JP2023121564A - プラズマ処理装置及びプログラム - Google Patents

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Abstract

【課題】適切なタイミングに基板の吸着力の低下を検知する。【解決手段】プラズマ処理装置は、静電電極１１１１ｂに供給された電圧により基板Ｗを吸着する静電チャック１１１１と、電圧を供給する直流電源５０と静電電極との間の給電線５２に配置され、静電電極への電圧の供給をオン及びオフするリレー回路５１と、プラズマ生成部と、制御部と、を有する。制御部は、静電電極に電圧を供給し、静電チャックの上面に基板を吸着させ、静電電極に供給される電圧が安定した後、リレー回路により静電電極への電圧の供給をオフし、静電電極をフローティング状態にさせ、静電電極に供給される電圧が安定した後、プラズマにより静電チャックに吸着されている基板の処理を開始させ、基板の処理を開始した後、リレー回路により静電電極への電圧の供給をオンして静電電極へ電圧を供給したときに給電線に流れる電流を取得し、該電流に基づき基板の吸着状態を判定する。【選択図】図５

Description

本開示は、プラズマ処理装置及びプログラムに関する。
例えば、特許文献１は、静電チャックにより基板を吸着保持後、ガスを静電チャックプレートと基板との間の隙間に導入し、その隙間の圧力をモニタすることで基板の吸着不良を検知することを提案する。
特開平１１－８７４８０号公報
本開示は、適切なタイミングに基板の吸着力の低下を検知できる技術を提供する。
本開示の一の態様によれば、プラズマ処理チャンバに収容され、静電電極を有し、前記静電電極に供給された電圧により基板を吸着する静電チャックと、前記静電電極に電圧を供給する直流電源と、前記直流電源と前記静電電極との間の給電線に配置され、前記静電電極への電圧の供給をオン及びオフするリレー回路と、前記プラズマ処理チャンバの内部にてプラズマを生成するプラズマ生成部と、制御部と、を有し、前記制御部は、（ａ）前記静電電極に電圧を供給し、前記静電チャックの上面に基板を吸着させることと、（ｂ）前記静電電極に供給される電圧が安定した後、前記リレー回路により前記静電電極への電圧の供給をオフし、前記静電電極をフローティング状態にすることと、（ｃ）前記静電電極に供給される電圧が安定した後、プラズマにより前記静電チャックに吸着されている前記基板の処理を開始することと、（ｄ）前記基板の処理を開始した後、前記リレー回路により前記静電電極への電圧の供給をオンして前記静電電極へ電圧を供給したときに前記給電線に流れる電流を取得することと、（ｅ）前記電流に基づき前記基板の吸着状態を判定する、ことを制御する、プラズマ処理装置が提供される。
一の側面によれば、適切なタイミングに基板の吸着力の低下を検知できる。
一実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す図。 基板を吸着させる際の等価回路の一例を示す図。 一実施形態に係るプラズマ処理時の等価回路の一例を示す図。 一実施形態に係るリレー回路の使用回数と絶縁抵抗値の経時変化の一例を示す図。 一実施形態に係る吸着力の経時低下のモニタ方法を説明するための図。 一実施形態に係るリレー回路のフローティング時間と漏れ電荷量、電荷漏れ率、Ｈｅガス漏れ量の一例を示す図。 第１実施形態に係るモニタ方法の一例を示すフローチャート。 第２実施形態に係るモニタ方法の一例を示すフローチャート。 第３実施形態に係るモニタ方法の一例を示すフローチャート。 第４実施形態に係るモニタ方法の一例を示すフローチャート。
以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
本明細書において平行、直角、直交、水平、垂直、上下、左右などの方向には、各実施形態の効果を損なわない程度のずれが許容される。角部の形状は、直角に限られず、弓状に丸みを帯びてもよい。平行、直角、直交、水平、垂直、円、一致には、略平行、略直角、略直交、略水平、略垂直、略円、略一致が含まれてもよい。
［プラズマ処理装置］
以下に、プラズマ処理装置の構成例について説明する。図１は、容量結合型のプラズマ処理装置の構成例を説明するための図である。
プラズマ処理装置１は、容量結合型のプラズマ処理装置であり、制御部２を含む。プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０、ガス供給部２０、電源３０及び排気システム４０を含む。また、プラズマ処理装置１は、基板支持部１１及びガス導入部を含む。ガス導入部は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理チャンバ１０内に導入するように構成される。ガス導入部は、シャワーヘッド１３を含む。基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０内に配置される。シャワーヘッド１３は、基板支持部１１の上方に配置される。一実施形態において、シャワーヘッド１３は、プラズマ処理チャンバ１０の天部（ｃｅｉｌｉｎｇ）の少なくとも一部を構成する。プラズマ処理チャンバ１０は、シャワーヘッド１３、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０ａ及び基板支持部１１により規定されたプラズマ処理空間１０ｓを有する。プラズマ処理チャンバ１０は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓに供給するための少なくとも１つのガス供給口と、プラズマ処理空間からガスを排出するための少なくとも１つのガス排出口とを有する。プラズマ処理チャンバ１０は接地される。シャワーヘッド１３及び基板支持部１１とプラズマ処理チャンバ１０の筐体とは電気的に絶縁される。
基板支持部１１は、本体部１１１及びリングアセンブリ１１２を含む。本体部１１１は、基板Ｗを支持するための中央領域１１１ａと、リングアセンブリ１１２を支持するための環状領域１１１ｂとを有する。ウェハは基板Ｗの一例である。本体部１１１の環状領域１１１ｂは、平面視で本体部１１１の中央領域１１１ａを囲んでいる。基板Ｗは、本体部１１１の中央領域１１１ａ上に配置され、リングアセンブリ１１２は、本体部１１１の中央領域１１１ａ上の基板Ｗを囲むように本体部１１１の環状領域１１１ｂ上に配置される。従って、中央領域１１１ａは、基板Ｗを支持するための基板支持面とも呼ばれ、環状領域１１１ｂは、リングアセンブリ１１２を支持するためのリング支持面とも呼ばれる。
一実施形態において、本体部１１１は、基台１１１０及び静電チャック１１１１を含む。基台１１１０は、導電性部材を含む。基台１１１０の導電性部材は下部電極として機能し得る。静電チャック１１１１は、基台１１１０の上に配置される。静電チャック１１１１は、セラミック部材１１１１ａとセラミック部材１１１１ａ内に配置される静電電極１１１１ｂとを含む。セラミック部材１１１１ａは、中央領域１１１ａを有する。一実施形態において、セラミック部材１１１１ａは、環状領域１１１ｂも有する。なお、環状静電チャックや環状絶縁部材のような、静電チャック１１１１を囲む他の部材が環状領域１１１ｂを有してもよい。この場合、リングアセンブリ１１２は、環状静電チャック又は環状絶縁部材の上に配置されてもよく、静電チャック１１１１と環状絶縁部材の両方の上に配置されてもよい。また、後述するＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電源３１及び／又はＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）電源３２に結合される少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極がセラミック部材１１１１ａ内に配置されてもよい。この場合、少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極が下部電極として機能する。後述するバイアスＲＦ信号及び／又はＤＣ信号が少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極に供給される場合、ＲＦ／ＤＣ電極はバイアス電極とも呼ばれる。なお、基台１１１０の導電性部材と少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極とが複数の下部電極として機能してもよい。また、静電電極１１１１ｂが下部電極として機能してもよい。従って、基板支持部１１は、少なくとも１つの下部電極を含む。
リングアセンブリ１１２は、１又は複数の環状部材を含む。一実施形態において、１又は複数の環状部材は、１又は複数のエッジリングと少なくとも１つのカバーリングとを含む。エッジリングは、導電性材料又は絶縁材料で形成され、カバーリングは、絶縁材料で形成される。
また、基板支持部１１は、静電チャック１１１１、リングアセンブリ１１２及び基板のうち少なくとも１つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、伝熱媒体、流路１１１０ａ、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路１１１０ａには、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。一実施形態において、流路１１１０ａが基台１１１０内に形成され、１又は複数のヒータが静電チャック１１１１のセラミック部材１１１１ａ内に配置される。また、基板支持部１１は、基板Ｗの裏面と中央領域１１１ａとの間の間隙に伝熱ガスを供給するように構成された伝熱ガス供給部を含んでもよい。例えば、伝熱ガス供給部は、本体部１１１を貫通する伝熱ガス供給ライン５７から基板Ｗの裏面と中央領域１１１ａとの間の間隙に伝熱ガスの一例であるＨｅガスを供給する。
シャワーヘッド１３は、ガス供給部２０からの少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓ内に導入するように構成される。シャワーヘッド１３は、少なくとも１つのガス供給口１３ａ、少なくとも１つのガス拡散室１３ｂ、及び複数のガス導入口１３ｃを有する。ガス供給口１３ａに供給された処理ガスは、ガス拡散室１３ｂを通過して複数のガス導入口１３ｃからプラズマ処理空間１０ｓ内に導入される。また、シャワーヘッド１３は、少なくとも１つの上部電極を含む。なお、ガス導入部は、シャワーヘッド１３に加えて、側壁１０ａに形成された１又は複数の開口部に取り付けられる１又は複数のサイドガス注入部（ＳＧＩ：Ｓｉｄｅ Ｇａｓ Ｉｎｊｅｃｔｏｒ）を含んでもよい。
ガス供給部２０は、少なくとも１つのガスソース２１及び少なくとも１つの流量制御器２２を含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスを、それぞれに対応のガスソース２１からそれぞれに対応の流量制御器２２を介してシャワーヘッド１３に供給するように構成される。各流量制御器２２は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスの流量を変調又はパルス化する１又はそれ以上の流量変調デバイスを含んでもよい。
電源３０は、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介してプラズマ処理チャンバ１０に結合されるＲＦ電源３１を含む。ＲＦ電源３１は、少なくとも１つのＲＦ信号（ＲＦ電力）を少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に供給するように構成される。これにより、プラズマ処理空間１０ｓに供給された少なくとも１つの処理ガスからプラズマが形成される。従って、ＲＦ電源３１は、プラズマ処理チャンバ１０において１又はそれ以上の処理ガスからプラズマを生成するように構成されるプラズマ生成部の少なくとも一部として機能し得る。また、バイアスＲＦ信号を少なくとも１つの下部電極に供給することにより、基板Ｗにバイアス電位が発生し、形成されたプラズマ中のイオン成分を基板Ｗに引き込むことができる。
一実施形態において、ＲＦ電源３１は、第１のＲＦ生成部３１ａ及び第２のＲＦ生成部３１ｂを含む。第１のＲＦ生成部３１ａは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に結合され、プラズマ生成用のソースＲＦ信号（ソースＲＦ電力）を生成するように構成される。一実施形態において、ソースＲＦ信号は、１０ＭＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第１のＲＦ生成部３１ａは、異なる周波数を有する複数のソースＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のソースＲＦ信号は、少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に供給される。
第２のＲＦ生成部３１ｂは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して少なくとも１つの下部電極に結合され、バイアスＲＦ信号（バイアスＲＦ電力）を生成するように構成される。バイアスＲＦ信号の周波数は、ソースＲＦ信号の周波数と同じであっても異なっていてもよい。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、ソースＲＦ信号の周波数よりも低い周波数を有する。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、１００ｋＨｚ～６０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第２のＲＦ生成部３１ｂは、異なる周波数を有する複数のバイアスＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のバイアスＲＦ信号は、少なくとも１つの下部電極に供給される。また、種々の実施形態において、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。
また、電源３０は、プラズマ処理チャンバ１０に結合されるＤＣ電源３２を含んでもよい。ＤＣ電源３２は、第１のＤＣ生成部３２ａ及び第２のＤＣ生成部３２ｂを含む。一実施形態において、第１のＤＣ生成部３２ａは、少なくとも１つの下部電極に接続され、第１のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第１のバイアスＤＣ信号は、少なくとも１つの下部電極に印加される。一実施形態において、第２のＤＣ生成部３２ｂは、少なくとも１つの上部電極に接続され、第２のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第２のＤＣ信号は、少なくとも１つの上部電極に印加される。
種々の実施形態において、第１及び第２のＤＣ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。この場合、電圧パルスのシーケンスが少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に印加される。電圧パルスは、矩形、台形、三角形又はこれらの組み合わせのパルス波形を有してもよい。一実施形態において、ＤＣ信号から電圧パルスのシーケンスを生成するための波形生成部が第１のＤＣ生成部３２ａと少なくとも１つの下部電極との間に接続される。従って、第１のＤＣ生成部３２ａ及び波形生成部は、電圧パルス生成部を構成する。第２のＤＣ生成部３２ｂ及び波形生成部が電圧パルス生成部を構成する場合、電圧パルス生成部は、少なくとも１つの上部電極に接続される。電圧パルスは、正の極性を有してもよく、負の極性を有してもよい。また、電圧パルスのシーケンスは、１周期内に１又は複数の正極性電圧パルスと１又は複数の負極性電圧パルスとを含んでもよい。なお、第１及び第２のＤＣ生成部３２ａ，３２ｂは、ＲＦ電源３１に加えて設けられてもよく、第１のＤＣ生成部３２ａが第２のＲＦ生成部３１ｂに代えて設けられてもよい。
排気システム４０は、例えばプラズマ処理チャンバ１０の底部に設けられたガス排出口１０ｅに接続され得る。排気システム４０は、圧力調整弁及び真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁によって、プラズマ処理空間１０ｓ内の圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。
制御部２は、本開示において述べられる種々の工程をプラズマ処理装置１に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部２は、ここで述べられる種々の工程を実行するようにプラズマ処理装置１の各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御部２の一部又は全てがプラズマ処理装置１に含まれてもよい。制御部２は、処理部２ａ１、記憶部２ａ２及び通信インターフェース２ａ３を含んでもよい。制御部２は、例えばコンピュータ２ａにより実現される。処理部２ａ１は、記憶部２ａ２からプログラムを読み出し、読み出されたプログラムを実行することにより種々の制御動作を行うように構成され得る。このプログラムは、予め記憶部２ａ２に格納されていてもよく、必要なときに、媒体を介して取得されてもよい。取得されたプログラムは、記憶部２ａ２に格納され、処理部２ａ１によって記憶部２ａ２から読み出されて実行される。媒体は、コンピュータ２ａに読み取り可能な種々の記憶媒体であってもよく、通信インターフェース２ａ３に接続されている通信回線であってもよい。処理部２ａ１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であってもよい。記憶部２ａ２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェース２ａ３は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信回線を介してプラズマ処理装置１との間で通信してもよい。
［基板の吸着処理］
基板Ｗにプラズマ処理を施す前に基板の吸着処理が行われる。基板Ｗがプラズマ処理チャンバ１０内に搬入され、静電チャック１１１１の上面に配置される。また、ガス供給部２０からシャワーヘッド１３を介してプラズマ処理空間１０ｓ内にガスが供給され、ＲＦ電源３１から基板支持部１１の導電性部材、シャワーヘッド１３の導電性部材、またはその両方にＲＦ信号が供給される。なお、基板の吸着処理時にプラズマ処理空間１０ｓ内に供給されるアルゴンガス等の不活性ガスにより、プラズマ処理空間１０ｓ内にプラズマが生成される。
この状態で吸着処理が実行され、基板Ｗが基板支持面１１１ａに吸着される。図２に基板を吸着させる際の等価回路の一例を示す。図２に示すように、吸着処理では直流電源５０から静電電極１１１１ｂに電圧が印加され、プラズマを介して閉回路が形成される。基板Ｗと静電電極１１１１ｂとの間には、誘電体の静電チャック１１１１により容量Ｃ０の容量成分１１５が存在する。電荷Ｑ０は、このとき容量成分１１５に溜まる電荷であり、Ｑ０＝Ｃ０Ｖ０で示される。
基板Ｗには、ＲＦ信号の主にバイアスＲＦ信号に応じてバイアスＲＦ信号の電圧が負のときにはバイアスＲＦ信号の電圧が正のときよりも電圧が負に大きくなる自己バイアスＶｄｃ０が発生する。発生する自己バイアスＶｄｃ０が大きすぎると、イオンの引き込みが強くなり吸着処理で基板Ｗがダメージを受ける場合がある。そのため、吸着処理では、自己バイアスＶｄｃ０が小さい、弱いプラズマが生成される。
直流電源５０から静電電極１１１１ｂに供給される吸着時の電圧をＶ０とすると、容量成分１１５により基板Ｗと静電電極１１１１ｂとの間に発生する静電気力Ｆ０は自己バイアスＶｄｃ０がＶ０に対して無視できるほど小さい。このため、例えば下記の式（１）のように表される。
Ｆ０＝ｋ（Ｃ０Ｖ０／ｒ）２・・・（１）
式（１）においてｋは定数であり、ｒは基板Ｗの裏面と静電電極１１１１ｂとの間の距離である。なお、静電電極１１１１ｂに供給される電圧Ｖ０は、静電気力Ｆ０が予め定められた大きさとなるように予め設定された吸着時の直流電圧である。
基板Ｗを吸着した後に処理ガスを供給し、吸着時よりも強い処理ガスのプラズマにより基板Ｗにプラズマ処理を実行した場合、図３に示すように、吸着処理における自己バイアスＶｄｃ０よりも大きな自己バイアスＶｄｃ１が発生する。また、基板Ｗのプラズマ処理が開始されると、プラズマの影響を受けて基板Ｗと基板支持面１１１ａとの間の吸着状態が変化し、基板Ｗと静電電極１１１１ｂとの間の容量成分１１５の容量がＣ０からＣ１に変化する。また、基板Ｗのプラズマ処理が開始されると、プラズマの影響を受けて基板Ｗの温度や静電チャック１１１１の表面の状態が変化し、基板Ｗと基板支持面１１１ａとの接触面の状態が変化する。これにより、基板Ｗと静電電極１１１１ｂとの間に容量Ｃ２の容量成分１１６や抵抗値Ｒｃの抵抗成分１１７が発生する。
容量成分１１５に溜まる電荷Ｑ１、容量成分１１６に溜まる電荷Ｑ２は、例えば下記の式（２）のように表される。なお、プラズマ処理中の容量成分１１５の容量Ｃ１は、吸着処理時の容量成分１１５の容量Ｃ０とほぼ同じ大きさである。
Ｑ１＋Ｑ２＝Ｃ１（Ｖ０＋Ｖｄｃ１）＋Ｃ２（Ｖ０＋Ｖｄｃ１）・・・（２）
ここで、吸着処理時に容量成分１１５に溜まる電荷Ｑ０はＣ０Ｖ０であるため、上記の式（２）を参照すると、プラズマ処理時には、自己バイアスＶｄｃ１の影響により、吸着処理時に溜まる電荷Ｑ０よりも大きな電荷Ｑ１およびＱ２が基板Ｗに溜まっている。これにより、プラズマ処理中にプラズマ処理空間１０ｓ内で発生したパーティクルが基板Ｗに引き寄せられやすくなる。
また、容量成分１１５および容量成分１１６により基板Ｗと静電電極１１１１ｂとの間に発生する静電気力Ｆは、例えば下記の式（３）のように表される。
Ｆ＝Ｆ１＋Ｆ２
＝ｋ（Ｃ１（Ｖ０＋Ｖｄｃ１）／ｒ）２＋ｋ（Ｃ２（Ｖ０＋Ｖｄｃ１）／ｒ）２・・・（３）
ここで、容量成分１１６の容量Ｃ２は、容量成分１１５の容量がＣ１に対して無視できるほど小さいため、基板Ｗと静電電極１１１１ｂとの間に発生する静電気力Ｆは、例えば下記の式（４）のように近似できる。
Ｆ≒ｋ（Ｃ１（Ｖ０＋Ｖｄｃ１）／ｒ）２・・・（４）
上記式（４）と前述の式（１）とを比較すると、吸着後の基板Ｗのプラズマ処理時の静電気力Ｆは、自己バイアスＶｄｃ１の影響により、吸着処理時の静電気力Ｆ０よりも大きくなっている。そのため、基板Ｗのプラズマ処理時に、基板Ｗと静電電極１１１１ｂ（静電チャック１１１１）との間の吸着力が過大になっていると考えられる。なお、自己バイアスＶｄｃ１は、プラズマ処理の状態により変動するため、自己バイアスＶｄｃ１を加味した大きさの電圧Ｖ０を予め正確に設定することは難しい。
基板Ｗと静電チャック１１１１との間の吸着力が過大になると、基板Ｗと基板支持面１１１ａとの間の摩擦力が大きくなる。これにより、基板Ｗと基板支持面１１１ａとの間の熱膨張率の差に伴って基板Ｗと基板支持面１１１ａとの間の摩擦により発生するパーティクルの量が増加する。加えて、静電チャック１１１１の使用温度が上がると吸着力が増大し、更に発生するパーティクルの量が増加する。また、基板Ｗと基板支持面１１１ａとの間の吸着力が過大になると、プラズマ処理後の基板Ｗをリフトピン等により基板支持面１１１ａから離す場合に、基板Ｗが跳ね上がったり割れたりする場合がある。
そこで、本実施形態に係る吸着処理では、静電電極１１１１ｂと直流電源５０との間の給電線５２に配置されたリレー回路５１により静電電極１１１１ｂへの電圧の供給をオン及びオフする。リレー回路５１のスイッチ５１ａがオン（接続状態）にされることにより、直流電源５０が静電電極１１１１ｂに接続され、予め設定された大きさの直流電圧Ｖ０がリレー回路５１及び給電線５２を介して直流電源５０から静電電極１１１１ｂに供給される。これにより、基板Ｗが静電チャック１１１１に吸着される。
吸着処理において静電チャック１１１１の静電電極１１１１ｂに供給される電圧が安定した後に、リレー回路５１のスイッチ５１ａがオフ（オープン状態）にされ、プラズマ処理が実行される。図３に一実施形態に係るプラズマ処理時の等価回路の一例を示す。スイッチ５１ａがオフにされることにより、静電電極１１１１ｂはフローティング状態となる。
プラズマ処理中の静電電極１１１１ｂの電圧をＶａとすると、電圧Ｖａは例えば下記の式（５）のように表される。
Ｖａ＝Ｖ０－Ｖｄｃ１・・・（５）
図３の状態で容量成分１１５および容量成分１１６により基板Ｗと静電電極１１１１ｂとの間に発生する静電気力Ｆ'は、例えば下記の式（６）のように表される。
Ｆ'＝ｋ（Ｃ１（Ｖａ＋Ｖｄｃ１）／ｒ）２＋ｋ（Ｃ２（Ｖａ＋Ｖｄｃ１）／ｒ）２・・・（６）
ここで、容量成分１１６の容量Ｃ２は、容量成分１１５の容量がＣ１に対して無視できるほど小さいため、基板Ｗと静電電極１１１１ｂとの間に発生する静電気力Ｆ'は、例えば下記の式（７）のように近似できる。
Ｆ'≒ｋ（Ｃ１（Ｖａ＋Ｖｄｃ１）／ｒ）２＝ｋ（Ｃ１Ｖ０／ｒ）２・・・（７）
容量成分１１５の容量Ｃ１は、吸着処理時の容量成分１１５の容量Ｃ０とほぼ同じである。そのため、上記の式（１）および式（７）を参照すると、プラズマ処理時であっても、基板Ｗには、自己バイアスＶｄｃ１の大きさに関わらず、吸着処理時に基板Ｗと静電電極１１１１ｂとの間に発生する静電気力Ｆ０と同等の静電気力Ｆ'が発生する。
このように、本実施形態では、プラズマ処理時にリレー回路５１のスイッチ５１ａがオフにされ、静電電極１１１１ｂがフローティング状態となることにより、プラズマ処理中において基板Ｗと電極１１１１ｈとの間に過剰な静電気力が発生することが抑制される。これにより、基板Ｗと基板支持面１１１ａとの間の摩擦力の増大が抑制され、基板Ｗと基板支持面１１１ａとの間の摩擦により発生するパーティクルが抑制される。
しかしながら、静電電極１１１１ｂをフローティング状態としている間に基板Ｗの吸着力が低下することがわかった。図４は、一実施形態に係るリレー回路５１の使用回数と絶縁抵抗値の経時変化の一例を示す図である。リレー回路５１は、絶縁体から形成されたリレーボックス５１ｂを有する（図３参照）。図４の横軸のリレー使用回数は、リレー回路５１をオン及びオフする回数であり、縦軸のリレー絶縁抵抗値は、リレーボックス５１ｂを形成する絶縁体の抵抗値である。
図４によれば、リレーボックス５１ｂの絶縁抵抗値はリレー回路５１の使用回数が増える程下がっていく現象がみられる。これは、リレー回路５１の使用回数が増える程にリレーボックス５１ｂが劣化し、リレーボックス５１ｂの絶縁性が弱くなり、リレーボックス５１ｂとグランドとの電位差によってリレーボックス５１ｂから直接グランド側に電荷が流れていることを意味する。これにより、基板Ｗと静電電極１１１１ｂとの間の電荷が漏れ、基板Ｗと静電電極１１１１ｂとの間に発生する引力である吸着力が低下する。
吸着力が基板Ｗの吸着維持下限値を下回ると、基板Ｗの裏面に供給されるＨｅガスによる基板Ｗの裏面の圧力によって基板Ｗがはねて破損するおそれがある。このため、従来から吸着力をモニタする手法が提案されている。例えば、基板Ｗの裏面に供給されるＨｅガスの漏れ量を測定し、漏れ量が閾値を超えると吸着力が低下していると判定する手法がある。しかしながら、この手法では、Ｈｅガスの供給により基板Ｗの裏面と静電チャック１１１１との間の圧力が吸着力よりも大きくなるとＨｅガスの漏れ量が急激に増大する。この結果、基板Ｗがはねて破損するリスクを回避できないことがある。すなわち、Ｈｅガスの漏れ量が急激に増大する前に、基板Ｗと静電電極１１１１ｂとの間に発生する吸着力が低下していることを検知することが重要である。
そこで、本実施形態では、給電線５２に流れる電流をモニタすることで、電荷の漏れ量又は電荷の漏れ率に基づき、リレー回路５１の劣化状態を判定でき、これにより、基板Ｗの吸着状態を判定し、基板Ｗと静電電極１１１１ｂとの間に発生する吸着力の低下を検知する。この検知結果に基づき、例えば基板Ｗがはねて破損するまで吸着力が低下する前に基板Ｗの処理を停止する等、必要な対応が可能になる。
［吸着力の経時変化モニタ方法］
次に、本実施形態に係る吸着処理、基板処理及び除電処理のシーケンスにおける吸着力の経時変化をモニタする方法について、図５を参照しながら説明する。図５は、一実施形態に係るリレー回路５１の使用状態と吸着力の経時低下のモニタ方法を説明するための図である。
図５に示す処理は、（１）準備処理（期間Ｔ１）及び吸着処理（期間Ｔ２）、（２）基板処理（期間Ｔ３）、（３）除電処理（期間Ｔ４）の順に行う。このときに電流計Ａが測定した給電線５２に流れる電流ｉの測定結果及び電圧計Ｖが測定した直流電源５０から出力された電圧Ｖｐの測定結果の一例を示す。図５下の（ａ）～（ｃ）には、（１）準備処理及び吸着処理、（２）基板処理、（３）除電処理におけるリレー回路５１のオン及びオフ状態及び電流ｉを測定する電流計Ａ及び電圧Ｖｐを測定する電圧計Ｖの配置を示す。
（１）準備処理及び吸着処理
期間Ｔ１は、吸着処理の準備期間であり、ＲＦ電源３１から基板支持部１１の導電性部材、シャワーヘッド１３の導電性部材、またはその両方にＲＦ信号が供給される。また、ガス供給部２０から、プラズマ処理空間１０ｓ内にアルゴンガス等の不活性ガスが供給される。これにより、プラズマ処理空間１０ｓ内に不活性ガスのプラズマが生成される。
期間Ｔ２の吸着処理では、時刻ｔ０に直流電源５０がオン状態となる。このときリレー回路５１はオン状態であり（図５（ａ）参照）、静電電極１１１１ｂに直流電圧Ｖｐが印加される。なお、期間Ｔ１及び期間Ｔ２は基板Ｗの裏面にＨｅガスは供給されていない。
このとき電圧が０からＶｐへ変化することにより、直流電源５０と静電電極１１１１ｂとを接続する給電線５２に直流電流ｉが流れる。電流計Ａは、電流ｉを測定し、電流ｉの変化をモニタする。図５の例では、電流計Ａが測定した電流ｉは、時刻ｔ０から時刻ｔ１まで瞬時流れ、時刻ｔ１後は０になる。このとき静電電極１１１１ｂと基板Ｗとの間に発生する吸着力の程度を示す吸着電荷量は、時刻ｔ０から時刻ｔ１に流れる電流ｉを積分することで算出される。吸着電荷量は、時刻ｔ０から時刻ｔ１の間に静電チャック１１１１に導入される電荷量である。
（２）基板処理
期間Ｔ２において静電電極１１１１ｂに供給される電圧が安定した後、期間Ｔ３において基板処理が行われる。期間Ｔ３は、基板Ｗをプラズマ処理（基板処理ともいう。）する期間であり、引き続きＲＦ電源３１から基板支持部１１の導電性部材、シャワーヘッド１３の導電性部材、またはその両方にＲＦ信号が供給される。また、ガス供給部２０から、プラズマ処理空間１０ｓ内に処理ガスが供給される。これにより、プラズマ処理空間１０ｓ内に処理ガスのプラズマが生成される。
期間Ｔ３の基板処理では、直流電源５０のオン状態を維持したまま、時刻ｔ２にリレー回路５１がオン状態からオフ状態に切り替えられ（図５（ｂ）参照）、リレー回路５１がフローティング状態となる。また、時刻ｔ２に基板Ｗの裏面へＨｅガスの供給が開始される。期間Ｔ３の間、Ｈｅガスの供給が続けられる。期間Ｔ３では、電流計Ａが測定する電流ｉは０である。
（３）除電処理
期間Ｔ４は、除電処理が行われる期間である。基板Ｔ４では、引き続きＲＦ電源３１から基板支持部１１の導電性部材、シャワーヘッド１３の導電性部材、またはその両方にＲＦ信号が供給される。また、ガス供給部２０から、プラズマ処理空間１０ｓ内にアルゴンガス等の不活性ガスが供給される。これにより、プラズマ処理空間１０ｓ内に不活性ガスのプラズマが生成される。
直流電源５０のオン状態を維持したまま、時刻ｔ３にリレー回路５１がオフ状態からオン状態に切り替えられる（図５（ｃ）参照）。このようにして期間Ｔ４はリレー回路５１のスイッチ５１ａの接続により再び直流電源５０から静電電極１１１１ｂへ電圧Ｖｐが供給される。また、時刻ｔ３に基板Ｗの裏面へのＨｅガスの供給が停止され、基板Ｗ裏面のＨｅガスを真空引きにしてＨｅガスの圧力を０にした後、基板Ｗを静電チャック１１１１から剥がし、プラズマ処理チャンバ１０から搬出する。
時刻ｔ３にリレー回路５１がオフ状態からオン状態に切り替えられたとき、給電線５２に電流ｉが流れる。図５の例では、電流計Ａが測定した電流ｉは、時刻ｔ３から時刻ｔ４まで瞬時流れ、時刻ｔ４後は０になる。ここで流れる電流ｉは、期間Ｔ３にリレー回路５１がフローティング状態の間にリレーボックス５１ｂの劣化に応じてリレーボックス５１ｂからグランド側に漏れた電荷（漏れ電荷量）である。換言すれば、ここで流れる電流ｉは、静電電極１１１１ｂが失った電荷を補うために給電線５２を流れた電流である。
よって、期間Ｔ３において生じた漏れ電荷量は、時刻ｔ３から時刻ｔ４に流れる電流ｉを積分することで算出される。漏れ電荷量は、時刻ｔ３から時刻ｔ４の間に静電チャック１１１１に補充される電荷量である。
吸着力の経時変化をモニタする方法としては、吸着時に導入された電荷量である吸着電荷量を基準電荷量として、基準電荷量に対する除電時に補充された電荷量である漏れ電荷量の比を算出することで、基準電荷量に対する電荷の漏れ量が算出できる。これにより、吸着力の経時低下をモニタし、基板Ｗの吸着状態を判定することができる。また、本モニタの際の基板Ｗ間差、及びプラズマ処理装置１の機差を低減できる。以下、吸着電荷量（基準電荷量）に対する漏れ電荷量の比を「電荷漏れ率」ともいう。
電流ｉの積分値は、電流ｉの最大値と相関を持つ。よって、吸着力の経時変化をモニタする他の方法としては、吸着時に測定された電流ｉの最大値に対する除電時に測定された電流ｉの最大値の比を算出することで、電荷の漏れ量を算出してもよい。これによっても吸着力の経時低下をモニタし、基板Ｗの吸着状態を判定することができ、また、本モニタの際の基板Ｗ間差、及びプラズマ処理装置１の機差を低減できる。以下、吸着時に測定された電流ｉの最大値に対する除電時に測定された電流ｉの最大値の比を「電流漏れ率」ともいう。
吸着力の経時変化をモニタする他の方法としては、除電時に測定された電流ｉの積分値、又は除電時に測定された電流ｉの最大値を「漏れ電荷量」としてもよい。これによっても吸着力の経時低下をモニタし、基板Ｗの吸着状態を判定することができる。
図６（ａ）は、除電時に測定された電流ｉの積分値を漏れ電荷量として、横軸のリレー回路５１のフローティング時間に対する漏れ電荷量を縦軸に示したものである。図６（ｂ）は、横軸のリレー回路５１のフローティング時間に対する電荷漏れ率を縦軸に示したものである。フローティング時間は、リレー回路５１のスイッチ５１ａをオフ状態にしている時間であり、複数の基板を処理している場合には、複数の基板を順次処理した際のスイッチ５１ａをオフ状態にしている時間の合計時間である。図６（ａ）及び（ｂ）のいずれも、リレー回路５１のフローティング時間に比例して漏れ電荷量及び電荷漏れ率が増加し、静電チャック１１１１における吸着力の低下の経時変化をモニタできている。なお、測定精度は、若干電荷漏れ率の方が漏れ電荷量よりも高くなっている。
一方、図６（ｃ）は、横軸のリレー回路５１のフローティング時間に対するＨｅガスの漏れ量を縦軸に示したものである。図６（ｃ）のＡに示すように、Ｈｅガスの漏れ量は、基板Ｗと静電チャック１１１１との間から漏れるＨｅガスの流量であり、フローティング時間に比例することなく、あるとき急激に増加している。よって、Ｈｅガスの漏れ量をモニタする方法では、基板Ｗが跳ねる前に適切なタイミングに基板の吸着力の低下を検知できず、Ｈｅガスの漏れ量が急激に増加した瞬間に基板Ｗがはねて破損するリスクがある。
以上から、図６（ａ）～（ｂ）の閾値を、漏れ電荷量及び電荷漏れ率に対応してそれぞれ、Ｈｅガスが漏れて基板が跳ねる前の値に設定し、吸着維持下限値として予め設定しておく。これにより、漏れ電荷量等と閾値との関係から基板Ｗの吸着状態を判定することができる。これにより、Ｈｅガスの漏れ量が増加して基板Ｗが跳ねて破損する前の適切なタイミングに基板Ｗの吸着力の低下を検知できる。これにより、リレー回路５１の適切な交換時期を見極めることができる。また、吸着不良を回避するために漏れ電荷量等が閾値を超えたら基板処理を停止する等、適切な対処が可能になる。
電流ｉの測定は、基板Ｗのプラズマ処理毎に毎回（１枚ずつ）行うことが望ましい。これにより、基板Ｗが跳ねて破損することを防止できる。ただし、基板を１枚ずつ処理する装置において、１枚置きに電流ｉを測定してもよいし、毎ロットに１回電流ｉを測定してもよいし、その他のタイミングに測定してもよい。なお、電荷漏れ率及び電流漏れ率を算出する場合、図５の時刻ｔ０～ｔ１及び時刻ｔ３～ｔ４の電流ｉの測定は必須である。一方、「漏れ電荷量」を算出する場合、図５の時刻ｔ３～ｔ４の電流ｉの測定は必須であるが、時刻ｔ０～ｔ１の電流ｉの測定は必須ではない。制御部２は、電流計Ａから測定した電流ｉを取得する。
また、図５では漏れ電荷量の測定タイミングは、基板Ｗ処理後であったがこれに限らず、基板Ｗ処理中であってもよい。
［モニタ方法］
次に、第１実施形態～第４実施形態に係るモニタ方法について、図７～図１０を参照しながら説明する。図７～図１０は、第１実施形態～第４実施形態に係るモニタ方法の一例を示すフローチャートである。第１実施形態～第４実施形態に係るモニタ方法は、制御部２により実行可能である。
＜第１実施形態＞
図７は、第１実施形態に係るモニタ方法の一例を示すフローチャートである。本実施形態では、リレー回路５１の切り替えを基板Ｗ処理中に行い、基板Ｗ処理中に測定した電流ｉ及び吸着時に測定した電流ｉから電荷漏れ率を算出して基板の吸着状態を判定する場合について説明する。
本処理が開始されると、制御部２は、プラズマ処理チャンバ１０に基板Ｗを搬入する制御を行い、静電チャック１１１１に載置する（ステップＳ１）。次に、制御部２は、ＲＦ電源３１から基板支持部１１の導電性部材、シャワーヘッド１３の導電性部材、またはその両方にＲＦ信号（ＲＦ電力）を供給する（ステップＳ２）。また、制御部２は、ガス供給部２０から、プラズマ処理空間１０ｓ内にアルゴンガス等の不活性ガスを供給する。これにより、プラズマ処理空間１０ｓ内に不活性ガスのプラズマが生成される。
次に、制御部２は、直流電源５０をオン状態にし、静電電極１１１１ｂに電圧を供給し、静電チャック１１１１の上面に基板Ｗを吸着する（ステップＳ３）。直流電源５０をオン状態にすることにより電圧が０からＶｐへ変化し、これにより、直流電源５０と静電電極１１１１ｂとを接続する給電線５２に直流電流ｉが流れる。電流計Ａは、電流ｉを測定する。制御部２は、電流計Ａが測定した電流ｉを取得し、電流ｉの積分値を算出し、吸着電荷量とする（ステップＳ４）。
静電電極１１１１ｂに供給される電圧が安定した後、制御部２は、リレー回路５１をオン状態からオフ状態に切り替え、静電電極１１１１ｂへの電圧の供給を停止し、静電電極１１１１ｂをフローティング（浮遊）状態にする（ステップＳ５）。次に、制御部２は、基板Ｗの裏面にＨｅガスを導入する（ステップＳ６）。
次に、基板Ｗの処理が開始され（ステップＳ７）、ステップＳ７～Ｓ１１の処理で示す基板Ｗ処理が予め設定された回数実行される。制御部２は、基板Ｗ処理中にリレー回路５１をオフ状態からオン状態に切り替え（ステップＳ８）、リレー回路５１が接続状態となる。これにより直流電源５０から静電電極１１１１ｂへ電圧が供給される。このときに電流計Ａが給電線５２に流れる電流ｉを測定する。制御部２は、電流計Ａが測定した電流ｉを取得し、電流ｉの積分値を漏れ電荷量として算出し、吸着電荷量に対する漏れ電荷量の比を算出し、電荷漏れ率とする（ステップＳ９）。
次に、制御部２は、電荷漏れ率が閾値よりも小さいかを判定する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０において、制御部２は、電荷漏れ率が閾値以上であると判定した場合、基板Ｗの処理を停止し、リレー回路５１の交換の警告を表示し（ステップＳ１２）、本処理を終了する。制御部２は、電荷漏れ率が閾値よりも小さいと判定した場合、ステップＳ７～Ｓ１１の処理が設定回数繰り返されたかを判定する（ステップＳ１１）。制御部２は、設定回数繰り返されていないと判定した場合、ステップＳ７に戻り、基板Ｗの処理を継続する。ステップＳ７～Ｓ１１の繰り返し処理において一度ステップＳ８でリレー回路５１がオフ状態からオン状態に切り替えられた後の、次のステップＳ８の処理を行う前にリレー回路５１がオン状態からオフ状態に切り替えられている。
ステップＳ１１において、制御部２は、ステップＳ７～Ｓ１１の処理が設定回数繰り返されたと判定した場合、Ｈｅガスの供給を停止し、基板Ｗの裏面を真空引きして基板Ｗ裏面のＨｅガスの圧力を０にする（ステップＳ１３）。そして、除電処理を行い、基板Ｗを静電チャック１１１１から剥す（ステップＳ１４）。次に、制御部２は、基板Ｗをプラズマ処理チャンバ１０から搬出し（ステップＳ１５）、本処理を終了する。
本実施形態では、電流の測定結果から電荷漏れ率を算出し、電荷漏れ率に基づき基板Ｗの吸着状態を判定する。これにより、吸着力の経時低下をモニタし、適切なタイミングに基板Ｗの吸着力の低下を検知し、基板Ｗの吸着状態を判定することができる。また、本モニタの際の基板Ｗ間差、及びプラズマ処理装置１の機差を低減できる。
＜第２実施形態＞
図８は、第２実施形態に係るモニタ方法の一例を示すフローチャートである。本実施形態では、リレー回路５１の切り替えを基板Ｗ処理後に行い、測定した電流ｉから電荷漏れ率を算出して基板の吸着状態を判定する場合について説明する。第１実施形態に係るモニタ方法の処理と同一処理には同一ステップ番号を付し、重複説明を省く。
本処理が開始されると、制御部２は、ステップＳ１～Ｓ７の処理を実行する。これにより、基板Ｗの処理が実行される。基板Ｗの処理後、制御部２は、リレー回路５１をオフ状態からオン状態に切り替え（ステップＳ２１）、リレー回路５１が接続状態となる。これにより直流電源５０から静電電極１１１１ｂへ電圧が供給される。電流計Ａは給電線５２に流れる電流ｉを測定する。制御部２は、電流計Ａが測定した電流ｉを取得し、電流ｉの積分値を漏れ電荷量として算出し、ステップＳ４で算出した吸着電荷量に対する漏れ電荷量の比を算出し、電荷漏れ率とする（ステップＳ２２）。
次に、制御部２は、Ｈｅガスの供給を停止し、基板Ｗの裏面を真空引きする（ステップＳ２３）。次に、制御部２は、電荷漏れ率が閾値よりも小さいかを判定する（ステップＳ１０）。制御部２は、電荷漏れ率が閾値以上であると判定した場合、基板Ｗ処理を停止し、リレー回路５１の交換の警告を表示し（ステップＳ１２）、本処理を終了する。ステップＳ１０において、制御部２は、電荷漏れ率が予め設定された閾値よりも小さいと判定した場合、除電処理を行い、基板Ｗを静電チャック１１１１から剥す（ステップＳ１４）。次に、制御部２は、基板Ｗをプラズマ処理チャンバ１０から搬出し（ステップ１５）、本処理を終了する。
本実施形態では、電流の測定結果から電荷漏れ率を算出し、電荷漏れ率に基づき基板Ｗの吸着状態を判定する。これにより、吸着力の経時低下をモニタし、適切なタイミングに基板Ｗの吸着力の低下を検知し、基板Ｗの吸着状態を判定することができる。また、本モニタの際の基板Ｗ間差、及びプラズマ処理装置１の機差を低減できる。
＜第３実施形態＞
図９は、第３実施形態に係るモニタ方法の一例を示すフローチャートである。本実施形態では、リレー回路５１の切り替えを基板Ｗ処理中に行い、測定した電流ｉから漏れ電荷量を算出して基板の吸着状態を判定する場合について説明する。第１実施形態及び第２実施形態に係るモニタ方法の処理と同一処理には同一ステップ番号を付し、重複説明を省く。
本処理が開始されると、制御部２は、ステップＳ１～Ｓ３、Ｓ５～Ｓ８の処理を実行する。ステップＳ７において基板Ｗの処理が開始され、ステップＳ７、Ｓ８、Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ１１の基板Ｗの処理が予め設定された回数実行される。
基板Ｗの処理が開始され（ステップＳ７）、基板Ｗ処理中にリレー回路５１をオフ状態からオン状態に切り替え（ステップＳ８）、これにより直流電源５０から静電電極１１１１ｂへ電圧が供給される。このときに電流計Ａは給電線５２に流れる電流ｉを測定し、制御部２は、電流計Ａが測定した電流ｉを取得し、電流ｉの積分値を算出し、漏れ電荷量とする（ステップＳ３１）。次に、制御部２は、漏れ電荷量が閾値よりも小さいかを判定する（ステップＳ３２）。
制御部２は、漏れ電荷量が閾値以上であると判定した場合、基板Ｗの処理を停止し、リレー回路５１の交換の警告を表示し（ステップＳ１２）、本処理を終了する。ステップＳ３２において、制御部２は、漏れ電荷量が閾値よりも小さいと判定した場合、設定回数繰り返されたかを判定する（ステップＳ１１）。ステップＳ３２において、制御部２は、設定回数繰り返されていないと判定した場合、ステップＳ７に戻り、基板Ｗの処理を継続する。
ステップＳ１１において、制御部２は、ステップＳ７～Ｓ１１の処理が設定回数繰り返されたかと判定した場合、基板Ｗの裏面を真空引き、除電処理を行い、基板Ｗをプラズマ処理チャンバ１０から搬出し（ステップＳ１３～Ｓ１５）、本処理を終了する。
本実施形態では、電流の測定結果から漏れ電荷量を算出し、漏れ電荷量に基づき基板Ｗの吸着状態を判定する。これにより、吸着力の経時低下をモニタし、適切なタイミングに基板Ｗの吸着力の低下を検知し、基板Ｗの吸着状態を判定することができる。
＜第４実施形態＞
図１０は、第４実施形態に係るモニタ方法の一例を示すフローチャートである。本実施形態では、リレー回路５１の切り替えを基板Ｗ処理後に行い、測定した電流ｉから漏れ電荷量を算出して基板の吸着状態を判定する場合について説明する。第１実施形態～第３実施形態に係るモニタ方法の処理と同一処理には同一ステップ番号を付し、重複説明を省く。
本処理が開始されると、制御部２は、ステップＳ１～Ｓ３、Ｓ５～Ｓ８の処理を実行する。ステップＳ７において基板Ｗの処理が開始され、基板Ｗの処理中にリレー回路５１をオフ状態からオン状態に切り替え（ステップＳ８）、これにより直流電源５０から静電電極１１１１ｂへ電圧が供給される。このときに電流計Ａは給電線５２に流れる電流ｉを測定する。制御部２は、電流計Ａが測定した電流ｉを取得し、電流ｉの積分値を算出し、漏れ電荷量とする（ステップＳ３１）。制御部２は、Ｈｅガスの供給を停止し、基板Ｗの裏面を真空引きする（ステップＳ２３）。次に、制御部２は、漏れ電荷量が閾値よりも小さいかを判定する（ステップＳ３２）。
制御部２は、漏れ電荷量が閾値以上であると判定した場合、基板Ｗの処理を停止し、リレー回路５１の交換の警告を表示し（ステップＳ１２）、本処理を終了する。ステップＳ３２において、制御部２は、漏れ電荷量が閾値よりも小さいと判定した場合、除電処理を行い、基板Ｗをプラズマ処理チャンバ１０から搬出し（ステップＳ１４～Ｓ１５）、本処理を終了する。
本実施形態では、電流の測定結果から漏れ電荷量を算出し、漏れ電荷量に基づき基板Ｗの吸着状態を判定する。これにより、吸着力の経時低下をモニタし、適切なタイミングに基板Ｗの吸着力の低下を検知し、基板Ｗの吸着状態を判定することができる。
以上に説明したように、本実施形態のモニタ方法及びプラズマ処理装置によれば、適切なタイミングに基板Ｗの吸着力の低下を検知できる。
第１実施形態～第４実施形態のモニタ方法において、ステップＳ１２では、警告の一例として基板Ｗの処理を停止し、リレー回路５１の交換の警告を表示したが、これに限らない。例えば、交換の警告のみを表示してもよい。また、交換の警告の表示と共に、現在処理している基板Ｗの処理を停止する替わりに、次に処理する基板Ｗの処理を停止してもよい。
今回開示された各実施形態に係るプラズマ処理装置及び各実施形態のモニタ方法を実行するためのプログラムは、すべての点において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。各実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
本開示のプラズマ処理装置が行う基板Ｗ処理は、例えば、エッチング処理、成膜処理等が挙げられる。本開示のプラズマ処理装置は、一枚ずつ基板を処理する枚葉装置、複数枚の基板を一括処理するバッチ装置及びセミバッチ装置のいずれにも適用できる。
各実施形態のモニタ方法は、制御部２がモニタ方法を実行するためのプログラムに基づきプラズマ処理装置１を制御することにより実行されてもよい。各実施形態のモニタ方法を実行するためのプログラムは、例えばＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶部２ａ２に格納されてもよい。制御部２は、各実施形態のモニタ方法の動作を制御するコンピュータ２ａにより実現され得る。その際、コンピュータ２ａは当該プログラムを読み出し、読み出したプログラムを実行することにより各実施形態に係るプラズマ処理装置１を動作させてモニタ方法を実行し、基板Ｗの吸着力の低下を検知する。当該プログラムは、記録媒体を介して取得されてもよい。取得したプログラムは、記憶部２ａ２に格納されてもよい。コンピュータ２ａは、当該取得されたプログラムを読み出し、読み出したプログラムを実行することによりプラズマ処理装置１を動作させてモニタ方法を動作させてもよい。
各実施形態のモニタ方法は、制御部２に限らず、プラズマ処理装置１と通信可能な情報処理装置が制御部２と連携して又は制御部２と連携せずにプラズマ処理装置１を制御することにより実行されてもよい。情報処理装置は、モニタ方法を実行するためのプログラムに基づきプラズマ処理装置１を動作させてモニタ方法を実行し、これにより基板Ｗの吸着力の低下を検知する。
情報処理装置は、例えば図示しないネットワークを介して制御部２の通信インターフェース２ａ３を介して情報の送受信を行い、プラズマ処理装置１を動作させてモニタ方法を実行してもよい。情報処理装置は、図示しないネットワークを介して制御部２又はプラズマ処理装置１に接続可能なコンピュータであればいずれの態様であってもよく、例えばクラウドコンピュータであってもよい。また、情報処理装置が読み出すプログラムは、記憶部２ａ２以外の記憶領域に格納されてもよく、例えばクラウドコンピュータのメモリであってもよい。
１ プラズマ処理装置
２ 制御部
２ａ コンピュータ
２ａ１ 処理部
２ａ２ 記憶部
２ａ３ 通信インターフェース
１０ プラズマ処理チャンバ
１１ 基板支持部
１３ シャワーヘッド
２１ ガスソース
２０ ガス供給部
３０ 電源
３１ ＲＦ電源
３１ａ 第１のＲＦ生成部
３１ｂ 第２のＲＦ生成部
３２ａ 第１のＤＣ生成部
３２ｂ 第２のＤＣ生成部
５０ 直流電源
５１ リレー回路
１１１ 本体部
１１２ リングアセンブリ

Claims (10)

  1. プラズマ処理チャンバに収容され、静電電極を有し、前記静電電極に供給された電圧により基板を吸着する静電チャックと、
    前記静電電極に電圧を供給する直流電源と、
    前記直流電源と前記静電電極との間の給電線に配置され、前記静電電極への電圧の供給をオン及びオフするリレー回路と、
    前記プラズマ処理チャンバの内部にてプラズマを生成するプラズマ生成部と、
    制御部と、を有し、
    前記制御部は、
    （ａ）前記静電電極に電圧を供給し、前記静電チャックの上面に基板を吸着させることと、
    （ｂ）前記静電電極に供給される電圧が安定した後、前記リレー回路により前記静電電極への電圧の供給をオフし、前記静電電極をフローティング状態にすることと、
    （ｃ）前記静電電極に供給される電圧が安定した後、プラズマにより前記静電チャックに吸着されている前記基板の処理を開始することと、
    （ｄ）前記基板の処理を開始した後、前記リレー回路により前記静電電極への電圧の供給をオンして前記静電電極へ電圧を供給したときに前記給電線に流れる電流を取得することと、
    （ｅ）前記電流に基づき前記基板の吸着状態を判定する、ことを制御する、プラズマ処理装置。
  2. （ｆ）前記（ａ）において前記静電電極に電圧を供給したときに前記給電線に流れる電流を取得し、
    前記（ｅ）は、前記（ｆ）における前記電流と前記（ｅ）における前記電流とに基づき前記基板の吸着状態を判定する、
    請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  3. 前記（ｅ）は、前記（ｆ）において取得した前記電流の積分値に対する前記（ｅ）において取得した前記電流の積分値の比率で示される電流漏れ率を算出し、前記電流漏れ率に基づき前記基板の吸着状態を判定する、
    請求項２に記載のプラズマ処理装置。
  4. 前記（ｅ）は、前記（ｆ）において取得した前記電流の最大値に対する前記（ｅ）において取得した前記電流の最大値の比率で示される電荷漏れ率を算出し、前記電荷漏れ率に基づき前記基板の吸着状態を判定する、
    請求項２に記載のプラズマ処理装置。
  5. 前記（ｅ）は、前記（ｅ）において取得した前記電流の積分値に基づき前記基板の吸着状態を判定する、
    請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  6. 前記（ｅ）は、前記（ｅ）において取得した前記電流の最大値に基づき前記基板の吸着状態を判定する、
    請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  7. 前記（ｅ）は、前記基板の処理中及び／又は前記基板の処理後に行う、
    請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
  8. 前記（ｅ）は、前記基板の吸着状態の判定結果に基づき、前記基板の処理を停止する、
    請求項１乃至７のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
  9. 前記（ｅ）は、前記基板の吸着状態の判定結果に基づき、前記リレー回路の交換を促すように表示する、
    請求項１乃至８のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
  10. プラズマ処理チャンバに収容され、静電電極を有し、前記静電電極に供給された電圧により基板を吸着する静電チャックと、
    前記静電電極に電圧を供給する直流電源と、
    前記直流電源と前記静電電極との間の給電線に配置され、前記静電電極への電圧の供給をオン及びオフするリレー回路と、
    前記プラズマ処理チャンバの内部にてプラズマを生成するプラズマ生成部と、
    を有するプラズマ処理装置を制御する情報処理装置に実行させるプログラムであって、
    （ａ）前記静電電極に電圧を供給し、前記静電チャックの上面に基板を吸着させる処理と、
    （ｂ）前記静電電極に供給される電圧が安定した後、前記リレー回路により前記静電電極への電圧の供給をオフし、前記静電電極をフローティング状態にする処理と、
    （ｃ）前記静電電極に供給される電圧が安定した後、プラズマにより前記静電チャックに吸着されている前記基板の処理を開始する処理と、
    （ｄ）前記基板の処理を開始した後、前記リレー回路により前記静電電極への電圧の供給をオンして前記静電電極へ電圧を供給したときに前記給電線に流れる電流を取得する処理と、
    （ｅ）前記電流に基づき前記基板の吸着状態を判定する処理と、
    を前記情報処理装置に実行させるプログラム。
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