JP2003524895A - 容量性プラズマ源に係るマルチゾーンｒｆ電極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 プラズマ電極とバイアス電極（２５）を有する容量性の一対のプラズマ源で形成されたプラズマを発生し制御するための装置及び方法であって、プラズマ電極はそれぞれが互いに電気的に絶縁されている複数のサブ電極（５）より構成され、前記プラズマは、各サブ電極を介してプラズマ領域にＲＦ出力をカップリングし、前記サブ電極の他の一つを介してカップルされたＲＦ出力から大きさ、周波数、位相、波形の少なくとも２つにつき差がある前記サブ電極の一つを介してカップルされたＲＦ出力を引き出す、ことで発生され、制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 この国際出願は、２０００年２月２５日に出願された米国出願番号６０／１８
５，０６９の利益を主張するものである。

【０００２】 （背景技術） 本発明は、コンデンサプレートを形成する２つの電極を有するタイプの容量性
連結プラズマ線源に関するものであり、これらの間には、当該電極間の空間に注
入されるガスのイオンよりプラズマを生成するための高周波（ＲＦ）領域が設け
られている。プラズマは、イオンのみならず、電子、分子、ラジカル等によって
も生成される。

【０００３】 このようなプラズマ線源は、注入室に配置され、層の蒸着や半導体ウエハの如
き回路基板に係るエッチングプロセスを実行するために使用される。

【０００４】 エッチングや蒸着を目的とした容量性連結プラズマ線源は、通常は２つの平行
な電極を有しており、当該電極は２つのコンデンサプレートとしても作用し、注
入室に配置される。一の電極はプラズマを生成する為の第１の高周波（ＲＦ）電
源に接続されており、以下では、当該一の電極をプラズマ電極と称する。他の電
極はウエハ又は回路基板が配置されるものであり、当該ウエハの表面にＤＣセル
フバイアスを与える為の第２の高周波（ＲＦ）電源に接続されている。以下では
、当該他の電極をバイアス電極と称する。

【０００５】 容量性電極の設計構造としては、前記２つの電極のサイズを基礎とした、対称
的及び非対称的といった２つのタイプがある。対称的なタイプでは、前記２つの
電極は同じサイズである。非対称的なタイプでは、前記２つの電極は各々が異な
るサイズである。このような構造上の相違により、この２つの設計タイプでは、
特にイオン化レート（Ｒ）及びプラズマ電位（Ｖ）については、前記２つの電極
の間に亘る前記２つの領域の全域で、各々が異なる配電特性を有する。この技術
は、高密度プラズマ線源―設計、医術、性能 ポポフ、オレグ Ａ編集、ノイズ
出版、Park Ridge NJ(1995)に記述されている。

【０００６】 図１ａは対称的な電極の配置を示しており、図１ｂはイオン化レート（Ｒ）を
示しており、そして、図１ｃは当該電極配置に係るプラズマ電位（Ｖ）の配電特
性を示している。図１ｄは非対称的な電極の配置を示しており、図１ｅはイオン
化レート（Ｒ）を示しており、そして、図１ｆは、図１ｄの電極配置に係るプラ
ズマ電位（Ｖ）の配電特性を示している。

【０００７】 例えば米国特許番号５，２５２，１７８に記載されているように、前記プラズ
マ電極がいくつかのサブ電極に分割されるとき、及び各サブ電極が別々の高周波
（ＲＦ）電源によって駆動されるとき、特有の非対称的な放電構造は、各サブ電
極とバイアス電極との間に形成される。前記プラズマ電極を分割することによる
効果は、プラズマ物理学の現代理論の観点からは十分に理解されていない。

【０００８】 容量性ＲＦ放電（ディスチャージ）の状態において、標準的な１３．５６ＭＨ
ｚよりも高い周波数で高密度のプラズマを発生することは原理的に生ずることで
ある。それは、周波数の増加に伴ってプラズマ密度が高くなるからである。それ
は、イオンの加速のために消費されるエネルギーに比しプラズマ生成のエネルギ
ーの方が大きくなく、のと同様のことである。加えて、前記プラズマの密度ｎ0
は、前記プラズマのシース（空間電荷層）の境界では、前記出力電圧の4分の３
乗及び前記周波数の二乗に比例して増大し、シース（空間電荷層）の層圧がｄs
であるときは、前記周波数の平方根に比例して減少する。その上、非常に非対称
的なリアクタにおける前記プラズマの均一性は前記シースの層圧の減少を改善す
ることが観察されている。

【０００９】 その上、周波数が特定の範囲を越えて増加したとき、内部のプラズマのパラメ
ータは、前記処理結果を改善する傾向の下でいくらか変化する。

【００１０】 しかしながら、周波数の増加は、前記基本周波数及び／又は調和の波長の減少
に関連しており、そして、その上、前記電極の表面における前記ＲＦ波の伝達は
前記２つの電極間の電子領域における配電効果を高める。前記電子領域の均一性
は、プラズマの均一性やエッチング、蒸着の均一性に直接的に影響を与える。プ
ラズマの均一性は、またガスの流れや他の設計的な非対称性にも影響される。大
規模な電極サイズを要する大規模なウェアのサイズにとっては、均一性コントロ
ールの結果は、より重要なものとなる。

【００１１】 （発明の開示） 本発明は、プラズマ電極及びバイアス電極を有する容量性連結プラズマ線源に
形成されるもので、プラズマを発生し制御するための装置及び方法を具体化した
ものである。前記プラズマ電極は、マルチゾーン又は複数のサブ電極からなり、
電極及びＲＦ電力は各サブ電極毎に独立して制御される。特に、前記振幅、位相
、周波数、及び／又は各サブ電極に供給されるＲＦ信号の波形は、一のサブ電極
と他のサブ電極とでは異なっており、それによって、電気領域とプラズマ密度の
空間的な配電に影響を及ぼしめている。

【００１２】 （発明を実施するための最良の形態） 図２ａ及び２ｂは、本発明の実施に使用し得るマルチゾーンＲＦプラズマ電極
の２つの典型的なケースを示している。各プラズマ電極はいくつかのサブ電極に
分割され、各サブ電極は、制御可能な出力レベル、周波数、位相角、そして波形
を伴う独立したＲＦ電源によりエキサイトされ、接続される。各電源により生成
される出力レベルは、変化する出力電流及び電圧の一方又は双方により制御され
る。プラズマ電極のそれら比較的小さなサブ電極、図２ａの５及び図２ｂの３５
は、図２ａのコモンバイアス電極２５及び図２ｂでは不図示の電極を有する単に
独立したプラズマサブ電極であり、それは非対称の放電構造を形成する。

【００１３】 多くの場合、電極とプラズマとの間の直接的な接触を防止するためにプラズマ
電極の表面に、更なる電極又はフィルム、図２ａの２０及び図２ｂの４５、を含
める必要がある。プラズマ電極及びその関連するプレート、或いはフィルム、２
０，４５は、プラズマ領域に導入されるプロセスガスの通過のための、パーフォ
レーション、或いはガスホール、と共に与えられる。ダメージも汚染もないよう
な、プレート、フィルム、２０，４５の材質は、プレートがスパッタ又はエッチ
ングされるときの基板による。各プレート２０，４５は、各々がそれぞれサブ電
極に関連し、各々が隣接したプレートと電気的に絶縁されている、複数の独立し
たプレートにより構成されている。

【００１４】 例えば酸化エッチングでは、プレート２０及び４５のための材料は、有害な粒
子がチャンバに生成されず、汚染物が基板に注入されない限りにおいては、シリ
コン又は他の代替物でよい。

【００１５】 図２ａにおいて、サブ電極５は、電気的絶縁材料のプレート１５の穴により抑
制されることで互いに絶縁されている。図２ｂにおいて、隣接したサブ電極３５
は、円形の絶縁壁４０により互いに絶縁されている。プレート１５及び絶縁壁４
０の設計及びサブ電極の空間的な配列は、隣接するサブ電極間でのアーク放電を
避けるために選択されなければならない。何故ならば、各サブ電極の相対的に小
さなＲＦ電位は、それらが同位相で駆動されていないとき、２つの隣接する電極
間でＲＦ電位が相違するという注目すべき結果となるからである。

【００１６】 さらに、少なくともプレート２０，４５が提供されていないとき、サブ電極の
前表面には、図２ｃに詳細に示されるように、隣接するサブ電極３５間でアーク
放電パスの最小レングスを減少させるために、絶縁壁４０に関連する凹所が設け
られている。

【００１７】 図２ｄ，２ｅは、サブ電極のエッジにおける、プレート２０又は４５、壁４０
、プレート１５、サブ電極５，３５の構造の２つの可能な形状の断面を図示して
いる。図２ｄの構造は、プレート２０，４５が隣接する電極間で十分な電気的な
絶縁体を提供するような材料により作られているとき好適であり、それ以外の場
合においては図２ｅの構造が好適である。

【００１８】 図２ａのＲＦ供給１及び図２ｂのＲＦ供給３０は、サブ電極の中のＲＦ干渉を
避けるためにサブ電極の後表面に可能な限り近いポイントにシールドされた各Ｒ
Ｆである。

【００１９】 図２ｄも、各サブ電極５，３５が、プロセスガスがプラズマ領域に導かれる多
数のガス流路３６と共に提供される様子を示している。流路３６へのガスの供給
のためのアレンジメントは、この中では、後に詳述する。

【００２０】 本発明の実施に用いられるプラズマ電極は、図２ａ及び２ｂに示されるものに
加えて、幅広い多様な構成を有し得る。図３ａ，３ｂ，３ｃ，そして３ｄは、他
の好適なマルチゾーン構成のいくつかの例を示している。図３ａ，３ｃ，そして
３ｄは、円周状及び／又は放射状の非均一性を補償するために、電極表面の円周
状及び放射状の群分離を採用したサブ電極構成を示している。図３ｂは、空間的
な補正の方向づけにより、フィールドの非均一性を軽減するためのスペースにバ
イアスされた、任意に選択された配列を示す。換言すれば、非均一性の形状を直
接的に模倣するサブ電極構成を示す。いくつかのゾーン或いはサブ電極は、ＲＦ
供給の物理的なサイズ、換言すればＲＦアンプ及び又は各サブ電極に接続された
インピーダンスマッチネットワーク、及び均一性要件、により決定される。

【００２１】 考慮すべき２つのサイズ、サブ電極サイズ及びＲＦコンポーネントの物理サイ
ズと称されるものは、サブ電極パターンの選択に考慮されるものとする。これに
ついては、以下に充分に言及する。それは、多数のサブ電極、コントロールの空
間的な比較的多くの決定、に注目されるものとの考えられる。

【００２２】 しかしながら、例えば、多数のサブ電極が比較的大きいこと、コストが比較的
大きいこと、そして電極の複雑さと、現実には制限がある。更に、サブ電極のア
レイにアクセスできる多数のＲＦコンポーネントにもサイズ制限がある。たとえ
サブ電極サイズを減少させても、そして、それが故にサブ電極毎の出力要件及び
エリア、各サブ電極の駆動を容易にするために必要なＲＦコンポーネントのサイ
ズを減少させることが同時に起きても、それらＲＦコンポーネントの物理的なサ
イズは同じ割合では減少しない。

【００２３】 一般に、サブ電極が多ければ、球状の均一性が好ましい。

【００２４】 特定のサブ電極の幾何学形状の選択は、特定の装置装置が同構造又は分離され
ていないプラズマ電極により提供されるとき、特定の装置のフィールド／プラズ
マの均一性の特徴によって決まる。これには２つの理由がある。第１に、分離さ
れていないプラズマ電極を有するチャンバのＲＦフィールド／プラズマの均一性
の大きさは、非均一性に向けられたサブ電極のデザインの空間的な分解の決定の
ために用いられ得る。換言すれば、サブ電極構造は、フィールド／プラズマの空
間的なバリエーションを模倣し得る。例えばサブ電極はフィールド／プラズマの
大きな傾きに近く比較的小さく作られる。多数のサブ電極及びそれらの配列はフ
ィールドコントロールの空間的な分解を改善する。第２に、分離されていないプ
ラズマ電極のＲＦフィールド配電の検査は、ウェーブナンバスペースの空間的な
バリエーションに分解可能であり、それにより、非均一性に優勢に貢献する、ウ
ェーブナンバ又は波長を識別する。

【００２５】 波長の識別を与えると、換言すればδse＜＜λ、ここでλは重要な調波であり
、δseはサブ電極の特徴的なレンズススケールであり、電極のＲＦフィールドの
空間的な配電の例は、“ウェーブ”方程式のフォームを有するマクスウェルの方
定式の縮小した形から派生されている。電極の放射状のロケーションにて同位相
の円形又はシリンドリカルな表面に広められる波のためのウェーブ方程式の解法
は（換言すれば、一定の半径の円周状のような円周のシンメトリックウェーブフ
ィールドは）、第１の種類の１次ベゼル関数である。つまり、

【数１】 ここで、Ｅ（ｒ）は通常の電気的なフィールドの放射状バリエーションであり
、βは伝搬定数又は波数（２π／λ）である。その結果、波長は比較的小さくな
れば、放射状バリエーションはより目立つようになる。

【００２６】 ＲＦ電源を調整することによって、その出力（又は電圧及び／又は電流）、周
波数、位相角、そして波形を含み、各独立したサブ電極のために、部分的な電気
フィールドの構成はコントロールされる。独立したサブ電極のＲＦコントロール
の中の調整は、広いフィールドの均一性の調整を成し遂げる。さらに、サブ電極
は相対的に小さい領域を有しているので、各サブ電極及びバイアス電極の間のプ
ラズマインピーダンスは、図５を参照して以下に言及されるように、それ相当に
高い。そのような高いインピーダンスは、マッチネットワーク及びＲＦ電源に負
荷を解放し、以下に詳述するように、マッチネットワークを使うことさえ不必要
とする。サブ電極の比較的小さなエリアは、ローカルフィールド均一性のＲＦ波
動の減少された効果をもたらす。この利点は、インピーダンスの増加は、プラズ
マの中の調和的なコンテンツを調整することを、必要とされる調和減衰を成し遂
げて、より良い局部的な均一性とするために、相対的に低いＱ値のフィルタ／ト
ラップを用いることで、簡単なものとする、という事実に更に反映される。

【００２７】 マルチゾーン電極のコンセプトは、それ自体は既に知られている。３つの同心
のサブ電極により構成されたシャワーヘッドアセンブリ型の電極構造については
米国特許第５，４６４，４９９号、第５，２８６，２９７号、第５，２５２，１
７８号（モズレヒ等）により開示されている。実験はそのような電極構造により
実行され、それにより異なるレベルのＲＦ出力はシャワーヘッドの異なるサブ電
極に解法され、その結果、プラズマの均一性がコントロールされる。しかしなが
ら、非対称な放電の本来備わっている特徴やマルチゾーン電極の導入によるプラ
ズマの内部変化に係る多くの詳細な疑問は、調査されておらず、嘱望されるプラ
ズマ特性及びより良い均一性を成し遂げるためにＲＦ供給源をどのように調整す
べきか、体系的に詳細に述べた方法は存在しない。

【００２８】 プラズマ電極のサブ電極への分割は、各サブ電極に見られるプラズマインピー
ダンス、及びプラズマの均一性及びフィールドのＲＦ波動の減少される効果のよ
うに、従来例では考えられていなかったいくつかの性質をもたらす。非均一性の
問題は、非対象というデザインに起因する。それは、ロードロックを開けるチャ
ンバに従うかもしれないものであり、それらは図２ｂに示される環状構造により
解決されるものではない。対照的に、図３ｂの非対称構造はそのような非均一性
の問題を緩和すると考えられる。一般に、プラズマ電極の分割及び関連する均一
性制御方法の詳細は、ケース特有である。

【００２９】 プラズマの均一性には、プラズマの密度、イオンエネルギーの配分、電子の温
度、プラズマポテンシャル、イオン化レート、シース厚さ等の均一性を含む。そ
れら内部プラズマパラメータを独立してある程度調整するために、一以上のコン
トロール変数（例えば、出力、周波数、位相角、波形等）は、同時に好適に用い
られる。先行例では、出力レベルだけが分離されたプラズマ電極のコントロール
変数として用いられている。

【００３０】 本発明に従い、複数の変数は、出力（或いは電圧及び／又は電流）、周波数及
び又は位相角を含む、均一性コントロールのために用いられる。ＲＦ電源の出力
の波形は、この発明に従ってフィールド／プラズマ均一性を促進させるためのコ
ントロール変数として役に立つことがある。要約すれば、ここで紹介するコンセ
プトは、セグメント化されたプラズマ電極を含み、それは各サブ電極の特徴的な
サイズ及び幾何学形状、及びＲＦ出力、周波数、そして或いは位相及び波形は、
改良されたプラズマ均一性を促進するために調整される。

【００３１】 プラズマ電極は、非対称的な放電構造を提供するために、いくつかの外形寸法
を有する同構造のプラズマ電極とは対照的に、本発明に従いサブ電極に分割され
る。これは、プラズマの内部パラメータの変化を引き起こす。更に、２つの隣接
するサブ電極間のエリアのフィールド／プラズマ配置は、非常に複雑なものとな
る。

【００３２】 図４で言及すると、プラズマの存在する２つのサブ電極の間の領域のフィール
ド配置は非常に難しく、不可能でなければ理論上分析される。選択方法は、プラ
ズマが生成されていないとき、フィールド配置を分析することである。この分析
は、プラズマが与えられたときフィールド配置のいくつかの指示を与える。

【００３３】 ２つのサブ電極の間の領域のフィールドベクトルＥTは、２つのサブ電極、すな
わちＥ1及びＥ2のそれぞれにより生成されるフィールドベクトルのベクトルの合
計である。

【００３４】 プラズマが存在しないとき、単純なケースは、２つの隣接するサブ電極が同じ
出力レベル、周波数、そして位相角で動作されている２つのＲＦ電源により駆動
されているときである。このケースでは、ＥTの方向は場所に依存し、そして固
定され、少なくとも放電ギャップの相違により原因が生じるＲＦトラベルタイム
の相違は軽視され、しかし、その振幅はＲＦ周波数で代替される。唯一、２つの
隣接するサブ電極の間のセンターラインに沿ったフィールドは、基板表面に垂直
な方向である。

【００３５】 ２つのＲＦ源の間に位相シフトがある場合だけを除く、いくつかのケースに関
し、基板の表面のフィールドの方向及び振幅の双方は、時間変化であり、そして
一定の方向を有するフィールドは隣接するエリアにはない。フィールドベクトル
はＲＦ周波数にて回転し、その振幅はいくつかの周波数で代替される。回転する
フィールドベクトルの最初の角度のある位置は、位相シフト及び位置によって決
まる。もし、これがプラズマが保持されるプロセス状態の下で起るならば、隣接
するエリアの異方性は低下される。結果としての等方性は、隣接するエリアのセ
ンターラインで対称性を有する。２つの隣接するサブ電極のためのＲＦ源がいく
つかの出力レベル、周波数、そして位相角、を有する場合でさえ、移動シフトは
生じる。それは、ＲＦ源とサブ電極とを結ぶＲＦ回路の不安定が、２つのサブ電
極の表面に到達するＲＦ波の間の位相シフトの原因となり得るからである。その
上、調整できる位相角を伴うＲＦ源は、２つの隣接するサブ電極の間の移動シフ
トを０に合わせる効果的な方法を提供する。

【００３６】 上記ケースでの位相シフトに加えて、もし、ＲＦ出力の相違が２つの隣接する
サブ電極の間で確立され得るならば、総合的なフィールドベクトルＥTは、いく
つかの周波数で代替された振幅を伴うＲＦ周波数で回転される。更に、隣接する
エリアでの等方性は、２つの隣接するサブ電極の間での出力の相違のせいでセン
ターラインについてもはや対称的ではない。しかしながら、この非対称性は、も
し位相シフトが０になるならば均一性調整のために有用であり、それにより、フ
ィールドベクトルの回転を移動させ、サブ電極間の出力の相違のみを許容するこ
とにより等方性を取り除く。

【００３７】 もし、ＲＦ周波数の相違が２つの隣接するサブ電極間に導入されると、隣接す
るエリアのフィールドは、より複雑になる。その方向と振幅は、共に高い周波数
で調整される。その方向及び振幅の交代は、また、位相シフト、出力の相違、及
びロケーションにより定められる。しかしながら、プラズマの密度が、ＲＦ周波
数の増加に伴って、急速に増加すると、調整された周波数のＲＦ電源は、独立し
たサブ電極により発生されたプラズマの中で均一性を確立する上で非常に効果的
である。

【００３８】 均一性の調整のためにＲＦコントロールを用いる上のトレードオフ、そして隣
接するエリアで総合的なフィールドベクトルＥTの回転の結果、隣接エリアの共
通する等方性の問題がある。しかし、等方性は、２つの隣接するサブ電極の間の
分離距離ｄを減少させ、バイアス電極及びプラズマ電極の間の放電ギャップｇを
増加させることで、換言すれば割合ｄ／ｇを削減することで、削減される。

【００３９】 内部プラズマパラメータの変化は、各サブ電極により見込まれるプラズマイン
ピーダンスの変化に反映される。各サブ電極のエリアは、対応する分離されてい
ないプラズマ電極のそれよりも小さいので、各サブ電極は対応する分離されてい
ないプラズマ電極よりも高いインピーダンスのように見える。

【００４０】 図５ａ―５ｆは、等価回路という観点から、プラズマ電極の分離によるインピ
ーダンスの変化を示している。図５ａは分離されていない電極を示しており、図
５ｂは図５ａの等価回路を示しているが、プラズマ電極５０とバイアス電極５５
とは正確に同じサイズである必要はない。この構造は、図５ｃに示される分離さ
れたプラズマ電極を有する構造、及び図５ｄに示されるその等価回路よりも、よ
り対照的であり、図示の如く、一例の方法により簡潔に、３つのサブ電極７０だ
けを伴うプラズマ電極はＲＦ源に接続されるように示されている。

【００４１】 プラズマ電極とバイアス電極との間のインピーダンスは、図５に示されるトッ
プ６０とボトム６５の間のそれから、図５ｄに示されるトップ８０とボトム９０
との間のそれへと増加する。図５ｄに見られるものとして、各サブ電極７０のと
コモンバイアス電極７５との間のインピーダンスは、内部連絡インピーダンス８
５（Ｚinter）の導入により、分析及び計算が複雑なものとなる。Ｚinterは異な
るＲＦコントロールの理論体系毎に異なっており、周囲のサブ電極の数及び位置
の相違によりサブ電極からサブ電極へと変化する。

【００４２】 現存のプラズマ理論を用いて、内部連絡インピーダンス８５の値を見出すのは
非常に困難である。図５ｄのトップ８０からボトム９０の間のインピーダンス、
換言すれば独立したサブ電極により見出されるインピーダンス、そしてフィール
ド／プラズマ均一性との関係は、後に詳述するような、モデリング及び識別方法
を用いる実験によっての見出される。

【００４３】 図５ａ及び５ｂに図示される容量性の一対のプラズマモデルは、Lieberman,M.
A.及びLichtenberg,A.J.による、プラズマ放電の原理及び材料生成、John Wiley
&Sons、ニューヨーク、ＮＹ（１９９４）にて詳細に述べられている。しかしな
がら、図５ｃに示されるような分離された上側の電極のケースのためのプラズマ
モデルの先行研究はない。図５ｄのモデルは出願人により創作された。

【００４４】 ＲＦ供給のデザインは、ＲＦドライブ方法及び特定のプラズマ電極分離構造に
はあつらえ向きでなければならない。ＲＦ振幅かＲＦ源かという様々なＲＦドラ
イブ方法の間の相違は、サブ電極から離れた或いは閉ざされた形で位置され、マ
ッチネットワークが使用され或いは使用されないかもしれない。ＲＦ供給の３つ
の例となる実施形態は、以下に提示される。

【００４５】 図６は、環状のサブ電極１０５により構成されたプラズマ電極のためのＲＦ接
続のアレンジメントを示している。各サブ電極１０５は、複数のＲＦ接続ポイン
トを有しており、それらの２つだけは図６に示されており、それにより環状のサ
ブ電極１０５の周囲のＲＦ伝達の効果が削減される。各サブ電極１０５のための
そのような複数の接続は、インピーダンス変化のような、更なるＲＦ伝送目的の
ためにあつらえ向きの所定の長さの同軸ケーブル１００を介して接続され、それ
は、ＲＦ電源又はＲＦ増幅器と直接的に、或いはマッチネットワークによるＲＦ
接続を促進するための処理がなされた材料により作られているインタフェース９
５から延出されている。同軸ケーブル１００は遮蔽、接地され、サブ電極の中の
ＲＦインタフェースを避けるために、サブ電極の後表面に可能な限り近く導かれ
る。同軸ケーブル１００の自由度は、いくつかの構成上の相違なしに、全ての環
状のサブ電極のために全てのＲＦ接続を許容する。

【００４６】 図７は、５つのサブ電極で構成される分離されたプラズマ電極を示している。
各サブ電極のエリアは、通常は同じエリアであることが好まれるが、特別な均一
性の必要に適するためには、他のサブ電極のそれぞれのエリアとは独立して選択
される。各サブ電極は、それぞれのＲＦ増幅器の出力により直接的に供給される
出力によって駆動され、その出力は直接的にそれぞれのサブ電極のトップに接続
される。マッチネットワークは、要求されたときには、各ＲＦ増幅器に組み込ま
れる。本発明に従った装置の更なる詳細な図は、図７のプラズマ電極アレンジメ
ントに備え付けられている。そして、ガスフローと冷却要素は、以下に詳述する
図１８に示されている。

【００４７】 図８は、２つのサブ電極で構成された分離されたプラズマ電極を示す。各サブ
電極は、ここでは、複数のＲＦ増幅器により直接的に駆動される。複数のＲＦド
ライブは、サブ電極の物理的なサイズが相対的に大きいときに実施される。再び
マッチネットワークは、必要とされるとき、各ＲＦ増幅器に組み込まれる。本発
明に従った装置のより詳細な図は、図８のプラズマ電極アレンジメントに備え付
けられている。そして、そして、ガスフローと冷却要素は、以下に詳述する図１
８に示されている。

【００４８】 与えられた装置及びプロセスのためのプラズマプロセス処理の結果の全体の均
一性を制御するための独立したサブ電極のためのＲＦ変数（出力レベル、周波数
、位相角、そして波形等）の最適値の選択は、図９，１０，１１に示されるモデ
ルの変数中の関連性に基づいている。モデルベース又はそうでない均一性コント
ロールを用いたコントロールアルゴリズムによって決まる、図９，１０，１１の
モデルは、構造識別及びパラメータ評価に必要なことも、必要でないこともある
。

【００４９】 図９は、内部プラズマパラメータと、プラズマ電極インピーダンス−バイアス
電極インピーダンス間の関係を築くパラメータ識別及びモデリングの図を示して
る。特に、モデル１、２２０はインピーダンス２１５と内部プラズマパラメータ
２２５との間のトランスフォーム関数である。プラズマを均一にすることは、プ
ラズマパラメータがある区域からある区域の間で同じであることを意味する。こ
れは、また原理的には、インピーダンスはサブ電極からサブ電極の間で同じこと
を意味する。しかしながら、異なるサブ電極は、それぞれ異なる周辺環境を有し
ている。例えば、一のサブ電極から他には、チャンバ壁への近接及び他の周辺の
サブ電極の配置及び数に関して相違がある。その結果、インピーダンスには、一
のサブ電極と他との間では、内部プラズマパラメータが全てのゾーンで同じ値を
有していても、換言すれば、全体として均一なプラズマでも少し相違する。この
インピーダンスのバリエーションは、インピーダンス情報が均一性コントロール
に用いられるとき、対応させられなければならない。現存しているプラズマ理論
は、インピーダンスとプラズマパラメータとの間の関係を予測することができな
いので、モデリングは、実験による実測値及びモデリング、識別技術に基づかな
ければならない。正確、簡易、そして分析要件により定められる、モデルタイプ
は、線形或いは非線形、分析的或いは実数、である。しかしながら、各モデルは
、一般には複数の入力、複数の出力である。それは、入力ベクトル即ちプラズマ
電極間のインピーダンス、或いは正確には各プラズマサブ電極、バイアス電極は
、実際には２つの独立した変数即ち実数部と虚数部を含み、出力ベクトルはプラ
ズマ密度、電子温度、プラズマポテンシャル、イオンエネルギー変数等のような
内部プラズマパラメータを含む、からである。内部プラズマパラメータのいくつ
かは、互いに独立していないことがある。動力学は、検討中にモデリングの目的
のために無視され得る。その結果、このモデルは、入力と出力の間の１対１のマ
ップである。信号の流れは、モデルの中で双方向であり、その上、モデルは静的
である。

【００５０】 図１０は、インピーダンス２１５と各プラズマ電極を駆動するＲＦ源のＲＦ出
力、周波数、そして位相等２３０の関係のモデル＃２、２３５のモデル図である
。

【００５１】 図１１は、パラメータ２２５とＲＦ出力、周波数、そして位相等２３０の関係
の、モデル＃３、２５０のモデル図である。モデル２５０は、独立して識別され
、或いは、それら３つの中には２つの独立したモデルがあるのでモデル２２０及
び２３５から派生し得る。

【００５２】 ３つのモデル２２０，２３５，２５０は識別され、それらのパラメータは、最
小二乗法（ＬＳＥ）やニューラルネットワーク等といった、いくつかの適当な方
法により評価される。このモデルは、分析的あるいは実数的である。

【００５３】 均一性コントロール目的のために、仮にＰＤ（比例微分）或いはＰＩＤ（比例
微積分）アルゴリズムが用いられると、モデル２２０の入力と出力との間の関係
の確認、及び全てのサブ電極により見出されるインピーダンスのための関連する
キャリブレーション、だけが必要とされる。しかしながら、進歩したモデルベー
スのコントロールアルゴリズムが均一性コントロールのために考えられるときに
は、明白なモデルが必要とされうだろう。

【００５４】 図１２−１７は、バイアス電極１３０とプラズマ電極のサブ電極との間に引き
起こされるプラズマの均一性のコントロールに関する様々な配列を示す概略図で
ある。図１２−１４では、駆動及び制御回路の接続は１つのサブ電極のみに対し
て図示しており、同一の回路は他のサブ電極のそれぞれに接続されていることが
理解される。

【００５５】 サブ電極の各々は、同質の電極よりも高いプラズマインピーダンスにより結合
されているので、図１２に示されるように、各サブ電極１２５のトップに直接的
にＲＦ電源１１０又はＲＦ増幅器のそれぞれを接続することにより各サブ電極を
駆動するのに有利であり、均一性コントロールは、ＲＦ出力１１０の調整をアシ
ストするために、ダイレクトプラズマ測定装置１２０及び均一性シンセサイザ、
或いはセンサ１１５を用いることにより成し遂げられる。測定装置１２０は、以
下のようなタイプのものが知られている。即ち、スキャニング・ラングミュア探
針、スキャニング・光学放射スペクトルメータ（ＯＥＳ）、或いは干渉計である
。前述の診断用装置のいくつかは、ＲＦフィールド配置に関連して直接的或いは
非直接的のどちらかによりデータを生成し、それにより関連性が獲得され得る。

【００５６】 このコントロール機構は、通常プロセスコンディション下のリアルタイム均一
性測定が有効か否かにより定まるオンライン又はオフラインのいずれかである。

【００５７】 ここで用いた、“オフライン”は、基板処理工程よりも前に作られるコントロー
ルセットを意味しており、“オフライン”は基板処理の間にとられるコントロー
ルアクションを意味している。先に述べたように、ＲＦ調整のための変数には、
出力レベル、電圧、電流、周波数、位相角及び／又は波形を含む。このコントロ
ール機構の一つの特徴は、各サブ電極におけるインピーダンスの増加によってマ
ッチネットワークは使用されず、１００％の反射出力を持続することができるよ
うなマーケットのＲＦ電源の利用可能性、にある。しかしながら、出力効果とコ
スト効果は、このコントロール効果がアプリケーションに適用される前に考慮に
入れられなければならない。

【００５８】 図１３は、マッチネットワーク１４０は、ＲＦ電源１１０の負担を軽減するた
めに、そしてＲＦ出力効果を増加するために、使用される点を除き、図１２に類
似する均一性コントロール機構を示している。この機構は、オフラインでもオン
ラインでも完成され得る。ＲＦ調整のための変数は、出力レベル（電圧或いは電
流と同様）、周波数、位相角、そして波形を含む。モデリングとパラメータ識別
が考慮されるとき、この機構は、知られたマッチネットワークのインピーダンス
セルフセンシングロールによって均一性の明白なリアルタイム測定なしにオンラ
インコントロールが可能となる。

【００５９】 図１４は、オンライン均一性コントロール機構を示しており、各サブ電極１２
５は、自身のＲＦ電源１１０及びマッチネットワーク１４０を有する。図１４の
マッチネットワーク１４０及び電源１１０は、図１３のそれと同様である。しか
し、図１４の振幅、周波数、位相又は波形の調整のためのフィードバックアレン
ジメントは、図１３とは異なっている。図１３では、フィードバックは、上記リ
ストしたものに類似する、プラズマプロティの空間的な配置を測定する、原位置
チャンバ診断装置１１５からなされる。前述したように、このコンバインされた
“マッチ”コンデンサセット及び各サブ電極のためのマッチネットワークのイン
ダクタンスは、マットネットワークにより見出されるロードインピーダンスの情
報を提供するために用いられる。その結果、１次へのプラズマインピーダンスの
空間的なバリエーションは、マッチネットワークの電子的なパラメータより派生
される。図１０のモデル＃２を用いると、ＲＦプロパティは、それらのインピー
ダンスをつりあわせるために決定される。その代わりに、インピーダンスは図９
のモデル＃１を介してプラズマプロパティを推測するのに用いられる。この情報
は、特定のプラズマプロパティの空間的なバリエーションを合わせるのに用いら
れ得る。

【００６０】 ＲＦ電源のコントロール変数、即ち出力レベル（或いは電圧及び／又は電流）
、周波数、位相角、そして波形、の利用可能性にもよるだろうが、制御可能なプ
ラズマパラメータの数は異なる。ゾーンの非取るが右のプラズマプロパティに合
わされたとき、このゾーンのインピーダンスは、他のゾーンの均一性コントロー
ルのための参考となり、そして他のゾーンの要求されるインピーダンスはこの参
考インピーダンス及びキャリブレーションを用いることで見出される。更に、サ
ブ電極に接続されたインピーダンスは、インピーダンスマッチが成し遂げられた
とき一致するマッチネットワークから入手される。これは、更なるインピーダン
ス測定及び／又は均一性測定は、均一性制御に必要とされることを意味する。マ
ッチネットワークのセルフセンシングの特徴は、直接的な均一性測定なくしてオ
ンラインの均一性コントロールにより容易となる。図１５−１７に示されるアレ
ンジメント、ＲＦ出力は各サブ電極のために独立して接続される。同時に、ＲＦ
周波数はすべてのサブ電極のために広く変化し得る。

【００６１】 図１５は、出力スプリッタ１６５の導入のために必要とされる唯一のＲＦ電源
１６０と、各サブ電極にＲＦ出力レベルを独立して変化するチューニング機構１
７０に係る、均一性コントロール機構を示している。調整可能な出力スプリッタ
は、出力スプリッタ１６５及びチューニング機構１７０に代えて用いられる。こ
の機構は、リアルタイムの直接的な均一性測定が用いられるか否かにより定まる
オンライン又はオフラインであり得る。ＲＦ調整の変数は、この機構では出力レ
ベルに限られる。このチューニング機構は、均一性シンセサイザ１１５の出力に
より制御される。この出力は、チャンバ診断装置から引き出される。この出力を
与えて、各サブ電極へのＲＦ出力は、手動又は自動のいずれかにより調整され得
る。この機構の簡素性は、プラズマパラメータの制御性、そして均一性の制御性
、のトレードオフをもたらす。商業的に、利用可能な出力スプリッタ／チューニ
ング機構は、ダイヘン等のような会社により入手され得る。

【００６２】 図１６は、図１５に類似するが、マッチネットワーク２００はＲＦ出力効果を
増大させるために用いられ、ＲＦ電源／スプリッタの必要を取り除く、均一性コ
ントロール機構を示している。１７０のようなチューニング機構が、各サブ電極
に供給される出力レベルを調整する間、マッチネットワーク２００は、ロードイ
ンピーダンスをマッチングすることにより、各サブ電極へのこの出力の伝送を最
大化する。そのようにすると、マッチネットワークはプラズマロードの反応の早
いコンポーネントを補償し、そしてロードインピーダンスがマッチされると、反
映された出力は最小化される。この機構は、マッチネットワークの存在による直
接的な均一性計測なしに、オンラインファッションで実施され得る。再び、それ
は唯一のコントロール変数、即ち出力レベルを有する。

【００６３】 図１６は、それぞれがサブ電極１２５とグラウンドとの間に接続され、サブ電
極１２５とバイアス電極１３０との間のプラズマに平行な、チューンされたフィ
ルタ／トラップ１８０を示す。最適なチューニングがなされた場合を決定するた
めに均一性センサ１１５の出力を用いて、供給されるＲＦ出力の選択された調和
にて電子的なフィールド強度を最小化するために、その様々なキャパシタを調整
することにより、チューンされ得る。従って、フィルタの目的は、フィルタの反
響周波数にて調和のＲＦ出力が、プラズマにより消費され或いは発生されること
を予防することにある。セグメント化された電極を用いた場合、低いＱのフィル
タ／トラップでさえ、選択された調和の効果的な減衰を提供する。

【００６４】 チューンされたフィルタ／トラップは、旧来のセグメント化されていない電極
のそれと比較されるセグメント化されたプラズマ電極の各サブ電極にて観察され
た高いプラズマインピーダンスに起因して、プラズマ領域の電子的なフィールド
エネルギーを効果的に減じることができる。

【００６５】 図１６に示されるフィルタ／トリップのアプリケーションは、図１２−１７の
全ての構成に適用可能である。

【００６６】 図１７は図１６のそれを類似するコントロール機構を示しているが、直接的な
均一性測定はなされない。電源１６０により生成されるＲＦ出力、及びチューニ
ング機構１７０の調整は、マッチネットワーク２００により自己感受されるイン
ピーダンス情報に基づいている。各独立したマッチネットワークのキャパシタポ
ジション、或いはセッティングは、マッチネットワークにより見出されるような
ロードインピーダンスの指標を与える。

【００６７】 各サブ電極のためのロードインピーダンスの派生は、様々なプラズマプロパテ
ィの空間的な配置に相互に関連がある。そして、この情報が与えられると、各サ
ブ電極へのＲＦ出力は、前述したプロパティの幾つかの非均一性を補償するため
に調整される。

【００６８】 前述した多数のアレンジメントはマッチネットワークを含むのに対し、各サブ
電極に観察された相対的に高いプラズマインピーダンスにより、マッチネットワ
ークは特定のケースでは除外され得る。

【００６９】 図１８ａ，１８ｂは、それぞれ、本発明に従ったプラズマ電極を有するプロセ
ッシングチャンバの上部分を示す正面図及び平面図である。この実施形態で選択
されたプラズマ電極は図３ａに示されるよう形成され、内部ディスク３００と４
つの外部電極セグメント３０２で構成されている。そのようなセグメントの２つ
は図１８ａに示される。プラズマ領域はプラズマ電極下に位置し、図１８ａに図
示される構成要素の下に位置される装置の部分は、従来例に従って構成されであ
ろうシールドリングの第１の目的は、アーク放電を与えるために注入プレートフ
ァスナーボルトを被覆することにある。シールドリング３１０及び注入プレート
３０４は、共にプロセッシングチャンバ及びサブ電極３００，３０２のカバー３
１２によりサポートされ、そして、注入プレート３０４が確実に留められる。金
属アダプタ３１３は、フィッティング、シーリング、クーリング等を容易にする
ために提供される。

【００７０】 図１８ａ，１８ｂは、マッチネットワークの各サブ電極に出力を供給し、均一
性を調整するためのコントロール変数としてＲＦ出力レベルにのみ用いられるプ
ロトタイプデザインを示しており、図３ａのそれと同じ電極分離を有している。

【００７１】 カバー３１２は、プラズマ電極をカバー３１０から絶縁するように作用し、サ
ブ電極３００，３０２を違いに絶縁するのを補助する、絶縁体３１４をサポート
する。

【００７２】 ガス注入開口部３０６は、サブ電極３００，３０２の特定のチャネル及びプレ
ナム（不図示）を介して、ガス注入口３１６と連絡している。チャネルは、プレ
ナムに等しくガスを配分するためにアレンジされる。プラズマを形成するために
イオン化されたプロセスガスは、注入口３１６、前述したチャネル及びプレナム
を介して開口部３０６へと導入される。

【００７３】 ＲＦ出力は、それぞれ独立したＲＦパッケージにより各サブ電極３００，３０
２に供給される。各パッケージは、標準ＲＦ入力３２０に接続されており、モー
タ３３０，３３２のうちの一つによりそれぞれが駆動される２つの可変キャパシ
タ３２４，３２６により構成されるコラム状の構造である。各コラム状の構造で
は、ＲＦインダクタ３３６は、２つのキャパシタ３２４，３２６の間に接続され
ている。キャパシタ３２４，３２６及びインダクタ３３６は、関連するサブ電極
のためにマッチネットワークを形成するために接続されている。

【００７４】 各パッケージのモータ３３０，３３２は、マウントプレート３４０の上にマウ
ントされている。マウントプレート３４０は、キャパシタ３２４，３２６及びイ
ンダクタ３３６を包含するシリンドリカル導電性部材による。導電性部材３４２
は、接地され、関連するマッチネットワークのための独立したＲＦ放射シールド
として役目をする。

【００７５】 図１８ｂに示されるように、各導電性材料３４２は、銅の環状部材でそれぞれ
が加工された２つのパーシャルシリンダにより構成されており、この２つの環状
部材は部材を形成するために共に真鍮で造られる。比較的小さな直径の環状部材
はインダクタ３３６の周囲に嵌め込まれており、比較的大きな直径の環状部材は
キャパシタ３２４、３２６の周囲に嵌め込まれている。部材３４２の全ては、良
い電子的な接続を保証するための各型の中に挿入されたスパイラルシールドを伴
う上部及び下部のプレート３５０，３５２により挟まれており、型に嵌め込まれ
ている。プレート３５０、３５２は導電性材料により作られており、接地されて
いる。スパイラルシールドは、スパイラルコンダクタにより取り囲まれる内部ラ
バーシールを有し、チャンバのエリアを密封する方法に共通して用いられ、良好
な電子的な接触を保持する。

【００７６】 各コラム状の構造は、更に関連するサブ電極自身、及びボトムキャパシタ３２
６及び関連するサブ電極との間に接続されたＲＦ供給３４４、を含む。

【００７７】 各ＲＦ供給３４４及びサブ電極３００，３０２は、例えばFluorinert（登録商
標）といった、誘電目的を有する冷却材により冷却される。各サブ電極に関する
冷却材フローシステムは、冷却材注入口ライン３６０、関連するＲＦ供給３４４
の中心線に沿った流路(不図示)、サブ電極の表面のチャネル３６２、ＲＦ供給３
４４及び排出口ライン３６６に同軸の外部環状通路３６４、含む。

【００７８】 図示された装置は、ＲＦシステムのためのシールドを提供する接地されたシリ
ンドリカル外部導電性シールドを更に含む。

【００７９】 図１９は、プラズマ電極に関連するプロセッシングチャンバの一部分の第２実
施形態を示しており、当該実施形態は図１８の構成要素に類似する構成要素を含
んでいる。

【００８０】 図１９の実施形態では、プラズマ電極は、内部ディスク４００及びサーキュラ
ー、環状外部リング４０２を含む、２つのサブ電極を有している。従って、プラ
ズマ電極は図８に示される形状を有する。プラズマ電極はガス注入プレート４０
４に関連しており、ガス注入開口部４０６と共に提供される。プラズマ電極及び
プレート４０４は、図１８ａのシールドリング３１０と同じように機能するシー
ルドリング４１０と関連している。注入口４１４はプラズマ電極の上に配置され
ており、内部ディスク４００と外部リング４０２との間に伸びている。

【００８１】 プロセスガスは、図１８ａを参照して前述したように、ガスライン４１６及び
プレナムを介して開口部４０６、そして一又はそれ以上のガス入力４１８に供給
される。

【００８２】 ＲＦ出力は、ＲＦ出力入力４２０、コネクタ４２２、ＲＦ出力増幅器４２４及
びＲＦ供給４２６を介して、サブ電極４００，４０２に供給される。増幅器４２
４のパーフォレーション又はホールは、ＲＦ封入の中へ及びそれからの冷却材の
流れを許可するために提供される。ＲＦ出力システムは、また図１８を参照して
述べたのと同様に、いくつかの態様により構成される。プラズマ電極は、冷却材
システムに提供され、冷却材は注入口４３０を介して、及び放出口４３２を介し
て内部に、供給される。

【００８３】 ＲＦコンポーネントは、外部案内シールド４３４により取り囲まれている。

【００８４】 図１９より明らかなように、説明した全てのコンポーネントは、上部サポート
プレート４３６によりサポートされている。

【００８５】 ＲＦ出力を生成するため、その出力を電極に送るための、プラズマの均一性を
モニタリングしＲＦ出力の発生、位相シフト及びサブ電極への出力分配のための
、全てのコンポーネントは、既に従来よく知られている装置及びシステムにより
構成される。

【００８６】 測定可能な変数の空間的なバリエーションを決定するのに用いられる診断装置
のレスポンスの利用可能なタイプにもよるだろうが、タイムドメインデータを周
波数ドメインデータに代えることで満足するスペクトルの測定の時間シリーズか
ら推測することが可能である（複雑なＦＦＴを用いて）。周波数ドメインでは、
一つは、研究の下、測定の周波数コンテンツの相対的な振幅が提供される。一つ
は基礎的な駆動周波数の調和に関連していくつかの“スパイク”の意味を解く。
測定される変数のこの調和したサインが与えられると、調和した出力の予め決め
られた配置は基礎的なＲＦ駆動周波数に重ねられ、それにより特定のコンポーネ
ントを強調し及び／又は測定されたスペクトル内容物を補償する。それは、特定
のシステムプロパティのスペクトル内容物の測定値により規定される調和した振
幅のユニークな配置を有する。

【００８７】 この中で用いたように、電子的フィールドの均一性は、放射線状の方向の、表
面に添った、バイアス電極の電子的フィールド強度の平均値に関係する、バリエ
ーションの総量の単位、である。

【００８８】 各サブ電極の面積は、基板又はウェハの直径の一部に依存しており、セグメン
ト化された電極を誘導し、処理する。分離されていないプラズマ電極の直径は、
通常は生成されたウェハのそれよりも少々大きい。仮に、８インチの直径のプラ
ズマ電極が図３ａに示される分離パターン及び等しいエリアを伴う５つのサブ電
極に分離されるならば、中央のサブ電極の直径は３．５８インチである。外部リ
ングの上の他の４つのサブ電極の直径は上記直径より速く決定される。

【００８９】 与えられたプロセスパラメータのセット、或いは与えられた手法、全体的に均
一なプラズマ、或いは全体的に均一なエッチ或いは蒸着プロフィールの為に、独
立したサブ電極のマッチネットワークにより見出されるサブ電極のインピーダン
スの特定のセットに一致する。このサブ電極インピーダンスのセットは、ここで
は均一性基準（Ｕ．Ｒ．）インピーダンスと指定する。

【００９０】 各サブ電極のプラズマインピーダンスは、マッチネットワークのインピーダン
スがプラズマインピーダンスにマッチする方向に向かうとき、関連するマッチネ
ットワークにより感じられ得る。マッチポイントでは、各サブ電極のプラズマイ
ンピーダンスは、関連するマッチネットワークの出力インピーダンスの結合であ
る。そのようなマッチネットワークの出力インピーダンスは、そのトポロジ及び
コンポーネント値を用いて計算され得る。このマッチネットワークの構成要素は
、例えば図１８ａに示されるように、インダクタのような固定された構成要素、
キャパシタのような可変の構成要素を含む。マッチネットワークのインピーダン
スは、図１８ａに示される装置の回転モータ３３０，３３２によるのと同様に、
機械的動作を実行することで変えられる。可変コンポーネント値は、機械的な動
作に応答するために接続された、或いは生成されたコンポーネントのリアルタイ
ム一から読み出される。例えば、モータ３３０，３３２は、アンギュラ一が読み
出されるエンコーダを有する動作コントロール機構により動作されるステッピン
グモータである。

【００９１】 各マッチネットワークが、特定のサブ電極のための対応するＲＦ出力に基づく
それ自身のコントローラにより、独立してそれ自身のマッチポイントにチューン
される場合には、プラズマが全体的に均一である必要はない。プロセスパラメー
タが与えられると、プラズマが全体的に均一でないとき、各マッチネットワーク
により見出される現実のインピーダンスは、関連するサブ電極のためのＵ．Ｒ．
インピーダンスに一致する必要はない。どちらかと言えば、各マッチネットワー
クは、それ自身のサブ電極のための現実のプラズマインピーダンスを感じる。

【００９２】 本発明に従い、各サブ電極の現実のインピーダンスとその関連するＵ．Ｒ．イ
ンピーダンスとを比較するためにコントロールアレンジメントは提供され、マッ
チネットワークに関連して供給されるＲＦ出力のための利用可能なコントロール
変数の一又はそれ以上を調整するために、それらの間の相違が規定エラー信号を
提供するのに使用される。そのような変数は、ＲＦ出力レベル、位相角、周波数
及び波形を含む。

【００９３】 そのようなコントロールアレンジメントの模範的な実施形態は、図２０に示さ
れる。このアレンジメントは、他のタイプのコントローラも使用可能ではあるが
、ＰＩＤコントローラ５０２を含む。コントローラ５０２は、マッチネットワー
ク５０６を介して関連するサブ電極から供給される、ＲＦ出力のパラメータをコ
ントロールする。このマッチネットワーク５０６のインピーダンスは、マッチコ
ントローラ５０８により従来の態様にて調整され、マッチネットワークのインピ
ーダンスは、関連するサブ電極５０４により見出されるプラズマインピーダンス
にマッチされる。プラズマインピーダンスはＲＦ出力のパラメータの関数である
。

【００９４】 現実のマッチネットワークインピーダンスを表す信号は、例えば先に述べたエ
ンコーダから、マッチネットワーク５０６の可変コンポーネントの現実の値を表
すコンポーネントより派生する。この信号は、比較器或いはエラー検出器５１０
に供給される。同じサブ電極のためにＵ．Ｒ．インピーダンス値を表す信号は、
また、比較器５１０に供給される。この２つの入力信号の相違は、コントローラ
５０２のコントロール入力に供給されるエラー信号を構成する。コントローラ５
０２は、関連するＵ．Ｒ．インピーダンスに等しい結果としてのプラズマインピ
ーダンスに起因する方向のＲＦ出力パラメータの一又はそれ以上を変更するため
にアレンジされる。

【００９５】 コントローラ５０２のコントロールゲインは、システムを要求されるレギュレ
ーションパフォーマンスにより安定させるために設計及びチューンされる。それ
は、一時的な制御の場合、現実のインピーダンスを要求される期間でその関連す
るＵ．Ｒ．値を集中する。

【００９６】 プラズマ補助プロセスの均一性が図２０に示されるタイプのコントロールアレ
ンジメントを用いることにより改善される範囲は、Ｕ．Ｒ．インピーダンス値の
適当な選択の一部に依存するだろう。プラズマインピーダンス及び／又はサブ電
極インピーダンスは、プラズマプロパティに関連し、そしてプラズマインピーダ
ンス及び／又はサブ電極インピーダンスの情報はプラズマの内部パラメータ／プ
ロパティを評価するために、及び／又は全部のプラズマ均一性を識別するために
用いられ得る。そのようなデータは、ルックアップテーブル、データベース、与
えられたプロセスパラメータのセットのために適当なＲＦパラメータ調整方向を
決定するためにコントローラ５０２によりアクセスされるカーブ、除外されるＲ
Ｆパラメータ、対応するＵ．Ｒ．インピーダンス、そして特定のＲＦパラメータ
の現実のインピーダンス、に組み込まれる。規定する手順の間、補間法は、モデ
リングにより作られた調整値の間のギャップをカバーするために用いられる。

【００９７】 要求されるデータを獲得するために、モデリングと識別実験手続きが開始され
、それにより、プラズマインピーダンス測定値は、前述したような、そのマッチ
ポイントでチューンされた各マッチネットワークを生成され得る。同時に、各サ
ブ電極のプラズマインピーダンスが、この手続きの間、そのマッチネットワーク
により感じされると、プラズマプロパティは、一又はそれ以上のよく知られた診
断装置、ラングミュア探針、光学エミッションスペクトルメータ、そして干渉計
等といったものを用いることによって測定される。各サブ電極で測定されたプラ
ズマプロパティの中の比較は、全体のプラズマ均一性の情報を与える。

【００９８】 例えば、放射状方向の全体的なイオン密度均一性（ＧＩＤＵ）が計算される：

【数２】 ここで、ｍａｘ（）は最大値関数であり、ＩＤiはサブ電極の特長を示すため
に選択される対応する測定されたい位置でのｉ（ｉ＝１，２，３）番目のサブ電
極のイオン密度であり、ａｖｇ（）は平均値関数である。他のプラズマプロパテ
ィの全体的な均一性は定義され、前述したのと同様の方法で計算される。更に、
ウェハのエッチングやウェハのエッチレートの測定を含む、最終的なプロセス均
一性測定方法が用いられる。全体的なエッチ均一性は、定義され、そして類似の
方法により計算される。ＲＦパラメータを含む可能なプロセスパラメータの全て
は、モデリング及び識別手続きの間、スキャンされ、対応するデータセットはプ
ロセスパラメータの各セットのためにとられる。そのようなデータセットは、プ
ラムマインピーダンス及びプラズマ／フィールド／エッチ均一性の間のマッピン
グ関連、或いは全体としてのプラズマプロパティの均一性でさえ、構築するため
のルックアップデータベース、或いはルックアックテーブルにアレンジされてい
る。このルックアップテーブル或いはデータベースは、必要なときに特性に更に
フィットされる。独立したサブ電極の下のエッチレートの与えられたセットのた
め、及びプロセスパラメータの与えられたセットのために、このセットが全体的
な均一性エッチプロファイルに対応しているとき、対応するサブ電極のためのプ
ラズマインピーダンスの対応するセットは、対応する均一性相違（Ｕ．Ｒ．）イ
ンピーダンスとしてデザインされる。

【００９９】 本発明に従った装置にて実行されたプロセスにより生成された結果物は、プロ
セスが実施された基板の上の電圧及びニュートラルプロセスガスフローの空間的
な配置のコントロール及び調整によっても影響される。一般に、ニュートラルフ
ローコンディションに調整するための第１のメカニズムは、プラズマ領域の低い
圧力の環境にガスのフィードを導入するインタフェース或いはガス注入プレート
の設計である。典型的には、フラット“シャーワーヘッド”注入プレートは低い
圧力の環境にプロセスガスの均一性導入を引き起こすために、そして基板の上に
“シャーワー”される低速度ガスフローをその後に生成するために、採用される
。従来型の注入プレートは、注入領域の至るところに等しく廃止される多数の等
しい直径の開口部を有している。換言すれば、それは空間的に均一な数の密度を
有している。開口部は、均一な圧力領域を有するプラズマ電極の上より供給され
、それゆえに、プロセスチャンバの中への全体のフローの均一性導入を引き起こ
す。

【０１００】 確かなケースでは、特定の非均一性のための補正及びプロセス均一性の改良は
、ＲＦフィールドのような、他のプロセスパラメータと共にフロー原動力及び結
果として起こるニュートラルフロー圧力領域を調整するために、ガスのフィード
及び／又は注入全体フローの空間的な配置を調整することで成し遂げられる。

【０１０１】 従来例では、全体フロー配分の原位置調整のための能力を伴う、多数のサブ開
口部への全体フローの調整により成し遂げられていた。しかしながら、そのよう
な解法は、ガス注入のための高価かつ完全に複雑な配管系統のアレンジメントを
含んでいる。

【０１０２】 本発明に従い、上部電極の物理的なセグメンテーションは直ちに適応し、書く
サブ電極への独立したガスの引渡しを現実に必要とする。その結果として、各サ
ブ電極のガスフローパラメータを調整することによるガスのフィードの集中及び
／又はガスフローの空間的な配置を改めることは簡単な事項である。

【０１０３】 一実施形態に従い、全てのサブ電極は同じソースから供給され、さらに多数の
ホール、ホールのサイズ、及び／又は書くサブ電極のためのホールの間のスペー
スは一のサブ電極と他との間で変化されている。そのような実施形態の一例は図
２１に示され、それは３つの同軸のサブ電極５５０，５５２及び５５４を有する
電極の絵に書いたような平面図である。中央サブ電極５５０は、共通のスペース
を有する相対的に小さい直径のホール５６０のアレイと共に提供される。中間に
あるサブ電極５５２は、第１の共通のスペースよりも大きい第２の共通のスペー
スを有する相対的に大きい直径のホール５６２のアレイと共に提供される。外側
のサブ電極５５４は、ホール５６０よりも大きく、ホール５６２よりも小さい直
径を有するホール５６４のアレイと共に提供される。ホール５６４は、第１の共
通スペースよりも大きく、第２の共通スペースよりも小さい第３の共通スペース
を有している。ホール５６０の数は、ホール５６２の先ずより多く、ホール５６
４の数よりも少ない。この図示された関係のあるホールの直径、共通ホールスペ
ース、そして一のサブ電極から他のサブ電極へのホールの数は、一例を意味して
いるにすぎない。本発明のこの実施形態は、そのようなパラメータのほかの多く
のコンビネーションを有する。

【０１０４】 第２実施形態に従い、各サブ電極或いはサブ電極のグループへのガスの流れは
、分離した全体フローコントローラにより独立して制御される。その結果、一つ
は直接的に各サブ電極に導かれる全体フローを修正する。更に、ソニック開口部
を介して注入が実施されると、圧力調整器は書くサブ電極注入プレートの背後の
総合的な圧力を修正し、次いでガスの密度を修正するために用いられる。ソニッ
ク開口部に関し、速度はスロートにて固定され（換言すれば音のローカル速度）
、エリアが固定される前、ボリュームフローレートは変わらない。その結果は、
与えられた固定エリア開口部、全体フローの変化のみを意味するが、ガス密度を
調整することである。更に、上記いくつかの組み合わせは採用され得る。

【０１０５】 第２の実施形態に従ったアレンジメントの一つは図２２に示される。３つのサ
ブ電極６０２，６０４そして６０６は、各々ガス流路（不図示）のアレイと共に
提供される。各サブ電極は、コンジット６４０，６４２，６４４を介してガスフ
ローコントロール装置６３０，６３２，６３４にそれぞれ接続された、それぞれ
のガスフロープレナム６１０、６１２、６１４の上に置かれる。各ガスフロー装
置は、それぞれの入力コンジット６４０，６４２，６４４を介してガス供給源（
不図示）からのプロセスガスを受ける。各フロー装置６３０、６３２、６３４は
全体フローコントローラ、圧力調整器、或いはプロセスガスの流れの割合をコン
トロールすることができる何らかの他の装置であるかもしれない。

【０１０６】 全体フローレートに加えて、フィードの集中はサブ電極毎に変化される。これ
は、プラズマ及びエッチ化学変化に局所的に影響を与える。ガス注入を多様にコ
ントロールする従来型のコンピュータは、ガスフローレート及び各サブ電極のガ
スタイプを調整するのに採用される。

【０１０７】 本発明の特定の実施形態について詳述したが、それらの趣旨を逸脱しない範囲
で多数の変更ができるものと理解されるだろう。添付したクレームは、本発明の
主旨及び目的を逸脱しないそのような変更をカバーすることを意味する。

【０１０８】 以上詳述した実施形態は、図示されたものに制限される関連する全てのもの、
そして前述したものよりもむしろ添付されたクレームに示唆された本発明の目的
、 を含むものとして理解され、クレームの同範囲及び意味の中での全ての変更は包
含されることを意味している。

【図面の簡単な説明】

【図１ａ】 一対の容量性プラズマ線源に使用され得る２つの周知の電極配列を示した概略
回路図である。

【図１ｂ】 イオン化レートの特性を示す図である。

【図１ｃ】 図１ａの前記電極配列に係るプラズマ電位の配電特性である。

【図１ｄ】 一対の容量性プラズマ線源に使用され得る２つの周知の電極配列を示した概略
回路図である。

【図１ｅ】 イオン化レートの特性を示す図である。

【図１ｆ】 図１ｄの前記電極配列に係るプラズマ電位の配電特性である。

【図２ａ】 本発明の実施に採用され得る２つのプラズマ電極構造を示す透視図である。

【図２ｂ】 本発明の実施に採用され得る２つのプラズマ電極構造を示す透視図である。

【図２ｃ】 誘電又は絶縁材料により分割された、図２ａ，２ｂのそれぞれの電極構造に係
る、２つのサブ電極の隣接領域の一部分の断面図である。

【図２ｄ】 誘電又は絶縁材料により分割された、図２ａ，２ｂのそれぞれの電極構造に係る
、２つのサブ電極の隣接領域の一部分の断面図である。

【図２ｅ】 誘電又は絶縁材料により分割された、図２ａ，２ｂのそれぞれの電極構造に係る
、２つのサブ電極の隣接領域の一部分の断面図である。

【図３ａ】 本発明の実施に採用され得る更なるプラズマ電極構造の平面図である。

【図３ｂ】 本発明の実施に採用され得る更なるプラズマ電極構造の平面図である。

【図３ｃ】 本発明の実施に採用され得る更なるプラズマ電極構造の平面図である。

【図３ｄ】 本発明の実施に採用され得る更なるプラズマ電極構造の平面図である。

【図４】 ２つのサブ電極の間の隣接エリアの中のウェハ表面のフィールド区分を図示し
た電極構造の一部の概略図である。

【図５ａ】 図１ａの公知の電極配置を示す概略図である。

【図５ｂ】 図５ａに示される配置に対応する回路図である。

【図５ｃ】 本発明の実施に使用し得る電極配置を示す概略図である。

【図５ｄ】 図５ｃに示される配置に対応する回路図である。

【図６】 本発明の実施に使用し得るプラズマ電極の接続配置の透視図である。

【図７】 本発明の実施に使用し得る２つのプラズマ電極の接続配置の透視図である。

【図８】 本発明の実施に使用し得る２つのプラズマ電極の接続配置の透視図である。

【図９】 本発明に従ったフィールド／プラズマ均一性のコントロールに用い得るモデル
のブロック図である。

【図１０】 本発明に従ったフィールド／プラズマ均一性のコントロールに用い得るモデル
のブロック図である。

【図１１】 本発明に従ったフィールド／プラズマ均一性のコントロールに用い得るモデル
のブロック図である。

【図１２】 本発明の実施に用い得る様々な制御の仕組みの概略図である。

【図１３】 本発明の実施に用い得る様々な制御の仕組みの概略図である。

【図１４】 本発明の実施に用い得る様々な制御の仕組みの概略図である。

【図１５】 本発明の実施に用い得る様々な制御の仕組みの概略図である。

【図１６】 本発明の実施に用い得る様々な制御の仕組みの概略図である。

【図１７】 本発明の実施に用い得る様々な制御の仕組みの概略図である。

【図１８ａ】 本発明に従って構成及び作用され得るプラズマ処理装置のトップ部分の一実施
例の上部平面図である。

【図１８ｂ】 本発明に従って構成及び作用され得るプラズマ処理装置のトップ部分の一実施
例の側部正面切断面図である。

【図１９】 本発明に従って構成及び作用され得るプラズマ処理装置のトップ部分の第２の
実施例の図１８ａに類似する図である。

【図２０】 本発明に従ってプラズマ均一性を良くするための制御ブロック図である。

【図２１】 本発明に従ったガス流路を提供するセグメント化されたプラズマ電極の絵で描
いたような平面図である。

【図２２】 本発明に従ったセグメント化されたプラズマ電極にプロセスガスを供給する処
理の概略図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ジョンソン、ウェイン・エル アメリカ合衆国、アリゾナ州 85044 フ ェニックス、サウス・サーティーセカン ド・ストリート 13658 Ｆターム(参考） 5F004 AA01 BA06 CA09

Claims (36)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラズマ電極とバイアス電極とを有する容量性連結プラズマ
   源に形成されるプラズマを発生し制御するための方法であって、前記プラズマ電
   極はそれぞれが電気的に絶縁された複数のサブ電極により構成され、前記プラズ
   マは前記プラズマ電極と前記バイアス電極との間のプラズマ領域に形成され、 各サブ電極を介してプラズマ領域にＲＦ出力を連結し、そして、 前記サブ電極の別の一つを介して連結されたＲＦ出力と波形、位相、周波数の
   少なくとも一つにつき差が生じ得るように、前記サブ電極の一つを介して連結さ
   れたＲＦ出力を引き起こす、ことを含む方法。
2. 【請求項２】 前記サブ電極の一つを介して連結されたＲＦ出力は、前記サ
   ブ電極の他の一つを介して連結されたＲＦ出力と周波数につき差が生じ得る請求
   項１の方法。
3. 【請求項３】 前記サブ電極の一つを介して連結されたＲＦ出力は、前記サ
   ブ電極の他の一つを介して連結されたＲＦ出力と位相につき差が生じ得る請求項
   １の方法。
4. 【請求項４】 前記サブ電極の一つを介して連結されたＲＦ出力は、前記サ
   ブ電極の他の一つを介して連結されたＲＦ出力と周波数及び位相につき差が生じ
   得る請求項１の方法。
5. 【請求項５】 前記サブ電極の一つを介して連結されたＲＦ出力は、前記サ
   ブ電極の他の一つを介して連結されたＲＦ出力と大きさ、周波数、位相、波形の
   少なくとも２つにつき差が生じ得る請求項１の方法。
6. 【請求項６】 前記サブ電極の一つを介して連結されたＲＦ出力は、前記サ
   ブ電極の他の一つを介して連結されたＲＦ出力と大きさにつき差が生じ得る請求
   項１の方法。
7. 【請求項７】 前記プラズマ電極は中央軸を有しており、前記サブ電極は当
   該中央軸に対して偏心するように配置されている請求項１の方法。
8. 【請求項８】 各サブ電極を介してプラズマ領域にＲＦ出力を連結する前記
   工程には、各サブ電極に直接的にＲＦ出力源を連結することを含む請求項１の方
   法。
9. 【請求項９】 前記ＲＦ出力源は、マッチネットワークを介在することなし
   に、各サブ電極に直接的に連結される請求項１の方法。
10. 【請求項１０】 プラズマを発生し制御する装置であって、 プラズマ電極とバイアス電極とで構成され、当該プラズマ電極は互いに電気的
    に絶縁された複数のサブ電極で構成されており、前記プラズマ電極はプラズマが
    形成されるプラズマ領域により前記バイアス電極と間隔があけられた、容量性連
    結プラズマ源と、そして、 前記プラズマを発生し維持するために、前記サブ電極を介してプラズマ電極に
    ＲＦ出力を連結するための前記サブ電極と接続されているＲＦ出力供給手段と、
    を有し、前記ＲＦ出力供給手段は、前記サブ電極の他の一つを介して連結された
    ＲＦ出力と周波数、位相、波形の少なくとも１つにつき差が生じ得る前記サブ電
    極の一つを介して連結されたＲＦ出力を引き起こすために動作する装置。
11. 【請求項１１】 前記ＲＦ出力供給手段は、前記サブ電極の他の一つを介し
    て連結されたＲＦ出力と周波数につき差が生じ得る前記サブ電極の一つを介して
    連結されたＲＦ出力を引き起こすために動作する請求項１０の装置。
12. 【請求項１２】 前記ＲＦ出力供給手段は、前記サブ電極の他の一つを介し
    て連結されたＲＦ出力と位相につき差が生じ得る前記サブ電極の一つを介して連
    結されたＲＦ出力を引き起こすために動作する請求項１０の装置。
13. 【請求項１３】 前記ＲＦ出力供給手段は、前記サブ電極の他の一つを介し
    て連結されたＲＦ出力と周波数及び位相につき差が生じ得る前記サブ電極の一つ
    を介して連結されたＲＦ出力を引き起こすために動作する請求項１０の装置。
14. 【請求項１４】 前記ＲＦ出力供給手段は、前記サブ電極の他の一つを介し
    て連結されたＲＦ出力と大きさ、周波数、位相、波形の少なくとも２つにつき差
    が生じ得る前記サブ電極の一つを介して連結されたＲＦ出力を引き起こすために
    動作する請求項１０の装置。
15. 【請求項１５】 前記ＲＦ出力供給手段は、前記サブ電極の他の一つを介し
    て連結されたＲＦ出力と振幅につき差が生じ得る前記サブ電極の一つを介して連
    結されたＲＦ出力を引き起こすために動作する請求項１０の装置。
16. 【請求項１６】 前記プラズマ電極は中央軸を有しており、前記サブ電極は
    当該中央軸に対して偏心するように配置されている請求項１０の装置。
17. 【請求項１７】 前記プラズマ電極は中央軸を有しており、前記サブ電極は
    当該中央軸に対して円形且つ同心となるように配置されている請求項１０の装置
    。
18. 【請求項１８】 前記プラズマ電極は中央軸を有しており、前記サブ電極は
    前記中央軸と交差した中央電極を含み、多数の周辺電極は当該中央電極より離れ
    て間隔があけられている請求項１０の装置。
19. 【請求項１９】 前記ＲＦ出力供給手段は多数の独立した制御可能で、それ
    ぞれが前記サブ電極の一つにのみ接続された複数の出力供給源を有する請求項１
    ０の装置。
20. 【請求項２０】 前記ＲＦ出力供給手段は、それぞれの出力源とそれぞれの
    サブ電極との間に接続された、複数のインピーダンスマッチネットワークを有す
    る請求項１９の装置。
21. 【請求項２１】 前記ＲＦ出力供給手段は、単一の出力供給源と、前記ＲＦ
    出力供給源から前記サブ電極の全てに出力を分配するための出力分配手段と、を
    有する請求項１０の装置。
22. 【請求項２２】 前記分配手段は、出力スプリッタを有する請求項２１の装
    置。
23. 【請求項２３】 前記分配手段は、前記出力スプリッタを前記サブ電極の全
    てに接続するチューニング機構を更に有する請求項２２の装置。
24. 【請求項２４】 プラズマ領域に供給される前記ＲＦ出力の特定の調和にて
    プラズマ領域に電気的な領域のコンポーネントを減じさせるための前記サブ電極
    の一つにそれぞれが接続されたチューンされた多数のフィルタを更に有する請求
    項１０の装置。
25. 【請求項２５】 プラズマを発生し制御する装置であって、 プラズマ電極とバイアス電極とで構成され、当該プラズマ電極は互いに電気的
    に絶縁された多数のサブ電極で構成され、前記プラズマ電極はプラズマが形成さ
    れるプラズマ領域により前記バイアス電極と間隔があけられた、容量性連結プラ
    ズマ源と、 前記プラズマを発生し維持するために、前記サブ電極を介してプラズマ電極に
    ＲＦ出力を連結するための前記サブ電極と接続されているＲＦ出力供給手段と、 前記プラズマ領域に供給されるＲＦ出力の特定の調和にてプラズマ領域に電気
    的な領域コンポーネントを減ずるために、それぞれが前記サブ電極の一つに接続
    され、複数のチューンされたフィルタと、 を有する装置。
26. 【請求項２６】 プラズマ電極とバイアス電極とを有する容量性連結プラズ
    マ源に形成されるプラズマを発生し制御する方法であって、前記プラズマ電極は
    それぞれが電気的に絶縁された複数のサブ電極より構成され、前記プラズマは前
    記プラズマ電極と前記バイアス電極との間のプラズマ領域に形成され、前記プラ
    ズマは各サブ電極に連結されているが故にそれぞれのプラズマインピーダンス値
    は各サブ電極毎に観測され、 それぞれの制御可能な出力源よりそれぞれの制御可能なマッチネットワークを
    介して各サブ電極にＲＦ出力を供給することにより、各サブ電極を介してＲＦ出
    力をプラズマに連結し、 それぞれの各サブ電極にて観測された、それぞれのプラズマインピーダンス値
    にマッチされる出力インピーダンスの状態にするために各マッチネットワークを
    調整し、 それぞれの基準値の状態にするために各サブ電極にて観測されたそれぞれのプ
    ラズマインピーダンス値を引き起こすために各出力源により供給されるＲＦ出力
    を調整する、 ことを有する方法。
27. 【請求項２７】 ＲＦ出力を調整する前記工程は、各サブ電極のために、 それぞれのマッチネットワークから、現実のそれぞれのプラズマインピーダン
    ス値を代表する測定値、を取得し、 それぞれの測定値と基準値との間の創意を代表するエラー値を取得するために
    それぞれの基準値を測定値と比較し、 エラー値を削減する方向でＲＦ出力を変える、 ことを含む請求項２６の方法。
28. 【請求項２８】 容量性連結プラズマ源のプラズマ電極の独立した複数のプ
    ラズマ電極の各々により観測されたプラズマインピーダンスの基準値を決定する
    方法であって、 動作状態の相違するセットの連続下でプラズマ源を動作し、 動作状態の各セットの下での動作の間、各サブ電極で観測されたプラズマイン
    ピーダンスを測定し、隣接した各サブ電極のプラズマのパラメータを選択し、 前記プラズマの選択されたパラメータの最も好ましい値を生成する動作状態の
    異なるセットのうちの一つを決定し、 基準値として、プラズマの選択されたパラメータの最も好ましい値を生成する
    ために決定された動作状態のセットと関連する測定されたプラズマインピーダン
    スを選択する、 ことを含む方法。
29. 【請求項２９】 前記プラズマの選択されたパラメータは、イオン密度、或
    いは電気的フィールド強度、或いは対応するサブ電極の下のエリアにおけるウェ
    ハのダイレクトエッチングレート、或いは全体的なプラズマ領域の均一性に特徴
    のあるパラメータに関連するいくつかの他のプラズマプロパティ、であり得る請
    求項２８の方法。
30. 【請求項３０】 プラズマを発生し制御する装置であって、 プラズマ電極とバイアス電極とで構成され、当該プラズマ電極は互いに電気的
    に絶縁された複数のサブ電極で構成され、前記プラズマ電極はプラズマが形成さ
    れるプラズマ領域により前記バイアス電極と間隔があけられており、前記サブ電
    極の各々はプラズマ領域と連絡する多数のガス流路により供給される、容量性連
    結プラズマ源と、 前記プラズマを発生し維持するために、前記サブ電極を介してプラズマ電極に
    ＲＦ出力を連結するための前記サブ電極と接続されているＲＦ出力供給手段と、 前記流路の全てにプロセスガスを供給するための複数の前記ガス流路と連絡す
    るプロセスガス導入手段と、 を有する装置。
31. 【請求項３１】 前記ガス流路はそれぞれ横断領域を有しており、前記サブ
    電極のうちの一つの横断領域の合計は、前記サブ電極の他の一つの横断領域の合
    計とは相違する請求項３０の装置。
32. 【請求項３２】 前記サブ電極のうちの一つのガス流路は、ガス流路の数、
    各ガス流路の横断エリア、そしてガス流路の間の感覚、の少なくとも一つに関し
    て、前記サブ電極の他の一つのガス流路とは異なっている請求項３０の装置。
33. 【請求項３３】 前記プロセスガス導入手段は、前記サブ電極の各々へのプ
    ロセスガスの流量の割合を独立して制御する流量割合制御手段を有する請求項３
    ０の装置。
34. 【請求項３４】 前記流量割合制御手段は、前記サブ電極の一つのそれぞれ
    のガス流路と各々が連絡している複数の流量割合制御手段を有する請求項３３の
    装置。
35. 【請求項３５】 前記流量割合制御装置の各々は、全体流量コントローラ或
    いは圧力調整器のいずれかである請求項３４の装置。
36. 【請求項３６】 前記ＲＦ出力供給手段は、前記サブ電極の他の一つを介し
    て連結されたＲＦ出力から大きさ、周波数、位相、波形の少なくとも２つにつき
    差が生じ得る、前記サブ電極の一つを介してカップルされたＲＦ出力を引き出す
    ために動作される請求項３０の装置。