(57)【要約】【課題】処理容器内にセンサを配置することなくプラズマの状態を検出する。【解決手段】計測部は、ヒーター制御部により、ヒーターの温度が一定となるようヒーターへの供給電力を制御して、プラズマを点火して無い未点火状態と、プラズマを点火してからヒーターへの供給電力が低下する過渡状態での供給電力を計測する。パラメータ算出部は、プラズマからの入熱量をパラメータとして含み、前記過渡状態の供給電力を算出する算出モデルに対して、計測部により計測された未点火状態と過渡状態の供給電力を用いてフィッティングを行って、入熱量を算出する。出力部は、パラメータ算出部により算出された入熱量に基づく情報を出力する。【選択図】図３
2020141116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理の対象となる被処理体が載置される載置面の温度を調整可能なヒーターが設けられた載置台と、
前記ヒーターが設定された設定温度となるよう前記ヒーターへの供給電力を制御するヒーター制御部と、
前記ヒーター制御部により、前記ヒーターの温度が一定となるよう前記ヒーターへの供給電力を制御して、プラズマを点火して無い未点火状態と、プラズマを点火してから前記ヒーターへの供給電力が低下する過渡状態での供給電力を計測する計測部と、
プラズマからの入熱量をパラメータとして含み、前記過渡状態の供給電力を算出する算出モデルに対して、前記計測部により計測された未点火状態と過渡状態の供給電力を用いてフィッティングを行って、前記入熱量を算出するパラメータ算出部と、
前記パラメータ算出部により算出された前記入熱量に基づく情報を出力する出力部と、
を有するプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記載置台は、前記載置面を分割した領域毎に前記ヒーターが個別に設けられ、
前記ヒーター制御部は、領域毎に設けられた前記ヒーターが領域毎に設定された設定温度となるよう前記ヒーターごとに供給電力を制御し、
前記計測部は、前記ヒーター制御部により、前記ヒーターごとに温度が一定となるよう供給電力を制御して、前記未点火状態と、前記過渡状態での供給電力を前記ヒーターごとに計測し、
前記パラメータ算出部は、前記ヒーターごとに、前記算出モデルに対して、前記計測部により計測された未点火状態と過渡状態の供給電力を用いてフィッティングを行って、前記ヒーターごとに前記入熱量を算出し、
前記出力部は、前記パラメータ算出部により算出された前記ヒーターごとの前記入熱量に基づき、プラズマの密度分布を示す情報を出力する
ことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記プラズマの密度分布に基づき、前記被処理体に対するプラズマ処理が均等化するようプラズマ処理の制御パラメータを変更する変更部をさらに有することを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記出力部により出力される情報または当該情報の変化に基づき、アラートを行うアラート部をさらに有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
プラズマ処理の対象となる被処理体が載置される載置面の温度を調整可能なヒーターが設けられた載置台の前記ヒーターの温度が一定となるよう前記ヒーターへの供給電力を制御して、プラズマを点火して無い未点火状態と、プラズマを点火してから前記ヒーターへの供給電力が低下する過渡状態での供給電力を計測し、
プラズマからの入熱量をパラメータとして含み、前記過渡状態の供給電力を算出する算出モデルに対して、計測された未点火状態と過渡状態の供給電力を用いてフィッティングを行って、前記入熱量を算出し、
算出された前記入熱量に基づく情報を出力する
処理をコンピュータが実行することを特徴とするプラズマ状態検出方法。
【請求項６】
プラズマ処理の対象となる被処理体が載置される載置面の温度を調整可能なヒーターが設けられた載置台の前記ヒーターの温度が一定となるよう前記ヒーターへの供給電力を制御して、プラズマを点火して無い未点火状態と、プラズマを点火してから前記ヒーターへの供給電力が低下する過渡状態での供給電力を計測し、
プラズマからの入熱量をパラメータとして含み、前記過渡状態の供給電力を算出する算出モデルに対して、計測された未点火状態と過渡状態の供給電力を用いてフィッティングを行って、前記入熱量を算出し、
算出された前記入熱量に基づく情報を出力する
処理をコンピュータに実行させることを特徴とするプラズマ状態検出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、プラズマ処理装置、プラズマ状態検出方法およびプラズマ状態検出プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体ウエハ（以下「ウエハ」とも称する）などの被処理体に対してプラズマを用いて、エッチングなどのプラズマ処理を行うプラズマ処理装置が知られている。このプラズマ処理装置には、処理容器内に各種プローブや各種電気センサなどのセンサを配置して、プラズマの状態を検出する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１９４０３２号公報
【特許文献２】特開２００９−０８７７９０号公報
【特許文献３】特表２０１４−５１３３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、センサを配置することなくプラズマの状態を検出する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様によるプラズマ処理装置は、載置台と、ヒーター制御部と、計測部と、パラメータ算出部と、出力部とを有する。載置台は、プラズマ処理の対象となる被処理体が載置される載置面の温度を調整可能なヒーターが設けられている。ヒーター制御部は、ヒーターが設定された設定温度となるようヒーターへの供給電力を制御する。計測部は、ヒーター制御部により、ヒーターの温度が一定となるようヒーターへの供給電力を制御して、プラズマを点火して無い未点火状態と、プラズマを点火してからヒーターへの供給電力が低下する過渡状態での供給電力を計測する。パラメータ算出部は、プラズマからの入熱量をパラメータとして含み、前記過渡状態の供給電力を算出する算出モデルに対して、前記計測部により計測された未点火状態と過渡状態の供給電力を用いてフィッティングを行って、入熱量を算出する。出力部は、パラメータ算出部により算出された入熱量に基づく情報を出力する。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、処理容器内にセンサを配置することなくプラズマの状態を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、実施形態に係るプラズマ処理装置の概略構成の一例を示す断面図である。
【図２】図２は、実施形態に係る載置台の構成の一例を示す平面図である。
【図３】図３は、実施形態に係るプラズマ処理装置を制御する制御部の概略的な構成の一例を示したブロック図である。
【図４】図４は、ウエハの温度に影響を与えるエネルギーの流れの一例を模式的に示した図である。
【図５Ａ】図５Ａは、未点火状態のエネルギーの流れの一例を模式的に示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、点火状態のエネルギーの流れの一例を模式的に示す図である。
【図６】図６は、ウエハＷの温度とヒーターＨＴへの供給電力の変化の一例を示す図である。
【図７】図７は、点火状態のエネルギーの流れの一例を模式的に示す図である。
【図８】図８は、プラズマの密度分布による未点火状態と過渡状態の温度変化の一例を概略的に示す図である。
【図９】図９は、未点火状態と過渡状態のエネルギーの流れの一例を模式的に示す図である。
【図１０】図１０は、ウエハＷの温度とヒーターＨＴへの供給電力の変化の一例を示す図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、プラズマの密度分布を示す情報の出力の一例を示す図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、プラズマの密度分布を示す情報の出力の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、プラズマエッチングを模式的に示した図である。
【図１３】図１３は、実施形態に係るプラズマ状態検出およびプラズマ状態制御の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、実施形態に係る載置台の載置面の分割の一例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本願の開示するプラズマ処理装置、プラズマ状態検出方法およびプラズマ状態検出プログラムの実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態により、開示するプラズマ処理装置、プラズマ状態検出方法およびプラズマ状態検出プログラムが限定されるものではない。
【０００９】
ところで、例えば、プラズマ処理装置には、処理容内に各種プローブや各種電気センサなどのセンサを配置して、プラズマの状態を検出すものがある。しかし、処理容器内、時にプラズマ生成領域に近い場所にセンサが配置されていると、センサの影響によりプラズマの状態が変化してしまう。そうすると、プラズマ処理装置では、被処理膜に対するプラズマ処理の特性や均一性などに影響が発生する懸念がある。また、プラズマ処理装置では、パーティクルや異常放電が発生する懸念もある。また、プラズマ処理装置では、処理容器内にセンサが配置されていると、被処理膜に対してプラズマ処理を実行できない場合がある。そうすると、プラズマ処理装置では、実際にプラズマ処理を実行している最中のプラズマの状態を検出することが出来ない。そこで、処理容器内にセンサを配置することなくプラズマの状態を検出することが期待されている。
【００１０】
［プラズマ処理装置の構成］
最初に、実施形態に係るプラズマ処理装置１０の構成について説明する。図１は、実施形態に係るプラズマ処理装置の概略構成の一例を示す断面図である。図１に示すプラズマ処理装置１０は、容量結合型平行平板プラズマエッチング装置である。プラズマ処理装置１０は、略円筒状の処理容器１２を備えている。処理容器１２は、例えば、アルミニウムから構成されている。また、処理容器１２の表面は、陽極酸化処理が施されている。
【００１１】
処理容器１２内には、載置台１６が設けられている。載置台１６は、静電チャック１８および基台２０を含んでいる。静電チャック１８の上面は、プラズマ処理の対象となる被処理体が載置される載置面とされている。本実施形態では、被処理体としてウエハＷが静電チャック１８の上面に載置される。基台２０は、略円盤形状を有しており、その主部において、例えばアルミニウムといった導電性の金属から構成されている。基台２０は、下部電極を構成している。基台２０は、支持部１４によって支持されている。支持部１４は、処理容器１２の底部から延びる円筒状の部材である。
【００１２】
基台２０には、第１の高周波電源ＨＦＳが電気的に接続されている。第１の高周波電源ＨＦＳは、プラズマ生成用の高周波電力を発生する電源であり、２７〜１００ＭＨｚの周波数、一例においては４０ＭＨｚの高周波電力を発生する。これにより基台２０直上にプラズマが生成される。整合器ＭＵ１は、第１の高周波電源ＨＦＳの出力インピーダンスと負荷側（基台２０側）の入力インピーダンスを整合させるための回路を有している。
【００１３】
また、基台２０には、整合器ＭＵ２を介して第２の高周波電源ＬＦＳが電気的に接続されている。第２の高周波電源ＬＦＳは、ウエハＷにイオンを引き込むための高周波電力（高周波バイアス電力）を発生して、当該高周波バイアス電力を基台２０に供給する。これにより基台２０にバイアス電位が生じる。高周波バイアス電力の周波数は、４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数であり、一例においては３ＭＨｚである。整合器ＭＵ２は、第２の高周波電源ＬＦＳの出力インピーダンスと負荷側（基台２０側）の入力インピーダンスを整合させるための回路を有している。
【００１４】
基台２０上には、静電チャック１８が設けられている。静電チャック１８は、クーロン力等の静電力によりウエハＷを吸着し、当該ウエハＷを保持する。静電チャック１８は、セラミック製の本体部内に静電吸着用の電極Ｅ１を有している。電極Ｅ１には、スイッチＳＷ１を介して直流電源２２が電気的に接続されている。ウエハＷを保持する吸着力は、直流電源２２から印加される直流電圧の値に依存する。
【００１５】
基台２０の上面の上、且つ、静電チャック１８の周囲には、フォーカスリングＦＲが設けられている。フォーカスリングＦＲは、プラズマ処理の均一性を向上させるために設けられている。フォーカスリングＦＲは、実行すべきプラズマ処理に応じて適宜選択される材料から構成されており、例えば、シリコン、または石英から構成され得る。
【００１６】
基台２０の内部には、冷媒流路２４が形成されている。冷媒流路２４には、処理容器１２の外部に設けられたチラーユニットから配管２６ａを介して冷媒が供給される。冷媒流路２４に供給された冷媒は、配管２６ｂを介してチラーユニットに戻るようになっている。なお、基台２０および静電チャック１８を含む載置台１６の詳細については、後述する。
【００１７】
処理容器１２内には、上部電極３０が設けられている。上部電極３０は、載置台１６の上方において、基台２０と対向配置されており、基台２０と上部電極３０とは、互いに略平行に設けられている。
【００１８】
上部電極３０は、絶縁性遮蔽部材３２を介して、処理容器１２の上部に支持されている。上部電極３０は、電極板３４および電極支持体３６を含み得る。電極板３４は、処理空間Ｓに面しており、複数のガス吐出孔３４ａを提供している。電極板３４は、ジュール熱の少ない低抵抗の導電体または半導体から構成され得る。
【００１９】
電極支持体３６は、電極板３４を着脱自在に支持するものであり、例えばアルミニウムといった導電性材料から構成され得る。電極支持体３６は、水冷構造を有し得る。電極支持体３６の内部には、ガス拡散室３６ａが設けられている。ガス拡散室３６ａからは、ガス吐出孔３４ａに連通する複数のガス通流孔３６ｂが下方に延びている。また、電極支持体３６にはガス拡散室３６ａに処理ガスを導くガス導入口３６ｃが形成されており、ガス導入口３６ｃには、ガス供給管３８が接続されている。
【００２０】
ガス供給管３８には、バルブ群４２および流量制御器群４４を介してガスソース群４０が接続されている。バルブ群４２は複数の開閉バルブを有しており、流量制御器群４４は、マスフローコントローラといった複数の流量制御器を有している。また、ガスソース群４０は、プラズマ処理に必要な複数種のガス用のガスソースを有している。ガスソース群４０の複数のガスソースは、対応の開閉バルブおよび対応のマスフローコントローラを介してガス供給管３８に接続されている。
【００２１】
プラズマ処理装置１０では、ガスソース群４０の複数のガスソースのうち選択された一以上のガスソースからの一以上のガスが、ガス供給管３８に供給される。ガス供給管３８に供給されたガスは、ガス拡散室３６ａに至り、ガス通流孔３６ｂおよびガス吐出孔３４ａを介して処理空間Ｓに吐出される。
【００２２】
また、図１に示すように、プラズマ処理装置１０は、接地導体１２ａを更に備え得る。接地導体１２ａは、略円筒状の接地導体であり、処理容器１２の側壁から上部電極３０の高さ位置よりも上方に延びるように設けられている。
【００２３】
また、プラズマ処理装置１０では、処理容器１２の内壁に沿ってデポシールド４６が着脱自在に設けられている。また、デポシールド４６は、支持部１４の外周にも設けられている。デポシールド４６は、処理容器１２にエッチング副生物（デポ）が付着することを防止するものであり、アルミニウム材にＹ2Ｏ3等のセラミックスを被覆することにより構成され得る。
【００２４】
処理容器１２の底部側においては、支持部１４と処理容器１２の内壁との間に排気プレート４８が設けられている。排気プレート４８は、例えば、アルミニウム材にＹ2Ｏ3等のセラミックスを被覆することにより構成され得る。排気プレート４８の下方において処理容器１２には、排気口１２ｅが設けられている。排気口１２ｅには、排気管５２を介して排気装置５０が接続されている。排気装置５０は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、処理容器１２内を所望の真空度まで減圧することができる。また、処理容器１２の側壁にはウエハＷの搬入出口１２ｇが設けられており、搬入出口１２ｇはゲートバルブ５４により開閉可能となっている。
【００２５】
上記のように構成されたプラズマ処理装置１０は、制御部１００によって、その動作が統括的に制御される。制御部１００は、例えば、コンピュータであり、プラズマ処理装置１０の各部を制御する。プラズマ処理装置１０は、制御部１００によって、その動作が統括的に制御される。
【００２６】
［載置台の構成］
次に、載置台１６について詳細に説明する。図２は、実施形態に係る載置台の構成の一例を示す平面図である。上述したように載置台１６は、静電チャック１８および基台２０を有している。静電チャック１８は、セラミック製の本体部１８ｍを有している。本体部１８ｍは、略円盤形状を有している。本体部１８ｍは、載置領域１８ａおよび外周領域１８ｂを提供している。載置領域１８ａは、平面視において略円形の領域である。載置領域１８ａの上面上には、ウエハＷが載置される。すなわち、載置領域１８ａの上面は、ウエハＷが載置される載置面として機能する。載置領域１８ａの直径は、ウエハＷと略同一の直径であるか、或いは、ウエハＷの直径よりも若干小さくなっている。外周領域１８ｂは、載置領域１８ａを囲む領域であり、略環状に延在している。本実施形態では、外周領域１８ｂの上面は、載置領域１８ａの上面より低い位置にある。
【００２７】
図２に示すように、静電チャック１８は、載置領域１８ａ内に静電吸着用の電極Ｅ１を有している。電極Ｅ１は、上述したように、スイッチＳＷ１を介して直流電源２２に接続されている。
【００２８】
また、載置領域１８ａ内、且つ、電極Ｅ１の下方には、複数のヒーターＨＴが設けられている。本実施形態では、載置領域１８ａは、複数の分割領域に分割され、それぞれの分割領域にヒーターＨＴが設けられている。例えば、図２に示すように、載置領域１８ａの中央の円形領域内、および、当該円形領域を囲む同心状の複数の環状領域に、複数のヒーターＨＴが設けられている。また、複数の環状領域のそれぞれにおいては、複数のヒーターＨＴが周方向に配列されている。なお、図２に示す分割領域の分割手法は、一例であり、これに限定されるものではない。載置領域１８ａは、より多くの分割領域に分割してもよい。例えば、載置領域１８ａは、外周に近いほど、角度幅が小さく、径方向の幅が狭い分割領域に分割してもよい。ヒーターＨＴは、基台２０の外周部分に設けられた不図示の配線を介して、図１に示す、ヒーター電源ＨＰに個別に接続されている。ヒーター電源ＨＰは、制御部１００から制御の元、各ヒーターＨＴに個別に調整された電力を供給する。これにより、各ヒーターＨＴが発する熱が個別に制御され、載置領域１８ａ内の複数の分割領域の温度が個別に調整される。
【００２９】
ヒーター電源ＨＰには、各ヒーターＨＴへ供給する供給電力を検出する電力検出部ＰＤが設けられている。なお、電力検出部ＰＤは、ヒーター電源ＨＰとは別に、ヒーター電源ＨＰから各ヒーターＨＴへの電力が流れる配線に設けてもよい。電力検出部ＰＤは、各ヒーターＨＴへ供給する供給電力を検出する。例えば、電力検出部ＰＤは、各ヒーターＨＴへ供給する供給電力として、電力量［Ｗ］を検出する。ヒーターＨＴは、電力量に応じて発熱する。このため、ヒーターＨＴへ供給する電力量は、ヒータパワーを表す。電力検出部ＰＤは、検出した各ヒーターＨＴへの供給電力を示す電力データを制御部１００に通知する。
【００３０】
また、載置台１６は、載置領域１８ａの各分割領域に、それぞれヒーターＨＴの温度が検出可能な不図示の温度センサが設けられている。温度センサは、ヒーターＨＴとは別に温度を測定することができる素子であってもよい。また、温度センサは、ヒーターＨＴへの電力が流れる配線に配置され、主な金属の電気抵抗は温度上昇に比例して増大する性質であることを利用して、ヒーターＨＴにかかる電圧、電流を測定することから求められる抵抗値から温度を検出してもよい。各温度センサにより検出されたセンサ値は、温度測定器ＴＤに送られる。温度測定器ＴＤは、各センサ値から載置領域１８ａの各分割領域の温度を測定する。温度測定器ＴＤは、載置領域１８ａの各分割領域の温度を示す温度データを制御部１００に通知する。
【００３１】
さらに、図示しない伝熱ガス供給機構およびガス供給ラインによって伝熱ガス、例えばＨｅガスが静電チャック１８の上面とウエハＷの裏面との間に供給されてもよい。
【００３２】
［制御部の構成］
次に、制御部１００について詳細に説明する。図３は、実施形態に係るプラズマ処理装置を制御する制御部の概略的な構成の一例を示したブロック図である。制御部１００は、外部インターフェース１０１と、プロセスコントローラ１０２と、ユーザインターフェース１０３と、記憶部１０４とが設けられている。
【００３３】
外部インターフェース１０１は、プラズマ処理装置１０の各部と通信可能とされ、各種のデータを入出力する。例えば、外部インターフェース１０１には、電力検出部ＰＤから各ヒーターＨＴへの供給電力を示す電力データが入力する。また、外部インターフェース１０１には、温度測定器ＴＤから載置領域１８ａの各分割領域の温度を示す温度データが入力する。また、外部インターフェース１０１は、各ヒーターＨＴへ供給する供給電力を制御する制御データをヒーター電源ＨＰへ出力する。
【００３４】
プロセスコントローラ１０２は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）を備えプラズマ処理装置１０の各部を制御する。
【００３５】
ユーザインターフェース１０３は、工程管理者がプラズマ処理装置１０を管理するためにコマンドの入力操作を行うキーボードや、プラズマ処理装置１０の稼動状況を可視化して表示するディスプレイ等から構成されている。
【００３６】
記憶部１０４には、プラズマ処理装置１０で実行される各種処理をプロセスコントローラ１０２の制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウエア）や、処理条件データ等が記憶されたレシピ、およびプラズマ処理を行う上での装置やプロセスに関するパラメータ等が格納されている。なお、制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータで読み取り可能なコンピュータ記録媒体（例えば、ハードディスク、ＤＶＤなどの光ディスク、フレキシブルディスク、半導体メモリ等）などに格納された状態のものを利用してもよい。また、レシピは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用したりすることも可能である。
【００３７】
プロセスコントローラ１０２は、プログラムやデータを格納するための内部メモリを有し、記憶部１０４に記憶された制御プログラムを読み出し、読み出した制御プログラムの処理を実行する。プロセスコントローラ１０２は、制御プログラムが動作することにより各種の処理部として機能する。例えば、プロセスコントローラ１０２は、ヒーター制御部１０２ａと、計測部１０２ｂと、パラメータ算出部１０２ｃと、出力部１０２ｄと、アラート部１０２ｅと、変更部１０２ｆと、設定温度算出部１０２ｇの機能を有する。なお、ヒーター制御部１０２ａ、計測部１０２ｂ、パラメータ算出部１０２ｃ、出力部１０２ｄ、アラート部１０２ｅ、変更部１０２ｆおよび設定温度算出部１０２ｇの各機能は、複数のコントローラで分散して実現されてもよい。
【００３８】
ここで、ウエハＷの温度に影響を与えるエネルギーの流れを説明する。図４は、ウエハの温度に影響を与えるエネルギーの流れの一例を模式的に示した図である。図４には、ウエハＷや、静電チャック（ＥＳＣ）１８を含む載置台１６が簡略化して示されている。図４の例は、静電チャック１８の載置領域１８ａの１つの分割領域について、ウエハＷの温度に影響を与えるエネルギーの流れを示している。載置台１６は、静電チャック１８および基台２０を有している。静電チャック１８と基台２０は、接着層１９により接着されている。静電チャック１８の載置領域１８ａの内部には、ヒーターＨＴが設けられている。基台２０の内部には、冷媒が流れる冷媒流路２４が形成されている。
【００３９】
ヒーターＨＴは、ヒーター電源ＨＰから供給される供給電力に応じて発熱し、温度が上昇する。図４では、ヒーターＨＴへ供給される供給電力をヒータパワーＰhとして示している。ヒーターＨＴでは、ヒータパワーＰhを、静電チャック１８のヒーターＨＴが設けられている領域の面積Ａで割った単位面積当たりの発熱量（熱流束）ｑhが生じる。
【００４０】
また、プラズマ処理を行っている場合、ウエハＷは、プラズマからの入熱により、温度が上昇する。図４では、プラズマからウエハＷへの入熱量をウエハＷの面積で割った単位面積当たりのプラズマからの熱流束ｑpとして示している。
【００４１】
プラズマからの入熱は、主にウエハＷへの照射されるプラズマ中のイオンの量と、プラズマ中のイオンをウエハＷに引き込むためのバイアス電位との積に比例することが知られている。ウエハＷへの照射されるプラズマ中のイオンの量は、プラズマの電子密度に比例する。プラズマの電子密度は、プラズマの生成で印加する第１の高周波電源ＨＦＳからの高周波電力ＨＦＳのパワーに比例する。また、プラズマの電子密度は、処理容器１２内の圧力に依存する。プラズマ中のイオンをウエハＷに引き込むためのバイアス電位は、バイアス電位の発生で印加する第２の高周波電源ＬＦＳからの高周波電力ＬＦＳのパワーに比例する。また、プラズマ中のイオンをウエハＷに引き込むためのバイアス電位は、処理容器１２内の圧力に依存する。なお、高周波電力ＬＦＳが載置台１２に印加されていない場合、プラズマが生成された時に生じるプラズマの電位（プラズマポテンシャル）と載置台１２の電位差によって、イオンが載置台へ引き込まれる。
【００４２】
また、プラズマからの入熱は、プラズマの発光による加熱やプラズマ中の電子やラジカルによるウエハＷへの照射、イオンとラジカルによるウエハＷ上の表面反応などが含まれる。これらの成分も交流電力のパワーや圧力に依存する。プラズマからの入熱は、その他、プラズマ生成に関わる装置パラメータ、例えば、載置台１６と上部電極３０との間隔距離や処理空間Ｓに供給されるガス種に依存する。
【００４３】
ウエハＷに伝わった熱は、静電チャック１８に伝わる。ここで、静電チャック１８には、ウエハＷの熱が全て伝わるわけではなく、ウエハＷと静電チャック１８との接触度合など、熱の伝わり難さに応じて静電チャック１８に熱が伝わる。熱の伝わり難さ、すなわち熱抵抗は、熱の伝熱方向に対する断面積に反比例する。このため、図４では、ウエハＷから静電チャック１８の表面への熱の伝わり難さを、ウエハＷと静電チャック１８の表面間の単位面積当たりの熱抵抗Ｒth・Ａとして示している。なお、Ａは、ヒーターＨＴが設けられている領域の面積である。Ｒｔｈは、ヒーターＨＴが設けられている領域全体における熱抵抗である。また、図４では、ウエハＷから静電チャック１８表面への入熱量を、ウエハＷから静電チャック１８表面への単位面積当たりの熱流束ｑとして示している。なお、ウエハＷと静電チャック１８の表面間の単位面積当たりの熱抵抗Ｒth・Ａは、静電チャック１８の表面状態、ウエハＷを保持するために直流電源２２から印加される直流電圧の値、および静電チャック１８の上面とウエハＷの裏面との間に供給される伝熱ガスの圧力に依存する。また、熱抵抗Ｒth・Ａは、その他、熱抵抗もしくは熱伝導率に関与する装置パラメータにも依存する。
【００４４】
静電チャック１８の表面に伝わった熱は、静電チャック１８の温度を上昇させ、さらに、ヒーターＨＴに伝わる。図４では、静電チャック１８表面からヒーターＨＴへの入熱量を、静電チャック１８表面からヒーターＨＴへの単位面積当たりの熱流束ｑｃとして示している。
【００４５】
一方、基台２０は、冷媒流路２４を流れる冷媒により冷却され、接触する静電チャック１８を冷却する。図４では、接着層１９を通過して静電チャック１８の裏面から基台２０への抜熱量を、静電チャック１８の裏面から基台２０への単位面積当たりの熱流束ｑsusとして示している。これにより、ヒーターＨＴは、抜熱によって冷却され、温度が低下する。
【００４６】
ヒーターＨＴの温度が一定となるように制御している場合、ヒーターＨＴは、ヒーターＨＴに伝わる熱の入熱量およびヒーターＨＴで発生する発熱量の総和と、ヒーターＨＴから抜熱される抜熱量とが等しい状態となる。例えば、プラズマを点火して無い未点火状態では、ヒーターＨＴで発生する発熱量と、ヒーターＨＴから抜熱される抜熱量とが等しい状態となる。図５Ａは、未点火状態のエネルギーの流れの一例を模式的に示す図である。図５Ａの例では、基台２０から冷却により、ヒーターＨＴから「１００」の熱量が抜熱されている。例えば、ヒーターＨＴの温度が一定となるように制御している場合、ヒーターＨＴには、ヒーター電源ＨＰからヒータパワーＰhにより「１００」の熱量が発生する。
【００４７】
一方、例えば、プラズマを点火した点火状態では、ヒーターＨＴに入熱する熱量およびヒーターＨＴで発生する熱量の総和と、ヒーターＨＴから抜熱される抜熱量とが等しい状態となる。図５Ｂは、点火状態のエネルギーの流れの一例を模式的に示す図である。ここで、点火状態には、過度状態と定常状態とがある。過度状態は、例えば、ウエハＷや静電チャック１８に対する入熱量が抜熱量よりも多く、ウエハＷや静電チャック１８の温度が経時的に上昇傾向となる状態である。定常状態は、ウエハＷや静電チャック１８の入熱量と抜熱量が等しくなり、ウエハＷや静電チャック１８の温度に経時的な上昇傾向がなくなり、温度が略一定となった状態である。
【００４８】
図５Ｂの例でも、基台２０から冷却により、ヒーターＨＴから「１００」の熱量が抜熱されている。点火状態の場合、ウエハＷは、定常状態となるまで、プラズマからの入熱により温度が上昇する。ヒーターＨＴには、静電チャック１８を介してウエハＷから熱が伝わる。上述のように、ヒーターＨＴの温度が一定となるように制御している場合、ヒーターＨＴに入熱する熱量とヒーターＨＴから抜熱される熱量は、等しい状態となる。ヒーターＨＴは、ヒーターＨＴの温度を一定に維持するために必要な熱量が低下する。このため、ヒーターＨＴへの供給電力が低下する。
【００４９】
例えば、図５Ｂにおいて、「過度状態」とした例では、プラズマからウエハＷへ「８０」の熱量が伝わる。ウエハＷに伝わった熱は、静電チャック１８に伝わる。また、ウエハＷの温度が定常状態ではない場合、ウエハＷに伝わった熱は、一部がウエハＷの温度の上昇に作用する。ウエハＷの温度上昇に作用する熱量は、ウエハＷの熱容量に依存する。このため、プラズマからウエハＷに伝わった「８０」の熱量のうち、「６０」の熱量がウエハＷから静電チャック１８の表面へ伝わる。静電チャック１８の表面に伝わった熱は、ヒーターＨＴに伝わる。また、静電チャック１８の温度が定常状態ではない場合、静電チャック１８の表面に伝わった熱は、一部が静電チャック１８の温度の上昇に作用する。静電チャック１８の温度上昇に作用する熱量は静電チャック１８の熱容量に依存する。このため、静電チャック１８の表面に伝わった「６０」の熱量のうち、「４０」の熱量がヒーターＨＴに伝わる。このため、ヒーターＨＴの温度が一定となるように制御している場合、ヒーターＨＴには、ヒーター電源ＨＰからヒータパワーＰhにより「６０」の熱量が発生する。
【００５０】
また、図５Ｂにおいて、「定常状態」とした例では、プラズマからウエハＷへ「８０」の熱量が伝わる。ウエハＷに伝わった熱は、静電チャック１８に伝わる。また、ウエハＷの温度が定常状態である場合、ウエハＷは、入熱量と抜熱量が等しい状態となっている。このため、プラズマからウエハＷに伝わった「８０」の熱量がウエハＷから静電チャック１８の表面へ伝わる。静電チャック１８の表面に伝わった熱は、ヒーターＨＴに伝わる。静電チャック１８の温度が定常状態である場合、静電チャック１８は、入熱量と抜熱量が等しいとなっている。このため、静電チャック１８の表面に伝わった「８０」の熱量がヒーターＨＴに伝わる。このため、ヒーターＨＴの温度が一定となるように制御している場合、ヒーターＨＴには、ヒーター電源ＨＰからヒータパワーＰhにより「２０」の熱量が発生する。
【００５１】
図５Ａおよび図５Ｂに示したように、ヒーターＨＴへの供給電力は、未点火状態よりも点火状態の方が低下する。また、点火状態では、ヒーターＨＴへの供給電力が定常状態となるまで低下する。
【００５２】
なお、図５Ａおよび図５Ｂに示したように、ヒーターＨＴの温度が一定となるように制御している場合、「未点火状態」、「過度状態」、「定常状態」のいずれの状態であっても、基台２０から冷却により、ヒーターＨＴから「１００」の熱量が抜熱されている。すなわち、ヒーターＨＴから基台２０の内部に形成された冷媒流路２４に供給される冷媒に向かう単位面積当たりの熱流束ｑsusは、常に一定となり、ヒーターＨＴから冷媒までの温度勾配も常に一定である。そのため、ヒーターＨＴの温度が一定となるように制御するために用いられる温度センサは、必ずしもヒーターＨＴに直接取り付ける必要はない。例えば、静電チャック１８の裏面、接着層１９の中、基台２０の内部など、ヒーターＨＴと冷媒までの間であれば、ヒーターＨＴと温度センサ間の温度差も常に一定であり、ヒーターＨＴ温度とセンサの間にある材質が有する熱伝導率、熱抵抗などを用いて温度センサとヒーターＨＴの間の温度差（ΔＴ）を算出し、温度センサで検出される温度の値に温度差（ΔＴ）を加算することによって、ヒーターＨＴの温度として出力することが可能であり、実際のヒーターＨＴの温度が一定となるように制御することができる。
【００５３】
図６は、ウエハＷの温度とヒーターＨＴへの供給電力の変化の一例を示す図である。図６の（Ａ）は、ウエハＷの温度の変化を示している。図６の（Ｂ）は、ヒーターＨＴへの供給電力の変化を示している。図６の例は、ヒーターＨＴの温度が一定となるように制御し、プラズマを点火して無い未点火状態からプラズマを点火して、ウエハＷの温度とヒーターＨＴへの供給電力を測定した結果の一例を示している。ウエハＷの温度は、ケーエルエー・テンコール（KLA-Tencor）社から販売されているEtch  Tempなどの温度計測用のウエハを用いて計測した。
【００５４】
図６の期間Ｔ１は、プラズマを点火して無い未点火状態である。期間Ｔ１では、ヒーターＨＴへの供給電力が一定となっている。図６の期間Ｔ２は、プラズマを点火した点火状態であり、過渡状態である。期間Ｔ２では、ヒーターＨＴへの供給電力が低下する。また、期間Ｔ２では、ウエハＷの温度が一定の温度まで上昇する。図６の期間Ｔ３は、プラズマを点火した点火状態である。期間Ｔ３では、ウエハＷの温度は一定であり、定常状態となっている。静電チャック１８も定常状態となると、ヒーターＨＴへの供給電力は、略一定となり、低下する傾向の変動が安定する。図６の期間Ｔ４は、プラズマを消した未点火状態である。期間Ｔ４では、ウエハＷに対するプラズマから入熱が無くなるため、ウエハＷの温度が低下し、ヒーターＨＴへの供給電力が増加している。
【００５５】
図６の期間Ｔ２に示される過度状態でのヒーターＨＴへの供給電力の低下の傾向は、プラズマからウエハＷへの入熱量や、ウエハＷと静電チャック１８の表面間の熱抵抗などによって変化する。
【００５６】
図７は、点火状態のエネルギーの流れの一例を模式的に示す図である。なお、図７は、何れも過度状態の例である。例えば、図７において、「入熱量：小、熱抵抗：小」とした例では、プラズマからウエハＷへ「８０」の熱量が伝わる。プラズマからウエハＷに伝わった「８０」の熱量のうち、「６０」の熱量がウエハＷから静電チャック１８の表面へ伝わる。そして、静電チャック１８の表面に伝わった「６０」の熱量のうち、「４０」の熱量がヒーターＨＴに伝わる。例えば、ヒーターＨＴの温度が一定となるように制御している場合、ヒーターＨＴには、ヒーター電源ＨＰからヒータパワーＰhにより「６０」の熱量が発生する。
【００５７】
また、図７において、「入熱量：大、熱抵抗：小」とした例では、プラズマからウエハＷへ「１００」の熱量が伝わる。プラズマからウエハＷに伝わった「１００」の熱量のうち、「８０」の熱量がウエハＷから静電チャック１８の表面へ伝わる。そして、静電チャック１８の表面に伝わった「８０」の熱量のうち、「６０」の熱量がヒーターＨＴに伝わる。例えば、ヒーターＨＴの温度が一定となるように制御している場合、ヒーターＨＴには、ヒーター電源ＨＰからヒータパワーＰhにより「４０」の熱量が発生する。
【００５８】
また、図７において、「入熱量：小、熱抵抗：大」とした例では、プラズマからウエハＷへ「８０」の熱量が伝わる。プラズマからウエハＷに伝わった「８０」の熱量のうち、「４０」の熱量がウエハＷから静電チャック１８の表面へ伝わる。静電チャック１８の表面に伝わった「４０」の熱量のうち、「２０」の熱量がヒーターＨＴに伝わる。例えば、ヒーターＨＴの温度が一定となるように制御している場合、ヒーターＨＴには、ヒーター電源ＨＰからヒータパワーＰhにより「８０」の熱量が発生する。
【００５９】
このように、ヒーターＨＴの温度を一定に制御している場合、ヒータパワーＰhは、プラズマからウエハＷへの入熱量や、ウエハＷと静電チャック１８の表面間の熱抵抗よって変化する。よって、図６の（Ｂ）に示される期間Ｔ２のヒーターＨＴへの供給電力の低下の傾向は、プラズマからウエハＷへの入熱量や、ウエハＷと静電チャック１８の表面間の熱抵抗などによって変化する。このため、期間Ｔ２のヒーターＨＴへの供給電力のグラフは、プラズマからウエハＷへの入熱量や、ウエハＷと静電チャック１８の表面間の熱抵抗をパラメータとしてモデル化できる。すなわち、期間Ｔ２のヒーターＨＴへの供給電力の変化は、プラズマからウエハＷへの入熱量や、ウエハＷと静電チャック１８の表面間の熱抵抗をパラメータとして、演算式によりモデル化できる。
【００６０】
本実施形態では、図６の（Ｂ）に示す、期間Ｔ２のヒーターＨＴへの供給電力の変化を単位面積当たりの式としてモデル化する。例えば、プラズマを点火してからの経過時間をｔとし、経過時間ｔでのヒータパワーＰhをＰh(t)とし、経過時間ｔでの経過時間ｔでのプラズマからの熱流束があるときの単位面積当たりのヒーターＨＴからの発熱量ｑhをｑh(t)とする。この場合、経過時間ｔでのプラズマからの熱流束があるときの単位面積当たりのヒーターＨＴからの発熱量ｑh(t)は、以下の式（２）のように表せる。また、プラズマを点火しておらず、プラズマからの熱流束がないときの定常状態での単位面積当たりのヒーターＨＴからの発熱量ｑh_Offは、以下の式（３）のように表せる。また、静電チャック１８の表面とヒーター間の単位面積当たりの熱抵抗Ｒthc・Ａは、以下の式（４）のように表せる。熱流束ｑｐは、プラズマが発生している場合と、発生していない場合で変化する。プラズマが発生している際のプラズマからウエハＷへの単位面積当たりの熱流束ｑｐを熱流束ｑｐ_onとする。プラズマからウエハＷへの単位面積当たりの熱流束ｑｐ_on、および、ウエハＷと静電チャック１８の表面間の単位面積当たりの熱抵抗Ｒth・Ａをパラメータとし、ａ1、ａ2、ａ3、λ1、λ2、τ1、τ2を以下の式（５）−（１１）のように表した場合、プラズマからの熱流束があるときの単位面積当たりのヒーターＨＴからの発熱量ｑh(t)は、以下の式（１）のように表せる。
【００６１】
【数１】
2020141116.tif 000003
【００６２】
ここで、
Ｐh(t)は、経過時間ｔでのプラズマからの熱流束があるときのヒータパワー[Ｗ]である。
Ｐh_Offは、プラズマからの熱流束がないときの定常状態でのヒータパワー[Ｗ／ｍ2]である。
ｑh(t)は、経過時間ｔでのプラズマからの熱流束があるときの単位面積当たりのヒーターＨＴからの発熱量[Ｗ／ｍ２]である。
ｑh_Offは、プラズマからの熱流束がないときの定常状態での単位面積当たりのヒーターＨＴからの発熱量[Ｗ／ｍ２]である。
Ｒth・Ａは、プラズマからウエハＷへの単位面積当たりの熱流束[Ｗ／ｍ2]である。
Ｒthc・Ａは、静電チャック１８の表面とヒーター間の単位面積当たりの熱抵抗[Ｋ・ｍ２／Ｗ]である。
Ａは、ヒーターが設けられている領域の面積［ｍ２］である。
ρwは、ウエハＷの密度［ｋｇ／ｍ３］である。
Ｃwは、ウエハＷの単位面積当たりの熱容量[Ｊ／Ｋ・ｍ2]である。
ｚwは、ウエハＷの厚さ［ｍ］である。
ρcは、静電チャック１８を構成するセラミックの密度［ｋｇ／ｍ３］である。
Ｃcは、静電チャック１８を構成するセラミックの単位面積当たりの熱容量[Ｊ／Ｋ・ｍ2]である。
ｚcは、静電チャック１８の表面からヒーターＨＴまでの距離[ｍ]である。
κcは、静電チャック１８を構成するセラミックの熱伝導率[Ｗ／Ｋ・ｍ]である。
ｔは、プラズマを点火してからの経過時間[ｓｅｃ]である。
【００６３】
式（５）に示したａ1について、１／ａ1がウエハＷの温まり難さを示す時定数となる。また、式（６）に示したａ2について、１／ａ2が静電チャック１８の熱の入り難さ、温まり難さを示す時定数となる。また、式（７）に示したａ3について、１／ａ3が静電チャック１８の熱の浸透し難さ、温まり難さを示す時定数となる。
【００６４】
ヒーターＨＴの面積Ａ、ウエハＷの密度ρw、ウエハＷの単位面積当たりの熱容量Ｃw、ウエハＷの厚さｚw、静電チャック１８を構成するセラミックの密度ρc、静電チャック１８を構成するセラミックの単位面積当たりの熱容量Ｃｃ、静電チャック１８の表面からヒーターＨＴまでの距離ｚc、および、静電チャック１８を構成するセラミックの熱伝導κcは、ウエハＷやプラズマ処理装置１０の実際の構成からそれぞれ予め定まる。Ｒthc・Ａは、熱伝導κc、距離ｚcから式（４）により予め定まる。
【００６５】
プラズマを点火してからの経過時間ｔごとのプラズマからの熱流束があるときのヒータパワーＰh(t)、および、プラズマからの熱流束がないときの定常状態でのヒータパワーＰh_Offは、プラズマ処理装置１０を用いて計測により求めることができる。そして、式（２）および（３）に示すように、求めたヒータパワーＰh(t)、およびヒータパワーＰh_OffのそれぞれをヒーターＨＴの面積Ａで除算することによって、プラズマからの熱流束があるときの単位面積当たりのヒーターＨＴからの発熱量ｑh(t)、および、プラズマからの熱流束がないときの定常状態での単位面積当たりのヒーターＨＴからの発熱量ｑh_Offを求めることができる。
【００６６】
そして、プラズマからウエハＷへの単位面積当たりの熱流束ｑｐ_on、および、ウエハＷと静電チャック１８の表面間の単位面積当たりの熱抵抗Ｒth・Ａは、計測結果を用いて、（１）式のフィッティングを行うことにより、求めることができる。
【００６７】
また、図６の（Ａ）に示される期間Ｔ２のウエハＷの温度のグラフも、プラズマからウエハＷへの入熱量や、ウエハＷと静電チャック１８の表面間の熱抵抗をパラメータとしてモデル化できる。本実施形態では、期間Ｔ２のウエハＷの温度の変化を単位面積当たりの式としてモデル化する。例えば、プラズマからウエハＷへの単位面積当たりの熱流束ｑｐ_on、および、ウエハＷと静電チャック１８の表面間の単位面積当たりの熱抵抗Ｒth・Ａをパラメータとし、式（５）−（１１）に示したａ1、ａ2、ａ3、λ1、λ2、τ1、τ2を用いた場合、経過時間ｔでのウエハＷの温度ＴＷ(t)[℃]は、以下の式（１２）のように表せる。
【００６８】
【数２】
2020141116.tif 000004
【００６９】
ここで、
ＴW(t)は、経過時間ｔでのウエハＷの温度[℃]である。
Ｔhは、一定に制御したヒーターＨＴの温度[℃]である。
【００７０】
ヒーターＨＴの温度Ｔhは、実際にウエハＷの温度を一定に制御した際の条件から求めることができる。
【００７１】
計測結果を用いて、（１）式のフィッティングを行うことにより、熱流束ｑp_on、および、熱抵抗Ｒth・Ａが求まった場合、ウエハＷの温度ＴWは、式（１２）から算出できる。
【００７２】
経過時間ｔが、式（１０）、（１１）によって表される時定数τ1、τ2より十分に長い場合、すなわち図６の期間Ｔ２である過渡状態から期間Ｔ３である定常状態に移行した後におけるウエハＷの温度ＴＷが目標温度となるヒーターＨＴの温度Ｔｈを算出する場合、式（１２）は、以下の式（１３）のように省略できる。
【００７３】
【数３】
2020141116.tif 000005
【００７４】
例えば、式（１３）により、ヒーターの温度Ｔｈ、熱流束ｑｐ_on、熱抵抗Ｒth・Ａ、Ｒthc・ＡからウエハＷの温度ＴＷを求めることができる。
【００７５】
ところで、プラズマ処理装置１０は、プラズマ処理の状況を把握するため、プラズマ処理中のプラズマの状態を検出することが所望されている。例えば、プラズマ処理装置１０では、プラズマの状態として、プラズマの密度分布を検出することが所望されている。プラズマ処理装置１０では、プラズマの密度分布によってプラズマからの入熱量が変化する。
【００７６】
図８は、プラズマの密度分布による未点火状態と過渡状態の温度変化の一例を概略的に示す図である。図８の（Ａ）〜（Ｄ）には、プラズマ処理の際のプラズマ密度の分布と、載置台１６の各分割領域の表面温度変化が時系列に示されている。図８の（Ａ）は、未点火状態を示している。未点火状態では、プラズマが生成されておらず、各ヒーターＨＴの温度を一定となるよう各ヒーターＨＴへの供給電力を制御している場合、載置領域１８ａの各分割領域の温度も一定となる。図８の（Ｂ）〜（Ｄ）は、過渡状態を示している。プラズマの密度が高い領域は、載置領域１８ａへのプラズマからの入熱量が多くなる。プラズマの密度が低い領域は、載置領域１８ａへのプラズマからの入熱量が少なくなる。例えば、生成したプラズマの密度分布が、図８の（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、載置領域１８ａの中心で高く、周辺で低い場合、載置領域１８ａの中心は、入熱量が多くなる。このため、載置領域１８ａの中心の表面温度が、周辺付近よりも上昇する。各ヒーターＨＴの温度を一定となるよう各ヒーターＨＴへの供給電力を制御した場合、載置領域１８ａの表面温度の上昇分を低下させるため、ヒーターＨＴへの供給電力が低下する。載置領域１８ａの中心のヒーターＨＴは、入熱量が多いため、周辺付近のヒーターＨＴよりも供給電力が大きく低下する。
【００７７】
図９は、未点火状態と過渡状態のエネルギーの流れの一例を模式的に示す図である。なお、図９の例では、載置領域１８ａを、載置領域１８ａの中心付近である中央部（Center）、中央部を囲む周辺部（Middle）、周辺部を囲み載置領域１８ａのエッジ付近であるエッジ部（Edge）の３つのゾーンに分けている。プラズマの密度分布は、図８の（Ｂ）〜（Ｄ）と同様に、載置領域１８ａの中心で高く、周辺で低いものと仮定する。
【００７８】
図９に示す未点火状態では、基台２０から冷却により、ヒーターＨＴから「１００」の熱量が抜熱されている。例えば、ヒーターＨＴの温度が一定となるように制御している場合、ヒーターＨＴには、ヒーター電源ＨＰからヒータパワーＰhにより「１００」の熱量が発生する。これにより、ヒーターＨＴで発生する熱量と、ヒーターＨＴから抜熱される熱量とが等しい状態となる。
【００７９】
一方、図９に示す過渡状態では、載置領域１８ａの中心のプラズマの密度分布が周辺よりも高いため、載置領域１８ａの中央部（Center）の入熱量が「大」、周辺部（Middle）の入熱量が「中」、エッジ部（Edge）の入熱量が「小」となっている。例えば、中央部、周辺部、エッジ部の熱抵抗を同じとした場合、中央部（Center）では、プラズマから「１００」の熱量が入熱し、「６０」の熱量がヒーターＨＴに伝わる。周辺部（Middle）では、プラズマから「８０」の熱量が入熱し、「４０」の熱量がヒーターＨＴに伝わる。エッジ部（Edge）では、プラズマから「４０」の熱量が入熱し、「２０」の熱量がヒーターＨＴに伝わる。
【００８０】
図１０は、ウエハＷの温度とヒーターＨＴへの供給電力の変化の一例を示す図である。図１０の（Ａ）は、中央部（Center）、周辺部（Middle）、エッジ部（Edge）のウエハＷの温度の変化を示している。図１０の（Ｂ）は、中央部（Center）、周辺部（Middle）、エッジ部（Edge）のヒーターＨＴへの供給電力の変化を示している。図１０の（Ｂ）に示すように、入熱量によって供給電力の波形も変化する。よって、未点火状態と過渡状態での各ゾーンのヒーターＨＴへの供給電力を計測し、ソーンごとの計測結果を用いて、（１）式のフィッティングを行うことにより、各ゾーンの入熱量を求めることができる。そして、各ゾーンの入熱量からプラズマの密度分布を求めることができる。すなわち、実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、処理容器１２内にセンサを配置することなくプラズマの状態を検出できる。
【００８１】
図３に戻る。ヒーター制御部１０２ａは、各ヒーターＨＴの温度を制御する。例えば、ヒーター制御部１０２ａは、各ヒーターＨＴへの供給電力を指示する制御データをヒーター電源ＨＰへ出力して、ヒーター電源ＨＰから各ヒーターＨＴへ供給する供給電力を制御することにより、各ヒーターＨＴの温度を制御する。
【００８２】
プラズマ処理の際、ヒーター制御部１０２ａには、各ヒーターＨＴの目標とする設定温度が設定される。例えば、ヒーター制御部１０２ａには、載置領域１８ａの各分割領域ごとに、目標とするウエハＷの目標温度が、当該分割領域のヒーターＨＴの設定温度として設定される。目標温度は、例えば、ウエハＷに対するプラズマエッチングの精度が最も良好となる温度である。
【００８３】
ヒーター制御部１０２ａは、プラズマ処理の際、各ヒーターＨＴが設定された設定温度となるよう各ヒーターＨＴへの供給電力を制御する。例えば、ヒーター制御部１０２ａは、外部インターフェース１０１に入力する温度データが示す載置領域１８ａの各分割領域の温度を、分割領域ごとに、当該分割領域の設定温度と比較する。そして、ヒーター制御部１０２ａは、設定温度に対して温度が低い分割領域、および、設定温度に対して温度が高い分割領域をそれぞれ特定する。ヒーター制御部１０２ａは、設定温度に対して温度が低い分割領域に対する供給電力を増加させ、設定温度に対して温度が高い分割領域に対する供給電力を減少させる制御データをヒーター電源ＨＰへ出力する。
【００８４】
計測部１０２ｂは、外部インターフェース１０１に入力する電力データが示す各ヒーターＨＴへの供給電力を用いて、各ヒーターＨＴへの供給電力を計測する。例えば、計測部１０２ｂは、ヒーター制御部１０２ａにより、各ヒーターＨＴの温度が一定となるよう各ヒーターＨＴへの供給電力を制御して、プラズマを点火して無い未点火状態の各ヒーターＨＴへの供給電力を計測する。また、計測部１０２ｂは、プラズマを点火してから各ヒーターＨＴへの供給電力が低下する傾向の変動が安定するまでの過渡状態での各ヒーターＨＴへの供給電力を計測する。
【００８５】
例えば、計測部１０２ｂは、ヒーター制御部１０２ａが各ヒーターＨＴの温度が一定の設定温度となるよう各ヒーターＨＴへの供給電力を制御している状態で、プラズマ処理の開始前のプラズマが未点火状態での各ヒーターＨＴへの供給電力を計測する。また、計測部１０２ｂは、プラズマを点火してから各ヒーターＨＴへの供給電力が低下する傾向の変動が安定するまでの過渡状態での各ヒーターＨＴへの供給電力を計測する。未点火状態での各ヒーターＨＴへの供給電力は、各ヒーターＨＴで少なくとも１つ計測されていればよく、複数回計測して平均値を未点火状態の供給電力としてもよい。過渡状態での各ヒーターＨＴへの供給電力は、２回以上計測されていればよい。供給電力を計測する計測タイミングは、供給電力が低下する傾向が大きいタイミングであることが好ましい。また、計測タイミングは、計測回数が少ない場合、所定期間以上離れていることが好ましい。本実施形態では、計測部１０２ｂは、プラズマ処理の期間中、所定周期（例えば、０．１秒周期）で各ヒーターＨＴへの供給電力を計測する。これにより、過渡状態での各ヒーターＨＴへの供給電力が多数計測される。
【００８６】
計測部１０２ｂは、所定のサイクルで、未点火状態と、過渡状態の各ヒーターＨＴへの供給電力を計測する。例えば、計測部１０２ｂは、ウエハＷが交換され、交換されたウエハＷを載置台１６に載置してプラズマ処理を行う際に、毎回、未点火状態と、過渡状態の各ヒーターＨＴへの供給電力を計測する。なお、例えば、パラメータ算出部１０２ｃは、プラズマ処理ごとに、未点火状態と、過渡状態の各ヒーターＨＴへの供給電力を計測してもよい。
【００８７】
パラメータ算出部１０２ｃは、ヒーターＨＴごとに、プラズマからの入熱量およびウエハＷとヒーターＨＴ間の熱抵抗をパラメータとし、過渡状態の供給電力を算出する算出モデルを用いて入熱量および熱抵抗を算出する。例えば、パラメータ算出部１０２ｃは、算出モデルに対して、計測部１０２ｂにより計測された未点火状態と過渡状態の供給電力を用いてフィッティングを行って、入熱量および熱抵抗を算出する。
【００８８】
例えば、パラメータ算出部１０２ｃは、ヒーターＨＴごとに、経過時間ｔごとの未点火状態のヒータパワーＰh_Offを求める。また、パラメータ算出部１０２ｃは、ヒーターＨＴごとに、経過時間ｔごとの過渡状態のヒータパワーＰh(t)を求める。そして、パラメータ算出部１０２ｃは、求めたヒータパワーＰh(t)、およびヒータパワーＰh_OffのそれぞれをヒーターＨＴごとの面積で除算することによって、経過時間ｔごとの未点火状態の単位面積当たりのヒーターＨＴからの発熱量ｑh_Off、および経過時間ｔごとの過渡状態の単位面積当たりのヒーターＨＴからの発熱量ｑh(t)を求める。
【００８９】
パラメータ算出部１０２ｃは、上記の式（１）−（１１）を算出モデルとして用いて、ヒーターＨＴごとに、経過時間ｔごとの単位面積当たりのヒーターＨＴからの発熱量ｑh(t)、および、単位面積当たりのヒーターＨＴからの発熱量ｑh_Offのフィッティングを行い、誤差が最も小さくなる熱流束ｑp_on、および、熱抵抗Ｒth・Ａを算出する。
【００９０】
パラメータ算出部１０２ｃは、所定のサイクルで、測定された未点火状態と過渡状態の供給電力を用いて、熱流束ｑp_on、および、熱抵抗Ｒth・Ａを算出する。例えば、パラメータ算出部１０２ｃは、ウエハＷが交換されるごとに、当該ウエハＷを載置台１６に載置した状態で測定された未点火状態と過渡状態の供給電力を用いて、熱流束ｑp_on、および、熱抵抗Ｒth・Ａを算出する。なお、例えば、パラメータ算出部１０２ｃは、プラズマ処理ごとに、未点火状態と過渡状態の供給電力を用いて、熱流束ｑp_on、および、熱抵抗Ｒth・Ａを算出してもよい。
【００９１】
出力部１０２ｄは、各種の情報の出力を制御する。例えば、出力部１０２ｄは、所定のサイクルで、パラメータ算出部１０２ｃにより算出された熱流束ｑp_onに基づく情報を出力する。例えば、出力部１０２ｄは、パラメータ算出部１０２ｃにより算出されたヒーターＨＴごとの熱流束ｑp_onに基づき、プラズマの密度分布を示す情報をユーザインターフェース１０３に出力する。例えば、出力部１０２ｄは、ウエハＷが交換されるごとに、当該ウエハＷに対してプラズマ処理を行った際のプラズマの密度分布を示す情報をユーザインターフェース１０３に出力する。なお、出力部１０２ｄは、プラズマの密度分布を示す情報を外部装置へデータとして出力してもよい。
【００９２】
図１１Ａは、プラズマの密度分布を示す情報の出力の一例を示す図である。図１１Ａの例では、ヒーターＨＴが設けられた載置領域１８ａの分割領域ごとに、当該分割領域の熱流束ｑp_onをパターンで表示している。
【００９３】
図１１Ｂは、プラズマの密度分布を示す情報の出力の一例を示す図である。図１１Ｂの例では、央部（Center）、周辺部（Middle）、エッジ部（Edge）の熱流束ｑp_onが示されている。
【００９４】
これにより、工程管理者やプラズマ処理装置１０の管理者は、プラズマの状態を把握できる。
【００９５】
ところで、プラズマ処理装置１０は、プラズマの状態に異常が発生する場合がある。例えば、プラズマ処理装置１０は、静電チャック１８の大幅な消耗やデポの付着などにより処理容器１２内の特性が変化して、プラズマの状態がプラズマ処理に適さない異常な状態となる場合がある。また、プラズマ処理装置１０は、異常なウエハＷが搬入される場合もある。
【００９６】
そこで、アラート部１０２ｅは、パラメータ算出部１０２ｃにより所定のサイクルで算出される入熱量、または入熱量の変化に基づき、アラートを行う。例えば、アラート部１０２ｅは、所定のサイクルでパラメータ算出部１０２ｃにより算出される熱流束ｑp_onが所定の許容範囲以外の場合、アラートを行う。また、アラート部１０２ｅは、所定のサイクルでパラメータ算出部１０２ｃにより算出される熱流束ｑp_onが所定の許容値以上変化している場合、アラートを行う。アラートは、工程管理者やプラズマ処理装置１０の管理者などに異常を報知できれば、何れの方式でもよい。例えば、アラート部１０２ｅは、ユーザインターフェース１０３に異常を報知するメッセージを表示する。
【００９７】
これにより、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、処理容器１２内の特性や、異常なウエハＷが搬入などにより、プラズマの状態が異常となった場合に、異常の発生を報知できる。
【００９８】
変更部１０２ｆは、プラズマの密度分布を示す情報に基づき、ウエハＷに対するプラズマ処理が均等化するようプラズマ処理の制御パラメータを変更する。
【００９９】
ここで、プラズマエッチングは、ラジカルの表面吸着、熱エネルギーによる離脱およびイオン衝突による離脱の要因を含んでいる。図１２は、プラズマエッチングを模式的に示した図である。図１２の例は、有機膜の表面をＯ２ガスでプラズマエッチングする状態をモデル化したものである。有機膜の表面は、Ｏラジカルの吸着と、熱エネルギーによる離脱、およびイオン衝突による離脱との相乗作用によりエッチングされる。
【０１００】
プラズマエッチングのエッチングレート（Ｅ／Ｒ）は、以下の式（１４）で表すことができる。
【０１０１】
【数４】
2020141116.tif 000006
【０１０２】
ここで、
ｎcは、被エッチング膜の材質を示す値である。
Γradicalは、ラジカルの供給量である。
ｓは、表面への吸着確率である。
Ｋdは、熱反応速度である。
Γionlは、イオン入射量である。
Ｅiは、イオンエネルギーである。
ｋは、イオン性脱離の反応確率である。
【０１０３】
式（１４）の「Ｋd」の部分は熱エネルギーによる離脱を表している。「ｋＥi・Γionl」の部分はイオン衝突による離脱を表している。「ｓ・Γradical」の部分はラジカルの表面吸着を表している。
【０１０４】
プラズマの濃度分布は、イオン衝突による離脱に影響を与えており、式（１４）の「ｋＥi・Γionl」の部分がプラズマの濃度によって変化する。エッチングレートは、「Ｋd」の部分や、「ｓ・Γradical」の部分によっても変化する。このため、プラズマの密度分布に対応して、「Ｋd」の部分や、「ｓ・Γradical」の部分を変えることで、エッチングレートを均等化することができる。変更部１０２ｆは、プラズマの密度分布を示す情報に基づき、ウエハＷに対するプラズマ処理が均等化するよう、「Ｋd」の部分や、「ｓ・Γradical」の部分に影響するプラズマ処理の制御パラメータを変更する。
【０１０５】
例えば、「Ｋd」の部分は、例えば、ウエハＷの温度によって変化する。また、「ｓ・Γradical」の部分は、プラズマにするガスの濃度によって変化する。
【０１０６】
変更部１０２ｆは、プラズマの密度分布を示す情報に基づき、載置領域１８ａの分割領域ごとのウエハＷの温度の目標温度を変更する。例えば、変更部１０２ｆは、プラズマの密度が高い分割領域について、熱エネルギーによる離脱が減少するように目標温度を変更する。例えば、変更部１０２ｆは、目標温度を低く変更する。また、変更部１０２ｆは、プラズマの密度が低い分割領域について熱エネルギーによる離脱が増加するように目標温度を変更する。例えば、変更部１０２ｆは、目標温度を高く変更する。なお、上部電極３０が、下面を分割した分割領域ごとに、吐出するガスの濃度を変更可能に構成した場合、変更部１０２ｆは、プラズマの密度分布を示す情報に基づき、上部電極３０の分割領域ごとに、吐出するガスの濃度を変更してもよい。例えば、変更部１０２ｆは、プラズマの密度が高い分割領域のガスの濃度を低く変更する。また、変更部１０２ｆは、プラズマの密度が低い分割領域のガスの濃度を高く変更する。変更部１０２ｆは、分割領域ごとのウエハＷの温度の目標温度の変更と、上部電極３０の分割領域ごとに、吐出するガスの濃度の変更を合わせて行ってもよい。
【０１０７】
設定温度算出部１０２ｇは、ヒーターＨＴごとに、算出された入熱量および熱抵抗を用いて、ウエハＷが目標温度となるヒーターＨＴの設定温度を算出する。例えば、設定温度算出部１０２ｇは、ヒーターＨＴごとに、算出された熱流束ｑp_on、および、熱抵抗Ｒth・Ａを式（５）、（６）、（１２）に代入する。そして、設定温度算出部１０２ｇは、ヒーターＨＴごとに、式（５）−（１１）に示したａ1、ａ2、ａ3、λ1、λ2、τ1、τ2を用いて、式（１２）からウエハＷの温度ＴWが目標温度となるヒーターＨＴの温度Ｔhを算出する。例えば、設定温度算出部１０２ｇは、経過時間ｔを定常状態とみなせる程度の大きい所定の値として、ウエハＷの温度ＴWが目標温度となるヒーターＨＴの温度Ｔhを算出する。算出されるヒーターＨＴの温度Ｔhは、ウエハＷの温度が目標温度となるヒーターＨＴの温度である。なお、ウエハＷの温度が目標温度となるヒーターＨＴの温度Ｔｈは、式（１３）から求めてもよい。
【０１０８】
なお、設定温度算出部１０２ｇは、式（１２）から、以下のように現在のヒーターＨＴの温度ＴhでのウエハＷの温度ＴWを算出してもよい。例えば、設定温度算出部１０２ｇは、現在のヒーターＨＴの温度Ｔhで、経過時間ｔを定常状態とみなせる程度の大きい所定の値とした場合のウエハＷの温度ＴWを算出する。次に、設定温度算出部１０２ｇは、算出した温度ＴWと目標温度との差分ΔＴWを算出する。そして、設定温度算出部１０２ｇは、現在のヒーターＨＴの温度Ｔhから差分ΔＴWの減算を行った温度を、ウエハＷの温度が目標温度となるヒーターＨＴの温度と算出してもよい。
【０１０９】
設定温度算出部１０２ｇは、ヒーター制御部１０２ａの各ヒーターＨＴの設定温度を、ウエハＷの温度が目標温度となるヒーターＨＴの温度に修正する。
【０１１０】
設定温度算出部１０２ｇは、所定のサイクルで、ウエハＷの温度が目標温度となるヒーターＨＴの温度を算出し、各ヒーターＨＴの設定温度を修正する。例えば、設定温度算出部１０２ｇは、ウエハＷが交換されるごとに、ウエハＷの温度が目標温度となるヒーターＨＴの温度を算出し、各ヒーターＨＴの設定温度を修正する。なお、例えば、設定温度算出部１０２ｇは、プラズマ処理ごとに、ウエハＷの温度が目標温度となるヒーターＨＴの温度を算出し、各ヒーターＨＴの設定温度を修正してもよい。
【０１１１】
これにより、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、プラズマ処理中のウエハＷの温度を目標温度に精度よく制御できる。
【０１１２】
［制御の流れ］
次に、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０を用いたプラズマ状態検出方法について説明する。図１３は、実施形態に係るプラズマ状態検出およびプラズマ状態制御の処理の流れの一例を示すフローチャートである。この処理は、所定のタイミング、例えば、プラズマ処理を開始するタイミングで実行される。
【０１１３】
ヒーター制御部１０２ａは、各ヒーターＨＴが設定温度となるよう各ヒーターＨＴへの供給電力を制御する（ステップＳ１０）。
【０１１４】
計測部１０２ｂは、ヒーター制御部１０２ａが各ヒーターＨＴの温度が一定の設定温度となるよう各ヒーターＨＴへの供給電力を制御している状態で、未点火状態と過渡状態での各ヒーターＨＴへの供給電力を計測する（ステップＳ１１）。
【０１１５】
パラメータ算出部１０２ｃは、ヒーターＨＴごとに、算出モデルに対して、計測された未点火状態と過渡状態の供給電力をヒーターＨＴの面積で除算することによって求められる単位面積当たりのヒーターＨＴからの発熱量を用いてフィッティングを行って、入熱量および熱抵抗を算出する（ステップＳ１２）。例えば、パラメータ算出部１０２ｃは、上記の式（１）−（１１）を算出モデルとして用いて、ヒーターＨＴごとに、経過時間ｔごとの単位面積当たりのヒーターＨＴからの発熱量ｑh(t)、および、単位面積当たりのヒーターＨＴからの発熱量ｑh_Offのフィッティングを行い、誤差が最も小さくなる熱流束ｑp_onおよび熱抵抗Ｒth・Ａを算出する。
【０１１６】
出力部１０２ｄは、パラメータ算出部１０２ｃにより算出された入熱量に基づく情報を出力する（ステップＳ１３）。例えば、出力部１０２ｄは、パラメータ算出部１０２ｃにより算出されたヒーターＨＴごとの熱流束ｑp_onに基づき、プラズマの密度分布を示す情報をユーザインターフェース１０３に出力する。
【０１１７】
変更部１０２ｆは、プラズマの密度分布を示す情報に基づき、ウエハＷに対するプラズマ処理が均等化するようプラズマ処理の制御パラメータを変更する（ステップＳ１４）。例えば、変更部１０２ｆは、プラズマの密度分布を示す情報に基づき、載置領域１８ａの分割領域ごとのウエハＷの温度の目標温度を変更する。
【０１１８】
設定温度算出部１０２ｇは、ヒーターＨＴごとに、算出された入熱量および熱抵抗を用いて、ウエハＷが目標温度となるヒーターＨＴの設定温度を算出する（ステップＳ１５）。例えば、設定温度算出部１０２ｇは、ヒーターＨＴごとに、算出された熱流束ｑp_on、および、熱抵抗Ｒth・Ａを式（５）、（６）、（１２）に代入する。そして、設定温度算出部１０２ｇは、式（５）−（１１）に示したａ1、ａ2、ａ3、λ1、λ2、τ1、τ2を用いて、式（１２）からウエハＷの温度ＴWが目標温度となるヒーターＨＴの温度Ｔhを算出する。なお、ウエハＷの温度が目標温度となるヒーターＨＴの温度Ｔｈは、式（１３）から求めてもよい。
【０１１９】
設定温度算出部１０２ｇは、ヒーター制御部１０２ａの各ヒーターＨＴの設定温度を、ウエハＷの温度が目標温度となるヒーターＨＴの設定温度に修正し（ステップＳ１６）、処理を終了する。
【０１２０】
このように、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、載置台１６と、ヒーター制御部１０２ａと、計測部１０２ｂと、パラメータ算出部１０２ｃと、出力部１０２ｄとを有する。載置台１６は、ウエハＷが載置される載置面の温度を調整可能なヒーターＨＴが設けられている。ヒーター制御部１０２ａは、ヒーターＨＴが設定された設定温度となるようヒーターＨＴへの供給電力を制御する。計測部１０２ｂは、ヒーター制御部１０２ａにより、ヒーターＨＴの温度が一定となるようヒーターＨＴへの供給電力を制御して、プラズマを点火して無い未点火状態と、プラズマを点火してからヒーターＨＴへの供給電力が低下する過渡状態での供給電力を計測する。パラメータ算出部１０２ｃは、プラズマからの入熱量をパラメータとして含み、過渡状態の供給電力を算出する算出モデルに対して、計測部１０２ｂにより計測された未点火状態と過渡状態の供給電力を用いてフィッティングを行って、入熱量を算出する。出力部１０２ｄは、パラメータ算出部１０２ｃにより算出された入熱量に基づく情報を出力する。これにより、プラズマ処理装置１０は、処理容器１２内にセンサを配置することなくプラズマの状態を検出できる。
【０１２１】
また、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、載置台１６の載置面を分割した領域毎にヒーターＨＴが個別に設けられている。ヒーター制御部１０２ａは、領域毎に設けられたヒーターＨＴが領域毎に設定された設定温度となるようヒーターＨＴごとに供給電力を制御する。計測部１０２ｂは、ヒーター制御部１０２ａにより、ヒーターＨＴごとに温度が一定となるよう供給電力を制御して、未点火状態と、過渡状態での供給電力をヒーターＨＴごとに計測する。パラメータ算出部１０２ｃは、ヒーターＨＴごとに、算出モデルに対して、計測部１０２ｂにより計測された未点火状態と過渡状態の供給電力を用いてフィッティングを行って、ヒーターＨＴごとに入熱量を算出する。出力部１０２ｄは、パラメータ算出部１０２ｃにより算出されたヒーターＨＴごとの入熱量に基づき、プラズマの密度分布を示す情報を出力する。これにより、プラズマ処理装置１０は、処理容器１２内にセンサを配置することなく、プラズマ処理の際のプラズマの密度分布を示す情報を提供できる。
【０１２２】
また、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、変更部１０２ｆをさらに有する。変更部１０２ｆは、プラズマの密度分布に基づき、ウエハＷに対するプラズマ処理が均等化するようプラズマ処理の制御パラメータを変更する。これにより、プラズマ処理装置１０は、ウエハＷに対するプラズマ処理を均等化できる。
【０１２３】
また、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、アラート部１０２ｅをさらに有する。アラート部１０２ｅは、出力部１０２ｄにより出力される情報または当該情報の変化に基づき、アラートを行う。これにより、プラズマ処理装置１０は、プラズマの状態に異常が発生した場合にアラートを行うことができる。
【０１２４】
以上、実施形態について説明してきたが、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。実に、上記した実施形態は、多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、請求の範囲およびその趣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。
【０１２５】
例えば、上記の実施形態では、被処理体として半導体ウエハにプラズマ処理を行う場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。被処理体は、温度によってプラズマ処理の進行に影響があるものであれば何れであってもよい。例えば、被処理体は、ガラス基板などであってもよい。
【０１２６】
また、上記の実施形態では、プラズマ処理としてプラズマエッチングを行う場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。プラズマ処理は、プラズマを用いた処理であれば何れであってもよい。例えば、プラズマ処理としては、化学気層堆積法（ＣＶＤ）、原子層堆積法（ＡＬＤ）、アッシング、プラズマドーピング、プラズマアニール等が挙げられる。
【０１２７】
また、上記の実施形態では、プラズマ処理装置１０は、基台２０にプラズマ生成用の第１の高周波電源ＨＦＳとバイアス電力用の第２の高周波電源ＬＦＳが接続されているが、これに限定されない。プラズマ生成用の第１の高周波電源ＨＦＳは、整合器ＭＵを介して上部電極３０に接続されてもよい。
【０１２８】
また、上記の実施形態では、プラズマ処理装置１０は、容量結合型平行平板プラズマ処理装置であったが、任意のプラズマ処理装置に採用され得る。例えば、プラズマ処理装置１０は、誘導結合型のプラズマ処理装置、マイクロ波といった表面波によってガスを励起させるプラズマ処理装置のように、任意のタイプのプラズマ処理装置であってもよい。
【０１２９】
また、上記の実施形態では、変更部１０２ｆは、プラズマの密度分布を示す情報に基づき、載置領域１８ａの分割領域ごとのウエハＷの温度の目標温度を変更した場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、プラズマの生成におけるプラズマ密度の分布を、上部電極３０の下面を分割した分割領域ごと、もしくは近似する分割領域ごとに変更可能な構成した場合、変更部１０２ｆは、プラズマの密度分布を示す情報に基づき、プラズマ生成の分割ごとにプラズマ密度を変更してもよい。なお、プラズマ密度の分布を分割領域ごとに変更可能な構成とは、一例として、容量結合型平行平板プラズマ処理装置の場合、上部電極３０が分割領域ごとに分割され、分割された上部電極ごとに異なる高周波電力を発生することが出来る複数の第１の高周波電源ＨＦＳを接続した構成が挙げられる。また、誘導結合型プラズマ処理装置の場合、プラズマ生成用のアンテナが分割領域ごとに分かれており、分割されたアンテナごとに異なる高周波電力を発生することが出来る複数の第１の高周波電源ＨＦＳを接続した構成が挙げられる。
【０１３０】
また、上記の実施形態では、載置台１６の載置領域１８ａを分割した各分割領域にヒーターＨＴを設けている場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。載置台１６の載置領域１８ａ全体に１つのヒーターＨＴを設けて、当該ヒーターＨＴへの未点火状態と過渡状態での供給電力の計測し、算出モデルに対して計測結果のフィッティングを行って、入熱量を算出してもよい。算出される入熱量は、プラズマ全体での入熱量であるため、算出される入熱量からプラズマ全体としての状態を検出できる。
【０１３１】
また、上記の実施形態では、図２に示すように、載置台１６の載置領域１８ａを中央の円形領域内、および、当該円形領域を囲む同心状の複数の環状領域に分割する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。図１４は、実施形態に係る載置台の載置面の分割の一例を示す平面図である。例えば、図１４に示すように、載置台１６の載置領域１８ａを格子状に分割し、各分割領域にヒーターＨＴを設けてもよい。これにより、格子状の分割領域ごとに入熱量を検出でき、プラズマの密度分布をより詳細に求めることができる。
【符号の説明】
【０１３２】
１０  プラズマ処理装置
１６  載置台
１８  静電チャック
１８ａ  載置領域
２０  基台
１００  制御部
１０２  プロセスコントローラ
１０２ａ  ヒーター制御部
１０２ｂ  計測部
１０２ｃ  パラメータ算出部
１０２ｄ  出力部
１０２ｅ  アラート部
１０２ｆ  変更部
１０２ｇ  設定温度算出部
ＨＰ  ヒーター電源
ＨＴ  ヒーター
ＰＤ  電力検出部
ＴＤ  温度測定器
Ｗ  ウエハ
【図１】
2020141116.tif 000007
【図２】
2020141116.tif 000008
【図３】
2020141116.tif 000009
【図４】
2020141116.tif 000010
【図５Ａ】
2020141116.tif 000011
【図５Ｂ】
2020141116.tif 000012
【図６】
2020141116.tif 000013
【図７】
2020141116.tif 000014
【図８】
2020141116.tif 000015
【図９】
2020141116.tif 000016
【図１０】
2020141116.tif 000017
【図１１Ａ】
2020141116.tif 000018
【図１１Ｂ】
2020141116.tif 000019
【図１２】
2020141116.tif 000020
【図１３】
2020141116.tif 000021
【図１４】
2020141116.tif 000022