JP2020061353A - プラズマ処理装置、監視方法および監視プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】センサを配置することなく異常の発生を検出すること。【解決手段】プラズマ処理装置は、記憶部と、第２取得部と、監視部とを有する。記憶部は、載置台に載置されたウエハに対するプラズマ処理の処理条件が変化した場合の載置台の温度に関する値の変化を示した変化情報を記憶する。第２取得部は、載置台の温度に関する値を所定のサイクルで取得する。監視部は、変化情報に基づき、第２取得部により取得される載置台の温度に関する値の変化からプラズマ処理の処理条件の変化を監視する。【選択図】図３

Description

本開示は、プラズマ処理装置、監視方法および監視プログラムに関する。

特許文献１には、高周波電源から整合器を介して処理室に供給される高周波電力の整合器での入力電力の値と電力設定値との差を求め、整合器の入力電力の値が電力設定値になるように高周波電源の出力電力を制御する技術が提案されている。

特開２００８−２５１４６２号公報

本開示は、センサを配置することなく異常の発生を検出できる技術を提供する。

本開示の一態様によるプラズマ処理装置は、記憶部と、取得部と、監視部とを有する。記憶部は、載置台に載置された被処理体に対するプラズマ処理の処理条件が変化した場合の載置台の温度に関する値の変化を示した変化情報を記憶する。取得部は、載置台の温度に関する値を所定のサイクルで取得する。監視部は、変化情報に基づき、取得部により取得される載置台の温度に関する値の変化からプラズマ処理の処理条件の変化を監視する。

本開示によれば、センサを配置することなく異常の発生を検出できる。

図１は、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、実施形態に係る載置台を示す平面図である。 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、ウエハの温度とヒーター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８Ａは、上部電極、デポシールドの温度が変化した場合のヒーターからの発熱量の変化の一例を示した図である。 図８Ｂは、高周波電力ＨＦＳ、高周波電力ＬＦＳが変化した場合のヒーターからの発熱量の変化の一例を示した図である。 図８Ｃは、処理容器内の圧力が変化した場合のヒーターからの発熱量の変化の一例を示した図である。 図８Ｄは、伝熱ガスの圧力、ウエハＷの裏面膜厚が変化した場合の熱抵抗の変化の一例を示した図である。 図９は、実施形態に係る生成処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図１０は、実施形態に係る監視処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図１１Ａは、他の実施形態に係る載置台を示す平面図である。 図１１Ｂは、他の実施形態に係る載置台を示す平面図である。 図１１Ｃは、他の実施形態に係る載置台を示す平面図である。

以下、図面を参照して本願の開示するプラズマ処理装置、監視方法および監視プログラムの実施形態について詳細に説明する。本開示においては、プラズマ処理装置の具体例として、プラズマエッチングを行う装置を例にとり詳細に説明する。なお、本実施形態により、開示するプラズマ処理装置、監視方法および監視プログラムが限定されるものではない。

ところで、例えば、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センサでプラズマの状態を検出し、プラズマの状態の変化から異常の発生を検出するものがある。しかし、プラズマ処理装置は、処理容器内にセンサを配置すると、製造コストが上昇する。また、プラズマ処理装置は、処理容器内にセンサを配置すると、センサが特異点となり、特異点の周囲でプラズマ処理の均一性が低下する。そこで、プラズマ処理装置では、センサを配置することなく異常の発生を検出することが期待されている。

［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を概略的に示す図である。図１には、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。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を有する。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、主部が、例えばアルミニウムといった導電性の金属により構成されている。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。

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する。

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する。

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が設けられている。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。

また、静電チャック１８上のウエハＷの周囲には、フォーカスリングＦＲが配置される。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いる。例えば、フォーカスリングＦＲは、シリコン、または石英により構成される。

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。

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と対向配置されている。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と電極支持体３６とを有する。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が形成されている。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により構成されている。上部電極３０は、温度の制御が可能とされている。例えば、上部電極３０は、不図示のヒーターなどの温調機構が設けられ、温度の制御が可能とされている。

電極支持体３６は、電極板３４を着脱自在に支持する。電極支持体３６は、例えばアルミニウムといった導電性材料により構成されている。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。電極支持体３６には、ガス吐出孔３４ａに連通する複数のガス通流孔３６ｂがガス拡散室３６ａから下方に延びている。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が形成されている。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する。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する。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する。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をさらに有する。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ている。デポシールド４６は、温度の制御が可能とされている。例えば、デポシールド４６は、不図示のヒーターなどの温調機構が設けられ、温度の制御が可能とされている。

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ている。処理容器１２は、排気プレート４８の下方に排気口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する。排気装置５０は、プラズマ処理を実施する際、処理容器１２内を所望の真空度まで減圧する。また、処理容器１２の側壁には、ウエハＷの搬入出口１２ｇが設けられている。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。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、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、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を有する。静電チャック１８は、セラミックで形成され、上面が、ウエハＷおよびフォーカスリングＦＲを載置する載置領域１８ａとされている。載置領域１８ａは、平面視において略円形の領域とされている。図１に示すように、静電チャック１８は、ウエハＷが配置される領域に静電吸着用の電極Ｅ１が設けられている。電極Ｅ１は、スイッチＳＷ１を介して直流電源２２に接続されている。

また、図１に示すように、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。載置領域１８ａは、複数の分割領域７５に分割され、それぞれの分割領域７５にヒーターＨＴが設けられている。例えば、載置領域１８ａは、図２に示すように、中央の円状の分割領域７５ａ（センター部）及び３つの環状の分割領域７５ｂ〜７５ｄ（ミドル部、エッジ部、フォーカスリング部）に分割されている。分割領域７５ａ〜７５ｄには、それぞれヒーターＨＴが設けられている。分割領域７５ａ〜７５ｃには、ウエハＷが配置される。分割領域７５ｄには、フォーカスリングＦＲが配置される。本実施形態では、載置台１６の面内を４つの分割領域７５ａ〜７５ｄに分けて温度制御する場合を例に説明するが、分割領域７５の数は４つに限らず、２つ又は３つでもあってもよく、５つ以上でもあってもよい。

ヒーターＨＴは、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７５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、温度上昇に応じて電気抵抗が増大する性質を利用して、温度を検出する素子であってもよい。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７５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７５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、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７５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が格納されている。また、記憶部１０４には、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、制御プログラムやレシピ、パラメータは、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）に記憶されていてもよい。また、制御プログラムやレシピ、パラメータは、他の装置に記憶され、例えば専用回線を介してオンラインで読み出して利用されてもよい。

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、第１取得部１０２ｂと、第２取得部１０２ｃと、設定温度算出部１０２ｄと、監視部１０２ｅと、アラート部１０２ｆと、補正部１０２ｇの機能を有する。なお、本実施形態では、プロセスコントローラ１０２が、各種の処理部として機能する場合を例に説明するが、これに限定されるものではない。例えば、ヒーター制御部１０２ａ、第１取得部１０２ｂ、第２取得部１０２ｃ、設定温度算出部１０２ｄ、監視部１０２ｅ、アラート部１０２ｆ、補正部１０２ｇ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７５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を有する。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。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。

プラズマ処理装置１０では、上部電極３０やデポシールド４６などの処理容器１２の内部パーツの温度の制御している場合、内部パーツから輻射熱が発生する。例えば、上部電極３０やデポシールド４６の温度をデポの付着を抑制するために高温に制御している場合、ウエハＷには、上部電極３０やデポシールド４６から輻射熱が入熱する。図４では、上部電極３０やデポシールド４６からウエハＷへの輻射熱ｑ_ｒとして示している。

また、プラズマ処理を行っている場合、ウエハＷは、プラズマから入熱する。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。ウエハＷは、プラズマからの熱流束ｑ_ｐの入熱や輻射熱ｑ_ｒの入熱により、温度が上昇する。

輻射熱による入熱は、処理容器１２の内部パーツの温度の温度に比例する。例えば、輻射熱による入熱は、上部電極３０やデポシールド４６の温度に比例する。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１６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１６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。これらの成分も高周波電源のパワーや処理容器１２内の圧力に依存する。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（分割領域７５）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、熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａは、静電チャック１８の表面状態、ウエハＷの保持で直流電源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の位置において、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、輻射熱ｑ_ｒの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。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。ウエハＷには、輻射熱により「１」の熱量が伝わる。ウエハＷや静電チャック１８の温度が略一定に安定した状態である場合、ウエハＷに伝わった熱は、静電チャック１８にそのまま伝わる。ウエハＷに入熱した「１」の熱量は、静電チャック１８を介して、ヒーターＨＴに入熱する。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には、ヒーター電源ＨＰからヒータパワーＰ_ｈにより「９９」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には、静電チャック１８を介して、プラズマからも入熱する。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。また、ウエハＷには、輻射熱により「１」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、ウエハＷに伝わった「８１」の熱量のうち、「６１」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「６１」の熱量のうち、「４１」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「５９」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。また、ウエハＷには、輻射熱により「１」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「８１」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「８１」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「１９」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。

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ｑ_sus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。

図６は、ウエハの温度とヒーター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。また、輻射熱の入熱は、影響が小さいため、省略している。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は、以下の式（２）のように表せる。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は、以下の式（３）のように表せる。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（４）のように表せる。熱流束ｑ_ｐおよび熱抵抗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、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ＨＴ設けられた分割領域７５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。

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およびウエハＷの厚さｚ_ｗは、ウエハＷの実際の構成からそれぞれ予め定まる。ヒーターＨＴの面積Ａ、静電チャック１８を構成するセラミックの密度ρ_ｃ、および、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は、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。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も、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）に示すように、求めたヒータパワーＰ_ｈ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を求めることができる。また、式（３）に示すように、求めたヒータパワーＰ_ｈ０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。

なお、図５Ｂの定常状態は、図５Ａに示す未点火状態から、プラズマからウエハＷへの入熱分が、そのままヒーターＨＴに入熱として増加している。このため、プラズマからウエハＷへの入熱量は、図６の期間Ｔ１に示した未点火状態の供給電力と期間Ｔ３に示した定常状態の供給電力の値の差から算出してもよい。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は、以下の（１２）式のように、プラズマからの熱流束がないとき（未点火状態）のヒータパワーＰ_ｈ０と期間Ｔ３に示した定常状態のヒータパワーＰ_ｈとの差を単位面積当たりに換算した値から算出できる。また、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は、以下の（１２）式のように、プラズマからの熱流束がないとき（未点火状態）のヒータパワーＰ_ｈ０から求められる単位面積当たりのヒーターＨＴからの発熱量ｑ_ｈ０と期間Ｔ３に示した定常状態のヒータパワーＰ_ｈから求められる単位面積当たりのヒーターＨＴからの発熱量ｑ_ｈとの差から算出できる。

ｑ_ｐ＝（Ｐ_ｈ０−Ｐ_ｈ）／Ａ＝ｑ_ｈ０−ｑ_ｈ （１２）

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、熱流束ｑ_ｐ、および、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（１３）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（１３）から算出できる。

経過時間ｔが、式（１０）、（１１）に示した時定数τ_１、τ_２より十分に長い場合、式（１３）は、以下の式（１４）のように省略できる。すなわち、図６の期間Ｔ３である定常状態に移行した後のウエハ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（１３）は、式（１４）のように表せる。

例えば、式（１４）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。

ところで、プラズマ処理装置１０は、異常や故障の発生や経時変化などにより、プラズマ処理の処理条件が変化する場合がある。例えば、プラズマ処理装置１０は、異常や故障の発生や経時変化などにより、処理容器１２内の圧力や、プラズマ処理で印加される電力などが変化する場合がある。このようなプラズマ処理の処理条件は、第１の高周波電源ＨＦＳからの高周波電力ＨＦＳのパワー、第２の高周波電源ＬＦＳからの高周波電力ＬＦＳのパワーが挙げられる。また、このようなプラズマ処理の処理条件は、処理容器１２内の圧力、載置台１６の表面粗さ、伝熱ガスの圧力、ウエハＷの裏面膜厚、ウエハＷのそり、上部電極３０の温度、デポシールド４６の温度が挙げられる。なお、このようなプラズマ処理の処理条件は、これらに限定されるものではなく、異常や故障の発生や経時変化などで変化するものであれば何れであってもよい。

プラズマ処理装置１０では、プラズマ処理の処理条件が変化した場合、プラズマからの入熱量や輻射熱による入熱量、ウエハＷと静電チャック１８の表面間の熱抵抗などが変化し、載置台１６の温度に関する値が変化する。この載置台１６の温度に関する値としては、例えば、未点火状態で載置台１６の温度を所定の温度に維持するためのヒーターＨＴでの発熱量、ウエハＷと載置台１６との間の熱抵抗、点火状態でプラズマから載置台１６に流入する入熱量が挙げられる。なお、載置台１６の温度に関する値は、これらに限定されるものではなく、載置台１６の温度に関する値であって、プラズマ処理の処理条件の変化によって変化が発生するものであれば何れであってもよい。

例えば、プラズマ処理装置１０は、上部電極３０の温度や、デポシールド４６の温度が変化した場合、ウエハＷへの輻射熱の入熱量が変わる。これにより、未点火状態で各ヒーターＨＴに供給されるヒータパワーＰ_ｈ０が変化し、単位面積当たりのヒーターＨＴからの発熱量ｑ_ｈ０が変化する。発熱量ｑ_ｈ０は、ヒータパワーＰ_ｈ０をヒーターＨＴごとの面積で除算することによって求められる。図８Ａは、上部電極、デポシールドの温度が変化した場合のヒーターからの発熱量の変化の一例を示した図である。図８Ａには、プラズマ未点火状態でセンター部（Center）、ミドル部（Middle）、エッジ部（Edge）、フォーカスリング部（Ｆ／Ｒ）の各分割領域７５に設けられたヒーターＨＴに供給されるヒータパワーＰ_ｈ０によるヒーターＨＴからの発熱量ｑ_ｈ０の変化が示されている。実線は、上部電極３０の温度を４０℃から１２０℃に変化させた場合のヒーターＨＴからの発熱量ｑ_ｈ０の変化を示している。破線は、デポシールド４６の温度を４０℃から１２０℃に変化させた場合のヒーターＨＴからの発熱量ｑ_ｈ０の変化を示している。このように、上部電極３０の温度や、デポシールド４６の温度が上昇した場合、ウエハＷへの輻射熱の入熱量が増加するため、ヒーターＨＴからの発熱量ｑ_ｈ０が低下する。また、実線と破線に示すように、上部電極３０とデポシールド４６では、温度が変化した場合の各分割領域７５に温度の変化に違いがある。例えば、上部電極３０からの輻射熱は、載置台１６の上部から入熱する。このため、上部電極３０の温度が変化した場合、センター部、ミドル部など載置台１６の面内を中央付近の領域ほどヒーターＨＴからの発熱量ｑ_ｈ０が大きく変化する。一方、デポシールド４６からの輻射熱は載置台１６の側面から入熱する。このため、デポシールド４６の温度が変化した場合、エッジ部、フォーカスリング部など載置台１６の面内を周辺付近の領域ほどヒーターＨＴからの発熱量ｑ_ｈ０が大きく変化する。よって、各分割領域７５のヒーターＨＴからの発熱量ｑ_ｈ０の変化パターンから上部電極３０とデポシールド４６のどちらの温度が変化したかを特定できる。

また、例えば、プラズマ処理装置１０は、第１の高周波電源ＨＦＳからの高周波電力ＨＦＳのパワーや、第２の高周波電源ＬＦＳからの高周波電力ＬＦＳのパワーが変化した場合、プラズマからの入熱量が変わる。これにより、プラズマを点火した定常状態で各ヒーターＨＴに供給されるヒータパワーＰ_ｈが変化し、単位面積当たりのヒーターＨＴからの発熱量ｑ_ｈが変化する。発熱量ｑ_ｈは、ヒータパワーＰ_ｈをヒーターＨＴごとの面積で除算することによって求められる。図８Ｂは、高周波電力ＨＦＳ、高周波電力ＬＦＳが変化した場合のヒーターからの発熱量の変化の一例を示した図である。図８Ｂには、プラズマを点火した定常状態でセンター部（Center）、ミドル部（Middle）、エッジ部（Edge）、フォーカスリング部（Ｆ／Ｒ）の各分割領域７５に設けられたヒーターＨＴに供給されるヒータパワーＰ_ｈによるヒーターＨＴからの発熱量ｑ_ｈの変化が示されている。実線は、高周波電力ＨＦＳのパワーを５００Ｗから１０００Ｗに変化させた場合のヒーターＨＴからの発熱量ｑ_ｈの変化を示している。破線は、高周波電力ＬＦＳのパワーを５００Ｗから１０００Ｗに変化させた場合のヒーターＨＴからの発熱量ｑ_ｈの変化を示している。このように、高周波電力ＨＦＳのパワーや、高周波電力ＬＦＳのパワーが上昇した場合、プラズマからの入熱量が増加するため、ヒーターＨＴからの発熱量ｑ_ｈが低下する。また、実線と破線に示すように、高周波電力ＨＦＳと高周波電力ＬＦＳではパワーの変化による各分割領域７５に温度には違いがある。例えば、高周波電力ＨＦＳのパワーが変化した場合、フォーカスリング部など載置台１６の面内を周辺付近の領域でヒーターＨＴからの発熱量ｑ_ｈが大きく変化する。一方、高周波電力ＬＦＳが変化した場合、エッジ部など載置台１６の面内の中央付近とフォーカスリング部など載置台１６の面内を周辺付近の領域のヒーターＨＴからの発熱量ｑ_ｈが大きく変化する。よって、各分割領域７５のヒーターＨＴからの発熱量ｑ_ｈの変化パターンから高周波電力ＨＦＳと高周波電力ＬＦＳのどちらのパワーが変化したかを特定できる。

また、例えば、プラズマ処理装置１０は、処理容器１２内の圧力が変化した場合、プラズマからの入熱量が変わる。これにより、プラズマを点火した定常状態で各ヒーターＨＴに供給されるヒータパワーＰ_ｈが変化し、単位面積当たりのヒーターＨＴからの発熱量ｑ_ｈが変化する。発熱量ｑ_ｈは、ヒータパワーＰ_ｈをヒーターＨＴごとの面積で除算することによって求められる。図８Ｃは、処理容器内の圧力が変化した場合のヒーターからの発熱量の変化の一例を示した図である。図８Ｃには、プラズマを点火した定常状態でセンター部（Center）、ミドル部（Middle）、エッジ部（Edge）、フォーカスリング部（Ｆ／Ｒ）の各分割領域７５に設けられたヒーターＨＴに供給されるヒーターＨＴからの発熱量ｑ_ｈの変化が示されている。実線は、処理容器１２内の圧力を３０ｍＴｏｒｒから５０ｍＴｏｒｒに変化させた場合のヒーターＨＴからの発熱量ｑ_ｈの変化を示している。このように、処理容器１２内の圧力が増加した場合、プラズマからの入熱量が低下するため、ヒーターＨＴからの発熱量ｑ_ｈが増加する。また、処理容器１２内の圧力が増加した場合、フォーカスリング部など載置台１６の面内を周辺付近の領域のヒーターＨＴからの発熱量ｑ_ｈが大きく変化する。よって、各分割領域７５のヒーターＨＴからの発熱量ｑ_ｈの変化パターンから処理容器１２内の圧力が変化したかを特定できる。

また、例えば、プラズマ処理装置１０は、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が変化した場合、ウエハＷと静電チャック１８の表面間の熱抵抗が変化する。また、プラズマ処理装置１０は、ウエハＷの裏面膜厚が変化した場合、ウエハＷと静電チャック１８の表面間の熱抵抗が変化する。図８Ｄは、伝熱ガスの圧力、ウエハＷの裏面膜厚が変化した場合の熱抵抗の変化の一例を示した図である。図８Ｄには、センター部（Center）、ミドル部（Middle）、エッジ部（Edge）、フォーカスリング部（Ｆ／Ｒ）の各分割領域７５の熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａの変化が示されている。実線は、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を１０Ｔｏｒｒから３０Ｔｏｒｒに変化させた場合の熱抵抗の変化を示している。破線は、ウエハＷの裏面のＳｉＯ_２層の膜厚を０ｎｍから１０００ｎｍに変化させた場合の熱抵抗の変化を示している。このように、伝熱ガスの圧力やウエハＷの裏面の膜厚が上昇した場合、熱抵抗が変化してプラズマからの入熱量が変化する。また、実線と破線に示すように、伝熱ガスの圧力とウエハＷの裏面の膜厚では熱抵抗の変化に違いがある。例えば、伝熱ガスの圧力が変化した場合、センター部などウエハＷの中央付近の領域の熱抵抗が大きく変化する。一方、ウエハＷの裏面の膜厚が変化した場合、ウエハＷの領域全体で熱抵抗が大きく変化する。よって、各分割領域７５の熱抵抗の変化パターンから伝熱ガスの圧力やウエハＷの裏面の膜厚が変化したかを特定できる。

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７５ごとに、目標とするウエハＷの温度が、当該分割領域７５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７５の温度を、分割領域７５ごとに、当該分割領域７５の設定温度と比較する。ヒーター制御部１０２ａは、比較結果を用いて、設定温度に対して温度が低い分割領域７５、および、設定温度に対して温度が高い分割領域７５を特定する。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７５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７５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。

第１取得部１０２ｂは、プラズマ処理の処理条件が変化した場合の載置台１６の温度に関する値の変化を示した変化情報１０４ａを取得する。

最初に、第１取得部１０２ｂは、ウエハＷを載置台１６に配置し、プラズマ処理の処理条件とされた処理パラメータを標準条件として、プラズマ処理を実施して、載置台１６の温度に関する値を取得する。標準条件は、例えば、半導体を生産する生産プロセスでウエハＷに対して実際のプラズマ処理を実施する処理条件とする。第１取得部１０２ｂは、処理条件を標準条件として、プラズマ処理を実施する。

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。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。

第１取得部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た状態で、プラズマ処理を実施して、載置台１６の温度に関する値を取得する。例えば、第１取得部１０２ｂは、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、第１取得部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。また、第１取得部１０２ｂは、プラズマを点火した後、各ヒーターＨＴへの供給電力の低下なくなって安定した定常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。過渡状態および定常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を含むことが好ましい。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、第１取得部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、過渡状態および定常状態での各ヒーターＨＴへの供給電力が多数計測される。

第１取得部１０２ｂは、所定のサイクルで、未点火状態、過渡状態および定常状態の各ヒーターＨＴへの供給電力を計測する。

第１取得部１０２ｂは、ヒーターＨＴごとに、未点火状態で温度を所定の温度に維持するためのヒーターＨＴでの発熱量を算出する。例えば、第１取得部１０２ｂは、ヒーターＨＴごとに、未点火状態でのヒーターＨＴへの供給電力から、未点火状態のヒータパワーＰ_ｈ０を算出する。

また、第１取得部１０２ｂは、ヒーターＨＴごとに、ウエハＷと載置台１６との間の熱抵抗、点火状態でプラズマから載置台１６に流入する入熱量を算出する。例えば、第１取得部１０２ｂ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。

例えば、第１取得部１０２ｂ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、第１取得部１０２ｂ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。第１取得部１０２ｂは、求めたヒータパワーＰ_ｈ０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を求める。また、第１取得部１０２ｂは、求めたヒータパワーＰ_ｈ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、第１取得部１０２ｂ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ごとの発熱量ｑ_ｈおよび発熱量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。

なお、第１取得部１０２ｂは、未点火状態の供給電力と定常状態の供給電力の差からプラズマからウエハＷへの入熱量を算出してもよい。例えば、第１取得部１０２ｂは、（１２）式を用いて、未点火状態のヒータパワーＰ_ｈ０と定常状態のヒータパワーＰ_ｈとの差をヒーターＨＴごとの面積で除算することから熱流束ｑ_ｐを算出してもよい。

次に、第１取得部１０２ｂは、プラズマ処理の処理条件とされた処理パラメータを変化させる。例えば、第１取得部１０２ｂは、処理パラメータとして、高周波電力ＨＦＳのパワー、高周波電力ＬＦＳのパワー、伝熱ガスの圧力、ウエハＷの裏面膜厚、上部電極３０の温度、デポシールド４６の温度の何れかを変化させる。なお、処理パラメータは、１つずつ変化させることが好ましいが、複数同時に変化させてもよい。

第１取得部１０２ｂは、載置台１６に新たなウエハＷを配置し、変化させた処理条件でプラズマ処理を実施して、載置台１６の温度に関する値を取得する。例えば、第１取得部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、プラズマ処理の未点火状態、過渡状態および定常状態での各ヒーターＨＴへの供給電力を計測する。

第１取得部１０２ｂは、ヒーターＨＴごとに、未点火状態でのヒーターＨＴへの供給電力から、未点火状態で温度を所定の温度に維持するためのヒーターＨＴでの発熱量として、未点火状態のヒータパワーＰ_ｈ０を算出する。また、第１取得部１０２ｂは、上述の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、ヒーターＨＴごとにウエハＷへの入熱量および熱抵抗を算出する。なお、第１取得部１０２ｂは、未点火状態の供給電力と定常状態の供給電力の差からプラズマからウエハＷへの入熱量を算出してもよい。

第１取得部１０２ｂは、プラズマ処理の処理条件とされた処理パラメータをそれぞれ所定の範囲で変化させ、載置台１６の温度に関する値を取得する。例えば、第１取得部１０２ｂは、プラズマ処理の処理条件とされた処理パラメータをそれぞれ所定の範囲で変化させ、ヒータパワーＰ_ｈ０、熱流束ｑ_ｐ、および、熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａを算出する。そして、第１取得部１０２ｂは、プラズマ処理の処理条件が変化した場合の載置台１６の温度に関する値の変化を示した変化情報１０４ａを生成する。例えば、第１取得部１０２ｂは、プラズマ処理の処理条件とされた変化させた処理パラメータごとに、各分割領域７５の載置台１６の温度に関する値の変化パターンを記録した変化情報１０４ａを生成する。例えば、第１取得部１０２ｂは、高周波電力ＨＦＳのパワー、高周波電力ＬＦＳのパワー、伝熱ガスの圧力、ウエハＷの裏面膜厚、上部電極３０の温度、デポシールド４６の温度が変化した場合の各分割領域７５のヒータパワーＰ_ｈ０、熱流束ｑ_ｐ、および、熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａの変化を示した変化パターンを記録した変化情報１０４ａを生成する。変化情報１０４ａは、処理条件ごとに、ヒータパワーＰ_ｈ０、熱流束ｑ_ｐ、および、熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａを記憶させたものとしてもよい。また、変化情報１０４ａは、何れの処理条件でのヒータパワーＰ_ｈ０、熱流束ｑ_ｐ、および、熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａを基準として、基準との処理条件、ヒータパワーＰ_ｈ０、熱流束ｑ_ｐ、および、熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａの差を記憶したものとしてもよい。第１取得部１０２ｂは、生成した変化情報１０４ａを記憶部１０４に記憶させる。

これにより、記憶部１０４には、変化情報１０４ａが記憶される。なお、本実施形態では、第１取得部１０２ｂが処理条件を変えたプラズマ処理を実施して変化情報１０４ａを取得する場合を例に説明するが、これに限定されるものではない。記憶部１０４には、事前に準備された変化情報１０４ａや他の装置で生成された変化情報１０４ａが記憶されてもよい。

ところで、上述したように、プラズマ処理装置１０は、異常や故障の発生や経時変化などにより、プラズマ処理の処理条件が変化する場合がある。そこで、実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、半導体を生産する生産プロセスでウエハＷにプラズマ処理を行う際、記憶部１０４に記憶された変化情報１０４ａに基づいて、プラズマ処理の処理条件の変化を監視する。

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。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。

第２取得部１０２ｃ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、プラズマ処理を実施して、載置台１６の温度に関する値を取得する。例えば、第２取得部１０２ｃは、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、第２取得部１０２ｃ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。また、第２取得部１０２ｃは、プラズマを点火した後、各ヒーターＨＴへの供給電力の低下なくなって安定した定常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。過渡状態および定常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を含むことが好ましい。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、第２取得部１０２ｃ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、過渡状態および定常状態での各ヒーターＨＴへの供給電力が多数計測される。

第２取得部１０２ｃは、所定のサイクルで、未点火状態と、過渡状態と、定常状態の各ヒーターＨＴへの供給電力を計測する。例えば、第２取得部１０２ｃ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、過渡状態と、定常状態の各ヒーターＨＴへの供給電力を計測する。なお、例えば、第２取得部１０２ｃは、プラズマ処理ごとに、未点火状態と、過渡状態と、定常状態の各ヒーターＨＴへの供給電力を計測してもよい。

第２取得部１０２ｃは、ヒーターＨＴごとに、未点火状態で温度を所定の温度に維持するためのヒーターＨＴでの発熱量を算出する。例えば、第２取得部１０２ｃは、ヒーターＨＴごとに、未点火状態でのヒーターＨＴへの供給電力から、未点火状態のヒータパワーＰ_ｈ０を算出する。

また、第２取得部１０２ｃは、ヒーターＨＴごとに、ウエハＷと載置台１６との間の熱抵抗、点火状態でプラズマから載置台１６に流入する入熱量を算出する。例えば、第２取得部１０２ｃは、ヒーターＨＴごとに、上述の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、入熱量および熱抵抗を算出する。

例えば、第２取得部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、第２取得部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。第２取得部１０２ｃは、求めたヒータパワーＰ_ｈ０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を求める。また、第２取得部１０２ｃは、求めたヒータパワーＰ_ｈ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、第２取得部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ごとの発熱量ｑ_ｈおよび発熱量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。

なお、第２取得部１０２ｃは、未点火状態の供給電力と定常状態の供給電力の差からプラズマからウエハＷへの入熱量を算出してもよい。例えば、第１取得部１０２ｂは、（１２）式を用いて、未点火状態のヒータパワーＰ_ｈ０と定常状態のヒータパワーＰ_ｈとの差をヒーターＨＴごとの面積で除算することから熱流束ｑ_ｐを算出してもよい。

第２取得部１０２ｃは、所定のサイクルで、未点火状態のヒータパワーＰ_ｈ０、熱流束ｑ_ｐ、および、熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａを算出する。例えば、第２取得部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と定常状態の供給電力を用いて、未点火状態のヒータパワーＰ_ｈ０、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）、（１３）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（１３）からヒーター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、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、ヒーターＨＴの温度Ｔ_ｈは、式（１４）から求めてもよい。

なお、設定温度算出部１０２ｄは、式（１３）から現在のヒーターＨＴの温度Ｔ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Ｔ_ｈ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、上述したように、プラズマ処理装置１０は、異常や故障の発生や経時変化などにより、プラズマ処理の処理条件が変化する場合がある。

そこで、監視部１０２ｅは、変化情報１０４ａに基づき、第２取得部により取得される載置台１６の温度に関する値の変化からプラズマ処理の処理条件の変化を監視する。例えば、監視部１０２ｅは、所定のサイクルで、第２取得部により算出される各ヒーターＨＴの未点火状態のヒータパワーＰ_ｈ０、熱流束ｑ_ｐ、および、熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａを記憶する。そして、監視部１０２ｅは、各ヒーターＨＴのヒータパワーＰ_ｈ０、熱流束ｑ_ｐ、および、熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａに、変化情報１０４ａに記憶された何れかの変化パターンの変化が発生したかを監視する。例えば、監視部１０２ｅは、最初のウエハＷと直近のウエハＷでそれぞれ算出された各ヒーターＨＴのヒータパワーＰ_ｈ０、熱流束ｑ_ｐ、および、熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａを比較する。そして、監視部１０２ｅは、最初のウエハＷと直近のウエハＷとのヒーターＨＴごとのヒータパワーＰ_ｈ０、熱流束ｑ_ｐ、および、熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａの変化を求める。監視部１０２ｅは、ヒーターＨＴごとのヒータパワーＰ_ｈ０、熱流束ｑ_ｐ、および、熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａの変化が、変化情報１０４ａに記憶された何れかの変化パターンの変化に該当するか判定する。例えば、監視部１０２ｅは、ヒーターＨＴごとのヒータパワーＰ_ｈ０、熱流束ｑ_ｐ、および、熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａの何れかに所定の許容値以上の変化が発生したか判定する。監視部１０２ｅは、所定の許容値以上の変化が発生している場合、ヒーターＨＴごとのヒータパワーＰ_ｈ０、熱流束ｑ_ｐ、および、熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａの変化パターンを、変化情報１０４ａに記憶された変化パターンと比較して、所定以上類似する変化パターンを特定する。例えば、監視部１０２ｅは、比較の結果、ヒータパワーＰ_ｈ０、熱流束ｑ_ｐ、および、熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａの何れかで、各分割領域７５の差がそれぞれ許容値以内の変化パターンを特定する。なお、監視部１０２ｅは、変化パターンを複数特定してもよい。また、監視部１０２ｅは、変化パターンが複数特定された場合、差の最も小さい変化パターンを１つ特定してもよい。監視部１０２ｅは、特定した変化パターンで変化させていた処理パラメータを、変化したプラズマ処理の処理条件と特定する。

アラート部１０２ｆは、監視部１０２ｅの監視の結果、プラズマ処理の処理条件に所定以上の変化が検出された場合、アラートを行う。例えば、アラート部１０２ｆは、監視部１０２ｅの監視の結果、ヒーターＨＴごとのヒータパワーＰ_ｈ０、熱流束ｑ_ｐ、および、熱抵抗Ｒ_ｔｈ・Ａの何れかに所定の許容値以上の変化が発生している場合、アラートを行う。また、アラート部１０２ｆは、監視部１０２ｅにより特定された処理パラメータを変化したプラズマ処理の処理条件として報知するアラートを行う。アラート部１０２ｆは、変化パターンが複数特定された場合、それぞれの変化パターンで変化させていた処理パラメータを変化したプラズマ処理の処理条件として報知するアラートを行う。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１０２ｆ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、異常や故障の発生や経時変化などにより、プラズマ処理の処理条件が変化した場合、異常の発生を報知できる。また、プラズマ処理装置１０は、異常となった処理パラメータを報知できる。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、異常や故障の発生や経時変化の発生を知ることができる。また、工程管理者やプラズマ処理装置１０の管理者は、報知された処理パラメータからメンテナンスすべきパーツを推定でき、プラズマ処理装置１０を早期に回復させることができる。

補正部１０２ｇは、監視部１０２ｅの監視の結果、プラズマ処理の処理条件に所定以上の変化が検出された場合、検出された処理条件の変化を打ち消すようにプラズマ処理の処理条件を補正する。例えば、補正部１０２ｇは、監視部１０２ｅにより特定された処理パラメータの値を変化した分だけ補正する。

これにより、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、異常や故障の発生や経時変化などにより、プラズマ処理の処理条件が変化した場合、変化した処理条件を元の状態に自動で補正できる。

［処理の流れ］
次に、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０が実施する処理の流れについて説明する。最初に、プラズマ処理装置１０が変化情報１０４ａを生成する生成処理の流れについて説明する。図９は、実施形態に係る生成処理の流れの一例を示すフローチャートである。この生成処理は、所定のタイミング、例えば、ユーザインターフェース１０３で生成処理の開始を指示する所定操作が行われた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）。

第１取得部１０２ｂは、プラズマ処理の処理条件とされた処理パラメータを標準条件としてプラズマ処理を実施して、載置台１６の温度に関する値を取得する（ステップＳ１１）。

第１取得部１０２ｂは、処理パラメータをそれぞれ所定の範囲で変化させた全ての処理条件でプラズマ処理を実施したか否かを判定する（ステップＳ１２）。全ての処理条件でプラズマ処理を実施した場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、後述するステップＳ１５へ移行する。

一方、全ての処理条件でプラズマ処理を実施していない場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、第１取得部１０２ｂは、まだ未実施の処理条件に処理条件を変更する（ステップＳ１３）。第１取得部１０２ｂは、変更した処理条件でプラズマ処理を実施して、載置台１６の温度に関する値を取得し（ステップＳ１４）、上述のステップＳ１２へ移行する。

第１取得部１０２ｂは、取得した各処理条件での載置台１６の温度に関する値から処理条件が変化した場合の載置台１６の温度に関する値の変化を示した変化情報１０４ａを生成する（ステップＳ１５）。第１取得部１０２ｂは、生成した変化情報１０４ａを記憶部１０４に格納して（ステップＳ１６）、処理を終了する。

次に、プラズマ処理装置１０が異常の発生を監視する監視処理の流れについて説明する。図１０は、実施形態に係る監視処理の流れの一例を示すフローチャートである。この監視処理は、所定のタイミング、例えば、半導体を生産する生産プロセスの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Ｓ２０）。

第２取得部１０２ｃは、プラズマ処理の際に、所定のサイクルで、載置台１６の温度に関する値を取得する（ステップＳ２１）。

監視部１０２ｅは、変化情報１０４ａに基づき、第２取得部により取得される載置台１６の温度に関する値の変化からプラズマ処理の処理条件の変化を監視する（ステップＳ２２）。

アラート部１０２ｆは、監視部１０２ｅの監視の結果、プラズマ処理の処理条件に所定以上の変化が検出されたか否かを判定する（ステップＳ２３）。変化が検出されない場合（ステップＳ２３：Ｎｏ）、後述するステップＳ２６へ移行する。

一方、変化が検出された場合（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、アラート部１０２ｆは、アラートを行う（ステップＳ２４）。補正部１０２ｇは、検出された処理条件の変化を打ち消すようにプラズマ処理の処理条件を補正する（ステップＳ２５）。

監視部１０２ｅは、生産プロセスのプラズマ処理が全て完了したか否かを判定する（ステップＳ２６）。生産プロセスのプラズマ処理が全て完了してない場合（ステップＳ２６：Ｎｏ）、上述のステップＳ２１へ移行する。

一方、生産プロセスのプラズマ処理が全て完了した場合（ステップＳ２６：Ｙｅｓ）、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、記憶部１０４と、第２取得部１０２ｃと、監視部１０２ｅとを有する。記憶部１０４は、載置台１６に載置されたウエハＷに対するプラズマ処理の処理条件が変化した場合の載置台１６の温度に関する値の変化を示した変化情報１０４ａを記憶する。第２取得部１０２ｃは、載置台１６の温度に関する値を所定のサイクルで取得する。監視部１０２ｅは、変化情報１０４ａに基づき、第２取得部１０２ｃにより取得される載置台１６の温度に関する値の変化からプラズマ処理の処理条件の変化を監視する。これにより、プラズマ処理装置１０は、センサを配置することなく異常の発生を検出できる。

また、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、載置台１６に、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。載置台の温度に関する値は、未点火状態で載置台１６の温度を所定の温度に維持するためのヒーターＨＴでの発熱量、ウエハＷと載置台１６との間の熱抵抗、および、点火状態でプラズマから載置台１６に流入する入熱量の少なくとも１つとされている。これにより、プラズマ処理装置１０は、センサを配置することなく異常の発生を検出できる。

また、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。載置台１６の温度に関する値は、未点火状態で載置台１６の温度を所定の温度に維持するためのヒーターＨＴでの発熱量、ウエハＷと載置台１６との間の熱抵抗、および、点火状態でプラズマから載置台１６に流入する入熱量の少なくとも１つとされている。これにより、プラズマ処理装置１０は、センサを配置することなく異常の発生を検出できる。

また、第２取得部１０２ｃは、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た状態で、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。そして、第２取得部１０２ｃは、プラズマから載置台１６に流入する入熱量およびウエハＷと載置台１６との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。これにより、プラズマ処理装置１０は、センサを配置することなく入熱量および熱抵抗を取得できる。

また、第２取得部１０２ｃは、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た状態で、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ヒーターＨＴへの供給電力が安定した定常状態での供給電力を計測する。第２取得部１０２ｃは、計測された未点火状態と定常状態の供給電力の差から入熱量を算出する。これにより、プラズマ処理装置１０は、センサを配置することなく入熱量を取得できる。

また、第２取得部１０２ｃは、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た状態で、プラズマを点火して無い未点火状態の供給電力を計測する。そして、第２取得部１０２ｃは、計測された未点火状態の供給電力から未点火状態で載置台１６の温度を所定の温度に維持するためのヒーターＨＴでの発熱量を算出する。これにより、プラズマ処理装置１０は、センサを配置することなくヒーターＨＴでの発熱量を取得できる。

また、載置台１６は、ウエハＷが載置される載置面が複数の分割領域７５に分割され、各分割領域７５にヒーターＨＴが設けられている。変化情報１０４ａは、プラズマ処理の処理条件とされた処理パラメータの変化ごとに各分割領域７５の載置台１６の温度に関する値の変化パターンが記憶されている。第２取得部１０２ｃは、各分割領域７５の載置台１６の温度に関する値を取得する。監視部１０２ｅは、変化情報１０４ａに基づき、第２取得部１０２ｃにより取得される各分割領域７５の載置台１６の温度に関する値の変化パターンから変化した処理パラメータを特定する。これにより、プラズマ処理装置１０は、センサを配置することなく変化した処理パラメータを特定できる。

また、プラズマ処理装置１０は、アラート部１０２ｆをさらに有する。アラート部１０２ｆは、監視部１０２ｅによる監視の結果、プラズマ処理の処理条件に所定以上の変化が検出された場合、アラートを行う。これにより、プラズマ処理装置１０は、プラズマ処理の処理条件が所定以上の変化した場合、アラートを行うことができる。

また、プラズマ処理装置１０は、補正部１０２ｇをさらに有する。補正部１０２ｇは、監視部１０２ｅによる監視の結果、プラズマ処理の処理条件に所定以上の変化が検出された場合、当該処理条件の変化を打ち消すようにプラズマ処理の処理条件を補正する。これにより、プラズマ処理装置１０は、変化したプラズマ処理の処理条件を自動で補正することができる。

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。

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、上記の実施形態では、アラート部１０２ｆによるアラートと、補正部１０２ｇによる処理条件の補正を両方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。例えば、プラズマ処理装置１０は、アラート部１０２ｆによるアラートと、補正部１０２ｇによる処理条件の補正の何れか一方のみを行うものとしてもよい。

また、上記の実施形態では、図２に示すように、静電チャック１８の載置領域１８ａを径方向に略均等な間隔で４つの分割領域７５に分割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、静電チャック１８の載置領域１８ａは、ウエハＷの中心側で間隔を大きく、外周側で間隔を小さい分割領域７５に分割してもよい。図１１Ａは、他の実施形態に係る載置台を示す平面図である。図１１Ａでは、静電チャック１８の載置領域１８ａは、中央の円状の分割領域７５ａ及び４つの環状の分割領域７５ｂ〜７５ｅに分割されている。分割領域７５ａ〜７５ｄには、ウエハＷが配置される。分割領域７５ｅには、フォーカスリングＦＲが配置される。また、ウエハＷの中心側となる分割領域７５ａは幅が大きく分割されている。ウエハＷの外周側となる分割領域７５ｂ〜７５ｄは幅が小さく分割されている。また、静電チャック１８の載置領域１８ａは、周方向に分割されてもよい。図１１Ｂは、他の実施形態に係る載置台を示す平面図である。図１１Ｂでは、載置領域１８ａは、中央の円形の分割領域７５と、当該円形の分割領域７５を囲む同心状の複数の環状の分割領域に分割されている。また、環状の分割領域は、周方向に複数の分割領域７５に分割されている。また、分割領域７５の形状は、円状や環状以外であってもよい。図１１Ｃは、他の実施形態に係る載置台を示す平面図である。図１１Ｃでは、載置領域１８ａは、格子状に分割領域７５に分割されている。

また、上記の実施形態では、静電チャック１８の載置領域１８ａを分割した各分割領域７５について載置台１６の温度に関する値を取得してプラズマ処理の処理条件の変化を監視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。例えば、プラズマ処理装置１０は、静電チャック１８の載置領域１８ａ全体で載置台１６の温度に関する値を１つ取得し、取得した値の変化からプラズマ処理の処理条件の変化を監視してもよい。また、プラズマ処理装置１０は、何れかの分割領域７５について載置台１６の温度に関する値を取得し、取得した値の変化からプラズマ処理の処理条件の変化を監視してもよい。

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
７５ 分割領域
１００ 制御部
１０２ プロセスコントローラ
１０２ａ ヒーター制御部
１０２ｂ 第１取得部
１０２ｃ 第２取得部
１０２ｄ 設定温度算出部
１０２ｅ 監視部
１０２ｆ アラート部
１０２ｇ 補正部
１０４ 記憶部
１０４ａ 変化情報
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 (10)

1. 載置台に載置された被処理体に対するプラズマ処理の処理条件が変化した場合の前記載置台の温度に関する値の変化を示した変化情報を記憶した記憶部と、
   前記載置台の温度に関する値を所定のサイクルで取得する取得部と、
   前記変化情報に基づき、前記取得部により取得される前記載置台の温度に関する値の変化からプラズマ処理の処理条件の変化を監視する監視部と、
   を有するプラズマ処理装置。
2. 前記載置台は、前記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、
   前記載置台の温度に関する値は、プラズマを点火して無い未点火状態で前記載置台の温度を所定の温度に維持するための前記ヒーターでの発熱量、前記被処理体と前記載置台との間の熱抵抗、および、プラズマを点火した点火状態でプラズマから前記載置台に流入する入熱量の少なくとも１つとされた、
   請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記取得部は、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た状態で、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、プラズマから前記載置台に流入する入熱量および被処理体と前記載置台との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する
   請求項２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記取得部は、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た状態で、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前記ヒーターへの供給電力が安定した定常状態での供給電力を計測し、計測された未点火状態と定常状態の供給電力の差から前記入熱量を算出する
   請求項２に記載のプラズマ処理装置。
5. 前記取得部は、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た状態で、プラズマを点火して無い未点火状態の供給電力を計測し、計測された未点火状態の供給電力から未点火状態で前記載置台の温度を所定の温度に維持するための前記ヒーターでの発熱量を算出する
   請求項２に記載のプラズマ処理装置。
6. 前記載置台は、前記被処理体が載置される載置面が複数の分割領域に分割され、各分割領域に前記ヒーターが設けられ、
   前記変化情報は、プラズマ処理の処理条件とされた処理パラメータの変化ごとに各分割領域の前記載置台の温度に関する値の変化パターンが記憶され、
   前記取得部は、各分割領域の前記載置台の温度に関する値を取得し、
   前記監視部は、前記変化情報に基づき、前記取得部により取得される各分割領域の前記載置台の温度に関する値の変化パターンから変化した処理パラメータを特定する
   請求項２〜５の何れか１つに記載のプラズマ処理装置。
7. 前記監視部による監視の結果、プラズマ処理の処理条件に所定以上の変化が検出された場合、アラートを行うアラート部
   をさらに有する請求項１〜６の何れか１つに記載のプラズマ処理装置。
8. 前記監視部による監視の結果、所定以上のプラズマ処理の処理条件の変化が検出された場合、当該処理条件の変化を打ち消すようにプラズマ処理の処理条件を補正する補正部
   をさらに有する請求項１〜７の何れか１つに記載のプラズマ処理装置。
9. 被処理体が載置され、プラズマ処理が行われる載置台の温度に関する値を所定のサイクルで取得し、
   前記被処理体に対するプラズマ処理の処理条件が変化した場合の前記載置台の温度に関する値の変化を示した変化情報に基づき、取得される前記載置台の温度に関する値の変化からプラズマ処理の処理条件の変化を監視する
   処理を実行することを特徴とする監視方法。
10. 被処理体が載置され、プラズマ処理が行われる載置台の温度に関する値を所定のサイクルで取得し、
    前記被処理体に対するプラズマ処理の処理条件が変化した場合の前記載置台の温度に関する値の変化を示した変化情報に基づき、取得される前記載置台の温度に関する値の変化からプラズマ処理の処理条件の変化を監視する
    処理を実行させることを特徴とする監視プログラム。

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