TW201933472A

TW201933472A - 電漿處理裝置、溫度控制方法及溫度控制程式

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Publication number: TW201933472A
Application number: TW107139592A
Authority: TW
Inventors: 岡信介
Original assignee: 日商東京威力科創股份有限公司
Priority date: 2017-11-16
Filing date: 2018-11-08
Publication date: 2019-08-16
Also published as: JP2019091880A; JP7068971B2; TWI782133B

Abstract

本發明將電漿處理中之被處理體的溫度精度良好控制為目標溫度。加熱器控制部102a將往加熱器之供給電力控制為可對將晶圓加以載置之載置面的溫度進行調整之加熱器成為所設定之設定溫度。量測部102b，由加熱器控制部102a將往加熱器之供給電力控制為加熱器的溫度成為固定，而量測未點燃電漿之未點燃狀態與點燃電漿後往加熱器之供給電力降低之過渡狀態之供給電力。參數計算部102c，對於以來自電漿的入熱量、及晶圓與加熱器間的熱阻作為參數並將過渡狀態之供給電力加以計算之計算模式，使用由量測部102b量測之未點燃狀態與過渡狀態之供給電力進行擬合，來計算入熱量及前述熱阻。設定溫度計算部102d使用由參數計算部102c計算之入熱量及熱阻，來計算使晶圓成為目標溫度之加熱器的設定溫度。

Description

電漿處理裝置、溫度控制方法及溫度控制程式

本發明各種樣態及實施形態係關於電漿處理裝置、溫度控制方法及溫度控制程式。

以往，普知有一種電漿處理裝置，針對半導體晶圓（以下亦稱作「晶圓」）等被處理體，使用電漿，來進行蝕刻等電漿處理。就此電漿處理裝置而言，於蝕刻製程之中，晶圓的溫度係一個重要參數。

於是，就電漿處理裝置而言，吾人提案有一種將可進行溫度控制的加熱器埋入至載置晶圓之載置台內，並藉由加熱器控制晶圓的溫度之方法。又，吾人提案有將由加熱器加熱之晶圓的溫度加以預測之方法。
〔先前技術文獻〕
〔專利文獻〕

〔專利文獻1〕：日本特開2016－001688號公報
〔專利文獻2〕：日本特開2009－302390號公報
〔專利文獻3〕：日本特開2017－011169號公報

〔發明所欲解決之問題〕

然而，電漿處理之中，從電漿朝往晶圓，具有入熱。因此，電漿處理裝置會有無法將電漿處理中之晶圓的溫度精度良好控制為目標溫度之情形。
〔解決問題之方式〕

本說明書揭示之電漿處理裝置，於一實施態樣，具備載置台、加熱器控制部、量測部、參數計算部、設定溫度計算部。載置台設有：加熱器，可對作為電漿處理的對象之被處理體加以載置之載置面的溫度進行調整。加熱器控制部將往加熱器之供給電力控制為加熱器成為所設定之設定溫度。量測部，由加熱器控制部將往加熱器之供給電力控制為加熱器的溫度係成為固定，而量測未點燃電漿之未點燃狀態與自點燃電漿後往加熱器之供給電力降低之過渡狀態之供給電力。參數計算部，對於以來自電漿之入熱量、及被處理體與加熱器間的熱阻作為參數並將過渡狀態之供給電力加以計算之計算模式，使用由量測部所量測之未點燃狀態與過渡狀態之供給電力進行擬合，來計算入熱量及熱阻。設定溫度計算部使用由參數計算部所計算之入熱量及熱阻，來計算使被處理體成為目標溫度之加熱器的設定溫度。
〔發明之效果〕

依據本說明書揭示之電漿處理裝置的一態樣，則發揮可將電漿處理中之被處理體的溫度精度良好控制成目標溫度之效果。

〔實施發明之較佳形態〕

以下，參照圖式詳細說明本申請案揭示之電漿處理裝置、溫度控制方法及溫度控制程式的實施形態。此外，各圖式之中，針對同一或相當的部分標註同一符號。又，所揭示之發明不由實施形態所限定。各實施形態可於不使處理內容矛盾之範圍下適宜組合。

（第一實施形態）
〔電漿處理裝置的構成〕
首先，說明實施形態之電漿處理裝置10的構成。圖1概略性顯示第一實施形態之電漿處理裝置。圖1概略性顯示有第一實施形態之電漿處理裝置10的縱剖面中的構造。圖1所示之電漿處理裝置10係電容耦合型平行平板電漿蝕刻裝置。此電漿處理裝置10具備略圓筒狀的處理容器12。處理容器12例如由鋁構成。又，處理容器12的表面施行有陽極氧化處理。

處理容器12內設置有載置台16。載置台16含有靜電夾盤18及基台20。將靜電夾盤18的上表面定為作為電漿處理的對象之被處理體加以載置之載置面。本實施形態之中，晶圓W作為被處理體而載置在靜電夾盤18的上表面。基台20具有略圓盤形狀，且在其主部，例如由鋁之類的導電性金屬構成。此基台20構成下部電極。基台20係由支持部14支持。支持部14係自處理容器12的底部延伸之圓筒狀的構件。

基台20經由匹配器MU1而電性連接有第一射頻電源HFS。第一射頻電源HFS用以產生電漿生成用之射頻電力，且產生27～100MHz的頻率，一例之中產生40MHz的射頻電力。藉此，在基台20正上產生電漿。匹配器MU1具有用以使第一射頻電源HFS的輸出阻抗與負載側（基台20側）的輸入阻抗進行匹配之電路。

又，基台20經由匹配器MU2而電性連接有第二射頻電源LFS。第二射頻電源LFS產生用以將離子拉入至晶圓W之射頻電力（射頻偏壓電力），並將該射頻偏壓電力供給至基台20。藉此，在基台20產生偏壓電位。射頻偏壓電力的頻率係400kHz～13.56MHz範圍內的頻率，一例之中係3MHz。匹配器MU2具有用以使第二射頻電源LFS的輸出阻抗與負載側（基台20側）的輸入阻抗進行匹配之電路。

基台20上設置有靜電夾盤18。靜電夾盤18藉由庫侖力等靜電力而吸附晶圓W，並固持該晶圓W。靜電夾盤18在陶瓷製的本體部內具有靜電吸附用的電極E1。電極E1經由開關SW1而電性連接有直流電源22。將晶圓W加以固持之吸附力取決於由直流電源22施加之直流電壓的值。

在係基台20的上表面之上、且係靜電夾盤18的周圍，設置有聚焦環FR。聚焦環FR係用以提昇電漿處理的均勻性而設置。聚焦環FR係由因應於待執行之電漿處理而適宜選擇之材料所構成，例如可由矽或石英構成。

基台20的內部形成有冷媒流道24。從設置在處理容器12的外部之急冷單元經由配管26a而將冷媒供給至冷媒流道24。供給至冷媒流道24之冷媒經由配管26b而返回急冷單元。此外，將此基台20及靜電夾盤18加以包含之載置台16的細節將後述。

處理容器12內設置有上部電極30。此上部電極30在載置台16的上方與基台20相向配置，且基台20與上部電極30設置為相互約略平行。

上部電極30經由絕緣性遮蔽構件32而由處理容器12的上部所支持。上部電極30可包含電極板34及電極支持體36。電極板34朝向處理空間S，提供複數之氣體噴吐孔34a。此電極板34可由焦耳熱少之低電阻的導電體或半導體所構成。

電極支持體36將電極板34支持成自由裝卸，例如可由鋁之類的導電性材料所構成。此電極支持體36可具有水冷構造。電極支持體36的內部設置有氣體擴散室36a。自此氣體擴散室36a而往下方延伸有連通至氣體噴吐孔34a之複數之氣體通流孔36b。又，電極支持體36形成有將處理氣體導引至氣體擴散室36a之氣體導入口36c，且此氣體導入口36c連接有氣體供給管38。

氣體供給管38經由閥群42及流量控制器群44而連接有氣體源群40。閥群42具有複數之開閉閥，流量控制器群44具有質流控制器之類的複數之流量控制器。又，氣體源群40具有電漿處理所須之複數種氣體用的氣體源。氣體源群40的複數之氣體源經由對應的開閉閥及對應的質流控制器而連接至氣體供給管38。

電漿處理裝置10之中，將來自氣體源群40的複數之氣體源中之所選擇之一以上的氣體源之一以上的氣體，供給至氣體供給管38。供給至氣體供給管38之氣體到達氣體擴散室36a，並經由氣體通流孔36b及氣體噴吐孔34a而噴吐至處理空間S。

又，如圖1所示，電漿處理裝置10可更具備接地導體12a。接地導體12a係略圓筒狀的接地導體，且設置成自處理容器12的側壁延伸至比上部電極30的高度位置更上方。

又，電漿處理裝置10之中，沿著處理容器12的內壁而自由裝卸設置有沉積物屏障46。又，沉積物屏障46亦設置在支持部14的外周。沉積物屏障46防止蝕刻副產物（沉積物）附著至處理容器12，且可藉由在鋁材被覆Y₂ O₃ 等陶瓷而構成。

處理容器12的底部側，在支持部14與處理容器12的內壁之間設置有排氣板48。排氣板48例如可藉由在鋁材被覆Y₂ O₃ 等陶瓷而構成。在此排氣板48的下方，處理容器12設置有排氣口12e。排氣口12e經由排氣管52而連接有排氣裝置50。排氣裝置50具有渦輪分子泵等真空泵，可將處理容器12內減壓至期望的真空度。又，處理容器12的側壁設有晶圓W的搬入搬出口12g，此搬入搬出口12g可藉由閘閥54而開閉。

如上述構成之電漿處理裝置10，係藉由控制部100而將其運作總括控制。此控制部100例如係電腦，且控制電漿處理裝置10的各部分。電漿處理裝置10藉由控制部100而將其運作總括控制。

〔載置台的構成〕
其次，詳細說明載置台16。圖2係將第一實施形態之載置台加以顯示之俯視圖。如同上述，載置台16具有靜電夾盤18及基台20。靜電夾盤18具有陶瓷製的本體部18m。本體部18m具有略圓盤形狀。本體部18m提供載置區域18a及外周區域18b。載置區域18a係於俯視下略圓形的區域。在此載置區域18a的上表面上載置晶圓W。亦即，載置區域18a的上表面係作為載置晶圓W之載置面而發揮功能。載置區域18a的直徑係與晶圓W約略同一的直徑、或比晶圓W的直徑稍微小。外周區域18b係將此載置區域18a加以圍繞之區域，並延展成約略環狀。本實施形態之中，外周區域18b的上表面位在比載置區域18a的上表面更低的位置。

如圖2所示，靜電夾盤18在載置區域18a內具有靜電吸附用的電極E1。此電極E1如同上述，經由開關SW1而連接至直流電源22。

又，在係載置區域18a內、且係電極E1的下方，設置有複數之加熱器HT。本實施形態之中，將載置區域18a分割成複數之分割區域，且各個分割區域設置有加熱器HT。例如圖2所示，載置區域18a的中央的圓形區域內、及將該圓形區域加以圍繞之同心狀的複數之環狀區域，設置有複數之加熱器HT。又，複數之環狀區域各者沿周向配置排列有複數之加熱器HT。此外，圖2所示之分割區域的分割方法係一例，並不限定於此。載置區域18a亦可分割成更多分割區域。例如，載置區域18a亦可分割成越靠近外周則角度範圍越小、且徑向的寬度越窄之分割區域。加熱器HT經由基台20的外周部分所設之未圖示的配線而個別連接至圖1所示之加熱器電源HP。加熱器電源HP基於由控制部100控制，而將個別調整之電力供給至各加熱器HT。藉此，個別控制各加熱器HT所產生的熱，且個別調整載置區域18a內的複數之分割區域的溫度。

加熱器電源HP設置有將往各加熱器HT供給之供給電力加以偵知之電力偵知部PD。此外，電力偵知部PD亦可與加熱器電源HP有別地設置在自加熱器電源HP往各加熱器HT之電力所流動的配線。電力偵知部PD將供給至各加熱器HT之供給電力加以偵知。例如，電力偵知部PD將往各加熱器HT供給之供給電力偵知為電功率〔W〕。加熱器HT因應於電力而發熱。因此，往加熱器HT供給之電力表示加熱器電力。電力偵知部PD將所偵知之往各加熱器HT之供給電力加以顯示之電力資料通知予控制部100。

又，載置台16在載置區域18a的各分割區域設置有可分別偵知加熱器HT的溫度之未圖示的溫度感測器。溫度感測器亦可係與加熱器HT有別而能將溫度加以測量之元件。又，溫度感測器亦可配置在往加熱器HT之電力流動之配線，且利用主要金屬的電阻係與溫度上昇成比例增大之特性，由測量加熱器HT之電壓、電流而求取的電阻值來偵知溫度。將由各溫度感測器偵知之感測器值傳送至溫度測量器TD。溫度測量器TD由各感測器值測量載置區域18a的各分割區域的溫度。溫度測量器TD將表示載置區域18a的各分割區域的溫度之溫度資料通知予控制部100。

再者，亦可藉由未圖示之傳熱氣體供給機構及氣體供給線而將傳熱氣體例如He氣體供給至靜電夾盤18的上表面與晶圓W的背面之間。

〔控制部的構成〕
其次，詳細說明控制部100。圖3係將控制第一實施形態之電漿處理裝置之控制部的概略構成加以顯示之方塊圖。控制部100設置有外部介面101、製程控制器102、使用者介面103、記憶部104。

外部介面101可與電漿處理裝置10的各部分進行通信，將各種資料輸入輸出。例如，外部介面101由電力偵知部PD而輸入顯示往各加熱器HT之供給電力之電力資料。又，外部介面101由溫度測量器TD而輸入顯示載置區域18a的各分割區域的溫度之溫度資料。又，外部介面101將控制往各加熱器HT供給之供給電力之控制資料輸出至加熱器電源HP。

製程控制器102具備CPU（Central Processing Unit，中央處理單元）並控制電漿處理裝置10的各部分。

使用者介面103係由程序管理者為了管理電漿處理裝置10而將指令的輸入操作加以進行之鍵盤、將電漿處理裝置10的工作狀況加以可見化表示之顯示器等所構成。

記憶部104收納有利用製程控制器102之控制而將電漿處理裝置10執行之各種處理加以實現之控制程式（軟體）、記憶有處理條件資料等之配方、進行電漿處理所必要之有關裝置及製程之參數等。此外，控制程式或處理條件資料等配方可使用係收納在電腦可讀取之電腦記錄媒體（例如硬碟、DVD等光碟、軟碟、半導體記憶體等）等之狀態者、或從其他裝置例如經由專用線路隨時傳輸而連線使用。

製程控制器102具有用以收納程式或資料之內部記憶體，讀出記憶於記憶部104之控制程式，並執行所讀出之控制程式的處理。製程控制器102藉由控制程式運作而作為各種處理部發揮功能。例如，製程控制器102具有加熱器控制部102a、量測部102b、參數計算部102c、設定溫度計算部102d、警示部102e的功能。此外，本實施形態之電漿處理裝置10之中，以製程控制器102具有加熱器控制部102a、量測部102b、參數計算部102c、設定溫度計算部102d、及警示部102e的功能之情形為例說明，但亦可使加熱器控制部102a、量測部102b、參數計算部102c、設定溫度計算部102d、及警示部102e的功能在複數之控制器分散實現。

然而，電漿處理之中，因晶圓W的溫度而導致處理之進行產生變化。例如，電漿蝕刻之中，因晶圓W的溫度而導致蝕刻的進行速度產生變化。於是，就電漿處理裝置10而言，宜考慮藉由各加熱器HT而將晶圓W的溫度控制為目標溫度。

但是，電漿處理之中，自電漿朝向晶圓W具有入熱。因此，電漿處理裝置10會有無法將電漿處理中之晶圓W的溫度精度良好控制為目標溫度之情形。

說明影響晶圓W的溫度之能量的流動。圖4示意性顯示影響晶圓的溫度之能量的流動。圖4簡略顯示有晶圓W、含有靜電夾盤（ESC）18之載置台16。圖4的例顯示有就靜電夾盤18的載置區域18a之一分割區域而言影響晶圓W的溫度之能量的流動。載置台16具有靜電夾盤18及基台20。靜電夾盤18與基台20係由黏接層19黏接。靜電夾盤18的載置區域18a的內部設有加熱器HT。基台20的內部形成有冷媒所流動之冷媒流道24。

加熱器HT因應於自加熱器電源HP供給之供給電力而發熱，使溫度上昇。圖4將往加熱器HT供給之供給電力顯示為加熱器功率P_h 。又，加熱器HT產生將加熱器功率P_h 除以靜電夾盤18的加熱器HT設置之區域的面積A而成之每一單位面積的發熱量（熱通量）q_h 。

又，進行電漿處理之情形下，晶圓W因來自電漿的入熱而導致溫度上昇。圖4顯示將從電漿往晶圓W之入熱量除以晶圓W的面積之每一單位面積而成之來自電漿的熱通量q_p 。

普知來自電漿的入熱主要係與下者的乘積成比例：往晶圓W照射之電漿中的離子的量；以及用以將電漿中的離子拉入至晶圓W之偏壓電位。往晶圓W照射之電漿中的離子的量係與電漿的電子密度成比例。電漿的電子密度係與來自電漿生成中施加之第一射頻電源HFS的射頻電力HFS的功率成比例。又，電漿的電子密度取決於處理容器12內的壓力。用以將電漿中的離子拉入至晶圓W之偏壓電位係與來自產生偏壓電位中施加之第二射頻電源LFS的射頻電力LFS的功率成比例。又，用以將電漿中的離子拉入至晶圓W之偏壓電位取決於處理容器12內的壓力。此外，射頻電力LFS未施加於載置台12之情形下，藉由電漿生成時產生之電漿的電位（Plasma Potential）與載置台12之電位差而將離子拉入至載置台。

又，來自電漿的入熱包含電漿發光所成之加熱、電漿中的電子或自由基所行之往晶圓W之照射、離子與自由基所成之晶圓W上的表面反應等。此等成分亦取決於交流電力的功率或壓力。來自電漿之入熱，還取決於有關電漿生成之裝置參數，例如載置台16與上部電極30之間隔距離、供給至處理空間S之氣體種類。

傳達至晶圓W之熱，傳達至靜電夾盤18。在此，晶圓W的熱非全傳達至靜電夾盤18，而係因應於晶圓W與靜電夾盤18之接觸程度等熱的傳達難度，而將熱傳達至靜電夾盤18。熱的傳達難度亦即熱阻係與對著熱的傳熱方向之剖面積成反比例。因此，圖4將從晶圓W往靜電夾盤18的表面之熱的傳達難度顯示為晶圓W與靜電夾盤18的表面間的每一單位面積的熱阻R_th ・A。此外，A係加熱器HT設置之區域的面積。R_th 係加熱器HT設置之區域全體的熱阻。又，圖4將自晶圓W往靜電夾盤18表面之入熱量顯示為自晶圓W往靜電夾盤18表面之每一單位面積的熱通量q。此外，晶圓W與靜電夾盤18的表面間的每一單位面積的熱阻R_th ・A取決於靜電夾盤18的表面狀態、為了固持晶圓W而由直流電源22施加之直流電壓的值、及供給至靜電夾盤18的上表面與晶圓W的背面之間之傳熱氣體的壓力。又，熱阻R_th ・A還取決於有關熱阻或熱傳導率之裝置參數。

傳達至靜電夾盤18的表面之熱，使靜電夾盤18的溫度上昇，且更傳達至加熱器HT。圖4將自靜電夾盤18表面往加熱器HT之入熱量顯示為自靜電夾盤18表面往加熱器HT之每一單位面積的熱通量q_c 。

另一方面，基台20係由流動在冷媒流道24之冷媒進行冷卻，且冷卻所接觸之靜電夾盤18。此時，圖4將通過黏接層19而自靜電夾盤18的背面往基台20之散熱量顯示為自靜電夾盤18的背面往基台20之每一單位面積的熱通量q_sus 。藉此，加熱器HT藉由散熱而冷卻，且溫度降低。

將加熱器HT的溫度控制為固定之情形下，加熱器HT之中，下者係相等的狀態：傳達至加熱器HT之熱的入熱量及在加熱器HT產生之發熱量的加總；以及自加熱器HT散熱之散熱量。例如，未點燃電漿之未點燃狀態之中，在加熱器HT產生之發熱量係與自加熱器HT散熱之散熱量相等的狀態。圖5A示意性顯示未點燃狀態之能量的流動。圖5A的例之中，從基台20藉由冷卻，而將「100」之熱量自加熱器HT散熱。例如，將加熱器HT的溫度控制為固定之情形下，加熱器HT從加熱器電源HP由於加熱器功率P_h 而產生「100」之熱量。

另一方面，例如於點燃電漿之點燃狀態下，入熱至加熱器HT之熱量及在加熱器HT產生之熱量的加總，係與自加熱器HT散熱之散熱量相等的狀態。圖5B示意性顯示點燃狀態之能量的流動。在此，點燃狀態具有過渡狀態與穩定狀態。過渡狀態係例如對於晶圓W或靜電夾盤18而言之入熱量多於散熱量、且晶圓W或靜電夾盤18有溫度隨時間經過上昇趨勢之狀態。穩定狀態係晶圓W或靜電夾盤18的入熱量與散熱量相等、且晶圓W或靜電夾盤18之溫度隨時間經過上昇趨勢消失、溫度係約略固定之狀態。

圖5B的例之中，亦從基台20藉由冷卻，而將「100」之熱量自加熱器HT散熱。點燃狀態之情形下，晶圓W至成為穩定狀態為止，因來自電漿的入熱而溫度上昇。經由靜電夾盤18而從晶圓W將熱傳達至加熱器HT。如同上述，將加熱器HT的溫度控制為固定之情形下，入熱至加熱器HT的熱量與自加熱器HT散熱的熱量係相等狀態。加熱器HT為了將加熱器HT的溫度維持為固定而需要的熱量降低。因此，往加熱器HT之供給電力降低。

例如，圖5B之中定為「過渡狀態」之例，自電漿往晶圓W傳達「80」之熱量。傳達至晶圓W的熱，傳達至靜電夾盤18。又，晶圓W的溫度非穩定狀態之情形下，傳達至晶圓W的熱，其一部分作用於晶圓W的溫度之上昇。作用於晶圓W的溫度上昇之熱量，取決於晶圓W的熱容量。因此，自電漿傳達至晶圓W之「80」之熱量中之「60」之熱量自晶圓W傳達至靜電夾盤18的表面。傳達至靜電夾盤18的表面之熱，傳達至加熱器HT。又，靜電夾盤18的溫度非穩定狀態之情形下，傳達至靜電夾盤18的表面之熱，其一部分作用於靜電夾盤18的溫度之上昇。作用於靜電夾盤18的溫度上昇之熱量，取決於靜電夾盤18的熱容量。因此，傳達至靜電夾盤18的表面之「60」之熱量中之「40」之熱量傳達至加熱器HT。因此，將加熱器HT的溫度控制為固定之情形下，從加熱器電源HP由於加熱器功率P_h 而將「60」之熱量供給至加熱器HT。

又，圖5B之中，於「穩定狀態」，自電漿至晶圓W傳達「80」之熱量。傳達至晶圓W的熱，傳達至靜電夾盤18。又，晶圓W的溫度係穩定狀態之情形下，晶圓W係入熱量與出熱量相等之狀態。因此，自電漿傳達至晶圓W之「80」之熱量，自晶圓W傳達至靜電夾盤18的表面。傳達至靜電夾盤18的表面之熱，傳達至加熱器HT。靜電夾盤18的溫度係穩定狀態之情形下，靜電夾盤18係入熱量與出熱量相等。因此，傳達至靜電夾盤18的表面之「80」之熱量，傳達至加熱器HT。因此，將加熱器HT的溫度控制為固定之情形下，從加熱器電源HP由於加熱器功率P_h 而將「20」之熱量供給至加熱器HT。

如圖5A及圖5B所示，就往加熱器HT之供給電力而言，相較於未點燃狀態，點燃狀態更降低。又，點燃狀態之中，往加熱器HT之供給電力降低至成為穩定狀態為止。

圖6顯示晶圓W的溫度與往加熱器HT之供給電力的變化的一例。圖6（A）顯示有晶圓W的溫度的變化。圖6（B）顯示有往加熱器HT之供給電力的變化。圖6的例顯示以下結果：控制成加熱器HT的溫度成為固定，自未點燃電漿之未點燃狀態點燃電漿，測量晶圓W的溫度與往加熱器HT之供給電力。晶圓W的溫度係使用由科磊（KLA-Tencor）公司販賣之Etch Temp等溫度量測用的晶圓而量測。此溫度量測用的晶圓係昂貴。因此，於量產工作現場，若將溫度量測用的晶圓使用於電漿處理裝置10的各加熱器HT的溫度之調整，則成本變高。又，於量產工作現場，若將溫度量測用的晶圓使用於電漿處理裝置10的各加熱器HT的溫度之調整，則生產效率降低。

圖6的期間T1係未點燃電漿之未點燃狀態。期間T1之中，往加熱器HT之供給電力係固定。圖6的期間T2係已點燃電漿之點燃狀態，且係過渡狀態。期間T2之中，往加熱器HT之供給電力降低。又，期間T2之中，晶圓W的溫度上昇至固定的溫度。圖6的期間T3係已點燃電漿之點燃狀態。期間T3之中，晶圓W的溫度係固定，且係穩定狀態。當靜電夾盤18亦係穩定狀態時，則往加熱器HT之供給電力約略固定，降低趨勢之變動穩定。圖6的期間T4係熄滅電漿之未點燃狀態。期間T4之中，自電漿至晶圓W之入熱消失，因此晶圓W的溫度降低，往加熱器HT之供給電力增加。

圖6的期間T2所示之過渡狀態中往加熱器HT之供給電力之降低趨勢，因自電漿往晶圓W之入熱量、晶圓W與靜電夾盤18的表面間的熱阻等而變化。

圖7示意性顯示點燃狀態之能量的流動。此外，圖7皆係過渡狀態的例。例如，圖7定為「入熱量：小、熱阻：小」之例之中，自電漿往晶圓W傳達「80」之熱量。自電漿傳達至晶圓W之「80」之熱量中之「60」之熱量自晶圓W往靜電夾盤18的表面傳達。而且，傳達至靜電夾盤18的表面之「60」之熱量中之「40」之熱量傳達至加熱器HT。例如，將加熱器HT的溫度控制為固定之情形下，從加熱器電源HP由於加熱器功率P_h 而將「60」之熱量供給至加熱器HT。

又，圖7定為「入熱量：大、熱阻：小」之例之中，自電漿往晶圓W傳達「100」之熱量。自電漿傳達至晶圓W之「100」之熱量中之「80」之熱量自晶圓W往靜電夾盤18的表面傳達。而且，傳達至靜電夾盤18的表面之「80」之熱量中之「60」之熱量傳達至加熱器HT。例如，將加熱器HT的溫度控制為固定之情形下，從加熱器電源HP由於加熱器功率P_h 而將「40」之熱量供給至加熱器HT。

又，圖7定為「入熱量：小、熱阻：大」之例之中，自電漿往晶圓W傳達「80」之熱量。自電漿傳達至晶圓W之「80」之熱量中之「40」之熱量自晶圓W往靜電夾盤18的表面傳達。傳達至靜電夾盤18的表面之「40」之熱量中之「20」之熱量傳達至加熱器HT。例如，將加熱器HT的溫度控制為固定之情形下，從加熱器電源HP由於加熱器功率P_h 而將「80」之熱量供給至加熱器HT。

如上所述，將加熱器HT的溫度控制為固定之情形下，加熱器功率P_h 因自電漿往晶圓W之入熱量、晶圓W與靜電夾盤18的表面間的熱阻而變化。故，圖6（B）所示之期間T2之往加熱器HT之供給電力的降低趨勢因自電漿往晶圓W之入熱量、晶圓W與靜電夾盤18的表面間的熱阻等而變化。因此，就期間T2之往加熱器HT之供給電力的圖表而言，可將自電漿往晶圓W之入熱量、晶圓W與靜電夾盤18的表面間的熱阻作為參數而模式化。亦即，就期間T2之往加熱器HT之供給電力的變化而言，可將自電漿往晶圓W之入熱量、晶圓W與靜電夾盤18的表面間的熱阻作為參數而利用運算式來模式化。

本實施形態將圖6（B）所示之期間T2之往加熱器HT之供給電力的變化模式化為每一單位面積的算式。例如，利用如以下算式（2）－（4）而表示具有來自電漿之熱通量時之每一單位面積的來自加熱器HT之發熱量q_h 、不具來自電漿之熱通量時之穩定狀態中之每一單位面積的來自加熱器HT之發熱量q_h0 、靜電夾盤18的表面與加熱器間之每一單位面積的熱阻R_thc ・A。將自電漿往晶圓W之每一單位面積的熱通量q_p 、及晶圓W與靜電夾盤18的表面間之每一單位面積的熱阻R_th ・A作為參數、並利用如以下算式（5）－（11）而表示a₁ 、a₂ 、a₃ 、λ₁ 、λ₂ 、τ₁ 、τ₂ 之情形下，具有來自電漿之熱通量時之每一單位面積的來自加熱器HT之發熱量q_h 可表示成以下算式（1）。

〔算式1〕

在此，
P_h 係具有來自電漿之熱通量時之加熱器功率〔W〕。
P_h0 係不具來自電漿之熱通量時之穩定狀態中之加熱器功率〔W〕。
q_h 係具有來自電漿之熱通量時之每一單位面積的來自加熱器HT的發熱量〔W／m² 〕。
q_h0 係不具來自電漿之熱通量時之穩定狀態中之每一單位面積的來自加熱器HT的發熱量〔W／m² 〕。
q_p 係自電漿往晶圓W之每一單位面積的熱通量〔W／m² 〕。
R_th ・A係晶圓W與靜電夾盤18的表面間之每一單位面積的熱阻〔K・m² ／W〕。
R_thc ・A係靜電夾盤18的表面與加熱器間之每一單位面積的熱阻〔K・m² ／W〕。
A係加熱器設置區域的面積〔m² 〕。
ρ_w 係晶圓W的密度〔kg／m³ 〕。
C_w 係晶圓W之每一單位面積的熱容量〔J／K・m² 〕。
z_w 係晶圓W的厚度〔m〕。
ρ_c 係將靜電夾盤18加以構成之陶瓷的密度〔kg／m³ 〕。
C_c 係將靜電夾盤18加以構成之陶瓷之每一單位面積的熱容量〔J／K・m² 〕。
z_c 係自靜電夾盤18的表面起算至加熱器HT為止的距離〔m〕。
κ_c 係將靜電夾盤18加以構成之陶瓷的熱傳導率〔W／K・m〕。
t係自點燃電漿起算之經過時間〔sec〕。

就算式（5）所示之a₁ 而言，1／a₁ 係將晶圓W的溫熱難度加以顯示之時間常數。又，就算式（6）所示之a₂ 而言，1／a₂ 係將靜電夾盤18的進熱難度、溫熱難度加以顯示之時間常數。又，就算式（7）所示之a₃ 而言，1／a₃ 係將靜電夾盤18的熱滲透難度、溫熱難度加以顯示之時間常數。

由晶圓W或電漿處理裝置10的實際構成，來分別預先決定加熱器HT的面積A、晶圓W的密度ρ_w 、晶圓W之每一單位面積的熱容量C_w 、晶圓W的厚度z_w 、將靜電夾盤18加以構成之陶瓷的密度ρ_c 、將靜電夾盤18加以構成之陶瓷之每一單位面積的熱容量C_c 、自靜電夾盤18的表面起算至加熱器HT為止的距離z_c 、及將靜電夾盤18加以構成之陶瓷的熱傳導κ_c 。R_thc ・A係由熱傳導κ_c 、距離z_c 而利用算式（4）預先決定。

可使用電漿處理裝置10進行量測藉以求取每一自點燃電漿起算之經過時間t之具有來自電漿之熱通量時之加熱器功率P_h 、及不具來自電漿之熱通量時之穩定狀態中的加熱器功率P_h0 。而且，如算式（2）及（3）所示，將所求取之加熱器功率P_h 、及加熱器功率P_h0 各者除以加熱器HT的面積A，可藉以求取具有來自電漿之熱通量時之每一單位面積的來自加熱器HT的發熱量q_h 、及不具來自電漿之熱通量時之穩定狀態中之每一單位面積的來自加熱器HT的發熱量q_h0 。

而且，可使用量測結果而進行算式（1）的擬合，藉以求取自電漿往晶圓W之每一單位面積的熱通量q_p 及晶圓W與靜電夾盤18的表面間之每一單位面積的熱阻R_th ・A。

又，就圖6（A）所示之期間T2之晶圓W的溫度的圖表而言，亦可將自電漿往晶圓W之入熱量、晶圓W與靜電夾盤18的表面間的熱阻作為參數而模式化。本實施形態之中，將期間T2之晶圓W的溫度的變化加以模式化為每一單位面積的算式。例如，於將自電漿往晶圓W之每一單位面積的熱通量q_p 、晶圓W與靜電夾盤18之表面間之每一單位面積的熱阻R_th ・A作為參數、並使用算式（5）－（11）所示之a₁ 、a₂ 、a₃ 、λ₁ 、λ₂ 、τ₁ 、τ₂ 之情形下，晶圓W的溫度T_W [℃]可表示為如下算式（12）。

〔算式2〕

在此，
T_W 係晶圓W的溫度[℃]。
T_h 係控制為固定之加熱器HT的溫度[℃]。

可由實際上將晶圓W的溫度控制為固定之際的條件來求取加熱器的溫度T_h 。

使用量測結果而進行算式（1）式之擬合，藉以求取熱通量q_p 、熱阻R_th ・A之情形下，晶圓W的溫度T_W 可由算式（12）來計算。

經過時間t相較於由算式（10）、（11）表示之時間常數τ₁ 、τ₂ 更充分長之情形下，亦即在計算圖6之從期間T2之過渡狀態起轉移至期間T3之穩定狀態後之晶圓W的溫度T_W 會成為目標溫度之加熱器HT的溫度T_h 之情形下，算式（12）可省略如以下算式（13）。

〔算式3〕

例如，可藉由算式（13）而由加熱器的溫度T_h 、熱通量q_p 、熱阻R_th ・A、R_thc ・A求取晶圓W的溫度T_W 。

返回圖3。加熱器控制部102a控制各加熱器HT的溫度。例如，加熱器控制部102a將指示往各加熱器HT之供給電力之控制資料輸出至加熱器電源HP，來控制自加熱器電源HP往各加熱器HT供給之供給電力，藉以控制各加熱器HT的溫度。

電漿處理之際，加熱器控制部102a設定有各加熱器HT的定為目標之設定溫度。例如，加熱器控制部102a，在每一載置區域18a的各分割區域，將作為目標之晶圓W的溫度設定為該分割區域的加熱器HT的設定溫度。此作為目標之晶圓W的溫度例如係對於晶圓W而言之電漿蝕刻的精度最佳之溫度。

加熱器控制部102a，於電漿處理之際，將往各加熱器HT之供給電力控制為各加熱器HT成為所設定之設定溫度。例如，加熱器控制部102a將輸入至外部介面101之溫度資料所顯示之載置區域18a的各分割區域的溫度，依每一分割區域而與該分割區域的設定溫度進行比較，來分別特定出相對於設定溫度而言溫度低的分割區域、及相對於設定溫度而言溫度高的分割區域。加熱器控制部102a將控制資料輸出至加熱器電源HP，前述控制資料使往相對於設定溫度而言溫度低的分割區域之供給電力增加、並使往相對於設定溫度而言溫度高的分割區域之供給電力減少。

量測部102b使用輸入至外部介面101之電力資料所顯示之往各加熱器HT之供給電力，來量測往各加熱器HT之供給電力。例如，量測部102b，由加熱器控制部102a將往各加熱器HT之供給電力控制為各加熱器HT的溫度成為固定，而量測未點燃電漿之未點燃狀態、及自點燃電漿起算至往各加熱器HT之供給電力降低趨勢的變動係穩定之過渡狀態中之往各加熱器HT之供給電力。

加熱器控制部102a，於電漿處理之際，將往各加熱器HT之供給電力控制為使各加熱器HT成為固定的設定溫度。量測部102b，於加熱器控制部102a將往各加熱器HT之供給電力控制成使各加熱器HT的溫度成為固定的設定溫度之狀態下，量測電漿處理開始前之電漿未點燃狀態中之往各加熱器HT之供給電力。又，量測部102b量測自點燃電漿起算至往各加熱器HT之供給電力降低趨勢之變動係穩定之過渡狀態中之往各加熱器HT之供給電力。未點燃狀態中之往各加熱器HT之供給電力只要於各加熱器HT量測至少一個即可，亦可量測複數次而將平均值作為未點燃狀態的供給電力。過渡狀態中之往各加熱器HT之供給電力只要量測二次以上即可。量測供給電力之量測時機宜係供給電力降低趨勢大的時機。又，於量測次數少之情形下，量測時機宜間隔預定期間以上。本實施形態之中，量測部102b，於電漿處理期間中以預定周期（例如，0.1秒周期）量測往各加熱器HT之供給電力。藉此，量測多次過渡狀態中的往各加熱器HT之供給電力。

量測部102b以預定循環量測未點燃狀態與過渡狀態之往各加熱器HT之供給電力。例如，量測部102b，於毎次更換晶圓W、且將已更換之晶圓W載置於載置台16進行電漿處理之際，量測未點燃狀態與過渡狀態之往各加熱器HT之供給電力。此外，例如，參數計算部102c亦可於每次電漿處理，量測未點燃狀態與過渡狀態之往各加熱器HT之供給電力。

參數計算部102c，依每一加熱器HT，對於以來自電漿之入熱量及晶圓W與加熱器HT間的熱阻作為參數並將過渡狀態之供給電力加以計算之計算模式，使用由量測部102b量測之未點燃狀態與過渡狀態之供給電力進行擬合，來計算入熱量及熱阻。

例如，參數計算部102c，依每一加熱器HT，求取每一經過時間t之未點燃狀態的加熱器功率P_h0 。又，參數計算部102c，依每一加熱器HT，求取每一經過時間t之過渡狀態的加熱器功率P_h 。而且，參數計算部102c將所求取之加熱器功率P_h 及加熱器功率P_h0 各者除以每一加熱器HT的面積，藉以求取每一經過時間t之未點燃狀態之每一單位面積的來自加熱器HT的發熱量q_h0 、及每一經過時間t之過渡狀態之每一單位面積的來自加熱器HT的發熱量q_h 。

而且，參數計算部102c將上述算式（1）－（11）作為計算模式使用，而依每一加熱器HT，進行每一經過時間t之每一單位面積的來自加熱器HT的發熱量q_h 、及每一單位面積的來自加熱器HT的發熱量q_h0 之擬合，來計算誤差係最小之熱通量q_p 及熱阻R_th ・A。

參數計算部102c，以預定循環使用所測量之未點燃狀態與過渡狀態之供給電力，來計算熱通量q_p 及熱阻R_th ・A。例如，參數計算部102c，於每次更換晶圓W，使用將該晶圓W載置在載置台16之狀態下測量之未點燃狀態與過渡狀態之供給電力，來計算熱通量q_p 及熱阻R_th ・A。此外，例如，參數計算部102c亦可於每次電漿處理，使用未點燃狀態與過渡狀態之供給電力，來計算熱通量q_p 及熱阻R_th ・A。

設定溫度計算部102d，依每一加熱器HT，使用所計算之入熱量及熱阻，來計算使晶圓W成為目標溫度之加熱器HT的設定溫度。例如，設定溫度計算部102d，依每一加熱器HT，將所計算之熱通量q_p 及熱阻R_th ・A代入至算式（5）、（6）、（12），並使用算式（5）－（11）所示之a₁ 、a₂ 、a₃ 、λ₁ 、λ₂ 、τ₁ 、τ₂ ，由算式（12）來計算使晶圓W的溫度T_W 成為目標溫度之加熱器HT的溫度T_h 。例如，設定溫度計算部102d將經過時間t定為可視為穩定狀態之程度的較大預定值，來計算使晶圓W的溫度TW成為目標溫度之加熱器HT的溫度T_h 。所計算之加熱器HT的溫度T_h 係使晶圓W的溫度成為目標溫度之加熱器HT的溫度。此外，使晶圓W的溫度成為目標溫度之加熱器HT的溫度T_h 亦可由算式（13）求取。

此外，設定溫度計算部102d亦可由算式（12）來計算現在之加熱器HT的溫度T_h 中之晶圓W的溫度T_W 。例如，設定溫度計算部102d利用現在之加熱器HT的溫度T_h ，而計算將經過時間t定為可視為穩定狀態之程度的較大預定值之情形下之晶圓W的溫度T_W 。其次，設定溫度計算部102d將所計算之溫度T_W 與目標溫度之差異ΔT_W 加以計算。而且，設定溫度計算部102d亦可將由現在之加熱器HT的溫度T_h 減去差異ΔT_W 而得之溫度，計算作為使晶圓W的溫度成為目標溫度之加熱器HT的溫度。

設定溫度計算部102d將加熱器控制部102a的各加熱器HT的設定溫度修正為使晶圓W的溫度成為目標溫度之加熱器HT的溫度。

設定溫度計算部102d以預定循環計算使晶圓W的溫度成為目標溫度之加熱器HT的溫度，並修正各加熱器HT的設定溫度。例如，設定溫度計算部102d，於每次更換晶圓W，計算使晶圓W的溫度成為目標溫度之加熱器HT的溫度，並修正各加熱器HT的設定溫度。此外，例如，設定溫度計算部102d，亦可於每次電漿處理，計算使晶圓W的溫度成為目標溫度之加熱器HT的溫度，並修正各加熱器HT的設定溫度。

藉此，本實施形態之電漿處理裝置10可將電漿處理中之晶圓W的溫度精度良好控制為目標溫度。

然而，電漿處理裝置10，有時依每一裝置而處理容器12內之特性具有差異。因此，有時電漿處理裝置10即使使用其他電漿處理裝置10中使晶圓W成為目標溫度之各加熱器HT的設定溫度，亦無法將電漿處理中之晶圓W的溫度精度良好控制為目標溫度。

於是，本實施形態之電漿處理裝置10計算因應於裝置本身的處理容器12內的特性之熱通量q_p 及熱阻R_th ・A。藉此，本實施形態之電漿處理裝置10，即使於依每一裝置而處理容器12內的特性具有差異之情形下，亦可將電漿處理中之晶圓W的溫度精度良好控制為目標溫度。

又，電漿處理裝置10有時因靜電夾盤18之消耗等，而導致載置台16的熱特性隨時間經過變化。

於是，本實施形態之電漿處理裝置10以預定循環計算使晶圓W的溫度成為目標溫度之加熱器HT的溫度，並修正各加熱器HT的設定溫度。藉此，本實施形態之電漿處理裝置10，即使於載置台16的熱特性隨時間經過變化之情形下，亦可將電漿處理中之晶圓W的溫度精度良好控制為目標溫度。

又，電漿處理裝置10因靜電夾盤18之大幅消耗或沉積物之附著等，而導致處理容器12內的特性產生變化而成為不適合電漿處理之異常狀態。又，會有異常晶圓W搬入至電漿處理裝置10之情形。

於是，警示部102e基於由參數計算部102c以預定循環計算之入熱量及熱阻中之至少一者的變化，進行警示。例如，於依每一加熱器HT以預定循環而由參數計算部102c計算之熱通量q_p 及熱阻R_th ・A，熱通量q_p 及熱阻R_th ・A的至少一者變化成預定容許值以上之情形下，警示部102e進行警示。又，於以預定循環而由參數計算部102c計算之熱通量q_p 及熱阻R_th ・A的至少一者偏離預定許容範圍之情形下，警示部102e進行警示。警示只要能將異常報告予程序管理者或電漿處理裝置10的管理者等，則可使用任何方法。例如，警示部102e將報告異常之訊息表示於使用者介面103。

藉此，本實施形態之電漿處理裝置10可於處理容器12內的特性係異常狀態之情形、或搬入異常晶圓W之情形下，報告異常的產生。

〔溫度控制的流程〕
其次，說明使用本實施形態之電漿處理裝置10之溫度控制方法。圖8係將第一實施形態之溫度控制方法的流程的一例加以顯示之流程圖。此溫度控制方法係於預定時機例如開始電漿處理之時機執行。

加熱器控制部102a將往各加熱器HT之供給電力控制為各加熱器HT成為設定溫度（步驟S10）。

於加熱器控制部102a將往各加熱器HT之供給電力控制為各加熱器HT的溫度成為固定的設定溫度之狀態下，量測部102b量測未點燃狀態與過渡狀態中的往各加熱器HT之供給電力（步驟S11）。

參數計算部102c，依每一加熱器HT，對於計算模式，使用藉由將所量測之未點燃狀態與過渡狀態之供給電力除以加熱器HT的面積而求取之每一單位面積的來自加熱器HT之發熱量，進行擬合，來計算入熱量及熱阻（步驟S12）。例如，參數計算部102c將上述算式（1）－（11）作為計算模式使用，而依每一加熱器HT，進行依每一經過時間t之每一單位面積的來自加熱器HT的發熱量q_h 、及每一單位面積之來自加熱器HT的發熱量q_h0 之擬合，計算誤差係最小之熱通量q_p 及熱阻R_th ・A。

設定溫度計算部102d，依每一加熱器HT，使用所計算之入熱量及熱阻，計算使晶圓W成為目標溫度之加熱器HT的溫度（步驟S13）。例如，設定溫度計算部102d依每一加熱器HT，將所計算之熱通量q_p 及熱阻R_th ・A代入至算式（5）、（6）、（12），並使用算式（5）－（11）所示之a₁ 、a₂ 、a₃ 、λ₁ 、λ₂ 、τ₁ 、τ₂ ，而由算式（12）計算使晶圓W的溫度T_W 成為目標溫度之加熱器HT的溫度T_h 。此外，使晶圓W的溫度成為目標溫度之加熱器HT的溫度T_h 亦可由算式（13）求取。

設定溫度計算部102d將加熱器控制部102a的各加熱器HT的設定溫度修正為使晶圓W的溫度成為目標溫度之加熱器HT的溫度（步驟S14），結束處理。亦即，使晶圓W的溫度成為目標溫度之加熱器HT的溫度，背離將往各加熱器HT之供給電力加以控制之程序（步驟S10）中之各加熱器HT的設定溫度時，加熱器控制部102a重新將往各加熱器HT之供給電力控制為使晶圓W的溫度成為目標溫度之加熱器HT的溫度。又，不背離之情形下，則將設定溫度維持原樣進行控制。

如上所述，本實施形態之電漿處理裝置10具備載置台16、加熱器控制部102a、量測部102b、參數計算部102c、設定溫度計算部102d。載置台16設置有可將載置晶圓W之載置面的溫度加以調整之加熱器HT。加熱器控制部102a將往加熱器HT之供給電力控制成加熱器HT設定之設定溫度。量測部102b，由加熱器控制部102a將往加熱器HT之供給電力控制為加熱器HT的溫度成為固定，而量測未點燃電漿之未點燃狀態、及點燃電漿後往加熱器HT之供給電力降低之過渡狀態中之供給電力。參數計算部102c，對於以來自電漿之入熱量及晶圓W與加熱器HT間的熱阻定為參數並將過渡狀態之供給電力加以計算之計算模式，使用由量測部102b量測之未點燃狀態與過渡狀態之供給電力進行擬合，來計算入熱量及前述熱阻。設定溫度計算部102d使用由參數計算部102c計算之入熱量及熱阻，來計算使晶圓W成為目標溫度之加熱器HT的設定溫度。藉此，電漿處理裝置10將電漿處理中之晶圓W的溫度精度良好控制為目標溫度。

又，本實施形態之電漿處理裝置10之中，載置台16在將載置面加以分割之每一區域個別設置有加熱器HT。加熱器控制部102a，依每一加熱器HT將供給電力控制成使每一區域設置之加熱器HT成為每一區域設定之設定溫度。量測部102b，由加熱器控制部102a將供給電力控制為於每一加熱器HT溫度係成為固定，而依每一加熱器HT量測未點燃狀態與過渡狀態之供給電力。參數計算部102c，依每一加熱器HT，對於計算模式，使用由量測部102b量測之未點燃狀態與過渡狀態之供給電力進行擬合，並依每一加熱器HT計算入熱量及熱阻。設定溫度計算部102d，依每一加熱器HT，使用由參數計算部102c計算之入熱量及熱阻，來計算使晶圓W成為目標溫度之設定溫度。藉此，電漿處理裝置10即使於將載置面加以分割之每一區域個別設置有加熱器HT來控制晶圓W的溫度之情形下，亦可依每一區域而將電漿處理中之晶圓W的溫度精度良好控制為目標溫度。

將各加熱器HT的設定溫度修正為使晶圓W的溫度成為目標溫度之加熱器HT的溫度之程序（步驟S14），亦可接續將已點燃電漿之點燃狀態下往各加熱器HT之供給電力加以量測之程序（步驟S11的一部分），而於已點燃電漿之點燃狀態直接進行。藉此，將製程處理之每一晶圓W以固定溫度執行製程。

又，所計算之使晶圓W成為目標溫度之加熱器HT的設定溫度，亦可於結束電漿處理而替換晶圓W時，使用於將往各加熱器HT之供給電力加以控制之程序（步驟S10）中之各加熱器HT的設定溫度。亦即，將各加熱器HT的設定溫度修正為使晶圓W的溫度成為目標溫度之加熱器HT的溫度之程序（步驟S14），係與對於替換後之下一個晶圓W之處理中之將往各加熱器HT之供給電力加以控制之程序（步驟S10）一致。藉此，可盡力縮小使晶圓W的溫度成為目標溫度之加熱器HT的溫度、及將往各加熱器HT之供給電力加以控制之程序（步驟S10）中之各加熱器HT的設定溫度之背離。

又，本實施形態之電漿處理裝置10之中，量測部102b以預定循環量測未點燃狀態與過渡狀態中的供給電力。參數計算部102c，依每一預定循環，使用所量測之未點燃狀態與過渡狀態之供給電力，來分別計算入熱量及熱阻。警示部102e基於由參數計算部102c計算之入熱量及熱阻中之至少一者的變化，進行警示。藉此，電漿處理裝置10可於處理容器12內的特性係異常狀態之情形、或搬入異常晶圓W之情形，報告異常的產生。

（第二實施形態）
其次，說明第二實施形態。第二實施形態之電漿處理裝置10及載置台16的構成係與圖1、圖2所示之第一實施形態之電漿處理裝置10及載置台16的構成同樣，因此省略說明。

圖9係將控制第二實施形態之電漿處理裝置之控制部的概略構成加以顯示之方塊圖。第二實施形態之控制部100的構成係與圖3所示之第一實施形態之控制部100的構成部分同樣，因此針對同樣部分標註同一符號，說明主要相異之點。

然而，由加熱器控制部102a將往各加熱器HT之供給電力控制為使各加熱器HT的溫度成為固定而量測未點燃狀態與過渡狀態中之供給電力之際，就晶圓W的溫度T_W 而言，相較未點燃狀態，過渡狀態由於來自電漿之入熱而更加使溫度上昇。圖10示意性顯示晶圓的溫度的變化。例如，加熱器控制部102a將加熱器HT的溫度T_h 控制成預定的設定溫度Tb，以在未點燃狀態下使晶圓W的溫度T_W 成為預定目標溫度Ta。於如此狀態點燃電漿之情形下，晶圓W的溫度藉由來自電漿之入熱而上昇至溫度Ta´。如同上述使晶圓W的溫度上昇至溫度Ta´之情形下，加熱器控制部102a使加熱器HT的溫度T_h 降低成溫度Tb´，用以使晶圓W的溫度成為目標溫度Ta。如上所述，使晶圓W的溫度上昇至溫度Ta´後並控制為目標溫度Ta之情形下，電漿處理裝置10耗費使晶圓W的溫度T_W 成為目標溫度Ta為止的時間。

於是，第二實施形態之控制部100將熱通量q_p 及熱阻R_th ・A的初始值作為設定資訊104a而記憶於記憶部104。例如，程序管理者或管理者由使用者介面103輸入藉由過去經驗或實驗等而求取之熱通量q_p 及熱阻R_th ・A的初始值。控制部100將由使用者介面103輸入之熱通量q_p 及熱阻R_th ・A的初始值作為設定資訊104a而記憶於記憶部104。

設定溫度計算部102d，於開始電漿處理之際，自設定資訊104a讀出熱通量q_p 及熱阻R_th ・A的初始值。設定溫度計算部102d由所讀出之熱通量q_p 及熱阻R_th ・A，使用算式（12）或算式（13），來計算使晶圓成為目標溫度之各加熱器HT的設定溫度。加熱器控制部102a以由設定溫度計算部102d計算之使各加熱器HT成為設定溫度之方式，控制往各加熱器HT之供給電力控制。記憶部104將適當之熱通量q_p 及熱阻R_th ・A的初始值記憶為設定資訊104a，藉以使設定溫度計算部102d即使於最先的晶圓W、即使具有來自電漿之入熱，亦能以使晶圓W的溫度成為目標溫度之方式，計算加熱器HT的設定溫度。例如，圖10之情形下，設定溫度計算部102d能以針對最先的晶圓W亦使晶圓W的溫度成為目標溫度Ta之方式，計算加熱器HT的溫度Tb´。藉此，電漿處理裝置10可縮短使最先的晶圓W的溫度T_W 成為目標溫度Ta為止的時間。

於藉由參數計算部102c而將往各加熱器HT之供給電力控制為各加熱器HT成為設定溫度之狀態下，量測部102b量測未點燃狀態與過渡狀態中往各加熱器HT之供給電力。

參數計算部102c，依每一加熱器HT，對於以來自電漿的入熱量、及晶圓W與加熱器HT間之熱阻作為參數並將過渡狀態之供給電力加以計算之計算模式，使用由量測部102b量測之未點燃狀態與過渡狀態之供給電力進行擬合，來計算實際於電漿處理中之入熱量及熱阻。

例如，參數計算部102c，依每一加熱器HT，求取每一經過時間t之未點燃狀態之加熱器功率P_h0 。又，參數計算部102c，依每一加熱器HT，求取每一經過時間t之過渡狀態之加熱器功率P_h 。而且，參數計算部102c將所求取之加熱器功率P_h 、及加熱器功率P_h0 各者除以每一加熱器HT的面積，藉以求取每一經過時間t之未點燃狀態之每一單位面積的來自加熱器HT的發熱量q_h0 、及每一經過時間t之過渡狀態之每一單位面積的來自加熱器HT的發熱量q_h 。

而且，參數計算部102c將上述算式（1）－（11）作為計算模式使用，依每一加熱器HT，進行每一經過時間t之每一單位面積的來自加熱器HT的發熱量q_h 、及每一單位面積的來自加熱器HT之發熱量q_h0 的擬合，來計算實際電漿處理中誤差係最小之熱通量q_p 及熱阻R_th ・A。

設定溫度計算部102d，依每一加熱器HT，使用由參數計算部102c計算之實際之電漿處理的熱通量q_p 及熱阻R_th ・A，來計算使晶圓W成為目標溫度之加熱器HT的設定溫度。

設定溫度計算部102d判斷：由實際之電漿處理的熱通量q_p 及熱阻R_th ・A計算之各加熱器HT的設定溫度相較於由熱通量q_p 及熱阻R_th ・A的初始值計算之各加熱器HT的設定溫度，是否背離預定值以上。設定溫度計算部102d判斷為背離預定值以上之情形下，將加熱器控制部102a的設定溫度更新為由實際之電漿處理的熱通量q_p 及熱阻R_th ・A計算之各加熱器HT的設定溫度。藉此，各加熱器HT的設定溫度更新為由實際之電漿處理的熱通量q_p 及熱阻R_th ・A求取之設定溫度，因此可將晶圓W的溫度精度良好控制為目標溫度。加熱器控制部102a將往各加熱器HT之供給電力控制為成為所更新之設定溫度。

設定溫度計算部102d，於背離預定值以上之情形下，將實際之電漿處理的熱通量q_p 及熱阻R_th ・A收納於設定資訊104a。例如，設定溫度計算部102d將設定資訊104a所記憶之熱通量q_p 及熱阻R_th ・A的初始值更換為實際之電漿處理之熱通量q_p 及熱阻R_th ・A。藉此，將實際之電漿處理的熱通量q_p 及熱阻R_th ・A作為初始值而保存於設定資訊104a使用。亦即，設定溫度計算部102d，於背離預定值以上之情形下，恆將預先保存在記憶部104之熱通量q_p 及熱阻R_th ・A更新為最新的值。

〔溫度控制的流程〕
其次，說明使用第二實施形態之電漿處理裝置10之溫度控制方法。圖11係將第二實施形態之溫度控制方法的流程的一例加以顯示之流程圖。

設定溫度計算部102d，於開始電漿處理之際，自設定資訊104a讀出熱通量q_p 及熱阻R_th ・A的初始值（步驟S20）。

設定溫度計算部102d，由熱通量q_p 及熱阻R_th ・A，使用算式（12）或算式（13），來計算成為晶圓W的目標溫度之各加熱器HT的設定溫度（步驟S21）。

加熱器控制部102a將往各加熱器HT之供給電力控制為使各加熱器HT成為設定溫度（步驟S22）。

量測部102b，由加熱器控制部102a將往各加熱器HT之供給電力控制為使各加熱器HT的溫度成為固定的設定溫度之情形下，而量測未點燃狀態與過渡狀態中之往各加熱器HT之供給電力（步驟S23）。

參數計算部102c，依每一加熱器HT，對於計算模式，使用藉由所量測之未點燃狀態與過渡狀態之供給電力除以加熱器HT的面積而求取之每一單位面積的來自加熱器的發熱量進行擬合，來計算入熱量及熱阻（步驟S24）。例如，參數計算部102c將上述算式（1）－（11）作為計算模式使用，而依每一加熱器HT，進行每一經過時間t之每一單位面積的來自加熱器HT的發熱量q_h 、及每一單位面積的來自加熱器HT的發熱量q_h0 之擬合，計算使誤差係最小之熱通量q_p 及熱阻R_th ・A。

設定溫度計算部102d，依每一加熱器HT，使用所計算之入熱量及熱阻，來計算使晶圓W成為目標溫度之加熱器HT的溫度（步驟S25）。例如，設定溫度計算部102d，依每一加熱器HT，將所計算之熱通量q_p 及熱阻R_th ・A代入至算式（5）、（6）、（12），並使用算式（5）－（11）所示之a₁ 、a₂ 、a₃ 、λ₁ 、λ₂ 、τ₁ 、τ₂ ，由算式（12）來計算使晶圓W的溫度T_W 成為目標溫度之加熱器HT的溫度T_h 。此外，使晶圓W的溫度成為目標溫度之加熱器HT的溫度T_h 亦可由算式（13）求取。

設定溫度計算部102d判斷：由實際之電漿處理的熱通量q_p 及熱阻R_th ・A計算之各加熱器HT的設定溫度是否與由熱通量q_p 及熱阻R_th ・A的初始值計算之各加熱器HT的設定溫度背離預定值以上（步驟S26）。

背離預定值以上之情形（步驟S26：Yes）下，設定溫度計算部102d將加熱器控制部102a的設定溫度更新為由實際之電漿處理的熱通量q_p 及熱阻R_th ・A計算之各加熱器HT的設定溫度（步驟S27）。

設定溫度計算部102d將設定資訊104a所記憶之熱通量q_p 及熱阻R_th ・A的初始值更換為實際之電漿處理的熱通量q_p 及熱阻R_th ・A（步驟S28）。藉此，將實際之電漿處理的熱通量q_p 及熱阻R_th ・A作為初始值而保存於設定資訊104a使用。

另一方面，未背離預定值以上之情形（步驟S26：No）下，設定溫度計算部102d不更新設定溫度，維持原樣進行控制（步驟S29）。

設定溫度計算部102d判斷是否有接續實施之下一個電漿處理（步驟S30）。有接續實施之下一個電漿處理之情形（步驟S30：Yes）下，轉移至上述步驟S22。另一方面，無接續實施之下一個電漿處理之情形（步驟S30：No）下，結束處理。

如上所述，本實施形態之電漿處理裝置10將入熱量及熱阻作為設定資訊104a而記憶於記憶部104。設定溫度計算部102d使用記憶部104所記憶之入熱量及熱阻，來計算使晶圓W成為目標溫度之加熱器HT的設定溫度。藉此，電漿處理裝置10可縮短使晶圓W的溫度T_W 成為目標溫度Ta為止的時間。又，電漿處理裝置10進行成為事先預測之晶圓W之目標溫度之加熱器HT的溫度設定，因此，電漿點火後之晶圓W的溫度的誤差變小，可將電漿處理中之晶圓W的溫度更精度良好控制為目標溫度。

設定溫度計算部102d判斷：所計算之該設定溫度相較於利用由參數計算部102c計算之入熱量及熱阻來計算之設定溫度，是否背離預定值以上。設定溫度計算部102d，於背離預定值以上之情形下，將記憶部104所記憶之入熱量及熱阻更新為由參數計算部102c計算之入熱量及熱阻。藉此，可於其次實施之電漿處理亦將晶圓W的溫度更高精度控制為目標溫度。

以上，使用實施形態說明本發明，但本發明的技術範圍不限定於上述實施形態所記載之範圍。本發明所屬領域中具有通常知識者當明瞭上述實施形態可添加多種變更或改良。又，由申請專利範圍之記載可明瞭添加如此變更或改良之形態亦可包含於本發明的技術範圍。

例如，上述實施形態，以將半導體晶圓作為被處理體而進行電漿處理之情形為例說明，但不限定於此。被處理體只要係因溫度而影響電漿處理之進行者皆可。

又，上述第二實施形態之中，以設定資訊104a記憶有一個熱通量q_p 及熱阻R_th ・A的初始值之情形為例說明，但不限定於此。由熱通量q_p 及熱阻R_th ・A取決於進行電漿處理之條件來看，使用相異之電漿處理條件時，則亦須更換所預測之熱通量q及熱阻R_th ・A。於是，記憶部104將熱通量q_p 及熱阻R_th ・A，加以與具有依賴性之電漿處理參數一起產生關連而保存。例如，就具有對於熱阻R_th 之依賴性之電漿處理的參數而言，有傳熱氣體壓、往靜電夾盤18之施加電壓、冷媒溫度、靜電夾盤18的表面狀態等。就具有對於熱通量q_p 之依賴性之電漿處理的參數而言，有射頻電力HFS、射頻電力LFS、處理容器12內的壓力、氣體種等。設定溫度計算部102d亦可由記憶部104讀出與所實施之電漿處理的電漿處理條件對應之熱通量q_p 及熱阻R_th ・A。

又，上述實施形態之中，就電漿處理而言以進行電漿蝕刻之情形為例說明，但不限定於此。電漿處理只要使用電漿，並因溫度而影響處理進行者皆可。

10‧‧‧電漿處理裝置

12‧‧‧處理容器

12a‧‧‧接地導體

12e‧‧‧排氣口

12g‧‧‧搬入搬出口

14‧‧‧支持部

16‧‧‧載置台

18‧‧‧靜電夾盤

18a‧‧‧載置區域

18b‧‧‧外周區域

18m‧‧‧本體部

19‧‧‧黏接層

20‧‧‧基台

22‧‧‧直流電源

24‧‧‧冷媒流道

26a、26b‧‧‧配管

30‧‧‧上部電極

32‧‧‧絕緣性遮蔽構件

34‧‧‧電極板

34a‧‧‧氣體噴吐孔

36‧‧‧電極支持體

36a‧‧‧氣體擴散室

36b‧‧‧氣體通流孔

36c‧‧‧氣體導入口

38‧‧‧氣體供給管

40‧‧‧氣體源群

42‧‧‧閥群

44‧‧‧流量控制器群

46‧‧‧沉積物屏障

48‧‧‧排氣板

50‧‧‧排氣裝置

52‧‧‧排氣管

54‧‧‧閘閥

100‧‧‧控制部

101‧‧‧外部介面

102‧‧‧製程控制器

102a‧‧‧加熱器控制部

102b‧‧‧量測部

102c‧‧‧參數計算部

102d‧‧‧設定溫度計算部

102e‧‧‧警示部

103‧‧‧使用者介面

104‧‧‧記憶部

E1‧‧‧電極

ESC‧‧‧靜電夾盤

FR‧‧‧聚焦環

HFS‧‧‧第一射頻電源

HP‧‧‧加熱器電源

HT‧‧‧加熱器

LFS‧‧‧第二射頻電源

MU1、MU2‧‧‧匹配器

PD‧‧‧電力偵知部

S‧‧‧處理空間

SW1‧‧‧開關

Ta‧‧‧目標溫度

Ta´‧‧‧溫度

Tb‧‧‧設定溫度

Tb´‧‧‧溫度

TD‧‧‧溫度測量器

W‧‧‧晶圓

圖1概略性顯示第一實施形態之電漿處理裝置。

圖2係將第一實施形態之載置台加以顯示之俯視圖。

圖3係將控制第一實施形態之電漿處理裝置之控制部的概略性構成加以顯示之方塊圖。

圖4示意性顯示影響晶圓的溫度之能量的流動。

圖5A示意性顯示未點燃狀態之能量的流動。

圖5B示意性顯示點燃狀態之能量的流動。

圖6（A）～（B）係往晶圓W的溫度與加熱器HT之供給電力的變化的一例。

圖7示意性顯示點燃狀態之能量的流動。

圖8係將第一實施形態之溫度控制方法的流程的一例加以顯示之流程圖。

圖9係將控制第二實施形態之電漿處理裝置之控制部的概略性構成加以顯示之方塊圖。

圖10示意性顯示晶圓的溫度的變化。

圖11係將第二實施形態之溫度控制方法的流程的一例加以顯示之流程圖。

Claims

一種電漿處理裝置，具備：載置台，設有加熱器，該加熱器可對於作為電漿處理的對象之被處理體所被載置之載置面的溫度進行調整；加熱器控制部，控制對該加熱器之供給電力俾使該加熱器成為所設定之設定溫度；量測部，由該加熱器控制部控制對於該加熱器之供給電力以使該加熱器的溫度成為固定，而量測未點燃電漿之未點燃狀態與點燃電漿後對於該加熱器之供給電力降低之過渡狀態的供給電力；參數計算部，對於以來自電漿的入熱量、及被處理體與該加熱器間之熱阻作為參數而計算該過渡狀態之供給電力的計算模式，使用由該量測部所量測得之未點燃狀態與過渡狀態之供給電力進行擬合，來計算該入熱量及該熱阻；以及設定溫度計算部，使用由該參數計算部所計算之該入熱量及該熱阻，來計算使被處理體成為目標溫度之該加熱器的設定溫度。
如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中，該載置台之中，於將該載置面加以分割而成之每一區域個別設置有該加熱器，該加熱器控制部，對於逐一區域設置之該加熱器控制其供給電力，俾令逐一區域設置之該加熱器成為逐一區域設定之設定溫度，該量測部，藉由該加熱器控制部控制供給電力，俾令每一該加熱器之溫度成為固定，對每一該加熱器量測該未點燃狀態與該過渡狀態之供給電力，該參數計算部，針對每一該加熱器，就該計算模式，使用由該量測部所量測之未點燃狀態與過渡狀態之供給電力進行擬合，以針對每一該加熱器計算該入熱量及該熱阻，該設定溫度計算部，針對每一該加熱器，使用由該參數計算部所計算之該入熱量及該熱阻，來計算使被處理體成為目標溫度之該設定溫度。
如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中，該量測部，以預定循環量測該未點燃狀態與該過渡狀態之供給電力，該參數計算部，於每一該預定循環，使用已量測得之未點燃狀態與過渡狀態之供給電力，來分別計算該入熱量及該熱阻，且更具有：警示部，基於由該參數計算部所計算之該入熱量及該熱阻的至少一者的變化，而進行警示。
如申請專利範圍第1～3項中任一項之電漿處理裝置，其中，更具備：記憶部，記憶該入熱量及該熱阻；該設定溫度計算部，使用該記憶部所記憶之該入熱量及該熱阻，來計算使被處理體成為目標溫度之該加熱器的設定溫度，於該設定溫度係相較於利用由該參數計算部所計算之該入熱量及該熱阻來計算之設定溫度而言背離預定量以上之情形下，就將該記憶部所記憶之該入熱量及該熱阻更新為由該參數計算部所計算之該入熱量及該熱阻。
一種溫度控制方法，其特徵為執行以下處理：對於設有可對作為電漿處理的對象之被處理體所被載置之載置面的溫度進行調整之加熱器之載置台上之該加熱器的供給電力進行控制，俾令該加熱器的溫度成為固定，而量測未點燃電漿之未點燃狀態與點燃電漿後對於該加熱器之供給電力降低之過渡狀態中之供給電力；針對以來自電漿的入熱量、及被處理體與該加熱器間的熱阻作為參數並將該過渡狀態之供給電力加以計算之計算模式，使用所量測之未點燃狀態與過渡狀態之供給電力進行擬合，來計算該入熱量及該熱阻；以及使用所計算得之該入熱量及該熱阻，來計算使被處理體成為目標溫度之該加熱器的設定溫度。
一種溫度控制程式，其特徵為執行以下處理：對於設有可對作為電漿處理的對象之被處理體所被載置之載置面的溫度進行調整之加熱器之載置台上之該加熱器的供給電力進行控制，俾令該加熱器的溫度成為固定，而量測未點燃電漿之未點燃狀態與點燃電漿後對於該加熱器之供給電力降低之過渡狀態中之供給電力；針對以來自電漿的入熱量、及被處理體與該加熱器間的熱阻作為參數並將該過渡狀態之供給電力加以計算之計算模式，使用所量測之未點燃狀態與過渡狀態之供給電力進行擬合，來計算該入熱量及該熱阻；以及使用所計算得之該入熱量及該熱阻，來計算使被處理體成為目標溫度之該加熱器的設定溫度。