WO2025100280A1 - プラズマ評価システム及びプラズマ評価方法 - Google Patents

プラズマ評価システム及びプラズマ評価方法 Download PDF

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WO2025100280A1
WO2025100280A1 PCT/JP2024/038272 JP2024038272W WO2025100280A1 WO 2025100280 A1 WO2025100280 A1 WO 2025100280A1 JP 2024038272 W JP2024038272 W JP 2024038272W WO 2025100280 A1 WO2025100280 A1 WO 2025100280A1
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WO
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plasma
circuit
equivalent circuit
evaluation
derivation
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崇央 進藤
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Tokyo Electron Ltd
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Tokyo Electron Ltd
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
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    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P50/00—Etching of wafers, substrates or parts of devices
    • H10P50/20—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H10P50/24—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of semiconductor materials
    • H10P50/242—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of semiconductor materials of Group IV materials

Definitions

  • This disclosure relates to a plasma evaluation system and a plasma evaluation method.
  • Patent Document 1 discloses that the load impedance seen from the wafer (focus ring) surface can be expressed as a parallel connection of the resistance component (R1) and capacitance component (C4) of the ion sheath on the wafer (focus ring) surface, and a parallel connection of the plasma impedance component (Zp) and the resistance component (R2) and capacitance component (C5) of the ion sheath on the ground surface, all connected in series.
  • Patent Document 1 also discloses that the sheath resistance component can be expressed as a diode, and that plasma resistance, plasma capacitance, and plasma inductance can also be included.
  • the present disclosure provides a plasma evaluation system and a plasma evaluation method that can calculate evaluation parameters that represent plasma characteristics.
  • a plasma evaluation system includes a plasma processing device, a derivation circuit section that is connected to a high-frequency application line for generating plasma in the plasma processing device and derives an equivalent circuit of the generated plasma, and a simulator section that calculates evaluation parameters that represent the characteristics of the plasma by performing a simulation of the plasma based on the parameters of the equivalent circuit derived by the derivation circuit section.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a plasma evaluation system according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a bridge circuit constituting the derivation circuit unit in this embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the derivation circuit unit in this embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of an equivalent circuit of plasma in this embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of the plasma evaluation process in this embodiment.
  • a matcher positioner and a VI probe are used to measure the chamber impedance and Vpp, Vdc, etc., respectively.
  • a Langmuir probe is used to measure the electron density of the plasma.
  • an equivalent circuit analysis of plasma is used to optimize the focus ring structure.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a plasma evaluation system according to an embodiment of the present disclosure.
  • the plasma evaluation system 1 includes a capacitively coupled plasma processing device 2, a control unit 3, a derivation circuit unit 50, and a waveform detector 60.
  • the capacitively coupled plasma processing device 2 includes a plasma processing chamber 10, a gas supply unit 20, a power supply 30, and an exhaust system 40.
  • the derivation circuit unit 50 and the waveform detector 60 may be included in the plasma processing device 2.
  • the plasma processing device 2 also includes a substrate support unit 11 and a gas introduction unit.
  • the gas introduction unit is configured to introduce at least one processing gas into the plasma processing chamber 10.
  • the gas introduction unit includes a shower head 13.
  • the substrate support unit 11 is disposed in the plasma processing chamber 10.
  • the shower head 13 is disposed above the substrate support unit 11. In one embodiment, the shower head 13 constitutes at least a part of the ceiling of the plasma processing chamber 10.
  • the plasma processing chamber 10 has a plasma processing space 10s defined by a showerhead 13, a sidewall 10a of the plasma processing chamber 10, and a substrate support 11.
  • the plasma processing chamber 10 has at least one gas supply port for supplying at least one processing gas to the plasma processing space 10s, and at least one gas exhaust port for exhausting gas from the plasma processing space 10s.
  • the plasma processing chamber 10 is grounded.
  • the showerhead 13 and the substrate support 11 are electrically insulated from the housing of the plasma processing chamber 10.
  • the substrate support 11 includes a main body 111 and a ring assembly 112.
  • the main body 111 has a central region 111a for supporting the substrate W and an annular region 111b for supporting the ring assembly 112.
  • a wafer is an example of a substrate W.
  • the annular region 111b of the main body 111 surrounds the central region 111a of the main body 111 in a plan view.
  • the substrate W is disposed on the central region 111a of the main body 111
  • the ring assembly 112 is disposed on the annular region 111b of the main body 111 so as to surround the substrate W on the central region 111a of the main body 111. Therefore, the central region 111a is also called a substrate support surface for supporting the substrate W, and the annular region 111b is also called a ring support surface for supporting the ring assembly 112.
  • the main body 111 includes a base 1110 and an electrostatic chuck 1111.
  • the base 1110 includes a conductive member.
  • the conductive member of the base 1110 may function as a lower electrode.
  • the electrostatic chuck 1111 is disposed on the base 1110.
  • the electrostatic chuck 1111 includes a ceramic member 1111a and an electrostatic electrode 1111b disposed within the ceramic member 1111a.
  • the ceramic member 1111a has a central region 111a. In one embodiment, the ceramic member 1111a also has an annular region 111b. Note that other members surrounding the electrostatic chuck 1111, such as an annular electrostatic chuck or an annular insulating member, may be provided in the annular region 111b.
  • the ring assembly 112 may be disposed on the annular electrostatic chuck or the annular insulating member, or may be disposed on both the electrostatic chuck 1111 and the annular insulating member.
  • at least one RF/DC electrode coupled to an RF (Radio Frequency) power source 31 and/or a DC (Direct Current) power source 32 described later may be disposed within the ceramic member 1111a.
  • the at least one RF/DC electrode functions as a lower electrode.
  • the RF/DC electrode is also called a bias electrode.
  • the conductive member of the base 1110 and the at least one RF/DC electrode may function as multiple lower electrodes.
  • the electrostatic electrode 1111b may function as a lower electrode.
  • the substrate support 11 includes at least one lower electrode.
  • the ring assembly 112 includes one or more annular members.
  • the one or more annular members include one or more edge rings and at least one cover ring.
  • the edge rings are formed of a conductive or insulating material, and the cover rings are formed of an insulating material.
  • the substrate support 11 may also include a temperature adjustment module configured to adjust at least one of the electrostatic chuck 1111, the ring assembly 112, and the substrate to a target temperature.
  • the temperature adjustment module may include a heater, a heat transfer medium, a flow passage 1110a, or a combination thereof.
  • a heat transfer fluid such as brine or a gas flows through the flow passage 1110a.
  • the flow passage 1110a is formed in the base 1110, and one or more heaters are disposed in the ceramic member 1111a of the electrostatic chuck 1111.
  • the substrate support 11 may also include a heat transfer gas supply configured to supply a heat transfer gas to a gap between the back surface of the substrate W and the central region 111a.
  • the shower head 13 is configured to introduce at least one processing gas from the gas supply unit 20 into the plasma processing space 10s.
  • the shower head 13 has at least one gas supply port 13a, at least one gas diffusion chamber 13b, and multiple gas inlets 13c.
  • the processing gas supplied to the gas supply port 13a passes through the gas diffusion chamber 13b and is introduced into the plasma processing space 10s from the multiple gas inlets 13c.
  • the shower head 13 also includes at least one upper electrode.
  • the gas introduction unit may include, in addition to the shower head 13, one or more side gas injectors (SGIs) attached to one or more openings formed in the sidewall 10a.
  • SGIs side gas injectors
  • the gas supply 20 may include at least one gas source 21 and at least one flow controller 22.
  • the gas supply 20 is configured to supply at least one process gas from a respective gas source 21 to the showerhead 13 via a respective flow controller 22.
  • Each flow controller 22 may include, for example, a mass flow controller or a pressure-controlled flow controller.
  • the gas supply 20 may include one or more flow modulation devices to modulate or pulse the flow rate of the at least one process gas.
  • the power supply 30 includes an RF power supply 31 coupled to the plasma processing chamber 10 via at least one impedance matching circuit.
  • the RF power supply 31 is configured to supply at least one RF signal (RF power) to at least one lower electrode and/or at least one upper electrode. This causes a plasma to be formed from at least one processing gas supplied to the plasma processing space 10s.
  • the RF power supply 31 can function as at least a part of a plasma generating unit configured to generate plasma from one or more processing gases in the plasma processing chamber 10.
  • a bias RF signal to the at least one lower electrode, a bias potential is generated on the substrate W, and ion components in the formed plasma can be attracted to the substrate W.
  • the RF power supply 31 includes a first RF generating unit 31a and a second RF generating unit 31b.
  • the first RF generating unit 31a is coupled to at least one lower electrode and/or at least one upper electrode via at least one impedance matching circuit and configured to generate a source RF signal (source RF power) for plasma generation.
  • the source RF signal has a frequency in the range of 100 kHz to 2.5 GHz.
  • the first RF generating unit 31a may be configured to generate multiple source RF signals having different frequencies. The generated one or more source RF signals are supplied to at least one lower electrode and/or at least one upper electrode.
  • the first RF generating unit 31a is coupled to the base 1110 of the substrate support unit 11 by the high frequency application line 35 via the impedance matching circuit 33 and the filter 34.
  • the filter 34 is a filter that blocks the measurement signal output from the derivation circuit unit 50 to the first RF generating unit 31a side of the high frequency application line 35.
  • the filter 34 may be, for example, a band reject filter or a high pass filter that blocks the measurement signal.
  • the filter 34 is an example of the first filter.
  • the high frequency application line 35 is illustrated between the power supply 30 and the base 1110, but there may be other connections not illustrated.
  • the filter 34 may be provided in the plasma processing device 2 or in the derivation circuit unit 50.
  • the second RF generator 31b is coupled to at least one lower electrode via at least one impedance matching circuit and configured to generate a bias RF signal (bias RF power).
  • the frequency of the bias RF signal may be the same as or different from the frequency of the source RF signal.
  • the bias RF signal has a lower frequency than the frequency of the source RF signal.
  • the bias RF signal has a frequency in the range of 100 kHz to 60 MHz.
  • the second RF generator 31b may be configured to generate multiple bias RF signals having different frequencies.
  • the generated one or more bias RF signals are provided to at least one lower electrode. Also, in various embodiments, at least one of the source RF signal and the bias RF signal may be pulsed.
  • the power supply 30 may also include a DC power supply 32 coupled to the plasma processing chamber 10.
  • the DC power supply 32 includes a first DC generator 32a and a second DC generator 32b.
  • the first DC generator 32a is connected to at least one lower electrode and configured to generate a first DC signal.
  • the generated first bias DC signal is applied to the at least one lower electrode.
  • the second DC generator 32b is connected to at least one upper electrode and configured to generate a second DC signal.
  • the generated second DC signal is applied to the at least one upper electrode.
  • At least one of the first and second DC signals may be pulsed.
  • a sequence of voltage pulses is applied to at least one lower electrode and/or at least one upper electrode.
  • the voltage pulses may have a rectangular, trapezoidal, triangular or combination thereof pulse waveform.
  • a waveform generator for generating a sequence of voltage pulses from the DC signal is connected between the first DC generator 32a and at least one lower electrode.
  • the first DC generator 32a and the waveform generator constitute a voltage pulse generator.
  • the second DC generator 32b and the waveform generator constitute a voltage pulse generator
  • the voltage pulse generator is connected to at least one upper electrode.
  • the voltage pulses may have a positive polarity or a negative polarity.
  • the sequence of voltage pulses may also include one or more positive polarity voltage pulses and one or more negative polarity voltage pulses within one period.
  • the first and second DC generating units 32a and 32b may be provided in addition to the RF power source 31, or the first DC generating unit 32a may be provided in place of the second RF generating unit 31b.
  • the exhaust system 40 may be connected to, for example, a gas exhaust port 10e provided at the bottom of the plasma processing chamber 10.
  • the exhaust system 40 may include a pressure regulating valve and a vacuum pump. The pressure in the plasma processing space 10s is adjusted by the pressure regulating valve.
  • the vacuum pump may include a turbomolecular pump, a dry pump, or a combination thereof.
  • the derivation circuit unit 50 is connected to the high frequency application line 35, and derives an equivalent circuit of the plasma generated in the plasma processing space 10s.
  • the derivation circuit unit 50 includes a circuit capable of forming a bridge circuit with the plasma as part of the circuit, and a voltage source that outputs a measurement signal to the bridge circuit.
  • the derivation circuit unit 50 derives the equivalent circuit of the plasma using the bridge circuit.
  • the derivation circuit unit 50 outputs the parameters of the derived equivalent circuit to the control unit 3.
  • the derivation circuit unit 50 may be provided inside the impedance matching circuit 33.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a bridge circuit constituting the derivation circuit section in this embodiment.
  • the bridge circuit 51 shown in FIG. 2 is a circuit capable of forming a bridge circuit for the plasma generated in the plasma processing space 10s.
  • the bridge circuit 51 can be, for example, a Wheatstone bridge.
  • the impedances Z1 and Z2 are known values
  • the impedance Za is a variable element circuit
  • the impedance Zc corresponds to the impedance of the plasma.
  • a measurement signal is supplied to the bridge circuit 51 from a voltage source Vb.
  • the derivation circuit section 50 controls the bridge circuit 51 to adjust the variable element of the impedance Za based on the value of the galvanometer G of the bridge circuit 51 so that the bridge circuit 51 satisfies the equilibrium condition shown in the following formula (1) (the value indicated by the galvanometer G is 0).
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the derivation circuit section in this embodiment.
  • the derivation circuit section 50 has a voltage source Vb of a bridge circuit 51, a galvanometer G (resistance component RG), and circuits corresponding to impedances Z1, Z2, and Za.
  • the derivation circuit section 50 also has a filter Fc in impedance Zc of the bridge circuit 51 that corresponds to the filter Fa included in impedance Za.
  • the resistance component RG of the galvanometer G is represented as the galvanometer G.
  • the voltage source Vb outputs a measurement signal with a different frequency from the source RF signal, which is a high frequency signal used to generate plasma.
  • the voltage source Vb outputs, for example, a sine wave of 100 Hz to 10 MHz as the measurement signal.
  • the galvanometer G detects the current flowing between the connection point 52 and the connection point 53.
  • the circuit corresponding to the impedance Z1 has a resistor R1.
  • the circuit corresponding to the impedance Z2 has a resistor R2.
  • the filter Fc has a capacitor C1 and a coil L1.
  • the filter Fc blocks the source RF signal from flowing into the impedances Z1 and Z2 and the voltage source Vb.
  • the filter Fc is an example of a second filter.
  • the impedance Zc of the bridge circuit 51 includes capacitors Cx1 and Cx2, resistors Rx1 to Rx3, and diodes D1 and D2 as an equivalent circuit of the plasma.
  • the capacitor Cx1, resistor Rx1, and diode D1 are connected in parallel and are the first elements of the equivalent circuit corresponding to the first sheath voltage on the substrate support 11 side.
  • the capacitor Cx2, resistor Rx2, and diode D2 are connected in parallel and are the third elements of the equivalent circuit corresponding to the second sheath voltage on the counter electrode (shower head 13) side facing the substrate W.
  • a resistor Rx3 is connected in series between the resistors Rx1 and Rx2.
  • the resistor Rx3 is the second element of the equivalent circuit corresponding to the bulk plasma.
  • the source RF signal is input to the bridge circuit 51 in the derivation circuit section 50 at a connection point 54 between the filter Fc and resistor Rx1, as shown by "RF_IN" in FIG. 3. That is, the connection point 54 is connected to the high frequency application line 35.
  • the equivalent circuit of the plasma on the plasma processing chamber 10 side via the high frequency application line 35 corresponds to the capacitors Cx1 and Cx2, the resistors Rx1 to Rx3, and the diodes D1 and D2.
  • the circuit corresponding to impedance Za has filter Fa, variable capacitors VC1 and VC2, variable resistors VR1 to VR3, and diodes D3 and D4.
  • Variable capacitor VC1, variable resistor VR1, and diode D3 are connected in parallel.
  • Variable capacitor VC2, variable resistor VR2, and diode D4 are connected in parallel.
  • Variable resistor VR3 is connected in series between variable resistor VR1 and variable resistor VR2.
  • Filter Fa has capacitor C2 and coil L2. Filter Fa is connected to correspond to filter Fc so that bridge circuit 51 can satisfy the balance condition.
  • variable capacitors VC1 and VC2 and variable resistors VR1 to VR3 may be variable capacitors and potentiometers, respectively, or a system in which the connections of multiple elements are switched by a switch may be used.
  • the derivation circuit unit 50 has a control unit 55 that adjusts the variable capacitors VC1, VC2 and the variable resistors VR1 to VR3 based on the value of the galvanometer G.
  • the control unit 55 adjusts the variable capacitors VC1, VC2 and the variable resistors VR1 to VR3 based on the value of the galvanometer G so as to satisfy the equilibrium condition of equation (1).
  • the control unit 55 outputs the adjusted setting values of the variable capacitors VC1, VC2 and the variable resistors VR1 to VR3 to the control unit 3 as parameters of the derived plasma equivalent circuit.
  • the control unit 55 also controls the voltage source Vb to output a measurement signal.
  • the waveform detector 60 is connected to the high frequency application line 35 and detects the waveform (voltage waveform) of the source RF signal flowing through the high frequency application line 35.
  • the waveform detector 60 outputs information on the detected waveform to the control unit 3.
  • the waveform information may be output to the derivation circuit unit 50 and stored in a memory unit (not shown) of the derivation circuit unit 50.
  • the waveform detector 60 may be omitted, but since the waveform of the source RF signal input from RF_IN to the derivation circuit unit 50 may actually be a waveform that is a distorted output waveform from the RF power supply 31, it is preferable to provide the waveform detector 60.
  • the control unit 3 processes computer-executable instructions that cause the plasma processing apparatus 2 to perform the various steps described in this disclosure.
  • the control unit 3 may be configured to control each element of the plasma processing apparatus 2 to perform the various steps described herein. In one embodiment, a part or all of the control unit 3 may be included in the plasma processing apparatus 2.
  • the control unit 3 may include a processing unit 3a1, a storage unit 3a2, and a communication interface 3a3.
  • the control unit 3 is realized, for example, by a computer 3a.
  • the processing unit 3a1 may be configured to perform various control operations by reading a program from the storage unit 3a2 and executing the read program. This program may be stored in the storage unit 3a2 in advance, or may be acquired via a medium when necessary.
  • the acquired program is stored in the storage unit 3a2 and is read from the storage unit 3a2 by the processing unit 3a1 and executed.
  • the medium may be various storage media readable by the computer 3a, or may be a communication line connected to the communication interface 3a3.
  • the processing unit 3a1 may be a CPU (Central Processing Unit).
  • the memory unit 3a2 may include a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a HDD (Hard Disk Drive), an SSD (Solid State Drive), or a combination of these.
  • the communication interface 3a3 may communicate with the plasma processing device 2 via a communication line such as a LAN (Local Area Network).
  • the control unit 3 receives the parameters of the equivalent circuit from the derivation circuit unit 50 and the waveform information from the waveform detector 60.
  • the control unit 3 executes a plasma simulation based on the input parameters of the equivalent circuit and the waveform information.
  • the control unit 3 is an example of a simulation unit.
  • the control unit 3 calculates a sheath voltage in the equivalent circuit as a result of the simulation.
  • the control unit 3 calculates an evaluation parameter representing the characteristics of the plasma from the calculated sheath voltage.
  • the evaluation parameter is at least one parameter among the ion energy distribution function, the ion incidence angle distribution function, and the electron energy distribution function.
  • the ion energy distribution function is also referred to as IEDF (Ion Energy Distribution Function), and the ion incidence angle distribution function is also referred to as IADF (Ion Angular Distribution Function).
  • the electron energy distribution function is also referred to as EEDF (Electron Energy Distribution Function).
  • the sheath voltage is the sheath voltage on the side of the substrate support part 11 that supports the substrate W.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of an equivalent circuit of plasma in this embodiment.
  • the equivalent circuit 200 shown in FIG. 4 is an equivalent circuit of plasma used in the simulation executed by the control unit 3.
  • the equivalent circuit 200 has a first element 201 corresponding to a first sheath voltage on the substrate support 11 side, a second element 202 corresponding to bulk plasma, and a third element 203 corresponding to a second sheath voltage on the counter electrode (shower head 13) side facing the substrate W.
  • the equivalent circuit 200 also has an RF signal source Vr based on information on the waveform of the source RF signal detected by the waveform detector 60, and a blocking capacitor BC. In this embodiment, a case will be described in which a source RF signal is supplied to the substrate support 11 and the shower head 13 is grounded.
  • the first element 201 is represented by a parallel connection of a capacitance component Cs, a resistance component Rs, and a diode Ds, and corresponds to the capacitor Cx1, resistor Rx1, and diode D1 in FIG. 3.
  • the second element 202 is represented by a resistance component Rb, and corresponds to the resistor Rx3 in FIG. 3.
  • the third element 203 is represented by a parallel connection of a capacitance component Cg, a resistance component Rg, and a diode Dg, and corresponds to the capacitor Cx2, resistor Rx2, and diode D2 in FIG. 3.
  • the first element 201, the second element 202, and the third element 203 are connected in series in this order from the RF signal source Vr side.
  • the blocking capacitor BC blocks the DC component.
  • the connection between the blocking capacitor BC and the first element 201 becomes the potential of the substrate W, and the sheath voltage directly above the substrate W can be calculated based on the potential difference Vs in the first element 201. That is, the control unit 3 can calculate the first sheath voltage on the substrate support unit 11 side by using the equivalent circuit 200. This allows a quantitative evaluation of ion bombardment on the substrate W.
  • the control unit 3 may also perform a quantitative evaluation of ion bombardment on the side wall 10a of the plasma processing chamber 10 based on the sheath voltage.
  • the control unit 3 can also calculate the IEDF, IADF, and EEDF by performing a numerical analysis using a known calculation method based on the calculated waveform of the sheath voltage directly above the substrate W. Other information, such as the pressure in the plasma processing chamber 10 and the type of processing gas, may also be used in the numerical analysis.
  • the evaluation parameters for the plasma may include the sheath voltage directly above the substrate W.
  • control unit 3 may calculate the plasma electron density n and the electron temperature T e by using a simplified model in which the plasma electron density is assumed to be uniform.
  • Cs represents the capacitance component (sheath capacitance) Cs of the first element 201 described above
  • A represents the area A of the substrate supporting surface (central region 111a) of the substrate supporting portion 11.
  • the current of ions flowing from the plasma into the substrate support 11 can be regarded as the average value of the current flowing through the resistance component Rs of the first element 201. Therefore, when the Bohm velocity is u B , the relationship of the following formula (4) is established. Moreover, the Bohm velocity u B can be expressed as the following formula (5) using the Boltzmann constant k B , the electron temperature T e and the ion mass m i .
  • control unit 3 can calculate the electron temperature T e directly above the substrate W (directly above the substrate support surface (central region 111 a) of the substrate support unit 11) using the following equation (6).
  • the control unit 3 of the plasma evaluation system 1 opens an unillustrated loading/unloading port by controlling a gate valve not shown.
  • the loading/unloading port is open, the substrate W is loaded into the plasma processing space 10s of the plasma processing chamber 10 through the loading/unloading port and supported by the substrate support part 11 (step S1).
  • the control unit 3 closes the loading/unloading port by controlling the gate valve.
  • the control unit 3 measures the electrostatic chuck capacitance of the substrate support part 11 and the parasitic capacitance of the RF power supply rod, etc. Note that these parameters may be measured in advance by other measuring devices.
  • the control unit 3 reduces the pressure in the plasma processing chamber 10 to a predetermined pressure by controlling the exhaust system 40.
  • the control unit 3 controls the gas supply unit 20 to supply processing gas to the plasma processing chamber 10 from the multiple gas inlets 13c.
  • the processing gas is, for example, an inert gas such as Ar gas or other processing gas.
  • the control unit 3 controls the first RF generating unit 31a to ignite plasma with a predetermined power. In other words, the control unit 3 generates plasma in the plasma processing chamber 10 (step S2).
  • the control unit 3 controls the derivation circuit unit 50 to derive an equivalent circuit for the plasma (step S3).
  • the derivation circuit unit 50 outputs the parameters of the derived equivalent circuit to the control unit 3.
  • the control unit 3 also acquires information on the waveform detected by the waveform detector 60.
  • the derivation of the equivalent circuit and the acquisition of the waveform information may be repeated at regular intervals to acquire changes over time in the plasma processing chamber 10.
  • the parameters and waveform information of the derived equivalent circuit may be stored in a memory unit (not shown) of the derivation circuit unit 50, and may be read out by the control unit 3 when the simulation is performed.
  • the control unit 3 executes a plasma simulation based on the input equivalent circuit parameters and waveform information (step S4).
  • the control unit 3 calculates the sheath voltage in the equivalent circuit as a result of the simulation.
  • the control unit 3 calculates the plasma evaluation parameters from the calculated sheath voltage (step S5).
  • the control unit 3 stops the source RF signal to stop the generation of plasma.
  • the control unit 3 also controls the gate valve to open the loading/unloading port.
  • the control unit 3 controls the plasma processing device 2 to lift the substrate W by protruding the substrate support pin (not shown) from the substrate support surface of the substrate support unit 11.
  • the loading/unloading port is open, the substrate W is unloaded from the plasma processing chamber 10 by the arm of the transfer chamber (not shown) through the loading/unloading port.
  • the control unit 3 controls the plasma processing device 2 to unload the substrate W from the plasma processing chamber 10 (step S6).
  • the plasma equivalent circuit is derived to calculate the sheath voltage, so that the evaluation parameters representing the characteristics of the plasma can be calculated without inserting a measuring instrument into the plasma. Also, when an instrumental difference occurs in the plasma processing device 2, the high frequency power source (for example, the first RF generating unit 31a) can be adjusted while checking in real time with the processing gas introduced.
  • the high frequency power source for example, the first RF generating unit 31a
  • the plasma evaluation system 1 has a plasma processing device 2, a derivation circuit section 50, and a simulator section (control section 3).
  • the derivation circuit section 50 is connected to the high frequency application line 35 for generating plasma of the plasma processing device 2, and derives an equivalent circuit 200 of the generated plasma.
  • the simulator section calculates evaluation parameters representing the characteristics of the plasma by performing a simulation of the plasma based on the parameters of the equivalent circuit 200 derived by the derivation circuit section 50. As a result, it is possible to calculate evaluation parameters representing the characteristics of the plasma.
  • the plasma evaluation system 1 further includes a waveform detector 60 connected to the high frequency application line 35.
  • the simulator unit calculates the evaluation parameters by performing a simulation based on the parameters of the equivalent circuit and the waveform detected by the waveform detector 60. As a result, the calculation accuracy of the evaluation parameters can be improved.
  • the derivation circuit unit 50 includes a circuit capable of forming a bridge circuit 51, and derives the equivalent circuit 200 using the bridge circuit 51. As a result, it is possible to calculate evaluation parameters that represent the characteristics of the plasma.
  • the derivation circuit unit 50 includes a voltage source Vb that outputs a measurement signal with a frequency different from the high frequency for generating plasma.
  • the measurement signal can be used to derive the plasma equivalent circuit 200.
  • the high frequency application line 35 further includes a first filter (filter 34) that blocks the measurement signal from reaching the high frequency power supply (first RF generating unit 31a) side.
  • filter 34 filters that blocks the measurement signal from reaching the high frequency power supply (first RF generating unit 31a) side.
  • the first filter is provided in the plasma processing device 2 (power supply 30). As a result, it is possible to prevent the measurement signal from leaking to the high-frequency power supply side.
  • the first filter is provided in the derivation circuit section 50. As a result, it is possible to prevent the measurement signal from leaking to the high frequency application line 35 side.
  • the derivation circuit unit 50 includes a second filter (filter Fc) in the bridge circuit 51 that blocks the high frequency (source RF signal) for generating plasma.
  • filter Fc filters the high frequency
  • the equivalent circuit 200 includes a first element 201 corresponding to a first sheath voltage on the side of the substrate support 11 that supports the substrate W, a second element 202 corresponding to the bulk plasma, and a third element 203 corresponding to a second sheath voltage on the side of the counter electrode (shower head 13) that faces the substrate W.
  • the plasma in the plasma processing chamber 10 can be simulated.
  • the plasma evaluation method includes the steps of generating plasma in a chamber (plasma processing chamber 10) of the plasma processing apparatus 2, deriving an equivalent circuit 200 of the generated plasma by a derivation circuit unit 50 connected to a high-frequency application line 35 for plasma generation of the plasma processing apparatus 2, calculating a sheath voltage in the equivalent circuit 200 by performing a plasma simulation based on the parameters of the equivalent circuit 200 derived by the derivation circuit unit 50, and calculating evaluation parameters representing the characteristics of the plasma from the sheath voltage.
  • the simulation is performed by applying to the equivalent circuit 200 a voltage waveform equivalent to the voltage waveform used for generating plasma when plasma is generated.
  • the calculation accuracy of the evaluation parameters can be improved.
  • the evaluation parameter is at least one parameter among the ion energy distribution function, the ion incidence angle distribution function, and the electron energy distribution function. As a result, the generated plasma can be evaluated.
  • the sheath voltage is the sheath voltage on the side of the substrate support part 11 that supports the substrate W. As a result, the plasma directly above the substrate W can be evaluated.
  • the source RF signal is supplied to the substrate support 11, which is the lower electrode, and the shower head 13, which is the upper electrode, is grounded, but the present invention is not limited to this.
  • the source RF signal may be supplied to the substrate support 11, and the shower head 13 may be grounded via an LC circuit.
  • the LC circuit can be provided to draw in the source RF signal by the shower head 13.
  • one or more RF signals of the source RF signal and the bias RF signal may be supplied to the substrate support 11 and the shower head 13, respectively.
  • the derivation circuit unit 50 may be connected to either one of the high frequency application lines of the substrate support 11 and the shower head 13, or may be connected to both high frequency application lines.
  • the source RF signal may be supplied to the shower head 13, and the substrate support 11 may be grounded.
  • the source RF signal may be supplied to the shower head 13, and the substrate support 11 may be grounded via an LC circuit.
  • the substrate support 11 which is the lower electrode, is covered with the ceramic member 1111a, which is a dielectric, of the electrostatic chuck 1111, but this is not limited thereto.
  • the substrate support surface of the substrate support 11 may be a conductive member and connected to the base 1110.
  • the present disclosure can also be configured as follows.
  • a plasma processing device a derivation circuit unit connected to a high frequency application line for plasma generation of the plasma processing apparatus and deriving an equivalent circuit of the generated plasma; a simulator unit that calculates an evaluation parameter representing a characteristic of the plasma by executing a simulation of the plasma based on the parameters of the equivalent circuit derived by the derivation circuit unit;
  • a plasma evaluation system having (2) A waveform detector connected to the high frequency application line, the simulator unit calculates the evaluation parameters by performing the simulation based on parameters of the equivalent circuit and the waveform detected by the waveform detector.
  • the derivation circuit unit includes a bridge circuit, and derives the equivalent circuit by using the bridge circuit.
  • the derivation circuit unit includes a voltage source that outputs a measurement signal having a frequency different from the high frequency for generating the plasma.
  • the plasma evaluation system according to any one of (1) to (3). (5) a first filter that blocks the measurement signal from being transmitted to a high frequency power supply side of the high frequency application line; The plasma evaluation system according to (4) above. (6)
  • the first filter is provided in the plasma processing apparatus.
  • the first filter is provided in the derivation circuit unit.
  • the derivation circuit unit includes a second filter in the bridge circuit that blocks the high frequency wave for generating the plasma.
  • the equivalent circuit includes a first element corresponding to a first sheath voltage on a substrate support part side supporting a substrate, a second element corresponding to bulk plasma, and a third element corresponding to a second sheath voltage on a counter electrode side facing the substrate;
  • the plasma evaluation system according to any one of (1) to (8).
  • the plasma evaluation method includes: (11) The simulation is performed by applying to the equivalent circuit a voltage waveform equivalent to a voltage waveform for generating the plasma when the plasma is generated.
  • the evaluation parameter is at least one parameter selected from an ion energy distribution function, an ion incident angle distribution function, and an electron energy distribution function.
  • the sheath voltage is a sheath voltage on a substrate support side that supports a substrate.

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Abstract

プラズマ評価システム（１）は、プラズマ処理装置（２）と、プラズマ処理装置（２）のプラズマ生成用の高周波印加ライン（３５）に接続され、生成されたプラズマの等価回路を導出する導出回路部（５０）と、導出回路部で導出された等価回路のパラメータに基づいて、プラズマのシミュレーションを実行することで、プラズマの特性を表す評価パラメータを算出するシミュレータ部（３）と、を有する。

Description

プラズマ評価システム及びプラズマ評価方法
　本開示は、プラズマ評価システム及びプラズマ評価方法に関する。
　特許文献１には、ウエハ（フォーカスリング）表面から見た負荷インピーダンスが、ウエハ（フォーカスリング）表面のイオンシースの抵抗成分（Ｒ１）とキャパシタンス成分（Ｃ４）の並列接続、及び、プラズマのインピーダンス成分（Ｚｐ）、接地点の表面のイオンシースの抵抗成分（Ｒ２）とキャパシタンス成分（Ｃ５）の並列接続を、それぞれ直列に接続したもので表すことができることが開示されている。また、特許文献１には、その他にも、シース抵抗成分をダイオードで表すこともできるし、プラズマ抵抗、プラズマキャパシタンスやプラズマインダクタンスを入れることもできることが開示されている。
特開２００５－３０３０９９号公報
　本開示は、プラズマの特性を表す評価パラメータを算出することができるプラズマ評価システム及びプラズマ評価方法を提供する。
　本開示の一態様によるプラズマ評価システムは、プラズマ処理装置と、プラズマ処理装置のプラズマ生成用の高周波印加ラインに接続され、生成されたプラズマの等価回路を導出する導出回路部と、導出回路部で導出された等価回路のパラメータに基づいて、プラズマのシミュレーションを実行することで、プラズマの特性を表す評価パラメータを算出するシミュレータ部と、を有する。
　本開示によれば、プラズマの特性を表す評価パラメータを算出することができる。
図１は、本開示の一実施形態におけるプラズマ評価システムの一例を示す図である。 図２は、本実施形態における導出回路部を構成するブリッジ回路の一例を示す図である。 図３は、本実施形態における導出回路部の構成の一例を示す図である。 図４は、本実施形態におけるプラズマの等価回路の一例を示す図である。 図５は、本実施形態におけるプラズマ評価処理の一例を示すフローチャートである。
　以下に、開示するプラズマ評価システム及びプラズマ評価方法の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により開示技術が限定されるものではない。
　プラズマ処理装置のチャンバコンティションをモニタリングする手法として、マッチャーポジション及びＶＩプローブ等を用いて、それぞれチャンバインピーダンス及びＶｐｐ，Ｖｄｃ等を測定することが行われている。また、ラングミュアプローブ等を用いてプラズマの電子密度を測定することが行われている。さらに、フォーカスリング構造の最適化に、プラズマの等価回路解析を用いることが知られている。しかしながら、これらの手法では、プロセス状態、つまり、プラズマの状態が具体的にどのように変化したのかを知ることが難しかったり、プローブによりプラズマの状態を乱してしまいプロセス中とは異なる状態となる場合がある。すなわち、プロセス中におけるプラズマの状態として、プラズマの特性を表す評価パラメータ（プラズマパラメータ）を取得することが難しい。そこで、プラズマの特性を表す評価パラメータを算出することが期待されている。
［プラズマ評価システムの構成］
　以下に、プラズマ評価システム１の構成例について説明する。図１は、本開示の一実施形態におけるプラズマ評価システムの一例を示す図である。プラズマ評価システム１は、容量結合型のプラズマ処理装置２、制御部３、導出回路部５０及び波形検出器６０を含む。容量結合型のプラズマ処理装置２は、プラズマ処理チャンバ１０、ガス供給部２０、電源３０及び排気システム４０を含む。なお、導出回路部５０及び波形検出器６０は、プラズマ処理装置２が含むようにしてもよい。また、プラズマ処理装置２は、基板支持部１１及びガス導入部を含む。ガス導入部は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理チャンバ１０内に導入するように構成される。ガス導入部は、シャワーヘッド１３を含む。基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０内に配置される。シャワーヘッド１３は、基板支持部１１の上方に配置される。一実施形態において、シャワーヘッド１３は、プラズマ処理チャンバ１０の天部（ceiling）の少なくとも一部を構成する。プラズマ処理チャンバ１０は、シャワーヘッド１３、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０ａ及び基板支持部１１により規定されたプラズマ処理空間１０ｓを有する。プラズマ処理チャンバ１０は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓに供給するための少なくとも１つのガス供給口と、プラズマ処理空間１０ｓからガスを排出するための少なくとも１つのガス排出口とを有する。プラズマ処理チャンバ１０は接地される。シャワーヘッド１３及び基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０の筐体とは電気的に絶縁される。
　基板支持部１１は、本体部１１１及びリングアセンブリ１１２を含む。本体部１１１は、基板Ｗを支持するための中央領域１１１ａと、リングアセンブリ１１２を支持するための環状領域１１１ｂとを有する。ウェハは基板Ｗの一例である。本体部１１１の環状領域１１１ｂは、平面視で本体部１１１の中央領域１１１ａを囲んでいる。基板Ｗは、本体部１１１の中央領域１１１ａ上に配置され、リングアセンブリ１１２は、本体部１１１の中央領域１１１ａ上の基板Ｗを囲むように本体部１１１の環状領域１１１ｂ上に配置される。従って、中央領域１１１ａは、基板Ｗを支持するための基板支持面とも呼ばれ、環状領域１１１ｂは、リングアセンブリ１１２を支持するためのリング支持面とも呼ばれる。
　一実施形態において、本体部１１１は、基台１１１０及び静電チャック１１１１を含む。基台１１１０は、導電性部材を含む。基台１１１０の導電性部材は下部電極として機能し得る。静電チャック１１１１は、基台１１１０の上に配置される。静電チャック１１１１は、セラミック部材１１１１ａとセラミック部材１１１１ａ内に配置される静電電極１１１１ｂとを含む。セラミック部材１１１１ａは、中央領域１１１ａを有する。一実施形態において、セラミック部材１１１１ａは、環状領域１１１ｂも有する。なお、環状静電チャックや環状絶縁部材のような、静電チャック１１１１を囲む他の部材が環状領域１１１ｂに設けられてもよい。この場合、リングアセンブリ１１２は、環状静電チャック又は環状絶縁部材の上に配置されてもよく、静電チャック１１１１と環状絶縁部材の両方の上に配置されてもよい。また、後述するＲＦ（Radio　Frequency）電源３１及び／又はＤＣ（Direct　Current）電源３２に結合される少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極がセラミック部材１１１１ａ内に配置されてもよい。この場合、少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極が下部電極として機能する。後述するバイアスＲＦ信号及び／又はＤＣ信号が少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極に供給される場合、ＲＦ／ＤＣ電極はバイアス電極とも呼ばれる。なお、基台１１１０の導電性部材と少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極とが複数の下部電極として機能してもよい。また、静電電極１１１１ｂが下部電極として機能してもよい。従って、基板支持部１１は、少なくとも１つの下部電極を含む。
　リングアセンブリ１１２は、１又は複数の環状部材を含む。一実施形態において、１又は複数の環状部材は、１又は複数のエッジリングと少なくとも１つのカバーリングとを含む。エッジリングは、導電性材料又は絶縁材料で形成され、カバーリングは、絶縁材料で形成される。
　また、基板支持部１１は、静電チャック１１１１、リングアセンブリ１１２及び基板のうち少なくとも１つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、伝熱媒体、流路１１１０ａ、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路１１１０ａには、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。一実施形態において、流路１１１０ａが基台１１１０内に形成され、１又は複数のヒータが静電チャック１１１１のセラミック部材１１１１ａ内に配置される。また、基板支持部１１は、基板Ｗの裏面と中央領域１１１ａとの間の間隙に伝熱ガスを供給するように構成された伝熱ガス供給部を含んでもよい。
　シャワーヘッド１３は、ガス供給部２０からの少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓ内に導入するように構成される。シャワーヘッド１３は、少なくとも１つのガス供給口１３ａ、少なくとも１つのガス拡散室１３ｂ、及び複数のガス導入口１３ｃを有する。ガス供給口１３ａに供給された処理ガスは、ガス拡散室１３ｂを通過して複数のガス導入口１３ｃからプラズマ処理空間１０ｓ内に導入される。また、シャワーヘッド１３は、少なくとも１つの上部電極を含む。なお、ガス導入部は、シャワーヘッド１３に加えて、側壁１０ａに形成された１又は複数の開口部に取り付けられる１又は複数のサイドガス注入部（ＳＧＩ：Side　Gas　Injector）を含んでもよい。
　ガス供給部２０は、少なくとも１つのガスソース２１及び少なくとも１つの流量制御器２２を含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスを、それぞれに対応するガスソース２１からそれぞれに対応する流量制御器２２を介してシャワーヘッド１３に供給するように構成される。各流量制御器２２は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスの流量を変調又はパルス化する１又はそれ以上の流量変調デバイスを含んでもよい。
　電源３０は、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介してプラズマ処理チャンバ１０に結合されるＲＦ電源３１を含む。ＲＦ電源３１は、少なくとも１つのＲＦ信号（ＲＦ電力）を少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に供給するように構成される。これにより、プラズマ処理空間１０ｓに供給された少なくとも１つの処理ガスからプラズマが形成される。従って、ＲＦ電源３１は、プラズマ処理チャンバ１０において１又はそれ以上の処理ガスからプラズマを生成するように構成されるプラズマ生成部の少なくとも一部として機能し得る。また、バイアスＲＦ信号を少なくとも１つの下部電極に供給することにより、基板Ｗにバイアス電位が発生し、形成されたプラズマ中のイオン成分を基板Ｗに引き込むことができる。
　一実施形態において、ＲＦ電源３１は、第１のＲＦ生成部３１ａ及び第２のＲＦ生成部３１ｂを含む。第１のＲＦ生成部３１ａは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に結合され、プラズマ生成用のソースＲＦ信号（ソースＲＦ電力）を生成するように構成される。一実施形態において、ソースＲＦ信号は、１００ｋＨｚ～２．５ＧＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第１のＲＦ生成部３１ａは、異なる周波数を有する複数のソースＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のソースＲＦ信号は、少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に供給される。
　例えば、第１のＲＦ生成部３１ａは、インピーダンス整合回路３３と、フィルタ３４とを介して、高周波印加ライン３５により基板支持部１１の基台１１１０に結合される。フィルタ３４は、高周波印加ライン３５の第１のＲＦ生成部３１ａ側に対して、導出回路部５０から出力される測定信号を遮断するフィルタである。フィルタ３４は、例えば、測定信号を遮断するバンドリジェクトフィルタ又はハイパスフィルタ等を用いることができる。なお、フィルタ３４は、第１のフィルタの一例である。また、図１では、電源３０と基台１１１０との間について高周波印加ライン３５を図示しているが、図示しない他の結線があっても構わない。さらに、フィルタ３４は、プラズマ処理装置２に設けられてもよいし、導出回路部５０に設けられてもよい。
　第２のＲＦ生成部３１ｂは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して少なくとも１つの下部電極に結合され、バイアスＲＦ信号（バイアスＲＦ電力）を生成するように構成される。バイアスＲＦ信号の周波数は、ソースＲＦ信号の周波数と同じであっても異なっていてもよい。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、ソースＲＦ信号の周波数よりも低い周波数を有する。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、１００ｋＨｚ～６０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第２のＲＦ生成部３１ｂは、異なる周波数を有する複数のバイアスＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のバイアスＲＦ信号は、少なくとも１つの下部電極に供給される。また、種々の実施形態において、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。
　また、電源３０は、プラズマ処理チャンバ１０に結合されるＤＣ電源３２を含んでもよい。ＤＣ電源３２は、第１のＤＣ生成部３２ａ及び第２のＤＣ生成部３２ｂを含む。一実施形態において、第１のＤＣ生成部３２ａは、少なくとも１つの下部電極に接続され、第１のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第１のバイアスＤＣ信号は、少なくとも１つの下部電極に印加される。一実施形態において、第２のＤＣ生成部３２ｂは、少なくとも１つの上部電極に接続され、第２のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第２のＤＣ信号は、少なくとも１つの上部電極に印加される。
　種々の実施形態において、第１及び第２のＤＣ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。この場合、電圧パルスのシーケンスが少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に印加される。電圧パルスは、矩形、台形、三角形又はこれらの組み合わせのパルス波形を有してもよい。一実施形態において、ＤＣ信号から電圧パルスのシーケンスを生成するための波形生成部が第１のＤＣ生成部３２ａと少なくとも１つの下部電極との間に接続される。従って、第１のＤＣ生成部３２ａ及び波形生成部は、電圧パルス生成部を構成する。第２のＤＣ生成部３２ｂ及び波形生成部が電圧パルス生成部を構成する場合、電圧パルス生成部は、少なくとも１つの上部電極に接続される。電圧パルスは、正の極性を有してもよく、負の極性を有してもよい。また、電圧パルスのシーケンスは、１周期内に１又は複数の正極性電圧パルスと１又は複数の負極性電圧パルスとを含んでもよい。なお、第１及び第２のＤＣ生成部３２ａ，３２ｂは、ＲＦ電源３１に加えて設けられてもよく、第１のＤＣ生成部３２ａが第２のＲＦ生成部３１ｂに代えて設けられてもよい。
　排気システム４０は、例えばプラズマ処理チャンバ１０の底部に設けられたガス排出口１０ｅに接続され得る。排気システム４０は、圧力調整弁及び真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁によって、プラズマ処理空間１０ｓ内の圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。
　導出回路部５０は、高周波印加ライン３５に接続され、プラズマ処理空間１０ｓに生成されたプラズマの等価回路を導出する。導出回路部５０は、プラズマをその回路の一部としたブリッジ回路を構成可能な回路と、ブリッジ回路に測定信号を出力する電圧源とを備える。導出回路部５０は、ブリッジ回路を用いてプラズマの等価回路を導出する。導出回路部５０は、導出した等価回路のパラメータを制御部３に出力する。なお、導出回路部５０は、インピーダンス整合回路３３の内部に設けてもよい。
　ここで、図２及び図３を用いて導出回路部５０について説明する。図２は、本実施形態における導出回路部を構成するブリッジ回路の一例を示す図である。図２に示すブリッジ回路５１は、プラズマ処理空間１０ｓで生成されたプラズマに対してブリッジ回路を構成可能な回路である。なお、ブリッジ回路５１は、例えば、ホイートストンブリッジとすることができる。ブリッジ回路５１では、インピーダンスＺ１，Ｚ２が既知の値であり、インピーダンスＺａが可変素子回路であり、インピーダンスＺｃがプラズマのインピーダンスに対応する。ブリッジ回路５１には、電圧源Ｖｂから測定信号が供給される。導出回路部５０は、ブリッジ回路５１の検流計Ｇの値に基づいて、ブリッジ回路５１が下記の式（１）に示す平衡条件（検流計Ｇが示す値が０）を満たすように、インピーダンスＺａの可変素子を調整するように制御する。
　　　Ｚ１×Ｚｃ＝Ｚ２×Ｚａ　　　　　　　　　　　　・・・（１）
　図３は、本実施形態における導出回路部の構成の一例を示す図である。図３に示すように、導出回路部５０は、ブリッジ回路５１の電圧源Ｖｂと、検流計Ｇ（抵抗成分ＲＧ）と、インピーダンスＺ１，Ｚ２，Ｚａに対応する各回路とを有する。また、導出回路部５０は、ブリッジ回路５１のインピーダンスＺｃにおいて、インピーダンスＺａに含まれるフィルタＦａに対応するフィルタＦｃを有する。なお、図３では、検流計Ｇとして、検流計Ｇの抵抗成分ＲＧを表している。
　電圧源Ｖｂは、プラズマ生成用の高周波であるソースＲＦ信号とは異なる周波数の測定信号を出力する。電圧源Ｖｂは、測定信号として、例えば、１００Ｈｚ～１０ＭＨｚの正弦波を出力する。検流計Ｇは、接続点５２と接続点５３との間を流れる電流を検出する。インピーダンスＺ１に対応する回路は、抵抗Ｒ１を有する。インピーダンスＺ２に対応する回路は、抵抗Ｒ２を有する。
　フィルタＦｃは、コンデンサＣ１及びコイルＬ１を有する。フィルタＦｃは、ソースＲＦ信号のインピーダンスＺ１，Ｚ２及び電圧源Ｖｂ側への流入を遮断する。なお、フィルタＦｃは、第２のフィルタの一例である。ブリッジ回路５１のインピーダンスＺｃには、フィルタＦｃの他に、プラズマの等価回路として、コンデンサＣｘ１，Ｃｘ２と、抵抗Ｒｘ１～Ｒｘ３と、ダイオードＤ１，Ｄ２とが含まれる。コンデンサＣｘ１、抵抗Ｒｘ１及びダイオードＤ１は、並列接続され、基板支持部１１側の第１のシース電圧に相当する等価回路の第１の要素である。コンデンサＣｘ２、抵抗Ｒｘ２及びダイオードＤ２は、並列接続され、基板Ｗと対向する対向電極（シャワーヘッド１３）側の第２のシース電圧に相当する等価回路の第３の要素である。抵抗Ｒｘ１と抵抗Ｒｘ２との間には、抵抗Ｒｘ３が直列接続される。抵抗Ｒｘ３は、バルクプラズマに相当する等価回路の第２の要素である。また、導出回路部５０におけるブリッジ回路５１へのソースＲＦ信号の入力は、図３の「ＲＦ＿ＩＮ」で示すように、フィルタＦｃと抵抗Ｒｘ１との間の接続点５４となる。つまり、接続点５４は、高周波印加ライン３５に接続される。接続点５４から見た場合、高周波印加ライン３５を介したプラズマ処理チャンバ１０側のプラズマの等価回路が、コンデンサＣｘ１，Ｃｘ２と、抵抗Ｒｘ１～Ｒｘ３と、ダイオードＤ１，Ｄ２とに対応することになる。
　インピーダンスＺａに対応する回路は、フィルタＦａと、可変コンデンサＶＣ１，ＶＣ２と、可変抵抗ＶＲ１～ＶＲ３と、ダイオードＤ３，Ｄ４とを有する。可変コンデンサＶＣ１、可変抵抗ＶＲ１及びダイオードＤ３は、並列接続される。可変コンデンサＶＣ２、可変抵抗ＶＲ２及びダイオードＤ４は、並列接続される。可変抵抗ＶＲ１と可変抵抗ＶＲ２との間には、可変抵抗ＶＲ３が直列接続される。フィルタＦａは、コンデンサＣ２及びコイルＬ２を有する。フィルタＦａは、ブリッジ回路５１が平衡条件を満たせるように、フィルタＦｃに対応するために接続されている。なお、可変コンデンサＶＣ１，ＶＣ２、及び、可変抵抗ＶＲ１～ＶＲ３は、それぞれバリコン（バリアブルコンデンサ）及びポテンショメータであってもよいし、複数の素子の接続がスイッチで切り替えられる方式であってもよい。
　導出回路部５０は、検流計Ｇの値に基づいて、可変コンデンサＶＣ１，ＶＣ２、及び、可変抵抗ＶＲ１～ＶＲ３を調整する制御部５５を有する。つまり、制御部５５は、検流計Ｇの値に基づいて、式（１）の平衡条件を満たすように、可変コンデンサＶＣ１，ＶＣ２、及び、可変抵抗ＶＲ１～ＶＲ３を調整する。制御部５５は、調整後の可変コンデンサＶＣ１，ＶＣ２、及び、可変抵抗ＶＲ１～ＶＲ３の各設定値を、導出したプラズマの等価回路のパラメータとして制御部３に出力する。また、制御部５５は、電圧源Ｖｂを制御して、測定信号を出力させる。
　図１の説明に戻る。波形検出器６０は、高周波印加ライン３５に接続され、高周波印加ライン３５を流れるソースＲＦ信号の波形（電圧波形）を検出する。波形検出器６０は、検出した波形の情報を制御部３に出力する。なお、波形の情報は、導出回路部５０に出力して導出回路部５０の図示しない記憶部に記憶されるようにしてもよい。また、波形検出器６０は、省略してもよいが、ＲＦ＿ＩＮから導出回路部５０に入力されるソースＲＦ信号の波形は、実際には、ＲＦ電源３１からの出力波形が歪められた波形になっている場合もあるため、波形検出器６０を設けることが好ましい。
　制御部３は、本開示において述べられる種々の工程をプラズマ処理装置２に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部３は、ここで述べられる種々の工程を実行するようにプラズマ処理装置２の各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御部３の一部又は全てがプラズマ処理装置２に含まれてもよい。制御部３は、処理部３ａ１、記憶部３ａ２及び通信インターフェース３ａ３を含んでもよい。制御部３は、例えばコンピュータ３ａにより実現される。処理部３ａ１は、記憶部３ａ２からプログラムを読み出し、読み出されたプログラムを実行することにより種々の制御動作を行うように構成され得る。このプログラムは、予め記憶部３ａ２に格納されていてもよく、必要なときに、媒体を介して取得されてもよい。取得されたプログラムは、記憶部３ａ２に格納され、処理部３ａ１によって記憶部３ａ２から読み出されて実行される。媒体は、コンピュータ３ａに読み取り可能な種々の記憶媒体であってもよく、通信インターフェース３ａ３に接続されている通信回線であってもよい。処理部３ａ１は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）であってもよい。記憶部３ａ２は、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、ＨＤＤ（Hard　Disk　Drive）、ＳＳＤ（Solid　State　Drive）、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェース３ａ３は、ＬＡＮ（Local　Area　Network）等の通信回線を介してプラズマ処理装置２との間で通信してもよい。
　制御部３には、導出回路部５０から等価回路のパラメータが入力され、波形検出器６０から波形の情報が入力される。制御部３は、入力された等価回路のパラメータと、波形の情報とに基づいて、プラズマのシミュレーションを実行する。つまり、制御部３は、シミュレーション部の一例である。制御部３は、シミュレーションの結果として、等価回路におけるシース電圧を算出する。制御部３は、算出したシース電圧からプラズマの特性を表す評価パラメータを算出する。ここで、評価パラメータは、イオンエネルギー分布関数、イオン入射角度分布関数、及び、電子エネルギー分布関数のうち、少なくとも１つのパラメータである。なお、イオンエネルギー分布関数は、ＩＥＤＦ（Ion　Energy　Distribution　Function）とも表し、イオン入射角度分布関数は、ＩＡＤＦ（Ion　Angular　Distribution　Function）とも表す。また、電子エネルギー分布関数は、ＥＥＤＦ（Electron　Energy　Distribution　Function）とも表す。また、評価パラメータでは、例えば、シース電圧として、基板Ｗを支持する基板支持部１１側のシース電圧を用いる。
［等価回路のシミュレーション］
　ここで、図４を用いて等価回路のシミュレーションについて説明する。図４は、本実施形態におけるプラズマの等価回路の一例を示す図である。図４に示す等価回路２００は、制御部３が実行するシミュレーションに用いるプラズマの等価回路である。等価回路２００は、基板支持部１１側の第１のシース電圧に相当する第１の要素２０１と、バルクプラズマに相当する第２の要素２０２と、基板Ｗと対向する対向電極（シャワーヘッド１３）側の第２のシース電圧に相当する第３の要素２０３とを有する。また、等価回路２００は、波形検出器６０で検出されたソースＲＦ信号の波形の情報に基づくＲＦ信号源Ｖｒと、ブロッキングコンデンサＢＣとを有する。なお、本実施形態では、基板支持部１１にソースＲＦ信号が供給され、シャワーヘッド１３が接地されている場合について説明する。
　第１の要素２０１は、容量成分Ｃｓと、抵抗成分Ｒｓと、ダイオードＤｓとの並列接続で表され、図３のコンデンサＣｘ１、抵抗Ｒｘ１及びダイオードＤ１に相当する要素になっている。第２の要素２０２は、抵抗成分Ｒｂで表され、図３の抵抗Ｒｘ３に相当する要素になっている。第３の要素２０３は、容量成分Ｃｇと、抵抗成分Ｒｇと、ダイオードＤｇとの並列接続で表され、図３のコンデンサＣｘ２、抵抗Ｒｘ２及びダイオードＤ２に相当する要素になっている。また、第１の要素２０１、第２の要素２０２及び第３の要素２０３は、ＲＦ信号源Ｖｒ側から順に直列接続されている。ブロッキングコンデンサＢＣは、直流成分を遮断する。等価回路２００では、ブロッキングコンデンサＢＣと第１の要素２０１との接続部分が基板Ｗの電位となり、第１の要素２０１における電位差Ｖｓに基づいて、基板Ｗ直上のシース電圧が算出できる。すなわち、制御部３は、等価回路２００を用いることで、基板支持部１１側の第１のシース電圧が算出できる。これにより、基板Ｗへのイオン衝撃の定量的評価を行うことができる。また、制御部３は、シース電圧に基づいて、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０ａへのイオン衝撃の定量的評価を行うようにしてもよい。
　また、制御部３は、算出された基板Ｗ直上のシース電圧の波形に基づいて、既知の計算手法を用いて数値解析を行うことにより、ＩＥＤＦ、ＩＡＤＦ及びＥＥＤＦを算出することができる。当該数値解析には、例えば、プラズマ処理チャンバ１０内の圧力、処理ガスの種類等の他の情報を用いてもよい。なお、プラズマの評価パラメータには、基板Ｗ直上のシース電圧を含んでもよい。
　さらに、制御部３は、プラズマの電子密度が一様であるとした簡易モデルを用いることで、プラズマの電子密度ｎ及び電子温度Ｔｅを算出するようにしてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  
　ここで、Ｃｓは、上述の第１の要素２０１の容量成分（シース容量）Ｃｓを表し、Ａは、基板支持部１１の基板支持面（中央領域１１１ａ）の面積Ａを表す。また、第２の要素２０２を流れる導電電流の振幅をＩ１、ＲＦ信号源Ｖｒの角周波数をω、電気素量をｅとすると、電子密度ｎは、下記の式（３）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
  
　また、プラズマから基板支持部１１に流れ込むイオンの電流は、第１の要素２０１の抵抗成分Ｒｓを流れる電流の平均値とみなすことができる。従って、ボーム速度をｕＢとすると、下記の式（４）の関係が成立する。また、ボーム速度ｕＢは、ボルツマン定数ｋＢ、電子温度Ｔｅ及びイオン質量ｍｉを用いて、下記の式（５）と表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
  
　プラズマ処理チャンバ１０内の処理ガスが単一のガスであり、イオン質量が既知の場合、制御部３は、下記の式（６）を用いて、基板Ｗ直上（基板支持部１１の基板支持面（中央領域１１１ａ）直上）の電子温度Ｔｅを算出できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
  
［プラズマ評価方法］
　次に、本実施形態に係るプラズマ評価方法について説明する。図５は、本実施形態におけるプラズマ評価処理の一例を示すフローチャートである。
　プラズマ評価システム１の制御部３は、図示しないゲートバルブを制御することにより、図示しない搬入出口を開放する。基板Ｗは、搬入出口が開放されているときに、搬入出口を介してプラズマ処理チャンバ１０のプラズマ処理空間１０ｓに搬入され、基板支持部１１に支持される（ステップＳ１）。制御部３は、ゲートバルブを制御することにより、搬入出口を閉鎖する。制御部３は、プラズマ生成前に、基板支持部１１の静電チャック容量及びＲＦ給電ロッド等の寄生容量等を測定する。なお、これらのパラメータは、予め他の測定器によって測定されてもよい。
　制御部３は、排気システム４０を制御することにより、プラズマ処理チャンバ１０内の圧力を所定の圧力に減圧させる。制御部３は、ガス供給部２０を制御することにより、複数のガス導入口１３ｃから、処理ガスをプラズマ処理チャンバ１０に供給させる。なお、処理ガスは、例えば、Ａｒガス等の不活性ガスやその他の処理ガスである。制御部３は、第１のＲＦ生成部３１ａを制御して、所定の電力でプラズマを着火させる。つまり、制御部３は、プラズマ処理チャンバ１０内にプラズマを生成させる（ステップＳ２）。
　制御部３は、プラズマの着火後に、導出回路部５０を制御して、プラズマの等価回路を導出する（ステップＳ３）。導出回路部５０は、導出した等価回路のパラメータを制御部３に出力する。また、制御部３は、波形検出器６０から検出した波形の情報を取得する。なお、等価回路の導出及び波形の情報の取得は、プラズマ処理チャンバ１０の経時変化を取得するために、一定の期間をおいて繰り返し行われてもよい。導出した等価回路のパラメータ及び波形の情報は、導出回路部５０の図示しない記憶部に記憶され、シミュレーションの実行時に制御部３により読み出されるようにしてもよい。
　制御部３は、入力された等価回路のパラメータと、波形の情報とに基づいて、プラズマのシミュレーションを実行する（ステップＳ４）。制御部３は、シミュレーションの結果として、等価回路におけるシース電圧を算出する。制御部３は、算出したシース電圧からプラズマの評価パラメータを算出する（ステップＳ５）。
　制御部３は、等価回路の導出又はプラズマの評価パラメータの算出、又はプロセス処理が完了すると、ソースＲＦ信号を停止させてプラズマの生成を停止させる。また、制御部３は、ゲートバルブを制御することにより、搬入出口を開放する。制御部３は、図示しない基板支持ピンを基板支持部１１の基板支持面から突出させて基板Ｗを持ち上げるようにプラズマ処理装置２を制御する。基板Ｗは、搬入出口が開放されているときに、搬入出口を介して図示しない搬送室のアームによりプラズマ処理チャンバ１０内から搬出される。つまり、制御部３は、プラズマ処理チャンバ１０内から基板Ｗを搬出するようプラズマ処理装置２を制御する（ステップＳ６）。このように、プラズマの等価回路を導出してシース電圧を算出するので、プラズマ内に測定器を入れることなく、プラズマの特性を表す評価パラメータを算出することができる。また、プラズマ処理装置２において機差が生じた場合に、処理ガスを導入した状態でリアルタイムに確認しながら高周波電源（例えば、第１のＲＦ生成部３１ａ）を調整することができる。
　以上、本実施形態によれば、プラズマ評価システム１は、プラズマ処理装置２と、導出回路部５０と、シミュレータ部（制御部３）とを有する。導出回路部５０は、プラズマ処理装置２のプラズマ生成用の高周波印加ライン３５に接続され、生成されたプラズマの等価回路２００を導出する。シミュレータ部は、導出回路部５０で導出された等価回路２００のパラメータに基づいて、プラズマのシミュレーションを実行することで、プラズマの特性を表す評価パラメータを算出する。その結果、プラズマの特性を表す評価パラメータを算出することができる。
　また、本実施形態によれば、プラズマ評価システム１は、高周波印加ライン３５に接続された波形検出器６０をさらに有する。シミュレータ部は、等価回路のパラメータと、波形検出器６０で検出された波形とに基づいて、シミュレーションを行うことで、評価パラメータを算出する。その結果、評価パラメータの算出精度を向上させることができる。
　また、本実施形態によれば、導出回路部５０は、ブリッジ回路５１を構成可能な回路を備え、ブリッジ回路５１を用いて等価回路２００を導出する。その結果、プラズマの特性を表す評価パラメータを算出することができる。
　また、本実施形態によれば、導出回路部５０は、プラズマ生成用の高周波と異なる周波数の測定信号を出力する電圧源Ｖｂを備える。その結果、測定信号を用いてプラズマの等価回路２００を導出することができる。
　また、本実施形態によれば、高周波印加ライン３５の高周波電源（第１のＲＦ生成部３１ａ）側に対して測定信号を遮断する第１のフィルタ（フィルタ３４）をさらに有する。その結果、測定信号が高周波電源側に漏出することを抑制することができる。
　また、本実施形態によれば、第１のフィルタは、プラズマ処理装置２（電源３０）に設けられる。その結果、測定信号が高周波電源側に漏出することを抑制することができる。
　また、本実施形態によれば、第１のフィルタは、導出回路部５０に設けられる。その結果、測定信号が高周波印加ライン３５側に漏出することを抑制することができる。
　また、本実施形態によれば、導出回路部５０は、ブリッジ回路５１において、プラズマ生成用の高周波（ソースＲＦ信号）を遮断する第２のフィルタ（フィルタＦｃ）を備える。その結果、ソースＲＦ信号がブリッジ回路５１の電圧源Ｖｂ側に漏出することを抑制することができる。
　また、本実施形態によれば、等価回路２００は、基板Ｗを支持する基板支持部１１側の第１のシース電圧に相当する第１の要素２０１と、バルクプラズマに相当する第２の要素２０２と、基板Ｗと対向する対向電極（シャワーヘッド１３）側の第２のシース電圧に相当する第３の要素２０３とを含む。その結果、プラズマ処理チャンバ１０内のプラズマをシミュレーションすることができる。
　また、本実施形態によれば、プラズマ評価方法は、プラズマ処理装置２のチャンバ（プラズマ処理チャンバ１０）内にプラズマを生成する工程と、プラズマ処理装置２のプラズマ生成用の高周波印加ライン３５に接続された導出回路部５０により、生成されたプラズマの等価回路２００を導出する工程と、導出回路部５０で導出された等価回路２００のパラメータに基づいて、プラズマのシミュレーションを実行することで、等価回路２００におけるシース電圧を算出する工程と、シース電圧からプラズマの特性を表す評価パラメータを算出する工程とを有する。その結果、プラズマの特性を表す評価パラメータを算出することができる。
　また、本実施形態によれば、シミュレーションは、プラズマを生成した際のプラズマ生成用の電圧波形と同等の電圧波形を等価回路２００に印加するものとして実行する。その結果、評価パラメータの算出精度を向上させることができる。
　また、本実施形態によれば、評価パラメータは、イオンエネルギー分布関数、イオン入射角度分布関数、及び、電子エネルギー分布関数のうち、少なくとも１つのパラメータである。その結果、生成されたプラズマを評価することができる。
　また、本実施形態によれば、シース電圧は、基板Ｗを支持する基板支持部１１側のシース電圧である。その結果、基板Ｗ直上のプラズマを評価することができる。
　今回開示された実施形態は、すべ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。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主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。
　また、上記した実施形態では、下部電極である基板支持部１１にソースＲＦ信号を供給し、上部電極であるシャワーヘッド１３を接地した形態を説明したが、これに限定されない。例えば、基板支持部１１にソースＲＦ信号を供給し、シャワーヘッド１３をＬＣ回路を介して接地する形態としてもよい。この場合、ＬＣ回路を設けることで、ソースＲＦ信号をシャワーヘッド１３により引き込むことができる。また、例えば、基板支持部１１及びシャワーヘッド１３に、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のうち１つ以上のＲＦ信号をそれぞれ供給する形態としてもよい。この場合、導出回路部５０は、基板支持部１１及びシャワーヘッド１３のうち、いずれか一方の高周波印加ラインに接続されてもよいし、両方の高周波印加ラインに接続されてもよい。また、例えば、シャワーヘッド１３にソースＲＦ信号を供給し、基板支持部１１を接地する形態としてもよい。また、例えば、シャワーヘッド１３にソースＲＦ信号を供給し、基板支持部１１をＬＣ回路を介して接地する形態としてもよい。
　また、上記した実施形態では、下部電極である基板支持部１１は、静電チャック１１１１が誘電体であるセラミック部材１１１１ａで覆われていたが、これに限定されない。例えば、基板支持部１１の基板支持面が導電性部材であり、基台１１１０と接続されてもよい。
　なお、本開示は以下のような構成も取ることができる。
（１）
　プラズマ処理装置と、
　前記プラズマ処理装置のプラズマ生成用の高周波印加ラインに接続され、生成されたプラズマの等価回路を導出する導出回路部と、
　前記導出回路部で導出された前記等価回路のパラメータに基づいて、前記プラズマのシミュレーションを実行することで、前記プラズマの特性を表す評価パラメータを算出するシミュレータ部と、
　を有するプラズマ評価システム。
（２）
　前記高周波印加ラインに接続された波形検出器をさらに有し、
　前記シミュレータ部は、前記等価回路のパラメータと、前記波形検出器で検出された波形とに基づいて、前記シミュレーションを行うことで、前記評価パラメータを算出する、
　前記（１）に記載のプラズマ評価システム。
（３）
　前記導出回路部は、ブリッジ回路を備え、前記ブリッジ回路を用いて前記等価回路を導出する、
　前記（１）又は（２）に記載のプラズマ評価システム。
（４）
　前記導出回路部は、前記プラズマ生成用の高周波と異なる周波数の測定信号を出力する電圧源を備える、
　前記（１）～（３）のいずれか１つに記載のプラズマ評価システム。
（５）
　前記高周波印加ラインの高周波電源側に対して前記測定信号を遮断する第１のフィルタをさらに有する、
　前記（４）に記載のプラズマ評価システム。
（６）
　前記第１のフィルタは、前記プラズマ処理装置に設けられる、
　前記（５）に記載のプラズマ評価システム。
（７）
　前記第１のフィルタは、前記導出回路部に設けられる、
　前記（５）に記載のプラズマ評価システム。
（８）
　前記導出回路部は、前記ブリッジ回路において、前記プラズマ生成用の高周波を遮断する第２のフィルタを備える、
　前記（３）に記載のプラズマ評価システム。
（９）
　前記等価回路は、基板を支持する基板支持部側の第１のシース電圧に相当する第１の要素と、バルクプラズマに相当する第２の要素と、前記基板と対向する対向電極側の第２のシース電圧に相当する第３の要素とを含む、
　前記（１）～（８）のいずれか１つに記載のプラズマ評価システム。
（１０）
　プラズマ処理装置のチャンバ内にプラズマを生成する工程と、
　前記プラズマ処理装置のプラズマ生成用の高周波印加ラインに接続された導出回路部により、生成された前記プラズマの等価回路を導出する工程と、
　前記導出回路部で導出された前記等価回路のパラメータに基づいて、前記プラズマのシミュレーションを実行することで、前記等価回路におけるシース電圧を算出する工程と、
　前記シース電圧から前記プラズマの特性を表す評価パラメータを算出する工程と、
　を有するプラズマ評価方法。
（１１）
　前記シミュレーションは、前記プラズマを生成した際のプラズマ生成用の電圧波形と同等の電圧波形を前記等価回路に印加するものとして実行する、
　前記（１０）に記載のプラズマ評価方法。
（１２）
　前記評価パラメータは、イオンエネルギー分布関数、イオン入射角度分布関数、及び、電子エネルギー分布関数のうち、少なくとも１つのパラメータである、
　前記（１０）又は（１１）に記載のプラズマ評価方法。
（１３）
　前記シース電圧は、基板を支持する基板支持部側のシース電圧である、
　前記（１０）～（１２）のいずれか１つに記載のプラズマ評価方法。
　１　プラズマ評価システム
　２　プラズマ処理装置
　３　制御部
　１０　プラズマ処理チャンバ
　１１　基板支持部
　１３　シャワーヘッド
　３０　電源
　３１ａ　第１のＲＦ生成部
　３４，Ｆｃ　フィルタ
　３５　高周波印加ライン
　５０　導出回路部
　５１　ブリッジ回路
　６０　波形検出器
　２００　等価回路
　２０１　第１の要素
　２０２　第２の要素
　２０３　第３の要素
　Ｖｂ　電圧源
　Ｖｒ　ＲＦ信号源
　Ｗ　基板

Claims (13)

  1. 　プラズマ処理装置と、
    　前記プラズマ処理装置のプラズマ生成用の高周波印加ラインに接続され、生成されたプラズマの等価回路を導出する導出回路部と、
    　前記導出回路部で導出された前記等価回路のパラメータに基づいて、前記プラズマのシミュレーションを実行することで、前記プラズマの特性を表す評価パラメータを算出するシミュレータ部と、
    　を有するプラズマ評価システム。
  2. 　前記高周波印加ラインに接続された波形検出器をさらに有し、
    　前記シミュレータ部は、前記等価回路のパラメータと、前記波形検出器で検出された波形とに基づいて、前記シミュレーションを行うことで、前記評価パラメータを算出する、
    　請求項１に記載のプラズマ評価システム。
  3. 　前記導出回路部は、ブリッジ回路を構成可能な回路を備え、前記ブリッジ回路を用いて前記等価回路を導出する、
    　請求項１又は２に記載のプラズマ評価システム。
  4. 　前記導出回路部は、前記プラズマ生成用の高周波と異なる周波数の測定信号を出力する電圧源を備える、
    　請求項１又は２に記載のプラズマ評価システム。
  5. 　前記高周波印加ラインの高周波電源側に対して前記測定信号を遮断する第１のフィルタをさらに有する、
    　請求項４に記載のプラズマ評価システム。
  6. 　前記第１のフィルタは、前記プラズマ処理装置に設けられる、
    　請求項５に記載のプラズマ評価システム。
  7. 　前記第１のフィルタは、前記導出回路部に設けられる、
    　請求項５に記載のプラズマ評価システム。
  8. 　前記導出回路部は、前記ブリッジ回路において、前記プラズマ生成用の高周波を遮断する第２のフィルタを備える、
    　請求項３に記載のプラズマ評価システム。
  9. 　前記等価回路は、基板を支持する基板支持部側の第１のシース電圧に相当する第１の要素と、バルクプラズマに相当する第２の要素と、前記基板と対向する対向電極側の第２のシース電圧に相当する第３の要素とを含む、
    　請求項１又は２に記載のプラズマ評価システム。
  10. 　プラズマ処理装置のチャンバ内にプラズマを生成する工程と、
    　前記プラズマ処理装置のプラズマ生成用の高周波印加ラインに接続された導出回路部により、生成された前記プラズマの等価回路を導出する工程と、
    　前記導出回路部で導出された前記等価回路のパラメータに基づいて、前記プラズマのシミュレーションを実行することで、前記等価回路におけるシース電圧を算出する工程と、
    　前記シース電圧から前記プラズマの特性を表す評価パラメータを算出する工程と、
    　を有するプラズマ評価方法。
  11. 　前記シミュレーションは、前記プラズマを生成した際のプラズマ生成用の電圧波形と同等の電圧波形を前記等価回路に印加するものとして実行する、
    　請求項１０に記載のプラズマ評価方法。
  12. 　前記評価パラメータは、イオンエネルギー分布関数、イオン入射角度分布関数、及び、電子エネルギー分布関数のうち、少なくとも１つのパラメータである、
    　請求項１０又は１１に記載のプラズマ評価方法。
  13. 　前記シース電圧は、基板を支持する基板支持部側のシース電圧である、
    　請求項１０又は１１に記載のプラズマ評価方法。
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