WO2013115110A1 - 離脱制御方法及びプラズマ処理装置の制御装置 - Google Patents

離脱制御方法及びプラズマ処理装置の制御装置 Download PDF

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WO2013115110A1
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chuck
chuck electrode
turned
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淳史 川端
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東京エレクトロン株式会社
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H01L21/6833—Details of electrostatic chucks
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/25—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N13/00—Clutches or holding devices using electrostatic attraction, e.g. using Johnson-Rahbek effect

Definitions

  • the present invention relates to a separation control method and a control device for a plasma processing apparatus.
  • the plasma treatment is often performed in a vacuum atmosphere by evacuating the gas in the treatment container.
  • a to-be-processed object is mounted on the electrostatic chuck
  • ESC Electrostatic Chuck
  • the electrostatic chuck has a configuration in which a conductive sheet-like chuck electrode is sandwiched between dielectric members.
  • plasma processing plasma processing is performed after an object to be processed is attracted to an electrostatic chuck by a Coulomb force generated by turning on a voltage from a DC voltage source to a chuck electrode. At that time, a heat transfer gas is supplied between the wafer back surface and the electrostatic chuck surface.
  • an inert gas is introduced into the processing chamber and maintained at a predetermined pressure while the plasma processing is being performed.
  • the voltage is turned off after the voltage opposite to the voltage that has been turned on to the chuck electrode is turned on, and the charge removal process is performed to remove the charges existing in the electrostatic chuck and the workpiece.
  • the support pin is raised to lift the object to be processed from the electrostatic chuck, and the object to be processed is detached from the electrostatic chuck.
  • the surface of the electrostatic chuck changes with time.
  • substances such as reaction products generated during plasma processing gradually adhere to the surface of the electrostatic chuck and deposit to form an insulating film. Since the deposited substance is easily charged and retains electric charge, the potential of the electrostatic chuck surface changes. Therefore, the attractive force of the electrostatic chuck is changed by these substances. Specifically, charges are accumulated in an insulating film formed on the surface of the electrostatic chuck, and residual charges remain on the surface of the electrostatic chuck even when the voltage to the chuck electrode is turned off. This residual charge cannot be removed even if the above-described charge removal process is performed. As a result, the support pin is raised in a state where the electrostatic attraction force due to the residual charge remains, which may cause damage to the object to be processed and hinder normal conveyance.
  • Patent Document 1 in order to prevent a situation in which the object to be processed cannot be peeled off from the electrostatic chuck due to residual charges, the voltage that is turned on from the DC voltage source is turned off from the electrostatic chuck. When the wafer is lifted, the state of the residual charge attracting the wafer is detected, and the replacement timing of the electrostatic chuck is determined based on the detection result. In Patent Document 1, the state of the residual charge of the electrostatic chuck is detected from the torque of the drive motor for raising the support pins that support the wafer or the rotational speed of the motor.
  • the thrust load (drive) is based on the assumption that the thrust load (torque of the drive motor) and the chucking force of the electrostatic chuck are proportional to each other when the workpiece is thrust from the electrostatic chuck by the thrust mechanism.
  • the residual charge state of the electrostatic chuck is detected from the motor torque).
  • the wafer W is raised by the support pins, the wafer is distorted.
  • the wafer may be damaged.
  • the method of repeating the push-up operation and the stop of the push-up operation according to the torque as in Patent Document 1 takes a lot of time, and it is difficult to realize it because the throughput is significantly reduced.
  • An object of one aspect of the present invention is to provide a separation control method and a plasma processing apparatus control device capable of separating a workpiece from an electrostatic chuck by voltage control of a DC voltage source.
  • a detachment control method for detaching an object to be processed from an electrostatic chuck having a chuck electrode and electrostatically attracting the object to be processed, wherein the chuck electrode is applied to the chuck electrode after plasma processing of the object to be processed.
  • a step of obtaining a time integral value of the current from the result of measuring the current flowing from the chuck electrode for a predetermined time after turning off the on-voltage, and a predetermined charge charged when the chuck electrode is turned on during plasma processing A step of calculating a difference between a charge amount and a time integral value of the acquired current, a step of calculating a counter voltage according to a residual charge amount of the electrostatic chuck from the difference, and applying the counter voltage to the chuck electrode. And turning on the counter voltage, and then raising the support pins that support the object to be processed, detaching the object to be processed from the chuck, and Withdrawal control method characterized by comprising the steps of: turning off the motor voltage, is provided.
  • a control device for a plasma processing apparatus having a chuck electrode and an electrostatic chuck for electrostatically attracting the object to be processed, wherein the voltage applied to the chuck electrode after the plasma processing of the object to be processed is applied.
  • An acquisition unit that acquires a time integral value of a current from a result of measuring a current flowing from the chuck electrode after a predetermined time after being turned off; and a predetermined amount of charge that is charged when a voltage is turned on the chuck electrode during plasma processing.
  • a difference between the acquired current and a time integral value is calculated, a counter voltage corresponding to the residual charge amount of the electrostatic chuck is calculated from the difference, the counter voltage is turned on the chuck electrode, and the counter voltage is set.
  • a control unit that lifts the support pin that supports the object to be processed and then detaches the object to be processed from the chuck and turns off the counter voltage; Control device is provided, wherein the obtaining.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a plasma processing apparatus according to an embodiment.
  • the function block diagram of the control apparatus which concerns on one Embodiment. 6 is a flowchart for executing a separation control method according to an embodiment.
  • plasma processing is performed after an object to be processed is attracted to an electrostatic chuck by a Coulomb force generated by turning on a voltage from a DC voltage source to a chuck electrode. At that time, a heat transfer gas is supplied between the wafer back surface and the electrostatic chuck surface. After the plasma processing, the supply of heat transfer gas is turned off, an inert gas such as N 2 or Ar is introduced into the processing chamber, and chucking is performed during the plasma processing while maintaining the processing chamber at a predetermined pressure (100 mTorr to 400 mTorr). The voltage is turned off after turning on a voltage that is opposite in polarity to the voltage that was on the electrode. By this process, the electrostatic chuck surface and the wafer are neutralized.
  • a predetermined pressure 100 mTorr to 400 mTorr
  • the surface of the electrostatic chuck changes with time.
  • substances such as reaction products generated during plasma processing gradually adhere to the surface of the electrostatic chuck and deposit to form an insulating film. Since the deposited substance is easily charged and retains electric charge, the potential of the electrostatic chuck surface changes. Therefore, the attractive force of the electrostatic chuck is changed by these substances. Specifically, charges are accumulated in an insulating film formed on the surface of the electrostatic chuck, and residual charges remain on the surface of the electrostatic chuck even when the voltage to the chuck electrode is turned off. This residual charge cannot be removed even if the above-described charge removal process is performed. As a result, the support pin is raised in a state where the electrostatic attraction force due to the residual charge remains, which may cause damage to the object to be processed and hinder normal conveyance.
  • the wafer in which a dielectric member having a volume resistivity of 1 ⁇ 10 12 to 14 ⁇ cm is formed by thermal spraying, the wafer may be detached even by a conventional method in which the wafer is detached by charge removal processing.
  • a Coulomb type electrostatic chuck having a volume resistivity of 1 ⁇ 10 14 ⁇ cm or more electric charges are more difficult to escape on the surface layer of the electrostatic chuck, so that the wafer tends to remain. Becomes more difficult.
  • a mechanism for adjusting the surface temperature of the electrostatic chuck at high speed with a heater (hereinafter referred to as a heater built-in electrostatic chuck mechanism) has been used.
  • a member having a high volume resistivity of, for example, a volume resistivity of 1 ⁇ 10 14 ⁇ cm or more is employed for the electrostatic chuck. Therefore, the electrostatic chuck mechanism with a built-in heater uses a Coulomb type electrostatic chuck, that is, an electrostatic chuck having a dominant electrostatic attraction force, and the charge tends to remain on the surface layer. It has become difficult to remove a wafer that has been attracted from an electrostatic chuck. As a result, the use of electrostatic chuck mechanisms with built-in heaters has increased in recent years, and reaction products have accumulated on the surface of the electrostatic chuck, leaving residual charges. It has become prominent.
  • a detachment control method capable of detaching the workpiece from the electrostatic chuck even when the electrostatic chuck mechanism with a built-in heater is used, and a control for executing the detachment control method.
  • a plasma processing apparatus including the apparatus will be described.
  • the plasma processing apparatus 1 shown in FIG. 1 is configured as an RIE type plasma processing apparatus, and has a cylindrical chamber (processing vessel 10) made of metal such as aluminum or stainless steel.
  • the processing container 10 is grounded.
  • a plasma process such as an etching process is performed on the object to be processed.
  • a mounting table 12 for mounting a semiconductor wafer W (hereinafter referred to as a wafer W) as an object to be processed is provided.
  • the mounting table 12 is made of, for example, aluminum, and is supported by a cylindrical support portion 16 that extends vertically upward from the bottom of the processing container 10 via an insulating cylindrical holding portion 14.
  • a focus ring 18 made of silicon, for example, surrounding the upper surface of the mounting table 12 in an annular shape is arranged.
  • An exhaust path 20 is formed between the inner wall of the processing container 10 and the outer wall of the cylindrical support 16.
  • An annular baffle plate 22 is attached to the exhaust path 20.
  • An exhaust port 24 is provided at the bottom of the exhaust path 20 and is connected to an exhaust device 28 via an exhaust pipe 26.
  • the exhaust device 28 has a vacuum pump (not shown) and depressurizes the inside of the processing container 10 to a predetermined degree of vacuum.
  • a gate valve 30 that opens and closes when the wafer W is loaded or unloaded is attached to the side wall of the processing chamber 10.
  • a high-frequency power source 32 for generating plasma is electrically connected to the mounting table 12 via a power feed rod 36 and a matching unit 34.
  • the high frequency power supply 32 applies, for example, high frequency power of 60 MHz to the mounting table 12.
  • the mounting table 12 also functions as a lower electrode.
  • a shower head 38 is provided as an upper electrode having a ground potential on the ceiling of the processing vessel 10. High frequency power for plasma generation from the high frequency power supply 32 is capacitively applied between the mounting table 12 and the shower head 38.
  • An electrostatic chuck 40 is provided on the top surface of the mounting table 12 for holding the wafer W with electrostatic attraction.
  • the electrostatic chuck 40 is obtained by sandwiching a chuck electrode 40a made of a conductive film between a pair of insulating layers or insulating sheets.
  • the DC voltage source 42 is connected to the chuck electrode 40 a through the switch 43. When the voltage is turned on from the DC voltage source 42, the electrostatic chuck 40 attracts and holds the wafer W on the chuck with Coulomb force.
  • the chuck 43 is connected to the ground portion 44 by the switch 43.
  • turning off the voltage to the chuck electrode 40a means that the chuck electrode 40a is grounded.
  • An ammeter 45 is provided between the chuck electrode 40a and the DC voltage source 42.
  • the ammeter 45 measures the current value that flows when the voltage is turned on to the chuck electrode 40a to attract the wafer W during the plasma processing and the time integral value of the current. Alternatively, the current value that flows when the voltage is turned off after the plasma treatment and the time integral value of the current value are measured.
  • the heat transfer gas supply source 52 supplies a heat transfer gas such as He gas or Ar gas to the back surface of the wafer W on the electrostatic chuck 40 through the gas supply line 54.
  • the shower head 38 at the ceiling includes an electrode plate 56 having a large number of gas vent holes 56a, and an electrode support 58 that detachably supports the electrode plate 56.
  • a buffer chamber 60 is provided inside the electrode support 58.
  • a gas supply source 62 is connected to the gas inlet 60 a of the buffer chamber 60 via a gas supply pipe 64. With such a configuration, a desired gas is supplied from the shower head 38 into the processing container 10.
  • a plurality of (for example, three) support pins 81 for raising and lowering the wafer W are provided inside the mounting table 12 in order to transfer the wafer W to and from an external transfer arm (not shown).
  • the plurality of support pins 81 move up and down by the power of the motor 84 transmitted through the connecting member 82.
  • a bottom bellows 83 is provided in the through hole of the support pin 81 that penetrates toward the outside of the processing container 10 to maintain airtightness between the vacuum side in the processing container 10 and the atmosphere side.
  • an annular or concentric magnet 66 is arranged in two upper and lower stages.
  • an RF electric field in the vertical direction is formed by a high-frequency power source 32 in a plasma generation space between the shower head 38 and the mounting table 12, and high-density plasma by a desired gas is formed near the surface of the wafer W. Is generated.
  • a refrigerant pipe 70 is provided inside the mounting table 12.
  • a refrigerant having a predetermined temperature is circulated and supplied from the chiller unit 71 to the refrigerant pipe 70 via the pipes 72 and 73.
  • a heater 75 is embedded in the electrostatic chuck 40.
  • a desired AC voltage is applied to the heater 75 from an AC power source (not shown). With this configuration, the processing temperature of the wafer W on the electrostatic chuck 40 is adjusted to a desired temperature by cooling by the chiller unit 71 and heating by the heater 75.
  • the heater 75 may not be provided. Further, the heater 75 may be attached to the lower surface of the electrostatic chuck 40 together with the adhesive layer.
  • the control device 100 includes various parts attached to the plasma processing apparatus 1, such as a gas supply source 62, an exhaust device 28, a heater 75, a DC voltage source 42, a switch 43, a matching unit 34, a high frequency power supply 32, and a heat transfer gas supply source 52.
  • the motor 84 and the chiller unit 71 are controlled.
  • the control device 100 acquires the current value detected by the ammeter 45 and the time integral value of the current value as needed.
  • the control device 100 is also connected to a host computer (not shown).
  • the control device 100 has a CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), and RAM (Random Access Memory) (not shown), and the CPU executes plasma processing according to various recipes stored in these storage areas.
  • the recipe includes process time, which is device control information for process conditions, process chamber temperature (upper electrode temperature, process chamber sidewall temperature, ESC temperature, etc.), pressure (gas exhaust), high frequency power and chuck electrode 40a, The voltage value to be turned off, various process gas flow rates, heat transfer gas flow rates, and the like are described.
  • the gate valve 30 is first opened and the wafer W held on the transfer arm is loaded into the processing container 10.
  • the wafer W is lifted from the transfer arm by the support pins 81 protruding from the surface of the electrostatic chuck 40, and the wafer W is held on the support pins 81.
  • the support pins 81 are lowered into the electrostatic chuck 40, whereby the wafer W is placed on the electrostatic chuck 40.
  • the gate valve 30 is closed, an etching gas is introduced from the gas supply source 62 into the processing container 10 at a predetermined flow rate, and the pressure in the processing container 10 is reduced to a set value by the exhaust device 28 to stabilize
  • a predetermined high frequency power is applied from the high frequency power source 32 to the mounting table 12.
  • a voltage is turned on from the DC voltage source 42 to the chuck electrode 40 a to fix the wafer W on the electrostatic chuck 40.
  • the heat transfer gas supply source 52 supplies a heat transfer gas such as He gas or Ar gas to the back surface of the wafer W on the electrostatic chuck 40 through the gas supply line 54.
  • the etching gas introduced in a shower form from the shower head 38 is turned into plasma by the high frequency power from the high frequency power source 32.
  • plasma is generated in the plasma generation space between the upper electrode (shower head 38) and the lower electrode (mounting table 12), and the main surface of the wafer W is etched by radicals and ions in the generated plasma.
  • the supply of heat transfer gas is turned off and the voltage to the chuck electrode 40a is turned off.
  • an inert gas is introduced into the processing chamber and the processing chamber is maintained at a predetermined pressure, and a voltage that is opposite in polarity to the chuck electrode 40a during the plasma processing is applied to the chuck electrode 40a. Turn the voltage off after turning it on.
  • a charge removal process for removing charges existing on the electrostatic chuck 40 and the wafer W is performed.
  • the support pins 81 are raised to lift the wafer W from the electrostatic chuck 40, and the wafer W is detached from the electrostatic chuck 40.
  • the support pins 81 are lowered and the wafer W is held on the transfer arm.
  • the transfer arm goes out of the processing chamber, and the next wafer W is loaded into the processing chamber by the transfer arm. By repeating this process, the wafer W is continuously processed.
  • FIG. 2 shows the state of the electrostatic chuck before the insulating film is formed
  • S2 shows the residual adsorption state of the electrostatic chuck after the insulating film is formed
  • S3 indicates the state of the electrostatic chuck when the counter voltage is turned on.
  • the counter voltage is turned on to the chuck electrode 40a so that no residual attracting force is generated between the wafer W and the surface of the electrostatic chuck 40.
  • the counter voltage is a balance between the negative charge as the total amount of residual charges and the positive charge of the chuck electrode 40a while the wafer W is gas-discharged. Is a voltage that is turned on from the DC voltage source 42 to the chuck electrode 40a so that the electric charge of the current becomes zero. In this state, no polarization occurs on the back side and the front side of the wafer W. As a result, the residual attracting force between the surface of the wafer W and the electrostatic chuck 40 becomes zero, the potential difference between the wafer W and the electrostatic chuck 40 disappears, and the wafer W can be detached from the electrostatic chuck 40.
  • the time integral value of the current flowing through a predetermined time when the wafer W to the chuck electrode 40a was turned on predetermined is equal as in the time integration value Qoff and expressions of the current flowing through a predetermined time (1) when the voltage is turned off V 1.
  • FIG. 3 shows a measuring apparatus according to an embodiment.
  • the measuring device 200 includes an ionizer 202, an ammeter 204, a surface potential meter 206, a motor 208, an exhaust device 212, an electrostatic chuck 40, and a DC voltage source 42.
  • the ionizer 202 charges the surface of the electrostatic chuck 40 to generate a pseudo residual charge.
  • the motor 208 is driven, and the wafer W is lowered to the position just above the electrostatic chuck 40 and placed. Further, the voltage from the DC voltage source 42 is turned on or off to the chuck electrode 40 a of the electrostatic chuck 40. With the voltage applied to the chuck electrode 40a, the wafer 208 is pulled up by the motor 208, and the voltage when the wafer W is peeled off from the electrostatic chuck 40 is monitored.
  • the time integral value of the current flowing from the chuck electrode 40a when the voltage is turned on or off to the chuck electrode 40a is monitored by an ammeter 204 between the chuck electrode 40a and the DC voltage source 42.
  • the inside of the measuring device 200 can be depressurized by the exhaust device 212.
  • Wafer W is to counter voltage V c to the total amount Q of the voltage at the time of peeling from the chuck electrode 40a predetermined residual charge. This is obtained by a predetermined total amount Q of residual charges having different values to obtain a correlation (value of ⁇ ) between the differential charge ⁇ Q and the counter voltage V c , thereby obtaining the relationship of Expression (4). From the above, the correlation between the difference charge ⁇ Q and the counter voltage V c can be obtained.
  • FIG. 4 is a functional configuration diagram of the control device 100 according to the present embodiment
  • FIG. 5 is a flowchart for executing the separation control method according to the embodiment.
  • the control device 100 controls the plasma processing apparatus 1.
  • the function of the control apparatus 100 that executes a control method for detaching the wafer W from the electrostatic chuck 40 will be mainly described.
  • the control device 100 illustrated in FIG. 4 includes a process execution unit 105, an acquisition unit 110, a control unit 115, and a storage unit 120.
  • the process execution unit 105 selects a desired process recipe from a plurality of recipes stored in the storage unit 120, and executes the process according to the process recipe. Here, an etching process is performed. In addition, the process execution unit 105 may execute the cleaning process according to the cleaning recipe stored in the storage unit 120.
  • the acquisition unit 110 measures the time integral value Q′off of the current flowing from the chuck electrode 40a for a predetermined time after turning off the voltage that was on the chuck electrode 40a after the plasma processing, and obtains the time integral value of the current as the measurement result. To do.
  • the control unit 115 determines a predetermined time integral value Qon of the current when the voltage to the chuck electrode 40a measured in a state without residual adsorption and a time integral value Qon the current acquired by the acquisition unit 110.
  • the counter voltage V c corresponding to the charge ⁇ Q that is the difference from “off” is calculated.
  • Control unit 115 an inert gas is introduced into the processing chamber, and turns on the counter voltage V c to the chuck electrode 40a.
  • the control unit 115 executes voltage control (HV voltage control) from the DC voltage source 42, calculation of the counter voltage, control for raising and lowering the support pin 81, determination of the start condition of the counter voltage processing, and the like in the disconnection control described later.
  • the storage unit 120 stores a plurality of process recipes for executing the etching process and recipes such as a cleaning recipe for executing the cleaning process.
  • the storage unit 120 also stores the time integral value Qon of the current when the voltage to the chuck electrode 40a measured without residual adsorption, the capacitance Co between the wafer W and the chuck electrode 40a, the residual correlation between the charge ⁇ Q and the counter voltage V c of the difference is charged to the chuck electrode 40a is stored by the charge.
  • the storage unit 120 can be realized as a RAM or a ROM using, for example, a semiconductor memory, a magnetic disk, or an optical disk.
  • the recipe may be provided by being stored in a storage medium and read into the storage unit 120 via a driver (not shown), or may be downloaded from a network (not shown) and stored in the storage unit 120. May be. Further, a DSP (Digital Signal Processor) may be used instead of the CPU in order to realize the functions of the above-described units.
  • a DSP Digital Signal Processor
  • control device 100 may be realized by operating using software, or may be realized by operating using hardware.
  • control device 100 that executes the separation control method according to the present embodiment has been described above. Next, a separation control method controlled by the control device 100 using the functions of the respective units of the control device 100 described above will be described with reference to FIG.
  • the process gas and the high-frequency power are turned off (S104), the supply of the heat transfer gas is turned off (S105), an inert gas is introduced into the processing chamber, and a predetermined first pressure (100 mTorr to 400 mTorr). (S106).
  • a predetermined first pressure 100 mTorr to 400 mTorr.
  • steps S108 and S109 are general static elimination processes, and FIG. 6 described below is a static elimination process using the counter voltage according to the present embodiment.
  • a predetermined time for obtaining the time integral value Q′off of the current will be described later.
  • FIG. 6 is a flowchart showing counter voltage processing.
  • the time integral value Q′off of the current flowing from the chuck electrode 40a calculated in step S107 and the current in the state without residual charge stored in the storage unit 120 are stored.
  • the difference charge ⁇ Q charged to the chuck electrode 40a by the residual charge is calculated using the equation (3) (S200).
  • the upper waveform in FIG. 7 is a waveform of the current flowing through the ammeter 45
  • the lower waveform in FIG. 7 indicates the value of the on / off voltage to the chuck electrode 40a at that time.
  • the current waveform shown in the upper waveform of FIG. 7 at time T 0 , the voltage that was on from the DC voltage source 42 to the chuck electrode 40a is turned off.
  • the ammeter 45 detects the first current peak.
  • the reverse voltage is turned on to the chuck electrode 40a from the DC voltage source 42.
  • a second current peak appears in the ammeter 45.
  • the reverse voltage has been turned on to the chuck electrode 40a from the DC voltage source 42 is turned off.
  • a third current peak appears in the ammeter 45.
  • Time T 3 is any time after time T 2, which turns off the reverse voltage.
  • the time integral value of the current at a predetermined time during the time T 0 -T 1 that flows when the voltage to the chuck electrode 40a after the static elimination process is turned off (time T 0 ) is expressed as the current flowing from the chuck electrode 40a.
  • the time integration value Q′off may be used.
  • the time integral value of the current at a predetermined time between the times T 2 and T 3 flowing when the reverse voltage is off (time T 2 ) may be set as the time integral value Q′off of the current flowing from the chuck electrode 40a.
  • the predetermined time for obtaining the time integral value Q′off of the current is the time until the magnitude of the first current peak or the third current peak is reduced to about 20% to 80%.
  • the time integral value of the current at a predetermined time at least during the time T 0 -T 1 or the time integral value at a predetermined time of the current between the time T 2 -T 3 is expressed as the time integral value Q′off of the current.
  • the one having a better correlation between the differential charge ⁇ Q and the counter voltage V c may be used.
  • time T 4 the voltage is again turned on at the chuck electrode 40a in the plasma processing of the next wafer
  • time T 5 the voltage that was turned on at the chuck electrode 40a after the plasma processing is turned off
  • time integral value Q'off of the current flowing from the chuck electrode 40a is measured by the predetermined time again ammeter 45 from time T 5 to time T 8. In this way, the time integral value Q′off of the current is measured for each wafer, and the counter voltage feedback control described later is repeated based on the measurement result.
  • the processing chamber After calculating the Kaunda voltage V c in step S202, the processing chamber by introducing gas to generate plasma (S204), it turns on the counter voltage V c to the chuck electrode 40a (S206). As a result, the charge on the surface of the electrostatic chuck 40 becomes zero and the residual attracting force between the wafer W and the surface of the electrostatic chuck 40 becomes zero, so that the wafer W can be detached from the electrostatic chuck 40.
  • the charge removal process is performed after the process process, and then the counter voltage process is performed. Thereby, the wafer W can be detached from the electrostatic chuck 40.
  • the time spent for this feedback control is about 1 second. Therefore, there is no concern of reducing the throughput by executing the counter voltage process. Further, the wafer W can be detached from the electrostatic chuck 40 even in an emergency in which the wafer W is not detached due to a residual charge due to a reverse charge or the like due to residual charges. Furthermore, in the detachment control method according to the present embodiment, since it is possible to know how much attracting force is generated before the wafer W is lifted by the support pins 81, there is a risk of damaging the wafer W. It can be avoided.
  • the counter voltage process is executed regardless of the magnitude of the calculated counter voltage, and the wafer W is detached by executing the feedback control. However, if the counter voltage exceeds a predetermined threshold, an abnormality occurs. It may be determined that the operation of the plasma processing apparatus 1 is stopped.
  • a gas is introduced into the processing chamber to generate plasma, but the introduced gas is preferably an inert gas. Moreover, you may make it DC discharge instead of producing
  • step S212 is added to the counter voltage process of FIG. 6, and a determination process regarding the start condition of the counter voltage process is performed in step S212. All other steps are the same as in FIG.
  • step S212 after calculating the differential charge ⁇ Q by executing step S200, it is determined in step S212 whether the differential charge ⁇ Q exceeds a predetermined threshold value. To do. If it is determined that the difference charge ⁇ Q exceeds the threshold value, the counter voltage V c is calculated, and the calculated counter voltage V c is turned on to the chuck electrode 40a (S202 to S210). If it is determined that the difference is equal to or smaller than the threshold value, the present process is terminated without turning on the counter voltage to the chuck electrode 40a.
  • the present modification when it is determined that the difference exceeds the threshold value, it is determined that the wafer W is not easily detached due to the residual adsorption force, and it is determined that the charge removal process using the counter voltage is necessary. On the other hand, when it is determined that the difference is equal to or less than the threshold value, the residual attractive force is not so large, and it is determined that the charge removal process using the counter voltage is unnecessary.
  • step S212 is a condition for starting the counter voltage processing of the present embodiment.
  • the counter voltage process is not performed when the start condition is not satisfied because the electrostatic chuck surface is cleaned.
  • the counter voltage processing is not started before the surface of the electrostatic chuck 40 changes and the insulating film 41a exceeds the predetermined thickness, but is automatically started only when the insulating film 41a exceeds the predetermined thickness. . Thereby, useless processing can be omitted and energy saving can be achieved.
  • the determination of whether or not the time integral value of the current in step S212 exceeds a predetermined threshold value may be performed in units of wafers (in units of a predetermined number of processed objects) as in this modification. It may be performed in lot units.
  • the wafer W can be easily detached from the electrostatic chuck 40 by controlling the counter voltage of the DC voltage source.
  • the time until an error that the wafer W cannot be removed can be extended. Thereby, it is possible to reduce the loss of the customer's wafer and improve the operation rate of the apparatus.
  • the plasma processing apparatus has a heater 75 divided into three or more zones as shown in the modification of the embodiment of FIG.
  • the chuck electrode 40a may be divided.
  • the heater 75 may be provided in or near the electrostatic chuck 40.
  • the heater 75 is embedded in the electrostatic chuck 40.
  • the heater 75 is divided into a central center zone 75a1, a middle zone 75a2 concentrically provided on the outer peripheral side of the center zone 75a1, and an outermost edge zone 75a3.
  • the chuck electrode 40a is divided into a center chuck electrode 40a1, a middle chuck electrode 40a2, and an edge chuck electrode 40a3 corresponding to each divided zone of the heater 75.
  • a DC voltage source 42a1, a DC voltage source 42a2, and a DC voltage source 42a3 are connected to the center chuck electrode 40a1, the middle chuck electrode 40a2, and the edge chuck electrode 40a3, respectively.
  • the center chuck electrode 40a1, middle chuck electrode 40a2, the counter voltage V c for each zone consisting edge chuck electrode 40a3 is calculated.
  • the counter voltage V c may be controlled to be turned on only in the outermost edge zone region.
  • the plasma processing apparatus may have a dual electrode structure.
  • the bipolar electrode and the counter voltage will be described with reference to a modification of the embodiment of FIG. 10.
  • the electrostatic chuck 40 includes bipolar chuck electrodes 40a4 and 40a5. That is, two electrodes having the same shape are provided in or on the electrostatic chuck 40.
  • the bipolar chuck electrodes 40a4 and 40a5 are charged with charges having different polarities by turning on voltages of opposite polarity.
  • the voltage value to turn on each chuck electrode 40a4, 40a5 is usually small. For this reason, there is little electrical damage to the wafer W.
  • a DC voltage source 78 and a DC voltage source 79 are connected to the bipolar chuck electrodes 40a4 and 40a5. Accordingly, the counter voltage V c for each chuck electrode 40a4,40a5 twin electrode is calculated. Thus it is possible to adjust the counter voltage V c according to the residual charge states of the electrostatic chuck 40 of each chuck electrode 40A4,40a5.
  • plasma etching is described as an example of the plasma processing performed in the plasma processing apparatus, but the present invention is not limited to plasma etching.
  • a thin film is formed on the wafer by chemical vapor deposition (CVD: Chemical Vapor Deposition).
  • CVD chemical vapor deposition
  • the present invention can also be applied to a plasma processing apparatus that performs plasma CVD, plasma oxidation, plasma nitridation, sputtering, ashing, and the like.
  • the plasma processing apparatus is not limited to a capacitively coupled plasma processing apparatus that generates capacitively coupled plasma (CCP: CapacitivelyitiveCoupled Plasma) by high-frequency discharge generated between parallel plate electrodes in the chamber.
  • CCP capacitively coupled plasma
  • An inductively coupled plasma processing device that generates an inductively coupled plasma (ICP) under a high frequency induction electromagnetic field by placing an antenna on or around the surface of the substrate, generates plasma waves using microwave power
  • ICP inductively coupled plasma
  • the present invention can also be applied to a microwave plasma processing apparatus.
  • the object to be processed in the present invention is not limited to a semiconductor wafer, and may be, for example, a large substrate for a flat panel display (FPD: Flat Panel Display), an EL element, or a substrate for a solar cell. .
  • FPD Flat Panel Display
  • EL element Organic Electrode
  • the current measured for the predetermined time may be a current that flows immediately after the voltage that is turned on to the chuck electrode is turned off.
  • the current measured for the predetermined time may be a current that flows immediately after the reverse voltage is turned on and the reverse voltage is turned off.
  • the time integral value of the current measured for the predetermined time may be measured by an ammeter provided between the chuck electrode and the DC voltage source.
  • the method may further include a step of determining whether or not the difference exceeds a predetermined threshold value. When it is determined that the difference exceeds the threshold value, the counter voltage may be turned on to the chuck electrode.
  • the determination as to whether or not the difference exceeds a predetermined threshold value may be performed in units of lots or in units of a predetermined number of processed objects.
  • a heater is provided in or near the electrostatic chuck, the heater is divided into a plurality of zones, a chuck electrode and a DC voltage source are provided for each zone, and the counter is provided for each chuck electrode of each zone. A voltage may be calculated and the chuck electrode for each zone may be turned on.
  • the chuck electrode may be divided into two electrodes, a DC voltage source may be provided for each of the two electrodes, the counter voltage of each of the two electrodes may be calculated, and each of the two electrodes may be turned on.
  • the predetermined time may be selected from a range of time until the magnitude of the peak of the current flowing from the chuck electrode becomes 20% to 80% after the voltage turned on to the chuck electrode is turned off.

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Abstract

　チャック電極を有し、被処理体を静電吸着する静電チャックから被処理体を離脱させるための離脱制御方法であって、プラズマ処理後に前記チャック電極にオンした電圧をオフした後に前記チャック電極から流れる電流を所定時間測定した結果としての電流の時間積分値を取得する工程と、プラズマ処理中に前記チャック電極にチャージされた電荷量と前記取得した電流の時間積分値との差分を算出する工程と、予め定められた、電流の時間積分値と被処理体を支持する支持ピンに加わるトルクとの相関関係に基づき、前記差分から前記静電チャックの残留電荷量に応じたカウンタ電圧を算出する工程と、処理室内にガスを導入してプラズマを生成させながら、前記カウンタ電圧を前記チャック電極にオンする工程と、を含むことを特徴とする離脱制御方法が提供される。

Description

離脱制御方法及びプラズマ処理装置の制御装置
　本発明は、離脱制御方法及びプラズマ処理装置の制御装置に関する。
　プラズマ処理は、処置容器内のガスを真空引きし、真空雰囲気にて行われることが多い。その際、被処理体は、処理容器内の載置台に設けられた静電チャック（ＥＳＣ：Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ　Ｃｈｕｃｋ）上に載置される。
　静電チャックは、導電性のシート状のチャック電極の表裏を誘電部材にて挟んだ構成を有する。プラズマ処理においては、直流電圧源からチャック電極に電圧をオンすることにより生じるクーロン力によって被処理体を静電チャックに吸着させてからプラズマ処理を行う。その際にはウエハ裏面と静電チャック表面の間に伝熱ガスを供給する。また、プラズマ処理後のチャック電極への電圧をオフした状態において静電チャックから被処理体を離脱させる際には、不活性ガスを処理室内へ導入し所定の圧力に維持しながら、プラズマ処理中にチャック電極へオンしていた電圧とは正負が逆の電圧をオンした後に電圧をオフし、静電チャック及び被処理体に存在する電荷を除電する除電処理が行われる。その状態で、支持ピンを上昇させて被処理体を静電チャックから持ち上げ、被処理体を静電チャックから離脱させる。
　ところが、静電チャックの表面は経時変化する。たとえば、静電チャックの表面には、徐々にプラズマ処理時に生成された反応生成物等の物質が付着し、堆積して絶縁膜となる。堆積した物質は、帯電しやすく電荷を保持してしまうため静電チャック表面の電位が変化してしまう。よって、これらの物質により静電チャックの吸着力が変化してしまう。具体的には、静電チャック表面に形成された絶縁膜に電荷が蓄積され、チャック電極への電圧をオフしても静電チャック表層に残留電荷が残る。この残留電荷は上述の除電処理を行っても除電することができない。その結果、残留電荷による静電吸着力が残った状態で支持ピンを上昇させてしまい、被処理体の破損や正常な搬送の妨げとなる場合があった。
　これに対して、特許文献１では、残留電荷により被処理体が静電チャックから剥がせなくなる事態を未然に防止するために、直流電圧源からオンされている電圧をオフして静電チャックからウエハを持ち上げる際に、ウエハを吸着する残留電荷の状態を検出し、検出結果に基づき静電チャックの交換時期を判断する。特許文献１では、ウエハを支持する支持ピンを上昇させるための駆動モータのトルク又はモータの回転数から静電チャックの残留電荷の状態を検出する。
特開平１１－２６０８９７号公報
　しかしながら、特許文献１では、被処理体を静電チャックから突き上げ機構により突き上げる際の突き上げ負荷（駆動モータのトルク）と静電チャックの吸着力とが比例関係にあることを前提として突き上げ負荷（駆動モータのトルク）から静電チャックの残留電荷の状態を検出する。また、ウエハＷを支持ピンで上昇させているとき、ウエハは歪んでいる。特許文献１では、そのような状態で支持ピンの動きを途中で止めようとするため、ウエハを破損させる恐れがある。また、特許文献１のようにトルクに応じて突き上げ動作と突き上げ動作の停止とを繰り返す方法では多くの時間がかかり、スループットを著しく低下させるため実現は困難である。
　一側面では、直流電圧源の電圧制御により被処理体を静電チャックから離脱することが可能な離脱制御方法及びプラズマ処理装置の制御装置を提供することを目的とする。
　一の態様では、チャック電極を有し、被処理体を静電吸着する静電チャックから被処理体を離脱させるための離脱制御方法であって、前記被処理体のプラズマ処理後に前記チャック電極にオンした電圧をオフした後に前記チャック電極から流れる電流を所定時間測定した結果から電流の時間積分値を取得する工程と、プラズマ処理中に前記チャック電極に電圧をオンしたときにチャージされる所定の電荷量と前記取得した電流の時間積分値との差分を算出する工程と、前記差分から前記静電チャックの残留電荷量に応じたカウンタ電圧を算出する工程と、前記カウンタ電圧を前記チャック電極にオンする工程と、前記カウンタ電圧をオンした後、被処理体を支持する支持ピンを上昇させ前記被処理体を前記チャック上から離脱し、前記カウンタ電圧をオフする工程と、を含むことを特徴とする離脱制御方法が提供される。
　他の態様では、チャック電極を有し、被処理体を静電吸着する静電チャックを有するプラズマ処理装置の制御装置であって、前記被処理体のプラズマ処理後に前記チャック電極にオンした電圧をオフした後に前記チャック電極から流れる電流を所定時間測定した結果から電流の時間積分値を取得する取得部と、プラズマ処理中に前記チャック電極に電圧をオンしたときにチャージされる所定の電荷量と前記取得した電流の時間積分値との差分を算出し、前記差分から前記静電チャックの残留電荷量に応じたカウンタ電圧を算出し、前記カウンタ電圧を前記チャック電極にオンし、前記カウンタ電圧をオンした後、被処理体を支持する支持ピンを上昇させ前記被処理体を前記チャック上から離脱し、前記カウンタ電圧をオフする制御部と、を備えることを特徴とする制御装置が提供される。
　一の態様によれば、直流電圧源の電圧制御により被処理体を静電チャックから離脱することが可能な離脱制御方法及びプラズマ処理装置の制御装置を提供できる。
一実施形態に係るプラズマ処理装置の全体構成図。 一実施形態に係る離脱制御に用いるカウンタ電圧の原理を説明するための図。 一実施形態に係る測定装置を示した図。 一実施形態に係る制御装置の機能構成図。 一実施形態に係る離脱制御方法を実行するためのフローチャート。 一実施形態に係るカウンタ電圧処理のフローチャート。 一実施形態に係る直流電圧源からの電圧とチャック電極から流れる電流とを示した図。 一実施形態の変形例に係るカウンタ電圧処理のフローチャート。 一実施形態の変形例に係るプラズマ処理装置のヒ－タ分割とカウンタ電圧処理を説明するための図。 一実施形態の変形例に係るプラズマ処理装置の双電極とカウンタ電圧処理を説明するための図。
　以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
　プラズマ処理においては、直流電圧源からチャック電極に電圧をオンすることにより生じるクーロン力によって被処理体を静電チャックに吸着させてからプラズマ処理を行う。その際にはウエハ裏面と静電チャック表面の間に伝熱ガスを供給する。プラズマ処理後に、伝熱ガスの供給をオフし、処理室内にＮ２やＡｒなどの不活性ガスを導入し、処理室内を所定の圧力（１００ｍＴｏｒｒ～４００ｍＴｏｒｒ）に維持しながら、プラズマ処理中にチャック電極にオンしていた電圧とは正負が逆の電圧をオンした後に電圧をオフする。この処理により静電チャック表面及びウエハの除電を行っている。上記正負が逆の電圧をオンしているときに高周波電源から高周波電力を処理室内に供給してプラズマを発生させる除電処理もある。このように通常の除電処理では、除電処理後チャック電極への電圧はオフになっている。その除電処理後の状態で、支持ピンを上昇させて被処理体を静電チャックから持ち上げ、被処理体を静電チャックから離脱させる。
　ところが、静電チャックの表面は経時変化する。たとえば、静電チャックの表面には、徐々にプラズマ処理時に生成された反応生成物等の物質が付着し、堆積して絶縁膜となる。堆積した物質は、帯電しやすく電荷を保持してしまうため静電チャック表面の電位が変化してしまう。よって、これらの物質により静電チャックの吸着力が変化してしまう。具体的には、静電チャック表面に形成された絶縁膜に電荷が蓄積され、チャック電極への電圧をオフしても静電チャック表層に残留電荷が残る。この残留電荷は上述の除電処理を行っても除電することができない。その結果、残留電荷による静電吸着力が残った状態で支持ピンを上昇させてしまい、被処理体の破損や正常な搬送の妨げとなる場合があった。
　これに対して、静電チャックの表層を研磨したり、処理容器内をクリーニングしたりして静電チャック表層に堆積した物質を取り除くことが考えられる。しかしながら、これでは、堆積した物質自体を完全に除去できない場合もあるし、除去できたとしても処理容器を大気開放して静電チャックを取り出す必要があり装置の稼働率が著しく低下してしまう。よって、被処理体に割れ等が生じる前に残留電荷により静電チャックに吸着している被処理体を静電チャックから電気的に離脱する方法が望まれる。
　特に、体積抵抗率が１×１０１２～１４Ωｃｍの誘電部材を溶射により形成した静電チャックでは、除電処理によりウエハを離脱させる従来の方法でもウエハの離脱が可能な場合もある。しかしながら、体積抵抗率が１×１０１４Ωｃｍ以上のクーロン型の静電チャックでは、より静電チャックの表層に電荷が逃げにくいため残留し易く、除電処理だけではウエハを静電チャックから離脱させることはより困難になる。
　また、近年、静電チャックの表面温度をヒータにて高速に温度調整する機構（以下、ヒータ内蔵静電チャック機構と称呼する）が利用されている。ヒータ内蔵静電チャック機構では、静電チャックに例えば体積抵抗率が１×１０１４Ωｃｍ以上の体積抵抗率が高い部材が採用されている。よって、ヒータ内蔵静電チャック機構では、クーロン型の、つまり静電吸着力が支配的な静電チャックが用いられ、より表層に電荷が残留し易く、逆電圧をオンする除電処理では残留電荷により吸着してしまったウエハを静電チャックから離脱させることは困難になってきている。そのため、近年、ヒータ内蔵静電チャック機構の利用が高まるとともに静電チャック表面に反応生成物が堆積して残留電荷が残り、残留電荷による残留吸着によって被処理体の離脱ができなくなるという課題がより顕著になっている。
　そこで、以下の本発明の一実施形態では、ヒータ内蔵静電チャック機構の利用時においても、被処理体を静電チャックから離脱することが可能な離脱制御方法及びその離脱制御方法を実行する制御装置を備えたプラズマ処理装置について説明する。
　［プラズマ処理装置の全体構成］
　まず、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置の全体構成について、図１を参照しながら説明する。
　図１に示したプラズマ処理装置１は、ＲＩＥ型のプラズマ処理装置として構成されており、たとえばアルミニウムまたはステンレス鋼等の金属製の円筒型チャンバ（処理容器１０）を有している。処理容器１０は接地されている。処理容器１０内では、被処理体にエッチング処理等のプラズマ処理が施される。
　処理容器１０内には、被処理体としての半導体ウエハＷ(以下、ウエハＷと称呼する)を載置する載置台１２が設けられている。載置台１２は、たとえばアルミニウムからなり、絶縁性の筒状保持部１４を介して処理容器１０の底から垂直上方に延びる筒状支持部１６に支持されている。筒状保持部１４の上面には、載置台１２の上面を環状に囲むたとえばシリコンからなるフォーカスリング１８が配置されている。
　処理容器１０の内側壁と筒状支持部１６の外側壁との間には排気路２０が形成されている。排気路２０には環状のバッフル板２２が取り付けられている。排気路２０の底部には排気口２４が設けられ、排気管２６を介して排気装置２８に接続されている。排気装置２８は図示しない真空ポンプを有しており、処理容器１０内を所定の真空度まで減圧する。処理容器１０の側壁には、ウエハＷの搬入又は搬出時に開閉するゲートバルブ３０が取り付けられている。
　載置台１２には、給電棒３６および整合器３４を介してプラズマ生成用の高周波電源３２が電気的に接続されている。高周波電源３２は、たとえば６０ＭＨｚの高周波電力を載置台１２に印加する。このようにして載置台１２は下部電極としても機能する。処理容器１０の天井部には、シャワーヘッド３８が接地電位の上部電極として設けられている。高周波電源３２からのプラズマ生成用の高周波電力は載置台１２とシャワーヘッド３８との間に容量的に印加される。
　載置台１２の上面にはウエハＷを静電吸着力で保持するための静電チャック４０が設けられている。静電チャック４０は導電膜からなるチャック電極４０ａを一対の絶縁層又は絶縁シートの間に挟み込んだものである。直流電圧源４２は、スイッチ４３を介してチャック電極４０ａに接続されている。静電チャック４０は、直流電圧源４２から電圧をオンされることにより、クーロン力でウエハＷをチャック上に吸着保持する。
　また、チャック電極４０ａへの電圧をオフする場合にはスイッチ４３によって接地部４４へ接続された状態となっている。以下、チャック電極４０ａへの電圧のオフはチャック電極４０ａが接地された状態を意味する。
　チャック電極４０ａと直流電圧源４２との間には電流計４５が設けられている。電流計４５は、プラズマ処理中にウエハＷを吸着させるためにチャック電極４０ａに電圧がオンされたときに流れる電流値及びその電流の時間積分値を測定する。又は、プラズマ処理後に電圧がオフしたときに流れる電流値及びその電流値の時間積分値を測定する。
　伝熱ガス供給源５２は、ＨｅガスやＡｒガス等の伝熱ガスをガス供給ライン５４に通して静電チャック４０上のウエハＷ裏面に供給する。天井部のシャワーヘッド３８は、多数のガス通気孔５６ａを有する電極板５６と、この電極板５６を着脱可能に支持する電極支持体５８とを有する。電極支持体５８の内部にはバッファ室６０が設けられている。バッファ室６０のガス導入口６０ａにはガス供給配管６４を介してガス供給源６２が連結されている。係る構成により、シャワーヘッド３８から処理容器１０内に所望のガスが供給される。
　載置台１２の内部には、外部の図示しない搬送アームとの間でウエハＷの受け渡しを行うためにウエハＷを昇降させる支持ピン８１が複数（例えば３本）設けられている。複数の支持ピン８１は、連結部材８２を介して伝えられるモータ８４の動力により上下動する。処理容器１０の外部へ向けて貫通する支持ピン８１の貫通孔には底部ベローズ８３が設けられ、処理容器１０内の真空側と大気側との間の気密を保持する。
　処理容器１０の周囲には、環状または同心状に延在する磁石６６が上下２段に配置されている。処理容器１０内において、シャワーヘッド３８と載置台１２との間のプラズマ生成空間には、高周波電源３２により鉛直方向のＲＦ電界が形成され、ウエハＷの表面近傍に所望のガスによる高密度のプラズマが生成される。
　載置台１２の内部には冷媒管７０が設けられている。この冷媒管７０には、配管７２，７３を介してチラーユニット７１から所定温度の冷媒が循環供給される。また、静電チャック４０の内部にはヒータ７５が埋設されている。ヒータ７５には図示しない交流電源から所望の交流電圧が印加される。かかる構成により、チラーユニット７１による冷却とヒータ７５による加熱によって静電チャック４０上のウエハＷの処理温度は所望の温度に調整される。なお、ヒータ７５は設けられなくてもよい。また、ヒータ７５は、静電チャック４０の下側の表面に接着剤層と共に貼り付けてもよい。
　制御装置１００は、プラズマ処理装置１に取り付けられた各部、たとえばガス供給源６２、排気装置２８、ヒータ７５、直流電圧源４２、スイッチ４３、整合器３４、高周波電源３２、伝熱ガス供給源５２、モータ８４、およびチラーユニット７１を制御する。また、制御装置１００は、随時、電流計４５により検出された電流値及び電流値の時間積分値を取得する。制御装置１００は、ホストコンピュータ（図示せず）等とも接続されている。
　制御装置１００は、図示しないＣＰＵ（Central　Processing　Unit），ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）を有し、ＣＰＵはこれらの記憶領域に格納された各種レシピに従ってプラズマ処理を実行する。レシピにはプロセス条件に対する装置の制御情報であるプロセス時間、処理室内温度（上部電極温度、処理室の側壁温度、ＥＳＣ温度など）、圧力（ガスの排気）、高周波電力やチャック電極４０ａにオン、オフする電圧値、各種プロセスガス流量、伝熱ガス流量などが記載されている。
　かかる構成のプラズマ処理装置１において、エッチングを行なうには、先ずゲートバルブ３０を開口して搬送アーム上に保持されたウエハＷを処理容器１０内に搬入する。次に、静電チャック４０の表面から突出した支持ピン８１により搬送アームからウエハＷが持ち上げられ、支持ピン８１上にウエハＷが保持される。次いで、その搬送アームが処理容器１０外へ出た後に、支持ピン８１が静電チャック４０内に下ろされることでウエハＷが静電チャック４０上に載置される。
　ウエハＷ搬入後、ゲートバルブ３０が閉じられ、ガス供給源６２からエッチングガスを所定の流量で処理容器１０内に導入し、排気装置２８により処理容器１０内の圧力を設定値まで減圧し、安定させる。さらに、高周波電源３２から所定の高周波電力を載置台１２に印加する。また、直流電圧源４２からチャック電極４０ａに電圧をオンして、ウエハＷを静電チャック４０上に固定する。伝熱ガス供給源５２は、ＨｅガスやＡｒガス等の伝熱ガスをガス供給ライン５４を通して静電チャック４０上のウエハＷ裏面に供給する。シャワーヘッド３８からシャワー状に導入されたエッチングガスは、高周波電源３２からの高周波電力によりプラズマ化される。これにより、上部電極（シャワーヘッド３８）と下部電極（載置台１２）との間のプラズマ生成空間にてプラズマが生成され、生成されたプラズマ中のラジカルやイオンによってウエハＷの主面がエッチングされる。
　プラズマエッチング終了後、静電チャック４０からウエハを離脱させる際には、伝熱ガスの供給をオフし、チャック電極４０ａへの電圧をオフする。その状態で、不活性ガスを処理室内へ導入し処理室内を所定の圧力に維持しながら、プラズマ処理中にチャック電極４０ａへオンしていた電圧とは正負が逆の電圧を、チャック電極４０ａへオンした後に電圧をオフする。この処理により静電チャック４０及びウエハＷに存在する電荷を除電する除電処理が行われる。その状態で、支持ピン８１を上昇させてウエハＷを静電チャック４０から持ち上げ、ウエハＷを静電チャック４０から離脱させる。ゲートバルブ３０を開口して搬送アームが処理室内１０内に搬入された後、支持ピン８１が下げられウエハＷが搬送アーム上に保持される。次いで、その搬送アームが処理室外へ出て、次のウエハＷが搬送アームにより処理室内へ搬入される。この処理を繰り返すことで連続してウエハＷが処理される。以上、本実施形態に係るプラズマ処理装置の全体構成について説明した。
　［カウンタ電圧の原理］
　次に、一実施形態に係るウエハの離脱制御に用いるカウンタ電圧の原理を、図２を参照しながら説明する。図２の「Ｓ１」は、絶縁膜が形成される前の静電チャックの状態を示し、図２の「Ｓ２」は、絶縁膜が形成された後の静電チャックの残留吸着状態を示し、図２の「Ｓ３」は、はカウンタ電圧をオンしたときの静電チャックの状態を示す。
　例えば、直流電圧源４２から２．５ｋｗの電圧をオンすると、チャック電極４０ａに電荷（ここではプラスの電荷）が溜まる。図２の「Ｓ１」に示したように、チャック電極４０ａ表層に堆積した物質がなく、絶縁膜が形成されていないとき、ウエハＷには処理室内のガスとの間のガス放電によりチャック電極４０ａに溜まったプラスの電荷に対応するマイナスの電荷が溜まる。これにより、ウエハＷは静電チャックに静電吸着される。ウエハＷをデチャックする際には、まず直流電圧源４２の出力を０ｋｗにし、かつ、図１のスイッチ４３によりチャック電極４０ａを接地部４４に接続する。これにより、チャック電極４０ａに溜まっている電荷はなくなる。また、ウエハＷに溜まった電荷は、処理室内のガスとの間のガス放電によりなくなる。これにより、ウエハＷと静電チャックに電位差がなくなりウエハＷが静電チャック４０から剥がれる。
　ところが、静電チャック４０の表層には、徐々にプラズマ処理により発生する反応生成物やプラズマのダメージ等により付着物が堆積し、絶縁膜が形成される。図２の「Ｓ２」及び図２の「Ｓ３」に示したように、絶縁膜４１ａが厚くなると、絶縁膜４１ａ内に電荷が溜まる。例えば、図２の「Ｓ２」は、絶縁膜４１ａにマイナスの電荷が溜まっている状態を示す。
　この状態では、絶縁膜４１ａの電荷の一部はウエハＷのプラスの電荷と引き合い、絶縁膜４１ａの電荷の他の一部はチャック電極４０ａのプラスの電荷と引き合い、全体としてつり合った状態となっている。このときウエハＷは残留電荷により吸着された状態になっている。また、チャック電極４０ａにもプラスの電荷が残った状態となるが、これはチャック電極４０ａに電圧をオンしたときにチャック電極４０ａにチャージされた電荷が残留電荷の一部とつり合うために逃げずに残った状態である。このチャック電極４０ａの電荷は残留電荷の総量に比例して増加していく。この状態では、ウエハＷの裏面側と表面側で分極が生じている。
　このため、ウエハＷと静電チャック４０表面との間に残留吸着力が発生し、支持ピン８１を上昇させても静電チャック４０からウエハＷが離脱せず、場合によっては支持ピン８１によりウエハＷが破損する。そして、通常の除電処理では、静電チャック４０表面の帯電は除電できない。
　そこで、本実施形態では、ウエハＷと静電チャック４０表面との間に残留吸着力が生じないようにチャック電極４０ａにカウンタ電圧をオンする。図２の「Ｓ３」に示したように、カウンタ電圧とは、ウエハＷをガス放電させながら残留電荷の総量としてのマイナスの電荷とチャック電極４０ａのプラスの電荷とがつり合い、静電チャック４０表面の電荷が０になるように直流電圧源４２からチャック電極４０ａにオンされる電圧である。この状態では、ウエハＷの裏面側と表面側で分極は生じていない。これにより、ウエハＷと静電チャック４０表面の残留吸着力が０となり、ウエハＷと静電チャック４０に電位差がなくなってウエハＷを静電チャック４０から離脱することができる。
　なお、上記説明では絶縁膜４１ａにマイナスの電荷が溜まっていると仮定したが、これはあくまで説明を簡略化するものであり、絶縁膜４１ａに溜まった電荷はプラスであってもよく、プラスとマイナスの電荷が混在していてもよい。
　［カウンタ電圧の決定方法］
　次に、一実施形態に係るウエハＷの離脱制御に用いるカウンタ電圧の決定方法について説明する。上述のカウンタ電圧の原理で説明したように絶縁膜４１ａに溜まったマイナスの残留電荷の総量に比例してそれとつり合うようにチャック電極４０ａにプラスの電荷が蓄積される。
　残留電荷がない状態の静電チャック４０の場合、ウエハＷを載置し、チャック電極４０ａへウエハＷを吸着する所定の電圧Ｖ１をオンにしたときに所定の時間流れる電流の時間積分値Ｑonは、電圧Ｖ１をオフにしたときに所定の時間流れる電流の時間積分値Ｑoffと式（１）のように等しくなる。
　Ｑon＝Ｑoff・・・（１）
　ここでＶ１の値がわかっているのでウエハＷとチャック電極４０ａとの間の静電容量Ｃoは式（２）のように求めることができる。
　Ｃo＝Ｑon／Ｖ１・・・（２）
　残留電荷がある状態の静電チャック４０の場合、チャック電極４０ａの電圧をオフしても残留電荷とつり合うための電荷がチャック電極４０ａに残る。よって、その分だけ電圧をオフにしたときに所定の時間流れる電流の時間積分値Ｑ’offが減少するので時間積分値Ｑoffとの差分を式（３）を計算することにより求める。求めた値が残留電荷の影響によりチャック電極４０ａにチャージされる差分の電荷ΔＱとなる。
　ΔＱ＝Ｑon－Ｑ’off・・・（３）
　この差分の電荷ΔＱは残留電荷量に比例するのでこの差分の電荷ΔＱから残留電荷の総量Ｑとの相関関係を後述のカウンタ電圧の実験で予め求めておけば式（２）で求めた静電容量Ｃoを用いてカウンタ電圧Ｖｃを式（４）のように決定することができる。つまり、差分の電荷ΔＱとカウンタ電圧Ｖｃとの相関関係を求めることができる。
　Ｖｃ＝残留電荷の総量Ｑ／Ｃo＝αΔＱ／Ｃo（α：定数）・・・（４）
　［カウンタ電圧の実験］
　次に、一実施形態に係るウエハの離脱制御に用いる残留電荷によりチャック電極４０ａにチャージされる差分の電荷ΔＱと残留電荷の総量Ｑとの相関関係からカウンタ電圧Ｖｃを求める実験を、図３を参照しながら説明する。図３は一実施形態に係る測定装置を示す。
　測定装置２００は、イオナイザー２０２、電流計２０４、表面電位計２０６、モータ２０８、排気装置２１２、静電チャック４０、直流電圧源４２を有している。
　ここでは、イオナイザー２０２は、静電チャック４０表面に電荷をチャージさせ擬似的に残留電荷を生成する。この状態で、モータ２０８を駆動させ、ウエハＷを静電チャック４０直上まで降下させ載置する。また、直流電圧源４２からの電圧を静電チャック４０のチャック電極４０ａにオン又はオフする。チャック電極４０ａに電圧をオンした状態でモータ２０８でウエハＷを引き上げ、ウエハＷが静電チャック４０から剥がれた際の電圧をモニタする。また、チャック電極４０ａに電圧をオン又はオフしたときに所定の時間チャック電極４０ａから流れる電流の時間積分値を、チャック電極４０ａと直流電圧源４２との間の電流計２０４にてモニタする。測定装置２００内は、排気装置２１２により減圧可能である。
　残留電荷のない静電チャック４０の状態でチャック電極４０ａへ電圧Ｖ１をオンした後にオフし、電流の時間積分値をモニタする。これによって、式（１）、式（２）によりＱon、Ｃoを求める。その後、イオナイザー２０２により静電チャック４０の表面に所定の残留電荷の総量Ｑを擬似的に生成させた後にウエハＷを載置し、チャック電極４０ａに電圧をオンした後にオフし、オフした後の所定時間に流れる電流の時間積分値Ｑ’offをモニタし、式（３）によりΔＱを求める。また、チャック電極４０ａにかかる電圧を少しずつ段階的に大きな値に変更しながらオンにし、それに対応してウエハＷを引き上げる動作を繰り返す。ウエハＷがチャック電極４０ａから剥がれた際の電圧を所定の残留電荷の総量Ｑに対するカウンタ電圧Ｖｃとする。これを値の異なる所定の残留電荷の総量Ｑによって求めて差分の電荷ΔＱとカウンタ電圧Ｖｃとの相関関係(αの値)を求め、式(４)の関係を求めることができる。以上から差分の電荷ΔＱとカウンタ電圧Ｖｃの相関関係を求めることができる。
　以上、カウンタ電圧の原理、カウンタ電圧の決定方法、カウンタ電圧の実験を用いたカウンタ電圧によるウエハＷの離脱制御について説明した。以下では、カウンタ電圧を用いて静電チャック４０からウエハＷを離脱させる離脱制御方法について具体的に説明する。説明に当たっては、まず、本実施形態に係る離脱制御方法を実行する制御装置１００の機能構成について、図４を参照しながら説明し、次に、本実施形態に係る離脱制御方法について、図５を参照しながら説明する。図４は、本実施形態に係る制御装置１００の機能構成図であり、図５は、一実施形態に係る離脱制御方法を実行するためのフローチャートである。
　［制御装置の機能構成］
　制御装置１００は、プラズマ処理装置１を制御する。ここでは、静電チャック４０からウエハＷを離脱させるための制御方法を実行する制御装置１００の機能を中心に説明する。図４に示した制御装置１００は、プロセス実行部１０５、取得部１１０、制御部１１５及び記憶部１２０を有する。
　プロセス実行部１０５は、記憶部１２０に記憶された複数のレシピのうち、所望のプロセスレシピを選択してそのプロセスレシピに従いプロセス処理を実行する。ここでは、エッチング処理が行われる。また、プロセス実行部１０５は、記憶部１２０に記憶されたクリーニングレシピに従いクリーニング処理を実行してもよい。
　取得部１１０は、プラズマ処理後にチャック電極４０ａにオンしていた電圧をオフした後にチャック電極４０ａから流れる電流の時間積分値Ｑ’offを所定時間測定し、測定結果として電流の時間積分値を取得する。
　制御部１１５は、予め定められた、残留吸着のない状態で計測したチャック電極４０ａへの電圧をオンしたときの電流の時間積分値Ｑonと、取得部１１０により取得された電流の時間積分値Ｑ’offとの差分の電荷ΔＱに対応するカウンタ電圧Ｖｃを算出する。制御部１１５は、処理室内に不活性ガスを導入し、カウンタ電圧Ｖｃをチャック電極４０ａにオンする。制御部１１５は、後述する離脱制御において直流電圧源４２からの電圧制御（ＨＶ電圧制御）、カウンタ電圧の算出、支持ピン８１の昇降制御、カウンタ電圧処理の開始条件の判定等を実行する。
　記憶部１２０には、エッチング処理を実行するための複数のプロセスレシピや、クリーニング処理を実行するためクリーニングレシピ等のレシピが記憶されている。また、記憶部１２０には、残留吸着のない状態で計測したチャック電極４０ａへの電圧をオンしたときの電流の時間積分値Ｑon、ウエハＷとチャック電極４０ａとの間の静電容量Ｃo、残留電荷によりチャック電極４０ａにチャージされる差分の電荷ΔＱとカウンタ電圧Ｖｃとの相関関係が記憶されている。記憶部１２０は、例えば半導体メモリ、磁気ディスク、または光学ディスクなどを用いてＲＡＭ、ＲＯＭとして実現されうる。レシピは、記憶媒体に格納して提供され、図示しないドライバを介して記憶部１２０に読み込まれるものであってもよく、また、図示しないネットワークからダウンロードされて記憶部１２０に格納されるものであってもよい。また、上記各部の機能を実現するために、ＣＰＵに代えてＤＳＰ（Digital　Signal　Processor）が用いられてもよい。
　なお、制御装置１００の機能は、ソフトウエアを用いて動作することにより実現されてもよく、ハードウエアを用いて動作することにより実現されてもよい。
　以上、本実施形態に係る離脱制御方法を実行する制御装置１００の機能構成について説明した。次に、以上に説明した制御装置１００の各部の機能を用いて、制御装置１００により制御される離脱制御方法について、図５を参照しながら説明する。
　［制御装置の動作：離脱制御方法］
　まず、ウエハＷが処理室内へ搬入され、プラズマ処理が開始されると、プロセスガスが導入され、処理室内が所定の圧力に維持される（Ｓ１００）。次に、高周波電力を処理室内に導入しプラズマを発生させる（Ｓ１０１）。プラズマ発生後、チャック電極４０ａに電圧をオンしウエハを静電吸着させる（Ｓ１０２）。その後、ウエハ裏面と静電チャック４０表面との間に伝熱ガスを供給し、その状態で所定時間プラズマ処理を行う（Ｓ１０３）。プラズマ処理が終了したら、プロセスガス及び高周波電力をオフし（Ｓ１０４）、伝熱ガスの供給をオフし（Ｓ１０５）、処理室内に不活性ガスを導入し、所定の第１の圧力（１００ｍＴｏｒｒ～４００ｍＴｏｒｒ）に維持する（Ｓ１０６）。次に、チャック電極４０ａの電圧をオフした後、チャック電極４０ａから流れる電流の時間積分値Ｑ’offを所定時間測定する（Ｓ１０７）。
　次に、プラズマ処理中にオンしていたチャック電極４０ａの電圧とは正負が逆の電圧をチャック電極４０ａにオンし（Ｓ１０８）、その後、チャック電極４０の電圧をオフする（Ｓ１０９）。次に、カウンタ電圧処理（Ｓ１１０）を行う。
　なお、ステップＳ１０８、Ｓ１０９は一般的な除電処理であって、以下に説明する図６は本実施形態に係るカウンタ電圧を用いた除電処理である。また、電流の時間積分値Ｑ’offを求めるための所定時間については後述する。
　図６は、カウンタ電圧処理を示したフローチャートである。図６のカウンタ電圧処理が開始されると、ステップＳ１０７にて算出された、チャック電極４０ａから流れる電流の時間積分値Ｑ’offと、記憶部１２０に記憶された、残留電荷のない状態の電流の時間積分値Ｑonとから、式（３）を用いて、残留電荷によりチャック電極４０ａにチャージされる差分の電荷ΔＱを算出する（Ｓ２００）。
　次に、ステップＳ２００にて算出された差分の電荷ΔＱと、記憶部１２０に記憶された、ウエハとチャック電極間の静電容量Ｃoと、同様に記憶部１２０に記憶された、差分の電荷ΔＱとカウンタ電圧Ｖｃとの相関関係（定数α）とから、式（４）を用いて、カウンダ電圧Ｖｃを算出する（Ｓ２０２）。
　例えば、図７の上部波形は、電流計４５に流れる電流の波形であり、図７の下部波形は、そのときのチャック電極４０ａへのオン、オフの電圧の値を示す。図７の上部波形に示した電流の波形では、時刻Ｔ０に、直流電圧源４２からチャック電極４０ａにオンしていた電圧がオフされている。この直後に電流計４５は一つ目の電流のピークを検出する。時刻Ｔ１に、直流電圧源４２からチャック電極４０ａに逆電圧がオンされる。このとき、電流計４５には、二つ目の電流のピークが現れる。時刻Ｔ２に、直流電圧源４２からチャック電極４０ａにオンしていた逆電圧がオフされる。このとき、電流計４５には、三つ目の電流のピークが現れる。
　時刻Ｔ３は、逆電圧をオフした時刻Ｔ２後の任意の時刻である。このように、除電処理後のチャック電極４０ａへの電圧オフ(時刻Ｔ０)のときに流れる時間Ｔ０－Ｔ１の間の所定時間における電流の時間積分値を、チャック電極４０ａから流れる電流の時間積分値Ｑ’offとしてもよい。逆電圧オフ(時刻Ｔ２)のときに流れる時間Ｔ２－Ｔ３の間の所定時間における電流の時間積分値をチャック電極４０ａから流れる電流の時間積分値Ｑ’offとしてもよい。このとき電流の時間積分値Ｑ’offを求めるための所定時間は、一つ目の電流のピーク若しくは三つ目の電流のピークの大きさが２０％～８０％程度に小さくなるまでの時間の範囲から選ばれた時間である。本実施形態では、少なくとも時間Ｔ０－Ｔ１の間の所定時間における電流の時間積分値若しくは時間Ｔ２－Ｔ３の間の電流の所定時間における時間積分値を電流の時間積分値Ｑ’offとしているが、差分の電荷ΔＱとカウンタ電圧Ｖｃとの相関関係が良い方を使用すればよい。
　図７の下部波形では、次のウエハのプラズマ処理においてチャック電極４０ａに再び電圧がオンされ（時刻Ｔ４）、プラズマ処理後チャック電極４０ａにオンしていた電圧をオフし（時刻Ｔ５）、時刻Ｔ５から時刻Ｔ８までの所定時間再び電流計４５によりチャック電極４０ａから流れる電流の時間積分値Ｑ’offが測定される。このようにしてウエハごとに電流の時間積分値Ｑ’offが測定され、測定結果に基づき後述するカウンタ電圧のフィードバック制御が繰り返される。
　ステップＳ２０２にてカウンダ電圧Ｖｃを算出した後、処理室内にガスを導入し、プラズマを生成し（Ｓ２０４）、チャック電極４０ａにカウンタ電圧Ｖｃをオンする（Ｓ２０６）。これにより、静電チャック４０表面の電荷が０になり、ウエハＷと静電チャック４０表面の残留吸着力が０となるため、ウエハＷを静電チャック４０から離脱させることができる。
　よって、静電チャック４０上のウエハＷを支持する支持ピン８１を上昇させ（Ｓ２０８）、カウンタ電圧をオフする（Ｓ２１０）。以上によりカウンタ電圧処理を終了する。
　以上に説明したように、本実施形態に係る離脱制御方法では、プロセス処理後、除電処理を行い、その後にカウンタ電圧処理を行う。これにより、ウエハＷを静電チャック４０から離脱させることができる。
　ここで、直流電圧源４２の電圧をフィードバック制御してウエハＷを静電チャック４０から離脱する際、このフィードバック制御に費やされる時間は１秒程度である。よって、カウンタ電圧処理を実行することによりスループットを低下させる懸念はない。また、残留電荷によりウエハＷが逆印加等による除電方法によっても離脱されなくなった非常時においても、ウエハＷを静電チャック４０から離脱させることができる。さらに、本実施形態に係る離脱制御方法では、ウエハＷを支持ピン８１により持ち上げる前に、電気的にどれだけの吸着力をもった電圧が発生するかがわかるため、ウエハＷを破損させるリスクを回避することができる。
　なお、本実施形態では、算出されたカウンタ電圧の大小に関わらずカウンタ電圧処理を実行し、フィードバック制御を実行してウエハＷを離脱させたが、カウンタ電圧が所定の閾値を超える場合には異常と判定してプラズマ処理装置１の稼動を停止するようにしてもよい。
　また、本実施形態では、カウンタ電圧をオンする際、処理室内にガスを導入し、プラズマを生成したが、導入するガスは不活性ガスが好ましい。また、プラズマを生成する替わりに又はプラズマの生成とともにＤＣ放電させてもよい。
　［制御装置の動作：変形例］
　以上の実施形態では、無条件にすべてのウエハＷについて、カウンタ電圧処理にてフィードバック制御を行ったが、開始条件を満たした場合にカウンタ電圧処理を行い、開始条件を満たさない場合にはカウンタ電圧処理を行わないようにしてもよい。
　図８に示した一実施形態の変形例に係るカウンタ電圧処理では、図６のカウンタ電圧処理にステップＳ２１２が追加され、ステップＳ２１２にてカウンタ電圧処理の開始条件に関する判定処理を行っている。それ以外のステップはすべて図６と同じである。
　つまり、本変形例に係るカウンタ電圧処理では、ステップＳ２００を実行することにより差分の電荷ΔＱを算出した後、ステップＳ２１２にて、差分の電荷ΔＱが予め定められた閾値を超えるか否かを判定する。そして、差分の電荷ΔＱが閾値を超えたと判定された場合には、カウンタ電圧Ｖｃを算出し、算出されたカウンタ電圧Ｖｃをチャック電極４０ａにオンする処理を実行し（Ｓ２０２～Ｓ２１０）、差分が閾値以下であると判定された場合には、カウンタ電圧をチャック電極４０ａにオンすることなく、本処理を終了する。
　本変形例によれば、差分が閾値を超えたと判定された場合には、残留吸着力によってウエハＷが離脱しにくい状態であり、カウンタ電圧による除電処理が必要であると判定する。一方、差分が閾値以下と判定された場合には、残留吸着力はさほど大きくなく、カウンタ電圧による除電処理が不要であると判定する。
　このようにステップＳ２１２は、本実施形態のカウンタ電圧処理の開始条件となる。例えば、ウエハレスクリーニング処理後、静電チャック表面が洗浄されたことにより、この開始条件を満たさなくなった場合、カウンタ電圧処理は行われない。このようにカウンタ電圧処理は、静電チャック４０表面が変化し絶縁膜４１ａが所定の厚さ以上になる前は開始されず、絶縁膜４１ａが所定の厚さ以上になって初めて自動開始される。これにより、無駄な処理を省き省エネルギーを図ることができる。
　なお、ステップＳ２１２の電流の時間積分値が予め定められた閾値を超えるか否かの判定は、本変形例のようにウエハ単位（所定の被処理体の処理枚数単位）で行ってもよいし、ロット単位で行ってもよい。
　以上、一実施形態及び変形例に係る離脱制御方法によれば、直流電圧源のカウンタ電圧の制御によりウエハＷを静電チャック４０から容易に離脱させることができる。これにより、静電チャック表面の変質が起こって徐々にウエハＷが離脱しにくくなっても、ウエハＷが離脱できないというエラー発生までの時間を伸ばすことができる。これにより、顧客のウエハの損失軽減や装置稼働率の向上を図ることができる。
　以上、添付図面を参照しながら本発明にかかる離脱制御方法及びプラズマ処理装置の制御装置の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明にかかる離脱制御方法及びプラズマ処理装置の制御装置の技術的範囲に属するものと了解される。
　例えば、本発明に係るプラズマ処理装置は、図９の一実施形態の変形例に示したように、３つ以上のゾーンに分割されたヒータ７５を有し、ヒータ７５の分割ゾーンに対応してチャック電極４０ａが分割されてもよい。ヒ－タ７５は、静電チャック４０内またはその近傍に設けられてもよい。図９ではヒ－タ７５は、静電チャック４０内に埋設されている。ヒータ７５は、中心のセンタゾーン７５ａ１、センタゾーン７５ａ１の外周側に同心円状に設けられたミドルゾーン７５ａ２、最外周のエッジゾーン７５ａ３に分割されている。チャック電極４０ａは、ヒータ７５の各分割ゾーンに対応して、センタチャック電極４０ａ１、ミドルチャック電極４０ａ２、エッジチャック電極４０ａ３に分割されている。センタチャック電極４０ａ１、ミドルチャック電極４０ａ２、エッジチャック電極４０ａ３には、直流電圧源４２ａ１、直流電圧源４２ａ２、直流電圧源４２ａ３がそれぞれ接続されている。
　これにより、センタチャック電極４０ａ１、ミドルチャック電極４０ａ２、エッジチャック電極４０ａ３からなるゾーン毎にカウンタ電圧Ｖｃが算出される。これにより、ゾーン毎の静電チャック４０の残留電荷状態に応じてカウンタ電圧Ｖｃを調整することができる。例えば、最外周のエッジゾーン領域だけ残留電荷による残留吸着が大きい場合には、最外周のエッジゾーン領域だけカウンタ電圧をオンするように制御してもよい。このようにすることで残留電荷が面内で異なる分布であってもウエハＷが割れたりずれたりせずに静電チャック４０から離脱させることができる。
　また、例えば、本発明に係るプラズマ処理装置は、双電極構造を有してもよい。図１０の一実施形態の変形例を参照しながら、双電極とカウンタ電圧について説明すると、静電チャック４０は、双極チャック電極４０ａ４、４０ａ５を有する。つまり、静電チャック４０内又は表面には、２枚の同一形状の電極が設けられている。双極チャック電極４０ａ４、４０ａ５には正負が逆の電圧がオンされることにより異なる極性の電荷が溜まっている。双電極構造では、通常、各チャック電極４０ａ４、４０ａ５にオンする電圧値は小さい。このため、ウエハＷに対する電気的なダメージが少ない。
　双極チャック電極４０ａ４、４０ａ５には、直流電圧源７８，直流電圧源７９が接続されている。これにより、双電極のチャック電極４０ａ４、４０ａ５毎にカウンタ電圧Ｖｃが算出される。これによりチャック電極４０ａ４、４０ａ５毎の静電チャック４０の残留電荷状態に応じてカウンタ電圧Ｖｃを調整することができる。
　以上ではプラズマ処理装置で実行されるプラズマ処理としてプラズマエッチングを例に挙げて説明したが、本発明はプラズマエッチングに限られず、例えば、化学気相蒸着(CVD: Chemical Vapor Deposition)によりウエハ上に薄膜を形成するプラズマＣＶＤ、プラズマ酸化、プラズマ窒化、スパッタリング、アッシング等を行うプラズマ処理装置にも適用可能である。
　また、本発明に係るプラズマ処理装置は、チャンバ内の平行平板電極間に生じる高周波の放電により容量結合プラズマ(CCP:Capacitively Coupled Plasma)を生成する容量結合型プラズマ処理装置に限られず、例えば、チャンバの上面または周囲にアンテナを配置して高周波の誘導電磁界の下で誘導結合プラズマ(ICP:Inductively Coupled Plasma)を生成する誘導結合型プラズマ処理装置、マイクロ波のパワーを用いてプラズマ波を生成するマイクロ波プラズマ処理装置等にも適用可能である。
　本発明においてプラズマ処理を施される被処理体は、半導体ウエハに限られず、例えば、フラットパネルディスプレイ(FPD:Flat Panel Display)用の大型基板、ＥＬ素子又は太陽電池用の基板であってもよい。
　本発明にかかる離脱制御方法において、前記所定時間測定する電流は、前記チャック電極にオンした電圧をオフした直後に流れる電流であってもよい。
　前記所定時間測定する電流は、前記チャック電極に逆電圧をオンし、該逆電圧をオフした直後に流れる電流であってもよい。
　前記所定時間測定する電流の時間積分値は、前記チャック電極及び前記直流電圧源間に設けられた電流計により測定されてもよい。
　前記差分が予め定められた閾値を超えるか否かを判定する工程を更に含み、前記閾値を超えたと判定された場合、前記カウンタ電圧を前記チャック電極にオンしてもよい。
　前記差分が予め定められた閾値を超えるか否かの判定は、ロット単位又は所定の被処理体の処理枚数単位で行われてもよい。
　前記静電チャック内または近傍にヒ－タが設けられ、前記ヒ－タは複数のゾーンに分割され、ゾーン毎にチャック電極と直流電圧源とが設けられ、各ゾーンのチャック電極毎に前記カウンタ電圧を算出し、前記ゾーン毎のチャック電極にオンしてもよい。
　前記チャック電極は双電極に分割され、双電極にそれぞれ直流電圧源が設けられ、前記双電極のそれぞれの前記カウンタ電圧を算出し、前記双電極にそれぞれオンしてもよい。
　前記所定時間は前記チャック電極にオンした電圧をオフした後に前記チャック電極から流れる電流のピークの大きさが２０％～８０％になるまでの時間の範囲から選ばれてもよい。
　本国際出願は、２０１２年２月３日に出願された日本国特許出願２０１２－０２１６５８号に基づく優先権及び２０１２年２月７日に出願された米国仮出願６１／５９５７２９号に基づく優先権を主張するものであり、その全内容を本国際出願に援用する。
　１　　　　　　　プラズマ処理装置
　１０　　　　　　処理容器
　１２　　　　　　載置台（下部電極）
　２８　　　　　　排気装置
　３２　　　　　　高周波電源
　３８　　　　　　シャワーヘッド(上部電極)
　４０　　　　　　静電チャック
　４０ａ　　　　　チャック電極
　４１ａ　　　　　絶縁膜
　４２　　　　　　直流電圧源
　４３　　　　　　スイッチ
　４４　　　　　　接地部
　４５　　　　　　電流計
　５２　　　　　　伝熱ガス供給源
　６２　　　　　　ガス供給源
　７１　　　　　　チラーユニット
　７５　　　　　　ヒ－タ
　８１　　　　　　支持ピン
　８４　　　　　　モータ
　１００　　　　　制御装置
　１０５　　　　　プロセス実行部
　１１０　　　　　取得部
　１１５　　　　　制御部
　１２０　　　　　記憶部
　２００　　　　　測定装置
　２０２　　　　　イオナイザー
　２０４　　　　　電流計
　２０６　　　　　表面電位計
 

Claims (10)

  1. 　チャック電極を有し、被処理体を静電吸着する静電チャックから被処理体を離脱させるための離脱制御方法であって、
    　前記被処理体のプラズマ処理後に前記チャック電極にオンした電圧をオフした後に前記チャック電極から流れる電流を所定時間測定した結果から電流の時間積分値を取得する工程と、
    　プラズマ処理中に前記チャック電極に電圧をオンしたときにチャージされる所定の電荷量と前記取得した電流の時間積分値との差分を算出する工程と、
    　前記差分から前記静電チャックの残留電荷量に応じたカウンタ電圧を算出する工程と、
    　前記カウンタ電圧を前記チャック電極にオンする工程と、
    　前記カウンタ電圧をオンした後、被処理体を支持する支持ピンを上昇させ前記被処理体を前記チャック上から離脱し、前記カウンタ電圧をオフする工程と、
    　を含むことを特徴とする離脱制御方法。
  2. 　前記所定時間測定する電流は、前記チャック電極にオンした電圧をオフした直後に流れる電流であることを特徴とする請求項１に記載の離脱制御方法。
  3. 　前記所定時間測定する電流は、前記チャック電極に逆電圧をオン、該逆電圧をオフした直後に流れる電流であることを特徴とする請求項１に記載の離脱制御方法。
  4. 　前記所定時間測定する電流の時間積分値は、前記チャック電極及び前記直流電圧源間に設けられた電流計により測定されることを特徴とする請求項１に記載の離脱制御方法。
  5. 　前記差分が予め定められた閾値を超えるか否かを判定する工程を更に含み、
    　前記閾値を超えたと判定された場合、前記カウンタ電圧を前記チャック電極にオンすることを特徴とする請求項１に記載の離脱制御方法。
  6. 　前記差分が予め定められた閾値を超えるか否かの判定は、ロット単位又は所定の被処理体の処理枚数単位で行われることを特徴とする請求項５に記載の離脱制御方法。
  7. 　前記静電チャック内または近傍にヒ－タが設けられ、
    　前記ヒ－タは複数のゾーンに分割され、
    　ゾーン毎にチャック電極と直流電圧源とが設けられ、
    　各ゾーンのチャック電極毎に前記カウンタ電圧を算出し、前記ゾーン毎のチャック電極にオンすることを特徴とする請求項１に記載の離脱制御方法。
  8. 　前記チャック電極は双電極に分割され、
    　双電極にそれぞれ直流電圧源が設けられ、
    　前記双電極のそれぞれの前記カウンタ電圧を算出し、前記双電極にそれぞれオンすることを特徴とする請求項１に記載の離脱制御方法。
  9. 　前記所定時間は前記チャック電極にオンした電圧をオフした後に前記チャック電極から流れる電流のピークの大きさが２０％～８０％になるまでの時間の範囲から選ばれることを特徴とする請求項１に記載の離脱制御方法。
  10. 　チャック電極を有し、被処理体を静電吸着する静電チャックを有するプラズマ処理装置の制御装置であって、
    　前記被処理体のプラズマ処理後に前記チャック電極にオンした電圧をオフした後に前記チャック電極から流れる電流を所定時間測定した結果から電流の時間積分値を取得する取得部と、
    　プラズマ処理中に前記チャック電極に電圧をオンしたときにチャージされる所定の電荷量と前記取得した電流の時間積分値との差分を算出し、前記差分から前記静電チャックの残留電荷量に応じたカウンタ電圧を算出し、前記カウンタ電圧を前記チャック電極にオンし、前記カウンタ電圧をオンした後、被処理体を支持する支持ピンを上昇させ前記被処理体を前記チャック上から離脱し、前記カウンタ電圧をオフする制御部と、
    　を備えることを特徴とする制御装置。
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