CN111261486A - 等离子体处理装置、计算方法和记录介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种求出消耗部件的消耗度的等离子体处理装置、计算方法和记录介质。在载置台设置有能够调整载置会由于等离子体处理而被消耗的消耗部件的载置面的温度的加热器。加热器控制部控制向加热器供给的供给电力，以使加热器成为所设定的设定温度。在通过加热器控制部控制向加热器供给的供给电力以使加热器的温度固定后，测量部测量没有进行等离子体点火的未点火状态和进行等离子体点火后向加热器供给的供给电力下降的过渡状态下的供给电力。参数计算部使用由测量部测量出的未点火状态和过渡状态下的供给电力，对参数包括消耗部件的厚度的、计算过渡状态下的供给电力的计算模型进行拟合，来计算消耗部件的厚度。

Description

等离子体处理装置、计算方法和记录介质
技术领域
本公开涉及一种等离子体处理装置、计算方法和记录介质。
背景技术
在专利文献1中提出了一种以下的技术：在腔室的上部配设环状的线圈，对线圈通电来产生磁场，使形成于半导体晶圆和聚焦环的上部的等离子体鞘的界面平坦化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-2015558号公报
发明内容
发明要解决的问题
本公开提供一种能够求出消耗部件的消耗度的技术。
用于解决问题的方案
基于本公开的一个方式的等离子体处理装置具有载置台、加热器控制部、测量部以及参数计算部。在载置台设置有加热器，所述加热器能够调整载置会由于等离子体处理而被消耗的消耗部件的载置面的温度。加热器控制部控制向加热器供给的供给电力，以使加热器成为所设定的设定温度。在通过加热器控制部控制向加热器供给的供给电力以使加热器的温度固定后，测量部测量没有进行等离子体点火的未点火状态和进行等离子体点火后向加热器供给的供给电力下降的过渡状态下的供给电力。参数计算部使用由测量部测量出的未点火状态和过渡状态下的供给电力，对参数包括消耗部件的厚度的、计算过渡状态下的供给电力的计算模型进行拟合，来计算消耗部件的厚度。
发明的效果
根据本公开，能够求出消耗部件的消耗度。
附图说明
图1是表示第一实施方式所涉及的等离子体处理装置的概要性结构的一例的截面图。
图2是表示第一实施方式所涉及的载置台的俯视图。
图3是表示第一实施方式所涉及的控制等离子体处理装置的控制部的概要性结构的框图。
图4是示意性地表示对聚焦环的温度产生影响的能量流动的图。
图5是示意性地表示消耗前的聚焦环的情况下的能量流动的图。
图6是示意性地表示消耗后的聚焦环的情况下的能量流动的图。
图7是表示聚焦环的温度和向加热器供给的供给电力的变化的一例的图。
图8是表示第一实施方式所涉及的判定处理的流程的一例的流程图。
图9是表示第二实施方式所涉及的等离子体处理装置的概要性结构的一例的截面图。
图10是表示第二实施方式所涉及的控制等离子体处理装置的控制部的概要性结构的一例的框图。
图11是示意性地表示等离子体鞘的状态的一例的图。
图12A是表示磁场强度与等离子体的电子密度的关系的一例的曲线图。
图12B是表示磁场强度与等离子体鞘的厚度的关系的一例的曲线图。
图13是表示第二实施方式所涉及的判定处理的流程的一例的流程图。
图14是表示第三实施方式所涉及的等离子体处理装置的概要性结构的一例的截面图。
图15是表示第四实施方式所涉及的等离子体处理装置的概要性结构的一例的截面图。
图16是表示第五实施方式所涉及的等离子体处理装置的概要性结构的一例的截面图。
图17是表示第五实施方式所涉及的第一载置台和第二载置台的主要部分结构的概要截面图。
图18是说明使第二载置台上升的流程的一例的图。
图19是表示其它实施方式所涉及的载置台的俯视图。
具体实施方式
下面参照附图来详细地说明本申请公开的等离子体处理装置、计算方法和计算程序的实施方式。在本公开中，作为等离子体处理装置的具体例，以进行等离子体蚀刻的装置为例来详细地进行说明。此外，并不通过本实施方式限定公开的等离子体处理装置、计算方法和计算程序。
另外，已知一种使用等离子体对半导体晶圆(以下称作“晶圆”。)进行蚀刻处理的等离子体处理装置。等离子体处理装置在晶圆的周围设置聚焦环。等离子体处理装置通过在晶圆的周围具有聚焦环来使晶圆周边的等离子体状态均匀，因此能够使晶圆整面的蚀刻特性均匀化。但是，聚焦环由于蚀刻被消耗而厚度变薄。伴随聚焦环的消耗，等离子体处理装置的晶圆外周的蚀刻特性恶化。因此，在等离子体处理装置中，需要定期地更换聚焦环。
在以往，在等离子体处理装置中，根据处理过的晶圆的个数等过去的实绩来决定更换时期，或定期地对用于监视外周的蚀刻特性的晶圆进行处理并判断是否应该更换聚焦环。
但是，等离子体处理装置有时进行不同的工艺制程的处理。因此，等离子体处理装置必须使用使过去的实绩具有某程度余量的更换时期，导致等离子体处理装置的生产性下降。另外，定期地对用于监视的晶圆进行处理也会使等离子体处理装置的生产性下降。
此外，以聚焦环的消耗为例说明了问题，但在全部的会由于等离子体处理而被消耗的消耗部件中会发生同样的问题。因此，期待一种在等离子体处理装置中求出由于等离子体处理而被消耗的消耗部件的消耗度的技术。
(第一实施方式)
[等离子体处理装置的结构]
首先，对实施方式所涉及的等离子体处理装置10的结构进行说明。图1是表示第一实施方式所涉及的等离子体处理装置的概要性结构的一例的截面图。图1所示的等离子体处理装置10为电容耦合型平行平板等离子体蚀刻装置。等离子体处理装置10具备大致圆筒状的处理容器12。处理容器12例如由铝构成。另外，处理容器12的表面被实施阳极氧化处理。
在处理容器12内设置有载置台16。载置台16具有静电卡盘18和基台20。静电卡盘18的上表面被设为载置作为等离子体处理对象的被处理体的载置面。在本实施方式中，将晶圆W作为被处理体载置于静电卡盘18的上表面。基台20具有大致圆盘形状，其主要部分例如由铝之类的导电性的金属构成。基台20构成下部电极。基台20被支承部14支承。支承部14为从处理容器12的底部延伸的圆筒状的构件。
基台20经由匹配器MU1与第一高频电源HFS电连接。第一高频电源HFS为产生等离子体生成用的高频电力的电源，产生27MHz～100MHz的频率，在一例中为40MHz的高频电力。由此，在基台20正上方生成等离子体。匹配器MU1具有用于使第一高频电源HFS的输出阻抗与负载侧(基台20侧)的输入阻抗匹配的电路。
另外，基台20经由匹配器MU2与第二高频电源LFS电连接。第二高频电源LFS产生用于向晶圆W吸引离子的高频电力(高频偏置电力)，将该高频偏置电力供给至基台20。由此，在基台20产生偏置电位。高频偏置电力的频率为400kHz～13.56MHz的范围内的频率，在一例中为3MHz。匹配器MU2具有用于使第二高频电源LFS的输出阻抗与负载侧(基台20侧)的输入阻抗匹配的电路。
在基台20上设置有静电卡盘18。静电卡盘18利用库仑力等静电力吸附晶圆W，并保持该晶圆W。静电卡盘18在陶瓷制的主体部内设置有静电吸附用的电极E1。电极E1经由开关SW1与直流电源22电连接。保持晶圆W的吸附力依赖于从直流电源22施加的直流电压的值。
在载置台16载置会由于等离子体处理而被消耗的消耗部件。例如，作为消耗部件，在载置台16的静电卡盘18上的晶圆W的周围配置聚焦环FR。设置有聚焦环FR以使等离子体处理的均匀性提高。聚焦环FR由根据应该执行的等离子体处理而适当选择的材料构成。例如，聚焦环FR由硅或石英构成。
在基台20的内部形成有制冷剂流路24。从设置于处理容器12的外部的冷却单元经由配管26a向制冷剂流路24供给制冷剂。供给至制冷剂流路24的制冷剂经由配管26b返回冷却单元。
在处理容器12内设置有上部电极30。上部电极30在载置台16的上方与载置台16相向地配置。载置台16与上部电极30设置为彼此大致平行。
上部电极30经由绝缘性遮蔽构件32被支承于处理容器12的上部。上部电极30具有电极板34和电极支承体36。电极板34与处理空间S相面对，所述电极板34形成有多个气体喷出孔34a。电极板34由焦耳热少的低电阻的导电体或半导体构成。上部电极30能够被进行温度控制。例如，上部电极30设置有未图示的加热器等温调机构，能够被进行温度控制。
电极支承体36以装卸自如的方式支承电极板34。电极支承体36例如由铝之类的导电性材料构成。在电极支承体36的内部设置有气体扩散室36a。在电极支承体36中，与气体喷出孔34a连通的多个气体流通孔36b从气体扩散室36a向下方延伸。另外，在电极支承体36形成有向气体扩散室36a导入处理气体的气体导入口36c。气体导入口36c与气体供给管38连接。
气体供给管38经由阀组42和流量控制器组44与气体源组40连接。阀组42具有多个开闭阀。流量控制器组44具有质量流量控制器之类的多个流量控制器。另外，气体源组40具有等离子体处理所需的多种气体用的气体源。气体源组40的多个气体源经由对应的开闭阀和对应的质量流量控制器与气体供给管38连接。
在等离子体处理装置10中，来自从气体源组40的多个气体源中选择出的一个以上的气体源的一种以上的气体供给至气体供给管38。供给至气体供给管38的气体到达气体扩散室36a，经由气体流通孔36b和气体喷出孔34a喷出至处理空间S。
另外，等离子体处理装置10还具有接地导体12a。接地导体12a为大致圆筒状的接地导体，设置为从处理容器12的侧壁延伸至比上部电极30的高度位置靠上方的位置。
另外，在等离子体处理装置10中，沿着处理容器12的内壁装卸自如地设置有沉积物屏蔽件46。另外，沉积物屏蔽件46也设置于支承部14的外周。沉积物屏蔽件46防止在处理容器12附着有蚀刻副生成物(沉积物)，该沉积物屏蔽件46通过对铝材覆盖Y2O3等陶瓷而构成。沉积物屏蔽件46能够被进行温度控制。例如，沉积物屏蔽件46设置有未图示的加热器等温调机构，能够被进行温度控制。
在处理容器12的底部侧，在支承部14与处理容器12的内壁之间设置有排气板48。排气板48例如通过对铝材覆盖Y2O3等陶瓷而构成。处理容器12在排气板48的下方设置有排气口12e。排气口12e经由排气管52与排气装置50连接。排气装置50具有涡轮分子泵等真空泵。排气装置50在实施等离子体处理时将处理容器12内减压至期望的真空度。另外，在处理容器12的侧壁设置有晶圆W的搬入搬出口12g。搬入搬出口12g能够由闸阀54进行开闭。
如上述的那样构成的等离子体处理装置10被控制部100统一地控制其动作。控制部100例如为计算机，控制等离子体处理装置10的各部。等离子体处理装置10的动作被控制部100统一地进行控制。
[载置台的结构]
接着，详细地说明载置台16。图2是表示第一实施方式所涉及的载置台的俯视图。如上述的那样，载置台16具有静电卡盘18和基台20。静电卡盘18由陶瓷形成，其上表面被设为用于载置晶圆W和聚焦环FR的载置区域18a。载置区域18a被设为在俯视时呈大致圆形的区域。如图1所示，静电卡盘18在配置晶圆W的区域设置有静电吸附用的电极E1。电极E1经由开关SW1与直流电源22连接。
另外，如图1所示，在载置区域18a内且电极E1的下方设置有多个加热器HT。载置区域18a被分割为多个分割区域75，在各个分割区域75设置有加热器HT。例如，如图2所示，载置区域18a被分割为中央的圆状的分割区域75a和环状的分割区域75b。在分割区域75a、75b分别设置有加热器HT。例如，在分割区域75a设置有加热器HT1。在分割区域75b设置有加热器HT2。在分割区域75a配置晶圆W。在分割区域75b配置聚焦环FR。在本实施方式中，以将载置台16的面内分为两个分割区域75a、75b来进行温度控制的情况为例进行说明，但分割区域75的数量不限于两个，也可以为三个以上。
加热器HT经由未图示的配线与图1所示的加热器电源HP单独地连接。加热器电源HP在控制部100的控制下向各加热器HT单独地供给调整后的电力。由此，单独地控制各加热器HT发出的热，单独地调整载置区域18a内的各分割区域75的温度。
在加热器电源HP中设置有检测向各加热器HT供给的供给电力的电力检测部PD。此外，电力检测部PD也可以与加热器电源HP分开而设置于从加热器电源HP向各加热器HT的电力所流过的配线。电力检测部PD检测向各加热器HT供给的供给电力。例如，电力检测部PD检测电力量[W]作为向各加热器HT供给的供给电力。加热器HT根据电力量发热。因此，向加热器HT供给的电力量表示加热器功率。电力检测部PD将检测出的表示向各加热器HT供给的供给电力的电力数据通知给控制部100。
另外，载置台16在载置区域18a的各分割区域75分别设置有能够检测加热器HT的温度的未图示的温度传感器。温度传感器可以是与加热器HT分开的用于测定温度的元件。另外，温度传感器配置于向加热器HT供给的电力所流过的配线，可以是利用电阻根据温度上升而增大的性质来检测温度的元件。由各温度传感器检测出的传感器值发送至温度测定器TD。温度测定器TD根据各传感器值来测定载置区域18a的各分割区域75的温度。温度测定器TD将表示载置区域18a的各分割区域75的温度的温度数据通知给控制部100。
并且，可以通过未图示的传热气体供给机构和气体供给线路将传热气体、例如He气体供给至静电卡盘18的上表面与晶圆W的背面之间。
[控制部的结构]
接着，详细地说明控制部100。图3是表示第一实施方式所涉及的控制等离子体处理装置的控制部100的概要性结构的框图。控制部100例如为计算机，设置有外部接口101、工艺控制器102、用户接口103以及存储部104。
外部接口101能够与等离子体处理装置10的各部进行通信，输入输出各种数据。例如，从电力检测部PD向外部接口101输入表示向各加热器HT供给的供给电力的电力数据。另外，从温度测定器TD向外部接口101输入表示载置区域18a的各分割区域75的温度的温度数据。另外，外部接口101向加热器电源HP输出用于控制向各加热器HT供给的供给电力的控制数据。
工艺控制器102具备CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)来控制等离子体处理装置10的各部。
用户接口103由进行命令的输入操作以使工序管理者管理等离子体处理装置10的键盘、可视化地显示等离子体处理装置10的工作状况的显示器等构成。
在存储部104中保存有用于通过工艺控制器102的控制实现由等离子体处理装置10执行的各种处理的控制程序(软件)、存储有处理条件数据等的制程。另外，在存储部104中保存有与进行等离子体处理的装置、工艺有关的参数等。此外，控制程序、制程、参数可以存储于计算机可读取的计算机记录介质(例如硬盘、DVD等光盘、软盘、半导体存储器等)中。另外，控制程序、制程、参数也可以存储于其它装置，例如经由专用线路被在线地读取利用。
工艺控制器102具有用于保存程序、数据的内部存储器，读取存储部104中存储的控制程序，执行读取出的控制程序的处理。工艺控制器102通过控制程序进行动作来作为各种处理部发挥功能。例如，工艺控制器102具有加热器控制部102a、测量部102b、参数计算部102c、设定温度计算部102d、警报部102e的功能。此外，在本实施方式中，以工艺控制器102作为各种处理部发挥功能的情况为例进行说明，但并不限定于此。例如，可以通过多个控制器来分散地实现加热器控制部102a、测量部102b、参数计算部102c、设定温度计算部102d、警报部102e的功能。
另外，在等离子体处理中，处理的进展会根据温度而发生变化。例如，在等离子体蚀刻中，蚀刻的进展速度根据晶圆W、聚焦环FR的温度而发生变化。因此，在等离子体处理装置10中，考虑通过各加热器HT将晶圆W、聚焦环FR的温度控制为目标温度。
在此，说明对晶圆W、聚焦环FR的温度产生影响的能量流动。在以下，说明对聚焦环FR的温度产生影响的能量流动，但对晶圆W的温度产生影响的能量流动也同样。图4是示意性地表示对聚焦环的温度产生影响的能量流动的图。在图4中简略化地表示聚焦环FR、包括静电卡盘(ESC)18的载置台16。图4的例子表示静电卡盘18的载置区域18a的一个分割区域75(分割区域75b)的、对聚焦环FR的温度产生影响的能量流动。载置台16具有静电卡盘18和基台20。静电卡盘18和基台20通过粘接层19粘接。在静电卡盘18的内部设置有加热器HT(加热器HT2)。在基台20的内部形成有供制冷剂流动的制冷剂流路24。
加热器HT2根据从加热器电源HP供给的供给电力发热，温度上升。在图4中，将向加热器HT2供给的供给电力表示为加热器功率Ph。在加热器HT2中产生加热器功率Ph除以静电卡盘18的设置有加热器HT2的区域的面积A而得到的每单位面积的发热量(热通量)qh。
在等离子体处理装置10中，在控制上部电极30、沉积物屏蔽件46等处理容器12的内部组件的温度的情况下，从内部组件产生辐射热。例如，在将上部电极30、沉积物屏蔽件46的温度控制为高温以抑制沉积物的附着的情况下，辐射热从上部电极30、沉积物屏蔽件46热输入至聚焦环FR。在图4中，表示为从上部电极30、沉积物屏蔽件46向聚焦环FR的辐射热qr。
另外，在进行等离子体处理的情况下，热从等离子体输入至聚焦环FR。在图4中将从等离子体向聚焦环FR的热输入量表示为该热输入量除以聚焦环FR的面积而得到的、每单位面积的来自等离子体的热通量qp。由于来自等离子体的热通量qp的热输入、辐射热qr的热输入使得聚焦环FR的温度上升。
由辐射热引起的热输入与处理容器12的内部组件的温度成比例。例如，由辐射热引起的热输入与上部电极30、沉积物屏蔽件46的温度的4次方成比例。已知来自等离子体的热输入主要与向聚焦环FR照射的等离子体中的离子的量同用于将等离子体中的离子向聚焦环FR吸引的偏置电位的乘积成比例。向聚焦环FR照射的等离子体中的离子的量与等离子体的电子密度成比例。等离子体的电子密度与在等离子体的生成中施加的、来自第一高频电源HFS的高频电力成比例。另外，等离子体的电子密度依赖于处理容器12内的压力。用于将等离子体中的离子向聚焦环FR吸引的偏置电位与在偏置电位的产生中施加的、来自第二高频电源LFS的高频电力成比例。另外，用于将等离子体中的离子向聚焦环FR吸引的偏置电位依赖于处理容器12内的压力。此外，在没有对载置台16施加高频电力的情况下，通过在生成等离子体时产生的等离子体的电位(等离子体电势)与载置台16的电位差将离子向载置台16吸引。
另外，来自等离子体的热输入包括由等离子体的发光引起的加热、等离子体中的电子、自由基向聚焦环FR的照射、由离子与自由基引起的聚焦环FR上的表面反应等。这些成分也依赖于高频电源的功率、处理容器12内的压力。来自等离子体的热输入除此以外还依赖于与等离子体生成有关的装置参数，例如载置台16与上部电极30的间隔距离、供给至处理空间S的气体种类。
传递至聚焦环FR的热向静电卡盘18传递。在此，聚焦环FR的热并不是全部传递至静电卡盘18，热根据聚焦环FR与静电卡盘18的接触度等热传递难易度向静电卡盘18传递。热传递难易度即热阻与热的传热方向的截面积成反比例。因此，在图4中，将从聚焦环FR向静电卡盘18的表面的热传递难易度表示为聚焦环FR与静电卡盘18的表面间的每单位面积的热阻Rth·A。此外，A为设置有加热器HT2的区域(分割区域75b)的面积。Rth为设置有加热器HT2的区域整体的热阻。另外，在图4中，将从聚焦环FR向静电卡盘18表面的热输入量表示为从聚焦环FR向静电卡盘18表面的每单位面积的热通量q。此外，热阻Rth·A依赖于静电卡盘18的表面状态、在聚焦环FR的保持中从直流电源22施加的直流电压的值、以及供给至静电卡盘18的上表面与聚焦环FR的背面之间的传热气体的压力。另外，热阻Rth·A除此以外还依赖于与热阻或热传导率有关的装置参数。
传递至静电卡盘18的表面的热使静电卡盘18的温度上升，并且传递至加热器HT2。在图4中，将从静电卡盘18表面向加热器HT2的热输入量表示为从静电卡盘18表面向加热器HT2的每单位面积的热通量qc。
另一方面，基台20通过流过制冷剂流路24的制冷剂被冷却，由此冷却基台20所接触的静电卡盘18。此时，在图4中，将通过粘接层19的从静电卡盘18的背面向基台20的散热量表示为从静电卡盘18的背面向基台20的每单位面积的热通量qsus。由此，加热器HT2通过散热被冷却，温度下降。
另外，聚焦环FR由于蚀刻被消耗而厚度变薄。关于等离子体处理装置10，当聚焦环FR被消耗而厚度变薄时，等离子体处理中的向加热器HT的热输入量发生变化。
在此，说明由聚焦环FR消耗引起的向加热器HT2的热输入量的变化。图5是示意性地表示消耗前的聚焦环的情况下的能量流动的图。此外，辐射热的热输入的影响小，因此省略。
在进行控制以使加热器HT2的温度固定的情况下，在加热器HT2的位置处，呈向加热器HT2的热输入的热量和通过加热器HT2产生的发热量的总和与从加热器HT2散热的散热量相等的状态。例如，在没有进行等离子体点火的未点火状态下，呈通过加热器HT2产生的发热量的总和与从加热器HT2散热的散热量相等的状态。在图5中，在设为“未点火状态”的例子中，通过来自基台20的冷却，从加热器HT2去除“10”的热量。在进行控制以使加热器HT2的温度固定的情况下，从加热器电源HP通过加热器功率Ph在加热器HT2产生“10”的热量。
另一方面，例如在进行了等离子体点火的点火状态下，还从等离子体经由静电卡盘18向加热器HT2进行热输入。点火状态具有过渡状态和稳定状态。过渡状态例如为对聚焦环FR、静电卡盘18的热输入量比散热量多，处于聚焦环FR、静电卡盘18的温度随着时间经过而成为上升倾向的状态。稳定状态为聚焦环FR、静电卡盘18的热输入量与散热量相等，聚焦环FR、静电卡盘18的温度没有随着时间的上升倾向而温度大致固定的状态。
在为点火状态的情况下，聚焦环FR的温度由于来自等离子体的热输入上升直至成为稳定状态为止。从聚焦环FR经由静电卡盘18向加热器HT2传递热。如上述的那样，在进行控制以使加热器HT2的温度固定的情况下，呈热输入至加热器HT2的热量与从加热器HT2散热的热量相等的状态。加热器HT2的用于将加热器HT2的温度维持为固定所需的热量下降。因此，向加热器HT2供给的供给电力下降。
例如，在图5中，在设为“过渡状态”的例子中，从等离子体向聚焦环FR传递“5”的热量。传递至聚焦环FR的热向静电卡盘18传递。另外，在聚焦环FR的温度不是稳定状态的情况下，传递至聚焦环FR的热的一部分作用于聚焦环FR的温度的上升。作用于聚焦环FR的温度上升的热量依赖于聚焦环FR的热容量。因此，传递至聚焦环FR的“5”的热量中的“3”的热量从聚焦环FR向静电卡盘18的表面传递。传递至静电卡盘18的表面的热向加热器HT2传递。另外，在静电卡盘18的温度不是稳定状态的情况下，传递至静电卡盘18的表面的热的一部分作用于静电卡盘18的温度的上升。作用于静电卡盘18的温度上升的热量依赖于静电卡盘18的热容量。因此，传递至静电卡盘18的表面的“3”的热量中的“2”的热量传递至加热器HT2。因此，在进行控制以使加热器HT2的温度固定的情况下，从加热器电源HP通过加热器功率Ph向加热器HT2供给“8”的热量。
另外，在图5中，在设为“稳定状态”的例子中，从等离子体向聚焦环FR传递“5”的热量。传递至聚焦环FR的热向静电卡盘18传递。另外，在聚焦环FR的温度为稳定状态的情况下，聚焦环FR呈热输入量与热输出量相等的状态。因此，从等离子体传递至聚焦环FR的“5”的热量从聚焦环FR向静电卡盘18的表面传递。传递至静电卡盘18的表面的热向加热器HT2传递。在静电卡盘18的温度为稳定状态的情况下，静电卡盘18呈热输入量与热输出量相等的状态。因此，传递至静电卡盘18的表面的“5”的热量向加热器HT2传递。因此，在进行控制以使加热器HT2的温度固定的情况下，从加热器电源HP通过加热器功率Ph向加热器HT2供给“5”的热量。
图6是示意性地表示消耗后的聚焦环的情况下的能量流动的图。此外，辐射热的热输入的影响小，因此省略。聚焦环FR由于蚀刻而消耗，由此厚度比图5薄。
在未点火状态下，即使在聚焦环FR消耗而厚度变薄的情况下，能量流动也与图5所示的消耗前的情况相同。在图6中，在设为“未点火状态”的例子中，通过来自基台20的冷却，从加热器HT2散热“10”的热量。在进行控制以使加热器HT2的温度固定的情况下，从加热器电源HP通过加热器功率Ph向加热器HT2产生“10”的热量。
另一方面，在点火状态下，还从等离子体经由静电卡盘18向加热器HT2进行热输入。在聚焦环FR消耗而厚度变薄的情况下，聚焦环FR的加热时间缩短。
例如，在图6中，在设为“过渡状态”的例子中，从等离子体向聚焦环FR传递“5”的热量。传递至聚焦环FR的热向静电卡盘18传递。另外，在聚焦环FR的温度不是稳定状态的情况下，传递至聚焦环FR的热的一部分作用于聚焦环FR的温度的上升。例如，在聚焦环FR消耗而厚度变薄的情况下，传递至聚焦环FR的“5”的热量中的“4”的热量从聚焦环FR向静电卡盘18的表面传递。传递至静电卡盘18的表面的热向加热器HT2传递。另外，在静电卡盘18的温度不是稳定状态的情况下，传递至静电卡盘18的表面的热的一部分作用于静电卡盘18的温度的上升。作用于静电卡盘18的温度上升的热量依赖于静电卡盘18的热容量。因此，传递至静电卡盘18的表面的“4”的热量中的“3”的热量传递至加热器HT2。因此，在进行控制以使加热器HT2的温度固定的情况下，从加热器电源HP通过加热器功率Ph向加热器HT2供给“7”的热量。
另外，在图6中，在设为“稳定状态”的例子中，从等离子体向聚焦环FR传递“5”的热量。传递至聚焦环FR的热向静电卡盘18传递。另外，在聚焦环FR的温度为稳定状态的情况下，聚焦环FR呈热输入量与热输出量相等的状态。因此，从等离子体传递至聚焦环FR的“5”的热量从聚焦环FR向静电卡盘18的表面传递。传递至静电卡盘18的表面的热向加热器HT2传递。在静电卡盘18的温度为稳定状态的情况下，静电卡盘18呈热输入量与热输出量相等的状态。因此，传递至静电卡盘18的表面的“5”的热量向加热器HT2传递。因此，在进行控制以使加热器HT2的温度固定的情况下，从加热器电源HP通过加热器功率Ph向加热器HT2供给“5”的热量。
如图5和图6所示，相比于未点火状态，在点火状态下，向加热器HT2供给的供给电力下降。另外，在点火状态下，向加热器HT2供给的供给电力下降直到成为稳定状态为止。另外，在过渡状态下，即使来自等离子体的热输入量相同，向加热器HT2供给的供给电力也由于聚焦环FR的厚度而发生变化。
此外，如图5和图6所示，在进行控制以使加热器HT2的温度固定的情况下，在“未点火状态”、“过渡状态”、“稳定状态”中的任一状态下，均通过来自基台20的冷却，从加热器HT2散热“10”的热量。即，从加热器HT2朝向被供给至形成于基台20的内部的制冷剂流路24的制冷剂的每单位面积的热通量qsus总是固定，从加热器HT2至制冷剂的温度梯度也总是固定。因此，用于进行控制以使加热器HT2的温度固定的温度传感器不需一定直接安装于加热器HT2。例如，如果是静电卡盘18的背面、粘接层19之中、基台20的内部等加热器HT2与制冷剂之间，则加热器HT2与温度传感器间的温度差也总是固定，使用加热器HT2温度和处于加热器HT2与传感器之间的材质所具有的热传导率、热阻等来计算温度传感器与加热器HT2之间的温度差(ΔT)，使通过温度传感器检测出的温度的值与温度差(ΔT)相加，由此能够作为加热器HT2的温度来输出，能够进行控制以使实际的加热器HT2的温度固定。
图7为表示聚焦环的温度与向加热器供给的供给电力的变化的一例的图。图7的例子表示进行控制以使加热器HT2的温度固定、在没有进行等离子体点火的未点火状态下进行等离子体点火并测定聚焦环FR的温度与向加热器HT2供给的供给电力所得到的结果的一例。图7的实线表示新品(消耗前)的聚焦环FR的情况下的、向加热器HT2供给的供给电力的变化。图7的虚线表示相比于新品时厚度变薄的消耗后的聚焦环FR的情况下的、向加热器HT2供给的供给电力的变化。
图7的期间T1为没有进行等离子体点火的未点火状态。在期间T1中，向加热器HT2供给的供给电力固定。图7的期间T2为进行了等离子体点火的点火状态，为过渡状态。在期间T2中，向加热器HT2供给的供给电力下降。另外，在期间T2中，聚焦环FR的温度上升至固定的温度。图7的期间T3为进行了等离子体点火的点火状态。在期间T3中，聚焦环FR的温度固定，为稳定状态。当静电卡盘18也为稳定状态时，向加热器HT2供给的供给电力大致固定，下降的倾向的变动稳定。
图7的期间T2所示的过渡状态下的、向加热器HT2供给的供给电力的下降的倾向根据从等离子体向聚焦环FR的热输入量、聚焦环FR与静电卡盘18的表面间的热阻、聚焦环FR的厚度等而发生变化。
像这样，在将加热器HT2的温度控制为固定的情况下，加热器功率Ph根据从等离子体向聚焦环FR的热输入量、聚焦环FR与静电卡盘18的表面间的热阻、聚焦环FR的厚度而发生变化。因而，关于图7所示的期间T2的向加热器HT2供给的供给电力的曲线图，能够将从等离子体向聚焦环FR的热输入量、聚焦环FR与静电卡盘18的表面间的热阻、聚焦环FR的厚度设为参数来进行模型化。即，关于期间T2的向加热器HT2供给的供给电力的变化，能够将从等离子体向聚焦环FR的热输入量、聚焦环FR与静电卡盘18的表面间的热阻、聚焦环FR的厚度设为参数，通过运算式进行模型化。
在本实施方式中，将图6的期间T2的向加热器HT2供给的供给电力的变化模型化为每单位面积的式子。例如，存在来自等离子体的热通量时的、每单位面积的来自加热器HT2的发热量qh能够如以下的式(2)那样表示。没有来自等离子体的热通量时的稳定状态下的、每单位面积的来自加热器HT2的发热量qh0能够如以下的式(3)那样表示。静电卡盘18的表面与加热器间的每单位面积的热阻Rthc·A能够如以下的式(4)那样表示。在将热通量qp和热阻Rth·A设为参数，如以下的式(5)-(11)那样表示a1、a2、a3、λ1、λ2、τ1、τ2的情况下，发热量qh能够如以下的式(1)那样表示。
【数1】
Figure BDA0002296761770000161
qh＝Ph/A…(2)
qh0＝Ph0/A…(3)
Figure BDA0002296761770000162
Figure BDA0002296761770000163
Figure BDA0002296761770000164
Figure BDA0002296761770000165
Figure BDA0002296761770000166
Figure BDA0002296761770000167
Figure BDA0002296761770000168
Figure BDA0002296761770000169
在此，
Ph为存在来自等离子体的热通量时的加热器功率[W]。
Ph0为没有来自等离子体的热通量时的稳定状态下的加热器功率[W]。
qh为存在来自等离子体的热通量时的、每单位面积的来自加热器HT2的发热量[W/m2]。
qh0为没有来自等离子体的热通量时的稳定状态下的、每单位面积的来自加热器HT2的发热量[W/m2]。
qp为从等离子体向聚焦环FR的每单位面积的热通量[W/m2]。
Rth·A为聚焦环FR与静电卡盘18的表面间的每单位面积的热阻[K·m2/W]。
Rthc·A为静电卡盘18的表面与加热器间的每单位面积的热阻[K·m2/W]。
A为设置有加热器HT2的分割区域75(分割区域75b)的面积[m2]。
ρFR为聚焦环FR的密度[kg/m3]。
CFR为聚焦环FR的每单位面积的热容量[J/K·m2]。
zFR为聚焦环FR的厚度[m]。
ρc为构成静电卡盘18的陶瓷的密度[kg/m3]。
Cc为构成静电卡盘18的陶瓷的每单位面积的热容量[J/K·m2]。
zc为从静电卡盘18的表面至加热器HT2为止的距离[m]。
kc为构成静电卡盘18的陶瓷的热传导率[W/K·m]。
t为从进行等离子体点火后的经过时间[sec]。
关于式(5)所示的a1，1/a1为表示聚焦环FR的加热难易度的时间常数。另外，关于式(6)所示的a2，1/a2为表示静电卡盘18的热的输入难易度、加热难易度的时间常数。另外，关于式(7)所示的a3，1/a3为表示静电卡盘18的热的渗透难易度、加热难易度的时间常数。
根据聚焦环FR的实际的结构分别预先确定聚焦环FR的密度ρFR、聚焦环FR的每单位面积的热容量CFR。根据等离子体处理装置10的实际的结构分别预先确定加热器HT2的面积A、构成静电卡盘18的陶瓷的密度ρc、以及构成静电卡盘18的陶瓷的每单位面积的热容量Cc。根据等离子体处理装置10的实际的结构还分别预先确定从静电卡盘18的表面至加热器HT2为止的距离zc、以及构成静电卡盘18的陶瓷的热传导κc。根据热传导κc、距离zc通过式(4)预先确定Rthc·A。
在为新品的聚焦环FR的情况下，聚焦环FR的厚度zFR确定为特定的值，但会由于蚀刻被消耗而值发生变化。因而，在消耗的情况下，聚焦环FR的厚度zFR也设为参数。
等离子体处理装置10有时进行各种工艺制程的等离子体处理。进行等离子体处理时的从等离子体向聚焦环FR的热输入量、聚焦环FR与静电卡盘18的表面间的热阻能够如以下那样求出。
例如，等离子体处理装置10配置新品的聚焦环FR来执行等离子体处理，测量等离子体处理中的加热器HT2的加热器功率Ph0。
能够根据等离子体处理装置10中的测量结果求出从进行等离子体点火起的每个经过时间t的、存在来自等离子体的热通量时的加热器功率Ph以及没有来自等离子体的热通量时的稳定状态下的加热器功率Ph0。而且，如式(2)所示，通过使求出的加热器功率Ph除以加热器HT2的面积A，能够求出存在来自等离子体的热通量时的、每单位面积的来自加热器HT2的发热量qh。另外，如式(3)所示，通过使求出的加热器功率Ph0除以加热器HT2的面积A，能够求出没有来自等离子体的热通量时的稳定状态下的、每单位面积的来自加热器HT2的发热量qh0。在为新品的聚焦环FR的情况下，聚焦环FR的厚度zFR能够使用新品的聚焦环FR的厚度的值。可以从用户接口103等输入新品的聚焦环FR的厚度并且存储于存储部104中，使用存储部104中存储的值。另外，关于新品的聚焦环FR的厚度，也可以是经由网络等获取通过其它测量装置测量出的值。
而且，使用上述的式(1)-(11)作为计算模型，进行测量结果的拟合，由此能够求出热通量qp以及热阻Rth·A。
即，等离子体处理装置10在为新品的聚焦环FR等聚焦环FR的厚度确定的情况下，通过使用测量结果对式(1)-(11)进行拟合，能够求出热通量qp和热阻Rth·A。
此外，图5和图6的稳定状态相对于未点火状态，从等离子体向聚焦环FR的热输入的量保持原样地作为热输入增加至加热器HT2。因此，可以根据图7的期间T1所示的未点火状态下的供给电力与期间T3所示的稳定状态下的供给电力的值的差来计算从等离子体向聚焦环FR的热输入量。例如，能够如以下的(12)式那样，根据将没有来自等离子体的热通量时(未点火状态)的加热器功率Ph0与期间T3所示的稳定状态的加热器功率Ph之差换算为每单位面积而得到的值来计算热通量qp。另外，能够如以下的(12)式那样，根据每单位面积的来自加热器HT2的发热量qh0与每单位面积的来自加热器HT2的发热量qh之差来计算热通量qp。
qp＝(Ph0-Ph)/A＝qh0-qh (12)
像这样求出进行等离子体处理时的从等离子体向聚焦环FR的热输入量、聚焦环FR与静电卡盘18的表面间的热阻。等离子体处理装置10对搬入搬出的各晶圆W实施同样的等离子体处理。在该情况下，各等离子体处理中的从等离子体向聚焦环FR的热输入量、聚焦环FR与静电卡盘18的表面间的热阻能够视作相同。在求出热输入量、热阻的情况下，能够如以下那样求出聚焦环FR的厚度zFR。
例如，等离子体处理装置10执行等离子体处理，测量等离子体处理中的加热器HT2的加热器功率Ph0。
能够根据等离子体处理装置10中的测量结果求出从进行等离子体点火起的每个经过时间t的、存在来自等离子体的热通量时的加热器功率Ph、以及没有来自等离子体的热通量时的稳定状态下的加热器功率Ph0。而且，如式(2)所示，通过使求出的加热器功率Ph除以加热器HT2的面积A，能够求出存在来自等离子体的热通量时的、每单位面积的来自加热器HT2的发热量qh。另外，如式(3)所示，通过使求出的加热器功率Ph0除以加热器HT2的面积A，能够求出没有来自等离子体的热通量时的稳定状态下的、每单位面积的来自加热器HT2的发热量qh0。热通量qp以及热阻Rth·A例如使用利用新品的聚焦环FR求出的值。
而且，使用上述的式(1)-(11)作为计算模型，进行测量结果的拟合，由此能够求出聚焦环FR的厚度zFR。
即，等离子体处理装置10在热通量qp以及热阻Rth·A确定的情况下，使用测量结果对式(1)-(11)进行拟合，由此能够求出聚焦环FR的厚度zFR。
另外，关于图7所示的期间T2的聚焦环FR的温度的曲线图，也能够将从等离子体向聚焦环FR的热输入量、聚焦环FR与静电卡盘18的表面间的热阻、聚焦环FR的厚度设为参数进行模型化。在本实施方式中，将期间T2的聚焦环FR的温度的变化设为每单位面积的式来进行模型化。例如，在将热通量qp、热阻Rth·A和厚度zFR设为参数并使用式(5)-(11)所示的a1、a2、a3、λ1、λ2、τ1、τ2的情况下，聚焦环FR的温度TFR能够如以下的式(13)那样表示。
【数2】
Figure BDA0002296761770000201
在此，
TFR为聚焦环FR的温度[℃]。
Th为控制为固定的加热器HT2的温度[℃]。
能够根据实际将聚焦环FR的温度控制为固定时的条件求出加热器的温度Th。
在求出热通量qp、热阻Rth·A以及厚度zFR的情况下，能够根据式(13)计算聚焦环FR的温度TFR。
在经过时间t与式(10)、(11)所示的时间常数τ1、τ2相比足够长的情况下，式(13)能够省略为以下的式(14)。即，在计算转移至图7的期间T3即稳定状态后的使聚焦环FR的温度TFR为目标温度的加热器HT2的温度Th的情况下，式(13)能够如式(14)那样表示。
【数3】
TFR＝Th+qp·(Rth·A+Rthc·A)…(14)
例如，通过式(14)，能够根据加热器的温度Th、热通量qp、热阻Rth·A、Rthc·A求出聚焦环FR的温度TFR。
返回图3。加热器控制部102a控制各加热器HT的温度。例如，加热器控制部102a向加热器电源HP输出用于指示向各加热器HT供给的供给电力的控制数据，控制从加热器电源HP向各加热器HT供给的供给电力，由此控制各加热器HT的温度。
在进行等离子体处理时，在加热器控制部102a中设定作为各加热器HT的目标的设定温度。例如，在加热器控制部102a中，针对载置区域18a的每个分割区域75设定作为目标的温度来作为该分割区域75的加热器HT的设定温度。作为该目标的温度例如为等离子体蚀刻的精度最良好的温度。
在进行等离子体处理时加热器控制部102a控制向各加热器HT供给的供给电力，以使各加热器HT成为所设定的设定温度。例如，加热器控制部102a针对每个分割区域75，将输入至外部接口101的温度数据所示的载置区域18a的各分割区域75的温度与该分割区域75的设定温度进行比较。加热器控制部102a使用比较结果来确定温度相对于设定温度低的分割区域75、以及温度相对于设定温度高的分割区域75。加热器控制部102a向加热器电源HP输出控制数据，所述控制数据用于使针对温度相对于设定温度低的分割区域75的供给电力增加，使针对温度相对于设定温度高的分割区域75的供给电力减少。
测量部102b测量向各加热器HT供给的供给电力。在本实施方式中，测量部102b使用输入至外部接口101的电力数据所示的向加热器HT2供给的供给电力来测量向加热器HT2供给的供给电力。例如，在通过加热器控制部102a控制向加热器HT2供给的供给电力以使加热器HT2的温度固定的状态下，实施等离子体处理，测量部102b测量向加热器HT2供给的供给电力。例如，测量部102b测量等离子体处理开始前的等离子体为未点火状态下的、向加热器HT2供给的供给电力。另外，测量部102b测量从进行等离子体点火起至向加热器HT2供给的供给电力下降的倾向的变动稳定为止的过渡状态下的、向加热器HT2供给的供给电力。另外，测量部102b测量在进行等离子体点火后向加热器HT2供给的供给电力的下降消失而稳定的稳定状态下的、向加热器HT2供给的供给电力。关于未点火状态下的向加热器HT2供给的供给电力，测量至少一个即可，也可以进行多次测量来将平均值设为未点火状态的供给电力。关于过渡状态和稳定状态下的向加热器HT2供给的供给电力，测量两次以上即可。测量供给电力的测量定时优选包括供给电力下降的倾向大的定时。另外，在测量次数少的情况下，测量定时优选隔开规定期间以上。在本实施方式中，测量部102b在等离子体处理的期间中以规定周期(例如0.1秒周期)测量向加热器HT2供给的供给电力。由此，测量大量的过渡状态和稳定状态下的向加热器HT2供给的供给电力。
测量部102b以规定的循环测量未点火状态和过渡状态下的向加热器HT2供给的供给电力。例如，在更换聚焦环FR，将没有消耗的新品的聚焦环FR和晶圆W载置于载置台16来进行等离子体处理时，测量部102b测量未点火状态和过渡状态下的向加热器HT2供给的供给电力。另外，在每次更换晶圆W，将更换后的晶圆W载置于载置台16来进行等离子体处理时，测量部102b测量未点火状态和过渡状态下的向加热器HT2供给的供给电力。此外，例如，参数计算部102c可以针对每个等离子体处理测量未点火状态和过渡状态下的向加热器HT2供给的供给电力。
参数计算部102c使用在将新品的聚焦环FR载置于载置台16并执行等离子体处理时由测量部102b测量出的未点火状态和过渡状态下的供给电力来计算热输入量和热阻。
首先，参数计算部102c计算用于在未点火状态下将温度维持为规定的温度的加热器HT2中的发热量。例如，参数计算部102c根据未点火状态下的向加热器HT2供给的供给电力来计算未点火状态的加热器功率Ph0。
然后，参数计算部102c计算聚焦环FR与载置台16之间的热阻、在点火状态下从等离子体流入载置台16的热输入量。例如，参数计算部102c使用未点火状态和过渡状态下的供给电力，对将热输入量和热阻设为参数的计算过渡状态下的供给电力的计算模型进行拟合，来计算热输入量和热阻。
例如，参数计算部102c求出每个经过时间t的未点火状态下的加热器HT2的加热器功率Ph0。另外，参数计算部102c求出每个经过时间t的过渡状态下的加热器HT2的加热器功率Ph。参数计算部102c使求出的加热器功率Ph0除以加热器HT2的面积A，由此求出每个经过时间t的、未点火状态的每单位面积的来自加热器HT2的发热量qh0。另外，参数计算部102c通过使求出的加热器功率Ph除以加热器HT2的面积A，求出每个经过时间t的、过渡状态的每单位面积的来自加热器HT2的发热量qh。
而且，参数计算部102c使用上述的式(1)-(11)作为计算模型，进行每个经过时间t的发热量qh和发热量qh0的拟合，计算误差最小的热通量qp和热阻Rth·A。聚焦环FR的厚度zFR使用新品的聚焦环FR的厚度的值。
此外，参数计算部102c可以根据未点火状态下的供给电力和稳定状态下的供给电力的差来计算从等离子体向晶圆W的热输入量。例如，参数计算部102c可以使用(12)式使未点火状态的加热器功率Ph0与稳定状态的加热器功率Ph之差除以加热器HT2的面积A来计算热通量qp。
此外，当在进行等离子体处理装置10中的等离子体处理时通过实验、其它方法等来事先明确热通量qp和热阻Rth·A的情况下，可以不计算热通量qp和热阻Rth·A。
接着，参数计算部102c使用在更换晶圆W、将更换后的晶圆W载置于载置台16并进行等离子体处理时由测量部102b测量出的未点火状态和过渡状态下的供给电力来计算聚焦环FR的厚度zFR。
首先，参数计算部102c计算用于在未点火状态下将温度维持为规定的温度的加热器HT2中的发热量。例如，参数计算部102c根据未点火状态下的向加热器HT2供给的供给电力来计算未点火状态的加热器功率Ph0。
然后，参数计算部102c计算聚焦环FR的厚度zFR。例如，参数计算部102c使用未点火状态和过渡状态下的供给电力，对将聚焦环FR的厚度zFR设为参数的计算过渡状态下的供给电力的计算模型进行拟合，来计算聚焦环FR的厚度zFR。
例如，参数计算部102c求出每个经过时间t的未点火状态下的加热器HT2的加热器功率Ph0。另外，参数计算部102c求出每个经过时间t的过渡状态下的加热器HT2的加热器功率Ph。参数计算部102c通过使求出的加热器功率Ph0除以加热器HT2的面积A来求出每个经过时间t的、未点火状态的每单位面积的来自加热器HT2的发热量qh0。另外，参数计算部102c通过使求出的加热器功率Ph除以加热器HT2的面积A来求出每个经过时间t的、过渡状态的每单位面积的来自加热器HT2的发热量qh。
然后，参数计算部102c使用上述的式(1)-(11)来作为计算模型，进行聚焦环FR的厚度zFR的拟合，计算误差最小的聚焦环FR的厚度zFR。热通量qp以及热阻Rth·A例如使用利用新品的聚焦环FR求出的值。此外，在通过实验、其它方法等事先来明确热通量qp和热阻Rth·A的情况下，可以使用明确的热通量qp和热阻Rth·A的值。
由此，本实施方式所涉及的等离子体处理装置10能够求出消耗的聚焦环FR的厚度zFR。
在此，当继续等离子体处理时，聚焦环FR消耗。因此，等离子体处理装置适时地掌握聚焦环FR的厚度是重要的。但是，聚焦环FR设置于处理容器12内，因此不能直接测量。因此，在以往，在等离子体处理装置中，根据处理过的晶圆W的个数等过去的实绩来决定更换时期，或者定期地对用于监视外周的蚀刻特性的晶圆W进行处理并判断是否应该更换聚焦环。
但是，等离子体处理装置有时进行不同的工艺制程的处理。因此，等离子体处理装置必须使用使过去的实绩具有某程度的余量的更换时期，等离子体处理装置的生产性下降。另外，定期地对用于监视的晶圆W进行处理也使等离子体处理装置的生产性下降。
因此，例如考虑在处理容器12内配置传感器来通过传感器测量聚焦环FR的厚度。但是，当在等离子体处理装置10的处理容器12内配置传感器时，制造成本上升。另外，当在等离子体处理装置10的处理容器12内配置传感器时，传感器成为特异点，在特异点的周围等离子体处理的均匀性下降。因此，在等离子体处理装置中，优选以不用在处理容器12内配置传感器的方式求出聚焦环FR的厚度。
本实施方式所涉及的等离子体处理装置10能够以不用在处理容器12内配置传感器的方式求出聚焦环FR的厚度，能够根据聚焦环FR的厚度求出聚焦环FR的消耗度。像这样，本实施方式所涉及的等离子体处理装置10能够求出聚焦环FR的厚度，因此还能够如以下那样进行使用。例如，在配置多个等离子体处理装置10并进行晶圆W的蚀刻的系统中，控制为增加在聚焦环FR的消耗量少的等离子体处理装置10中进行处理的晶圆W，调节等离子体处理装置10的维护定时。由此，能够缩短系统整体的维护的停止时间，能够使生产性提高。
设定温度计算部102d使用计算出的热输入量、热阻、聚焦环FR的厚度zFR来计算使聚焦环FR成为目标温度的加热器HT2的设定温度。例如，设定温度计算部102d将计算出的热通量qp、热阻Rth·A以及聚焦环FR的厚度zFR代入式(5)、(6)、(12)中，求出式(5)-(11)所示的a1、a2、a3、λ1、λ2、τ1、τ2。设定温度计算部102d使用求出的a1、a2、a3、λ1、λ2、τ1、τ2来根据式(12)计算使聚焦环FR的温度TFR成为目标温度的加热器HT2的温度Th。例如，设定温度计算部102d将经过时间t设为能够视作稳定状态的程度那么大的规定的值，计算使聚焦环FR的温度TFR成为目标温度的加热器HT2的温度Th。被计算的加热器HT2的温度Th为使聚焦环FR的温度成为目标温度的加热器HT2的温度。此外，可以根据式(13)求出使聚焦环FR的温度成为目标温度的加热器HT2的温度Th。
此外，设定温度计算部102d可以根据式(14)来计算当前的加热器HT2的温度Th下的聚焦环FR的温度TFR。例如，设定温度计算部102d在当前的加热器HT2的温度Th下计算将经过时间t设为能够视作稳定状态的程度那么大的规定的值的情况下的聚焦环FR的温度TFR。接着，设定温度计算部102d计算所计算出的温度TFR与目标温度的差ΔTW。然后，设定温度计算部102d可以将通过从当前的加热器HT2的温度Th减去差ΔTW而得到的温度计算为使聚焦环FR的温度成为目标温度的加热器HT2的温度。
设定温度计算部102d将加热器控制部102a的加热器HT2的设定温度修正为使聚焦环FR的温度成为目标温度的加热器HT2的温度。
由此，本实施方式所涉及的等离子体处理装置10能够将等离子体处理中的聚焦环FR的温度高精度地控制为目标温度。
警报部102e基于由参数计算部102c以规定的循环计算出的聚焦环FR的厚度zFR的变化进行警报。例如，警报部102e在聚焦环FR的厚度zFR为表示更换时期的规定的规定值以下的情况下进行警报。只要能够对工序管理者、等离子体处理装置10的管理者等通知更换时期，则警报可以为任意的方式。例如，警报部102e在用户接口103显示通知更换时期的消息。
由此，本实施方式所涉及的等离子体处理装置10能够通知聚焦环FR消耗并达到了更换时期。
[处理的流程]
接着，对包括等离子体处理装置10计算聚焦环FR的厚度的计算处理在内的、根据计算出的聚焦环FR的厚度来判定聚焦环FR的更换时期的判定处理的流程进行说明。图8是表示第一实施方式所涉及的判定处理的流程的一例的流程图。以规定的定时、例如等离子体处理装置10开始等离子体处理的定时分别执行该判定处理。
加热器控制部102a控制向各加热器HT供给的供给电力，以使各加热器HT成为设定温度(步骤S10)。
测量部102b在加热器控制部102a控制向各加热器HT供给的供给电力以使各加热器HT的温度成为固定的设定温度的状态下，测量未点火状态和过渡状态下的向加热器HT2供给的供给电力(步骤S11)。
参数计算部102c判定聚焦环FR的厚度是否已知(步骤S12)。例如，在为更换聚焦环FR后的最初的等离子体处理的情况下，如果聚焦环FR为新品，则设计尺寸是可知的，判定为聚焦环的厚度已知。另外，在更换为旧的聚焦环FR的情况下，如果在更换前预先通过测微计等测量了聚焦环FR的厚度，则判断为聚焦环FR的厚度已知。此外，也可以从用户接口103输入聚焦环FR的厚度是否已知，参数计算部102c使用输入结果来判定聚焦环FR的厚度是否已知。例如，等离子体处理装置10被设为能够从用户接口103输入聚焦环FR的厚度。参数计算部102c也可以在从用户接口103输入了聚焦环FR的厚度的情况下，判定聚焦环FR的厚度是否已知。此外，也可以设为能够事先将新品的聚焦环FR等厚度已知的聚焦环FR的厚度的值存储于存储部104中，从用户接口103选择性地输入聚焦环FR的厚度。
在聚焦环FR的厚度为已知的情况下(步骤S12：“是”)，参数计算部102c使用由测量部102b测量出的未点火状态和过渡状态下的供给电力来计算热阻和热输入量(步骤S13)。例如，参数计算部102c使用上述的式(1)-(11)作为计算模型，进行每个经过时间t的发热量qh和发热量qh0的拟合，计算误差最小的热通量qp和热阻Rth·A。聚焦环FR的厚度zFR使用已知的聚焦环FR的厚度的值。
参数计算部102c将计算出的热通量qp和热阻Rth·A存储于存储部104中(步骤S14)，结束处理。
在聚焦环FR的厚度不是已知的情况下(步骤S12：“否”)，参数计算部102c使用由测量部102b测量出的未点火状态和过渡状态下的供给电力来计算聚焦环FR的厚度zFR(步骤S15)。例如，参数计算部102c使用上述的式(1)-(11)作为计算模型，进行聚焦环FR的厚度zFR的拟合，计算误差最小的聚焦环FR的厚度zFR。热通量qp和热阻Rth·A例如使用通过步骤S14存储于存储部104中的值。
警报部102e判定由参数计算部102c计算出的聚焦环FR的厚度zFR是否为规定的规定值以下(步骤S16)。在聚焦环FR的厚度zFR不是规定的规定值以下的情况下(步骤S16：“否”)，结束处理。
另一方面，在聚焦环FR的厚度zFR为规定的规定值以下的情况下(步骤S16：“是”)，警报部102e进行警报(步骤S17)，结束处理。
像这样，本实施方式所涉及的等离子体处理装置10具有载置台16、加热器控制部102a、测量部102b以及参数计算部102c。载置台16设置有加热器HT2，所述加热器HT2能够调整载置会由于等离子体处理而被消耗的聚焦环FR的载置面的温度。加热器控制部102a控制向加热器HT2供给的供给电力，以使加热器HT2成为所设定的设定温度。通过加热器控制部102a控制向加热器HT2供给的供给电力以使加热器HT2的温度固定后，测量部102b测量没有进行等离子体点火的未点火状态和进行等离子体点火后向加热器HT2供给的供给电力下降的过渡状态下的供给电力。参数计算部102c使用由测量部102b测量出的未点火状态和过渡状态下的供给电力，对参数包括聚焦环FR的厚度zFR的计算过渡状态下的供给电力的计算模型进行拟合，来计算聚焦环FR的厚度zFR。由此，等离子体处理装置10能够求出聚焦环FR的厚度，能够根据聚焦环FR的厚度求出聚焦环FR的消耗度。
另外，测量部102b以规定的循环测量未点火状态和过渡状态下的供给电力。参数计算部102c针对每个规定的循环，使用测量出的未点火状态和过渡状态下的供给电力来分别计算聚焦环FR的厚度zFR。警报部102e基于由参数计算部102c计算出的聚焦环FR的厚度zFR的变化进行警报。由此，等离子体处理装置10能够通知聚焦环FR消耗并达到了更换时期。
(第二实施方式)
接着，说明第二实施方式所涉及的等离子体处理装置10的概要性结构。图9为表示第二实施方式所涉及的等离子体处理装置的概要性结构的一例的截面图。第二实施方式所涉及的等离子体处理装置10为与图1所示的第一实施方式所涉及的等离子体处理装置10部分相同的结构，因此对相同的部分标注相同的标记并且省略说明，主要对不同的部分进行说明。
第二实施方式所涉及的载置台16被分为支承晶圆W的第一载置台60和支承聚焦环FR的第二载置台70。
第一载置台60呈底面朝向上下方向的大致圆柱状，上侧的底面被设为载置晶圆W的载置面60d。第一载置台60的载置面60d被设为与晶圆W相同程度的尺寸。第一载置台60具有静电卡盘61和基台62。
基台62由导电性的金属、例如在表面形成有阳极氧化覆膜的铝等构成。基台62作为下部电极发挥功能。基台62被绝缘体的支承部14支承。
静电卡盘61被设为上表面平坦的圆盘状，该上表面被设为载置晶圆W的载置面60d。静电卡盘61在俯视观察时设置于第一载置台60的中央。静电卡盘61中设置有电极E1。另外，静电卡盘61中设置有加热器HT1。
沿着第一载置台60的外周面在第一载置台60的周围设置有第二载置台70。第二载置台70形成为内径比第一载置台60的外径大规定尺寸的圆筒状，并配置为与第一载置台60同轴。第二载置台70的上侧的面被设为载置聚焦环FR的载置面70d。
第二载置台70具有基台71和聚焦环加热器72。基台71由与基台62同样的导电性的金属、例如在表面形成有阳极氧化覆膜的铝等构成。基台62的下部在径向上比上部大，并且以平板状形成至第二载置台70的下部的位置。基台71被基台62支承。聚焦环加热器72被支承于基台71。聚焦环加热器72被设为上表面平坦的环状的形状，该上表面被设为载置聚焦环FR的载置面70d。聚焦环加热器72中设置有加热器HT2。
在基台62的内部形成有制冷剂流路24a。从冷却单元经由配管26a向制冷剂流路24a供给制冷剂。供给至制冷剂流路24a的制冷剂经由配管26b返回冷却单元。另外，在基台71的内部形成有制冷剂流路24b。从冷却单元经由配管27a向制冷剂流路24b供给制冷剂。供给至制冷剂流路24b的制冷剂经由配管27b返回冷却单元。制冷剂流路24a位于晶圆W的下方并以吸收晶圆W的热的方式发挥功能。制冷剂流路24b位于聚焦环FR的下方并以吸收聚焦环FR的热的方式发挥功能。
另一方面，在第一载置台60的上方以与第一载置台60平行且相面对的方式设置有上部电极30。在上部电极30的上表面配置有多个电磁体80。在本实施方式中，在上表面配置有三个电磁体80a～80c。电磁体80a被设为圆盘状，配置于第一载置台60的中央部的上部。电磁体80b被设为圆环状，以包围电磁体80a的方式配置于第一载置台60的周边部的上部。电磁体80c被设为比电磁体80b大的圆环状，以包围电磁体80b的方式配置于第二载置台70的上部。
电磁体80a～80c分别与未图示的电源单独地连接，通过从电源供给的电力来产生磁场。电源向电磁体80a～80c供给的电力能够被控制部100进行控制。控制部100控制电源来控制供给至电磁体80a～80c的电力，由此能够对从电磁体80a～80c产生的磁场进行控制。
[控制部的结构]
接着，详细地说明控制部100。图10是表示第二实施方式所涉及的控制等离子体处理装置的控制部的概要性结构的一例的框图。第二实施方式所涉及的控制部100为与图3所示的第一实施方式所涉及的控制部100部分相同的结构，因此对相同的部分标注相同的标记并且省略说明，主要对不同的部分进行说明。
在存储部104中保存有校正信息104a。此外，校正信息104a也可以存储于计算机可读取的计算机记录介质(例如硬盘、DVD等光盘、软盘、半导体存储器等)中。另外，校正信息104a也可以存储于其它装置中，例如经由专用线路在线地被读取来进行利用。
校正信息104a为存储有用于对等离子体处理的条件进行校正的各种信息的数据。在后文叙述校正信息104a的详情。
工艺控制器102还具有等离子体控制部102f的功能。
另外，在等离子体处理装置10中，在进行蚀刻时，在处理容器12内生成等离子体，但由于聚焦环FR的消耗，等离子体鞘的高度发生变化，蚀刻特性发生变化。
图11是示意性地表示等离子体鞘的状态的一例的图。在图11中表示放置于载置台的晶圆W和聚焦环FR。此外，在图11中将第一载置台60和第二载置台70统一地表示为载置台。Dwafer为晶圆W的厚度。dwafer为从晶圆W的上表面至晶圆W上的等离子体鞘(Sheath)的界面为止的高度。厚度Da为载置晶圆W的载置台的载置面与载置聚焦环FR的载置台的载置面的高度差。例如，厚度Da在第二实施方式中为第一载置台60的载置面60d与第二载置台70的载置面70d的高度之差。厚度Da根据第一载置台60和第二载置台70的结构而确定为固定值。厚度zFR为聚焦环FR的厚度。厚度dFR为从聚焦环FR的上表面至聚焦环FR上的等离子体鞘(Sheath)的界面为止的高度。
晶圆W上的等离子体鞘的界面与聚焦环FR上的等离子体鞘的界面之差ΔDwafer-FR能够如以下的式(15)那样表示。
ΔDwafer-FR＝(Da+Dwafer+dwafer)-(zFR+dFR) (15)
例如，在由于聚焦环FR的消耗而聚焦环FR的厚度zFR变薄的情况下，差ΔDwafer-FR发生变化。因此，在等离子体处理装置10中，蚀刻特性发生变化。
另外，在等离子体处理装置10中，等离子体的状态根据来自电磁体80a～80c的磁力而发生变化。图12A是表示磁场强度与等离子体的电子密度的关系的一例的曲线图。如图12A所示，同等离子体有关的磁力的磁场强度与等离子体的电子密度具有比例关系。
等离子体的电子密度与等离子体鞘的厚度具有以下的式(16)的关系。
【数4】
Figure BDA0002296761770000311
在此，Ne为等离子体的电子密度。Te为等离子体的电子温度[ev]。Vdc为与等离子体的电位差。在等离子体为晶圆W上部的等离子体的情况下，Vdc为等离子体与晶圆W的电位差，在等离子体为聚焦环FR上部的等离子体的情况下，Vdc为等离子体与聚焦环FR的电位差。
如式(16)所示，等离子体鞘的厚度与电子密度Ne呈反比例。因而，与等离子体有关的磁力的磁场强度与等离子体的电子密度具有反比例的关系。图12B是表示磁场强度与等离子体鞘的厚度的关系的一例的曲线图。如图12B所示，等离子体鞘的厚度同与等离子体有关的磁力的磁场强度呈反比例。
因此，在第二实施方式所涉及的等离子体处理装置10中，控制从电磁体80a～80c产生的磁力的磁场强度，以抑制由聚焦环FR的消耗引起的蚀刻特性的变化。
返回图10。第二实施方式所涉及的校正信息104a针对聚焦环FR的每个厚度存储向电磁体80a～80c供给的电力的校正值。例如，通过实验来测量得到使晶圆W上的等离子体鞘的界面与聚焦环FR上的等离子体鞘的界面之差ΔDwafer-FR处于规定范围内的磁场强度的电磁体80a～80c的电力量。例如，在从电源向电磁体80供给交流电力的情况下，使交流的电压、频率、电力功率中的任一个发生变化，测量变化后的交流的电压、频率、电力功率中的任一个来作为电力量。另外，在从电源向电磁体80供给直流电力的情况下，使直流的电压、电流量中的任一个发生变化，测量变化后的直流的电压、电流量中的任一个作为电力量。规定范围例如是使对晶圆W进行了蚀刻时的孔的角度θ处于容许的精度内的ΔDwafer-FR的范围。在校正信息104a中基于测量结果针对聚焦环FR的每个厚度存储使差ΔDwafer-FR处于规定范围内的电磁体80a～80c的供给电力的校正值。校正值可以是使差ΔDwafer-FR处于规定范围内的电力量的值本身，也可以是相对于在进行等离子体处理时向电磁体80a～80c供给的标准的电力量的差值。在本实施方式中，校正值被设为向电磁体80a～80c供给的电力量的值本身。
在此，第二实施方式所涉及的等离子体处理装置10设为通过校正电磁体80c的供给电力来校正形成于聚焦环FR的上部的等离子体鞘的界面的高度。在校正信息104a中针对聚焦环FR的每个厚度存储电磁体80c的供给电力的校正值。此外，等离子体处理装置10也可以校正电磁体80a、80b的供给电力，由此校正形成于晶圆W的上部的等离子体鞘的界面的高度。在该情况下，在校正信息104a中针对聚焦环FR的每个厚度存储电磁体80a、80b的供给电力的校正值。另外，等离子体处理装置10也可以校正电磁体80a～80c的供给电力，由此分别校正形成于聚焦环FR的上部的等离子体鞘的界面的高度与形成于晶圆W的上部的等离子体鞘的界面的高度。在该情况下，在校正信息104a中针对聚焦环FR的每个厚度存储电磁体80a～80c的供给电力的校正值。
等离子体控制部102f控制等离子体处理，以使晶圆W上的等离子体鞘的界面与聚焦环FR上的等离子体鞘的界面之差ΔDwafer-FR处于规定范围内。
等离子体控制部102f基于由参数计算部102c计算出的聚焦环FR的厚度zFR来控制电磁体80a～80c的磁力。例如，等离子体控制部102f从校正信息104a中读取与聚焦环FR的厚度zFR对应的电磁体80a～80c的供给电力的校正值。而且，等离子体控制部102f在进行等离子体处理时控制与电磁体80a～80c连接的电源，以向电磁体80a～80c供给读取出的校正值的电力。在本实施方式中，等离子体控制部102f控制与电磁体80c连接的电源，以向电磁体80c供给校正值的电力。
由此，在等离子体处理装置10中，晶圆W上的等离子体鞘的界面与聚焦环FR上的等离子体鞘的界面之差ΔDwafer-FR处于规定范围内。其结果是，在等离子体处理装置10中，能够抑制由聚焦环FR的消耗引起的蚀刻特性的变化。
接着，对利用第二实施方式所涉及的等离子体处理装置10的等离子体控制处理进行说明。图13是表示第二实施方式所涉及的判定处理的流程的一例的流程图。第二实施方式所涉及的判定处理为与图8所示的第一实施方式所涉及的判定处理部分相同的处理，因此对相同的部分标注相同的标记并且省略说明，主要对不同的部分进行说明。
等离子体控制部102f基于由参数计算部102c计算出的聚焦环FR的厚度zFR来控制等离子体处理(步骤S18)。例如，等离子体控制部102f基于聚焦环FR的厚度zFR来控制电磁体80a～80c的磁力，以使晶圆W上的等离子体鞘的界面与聚焦环FR上的等离子体鞘的界面之差ΔDwafer-FR处于规定范围内。
如以上那样，第二实施方式所涉及的等离子体处理装置10还具有等离子体控制部102f。等离子体控制部102f基于聚焦环FR的厚度zFR来控制等离子体处理，以使形成于晶圆W的上部的等离子体鞘的界面的高度与形成于聚焦环FR的上部的等离子体鞘的界面的高度之差处于规定范围内。由此，等离子体处理装置10能够抑制每个晶圆W的蚀刻特性的偏差。
另外，第二实施方式所涉及的等离子体处理装置10还具有与晶圆W和聚焦环FR中的至少一方并排地配置的至少一个电磁体80。等离子体控制部102f基于聚焦环FR的厚度zFR来控制向电磁体80供给的电力，由此控制电磁体80的磁力，以使形成于晶圆W的上部的等离子体鞘的界面的高度与形成于聚焦环FR的上部的等离子体鞘的界面的高度之差处于规定范围内。由此，等离子体处理装置10能够抑制每个晶圆W的蚀刻特性的偏差。
此外，在图13所示的第二实施方式所涉及的判定处理中，以在步骤S15之后执行步骤S18的情况为例进行了说明，但并不限定于此。例如，也可以在对步骤S15中使用的晶圆W进行的等离子体处理中连续地执行步骤S18。另外，也可以在结束步骤S15中使用的晶圆W的等离子体处理后，在下一个及以后的晶圆W的等离子体处理时执行步骤S18。
当在对步骤S15中使用的晶圆W进行的等离子体处理中连续地执行步骤S18的情况下，在图7的期间T3中，等离子体控制部102f控制电磁体80a～80c的磁力。
当在结束步骤S15中使用的晶圆W的等离子体处理并在下一个及以后的晶圆W的等离子体处理时执行步骤S18的情况下，等离子体控制部102f从等离子体起燃时起控制电磁体80a～80c的磁力。在使电磁体80a～80c的磁力相比于当初的设定值发生变化的情况下，如图12A所示，等离子体的电子密度增减，因此从等离子体向聚焦环FR的热输入量也增减。在该情况下，期望将通过步骤15计算出的聚焦环FR的厚度zFR设为已知的聚焦环FR的厚度，再次执行步骤S13、步骤S14，来计算控制后的电磁体80a～80c的磁力下的热阻Rth·A和来自等离子体的热通量qp，作为新的热阻Rth·A和来自等离子体的热通量qp存储于存储部104中。
另外，在图13所示的第二实施方式所涉及的判定处理中，以在步骤S15与步骤S16之间执行步骤S18的情况为例进行了说明，但并不限定于此。例如，可以在步骤16：“否”，即判定为聚焦环FR的厚度zFR不是规定的规定值以下之后执行步骤S18。由此，与判断为聚焦环FR的厚度zFR为规定的规定值以下无关，通过对晶圆W进行等离子体处理，能够将再现性的恶化抑制为最小限度。
(第三实施方式)
接着，对第三实施方式进行说明。图14是表示第三实施方式所涉及的等离子体处理装置的概要性结构的一例的截面图。第三实施方式所涉及的等离子体处理装置10为与图9所示的第二实施方式所涉及的等离子体处理装置10部分相同的结构，因此对相同的部分标注相同的标记并且省略说明，主要说明不同的部分。
第三实施方式所涉及的第二载置台70还在载置聚焦环FR的载置面70d中设置有电极。例如，在第二载置台70中，在聚焦环加热器72的内部沿着周向在整周设置有电极73。电极73经由配线与电源74电连接。第三实施方式所涉及的电源74为直流电源，对电极73施加直流电压。
另外，等离子体的状态根据周边的电特性的变化而发生变化。例如，聚焦环FR的上部的等离子体的状态根据施加于电极73的直流电压的大小而发生变化，等离子体鞘的厚度变化。
因此，在第三实施方式所涉及的等离子体处理装置10中，控制施加于电极73的直流电压，以抑制由聚焦环FR的消耗引起的蚀刻特性的变化。
第三实施方式所涉及的校正信息104a针对聚焦环FR的每个厚度存储施加于电极73的直流电压的校正值。例如，通过实验测量使晶圆W上的等离子体鞘的界面与聚焦环FR上的等离子体鞘的界面之差ΔDwafer-FR处于规定范围内的施加于电极73的直流电压。在校正信息104a中基于测量结果针对聚焦环FR的每个厚度存储使差ΔDwafer-FR处于规定范围内的、施加于电极73的直流电压的校正值。校正值可以是使差ΔDwafer-FR处于规定范围内的直流电压的值本身，也可以是相对于在进行等离子体处理时施加于电极73的标准的直流电压的差值。在本实施方式中，校正值被设为施加于电极73的直流电压的值本身。
等离子体控制部102f基于由参数计算部102c计算出的聚焦环FR的厚度zFR来控制施加于电极73的直流电压。例如，等离子体控制部102f从校正信息104a中读取与聚焦环FR的厚度zFR对应的、施加于电极73的直流电压的校正值。而且，等离子体控制部102f在进行等离子体处理时控制电源74，以向电极73供给读取出的校正值的直流电压。
由此，在等离子体处理装置10中，晶圆W上的等离子体鞘的界面与聚焦环FR上的等离子体鞘的界面之差ΔDwafer-FR处于规定范围内。其结果是，在等离子体处理装置10中，能够抑制由聚焦环FR的消耗引起的蚀刻特性的变化。
如以上那样，第三实施方式所涉及的等离子体处理装置10还具有设置于载置聚焦环FR的载置面70d并被施加直流电压的电极73。等离子体控制部102f基于聚焦环FR的厚度zFR来控制施加于电极73的直流电压，以使形成于晶圆W的上部的等离子体鞘的界面的高度与形成于聚焦环FR的上部的等离子体鞘的界面的高度之差处于规定范围内。由此，等离子体处理装置10能够抑制每个晶圆W的蚀刻特性的偏差。
(第四实施方式)
接着，对第四实施方式进行说明。图15是表示第四实施方式所涉及的等离子体处理装置的概要性结构的一例的截面图。第四实施方式所涉及的等离子体处理装置10为与图9所示的第二实施方式所涉及的等离子体处理装置10部分相同的结构，因此对相同部分标注相同的标记并且省略说明，主要说明不同的部分。
第四实施方式所涉及的上部电极30的电极板34和电极支承体36被绝缘性构件分割为多个部分。例如，电极支承体36和电极板34被环状的绝缘部37分割为中央部30a和周边部30b。中央部30a被设为圆盘状，配置于第一载置台60的中央部的上部。周边部30b被设为圆环状，以包围中央部30a的方式配置于第一载置台60的周边部的上部。
第四实施方式所涉及的上部电极30能够对分割所得到的各部分单独地施加直流电流，各部分分别作为上部电极发挥功能。例如，周边部30b经由低通滤波器(LPF)90a、开闭开关91a与可变直流电源93a电连接。中央部30a经由低通滤波器(LPF)90b、开闭开关91b与可变直流电源93b电连接。可变直流电源93a、72b分别施加于中央部30a、周边部30b的电力能够被控制部100进行控制。中央部30a、周边部30b作为电极发挥功能。
另外，等离子体的状态根据周边的电特性的变化而发生变化。例如，在等离子体处理装置10中，等离子体的状态根据施加于中央部30a、周边部30b的电压而发生变化。
因此，在第四实施方式所涉及的等离子体处理装置10中，控制施加于中央部30a、周边部30b的电压，以抑制由聚焦环FR的消耗引起的蚀刻特性的变化。
第四实施方式所涉及的校正信息104a针对聚焦环FR的每个厚度存储施加于中央部30a、周边部30b的直流电压的校正值。例如，通过实验测量使晶圆W上的等离子体鞘的界面与聚焦环FR上的等离子体鞘的界面之差ΔDwafer-FR处于规定范围内的、分别施加于中央部30a、周边部30b的直流电压。校正信息104a中基于测量结果针对聚焦环FR的每个厚度存储使差ΔDwafer-FR处于规定范围内的、分别施加于中央部30a、周边部30b的直流电压的校正值。校正值可以是施加于中央部30a、周边部30b的直流电压的值本身，也可以是相对于在进行等离子体处理时分别施加于中央部30a、周边部30b的标准的直流电压的差值。在本实施方式中，校正值为分别施加于中央部30a、周边部30b的直流电压的值本身。
在此，第四实施方式所涉及的等离子体处理装置10通过校正施加于周边部30b的直流电压来校正形成于聚焦环FR的上部的等离子体鞘的界面的高度。在校正信息104a中针对聚焦环FR的每个厚度存储施加于周边部30b的直流电压的校正值。此外，等离子体处理装置10也可以进一步将上部电极30分割为环状并校正施加于各部分的直流电压，来校正形成于晶圆W的上部的等离子体鞘的界面的高度。
等离子体控制部102f基于由参数计算部102c计算出的聚焦环FR的zFR来控制施加于周边部30b的直流电压。例如，等离子体控制部102f从校正信息104a中读取与聚焦环FR的厚度zFR对应的施加于周边部30b的直流电压的校正值。而且，等离子体控制部102f在进行等离子体处理时控制可变直流电源93a，以向周边部30b供给读取出的校正值的直流电压。
由此，在等离子体处理装置10中，晶圆W上的等离子体鞘的界面与聚焦环FR上的等离子体鞘的界面之差ΔDwafer-FR处于规定范围内。其结果是，在等离子体处理装置10中，能够抑制由聚焦环FR的消耗引起的蚀刻特性的变化。
如以上的那样，第四实施方式所涉及的上部电极30与晶圆W和聚焦环FR相向地配置，所述上部电极30以与晶圆W和聚焦环FR中的至少一方并排地方式设置有分别作为电极发挥功能的中央部30a、周边部30b，所述上部电极30喷出处理气体。等离子体控制部102f基于聚焦环FR的厚度zFR来控制向中央部30a、周边部30b供给的电力，以使形成于晶圆W的上部的等离子体鞘的界面的高度与形成于聚焦环FR的上部的等离子体鞘的界面的高度之差处于规定范围内。由此，等离子体处理装置10能够抑制每个晶圆W的蚀刻特性的偏差。
(第五实施方式)
接着，对第五实施方式进行说明。图16是表示第五实施方式所涉及的等离子体处理装置的概要性结构的一例的截面图。第五实施方式所涉及的等离子体处理装置10为与图9所示的第二实施方式所涉及的等离子体处理装置10部分相同的结构，因此对相同的部分标注相同的标记并且省略说明，主要说明不同的部分。第五实施方式所涉及的等离子体处理装置10在上部电极30的上表面中没有设置电磁体80，第二载置台70被设为能够进行升降。
[第一载置台和第二载置台的结构]
接着，参照图17来说明第五实施方式所涉及的第一载置台60和第二载置台70的主要部分结构。图17为表示第五实施方式所涉及的第一载置台和第二载置台的主要部分结构的概要截面图。
第一载置台60包括基台62和静电卡盘61。静电卡盘61经由绝缘层64与基台62粘接。静电卡盘61呈圆板状，设置为与基台62同轴。静电卡盘61在绝缘体的内部设置有电极E1。静电卡盘61的上表面被设为载置晶圆W的载置面60d。在静电卡盘61的下端形成有向静电卡盘61的径向外侧突出的凸缘部61a。即，静电卡盘61的外径根据侧面的位置不同而不同。
在静电卡盘61设置有加热器HT1。另外，在基台62的内部形成有制冷剂流路24a。制冷剂流路24a和加热器HT1作为调整晶圆W的温度的温调机构发挥功能。此外，加热器HT1也可以不存在于静电卡盘61的内部。例如，加热器HT1也可以贴附于静电卡盘61的背面，夹设于载置面60d与制冷剂流路24a之间即可。
第二载置台70包括基台71和聚焦环加热器72。基台71被基台62支承。聚焦环加热器72在内部设置有加热器HT2。另外，在基台71的内部形成有制冷剂流路24b。制冷剂流路24b和加热器HT2作为调整聚焦环FR的温度的温调机构发挥功能。聚焦环加热器72经由绝缘层76与基台71粘接。聚焦环加热器72的上表面被设为载置聚焦环FR的载置面70d。此外，也可以在聚焦环加热器72的上表面设置热传导性高的板构件等。
聚焦环FR为圆环状的构件，设置为与第二载置台70同轴。在聚焦环FR的内侧侧面形成有向径向内侧突出的凸部FRa。即，聚焦环FR的内径根据内侧侧面的位置不同而不同。例如，没有形成有凸部FRa的部位的内径比晶圆W的外径和静电卡盘61的凸缘部61a的外径大。另一方面，形成有凸部FRa的部位的内径比静电卡盘61的凸缘部61a的外径小，并且比静电卡盘61的没有形成有凸缘部61a的部位的外径大。
聚焦环FR以凸部FRa与静电卡盘61的凸缘部61a的上表面离开并且与静电卡盘61的侧面离开的状态配置于第二载置台70。即，在聚焦环FR的凸部FRa的下表面与静电卡盘61的凸缘部61a的上表面之间形成有间隙。另外，在聚焦环FR的凸部FRa的侧面与静电卡盘61的没有形成有凸缘部61a的侧面之间形成有间隙。而且，聚焦环FR的凸部FRa位于第一载置台60的基台62与第二载置台70的基台71之间的间隙110的上方。即，从与载置面60d正交的方向观察，凸部FRa存在于与间隙110重叠的位置并且覆盖该间隙110。由此，能够抑制等离子体进入间隙110。
在第一载置台60设置有使第二载置台70升降的升降机构120。例如，在第一载置台60的处于第二载置台70的下部的位置设置有升降机构120。升降机构120内置致动器，通过致动器的驱动力使杆120a伸缩来使第二载置台70升降。升降机构120可以通过齿轮等转换马达的驱动力来得到使杆120a伸缩的驱动力，也可以通过液压等得到使杆120a伸缩的驱动力。在第一载置台60与第二载置台70之间设置有用于切断真空的O环(O-Ring)112。
第二载置台70构成为即使上升也不会产生影响。例如，制冷剂流路24b由柔性的配管或即使第二载置台70升降也能够供给制冷剂的机构构成。向加热器HT2供给电力的配线由柔性的配线或即使第二载置台70升降也能够电导通的机构构成。
另外，第一载置台60设置有与第二载置台70电导通的导通部130。导通部130构成为即使通过升降机构120使第二载置台70升降也使第一载置台60与第二载置台70电导通。例如，导通部130由柔性的配线或即使第二载置台70升降导体也与基台71接触而电导通的机构构成。导通部130被设置成使第二载置台70与第一载置台60的电特性同等。例如，在第一载置台60的周面设置有多个导通部130。供给至第一载置台60的RF电力经由导通部130还供给至第二载置台70。此外，导通部130也可以设置于第一载置台60的上表面与第二载置台70的下表面之间。
沿聚焦环FR的周向在多个位置设置有升降机构120。在本实施方式所涉及的等离子体处理装置10中，设置有三个升降机构120。例如，在第二载置台70中沿第二载置台70的圆周方向以均等的间隔配置有升降机构120。例如，升降机构120在第二载置台70的圆周方向每隔120度的角度设置于相同的位置。此外，也可以对第二载置台70设置有四个以上的升降机构120。
另外，在等离子体处理装置10中，当进行等离子体处理时，聚焦环FR消耗而聚焦环FR的厚度zFR变薄。当聚焦环FR的厚度zFR变薄时，聚焦环FR上的等离子体鞘与晶圆W上的等离子体鞘的高度位置产生偏离，蚀刻特性发生变化。
因此，在第五实施方式所涉及的等离子体处理装置10中，根据聚焦环FR的厚度zFR进行升降机构120的控制。
等离子体控制部102f基于由参数计算部102c计算出的聚焦环FR的厚度zFR来控制升降机构120。例如，等离子体控制部102f从新品的聚焦环FR的厚度减去聚焦环FR的厚度zFR来求出消耗量的厚度。等离子体控制部102f控制升降机构120以上升与消耗量的厚度相应的量。
图18是说明使第二载置台上升的流程的一例的图。图18的(A)表示将新品的聚焦环FR载置于第二载置台70的状态。第二载置台70在载置新品的聚焦环FR时，调整高度以使聚焦环FR的上表面处于规定的高度。例如，第二载置台70在载置新品的聚焦环FR时，调整高度以得到基于蚀刻处理的晶圆W的均匀性。伴随针对晶圆W的蚀刻处理，聚焦环FR也消耗。图18的(B)表示聚焦环FR消耗后的状态。在图18的(B)的例子中，聚焦环FR的上表面消耗0.2mm。等离子体处理装置10通过参数计算部102c计算聚焦环FR的厚度zFR，确定聚焦环FR的消耗量。而且，等离子体处理装置10根据消耗量控制升降机构120来使第二载置台70上升。图18的(C)表示使第二载置台70上升后的状态。在图18的(C)的例子中，使第二载置台70上升0.2mm来使聚焦环FR的上表面上升0.2mm。
由此，在等离子体处理装置10中，晶圆W上的等离子体鞘的界面与聚焦环FR上的等离子体鞘的界面之差ΔDwafer-FR处于规定范围内。其结果是，在等离子体处理装置10中，能够抑制由聚焦环FR的消耗引起的蚀刻特性的变化。
如以上那样，第五实施方式所涉及的等离子体处理装置10具有使聚焦环FR升降的升降机构120。等离子体控制部102f基于聚焦环FR的厚度zFR来控制升降机构120，以使形成于晶圆W的上部的等离子体鞘的界面的高度与形成于聚焦环FR的上部的等离子体鞘的界面的高度之差处于规定范围内。由此，等离子体处理装置10能够抑制每个晶圆W的蚀刻特性的偏差。
以上对实施方式进行了说明，但应该认为本次公开的实施方式的全部的点均是例示性的，而非限制性的。实际上，上述的实施方式能够具体实现为多种方式。另外，上述的实施方式可以不脱离权利要求书和其主旨地以各种方式进行省略、置换、变更。
例如，上述的等离子体处理装置10为电容耦合型的等离子体处理装置10，但能够采用任意的等离子体处理装置10。例如，等离子体处理装置10可以如电感耦合型的等离子体处理装置10、通过微波之类的表面波激励气体的等离子体处理装置10那样为任意的类型的等离子体处理装置10。
另外，在上述的实施方式中，以将会由于等离子体处理而被消耗的消耗部件设为聚焦环FR的情况为例进行了说明，但并不限定于此。消耗部件可以为任意的部件。例如，晶圆W由于等离子体处理而被消耗。等离子体处理装置10也可以将消耗部件设为晶圆W，计算晶圆W的厚度。上述的式(1)～(13)将聚焦环FR的密度、热容量、厚度等与聚焦环FR有关的条件换为与晶圆W有关的条件，由此能够应用于晶圆W的厚度的计算。载置台16设置有能够调整载置晶圆W的载置面的温度的加热器HT1。加热器控制部102a控制向加热器HT1供给的供给电力，以使加热器HT1成为所设定的设定温度。通过加热器控制部102a控制向加热器HT1供给的供给电力以使加热器HT1的温度固定，测量部102b测量未点火状态和过渡状态下的供给电力。参数计算部102c使用上述的式(1)-(11)作为计算模型，进行测量结果的拟合，由此计算晶圆W的厚度。由此，等离子体处理装置10能够求出晶圆W的厚度。
另外，在上述的实施方式中，如图2所示，以将静电卡盘18的载置区域18a沿径向分割为两个分割区域75的情况为例进行了说明，但不限定于此。例如，也可以将载置区域18a沿周向进行分割。例如，也可以沿周向对载置聚焦环FR的分割区域75b进行分割。图19是表示其它实施方式所涉及的载置台的俯视图。在图19中，分割区域75b沿周向被分割为八个分割区域75b1～75b8。在分割区域75b1～75b8中配置聚焦环FR。在分割区域75b1～75b8中单独地设置加热器HT2。加热器控制部102a针对每个加热器HT2控制供给电力，以使设置于分割区域75b1～75b8的加热器HT2成为针对每个区域设定的设定温度。通过加热器控制部102a针对每个加热器HT2控制供给电力以使温度固定，测量部102b针对每个加热器HT2测量未点火状态和过渡状态下的供给电力。参数计算部102c针对每个加热器HT2使用由测量部102b测量出的未点火状态和过渡状态下的供给电力来对计算模型进行拟合，针对每个加热器HT2计算聚焦环FR的厚度zFR。由此，等离子体处理装置10能够针对每个分割区域75b1～75b8求出聚焦环FR的厚度zFR。
另外，在上述的实施方式中，以通过进行电磁体80的磁力的变更、供给至电极73的电力的变更、供给至中央部30a、周边部30b的电力的变更、聚焦环FR的升降中的任一个来使等离子体的状态变化的情况为例进行了说明。但是，不限定于此。通过进行阻抗的变更，也可以使等离子体的状态变化。例如，能够变更第二载置台70的阻抗。等离子体控制部102f也可以基于厚度zFR来控制第二载置台70的阻抗，以使晶圆W上的等离子体鞘的界面与聚焦环FR上的等离子体鞘的界面之差ΔDwafer-FR处于规定范围内。例如，在第二载置台70的内部沿垂直方向形成环状的空间，在空间内以通过导电体驱动机构升降自如的方式设置环状的导电体。导电体例如由铝等导电性材料构成。由此，第二载置台70能够通过导电体驱动机构使导电体升降来变更阻抗。此外，第二载置台70只要能够变更阻抗则可以为任意的结构。在校正信息104a中针对聚焦环FR的每个厚度存储阻抗的校正值。例如，通过实验测量使晶圆W上的等离子体鞘的界面与聚焦环FR上的等离子体鞘的界面之差ΔDwafer-FR处于规定范围内的导电体的高度。在校正信息104a中基于测量结果针对每个晶圆W的厚度存储使差ΔDwafer-FR处于规定范围内的导电体的高度的校正值。等离子体控制部102f从校正信息104a中读取与由参数计算部102c计算出的聚焦环FR的厚度zFR对应的导电体的高度的校正值。而且，等离子体控制部102f在进行等离子体处理时控制导电体驱动机构，以成为读取出的校正值的高度。由此，在等离子体处理装置10中，晶圆W上的等离子体鞘的界面与聚焦环FR上的等离子体鞘的界面之差ΔDwafer-FR处于规定范围内，能够抑制每个晶圆W的蚀刻特性的偏差。
另外，在上述的第四实施方式中，以从电源74对电极73施加直流电压的情况为例进行了说明，但不限定于此。例如，也可以将电源74设为交流电源。等离子体控制部102f也可以基于聚焦环FR的厚度zFR来控制从电源74供给至电极73的交流电力的频率、电压、功率中的任一个，以使晶圆W上的等离子体鞘的界面与聚焦环FR上的等离子体鞘的界面之差ΔDwafer-FR处于规定范围内。
另外，可以组合地实施上述的各实施方式。例如，可以组合第二、第三实施方式，通过控制电磁体80的磁力和施加于电极73的直流电压来进行控制，以使晶圆W上的等离子体鞘的界面与聚焦环FR上的等离子体鞘的界面之差ΔDwafer-FR处于规定范围内。
另外，在上述的第六实施方式中，以通过利用升降机构120使第二载置台70升降来使聚焦环FR升降的情况为例进行了说明，但不限定于此。例如，可以使销等贯通第二载置台70来只使聚焦环FR升降。
另外，上述的各实施方式以聚焦环的消耗为例说明了问题，但并不限定于此。在全部的会由于等离子体处理而被消耗的消耗部件中发生同样的问题，因此，例如如果还同样地通过加热器等来对设置于聚焦环的更外周的由绝缘物形成的保护盖进行温度调整，则能够通过同样的方法来求出消耗度。另外，也能够通过同样的方法来计算载置台上的晶圆W的厚度。

Claims (12)

1.一种等离子体处理装置，具有：
载置台，在该载置台设置有加热器，所述加热器能够调整载置会由于等离子体处理而被消耗的消耗部件的载置面的温度；
加热器控制部，其控制向所述加热器供给的供给电力，以使所述加热器成为所设定的设定温度；
测量部，在通过所述加热器控制部控制向所述加热器供给的供给电力以使所述加热器的温度固定后，该测量部测量没有进行等离子体点火的未点火状态和进行等离子体点火后向所述加热器供给的供给电力下降的过渡状态下的供给电力；以及
参数计算部，其使用由所述测量部测量出的未点火状态和过渡状态下的供给电力，对参数包括所述消耗部件的厚度的、计算所述过渡状态下的供给电力的计算模型进行拟合，来计算所述消耗部件的厚度。
2.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，
所述载置台按将所述载置面分割所得到的每个区域单独地设置所述加热器，
所述加热器控制部针对每个所述加热器控制供给电力，以使按每个所述区域设置的所述加热器成为针对每个所述区域设定的设定温度，
在通过所述加热器控制部针对每个所述加热器控制供给电力以使每个所述加热器的温度固定后，所述测量部针对每个所述加热器测量所述未点火状态和所述过渡状态下的供给电力，
所述参数计算部针对每个所述加热器，使用由所述测量部测量出的未点火状态和过渡状态下的供给电力对所述计算模型进行拟合，来针对每个所述加热器计算所述消耗部件的厚度。
3.根据权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其特征在于，
所述测量部以规定的循环测量所述未点火状态和所述过渡状态下的供给电力，
所述参数计算部针对每个所述规定的循环，使用测量出的未点火状态和过渡状态下的供给电力来分别计算所述消耗部件的厚度，
所述等离子体处理装置还具有警报部，所述警报部基于由所述参数计算部计算出的所述消耗部件的厚度的变化来进行警报。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于，
将所述消耗部件设为聚焦环，
所述聚焦环在所述载置台上配置于被设为等离子体处理的对象的被处理体的周围，
所述等离子体处理装置还具有等离子体控制部，所述等离子体控制部基于由所述参数计算部计算出的所述聚焦环的厚度来控制等离子体处理，以使形成于所述被处理体的上部的等离子体鞘的界面的高度与形成于所述聚焦环的上部的等离子体鞘的界面的高度之差处于规定范围内。
5.根据权利要求4所述的等离子体处理装置，其特征在于，
还具有与所述被处理体和所述聚焦环中的至少一方并排地配置的至少一个电磁体，
所述等离子体控制部基于所述聚焦环的厚度来控制向所述电磁体供给的电力，从而控制所述电磁体的磁力，以使形成于所述被处理体的上部的等离子体鞘的界面的高度与形成于所述聚焦环的上部的等离子体鞘的界面的高度之差处于规定范围内。
6.根据权利要求4所述的等离子体处理装置，其特征在于，
还具有电极，所述电极设置于载置所述聚焦环的载置面，并被施加直流电压，
所述等离子体控制部基于所述聚焦环的厚度来控制施加于所述电极的直流电压，以使形成于所述被处理体的上部的等离子体鞘的界面的高度与形成于所述聚焦环的上部的等离子体鞘的界面的高度之差处于规定范围内。
7.根据权利要求4所述的等离子体处理装置，其特征在于，
还具有电极，所述电极设置于载置所述聚焦环的载置面，并被施加交流电压，
所述等离子体控制部基于所述聚焦环的厚度来控制施加于所述电极的交流电压，以使形成于所述被处理体的上部的等离子体鞘的界面的高度与形成于所述聚焦环的上部的等离子体鞘的界面的高度之差处于规定范围内。
8.根据权利要求4所述的等离子体处理装置，其特征在于，
还具有第二载置台，所述第二载置台载置所述聚焦环，所述第二载置台的阻抗能够被变更，
所述等离子体控制部基于所述聚焦环的厚度来控制所述第二载置台的阻抗，以使形成于所述被处理体的上部的等离子体鞘的界面的高度与形成于所述聚焦环的上部的等离子体鞘的界面的高度之差处于规定范围内。
9.根据权利要求4所述的等离子体处理装置，其特征在于，
还具有气体供给部，所述气体供给部与所述被处理体和所述聚焦环相向地配置，在所述气体供给部以与所述被处理体和所述聚焦环中的至少一方并排的方式设置有电极，所述气体供给部用于喷出处理气体，
所述等离子体控制部基于所述聚焦环的厚度来控制向所述电极供给的电力，以使形成于所述被处理体的上部的等离子体鞘的界面的高度与形成于所述聚焦环的上部的等离子体鞘的界面的高度之差处于规定范围内。
10.根据权利要求4所述的等离子体处理装置，其特征在于，
还具有升降机构，所述升降机构使所述聚焦环升降，
所述等离子体控制部基于所述聚焦环的厚度来控制所述升降机构，以使形成于所述被处理体的上部的等离子体鞘的界面的高度与形成于所述聚焦环的上部的等离子体鞘的界面的高度之差处于规定范围内。
11.一种计算方法，其特征在于，执行以下处理：
控制向设置于载置台的、能够调整载置会由于等离子体处理而被消耗的消耗部件的载置面的温度的加热器供给的供给电力，以使设置有所述加热器的所述载置台的所述加热器成为所设定的设定温度，测量没有进行等离子体点火的未点火状态和进行等离子体点火后向所述加热器供给的供给电力下降的过渡状态下的供给电力，
使用测量出的未点火状态和过渡状态下的供给电力，对参数包括所述消耗部件的厚度的、计算所述过渡状态下的供给电力的计算模型进行拟合，来计算所述消耗部件的厚度。
12.一种计算机可读取的记录介质，其特征在于记录有用于执行以下处理的计算程序，
控制向设置于载置台的、能够调整载置会由于等离子体处理而被消耗的消耗部件的载置面的温度的加热器供给的供给电力，以使设置有所述加热器的所述载置台的所述加热器成为所设定的设定温度，测量没有进行等离子体点火的未点火状态和进行等离子体点火后向所述加热器供给的供给电力下降的过渡状态下的供给电力，
使用测量出的未点火状态和过渡状态下的供给电力，对参数包括所述消耗部件的厚度的、计算所述过渡状态下的供给电力的计算模型进行拟合，来计算所述消耗部件的厚度。
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