(57)【要約】  直流電源を使用して、絶縁物の電気的な等価回路の静電容量を算出することが可能なアセンブリ等を提供する。  本発明のアセンブリは、絶縁物の状態を判定するためのアセンブリであって、直流電源と、第１抵抗体と、スイッチと、電圧測定器と、算出部とを備える。第１抵抗体は、直流電源および絶縁物に直列に接続され、既知の第１抵抗を有する。スイッチは、充電状態と、放電状態とを切り替える。充電状態とは、絶縁物および第１抵抗体に直流電源から直流電圧が印加され、絶縁物が充電される状態である。放電状態とは、絶縁物および第１抵抗体に直流電源から直流電圧が印加されず、絶縁物が放電される状態である。電圧測定器は、スイッチが充電状態から放電状態に切り替えられた後に、第１抵抗体に印加される電圧を測定する。算出部は、第１抵抗および電圧の測定値に基づいて、絶縁物の電気的な等価回路の静電容量を算出する。【選択図】図４
2013108527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁物の状態を判定するためのアセンブリであって、
直流電源と、
前記直流電源および前記絶縁物に直列に接続され、既知の第１抵抗を有する第１抵抗体と、
前記絶縁物および前記第１抵抗体に前記直流電源から直流電圧が印加され、前記絶縁物が充電される充電状態と、前記絶縁物および前記第１抵抗体に前記直流電源から直流電圧が印加されず、前記絶縁物が放電される放電状態とを切り替えるスイッチと、
前記スイッチが前記充電状態から前記放電状態に切り替えられた後に、前記第１抵抗体に印加される電圧を測定する電圧測定器と、
前記第１抵抗および前記電圧に基づいて、前記絶縁物の電気的な等価回路の静電容量を算出する算出部と
を備える、アセンブリ。
【請求項２】
前記算出部は、前記電圧に基づいて、前記等価回路の抵抗をさらに算出する、
請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記等価回路は、直列に接続されたコンデンサおよび抵抗器を含む回路と仮定したものである、
請求項１又は２に記載のアセンブリ。
【請求項４】
前記放電状態で、前記絶縁物および前記第１抵抗体に直列に接続される第２抵抗体、
をさらに備える、
請求項３に記載のアセンブリ。
【請求項５】
前記算出部は、Ｅを前記直流電源の直流電圧とし、Ｃ１を前記等価回路の静電容量とし、Ｒを前記第１抵抗、又は前記第１抵抗と前記電圧測定器用のプローブの抵抗との合成抵抗とし、Ｖを前記電圧とし、ｔを時間としたときに、前記電圧を、
Ｖ＝ｍ１｛ｅｘｐ（ｍ２ｔ）−ｅｘｐ（ｍ３ｔ）｝
の式にフィッティングすることにより、変数ｍ１、変数ｍ２および変数ｍ３を算出し、前記変数ｍ１、前記変数ｍ２および前記変数ｍ３を、
Ｃ１＝｛ｍ１（ｍ２−ｍ３）｝／ｍ２ｍ３ＥＲ
の式に代入することにより、前記等価回路の静電容量を算出する、
請求項３又は４に記載のアセンブリ。
【請求項６】
前記等価回路は、並列に接続されたコンデンサおよび抵抗器を含む回路と仮定したものである、
請求項１又は２に記載のアセンブリ。
【請求項７】
前記算出部は、Ｅを前記直流電源の直流電圧とし、Ｃ１を前記等価回路の静電容量とし、Ｃ２を前記電圧測定器用のプローブの静電容量とし、Ｒを前記第１抵抗、又は前記第１抵抗と前記プローブの抵抗との合成抵抗とし、Ｖを前記電圧とし、ｔを時間としたときに、前記電圧を、
Ｖ＝ｍ１ｅｘｐ（ｍ２ｔ）
の式にフィッティングすることにより、変数ｍ１および変数ｍ２を算出し、前記変数ｍ１および前記変数ｍ２を、
Ｃ１＝−Ｃ２＋（１＋ｍ２ＲＣ２）Ｅ／ｍ１ｍ２Ｒ
の式に代入することにより、前記等価回路の静電容量を算出する、
請求項６に記載のアセンブリ。
【請求項８】
前記第１抵抗は、前記電圧測定器用のプローブの抵抗である、
請求項１〜７いずれかに記載のアセンブリ。
【請求項９】
前記絶縁物は、直流電源に接続された状態で使用される、
請求項１〜８のいずれかに記載のアセンブリ。
【請求項１０】
前記絶縁物は、基台上に配置され、前記ウェハのエッチング時に前記絶縁物に前記ウェハが静電気力により吸着されるように、直流電圧が印加される、
請求項９に記載のアセンブリ。
【請求項１１】
前記絶縁物の上に配置され、前記絶縁物を前記直流電源、前記第１抵抗体および前記スイッチを含む回路に接続する金属柱、
をさらに備える、
請求項１〜１０のいずれかに記載のアセンブリ。
【請求項１２】
絶縁物の状態を判定する方法であって、
前記絶縁物と、前記絶縁物に直列に接続され、既知の第１抵抗を有する第１抵抗体とを含む測定用回路を形成するステップと、
前記絶縁物および前記第１抵抗体に直流電圧が印加され、前記絶縁物が充電される充電状態を保持するステップと、
前記充電状態から、前記絶縁物および前記第１抵抗体に直流電圧が印加されず、前記絶縁物が放電される放電状態に切り替えるステップと、
前記充電状態から前記放電状態に切り替えられた後に、前記第１抵抗体に印加される電圧を測定するステップと、
前記第１抵抗および前記電圧に基づいて、前記絶縁物の電気的な等価回路の静電容量を算出するステップと
を備える、方法。
【請求項１３】
前記電圧に基づいて、前記等価回路の抵抗を算出するステップ、
をさらに備える、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記等価回路は、直列に接続されたコンデンサおよび抵抗器を含む回路と仮定したものである、
請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記測定用回路は、前記放電状態で、前記絶縁物および前記第１抵抗体に直列に接続される第２抵抗体をさらに含む、
請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記等価回路の静電容量を算出するステップは、
Ｅを前記直流電圧とし、Ｃ１を前記等価回路の静電容量とし、Ｒを前記第１抵抗、又は前記第１抵抗と前記電圧を測定する電圧測定器用のプローブの抵抗との合成抵抗とし、Ｖを前記電圧とし、ｔを時間としたときに、前記電圧を、
Ｖ＝ｍ１｛ｅｘｐ（ｍ２ｔ）−ｅｘｐ（ｍ３ｔ）｝
の式にフィッティングすることにより、変数ｍ１、変数ｍ２および変数ｍ３を算出するステップと、
前記変数ｍ１、前記変数ｍ２および前記変数ｍ３を、
Ｃ１＝ｍ１（ｍ２−ｍ３）／ｍ２ｍ３ＥＲ
の式に代入することにより、前記等価回路の静電容量を算出するステップと
を含む、
請求項１４又は１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記等価回路は、並列に接続されたコンデンサおよび抵抗器を含む回路と仮定したものである、
請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記等価回路の静電容量を算出するステップは、
Ｅを前記直流電圧とし、Ｃ１を前記等価回路の静電容量とし、Ｃ２を前記電圧を測定する電圧測定器用のプローブの静電容量とし、Ｒを前記第１抵抗、又は前記第１抵抗と前記プローブの抵抗との合成抵抗とし、Ｖを前記電圧とし、ｔを時間としたときに、前記電圧を、
Ｖ＝ｍ１ｅｘｐ（ｍ２ｔ）
の式にフィッティングすることにより、変数ｍ１および変数ｍ２を算出するステップと、
前記変数ｍ１および前記変数ｍ２を、
Ｃ１＝−Ｃ２＋（１＋ｍ２ＲＣ２）Ｅ／ｍ１ｍ２Ｒ
の式に代入することにより、前記等価回路の静電容量を算出するステップと、
を含む、
請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１抵抗は、前記充電状態から前記放電状態に切り替えられた後に、前記電圧を測定する電圧測定器用のプローブの抵抗である、
請求項１２〜１８いずれかに記載の方法。
【請求項２０】
前記絶縁物は、直流電源に接続された状態で使用される、
請求項１２〜１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
前記絶縁物は、基台上に配置され、前記ウェハのエッチング時に前記絶縁物に前記ウェハが静電気力により吸着されるように、直流電圧が印加される、
請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁物状態判定アセンブリおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体の製造工程では、ウェハのエッチング等の加工処理時、ウェハを固定するための機構として、静電チャックが使用されることがある。静電チャックは、静電気力によりウェハを吸着し、固定する機構である。一般に、静電チャックのウェハとの接触面上には、絶縁性の皮膜が形成される等し、絶縁物が配置される。特許文献１は、静電チャックの吸着性能を評価するべく、絶縁物の静電容量を測定する技術を開示している。【０００３】
静電チャックを例として述べたが、電気的なデバイスに組み込まれた絶縁性の部品の電気的な性質を評価することは重要であり、絶縁物の静電容量を測定することが求められる場面は多い。そして、絶縁物の静電容量の測定には、慣習的に交流電源が使用されている。交流電源の使用については、ＪＩＳ（日本工業規格）でもＪＩＳＣ２１３８で規格化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２２８４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、絶縁物の静電容量の測定において、交流電源を使用することに問題が生じる場合がある。例えば、弱い電磁波の影響を受けたり、繰り返し精度が低いことがある等である。また、絶縁物の静電容量を測定するアセンブリが組み込まれる元の装置が、直流電源を使用していることがある。上記例では、元の装置とは、静電チャックを含むウェハの吸着装置に該当するが、静電チャックの駆動源は、特許文献１に示されるとおり、通常、直流電源である。かかる場合、絶縁物の静電容量の測定時にも、元の装置と同じく直流電源を使用することが望まれる場合がある。
本発明は、直流電源を使用して、絶縁物の電気的な等価回路の静電容量を算出することが可能な絶縁物状態判定アセンブリおよび方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１観点に係るアセンブリは、絶縁物の状態を判定するためのアセンブリであって、直流電源と、第１抵抗体と、スイッチと、電圧測定器と、算出部とを備える。第１抵抗体は、直流電源および絶縁物に直列に接続され、既知の第１抵抗を有する。スイッチは、充電状態と、放電状態とを切り替える。充電状態とは、絶縁物および第１抵抗体に直流電源から直流電圧が印加され、絶縁物が充電される状態である。放電状態とは、絶縁物および第１抵抗体に直流電源から直流電圧が印加されず、絶縁物が放電される状態である。電圧測定器は、スイッチが充電状態から放電状態に切り替えられた後に、第１抵抗体に印加される電圧を測定する。算出部は、第１抵抗および電圧の測定値に基づいて、絶縁物の電気的な等価回路の静電容量を算出する。【０００７】
ここでは、絶縁物の静電容量を算出するために、絶縁物を含む回路に直流電圧が印加される。具体的には、絶縁物は、直流電源、第１抵抗体およびスイッチを含む回路に組み込まれる。スイッチは、絶縁物の直流電圧による充電状態と絶縁物の放電状態とを切り替えるために使用される。充電状態から放電状態へ切り替えた後の第１抵抗体の電圧の測定値から、絶縁物の静電容量が算出される。これにより、直流電源を使用して、絶縁物の電気的な等価回路の静電容量を算出することができる。【０００８】
本発明の第２観点に係るアセンブリは、第１観点に係るアセンブリであって、算出部は、電圧の測定値に基づいて、等価回路の抵抗をさらに算出する。
ここでは、絶縁物の静電容量だけでなく、絶縁物の抵抗も算出される。従って、絶縁物の漏れ電流を評価することができる。【０００９】
本発明の第３観点に係るアセンブリは、第１観点又は第２観点に係るアセンブリであって、等価回路は、直列に接続されたコンデンサおよび抵抗器を含む回路と仮定したものである。
ここでは、絶縁物の等価回路として、コンデンサおよび抵抗器の直列回路を含むものが仮定される。【００１０】
本発明の第４観点に係るアセンブリは、第３観点に係るアセンブリであって、第２抵抗体をさらに備える。第２抵抗体は、放電状態で、絶縁物および第１抵抗体に直列に接続される。
ここでは、第２抵抗体が、放電状態で第１抵抗体に直列に接続される態様で、絶縁物を含む回路に組み込まれる。従って、放電状態に切り替えられた直後、第１抵抗体に印加される電圧の急激な立ち上がりが抑制される。その結果、第１抵抗体の電圧の測定値から、絶縁物の静電容量がより安定的に算出される。【００１１】
本発明の第５観点に係るアセンブリは、第３観点又は第４観点に係るアセンブリであって、算出部は、Ｅを直流電源の直流電圧とし、Ｃ１を等価回路の静電容量とし、Ｒを第１抵抗、又は第１抵抗と電圧測定器用のプローブの抵抗との合成抵抗とし、Ｖを電圧とし、ｔを時間としたときに、電圧を、
Ｖ＝ｍ１｛ｅｘｐ（ｍ２ｔ）−ｅｘｐ（ｍ３ｔ）｝
の式にフィッティングすることにより、変数ｍ１、変数ｍ２および変数ｍ３を算出し、変数ｍ１、変数ｍ２および変数ｍ３を、
Ｃ１＝ｍ１（ｍ２−ｍ３）／ｍ２ｍ３ＥＲ
の式に代入することにより、等価回路の静電容量を算出する。
ここでは、絶縁物の静電容量が精度よく算出される。【００１２】
本発明の第６観点に係るアセンブリは、第１観点又は第２観点に係るアセンブリであって、等価回路は、並列に接続されたコンデンサおよび抵抗器を含む回路と仮定したものである。
ここでは、絶縁物の等価回路として、コンデンサおよび抵抗器の並列回路を含むものが仮定される。【００１３】
本発明の第７観点に係るアセンブリは、第６観点に係るアセンブリであって、算出部は、Ｅを直流電源の直流電圧とし、Ｃ１を等価回路の静電容量とし、Ｃ２を電圧測定器用のプローブの静電容量とし、Ｒを第１抵抗、又は第１抵抗とプローブの抵抗との合成抵抗とし、Ｖを電圧とし、ｔを時間としたときに、電圧を、
Ｖ＝ｍ１ｅｘｐ（ｍ２ｔ）
の式にフィッティングすることにより、変数ｍ１および変数ｍ２を算出し、変数ｍ１および変数ｍ２を、
Ｃ１＝−Ｃ２＋（１＋ｍ２ＲＣ２）Ｅ／ｍ１ｍ２Ｒ
の式に代入することにより、等価回路の静電容量を算出する。
ここでは、絶縁物の静電容量が精度よく算出される。【００１４】
本発明の第８観点に係るアセンブリは、第１観点から第７観点のいずれかに係るアセンブリであって、第１抵抗は、電圧測定器用のプローブの抵抗である。
ここでは、プローブの内部抵抗が、第１抵抗体の役割を担う。従って、回路を簡略化することができる。【００１５】
本発明の第９観点に係るアセンブリは、第１観点から第８観点のいずれかに係るアセンブリであって、絶縁物は、直流電源に接続された状態で使用される。
ここでは、絶縁物が、直流電源に接続された状態で使用される。つまり、絶縁物の静電容量を測定するアセンブリも、そのアセンブリが組み込まれる元の装置も、同じく直流電源を使用する。従って、元の装置の駆動時と同様の条件下で、絶縁物の静電容量を測定することができる。【００１６】
本発明の第１０観点に係るアセンブリは、第９観点に係るアセンブリであって、絶縁物は、基台上に配置され、ウェハのエッチング時に絶縁物にウェハが静電気力により吸着されるように、直流電圧が印加される。
ここでは、静電チャックのウェハとの接触面である絶縁物の静電容量を測定することができる。【００１７】
本発明の第１１観点に係るアセンブリは、第１観点から第１０観点のいずれかに係るアセンブリであって、金属柱をさらに備える。金属柱は、絶縁物の上に配置される。金属柱は、絶縁物を直流電源、第１抵抗体およびスイッチを含む回路に接続する。
ここでは、絶縁物の電極として、金属柱が使用される。金属柱は、絶縁物の上に配置される。従って、絶縁物の電極を簡便に形成することができる。【００１８】
本発明の第１２観点に係る方法は、絶縁物の状態を判定する方法であって、回路形成ステップと、充電状態保持ステップと、切り替えステップと、測定ステップと、第１算出ステップとを備える。回路形成ステップは、測定用回路を形成するステップである。測定用回路は、絶縁物と、第１抵抗体とを含む。第１抵抗体は、絶縁物に直列に接続され、既知の第１抵抗を有する。充電状態保持ステップは、絶縁物および第１抵抗体に直流電圧が印加され、絶縁物が充電される充電状態に保持するステップである。切り替えステップは、充電状態から、絶縁物および第１抵抗体に直流電圧が印加されず、絶縁物が放電される放電状態に切り替えるステップである。測定ステップは、充電状態から放電状態に切り替えられた後に、第１抵抗体に印加される電圧を測定するステップである。第１算出ステップは、第１抵抗および電圧の測定値に基づいて、絶縁物の電気的な等価回路の静電容量を算出するステップである。【００１９】
ここでは、絶縁物の静電容量を算出するために、絶縁物を含む回路に直流電圧が印加される。具体的には、絶縁物は、直流電源、第１抵抗体およびスイッチを含む回路に組み込まれる。スイッチは、絶縁物の直流電圧による充電状態と絶縁物の放電状態とを切り替えるために使用される。充電状態から放電状態へ切り替えた後の第１抵抗体の電圧の測定値から、絶縁物の静電容量が算出される。これにより、直流電源を使用して、絶縁物の電気的な等価回路の静電容量を算出することができる。【００２０】
本発明の第１３観点に係る方法は、第１２観点に係る方法であって、抵抗算出ステップをさらに備える。抵抗算出ステップは、電圧の測定値に基づいて、等価回路の抵抗を算出するステップである。
ここでは、絶縁物の静電容量だけでなく、絶縁物の抵抗も算出される。従って、絶縁物の漏れ電流を評価することができる。【００２１】
本発明の第１４観点に係る方法は、第１２観点又は第１３観点に係る方法であって、等価回路は、直列に接続されたコンデンサおよび抵抗器を含む回路と仮定したものである。
ここでは、絶縁物の等価回路として、コンデンサおよび抵抗器の直列回路を含むものが仮定される。【００２２】
本発明の第１５観点に係る方法は、第１４観点に係る方法であって、測定用回路は、第２抵抗体をさらに含む。第２抵抗体は、放電状態で、絶縁物および第１抵抗体に直列に接続される。
ここでは、第２抵抗体が、放電状態で第１抵抗体に直列に接続される態様で、絶縁物を含む回路に組み込まれる。従って、放電状態に切り替えられた直後、第１抵抗体に印加される電圧の急激な立ち上がりが抑制される。その結果、第１抵抗体の電圧の測定値から、絶縁物の静電容量がより安定的に算出される。【００２３】
本発明の第１６観点に係る方法は、第１４観点又は第１５観点に係る方法であって、第１算出ステップは、変数算出ステップと、静電容量算出ステップとを含む。変数算出ステップは、Ｅを直流電圧とし、Ｃ１を等価回路の静電容量とし、Ｒを第１抵抗、又は第１抵抗と電圧を測定する電圧測定器用のプローブの抵抗との合成抵抗とし、Ｖを電圧とし、ｔを時間としたときに、電圧を、
Ｖ＝ｍ１｛ｅｘｐ（ｍ２ｔ）−ｅｘｐ（ｍ３ｔ）｝
の式にフィッティングすることにより、変数ｍ１、変数ｍ２および変数ｍ３を算出するステップである。静電容量算出ステップは、変数ｍ１、変数ｍ２および変数ｍ３を、
Ｃ１＝｛ｍ１（ｍ２−ｍ３）｝／ｍ２ｍ３ＥＲ
の式に代入することにより、等価回路の静電容量を算出するステップである。
ここでは、絶縁物の静電容量が精度よく算出される。【００２４】
本発明の第１７観点に係る方法は、第１２観点又は第１３観点に係る方法であって、等価回路は、並列に接続されたコンデンサおよび抵抗器を含む回路と仮定したものである。
ここでは、絶縁物の等価回路として、コンデンサおよび抵抗器の並列回路を含むものが仮定される。【００２５】
本発明の第１８観点に係る方法は、第１７観点に係る方法であって、第１算出ステップは、変数算出ステップと、静電容量算出ステップとを含む。変数算出ステップは、Ｅを直流電圧とし、Ｃ１を等価回路の静電容量とし、Ｃ２を電圧を測定する電圧測定器用のプローブの静電容量とし、Ｒを第１抵抗、又は第１抵抗とプローブの抵抗との合成抵抗とし、Ｖを電圧とし、ｔを時間としたときに、電圧を、
Ｖ＝ｍ１ｅｘｐ（ｍ２ｔ）
の式にフィッティングすることにより、変数ｍ１および変数ｍ２を算出するステップである。静電容量算出ステップは、変数ｍ１および変数ｍ２を、
Ｃ１＝−Ｃ２＋（１＋ｍ２ＲＣ２）Ｅ／ｍ１ｍ２Ｒ
の式に代入することにより、等価回路の静電容量を算出するステップである。
ここでは、絶縁物の静電容量が精度よく算出される。【００２６】
本発明の第１９観点に係る方法は、第１２観点から第１８観点のいずれかに係る方法であって、第１抵抗は、電圧測定器用のプローブの抵抗である。電圧測定器は、充電状態から放電状態に切り替えられた後に、電圧を測定する。
ここでは、プローブの内部抵抗が、第１抵抗体の役割を担う。従って、回路を簡略化することができる。【００２７】
本発明の第２０観点に係る方法は、第１２観点から第１９観点のいずれかに係る方法であって、絶縁物は、直流電源に接続された状態で使用される。
ここでは、絶縁物が、直流電源に接続された状態で使用される。つまり、絶縁物の静電容量を測定するアセンブリも、そのアセンブリが組み込まれる元の装置も、同じく直流電源を使用する。従って、元の装置の駆動時と同様の条件下で、絶縁物の静電容量を測定することができる。【００２８】
本発明の第２１観点に係る方法は、第２０観点に係る方法であって、絶縁物は、基台上に配置され、ウェハのエッチング時に絶縁物にウェハが静電気力により吸着されるように、直流電圧が印加される。
ここでは、静電チャックのウェハとの接触面である絶縁物の静電容量を測定することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、直流電源を使用して、絶縁物の電気的な等価回路の静電容量を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】半導体製造装置を示す図。
【図２】直列等価回路の回路図。
【図３】並列等価回路の回路図。
【図４】本発明の一実施形態に係る直列モデルアセンブリを示す図。
【図５】本発明の一実施形態に係る並列モデルアセンブリを示す図。
【図６】コンピュータのブロック図。
【図７Ａ】直列等価回路モデルの測定用回路の回路図。
【図７Ｂ】図７Ａの回路図を簡略化した回路図。
【図８】直列等価回路モデルでシャント抵抗器に印加される電圧の測定値をプロットしたグラフ。
【図９Ａ】並列等価回路モデルの測定用回路の回路図。
【図９Ｂ】図９Ａの回路図を簡略化した回路図。
【図１０】並列等価回路モデルでシャント抵抗器に印加される電圧の測定値をプロットしたグラフ。
【図１１】直列等価回路モデルおよび並列等価回路モデルで静電容量および抵抗を測定した結果を示す表である。
【図１２】直列等価回路モデルで静電容量および抵抗を繰り返し測定した結果を示す表である。
【図１３】本発明の変形例に係る皮膜の別の等価回路の回路図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る皮膜状態判定アセンブリおよび方法を半導体製造装置に適用した場合について説明する。
【００３２】
＜１．半導体製造装置＞
図１に示す半導体製造装置１は、シリコンウェハＷ１にエッチング処理、アッシング処理、成膜処理等の加工処理を施す装置である。半導体製造装置１は、上部電極８０と、静電チャック９０とを有する。シリコンウェハＷ１は、静電チャック９０上に載置された状態で加工処理される。半導体製造装置１は、減圧雰囲気にある真空チャンバ内に配置され、減圧雰囲気下で、上部電極８０と静電チャック９０との間にプラズマを発生させ、シリコンウェハＷ１をプラズマ処理する。
【００３３】
静電チャック９０は、シリコンウェハＷ１と概ね同じ外径を有する円盤形状に形成され、導電性の基台１５と、絶縁性の皮膜１０と、導電性の内部電極１０ａとを有する。基台１５は、アルミニウム等の金属からなり、上部電極８０と対をなす下部電極となる。皮膜１０は、基台１５の表面にＡｌ２Ｏ３セラミックス等を溶射することにより形成された溶射皮膜である。内部電極１０ａは、タングステン等の金属からなる。内部電極１０ａは、皮膜１０の内部に形成されている。
【００３４】
図１に示すとおり、プラズマは、交流電圧により発生させられる。シリコンウェハＷ１のプラズマ処理時には、直流電源ＰＳから内部電極１０ａに直流電圧が印加される。その結果、シリコンウェハＷ１は、静電気力により皮膜１０に吸着され、固定される。
【００３５】
図１には示されないが、半導体製造装置１には、本発明の一実施形態に係る皮膜状態判定アセンブリ５が組み込まれる。皮膜状態判定アセンブリ５は、皮膜１０の状態を定量的に判定するためのツールである。その結果、静電チャック９０の吸着性能を把握することが可能になる。
【００３６】
＜２．皮膜状態判定アセンブリ＞
皮膜状態判定アセンブリ５は、静電チャック９０の皮膜１０の状態を定量的に判定するツールである。皮膜状態判定アセンブリ５は、皮膜１０の電気的な等価回路を、直列等価回路Ｌ１（図２参照）又は並列等価回路Ｌ２（図３参照）と仮定し、皮膜１０の静電容量および抵抗を算出することで、皮膜１０の状態を判定する。直列等価回路Ｌ１は、コンデンサおよび抵抗器を直列に接続した回路である。並列等価回路Ｌ２は、コンデンサおよび抵抗器を並列に接続した回路である。以下、直列等価回路Ｌ１のコンデンサの静電容量をＣｃｓとし、直列等価回路Ｌ１の抵抗器の抵抗をＲｃｓとし、並列等価回路Ｌ２のコンデンサの静電容量をＣｃｐとし、並列等価回路Ｌ２の抵抗器の抵抗をＲｃｐとする。
【００３７】
図４は、皮膜１０の等価回路を直列等価回路Ｌ１と仮定したモデルの皮膜状態判定アセンブリ５（以下、直列モデルアセンブリ５ａと呼ぶ。）を示す。図５は、皮膜１０の等価回路を並列等価回路Ｌ２と仮定したモデルの皮膜状態判定アセンブリ５（以下、並列モデルアセンブリ５ｂと呼ぶ。）を示す。図４および図５を比較すると分かるように、直列モデルアセンブリ５ａと並列モデルアセンブリ５ｂとは、抵抗器６０を有するか否かの点のみにおいて相違する。従って、以下では、直列モデルアセンブリ５ａについて説明した後、並列モデルアセンブリ５ｂについて、両者の差異を中心として説明する。
【００３８】
＜２−１．直列モデルアセンブリ＞
図４に示すように、直列モデルアセンブリ５ａは、直流電源ＰＳと、スイッチＳＷと、シャント抵抗器２０と、高圧プローブ３０と、オシロスコープ４０と、金属円柱５０と、抵抗器６０と、コンピュータ７０と、これらを接続する配線とを有する。直流電源ＰＳは、半導体製造装置１と共用される。
【００３９】
＜２−１−１．測定用回路の準備＞
図２に示す皮膜１０の直列等価回路Ｌ１の静電容量Ｃｃｓおよび抵抗Ｒｃｓの算出時、まず、測定者は、静電チャック９０が組み込まれた測定用回路２を形成する。測定用回路２は、静電チャック９０と、直列モデルアセンブリ５ａの直流電源ＰＳ、スイッチＳＷ、シャント抵抗器２０、高圧プローブ３０、オシロスコープ４０、金属円柱５０および抵抗器６０とを図４のとおり接続することにより、後述する充電用回路２ａおよび放電用回路２ｂを有するように形成される。
【００４０】
金属円柱５０は、ステンレス鋼製であり、皮膜１０の電極として、静電チャック９０の皮膜１０上に載置される。皮膜１０との接触面である金属円柱５０の下面は、皮膜１０と金属円柱５０との接触面積を広くすべく、鏡面加工されている。また、金属円柱５０の下面の周縁部は、丸め加工（Ｒ加工）されておらず、金属円柱５０の縦断面視形状の左下および右下の角は、概ね９０°である。金属円柱５０と皮膜１０との接触面の周縁部が丸め加工されていると、その近傍の空間の電界強度が強くなり、絶縁破壊（大気放電）し易くなってしまうからである。金属円柱５０の上部は、スイッチＳＷの軸側に接続される。スイッチＳＷの第１端子は、直流電源ＰＳのマイナス極に接続される。直流電源ＰＳのプラス極は、シャント抵抗器２０の第１端子に接続される。また、直流電源ＰＳのプラス極側は、接地される。シャント抵抗器２０の第２端子は、静電チャック９０の基台１５に接続される。その結果、直流電源ＰＳ、スイッチＳＷ、金属円柱５０、静電チャック９０およびシャント抵抗器２０がこの順番で直列に接続された充電用回路２ａが形成される。
【００４１】
さらに、スイッチＳＷの第２端子は、抵抗器６０の第１端子に接続される。抵抗器６０の第２端子は、シャント抵抗器２０の第１端子と直流電源のプラス極との間に接続される。その結果、スイッチＳＷ、金属円柱５０、静電チャック９０、シャント抵抗器２０および抵抗器６０がこの順番で直列に接続された放電用回路２ｂが形成される。
【００４２】
スイッチＳＷは、充電用回路２ａが閉じた状態（以下、充電状態と呼ぶ。）と、放電用回路２ｂが閉じた状態（以下、放電状態と呼ぶ。）とを切り替えるスイッチである。充電状態は、皮膜１０およびシャント抵抗器６０に直流電源ＰＳから直流電圧が印加される状態である。従って、充電状態は、皮膜１０の直列等価回路Ｌ１のコンデンサが充電される状態と考えることができる。放電状態は、皮膜１０およびシャント抵抗器６０に直流電源ＰＳから直流電圧が印加されない状態である。従って、放電状態は、皮膜１０の直列等価回路Ｌ１のコンデンサが放電される状態と考えることができる。なお、スイッチＳＷは、絶縁耐力の高い不活性ガスが充填されたガス封入リレーとすることが好ましい。高電圧下でも、スイッチＳＷのオン／オフの切替時に、絶縁破壊しないようにするためである。
【００４３】
さらに、シャント抵抗器２０に印加される電圧Ｖ（ｔ）を測定できるよう、高圧プローブ３０およびオシロスコープ４０が接続される。ｔは、時間である。オシロスコープ４０は、デジタル式であり、コンピュータ７０に接続される。オシロスコープ４０で測定された電圧Ｖ（ｔ）の測定値は、コンピュータ７０に入力される。
【００４４】
＜２−１−２．コンピュータの準備＞
図６に示すコンピュータ７０は、汎用のパーソナルコンピュータであり、解析プログラム８がインストールされている。解析プログラム８は、コンピュータ７０に後述する演算処理に含まれる各ステップを実行させる。
【００４５】
コンピュータ７０は、ディスプレイ７１、入力部７２、記憶部７３、制御部７４およびスピーカ７５を有し、これらは互いにバス線７で接続されており、相互に通信可能である。入力部７２は、マウスおよびキーボート等から構成される。記憶部７３は、ハードディスク等から構成される。解析プログラム８は、記憶部７３内に格納されている。制御部７４は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等から構成される。
【００４６】
測定者は、コンピュータ７０に後述する演算処理で利用されるパラメータを設定する。ここで設定されるパラメータは、シャント抵抗器２０の抵抗Ｒｓ、抵抗器６０の抵抗Ｒｅ、高圧プローブ３０の抵抗Ｒｐ、高圧プローブ３０の静電容量Ｃｐおよび直流電源の直流電圧Ｅである。なお、高圧プローブ３０の電気的な等価回路は、コンデンサと抵抗器とを並列に接続したものと仮定される。従って、抵抗Ｒｐとは、高圧プローブ３０の等価回路に含まれる抵抗器の抵抗である。静電容量Ｃｐとは、高圧プローブ３０の等価回路に含まれるコンデンサの静電容量である。
【００４７】
＜２−１−３．電圧の測定＞
測定用回路２およびコンピュータ７０の上述の準備が終わると、測定者は、シャント抵抗器２０に印加される電圧Ｖ（ｔ）を測定する。まず、測定者は、スイッチＳＷを切り替え、測定用回路２が定常状態に達するまで、測定用回路２を充電状態に維持する。その後、測定者は、スイッチＳＷを切り替え、測定用回路２を放電状態にする。測定者は、測定用回路２を放電状態に切り替えた直後の、測定用回路２が過渡状態にある間、シャント抵抗器２０に印加される電圧Ｖ（ｔ）をオシロスコープ４０により測定する。オシロスコープ４０は、電圧Ｖ（ｔ）の測定値を、逐次コンピュータ７０に出力する。
【００４８】
＜２−１−４．静電容量および抵抗の算出＞
コンピュータ７０の制御部７４は、オシロスコープ４０から受信された電圧Ｖ（ｔ）の測定値に基づいて、皮膜１０の静電容量Ｃｃｓおよび抵抗Ｒｃｓを算出する。これらの測定値は、時系列に並ぶ離散的な電圧の値である。以下、皮膜１０の静電容量Ｃｃｓおよび抵抗Ｒｃｓを算出する解析プログラム８のアルゴリズムについて説明する。
【００４９】
図７Ａに示す直列等価回路Ｌ１を含む測定用回路２は、図７Ｂに示すように簡略化される。図７Ｂの抵抗Ｒ１は、抵抗Ｒｃｓと抵抗Ｒｅの合成抵抗であり、図７Ｂの抵抗Ｒ２は、抵抗Ｒｓと抵抗Ｒｐの合成抵抗である。従って、
Ｒ１＝Ｒｃｓ＋Ｒｅ    （式１）
Ｒ２＝ＲｓＲｐ／（Ｒｓ＋Ｒｐ）    （式２）
となる。
【００５０】
抵抗Ｒ１の抵抗器を流れる電流をＩ１、抵抗Ｒ２の抵抗器を流れる電流をＩ２、静電容量Ｃｐのコンデンサを流れる電流をＩ３とすると、以下の３つの回路方程式が成り立つ。
Ｉ１=Ｉ２＋Ｉ３    （式３）
【数１】
2013108527.tif 000003
【数２】
2013108527.tif 000004
【００５１】
また、
Ｖ（ｔ）＝Ｒ２Ｉ２    （式６）
である。式３〜式６をＶ（ｔ）について解くと、
Ｖ（ｔ）＝ｍ１｛ｅｘｐ（ｍ２ｔ）−ｅｘｐ（ｍ３ｔ）｝    （式７）
となる。ただし、変数ｍ１、変数ｍ２および変数ｍ３には、以下の関係が成り立つ。
Ｒ１＝−Ｅ／Ｃｐｍ１（ｍ２−ｍ３）    （式８）
Ｃｃｓ＝ｍ１（ｍ２−ｍ３）／ｍ２ｍ３ＥＲ２    （式９）
なお、式１および式８より、
Ｒｃｓ＝−Ｅ／Ｃｐｍ１（ｍ２−ｍ３）−Ｒｅ    （式１０）
となる。
【００５２】
制御部７４は、オシロスコープ４０からの電圧Ｖ（ｔ）の測定値を式７にフィッティングすることにより、変数ｍ１、変数ｍ２および変数ｍ３を算出する。続いて、制御部７４は、パラメータとして記憶部７３内に保存されている抵抗Ｒｓおよび抵抗Ｒｐを式２に代入することにより、抵抗Ｒ２を算出する。これに続いて、制御部７４は、変数ｍ１、変数ｍ２および変数ｍ３と、抵抗Ｒ２と、パラメータとして記憶部７３内に保存されている抵抗Ｒｅ、静電容量Ｃｐおよび直流電圧Ｅとを式９および式１０に代入することにより、静電容量Ｃｃｓおよび抵抗Ｒｃｓを算出する。
【００５３】
制御部７４は、測定者の入力部７２を介した操作に応じて、算出された静電容量Ｃｃｓおよび抵抗Ｒｃｓの値をディスプレイ７１に表示させる。これに代えて又は加えて、制御部７４は、静電容量Ｃｃｓおよび抵抗Ｒｃｓの値を所定の閾値と比較する等して、皮膜１０の劣化のレベルを判定し、その判定された劣化のレベルをディスプレイ７１に表示させる。さらに、制御部７４は、皮膜１０の劣化が所定のレベルに達したと判定された場合、ディスプレイ７１に所定の画面を表示させたり、スピーカ７５から所定の音声を出力したり等することにより、皮膜１０が劣化している旨の警告を出す。それにより、測定者は、皮膜１０の劣化のレベルを把握することができる。
【００５４】
なお、本実施形態において、測定用回路２の接地ラインに抵抗Ｒｅの抵抗器６０を組み込んだ理由は、以下のとおりである。抵抗器６０が存在しない場合、時間ｔ＝０で測定用回路２が放電状態に切り替えられた後、限りなく０に近い時間ｔで電圧Ｖ（ｔ）がピークを迎える。電圧の立ち上がり速度が速くなりすぎるからである。その結果、電圧Ｖ（ｔ）の測定値を理論式７にフィッティングさせることが困難になり、静電容量Ｃｃｓおよび抵抗Ｒｃｓの算出が困難になる。なお、抵抗器６０が存在しない場合も、電圧Ｖ（ｔ）の理論式７自体は変化しない。一方、抵抗器６０が存在する場合、電圧Ｖ（ｔ）がピークを迎える時間がやや遅れる。その結果、電圧Ｖ（ｔ）の測定値は、図８に示すような挙動を示し、電圧Ｖ（ｔ）の測定値を理論式７にフィッティングさせ易くなる。
【００５５】
＜２−２．並列モデルアセンブリ＞
以下、並列モデルアセンブリ５ｂについて、直列モデルアセンブリ５ａとの差異を中心に説明する。なお、並列モデルアセンブリ５ｂの要素の中で、直列モデルアセンブリ５ａと共通の参照符号が付された要素については、特に説明がない限り、直列モデルアセンブリ５ａと同様の構成を有するものとする。
【００５６】
＜２−２−１．測定用回路の準備から電圧の測定まで＞
図３に示す皮膜１０の並列等価回路Ｌ２の静電容量Ｃｃｐおよび抵抗Ｒｃｐの算出時、まず、測定者は、測定用回路３を形成する。測定用回路３は、測定用回路２から抵抗器６０を省略したものである。従って、スイッチＳＷの第２端子は、シャント抵抗器２０の第１端子と直流電源のプラス極との間に接続される。スイッチＳＷは、充電用回路３ａが閉じた状態である充電状態と、放電用回路３ｂが閉じた状態である放電状態とを切り替える。充電用回路３ａは、充電用回路２ａと同様の回路であり、放電用回路３ｂは、放電用回路２ｂから抵抗器６０を省略したものである。充電状態は、皮膜１０の並列等価回路Ｌ２のコンデンサが充電される状態である。放電状態は、皮膜１０の並列等価回路Ｌ２のコンデンサが放電される状態である。
【００５７】
測定者は、直列モデルアセンブリ５ａを使用する場合に設定するパラメータのうち、抵抗器６０の抵抗Ｒｅ以外のパラメータをコンピュータ７０に設定する。続いて、測定者は、直列モデルアセンブリ５ａを使用する場合と同様に、測定用回路３を充電した後、放電しつつ、シャント抵抗器２０に印加される電圧Ｖ（ｔ）をオシロスコープ４０により測定する。
【００５８】
＜２−２−２．静電容量および抵抗の算出＞
コンピュータ７０の制御部７４は、オシロスコープ４０から受信された電圧Ｖ（ｔ）の測定値に基づいて、皮膜１０の静電容量Ｃｃｐおよび抵抗Ｒｃｐを算出する。以下、皮膜１０の静電容量Ｃｃｐおよび抵抗Ｒｃｐを算出する解析プログラム８のアルゴリズムについて説明する。
【００５９】
図９Ａに示す並列等価回路Ｌ２を含む測定用回路３は、図９Ｂに示すように簡略化される。図９Ｂの抵抗Ｒ２は、抵抗Ｒｓと抵抗Ｒｐの合成抵抗である。従って、
Ｒ２＝ＲｓＲｐ／（Ｒｓ＋Ｒｐ）    （式１１）
となる。
【００６０】
抵抗Ｒｃｐの抵抗器を流れる電流をＩ１、静電容量Ｃｃｐのコンデンサを流れる電流をＩ２、抵抗Ｒ２の抵抗器を流れる電流をＩ３、静電容量Ｃｐのコンデンサを流れる電流をＩ４とすると、以下の４つの回路方程式が成り立つ。
Ｉ１＋Ｉ２＝Ｉ３＋Ｉ４    （式１２）
【数３】
2013108527.tif 000005
【数４】
2013108527.tif 000006
ＲｃｐＩ１＋Ｒ２Ｉ３＝０    （式１５）
【００６１】
また、
Ｖ（ｔ）＝Ｒ２Ｉ３    （式１６）
である。式１２〜式１６をＶ（ｔ）について解くと、
Ｖ＝ｍ１ｅｘｐ（ｍ２ｔ）    （式１７）
となる。ただし、変数ｍ１および変数ｍ２には、以下の関係が成り立つ。
Ｃｃｐ＝−Ｃｐ＋（１＋ｍ２Ｒ２Ｃｐ）Ｅ／ｍ１ｍ２Ｒ２    （式１８）
Ｒｃｐ＝−ｍ１Ｒ２／｛（１＋ｍ２Ｒ２Ｃｐ）Ｅ＋ｍ１｝    （式１９）
となる。
【００６２】
制御部７４は、オシロスコープ４０からの電圧Ｖ（ｔ）の測定値を式１７にフィッティングすることにより、変数ｍ１および変数ｍ２を算出する。続いて、制御部７４は、パラメータとして記憶部７３内に保存されている抵抗Ｒｓおよび抵抗Ｒｐを式１１に代入することにより、抵抗Ｒ２を算出する。これに続いて、制御部７４は、変数ｍ１および変数ｍ２と、抵抗Ｒ２と、パラメータとして記憶部７３内に保存されている静電容量Ｃｐおよび直流電圧Ｅとを式１８および式１９に代入することにより、静電容量Ｃｃｐおよび抵抗Ｒｃｐを算出する。
【００６３】
その後、制御部７４は、算出された静電容量Ｃｃｐおよび抵抗Ｒｃｐの値を、ディスプレイ７１に表示させる等、静電容量Ｃｃｓおよび抵抗Ｒｃｓの場合と同様の態様で利用する。
【００６４】
なお、本実施形態では、測定用回路２とは異なり、測定用回路３の接地ラインに抵抗Ｒｅの抵抗器６０が組み込まれていない。従って、時間ｔ＝０で測定用回路３が放電状態に切り替えられた後、限りなく０に近い時間ｔで電圧Ｖ（ｔ）がピークを迎える。その結果、電圧Ｖ（ｔ）の測定値は、図１０に示すような挙動を示す。
【００６５】
＜３．特徴＞
＜３−１＞
上記実施形態では、皮膜１０の静電容量Ｃｃｓ，Ｃｃｐを算出するために、皮膜１０を含む回路に直流電圧が印加される。具体的には、皮膜１０は、直流電源ＰＳ、シャント抵抗器２０およびスイッチを含む回路に組み込まれる。スイッチＳＷは、皮膜１０の直流電圧Ｖ（ｔ）による充電状態と皮膜１０の放電状態とを切り替えるために使用される。そして、充電状態から放電状態へ切り替えた後のシャント抵抗器２０の電圧Ｖ（ｔ）の測定値から、皮膜１０の静電容量Ｃｃｓ，Ｃｃｐが算出される。これにより、直流電源ＰＳを使用して、皮膜１０の電気的な等価回路Ｌ１，Ｌ２の静電容量Ｃｃｓ，Ｃｃｐを算出することができる。
【００６６】
＜３−２＞
上記実施形態では、皮膜１０の静電容量Ｃｃｓ，Ｃｃｐだけでなく、皮膜１０の抵抗Ｒｃｓ，Ｒｃｐも算出される。従って、皮膜１０の漏れ電流を評価することができる。
【００６７】
＜３−３＞
直列モデルアセンブリ５ａは、抵抗器６０を有する。抵抗器６０は、放電状態で、皮膜１０およびシャント抵抗器２０に直列に接続される。
すなわち、抵抗器６０は、放電状態でシャント抵抗器２０に直列に接続される態様で、皮膜１０を含む回路に組み込まれる。従って、放電状態に切り替えられた直後、シャント抵抗器２０に印加される電圧Ｖ（ｔ）の急激な立ち上がりが抑制される。その結果、シャント抵抗器２０の電圧Ｖ（ｔ）の測定値から、皮膜１０の静電容量Ｃｃｓがより安定的に算出される。
【００６８】
＜３−４＞
半導体製造装置１において、皮膜１０が形成されている基台１５は、内部電極１０ａに直流電源ＰＳに接続された状態で、シリコンウェハＷ１を載置するために使用される。つまり、皮膜１０の静電容量Ｃｃｓ，Ｃｃｐを測定する皮膜状態判定アセンブリ５も、皮膜状態判定アセンブリ５が組み込まれた半導体製造装置１も、同じ直流電源ＰＳを使用する。従って、半導体製造装置１の駆動時と同様の条件下で、皮膜１０の静電容量Ｃｃｓ，Ｃｃｐを測定することができる。
【００６９】
＜３−５＞
上記実施形態では、皮膜１０の電極として、金属円柱５０が使用される。金属円柱５０は、単に皮膜１０の上に配置され、ねじ等により固定される。従って、従来の態様、例えば、金属箔を皮膜１０上に張り付ける方法に比べて、皮膜１０の電極を簡便に形成することができる。
【００７０】
＜４．変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。例えば、以下の変更が可能である。
【００７１】
＜４−１＞
直列モデルアセンブリ５ａから抵抗器６０を省略してもよいし、並列モデルアセンブリ５ｂに抵抗器６０を追加してもよい。かかる場合、それぞれ回路方程式を立て直し、電圧Ｖ（ｔ）の測定値をフィッティングするためのＶ（ｔ）の式を新たに求め、新たなＶ（ｔ）の式を解析プログラム２に与えればよい。
【００７２】
＜４−２＞
皮膜１０の等価回路は、直列等価回路Ｌ１および並列等価回路Ｌ２に限定されない。例えば、皮膜１０の等価回路として、図１３に示すような直列回路および並列回路を組み合わせた等価回路Ｌ３を仮定してもよい。かかる場合も、回路方程式を立て直し、電圧Ｖ（ｔ）の測定値をフィッティングするためのＶ（ｔ）の式を新たに求め、新たなＶ（ｔ）の式を解析プログラム２に与えればよい。
【００７３】
＜４−３＞
皮膜状態判定アセンブリ５を利用して、半導体製造装置１の稼働中に、皮膜１０の状態をリアルタイムに判定してもよい。それにより、測定者は、半導体製造装置１の稼働中に、半導体製造装置１を停止させたり、半導体製造装置１の稼働時のパラメータを変更したりする等の適切な処置をリアルタイムに取ることができる。あるいは、制御部７４が、半導体製造装置１の稼働中に、皮膜１０の劣化のレベルに従って、半導体製造装置１を停止させたり、半導体製造装置１の稼働時のパラメータを変更したりする等の適切な処理をリアルタイムに実行するようにしてもよい。
【００７４】
＜４−４＞
皮膜１０の電極として、金属円柱５０以外を利用してもよい。例えば、ＪＩＳ規格（ＪＩＳＣ２１３８）に従って、金属箔を貼り付けたり、スパッタリングしたりしてもよい。しかし、上記実施形態のように、皮膜状態判定アセンブリ５を半導体製造装置１に組み込む場合には、金属円柱５０を皮膜１０上に載置する方法が特に簡便である。また、金属円柱５０には、ガードリングを装着することがさらに好ましい。ガードリングの内径は、金属円柱５０の外径よりも数ｍｍ程度大きなサイズとすることが好ましい。なお、金属円柱５０の代わりに、角柱等、他の形状の金属柱を使用してもよい。金属円柱５０を使用する場合でも、その形状は、完全に円柱形状である必要はなく、概ね円柱形状であればよい。
【００７５】
＜４−５＞
皮膜状態判定アセンブリ５からシャント抵抗器２０を省略してもよい。かかる場合、回路を簡略化することができる。シャント抵抗器２０を省略した場合、式２および式１１が、
Ｒ２＝Ｒｐ    （式２０）
となるが、他の式１、式３〜式１０および式１２〜式１９は、変わらない。従って、シャント抵抗器２０を省略したとしても、上記実施形態と同様に、静電容量Ｃｃｓ，Ｃｃｐおよび抵抗Ｒｃｓ，Ｒｃｐを算出可能である。
【００７６】
ただし、シャント抵抗器２０は、省略しないことが好ましい。シャント抵抗器２０を省略すると、万が一皮膜１０が破壊された場合、高圧プローブ３０に大きな電流が流れ込み、高圧プローブ３０が故障する可能性が高くなるからである。また、高圧プローブ３０の代わりに、低圧プローブを使用することも可能であるが、プローブを保護する同様の観点から、高圧プローブ３０を使用することが好ましい。
しかし、本変形例では、高圧プローブ３０の内部抵抗が、シャント抵抗器２０の役割を担う。従って、測定用回路２，３を簡略化することができる。
【００７７】
＜４−６＞
上記実施形態では、皮膜状態判定アセンブリ５を、静電チャック９０の皮膜１０の静電容量Ｃｃｓ，Ｃｃｐおよび抵抗Ｒｃｓ，Ｒｃｐを測定するのに使用したが、静電チャック９０の皮膜１０に限らず、その他の皮膜の静電容量および抵抗の測定にも使用することができる。
【００７８】
＜４−７＞
上記実施形態では、皮膜状態判定アセンブリ５による静電容量および抵抗の測定の対象は、溶射により形成された皮膜１０であったが、これに限定されない。測定の対象は、例えば、セラミックス焼結板等であってもよく、アセンブリ５は、様々な絶縁物の静電容量および抵抗を測定するのに適用可能である。
【実施例】
【００７９】
＜５．評価＞
以下、本発明の実施例について説明する。ただし、本発明は、以下の実施例に限定されない。本実施例では、図４および図５の測定用回路２，３を使用して、静電容量Ｃｃｓ，Ｃｃｐおよび抵抗Ｒｃｓ，Ｒｃｐを以下の条件下で測定した。
Ｒｓ＝１０ＭΩ、Ｒｅ＝３ＭΩとした。高圧プローブ３０としては、Ｒｐ＝１００ＭΩ、Ｃｐ＝３ｐＦで、Ｔｅｋｔｒｏｎｉｘ社製の６０１５Ａを使用した。直流電源ＰＳとしては、Ｅ＝１ｋＶで、ムサシインテック社製の耐電圧試験器ＩＰ−７０１Ｇを使用した。スイッチＳＷとしては、Ｋｉｌｏｖａｃ社製のガス封入リレーＨＣ−６を使用した。皮膜１０としては、アルミナ（ＴＳ５１１６−ＨＰ）から形成され、平面研磨＃４００仕上げされており、膜厚が２５０μｍのものを使用した。金属円柱５０としては、ＳＵＳ３０４ステンレス鋼製のものを使用した。また、金属円柱５０としては、直径２０ｍｍ×高さ３０ｍｍと直径３０ｍｍ×高さ３０ｍｍのサイズのものを２つ用意し、それぞれの場合について測定を行った。【００８０】
上記条件下で静電容量Ｃｃｓ，Ｃｃｐおよび抵抗Ｒｃｓ，Ｒｃｐを算出したところ、図１１に示す結果が得られた。
ところで、静電容量は、電極の面積に比例する。そうすると、｛Ｃ（φ３０）／Ｃ（φ２０）｝０．５の値は、理論的には、｛３０２／２０２｝０．５＝１．５となるはずである。なお、Ｃ（φ２０）、Ｃ（φ３０）は、それぞれ直径２０ｍｍ、直径３０ｍｍの金属円柱５０を使用した場合の静電容量Ｃｃｓ，Ｃｃｐである。図１１に示すとおり、本実施例における｛Ｃ（φ２０）／Ｃ（φ３０）｝０．５は、直列等価回路Ｌ１のモデルで、１．３８３となり、並列等価回路Ｌ２のモデルで、１．３５１となった。従って、理論値からのずれが１０％未満となり、本発明に係る静電容量および抵抗の算出方法の妥当性が認められる。【００８１】
また、上記条件下で静電容量Ｃｃｓおよび抵抗Ｒｃｓをさらに４回算出し、その後、測定用回路２，３を組み直し、さらに５回算出したところ、図１２に示す結果が得られた。図１２から分かるように、本発明に係る静電容量および抵抗の算出方法では、概ね繰り返し精度が確保されている。その点からも、本発明に係る静電容量および抵抗の算出方法の妥当性が認められる。
【符号の説明】
【００８２】
２，３  測定用回路
５  皮膜状態判定アセンブリ（アセンブリ）
５ａ  直列モデルアセンブリ（アセンブリ）
５ｂ  並列モデルアセンブリ（アセンブリ）
１０  皮膜（絶縁物）
１５  基台
２０  シャント抵抗器（第１抵抗体）
３０  高圧プローブ（第１抵抗体、プローブ）
４０  オシロスコープ（電圧測定器）
５０  金属円柱（金属柱）
６０  抵抗器（第２抵抗体）
７０  コンピュータ
７４  制御部（算出部）
Ｌ１  直列等価回路（等価回路）
Ｌ２  並列等価回路（等価回路）
Ｌ３  等価回路
ＰＳ  直流電源
ＳＷ  スイッチ
Ｗ１  シリコンウェハ（ウェハ）
【図１】
2013108527.tif 000007
【図２】
2013108527.tif 000008
【図３】
2013108527.tif 000009
【図４】
2013108527.tif 000010
【図５】
2013108527.tif 000011
【図６】
2013108527.tif 000012
【図７Ａ】
2013108527.tif 000013
【図７Ｂ】
2013108527.tif 000014
【図８】
2013108527.tif 000015
【図９Ａ】
2013108527.tif 000016
【図９Ｂ】
2013108527.tif 000017
【図１０】
2013108527.tif 000018
【図１１】
2013108527.tif 000019
【図１２】
2013108527.tif 000020
【図１３】
2013108527.tif 000021
【国際調査報告】
2013108527.tif 000022
2013108527.tif 000023
2013108527.tif 000024
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