特許 6013740 離脱制御方法及びプラズマ処理装置の制御装置

(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】6013740

(24)【登録日】2016年9月30日

(45)【発行日】2016年10月25日

(54)【発明の名称】離脱制御方法及びプラズマ処理装置の制御装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20161011BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/68 R

【請求項の数】9

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2012-21658(P2012-21658)

(22)【出願日】2012年2月3日

(65)【公開番号】特開2013-161899(P2013-161899A)

(43)【公開日】2013年8月19日

【審査請求日】2014年12月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】川端 淳史

【審査官】 鈴木 和樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０４０６５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３４７３９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２４２９１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−３０３２８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０４０６６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２５８４５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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と、
前記差分が予め定められた閾値を超えたと判定した場合、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静電チャックから離脱し、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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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該チャック電極に接続される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１〜３のいずれか一項に記載の離脱制御方法。

【請求項5】

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４に記載の離脱制御方法。

【請求項6】

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１〜５のいずれか一項に記載の離脱制御方法。

【請求項7】

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１〜６のいずれか一項に記載の離脱制御方法。

【請求項8】

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１〜７のいずれか一項に記載の離脱制御方法。

【請求項9】

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、
前記差分が予め定められた閾値を超えるか否かを判定し、
前記差分が予め定められた閾値を超えたと判定した場合、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静電チャックから離脱し、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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【0004】

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。

【0005】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平１１−２６０８９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

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。

【0008】

上記課題に対して、本発明の目的とするところは、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にある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、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。

【0010】

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。

【0011】

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。

【0012】

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該チャック電極に接続される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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、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。

【発明の効果】

【0019】

以上説明したように本発明によれば、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。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】一実施形態に係るプラズマ処理装置の全体構成図。

【図2】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。

【図3】一実施形態に係る測定装置を示した図。

【図4】一実施形態に係る制御装置の機能構成図。

【図5】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。

【図6】一実施形態に係るカウンタ電圧処理のフローチャート。

【図7】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。

【図8】変形例に係るカウンタ電圧処理のフローチャート。

【図9】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。

【図10】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。

【発明を実施するための形態】

【0021】

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。

【0022】

＜はじめに＞
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Ｎ_２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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

特に、体積抵抗率が１×１０^{１２〜１４}Ωｃｍ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１×１０^１４Ωｃｍ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。

【0026】

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１×１０^１４Ωｃｍ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。

【0027】

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。

【0028】

［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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

［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（ａ）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（ｂ）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（ｃ）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。

【0046】

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（ａ）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。

【0047】

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（ｂ）及び図２（ｃ）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（ｂ）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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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（ｃ）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。

【0051】

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。

【0052】

［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。

【0053】

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Ｖ_１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Ｖ_１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。

【0054】

Ｑon＝Ｑoff・・・（１）
ここでＶ_１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。

【0055】

Ｃo＝Ｑon／Ｖ_１・・・（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。

【0056】

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Ｖ_ｃ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Ｖ_ｃとの相関関係を求めることができる。

【0057】

Ｖ_ｃ＝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Ｖ_ｃ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。

【0058】

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。

【0059】

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。

【0060】

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Ｖ_１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Ｖ_ｃ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Ｖ_ｃ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Ｖ_ｃの相関関係を求めることができる。

【0061】

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。

【0062】

［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。

【0063】

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。

【0064】

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。

【0065】

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Ｖ_ｃ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Ｖ_ｃ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。

【0066】

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Ｖ_ｃ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。

【0067】

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。

【0068】

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。

【0069】

［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）。

【0070】

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。

【0071】

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。

【0072】

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）。

【0073】

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Ｖ_ｃとの相関関係（定数α）とから、式（４）を用いて、カウンダ電圧Ｖ_ｃを算出する（Ｓ２０２）。

【0074】

例えば、図７（ａ）は電流計４５に流れる電流の波形であり、図７（ｂ）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（ａ）に示した電流の波形では、時刻Ｔ_０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Ｔ_１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Ｔ_２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。

【0075】

時刻Ｔ_３は、逆電圧をオフした時刻Ｔ_２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Ｔ_０)のときに流れる時間Ｔ_０−Ｔ_１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Ｔ_２)のときに流れる時間Ｔ_２−Ｔ_３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Ｔ_０−Ｔ_１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Ｔ_２−Ｔ_３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Ｖ_ｃとの相関関係が良い方を使用すればよい。

【0076】

図７（ｂ）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Ｔ_４）、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Ｔ_５）、時刻Ｔ_５から時刻Ｔ_８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。

【0077】

ステップＳ２０２にてカウンダ電圧Ｖ_ｃ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Ｖ_ｃ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。

【0078】

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。

【0079】

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。

【0080】

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。

【0081】

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。

【0082】

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。

【0083】

［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。

【0084】

図８に示した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。

【0085】

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Ｖ_ｃを算出し、算出されたカウンタ電圧Ｖ_ｃ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。

【0086】

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。

【0087】

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。

【0088】

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。

【0089】

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。
＜おわりに＞
以上、添付図面を参照しながら本発明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、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0090】

例えば、本発明に係るプラズマ処理装置は、図９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。

【0091】

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Ｖ_ｃ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Ｖ_ｃ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。

【0092】

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。

【0093】

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Ｖ_ｃ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Ｖ_ｃを調整することができる。

【0094】

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。

【0095】

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。

【0096】

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。

【符号の説明】

【0097】

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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】