JP7020311B2 - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents

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Description

本開示は、基板処理装置及び基板処理方法に関する。
フラットパネルディスプレイ（Flat Panel Display：ＦＰＤ）の製造工程においては、基板に対してプラズマを用いてエッチング処理や成膜処理を行うプロセスがある。このプロセスは、真空容器内の載置台に基板を載置し、この載置台の上方の空間に供給された処理ガスに高周波エネルギーを与えて、例えば容量結合プラズマや誘導結合プラズマを発生させることにより行われる。このような装置に用いられる載置台には、例えば静電チャックと呼ばれる基板の固定機構が設けられる場合がある。静電チャックは、誘電体層内に静電吸着電極が配置された構成となっており、静電吸着電極に直流電圧を印加することにより、静電吸着力によって、基板が載置台上に保持される。
特許文献１には、基板を載置台に静電吸着するにあたって、静電吸着電極に供給される直流電圧を監視することで、基板の載置台からの剥離を検知する技術が記載されている。本技術では、監視している直流電圧が、予め設定されたしきい値を越えたときに、載置台から基板が剥離したと判断し、プラズマ生成用高周波電源への高周波電力を停止する。
特開２０１６－１７４０８１号公報
本開示は、大型の基板の載置台からの部分的な剥離を精度よく検知する技術を提供する。
本開示の一態様による基板処理装置は、
基板に対して処理ガスを用いた基板処理を行うための真空容器内に設けられ、処理対象の基板が載置される載置台と、
前記載置台に設けられた誘電体層内に形成され、前記載置台に載置された基板の周縁部を静電吸着するために、前記周縁部の平面形状に対応して設けられた第１の静電吸着電極と、
前記載置台に設けられた誘電体層内に、前記第１の静電吸着電極とは分離して形成され、前記載置台に載置された基板の中央部を静電吸着するために、前記中央部の形状に対応して設けられた第２の静電吸着電極と、
前記第１の静電吸着電極、及び第２の静電吸着電極に、各々、予め設定された電圧設定値に対応する直流電圧を印加する第１の直流電源、及び第２の直流電源と、
前記第１の静電吸着電極に印加される直流電圧を測定する電圧測定部と、
前記電圧測定部にて測定された直流電圧が予め設定されたしきい値を超えた場合に、前記第１の静電吸着電極を用いて静電吸着されている基板の剥離が発生したことを検知する剥離検知部と、を備えたことを特徴とする。
本開示によれば、大型の基板の載置台からの部分的な剥離を精度よく検知することができる。
本開示の基板処理装置の第１の実施形態の構成を説明する縦断側面図である。 前記基板処理装置に設けられる第１の静電吸着電極及び第２の静電吸着電極の構成例を説明する平面図である。 前記第１の静電吸着電極、第２の静電吸着電極及び基板を示す概略縦断側面図である。 本開示の基板処理方法を説明するフローチャートである。 ソース電力、バイアス電力及び第１の静電吸着電極の直流電圧値の時間変化を示す特性図である。 本開示の基板処理装置の第２の実施形態を説明する平面図である。 本開示の基板処理装置の第３の実施形態を説明する平面図である。
本開示の基板処理装置１の第１の実施形態について説明する。図１に示すように基板処理装置１は、接地電位に接続された、例えばアルミニウムまたはステンレス製の真空容器１０を備えている。真空容器１０の側面には、処理対象である基板例えば矩形のガラス基板（以下「基板」という）Ｇを受け渡すための搬入出口１１が形成されている。図中の符号１２は搬入出口１１を開閉するゲートバルブを指している。また、真空容器１０の下方の側面には排気口１３が開口しており、排気口１３には、排気管１４を介して真空排気部１５が接続されている。
真空容器１０の内部には、その下方側に、基板Ｇが載置される載置台３が配置されている。基板Ｇとしては、平面視長方形状であって、長辺が３．３７ｍ、短辺が２．９４ｍの第１０世代いわゆるＧ１０と呼ばれる大型の矩形基板を例示できる。載置台３は、平面形状が矩形である角柱状に構成されており、その詳しい構成については後述する。
真空容器１０の上方には、載置台３と対向するように、誘電体若しくは、金属からなる図示しない窓部材を介してプラズマ形成部である渦巻き状の誘導結合アンテナ５０が設けられている。誘導結合アンテナ５０には、プラズマ生成用のソース電源（高周波電力供給部）５２が整合器５１を介して接続されている。ソース電源５２から誘導結合アンテナ５０にソース電力（プラズマを発生させるための高周波電力）を供給することで、真空容器１０内にプラズマ発生用の電界が発生される。
真空容器１０における、誘導結合アンテナ５０及び不図示の窓部材の下方には、真空容器１０内に処理ガスを供給するためのシャワーヘッド２が絶縁部１６を介して設けられている。シャワーヘッド２の内部はガス分散室２０として形成されている。また、シャワーヘッド２の下面は、載置台３の載置面と対向するように形成されると共に、多数のガス供給孔２１を備えている。さらに、シャワーヘッド２の上面には、ガス分散室２０へ向けて処理ガスを供給するための処理ガス供給管２２が接続されている。処理ガス供給管２２には、例えばＣＦ４やＣｌ２などのエッチングガスを含む処理ガスを供給するための処理ガス供給源２３、流量調整部Ｍ２２、及びバルブＶ２２が、上流側からこの順で設けられている。
載置台３は、導体からなるサセプタ３１と、基板Ｇを静電吸着により固定するための静電チャック４と、を下方からこの順番に積層した構造となっている。サセプタ３１は、真空容器１０の底面における中央部に絶縁層３０を介して設けられたスペーサー３３上に設置され、サセプタ３１及びスペーサー３３の側面は例えばセラミック製のカバー３５により覆われている。サセプタ３１には、配線５３により整合器５４を介してバイアス電源（高周波電力供給部）５５が接続されている。このバイアス電源５５によりサセプタ３１に高周波電力であるバイアス電力を印加すると、プラズマにより真空容器１０内に生じた処理ガスの活性種を載置台３に載置した基板Ｇに引き込むことができる。
載置台３の内部には伝熱ガス供給路３２が形成され、その下流側の端部は、複数に分岐して、載置台３の上面に分散して開口することにより、複数の伝熱ガス供給口を構成している。なお、図面の煩雑化を防ぐために、図１では一部の伝熱ガス供給口を示し、図３では、静電チャック４における伝熱ガス供給路３２は図示を省略している。伝熱ガス供給路３２の上流側は、真空容器１０の外部に設けられた伝熱ガス供給管３６により、流量調整部３７を介して伝熱ガス供給源３８に接続されている。
スペーサー３３の内部には、例えば周方向に延びる環状の冷媒流路３４が設けられている。この冷媒流路３４には、チラーユニット（図示せず）により所定温度に調整された熱伝導媒体が循環供給され、熱伝導媒体の温度によって基板Ｇの処理温度を制御できるように構成されている。また、載置台３には、外部の搬送アームとの間で基板Ｇを受け渡すための図示しない昇降ピンが、載置台３及び真空容器１０の底板部を垂直方向に貫通し、載置台３の表面から突没するように設けられている。
続いて、静電チャック４について説明する。静電チャック４は、上層の誘電体層４１と下層の誘電体層４２との間に、静電吸着電極４３を挟んだ構造を成している。誘電体層４１、４２は、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などのセラミックスにより成り、静電吸着電極４３は、例えば金属により構成されている。
静電吸着電極４３は、第１の静電吸着電極４４と、第２の静電吸着電極４５と、を含んでいる。第１の静電吸着電極４４（以下「第１の電極」という）は、載置台３に載置された基板Ｇの周縁部を静電吸着するために、前記周縁部の平面形状に対応して設けられている。第２の静電吸着電極４５（以下「第２の電極」という）は、第１の電極４４とは絶縁部材を介して電気的に分離して形成され、載置台３に載置された基板Ｇの中央部を静電吸着するために、前記中央部の形状に対応して設けられている。
図２は、第１の電極４４及び第２の電極４５の構成例を示す平面図であり、第１の電極４４は、矩形基板の辺部に沿った環状の平面形状に対応して、平面視矩形の環状に形成されている。第１の電極４４の外縁は、例えば載置台３に載置される基板Ｇの外縁とほぼ同じか、基板Ｇの外縁よりも多少外側又は内側に位置するように設定されている。この例では、第１の電極４４の外縁は、基板Ｇの外縁と揃うように形成され、図２では、後述する基板Ｇの剥離領域Ｐを点線の斜線にて投影して示している。
第１の電極４４の面積は、例えば４．２ｍ２以下となるように形成されている。このように第１の電極４４の面積が４．２ｍ２以下であることが好ましいのは、後述するように、電極の面積が大きくなると、基板Ｇの剥離を感知する感度が低下するためである。上記４．２ｍ２の面積は基板Ｇの大きさと、基板Ｇの剥離の検知精度との関係から、経験的に得た値である。このように、第１の電極４４は、面積が小さいことが好ましく、このため、第１の電極４４の面積は、第２の電極４５の面積よりも小さく設定されることが好ましい。
第２の電極４５は平面視矩形状に形成され、第１の電極４４の内側に、第１の電極４４と離間して配置されている。第１の電極４４と第２の電極４５との離間距離は、環状の離間領域が第１の電極４４と第２の電極４５とを電気的に分離することが可能な値に設定される。前記離間距離は、例えば５ｍｍ～３０ｍｍである。また、第２の電極４５の面積は、第２の電極４５により基板Ｇの中央部を十分に静電吸着可能な大きさに設定される。なお、第２の電極４５の平面形状は矩形状に限定されるものではなく、例えば基板Ｇの長辺方向に沿って細長い楕円形状であってもよい。
第１の電極４４は、電圧調整用の抵抗６２が設けられた第１の配線６１を介して第１の直流電源６３に接続されている。また、第２の電極４５は、電圧調整用の抵抗６５が設けられた第２の配線６４を介して第２の直流電源６６に接続されている。第１の直流電源６３及び第２の直流電源６６は、電圧設定値に基づき、第１の電極４４及び第２の電極４５に、夫々例えば０～６０００Ｖの範囲内の予め設定された直流電圧を印加できるように構成されている。
こうして、第１の直流電源６３及び第２の直流電源６６から夫々予め設定された電圧設定値に対応する直流電圧が印加されると、第１の電極４４及び第２の電極４５は静電気力によって載置台３に載置された基板Ｇを静電吸着する。また、第１の配線６１には、例えば２つの抵抗６２の間に、第１の電極４４に印加される直流電圧を測定する電圧測定部６７が接続されている。
基板処理装置１は、制御部７を備えている。この制御部７には、プログラム、メモリ、ＣＰＵが設けられており、プログラムには、基板処理装置１を駆動し、基板Ｇに対する基板処理を実行するように命令（ステップ群）が組み込まれている。さらに、プログラムは、後述のフローチャートに従って、電圧測定部６７により直流電圧のモニターを行い、ソース電力やバイアス電力の供給停止の判断を実行するように命令が組み込まれている。
さらに、制御部７は、例えば剥離検知部７１と給電制御部７２と、を備えている。剥離検知部７１は、電圧測定部６７にて測定された直流電圧が予め設定されたしきい値を超えた場合に、第１の電極４４を用いて静電吸着されている基板Ｇに、載置台３からの剥離が発生したことを検知するものである。しきい値は、予め実験やシミュレーション等により把握した値に基づいて特定され、例えばプラズマ処理中に安定し測定される直流電圧値（安定値）に２％～５％程度の余裕を持たせた値として設定される。電圧測定部６７の検出精度はノイズによっても左右されるため、ノイズの大きさによってはしきい値を大きくせざるを得ない場合もある。但し、異常放電の発生を抑える観点からすると、しきい値は安定値に対して５％の余裕を持たせた値までに抑えることが好ましい。しきい値は、制御部７のメモリに格納される。
給電制御部７２は、基板Ｇの剥離の発生が検知された場合に、例えばソース電源５２からの高周波電力の供給を停止するための制御信号を出力するものである。さらに、この例の給電制御部７２は、基板Ｇの剥離の発生が検知された場合に、例えばバイアス電源５５からの高周波電力の供給を停止するための制御信号を出力するように構成されている。例えば電圧測定部６７では数ｍｓｅｃ間隔、例えば１ｍｓｅｃ間隔で直流電圧が測定され、測定されたデータを既述のしきい値と比較して、剥離検知部７１は基板Ｇの剥離の有無について判定する。また、制御部７は、剥離検知部７１にて基板Ｇの剥離が検知されると、例えば基板Ｇが剥離した旨のアラームを出力する。そして、給電制御部７２により、ソース電源５２及びバイアス電源５５からの高周波電力の供給を停止するための制御信号を出力するように構成されている。こうして、制御部７により、基板剥離の検知制御が行われる。
また、基板処理装置１の運転開始時にはソース電力が安定せず、電圧測定部６７による直流電圧の測定結果もその影響を受けてしまうおそれがある。そこで、制御部７には、運転開始時に発生するこれらソース電力、バイアス電力の電力値の変動の判定基準値（変動範囲）が記憶されている。そして、ソース電力やバイアス電力の供給停止の判断を実行するにあたって、ソース電源５２から供給される電力値が、所定の変動範囲内の値であるか否かを判断できるように構成されている。同様に、バイアス電源５５から供給される電力値が、当該バイアス電力の変動範囲内の値であるか否かを判断できるように構成してもよい。
本例の基板処理装置１は、載置台３からの基板Ｇの剥離を検知するために、電圧測定部６７によって測定される第１の電極４４に印加される直流電圧値を利用するものである。続いて、基板Ｇの剥離と第１の電極４４に印加される直流電圧値との関係について、図３を参照して説明する。図３は静電チャック４と基板Ｇとを概略的に示す縦断側面図であり、図３右側は基板Ｇが載置台３に正常に吸着されている状態、図３左側は基板Ｇの一部が載置台３から剥離した状態を夫々示している。
基板処理装置１において、基板Ｇと静電吸着電極４３は、上層の誘電体層４１を介して互いに離間しているため、コンデンサ４０を構成する。真空容器１０内にてプラズマが生成した状態では、基板Ｇはプラズマを介して接地され、第１の電極４４、第２の電極４５には、第１の直流電源６３、第２の直流電源６６から夫々直流電圧が印加される。このため、基板Ｇには負の電荷が帯電し、第１及び第２の電極４４、４５には正の電荷が帯電する。これらの電荷により第１及び第２の電極４４、４５と、基板Ｇとが互いに静電引力により引き付けあうため、基板Ｇが載置台３上に吸着保持される。
例えば図３右側に示すように、基板Ｇが載置台３に水平な姿勢で保持されている場合には、次の（１）式、（２）式の関係が成り立つ。
Ｑ＝ＣＶ ・・・（１）
Ｃ＝ε０×εｒ×（Ｓ／ｄ） ・・・（２）
Ｑ ：コンデンサ４０の電荷
Ｃ ：コンデンサ４０の静電容量
Ｖ ：基板Ｇと第１の電極４４との電位差
ε0 ：真空の誘電率
εｒ：誘電体層４１の比誘電率
Ｓ ：基板Ｇの面積
ｄ ：基板Ｇと第１の電極４４との距離（誘電体層４１の厚さ）
ソース電力及びバイアス電力の安定後は、コンデンサ４０の電荷Ｑは一定である。従って、基板Ｇが載置台３から剥離せず、基板Ｇと第１の電極４４との距離ｄが一定であるときには、直流電圧値は変化しない。一方、図３左側に示すように、基板Ｇが載置台３から剥離すると、載置台３と基板Ｇとの距離Δｄが大きくなり、基板Ｇと第１の電極４４との距離は（ｄ＋Δｄ）となる。
この結果、基板Ｇと電極４４との距離の拡大によって、（２）式よりコンデンサ４０の静電容量Ｃが減少する。コンデンサ４０の電荷Ｑは基板Ｇが載置台３から剥離する前後で変わらないため、（１）式より基板Ｇ及び第１の電極４４の電位差Ｖが増大する。そして、基板Ｇはプラズマを介して接地されているので、第１の電極４４の電位が変化する。すなわち、第１の電極４４の直流電圧値が上昇する。このように、載置台３からの基板Ｇの剥離と第１の電極４４に印加される直流電圧値との間には相関関係があることから、直流電圧値を測定することにより、載置台３からの基板Ｇの剥離を検知することができる。
一方で、基板の載置台３からの剥離は、基板Ｇの全面で一様に剥離が発生する可能性よりも、基板Ｇの周縁部の一部のみにて剥離が発生する可能性の方が高いことが分かった。また、基板Ｇの面積が大きくなった場合であっても、剥離領域Ｐの面積は、大型化前と大きく変わらない傾向があることを把握した。なお、基板Ｇの面積の変化に係らず、基板Ｇを吸着保持する際に第１及び第２の電極４４、４５に印加する電圧はほぼ一定である。
発明者らは、例えば第６世代、いわゆるＧ６と呼ばれる基板Ｇでは、静電吸着電極４３が分割されていない、既述の特許文献１に記載の手法により、電圧測定部にて測定された直流電圧に基づいて基板Ｇの剥離を検出可能であることを把握した。Ｇ６基板Ｇは、長辺１．８５ｍ、短辺１．５ｍ、面積２．７８ｍ２の基板であり、このサイズであっても載置台３からの基板の剥離は、基板の周縁部にて発生し、基板サイズによらず剥離領域の大きさはほぼ変わらない傾向にある。このため、後続の世代で基板Ｇが大型化していくと、以下に説明するように、剥離発生時の電圧変化の検出が困難となっていく懸念がある。
即ち、（１）式及び図３を用いて説明したように、基板Ｇの剥離を直流電圧の測定値の変化により検知する手法では、直流電圧の増加分は剥離領域Ｐの面積に依存する。従って、剥離領域Ｐの大きさがほとんど変わらない場合には、基板Ｇの大型化に従い、剥離領域Ｐの面積が基板Ｇのサイズに対して相対的に小さくなる。このため、静電吸着電極が基板Ｇと同サイズである場合には、基板サイズの大型化に対応して、基板Ｇの剥離発生時の直流電圧の増加分が小さくなり、測定感度が低くなってしまう。
以上に説明した理由に基づき、本実施形態では、静電吸着電極４３を、基板Ｇの剥離が発生しやすい基板周縁部に対応する第１の電極４４と、基板Ｇの中央部に対応する第２の電極４５と、に分割している。この結果、第１の電極４４の面積を基板Ｇよりも小さく抑えることができるので、基板Ｇが大型化しても、直流電圧値の測定感度の低下を防ぐことができる。この例では、第１の電極４４の面積を４．２ｍ２以下となるように形成している。この値は、Ｇ６基板Ｇの面積の約１．５倍に相当する面積であり、特許文献１に記載の従来手法で剥離を検出可能な基板Ｇのサイズを踏まえ、経験的に求めたものである。このように、第１の電極４４の面積を４．２ｍ２以下とすることで、より大型の基板Ｇの周縁部における部分剥離の発生を高い感度で検知することができる。なお、第１の電極４４の面積の下限値に特段の限定は無いが、直流電圧の増加分の検出感度が高くなりすぎることを抑える観点からは、０．９ｍ２（Ｇ６基板Ｇの面積の約３分の１）以上とする場合を例示できる。
続いて、上記の基板処理装置１の作用について、基板Ｇに対するエッチング処理を例にして、図４のフローチャートを参照しながら説明する。初めに、外部から進入した搬送アームと不図示の昇降ピンとの協働作用により、基板Ｇを載置台３に載置する。次いで、ゲートバルブ１２を閉じた後、載置台３と基板Ｇとの間に伝熱ガスを供給する。また、処理レシピなどに記載されている情報に基づき、静電チャック４の第１の電極４４及び第２の電極４５へ、第１の直流電源６３及び第２の直流電源６６から夫々設定された直流電圧を印加する。
これにより、第１及び第２の電極４４、４５と、基板Ｇと、が互いに引き付けあい、基板Ｇが載置台３に吸着保持される。次いで、真空容器１０内に例えばＣＦ４やＣｌ２などのエッチングガスを含む処理ガスをシャワーヘッド２から供給すると共に、排気口１３から真空排気を行い真空容器１０内の圧力を所定の圧力に調整する。
続いて、ソース電源５２から誘導結合アンテナ５０へソース電力の印加を開始すると共に、バイアス電源５５からサセプタ３１へバイアス電力の印加を開始する（ステップＳ１）。例えば先ずソース電力を印加し、ソース電力が立ち上がって安定してから、バイアス電力を印加する。その後、制御部７によりソース電力、バイアス電力の各測定値と、変動範囲との比較が行われ、ソース電力及びバイアス電力が安定したか否かを判断する（ステップＳ２）。これらの電力が安定したと判断がされたときには（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、ソース電力やバイアス電力の変動の影響を受けて直流電圧が変動しない状態となったことが確認される。そこで、基板剥離の検知制御を開始する（ステップＳ３）。
真空容器１０内では、誘導結合アンテナ５０へのソース電力の印加により、載置台３とシャワーヘッド２との間に高周波の電界が発生し、これにより、真空容器１０内に供給されている処理ガスが励起され、処理ガスのプラズマが生成する。続いて、バイアス電源５５からサセプタ３１にバイアス電力を印加することで、プラズマ中の陽イオンは載置台３を介して基板Ｇに生じる直流バイアス電位によって基板Ｇへ引きこまれる。こうして、プラズマによって基板Ｇの全面へ均一にプラズマエッチングが実施される。
基板剥離の検知制御では、電圧測定部６７により、第１の電極４４に印加される直流電圧値を例えば１ｍｓｅｃ間隔で測定する（ステップＳ４）。そして、ステップＳ５にて、測定された直流電圧値がしきい値を超えているか否かを判定し、しきい値以下であれば、基板Ｇの剥離が発生しないと判定して（ステップＳ５：Ｎｏ）、ステップＳ４に戻って処理を続行する。
一方、直流電圧値がしきい値を超えていれば、基板Ｇの剥離が発生したと判定し（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、ステップＳ６にて、例えばアラームを出力し、給電制御部７２により、基板Ｇに対してプラズマ処理を行うため真空容器１０内に高周波電力を供給するソース電源５２及びバイアス電源５５へ停止信号を出力する。こうして、高周波電力（ソース電力及びバイアス電力）の供給を停止し、真空容器１０内のプラズマを消滅させ、処理を終了する。
この実施形態によれば、基板Ｇの剥離が発生しやすい基板周縁部に対応する第１の電極４４に印加される直流電圧を測定し、測定された直流電圧がしきい値を超えた場合に、基板Ｇの剥離が発生したことを検知している。従って、基板Ｇが大型化しても、直流電圧値を測定する第１の電極４４の大型化を防ぐことができ、これにより、部分剥離の発生に伴う直流電圧の増化分を十分に把握することができる。このため、例えばＧ１０の大型の基板Ｇであっても、基板剥離の検知感度を高めることができ、部分的な剥離についても検知することができる。
具体的には、Ｇ１０基板Ｇの面積は、Ｇ６基板面積の３．５７倍である。このため、静電吸着電極が基板Ｇと同サイズであって、剥離領域Ｐが同じ大きさである場合には、Ｇ１０基板Ｇの直流電圧の変化分はＧ６基板の０．２８倍となり、検出感度が低下することが理解される。上述の実施形態では、第１の電極４４の面積を４．２ｍ２以下となるように形成しているので、高い感度で基板剥離の発生を検知することができる。
このように第１の電極４４に印加される直流電圧値を取得することによって、基板Ｇが載置台３から剥離すると、直ちに基板Ｇの剥離を検知することができる。例えば電圧測定部６７では、１ｍｓｅｃ間隔で直流電圧を測定しているので、基板Ｇが載置台３から剥離したとしても数ｍｓｅｃ後には、当該剥離の発生を検知することができる。こうして、基板Ｇの剥離を早期に検知できるので、剥離の発生後、速やかにプラズマ生成用の高周波電力の供給を停止する動作等を実行することができる。これにより、基板Ｇが載置台３から剥離した状態でプラズマ処理を続行する事態を回避でき、剥離した部分からプラズマの活性種が進入することに起因する異常放電の発生や、プラズマの活性種による載置台３の損傷を未然に防ぐことができる。
ここで、図５に、プラズマエッチング中に異常放電が発生した場合のソース電力及びバイアス電力、測定された直流電圧値の時間変化を示す。図５中、縦軸はソース電力及びバイアス電力の電力レベルと直流電圧値、横軸は時間である。時刻ｔ１にてソース電力の印加を開始し、時刻ｔ２にてバイアス電力の印加を開始する。ソース電力及びバイアス電力が共に安定した後、時刻ｔ３にて基板剥離の検知制御を開始するが、直流電圧値はソース電力及びバイアス電力が安定している間は一定値で安定している。
時刻ｔ５は異常放電が発生したタイミングであり、異常放電によりソース電力及びバイアス電力のいずれも変動する。また、一定値で安定していた直流電圧値も急激に低下する。また、時刻ｔ５に先立ち、時刻ｔ４にて基板Ｇが載置台３から剥離したことが認められたが、このときの第１の電極４４の直流電圧値は上昇しており、剥離と直流電圧値の変動とが対応することが、確認された。図５中、点線で示す直流電圧値は、基板サイズと同サイズの静電吸着電極を用いた場合であり、このように、静電吸着電極が大きいと、直流電圧の変化分が小さくなることが認められる。このことからも、第１の電極４４を用いて基板Ｇの周縁部を静電吸着し、この電極４４の直流電圧値の変化を測定することによって、基板Ｇの剥離を高感度で検知できることが理解される。
続いて、本開示の基板処理装置の第２の実施形態について、図６を参照して説明する。この例の基板処理装置は、第１の実施形態に記載の電圧測定部６７を第１の電圧測定部としたとき、さらに第２の電極４５に印加される直流電圧を測定する第２の電圧測定部６８を備えている。また、剥離検知部７１は、第１の電圧測定部６７にて測定された第１の直流電圧値が第１のしきい値を超えた場合と、第２の電圧測定部６８にて測定された第２の直流電圧値が第２のしきい値を超えた場合に、夫々基板Ｇの剥離の発生を検知するように構成されている。
この実施形態においても、第１の実施形態と同様に、例えばソース電源５２から供給されるソース電力と、バイアス電源５５から供給されるバイアス電力が安定してから、基板剥離の検知制御を開始する。この基板剥離の検知制御では、第１の電圧測定部６７により、第１の電極４４に印加される第１の直流電圧値を測定すると共に、第２の電圧測定部６８により、第２の電極４５に印加される第２の直流電圧値を測定する。
そして、測定された第１の直流電圧値及び第２の直流電圧値が夫々第１のしきい値及び第２のしきい値を超えているか否かを判定し、夫々しきい値以下であれば、基板Ｇの剥離が発生しないと判定し、処理を続行する。一方、第１の直流電圧値が第１のしきい値を超えていれば、基板Ｇの周縁部にて剥離が発生したと判定する。そして、例えばアラームを出力し、給電制御部７２により、ソース電源５２及びバイアス電源５５へ停止信号を出力して、高周波電力（ソース電力及びバイアス電力）の供給を停止する。また、第２の直流電圧値が第２のしきい値を超えていれば、基板Ｇの中央部にて剥離が発生したと判定し、例えばアラームを出力する。
この実施形態によれば、基板Ｇの周縁部のみならず中央部の部分剥離が検知されるので、例えば基板Ｇに反りが発生して、基板中央部が載置台３から剥離する場合等を検知することができる。このような情報は、処理状態の均一性の評価等に役立ち、有効である。なお、基板Ｇの中央部のみの剥離発生時には、異常放電の発生やプラズマ活性種の進入が発生しにくいので、アラーム発生のみの例を示したが、周縁部の剥離発生と同様に、高周波電力の供給停止を行ってもよい。
続いて、本開示の基板処理装置の第３の実施形態について、図７を参照して説明する。この例の第１の電極は、基板Ｇの周縁部の周方向に沿って複数の分割電極に分割されている。図７では、第１の電極８を、４つの分割電極８１、８２、８３、８４に分割した例を示す。この例では、基板Ｇの４つの辺に対応して、一つの辺に一つの分割電極が設けられており、分割電極同士が互いに離間すると共に、各分割電極と第２の電極４５とが互いに離間するように配列されている。そして、互いに対向する２つの分割電極がグループを構成し、このグループ毎に対応して第１の直流電源が設けられ、各グループに含まれる分割電極に対し、予め設定された電圧設定値に対応する直流電圧を印加するように構成されている。
図７の例では、分割電極８１、８３が第１のグループを構成し、これら分割電極８１、８３は、配線９１により第１のグループ用の第１の直流電源９２に接続されている。また、分割電極８２、８４が第２のグループを構成し、これら分割電極８２、８４は、配線９３により第２のグループ用の第１の直流電源９４に接続されている。符号９５、９６は夫々電圧調整用の抵抗であり、配線９１、９３は、夫々電圧測定部９７、９８に接続されている。そして、電圧測定部９７、９８は、前記グループ毎に、そのグループに含まれる分割電極８１、８３／８２、８４に印加される直流電圧を測定するように構成されている。
剥離検知部７１は、電圧測定部９７、９８にて前記グループ毎に測定された直流電圧が予め設定されたしきい値を超えた場合に、そのグループに含まれる分割電極８１、８３／８２、８４を用いて静電吸着されている基板Ｇの剥離の発生を検知するように構成されている。しきい値は、グループ毎に設定されている。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。
この実施形態では、第１の実施形態と同様に、例えばソース電源５２から供給されるソース電力と、バイアス電源５５から供給されるバイアス電力が安定してから、基板剥離の検知制御を開始する。この基板剥離の検知制御では、電圧測定部９７により、第１のグループに含まれる分割電極８１、８３に印加される直流電圧値を測定する。また、電圧測定部９８により、第２のグループに含まれる分割電極８２、８４に印加される直流電圧値を測定する。
そして、測定された各グループの分割電極８１、８３／８２、８４の直流電圧値が夫々のしきい値を超えているか否かを判定し、夫々しきい値以下であれば、基板Ｇの剥離が発生しないと判定し、処理を続行する。一方、しきい値を超えていれば、基板Ｇの周縁部にて剥離が発生したと判定する。そして、例えばアラームを出力し、給電制御部により、ソース電源５２及びバイアス電源５５へ停止信号を出力して、高周波電力（ソース電力及びバイアス電力）の供給を停止する。この例においても、第２の電極４５に印加される直流電圧値を測定し、この測定値がしきい値を超えていれば、基板Ｇの中央部にて剥離発生したと判定するようにしてもよい。
この実施形態によれば、第１の電極がさらに複数に分割されているため、より感度の高い基板Ｇの剥離の検知を行うことができる。また、分割電極のグループ毎に直流電圧を測定しているので、剥離領域Ｐが特定しやすくなる。
以上において、剥離検知部及び電圧測定部は、基板処理装置の制御を行なう制御部を介さずに、ソース電源５２の電源部へ設けるようにしてもよく、電圧測定部は、静電吸着電極における電位の変化を直接的あるいは間接的に監視するものであればよい。また、上述の例では、直流電圧が一度しきい値を超えると、基板Ｇが載置台３から剥離したと判定しているが、直流電圧のノイズの影響を考慮して、直流電圧が所定の期間内に複数回連続してしきい値を超えたときに基板Ｇの剥離を検知するようにしてもよい。
また、基板処理装置１に設けられるプラズマ形成部は、誘導結合アンテナ５０に限らず、載置台（下部電極）と対向するように上部電極を設け、上部電極と下部電極の容量結合によってプラズマを形成するものであってもよい。この場合、載置台及び上部電極の一方にプラズマ生成用の高周波電力供給部から高周波電力を供給してプラズマを形成する。
以上において、処理対象の基板Ｇは必ずしも矩形基板には限らない。また、真空容器内において実行される処理ガスを用いた基板処理は、エッチングに限らず、成膜処理でもよい。さらに、真空容器内にて必ずしもプラズマを形成すること必要はなく、例えば熱ＣＶＤ処理に対しても適用可能である。
今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
１ 基板処理装置
１０ 真空容器
３ 載置台
４１ 誘電体層
４３ 静電吸着電極
４４ 第１の静電吸着電極
４５ 第２の静電吸着電極
６３ 第１の直流電源
６６ 第２の直流電源
６７ 電圧測定部
７１ 剥離検知部

Claims (8)

  1. 基板に対して処理ガスを用いた基板処理を行うための真空容器内に設けられ、処理対象の基板が載置される載置台と、
    前記載置台に設けられた誘電体層内に形成され、前記載置台に載置された基板の周縁部を静電吸着するために、前記周縁部の平面形状に対応して設けられた第１の静電吸着電極と、
    前記載置台に設けられた誘電体層内に、前記第１の静電吸着電極とは分離して形成され、前記載置台に載置された基板の中央部を静電吸着するために、前記中央部の形状に対応して設けられた第２の静電吸着電極と、
    前記第１の静電吸着電極、及び第２の静電吸着電極に、各々、予め設定された電圧設定値に対応する直流電圧を印加する第１の直流電源、及び第２の直流電源と、
    前記第１の静電吸着電極に印加される直流電圧を測定する電圧測定部と、
    前記電圧測定部にて測定された直流電圧が予め設定されたしきい値を超えた場合に、前記第１の静電吸着電極を用いて静電吸着されている基板の剥離が発生したことを検知する剥離検知部と、を備えたことを特徴とする基板処理装置。
  2. 前記電圧測定部を第１の電圧測定部としたとき、前記第２の静電吸着電極に印加される直流電圧を測定する第２の電圧測定部を備え、
    前記剥離検知部は、さらに、前記第２の電圧測定部にて測定された直流電圧が予め設定されたしきい値を超えた場合に、前記第２の静電吸着電極を用いて静電吸着されている基板の剥離の発生を検知することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記第１の静電吸着電極は、前記基板の周縁部の周方向に沿って複数の分割電極に分割されていることと、
    前記複数の分割電極を複数のグループに分けたとき、これら複数のグループに各々対応付けて設けられ、対応付けられたグループに含まれる分割電極に対し、予め設定された電圧設定値に対応する直流電圧を印加する複数の前記第１の直流電源を備え、電圧測定部は前記グループ毎に、そのグループに含まれる分割電極に印加される直流電圧を測定することと、
    前記剥離検知部は、前記電圧測定部にて前記グループ毎に測定された直流電圧が予め設定されたしきい値を超えた場合に、そのグループに含まれる分割電極を用いて静電吸着されている基板の剥離の発生を検知することと、を特徴とする請求項１または２に記載の基板処理装置。
  4. 前記真空容器内に処理ガスのプラズマを発生させるためのプラズマ形成部に対して高周波電力を供給する高周波電力供給部と、
    前記剥離検知部にて前記第１の静電吸着電極を用いて静電吸着されている基板の剥離の発生が検知された場合に、前記高周波電力供給部からの高周波電力の供給を停止するための制御信号を出力する給電制御部と、を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の基板処理装置。
  5. 前記基板は矩形基板であり、前記第１の静電吸着電極は、前記矩形基板の辺部に沿った環状の平面形状に対応して設けられていることと、
    前記第１の静電吸着電極の面積が４．２ｍ２以下となるように形成されていることと、を特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の基板処理装置。
  6. 基板に対して処理ガスを用いた基板処理を行うための真空容器内に設けられた載置台に処理対象の基板を載置する工程と、
    前記載置台に載置された基板の周縁部を静電吸着するために、前記載置台に設けられた誘電体層内に形成され、前記周縁部の平面形状に対応して設けられた第１の静電吸着電極と、前記載置台に載置された基板の中央部を静電吸着するために、前記載置台に設けられた誘電体層内に形成され、前記中央部の形状に対応して設けられた第２の静電吸着電極とに対し、各々、予め設定された電圧設定値に対応する直流電圧を印加して、前記載置台に載置された基板を静電吸着する工程と、
    前記第１の静電吸着電極に印加される直流電圧を測定する工程と、
    前記測定された直流電圧が予め設定されたしきい値を超えた場合に、前記第１の静電吸着電極を用いて静電吸着されている基板の剥離が発生したことを検知する工程と、を含むことを特徴とする基板処理方法。
  7. 前記真空容器内に処理ガスのプラズマを発生させるためのプラズマ形成部に対して高周波電力を供給する工程と、
    前記第１の静電吸着電極を用いて静電吸着されている基板の剥離の発生が検知された場合に、プラズマ形成部への高周波電力の供給を停止する工程と、を含むことを特徴とする請求項６に記載の基板処理方法。
  8. 前記基板は矩形基板であり、前記第１の静電吸着電極は、前記矩形基板の辺部に沿った環状の平面形状に対応して設けられていることと、
    前記第１の静電吸着電極の面積が４．２ｍ２以下となるように形成されていることと、を特徴とする請求項６または７に記載の基板処理方法。
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