JP2019091880A - プラズマ処理装置、温度制御方法および温度制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】プラズマ処理中の被処理体の温度を目標温度に精度よく制御する。【解決手段】計測部１０２ｂは、ヒーター制御部１０２ａ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１０２ｃは、プラズマからの入熱量およびウエハとヒーター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、入熱量および前記熱抵抗を算出する。設定温度算出部１０２ｄは、パラメータ算出部１０２ｃにより算出された入熱量および熱抵抗を用いて、ウエハが目標温度となるヒーターの設定温度を算出する。【選択図】図３

Description

本発明の種々の側面および実施形態は、プラズマ処理装置、温度制御方法および温度制御プログラムに関するものである。

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では、エッチングプロセスにおいて、ウエハの温度は、重要なパラメータの一つである。

そこで、プラズマ処理装置では、ウエハを載置する載置台内に温度制御が可能なヒーターを埋め込み、ヒーターによってウエハの温度の制御する手法が提案されている。また、ヒーターによって加熱されたウエハの温度を予測する手法が提案されている。

特開２０１６−００１６８８号公報 特開２００９−３０２３９０号公報 特開２０１７−０１１１６９号公報

しかしながら、プラズマ処理では、プラズマからウエハに向かって入熱がある。このため、プラズマ処理装置では、プラズマ処理中のウエハの温度を目標温度に精度よく制御できない場合がある。

開示するプラズマ処理装置は、１つの実施態様において、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、設定温度算出部とを有する。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および被処理体とヒーター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、入熱量および熱抵抗を算出する。設定温度算出部は、パラメータ算出部により算出された入熱量および熱抵抗を用いて、被処理体が目標温度となるヒーターの設定温度を算出する。

開示するプラズマ処理装置の１つの態様によれば、プラズマ処理中の被処理体の温度を目標温度に精度よく制御できるという効果を奏する。

図１は、第１実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。 図２は、第１実施形態に係る載置台を示す平面図である。 図３は、第１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を示したブロック図である。 図４は、ウエハの温度に影響を与えるエネルギーの流れを模式的に示す図である。 図５Ａは、未点火状態のエネルギーの流れを模式的に示す図である。 図５Ｂは、点火状態のエネルギーの流れを模式的に示す図である。 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は、点火状態のエネルギーの流れを模式的に示す図である。 図８は、第１実施形態に係る温度制御方法の流れの一例を示すフローチャートである。 図９は、第２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を示したブロック図である。 図１０は、ウエハの温度の変化を模式的に示した図である。 図１１は、第２実施形態に係る温度制御方法の流れの一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本願の開示するプラズマ処理装置、温度制御方法および温度制御プログラムの実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一または相当の部分に対しては同一の符号を付すこととする。また、実施形態により開示する発明が限定されるものではない。各実施形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。

（第１実施形態）
［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、第１実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図１には、第１実施形態に係るプラズマ処理装置１０の縦断面における構造が概略的に示されている。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。このプラズマ処理装置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。

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。この基台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。

基台２０には、整合器ＭＵ１を介して第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。

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。

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。

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。

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、この基台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。

処理容器１２内には、上部電極３０が設けられている。この上部電極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。

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。この電極板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。

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。この電極支持体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。このガス拡散室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、このガス導入口３６ｃには、ガス供給管３８が接続されている。

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。

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。

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。

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。

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。この排気プレート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、この搬入出口１２ｇはゲートバルブ５４により開閉可能となっている。

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。この制御部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。

［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、第１実施形態に係る載置台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。この載置領域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、この載置領域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。

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。この電極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。

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。

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。

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。

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。

［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、第１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。

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。

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。

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。

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たり、或いは、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。

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、設定温度算出部１０２ｄと、アラート部１０２ｅの機能を有する。なお、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０では、プロセスコントローラ１０２が、ヒーター制御部１０２ａ、計測部１０２ｂ、パラメータ算出部１０２ｃ、設定温度算出部１０２ｄおよびアラート部１０２ｅの機能を有する場合を例に説明するが、ヒーター制御部１０２ａ、計測部１０２ｂ、パラメータ算出部１０２ｃ、設定温度算出部１０２ｄおよびアラート部１０２ｅの機能を複数のコントローラで分散して実現してもよい。

ところで、プラズマ処理では、ウエハＷの温度によって処理の進行が変化する。例えば、プラズマエッチングでは、ウエハＷの温度によってエッチングの進行速度が変化する。そこで、プラズマ処理装置１０では、各ヒーターＨＴによって、ウエハＷの温度を目標温度に制御することが考えられる。

しかし、プラズマ処理では、プラズマからウエハＷに向かって入熱がある。このため、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ない場合がある。

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を模式的に示す図である。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。

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Ｐ_ｈとして示している。また、ヒーターＨＴでは、ヒータパワーＰ_ｈ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）ｑ_ｈが生じる。

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ｑ_ｐとして示している。

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。

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。

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Ｒ_ｔｈ・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。Ｒ_ｔｈ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Ｒ_ｔｈ・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Ｒ_ｔｈ・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。

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ｑ_ｃとして示している。

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。このとき、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ｑ_sus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。

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Ｐ_ｈにより「１００」の熱量が発生する。

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。

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に入熱される熱量とヒーター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。

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Ｐ_ｈにより「６０」の熱量が供給される。

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、入熱量と出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、入熱量と出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Ｐ_ｈにより「２０」の熱量が供給される。

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。

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。この温度計測用のウエハは、高価である。このため、量産現場では、プラズマ処理装置１０の各ヒーターＨＴの温度の調整に温度計測用のウエハを使用すると、コストアップとなる。また、量産現場では、プラズマ処理装置１０の各ヒーターＨＴの温度の調整に温度計測用のウエハを使用すると、生産性が低下する。

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。

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。

図７は、点火状態のエネルギーの流れ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Ｐ_ｈにより「６０」の熱量が供給される。

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Ｐ_ｈにより「４０」の熱量が供給される。

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Ｐ_ｈにより「８０」の熱量が供給される。

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Ｐ_ｈ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。

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ｑ_ｈ、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ｑ_ｈ０、および、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Ｒ_ｔｈｃ・Ａは、以下の式（２）−（４）のように表せる。プラズマからウエハＷへの単位面積当たりの熱流束ｑ_ｐ、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Ｒ_ｔｈ・Ａをパラメータとし、ａ_１、ａ_２、ａ_３、λ_１、λ_２、τ_１、τ_２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ｑ_ｈは、以下の式（１）のように表せる。

ここで、
Ｐ_ｈは、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。
Ｐ_ｈ０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]である。
ｑ_ｈは、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／ｍ^２]である。
ｑ_ｈ０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／ｍ^２]である。
ｑ_ｐ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／ｍ^２]である。
Ｒ_ｔｈ・Ａは、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[Ｋ・ｍ^２／Ｗ]である。
Ｒ_ｔｈｃ・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・ｍ^２／Ｗ]である。
Ａは、ヒーターが設けられている領域の面積［ｍ^２］である。
ρ_ｗは、ウエハＷの密度［ｋｇ／ｍ^３］である。
Ｃ_ｗは、ウエハＷの単位面積当たりの熱容量[Ｊ／Ｋ・ｍ^２]である。
ｚ_ｗは、ウエハＷの厚さ［ｍ］である。
ρ_ｃは、静電チャック１８を構成するセラミックの密度［ｋｇ／ｍ^３］である。
Ｃ_ｃ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・ｍ^２]である。
ｚ_ｃ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。
κ_ｃ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。

式（５）に示したａ_１について、１／ａ_１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ａ_２について、１／ａ_２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ａ_３について、１／ａ_３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。

ヒーターＨＴの面積Ａ、ウエハＷの密度ρ_ｗ、ウエハＷの単位面積当たりの熱容量Ｃ_ｗ、ウエハＷの厚さｚ_ｗ、静電チャック１８を構成するセラミックの密度ρ_ｃ、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Ｃ_ｃ、静電チャック１８の表面からヒーターＨＴまでの距離ｚ_ｃ、および、静電チャック１８を構成するセラミックの熱伝導κ_ｃ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。Ｒ_ｔｈｃ・Ａは、熱伝導κ_ｃ、距離ｚ_ｃから式（４）により予め定まる。

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Ｐ_ｈ、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Ｐ_ｈ０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Ｐ_ｈ、およびヒータパワーＰ_ｈ０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ｑ_ｈ、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ｑ_ｈ０を求めることができる。

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ｑ_ｐ、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Ｒ_ｔｈ・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。

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ｑ_ｐ、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Ｒ_ｔｈ・Ａをパラメータとし、式（５）−（１１）に示したａ_１、ａ_２、ａ_３、λ_１、λ_２、τ_１、τ_２を用いた場合、ウエハＷの温度Ｔ_Ｗ[℃]は、以下の式（１２）のように表せる。

ここで、
Ｔ_Ｗは、ウエハＷの温度[℃]である。
Ｔ_ｈは、一定に制御したヒーターＨＴの温度[℃]である。

ヒーターの温度Ｔ_ｈ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。

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ｑ_ｐ、および、熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａが求まった場合、ウエハＷの温度Ｔ_Ｗは、式（１２）から算出できる。

経過時間ｔが、式（１０）、（１１）によって表される時定数τ_１、τ_２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Ｔ_Ｗが目標温度となるヒーターＨＴの温度Ｔ_ｈを算出する場合、式（１２）は、以下の式（１３）のように省略できる。

例えば、式（１３）により、ヒーターの温度Ｔ_ｈ、熱流束ｑ_ｐ、熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａ、Ｒ_ｔｈｃ・ＡからウエハＷの温度Ｔ_Ｗを求めることができる。

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。

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。この目標とするウエハＷの温度は、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。

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し、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。

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と、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。

ヒーター制御部１０２ａは、プラズマ処理の際、各ヒーターＨＴ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する。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。

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。

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。

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Ｐ_ｈ０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Ｐ_ｈ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Ｐ_ｈ、およびヒータパワーＰ_ｈ０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ｑ_ｈ0、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ｑ_ｈを求める。

そして、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ｑ_ｈ、および、単位面積当たりのヒーターＨＴからの発熱量ｑ_ｈ0のフィッティングを行い、誤差が最も小さくなる熱流束ｑ_ｐ、および、熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａを算出する。

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ｑ_ｐ、および、熱抵抗Ｒ_ｔｈ・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ｑ_ｐ、および、熱抵抗Ｒ_ｔｈ・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ｑ_ｐ、および、熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａを算出してもよい。

設定温度算出部１０２ｄ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１０２ｄは、ヒーターＨＴごとに、算出された熱流束ｑ_ｐ、および、熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａを式（５）、（６）、（１２）に代入し、式（５）−（１１）に示したａ_１、ａ_２、ａ_３、λ_１、λ_２、τ_１、τ_２を用いて、式（１２）からウエハＷの温度Ｔ_Ｗが目標温度となるヒーターＨＴの温度Ｔ_ｈを算出する。例えば、設定温度算出部１０２ｄ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Ｔ_Ｗが目標温度となるヒーターＨＴの温度Ｔ_ｈを算出する。算出されるヒーターＨＴの温度Ｔ_ｈ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Ｔ_ｈは、式（１３）から求めてもよい。

なお、設定温度算出部１０２ｄは、式（１２）から現在のヒーターＨＴの温度Ｔ_ｈでのウエハＷの温度Ｔ_Ｗを算出してもよい。例えば、設定温度算出部１０２ｄは、現在のヒーターＨＴの温度Ｔ_ｈ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Ｔ_Ｗを算出する。次に、設定温度算出部１０２ｄは、算出した温度Ｔ_Ｗと目標温度との差分ΔＴ_Ｗを算出する。そして、設定温度算出部１０２ｄは、現在のヒーターＨＴの温度Ｔ_ｈから差分ΔＴ_Ｗ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。

設定温度算出部１０２ｄ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。

設定温度算出部１０２ｄ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１０２ｄ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１０２ｄ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。

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。

ところで、プラズマ処理装置１０は、装置ごとに、処理容器１２内の特性に差がある場合がある。このため、プラズマ処理装置１０は、他のプラズマ処理装置１０ではウエハＷが目標温度となる各ヒーターＨＴの設定温度を用いても、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ない場合がある。

そこで、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、自装置の処理容器１２内の特性に応じた熱流束ｑ_ｐ、および、熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａを算出する。これにより、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、装置ごとに、処理容器１２内の特性に差がある場合でも、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。

また、プラズマ処理装置１０は、静電チャック１８の消耗などにより、載置台１６の熱特性が経時的に変化する場合がある。

そこで、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０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。これにより、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、載置台１６の熱特性が経時的に変化する場合であっても、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。

また、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処理に適さない異常な状態となる。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。

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および熱抵抗の少なくとも一方の変化に基づき、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ｑ_ｐ、および、熱抵抗Ｒ_ｔｈ・ＡをヒーターＨＴごとに比較し、熱流束ｑ_ｐ、および、熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａの少なくとも一方が所定の許容値以上変化している場合、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ｑ_ｐ、および、熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａの少なくとも一方が、所定の許容範囲を外れた場合、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。

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内の特性が異常な状態となった場合や、異常なウエハＷが搬入された場合に、異常の発生を報知できる。

［温度制御の流れ］
次に、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０を用いた温度制御方法について説明する。図８は、第１実施形態に係る温度制御方法の流れの一例を示すフローチャートである。この温度制御方法は、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。

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）。

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）。

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ｑ_ｈ、および、単位面積当たりのヒーターＨＴからの発熱量ｑ_ｈ0のフィッティングを行い、誤差が最も小さくなる熱流束ｑ_p、および、熱抵抗Ｒ_th・Ａを算出する。

設定温度算出部１０２ｄ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の温度を算出する（ステップＳ１３）。例えば、設定温度算出部１０２ｄは、ヒーターＨＴごとに、算出された熱流束ｑ_p、および、熱抵抗Ｒ_th・Ａを式（５）、（６）、（１２）に代入し、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Ｔ_Wが目標温度となるヒーターＨＴの温度Ｔ_h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Ｔ_ｈは、式（１３）から求めてもよい。

設定温度算出部１０２ｄ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の温度に修正し（ステップＳ１４）、処理を終了する。すなわち、ウエハＷの温度が目標温度となるヒーターＨＴの温度が、各ヒーターＨＴへの供給電力を制御する工程（ステップＳ１０）での各ヒーターＨＴの設定温度と乖離しているとき、ヒーター制御部１０２ａは、ウエハＷの温度が目標温度となるヒーターＨＴの温度となるように、あらためて各ヒーターＨＴへの供給電力を制御することとなる。また、乖離がない場合は、設定温度はそのままで制御することとなる。

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、設定温度算出部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、入熱量および前記熱抵抗を算出する。設定温度算出部１０２ｄは、パラメータ算出部１０２ｃにより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。これにより、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。

また、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、載置台１６が、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ごとに入熱量および熱抵抗を算出する。設定温度算出部１０２ｄは、ヒーターＨＴごとに、パラメータ算出部１０２ｃにより算出された入熱量および熱抵抗を用いて、ウエハＷが目標温度となる設定温度を算出する。これにより、プラズマ処理装置１０は、載置面を分割した領域ごとにヒーターＨＴが個別に設けてウエハＷの温度を制御する場合でも、領域ごとに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。

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の温度に修正する工程（ステップＳ１４）は、プラズマを点火した点火状態において各ヒーターＨＴへの供給電力を計測する工程（ステップＳ１１の一部）から継続して、プラズマを点火した点火状態のまま、行ってもよい。これにより、プロセス処理されるウエハＷごとに一定した温度にてプロセスが実行されることになる。

または、算出したウエハＷが目標温度となるヒーターＨＴの設定温度は、プラズマ処理を終了してウエハＷを入れ替えるタイミングにおいて、各ヒーターＨＴへの供給電力を制御する工程（ステップＳ１０）での各ヒーターＨＴの設定温度に用いてもよい。すなわち、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の温度に修正する工程（ステップＳ１４）は、入れ替えした次のウエハＷに対する処理における各ヒーターＨＴへの供給電力を制御する工程（ステップＳ１０）と一致する。これにより、ウエハＷの温度が目標温度となるヒーターＨＴの温度と、各ヒーターＨＴへの供給電力を制御する工程（ステップＳ１０）での各ヒーターＨＴの設定温度との乖離が極力小さくすることが可能となる。

また、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、計測部１０２ｂが、所定のサイクルで、未点火状態と、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、所定のサイクルごとに、計測された未点火状態と過渡状態の供給電力を用いて、入熱量および熱抵抗をそれぞれ算出する。アラート部１０２ｅは、パラメータ算出部１０２ｃにより算出される入熱量および熱抵抗の少なくとも一方の変化に基づき、アラートを行う。これにより、プラズマ処理装置１０は、処理容器１２内の特性が異常な状態となった場合や、異常なウエハＷが搬入された場合に、異常の発生を報知できる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態に係るプラズマ処理装置１０および載置台１６の構成は、図１、図２に示した第１実施形態に係るプラズマ処理装置１０および載置台１６の構成と同様であるため、説明を省略する。

図９は、第２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を示したブロック図である。第２実施形態に係る制御部１００の構成は、図３に示す第１実施形態に係る制御部１００の構成と一部同様であるため、同様の部分には、同一の符号を付し、主に異なる点について説明をおこなう。

ところで、ヒーター制御部１０２ａが各ヒーター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未点火状態と、過渡状態での供給電力を計測する際、ウエハＷの温度Ｔ_Wは、未点火状態よりも過渡状態でプラズマからの入熱により温度が上昇する。図１０は、ウエハの温度の変化を模式的に示した図である。例えば、ヒーター制御部１０２ａは、未点火状態でウエハＷの温度Ｔ_Wが所定の目標温度Ｔａとなるような所定の設定温度ＴｂにヒーターＨＴの温度Ｔ_hを制御している。このような状態でプラズマを点火した場合、ウエハＷの温度は、プラズマからの入熱により温度Ｔａ´に上昇する。このようにウエハＷの温度が温度Ｔａ´に上昇した場合、ヒーター制御部１０２ａは、ウエハＷの温度が目標温度Ｔａとなるように、ヒーターＨＴの温度Ｔ_hを温度Ｔｂ´に低下させる。このように、ウエハＷの温度を温度Ｔａ´に上昇させた後に目標温度Ｔａに制御する場合、プラズマ処理装置１０は、ウエハＷの温度Ｔ_Wが目標温度Ｔａとなるまで時間がかかる。

そこで、第２実施形態に係る制御部１００は、記憶部１０４に、熱流束ｑ_ｐおよび熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａの初期値を設定情報１０４ａとして記憶する。例えば、工程管理者や管理者は、過去の経験や実験等によって求められた熱流束ｑ_ｐ、および、熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａの初期値をユーザインターフェース１０３から入力する。制御部１００は、ユーザインターフェース１０３から入力された熱流束ｑ_ｐ、および、熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａの初期値を設定情報１０４ａとして記憶部１０４に記憶する。

設定温度算出部１０２ｄは、プラズマ処理を開始する際、設定情報１０４ａから熱流束ｑ_ｐおよび熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａの初期値を読み出す。設定温度算出部１０２ｄは、読み出した熱流束ｑ_ｐ、および、熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａから、式（１２）あるいは式（１３）を用いて、ウエハの目標温度となる各ヒーターＨＴの設定温度を算出する。ヒーター制御部１０２ａは、設定温度算出部１０２ｄにより算出された各ヒーター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。記憶部１０４に、適切な熱流束ｑ_ｐおよび熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａの初期値が設定情報１０４ａとして記憶されることにより、設定温度算出部１０２ｄは、最初のウエハＷにおいておも、プラズマからの入熱があっても、ウエハＷの温度が目標温度となるように、ヒーターＨＴの設定温度を算出できる。例えば、図１０の場合、設定温度算出部１０２ｄは、最初のウエハＷでも、ウエハＷの温度が目標温度Ｔａとなるように、ヒーターＨＴの温度Ｔｂ´を算出できる。これにより、プラズマ処理装置１０は、最初のウエハＷの温度Ｔ_Wが目標温度Ｔａとなるまで時間を短縮できる。

計測部１０２ｂは、パラメータ算出部１０２ｃにより、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している状態で、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。

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、実際のプラズマ処理での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、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Ｐ_ｈ０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Ｐ_ｈ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Ｐ_ｈ、およびヒータパワーＰ_ｈ０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ｑ_ｈ0、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ｑ_ｈを求める。

そして、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ｑ_ｈ、および、単位面積当たりのヒーターＨＴからの発熱量ｑ_ｈ0のフィッティングを行い、実際のプラズマ処理において、誤差が最も小さくなる熱流束ｑ_ｐ、および、熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａを算出する。

設定温度算出部１０２ｄは、ヒーターＨＴごとに、パラメータ算出部１０２ｃにより算出された、実際のプラズマ処理の熱流束ｑ_ｐおよび熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａ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。

設定温度算出部１０２ｄは、実際のプラズマ処理の熱流束ｑ_ｐおよび熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａから算出された各ヒーターＨＴの設定温度が、熱流束ｑ_ｐ、および、熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａの初期値から算出された各ヒーターＨＴの設定温度から所定以上乖離しているか判定する。設定温度算出部１０２ｄは、所定以上乖離している場合、ヒーター制御部１０２ａの設定温度を、実際のプラズマ処理の熱流束ｑ_ｐおよび熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａから算出された各ヒーターＨＴの設定温度に更新する。これにより、各ヒーターＨＴの設定温度が実際のプラズマ処理の熱流束ｑ_ｐおよび熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａから求めた設定温度に更新されるため、ウエハＷの温度を目標温度に精度よく制御できる。ヒーター制御部１０２ａは、更新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。

設定温度算出部１０２ｄは、所定以上乖離している場合、実際のプラズマ処理の熱流束ｑ_ｐおよび熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａを設定情報１０４ａに格納する。例えば、設定温度算出部１０２ｄは、設定情報１０４ａに記憶された熱流束ｑ_ｐおよび熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａの初期値を、実際のプラズマ処理の熱流束ｑ_ｐおよび熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａで置き換える。これにより、実際のプラズマ処理の熱流束ｑ_ｐおよび熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａが初期値として設定情報１０４ａに保存されて使用される。すなわち、設定温度算出部１０２ｄは、所定以上乖離している場合、予め記憶部１０４に保存されている熱流束ｑ_ｐおよび熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａを常に最新の値に更新する。

［温度制御の流れ］
次に、第２実施形態に係るプラズマ処理装置１０を用いた温度制御方法について説明する。図１１は、第２実施形態に係る温度制御方法の流れの一例を示すフローチャートである。

設定温度算出部１０２ｄは、プラズマ処理を開始する際、設定情報１０４ａから熱流束ｑ_ｐ、および、熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａの初期値を読み出す（ステップＳ２０）。

設定温度算出部１０２ｄは、熱流束ｑ_ｐ、および、熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａから、式（１２）あるいは式（１３）を用いて、ウエハＷの目標温度となる各ヒーターＨＴの設定温度を算出する（ステップＳ２１）。

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Ｓ２２）。

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Ｓ２３）。

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Ｓ２４）。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ｑ_ｈ、および、単位面積当たりのヒーターＨＴからの発熱量ｑ_ｈ0のフィッティングを行い、誤差が最も小さくなる熱流束ｑ_ｐ、および、熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａを算出する。

設定温度算出部１０２ｄ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の温度を算出する（ステップＳ２５）。例えば、設定温度算出部１０２ｄは、ヒーターＨＴごとに、算出された熱流束ｑ_ｐ、および、熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａを式（５）、（６）、（１２）に代入し、式（５）−（１１）に示したａ_１、ａ_２、ａ_３、λ_１、λ_２、τ_１、τ_２を用いて、式（１２）からウエハＷの温度Ｔ_Ｗが目標温度となるヒーターＨＴの温度Ｔ_ｈ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Ｔ_ｈは、式（１３）から求めてもよい。

設定温度算出部１０２ｄは、実際のプラズマ処理の熱流束ｑ_ｐおよび熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａから算出された各ヒーターＨＴの設定温度が、熱流束ｑ_ｐ、および、熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａの初期値から算出された各ヒーターＨＴの設定温度から所定以上乖離しているか判定する（ステップＳ２６）。

所定以上乖離している場合（ステップＳ２６：Ｙｅｓ）、設定温度算出部１０２ｄは、ヒーター制御部１０２ａの設定温度を、実際のプラズマ処理の熱流束ｑ_ｐおよび熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａから算出された各ヒーターＨＴの設定温度に更新する（ステップＳ２７）。

設定温度算出部１０２ｄは、設定情報１０４ａに記憶された熱流束ｑ_ｐおよび熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａの初期値を、実際のプラズマ処理の熱流束ｑ_ｐおよび熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａで置き換える（ステップＳ２８）。これにより、実際のプラズマ処理の熱流束ｑ_ｐおよび熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａが初期値として設定情報１０４ａに保存されて使用される。

一方、所定以上乖離していない場合（ステップＳ２６：Ｎｏ）、設定温度算出部１０２ｄは、設定温度を更新せず、そのままで制御する（ステップＳ２９）。

設定温度算出部１０２ｄは、続けて実施する次のプラズマ処理があるか否かを判定する（ステップＳ３０）。続けて実施する次のプラズマ処理がある場合（ステップＳ３０：Ｙｅｓ）、上述したステップＳ２２へ移行する。一方、続けて実施する次のプラズマ処理がない場合（ステップＳ３０：Ｎｏ）、処理を終了する。

このように、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、入熱量および熱抵抗を設定情報１０４ａとして記憶部１０４に記憶する。設定温度算出部１０２ｄは、記憶部１０４に記憶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。これにより、プラズマ処理装置１０は、ウエハＷの温度Ｔ_Wが目標温度Ｔａとなるまで時間を短縮できる。また、プラズマ処理装置１０は、予め予測されるウエハＷの目標温度となるヒーターＨＴの温度設定を行うため、プラズマ着火後のウエハＷの温度の誤差が小さくなり、プラズマ処理中のウエハＷの温度を目標温度により精度の良く制御できる。

設定温度算出部１０２ｄは、算出された当該設定温度が、パラメータ算出部１０２ｃにより算出された入熱量および熱抵抗から算出された設定温度から所定以上乖離しているか判定する。設定温度算出部１０２ｄは、所定以上乖離している場合、記憶部１０４に記憶された入熱量および熱抵抗を、パラメータ算出部１０２ｃにより算出された入熱量および熱抵抗に更新する。これにより、次に実施されるプラズマ処理においてもウエハＷの温度を目標温度により精度の高い制御できる。

以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者には明らかである。また、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

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。

また、上記の第２実施形態では、設定情報１０４ａに熱流束ｑ_ｐおよび熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａの初期値を１つ記憶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。熱流束ｑ_ｐおよび熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａはプラズマ処理を行う条件に依存することから、異なるプラズマ処理条件を用いるときは、予測される熱流束ｑ_ｐ、および、熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａも切り替える必要がある。そこで、記憶部１０４に熱流束ｑ_ｐおよび熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａと共に、依存性のあるプラズマ処理のパラメータに関連付けて保存しておく。例えば、熱抵抗Ｒ_ｔｈについての依存性のあるプラズマ処理のパラメータとしては、伝熱ガス圧、静電チャック１８への印加電圧、冷媒温度、静電チャック１８の表面状態などがある。熱流束ｑ_ｐについての依存性のあるプラズマ処理のパラメータとしては、高周波電力ＨＦＳ、高周波電力ＬＦＳ、処理容器１２内の圧力、ガス種などがある。設定温度算出部１０２ｄは、実施するプラズマ処理のプラズマ処理条件に対応した熱流束ｑ_ｐおよび熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａを記憶部１０４から読み出すようにしてもよい。

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、プラズマを用いており、温度によって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。

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 設定温度算出部
１０２ｅ アラート部
１０４ 記憶部
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

Claims (6)

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および被処理体と前記ヒーター間の熱抵抗をパラメータとし、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、前記入熱量および前記熱抵抗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および前記熱抵抗を用いて、被処理体が目標温度となる前記ヒーターの設定温度を算出する設定温度算出部と、
   を有するプラズマ処理装置。
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および前記熱抵抗を算出し、
   前記設定温度算出部は、前記ヒーターごとに、前記パラメータ算出部により算出された前記入熱量および前記熱抵抗を用いて、被処理体が目標温度となる前記設定温度を算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記計測部は、所定のサイクルで、前記未点火状態と、前記過渡状態での供給電力を計測し、
   前記パラメータ算出部は、前記所定のサイクルごとに、計測された未点火状態と過渡状態の供給電力を用いて、前記入熱量および前記熱抵抗をそれぞれ算出し、
   前記パラメータ算出部により算出される前記入熱量および前記熱抵抗の少なくとも一方の変化に基づき、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または２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記入熱量および前記熱抵抗を記憶する記憶部をさらに有し、
   前記設定温度算出部は、前記記憶部に記憶された前記入熱量および前記熱抵抗を用いて、被処理体が目標温度となる前記ヒーターの設定温度を算出し、当該設定温度が、前記パラメータ算出部により算出された前記入熱量および前記熱抵抗から算出された設定温度から所定以上乖離している場合、前記記憶部に記憶された前記入熱量および前記熱抵抗を、前記パラメータ算出部により算出された前記入熱量および前記熱抵抗に更新する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
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および被処理体と前記ヒーター間の熱抵抗をパラメータとし、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、前記入熱量および前記熱抵抗を算出し、
   算出された前記入熱量および前記熱抵抗を用いて、被処理体が目標温度となる前記ヒーターの設定温度を算出する
   処理を実行することを特徴とする温度制御方法。
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および被処理体と前記ヒーター間の熱抵抗をパラメータとし、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、前記入熱量および前記熱抵抗を算出し、
   算出された前記入熱量および前記熱抵抗を用いて、被処理体が目標温度となる前記ヒーターの設定温度を算出する
   処理を実行させることを特徴とする温度制御プログラム。

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