用した高周波電力の供給停止判断は、前記バイアス電力を印加する工程の後、実施することを特徴とする請求項７に記載のプラズマ処理方法。
9. 前記増幅値を取得する工程において、前記差分値に増幅率を乗算することにより増幅値を算出し、前記増幅値は、面積が２．７８ｍ^２の基板を基準基板としたときに、プラズマ処理が行われる基板の面積Ｓ（ｍ^２）の基準基板の面積に対する比率（比率＝Ｓ／２．７８）を１〜１０倍した値に設定されたものであることを特徴とする請求項７または８に記載のプラズマ処理方法。

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