特許 5961001 基板吸着状態の監視方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5961001

(24)【登録日】2016年7月1日

(45)【発行日】2016年8月2日

(54)【発明の名称】基板吸着状態の監視方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20160719BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20160719BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20160719BHJP

   H02N 13/00 20060101ALI20160719BHJP

   C23C 16/458 20060101ALI20160719BHJP

   C23C 16/50 20060101ALI20160719BHJP

   H05H 1/46 20060101ALN20160719BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/68 R

   H01L21/302 101G

   H01L21/31 C

   H02N13/00 D

   C23C16/458

   C23C16/50

   !H05H1/46 A

【請求項の数】3

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-29586(P2012-29586)

(22)【出願日】2012年2月14日

(65)【公開番号】特開2013-168428(P2013-168428A)

(43)【公開日】2013年8月29日

【審査請求日】2014年11月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000231464

【氏名又は名称】株式会社アルバック

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100126664

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 慎吾

(72)【発明者】

【氏名】森本 直樹

(72)【発明者】

【氏名】福本 英範

(72)【発明者】

【氏名】滝澤 功一

【審査官】 梶尾 誠哉

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１０９３５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０４７５１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｃ２３Ｃ １６／４５８

Ｃ２３Ｃ １６／５０

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０２Ｎ １３／００

Ｈ０５Ｈ １／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマを用いた処理槽と、
前記処理槽内に配された支持部材と、
前記支持部材に接して配された基板と、
前記支持部材に付属し、前記支持部材と前記基板の温度を制御する手段と、
前記基板の近傍にプラズマを発生させる手段と、を備えてなるプラズマ処理装置を用い、
前記基板がプラズマに曝される雰囲気へ移行し、前記プラズマによって供給される熱を前記基板が吸収し、
前記基板が前記プラズマに曝される間、前記温度を制御する手段の出力が、所定の時間ほとんど変化がない後、急峻な減少を示す第一信号を検知することにより、
前記第一信号を用いて前記支持部材に対する前記基板の吸着状態が、正常に吸着されていない状態から、正常に吸着された状態へ遷移したことを判定する工程を有する、ことを特徴とする基板吸着状態の監視方法。

【請求項2】

前記基板が、プラズマに曝されない雰囲気において、
前記温度を制御する手段によって供給される熱を前記基板が吸収し、
前記温度を制御する手段の出力変動を示す第二信号を検知することにより、
前記第二信号を用いて前記支持部材に対する前記基板の吸着状態を判定する工程を有す
る、ことを特徴とする請求項１に記載の基板吸着状態の監視方法。

【請求項3】

前記支持部材が静電チャックである、ことを特徴とする請求項１または２に記載の基板吸着状態の監視方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板吸着状態の監視方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

半導体基板に対する成膜やエッチング等の工程において、プラズマを用いた処理は、基板を支持部材に載置し、固定した状態で行われる。基板を支持部材に固定する手段としては、静電チャック方式の基板吸着装置が、広く用いられている。この静電チャック方式の基板吸着装置は、プラズマ処理層内のサセプタ上部に固定されるものであり、例えば、円盤状の誘電体からなる静電チャックプレートに、吸着電極が内在した構成となっている。そして、プラズマを用いて処理する際に、静電チャックプレート中の吸着電極に対して電圧を印加し、帯電した吸着電極から発生する電気的な引力により、基板を静電チャックプレートに吸着保持できるようになっている。

【0003】

ところが、基板と静電チャックプレートの間に異物があったり、基板が沿っていたりする場合には、基板と静電チャックプレートの間の距離が変動してしまい、安定した吸着力が維持できなくなる虞がある。またその場合には、吸着力が基板面内の位置によってばらついてしまう虞がある。安定性、面内均一性を欠いた不完全な吸着状態で、成膜やエッチング等の処理を行った場合、基板面内における処理ばらつきが生じやすくなる。こうした処理ばらつきによる歩留り低下を避ける従来の方法として、基板吸着状態を監視し、異常を検出する方法が、特許文献１に記載されている。

【0004】

特許文献１によれば、基板と静電チャックプレートとの間の隙間にガスを導入し、この隙間の圧力変化を測定することにより、基板吸着状態を監視することができる。そして、監視により吸着状態が不完全であれば、基板を無駄に処理することを避けることができ、別途対策を立てることにより、歩留り低下を避けることができる。

【0005】

しかしながら、このような従来の方法で基板吸着状態を監視する場合、従来の基板吸着装置に対し、基板と静電チャックプレートの間に圧力測定用のガスを導入する機能および該ガスを蓄える設備を追加するための大規模な改造が必要となる。

【0006】

また、監視を行うたびにガスが消費されるため、ガスの残量が一定に保たれるように補充する必要がある。ガスの残量管理およびガス補充にともなう手間とコストが余計にかかってしまう。

【0007】

また、従来の方法では、基板全体としての吸着状態を監視することができるが、吸着状態が悪い場合、基板と静電チャックとの間で正常に熱のやり取りが行われたかどうかを特定するのは難しい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開平１１−８７４８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は、以上のような点を考慮してなされたものであり、プラズマに曝されない雰囲気からプラズマに曝される雰囲気に移行する際の基板と支持部材との吸着状態を、基板の支持部材に付属する温度制御手段の出力電力の変動に基づいて監視する、基板吸着状態の監視方法を提供することを、第一の目的とする。

【0010】

また本発明は、プラズマに曝されない雰囲気と、プラズマに曝されない雰囲気からプラズマに曝される雰囲気に移行する際の基板と支持部材との吸着状態を、プラズマ処理層内に配された温度計測手段により計測される基板の温度変化に基づいて監視する、基板吸着状態の監視方法を提供することを、第二の目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明の請求項１に係る基板吸着状態の監視方法は、プラズマを用いた処理槽と、前記処理槽内に配された支持部材と、前記支持部材に接して配された基板と、前記支持部材に付属し、前記支持部材と前記基板の温度を制御する手段と、前記基板の近傍にプラズマを発生させる手段と、を備えてなるプラズマ処理装置を用い、前記基板がプラズマに曝される雰囲気へ移行し、前記プラズマによって供給される熱を前記基板が吸収し、前記基板が前記プラズマに曝される間、前記温度を制御する手段の出力が、所定の時間ほとんど変化がない後、急峻な減少を示す第一信号を検知することにより、前記第一信号を用いて前記支持部材に対する前記基板の吸着状態が、正常に吸着されていない状態から、正常に吸着された状態へ遷移したことを判定する工程を有する、ことを特徴とする。

【0013】

本発明の請求項２に係る基板吸着状態の監視方法は、請求項１において、前記基板が、プラズマに曝されない雰囲気において、前記温度を制御する手段によって供給される熱を前記基板が吸収し、前記温度を制御する手段の出力変動を示す第二信号を検知することにより、前記第二信号を用いて前記支持部材に対する前記基板の吸着状態を判定する工程を有する、ことを特徴とする。

【0016】

本発明の請求項３に係る基板吸着状態の監視方法は、請求項１または２において、前記支持部材が静電チャックである、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0017】

本発明に係る基板吸着状態の監視方法では、支持部材に付属した温度制御手段により、基板吸着状態に対応した出力電力の変化を検知する。そして、この出力電力の変化に基づいて、プラズマに曝されない雰囲気からプラズマに曝される雰囲気に移行する際の基板と支持部材との吸着状態を、監視することができる。

【0018】

また、本発明に係る基板吸着状態の監視方法では、プラズマを用いた処理層内に配された、温度計測手段により、基板吸着状態に対応した基板温度の変化を検知する。そして、この温度変化に基づいて、プラズマに曝されない雰囲気と、プラズマに曝されない雰囲気からプラズマに曝される雰囲気に移行する際の基板と支持部材との吸着状態を、監視することができる。

【0019】

また、本発明に係る基板吸着装置は、基板吸着状態に対応した出力電力の変化を検知する温度制御手段および／または基板吸着状態に対応した基板温度の変化を検知する温度計測手段を備えている。したがって、プラズマに曝されない雰囲気からプラズマに曝される雰囲気に移行する際に、前記出力電力の変化および／または基板温度の変化に基づいて、基板の吸着状態を監視することを可能とする、基板吸着装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】第一実施形態に係る基板吸着装置を備えた、プラズマ処理装置の断面図である。

【図2】（ａ）支持部材の温度を調整する工程およびプラズマ処理後に基板を搬出する工程を示す図である。 （ｂ）基板を搬入し、支持部材に吸着させて基板を昇温または降温させる工程、およびプラズマを用いた処理後にプラズマを消去する工程を示す図である。 （ｃ）処理槽内にプラズマを発生させる工程を示す図である。

【図3】（ａ）プラズマ処理に際し、基板の支持部材への異常な吸着状態を示す図である。 （ｂ）プラズマ処理に際し、基板の支持部材への吸着状態の変化を示す図である。

【図4】温度制御手段の出力に基づいた、プラズマに曝されない雰囲気における基板吸着状態の変化を示す図である。

【図5】第二実施形態に係る基板吸着装置を備えた、プラズマ処理装置の断面図である。

【図6】（ａ）プラズマ処理に際し、基板の支持部材への異常な吸着状態を示す図である。 （ｂ）プラズマ処理に際し、基板の支持部材への吸着状態の変化を示す図である。

【図7】第三実施形態に係る基板吸着装置を備えた、プラズマ処理装置の断面図である。

【図8】温度制御手段の出力に基づいた、基板吸着状態の変化を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、好適な実施形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。

【0022】

＜第一実施形態＞
図１は、第一実施形態に係るプラズマ処理装置１００と、それに付設される温度制御手段１０４、および直流電源１０８の概略構成を示す図である。プラズマ処理装置１００は、プラズマ処理槽１０１と、プラズマを発生させる手段（不図示）と、処理槽１０１の内部の底面に配されたサセプタ１１０と、サセプタ１１０の上部に固定され、被処理基板１０３を支持する部材（支持部材）１０２と、を備える。

【0023】

支持部材１０２は、少なくとも基板１０３が接して配される領域においては、平坦な形状をなす。また、支持部材１０２は、その内部に吸着電極１０９ａと吸着電極１０９ｂとからなる吸着電極対１０９を備えた静電チャック方式の基板吸着体をなす。この静電チャック方式の基板吸着体は、例えば、円盤状の誘電体からなり、電極１０９ａと１０９ｂとの間に直流電源１０８から供給される電圧を印加すると、電極１０９ａおよび１０９ｂは、それぞれ正または負に帯電する。

【0024】

電極１０９ａおよび１０９ｂを帯電状態にした上で、基板１０３を支持部材１０２に近づけると、吸着部１０９ａ、１０９ｂが発する電気的な引力により、基板１０３の支持部材１０２との接触面が、支持部材１０２と引き合うように帯電する。これにより、プラズマを用いて処理する際に、基板を静電チャックプレートに吸着保持できるようになっている。したがって支持部材１０２は、基板に対する成膜やエッチング等の工程において、プラズマを用いた処理を行う際に、基板を空間的に固定する手段として用いることができる。

【0025】

また、支持部材１０２は、基板１０３との接触面１０２Ｓにおいて、基板１０３への熱の供給や基板１０３からの熱の吸収を行い、基板１０３の温度を制御する温度制御部１０５を有する。

【0026】

温度制御部１０５は、温度制御手段１０４と電気的に接続され、温度制御手段１０４から印加される電力により動作する。温度制御手段１０４が温度制御部１０５に印加する電力は、温度制御部１０５が、基板１０３に供給する熱量あるいは基板１０３から吸収する熱量を制御し、その結果として、基板１０３の温度を制御する。すなわち、温度制御手段１０４は、温度制御部１０５を介して、基板１０３を加熱する手段（加熱手段）あるいは冷却する手段（冷却手段）として機能する。

【0027】

また、温度制御手段１０４は、温度制御部１０５を介して、基板１０３を予め設定した温度となるまで加熱あるいは冷却し、その温度を保つ手段（保温手段）としても機能する。

【0028】

図２（ａ）〜（ｃ）は、プラズマ処理装置１００を用いた、プラズマ処理の工程を説明する図である。図２（ａ）〜（ｃ）は、後述する第二、第三実施形態に対しても適用することができる。まず、プラズマ処理槽１０１内に配された支持部材１０２の初期温度を設定する（図２（ａ））。

【0029】

次に、プラズマ処理層内１０１内に基板１０３を搬入し、支持部材１０２に載置する（図２（ｂ））。そして、支持部材１０２に内在する吸着電極対に電圧を印加し、そこから発生する電気的な引力により、基板１０３を支持部材１０２に吸着させ、温度制御を行う。

【0030】

次に、反応ガスを導入し、プラズマ処理槽１０１内が所望の圧力となるように設定する。この状態で電圧を印加し、プラズマ処理層１０１内において、プラズマ雰囲気Pを発生させる（図２（ｃ））。このとき、プラズマ雰囲気Pが基板１０３の近傍の領域に達するように、基板１０３の位置あるいはプラズマ雰囲気Ｐの発生条件を調整する必要がある。

【0031】

次に、プラズマを用いたプロセス処理の終了後、電圧を下げ、処理槽内のプラズマ雰囲気Pを消去する（図２（ｂ））。

【0032】

そして最後に、プラズマ雰囲気P中で処理された基板１０３を、処理槽１０１から搬出する（図２（ａ））。なお、図１では、サセプタ１１０および支持部材１０２が処理槽１０１内の底面に設けられている例を示しているが、これらは処理槽１０１内のどこに設けられていてもよい。

【0033】

続いて、第一実施形態の構成に基づき、基板１０３のプラズマからの吸熱に基づいて、基板吸着状態を監視する方法を説明する。

【0034】

温度制御手段１０４は、温度制御部１０５を介して基板１０３を予め設定した温度に保つように機能する。基板１０３が支持部材１０２に正常に吸着されている場合には、基板１０３と温度制御部１０５との間に熱のやり取りが行われる。温度制御手段１０４は、このやり取りされた熱によって変化する基板１０３の温度を、予め設定された温度に戻すように、温度制御部１０５に対して電力を印加する。

【0035】

すなわち、支持部材に吸着されることにより、基板１０３の温度が下がった場合には、温度制御手段１０４は、温度制御部１０５に対して出力する電力を高めるように動作する。また、支持部材に吸着されることにより、基板１０３の温度が上がった場合には、温度制御手段１０４は、温度制御部１０５に対して出力する電力を低めるように動作する。

【0036】

したがって、温度制御部１０５が温度制御手段１０４から印加される電力は、基板１０３が支持部材１０２に正常に吸着され、温度制御部１０５に対し、熱を放出または吸収した時において変動する。一方、基板１０３が支持部材１０２に正常に吸着されていない場合には、基板１０３は温度制御部１０５に対して、熱の放出も吸収も起きないため、温度制御部１０５が温度制御手段１０４から印加される電力は、プラズマ雰囲気の有無によらず、一定に保たれる。

【0037】

ここで、第一実施形態に係る基板吸着状態の監視を実施した例を示し、監視方法について具体的に説明する。

【0038】

図３（ａ）は、図１に示したプラズマ処理装置１００において、プラズマ処理中に基板１０３が支持部材１０２に正常に吸着されていない場合の、温度制御手段１０４の出力（電力）変化を示すグラフである。このグラフは、実験結果に基づくものである。横軸が経過時間、縦軸が温度制御手段１０４の出力を示している。ここで、プラズマが発生した時刻をｔ_０としている。

【0039】

このグラフによれば、温度制御手段１０４の出力は、時刻ｔ_０以後ほとんど変化がない。これは、支持部材に内在する温度制御部１０５は、プラズマ雰囲気に曝されて温度が上昇しているはずの基板１０３から熱を吸収していない様子を示している。すなわち、図３（ａ）のグラフから、基板１０３は支持部材１０２に正常に吸着されていない状態であったことが分かる。

【0040】

図３（ｂ）は、プラズマ処理中のある時刻ｔ_ａを境に何らかの原因で、基板１０３が支持部材１０２に正常に吸着されていない状態から、正常に吸着された状態に遷移した場合の、温度制御手段１０４の出力（電力）の変化を示すグラフである。このグラフは、実験結果に基づくものである。横軸が経過時間、縦軸が温度制御手段１０４の出力を示している。ここで、プラズマが発生した時刻をｔ_０としている。

【0041】

このグラフによれば、温度制御手段１０４の出力が、ある時刻ｔ_０〜ｔ_ａの間ではほとんど変化しないが、時刻ｔ_ａにおいて、急峻な減少している。これは、時刻ｔ_０〜ｔ_ａの間では、支持部材１０２に内在する温度制御部１０５は、プラズマ雰囲気に曝されて温度が上昇しているはずの基板１０３から熱を吸収していない様子を示している。そして、時刻ｔ_ａにおいて、基板１０３から熱を吸収した様子を示している。すなわち、図３（ｂ）のグラフから、時刻ｔ_０〜ｔ_ａ間では、基板１０３は支持部材１０２に正常に吸着されていない状態であったが、時刻ｔ_ａにおいて基板が正常に吸着した状態となったことが分かる。

【0042】

図３（ａ）、（ｂ）に示した実施例によれば、温度制御手段１０４が温度制御部１０５に対して出力する電力を監視し、基板１０３がプラズマ雰囲気Pに曝されている間における出力電力の変動の有無を示す信号（第一信号）を検知することにより、基板１０３の支持部材１０２に対する吸着状態を判定することができる。

【0043】

すなわち、第一実施形態に係る基板吸着状態の監視方法によれば、プラズマに曝されない雰囲気からプラズマに曝される雰囲気に移行する際の、基板と支持部材との吸着状態を監視することができる。そして、監視により吸着状態が不完全である場合には、基板を無駄に処理することを避けることができ、別途対策を立てることにより、歩留り低下を避けることができる。

【0044】

また、第一実施形態に係る基板吸着状態の監視方法は、従来の監視方法と異なり、基板と支持部材との隙間に導入されたガスの圧力変化の測定を必要としない。したがって、既存の基板吸着装置に対し、基板と支持部材との隙間に圧力測定用のガスを導入する機能および該ガスを蓄える設備を追加するための大規模な改造を回避することができる。そして、ガスの残量管理およびガス補充にともなう手間とコストをなくすことができる。

【0045】

以上説明した基板吸着状態の監視方法は、基板のプラズマからの吸熱に基づくものであったが、温度制御手段自身が基板に供給する熱に基づいて、基板吸着状態を監視することもできる。以下に、温度制御手段が基板に供給する熱に基づいて、基板吸着状態の監視を実施した例を示し、この監視方法について具体的に説明する。

【0046】

図４は、図１に示したプラズマ処理装置１００において、支持部材１０２に基板１０３を載置する過程の、温度制御手段１０４の出力（電力）変化を示すグラフである。このグラフは、実験結果に基づくものである。横軸が経過時間、縦軸が温度制御手段１０４の出力を示している。

【0047】

このグラフによれば、温度制御手段１０４の出力は、ある時刻ｔ_ｂにおいて上昇している。これは、時刻ｔ_ｂにおいて、基板１０３が支持部材１０２を介して温度制御部１０５から熱を吸収したため、これを補うために、温度制御手段１０４から温度制御部１０５に印加する電圧が高められた様子を示している。すなわち、時刻ｔ_ｂにおいて、基板１０２が支持部材１０３に吸着された状態になったことが分かる。

【0048】

図４に示した実施例によれば、基板１０３がプラズマ雰囲気Pに曝されていない状況であっても、温度制御手段１０４が温度制御部１０５に対して出力する電圧を監視し、出力電圧の変動の有無を示す信号（第二信号）を検知することにより、基板１０３の支持部材１０２に対する吸着状態を判定することができる。

【0049】

＜第二実施形態＞
図５は、第二実施形態に係るプラズマ処理装置２００と、それに付設される温度計測手段２０６、および直流電源２０８の概略構成を示す図である。プラズマ処理装置２００は、プラズマ処理槽２０１と、プラズマを発生させる手段（不図示）と、処理槽２０１の内部の底面に配されたサセプタ２１０と、サセプタ２１０の上部に固定され、被処理基板２０３を支持する部材（支持部材）２０２と、を備える。

【0050】

支持部材２０２は、基板２０３の温度を制御する温度制御部を備える代わりに、基板２０３の温度を計測する温度計測部２０７を備えた構成となっている。その他の部分の構成については、第一実施形態と同様である。

【0051】

なお、図５においては、温度計測部２０７が基板２０３に接するように支持部材２０２に内在する例を示しているが、温度計測部２０７の設けられる場所が限定されることはなく、また基板２０３に対して接触していなくてもよい。また、温度計測部２０７は複数設けられてもよい。

【0052】

温度計測部２０７は、基板２０３の温度を計測する。計測された温度は、温度計測部２０７と、電気的に接続された温度計測手段２０６において検知される。

【0053】

続いて、第二実施形態の構成に基づき、基板２０３のプラズマからの吸熱に基づいて、基板吸着状態を監視する方法を説明する。

【0054】

図２（ｃ）に示すプラズマを発生させる工程において、プラズマ雰囲気Pに曝された基板２０３は、熱を吸収し、時間とともに温度が上昇する。このとき、基板２０３が支持部材２０２に正常に吸着されている場合には、基板２０３が吸収した熱は支持部材２０２に内在された温度制御部２０５に対して放出される。したがって、基板２０３が支持部材２０２に正常に吸着されていれば、プラズマ雰囲気Pの有無によらず、基板の温度は一定に保たれる。

【0055】

ところが、基板２０３が支持部材２０２に正常に吸着されていない場合、すなわち、基板１０３の一部または全部が支持部材から離れている場合には、基板２０３が吸収した熱は、支持部材２０２に対して放出されることがない。したがって、プラズマが発生している間は、基板２０３はプラズマ雰囲気Pから吸収した熱を蓄積し、温度が上がり続ける。

【0056】

ここで、第二実施形態に係る基板吸着状態の監視を実施した例を示し、監視方法について具体的に説明する。

【0057】

図６（ａ）は、図５に示したプラズマ処理槽２００において、プラズマ処理中に基板２０３が支持部材２０２に正常に吸着されていない場合の、基板２０３の温度変化を示すグラフである。このグラフは、実験結果に基づくものである。横軸が経過時間、縦軸が基板２０３の温度を示している。ここで、プラズマが発生した時刻をｔ_０としている。

【0058】

このグラフによれば、後半において、基板２０３の温度が単調に増加している。これは、プラズマ雰囲気に曝されることにより、基板２０３が熱を吸収し、吸収した熱が放出されないため、時間の経過とともに蓄積して行く様子を示している。すなわち、図６（ａ）のグラフから、基板２０３は支持部材２０２に正常に吸着されていない状態であったことが分かる。

【0059】

図６（ｂ）は、プラズマ処理中のある時刻ｔ_ｄを境に何らかの原因で、基板２０３が支持部材２０２に正常に吸着されていない状態から、正常に吸着された状態に遷移した場合の、基板２０３の温度変化を示すグラフである。横軸が経過時間、縦軸が基板２０３の温度を示している。ここで、プラズマが発生した時刻をｔ_０としている。

【0060】

このグラフによれば、基板２０３の温度は、時刻ｔ_ｄまでは単調に増加している。そして、時刻ｔ_ｄにおいて、急峻な減少を示した後に一定値を保っている。これは、時刻ｔ_ｄまでは、プラズマ雰囲気に曝されることにより基板２０３が熱を吸収し、吸収した熱が放出されないため、時間の経過とともに熱が蓄積して行く様子を示している。そして、時刻ｔ_ｄにおいて、基板２０３が、プラズマ雰囲気Pに曝されることにより吸収した熱を放出し、熱平衡状態となった様子を示している。すなわち、図６（ｂ）のグラフから、時刻ｔ_０〜ｔ_ｄの間では、基板２０３は支持部材２０２に正常に吸着されていない状態であったが、時刻ｔ_ｄにおいて正常に吸着された状態となったことが分かる。

【0061】

図６（ａ）、（ｂ）に示した実施例によれば、温度計測手段２０６において、温度制御部２０７を介して計測される基板２０３の温度を監視し、その変動を示す信号（第三信号）を検知することにより、基板２０３の支持部材２０２に対する吸着状態を判定することができる。

【0062】

すなわち、第二実施形態に係る基板吸着状態の監視方法によれば、プラズマに曝されない雰囲気からプラズマに曝される雰囲気に移行する際の、基板と支持部材との吸着状態を監視することができる。そして、監視により吸着状態が不完全である場合には、基板を無駄に処理することを避けることができ、別途対策を立てることにより、歩留り低下を避けることができる。

【0063】

また、第二実施形態に係る基板吸着状態の監視方法は、従来の監視方法と異なり、基板と支持部材との隙間に導入されたガスの圧力変化の測定を必要としない。したがって、既存の基板吸着装置に対し、基板と支持部材との隙間に圧力測定用のガスを導入する機能および該ガスを蓄える設備を追加するための大規模な改造を回避することができる。そして、ガスの残量管理およびガス補充にともなう手間とコストをなくすことができる。

【0064】

また、第二実施形態に係る基板吸着装置において、温度計測部が、基板面内の複数箇所の温度を別々に計測できるように設ければ、基板吸着状態が悪い場合、基板のどの箇所にその原因があるのかを特定することができる。

【0065】

＜第三実施形態＞
図７は、第三実施形態に係るプラズマ装置３００と、それに付設される温度制御手段３０４、温度計測手段３０６、および直流電源３０８の概略構成を示す図である。プラズマ処理装置３００は、プラズマ処理槽３０１と、プラズマを発生させる手段（不図示）と、処理槽３０１の内部の底面に配されたサセプタ３１０と、サセプタ３１０の上部に固定され、被処理基板３０３を支持する部材（支持部材）３０２と、を備える。

【0066】

支持部材３０２は、基板３０３との接触面３０２Ｓにおいて、基板３０３への熱の供給や基板からの熱の吸収を行い、基板３０３の温度を制御する温度制御手段３０４を有する。

【0067】

支持部材３０２は、基板３０３の温度を計測する温度計測部３０７を備えた構成となっている。その他の部分の構成については、第一実施形態あるいは第二実施形態と同様である。

【0068】

一方、図２（ｃ）に示すプラズマを発生させる工程において、プラズマ雰囲気Pに曝された基板３０３は、熱を吸収し、時間とともに温度が上昇する。このとき、基板３０３が支持部材３０２に正常に吸着されている場合には、基板３０３が吸収した熱は支持部材３０２に内在された温度制御部３０５に対して放出される。したがって、基板３０３が支持部材３０２に正常に吸着されていれば、プラズマ雰囲気Pの有無によらず、基板の温度は一定に保たれる。

【0069】

ところが、基板２０３が支持部材２０２に正常に吸着されていない場合、すなわち、基板１０３の一部または全部が支持部材から離れている場合には、基板２０３が吸収した熱は、支持部材２０２に対して放出されることがない。したがって、プラズマが発生している間は、基板２０３はプラズマ雰囲気Pから吸収した熱を蓄積し、温度が上がり続ける。

【0070】

温度制御部３０５が温度制御手段３０４から供給される電力は、基板３０３が支持部材に正常に吸着され、温度制御部３０５に対し、熱を放出した時にのみ変動する。そして、基板３０３が支持部材３０２に正常に吸着されていない場合には、温度制御部３０５が温度制御手段３０４から供給される電力は、プラズマ雰囲気の有無によらず、一定に保たれる。

【0071】

以上より、温度制御手段３０４が温度制御部３０５に対して出力する電力を監視し、基板３０３がプラズマ雰囲気Pに曝されている間における出力電圧の変動の有無を示す信号（第一信号）を検知することにより、基板３０３の支持部材３０２に対する吸着状態を判定することができる。

【0072】

温度計測手段３０６において、温度制御部３０７を介して計測される基板３０３の温度を監視し、その変動を示す信号（第三信号）を検知することにより、基板３０３の支持部材３０２に対する吸着状態を判定することができる。

【0073】

すなわち、第三実施形態に係る基板吸着状態の監視方法によれば、プラズマに曝されない雰囲気からプラズマに曝される雰囲気に移行する際の、基板と支持部材との吸着状態を監視することができる。そして、監視により吸着状態が不完全である場合には、基板を無駄に処理することを避けることができ、別途対策を立てることにより、歩留り低下を避けることができる。

【0074】

また、第三実施形態に係る基板吸着状態の監視方法は、従来の監視方法と異なり、基板と支持部材との隙間に導入されたガスの圧力変化の測定を必要としない。したがって、既存の基板吸着装置に対し、基板と支持部材との隙間に圧力測定用のガスを導入する機能および該ガスを蓄える設備を追加するための大規模な改造を回避することができる。そして、ガスの残量管理およびガス補充にともなう手間とコストをなくすことができる。

【0075】

また、第三実施形態に係る基板吸着装置において、温度計測部が、基板面内の複数箇所の温度を別々に計測できるように設ければ、基板吸着状態が悪い場合、基板のどの箇所にその原因があるのかを特定することができる。

【0076】

以上説明した基板吸着状態の監視方法は、基板のプラズマからの吸熱に基づくものであったが、温度制御手段自身が基板に供給する熱に基づいて、基板吸着状態を監視することもできる。以下に、温度制御手段が基板に供給する熱に基づいて、基板吸着状態の監視を実施した例を示し、この監視方法について具体的に説明する。

【0077】

図８は、図７に示した第三実施形態に係るプラズマ処理装置３００において、支持部材３０２に基板３０３を載置する過程における、基板３０３の温度変化を示すグラフである。このグラフは、実験結果に基づくものである。横軸が経過時間、縦軸が基板３０３の温度を示している。

【0078】

このグラフによれば、基板３０３の温度は、ある時刻ｔ_ｃにおいて上昇している。これは、時刻ｔ_ｃにおいて、基板３０３が支持部材３０２に対して熱を吸収している様子を示している。すなわち時刻ｔ_ｃにおいて、基板３０２が支持部材３０３に吸着された状態になったことが分かる。

【0079】

図８に示した実施例によれば、温度計測手段３０６において、温度制御部３０７を介して計測される基板３０３の温度を監視し、その変動を示す信号（第四信号）を検知することにより、基板３０３の支持部材３０２に対する吸着状態を判定することができる。

【産業上の利用可能性】

【0080】

本発明は、被処理基板を支持部材に吸着させた状態において、プラズマ処理を行う場合に対し、広く適用することが出来る。

【符号の説明】

【0081】

１００、２００、３００・・・プラズマ処理装置、１０１、２０１、３０１・・・プラズマ処理槽、１０２、２０２、３０２・・・支持部材、１０３、２０３、３０３・・・基板、１０４、３０４・・・温度制御手段、１０５、３０５・・・温度制御部、２０６、３０６・・・温度計測手段、２０７、３０７・・・温度計測部、１０８、２０８、３０８・・・直流電源、１０９、２０９、３０９・・・吸着電極対、１１０、２１０、３１０・・・サセプタ、プラズマ雰囲気Ｐ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】