JP2013502075A - 比重誘起ガス拡散分離（ｇｉｇｄｓ）法によるプラズマ生成の制御 - Google Patents

比重誘起ガス拡散分離（ｇｉｇｄｓ）法によるプラズマ生成の制御 Download PDF

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Abstract

本発明は、比重誘起ガス拡散分離法によるプラズマ生成を用いた基板処理装置及び方法を供することができる。各異なる比重（つまり気体の構成要素の分子の重さと参照分子の重さとの比）を有する不活性ガスとプロセスガスを含むガスを追加又は使用することによって、2領域又は多領域プラズマを生成することができる。2領域又は多領域プラズマでは、一の種類のガスがプラズマ生成領域付近で強く閉じこめられ、かつ、他の種類のガスは、比重の違いにより誘起される拡散によって、前記一の種類のガスから大きく分離されて、前記一の種類のガスよりもウエハ処理領域の近くで閉じこめられる。

Description

本発明は、比重誘起ガス拡散分離(GIGDS)法により制御されるプラズマ生成システムに関する。
典型的には、半導体処理中では、プラズマエッチングは、半導体基板上でパターニングされた微細線に沿って、又は、ビア若しくはコンタクト内部において材料を除去すなわちエッチングするのに利用される。プラズマエッチングプロセスは一般的に、パターニングされた保護層−たとえばフォトレジスト層−が上に設けられた半導体基板を、プロセスチャンバ内に設ける工程を有する。それに加えて、半導体処理中では、プラズマ化学気相成長(PECVD)法が、半導体基板上にパターニングされたトレンチ、ビア、及び/又はコンタクトを充填するために材料を堆積するのに利用されて良い。
たとえばプラズマエッチングプロセスでは、一旦基板がチャンバ内部に設けられると、電離した解離ガス混合物は、予め指定された流速でチャンバ内部に導入される一方で、真空ポンプは、周辺プロセス圧力を実現するように絞られる。その後高エネルギー電子との衝突の結果、ガス種の一部が電離するときに、プラズマが生成される。しかも加熱電子は、複数のガス種からなる混合物の一部の種類を解離し、かつ、曝露表面のエッチング用化学物質に適した（複数の）反応種を生成する役割を果たす。一旦プラズマが生成されると、基板の曝露表面はプラズマによってエッチングされる。プロセスは、最適条件を実現するように調節される。その最適条件には、基板の曝露領域で様々な構造（たとえばトレンチ、ビア、コンタクト等）をエッチングする所望の反応種及びイオンの分布の適切な濃度が含まれる。エッチングが必要とされるそのような基板材料はたとえば、二酸化シリコン(SiO2)、ポリシリコン、及びシリコン窒化物を有する。
従来、上述のような半導体デバイス製造中での基板の処理のために、ガスをプラズマに励起する様々な技術が実施されてきた。特に（「平行板」）容量結合プラズマ(CCP)処理システム又は誘導結合プラズマ(ICP)処理システムが、プラズマ励起用に広く利用されてきた。他の種類のプラズマ源の中には、マイクロ波プラズマ源（電子サイクロトロン共鳴(ECR)を利用するものも含む）、表面波プラズマ(SWP)源、及びヘリコンプラズマ源が存在する。
SWP源は、特にエッチングプロセスについて、CCPシステム、ICPシステム、及び共鳴加熱システムよりも、プラズマ処理性能を改善することで知られている。SWP源は、相対的に低いボルツマン電子温度(Te)でかなり電離する。それに加えてSWP源は一般的に、分離の解離が減少した電子的に励起した分子種において、より多くのプラズマを生成する。しかしSWP源の実装は依然として、たとえばプラズマの安定性及び均一性を含む複数の欠点に悩まされる。
現在の半導体プロセスでは、エッチング、堆積、洗浄のため、負の電荷を有するガス（たとえばO2、NO、N2O、Cl2、HBr、F2、SxFy、CxFy、SxFyHz、これらの混合物等）は通常、たとえばN2又は不活性ガス（たとえばAr）のような正の電荷を有するガスに加えられる。正の電荷を有するガス（正のイオンと電子を生成する）と負の電荷を有するガス（電子の数が最小となるように正のイオンと負のイオンを生成する）との間での相互作用に起因して、電子の付着と電子の脱離との均衡が持続できなくなる。他の既知又は未知の理由と共に、負の電荷を有するガスと正の電荷を有するガスの混合物を用いたプラズマの生成は、プロセス制御及び品質に係る多くの種類の問題や課題を有している。
不安定性はプラズマ源の問題であると考えられる。たとえば、プラズマの生成は不安定で、かつ、この不安定性は、プラズマの「ちらつき(flickering)」として現れる恐れがある。あるいは、プラズマ源は、負の電荷を有するガスと正の電荷を有するガスの混合物を用いるときには、あるプロセス条件では調節できない恐れがある。不安定性の問題は、プロセスウインドウを制限することによって、プラズマの均一性に影響を及ぼすことによって、安定化時間を加えることによる生産性の減少によってプロセスの性能に影響を及ぼし、又は、デバイスの故障などさえも引き起こす恐れがある。
電磁 (EM)放射線は、プラズマ源における問題となる恐れがある。たとえば、プラズマ中での電子密度は、1種類以上の負の電荷を有するガスが加えられるときには小さくなる。その結果、EM波は、プラズマ（プラズマ電子）によって阻止（吸収）され、かつ、EM波は、ウエハ領域、又は、プラズマチャンバに取り付けられた感受性を有するデバイスを備える領域へ伝播する。係るEM放射線はウエハを損傷させることで、デバイス及びプロセスを故障させ、又は、プラズマチャンバに取り付けられた感受性を有するデバイスに有害な影響を及ぼす恐れがある。従って、プラズマプロセスは、過剰電子密度の条件−たとえば高出力又は特定範囲の圧力−に制約されなければならず、このことで、プロセスウインドウが制限されて、エネルギーコストが加わってしまう。
不均一性は、プラズマ源における他の典型的な問題となる恐れがある。場合によっては、電子密度及びイオン密度は均一になり得ない。なぜなら負の電荷を有する放電は、電場強度に強く依存するからである。たとえば、電子密度の非常に低い、強い負の電荷を有する放電が存在しても良いし、あるいは、負イオン密度の非常に低い、完全に正の電荷を有する放電が存在しても良いし、あるいは、圧力、正の電荷を有するガスに対する負の電荷を有するガスの分圧（又は流速比）、及び出力に依存して、2つの極限条件の間をとる他の種類の放電が存在しても良い。プラズマ生成領域で電場が均一に分布しない場合、不均一に分布した負の電荷を有する放電領域と正の電荷を有する放電領域は、不均一な電子密度とイオン密度を生じさせる恐れがある。このような不均一性もまたプラズマの安定性に影響を及ぼす恐れがある。
プラズマが、プラズマ−誘電体界面付近に生成されるときには、プラズマ源には腐食及び汚染の問題もまた存在しうる。反応性かつ腐食性である負の電荷を有するガス又は他のプロセスガスは、化学反応並びに/又は物理スパッタリング及び汚染による誘電板の腐食を引き起こす恐れがある。これにより、プラズマ生成及び制御の問題だけではなく、誘電板の寿命の減少までも誘起されてしまう。またこれにより、追加的な板の洗浄プロセス及び/又は交換が必要となる。それに加えて、この腐食及び汚染は、デバイス/ウエハの故障を生じさせる恐れのある粒子密度を増大させてしまう。
上記は、プラズマプロセスチャンバ内に負の電荷のガス又は他のプロセスガスを加えることによって誘起される単なる複数の例に過ぎない。問題は、上記の例やマイクロ波プラズマ源に限定されない。このことはつまり、問題が、任意のプラズマ源及びプロセスに係りうることを意味する。
米国特許第5024716号明細書
本発明は、比重誘起ガス拡散分離(GIGDS)法を用いて制御されるプラズマ生成システムに関する。
基本的な考え方は、比重誘起ガス拡散分離法によってプラズマの生成を制御することである。各異なる比重（つまり気体の構成要素の分子の重さと参照分子の重さとの比）を有する不活性ガスとプロセスガスを含むガスを追加又は使用することによって、2領域又は多領域プラズマを生成することができる。2領域又は多領域プラズマでは、一の種類のガスがプラズマ生成領域付近で強く閉じこめられ、かつ、他の種類のガスは、比重の違いにより誘起される拡散によって、前記一の種類のガスから大きく分離されて、前記一の種類のガスよりもウエハ処理領域の近くで閉じこめられる。ここで、一の種類のガスは、一種類のガスだけではなく、複数の種類のガスからなる混合物をも意味する。前記混合物は、正の電荷を有する放電ガス又は負の電荷を有する放電ガスのいずれかを有して良い。同一の意味は、他の種類のガスにも適用される。混合が起こるとき、同一のガスが用いられても良いし、又は異なる種類のガスが用いられても良い。それに加えて、通常は異なる種類のガスの間には明確な境界が存在せず、かつ、混合は1つ以上の異なる領域で起こりうる。多くの例では、ほとんどの用途にとって、正の電荷を有するガスは通常、プラズマ生成（電源）領域付近に閉じこめられることが好ましい。従って、マイクロ波プラズマ源内におけるように、正の電荷を有するプラズマ中での電子密度が高いことで、EM放射線を効率的に阻止（吸収）することができる。
比重誘起ガス拡散分離により制御される(GIGDSC)プラズマ処理システム及び該システムに係る比重誘起ガス拡散分離(GIGDS)法は、任意の種類のプラズマ生成法、任意の種類のプラズマ源、及び任意の種類のプラズマプロセスに適用されて良い。たとえばGIGDSCプラズマ処理システムは、例として高周波(RF)源、CCP源、ICP源、マイクロラジアルラインスロットアンテナ(RLSA)プラズマ源、表面波プラズマ源、マイクロ波電子サイクロトロン共鳴(ECR)源等を有して良い。以降では、1種類以上の表面波プラズマ源が、本発明の新規性及び基本構想を明らかにするように与えられる。しかし本発明は、本願において開示された方法及び基本構想を用いた任意の種類のプラズマ源、プラズマ生成方法、及びプラズマプロセスを網羅するものである。
比重誘起ガス拡散分離法によって制御されたプラズマ生成を用いたGIGDSCプラズマ処理システムが、典型的な半導体処理システムとして与えられている。それに加えて、GIGDS法は例として、任意の種類のプラズマ生成方法、半導体プロセスに用いられる任意の種類のプラズマプロセス−たとえばRF CCP、ICP、マイクロ波RLSAプラズマ、表面波プラズマ、マイクロ波ECRプラズマ等−に適用されて良い。以降では、表面波プラズマが、本発明の新規性及び基本構想を明らかにするように記載され、及び論じられる。しかし本発明は、本願明細書に開示されたGIGDSCプラズマ処理システム及び方法を用いた任意の種類のプラズマ源、プラズマ生成方法、及びプラズマ処理を網羅して良い。基本的な考え方は、比重誘起ガス拡散分離法によるプラズマ生成の制御である。各異なる比重（つまり気体の構成要素の分子の重さと参照分子の重さとの比）を有する不活性ガスとプロセスガスを含むガスを追加又は使用することによって、2領域又は多領域プラズマを生成することができる。2領域又は多領域プラズマでは、一の種類のガスがプラズマ生成領域付近で強く閉じこめられ、かつ、他の種類のガスは、比重の違いにより誘起される拡散によって、前記一の種類のガスから大きく分離されて、前記一の種類のガスよりもウエハ処理領域の近くで閉じこめられる。ここで、一の種類のガスは、一種類のガスだけではなく、複数の種類のガスからなる混合物をも意味する。前記混合物は、正の電荷を有する放電ガス又は負の電荷を有する放電ガスのいずれかを有して良い。同一の意味は、他の種類のガスにも適用される。混合が起こるとき、同一のガスが用いられても良いし、又は異なる種類のガスが用いられても良い。それに加えて、通常は異なる種類のガスの間には明確な境界が存在せず、かつ、混合は1つ以上の異なる領域で起こりうる。多くの例では、ほとんどの用途にとって、正の電荷を有するガスは通常、プラズマ生成（電源）領域付近に閉じこめられることが好ましい。従って、マイクロ波プラズマ源内におけるように、正の電荷を有するプラズマ中での電子密度が高いことで、EM放射線を効率的に阻止（吸収）することができる。
一部の実施例では、表面波プラズマ(SWP)源が用いられる。SWP源は電磁(EM)波放出装置を有する。前記EM波放出装置は、プラズマに隣接する前記EM波放出装置のプラズマ対向面上に表面波を生成することによって、所望のEM波モードのEMエネルギーをプラズマに結合させるように構成されている。前記EM波放出装置は、複数のスロットを有するスロットアンテナを有する。前記複数のスロットは、前記スロットアンテナ上方の第1領域から前記スロットアンテナ下方の第2領域までEMエネルギーを結合する。誘電板又は共鳴板が、前記第2領域内に設けられ、かつ、前記EM波放出装置のプラズマ対向面を含む下面を有する。前記SWP源は、前記プラズマ対向面内に形成される第1凹部構造、及び、前記プラズマ対向面内に形成される第2凹部構造をさらに有する。前記第1凹部構造は、前記複数のスロットのうちの第1スロット配置に対して実質的に位置合わせされる。前記第2凹部構造は、前記複数のスロットのうちの第2スロット配置に対して部分的に位置合わせされるか又は位置合わせされない。出力結合システムが、前記EM波放出装置と結合し、かつ、前記プラズマを生成するため、前記EM波放出装置へ前記EMエネルギーを供するように構成されている。
他の実施例によると、他の表面波プラズマ(SWP)が用いられる。前記SWP源は電磁(EM)波源放出装置を有する。前記EM波源放出装置は、前記プラズマに隣接する前記EM波源放出装置のプラズマ対向面上に表面波を生成することによって、所望のEM波モードのEMエネルギーをプラズマに結合するように構成されている。前記EM波源放出装置はスロットアンテナ及び共鳴板を有する。前記スロットアンテナは、該スロットアンテナを貫通するように構成されて前記スロットアンテナ上方の第1領域から前記スロットアンテナ下方の第2領域までEMエネルギーを結合するように構成された複数のスロットを有する。前記共鳴板は、前記第2領域内に設けられ、かつ前記EM波源放出装置のプラズマ対向面を含む下面を有する。第1凹部構造が前記プラズマ対向面内に形成される。前記第1凹部構造は、前記複数のスロットのうちの第1スロット配置に対して実質的に位置合わせされる。それに加えて、約10mTorr〜約1Torrの範囲のプロセス空間内での圧力でプラズマを安定化させる手段が供される。前記のプラズマを安定化させる手段は、前記共鳴板のプラズマ対向面内に形成される。さらに前記SWP源は、前記EM波源放出装置に結合され、かつ前記プラズマを生成するため、前記EM波源放出装置に前記EMエネルギーを供するように構成された出力結合システムを有する。
本発明の実施例による比重誘起ガス拡散分離により制御される(GIGDSC)プラズマ処理システムの簡略化された概略図を表している。 本発明の実施例による他のGIGDSCプラズマ処理システムの簡略化された概略図を表している。 本発明の実施例によるGIGDSCプラズマ処理システムにおいて用いることのできる表面波プラズマ(SWP)源の簡略化された概略図を表している。 本発明の実施例による電磁(EM)波源放出装置の概略的断面図を表している。 本発明の実施例によるEM波放出装置の底面を表している。 図5Aに図示されたEM波放出装置の一部の概略的断面図を表している。 本発明の実施例によるEM波放出装置の底面を表している。 図6Aに図示されたEM波放出装置の一部の概略的断面図を表している。 本発明の実施例によるEM波放出装置の底面を表している。 図7Aに図示されたEM波放出装置の一部の概略的断面図を表している。 本発明の実施例によるEM波放出装置の底面を表している。 図8Aに図示されたEM波放出装置の一部の概略的断面図を表している。 本発明の実施例によるEM波放出装置の底面を表している。 図9Aに図示されたEM波放出装置の一部の概略的断面図を表している。 本発明の実施例によるEM波放出装置の底面を表している。 図10Aに図示されたEM波放出装置の一部の概略的断面図を表している。 本発明の実施例によるEM波放出装置の底面を表している。 図11Aに図示されたEM波放出装置の一部の概略的断面図を表している。 本発明の実施例によるEM波放出装置の底面を表している。 図12Aに図示されたEM波放出装置の一部の概略的断面図を表している。 本発明の実施例による典型的なプロセスデータを表している。 図13Aに係る一組のプロセス条件及びプロセス結果を表している。 本発明の実施例による典型的なちらつき抑制データを表している。 図14Aに係る一組のプロセス条件及びプロセス結果を表している。 本発明の実施例による典型的な安定化データを表している。 図15Aに係る一組のプロセス条件及びプロセス結果を表している。 本発明の実施例による他の典型的な安定化データを表している。 図16Aに係る一組のプロセス条件及びプロセス結果を表している。 本発明の実施例による他の典型的な安定化データを表している。 図17Aに係る一組のプロセス条件及びプロセス結果を表している。 本発明の実施例による他の典型的なちらつき抑制データを表している。 図18Aに係る一組のプロセス条件及びプロセス結果を表している。 本発明の実施例による典型的な阻止データを表している。 図19Aに係る一組のプロセス条件及びプロセス結果を表している。 本発明の実施例による典型的な均一性データを表している。 図20Aに係る一組のプロセス条件及びプロセス結果を表している。 本発明の実施例によるGIGDSCを用いたウエハ処理方法の典型的なフローダイヤグラムを表している。 本発明の実施例による他のGIGDSCを用いたウエハ処理方法の典型的なフローダイヤグラムを表している。 本発明の実施例による他のGIGDSCを用いたウエハ処理方法の典型的なフローダイヤグラムを表している。 本発明の実施例による他のGIGDSCを用いたウエハ処理方法の典型的なフローダイヤグラムを表している。
ここで本願に添付された図面を参照する。図中、同様の参照番号は、同一又は対応する部材を表すものとする。図1は、本発明の実施例による、第1の比重誘起ガス拡散分離により制御された(GIGDSC)プラズマ処理システムの簡略化された概略図を表している。第1のGIGDSCプラズマ処理システム100は、ドライプラズマエッチングシステム又はプラズマ堆積システム又は他のプラズマ処理システムを有して良い。第1のGIGDSCプラズマ処理システム100は、第1のGIGDSCプラズマ処理サブシステム105、該第1のGIGDSCプラズマ処理サブシステム105と結合する第1ガス供給システム130、前記第1のGIGDSCプラズマ処理サブシステム105と結合する第2ガス供給システム140、第1のGIGDSCプラズマ処理サブシステム105と結合する第3ガス供給システム150、第1のGIGDSCプラズマ処理サブシステム105と結合する第4ガス供給システム160、第1のGIGDSCプラズマ処理サブシステム105と結合する第1排気システム180、並びに、第1のGIGDSCプラズマ処理サブシステム105、第1ガス供給システム130、第2ガス供給システム140、第3ガス供給システム150、第1排気システム180、及び第1圧力制御システム181と結合する第1制御システム190を有する。たとえば制御バス191は、図1に図示されているように、第1のGIGDSCプラズマ処理システム100内において、第1制御システム190と、必要な構成要素とを結合させるのに用いられて良い。あるいはその代わりに、1つ以上のガス制御システム（130,140,150,及び160）は必須ではない。
第1のGIGDSCプラズマ処理サブシステム105は、複数のプラズマ/処理空間（125a及び125b）を画定するように構成された第1プロセスチャンバ110を有して良い。あるいはその代わりに、複数のプラズマ/処理空間（125a及び125b）は、異なる構成をとっても良いし、又は必須でもない。第1プロセスチャンバ110は、第1基板121を支持するように備えられた第1基板ホルダ120を有して良い。第1プロセスチャンバ110が複数のプラズマ/処理空間（125a及び125b）を有するとき、第1基板121は、プラズマ処理空間125b内でプラズマ又はプロセス用化学物質に曝露されて良い。
一部の実施例では、第1基板ホルダ120はグランドと結合して良い。たとえば第1基板121が第1基板ホルダ120に固定されるとき、セラミック製の静電クランプ(ESC)層が、接地された基板ホルダ120から第1基板121を絶縁して良い。
第1のGIGDSCプラズマ処理サブシステム105は、第1基板ホルダ120内の温度制御素子129と結合して、第1基板121の温度を調節及び制御するように備えられた基板温度制御システム128を有して良い。あるいはその代わりに、第1のGIGDSCプラズマ処理サブシステム105は、第1プロセスチャンバ110の1つ以上の壁内に存在する温度制御素子（図示されていない）、及び/又は第1のGIGDSCプラズマ処理サブシステム105内部に存在する他の任意の構成部材を有して良い。
第1基板121と第1基板ホルダ120との間での熱伝導を改善するため、第1基板ホルダ120は、熱制御システム124と結合可能な1つ以上の伝熱素子122を有して良い。たとえば伝熱素子122は静電クランプ(ESC)電極（図示されていない）を有して良い。前記ESC電極は、熱制御システム124内の固定体と結合し、かつ第1基板121を、第1基板ホルダ120の上面に取り付けるのに用いられて良い。一部の実施例では、1つ以上の伝熱素子122は、第1基板ホルダ120が接地されているときに、第1基板ホルダ120から第1基板121を絶縁するのに用いられて良い。それに加えて、伝熱素子122は、熱制御システム124内の背面ガス供給システムと結合可能な背面ガス素子（図示されていない）をさらに有して良い。1つ以上の伝熱素子122は、第1基板121と第1基板ホルダ120との間のガスギャップ熱伝導を改善するため、第1基板121の背面にガスを導入するように構成されて良い。温度を昇降する際には、第1基板121の温度制御が必要である。たとえば、伝熱素子122は2領域（中央/端部）背面ガス素子を有して良く、かつ、ヘリウムガスギャップ圧力は、第1基板121の中央と端部との間で独立に変化して良い。
一部の実施例では、第1基板ホルダ120は電極127を有して良い。RF出力は、電極127を介して、プラズマ処理空間125b内の処理プラズマと結合する。たとえば第1基板ホルダ120は、RF発生装置126から第1基板ホルダ120内の電極127までRF出力を伝送することによって、RF電圧で電気的にバイアス印加されて良い。RFバイアスが用いられるとき、そのRFバイアスは、電極を加熱することで、プラズマ処理空間125b内に処理プラズマを生成及び維持するように機能することができる。RF発生装置126の動作周波数は約0.1MHz〜約100MHzの範囲であって良い。プラズマ処理のためのRFシステムは、当業者には周知である。あるいはその代わりにRF出力は、複数の周波数で基板ホルダの電極に印加されても良いし、又は省略されても良い。他の実施例では、DC出力が電極127に供されても良い。
それに加えて、第1基板ホルダ120は、該第1基板ホルダ120の周辺端部を超えて延在する第1バフル部材123によって取り囲まれて良い。バフル部材123は、圧力制御システム181によって第1プロセスチャンバ110の内部へ供給される排気速度を均一に分布させるように機能することができる。バフル部材123は、誘電材料−たとえば石英又はアルミナ−から作製されて良い。バフル部材123は、第1プロセスチャンバ110の内部のプラズマのグランドに高RFインピーダンスを供することができる。
一部の実施例では、第1導電性焦点リング106が用いられて良く、第1導電性焦点リング106は、シリコン含有材料を有し、かつ第1基板ホルダ120の上部に設けられて良い。一部の例では、第1導電性焦点リング106は、基板の端部での均一性を改善するため、電極127、伝熱素子122、及び第1基板121を取り囲むように構成されて良い。他の例では、第1導電性焦点リング106は、補正リング部（図示されていない）を有して良い。前記補正リング部は、第1基板121の端部温度を調節するのに用いられて良い。あるいはその代わりに、非導電性焦点リングが用いられても良い。
さらに第1のGIGDSCプラズマ処理サブシステム105は、第1プロセスチャンバ110と結合した1つ以上の第1プロセスセンサ132を有して良い。あるいはその代わりに第1プロセスセンサ132の数及び位置は異なっても良い。様々な実施例では、第1プロセスセンサ132は、第1プロセスチャンバ110内のプラズマから放出される光を監視する1つ以上の光学デバイスを有して良い。たとえば1つ以上の発光分光分析(OES)センサが用いられて良く、かつ、OESデータは、点火データ、操作データ、又は終点データとして用いられて良い。
第1プロセスセンサ132は、流入ガス、プロセスガス、及び/若しくは排出ガスの監視並びに/又は制御を行うガス検知装置を有して良い。それに加えて、第1プロセスセンサ132は、圧力センサ、温度センサ、電流及び/若しくは電圧プローブ、パワーメーター、スペクトルアナライザ、RFインピーダンスアナライザ、又はこれらを組み合わせたものを有して良い。さらに第1プロセスセンサ132は、ヘリウム背面ガス圧、ヘリウム背面流、静電クランプ(ESC)電圧、ESC電流、基板ホルダ温度（又は下側電極(LEL)温度）、冷却材温度、DC導電性バイアス電極温度、前進RF出力、反射RF出力、電極DCバイアス、RFピーク・トゥ・ピーク電圧、チャンバ壁温度、プロセスガス流速、プロセスガス分圧、整合ネットワーク設定、焦点リング厚さ、RF時間、焦点リングRF時間、及びこれらの結合に関するセンサを有して良い。
それに加えて、第1のGIGDSCプラズマ処理サブシステム105は第1プラズマ源115を有して良い。第1プラズマ源115は、第1プロセスチャンバ110と結合して、プラズマ生成空間125a内での第1プラズマの生成及び/又はプラズマ生成空間125b内での第2プラズマの生成を行うように構成されている。第1プラズマ源115は、プラズマ対向面116を有して良い。プラズマ対向面116は、該プラズマ対向面116内に複数の凹部を有する。第1プラズマ源115は、図1で図示されているように、ラジアルラインスロットアンテナ(RLSA)を有する表面波プラズマ(SWP)源を有して良い。代替実施例では、ICPプラズマ源、CCPプラズマ源、又は他のプラズマ源が用いられて良い。
一部の実施例では、第1のGIGDSCプラズマ処理サブシステム105は、少なくとも1つの第1ガス供給ライン131を用いた第1ガス供給システム130と結合することが可能な1つ以上の第1ガス供給素子135を有して良い。あるいはその代わりに、第1ガス供給システム130、第1ガス供給ライン131、及び/又は第1ガス供給素子135は異なる構成をとっても良い。第1ガス供給素子135は、第1プロセスチャンバ110と結合して、第1方向136及び/又は第2方向137及び/又は第3方向138又はこれらの合成方向へ第1プロセスガスを導入するリング構造として構成されて良い。それに加えて、第1ガス供給素子135は、プラズマ生成空間125a及び/又はプラズマ生成空間125bへ第1プロセスガスを導入するように構成されて良い。
他の実施例では、第1のGIGDSCプラズマ処理サブシステム105は、1つ以上の第2ガス供給素子145を有して良い。第2ガス供給素子145は、少なくとも1つの第2ガス供給ライン141を用いることによって第2ガス供給システム140と結合して良い。あるいはその代わりに、第2ガス供給システム140、第2ガス供給ライン141、及び/又は第2ガス供給素子145は、異なる構成をとっても良い。第2ガス供給素子145は、第1プロセスチャンバ110と結合して、第1方向146及び/又は第2方向147及び/又は第3方向148又はこれらの合成方向へ第2プロセスガスを導入するリング構造として構成されて良い。それに加えて、第2ガス供給素子145は、プラズマ生成空間125a及び/又はプラズマ生成空間125bへ第2プロセスガスを導入するように構成されて良い。
他の実施例では、第1のGIGDSCプラズマ処理サブシステム105は、1つ以上の第3ガス供給素子155を有して良い。第3ガス供給素子155は、少なくとも1つの第3ガス供給ライン151を用いることによって第3ガス供給システム150と結合して良い。あるいはその代わりに、第3ガス供給システム150、第3ガス供給ライン151、及び/又は第3ガス供給素子155は、異なる構成をとっても良い。第3ガス供給素子155は、第1プロセスチャンバ110と結合して、第1方向156及び/又は第2方向157及び/又は第3方向158又はこれらの合成方向へ第3プロセスガスを導入するように構成されて良い。それに加えて、第3ガス供給素子155は、プラズマ生成空間125a及び/又はプラズマ生成空間125bへ第3プロセスガスを導入するように構成されて良い。
さらに他の実施例では、第1のGIGDSCプラズマ処理サブシステム105は、1つ以上の第4ガス供給素子165を有して良い。第4ガス供給素子165は、少なくとも1つの第4ガス供給ライン161を用いることによって第4ガス供給システム160と結合して良い。あるいはその代わりに、第4ガス供給システム160、第4ガス供給ライン161、及び/又は第4ガス供給素子165は、異なる構成をとっても良い。第4ガス供給素子165は、第1プロセスチャンバ110と結合して、第1方向166又は他の方向へ第4プロセスガスを導入するように構成されて良い。それに加えて、第4ガス供給素子165は、プラズマ生成空間125a及び/又はプラズマ生成空間125bへ第4プロセスガスを導入するように構成されて良い。
ドライプラズマエッチング中、第1プロセスガス及び/又は第2プロセスガスは、エッチャント、不動態、及び/又は不活性ガスを有して良い。誘電体膜−たとえばシリコン酸化物(SiOx)又はシリコン窒化物(SixNy)−をプラズマエッチングするとき、プラズマエッチングガスの組成は一般的に、フルオロカーボンを主成分とする化学物質(CxFy)−たとえばC4F8、C5F8、C3F6、C4F6、CF4など−を有し、かつ/あるいは、フルオロハイドロカーボンを主成分とする化学物質(CxHyFz)−たとえばCH3F、CHF3、CH2F2など−を有し、かつ、不活性ガス、酸素、CO、又はCO2のうちの少なくとも1つを有して良い。それに加えてたとえば、多結晶シリコン（ポリシリコン）をエッチングするとき、プラズマエッチングガスの組成は一般的に、ハロゲン含有ガス−たとえばHBr、Cl2、NF3、及び/又はSF6−を有し、かつ、フルオロハイドロカーボンを主成分とする化学物質(CxHyFz)−たとえばCH3F、CHF3、CH2F2など−を有し、かつ、不活性ガス、酸素、CO、又はCO2のうちの少なくとも1つを有して良い。プラズマ堆積中、プロセスガスは、膜生成前駆体、還元ガス、及び/又は不活性ガスを有して良い。
それに加えて、第1圧力制御システム181は、第1排気システム180を第1プロセスチャンバ110へ結合させるのに用いられて良く、かつ、第1プロセスチャンバ110を排気するだけではなく、第1プロセスチャンバ110内部の圧力を制御するように構成されて良い。さらに第1制御システム190は、第1プロセスチャンバ110、第1基板ホルダ120、及び第1プラズマ源115と結合して良い。第1制御システム190は、1つ以上のGIGDSC関連処理又はモデルを用いることによって、GIGDSCプラズマ処理システム100内でエッチングプロセス及び堆積プロセスのうちの少なくとも1つを実行するためのGIGDSC関連プロセスレシピを実行するように構成されて良い。
さらに図1を参照すると、第1のGIGDSCプラズマ処理システム100は、200mm基板、300mm基板、又はそれよりも大きなサイズの基板を処理するように構成されて良い。実際、GIGDSCプラズマ処理システムは、当業者に理解されるように、基板、ウエハ、ソーラーパネル、ビデオスクリーン、又はLCDを、それらのサイズに関係なく処理するように構成されて良い。従って本発明の態様が、半導体基板に関連して説明されているとしても、本発明は半導体基板に限定されない。
上述したように、第1プロセスチャンバ110は、プラズマ/処理空間（125a及び125b）内でのプラズマの生成及び安定化を助けるように構成され、かつ、第1基板121の表面に隣接するプラズマ処理空間125b内に安定したプロセス化学物質からなるプラズマを生成するように構成されて良い。たとえばエッチングプロセスでは、プロセスガスは、解離したときに、基板表面上でエッチングされた材料と反応する分子構成物を含んで良い。たとえばエッチングプロセスを実行するため、1種類以上のプラズマが、1つ以上のプラズマ/処理空間（125a及び/又は125b）内で生成されるとき、加熱された電子は、プラズマ生成ガス中の分子と衝突することで、反応性ラジカルの解離及び生成を引き起こす。
図1は、第1ガス供給素子135が、プラズマ処理空間125a内部であって、第1プロセスチャンバ110の上部の第1位置に存在するように表しているが、本発明は、この構成に限定されない。他の構成では、第1ガス供給素子135は、プラズマ生成空間125aの下方に設けられても良い。たとえば第1ガス供給素子135は、第1プラズマ源115のプラズマ対向（外側）面116から200mmの範囲内に設けられて良い。望ましくは、第1ガス供給素子135は、第1プラズマ源115のプラズマ対向（外側）面116から約10mm〜約150mmの範囲内に設けられて良い。
図1は、第2ガス供給素子145が、プラズマ処理空間125b内部であって、第1プロセスチャンバ110の下部の第2位置に存在するように表しているが、本発明は、この構成に限定されない。たとえば第2ガス供給素子145は、第1プロセスチャンバ110の底面から200mmの範囲内に設けられて良い。望ましくは、第2ガス供給素子145は、第1プロセスチャンバ110の底面から約10mm〜約150mmの範囲内に設けられて良い。
第1プロセスチャンバ110が、GIGDSC関連処理又は技術を用いるように構成されるとき、分離したプラズマ生成空間125aと125b−たとえば第1のGIGDSCプラズマ処理システム100内に図示された空間−は、従来のプラズマ処理システムよりも、プロセス制御と安定性制御を改善することができる。一部の例では、1種類以上のガス混合物が、プラズマ生成空間125a内では高エネルギー電子が高密度となる一方で、プラズマ処理空間125b内では密でなく低温の安定なプラズマが生成されるように、ガス供給素子（135,145,155,及び165）によって供されて良い。ガス混合物が少なくとも1種類の軽いガスと少なくとも1種類の重いガスを含むとき、各々の分子の重さの差異すなわち比重（つまり気体の構成要素の分子の重さと参照分子の重さとの比）の差異に起因して、前記少なくとも1種類の軽いガスは、前記少なくとも1種類の重いガスから分離することができる。他の例では、分離注入法もまた、軽いガスと重いガスに用いられて良い。本明細書に記載された分離法は、各異なる領域各異なる比重を有するガスを集中させることによって、プラズマ生成領域と基板表面領域の両方で、プロセス全体にわたる制御を改善する。この方法を用いることによって、基板表面でのプラズマ生成（安定性、均一性等を含む）、ガスの化学的性質、及びプラズマの化学的性質を制御することができる。
それに加えて、図1に図示された典型的なGIGDSCプラズマ処理システム100の構成は、高エネルギーのプラズマ種が、プラズマ処理空間(125b)を通過するのを防止することによって、チャンバ構成部材−たとえば第1基板ホルダ120−への損傷を緩和することができる。さらに図1を参照すると、プラズマ生成空間125aは、高濃度の1種類以上の「軽いガス」を含むことのできる「軽いガス」の領域として定義され、第2プロセス空間の第1部分は、1種類以上の「軽いガス」と1種類以上の「重いガス」の混合物を含むことのできる「混合ガス」領域として定義されて良く、かつ、第2プロセス空間の第2部分は、高濃度の1種類以上の「重いガス」を含むことのできる「重いガス」領域として定義されて良い。
一部の例では、純粋なO2又はAr/O2混合物が、SWP源内でプラズマを生成するとき、安定性の制御は問題を与える恐れがある。プラズマ生成領域が上部に位置する場合において、安定性の制御が問題となるとき、1種類以上の「軽いガス」−たとえばH2、He、Neガス−が、SWP源内のプラズマ中の純粋なO2又はAr/O2混合物に加えられて良い。「軽いガス」は、1つ以上のガス供給素子（135,145,155,及び165）を用いることによって、第1プロセスチャンバ110の側部から、底部から、又は上部から、第1プロセスチャンバ110へ注入されて良い。あるいはその代わりに、1つ以上のガス供給素子（135,145,155,及び165）は省略されても良い。軽いガスと重いガスは、別々に注入されても良いし、又は混合物として注入されても良い。軽いガスは、他の重いガスから迅速に分離され、かつプラズマ生成領域（たとえばプラズマ生成空間125a）の上部付近に集中しても良い。従ってプラズマ生成は、正の放電のみを有し、かつ、正の電荷を有するガスと負の電荷を有するガスとの混合物によって生成されるプラズマよりも安定な、プラズマ生成領域125a内の軽いガスによって主に持続される。非常に低い圧力では、軽いガスと重いガスとの分離は、相互拡散の増大により明らかではなくなってくると考えられる。この場合、軽いガスは、比重の差異によって上部プラズマ生成領域付近に多く集まり、かつ、その軽いガスは、減少した/希釈された濃度のプロセスガスと共存する。電子の付着と脱離とが均衡する状況に依存して、容易に電離する軽いガス−たとえばH2−又は「容易に電離しない」軽いガス−たとえばHe又はNe−が、例として一般的なプロセスガス−たとえばAr/O2混合物−を用いることによって元々破れていたと思われる電子の付着プロセスと脱離プロセスとの均衡をとるように加えられて良い。基板/ウエハレベルでは、プロセスガスの電離は、上部プラズマで生成されるプラズマ電子によって少なくとも部分的に開始されて良い。そのようにして、2領域プラズマを生成することができる。上部の正の電荷を有するプラズマ領域（プラズマ生成空間125a）は、安定性を制御することができる。底部の負の電荷を有するプラズマ領域（プラズマ生成空間125b）は、ウエハプロセス（プロセスの化学的性質）を制御することができる。H2、He、及びNeが、処理中に有利となるように利用できる各異なるイオン化ポテンシャルを有することは周知である。プロセス条件及びプロセス目的に依存して、容易に放電するH2、又は相対的に放電が困難なHe若しくはNeが、プロセス中、プラズマを安定化させ、かつ操作条件のウインドウを拡げることを可能にするように、利用及び混合されて良い。軽いガスと重いガスの流速比又は分圧は、プロセスに依存して調節されて良い。Ar/O2混合物がそれ自体によって用いられるとき、たとえばそのAr/O2混合物は、安定性の問題を引き起こす恐れがある。ArとO2は同様の分子の重さを有するので、ArとO2は、一例として第1プロセスチャンバ110内で均等に混合する。この場合、プラズマ生成領域付近には高濃度の負の電荷を有するガスが存在し、かつ、これにより安定性の問題が生じる恐れがある。それに加えて、プラズマの生成後、さらなるO2分子が、Ar原子よりも軽いO原子又はラジカルに解離し、かつ、O原子は、プラズマ生成領域へより容易に拡散して、より深刻な安定性の問題を引き起こしてしまう恐れがある。
他の例では、純粋なO2又はAr/O2混合物が、SWP源内でプラズマを生成するのに用いられるとき、EM放射線が、放電条件に依存して問題となる恐れがある。プラズマ生成領域（たとえばプラズマ生成空間125a）が上部に存在する場合において、EM放射線が問題となるとき、1種類以上の「軽いガス」−たとえばH2、He、及びNeガス−が、SWP源内のプラズマの純粋なO2又はAr/O2混合物に加えられて良い。「軽いガス」は、1種類以上のガス供給素子（135,145,155,及び165）を用いることによって、第1プロセスチャンバ110の側部から、底部から、又は上部から、第1プロセスチャンバ110へ注入されて良い。あるいはその代わりに、1つ以上のガス供給素子（135,145,155,及び165）は省略されても良い。これらの軽いガスは、他の重いガスから迅速に分離され、かつプラズマ生成領域（たとえばプラズマ生成空間125a）の上部付近に集中しても良い。従ってプラズマ生成は、正の放電のみを有し、かつ、正の電荷を有するガスと負の電荷を有するガスとの混合物によって生成されるプラズマよりも安定な、プラズマ生成領域125a内の軽いガスによって主に持続される。プラズマ生成領域（プラズマ生成空間125a）が主として正の放電を起こす軽いガス−たとえばH2、He、Ne−を含むので、その領域付近での電子密度は、一例として、O2のみ又はAr/O2混合物を用いて生成された電子密度よりもはるかに高い。その結果、EM放射線は、その領域（プラズマ生成空間125a）付近のプラズマ電子によって、より容易に阻止されうる。それにより、基板/ウエハ領域について、より清浄なプロセス空間（プラズマ生成空間125b）が与えられる。この手順を検証する実験結果が添付されている。
さらに他の例では、純粋なO2又はAr/O2混合物が、SWP源内でプラズマを生成するのに用いられるとき、プロセスウインドウのサイズが問題を与える恐れがある。プラズマ生成領域（たとえばプラズマ生成空間125a）が上部に存在する場合において、プロセスウインドウのサイズが問題となるとき、1種類以上の「軽いガス」−たとえばH2、He、及びNeガス−が、SWP源内のプラズマの純粋なO2又はAr/O2混合物に加えられて良い。「軽いガス」は、1種類以上のガス供給素子（135,145,155,及び165）を用いることによって、第1プロセスチャンバ110の側部から、底部から、又は上部から、第1プロセスチャンバ110へ注入されて良い。あるいはその代わりに、1つ以上のガス供給素子（135,145,155,及び165）は省略されても良い。これらの軽いガスは、重いガスから迅速に分離され、かつプラズマ生成領域（たとえばプラズマ生成空間125a）の上部付近に集中しても良い。たとえば「軽いガス」がプラズマを安定化させるのに用いられるとき、より多くのプロセス条件−たとえば出力及び圧力−が用いられて良い。それに加えて、「軽いガス」を用いることでプラズマ生成領域付近に生成された局所プラズマ内に生じた高電子密度を用いてEM放射線を阻止することによって、低密度プラズマの問題を解消又は緩和することができる。軽いガスによるEM阻止を行わなければ、ある低密度プラズマ条件−たとえば低出力高圧力−が、プロセスウインドウに制約を課す恐れがある。しかしEM放射線を阻止すれば、EM放射線を懸念することなく、そのような低密度プラズマ条件を用いることができる。このようにして、SWP源についての出力効率を増大させることができる。
さらなる例では、純粋なO2又はAr/O2混合物が、SWP源内でプラズマを生成するのに用いられるとき、上部誘電板及び/若しくはチャンバ壁への汚染並びに/又は腐食が問題を与える恐れがある。プラズマ生成領域（たとえばプラズマ生成空間125a）が上部に存在する場合において、上部誘電板及び/若しくはチャンバ壁への汚染並びに/又は腐食が問題となりとき、1種類以上の「軽いガス」−たとえばH2、He、及びNeガス−が、SWP源内のプラズマの純粋なO2又はAr/O2混合物に加えられて良い。「軽いガス」は、1種類以上のガス供給素子（135,145,155,及び165）を用いることによって、第1プロセスチャンバ110の側部から、底部から、又は上部から、第1プロセスチャンバ110へ注入されて良い。あるいはその代わりに、1つ以上のガス供給素子（135,145,155,及び165）は省略されても良い。これらの軽いガスは、重いガスから迅速に分離され、かつプラズマ生成領域（たとえばプラズマ生成空間125a）の上部付近に集中しても良い。たとえば「軽いガス」が上部付近に集中するとき、誘電板への化学腐食も物理スパッタリングも劇的に減少する。GIGDSC法は、誘電板の寿命を増大させ、誘電板への汚染を減少させることで、誘電板の洗浄の負荷を軽減し、かつ、基板/ウエハ上であってプラズマ容積中の粒子密度を減少させることができる。
さらなる例では、純粋なO2又はAr/O2混合物が、SWP源内でプラズマを生成するのに用いられるとき、プラズマの均一性が問題を与える恐れがある。プラズマ生成領域（たとえばプラズマ生成空間125a）が上部に存在する場合において、上部誘電板及び/若しくはチャンバ壁への汚染並びに/又は腐食が問題となりとき、1種類以上の「軽いガス」−たとえばH2、He、及びNeガス−が、SWP源内のプラズマの純粋なO2又はAr/O2混合物に加えられて良い。「軽いガス」は、1種類以上のガス供給素子（135,145,155,及び165）を用いることによって、第1プロセスチャンバ110の側部から、底部から、又は上部から、第1プロセスチャンバ110へ注入されて良い。あるいはその代わりに、1つ以上のガス供給素子（135,145,155,及び165）は省略されても良い。これらの軽いガスは、重いガスから迅速に分離され、かつプラズマ生成領域（たとえばプラズマ生成空間125a）の上部付近に集中しても良い。たとえば「軽いガス」がプラズマ中で用いられるとき、プラズマの均一性を改善することができる。その理由は、実質的に純粋な正の電荷を有する放電ガスが、プロセスチャンバ110内のプラズマ生成領域125a付近に集中することができるからである。これにより、誘電板の設計を簡略化することができる。その理由は、凹部（キャビティ）の設計及び加工が単純になりうるからである。凹部（キャビティ）のより単純なパターンは、より均一なプラズマを得るのに利用することができる。その理由は、負の電荷を有するガスに係る問題が緩和されうるからである。
一部のプラズマ均一性制御の例では、1つ以上のガス供給素子（135,145,155,及び165）は、1種類以上の「軽いガス」をパルス放出することで、プラズマ均一性を制御するのに用いられて良い。たとえば、「軽いガス」−たとえばHe−が、約1Hz〜約100Hzで変化しうる第1周波数で注入され、前記第1周波数は、所与の圧力でのガス拡散速度に基づき、かつ、可変デューティサイクル(on/off)は、誘電板付近での電離及びプラズマ均一性を制御するのに用いられて良い。
さらなるプラズマ均一性制御の例では、1つ以上のガス供給素子（135,145,155,及び165）が、プロセスチャンバ110の上部に備えられ、かつ、少なくとも1種類の「軽いガス」−たとえばHe−を、第1プラズマ源115の底部付近の外部領域へ注入及び/又はパルスとして放出するのに用いられて良く、かつ、これは第1プラズマ源115内の誘電板に非常に近くて良い。このようにして、プラズマ均一性は、端部から中央まで制御することができる。
他の例では、1つ以上のガス供給素子（135,145,155,及び165）が、プロセスチャンバ110の上部及び/又は底部に備えられ、かつ、1つ以上のガス供給素子（135,145,155,及び165）は、2種類以上の「軽いガス」−たとえばHe及びH2−をパルス放出するのに用いられて良い。たとえば、複数の種類のガスのうちの一が低いイオン化エネルギー−たとえば13.6eVのH2−を有し、かつ、複数の種類のガスのうちの他が高いイオン化エネルギー−たとえば24.6eVのHe−を有するとき、デューティサイクルは、2つの異なるガス用であって良い。それに加えて注入は、一定の流れに維持されるが、各異なるガスに対して各異なるデューティサイクルが用いられても良い。各ガスパルスの期間は、所与のチャンバ圧力でのガス拡散速度に基づいて計算されて良い。たとえばガス供給素子（135,145,155,及び165）は、各異なるパルス速度、各異なる流速、及び/又は各異なる方向を有して良い。
プラズマ均一性制御についてのさらに他の例では、2種類以上の「軽いガス」−たとえばHe及びH2−が、第1プロセスチャンバ110の上部でのプラズマ密度を制御するようにパルス放出されて良い。たとえばガス供給素子（135,145,及び/又は155）は、各異なるパルス速度、各異なる流速、及び/又は各異なる方向を有して良い。
一部の汚染例では、第1ガス供給素子135はプロセスチャンバ110内に備えられ、かつ、第1ガス供給素子135は、1種類以上の低イオン化エネルギーの軽いガス−たとえばHe及びH2−を、第1（下へ向かう）方向136へ注入及び/又はパルス放出して、第1プロセスチャンバ110の外側領域付近のプラズマの保護壁を生成するのに用いられて良い。たとえば低イオン化エネルギーの軽いガスのプラズマの保護壁は、第1チャンバ壁110の壁上の堆積された汚染の量を減少させ、かつ、壁からの汚染を除去するのに必要な線上時間を短くするのに用いられて良い。
一部の均一性の問題では、第1ガス供給素子135と第2ガス供給素子145は、第1プロセスチャンバ110内部に備えられて良く、かつ、ガス供給素子（135及び145）は、2種類以上の「軽いガス」−たとえばHe及びH2−をパルス放出することで、第1プロセスチャンバ110の外側領域付近に高程度に電離したプラズマの壁を生成するのに用いられて良い。たとえばガス供給素子（135及び/又は145）は、1種類以上の「軽いガス」を、第1方向（136及び/又は146）及び/又は第2方向（137及び/又は147）へ導入して、高程度に電離したプラズマの壁を生成することで、ある種類のプラズマチャンバについて、第1基板ホルダ120付近の外側領域の中央でのプラズマ密度の均衡をとるのに用いられて良い。
他の例では、第1プロセスチャンバ110がGIGDSC法を用いるように構成されているとき、正の電荷を有する放電を行う軽いガスは、プラズマ生成領域（たとえばプラズマ生成空間125a）付近に集中し、かつ、負の電荷を有する放電を行う重いガスは、プラズマ生成領域の下方により集中する。負の電荷を有する放電ガスが集中する領域内の電子が非常に少ないので、一般的なプラズマ生成法よりも、より多くの負イオンと解離したラジカルを生成することができる。
一部の代替プラズマ制御の例では、プラズマ源は、容量結合プラズマ源、誘導結合プラズマ源、又は他の種類のプラズマ源−たとえばマイクロ波ECRプラズマ源−を有して良い。基本となる考え方は、プラズマ生成を制御するのに比重誘起ガス拡散分離法を用いる。比重誘起ガス拡散分離法はこれらのプラズマ源にも適用可能である。プラズマ安定性、プラズマ均一性、プラズマ密度、プロセスウインドウ、汚染及び腐食、EM放射線、ガスプラズマ化学的性質、並びにウエハのプラズマの化学的性質は、本明細書に記載された方法や技術を用いて制御されて良い。
図2は、本発明の実施例による第2の比重誘起ガス拡散分離により制御された(GIGDSC)プラズマ処理システムの簡略化された概略図を表している。第2のGIGDSCプラズマ処理システム200は、ドライプラズマエッチングシステム、プラズマ堆積システム、又は任意のプラズマ処理システムを有して良い。第2のGIGDSCプラズマ処理システム200は、第2のGIGDSCプラズマ処理サブシステム205、該第2のGIGDSCプラズマ処理サブシステム205と結合する第1ガス供給システム230、前記第2のGIGDSCプラズマ処理サブシステム205と結合する第2ガス供給システム240、第2のGIGDSCプラズマ処理サブシステム205と結合する第3ガス供給システム250、第2のGIGDSCプラズマ処理サブシステム205と結合する第4ガス供給システム260、第2のGIGDSCプラズマ処理サブシステム205と結合する第2排気システム280、並びに、第2のGIGDSCプラズマ処理サブシステム205、第1ガス供給システム230、第2ガス供給システム240、第3ガス供給システム250、第4ガス供給システム260、第2排気システム280、及び第2圧力制御システム281と結合する第2制御システム290を有する。たとえば制御バス291は、図2に図示されているように、第2のGIGDSCプラズマ処理システム200内において、第2制御システム190と、必要な構成要素とを結合させるのに用いられて良い。
第2のGIGDSCプラズマ処理サブシステム205は、複数のプラズマ/処理空間（225a及び225b）を画定するように構成された第1プロセスチャンバ210を有して良い。第2プロセスチャンバ210は、第2基板221を支持するように備えられた第2基板ホルダ220を有して良い。第2プロセスチャンバ210が複数のプラズマ/処理空間（225a及び225b）を有するとき、第2基板221は、プラズマ処理空間225b内でプラズマ又はプロセス用化学物質に曝露されて良い。それに加えて第2のGIGDSCプラズマ処理サブシステム205は第2プラズマ源215を有して良い。第2プラズマ源215は、第2プロセスチャンバ210と結合して、第1プラズマ/処理空間225a内に安定化プラズマを生成し、かつ/あるいは第2プラズマ/処理空間225b内に処理プラズマを生成するように構成される。第2プラズマ源215はプラズマ対向面216を有して良い。プラズマ対向面216は、該プラズマ対向面216内部に複数の凹部217を有する。第2プラズマ源215は表面波プラズマ(SWP)源を有して良い。SWP源は、後述するラジアルラインスロットアンテナ(RLSA)を有して良い。代替実施例では、ICPプラズマ源、CCPプラズマ源、又は他の任意のプラズマ源が用いられて良い。
一部の実施例では、第2基板ホルダ220はグランドと結合して良い。あるいはその代わりに第2基板ホルダ220はグラウンドから絶縁されても良い。たとえば第2基板221が第2基板ホルダ220に固定されるとき、セラミック製の静電クランプ(ESC)層が、接地された基板ホルダ220から第2基板221を絶縁して良い。
第2のGIGDSCプラズマ処理サブシステム205は、第2基板ホルダ220内の温度制御素子229と結合して、第2基板221の温度を調節及び制御するように備えられた基板温度制御システム228を有して良い。あるいはその代わりに、第2のGIGDSCプラズマ処理サブシステム205は、第2プロセスチャンバ210の1つ以上の壁内に存在する温度制御素子（図示されていない）、及び/又は第2のGIGDSCプラズマ処理サブシステム205内部に存在する他の任意の構成部材を有して良い。
第2基板221と第2基板ホルダ220との間での熱伝導を改善するため、第2基板ホルダ220は、熱制御システム224と結合可能な1つ以上の伝熱素子222を有して良い。たとえば伝熱素子222は静電クランプ(ESC)電極（図示されていない）を有して良い。前記ESC電極は、熱制御システム224内の固定体と結合し、かつ第2基板221を、第2基板ホルダ220の上面に取り付けるのに用いられて良い。一部の実施例では、1つ以上の伝熱素子222は、第2基板ホルダ220が接地されているときに、第2基板ホルダ220から第2基板221を絶縁するのに用いられて良い。それに加えて、伝熱素子222は、熱制御システム224内の背面ガス供給システムと結合可能な背面ガス素子（図示されていない）をさらに有して良い。1つ以上の伝熱素子222は、第2基板221と第2基板ホルダ220との間のガスギャップ熱伝導を改善するため、第2基板221の背面にガスを導入するように構成されて良い。温度を昇降する際には、第2基板221の温度制御が必要である。たとえば、伝熱素子222は2領域（中央/端部）背面ガス素子を有して良く、かつ、ヘリウムガスギャップ圧力は、第2基板221の中央と端部との間で独立に変化して良い。
一部の実施例では、第2基板ホルダ220は電極227を有して良い。RF出力は、電極227を介して、プラズマ処理空間225b内の処理プラズマと結合する。たとえば第1基板ホルダ220は、RF発生装置226から第2基板ホルダ220内の電極227までRF出力を伝送することによって、RF電圧で電気的にバイアス印加されて良い。RFバイアスが用いられるとき、そのRFバイアスは、電極を加熱することで、プラズマ処理空間225b内に処理プラズマを生成及び維持するように機能することができる。RF発生装置226の動作周波数は約0.1MHz〜約100MHzの範囲であって良い。プラズマ処理のためのRFシステムは、当業者には周知である。あるいはその代わりにRF出力は、複数の周波数で基板ホルダの電極に印加されても良いし、又は省略されても良い。他の実施例では、DC出力が電極227に供されても良い。
それに加えて、第2基板ホルダ220は、該第2基板ホルダ220の周辺端部を超えて延在する第2バフル部材223によって取り囲まれて良い。バフル部材223は、圧力制御システム281によって第2プロセスチャンバ210の内部へ供給される排気速度を均一に分布させるように機能することができる。バフル部材223は、誘電材料−たとえば石英又はアルミナ−から作製されて良い。バフル部材223は、第2プロセスチャンバ210の内部のプラズマのグランドに高RFインピーダンスを供することができる。
一部の実施例では、第2導電性焦点リング206が用いられて良く、第2導電性焦点リング206は、シリコン含有材料を有し、かつ第2基板ホルダ220の上部に設けられて良い。一部の例では、第2導電性焦点リング206は、基板の端部での均一性を改善するため、電極227、伝熱素子222、及び第2基板221を取り囲むように構成されて良い。他の例では、第2導電性焦点リング106は、補正リング部（図示されていない）を有して良い。前記補正リング部は、第2基板221の端部温度を調節するのに用いられて良い。あるいはその代わりに、非導電性焦点リングが用いられても良い。
さらに第2のGIGDSCプラズマ処理サブシステム205は、第2プロセスチャンバ210と結合した1つ以上の第2プロセスセンサ232を有して良い。あるいはその代わりに第2プロセスセンサ232の数及び位置は異なっても良い。様々な実施例では、第2プロセスセンサ232は、第2プロセスチャンバ210内のプラズマから放出される光を監視する1つ以上の光学デバイスを有して良い。たとえば1つ以上の発光分光分析(OES)センサが用いられて良く、かつ、OESデータは、点火データ、操作データ、又は終点データとして用いられて良い。
第2プロセスセンサ232は、流入ガス、プロセスガス、及び/若しくは排出ガスの監視並びに/又は制御を行うガス検知装置を有して良い。それに加えて、第2プロセスセンサ232は、圧力センサ、温度センサ、電流及び/若しくは電圧プローブ、パワーメーター、スペクトルアナライザ、RFインピーダンスアナライザ、又はこれらを組み合わせたものを有して良い。さらに第2プロセスセンサ232は、ヘリウム背面ガス圧、ヘリウム背面流、静電クランプ(ESC)電圧、ESC電流、基板ホルダ温度（又は下側電極(LEL)温度）、冷却材温度、DC導電性バイアス電極温度、前進RF出力、反射RF出力、電極DCバイアス、RFピーク・トゥ・ピーク電圧、チャンバ壁温度、プロセスガス流速、プロセスガス分圧、整合ネットワーク設定、焦点リング厚さ、RF時間、焦点リングRF時間、及びこれらの結合に関するセンサを有して良い。
それに加えて、第2のGIGDSCプラズマ処理サブシステム205は第2プラズマ源215を有して良い。第2プラズマ源215は、第2プロセスチャンバ210と結合して、プラズマ生成空間225a内での安定化プラズマの生成及び/又はプラズマ生成空間225b内での処理プラズマの生成を行うように構成されている。第2プラズマ源225は表面波プラズマ(SWP)源を有して良い。前記SWP源は、本願明細書で図示及び記載されているように、ラジアルラインスロットアンテナ(RLSA)を有して良い。あるいはその代わりに第2プラズマ源225は、他のプラズマ源−たとえばRF ICP、CCP、マイクロ波ECR等−を有しても良い。
一部の実施例では、第2のGIGDSCプラズマ処理サブシステム205は、少なくとも1つの第1ガス供給ライン231を用いた第1ガス供給システム230と結合することが可能な1つ以上の第1ガス供給素子235を有して良い。あるいはその代わりに、第1ガス供給システム230、第1ガス供給ライン231、及び/又は第1ガス供給素子235は異なる構成をとっても良い。第1ガス供給素子235は、第2プロセスチャンバ210と結合して、第1方向236及び/又は第2方向237及び/又は第3方向238又はこれらの合成方向へ第1プロセスガスを導入するように構成されて良い。それに加えて、第1ガス供給素子235は、プラズマ生成空間225a及び/又はプラズマ生成空間225bへ第1プロセスガスを導入するように構成されて良い。
他の実施例では、第2のGIGDSCプラズマ処理サブシステム205は、1つ以上の第2ガス供給素子245を有して良い。第2ガス供給素子145は、少なくとも1つの第2ガス供給ライン241を用いることによって第2ガス供給システム240と結合して良い。あるいはその代わりに、第2ガス供給システム240、第2ガス供給ライン241、及び/又は第2ガス供給素子245は、異なる構成をとっても良い。第2ガス供給素子245は、第2プロセスチャンバ210と結合して、第1方向246及び/又は第2方向247及び/又は第3方向248又はこれらの合成方向へ第2プロセスガスを導入するように構成されて良い。それに加えて、第2ガス供給素子245は、プラズマ生成空間225a及び/又はプラズマ生成空間225bへ第2プロセスガスを導入するように構成されて良い。
他の実施例では、第2のGIGDSCプラズマ処理サブシステム205は、1つ以上の第3ガス供給素子255を有して良い。第3ガス供給素子255は、少なくとも1つの第3ガス供給ライン251を用いることによって第3ガス供給システム250と結合して良い。あるいはその代わりに、第3ガス供給システム250、第3ガス供給ライン251、及び/又は第3ガス供給素子255は、異なる構成をとっても良い。第3ガス供給素子255は、第2プロセスチャンバ210と結合して、第1方向256及び/又は第2方向257及び/又は第3方向258又はこれらの合成方向へ第3プロセスガスを導入するように構成されて良い。それに加えて、第3ガス供給素子255は、プラズマ生成空間225a及び/又はプラズマ生成空間225bへ第3プロセスガスを導入するように構成されて良い。
さらに他の実施例では、第2のGIGDSCプラズマ処理サブシステム105は、1つ以上の第4ガス供給素子265を有して良い。第4ガス供給素子265は、少なくとも1つの第4ガス供給ライン261を用いることによって第4ガス供給システム260と結合して良い。あるいはその代わりに、第4ガス供給システム260、第4ガス供給ライン261、及び/又は第4ガス供給素子265は、異なる構成をとっても良い。第4ガス供給素子265は、第2プロセスチャンバ210の上部と結合して、第1方向266又は他の方向へ第4プロセスガスを導入するように構成されて良い。それに加えて、第4ガス供給素子265は、プラズマ生成空間225a及び/又はプラズマ生成空間225bへ第4プロセスガスを導入するように構成されて良い。
ドライプラズマエッチング中、第1プロセスガス及び/又は第2プロセスガスは、エッチャント、不動態、及び/又は不活性ガスを有して良い。誘電体膜−たとえばシリコン酸化物(SiOx)又はシリコン窒化物(SixNy)−をプラズマエッチングするとき、プラズマエッチングガスの組成は一般的に、フルオロカーボンを主成分とする化学物質(CxFy)−たとえばC4F8、C5F8、C3F6、C4F6、CF4など−を有し、かつ/あるいは、フルオロハイドロカーボンを主成分とする化学物質(CxHyFz)−たとえばCH3F、CHF3、CH2F2など−を有し、かつ、不活性ガス、酸素、CO、又はCO2のうちの少なくとも1つを有して良い。それに加えてたとえば、多結晶シリコン（ポリシリコン）をエッチングするとき、プラズマエッチングガスの組成は一般的に、ハロゲン含有ガス−たとえばHBr、Cl2、NF3、及び/又はSF6−を有し、かつ、フルオロハイドロカーボンを主成分とする化学物質(CxHyFz)−たとえばCH3F、CHF3、CH2F2など−を有し、かつ、不活性ガス、酸素、CO、又はCO2のうちの少なくとも1つを有して良い。プラズマ堆積中、プロセスガスは、膜生成前駆体、還元ガス、及び/又は不活性ガスを有して良い。
それに加えて、第2圧力制御システム281は、第2排気システム280を第2プロセスチャンバ210へ結合させるのに用いられて良く、かつ、第2プロセスチャンバ210を排気するだけではなく、第2プロセスチャンバ210内部の圧力を制御するように構成されて良い。さらに第2制御システム290は、第2プロセスチャンバ210、第2基板ホルダ220、及び第2プラズマ源225と結合して良い。第2制御システム290は、1つ以上のGIGDSC関連処理又はモデルを用いることによって、GIGDSCプラズマ処理システム200内でエッチングプロセス及び堆積プロセスのうちの少なくとも1つを実行するためのGIGDSC関連プロセスレシピを実行するように構成されて良い。
さらに図2を参照すると、第2のGIGDSCプラズマ処理システム200は、200mm基板、300mm基板、又はそれよりも大きなサイズの基板を処理するように構成されて良い。実際、GIGDSCプラズマ処理システムは、当業者に理解されるように、基板、ウエハ、ソーラーパネル、ビデオスクリーン、又はLCDを、それらのサイズに関係なく処理するように構成されて良い。従って本発明の態様が、半導体基板に関連して説明されているとしても、本発明は半導体基板に限定されない。
上述したように、第2プロセスチャンバ210は、プラズマ生成空間225a内での安定化プラズマの生成助け、かつ、第2基板221の表面に隣接するプラズマ処理空間225b内にプロセス化学物質からなるプラズマを生成するように構成されて良い。たとえばエッチングプロセスでは、プロセスガスは、解離したときに、基板表面上でエッチングされた材料と反応する分子構成物を含んで良い。たとえばエッチングプロセスを実行するため、1種類以上のプラズマが、1つ以上のプラズマ/処理空間（225a及び/又は225b）内で生成されるとき、加熱された電子は、プラズマ生成ガス中の分子と衝突することで、反応性ラジカルの解離及び生成を引き起こす。
図2は、第1ガス供給素子235が、第2プロセスチャンバ210の下部の第1位置に存在するように表しているが、本発明は、この構成に限定されない。たとえば第1ガス供給素子235は、第2プラズマ源215のプラズマ対向（外側）面116から200mmの範囲内に設けられて良い。望ましくは、第1ガス供給素子235は、第2プラズマ源215のプラズマ対向（外側）面116から約10mm〜約150mmの範囲内に設けられて良い。
図2は、第2ガス供給素子245が、プラズマ処理空間225b内部であって、第2プロセスチャンバ210の上部の第2位置に存在するように表しているが、本発明は、この構成に限定されない。たとえば第2ガス供給素子245は、第2プロセスチャンバ210の上面から200mmの範囲内に設けられて良い。望ましくは、第2ガス供給素子245は、第2プロセスチャンバ210の上面から約10mm〜約150mmの範囲内に設けられて良い。
第2プロセスチャンバ210が、GIGDSC関連処理又は技術を用いるように構成されるとき、分離したプラズマ生成空間225aと225b−たとえば第2の典型的なGIGDSCプラズマ処理システム200内に図示された空間−は、従来のプラズマ処理システムよりも、プロセス制御と安定性制御を改善することができる。一部の例では、1種類以上のガス混合物が、プラズマ生成空間225a内では高エネルギー電子が高密度となる一方で、プラズマ処理空間225b内では密でなく低温の安定なプラズマが生成されるように、ガス供給素子（235,245,255,及び265）によって供されて良い。ガス混合物が少なくとも1種類の軽いガスと少なくとも1種類の重いガスを含むとき、各々の分子の重さの差異すなわち比重の差異に起因して、前記少なくとも1種類の軽いガスは、前記少なくとも1種類の重いガスから分離することができる。他の例では、分離注入法もまた、軽いガスと重いガスに用いられて良い。本明細書に記載された分離法は、各異なる領域各異なる比重を有するガスを集中させることによって、プラズマ生成領域と基板表面領域の両方で、プロセス全体にわたる制御を改善する。この方法を用いることによって、基板表面でのプラズマ生成（安定性、均一性等を含む）、ガスの化学的性質、及びプラズマの化学的性質を制御することができる。
それに加えて、図2に図示された典型的なGIGDSCプラズマ処理システム200は、GIGDSC関連処理が実行されるときに、高エネルギーのプラズマ種が、プラズマ処理空間(125b)を通過するのを防止することによって、チャンバ構成部材−たとえば第1基板ホルダ120−への損傷を緩和することができる。
さらに図2を参照すると、プラズマ生成空間225aは、高濃度の1種類以上の「重いガス」を含むことのできる「重いガス」の領域として定義され、プラズマプロセス空間225bの第2部分は、1種類以上の「軽いガス」と1種類以上の「重いガス」の混合物を含むことのできる「混合ガス」領域として定義されて良く、かつ、プラズマプロセス空間225bの第2部分は、高濃度の1種類以上の「軽いガス」を含むことのできる「軽いガス」領域として定義されて良い。
第2のGIGDSCプラズマ処理システム200が用いられるとき、さらなる比重依存処理が実行されて良い。プラズマ生成空間225aが、第2プロセスチャンバ210内に図示されているようにプラズマプロセス空間225b（ウエハプロセス領域）の下方に設けられているとき、他のプロセスガスよりも重い、重いガス−たとえばXe−が用いられて良い。第2のGIGDSCプラズマ処理システム200は、第1のGIGDSCプラズマ処理システム100に関して上述した問題と同じ問題を解決するのに用いることができる。
第2のGIGDSCプラズマ処理システム200では、基板/ウエハの処理用化学物質が、あるプロセス中に制御されて良い。第2のGIGDSCプラズマ処理システム200が用いられるとき、軽いガスは、ウエハレベル付近で解離したプロセスガスと化学反応する。たとえばH2がHBrと共に用いられるとき、解離したBr原子は、H原子と結合することで、ウエハレベル付近でHBrを再度生成すると考えられる。
第2のGIGDSCプラズマ処理システム200が、「重いガス」−たとえばXe−を用いるように構成されているとき、より広いプロセスウインドウ（圧力及び出力の範囲）−Arのプロセスウインドウよりも広い−が、第2プラズマ源225の外側表面付近の第2プロセスチャンバ210の底部にて「重いガス」を流すことによって得ることができる。たとえばプロセスウインドウの差異は、Xeが、Arと比較して、より低いイオン化エネルギー及びより広いガスの分解ウインドウを有するために生じ得て、かつ、安定なプラズマが、Xeにより広いプロセスウインドウにわたって生成及び/又は操作されて良い。
CVDの例では、プラズマ源225が、GIGDS関連処理中に制御され、かつ、プロセスが、図2に図示されているように、基板/ウエハを逆さまにした状態で実行されるとき、Xeガスは、チャンバ底部へ向かって流れ、CVDプロセスの広いプロセスウインドウにわたって非常に安定したプラズマの操作を行うことが可能となり、かつ、第2ガス供給素子245は、基板下方に材料ガスを注入するのに用いられる。
第2プラズマ源225は、プラズマの生成に用いられて良い。第2プラズマ源225は、表面波プラズマ源、マイクロ波ECRプラズマ源、RF CCP源、ICP源、又は他の種類のプラズマ源を有して良い。この技術は、プラズマを用いる任意のプロセスに適用されて良い。
プロセス中、これらの軽いガス又は重いガスは、他のプロセスガスの前後及びプラズマ点火前後に、チャンバへ導入されて良い。
比重誘起ガス拡散分離により制御されたプラズマ生成システム(100,200)では、軽いガスは、H2、He、及びNeには限定されず、重いガスは、Xe及びKrには限定されない。ガスは、気体状態での比重の差異（つまり相対的な分子の重さの差異）によってガスの分離を助ける、プラズマプロセスチャンバへ注入可能な全ての種類のガスであって良い。つまり軽さと重さは相対的なものであり、比重の違いこそが、ガス拡散分離を引き起こす。
上述した比重誘起ガス拡散分離により制御されるプロセスシステムは、本発明の新規性及び方法を明らかにする例に過ぎない。それはつまり、考えられ得るプロセスシステムは、上述のシステムに限定されないことを意味する。しかも比重誘起ガス拡散分離は、任意の種類のプラズマ生成、プラズマ源、及びプラズマプロセスを制御するのに用いることのできる方法及び技術でもある。それはつまり、プロセスシステムを上回ることを意味する。
図2に記載された比重誘起ガス拡散分離により制御されるプラズマ生成は、任意の種類のプラズマ生成法、任意の種類のプラズマ源、及び任意の種類のプラズマプロセス−たとえばRF CCP、ICP、マイクロ波RLSAプラズマ、表面波プラズマ、マイクロECRプラズマ等の半導体プロセスに用いられるものを含む−に適用可能な一般的な方法及び考え方である。以降では、表面波プラズマ−特にマイクロ波RLSAプラズマ−で使用可能な複数の典型的な共鳴板又は誘電板について明らかにする。しかし本発明は、上述の方法及び考え方を利用する任意の種類のプラズマ源、プラズマ生成法、及びプラズマプロセスを網羅するものである。それに加えて、共鳴板又は誘電板の構成は、以降の例に限定されない。
ここで図3を参照すると、本発明の実施例によるSWP源330の概略図が与えられている。SWP源330は、電磁(EM)波放出装置332を有して良い。EM波放出装置332は、プラズマに隣接するEM波放出装置332のプラズマ対向表面360上に表面波を生成することによって、所望のEM波モードのEMエネルギーをプラズマに結合するように備えられている。さらにSWP源330は出力結合システム390を有する。出力結合システム390は、EM波放出装置332と結合して、プラズマを生成するため、EMエネルギーをEM波放出装置332へ供するように構成される。
EM波放出装置332は、プラズマ生成空間（図1の125a又は図2の225a）にマイクロ波プラズマを放出するように構成されている。EM波放出装置332は、マイクロ波エネルギーが伝送される同軸給電線338を介して出力結合システム390と結合して良い。あるいはその代わりに、導波路給電線が用いられても良い。出力結合システム390は、マイクロ波源392−たとえば2.45GHzマイクロ波出力源−を有して良い。マイクロ波源392によって生成されるマイクロ波エネルギーは、導波路394を通って、マイクロ波源392へ戻されるように反射されるマイクロ波エネルギーを吸収するアイソレータ396へ案内されて良い。あるいはその代わりにサーキュレータが用いられても良い。たとえばマイクロ波エネルギーは、同軸変換器398を介して、同軸TEM（横電磁波）モードに変換されて良い。あるいはその代わりに導波路変換器が用いられても良い。インピーダンス整合及び出力の伝送の改善のためにチューナ（図示されていない）が用いられても良い。マイクロ波エネルギーが、同軸給電線338を介して、EM波放出装置332と結合するとき、同軸給電線338でのTEMモードからTM（横磁場）モードへの別なモード変化が生じうる。同軸給電線338及びEM波放出装置332に関するさらなる詳細は特許文献1で見つけることができる。
図4は、本発明の実施例によるEM波放出装置432の概略的断面図を表している。EM波放出装置432は、図4に図示されているように、内側導体440、外側導体442、及び絶縁体441を有する同軸給電線438、並びに、内側導体440と外側導体442との間で結合する複数のスロット（448と449）を有するスロットアンテナ446を有して良い。複数のスロット（448と449）は、スロットアンテナ446の上方である第1領域から、スロットアンテナ446の下方である第2領域へのEMエネルギーの結合を可能にする。EM波放出装置432は、遅い波長板444及び共鳴板450をさらに有して良い。
スロット（448と449）の数、幾何学構造、サイズ、及び分布は、プラズマ生成空間（図1の125a及び/又は図2の225a）内に生成されたプラズマの空間均一性及び安定性に寄与しうる。よってスロットアンテナ446の設計は、プラズマ/処理空間（図1の125a/125b）又はプラズマ/処理空間（図2の225a/225b）内での、プラズマの空間均一性及び安定性を制御するのに用いられて良い。
図4に図示されているように、EM波放出装置432は流体チャネル443を有して良い。流体チャネル443は、EM波放出装置432の温度制御のため、温度制御流体を流すように構成されている。あるいはその代わりにEM波放出装置432はさらに、プラズマ対向面460を介してプラズマへプロセスガスを導入するように構成されて良い。
さらに図4を参照すると、EM波放出装置432は、プラズマ処理システムの上部チャンバ部分と結合して良い。真空封止が、封止装置454を用いることによって上部チャンバ壁452とEM波放出装置432との間に形成されて良い。封止装置454は、エラストマー製のOリングを有して良い。しかし他の既知の封止機構が用いられても良い。
一般的には、同軸給電線438の内側導体440及び外側導体442は、導電性材料−たとえば金属を有して良い。その一方で、遅い波長板444及び共鳴板450は、1つ以上の誘電材料を有して良い。一部の実施例では、遅い波長板444及び共鳴板450は、同一の材料を有して良い。しかし異なる材料が用いられても良い。遅い波長板444及び共鳴板450を製造するために選ばれた材料は、伝播する電磁(EM)波の波長を、対応する自由空間の波長に対して減少させるように選ばれて良い。遅い波長板444及び共鳴板450の寸法は、プラズマ生成空間（図1の125a及び/又は図2の225a）へ入射するEMエネルギーにとって有効な定在波の生成を保証するように選ばれる。
遅い波長板444及び共鳴板450は、シリコン含有材料−たとえば石英（二酸化シリコン）又は高誘電率(high-k)材料−から製造されて良い。たとえばhigh-k材料は、4よりも大きい誘電率を有する。特にエッチングプロセスのためにプラズマ処理システムが利用されるとき、エッチングプロセスとの相性のため、石英が選ばれる。
たとえばhigh-k材料は、真性結晶シリコン、セラミックのアルミナ、アルミニウム窒化物、及びサファイアを有して良い。しかし他のhigh-k材料が用いられても良い。しかも特別なhigh-k材料が、特別なプロセスのパラメータに従って選ばれても良い。たとえば共鳴板450が真性結晶シリコンから製造されるとき、プラズマ周波数は、45℃で2.45GHzを超える。従って、真性結晶シリコンは、低温プロセス（つまり45℃未満の温度）に適している。高温プロセスについては、共鳴板450は、アルミナ(Al2O3)又はサファイアから作られて良い。
本願発明者らは、プラズマの均一性及びプラズマの安定性が、上述したように、SWPの実用に耐えうるように実装することにとって課題となっていることを発見した。後者においては、共鳴板とプラズマとの間の界面−つまりプラズマ対向面460−での定在波は、プラズマパラメータのシフトの際にモードジャンプを起こしがちである。
様々な実施例では、EM波放出装置432は、プラズマ対向面460内に形成された第1パターンで配置される複数の第1凹部455、及び、プラズマ対向面460内に形成された第2パターンで配置される複数の第2凹部465を有するように製造されて良い。
第1凹部455の各々は、プラズマ対向面460内部に形成された独自のぎざぎざ又はくぼみを有して良い。たとえば1つ以上の第1凹部455は、円筒形状、球形状、非球形状、長方形、又は任意の形状を有して良い。第1凹部455は、第1サイズ（たとえば緯度方向の寸法（幅）及び/又は経度方向の寸法（深さ））によって特徴付けられる凹部を有して良い。
第2凹部465の各々もまた、プラズマ対向面460内部に形成された独自のぎざぎざ又はくぼみを有して良い。たとえば1つ以上の第2凹部465は、円筒形状、球形状、非球形状、長方形、又は任意の形状を有して良い。第2凹部465は、第2サイズ（たとえば緯度方向の寸法（幅）及び/又は経度方向の寸法（深さ））によって特徴付けられる凹部を有して良い。第1サイズは、第2サイズと同一であっても良いし又は異なっていても良い。たとえば第2サイズは、第1サイズよりも小さくて良い。
凹部（455及び465）の数、幾何学形状、サイズ。及び分布は、プラズマ生成空間（図1の125a及び/又は図2の225a）内に生成されたプラズマの空間均一性と安定性に寄与することができる。よって凹部（455及び465）の設計は、プラズマ/処理空間（図1の125a及び/又は125b）又はプラズマ/処理空間（図2の225a及び/又は225b）内でのプラズマの空間均一性と安定性を制御するのに用いられて良い。
図4に図示されているように、共鳴板450は、プレート厚さ451及びプレート半径451aを有する誘電板を有する。それに加えて、共鳴板450上のプラズマ対向面460は、複数の第1凹部455及び複数の第2凹部465が内部に形成された平坦面459を有して良い。あるいはその代わりに、共鳴板450は、凹面及び/又は凸面を含む任意の幾何学形状を有して良い。
共鳴板450でのEMエネルギーの伝播は、所与のＥＭエネルギーの周波数での実効波長（λ）と誘電板450の誘電率によって特徴付けることができる。プレートの厚さは、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。たとえばプレート厚さ451は、実効波長の約半分（λ/2）又は実効波長の半分よりも厚くて（>λ/2）良い。あるいはその代わりにプレート厚さ451は、約25mmから約45mmの範囲であって良い。
例として、第1凹部455は1つ以上の円筒形状の凹部を有して良く、かつ、第1凹部455の各々は、第1深さと第1直径457によって特徴付けられて良い。図4に図示されているように、1つ以上の第2凹部465は、プラズマ対向面460の内側領域付近に設けられて良い。
第1直径457は、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。それに加えて、プレート厚さ451と第1深さ456との間の第1差異453は、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。たとえば第1直径457は実効波長の約半分（λ/2）で、かつ、プレート厚さ451と第1深さ456との間の第1差異453は、実効波長の約半分（λ/2）又は実効波長の約1/4（λ/4）であって良い。プレート厚さ451は、実効波長の約半分（λ/2）又は実効波長の半分よりも厚くて（>λ/2）良い。
第1凹部455では、丸い形状及び/又は面取り（つまり表面/角部の半径）が、隣接する表面間での滑らかな遷移に影響を及ぼすように利用されて良い。円筒形の凹部では、表面の放射状の物体が、凹部の円筒形側壁と底部との間の角部に設けられて良い。それに加えて、円筒形の凹部では、表面の放射状の物体が、円筒形の側壁とプラズマ対向面460との間の角部に設けられても良い。たとえば放射状の物体は、約1mm〜約3mmの範囲であって良い。
それに加えて、第2凹部465は、第2複数の円筒形の凹部を有して良い。前記第2複数の円筒形の凹部の各々は、第2深さ466と第2直径467によって特徴付けられる。図4に図示されているように、1つ以上の第2凹部465は、プラズマ対向面460の外側領域付近に設けられて良い。
第2直径467は、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。それに加えて、プレート厚さ451と第2深さ466との間の第2差異463は、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。たとえば第2直径467は、実効波長の約半分（λ/2）又は実効波長の約1/4（λ/4）で、かつ、プレート厚さ451と第2深さ466との間の第2差異463は、実効波長の約半分（λ/2）又は実効波長の約1/4（λ/4）であって良い。プレート厚さ451は、実効波長の約半分（λ/2）又は実効波長の半分よりも厚くて（>λ/2）良い。
あるいはその代わりに、第2直径467は約25mm〜約35mmの範囲であって良く、かつ、プレート厚さ451と第2深さ466との間の第2差異463は約10mm〜約35mmの範囲であって良い。あるいはその代わりに、第2直径467は約30mm〜約35mmの範囲であって良く、かつ、プレート厚さ451と第2深さ466との間の第2差異463は約10mm〜約20mmの範囲であって良い。
第2凹部465では、丸い形状及び/又は面取り（つまり表面/角部の半径）が、隣接する表面間での滑らかな遷移に影響を及ぼすように利用されて良い。円筒形の凹部では、表面の放射状の物体が、凹部の円筒形側壁と底部との間の角部に設けられて良い。それに加えて、円筒形の凹部では、表面の放射状の物体が、円筒形の側壁とプラズマ対向面460との間の角部に設けられても良い。たとえば放射状の物体は、約1mm〜約3mmの範囲であって良い。
図5Aは、本発明の実施例によるEM波放出装置の底面を表している。図5Bは、図5Aに図示されたEM波放出装置の一部の概略的断面を表している。図5Aは、典型的なEM波放出装置532の底面を表している。スロットアンテナ546内の複数のスロット（548と549）は、あたかも共鳴板550を通してスロットアンテナ546を見た状態で表されている。図5Aに図示されているように、複数のスロット（548と549）は、対をなして配置されて良い。対をなすスロットの各々は、第2スロットと直交する第1スロットを有する。しかし複数のスロット（548と549）の配向は任意であって良い。たとえば複数のスロット（548と549）の配向は、プラズマの均一性及び/又はプラズマの安定性のため、所定のパターンに従って良い。
共鳴板550の平坦面561上に、第1凹部555及び第2凹部565が形成されて良い。一部の実施例では、第1凹部555は、スロットアンテナ546内の第1スロット548と（部分的に）位置合わせされても良いし、又はスロットアンテナ546内の第1スロット548と位置合わせされなくても良い。たとえば1つ以上の第1凹部555は、スロットアンテナ546内の第1スロット548と（部分的に）位置合わせされて良い。それに加えて、1つ以上の第2凹部565は、スロットアンテナ546内の第2スロット549と位置合わせされて良い。
本願発明者等は、1つ以上の第1凹部555が1つ以上の第1スロットと位置合わせされないときに、第2凹部565が、プラズマ生成とプラズマ安定性を制御するのに用いることができることを発見した。たとえば光学的モニタリングが用いられるとき、プラズマは、EM波放出装置と結合する出力範囲、かつ、プラズマがプラズマ対向面560に隣接して生成される空間内での圧力の範囲にわたって、相対的に「十分明るい」発光を示す。さらに本願発明者等は、複数の第1凹部が、可変的にプラズマ生成とプラズマ安定性に寄与し、かつ、出力及び/又は圧力に依存して、相対的に「暗い」発光から「明るい」発光への変化を示すことを発見した。平坦面561に隣接する領域は、あまり出力を受け取らず、相対的に高出力を除いて、相対的に「暗い」状態のままである。
しかも本願発明者等は、1つ以上の第2凹部565が、スロットアンテナ546内の1つ以上の第2スロット549と位置合わせされるとき、低出力レベルでアンテナプラズマを生じさせることができることを発見した。プラズマは、これらの（大きな）へこみ付近での電離によって生成され、かつ、第2凹部565から第1凹部555へ流れる（つまり第1凹部555は、複数の第1スロット548とは、位置合わせされていない/部分的に位置合わせされている）。その結果、これらの第2凹部565付近に生成されるプラズマは、広範囲の出力及び圧力にわたって安定である。第1凹部555が、第2凹部565からプラズマの「オーバーフロー」を受け取り、かつ、第2凹部565付近でのプラズマ生成における揺らぎを補償する。
プラズマ均一性の制御を改善するため、本願発明者等は、モードパターンの進展の危険性が減少するように、平坦面561に隣接する領域は、相対的に「暗い」状態のままでなければならないことを発見した。従って図5Aと図5Bに図示されているように、第1凹部555と第2凹部565の最適な設置は、相対的に大きな数の第1凹部555が、スロットアンテナ546内の複数の第1スロット548に位置合わせされず、かつ、相対的に大きな数の第2凹部565が、複数の第2スロット549に位置合わせされるようなものでありうる。プラズマ均一性を実現するように凹部（555と565）が配置されるように選ばれて良いが、プラズマによって処理される基板表面での均一なプロセスを実現するため、他のプロセスパラメータと協働する不均一なプラズマを実現することもまた望ましい。
さらに図5Aと図5Bを参照すると、プラズマ対向面560を備える共鳴板550を有する典型的なEM波放出装置532が表されている。EM波放出装置532は、複数の第1スロット548と複数の第2スロット549を有するスロットアンテナ546をさらに有する。共鳴板550が設けられているところで、第1スロット548と第2スロット549は、スロットアンテナ546の上方である第1領域から、スロットアンテナ546の下方である第2領域までのEMエネルギーの結合を可能にする。
第1スロット548と第2スロット549の数、幾何学形状、サイズ、及び分布は、プラズマ生成空間（図1の125a及び/又は図2の225a）内に生成されるプラズマの空間均一性及び安定性に寄与しうる因子であり得る。よってスロットアンテナ546の設計は、プラズマ/処理空間（図1の125a及び/又は125b）内又はプラズマ/処理空間（図2の225a及び/又は225b）内でのプラズマの空間均一性及び安定性を制御するのに用いられて良い。
様々な実施例では、第1凹部555は、プラズマ対向面560内部に生成される独自のぎざぎざ又はくぼみを有して良い。たとえば第1凹部555は、円筒形状、球形状、非球形状、長方形、又は任意の形状を有して良い。第1凹部555は、第1深さ556及び第1直径557によって特徴付けられて良い。
それに加えて、第2凹部565の各々は、円筒形状、球形状、非球形状、長方形、又は任意の形状を有して良い。第2凹部565は、第2深さ566及び第2直径567によって特徴付けられて良い。第1凹部555の寸法は、第2凹部565の寸法と同一であっても良いし、又はそれぞれ異なっていても良い。たとえば第1凹部555は、第2凹部565よりも小さくて良い。
さらに図5Aと図5Bを参照すると、共鳴板550は、プレート厚さ551とプレート直径552を有する誘電板を有する。たとえば共鳴板550上のプラズマ対向面560は平坦面561を有して良い。平坦面561内部には、第1凹部555と第2凹部565が形成されて良い。あるいはその代わりに共鳴板550は、凸面及び/又は凹面を有する任意の幾何学形状を有して良い。
共鳴板550内でのEMエネルギーの伝播は、所与のEMエネルギーの周波数での実効波長（λ）及び共鳴板550での誘電率によって特徴付けられて良い。プレート厚さ551は、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。たとえばプレート厚さ551は、実効波長の約半分（λ/2）又は実効波長の半分よりも厚くて（>λ/2）良い。あるいはその代わりにプレート厚さ451は、約25mmから約45mmの範囲であって良い。
例として、第1凹部555は、第1深さ556と第1直径557を有する円筒形状の凹部を有して良く、かつ、第1凹部555は、プラズマ対向面560の内側領域付近に設けられて良い。
第1直径557は、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。それに加えて、プレート厚さ551と第1深さ556との間の第1差異553は、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。たとえば第1直径557は実効波長の約半分（λ/2）で、かつ、プレート厚さ551と第1深さ556との間の第1差異553は、実効波長の約半分（λ/2）又は実効波長の約1/4（λ/4）であって良い。プレート厚さ551は、実効波長の約半分（λ/2）又は実効波長の半分よりも厚くて（>λ/2）良い。
あるいはその代わりに、第1直径557は約25mm〜約35mmの範囲であって良く、かつ、プレート厚さ551と第1深さ556との間の第1差異553は約10mm〜約35mmの範囲であって良い。またあるいはその代わりに、第1直径557は約30mm〜約35mmの範囲であって良く、かつ、第1差異553は約10mm〜約20mmの範囲であって良い。
第1凹部555では、丸い形状及び/又は面取り（つまり表面/角部の半径）が、隣接する表面間での滑らかな遷移に影響を及ぼすように利用されて良い。円筒形の凹部では、表面の放射状の物体が、凹部の円筒形側壁と底部との間の角部に設けられて良い。それに加えて、円筒形の凹部では、表面の放射状の物体が、円筒形の側壁とプラズマ対向面360との間の角部に設けられても良い。たとえば放射状の物体は、約1mm〜約3mmの範囲であって良い。
それに加えて、第2凹部565は、第2深さ466と第2直径467を有する円筒形の凹部として構成されて良く、かつ、第2凹部565は、プラズマ対向面560の外側領域付近に設けられて良い。
第2直径567は、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。それに加えて、プレート厚さ551と第2深さ566との間の第2差異563は、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。たとえば第2直径567は、実効波長の約半分（λ/2）又は実効波長の約1/4（λ/4）で、かつ、プレート厚さ551と第2深さ566との間の第2差異563は、実効波長の約半分（λ/2）又は実効波長の約1/4（λ/4）であって良い。
あるいはその代わりに、第2直径567は約25mm〜約35mmの範囲であって良く、かつ、プレート厚さ551と第2深さ566との間の第2差異563は約10mm〜約35mmの範囲であって良い。あるいはその代わりに、第2直径567は約30mm〜約35mmの範囲であって良く、かつ、プレート厚さ451と第2深さ466との間の第2差異463は約10mm〜約20mmの範囲であって良い。
第2凹部565では、丸い形状及び/又は面取り（つまり表面/角部の半径）が、隣接する表面間での滑らかな遷移に影響を及ぼすように利用されて良い。円筒形の凹部では、表面の放射状の物体が、凹部の円筒形側壁と底部との間の角部に設けられて良い。それに加えて、円筒形の凹部では、表面の放射状の物体が、円筒形の側壁とプラズマ対向面560との間の角部に設けられても良い。たとえば放射状の物体は、約1mm〜約3mmの範囲であって良い。
図6Aは、本発明の実施例によるEM波放出装置の底面を表している。図6Bは、図6Aに図示されたEM波放出装置の一部の概略的断面を表している。図6Aは、典型的なEM波放出装置632の底面を表している。スロットアンテナ646内の複数のスロット（648と649）は、あたかも共鳴板650を通してスロットアンテナ646を見た状態で表されている。図6Aに図示されているように、複数のスロット（648と649）は、対をなして配置されて良い。対をなすスロットの各々は、第2スロットと直交する第1スロットを有する。しかし複数のスロット（648と649）の配向は任意であって良い。たとえば複数のスロット（648と649）の配向は、プラズマの均一性及び/又はプラズマの安定性のため、所定のパターンに従って良い。
一部の実施例では、複数の第1凹部655は、共鳴板650内に構成されて良く、かつ、1つ以上の第1凹部655は、スロットアンテナ646内の1つ以上の第1スロット648と位置合わせされない。あるいはその代わりに、1つ以上の第1凹部665は、スロットアンテナ646内の第1スロット648と位置合わせされなくても良い。それに加えて、棚状の凹部665は、共鳴板650内に構成されて良く、かつ、棚状の凹部665は、任意の幾何学形状を有して良い。任意の幾何学形状とはたとえば、円筒形状、球形状、非球形状、長方形の形状、又は任意の形状を含む。棚状の凹部665は、棚の深さ666と棚の幅667を有して良い。
さらに図6Aと図6Bを参照すると、プラズマ対向面660を備える共鳴板650を有する典型的なEM波放出装置632が表されている。EM波放出装置632は、複数の第1スロット648と複数の第2スロット649を有するスロットアンテナ646をさらに有する。共鳴板650が設けられているところで、第1スロット648と第2スロット649は、スロットアンテナ646の上方である第1領域から、スロットアンテナ646の下方である第2領域までのEMエネルギーの結合を可能にする。
第1スロット648と第2スロット649の数、幾何学形状、サイズ、及び分布は、プラズマ生成空間（図1の125a又は図2の225a）内に生成されるプラズマの空間均一性及び安定性に寄与しうる因子であり得る。よってスロットアンテナ646の設計は、プラズマ/処理空間（図1の125a及び/又は125b）内又はプラズマ/処理空間（図2の225a及び/又は225b）内でのプラズマの空間均一性及び安定性を制御するのに用いられて良い。
様々な実施例では、第1凹部655は、プラズマ対向面660内部に生成される独自のぎざぎざ又はくぼみを有して良い。たとえば第1凹部655は、円筒形状、球形状、非球形状、長方形、又は任意の形状を有して良い。第1凹部655は、第1深さ656及び第1直径657によって特徴付けられて良い。
それに加えて棚状の凹部665は、プラズマ対向面660内部に形成される独自のぎざぎざ又はくぼみを有して良い。たとえば棚状の凹部665は、任意の幾何学形状を有して良い。任意の幾何学形状とはたとえば、円筒形状、球形状、非球形状、長方形の形状、又は任意の形状を含む。棚状の凹部665は、棚の深さ666と棚の幅667を有して良い。
さらに図6Aと図6Bを参照すると、共鳴板650は、プレート厚さ651とプレート直径652を有する誘電板を有する。たとえば共鳴板650上のプラズマ対向面660は平坦面661を有して良い。平坦面661内部には、第1凹部655と棚状の凹部665が形成されて良い。あるいはその代わりに共鳴板650は、凸面及び/又は凹面を有する任意の幾何学形状を有して良い。
共鳴板650内でのEMエネルギーの伝播は、所与のEMエネルギーの周波数での実効波長（λ）及び共鳴板650での誘電率によって特徴付けられて良い。プレート厚さ651は、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。たとえばプレート厚さ651は、実効波長の約半分（λ/2）又は実効波長の半分よりも厚くて（>λ/2）良い。あるいはその代わりにプレート厚さ451は、約25mmから約45mmの範囲であって良い。
例として、第1凹部655は、第1深さ656と第1直径657を有する円筒形状の凹部を有して良く、かつ、第1凹部655は、プラズマ対向面660の内側領域付近に設けられて良い。
第1直径657は、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。それに加えて、プレート厚さ651と第1深さ656との間の第1差異653は、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。たとえば第1直径657は実効波長の約半分（λ/2）で、かつ、プレート厚さ651と第1深さ656との間の第1差異653は、実効波長の約半分（λ/2）又は実効波長の約1/4（λ/4）であって良い。プレート厚さ651は、実効波長の約半分（λ/2）又は実効波長の半分よりも厚くて（>λ/2）良い。
あるいはその代わりに、第1直径657は約25mm〜約35mmの範囲であって良く、かつ、プレート厚さ651と第1深さ656との間の第1差異653は約10mm〜約35mmの範囲であって良い。またあるいはその代わりに、第1直径657は約30mm〜約35mmの範囲であって良く、かつ、第1差異653は約10mm〜約20mmの範囲であって良い。
第1凹部655では、丸い形状及び/又は面取り（つまり表面/角部の半径）が、隣接する表面間での滑らかな遷移に影響を及ぼすように利用されて良い。円筒形の凹部では、表面の放射状の物体が、凹部の円筒形側壁と底部との間の角部に設けられて良い。それに加えて、円筒形の凹部では、表面の放射状の物体が、円筒形の側壁とプラズマ対向面360との間の角部に設けられても良い。たとえば放射状の物体は、約1mm〜約3mmの範囲であって良い。
それに加えて、棚状の凹部665は、棚の深さ666と棚の幅667を有する円筒形の凹部として構成されて良く、かつ、棚状の凹部665は、プラズマ対向面660の外側領域付近に設けられて良い。
棚の幅667は、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。それに加えて、プレート厚さ651と棚の深さ666との間の第2差異663は、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。たとえば棚の幅667は、実効波長の約半分（λ/2）又は実効波長の約1/4（λ/4）で、かつ、プレート厚さ651と棚の深さ666との間の第2差異663は、実効波長の約半分（λ/2）又は実効波長の約1/4（λ/4）であって良い。
あるいはその代わりに、棚の幅667は約25mm〜約35mmの範囲であって良く、かつ、プレート厚さ651と棚の深さ666との間の第2差異663は約10mm〜約35mmの範囲であって良い。あるいはその代わりに、棚の幅667は約30mm〜約35mmの範囲であって良く、かつ、第2差異663は約10mm〜約20mmの範囲であって良い。
棚状の凹部665では、丸い形状及び/又は面取り（つまり表面/角部の半径）が、隣接する表面間での滑らかな遷移に影響を及ぼすように利用されて良い。円筒形の凹部では、表面の放射状の物体が、凹部の円筒形側壁と底部との間の角部に設けられて良い。それに加えて、円筒形の凹部では、表面の放射状の物体が、円筒形の側壁とプラズマ対向面660との間の角部に設けられても良い。たとえば放射状の物体は、約1mm〜約3mmの範囲であって良い。
図7Aは、本発明の実施例によるEM波放出装置の底面を表している。図7Bは、図7Aに図示されたEM波放出装置の一部の概略的断面を表している。図7Aは、典型的なEM波放出装置732の底面を表している。スロットアンテナ746内の複数のスロット（748と749）は、あたかも共鳴板750を通してスロットアンテナ746を見た状態で表されている。図7Aに図示されているように、複数のスロット（748と749）は、対をなして配置されて良い。対をなすスロットの各々は、第2スロットと直交する第1スロットを有する。しかし複数のスロット（748と749）の配向は任意であって良い。たとえば複数のスロット（748と749）の配向は、プラズマの均一性及び/又はプラズマの安定性のため、所定のパターンに従って良い。
一部の実施例では、複数の第1凹部755は、共鳴板750内に構成されて良く、かつ、1つ以上の第1凹部755は、スロットアンテナ746内の1つ以上の第1スロット748と実質的に位置合わせされて良い。あるいはその代わりに、1つ以上の第1凹部765は、スロットアンテナ746内の第1スロット748と位置合わせされなくても良い。それに加えて、棚状の凹部765は、共鳴板750内に構成されて良く、かつ、棚状の凹部765は、任意の幾何学形状を有して良い。任意の幾何学形状とはたとえば、円筒形状、球形状、非球形状、長方形の形状、又は任意の形状を含む。棚状の凹部765は、棚の深さ766と棚の幅767を有して良い。たとえば棚状の凹部765は、複数の第2スロット749と実質的に位置合わせされて良い。あるいはその代わりに、棚状の凹部765は、複数の第2スロット749に（部分的に）位置合わせされても良いし、又は位置合わせされなくても良い。
さらに図7Aと図7Bを参照すると、プラズマ対向面760を備える共鳴板750を有する典型的なEM波放出装置732が表されている。EM波放出装置732は、複数の第1スロット748と複数の第2スロット749を有するスロットアンテナ746をさらに有する。共鳴板750が設けられているところで、第1スロット748と第2スロット749は、スロットアンテナ746の上方である第1領域から、スロットアンテナ746の下方である第2領域までのEMエネルギーの結合を可能にする。
第1スロット748と第2スロット749の数、幾何学形状、サイズ、及び分布は、プラズマ生成空間（図1の125a又は図2の225a）内に生成されるプラズマの空間均一性及び安定性に寄与しうる因子であり得る。よってスロットアンテナ746の設計は、プラズマ/処理空間（図1の125a及び/又は125b）内又はプラズマ/処理空間（図2の225a及び/又は225b）内でのプラズマの空間均一性及び安定性を制御するのに用いられて良い。
様々な実施例では、第1凹部755は、プラズマ対向面760内部に生成される独自のぎざぎざ又はくぼみを有して良い。たとえば第1凹部755は、円筒形状、球形状、非球形状、長方形、又は任意の形状を有して良い。第1凹部755は、第1深さ756及び第1直径757によって特徴付けられて良い。
それに加えて棚状の凹部765は、プラズマ対向面760内部に形成される独自のぎざぎざ又はくぼみを有して良い。たとえば棚状の凹部765は、任意の幾何学形状を有して良い。任意の幾何学形状とはたとえば、円筒形状、球形状、非球形状、長方形の形状、又は任意の形状を含む。
さらに図7Aと図7Bを参照すると、共鳴板750は、プレート厚さ751とプレート直径752を有する誘電板を有する。たとえば共鳴板750上のプラズマ対向面760は平坦面761を有して良い。平坦面761内部には、第1凹部755と棚状の凹部765が形成されて良い。あるいはその代わりに共鳴板750は、凸面及び/又は凹面を有する任意の幾何学形状を有して良い。
共鳴板750内でのEMエネルギーの伝播は、所与のEMエネルギーの周波数での実効波長（λ）及び共鳴板750での誘電率によって特徴付けられて良い。プレート厚さ751は、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。たとえばプレート厚さ751は、実効波長の約半分（λ/2）又は実効波長の半分よりも厚くて（>λ/2）良い。あるいはその代わりにプレート厚さ751は、約25mmから約45mmの範囲であって良い。
例として、第1凹部755は、第1深さ756と第1直径757を有する円筒形状の凹部として構成されて良く、かつ、第1凹部755は、プラズマ対向面760の内側領域付近に設けられて良い。
第1直径757は、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。それに加えて、プレート厚さ751と第1深さ756との間の第1差異753は、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。たとえば第1直径757は実効波長の約半分（λ/2）で、かつ、プレート厚さ751と第1深さ756との間の第1差異753は、実効波長の約半分（λ/2）又は実効波長の約1/4（λ/4）であって良い。プレート厚さ751は、実効波長の約半分（λ/2）又は実効波長の半分よりも厚くて（>λ/2）良い。
あるいはその代わりに、第1直径757は約25mm〜約35mmの範囲であって良く、かつ、プレート厚さ751と第1深さ756との間の第1差異753は約10mm〜約35mmの範囲であって良い。またあるいはその代わりに、第1直径757は約30mm〜約35mmの範囲であって良く、かつ、第1差異753は約10mm〜約20mmの範囲であって良い。
第1凹部755では、丸い形状及び/又は面取り（つまり表面/角部の半径）が、隣接する表面間での滑らかな遷移に影響を及ぼすように利用されて良い。円筒形の凹部では、表面の放射状の物体が、凹部の円筒形側壁と底部との間の角部に設けられて良い。それに加えて、円筒形の凹部では、表面の放射状の物体が、円筒形の側壁とプラズマ対向面360との間の角部に設けられても良い。たとえば放射状の物体は、約1mm〜約3mmの範囲であって良い。
それに加えて、棚状の凹部765は、棚の深さ766と棚の幅767を有する円筒形の凹部として構成されて良く、かつ、棚状の凹部765は、プラズマ対向面760の外側領域付近に設けられて良い。
棚の幅767は、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。それに加えて、プレート厚さ751と棚の深さ766との間の第2差異763は、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。たとえば棚の幅767は、実効波長の約半分（λ/2）又は実効波長の約1/4（λ/4）で、かつ、プレート厚さ751と棚の深さ766との間の第2差異763は、実効波長の約半分（λ/2）又は実効波長の約1/4（λ/4）であって良い。
あるいはその代わりに、棚の幅767は約25mm〜約35mmの範囲であって良く、かつ、プレート厚さ751と棚の深さ766との間の第2差異763は約10mm〜約35mmの範囲であって良い。あるいはその代わりに、棚の幅767は約30mm〜約35mmの範囲であって良く、かつ、第2差異763は約10mm〜約20mmの範囲であって良い。
棚状の凹部765では、丸い形状及び/又は面取り（つまり表面/角部の半径）が、隣接する表面間での滑らかな遷移に影響を及ぼすように利用されて良い。円筒形の凹部では、表面の放射状の物体が、凹部の円筒形側壁と底部との間の角部に設けられて良い。それに加えて、円筒形の凹部では、表面の放射状の物体が、円筒形の側壁とプラズマ対向面760との間の角部に設けられても良い。たとえば放射状の物体は、約1mm〜約3mmの範囲であって良い。
図8Aは、本発明の実施例によるEM波放出装置の底面を表している。図8Bは、図8Aに図示されたEM波放出装置の一部の概略的断面を表している。図8Aは、典型的なEM波放出装置832の底面を表している。スロットアンテナ846内の複数のスロット（848と849）は、あたかも共鳴板850を通してスロットアンテナ846を見た状態で表されている。図8Aに図示されているように、複数のスロット（848と849）は、対をなして配置されて良い。対をなすスロットの各々は、第2スロットと直交する第1スロットを有する。しかし複数のスロット（848と849）の配向は任意であって良い。たとえば複数のスロット（848と849）の配向は、プラズマの均一性及び/又はプラズマの安定性のため、所定のパターンに従って良い。
一部の実施例では、複数の第1凹部855は、共鳴板850内に構成されて良く、かつ、1つ以上の第1凹部855は、スロットアンテナ846内の1つ以上の第1スロット848と実質的に位置合わせされなくて良い。あるいはその代わりに、1つ以上の第1凹部865は、スロットアンテナ846内の1つ以上の第1スロット848と（部分的に）位置合わせされて良い。それに加えて、スロット凹部865は、共鳴板850内に構成されて良く、かつ、スロット凹部865は、任意の幾何学形状を有して良い。任意の幾何学形状とはたとえば、円筒形状、球形状、非球形状、長方形の形状、又は任意の形状を含む。スロット凹部865は、スロット深さ866とスロット幅867を有して良い。たとえばスロット凹部865は、複数の第2スロット849と実質的に位置合わせされて良い。あるいはその代わりに、スロット凹部865は、複数の第2スロット849に（部分的に）位置合わせされても良いし、又は位置合わせされなくても良い。
さらに図8Aと図8Bを参照すると、プラズマ対向面860を備える共鳴板850を有する典型的なEM波放出装置832が表されている。EM波放出装置832は、複数の第1スロット848と複数の第2スロット849を有するスロットアンテナ846をさらに有する。共鳴板850が設けられているところで、第1スロット848と第2スロット849は、スロットアンテナ846の上方である第1領域から、スロットアンテナ846の下方である第2領域までのEMエネルギーの結合を可能にする。
第1スロット848と第2スロット849の数、幾何学形状、サイズ、及び分布は、プラズマ生成空間（図1の125a及び/又は図2の225a）内に生成されるプラズマの空間均一性及び安定性に寄与しうる因子であり得る。よってスロットアンテナ846の設計は、プラズマ/処理空間（図1の125a及び/又は125b）内又はプラズマ/処理空間（図2の225a及び/又は225b）内でのプラズマの空間均一性及び安定性を制御するのに用いられて良い。
様々な実施例では、第1凹部855は、プラズマ対向面860内部に生成される独自のぎざぎざ又はくぼみを有して良い。たとえば第1凹部855は、円筒形状、球形状、非球形状、長方形、又は任意の形状を有して良い。第1凹部855は、第1深さ856及び第1直径857によって特徴付けられて良い。
それに加えてスロット凹部865は、プラズマ対向面860内部に形成される独自のぎざぎざ又はくぼみを有して良い。たとえばスロット凹部865は、任意の幾何学形状を有して良い。任意の幾何学形状とはたとえば、円筒形状、球形状、非球形状、長方形の形状、又は任意の形状を含む。
さらに図8Aと図8Bを参照すると、共鳴板850は、プレート厚さ851とプレート直径852を有する誘電板を有する。たとえば共鳴板850上のプラズマ対向面860は平坦面861を有して良い。平坦面861内部には、第1凹部855とスロット凹部865が形成されて良い。あるいはその代わりに共鳴板850は、凸面及び/又は凹面を有する任意の幾何学形状を有して良い。
共鳴板850内でのEMエネルギーの伝播は、所与のEMエネルギーの周波数での実効波長（λ）及び共鳴板850での誘電率によって特徴付けられて良い。プレート厚さ851は、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。たとえばプレート厚さ851は、実効波長の約半分（λ/2）又は実効波長の半分よりも厚くて（>λ/2）良い。あるいはその代わりにプレート厚さ851は、約25mmから約45mmの範囲であって良い。
例として、第1凹部855は、第1深さ856と第1直径857を有する円筒形状の凹部として構成されて良く、かつ、第1凹部855は、プラズマ対向面860の内側領域付近に設けられて良い。
第1直径857は、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。それに加えて、プレート厚さ851と第1深さ856との間の第1差異853は、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。たとえば第1直径857は実効波長の約半分（λ/2）で、かつ、プレート厚さ851と第1深さ856との間の第1差異853は、実効波長の約半分（λ/2）又は実効波長の約1/4（λ/4）であって良い。プレート厚さ851は、実効波長の約半分（λ/2）又は実効波長の半分よりも厚くて（>λ/2）良い。
あるいはその代わりに、第1直径857は約25mm〜約35mmの範囲であって良く、かつ、プレート厚さ851と第1深さ856との間の第1差異853は約10mm〜約35mmの範囲であって良い。またあるいはその代わりに、第1直径857は約30mm〜約35mmの範囲であって良く、かつ、第1差異853は約10mm〜約20mmの範囲であって良い。
第1凹部855では、丸い形状及び/又は面取り（つまり表面/角部の半径）が、隣接する表面間での滑らかな遷移に影響を及ぼすように利用されて良い。円筒形の凹部では、表面の放射状の物体が、凹部の円筒形側壁と底部との間の角部に設けられて良い。それに加えて、円筒形の凹部では、表面の放射状の物体が、円筒形の側壁とプラズマ対向面360との間の角部に設けられても良い。たとえば放射状の物体は、約1mm〜約3mmの範囲であって良い。
それに加えて、スロット凹部865は、スロット深さ866とスロット幅867を有する円筒形のリングとして構成されて良く、かつ、スロット凹部865は、プラズマ対向面860の外側領域付近に設けられて良い。
スロット幅867は、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。それに加えて、プレート厚さ851とスロット深さ866との間の第2差異863は、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。たとえばスロット幅867は、実効波長の約半分（λ/2）又は実効波長の約1/4（λ/4）で、かつ、プレート厚さ851とスロット深さ866との間の第2差異863は、実効波長の約半分（λ/2）又は実効波長の約1/4（λ/4）であって良い。
あるいはその代わりに、スロット幅867は約25mm〜約35mmの範囲であって良く、かつ、プレート厚さ851とスロット深さ866との間の第2差異863は約10mm〜約35mmの範囲であって良い。あるいはその代わりに、スロット幅867は約30mm〜約35mmの範囲であって良く、かつ、第2差異863は約10mm〜約20mmの範囲であって良い。
スロット凹部865では、丸い形状及び/又は面取り（つまり表面/角部の半径）が、隣接する表面間での滑らかな遷移に影響を及ぼすように利用されて良い。円筒形の凹部では、表面の放射状の物体が、凹部の円筒形側壁と底部との間の角部に設けられて良い。それに加えて、円筒形の凹部では、表面の放射状の物体が、円筒形の側壁とプラズマ対向面860との間の角部に設けられても良い。たとえば放射状の物体は、約1mm〜約3mmの範囲であって良い。
図9Aは、本発明の実施例によるEM波放出装置の底面を表している。図9Bは、図9Aに図示されたEM波放出装置の一部の概略的断面を表している。図9Aは、典型的なEM波放出装置932の底面を表している。スロットアンテナ946内の複数のスロット（948と949）は、あたかも共鳴板950を通してスロットアンテナ946を見た状態で表されている。図9Aに図示されているように、複数のスロット（948と949）は、対をなして配置されて良い。対をなすスロットの各々は、第2スロットと直交する第1スロットを有する。しかし複数のスロット（948と949）の配向は任意であって良い。たとえば複数のスロット（948と949）の配向は、プラズマの均一性及び/又はプラズマの安定性のため、所定のパターンに従って良い。
一部の実施例では、複数の第1凹部955は、共鳴板950内に構成されて良く、かつ、1つ以上の第1凹部955は、スロットアンテナ946内の1つ以上の第1スロット948と実質的に位置合わせされなくて良い。あるいはその代わりに、1つ以上の第1凹部955は、スロットアンテナ946内の1つ以上の第1スロット948と（部分的に）位置合わせされて良い。それに加えて、スロット凹部965は、共鳴板950内に構成されて良く、かつ、スロット凹部965は、任意の幾何学形状を有して良い。任意の幾何学形状とはたとえば、円筒形状、球形状、非球形状、長方形の形状、又は任意の形状を含む。スロット凹部965は、スロット深さ966とスロット幅967を有して良い。たとえばスロット凹部965は、複数の第2スロット949と実質的に位置合わせされて良い。あるいはその代わりに、スロット凹部965は、複数の第2スロット949に（部分的に）位置合わせされても良いし、又は位置合わせされなくても良い。さらに複数の第2凹部975は、スロット凹部965内に構成されて良く、かつ、第2凹部975は、任意の幾何学形状を有して良い。任意の幾何学形状とはたとえば、円筒形状、球形状、非球形状、長方形の形状、又は任意の形状を含む。第2凹部975は、第2深さ976と第2幅977を有して良い。たとえば第2凹部975は、複数の第2スロット949と実質的に位置合わせされて良い。あるいはその代わりに、第2凹部975は、複数の第2スロット949に（部分的に）位置合わせされても良いし、又は位置合わせされなくても良い。
さらに図9Aと図9Bを参照すると、プラズマ対向面960を備える共鳴板950を有する典型的なEM波放出装置932が表されている。EM波放出装置932は、複数の第1スロット948と複数の第2スロット949を有するスロットアンテナ946をさらに有する。共鳴板950が設けられているところで、第1スロット948と第2スロット949は、スロットアンテナ946の上方である第1領域から、スロットアンテナ946の下方である第2領域までのEMエネルギーの結合を可能にする。
第1スロット948と第2スロット949の数、幾何学形状、サイズ、及び分布は、プラズマ生成空間（図1の125a及び/又は図2の225a）内に生成されるプラズマの空間均一性及び安定性に寄与しうる因子であり得る。よってスロットアンテナ946の設計は、プラズマ/処理空間（図1の125a及び/又は125b）内又はプラズマ/処理空間（図2の225a及び/又は225b）内でのプラズマの空間均一性及び安定性を制御するのに用いられて良い。
様々な実施例では、第1凹部955と第2凹部965は、プラズマ対向面960内部に生成される独自のぎざぎざ又はくぼみを有して良い。たとえば第1凹部955又は第2凹部965は、円筒形状、球形状、非球形状、長方形、又は任意の形状を有して良い。第1凹部955は、第1深さ956及び第1直径957によって特徴付けられて良い。第2凹部975は、第2深さ976及び第2直径977によって特徴付けられて良い。
それに加えてスロット凹部965は、プラズマ対向面960内部に形成される独自のぎざぎざ又はくぼみを有して良い。たとえばスロット凹部965は、任意の幾何学形状を有して良い。任意の幾何学形状とはたとえば、円筒形状、球形状、非球形状、長方形の形状、又は任意の形状を含む。
さらに図9Aと図9Bを参照すると、共鳴板950は、プレート厚さ951とプレート直径952を有する誘電板を有する。たとえば共鳴板950上のプラズマ対向面960は平坦面961を有して良い。平坦面961内部には、第1凹部955とスロット凹部965が形成されて良い。あるいはその代わりに共鳴板950は、凸面及び/又は凹面を有する任意の幾何学形状を有して良い。
共鳴板950内でのEMエネルギーの伝播は、所与のEMエネルギーの周波数での実効波長（λ）及び共鳴板950での誘電率によって特徴付けられて良い。プレート厚さ951は、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。たとえばプレート厚さ951は、実効波長の約半分（λ/2）又は実効波長の半分よりも厚くて（>λ/2）良い。あるいはその代わりにプレート厚さ951は、約25mmから約45mmの範囲であって良い。
例として、第1凹部955は、第1深さ956と第1直径957を有する円筒形状の凹部として構成されて良く、かつ、第1凹部955は、プラズマ対向面960の内側領域付近に設けられて良い。それに加えて、第2凹部975は、第2深さ976と第2直径977を有する円筒形状の凹部として構成されて良く、かつ、第2凹部975は、プラズマ対向面960の外側領域付近に設けられて良い。
第1直径957は、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。それに加えて、プレート厚さ951と第1深さ956との間の第1差異953は、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。たとえば第1直径957は実効波長の約半分（λ/2）で、かつ、プレート厚さ951と第1深さ956との間の第1差異953は、実効波長の約半分（λ/2）又は実効波長の約1/4（λ/4）であって良い。プレート厚さ951は、実効波長の約半分（λ/2）又は実効波長の半分よりも厚くて（>λ/2）良い。
あるいはその代わりに、第1直径957は約25mm〜約35mmの範囲であって良く、かつ、プレート厚さ951と第1深さ956との間の第1差異953は約10mm〜約35mmの範囲であって良い。またあるいはその代わりに、第1直径957は約30mm〜約35mmの範囲であって良く、かつ、第1差異953は約10mm〜約20mmの範囲であって良い。
第1凹部955では、丸い形状及び/又は面取り（つまり表面/角部の半径）が、隣接する表面間での滑らかな遷移に影響を及ぼすように利用されて良い。円筒形の凹部では、表面の放射状の物体が、凹部の円筒形側壁と底部との間の角部に設けられて良い。それに加えて、円筒形の凹部では、表面の放射状の物体が、円筒形の側壁とプラズマ対向面360との間の角部に設けられても良い。たとえば放射状の物体は、約1mm〜約3mmの範囲であって良い。
それに加えて、スロット凹部965は、スロット深さ966とスロット幅967を有する円筒形のリングとして構成されて良く、かつ、スロット凹部965は、プラズマ対向面960の外側領域付近に設けられて良い。
スロット幅967は、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。それに加えて、プレート厚さ951とスロット深さ966との間の第2差異963は、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。たとえばスロット幅967は、実効波長の約半分（λ/2）又は実効波長の約1/4（λ/4）で、かつ、プレート厚さ951とスロット深さ966との間の第2差異963は、実効波長の約半分（λ/2）又は実効波長の約1/4（λ/4）であって良い。
あるいはその代わりに、スロット幅967は約25mm〜約35mmの範囲であって良く、かつ、プレート厚さ951とスロット深さ966との間の第2差異963は約10mm〜約35mmの範囲であって良い。あるいはその代わりに、スロット幅967は約30mm〜約35mmの範囲であって良く、かつ、第2差異963は約10mm〜約20mmの範囲であって良い。
スロット凹部965では、丸い形状及び/又は面取り（つまり表面/角部の半径）が、隣接する表面間での滑らかな遷移に影響を及ぼすように利用されて良い。円筒形の凹部では、表面の放射状の物体が、凹部の円筒形側壁と底部との間の角部に設けられて良い。それに加えて、円筒形の凹部では、表面の放射状の物体が、円筒形の側壁とプラズマ対向面960との間の角部に設けられても良い。たとえば放射状の物体は、約1mm〜約3mmの範囲であって良い。
図10Aは、本発明の実施例によるEM波放出装置の底面を表している。図10Bは、図10Aに図示されたEM波放出装置の一部の概略的断面を表している。図10Aは、典型的なEM波放出装置1032の底面を表している。スロットアンテナ1046内の複数のスロット（1048と1049）は、あたかも共鳴板1050を通してスロットアンテナ1046を見た状態で表されている。図10Aに図示されているように、複数のスロット（1048と1049）は、対をなして配置されて良い。対をなすスロットの各々は、第2スロットと直交する第1スロットを有する。しかし複数のスロット（1048と1049）の配向は任意であって良い。たとえば複数のスロット（1048と1049）の配向は、プラズマの均一性及び/又はプラズマの安定性のため、所定のパターンに従って良い。
一部の実施例では、複数の第1凹部1055は、共鳴板1050内に構成されて良く、かつ、1つ以上の第1凹部1055は、スロットアンテナ1046内の第1スロット1048と実質的に位置合わせされなくて良い。あるいはその代わりに、1つ以上の第1凹部1055は、スロットアンテナ1046内の1つ以上の第1スロット1048と（部分的に）位置合わせされて良い。それに加えて、チャネル凹部1065は、共鳴板1050内に構成されて良く、かつ、チャネル凹部1065は、任意の幾何学形状を有して良い。任意の幾何学形状とはたとえば、円筒形状、球形状、非球形状、長方形の形状、又は任意の形状を含む。チャネル凹部1065は、チャネル深さ1066とチャネル幅1067を有して良い。たとえばチャネル凹部1065は、複数の第2スロット1049と実質的に位置合わせされて良い。
一部の実施例では、開口部1090は、開口部深さ1091と開口部幅1092を有して良く、かつ、ガス流路1095は、流路長さ1096と流路幅1097を有して良い。たとえば開口部1090とガス流路1095は、共鳴板1050の中心と実質的に位置合わせされて良い。あるいはその代わりに開口部1090とガス流路1095は、異なる位置合わせがなされても良い。
さらに図10Aと図10Bを参照すると、プラズマ対向面1060を備える共鳴板1050を有する典型的なEM波放出装置1032が表されている。EM波放出装置1032は、複数の第1スロット1048と複数の第2スロット1049を有するスロットアンテナ1046をさらに有する。共鳴板1050が設けられているところで、第1スロット1048と第2スロット1049は、スロットアンテナ1046の上方である第1領域から、スロットアンテナ1046の下方である第2領域までのEMエネルギーの結合を可能にする。
第1スロット1048と第2スロット1049の数、幾何学形状、サイズ、及び分布は、プラズマ生成空間（図1の125a及び/又は図2の225a）内に生成されるプラズマの空間均一性及び安定性に寄与しうる因子であり得る。よってスロットアンテナ1046の設計は、プラズマ/処理空間（図1の125a及び/又は125b）内又はプラズマ/処理空間（図2の225a及び/又は225b）内でのプラズマの空間均一性及び安定性を制御するのに用いられて良い。
様々な実施例では、第1凹部1055と第2凹部1065は、プラズマ対向面1060内部に生成される独自のぎざぎざ又はくぼみを有して良い。たとえば第1凹部1055又は第2凹部1065は、円筒形状、球形状、非球形状、長方形、又は任意の形状を有して良い。第1凹部1055は、第1深さ1056及び第1直径1057によって特徴付けられて良い。
それに加えて第2凹部1065は、台形すなわち切頭三角形の断面を有するチャネルを有して良い。しかし第2凹部1065内のチャネルは、任意の幾何学形状を有して良い。任意の幾何学形状とはたとえば、円筒形状、錐体形状、切頭錐体形状、球形状、非球形状、長方形の形状、又は任意の形状を含む。第2凹部1065は、チャネル深さ1066、第1チャネル幅1066、及び第1チャネル幅1068を有して良い。
さらに図10Aと図10Bを参照すると、共鳴板1050は、プレート厚さ1051とプレート直径1052を有する誘電板を有する。たとえば共鳴板1050上のプラズマ対向面1060は平坦面1061を有して良い。平坦面1061内部には、第1凹部1055とチャネル凹部1065が形成されて良い。あるいはその代わりに共鳴板1050は、凸面及び/又は凹面を有する任意の幾何学形状を有して良い。
共鳴板1050内でのEMエネルギーの伝播は、所与のEMエネルギーの周波数での実効波長（λ）及び共鳴板1050での誘電率によって特徴付けられて良い。プレート厚さ1051は、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。たとえばプレート厚さ1051は、実効波長の約半分（λ/2）又は実効波長の半分よりも厚くて（>λ/2）良い。あるいはその代わりにプレート厚さ1051は、約25mmから約45mmの範囲であって良い。
例として、第1凹部1055は、プラズマ対向面1060内側領域付近に設けられて良い。それに加えて、第2凹部1065は、プラズマ対向面1060の外側領域付近に設けられて良い。
第1直径1057、第1チャネル幅1067、第2チャネル幅1068、開口部幅1092、流路幅1097は、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。それに加えて、プレート厚さ1051と第1深さ1056との間の第1差異1053は、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。たとえば第1直径1057、第1チャネル幅1067、第2チャネル幅1068、開口部幅1092、流路幅1097は、は実効波長の約半分（λ/2）で、かつ、プレート厚さ951と第1深さ956との間の第1差異953は、実効波長の約半分（λ/2）又は実効波長の約1/4（λ/4）であって良い。
プレート厚さ1051は、実効波長の約半分（λ/2）又は実効波長の半分よりも厚くて（>λ/2）良い。
あるいはその代わりに、第1直径1057、第1チャネル幅1067、第2チャネル幅1068、開口部幅1092、流路幅1097は、約10mm〜約35mmの範囲であって良く、かつ、プレート厚さ1051と深さ（1056、1066、1091、1096）との間の第1差異1053は約10mm〜約35mmの範囲であって良い。
第1凹部1055では、チャネル凹部1065、開口部1090、並びに/又はガス流路1095、丸い形状及び/若しくは面取り（つまり表面/角部の半径）が、隣接する表面間での滑らかな遷移に影響を及ぼすように利用されて良い。円筒形の凹部では、表面の放射状の物体が、凹部の円筒形側壁と底部との間の角部に設けられて良い。それに加えて、円筒形の凹部では、表面の放射状の物体が、円筒形の側壁とプラズマ対向面1060との間の角部に設けられても良い。たとえば放射状の物体は、約1mm〜約3mmの範囲であって良い。
それに加えて、図10に図示されているように、EM波放出装置1032は、第1係合長さ1062aと第1係合幅を有する係合素子1062を備えるように作製されて良い。係合素子1062は、共鳴板1150の周辺（付近）に設けられた端部壁拡張部を有して良く、かつプロセスチャンバ壁と結合するように構成されて良い。
さらにEM波放出装置は、開口部1090とガス流路1095を有して良い。開口部1090は、アンテナ1046の内側部分を通って共鳴板1050内のガス流路へ向かうガスラインを確保する固定装置を受けるように構成されて良い。
1つのガス流路しか図示されていないが、さらなるガス流路が、共鳴板1050内に作製されても良い。しかもガス流路の形状は、円筒形状の断面を有して真っ直ぐであるが、たとえば任意の断面を有する螺旋であっても良い。図10に図示されたこれらの構造のうちの1つ以上は、図3〜図9に記載された実施例のいずれか1つで実装されても良い。
チャネル幅（1067及び1068）は、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。それに加えて、プレート厚さ1051とチャネル深さ1066との間の第2差異1063は、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。たとえばチャネル幅（1067及び1068）は、実効波長の約半分（λ/2）又は実効波長の約1/4（λ/4）で、かつ、プレート厚さ1051とチャネル深さ1066との間の第2差異1063は、実効波長の約半分（λ/2）又は実効波長の約1/4（λ/4）であって良い。
あるいはその代わりに、チャネル幅（1067及び1068）は約25mm〜約35mmの範囲であって良く、かつ、プレート厚さ1051とチャネル深さ1066との間の第2差異1063は約10mm〜約35mmの範囲であって良い。あるいはその代わりに、チャネル幅（1067及び1068）は約30mm〜約35mmの範囲であって良く、かつ、第2差異1063は約10mm〜約20mmの範囲であって良い。
チャネル凹部1065では、丸い形状及び/又は面取り（つまり表面/角部の半径）が、隣接する表面間での滑らかな遷移に影響を及ぼすように利用されて良い。円筒形の凹部では、表面の放射状の物体が、凹部の円筒形側壁と底部との間の角部に設けられて良い。それに加えて、円筒形の凹部では、表面の放射状の物体が、円筒形の側壁とプラズマ対向面1060との間の角部に設けられても良い。たとえば放射状の物体は、約1mm〜約3mmの範囲であって良い。
図11Aは、本発明の実施例によるEM波放出装置の底面を表している。図11Bは、図11Aに図示されたEM波放出装置の一部の概略的断面を表している。図11Aは、典型的なEM波放出装置1132の底面を表している。スロットアンテナ1146内の複数のスロット（1148と1149）は、あたかも共鳴板1150を通してスロットアンテナ1146を見た状態で表されている。図11Aに図示されているように、複数のスロット（1148と1149）は、対をなして配置されて良い。対をなすスロットの各々は、第2スロットと直交する第1スロットを有する。しかし複数のスロット（1148と1149）の配向は任意であって良い。たとえば複数のスロット（1148と1149）の配向は、プラズマの均一性及び/又はプラズマの安定性のため、所定のパターンに従って良い。
一部の実施例では、複数の第1凹部1155は、共鳴板1150内に構成されて良く、かつ、第1凹部1155の外側端部は、スロットアンテナ1146内の第2スロット1149と実質的に位置合わせされて良い。あるいはその代わりに、第1凹部1155は、スロットアンテナ1146内の1つ以上の第1スロット1148と（部分的に）位置合わせされて良い。それに加えて、第1凹部1155は、台形すなわち切頭三角形状の断面を有して良い。しかし第1凹部1155は、任意の幾何学形状を有して良い。任意の幾何学形状とはたとえば、円筒形状、球形状、非球形状、長方形の形状、又は任意の形状を含む。第1凹部1155は、凹部深さ1156、第1凹部幅1157、及び第2凹部幅1158を有して良い。
それに加えて、図11Bに図示されているように、EM波放出装置1132は、第1係合長さ1162aと第1係合幅を有する係合素子1162を備えるように作製されて良い。係合素子1162は、共鳴板1150の周辺（付近）に設けられた端部壁拡張部を有して良く、かつプロセスチャンバ壁と結合するように構成されて良い。さらにEM波放出装置は、開口部1190とガス流路1195を有して良い。開口部1190は、アンテナ1146の内側部分を通って共鳴板1150内のガス流路へ向かうガスラインを確保する固定装置を受けるように構成されて良い。
1つのガス流路しか図示されていないが、さらなるガス流路が、共鳴板1150内に作製されても良い。しかもガス流路の形状は、円筒形状の断面を有して真っ直ぐであるが、たとえば任意の断面を有する螺旋であっても良い。図11Aと図11Bに図示されたこれらの構造のうちの1つ以上は、図3〜図9に記載された実施例のいずれか1つで実装されても良い。
一部の実施例では、開口部1190は、開口部深さ1191と開口部幅1192を有して良く、かつ、ガス流路1195は、流路長さ1196と流路幅1197を有して良い。たとえば開口部1190とガス流路1195は、共鳴板1150の中心と実質的に位置合わせされて良い。あるいはその代わりに開口部1190とガス流路1195は、異なる位置合わせがなされても良い。
さらに図11Aと図11Bを参照すると、プラズマ対向面1160を備える共鳴板1150を有する典型的なEM波放出装置1132が表されている。EM波放出装置1132は、複数の第1スロット1148と複数の第2スロット1149を有するスロットアンテナ1146をさらに有する。共鳴板1150が設けられているところで、第1スロット1148と第2スロット1149は、スロットアンテナ1146の上方である第1領域から、スロットアンテナ1146の下方である第2領域までのEMエネルギーの結合を可能にする。
第1スロット1148と第2スロット1149の数、幾何学形状、サイズ、及び分布は、プラズマ生成空間（図1の125a及び/又は図2の225a）内に生成されるプラズマの空間均一性及び安定性に寄与しうる因子であり得る。よってスロットアンテナ1146の設計は、プラズマ/処理空間（図1の125a及び/又は125b）内又はプラズマ/処理空間（図2の225a及び/又は225b）内でのプラズマの空間均一性及び安定性を制御するのに用いられて良い。
さらに図11Aと図11Bを参照すると、共鳴板1150は、プレート厚さ1151とプレート直径1152を有する誘電板を有する。たとえば共鳴板1150上のプラズマ対向面1160は平坦面1161を有して良い。平坦面1161内部には、第1凹部1155が形成されて良い。あるいはその代わりに共鳴板1150は、凸面及び/又は凹面を有する任意の幾何学形状を有して良い。
共鳴板1150内でのEMエネルギーの伝播は、所与のEMエネルギーの周波数での実効波長（λ）及び共鳴板1150での誘電率によって特徴付けられて良い。プレート厚さ1151は、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。たとえばプレート厚さ1151は、実効波長の約半分（λ/2）又は実効波長の半分よりも厚くて（>λ/2）良い。あるいはその代わりにプレート厚さ1151は、約25mmから約45mmの範囲であって良い。
第1凹部幅1157、第2凹部幅1168、開口部幅1192、及び流路幅1197は、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。それに加えて、プレート厚さ1151と第1深さ1156との間の第1差異1153は、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。たとえば第1凹部幅1157、第2凹部幅1168、開口部幅1192、及び流路幅1197は、は実効波長の約半分（λ/2）で、かつ、プレート厚さ951と第1深さ956との間の第1差異953は、実効波長の約半分（λ/2）又は実効波長の約1/4（λ/4）であって良い。プレート厚さ1151は、実効波長の約半分（λ/2）又は実効波長の半分よりも厚くて（>λ/2）良い。
あるいはその代わりに、第1凹部幅1157、第2凹部幅1168、開口部幅1192、及び流路幅1197は、約2mm〜約35mmの範囲であって良く、かつ、プレート厚さ1151と深さ（1156、1166、1196）との間の第1差異1153は約2mm〜約35mmの範囲であって良い。
第1凹部1155では、開口部1190、並びに/又はガス流路1195、丸い形状及び/若しくは面取り（つまり表面/角部の半径）が、隣接する表面間での滑らかな遷移に影響を及ぼすように利用されて良い。円筒形の凹部では、表面の放射状の物体が、凹部の円筒形側壁と底部との間の角部に設けられて良い。それに加えて、円筒形の凹部では、表面の放射状の物体が、円筒形の側壁とプラズマ対向面1160との間の角部に設けられても良い。たとえば放射状の物体は、約1mm〜約3mmの範囲であって良い。
図12Aは、本発明の実施例によるEM波放出装置の底面を表している。図12Bは、図12Aに図示されたEM波放出装置の一部の概略的断面を表している。図12Aは、典型的なEM波放出装置1232の底面を表している。スロットアンテナ1246内の複数のスロット（1248と1249）は、あたかも共鳴板1250を通してスロットアンテナ1246を見た状態で表されている。図12Aに図示されているように、複数のスロット（1248と1249）は、対をなして配置されて良い。対をなすスロットの各々は、第2スロットと直交する第1スロットを有する。しかし複数のスロット（1248と1249）の配向は任意であって良い。たとえば複数のスロット（1248と1249）の配向は、プラズマの均一性及び/又はプラズマの安定性のため、所定のパターンに従って良い。
一部の実施例では、チャネル凹部1255は、共鳴板1250内に構成されて良く、かつ、チャネル凹部1255は、スロットアンテナ1246内の第2スロット1249と実質的に位置合わせされて良い。あるいはその代わりに、チャネル凹部1255は、スロットアンテナ1246内の1つ以上の第1スロット1248と（部分的に）位置合わせされて良い。それに加えて、チャネル凹部1255は、任意の幾何学形状を有して良い。任意の幾何学形状とはたとえば、円筒形状、球形状、非球形状、長方形の形状、ピラミッド形状、又は任意の形状を含む。チャネル凹部1255は、チャネル深さ1256、第1チャネル幅1257、及び第2チャネル幅1258を有して良い。
それに加えて、図12Bに図示されているように、EM波放出装置1232は、開口部1290とガス流路1295を備えるように作製されて良い。開口部1290は、アンテナ1246の内側部分を通って共鳴板1250内のガス流路1295へ向かうガスラインを確保する固定装置を受けるように構成されて良い。
1つのガス流路しか図示されていないが、さらなるガス流路が、共鳴板1250内に作製されても良い。しかもガス流路の形状は、円筒形状の断面を有して真っ直ぐであるが、たとえば任意の断面を有する螺旋であっても良い。図12Aと図12Bに図示されたこれらの構造のうちの1つ以上は、図3〜図9に記載された実施例のいずれか1つで実装されても良い。
一部の実施例では、開口部1290は、開口部深さ1291と開口部幅1292を有して良く、かつ、ガス流路1295は、流路長さ1296と流路幅1297を有して良い。たとえば開口部1290とガス流路1295は、共鳴板1250の中心と実質的に位置合わせされて良い。あるいはその代わりに開口部1290とガス流路1295は、異なる位置合わせがなされても良い。
さらに図12Aと図12Bを参照すると、プラズマ対向面1260を備える共鳴板1250を有する典型的なEM波放出装置1232が表されている。EM波放出装置1232は、複数の第1スロット1248と複数の第2スロット1249を有するスロットアンテナ1246をさらに有する。共鳴板1250が設けられているところで、第1スロット1248と第2スロット1249は、スロットアンテナ1246の上方である第1領域から、スロットアンテナ1246の下方である第2領域までのEMエネルギーの結合を可能にする。
第1スロット1248と第2スロット1249の数、幾何学形状、サイズ、及び分布は、プラズマ生成空間（図1の125a及び/又は図2の225a）内に生成されるプラズマの空間均一性及び安定性に寄与しうる因子であり得る。よってスロットアンテナ1246の設計は、プラズマ/処理空間（図1の125a及び/又は125b）内又はプラズマ/処理空間（図2の225a及び/又は225b）内でのプラズマの空間均一性及び安定性を制御するのに用いられて良い。
さらに図12Aと図12Bを参照すると、共鳴板1250は、プレート厚さ1251とプレート直径1252を有する誘電板を有する。たとえば共鳴板1250上のプラズマ対向面1260は平坦面1261を有して良い。平坦面1261内部には、チャネル凹部1255が形成されて良い。あるいはその代わりに共鳴板1250は、凸面及び/又は凹面を有する任意の幾何学形状を有して良い。
共鳴板1250内でのEMエネルギーの伝播は、所与のEMエネルギーの周波数での実効波長（λ）及び共鳴板1250での誘電率によって特徴付けられて良い。プレート厚さ1251は、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。たとえばプレート厚さ1251は、実効波長の約半分（λ/2）又は実効波長の半分よりも厚くて（>λ/2）良い。あるいはその代わりにプレート厚さ1151は、約25mmから約45mmの範囲であって良い。
第1チャネル幅1257、第2チャネル幅1258、開口部幅1292、及びガス流路幅1297は、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。それに加えて、プレート厚さ1251と第1深さ1256との間の第1差異1253は、1/4波長の整数倍（nλ/4）（nは0よりも大きい整数）又は半波長の整数倍（mλ/2）（mは0よりも大きい整数）であって良い。たとえばチャネル幅、開口部幅1292、及びガス流路幅1297は、は実効波長の約半分（λ/2）であって良い。あるいはその代わりに、開口部幅1292、及びガス流路幅1297は、約2mm〜約15mmの範囲であって良く、かつ、プレート厚さ1251と深さ（1256、1291、1296）との間の第1差異1253は約1mm〜約35mmの範囲であって良い。
チャネル凹部1255では、開口部1290、並びに/又はガス流路1295、丸い形状及び/若しくは面取り（つまり表面/角部の半径）が、隣接する表面間での滑らかな遷移に影響を及ぼすように利用されて良い。円筒形の凹部では、表面の放射状の物体が、凹部の円筒形側壁と底部との間の角部に設けられて良い。それに加えて、円筒形の凹部では、表面の放射状の物体が、円筒形の側壁とプラズマ対向面1260との間の角部に設けられても良い。たとえば放射状の物体は、約1mm〜約3mmの範囲であって良い。
図3〜図12で与えられた実施例のいずれにも図示されていないが、1つ以上の凹部は相互接続されても良い。それに加えて、一の凹部の構成に係る1つ以上の凹部は、他の凹部の構成に係る1つ以上の凹部と相互接続されて良い。たとえば1つ以上の凹部は、溝又はチャネルによって（相互）接続されて良い。
図13A、図13B、図14A、図14B、図15A、図15B、図16A、図16B、図17A、図17B、図18A、図18B、図19A、図19B、図20A、及び図20Bに図示されたデータに関して、以下の一般化された条件が、これらの実験において用いられた。マイクロ波表面波プラズマが、ラジアルラインスロットアンテナ(RLSA)を用いることによって生成された。全プラズマチャンバ圧力は約150mTであった。プラズマの生成に用いられるマイクロ波出力は約2500Wであった。典型的なラベルであるHe/Ar/O2:100/100/600を示す。このラベルは、プラズマチャンバへ注入されたHe、Ar、及びO2ガスのガス流速をsccm単位で表したものに相当する（100sccmのHe、100sccmのAr、及び600sccmのO2）。それに加えて、これらの実験では、ガスは、プラズマチャンバへの注入前に予め混合され、かつ、そのガスは、プラズマチャンバの底部に設けられた2つの注入器から注入された。それに加えて、0.02mW/cm2が、プラズマチャンバ底部で測定されたEM放射線強度である。しかも「未調節」は、インピーダンス整合器が連続的に動いていたことを意味する。
図13Aは、本発明の実施例による典型的なプロセスデータを表している。図13Bは、図13Aに係るプロセス条件とプロセス結果の組を表している。たとえば実験が、（150mT及び2500W）で行われたとき、プロセス結果は、プラズマを調節し、かつ安定化させるのに、ヘリウムを加えることができることを示している。それに加えて、ヘリウムがAr/O2混合ガスに加えられるとき、チャンバ底部でのEM放射線は減少する。
図14Aは、本発明の実施例による典型的なちらつき抑制データを表している。図14Bは、図14Aに係るプロセス条件とプロセス結果の組を表している。たとえば実験が、（80mT及び2500W）で行われたとき、プロセス結果は、プラズマのちらつきを抑制し、かつプラズマをより対称的にするのに、ヘリウムを加えることができることを示している。
図15Aは、本発明の実施例による典型的な安定化データを表している。図15Bは、図15Aに係るプロセス条件とプロセス結果の組を表している。たとえば実験が、（20mT及び3500W）で行われたとき、プロセス結果は、低圧かつ高出力でのプラズマのちらつきを抑制するのに、ヘリウムを加えることができることを示している。
図16Aは、本発明の実施例による別の典型的な安定化データを表している。図16Bは、図16Aに係るプロセス条件とプロセス結果の組を表している。たとえば実験が、（20mT及び2000W）で行われたとき、プロセス結果は、低圧かつ中程度の出力でのプラズマのちらつきを抑制するのに、ヘリウムを加えることができることを示している。
図17Aは、本発明の実施例による別の典型的な安定化データを表している。図17Bは、図17Aに係るプロセス条件とプロセス結果の組を表している。たとえば実験が、（20mT及び1500W）で行われたとき、プロセス結果は、低圧かつ低出力でのプラズマのちらつきを抑制するのに、ヘリウムを加えることができることを示している。
図18Aは、本発明の実施例による別の典型的なちらつき抑制データを表している。図18Bは、図18Aに係るプロセス条件とプロセス結果の組を表している。たとえば実験が、（10mT及び2500W）で行われたとき、プロセス結果は、非常に低い圧かつ中程度の出力でのプラズマのちらつきを抑制するのに、ヘリウムを加えることができることを示している。
図19Aは、本発明の実施例による典型的なEM阻止データを表している。図19Bは、図19Aに係るプロセス条件とプロセス結果の組を表している。たとえば実験が、（150mT及び1000W）で行われた場合、プロセス結果は、ヘリウムがAr/O2混合ガスに加えられるとき、チャンバ底部でのEM放射線は減少することを示している。
図20Aは、本発明の実施例による別の典型的なプロセスデータを表している。図20Bは、図13Aに係るプロセス条件とプロセス結果の組を表している。
様々なGIGDSC処理の間、プラズマ源（図1の115、図2の215）は、電磁(EM)波放出装置（図3の332）、EM波放出装置（図4の432）、EM波放出装置（図5の532）、EM波放出装置（図6の632）、EM波放出装置（図7の732）、EM波放出装置（図8の832）、EM波放出装置（図9の932）、EM波放出装置（図10の1032）、EM波放出装置（図11の1132）、及び/又はEM波放出装置（図12の1232）を有して良い。それに加えて、プラズマ源（図1の115、図2の215）のプラズマ対向面（図1の116と図2の216）は、プラズマ対向面（図3の360）、プラズマ対向面（図4の460）、プラズマ対向面（図5の560）、プラズマ対向面（図6の660）、プラズマ対向面（図7の760）、プラズマ対向面（図8の860）、プラズマ対向面（図9の960）、プラズマ対向面（図10の1060）、プラズマ対向面（図11の1160）、及び/又はプラズマ対向面（図12の1260）を有して良い。さらにプラズマ対向面（図1の116と図2の216）内の凹部（図1の117と図2の217）は、凹部（図4の455及び/又は465）、凹部（図5の555及び/又は565）、凹部（図6の655及び/又は665）、凹部（図7の755及び/又は765）、凹部（図8の855及び/又は865）、凹部（図9の955及び/又は965）、凹部（図10の1055及び/又は1065）、凹部（図11の1155及び/又は1165）、及び/又は凹部（図12の1255及び/又は1265）を有して良い。
図21は、本発明の実施例によるGIGDSCプラズマ処理システムを用いてウエハを処理する方法の典型的なフローダイアグラムを表している。図21は、GIGDSCプラズマ処理サブシステム（図1の105）を用いて基板を処理する手順2100を表している。処理2100は、多数の処理工程を有して良い。一部のGIGDSC処理中では、様々なチャンバ圧力が、第1排気システム（図1の180）及び第1圧力制御システム（図1の181）を用いて設定されて良い。たとえばチャンバ圧力は約1mTorr〜約1000mTorrまで変化して良い。それに加えて、様々な基板温度が、基板温度制御システム（図1の128）及び温度制御素子（図1の129）を用いて制御されて良い。たとえば基板温度は約-10℃〜約250℃まで変化して良い。
2110では、基板（図1の121）が、GIGDSC処理中にGIGDSCプラズマを生成するように構成されたプロセスチャンバ（図1の110）内の基板ホルダ（図1の120）上に設けられて良く、かつ、GIGDSC処理の処理時間は約2秒〜約2分まで変化して良い。プラズマ源（図1の115）はプロセスチャンバ（図1の110）の上部と結合して良く、かつ、プラズマ源（図1の115）は、プロセスチャンバ（図1の110）上部壁を形成する複数の凹部（図1の117）を有するプラズマ対向面（図1の116）を有して良い。
2115では、第1の「軽いガスの」安定化プラズマは、GIGDSC処理に係る第1前処理期間中に生成されて良い。一部の実施例では、第1混合ガスが、GIGDSC処理に係る第1前処理期間中、プロセスチャンバ（図1の110）の上部及び/又は底部に供されて良く、かつ、第1混合ガスは、軽いプラズマ生成ガスと重い処理ガスを有して良い。比重分離効果は、第1前処理期間中、軽いプラズマ生成ガスを、プロセスチャンバ（図1の110）の上部であるプラズマ生成空間へ移動させることを可能にするのに用いられて良い。それに加えて、1つ以上のガス供給素子（図1の135,145,155,及び/又は165）はプロセスチャンバ（図1の110）と結合して良く、かつ、1つ以上のガス供給素子（図1の135,145,155,及び/又は165）は、第1混合ガスを供して、第1混合ガスの成分、第1混合ガスの流速、及び第1混合ガスの流れる方向を制御するのに用いられて良い。
他の実施例では、軽いプラズマ生成ガスは、GIGDSC処理に係る第1前処理期間中、プロセスチャンバ（図1の110）の上部であるプラズマ生成空間（図1の125a）へ流入して良い。たとえば、1つ以上のガス供給素子（図1の135及び/又は155）はプロセスチャンバ（図1の110）の上部と近接して結合して良く、かつ、1つ以上のガス供給素子（図1の135及び/又は155）は、第1前処理期間中、プラズマ対向面（図1の116）に近接するプラズマ生成空間（図1の125a）に、軽いプラズマ生成ガスを供するように構成されて良い。
それに加えて、プラズマ源（図1の115）は、第1前処理期間中、プラズマ対向面（図1の116）を介してプラズマ生成ガスへ第1前処理出力を供することで、第1前処理期間中にプラズマ対向面（図1の116）に近接するプラズマ生成空間内に、第1の「軽いガス」の安定化プラズマを生成するように構成されて良い。様々な実施例では、第1前処理出力は、表面波プラズマ(SWP)源、マイクロ波源、及び/又は高周波(RF)源によって供されて良く、かつ、第1前処理出力は約100ワット〜約10000ワットまで変化して良い。
2120では、第1前処理期間中、第1の「軽いガスの」安定化プラズマについての第1の「軽いガスの」安定化値が決定されて良く、かつ、第1の「軽いガスの」安定化限界と比較されて良い。第1の「軽いガスの」安定化値が、第1の「軽いガスの」安定化限界を超えたか否かを判断するために、第1照会が実行されて良い。第1の「軽いガスの」安定化値が、第1の「軽いガスの」安定化限界を超えるとき、処理2100は、図21に表されているように、2125へ分岐して続けられて良い。第1の「軽いガスの」安定化値が、第1の「軽いガスの」安定化限界を超えないとき、処理2100は、図21に表されているように、2130へ分岐して続けられて良い。プロセスチャンバと結合する1つ以上のプロセスセンサは、第1の「軽いガスの」安定化値を決定するのに用いられて良い。プラズマから放出される光強度の強度と断続性(intermittency)を評価するのに用いられて良い。たとえば不安定なプラズマは、断続的な光信号を生成すると考えられる。
2125では、少なくとも1つの補正行為が、「軽いガスの」安定化値を改善するために実行されて良い。たとえば第1混合ガスの成分、第1混合ガスの流速、第1混合ガスの流れる方向、軽いガスの種類数、軽いガスの流速、軽いガスの流れる方向、チャンバ圧力、チャンバ温度、前処理出力、及び/又は基板温度は、補正行為中に更新されて良い。
2130では、第2の「軽いガスの」安定化プラズマが、GIGDSC処理に係る第1前処理期間中に生成されて良い。一部の実施例では、第1混合ガスが、第2前処理期間中、プロセスチャンバ（図1の110）の上部及び/又は底部に供されて良く、かつ、比重分離効果が、第2前処理期間中、軽いプラズマ生成ガスを、プロセスチャンバ（図1の110）の上部であるプラズマ生成空間（図1の125a）へ移動（拡散）させることを可能にするのに用いられて良い。
他の実施例では、軽いプラズマ生成ガスは、GIGDSC処理に係る第2前処理期間中、プロセスチャンバ（図1の110）の上部に位置する第1プラズマ生成空間（図1の125a）へ流入及び拡散し続けて良い。たとえば軽いプラズマ生成ガスは、第2前処理期間中、プロセスチャンバ（図1の110）の上部であるプラズマ対向面（図1の116）内の少なくとも1つの凹部（図1の117）へ拡散して良い。
それに加えて、プラズマ源（図1の115）は、第2前処理期間中、プラズマ対向面（図1の116）を介して、プラズマ対向面（図1の116）に近接する軽いプラズマ生成ガスへ第2前処理出力を供することで、第2前処理期間中にプラズマ対向面（図1の116）に近接するプラズマ生成空間内に第2の「軽いガスの」安定化プラズマを生成するように構成されて良い。他の実施例では、第2前処理出力は第2前処理期間中に供されなくて良い。たとえばこれらのGIGDSCプラズマ処理についての第2前処理期間は約1ミリ秒〜約10秒まで変化して良い。様々な実施例では、第2前処理出力は、表面波プラズマ(SWP)源、マイクロ波源、及び/又は高周波(RF)源によって供されて良く、かつ、第1前処理出力は約100ワット〜約10000ワットまで変化して良い。
2135では、最初の「重いプロセスガス」の前処理プラズマが、GIGDSC処理に係る第2前処理期間中に生成されて良い。一部の実施例では、第2混合ガスが、第2前処理期間中、プロセスチャンバ（図1の110）の上部及び/又は下部に供されて良く、かつ、第2混合ガスは、第2の軽いプラズマ生成ガスと重いプロセスガスを有して良い。たとえば比重分離効果は、第2前処理期間中、重いプラズマ生成ガスを、プロセスチャンバ（図1の110）の底部であるプラズマ処理空間（図1の125b）へ移動（拡散）させることを可能にするのに用いられて良い。
他の実施例では、重いプロセスガスは、GIGDSC処理に係る第2前処理期間中、プロセスチャンバ（図1の110）の底部であるプラズマ処理空間（図1の125b）の少なくとも一部へ流入及び/又は拡散して良い。たとえば、1つ以上のガス供給素子（図1の145及び/又は165）はプロセスチャンバ（図1の110）の上部と近接して結合して良く、かつ、1つ以上のガス供給素子（図1の145及び/又は165）は、第2前処理期間中、プラズマ処理空間（図1の125b）の少なくとも一部に、重いプロセスガスを供するように構成されて良い。
それに加えて、プラズマ源（図1の115）は、第2前処理期間中、重いプロセスガスが、プラズマ処理空間（図1の125b）へ流入及び/又は拡散する際に、その重いプロセスガスにさらなる前処理出力を供することで、第2前処理期間中に基板（図1の121）に近接するプラズマ処理空間（図1の125b）内に最初の「重いガスの」前処理プラズマを生成するように構成されて良い。他の実施例では、第2前処理出力は第2前処理期間中に供されなくても良い。様々な実施例では、さらなる前処理出力は、表面波プラズマ(SWP)源、マイクロ波源、及び/又は高周波(RF)源によって供されて良く、かつ、第1前処理出力は約100ワット〜約10000ワットまで変化して良い。
2140では、第2前処理期間中、第1の「重いプロセスガスの」前処理プラズマについての最初の「重いプロセスガスの」安定化値が決定されて良く、かつ、最初の「重いプロセスガスの」限界と比較されて良い。最初の「重いプロセスガスの」安定化値が、最初の「重いプロセスガスの」安定化限界を超えたか否かを判断するために、第2照会が実行されて良い。最初の「重いプロセスガスの」安定化値が、最初の「重いプロセスガスの」安定化限界を超えるとき、処理2100は、図21に表されているように、2145へ分岐して続けられて良い。最初の「重いプロセスガスの」安定化値が、第1の「重いプロセスガスの」安定化限界を超えないとき、処理2100は、図21に表されているように、2150へ分岐して続けられて良い。1つ以上のプロセスセンサは、第1の「重いプロセスガスの」安定化値を決定するのに用いられて良い。プラズマから放出される光強度の強度と断続性(intermittency)を評価するのに用いられて良い。たとえば不安定なプラズマは、断続的な光信号を生成すると考えられる。
他のGIGDSC処理では、第2前処理期間中、第2の「軽いガスの」安定化プラズマについての第2の「軽いガスの」安定化値が決定されて良く、かつ、第2の「軽いガスの」安定化限界と比較されて良い。第2の「軽いガスの」安定化値が、第2の「軽いガスの」安定化限界を超えたか否かを判断するために、さらなる照会が実行されて良い。第2の「軽いガスの」安定化値が、第2の「軽いガスの」安定化限界を超えるとき、処理2100は、図21に表されているように、2145へ分岐して続けられて良い。第2の「軽いガスの」安定化値が、第2の「軽いガスの」安定化限界を超えないとき、処理2100は、図21に表されているように、2150へ分岐して続けられて良い。1つ以上のプロセスセンサは、第2の「軽いガスの」安定化値を決定するのに用いられて良い。プラズマから放出される光強度の強度と断続性(intermittency)を評価するのに用いられて良い。たとえば不安定なプラズマは、断続的な光信号を生成すると考えられる。
2145では、少なくとも1つの補正行為が、第2処理期間中、最初の「重いプロセスガスの」安定化値及び/又は第2の「軽いガスの」安定化値を改善するために実行されて良い。たとえば第1混合ガスの成分、第1混合ガスの流速、第1混合ガスの流れる方向、「重いプロセスガス」の種類数、「重いプロセスガス」の流速、「重いプロセスガス」の流れる方向、軽いガスの種類数、軽いガスの流れる方向、チャンバ圧力、チャンバ温度、第1及び/若しくは第2の前処理出力、並びに/又は基板温度は、補正行為中に更新されて良い。
2150では、新たな「軽いガスの」安定化プラズマと新たな重いガスの処理プラズマが、GIGDSC処理に係る処理期間中に生成されて良い。
一部の実施例では、新たな混合ガスが、処理期間中、プロセスチャンバ（図1の110）の上部及び/又は底部に供されて良く、かつ、新たな混合ガスは新たな軽いプラズマ生成ガスと新たな重いプロセスガスを有して良い。たとえば比重分離効果が、処理期間中、新たな軽いプラズマ生成ガスを、プロセスチャンバ（図1の110）の上部であるプラズマ生成空間（図1の125a）へ移動（拡散）させることを可能にするのに用いられて良い。それに加えて、比重分離効果が、処理期間中、新たな重いプロセスガスを、プロセスチャンバ（図1の110）の底部であるプラズマ処理空間（図1の125b）へ移動（拡散）させることを可能にするのに用いられて良い。
他の実施例では、処理期間中、新たな軽いプラズマ生成ガスは、プロセスチャンバ（図1の110）の上部に供されて良く、かつ、新たな重いプロセスガスは、プロセスチャンバ（図1の110）の底部に供されて良い。たとえば比重分離効果が、処理期間中、新たな軽いプラズマ生成ガスを、プロセスチャンバ（図1の110）の上部であるプラズマ生成空間（図1の125a）（付近）へ移動させることを可能にするのに用いられて良い。それに加えて、比重分離効果が、処理期間中、新たな重いプロセスガスを、プロセスチャンバ（図1の110）の底部であるプラズマ処理空間（図1の125b（付近））へ移動させることを可能にするのに用いられて良い。
一部の実施例では、新たな軽いプラズマ生成ガスがプラズマ生成空間へ流入する際に、第1処理出力が前記新たな軽いプラズマ生成ガスに付与されることで、実行中のGIGDSC処理に係る処理期間中、プラズマ生成空間（図1の125a）内に新たな軽いガスの安定化プラズマが生成されて良い。様々な実施例では、第1処理出力は、表面波プラズマ(SWP)源、マイクロ波源、及び/又は高周波(RF)源によって供されて良く、かつ、第1処理出力は約100ワット〜約10000ワットまで変化して良い。たとえば第1処理出力は、処理期間中、少なくとも1つの凹部（図1の117）及び/又はプラズマ生成空間（図1の125a）内に新たな軽いガスの安定化プラズマを生成ように、プラズマ対向面（図1の116）を介して付与されて良い。それに加えて、処理期間中、高エネルギー電子及び/又はイオンが生成され、かつ、プラズマ生成空間（図1の125a）からプラズマ処理空間（図1の125b）へ移送されて良い。
新たな重いプラズマプロセスガスは、処理期間中、プロセスチャンバ（図1の110）内のプラズマ処理空間（図1の125b）の少なくとも一部へ流入して良い。
たとえば、1つ以上のガス供給素子（図1の145及び/又は165）はプロセスチャンバ（図1の110）の底部と近接して結合して良く、かつ、1つ以上のガス供給素子（図1の145及び/又は165）は、実行中のGIGDSC処理に係る処理期間中、プラズマ処理空間（図1の125b）の少なくとも一部に、重いプラズマプロセスガスを供するように構成されて良い。
たとえば新たな重いガスの処理プラズマは、付与されたマイクロ波出力及び/又はプラズマ生成空間（図1の125a）内に生成された高エネルギー電子、及び処理期間中の重いプロセスガスを用いることによって、プラズマ処理空間（図1の125b）の少なくとも一部内に生成されて良い。
それに加えて、プラズマ源（図1の115）は、処理期間中、重いプロセスガスが、プラズマ処理空間（図1の125b）へ流入及び/又は拡散する際に、その重いプロセスガスにさらなる前処理出力を供することで、第2前処理期間中に基板（図1の121）に近接するプラズマ処理空間（図1の125b）内に新たな重いガスの処理プラズマを生成するように構成されて良い。様々な実施例では、さらなる前処理出力は、表面波プラズマ(SWP)源、マイクロ波源、及び/又は高周波(RF)源によって供されて良く、かつ、第1前処理出力は約100ワット〜約10000ワットまで変化して良い。
2155では、新たな軽いガスの安定化プラズマについての新たな「軽いガス」の安定化値が、処理期間中に決定され、かつ新たな「軽いガスの」安定化限界と比較されて良い。新たな「軽いガスの」安定化値が、新たな「軽いガスの」安定化限界を超えたか否かを判断するために、新たな照会が実行されて良い。新たな「軽いガスの」安定化値が、新たな「軽いガスの」安定化限界を超えるとき、処理2100は、図21に表されているように、2160へ分岐して続けられて良い。新たな「軽いガスの」安定化値が、新たな「軽いガスの」安定化限界を超えないとき、処理2100は、図21に表されているように、2165へ分岐して続けられて良い。プロセスチャンバと結合する1つ以上のプロセスセンサは、新たな「軽いガスの」安定化値を決定するのに用いられて良い。プラズマから放出される光強度の強度と断続性(intermittency)を評価するのに用いられて良い。たとえば不安定なプラズマは、断続的な光信号を生成すると考えられる。
それに加えて、重いガスの処理プラズマについての新たな「重いプロセスガス」の安定化値が、処理期間中に決定され、かつ新たな「重いプロセスガスの」限界と比較されて良い。処理期間中、新たな「重いプロセスガスの」安定化値が、新たな「重いプロセスガスの」安定化限界を超えたか否かを判断するために、さらに新たな照会が実行されて良い。新たな「重いプロセスガスの」安定化値が、新たな「重いプロセスガスの」安定化限界を超えるとき、処理2100は、図21に表されているように、2160へ分岐して続けられて良い。新たな「重いプロセスガスの」安定化値が、新たな「重いプロセスガスの」安定化限界を超えないとき、処理2100は、図21に表されているように、2165へ分岐して続けられて良い。プロセスチャンバと結合する1つ以上のプロセスセンサは、新たな「重いプロセスガスの」安定化値を決定するのに用いられて良い。プラズマから放出される光強度の強度と断続性(intermittency)を評価するのに用いられて良い。たとえば不安定なプラズマは、断続的な光信号を生成すると考えられる。
2160では、少なくとも1つの新たな補正行為が、新たな「重いプロセスガスの」安定化値及び/又は新たな「軽いガスの」安定化値を改善するために実行されて良い。たとえば新たな混合ガスの成分、新たな混合ガスの流速、新たな混合ガスの流れる方向、新たな「重いプロセスガス」の種類数、新たな「重いプロセスガス」の流速、新たな「重いプロセスガス」の流れる方向、新たな軽いガスの種類数、新たな軽いガスの流れる方向、チャンバ圧力、チャンバ温度、処理出力、さらなる処理出力、及び/又は基板温度は、補正行為中に更新されて良い。
2165では、基板（図1の121）が、重いガスの処理プラズマを用いることによって処理期間中に処理されて良い。
図22は、本発明の実施例によるGIGDSCプラズマ処理システムを用いてウエハを処理する方法の典型的なフローダイアグラムを表している。図22は、第2のGIGDSCプラズマ処理サブシステム（図2の205）を用いて基板を処理する手順2200を表している。処理2200は、多数の処理工程を有して良い。一部のGIGDSC処理中では、様々なチャンバ圧力が、第2排気システム（図2の280）及び第2圧力制御システム（図2の281）を用いて設定されて良い。たとえばチャンバ圧力は約1mTorr〜約1000mTorrまで変化して良い。それに加えて、様々な基板温度が、基板温度制御システム（図2の228）及び温度制御素子（図2の229）を用いて制御されて良い。たとえば基板温度は約-10℃〜約250℃まで変化して良い。
2210では、第2基板（図2の220）が、第2のGIGDSC処理(2200)中に第2のGIGDSCプラズマを生成するように構成されたプロセスチャンバ（図2の210）上部に存在する第2基板ホルダ（図2の220）上に設けられて良く、かつ、第2のGIGDSC処理の処理時間は約2秒〜約2分まで変化して良い。第2プラズマ源（図2の215）は第2プロセスチャンバ（図2の210）の底部と結合して良く、かつ、第2プラズマ源（図2の215）は、第2プロセスチャンバ（図2の210）上部壁を形成する複数の凹部（図2の217）を有するプラズマ対向面（図2の216）を有して良い。
2215では、第1の「重いガスの」安定化プラズマは、第2のGIGDSC処理(2200)に係る第1前処理期間中に生成されて良い。一部の実施例では、第1混合ガスが、GIGDSC処理に係る第1前処理期間中、プロセスチャンバ（図2の210）の上部及び/又は底部に供されて良く、かつ、第1混合ガスは、重いプラズマ生成ガスと軽い処理ガスを有して良い。比重分離効果は、第1前処理期間中、重いプラズマ生成ガスを、プロセスチャンバ（図2の210）の底部であるプラズマ生成空間（図2の225a）へ移動させることを可能にするのに用いられて良い。それに加えて、1つ以上のガス供給素子（図2の235,245,255,及び/又は265）はプロセスチャンバ（図2の210）と結合して良く、かつ、1つ以上のガス供給素子（図2の235,245,255,及び/又は265）は、第1混合ガスを供して、第1混合ガスの成分、第1混合ガスの流速、及び第1混合ガスの流れる方向を制御するのに用いられて良い。
他の実施例では、重いプラズマ安定化ガスは、第2のGIGDSC処理に係る第1前処理期間中、プロセスチャンバ（図2の210）の底部であるプラズマ生成空間（図2の225a）へ流入して良い。たとえば、1つ以上のガス供給素子（図2の235及び/又は255）はプロセスチャンバ（図2の210）の底部と近接して結合して良く、かつ、1つ以上のガス供給素子（図2の235及び/又は255）は、第1前処理期間中、プラズマ対向面（図2の216）に近接するプラズマ生成空間（図2の225a）に、軽いプラズマ生成ガスを供するように構成されて良い。
一部の実施例では、プラズマ源（図2の215）は、第1前処理期間中、プラズマ対向面（図2の216）を介してプラズマ生成ガスへ第1前処理出力を供することで、第1前処理期間中にプラズマ対向面（図2の216）に近接するプラズマ生成空間内に、第1の「重いガス」の安定化プラズマを生成するように構成されて良い。様々な実施例では、第1前処理出力は、表面波プラズマ(SWP)源、マイクロ波源、及び/又は高周波(RF)源によって供されて良く、かつ、第1前処理出力は約100ワット〜約10000ワットまで変化して良い。
2220では、第1前処理期間中、第1の「重いガスの」安定化プラズマについての第1の「重いガスの」安定化値が決定されて良く、かつ、第1の「重いガスの」安定化限界と比較されて良い。第1の「重いガスの」安定化値が、第1の「重いガスの」安定化限界を超えたか否かを判断するために、第1照会が実行されて良い。第1の「重いガスの」安定化値が、第1の「重いガスの」安定化限界を超えるとき、処理2200は、図22に表されているように、2225へ分岐して続けられて良い。第1の「重いガスの」安定化値が、第1の「重いガスの」安定化限界を超えないとき、処理2200は、図22に表されているように、2230へ分岐して続けられて良い。プロセスチャンバと結合する1つ以上のプロセスセンサは、第1の「重いガスの」安定化値を決定するのに用いられて良い。プラズマから放出される光強度の強度と断続性(intermittency)を評価するのに用いられて良い。たとえば不安定なプラズマは、断続的な光信号を生成すると考えられる。
2225では、少なくとも1つの補正行為が、第1の「重いガスの」安定化値を改善するために実行されて良い。たとえば第1混合ガスの成分、第1混合ガスの流速、第1混合ガスの流れる方向、軽いガスの種類数、軽いガスの流速、軽いガスの流れる方向、チャンバ圧力、チャンバ温度、前処理出力、及び/又は基板温度は、補正行為中に更新されて良い。
2230では、第2の「重いガスの」前処理プラズマが、第2のGIGDSC処理(2200)に係る第2前処理期間中に生成されて良い。一部の実施例では、第2混合ガスが、第2前処理期間中、プロセスチャンバ（図2の210）の上部及び/又は底部に供されて良く、かつ、比重分離効果が、第2前処理期間中、重いプラズマ生成ガスを、プロセスチャンバ（図2の210）の底部であるプラズマ生成空間（図2の225a）へ移動（拡散）させることを可能にするのに用いられて良い。それに加えて、1つ以上のガス供給素子（図2の235,245,255,及び/又は265）はプロセスチャンバ（図2の210）と結合して良く、かつ、1つ以上のガス供給素子（図2の235,245,255,及び/又は265）は、第2混合ガスを供して、第2混合ガスの成分、第2混合ガスの流速、及び第2混合ガスの流れる方向を制御するのに用いられて良い。
他の実施例では、重いプラズマ生成ガスは、GIGDSC処理に係る第2前処理期間中、プロセスチャンバ（図2の210）の上部に位置するプラズマ生成空間（図2の225a）へ流入及び拡散し続けて良い。
一部の例では、重いプラズマ生成ガスは、第2前処理期間中、プロセスチャンバ（図2の210）の上部であるプラズマ対向面（図2の216）内の少なくとも1つの凹部（図2の217）へ拡散して良い。それに加えて、プラズマ源（図2の215）は、第2前処理期間中、プラズマ対向面（図2の216）を介して、プラズマ対向面（図2の216）に近接する重いプラズマ生成ガスへ第2前処理出力を供することで、第2前処理期間中にプラズマ対向面（図2の216）に近接するプラズマ生成空間内に第2の「重いガスの」前処理プラズマを生成するように構成されて良い。他の実施例では、第2前処理出力は第2前処理期間中に供されなくて良い。たとえばGIGDSCプラズマ処理についての第2前処理期間は約1ミリ秒〜約10秒まで変化して良い。様々な実施例では、第2前処理出力は、表面波プラズマ(SWP)源、マイクロ波源、及び/又は高周波(RF)源によって供されて良く、かつ、第1前処理出力は約100ワット〜約10000ワットまで変化して良い。
2235では、最初の「軽いプロセスガス」の前処理プラズマが、GIGDSC処理(2200)に係る第2前処理期間中に生成されて良い。一部の実施例では、軽いプロセスガスは、第2のGIGDSC処理に係る第2前処理期間中、プロセスチャンバ（図2の210）の上部であるプラズマ処理空間（図2の225b）の少なくとも一部へ流入及び/又は拡散して良い。たとえば、1つ以上のさらなるガス供給素子（図2の245及び/又は265）はプロセスチャンバ（図2の210）の上部と近接して結合して良く、かつ、1つ以上のさらなるガス供給素子（図2の245及び/又は265）は、第2前処理期間中、プラズマ処理空間（図2の225b）の少なくとも一部に、軽いプロセスガスを供するように構成されて良い。
それに加えて、プラズマ源（図2の215）は、第2前処理期間中、重いプロセスガスが、プラズマ処理空間（図2の225b）へ流入及び/又は拡散する際に、その重いプロセスガスにさらなる前処理出力を供することで、第2前処理期間中に基板（図2の221）に近接するプラズマ処理空間（図2の225b）内に最初の「軽いガスの」前処理プラズマを生成するように構成されて良い。他の実施例では、第2前処理出力は第2前処理期間中に供されなくても良い。様々な実施例では、さらなる前処理出力は、表面波プラズマ(SWP)源、マイクロ波源、及び/又は高周波(RF)源によって供されて良く、かつ、第1前処理出力は約100ワット〜約10000ワットまで変化して良い。
2240では、第2前処理期間中、最初の「軽いプロセスガスの」前処理プラズマについての最初の「軽いプロセスガスの」安定化値が決定されて良く、かつ、最初の「軽いプロセスガスの」限界と比較されて良い。第2前処理期間中、最初の「軽いプロセスガスの」安定化値が、最初の「軽いプロセスガスの」安定化限界を超えたか否かを判断するために、第2照会が実行されて良い。最初の「軽いプロセスガスの」安定化値が、最初の「軽いプロセスガスの」安定化限界を超えるとき、処理2200は、図22に表されているように、2245へ分岐して続けられて良い。最初の「軽いプロセスガスの」安定化値が、第1の「軽いプロセスガスの」安定化限界を超えないとき、処理2200は、図22に表されているように、2250へ分岐して続けられて良い。たとえば1つ以上のプロセスセンサは、第1の「軽いプロセスガスの」安定化値を決定するのに用いられて良い。
他のGIGDSC処理では、第2前処理期間中、第2の「重いガスの」安定化プラズマについての第2の「重いガスの」安定化値が決定されて良く、かつ、第2の「重いガスの」安定化限界と比較されて良い。第2の「重いガスの」安定化値が、第2の「重いガスの」安定化限界を超えたか否かを判断するために、さらなる照会が実行されて良い。第2の「重いガスの」安定化値が、第2の「重いガスの」安定化限界を超えるとき、処理2200は、図22に表されているように、2245へ分岐して続けられて良い。第2の「重いガスの」安定化値が、第2の「重いガスの」安定化限界を超えないとき、処理2200は、図22に表されているように、2250へ分岐して続けられて良い。プロセスチャンバと結合する1つ以上のプロセスセンサは、第2の「重いガスの」安定化値を決定するのに用いられて良い。
2245では、少なくとも1つの補正行為が、第2処理期間中、第1の「重いプロセスガスの」安定化値及び/又は第2の「重いガスの」安定化値を改善するために実行されて良い。たとえば第1混合ガスの成分、第1混合ガスの流速、第1混合ガスの流れる方向、「重いプロセスガス」の種類数、「重いプロセスガス」の流速、「重いプロセスガス」の流れる方向、軽いガスの種類数、軽いガスの流れる方向、チャンバ圧力、チャンバ温度、第1及び/若しくは第2の前処理出力、並びに/又は基板温度は、補正行為中に更新されて良い。
2250では、新たな「重いガスの」安定化プラズマと新たな重いガスの処理プラズマが、GIGDSC処理に係る処理期間中に生成されて良い。
一部の実施例では、新たな混合ガスが、処理期間中、プロセスチャンバ（図2の210）の上部及び/又は底部に供されて良く、かつ、新たな混合ガスは新たな重いプラズマ生成ガスと新たな軽いプロセスガスを有して良い。たとえば比重分離効果が、処理期間中、新たな重いプラズマ生成ガスを、プロセスチャンバ（図2の210）の底部であるプラズマ生成空間（図2の225a）へ移動（拡散）させることを可能にするのに用いられて良い。それに加えて、比重分離効果が、処理期間中、新たな重いプロセスガスを、プロセスチャンバ（図2の210）の上部であるプラズマ処理空間（図2の225b）へ移動（拡散）させることを可能にするのに用いられて良い。それに加えて、1つ以上のガス供給素子（図2の235,245,255,及び/又は265）はプロセスチャンバ（図2の210）と結合して良く、かつ、1つ以上のガス供給素子（図2の235,245,255,及び/又は265）は、新たな混合ガスを供して、新たな混合ガスの成分、新たな混合ガスの流速、及び新たな混合ガスの流れる方向を制御するのに用いられて良い。
他の実施例では、処理期間中、重いプラズマ生成ガスは、プロセスチャンバ（図2の210）の底部に供されて良く、かつ、軽いプロセスガスは、プロセスチャンバ（図2の210）の上部に供されて良い。たとえば比重分離効果が、処理期間中、重いプラズマ生成ガスを、プロセスチャンバ（図2の210）の底部であるプラズマ生成空間（図2の225a）（付近）へ移動させることを可能にするのに用いられて良い。それに加えて、比重分離効果が、処理期間中、軽いプロセスガスを、プロセスチャンバ（図2の210）の上部であるプラズマ処理空間（図2の225b）（付近）へ移動させることを可能にするのに用いられて良い。
2250では、新たな軽いガスの処理プラズマは、付与されたマイクロ波出力及び/又はプラズマ生成空間（図2の225a）内に生成された高エネルギー電子、及び処理期間中の重いプロセスガスを用いることによって、プラズマ処理空間（図2の225b）の少なくとも一部内に生成されて良い。
一部の実施例では、重いプラズマ生成ガスがプラズマ生成空間（図2の225a）へ流入する際に、第1処理出力が前記重いプラズマ生成ガスに付与されることで、実行中のGIGDSC処理に係る処理期間中、プラズマ生成空間（図2の225a）内に新たな重いガスの安定化プラズマが生成されて良い。様々な実施例では、第1処理出力は、表面波プラズマ(SWP)源、マイクロ波源、及び/又は高周波(RF)源によって供されて良く、かつ、第1処理出力は約100ワット〜約10000ワットまで変化して良い。たとえば第1処理出力は、処理期間中、少なくとも1つの凹部（図2の217）及び/又はプラズマ生成空間（図2の225a）内に新たな軽いガスの安定化プラズマを生成ように、プラズマ対向面（図2の216）を介して付与されて良い。それに加えて、処理期間中、高エネルギー電子及び/又はイオンが生成され、かつ、プラズマ生成空間（図2の225a）からプラズマ処理空間（図2の225b）へ移送されて良い。
軽いプラズマプロセスガスは、処理期間中、プロセスチャンバ（図2の210）内のプラズマ処理空間（図2の225b）の少なくとも一部へ流入して良い。たとえば、1つ以上のさらなるガス供給素子（図2の245及び/又は265）はプロセスチャンバ（図2の210）の上部と近接して結合して良く、かつ、1つ以上のさらなるガス供給素子（図2の245及び/又は265）は、実行中のGIGDSC処理に係る処理期間中、プラズマ処理空間（図2の225b）の少なくとも一部に、重いプラズマプロセスガスを供するように構成されて良い。
たとえば新たな重いガスの処理プラズマは、付与されたマイクロ波出力及び/又はプラズマ生成空間（図2の225a）内に生成された高エネルギー電子、及び処理期間中の重いプロセスガスを用いることによって、プラズマ処理空間（図2の225b）の少なくとも一部内に生成されて良い。それに加えて、プラズマ源（図2の215）は、処理期間中、重いプロセスガスが、プラズマ処理空間（図2の225b）へ流入及び/又は拡散する際に、その重いプロセスガスにさらなる処理出力を供することで、第2前処理期間中に基板（図2の221）に近接するプラズマ処理空間（図2の225b）内に新たな重いガスの処理プラズマを生成するように構成されて良い。様々な実施例では、さらなる処理出力は、表面波プラズマ(SWP)源、マイクロ波源、及び/又は高周波(RF)源によって供されて良く、かつ、さらなる処理出力は約100ワット〜約10000ワットまで変化して良い。
2255では、新たな重いガスの安定化プラズマについての新たな「重いガス」の安定化値が、処理期間中に決定され、かつ新たな「重いガスの」安定化限界と比較されて良い。新たな「重いガスの」安定化値が、新たな「重いガスの」安定化限界を超えたか否かを判断するために、新たな照会が実行されて良い。新たな「重いガスの」安定化値が、新たな「重いガスの」安定化限界を超えるとき、処理2200は、図22に表されているように、2260へ分岐して続けられて良い。新たな「重いガスの」安定化値が、新たな「重いガスの」安定化限界を超えないとき、処理2200は、図22に表されているように、2265へ分岐して続けられて良い。プロセスチャンバと結合する1つ以上のプロセスセンサは、新たな「重いガスの」安定化値を決定するのに用いられて良い。
それに加えて、軽いガスの処理プラズマについての新たな「軽いプロセスガス」の安定化値が、処理期間中に決定され、かつ新たな「軽いプロセスガスの」限界と比較されて良い。処理期間中、新たな「軽いプロセスガスの」安定化値が、新たな「軽いプロセスガスの」安定化限界を超えたか否かを判断するために、さらに新たな照会が実行されて良い。新たな「軽いプロセスガスの」安定化値が、新たな「軽いプロセスガスの」安定化限界を超えるとき、処理2200は、図22に表されているように、2260へ分岐して続けられて良い。新たな「軽いプロセスガスの」安定化値が、新たな「軽いプロセスガスの」安定化限界を超えないとき、処理2200は、図22に表されているように、2265へ分岐して続けられて良い。プロセスチャンバと結合する1つ以上のプロセスセンサは、新たな「軽いプロセスガスの」安定化値を決定するのに用いられて良い。
2260では、少なくとも1つの新たな補正行為が、新たな「軽いプロセスガスの」安定化値及び/又は新たな「重いガスの」安定化値を改善するために実行されて良い。たとえば新たな混合ガスの成分、新たな混合ガスの流速、新たな混合ガスの流れる方向、新たな「軽いプロセスガス」の種類数、新たな「軽いプロセスガス」の流速、新たな「軽いプロセスガス」の流れる方向、新たな重いガスの種類数、新たな重いガスの流速、新たな重いガスの流れる方向、チャンバ圧力、チャンバ温度、前処理出力、及び/又は基板温度は、補正行為中に更新されて良い。
2265では、基板（図2の221）が、軽いガスの処理プラズマを用いることによって処理期間中に処理されて良い。
図23は、本発明の実施例によるGIGDSCプラズマ処理システムを用いてウエハを処理する方法の典型的なフローダイアグラムを表している。図23は、GIGDSCプラズマ処理サブシステム（図1の105）を用いて基板を処理する手順2300を表している。処理2300は、多数の処理工程を有して良い。一部のGIGDSC処理中では、様々なチャンバ圧力が、第1排気システム（図1の180）及び第1圧力制御システム（図1の181）を用いて設定されて良い。たとえばチャンバ圧力は約1mTorr〜約1Torrまで変化して良い。それに加えて、様々な基板温度が、基板温度制御システム（図1の128）及び温度制御素子（図1の129）を用いて制御されて良い。たとえば基板温度は約-10℃〜約250℃まで変化して良い。
2310では、基板（図1の121）が、GIGDSC処理(2300)中にGIGDSCプラズマを生成するように構成されたプロセスチャンバ（図1の110）内の基板ホルダ（図1の120）上に設けられて良く、かつ、GIGDSC処理の処理時間は約2秒〜約2分まで変化して良い。プラズマ源（図1の115）はプロセスチャンバ（図1の110）の上部と結合して良く、かつ、プラズマ源（図1の115）は、プロセスチャンバ（図1の110）上部壁を形成する複数の凹部（図1の117）を有するプラズマ対向面（図1の116）を有して良い。
2315では、最初の「軽いガスの」安定化プラズマ及び最初の「重いガスの」前処理プラズマは、GIGDSC処理に係る第1前処理期間中に生成されて良い。一部の実施例では、第1混合ガスが、GIGDSC処理に係る第1前処理期間中、プロセスチャンバ（図1の110）の上部及び/又は底部に供されて良く、かつ、第1混合ガスは、軽いプラズマ生成ガスと重い処理ガスを有して良い。比重分離効果は、第1前処理期間中、軽いプラズマ生成ガスを、プロセスチャンバ（図1の110）の上部であるプラズマ生成空間へ移動（拡散）させることを可能にするのに用いられて良い。それに加えて、1つ以上のガス供給素子（図1の135,145,155,及び/又は165）はプロセスチャンバ（図1の110）と結合して良く、かつ、1つ以上のガス供給素子（図1の135,145,155,及び/又は165）は、第1混合ガスを供して、第1混合ガスの成分、第1混合ガスの流速、及び第1混合ガスの流れる方向を制御するのに用いられて良い。
他の実施例では、GIGDSC処理に係る第1前処理期間中、1種類以上の軽いプラズマ生成ガスは、プロセスチャンバ（図1の110）の上部であるプラズマ生成空間（図1の125a）へ流入及び/又は拡散して良く、かつ、1種類以上の重いプロセスガスは、プロセスチャンバ（図1の110）の底部であるプラズマ生成空間（図1の125b）へ流入及び/又は拡散して良い。たとえば、1つ以上のガス供給素子（図1の135及び/又は155）はプロセスチャンバ（図1の110）の上部と近接して結合して良く、かつ、1つ以上のガス供給素子（図1の135及び/又は155）は、第1前処理期間中、プラズマ対向面（図1の116）に近接するプラズマ生成空間（図1の125a）に、軽いプラズマ生成ガスを供するように構成されて良い。1つ以上のさらなるガス供給素子（図1の145及び/又は165）はプロセスチャンバ（図1の110）の底部と近接して結合して良く、かつ、1つ以上のガス供給素子（図1の145及び/又は165）は、第1前処理期間中、基板表面（図1の121）に近接するプラズマ生成空間（図1の125b）に、軽いプラズマ重い生成ガスを供するように構成されて良い。
一部のGIGDSC処理中、プラズマ源（図1の115）は、第1前処理期間中、プラズマ対向面（図1の116）を介してプラズマ生成ガスへ第1前処理出力を供することで、第1前処理期間中にプラズマ対向面（図1の116）に近接するプラズマ生成空間内に、最初の「軽いガス」の安定化プラズマを生成するように構成されて良い。様々な実施例では、第1前処理出力は、表面波プラズマ(SWP)源、マイクロ波源、及び/又は高周波(RF)源によって供されて良く、かつ、第1前処理出力は約100ワット〜約10000ワットまで変化して良い。
それに加えて、プラズマ源（図1の115）は、第1前処理期間中、重いプロセスガスがプラズマ生成空間（図1の125a）へ流入及び/又は拡散する際に、その重いプロセスガスへさらなる前処理出力を供することで、第1前処理期間中に基板表面（図1の121）に近接するプラズマ処理空間内に、最初の「重いガス」の前処理プラズマを生成するように構成されて良い。他の実施例では、さらなる前処理出力は第1前処理期間中に供されなくて良い。様々な実施例では、さらなる前処理出力は、表面波プラズマ(SWP)源、マイクロ波源、及び/又は高周波(RF)源によって供されて良く、かつ、第1前処理出力は約100ワット〜約10000ワットまで変化して良い。
2320では、第1前処理期間中、最初の「軽いガスの」安定化プラズマについての初期の「軽いガスの」安定化値が決定されて良く、かつ、最初の「軽いガスの」安定化限界と比較されて良い。最初の「軽いガスの」安定化値が、最初の「軽いガスの」安定化限界を超えたか否かを判断するために、第1照会が実行されて良い。最初の「軽いガスの」安定化値が、最初の「軽いガスの」安定化限界を超えるとき、処理2300は、図23に表されているように、2325へ分岐して続けられて良い。最初の「軽いガスの」安定化値が、最初の「軽いガスの」安定化限界を超えないとき、処理2300は、図21に表されているように、2330へ分岐して続けられて良い。プロセスチャンバと結合する1つ以上のプロセスセンサは、第1の「軽いガスの」安定化値を決定するのに用いられて良い。
2325では、少なくとも1つの補正行為が、最初の「軽いガスの」安定化値を改善するために実行されて良い。たとえば第1混合ガスの成分、第1混合ガスの流速、第1混合ガスの流れる方向、軽いガスの種類数、軽いガスの流速、軽いガスの流れる方向、チャンバ圧力、チャンバ温度、前処理出力、及び/又は基板温度は、補正行為中に更新されて良い。
2330では、第1前処理期間中、最初の「重いプロセスガスの」前処理プラズマについての最初の「重いプロセスガスの」安定化値が決定されて良く、かつ、最初の「重いプロセスガスの」限界と比較されて良い。最初の「重いプロセスガスの」安定化値が、最初の「重いプロセスガスの」安定化限界を超えたか否かを判断するために、第2照会が実行されて良い。最初の「重いプロセスガスの」安定化値が、最初の「重いプロセスガスの」安定化限界を超えるとき、処理2300は、図23に表されているように、2335へ分岐して続けられて良い。最初の「重いプロセスガスの」安定化値が、最初の「重いプロセスガスの」安定化限界を超えないとき、処理2300は、図23に表されているように、2340へ分岐して続けられて良い。たとえば1つ以上のプロセスセンサは、最初の「重いプロセスガスの」安定化値を決定するのに用いられて良い。
2335では、少なくとも1つの補正行為が、最初の「重いプロセスガスの」安定化値を改善するために実行されて良い。たとえば第1混合ガスの成分、第1混合ガスの流速、第1混合ガスの流れる方向、「重いプロセスガス」の種類数、「重いプロセスガス」の流速、「重いプロセスガス」の流れる方向、軽いガスの種類数、軽いガスの流れる方向、チャンバ圧力、チャンバ温度、第1及び/若しくは第2の前処理出力、並びに/又は基板温度は、補正行為中に更新されて良い。
2340では、新たな「軽いガスの」安定化プラズマと新たな重いガスの処理プラズマが、GIGDSC処理に係る処理期間中に生成されて良い。
一部の実施例では、新たな混合ガスが、処理期間中、プロセスチャンバ（図1の110）の上部及び/又は底部に供されて良く、かつ、新たな混合ガスは新たな軽いプラズマ生成ガスと新たな重いプロセスガスを有して良い。それに加えて、1つ以上のガス供給素子（図1の135,145,155,及び/又は165）はプロセスチャンバ（図1の110）と結合して良く、かつ、1つ以上のガス供給素子（図1の135,145,155,及び/又は165）は、新たな混合ガスを供して、新たな混合ガスの成分、新たな混合ガスの流速、及び新たな混合ガスの流れる方向を制御するのに用いられて良い。たとえば比重分離効果が、処理期間中、新たな軽いプラズマ生成ガスを、プロセスチャンバ（図1の110）の上部であるプラズマ生成空間（図1の125a）へ移動（拡散）させることを可能にするのに用いられて良い。それに加えて、比重分離効果が、処理期間中、新たな重いプロセスガスを、プロセスチャンバ（図1の110）の底部であるプラズマ処理空間（図1の125b）へ移動（拡散）させることを可能にするのに用いられて良い。
他の実施例では、処理期間中、新たな軽いプラズマ生成ガスは、プロセスチャンバ（図1の110）の上部に供されて良く、かつ、新たな重いプロセスガスは、プロセスチャンバ（図1の110）の底部に供されて良い。たとえば、1つ以上のガス供給素子（図1の135及び/又は155）はプロセスチャンバ（図1の110）の上部と近接して結合して良く、かつ、1つ以上のガス供給素子（図1の135及び/又は155）は、第1前処理期間中、プラズマ処理空間（図1の125a）の少なくとも一部に、軽いプロセスガスを供するように構成されて良い。たとえば比重分離効果が、処理期間中、新たな軽いプラズマ生成ガスを、プロセスチャンバ（図1の110）の上部であるプラズマ生成空間（図1の125a）（付近）留まらせることを可能にするのに用いられて良い。それに加えて、比重分離効果が、処理期間中、新たな重いプロセスガスを、プロセスチャンバ（図1の110）の底部であるプラズマ処理空間（図1の125b）（付近）へ移動させることを可能にするのに用いられて良い。1つ以上のさらなるガス供給素子（図1の145及び/又は165）はプロセスチャンバ（図1の110）の底部と近接して結合して良く、かつ、1つ以上のガス供給素子（図1の145及び/又は165）は、第1処理期間中、プラズマ処理空間（図1の125b）の少なくとも一部に、重いプロセスガスを供するように構成されて良い。それに加えて、比重分離効果が、処理期間中、新たな重いプラズマプロセスガスを、プロセスチャンバ（図1の110）の底部であるプラズマ生成空間（図1の125b）（付近）へ移動させることを可能にするのに用いられて良い。
一部のGIGDSC処理中、プラズマ源（図1の115）は、第1処理期間中、プラズマ対向面（図1の116）を介して軽いプロセスガスに新たな前処理出力を供することで、第1処理期間中にプラズマ対向面（図1の116）に近接するプラズマ処理空間（図1の125b）内に新たな「軽いガスの」安定化プラズマを生成するように構成されて良い。様々な実施例では、新たな処理出力は、表面波プラズマ(SWP)源、マイクロ波源、及び/又は高周波(RF)源によって供されて良く、かつ、第1前処理出力は約100ワット〜約10000ワットまで変化して良い。
それに加えて、プラズマ源（図1の115）は、第1処理期間中、重いプロセスガスが、プラズマ処理空間（図1の125b）へ流入及び/又は拡散する際に、その重いプロセスガスに新たな処理出力を供することで、第1処理期間中に基板（図1の121）に近接するプラズマ処理空間（図1の125b）内に新たな「重いガスの」処理プラズマを生成するように構成されて良い。様々な実施例では、さらなる前処理出力は、表面波プラズマ(SWP)源、マイクロ波源、及び/又は高周波(RF)源によって供されて良く、かつ、第1前処理出力は約100ワット〜約10000ワットまで変化して良い。
新たな「軽いガスの」安定化プラズマが生成されるとき、処理期間中、高エネルギー電子及び/又はイオンが生成され、かつ、プラズマ生成空間（図1の125a）からプラズマ処理空間（図1の125b）へ移送されて良い。たとえば前処理期間中及び/又は処理期間中、「軽いガス」の流速は約0〜約400sccmまで変化して良く、かつ、「重いプロセスガス」の流速は約0〜約400sccmまで変化して良い。
2345では、新たな軽いガスの安定化プラズマについての新たな「軽いガス」の安定化値が、処理期間中に決定され、かつ新たな「軽いガスの」安定化限界と比較されて良い。新たな「軽いガスの」安定化値が、新たな「軽いガスの」安定化限界を超えたか否かを判断するために、新たな照会が実行されて良い。新たな「軽いガスの」安定化値が、新たな「軽いガスの」安定化限界を超えるとき、処理2300は、図23に表されているように、2350へ分岐して続けられて良い。新たな「軽いガスの」安定化値が、新たな「軽いガスの」安定化限界を超えないとき、処理2300は、図23に表されているように、2355へ分岐して続けられて良い。プロセスチャンバと結合する1つ以上のプロセスセンサは、新たな「軽いガスの」安定化値を決定するのに用いられて良い。
それに加えて、新たな重いガスの処理プラズマについての新たな「重いプロセスガス」の安定化値が、処理期間中に決定され、かつ新たな「重いプロセスガス」の安定化限界と比較されて良い。新たな「重いプロセスガス」の安定化値が、新たな「重いプロセスガス」の安定化限界を超えたか否かを判断するために、新たな照会が実行されて良い。新たな「重いプロセスガス」の安定化値が、新たな「重いプロセスガス」の安定化限界を超えるとき、処理2300は、図23に表されているように、2350へ分岐して続けられて良い。新たな「重いプロセスガス」の安定化値が、新たな「重いプロセスガス」の安定化限界を超えないとき、処理2300は、図23に表されているように、2355へ分岐して続けられて良い。プロセスチャンバと結合する1つ以上のプロセスセンサは、新たな「重いプロセスガス」の安定化値を決定するのに用いられて良い。
2350では、少なくとも1つの新たな補正行為が、新たな「重いプロセスガスの」安定化値及び/又は新たな「軽いガスの」安定化値を改善するために実行されて良い。たとえば新たな混合ガスの成分、新たな混合ガスの流速、新たな混合ガスの流れる方向、新たな「重いプロセスガス」の種類数、新たな「重いプロセスガス」の流速、新たな「重いプロセスガス」の流れる方向、新たな軽いガスの種類数、新たな軽いガスの流れる方向、チャンバ圧力、チャンバ温度、処理出力、さらなる処理出力、及び/又は基板温度は、補正行為中に更新されて良い。
2355では、基板が、実行中のGIGDSC処理に係る処理期間中、第1「重いガス」の処理プラズマを用いることによって処理されて良い。
図24は、本発明の実施例によるGIGDSCプラズマ処理システムを用いてウエハを処理する方法の典型的なフローダイアグラムを表している。図24は、GIGDSCプラズマ処理サブシステム（図2の205）を用いて基板を処理する手順2400を表している。処理2400は、多数の処理工程を有して良い。一部のGIGDSC処理中では、様々なチャンバ圧力が、第2排気システム（図2の280）及び第2圧力制御システム（図2の281）を用いて設定されて良い。たとえばチャンバ圧力は約1mTorr〜約1Torrまで変化して良い。それに加えて、様々な基板温度が、基板温度制御システム（図2の228）及び温度制御素子（図2の229）を用いて制御されて良い。たとえば基板温度は約-10℃〜約250℃まで変化して良い。
2410では、第2基板（図2の221）が、GIGDSC処理(2400)中にGIGDSCプラズマを生成するように構成されたプロセスチャンバ（図2の210）内の基板ホルダ（図2の220）上に設けられて良く、かつ、GIGDSC処理の処理時間は約2秒〜約2分まで変化して良い。第2プラズマ源（図2の215）は第2プロセスチャンバ（図2の210）の上部と結合して良く、かつ、第2プラズマ源（図2の215）は、第2プロセスチャンバ（図2の210）上部壁を形成する複数の凹部（図2の217）を有するプラズマ対向面（図2の216）を有して良い。
2415では、最初の「重いガスの」安定化プラズマ及び最初の「軽いガスの」前処理プラズマは、GIGDSC処理に係る第1前処理期間中に生成されて良い。一部の実施例では、第1混合ガスが、GIGDSC処理に係る第1前処理期間中、プロセスチャンバ（図2の210）の上部及び/又は底部に供されて良く、かつ、第1混合ガスは、軽いプラズマ生成ガスと重い処理ガスを有して良い。比重分離効果は、第1前処理期間中、重いプラズマ生成ガスを、プロセスチャンバ（図2の210）の底部であるプラズマ生成空間（図1の225a）へ移動（拡散）させることを可能にするのに用いられて良い。それに加えて、1つ以上のガス供給素子（図2の235,245,255,及び/又は265）はプロセスチャンバ（図2の210）と結合して良く、かつ、1つ以上のガス供給素子（図2の235,245,255,及び/又は265）は、第1混合ガスを供して、第1混合ガスの成分、第1混合ガスの流速、及び第1混合ガスの流れる方向を制御するのに用いられて良い。
他の実施例では、GIGDSC処理に係る第1前処理期間中、1種類以上の重いプラズマ生成ガスは、プロセスチャンバ（図2の210）の上部であるプラズマ生成空間（図2の225a）へ流入及び/又は拡散して良く、かつ、1種類以上の軽いプロセスガスは、プロセスチャンバ（図2の210）の上部であるプラズマ生成空間（図2の225b）へ流入及び/又は拡散して良い。たとえば、1つ以上のガス供給素子（図2の235及び/又は255）はプロセスチャンバ（図2の210）の上部と近接して結合して良く、かつ、1つ以上のガス供給素子（図2の235及び/又は255）は、第1前処理期間中、プラズマ対向面（図2の216）に近接するプラズマ生成空間（図2の225a）に、重いプラズマ生成ガスを供するように構成されて良い。1つ以上のさらなるガス供給素子（図2の245及び/又は265）はプロセスチャンバ（図2の110）の上部と近接して結合して良く、かつ、1つ以上のさらなるガス供給素子（図2の245及び/又は265）は、第1前処理期間中、基板表面（図2の221）に近接するプラズマ生成空間（図2の225b）に、軽いプラズマ重いプロセスガスを供するように構成されて良い。
一部のGIGDSC処理中、プラズマ源（図2の215）は、第1前処理期間中、プラズマ対向面（図2の216）を介してプラズマ生成ガスへ第1前処理出力を供することで、第1前処理期間中にプラズマ対向面（図2の216）に近接するプラズマ生成空間内に、最初の「重いガス」の安定化プラズマを生成するように構成されて良い。様々な実施例では、第1前処理出力は、表面波プラズマ(SWP)源、マイクロ波源、及び/又は高周波(RF)源によって供されて良く、かつ、第1前処理出力は約100ワット〜約10000ワットまで変化して良い。
それに加えて、プラズマ源（図2の215）は、第1前処理期間中、軽いプロセスガスがプラズマ処理空間（図2の225b）へ流入及び/又は拡散する際に、軽いプロセスガスへさらなる前処理出力を供することで、第1前処理期間中に基板表面（図2の221）に近接するプラズマ処理空間（図2の225b）内に、最初の「軽いガス」の前処理プラズマを生成するように構成されて良い。他の実施例では、さらなる前処理出力は第1前処理期間中に供されなくて良い。様々な実施例では、さらなる前処理出力は、表面波プラズマ(SWP)源、マイクロ波源、及び/又は高周波(RF)源によって供されて良く、かつ、第1前処理出力は約100ワット〜約10000ワットまで変化して良い。
2420では、第1前処理期間中、最初の「重いガスの」安定化プラズマについての初期の「重いガスの」安定化値が決定されて良く、かつ、最初の「重いガスの」安定化限界と比較されて良い。最初の「重いガスの」安定化値が、最初の「重いガスの」安定化限界を超えたか否かを判断するために、第1照会が実行されて良い。最初の「重いガスの」安定化値が、最初の「重いガスの」安定化限界を超えるとき、処理2400は、図24に表されているように、2425へ分岐して続けられて良い。最初の「軽いガスの」安定化値が、最初の「軽いガスの」安定化限界を超えないとき、処理2400は、図24に表されているように、2430へ分岐して続けられて良い。プロセスチャンバと結合する1つ以上のプロセスセンサは、第1の「重いガスの」安定化値を決定するのに用いられて良い。
2425では、少なくとも1つの補正行為が、最初の「重いガスの」安定化値を改善するために実行されて良い。たとえば第1混合ガスの成分、第1混合ガスの流速、第1混合ガスの流れる方向、重いガスの種類数、重いガスの流速、重いガスの流れる方向、チャンバ圧力、チャンバ温度、前処理出力、及び/又は基板温度は、補正行為中に更新されて良い。
2430では、第1前処理期間中、最初の「軽いプロセスガスの」前処理プラズマについての最初の「軽いプロセスガスの」安定化値が決定されて良く、かつ、最初の「軽いプロセスガスの」限界と比較されて良い。最初の「軽いプロセスガスの」安定化値が、最初の「軽いプロセスガスの」安定化限界を超えたか否かを判断するために、第2照会が実行されて良い。最初の「軽いプロセスガスの」安定化値が、最初の「軽いプロセスガスの」安定化限界を超えるとき、処理2400は、図24に表されているように、2435へ分岐して続けられて良い。最初の「軽いプロセスガスの」安定化値が、最初の「軽いプロセスガスの」安定化限界を超えないとき、処理2400は、図24に表されているように、2440へ分岐して続けられて良い。たとえば1つ以上のプロセスセンサは、最初の「軽いプロセスガスの」安定化値を決定するのに用いられて良い。
2435では、少なくとも1つの第2補正行為が、最初の「軽いプロセスガスの」安定化値を改善するために実行されて良い。たとえば第1混合ガスの成分、第1混合ガスの流速、第1混合ガスの流れる方向、「軽いプロセスガス」の種類数、「軽いプロセスガス」の流速、「軽いプロセスガス」の流れる方向、チャンバ圧力、チャンバ温度、第1及び/若しくは第2の前処理出力、並びに/又は基板温度は、補正行為中に更新されて良い。
2440では、新たな「重いガスの」安定化プラズマと新たな軽いガスの処理プラズマが、GIGDSC処理に係る処理期間中に生成されて良い。
一部の実施例では、新たな混合ガスが、処理期間中、プロセスチャンバ（図2の210）の上部及び/又は底部に供されて良く、かつ、新たな混合ガスは新たな軽いプラズマ生成ガスと新たな重いプロセスガスを有して良い。それに加えて、1つ以上のガス供給素子（図2の235,245,255,及び/又は265）はプロセスチャンバ（図2の210）と結合して良く、かつ、1つ以上のガス供給素子（図2の235,245,255,及び/又は265）は、新たな混合ガスを供して、新たな混合ガスの成分、新たな混合ガスの流速、及び新たな混合ガスの流れる方向を制御するのに用いられて良い。たとえば比重分離効果が、処理期間中、新たな重いプラズマ生成ガスを、プロセスチャンバ（図2の210）の底部であるプラズマ生成空間（図2の225a）へ移動（拡散）させることを可能にするのに用いられて良い。それに加えて、比重分離効果が、処理期間中、新たな軽いプロセスガスを、プロセスチャンバ（図2の210）の上部であるプラズマ処理空間（図2の225b）へ移動（拡散）させることを可能にするのに用いられて良い。
他の実施例では、処理期間中、新たな重いプラズマ生成ガスは、プロセスチャンバ（図2の210）の底部に供されて良く、かつ、新たな軽いプロセスガスは、プロセスチャンバ（図2の210）の上部に供されて良い。1つ以上のガス供給素子（図2の235及び/又は255）はプロセスチャンバ（図2の210）の上部と近接して結合して良く、かつ、1つ以上のガス供給素子（図2の235及び/又は255）は、第1前処理期間中、基板表面（図2の221）に近接するプラズマ処理空間（図2の225b）に、軽いプロセスガスを供するように構成されて良い。たとえば比重分離効果が、処理期間中、新たな軽いプロセスガスを、プロセスチャンバ（図2の210）の上部であるプラズマ処理空間（図2の225b）（付近）に留まることを可能にするのに用いられて良い。1つ以上のさらなるガス供給素子（図2の245及び/又は265）はプロセスチャンバ（図2の210）の底部と近接して結合して良く、かつ、1つ以上のガス供給素子（図2の245及び/又は265）は、第1処理期間中、プラズマ生成空間（図2の225a）の少なくとも一部に、重いプロセスガスを供するように構成されて良い。それに加えて、比重分離効果が、処理期間中、新たな重いプラズマプロセスガスを、プロセスチャンバ（図2の210）の底部であるプラズマ生成空間（図2の225a）（付近）へ移動させることを可能にするのに用いられて良い。
一部のGIGDSC処理中、プラズマ源（図2の215）は、第1処理期間中、プラズマ対向面（図2の216）を介して重いプロセスガスに新たな処理出力を供することで、第1処理期間中にプラズマ対向面（図2の216）に近接するプラズマ処理空間内に新たな「重いガスの」安定化プラズマを生成するように構成されて良い。様々な実施例では、新たな処理出力は、表面波プラズマ(SWP)源、マイクロ波源、及び/又は高周波(RF)源によって供されて良く、かつ、第1前処理出力は約100ワット〜約10000ワットまで変化して良い。
それに加えて、プラズマ源（図2の215）は、第1処理期間中、軽いプロセスガスが、プラズマ処理空間（図2の225b）へ流入及び/又は拡散する際に、その重いプロセスガスに新たなさらなる処理出力を供することで、第1処理期間中に基板（図2の221）に近接するプラズマ処理空間（図2の225b）内に新たな「軽いガスの」処理プラズマを生成するように構成されて良い。様々な実施例では、新たなさらなる前処理出力は、表面波プラズマ(SWP)源、マイクロ波源、及び/又は高周波(RF)源によって供されて良く、かつ、第1前処理出力は約100ワット〜約10000ワットまで変化して良い。
新たな「重いガスの」安定化プラズマが生成されるとき、処理期間中、プラズマ生成空間（図2の225a）内に高エネルギー電子及び/又はイオンが生成され、かつ、プラズマ処理空間（図2の225b）内の新たな「軽いガスの」処理プラズマへ移送されて良い。たとえば前処理期間中及び/又は処理期間中、「軽いガス」の流速は約0〜約400sccmまで変化して良く、かつ、「重いプロセスガス」の流速は約0〜約400sccmまで変化して良い。
2445では、新たな重いガスの安定化プラズマについての新たな「重いガス」の安定化値が、処理期間中に決定され、かつ新たな「重いガスの」安定化限界と比較されて良い。新たな「重いガスの」安定化値が、新たな「重いガスの」安定化限界を超えたか否かを判断するために、新たな照会が実行されて良い。新たな「重いガスの」安定化値が、新たな「重いガスの」安定化限界を超えるとき、処理2400は、図24に表されているように、2450へ分岐して続けられて良い。新たな「重いガスの」安定化値が、新たな「重いガスの」安定化限界を超えないとき、処理2400は、図24に表されているように、2455へ分岐して続けられて良い。プロセスチャンバと結合する1つ以上のプロセスセンサは、新たな「重いガスの」安定化値を決定するのに用いられて良い。
それに加えて、新たな軽いガスの処理プラズマについての新たな「軽いプロセスガス」の安定化値が、処理期間中に決定され、かつ新たな「軽いプロセスガス」の安定化限界と比較されて良い。新たな「軽いプロセスガス」の安定化値が、新たな「軽いプロセスガス」の安定化限界を超えたか否かを判断するために、さらなる新たな照会が実行されて良い。新たな「軽いプロセスガス」の安定化値が、新たな「軽いプロセスガス」の安定化限界を超えるとき、処理2400は、図24に表されているように、2450へ分岐して続けられて良い。新たな「軽いプロセスガス」の安定化値が、新たな「軽いプロセスガス」の安定化限界を超えないとき、処理2400は、図24に表されているように、2455へ分岐して続けられて良い。プロセスチャンバと結合する1つ以上のプロセスセンサは、第1「重いプロセスガス」の安定化値を決定するのに用いられて良い。
2450では、少なくとも1つの新たな補正行為が、新たな「軽いプロセスガスの」安定化値及び/又は新たな「軽いガスの」安定化値を改善するために実行されて良い。たとえば新たな混合ガスの成分、新たな混合ガスの流速、新たな混合ガスの流れる方向、新たな「軽いプロセスガス」の種類数、新たな「軽いプロセスガス」の流速、新たな「軽いプロセスガス」の流れる方向、新たな重いガスの種類数、新たな重いガスの流速、新たな重いガスの流れる方向、チャンバ圧力、チャンバ温度、処理出力、さらなる処理出力、及び/又は基板温度は、補正行為中に更新されて良い。
2455では、基板が、実行中のGIGDSC処理に係る処理期間中、第1「軽いガス」の処理プラズマを用いることによって処理されて良い。
一部の実施例では、GIGDSCプラズマ処理システム（100又は200）は、GIGDSCエッチング処理、非GIGDSCエッチング処理、GIGDSC堆積処理、及び/又は非GIGDSC堆積処理を実行するように構成されたGIGDSCプラズマ処理サブシステム（105又は205）を有して良い。

Claims (20)

  1. 比重誘起ガス拡散分離により制御された(GIGDSC)プラズマ処理サブシステムを用いた基板処理方法であって、
    当該方法は：
    GIGDSC処理を実行するように構成されたプロセスチャンバの下部に存在する基板ホルダ上に基板を設ける工程；
    第1前処理期間中に、軽いプラズマ生成ガスを用いることによって、前記プロセスチャンバの上部であるプラズマ生成空間内に第1軽いガスの安定化プラズマを生成する工程；
    前記第1前処理期間中に、第1軽いガスの安定化値を決定する工程；
    前記第1前処理期間中に、前記第1軽いガスの安定化値と、第1安定化限界とを比較する工程；
    前記第1前処理期間中に、前記第1軽いガスの安定化値が前記第1安定化限界のうちの1つ以上を超えるとき、少なくとも1つの補正行為を実行することで前記軽いガスの安定化値を改善する工程；
    前記第1前処理期間中に、前記第1軽いガスの安定化値が前記第1安定化限界のうちのいずれをも超えないとき、第2前処理期間中に、第2軽いガスの安定化プラズマと最初の重いガスの前処理プラズマを生成する工程；
    を有し、
    前記最初の重いガスの前処理プラズマは、前記基板に近接するプラズマ処理空間内の少なくとも1種類の重いプロセスガスを用いることによって生成される、
    方法。
  2. 前記第2前処理期間中に、最初の重いガスの安定化値を決定する工程；
    前記第2前処理期間中に、前記最初の重いガスの安定化値と、最初の重いガスの安定化限界とを比較する工程；
    前記第2前処理期間中に、前記第1重いガスの安定化値と、最初の重いガスの安定化限界とを比較する工程；
    前記第2前処理期間中に、前記最初の重いガスの安定化値が前記最初の重いガスの安定化限界のうちの1つ以上を超えるとき、少なくとも1つの第2補正行為を実行することで前記最初の重いガスの安定化値を改善する工程；
    前記第2前処理期間中に、前記最初の重いガスの安定化値が前記最初の重いガスの安定化限界のうちのいずれをも超えないとき、処理期間中に、新たな軽いガスの安定化プラズマと新たな重いガスの処理プラズマを生成する工程；
    をさらに有する請求項1に記載の方法であって、
    前記基板は、前記処理期間中、前記重いガスの処理プラズマを用いることによって処理される、
    方法。
  3. 前記軽いプラズマ生成ガスが、ヘリウム(He)、水素(H2)、及び/又はネオン(Ne)を有し、
    前記少なくとも1種類の重いプロセスガスが、アルゴン(Ar)、酸素含有ガス、フルオロカーボンガス、ハイドロフルオロカーボン、及び/又はハロゲン含有ガスを有し、
    前記フルオロカーボンガスは、CxFyHz（x,y,zは1以上である。）の化学式を有し、
    前記ハロゲン含有ガスは、Cl、Br、及びFからなる群から選ばれるハロゲン原子を有する、
    請求項1に記載の方法。
  4. 第1混合ガスが、前記プロセスチャンバと結合する少なくとも1つのガス供給素子を用いることによって、前記プロセスチャンバへ供され、
    前記第1混合ガスは、前記プラズマ生成空間へ拡散する1種類以上の軽い気相成分、及び、前記プラズマ処理空間へ拡散する1種類以上の重い気相成分を有し、
    前記軽い気相成分は前記軽いプラズマ生成ガスを有し、かつ、
    前記重い気相成分は前記少なくとも1種類の重いプロセスガスを有する、
    請求項1に記載の方法。
  5. 前記軽いプラズマ生成ガスが、前記プロセスチャンバの上部と結合する第1ガス供給素子を用いることによって、前記プロセスチャンバへ供され、かつ、
    前記少なくとも1種類の重いプロセスガスが、前記プロセスチャンバの下部と結合する第2ガス供給素子を用いることによって、前記プロセスチャンバへ供される、
    請求項1に記載の方法。
  6. プラズマ源が、前記プラズマ生成空間と結合して、前記プラズマ生成空間へ拡散する前記軽いプラズマ生成ガスの少なくとも1種類以上の軽い気相成分を用いることによって、前記GIGDSCプラズマを生成するように構成され、
    前記プラズマ源は、前記プロセスチャンバ内の上壁を形成するように構成されるプラズマ対向面を有し、かつ、
    前記プラズマ対向面は、該プラズマ対向面内部に第1凹部を有する、
    請求項1に記載の方法。
  7. 比重誘起ガス拡散分離により制御された(GIGDSC)プラズマ処理サブシステムを用いた基板処理方法であって、
    当該方法は：
    GIGDSC処理を実行するように構成されたプロセスチャンバの下部に存在する基板ホルダ上に基板を設ける工程；
    第1前処理期間中に、軽いプラズマ生成ガスを用いることによって、前記プロセスチャンバの上部であるプラズマ生成空間内に最初の軽いガスの安定化プラズマを生成する工程；
    前記第1前処理期間中に、少なくとも1種類の重いプロセスガスを用いることによって、前記プロセスチャンバの下部であるプラズマ処理空間内に最初の重いガスの前処理プラズマを生成する工程；
    前記第1前処理期間中に、最初の重いガスの安定化値を決定する工程；
    前記第1前処理期間中に、前記最初の重いガスの安定化値と、最初の重いガスの安定化限界とを比較する工程；
    前記第1前処理期間中に、前記最初の重いガスの安定化値が前記最初の重いガスの安定化限界のうちの1つ以上を超えるとき、少なくとも1つの補正行為を実行することで前記最初の重いガスの安定化値を改善する工程；
    前記第1前処理期間中に、前記最初の重いガスの安定化値が前記最初の重いガスの安定化限界のうちのいずれをも超えないとき、処理期間中に、新たな軽いガスの安定化プラズマと新たな重いガスの処理プラズマを生成する工程；
    を有し、
    前記新たな重いガスの処理プラズマは、前記処理期間中、前記基板に近接するプラズマ処理空間内の少なくとも1種類の重いプロセスガスを用いることによって生成される、
    方法。
  8. 前記第1前処理期間中に、最初の軽いガスの安定化値を決定する工程；
    前記第1前処理期間中に、前記最初の軽いガスの安定化値と、最初の軽いガスの安定化限界とを比較する工程；及び、
    前記第1前処理期間中に、前記最初の軽いガスの安定化値が前記最初の軽いガスの安定化限界のうちの1つ以上を超えるとき、少なくとも1つのさらなる補正行為を実行することで前記最初の軽いガスの安定化値を改善する工程；
    をさらに有する、請求項7に記載の方法。
  9. 前記処理期間中に、新たな重いガスの安定化値を決定する工程；
    前記処理期間中に、前記新たな重いガスの安定化値と、新たな重いガスの安定化限界とを比較する工程；及び、
    前記処理期間中に、前記新たな重いガスの安定化値が前記新たな重いガスの安定化限界のうちの1つ以上を超えるとき、少なくとも1つの新たな補正行為を実行することで前記新たな重いガスの安定化値を改善する工程；
    をさらに有する、請求項7に記載の方法。
  10. 前記処理期間中に、新たな軽いガスの安定化値を決定する工程；
    前記処理期間中に、前記新たな軽いガスの安定化値と、新たな軽いガスの安定化限界とを比較する工程；及び、
    前記処理期間中に、前記新たな軽いガスの安定化値が前記新たな軽いガスの安定化限界のうちの1つ以上を超えるとき、少なくとも1つの新たな補正行為を実行することで前記新たな軽いガスの安定化値を改善する工程；
    をさらに有する、請求項7に記載の方法。
  11. 前記軽いプラズマ生成ガスが、ヘリウム(He)、水素(H2)、及び/又はネオン(Ne)を有し、
    前記少なくとも1種類の重いプロセスガスが、アルゴン(Ar)、酸素含有ガス、フルオロカーボンガス、ハイドロフルオロカーボン、及び/又はハロゲン含有ガスを有し、
    前記フルオロカーボンガスは、CxFyHz（x,y,zは1以上である。）の化学式を有し、
    前記ハロゲン含有ガスは、Cl、Br、及びFからなる群から選ばれるハロゲン原子を有する、
    請求項7に記載の方法。
  12. 第1混合ガスが、前記プロセスチャンバと結合する少なくとも1つのガス供給素子を用いることによって、前記プロセスチャンバへ供され、
    前記第1混合ガスは、前記プラズマ生成空間へ拡散する1種類以上の軽い気相成分、及び、前記プラズマ処理空間へ拡散する1種類以上の重い気相成分を有し、
    前記軽い気相成分は前記軽いプラズマ生成ガスを有し、かつ、
    前記重い気相成分は前記少なくとも1種類の重いプロセスガスを有する、
    請求項7に記載の方法。
  13. 前記軽いプラズマ生成ガスが、前記プロセスチャンバの上部と結合する第1ガス供給素子を用いることによって、前記プロセスチャンバへ供され、かつ、
    前記少なくとも1種類の重いプロセスガスが、前記プロセスチャンバの下部と結合する第2ガス供給素子を用いることによって、前記プロセスチャンバへ供される、
    請求項7に記載の方法。
  14. プラズマ源が、前記プラズマ生成空間と結合して、前記プラズマ生成空間へ拡散する前記軽いプラズマ生成ガスの少なくとも1種類以上の軽い気相成分を用いることによって、前記GIGDSCプラズマを生成するように構成され、
    前記プラズマ源は、前記プロセスチャンバ内の上壁を形成するように構成されるプラズマ対向面を有し、かつ、
    前記プラズマ対向面は、該プラズマ対向面内部に第1凹部を有する、
    請求項7に記載の方法。
  15. 比重誘起ガス拡散分離により制御された(GIGDSC)プラズマ処理サブシステムを用いた基板処理方法であって、
    当該方法は：
    GIGDSC処理を実行するように構成されたプロセスチャンバの上部に存在する基板ホルダ上に基板を設ける工程；
    第1前処理期間中に、重いプラズマ生成ガスを用いることによって、前記プロセスチャンバの下部であるプラズマ生成空間内に最初の重いガスの安定化プラズマを生成する工程；
    前記第1前処理期間中に、少なくとも1種類の軽いプロセスガスを用いることによって、前記プロセスチャンバの上部であるプラズマ処理空間内に最初の軽いガスの前処理プラズマを生成する工程；
    前記第1前処理期間中に、最初の軽いガスの安定化値を決定する工程；
    前記第1前処理期間中に、前記最初の軽いガスの安定化値と、最初の軽いガスの安定化限界とを比較する工程；
    前記第1前処理期間中に、前記最初の軽いガスの安定化値が前記最初の軽いガスの安定化限界のうちの1つ以上を超えるとき、少なくとも1つの補正行為を実行することで前記最初の軽いガスの安定化値を改善する工程；
    前記第1前処理期間中に、前記最初の軽いガスの安定化値が前記最初の軽いガスの安定化限界のうちのいずれをも超えないとき、処理期間中に、新たな重いガスの安定化プラズマと新たな軽いガスの処理プラズマを生成する工程；
    を有し、
    前記新たな軽いガスの処理プラズマは、前記処理期間中、前記基板に近接するプラズマ処理空間内の少なくとも1種類の軽いプロセスガスを用いることによって生成される、
    方法。
  16. 前記第1前処理期間中に、最初の重いガスの安定化値を決定する工程；
    前記第1前処理期間中に、前記最初の重いガスの安定化値と、最初の重いガスの安定化限界とを比較する工程；及び、
    前記第1前処理期間中に、前記最初の重いガスの安定化値が前記最初の重いガスの安定化限界のうちの1つ以上を超えるとき、少なくとも1つのさらなる補正行為を実行することで前記最初の重いガスの安定化値を改善する工程；
    をさらに有する、請求項15に記載の方法。
  17. 前記処理期間中に、新たな軽いガスの安定化値を決定する工程；
    前記処理期間中に、前記新たな軽いガスの安定化値と、新たな軽いガスの安定化限界とを比較する工程；及び、
    前記処理期間中に、前記新たな軽いガスの安定化値が前記新たなガスの安定化限界のうちの1つ以上を超えるとき、少なくとも1つの新たな補正行為を実行することで前記新たな重いガスの安定化値を改善する工程；
    をさらに有する、請求項15に記載の方法。
  18. 前記処理期間中に、新たな重いガスの安定化値を決定する工程；
    前記処理期間中に、前記新たな重いガスの安定化値と、新たな重いガスの安定化限界とを比較する工程；及び、
    前記処理期間中に、前記新たな重いガスの安定化値が前記新たな重いガスの安定化限界のうちの1つ以上を超えるとき、少なくとも1つの新たな補正行為を実行することで前記新たな軽いガスの安定化値を改善する工程；
    をさらに有する、請求項15に記載の方法。
  19. 前記重いプラズマ生成ガスが、ヘリウム(He)、水素(H2)、及び/又はネオン(Ne)を有し、
    前記少なくとも1種類の軽いプロセスガスが、アルゴン(Ar)、酸素含有ガス、フルオロカーボンガス、ハイドロフルオロカーボン、及び/又はハロゲン含有ガスを有し、
    前記フルオロカーボンガスは、CxFyHz（x,y,zは1以上である。）の化学式を有し、
    前記ハロゲン含有ガスは、Cl、Br、及びFからなる群から選ばれるハロゲン原子を有する、
    請求項15に記載の方法。
  20. 第1混合ガスが、前記プロセスチャンバと結合する少なくとも1つのガス供給素子を用いることによって、前記プロセスチャンバへ供され、
    前記第1混合ガスは、前記プラズマ処理空間へ拡散する1種類以上の軽い気相成分、及び、前記プラズマ生成空間へ拡散する1種類以上の重い気相成分を有し、
    前記軽い気相成分は前記新たな軽いプロセスガスを有し、かつ、
    前記重い気相成分は前記少なくとも1種類の重いプラズマ生成ガスを有する、
    請求項15に記載の方法。
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