JP5580512B2 - プラズマ放射分布の磁気コントロール増強のためのプラズマ閉じ込めバッフルおよび流量平衡器 - Google Patents

プラズマ放射分布の磁気コントロール増強のためのプラズマ閉じ込めバッフルおよび流量平衡器 Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
[001]本願は、２００６年１１月１５日に出願された米国仮特許出願第６０／８５９，５５８号の利益を請求するものである。
[002]本発明の実施形態は概して、プラズマの放射分布の磁気コントロールを増強し、かつインピーダンス閉じ込めによってプラズマの放射閉じ込めを増強する、プラズマの高流コンダクタンス軸方向閉じ込めおよび流れ等化のための方法および装置に関する。
背景
[003]マイクロ電子集積回路の製造における半導体ウェーハのプラズマ処理が、誘電エッチング、金属エッチング、化学気相成長法および他のプロセスで使用される。半導体基板処理において、部材サイズおよび線幅がますます小さくなるという傾向は、さらに正確に半導体基板上に材料をマスク、エッチングおよび堆積させる能力に重きを置いてきた。
[004]典型的に、エッチングは、サポート部材によってサポートされている基板にわたる低圧処理領域に供給される動作ガスに無線周波数（ＲＦ）電力を印加することによって遂行される。得られる電界は、動作ガスをプラズマに励起する処理領域に反応ゾーンを作成する。サポート部材はバイアスされて、プラズマ内のイオンを、この上にサポートされている基板へと引き付ける。イオンは、基板に隣接するプラズマの境界層やシースに対して移動して、境界層を去る際に加速する。加速されたイオンは、基板の表面から材料を除去またはエッチングするのに必要なエネルギーを発生させる。加速されたイオンが処理チャンバ内で他のコンポーネントをエッチングする可能性があるため、基板上方の、かつチャンバの側壁から離れた処理領域にプラズマが閉じ込められることが重要である。
[005]閉じ込められていないプラズマはチャンバ壁へのエッチング副生成物（典型的にポリマー）堆積を引き起こし、チャンバ壁をエッチングする恐れもある。チャンバ壁へのエッチング副生成物堆積はプロセスをドリフトさせることがある。チャンバ壁からエッチングされた材料は再堆積によって基板を汚染することがあり、かつ／またはチャンバに対して粒子を作成することもある。加えて、閉じ込められていないプラズマはまた下流エリアにエッチング副生成物堆積を引き起こす恐れがある。蓄積されたエッチング副生成物は剥がれ落ちて、粒子をもたらす恐れがある。下流エリアのエッチング副生成物の堆積によってもたらされた粒子の問題を削減するために、更なるポストエッチング（下流）クリーニングステップが必要とされ、これはプロセススループットを削減し、処理コストを増加させる可能性がある。
[006]閉じ込められたプラズマはチャンバ汚染を削減し、チャンバクリーニングはプロセス反復性を改良する（または、プロセスドリフトを削減する）ことが可能である。
概要
[007]本発明の一態様において、プラズマ反応器が、チャンバ側壁、天井およびフロアを有するチャンバを備える。ワークピースサポートペデスタルが該チャンバ内にあり、ワークピースサポート表面を備える。ペデスタル側壁は該チャンバ側壁に面しており、該チャンバフロアから延びている。該ワークピースサポートペデスタルは、該チャンバ側壁と該ペデスタル側壁間のポンプ環状部を定義する。ポンプポートが該チャンバフロアに提供される。環状プラズマ閉じ込めバッフルは該ペデスタル側壁から延び、外縁と該チャンバ側壁間のガス流ギャップを定義する該外縁を有する。該バッフルは、該ワークピースサポートペデスタルの周縁の削減されたプラズマイオン密度に対応する距離だけ該ワークピースサポート表面の下方に押圧される。該反応器はさらに、該バッフル下方にブロックプレートを有し、かつ該ポンプ環状部を介するガス流をブロックするガス流平衡器を備える。該ブロックプレートは、該ポンプポートに隣接する側の最小ガスコンダクタンスおよび該ポンプポートに対向する側の最大ガスコンダクタンスの該ウェーハサポートペデスタル周辺に偏心開口を定義する。該ブロックプレートは該チャンバ側壁から間隔をあけられており、最小ガス流抵抗をもたらすのに十分な長さのギャップを定義する。
[008]更なる態様によると、該ガス流平衡器はさらに、該ブロックプレートの外縁から該バッフルへと延びる軸壁を備えており、該壁はガス流を該偏心開口に向ける。
[009]更なる態様によると、該バッフルと該チャンバ側壁間の該ガス流ギャップは、該ポンプ環状部へのプラズマの流れを防止または削減する程度に十分小さい。
[0010]該反応器はさらに、磁気プラズマステアリング装置を備えることができる。該磁気プラズマステアリング装置は縁部が高いプラズマイオン密度バイアスを提示する。該バッフルが該ワークピースサポート平面の下方に押圧される距離は、該磁気ステアリング装置の該縁部が高いプラズマイオン密度バイアスを補償する量だけ、該ペデスタルの該縁部でプラズマ密度を下げるように選ばれる。
[0011]本発明の上記引用された実施形態が達成され、かつ詳細に理解されるように、簡潔に要約された本発明のより特定的な説明が、添付の図面に図示されている実施形態を参照してなされてもよい。しかしながら、添付の図面は本発明の典型的な実施形態のみを図示しており、そのため、本発明は他の等しく効果的な実施形態を認めることができるため、この範囲を限定するものとみなされるべきではない点に注目すべきである。
[0043]理解を容易にするために、可能な場合は同一の参照番号を使用して、図面に共通の同一要素を指定してきた。図面は全て概略的であり、等縮尺ではない。
詳細な説明
[0044]本発明の実施形態は、プラズマを軸方向に閉じ込めてプラズマがウェーハやワークピースの下方のチャンバの領域に入るのを防止する一方で、排出ポートへのガス流の非対称パターンを同時補償することに関する。ある更なる態様では、本発明の実施形態は、磁気コントロールによって達成された放射プラズマ分布の均一性を改良する方法で上記を遂行することに関する。別の態様では、本発明の実施形態は、インピーダンス閉じ込めによって達成される放射プラズマ閉じ込めを改良する方法で上記を遂行することに関する。プラズマプロセスチャンバで行われる処理は堆積、エッチングまたはプラズマ処置であってもよい。本発明の実施形態は、プラズマエッチングプロセス、プラズマ増強化学気相成長プロセス、物理気相成長プロセスなどを含む任意のタイプのプラズマ処理に適用可能である。
[0045]図１Ａは、壁を保護するためのライナーを含むことがあり、かつ基板サポート（つまりペデスタル）１０５が半導体ウェーハ１１０をサポートするチャンバの底部にある反応器チャンバ１００を含む、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．，ｏｆ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａによって製造されているＥｎａｂｌｅｒ（登録商標）エッチングシステムなどのプラズマ反応器の一例を図示している。チャンバ１００は、ウェーハ１１０上方の所定のギャップ長のところで、接地チャンバ本体１２７上に誘電（石英）シール１３０によってサポートされているディスク形状オーバーヘッドアルミニウム電極１２５を含む。処理領域７２はオーバーヘッド電極１２５と基板サポート１０５間に定義される。電力生成器１５０は極めて高い周波数（ＶＨＦ）電力を電極１２５に印加する。ＶＨＦは典型的に約３０ＭＨｚ〜約３００ＭＨｚであり、かつ約１０ｋＨｚ〜約１０ＧＨｚに及ぶＲＦ帯域のうちの１つである。一実施形態では、ＶＨＦソース電力周波数は３００ｍｍウェーハ直径に対して１６２ＭＨｚである。生成器１５０からのＶＨＦ電力は、生成器１５０に整合された同軸ケーブル１６２を介して、電極１２５に接続された同軸スタブ１３５に結合される。スタブ１３５は特徴インピーダンスおよびスタブ共鳴周波数を有しており、また電極１２５と同軸ケーブル１６２またはＶＨＦ電力生成器１５０とのインピーダンス整合を提供する。チャンバ本体はＶＨＦ生成器１５０のＶＨＦリターン（ＶＨＦ接地）に接続される。バイアス電力は、従来のインピーダンス整合回路２１０を介してウェーハサポート１０５に結合されているバイアスＲＦ電力生成器２００によってウェーハに印加される。バイアス生成器２００の電力レベルはウェーハ表面付近のイオンエネルギーをコントロールする。（典型的には１３．５６ＭＨｚの）バイアス電力は、イオンエネルギーをコントロールするために典型的に使用されるのに対して、ＶＨＦソース電力はプラズマ密度を規定するためにオーバーヘッド電極に印加される。真空ポンプシステム１１１はプレナム１１２を介してチャンバ１００を空にする。
[0046]基板サポート１０５は、下部絶縁層５５１０をサポートする金属ペデスタル層５５０５と、下部絶縁層５５１０の上にある導電性メッシュ層５５１５と、導電性メッシュ層５５１５をカバーする薄い上部絶縁層５５２０とを含む。半導体ワークピースつまりウェーハ１１０は上部絶縁層５５２０の上部に置かれる。基板サポート１０５およびウェーハ１１０は基板処理中に陰極を形成する。ウェーハ１１０がない場合、基板サポート１０５はプラズマ処理中は陰極である。導電性メッシュ層５５１５および金属ペデスタル層５５０５はそれぞれ、モリブデンおよびアルミニウムなどの材料から形成されてもよい。絶縁層５５１０および５５２０は窒化アルミニウムまたはアルミナなどの材料から形成されてもよい。導電性メッシュ層５５１５はＲＦバイアス電圧を印加して、ウェーハ１１０の表面のイオン衝撃エネルギーをコントロールする。ＲＦバイアス生成器２００からのＲＦ電力は、ＲＦフィードポイント５５２５ａで導電性メッシュ層５５１５に接続されているＲＦ導体５５２５を介してバイアスインピーダンス整合２１０から導電性メッシュ層５５１５に供給される。導電性メッシュ層５５１５はまた、ウェーハ１１０を静電的にチャックおよびチャック解除するために使用可能であり、このような場合には周知の方法でチャック電圧源に接続可能である。従って、導電性メッシュ層５５１５は必ずしも接地されておらず、そうではなく、従来のチャックおよびチャック解除動作に従って浮遊電位または固定ＤＣ電位を有することができる。ウェーハサポート１０５、とりわけ金属ペデスタル層５５０５は典型的に（しかし、かならずしもそうではないが）接地接続されて、オーバーヘッド電極１２５によって放射されたＶＨＦ電力のリターン経路の一部を形成する。
[0047]一実施形態では、誘電円筒形スリーブ５５５０が提供されて、ＲＦ導体５５２５を囲むように構成される。基板サポート全体のインピーダンスの均一性はまた誘電スリーブ５５５０によって増強される。スリーブ５５５０を構成する材料の軸方向長さおよび誘電定数は、ＲＦ導体５５２５によって提示される、ＶＨＦ電力へのフィードポイントインピーダンスを決める。スリーブ５５５０を構成する金属の軸方向長さおよび誘電定数を調整することによって、インピーダンスのより均一な放射分布が、ＶＨＦソース電力のより均一な容量結合に対して達成可能である。
[0048]スタブ１３５の遠位端１３５ａの終端導体１６５は内部導体および外部導体１４０、１４５を共にショートさせることによって、スタブ１３５はこの遠位端１３５ａでショートさせられる。スタブ１３５の近位端１３５ｂ（未ショート端）において、外部導体１４５は環状導電性ハウジングつまりサポート１７５を介してチャンバ本体に接続されるのに対して、内部導体１４０は導電性シリンダーつまりサポート１７６を介して電極１２５の中央に接続される。誘電リング１８０は導電性シリンダー１７６と電極１２５間に保持されて、かつこれらを分離する。
[0049]内部導体１４０は、プロセスガスおよび冷却剤などのユーティリティ用の導管を提供可能である。この特徴の主要な利点は、典型的なプラズマ反応器とは異なり、ガスライン１７０および冷却剤ライン１７３が大きな電位差をクロスさせない点である。従って、これらはこのような目的で、より安価かつより確実な材料である金属から構築されてもよい。金属ガスライン１７０はオーバーヘッド電極１２５における、またはこれに隣接するガス入口１７２を供給し（このためオーバーヘッド電極１２５はガス分布プレートであり）、これに対して金属冷却剤ライン１７３はオーバーヘッド電極１２５内に冷却剤通路またはジャケット１７４を供給する。
[0050]上記のように、閉じ込められていないプラズマはチャンバ壁にエッチング副生成物（典型的にポリマー）堆積をもたらし、またチャンバ壁をエッチングする可能性がある。チャンバ壁へのエッチング副生成物堆積はプロセスをドリフトさせる可能性がある。チャンバ壁からエッチングされた材料は再堆積によって基板を汚染し、さらに／またはチャンバに粒子を作成する可能性がある。加えて、閉じ込められていないプラズマはまた処理ゾーンの下流エリアに達して、典型的にはポリマーであるエッチング副生成物を下流エリアに堆積する可能性がある。下流エリアに堆積されたエッチング副生成物はクリーニングが困難である。蓄積されたエッチング副生成物は剥がれ落ちて、粒子をもたらす恐れがある。
[0051]一実施形態では、図１Ｂに図示されているスロット付き閉じ込めリングが提供されて、ワークピースサポート１０５の周辺にあり、かつオーバーヘッド電極１２５と基板サポート１０５間に軸方向に延びる図１Ａのチャンバ１００内に置かれてもよい。スロット付き閉じ込めリングは、粒子汚染およびチャンバのクリーニング時間を削減するために使用されてもよい。図１Ｂは、一実施形態に従ったスロット付き閉じ込めリング５０の斜視図を図示している。閉じ込めリング５０は、プラズマを閉じ込めてガス流抵抗を削減するように構成されている。閉じ込めリング５０はバッフル５５と、バッフル５５の底部部分に結合されたベース５８とを含んでいる。ベース５８は概して、閉じ込めリング５０の電気接地および機械的強度を提供するように構成されている。バッフル５５はこの上部部分に開口７１を定義する。開口７１は、図１Ａのオーバーヘッド電極つまりガス分布プレート１２５のシャワーヘッドを受け取るように構成されているため、ガス流はバッフル５５内に閉じ込められることになる。バッフル５５はさらに複数のスロット５７および複数のフィンガ５９を含んでいる。スロット５７は、プラズマシースの厚さまたは幅が各スロットの幅よりも大きくなるように設計されている。このように、プラズマのイオンおよびラジカルは閉じ込めリング５０を通過することを防止される。一実施形態では、各スロット５７は、プラズマシースの幅または厚さの約２倍未満の幅で設計されている。閉じ込めリング５０は、プラズマが閉じ込めリング５０と接触している場合にＲＦ電源およびＶＨＦ電源に接地経路を提供するために、導電性の材料から作られてもよい。閉じ込めリング５０はまた、局所的加熱、汚染およびプロセスドリフトを最小化するために、熱的導電性であり、かつエッチング耐性のある材料から作られてもよい。例えば、バッフル５５はシリコンカーバイド（ＳｉＣ）から作られてもよいのに対して、ベース５８はアルミニウム（Ａｌ）から作られてもよい。
[0052]一実施形態では、図１Ａに示されている平坦な環状リング１１５が用いられる。環状リング１１５は、内部チャンバ側壁１２８から一定距離（またはギャップ）で基板１１０周辺に置かれる。環状リング１１５は、リング１１５が所望のプラズマ閉じ込めおよび低い流れ抵抗を提供するように構成されて、チャンバに置かれる。環状リング１１５の縁部と内部チャンバ壁１２８間の距離（またはギャップ）が大きすぎてはいけない。ギャップ距離がチャンバ壁１２８付近のプラズマシース厚さより大きければ、ウェーハ上方の反応ゾーンからチャンバ壁および下流に向けられたプラズマ量を増加させる可能性があり、これによってプラズマの閉じ込めは少なくなる。チャンバ圧力に影響する流れ抵抗は受容不可能なレベルに増加するため、環状リング１１５の縁部と内部チャンバ壁１２８間の距離（またはギャップ）は小さすぎてもいけない。内部チャンバ壁１２８から適切な距離にある基板１１０周辺に置かれた環状リング１１５は、良好なプラズマ閉じ込めおよび低い流れ抵抗という要件を満たす。
[0053]図２Ａは、環状プラズマ閉じ込めリング１１５を具備する処理チャンバの実施形態の概略図を示している。環状リング１１５は、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）やアルミニウム（Ａｌ）などの導電性材料から作られてもよい。環状リング１１５はウェーハ１１０を囲んでいる。環状リング１１５は接地チャンバ本体１２７に結合されており、また誘電（石英）リング１２０によって基板サポート１０５から電気的に分離されており、これによって導電性環状リング１１５が基板１１０および導電性メッシュ層５５１５に触れるのを防止して、バイアス電力の効果の排除を防止する。一実施形態では、誘電リング１２０の最低ポイントは導電性メッシュ層５５１５の最低ポイントの下方にある。一実施形態では、環状リング１１５の上部表面は基板１１０とほぼ同じ表面にあり、基板１１０が基板サポート１０５上に適切に置かれて、流れ再循環を最小化することを可能にする。誘電リング１２０の上部表面は、図２Ａの実施形態に示されているように、基板１１０の上部表面および環状リング１１５の上部表面と同じ高さにあってもよい。さらに別の実施形態では、誘電リング１２０の上部表面はまた、図２Ｂの別の実施形態に示されているように、基板１１０の上部表面および環状リング１１５の上部表面よりもわずかに低い。図２Ｂに示された実施形態において、プラズマ閉じ込め環状リング１１５は誘電リング１２０の上部に置かれている。
[0054]環状リング１１５は、ギャップ幅１１７で、内部チャンバ壁１２８から間隔をあけられている。環状リング１１５の上部セクションの厚さ１１９は、低い流れ抵抗に対して最適であるように選ばれる。流れ抵抗は厚さ１１９の増加に伴って増加するため、環状リング１１５の上部セクションの厚さ１１９は厚すぎてもいけない。一実施形態では、厚さ１１９は約１／８インチ〜約１／４インチの範囲にある。厚さ１１９の上部セクションはこの厚さおよび機械的強度を限定されるため、環状リング１１５のコーナー１１８は環状リングの機械的強度を提供するために使用される。機械的強度を提供可能なコーナー１１８以外の構造もまた使用可能である。
[0055]プラズマ閉じ込めおよびチャンバ圧力と、チャンバプラズマ密度および圧力の有効性に対するギャップ幅１１７の影響は、種々のシミュレーションの使用による比較に対して、環状リング設計およびスロット付きリング設計について解析されてきた。チャンバ圧力シミュレーションについて、フランスのＥＳＩグループによる計算流体力学（ＣＦＤ）ソフトウェアＣＦＤ−ＡＣＥ＋が使用される。ＣＦＤ−ＡＣＥ＋は、流れ、熱転送、ストレス／変形、化学反応動力学、電気化学などを含む広範囲の物理学的基礎の一般的な偏微分方程式（ＰＤＥ）ソルバーである。ソフトウェアはこれらを多次元の（０Ｄ〜３Ｄ）安定した推移形態で解く。ＣＦＤ−ＡＣＥ＋は、複雑なマルチフィジックスよび総合的用途に使用される。現在の研究について、ソフトウェアの「流れ」モジュールが使用される。ＣＦＤ−ＡＣＥ＋シミュレーターの「流れ」モジュールを使用することによる圧力シミュレーションは実験結果に極めてうまく整合する。表１は、図１Ｂのスロット付きプラズマ閉じ込めリング５０を有する図１Ａに説明されたタイプの反応器についてのシミュレーションおよび実験結果の比較を示している。表１において、ポンプ圧力は、図１Ａのポンプ１１１の圧力設定値のことをいう。チャンバ内径は２７ｃｍであり、ウェーハ１１０と上部電極１２５の下部表面間の距離は３．２ｃｍである。チャンバ圧力データはウェーハ中央から離れて、かつウェーハのすぐ上６．８ｃｍのところで収集される。リング下圧力データはスロット付き閉じ込めリングのすぐ下で収集される。結果は、シミュレーション結果と実験結果の良好な整合を示している。この結果はまた、スロット付き閉じ込めリングは比較的高い流れ抵抗を有しており、かつ圧力設定値からかなり高く反応チャンバ内の圧力を増加させることを示している。
[0056]チャンバプラズマ密度シミュレーションは、Ｕｒｂａｎａ−Ｃｈａｍｐａｉｇｎ，Ｕｒｂａｎａ，ＩｌｌｉｎｏｉｓのＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｏｆ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｉｌｌｉｎｏｉｓによって開発されたハイブリッドプラズマ機器モデル（ＨＰＥＭ）を使用する。ＨＰＥＭは低圧力（＜１０数トール）のプラズマ処理反応器の包括的モデリングプラットフォームである。このシミュレーターによるプラズマ密度シミュレーションについての詳細は、ｐａｇｅｓ ２８０５−２８１３ ｏｆ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，ｖｏｌｕｍｅ８２（６），１９９７に公開されている「Ａｒｇｏｎ Ｍｅｔａｓｔａｂｌｅ Ｄｅｎｓｉｔｉｅｓ Ｉｎ Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ａｒ，Ａｒ／Ｏ２ ａｎｄ Ａｒ／ＣＦ４ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅｓ」と題された記事に見ることができる。プラズマシミュレーターは半導体機器産業で広く使用されている。我々の経験は、ＨＰＥＭによるプロセスパラメータばらつきのプラズマシミュレーションがプロセス結果に極めてうまく整合することを示している。
[0057]一実施形態では、図２Ａの環状リング１１５は０．５インチ〜３インチのギャップ幅１１７を含む。使用されている例示的プロセス条件は、上記のコンタクトエッチングおよび深いトレンチエッチングに類似するものである。１５００ｓｃｃｍという高いガス流レートが使用される。一実施形態では、プロセスガスは、Ｃ４Ｆ６およびアルゴン（Ａｒ）などの他のタイプのプロセスガスを含むのではなくＯ２のみを含んでおり、シミュレーションを簡略化する。ギャップ幅１１７の関数としてプラズマ閉じ込めの度合いを比較するプラズマ閉じ込め研究について、シミュレーションでＯ２ガスのみを使用することによって、プラズマ閉じ込めに対するガス距離１１７の影響の学習を提供する。シミュレーションされた上部電極電力（またはソース電力）は１．８５ＫＷであり、ガス温度は８０℃である。全ソース電力は１．８５ｋＷである。上部電極の電圧（またはソース電圧）ＶＳは典型的に約１００〜約２００ボルトである。１７５ボルトのＶＳがシミュレーションで使用されてきた。基板（またはウェーハ）の半径は１５ｃｍ（つまり６インチ）であり、上部電極から基板までの間隔は３．２ｃｍ（つまり１．２５インチ）である。内部チャンバ壁１２８の半径は２７ｃｍ（つまり１０．６インチ）である。誘電リング１２０の幅は２．２ｃｍ（つまり０．８７インチ）であり、シミュレーションされた環状プラズマ閉じ込めリング１１５の幅は８．５ｃｍ（つまり３．３インチ）〜２．２ｃｍ（つまり０．９インチ）で変化する。シミュレーションされた環状閉じ込めリング１１５と内部チャンバ壁１２８間の間隔は１．３ｃｍ（つまり０．５インチ）〜７．６ｃｍ（つまり３．０インチ）で変化する。
[0058]図２Ｃは、図２Ａに説明されている環状リング１１５を具備する図１Ａに説明されているプラズマチャンバのプラズマシミュレーション結果を示している。低圧プラズマチャンバにおいて、圧力およびプラズマ密度はチャンバ全体にわたって完全に均一ではない。圧力は典型的にウェーハの中央付近が高く、ウェーハの縁部付近が低く、ポンプにおいてポンプ圧力セットポイントに達する。図２Ｃの圧力データは、チャンバ壁とウェーハ上部平面の交差点、つまり図２Ａの場所Ｐの圧力である。閉じ込めレベルの度合いを定量化するために、プラズマ密度比が、環状リング１１５の上部セクションのすぐ下に延ばされているライン１１６下方の最大プラズマ密度と、ウェーハ表面とオーバーヘッドアルミニウム電極２５間の容積で生じるプロセスチャンバの最大プラズマ密度との比として定義される。プラズマ密度比が低いほど、プラズマ閉じ込めリングはプラズマの閉じ込めをより良好に実行した。
[0059]図２Ｃの破線３０１は、スロット付き閉じ込めリング設計の３５．３ミリトールのチャンバ圧力を示している。図２Ｃの破線３０２は、スロット付き閉じ込めリング設計について取得された０．００４プラズマ密度比を示している。３５．３ミリトールのチャンバ圧力および０．００４プラズマ密度比は共にシミュレーション結果から取得される。スロット付きリング設計はギャップ幅１１７を変化させないため、破線３０１および３０２は水平線である。曲線３１１はギャップ幅１１７の関数としてチャンバ圧力を示しているのに対して、曲線３１２はギャップ幅１１７の関数としてプラズマ密度比を示している。０．５インチのギャップ幅の環状リング設計について、チャンバ圧力は、スロット付き閉じ込めリング設計よりも高い３５．８ミリトールであることが分かっており、またプラズマ密度比は、スロット付き閉じ込めリング設計よりも低い０．０００１３である。低プラズマ密度比が望ましいが、高いチャンバ圧力は望ましくない。ギャップ幅１１７が１インチに増加されると、チャンバ圧力は、フロントエンドプロセスについてスロット付きリング設計よりも低く、かつ３０ミリトール未満の低圧力要件よりも低い２７．９ミリトールに削減し、またプラズマ密度比は、スロット付きリング設計よりもさらに低い０．００２である。ギャップ幅１１７が１．５インチに増加されると、チャンバ圧力はさらに２６．２ミリトールに削減し、またプラズマ密度比は０．０２３であり、これはスロット付きリング設計よりは高いが依然として比較的低い。ギャップ幅１１７が１．５インチより大きく増加すると、チャンバ圧力を低下させる際のより広いギャップ幅１１７の効果は削減されるが、しかしながらプラズマ密度比は増加し続ける。
[0060]表２は、図１Ｂのスロット付きプラズマ閉じ込めリング５０を具備する図１Ａに説明された反応器と、図２Ａに説明された環状プラズマ閉じ込めリング１１５を具備する反応器とに関するシミュレーション結果の比較を示している。環状リングとチャンバ壁１２８間のギャップ距離は１インチである。表２において、ポンプ圧力は、図１Ａのポンプ１１１の圧力設定値のことをいう。チャンバ内径は２７ｃｍであり、ウェーハ１１０と上部電極１２５の下部表面間の距離は３．２ｃｍである。チャンバ圧力データはウェーハ中央から離れて、かつウェーハのすぐ上６．８ｃｍのところで収集される。リング下圧力データは、スロット付き閉じ込めリングまたは環状リングのすぐ下で収集される。この結果は、チャンバ圧力がスロット付きプラズマ閉じ込めリングについて環状プラズマ閉じ込めリングよりも高いことを示している。加えて、チャンバと閉じ込めリング下との圧力差はスロット付きリングについて（ΔＰ＝１５．３ミリトール）環状リング（ΔＰ＝９．４ミリトール）より高い。
[0061]図２Ｄは、ギャップ幅１１７が０．５インチの場合のプロセスチャンバのプラズマ密度のシミュレーション結果を示しており、この場合プラズマ密度比は０．０００１３である。横軸はプロセスチャンバの中央からの距離に対応しており、Ｚ軸は基板サポート１０５の上部表面の下方３．９ｃｍからの距離に対応している。この結果は、プラズマが基板の上方の領域内に比較的閉じ込められていることを示している。チャンバ圧力は３５．８ミリトールであり、これは３０ミリトール以下のプロセス仕様よりも高い。図２Ｅは、ギャップ幅１１７が３インチである場合のプロセスチャンバのプラズマ密度のシミュレーション結果を示しており、この場合プラズマ密度比は０．１２である。この結果は、下流の反応器に対してかなりのプラズマ損失があることを示している。
[0062]図２Ｃのシミュレーション結果は、ギャップ幅１１７が増加すると、流れに対する抵抗は減少し、ひいてはウェーハ圧力が減少することを示している。ギャップ幅１１７の増加によってより多くのプラズマが閉じ込めリングの下流に貫通するのに対して、プラズマ密度比は増加する。３０ミリトール以下にチャンバ圧力を保つために、ギャップ幅１１７は、図２Ｃのシミュレーション結果に従って約０．８インチ以上でなければならない。しかしながら、大きなギャップ幅１１７は下流へのより高いプラズマ損失をもたらすため、ギャップ幅１１７は大きすぎてはいけない。上記のように、ギャップ幅１１７が１．５インチより大きく増加すると、チャンバ圧力を低下させる際により広いギャップ幅１１７の効果は重要ではないが、しかしながら、プラズマ密度比は増加し続ける。１．５インチのギャップ幅１１７でのプラズマ密度比は０．０２３であり、これは合理的に低いものである。従って、ギャップ幅１１７は１．５インチ以下にキープされなければならない。
プラズマ放射分布の磁気コントロール
[0063]一実施形態では、プラズマイオン密度の放射分布が磁気ステアリングによってコントロールされて、放射プラズマイオン密度分布の均一性、および同等にウェーハまたはワークピース全体のエッチングレートの放射分布の均一性を増強する。このために、図１Ａに描かれている内部コイルおよび外部コイル６０、６５は反応器の天井電極１２５の上方に置かれる。（プラズマイオンの放射分布のこのようなコントロールの一例が、本譲受人に譲渡された米国特許第６，８５３，１４１号に見られ、これは全体が参照により本明細書に組み込まれる。）各コイル６０、６５はそれぞれ独立直流（ＤＣ）サプライ７０、７５によって駆動される。２つのＤＣサプライ７０、７５はプラズマ分布／ステアリングコントローラ９０によってコントロールされる。コントローラは、同一または反対の極性のＤＣ電流によってサプライ７０、７５のいずれか一方または両方を同時に駆動するようにプログラミングされてもよい。コントローラ９０は、プラズマイオン密度の放射分布を補正してこの均一性を改良するために用いられてもよい。
[0064]内部コイル６０が天井１２５の上方に外部コイル６５よりも高く置かれている図１Ａに図示された２つのコイル６０、６５の配列はある種の利点を提供する。具体的には、いずれかのコイルによって提供された磁界勾配の放射コンポーネントは少なくとも大まかにコイルの半径に比例し、またコイルからの軸方向変位に反比例する。従って、内部コイルおよび外部コイル６０、６５は、これらの異なるサイズおよび変位ゆえに異なる役割を実行することになる。外部コイル６５は、このより大きな半径およびウェーハ１１０への更なる近接ゆえにウェーハ１１０の表面全体において優位を占めるのに対して、内部コイル６０はウェーハ中央付近に最大効果を有することになり、また磁界のより精密な調整およびスカルプティングのためのトリムコイルとみなされることが可能である。異なる半径であり、かつプラズマからの異なる変位で置かれる異なるコイルによってこのような異なるコントロールを実現するために他の配列も可能である。ある種の動作例を参照して本明細書に後述されるように、環境プラズマイオン密度分布の異なる変化は、それぞれのオーバーヘッドコイル（６０、６５）を流れる、異なる大きさの電流を選択することによるのみならず、異なるオーバーヘッドコイルに対して異なる極性や電流方向を選択することによっても取得される。
[0065]図３Ａは、図１Ａの反応器において、内部コイル６０によって発生された磁界の放射（実線）および方位角（破線）コンポーネントをウェーハ１１０上の放射位置の関数として図示している。図３Ｂは、外部コイル６５によって発生された磁界の放射（実線）および方位角（破線）コンポーネントをウェーハ１１０上の放射位置の関数として図示している。図３Ａおよび図３Ｂに図示されているデータは、ウェーハ１００が直径３００ｍｍであり、内部コイル６０が直径１２インチであり、かつプラズマ上方約１０インチに置かれ、また外部コイル６５が直径２２インチであり、かつプラズマ上方約６インチに置かれている具現化で取得された。図３Ｃは、内部および外部のオーバーヘッドコイル６０、６５によって発生された半カプス形状磁界ラインパターンの簡略図である。
[0066]一実施形態では、ウェーハ表面の磁界を調整することによってプラズマイオン密度の空間分布を変更するために、図１Ａのコントローラ９０が提供されてそれぞれのコイル６０、６５に印加される電流を変更する。以下の実施例では、プラズマイオン分布ではなくウェーハ表面全体のエッチングレートの空間分布が直接測定される。エッチングレート分布はプラズマイオン分布の変化によって直接変更するため、一方の変化は他方の変化に反映される。
[0067]図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃおよび図４Ｄは、低チャンバ圧力（３０ｍＴ）でのみ内部コイル６０を使用して実現される有用な効果を図示している。図４Ａは、ウェーハ１１０の表面上の場所（横軸）の関数として測定済みエッチングレート（縦軸）を図示している。図４Ａは、従って、ウェーハ表面の平面におけるエッチングレートの空間分布を図示している。エッチングレート分布の中央が高い不均一性が図４Ａに明確に見られる。図４Ａは、磁界が印加されない場合に対応しており、従って、反応器に固有であり、かつ補正を必要とする不均一なエッチングレート分布を図示している。エッチングレートはこの場合５．７％の標準偏差を有している。図４Ａ〜図４Ｄおよび図５Ａ〜図５Ｄに関する以下の記述において、記されている磁界強度はウェーハの中央付近の軸方向フィールドに対応するが、放射フィールは、均一性を改良するためにプラズマイオン密度の放射分布で作用するものであることが理解されるべきである。軸方向フィールドは、より容易に測定されるため、この説明において選ばれている。ウェーハの縁部の放射フィールドは典型的に、この場所での軸方向フィールドの約３分の１である。
[0068]図４Ｂは、９ガウスの磁界を生成するために内部コイル６０がエネルギー付与された場合にエッチングレート分布が変更する様子を図示している。不均一性は標準偏差４．７％まで減少する。
[0069]図４Ｃにおいて、内部コイル６０の磁界は１８ガウスまで増加されたが、中央でのピークは大きく下落したことがわかり、この結果ウェーハ全体のエッチングレート標準偏差は２．１％に削減される。
[0070]図４Ｄにおいて、内部コイル６０の磁界はさらに２７ガウスに増加されたため、図４Ａの中央が高いパターンが中央が低いパターンにほぼ反転された。図４Ｄの場合のウェーハ表面全体のエッチングレートの標準偏差は５．０％であった。
[0071]図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃおよび図５Ｄは、より高いチャンバ圧力（２００ｍＴ）でコイル６０、６５の両方を使用することの有用な効果を図示している。図５Ａは図４Ａに対応しており、また磁界によって補正されていない反応器の中央が高いエッチングレート不均一性を描いている。この場合、ウェーハ表面全体のエッチングレートの標準偏差は５．２％であった。
[0072]図５Ｂにおいて、外部コイル６５は２２ガウスの磁界を発生させるためにエネルギー付与されており、これはエッチングレート分布の中央ピークをわずかに減少させる。この場合、エッチングレート標準偏差は３．５％まで減少された。
[0073]図５Ｃにおいて、コイル６０、６５の両方とも、２４ガウスの磁界を発生させるためにエネルギー付与される。図５Ｃに見られる結果は、エッチングレート分布の中央ピークがかなり減少したのに対して周縁付近のエッチングレートは増加したことである。効果全体は、３．２％という低い標準偏差によるより均一なエッチングレート分布である。
[0074]図５Ｄにおいて、コイルは両方とも、４０ガウスの磁界を発生させるためにエネルギー付与されて、過剰補正を発生させることによって、ウェーハ表面全体のエッチングレート分布が中央が低く縁部が高いという分布に変化された。この後者の場合のエッチングレート標準偏差は３．５％に（図５Ｃの場合に対して）わずかに上昇した。
[0075]図４Ａ〜図４Ｄの低圧力テストで取得された結果と図５Ａ〜図５Ｄの高圧力テストとを比較することによって、より高いチャンバ圧力は、エッチングレートの不均一な分布に対して類似の補正を達成するためにより大きな磁界を必要とすることが分かる。例えば、３０ｍＴでは、最適な補正が、１８ガウスで内部コイル６０のみを使用して取得されたのに対して、３００ｍＴでは、両方のコイル６０、６５を使用する２４ガウスの磁界が最適補正を達成するために必要とされた。
[0076]2つのコイル６０、６５の一方または両方の起動によるプラズマ分布の磁気コントロールまたはプラズマ均一性の磁気増強が、ウェーハまたはワークピースの周縁つまり縁部でプラズマイオン密度を増加させることがある。例えば、プラズマイオン密度の中央が高い分布（あるいは、同等に、エッチングレートの中央が高い分布）について、磁気コントロールは、ウェーハ中央でプラズマイオン密度を削減することによって均一性全体を改良することができる。しかしながら、プラズマイオン密度は、縁部が高いプラズマ分布を発生させるという磁気プラズマ分布コントロールの傾向ゆえにウェーハ縁部で増加されるため、均一性のこの改良は限定される。
[0077]本発明の一態様に従って、図６Ａおよび図１Ａにも描かれている導電性バッフル４５０が提供される。導電性バッフル４５０はウェーハ１１０の平面の下方に置かれる。導電性バッフル４５０は、ワークピース全体のプラズマ均一性を改良し、および／またはプラズマ閉じ込めを提供するように構成されている。図６Ａの反応器において、平面下バッフル４５０は図２Ａの環状リング１１５を置換する。バッフル４５０は導電性（または半導電性）材料、例えば一例として陽極酸化アルミニウム、あるいは代替的にシリコンカーバイドから形成されてもよいが、この態様は特定の材料に限定されない。バッフル４５０はペデスタル１０５の導電性ベース５５０５に接地される。ウェーハ平面の下方にバッフル４５０に置くことによって、オーバーヘッド電極１２５に印加されたＶＨＦソース電力によって作成された電界がウェーハ周縁の近傍で削減されることが発見された。この結果は、プラズマイオン密度がウェーハ周縁の領域で削減されることである。この利点は、ウェーハ周縁のプラズマイオン密度を望ましくないほどに増加させるという、コイル６０、６５によって行使される磁気コントロールまたはプラズマステアリングの傾向は、平面下バッフル４５０による周縁イオン密度の低下によって相殺または補償されるという点である。バッフル４５０は、磁気プラズマステアリングの縁部が高い傾向を適切に補償するのに十分な距離だけウェーハ平面の下方に低下される。これは以下により詳細に説明される。
[0078]図６Ｂは、内径および外径間の環状バッフル４５０の中間部分はウェーハ平面に対して、またはこのわずかに上方に隆起されて、図６Ｂのバッフル４５０の残りの部分がウェーハ平面の下方にあるバッフル４５０の代替バージョンを描いている。図６Ｃは、図６Ｂの実施形態の三角形バージョンを描いている。図６Ａ、図６Ｂおよび図６Ｃにおいて、バッフル４５０の周縁部とチャンバの側壁間の距離は、リング１１５の縁部と側壁間の距離１１７について上述されたのと同様に決まる。図１Ａの反応器にインストールされたようなバッフル４５０の平面図が図７に示されている。
[0079]本発明の実施形態はさらに、ポンプ１１１への入力における単一のポンプポート１１１ａと関連付けられてもよいウェーハ全体の非対称ガス流パターンを削減または排除する。ポート１１１ａに最も近いウェーハ縁部にわたるガス流は高速であるのに対して、ポート１１１ａから最も離れているウェーハ縁部にわたるガス流は低速であり、またこの差異は、ウェーハ１１０全体のエッチングレート分布の更なる不均一性を導入することがある。一実施形態では、環状ガス流平衡器４６０が提供される。ポンプ環状部１１２内に置かれた環状ガス流平衡器４６０は不均一性を排除または削減するために提供される。図８を参照すると、平衡器４６０は、内径が陰極１０５であり、かつ半径方向外側限界が平衡器４６０の偏心内縁４６０ａによって決まる偏心環状開口４６２を形成するために偏心形状を有する。開口４６２は、ポンプポート１１１ａに対向する陰極１０５の側に最大エリアを有しており、かつポート１１１ａに最も近くに最小エリアを有している。開口４６２の偏心は、その分布が、平衡器４６０がない場合に存在するガス流の非対称性に対向するミラーと類似するガス流抵抗を作成する。結果として、ウェーハの縁部のガス流はウェーハ１１０の周縁にわたって均一である。一態様では、流量平衡器４６０は、陽極酸化アルミニウムなどの導電性材料から形成される。
[0080]一実施形態では、平衡器４６０は、陰極１０５から延びる複数の（例えば３つの）細長い放射支柱４６４によってサポートされている。平衡器４６０は、平衡器４６０の縁部から上方に延びる垂直壁４６６をサポートする。図６Ａにおいて、バッフル４５０の縁部と垂直壁４６６間の水平距離Ａと、バッフル４５０と平衡器４６０間の垂直距離Ｂは、ポンプポート１１１へのガス流にごくわずかの抵抗を強いるように選択される。バッフル４５０がウェーハ平面の下方に押圧される距離Ｃは、ウェーハ縁部の局所的プラズマ密度を上昇させるという磁気プラズマステアリングコントロールの傾向を補償するように選ばれる。一態様では、支柱４６４は導電性であり、導電性流量平衡器４６０は支柱４６４を介して、ペデスタル１０５の接地導電性ベース５５０５に電気的に結合される。
[0081]図９Ａは、半径に伴う一定増加レートで減少する、中央が高いエッチングレート分布を描いている。図９Ｂは、プラズマ密度分布均一性を改良する（補正する）際の磁気ステアリング装置６０、６５の効果を描いているグラフである。コイル６０、６５による磁気ステアリングは、図９Ｂに描かれているように、プラズマ分布をほぼ平坦（均一）になるようにし、ウェーハの放射縁部でわずかに上方にずれている。このずれはわずかであるため（約１％）、受容可能である。図１Ａのような典型的な反応器の未補正プラズマイオン密度分布は図９Ａに描かれているほど理想的ではない。
[0082]図１０Ａは、ウェーハ１１０の平面にプラズマ閉じ込めリング１１５を有する図２Ａの反応器で実際に遭遇するタイプの中央が高いエッチングレート分布を描いている。リング１１５はウェーハ周縁の近傍のプラズマ容積を削減することによって、ウェーハ周縁のプラズマイオン密度を増加させる。図１０Ａの得られる未補正エッチングレート分布は、ウェーハ周縁付近では一定増加レートで減少しないが、ウェーハ周縁にはほぼ平らな領域Ｄを有する。磁気ステアリングコイル６０、６５による補正の際、分布全体（図１０Ｂ）はより均一的であるのに対して、エッチングレート分布は、中心が高い分布を補正する場合にウェーハ周縁のプラズマ密度を増加させるという磁気ステアリングの傾向ゆえに、図１０Ｂのグラフに示されているようにウェーハ周縁でかなりの上昇（例えば５％または１０％）を提示する。この上昇、つまり縁部が高いプラズマイオン分布傾向は望ましくなく、磁気ステアリングが達成可能な最大均一性を限定する。図６Ａのウェーハ平面下バッフル４５０と環状リング１１５の置換の際、未補正エッチングレート分布は、図１１Ａのグラフに示されているように、ウェーハ周縁までの半径によるほぼ一定の減少レートを有している。この分布が磁気ステアリングコイル６０、６５を起動させることによって補正されると、図１１Ｂに示されているように、ウェーハ周縁のエッチングレート分布の上昇はほとんどない。プラズマの磁気ステアリングによって達成可能な均一性全体が改良される。
[0083]一実施形態では、バッフル４５０がウェーハ平面の下方に押圧される距離Ｃ（図６Ａ）が決まる。図１２は、バッフル４５０の３つの異なる高さに対するウェーハ全体のエッチングレートの放射分布を図示するグラフである。長破線は、ウェーハ１１０の平面にある、図２Ａのリング１１５を使用するエッチングレート分布を描いている。破線分布は図１０Ａの分布に類似している。短破線は、ウェーハ１１０の平面の下方約０．５インチに押圧されたバッフル４５０を使用するエッチングレート分布を描いている。この場合は、半径に伴ったエッチングレートのより均一な減少レートを表している。実線は、バッフル４５０がウェーハ１１０の平面の下方に１インチ押圧されたエッチングレート分布を描いている。この後者の場合は、ウェーハ周縁のエッチングレートの最大抑制を提示しており、また図９Ａの理想的な場合または図１１Ａの最も実用的な場合にかなり近づいている。上記比較は、ウェーハ平面の下方約１インチにバッフル４５０を押圧することによって優れた結果を提供することを示している。バッフルの最適レベルは、コイル６０および／または６５を介して適用された磁気ステアリングや放射分布補正の大きさに左右され、これはまた未補正プラズマイオン密度放射分布に左右される。これらは全てプロセス間で変化することがあるため、バッフルの最適上昇は異なるプロセスごとに異なる場合がある。従って、別の態様では、ウェーハ１１０の平面に対するバッフル４５０の高さは、図６Ａに概略的に示されているエレベータ機構４７０によって調整可能であってもよい。
プラズマのインピーダンス閉じ込め
[0084]一実施形態では、プラズマの放射閉じ込めはインピーダンス閉じ込めを用いることによって達成され、これは、上部電極の電圧を低下させて、上部電極１２５とチャンバ壁１２８間の電圧低下を削減することを含んでいる。典型的に、ＶＨＦソース電力は主に、ＶＨＦソース電圧ＶＳで上部電極１２５を介して供給される。インピーダンス閉じ込めを実施する際に、上部電極の電圧はソース電圧の比率ｆ、つまりｆＶＳに削減され、ここでｆは１未満の数である。陰極の電圧は−（１−ｆ）ＶＳの相補電圧に変更されるため、電極・陰極間電圧はＶＳの全ソース電力電圧のままであり、プラズマイオン密度は妥協されない。（陰極は基板処理中に基板サポート１０５およびウェーハ１１０を備えている点が想起されるであろう。ウェーハ１１０が処理中にチャンバにない場合、基板サポート１０５が陰極を形成する。）従って、上部電極１２５と陰極間の電圧差はＶＨＦソース電圧ＶＳにキープされるが、上部電極１２５と接地チャンバ壁１２８間の電圧差は好都合なことにｆＶＳに削減される。上部電極１２５と接地チャンバ側壁１２８間の電圧差のこの削減は、側壁１２８付近、ひいてはウェーハ周縁に生成されるプラズマ量を削減する。より低い上部電極の電圧ｆＶＳでソース電力を供給し、かつ−（１−ｆ）ＶＳの上部電極から逆相に陰極を維持する方法は、上部電極１２５、陰極（つまり、ペデスタル１０５とウェーハ１１０の組み合わせ）および側壁１２８と関連したチャンバコンポーネントのインピーダンスを調整することによるものである。
[0085]一実施形態では、チャンバコンポーネントのインピーダンスは、後述のように、上記陽極電圧および陰極電圧ｆＶＳおよび−（１−ｆ）ＶＳをそれぞれ達成するように調整される。図１３Ａは、上部電極１２５（つまりソース）と、接地されている陰極（基板処理中にウェーハ１１０に伴う基板サポート１０５）との相対的電圧値を示している。図１３Ｂは、上部電極１２５および接地チャンバ壁１２８の相対的電圧値を示している。図１３Ａの横軸は、上部電極１２５と陰極間の空間を表している。図１３Ｂの横軸は、上部電極１２５と接地チャンバ壁１２８間の空間を表している。横軸の距離は等縮尺で描かれていない。上部電極の電圧は＋ＶＳ〜−ＶＳのソース電力ＶＨＦ周波数で振動するのに対して、陰極およびチャンバ壁は０（接地）にとどまる。プラズマのバルクは、上部電極よりＶ０高い電圧を有しており、これはＶＳよりかなり小さい。曲線４０１は、上部電極１２５と陰極間の電圧を表しており、これは、上部電極の電圧が＋ＶＳの場合に、基板処理中に基板サポート１０５およびウェーハ１１０によって形成される。上部電極の電圧が＋ＶＳの場合の上部電極１２５と陰極間の電圧差４１１はＶＳに等しい。破線曲線４０２は、ソース電圧が−ＶＳの場合のソースと陰極間の電圧を表している。上部電極１２５の電圧が−ＶＳの場合の上部電極１２５と陰極間の電圧差４１２は−ＶＳに等しい。
[0086]図１３Ｂと同様に、曲線４０３は、上部電極１２５の電圧が＋ＶＳの場合のソースとチャンバ壁間の電圧を表している。上部電極の電圧が＋ＶＳの場合の上部電極１２５とチャンバ壁１２８間の電圧差４１３はＶＳに等しい。破線曲線４０４は、ソース電圧が―ＶＳの場合の上部電極１２５とチャンバ壁１２８間の電圧を表している。上部電極の電圧が−ＶＳの場合の上部電極１２５とチャンバ壁１２８間の電圧差４１４は−ＶＳに等しい。
[0087]後述の方法に従って基板サポート１０５のインピーダンスおよび誘電シール１３０のインピーダンスをチューニングすることによって、上部電極に供給されたソース電圧は、例えば半分（ＶＳ／２）の全ソース電圧のうちのごく少量に削減可能であるのに対して、陰極電圧は上部電極の逆相に維持されて、例えば−ＶＳ／２の差をなす。本質的に、陽極電極１２５および陰極の接地に対するそれぞれのキャパシタンスは別個に調整されて、それぞれ陽極１２５および陰極に対するＶＨＦ電圧間に１８０度の位相シフトを導入する。このように修正された陰極の接地に対するキャパシタンスによって陰極電圧は、陽極電極１２５への対向位相においてＶＨＦ周波数で振動することができる。ソースと陰極間の全電圧差はＶＨＦソース電圧のそれぞれの半サイクルピークでＶＳおよび−ＶＳのままであるため、プラズマイオン密度は妥協されずプロセスは変更しない。図１３Ｃは、上部電極１２５と陰極間の空間に沿った電圧を示している。上部電極の電圧は＋ＶＳ／２〜−ＶＳ／２で振動するのに対して、陰極電圧はこれに応じて−ＶＳ／２〜ＶＳ／２で振動する。曲線４０５は、上部電極の電圧が＋ＶＳ／２の場合の電極と陰極間の軸に沿った電圧を表している。上部電極１２５の電圧が＋ＶＳ／２の場合の上部電極１２５と陰極１０５、１１０間の電圧差４１５はＶＳに等しい。破線曲線４０６は、ソース電圧が−ＶＳ／２の場合の上部電極１２５と陰極間の軸に沿った電圧を表している。ソース電圧が−ＶＳ／２の場合の上部電極１２５と陰極間の電圧差４１６は−ＶＳに等しい。
[0088]図１３Ｄにおいて、曲線４０７は、上部電極の電圧が＋ＶＳ／２の場合の上部電極１２５と接地チャンバ壁１２８間の電圧を表している。上部電極の電圧がＶＳ／２の場合の上部電極とチャンバ壁（接地）間の電圧差４１７はＶＳ／２である。破線曲線４０８は、上部電極の電圧が−ＶＳ／２の場合の上部電極とチャンバ壁間の電圧を表している。上部電極の電圧が−ＶＳ／２の場合の上部電極とチャンバ壁間の電圧差４１８は−ＶＳ／２に等しい。後に説明されるように、これらの結果は、所望の比率値ｆを達成する方法で陽極電極１２５のインピーダンス（キャパシタンス）を接地にチューニングし、また陰極のインピーダンス（キャパシタンス）を接地にチューニングすることによって達成される。上記例において、ｆは２分の１であり、この場合、上部電極１２５とチャンバ壁１２８間の電圧差はソース電力電圧ＶＳの半分に削減された。上部電極と陰極間の電圧差は、上部電極とチャンバ壁間の電圧差（ＶＳ／２）よりも大きい（ＶＳ）ため、側壁付近にはプラズマイオン生成が少なく、従ってプラズマは、上部電極１２５と陰極間にあり、かつチャンバ側壁１２８から離れている領域に多く閉じ込められる。
[0089]加えて、陽極・壁間の電圧差を比率ｆ（例えば２分の１）だけ削減することによって、閉じ込められていないプラズマによって失われる可能性のある電力量はｆ２（例えば、１／４）だけ削減される。以下の式１は、上部電極の電圧がＶＳの場合のＰ（電極）と、上部電極とチャンバ壁間の電圧差との関係を示している：

Ｐ〜（Ｖｓ）２＝Ｖｓ２ …（１）

[0090]以下の式（２）は、上部電極の電圧がわずかＶＳ／２の場合のＰ（電力）と、上部電極とチャンバ壁間の電圧差との関係を示している：

Ｐ〜（Ｖｓ／２）２＝Ｖｓ２ ／４ …（２）

[0091]上部電極の電圧を係数２だけ削減することによって、チャンバ壁に対して損失の可能性がある電力は係数４だけ削減される。
[0092]上部電極の電圧を電力比ｆだけ削減することと、逆相での差（１−ｆ）ＶＳを陰極１０５、１１０に供給することとによって、接地側壁１２８にあるプラズマ量を削減し、これによってプラズマ閉じ込めを改良する。このプラズマ閉じ込め方法は本明細書ではインピーダンス閉じ込めと称される。上記記述で使用されている全ソース電圧の比は１／２であるが、しかしながら、他の比の値もまた使用可能であり、プラズマ閉じ込めを改良することができる。上部電極に供給されたソース電圧の比率はまた「電圧比」として定義可能である。図１４Ａは、１、０．７５、０．５および０．２５の電圧比に対するプラズマ密度シミュレーション結果のグラフである。シミュレーションプロセスのポンプエントリの圧力は１０ミリトールであり、全ソース電力は１．８５ｋＷである。シミュレーションされた環状閉じ込めリング１１５と内部チャンバ壁間の間隔は１．５インチ（つまり３．８ｃｍ）である。曲線５０１は、電圧比が１から減少すると、プラズマ密度比が削減されることを示している。プラズマ密度比０．０００１は、電圧比が０．５の場合の最小である。しかしながら、電圧比が０．２５の場合のプラズマ密度比０．００３および電圧比が０．７５の場合のプラズマ密度比０．００８は共に、電圧比が１の場合のプラズマ密度比よりも低い。
[0093]図１４Ｂは、電圧比が１である（あるいはソース電圧が上部電極に完全に供給されている）場合のプロセスチャンバのプラズマ密度０．０２３のシミュレーション結果を示している。シミュレーション結果は、相当量のプラズマが基板上の領域外にあることを示している。図１４Ｃは、電圧比が０．５に削減される場合のシミュレーション結果を示している。この結果は、プラズマが基板表面上方の領域付近にほとんど閉じ込められることを示している。再度図２Ｂを参照すると、１．５インチのギャップ幅によって、チャンバの圧力は約２６．２ミリトールに維持されることが可能であり、これは目標とされているように３０ミリトール未満である。図１４Ａによると、プラズマ密度比０．００４を達成するスロット付き閉じ込めリングと同じプラズマ閉じ込め結果を達成するために、電圧比は約０．２〜約０．６間で操作可能である。しかしながら、プラズマ密度比が０．０１以下の場合、プラズマ閉じ込めは非常に合理的と思われる。従って、電圧比は、図１４Ａのシミュレーション結果によると、約０．１〜約０．７５で操作可能である。
[0094]環状プラズマ閉じ込めリングおよびインピーダンス閉じ込めの組み合わせ使用は、プロセスウィンドウが広いフロントエンドプロセスに対して所望されるように、良好なプラズマ閉じ込めおよびより低いチャンバ圧力を達成する。環状リングギャップ幅１１７は約０．８インチ〜約１．５インチであってもよく、またインピーダンス閉じ込めの電圧比は約０．１〜約０．７５、好ましくは約０．２〜約０．６であってもよい。
[0095]プラズマ閉じ込め改良に加えて、電圧比の低下もまた、プロセス領域外の電力損失を削減する。図１４Ｄは電力集中のシミュレーション結果を示しており、これは、電圧比が１に維持される場合のプロセスチャンバにおける容積当たりの電力つまり電力密度として定義される。この結果はプロセス領域外のかなりの電力集中を示しており、これは、反応器の中央から１５ｃｍ以内の基板表面または領域の上方にある。反対に、図１４Ｅは、電圧比が０．５の場合のプロセスチャンバの電力集中を示している。プロセス領域外の電力損失は、図１４Ｄと比較してかなり削減される。
[0096]図１５は、図１Ａまたは図６の反応器１００のインピーダンスコンポーネントを表す簡略概略図であり、対接地インピーダンスＺ１を有するオーバーヘッド電極１２５を示している。電極１２５は誘電シール１３０に接続されており、これはコンデンサ同様に作用し、対接地インピーダンスＺ６を有している。
[0097]陰極は、基板処理中に誘電層５５２０および５５１０と、ウェーハ１１０とを有する基板サポート１０５によって形成されており、陰極は対接地インピーダンスＺ５を有している。処理中にウェーハ１１０がなければ、基板サポート１０５のみが陰極として作用する。オーバーヘッド電極１２５のインピーダンスＺ１および陰極のインピーダンスＺ５に加えて、バルクプラズマもまたインピーダンスＺ３を有している。加えて、電極インピーダンスＺ１とバルクプラズマインピーダンスＺ３間に直列のインピーダンスＺ２を具備する等化コンデンサによって表される陽極プラズマシースがある。さらにまた、陰極プラズマシースは、バルクプラズマインピーダンスＺ３と陰極インピーダンスＺ５間に直列のインピーダンスＺ４を具備する等化コンデンサによって表されている。
[0098]式（１）は、インピーダンス（Ｚ）、抵抗（Ｒ）およびキャパシタンスリアクタンス（ＸＣ）の関係を示している。式１の「ｊ」は虚数である。

Ｚ＝Ｒ−ｊＸｃ …（１）

[0099]式（２）は、キャパシタンスリアクタンス（ＸＣ）とキャパシタンスＣの関係を示している。

Ｘｃ＝１／（２πｆＣ） …（２）

ここでｆはソース電力の周波数であり、Ｃはキャパシタンスである。
[00100]図１５は、等化回路の簡略概略図であり、ここでは上部電極１２５、陽極プラズマシース、プラズマ、陰極プラズマシースおよび陰極が直列しており、またこれらのインピーダンスコンポーネントは誘電シリアル１３０と並列である。式（３）は全インピーダンスＺｔｏｔａｌを示している。

Ｚtotal＝Ｚ１＋１／（１／（Ｚ２＋Ｚ３＋Ｚ４＋Ｚ５）＋１／Ｚ６）…（３）

[00101]上部電極は典型的に導電性材料からなるため、このインピーダンスＺ１は主に上部電極の抵抗からなる、Ｚ２、Ｚ３およびＺ４はプラズマに影響される。しかしながら、インピーダンスＺ５およびＺ６は、基板サポート１０５の誘電層および誘電シール１３０の厚さおよび誘電定数を変更することによって調整可能である。陰極インピーダンスの大きさは陰極キャパシタンスによって影響される可能性がある。Ｚ５およびＺ６は調整可能であり、従来のソース電圧比率ｆＶＳで上部電極１２５を供給し、かつ上部電極から逆相への電圧−（１−ｆ）ＶＳに陰極を維持することを可能にする。陰極インピーダンスＺ５および陽極インピーダンスＺ６は調整されて、陽極１２５および陰極１０５／１１０のＶＨＦ電圧間に所望の位相シフトを導入して所望の比率ｆを達成する。陽極インピーダンスの選択または調整は、例えば絶縁リング１３０の誘電定数および厚さを選択することによってなされてもよい。陰極インピーダンスの選択または調整は、例えば絶縁層５５１０の誘電定数および厚さを選択することによってなされてもよい。上記例において、ｆ＝０．５および必要な位相シフトは約１８０度であったであろう。この状況は、図１６の極めて簡略化された概略図に概念的に描かれており、ここでは調整可能な陽極および陰極インピーダンスＺ５およびＺ６が、それぞれ電極１２５および陰極１０５の対接地キャパシタンスとしてモデリングされ、コンデンサＺ５、Ｚ６は中央タップポイント４８０で接地接続されている。図１６の比喩的回路において、陽極および陰極は接地に対して浮遊し、接地中央タップ４８０ゆえに接地全体に電圧差が分岐される。比率ｆは２つのコンデンサＺ５およびＺ６の異なるインピーダンスによって決まり、これらは上記新規の教示に従って所望の比率の値ｆを達成するために当業者によって容易に選ばれる。
[00102]図２Ａに描かれているようなプラズマ閉じ込めリング１１５の存在は、チャンバ側壁１２８から離れてプラズマを実際に閉じ込めるという上記インピーダンス閉じ込め方法の能力を削減することがある。これは、ウェーハ平面閉じ込めリング１１５の存在が実際に、周縁および側壁１２８付近のプラズマイオン密度を促進するためである。
[00103]図１３〜図１６のインピーダンス閉じ込め方法の実施形態は、図２Ａのウェーハ平面閉じ込めリング１１５と図６のウェーハ平面下プラズマ閉じ込めバッフル４５０とを置換することによって実施されてもよい。バッフル４５０がウェーハ１１０の平面の下方に押圧される程度は、図１３〜図１６のインピーダンス閉じ込め方法によって側壁１２８から離れたプラズマの閉じ込めを増強する。従って、本発明の一態様において、ウェーハ平面下バッフルは図１３〜１６のインピーダンス閉じ込めと組み合わされる。この態様は図１７に描かれており、ここでは、陽極インピーダンスを接地Ｚ６にまず調整して（ブロック１７０１）、陰極インピーダンスを接地Ｚ５に調整（ブロック１７０２）することによって、インピーダンス閉じ込め技術に従ってＶＨＦソース電力の周波数での陽極電圧の削減および陰極電圧の位相シフトに対する所望の比率ｆを達成する方法が実施される。この方法はさらに、インピーダンス閉じ込め技術によって、側壁１２８からのプラズマの所望の閉じ込めに対してバッフル４５０による反作用を回避または少なくとも削減するのに十分な量だけウェーハ平面下方の一定の高さにバッフル４５０を設定すること（ブロック１７０３）を含む。図１Ａの反応器の例において、この距離は約１インチ程度である。
[00104]上記は本発明の実施形態に対するものであるが、本発明の他の更なる実施形態が、この基本的範囲から逸脱せずに考案されてもよく、またこの範囲は以下の請求項によって決まる。
プラズマ処理チャンバの概略図を示している。 図１Ａの実施形態で使用可能なスロット付き閉じ込めリングの斜視図を図示している。 プロセスチャンバの環状プラズマ閉じ込めリングの一実施形態を具備するプラズマ処理チャンバの概略図を示している。 プロセスチャンバの環状プラズマ閉じ込めリングの別の実施形態を具備するプラズマ処理チャンバの概略図を示している。 ギャップ幅の関数として、プラズマ密度比およびチャンバ圧力のシミュレーション結果を示している。 環状リングとチャンバ壁間のギャップ幅が０．５インチの場合のプラズマ処理チャンバのプラズマ密度のシミュレーション結果を示している。 環状リングとチャンバ壁間のギャップ幅が３インチの場合のプラズマ処理チャンバのプラズマ密度のシミュレーション結果を示している。 図１Ａのオーバーヘッドコイルの磁界のグラフ表記である。 図１Ａのオーバーヘッドコイルの磁界のグラフ表記である。 磁界の空間表記である。 図１Ａの反応器の種々の動作モードの放射場所（横軸）の関数としてのウェーハ表面のエッチングレート（縦軸）のグラフである。 図１Ａの反応器の種々の動作モードの放射場所（横軸）の関数としてのウェーハ表面のエッチングレート（縦軸）のグラフである。 図１Ａの反応器の種々の動作モードの放射場所（横軸）の関数としてのウェーハ表面のエッチングレート（縦軸）のグラフである。 図１Ａの反応器の種々の動作モードの放射場所（横軸）の関数としてのウェーハ表面のエッチングレート（縦軸）のグラフである。 図１Ａの反応器の更なる動作モードの放射場所（横軸）の関数としてのウェーハ表面のエッチングレート（縦軸）のグラフである。 図１Ａの反応器の更なる動作モードの放射場所（横軸）の関数としてのウェーハ表面のエッチングレート（縦軸）のグラフである。 図１Ａの反応器の更なる動作モードの放射場所（横軸）の関数としてのウェーハ表面のエッチングレート（縦軸）のグラフである。 図１Ａの反応器の更なる動作モードの放射場所（横軸）の関数としてのウェーハ表面のエッチングレート（縦軸）のグラフである。 プラズマの軸方向閉じ込め用の改良型バッフルと、ポンプポートへの非対称ガス流パターンを補償するための流量平衡器とを描いている図１Ａの反応器の簡略概略図である。 改良型バッフルの別の実施形態の断面図である。 改良型バッフルのさらに別の実施形態の断面図である。 バッフルを示している図１Ａの反応器の別の平面断面図である。 流量平衡器の構造を示している図１Ａの反応器の平面断面図である。 磁気増強前の放射均一性の磁気増強に理想的な放射エッチングレート分布のグラフである。 磁気増強後の放射均一性の磁気増強に理想的な放射エッチングレート分布のグラフである。 磁気増強前の図１Ａの反応器に典型的な放射エッチングレート分布のグラフである。 磁気増強後の図１Ａの反応器に典型的な放射エッチングレート分布のグラフである。 磁気増強前の、本発明の改良型バッフルを具備する図１Ａの反応器の放射エッチングレート分布のグラフである。 磁気増強後の、本発明の改良型バッフルを具備する図１Ａの反応器の放射エッチングレート分布のグラフである。 ウェーハ平面の下方のバッフルの異なる高さに対する、図１Ａの反応器で達成されたエッチングレート分布を比較するグラフである。 電圧比が１の場合の上部電極と接地陰極間の電圧（または上部電極に完全供給されたソース電圧）を示している。 電圧比が１の場合の上部電極と接地チャンバ壁間の電圧（または上部電極に完全供給されたソース電圧）を示している。 電圧比が０．５の場合（またはソース電圧の半分が上部電極に供給される場合）の上部電極と陰極間の電圧を示している。 電圧比が０．５の場合（またはソース電圧の半分が上部電極に供給される場合）の上部電極と接地チャンバ壁間の電圧を示している。 電圧比の関数としてシミュレーションプラズマ密度比を示している。 環状リングとチャンバ壁間のギャップ幅が１．５インチであり、かつ電圧比が１である場合のプラズマ処理チャンバのプラズマ密度のシミュレーション結果を示している。 環状リングとチャンバ壁間のギャップ幅が１．５インチであり、かつ電圧比が０．５である場合のプラズマ処理チャンバのプラズマ密度のシミュレーション結果を示している。 環状リングとチャンバ壁間のギャップ幅が１．５インチであり、かつ電圧比が１である場合のプラズマ処理チャンバの電力集中のシミュレーション結果を示している。 環状リングとチャンバ壁間のギャップ幅が１．５インチであり、かつ電圧比が０．５インチである場合のプラズマ処理チャンバの電力集中のシミュレーション結果を示している。 上部電極と、陰極とチャンバ壁間の回路を示している。 インピーダンス閉じ込め方法を実施する回路のチュートリアルモデルを描いている簡略概略図である。 プラズマの放射範囲のインピーダンス閉じ込めが改良型バッフルによって増強される方法を描いている図である。
符号の説明
５０…閉じ込めリング、５５…バッフル、５７…スロット、５８…ベース、５９…フィンガ、６０…コイル、６５…コイル、７０…ＤＣサプライ、７１…開口、７２…処理領域、７５…ＤＣサプライ、９０…コントローラ、１００…反応器チャンバ、１０５…ウェーハサポート、１１０…ウェーハ、１１１…真空ポンプシステム、１１１ａ…ポンプポート、１１２…プレナム、１１５…環状リング、１１７…ギャップ幅、１１８…コーナー、１１９…厚さ、１２５…電極、１２７…接地チャンバ本体、１２８…側壁、１３０…誘電シール、１３５…スタブ、１３５ａ…遠位端、１３５ｂ…近位端、１４０…内部導体、１４５…外部導体、１５０…電力生成器、１６２…同軸ケーブル、１７０…ガスライン、１７２…ガス入口、１７３…冷却剤ライン、１７４…冷却剤ジャケット、１７５…環状導電性サポート、１７６…導電性サポート、４５０…バッフル、４６０…平衡器、４６２…開口、４６４…支柱、４８０…中央タップポイント、５５０５…金属ペデスタル層、５５１０…絶縁層、５５１５…導電性メッシュ層、５５２０…絶縁層、５５２５…ＲＦ導体。

Claims (19)

  1. チャンバ側壁、天井およびフロアを備えるチャンバと、
    前記チャンバ側壁に面しかつ前記チャンバフロアから延びているワークピースサポート表面およびペデスタル側壁を有し、前記チャンバ側壁と前記ペデスタル側壁間にポンプ環状部を定義する前記チャンバ内のワークピースサポートペデスタルと、
    前記チャンバフロアのポンプポートと、
    前記ペデスタル側壁から延び、かつ外縁と前記チャンバ側壁間にガス流ギャップを定義する前記外縁を有する環状プラズマ閉じ込めバッフルであって、前記ワークピースサポートペデスタルの周縁の削減されたプラズマイオン密度に対応する０．５インチ（１．２７ｃｍ）を超える距離だけ前記ワークピースサポート表面の下方に押圧されている環状プラズマ閉じ込めバッフルと、
    前記バッフルの下方にブロックプレートを備え、前記ポンプ環状部を介するガス流をブロックするガス流平衡器であって、前記ブロックプレートが、前記ポンプポートに隣接す
    る側の最小ガスコンダクタンスおよび前記ポンプポートに対向する側の最大ガスコンダクタンスの前記ウェーハサポートペデスタル周辺に偏心開口を定義し、前記ブロックプレートが前記バッフルから間隔をあけられて、最小ガス流抵抗をもたらすのに十分な長さのギャップを定義するガス流平衡器と、
    磁気プラズマステアリング装置であって、
    前記天井の上にあり、かつ相互に同心である内部コイルおよび外部コイルと、
    前記内部および外部コイルのそれぞれに結合されているそれぞれの直流サプライと、
    前記直流サプライからの電流の大きさおよび極性を規定するコントローラを含む磁気プ
    ラズマステアリング装置と、
    を備えるプラズマ反応器。
  2. 前記ガス流平衡器がさらに、前記ブロックプレートの外縁から前記バッフルに延びる軸壁を備えており、前記軸壁が前記偏心開口にガス流を向ける、請求項１に記載の反応器。
  3. 前記バッフルと前記チャンバ側壁間の前記ガス流ギャップが、前記ポンプ環状部へのプラズマの流れを防止または削減するのに十分小さい、請求項１に記載の反応器。
  4. 前記バッフルが導電性材料から形成される、請求項１に記載の反応器。
  5. 前記バッフルが陽極酸化アルミニウムから形成される、請求項１に記載の反応器。
  6. 前記バッフルがシリコンカーバイドから形成される、請求項１に記載の反応器。
  7. 前記磁気プラズマステアリング装置が、縁部が高いプラズマイオン密度分布バイアスを提示する、請求項１に記載の反応器。
  8. 前記バッフルが前記ワークピースサポート平面の下方に押圧される前記距離が、前記磁気ステアリング装置の前記縁部が高いプラズマイオン密度分布バイアスを補償する量だけ前記ペデスタルの前記縁部のプラズマ密度を下げるのに十分である、請求項７に記載の反応器。
  9. 前記コントローラが、前記直流サプライをコントロールして、プラズマイオン密度の放
    射分布の均一性を改良するようにプログラミングされている、請求項１に記載の反応器。
  10. プラズマ反応器チャンバにおいてワークピースを処理するための方法であって、前記チャンバが天井、フロアおよび側壁と、前記チャンバ内のワークピースサポート表面を具備するワークピースサポートペデスタルと、前記ペデスタルと前記側壁間にポンプポートを具備するポンプ環状部と、前記ペデスタルと前記天井間に提供されたプラズマ処理領域とを含む方法であって、
    前記ポンプ環状部の前記フロアから離れた前記チャンバにプラズマを拘束するステップであって、導体又は半導体表面を具備し、前記ペデスタルから前記ポンプ環状部に延び、前記側壁によって円形ギャップを形成する環状バッフルを提供する工程と、前記ポンプ環状部を介するガスおよびプラズマの流れを、前記円形ギャップを介して抑える工程とを含むステップと、
    前記ポンプポートに起因するガス流の非対称性を補償するステップであって、前記バッフルの下方にガス流平衡器を提供する工程と、前記ペデスタルを囲むガス流開口を偏心的に分布させる工程とを含むステップと、
    前記ペデスタルのプラズマイオン密度の放射分布を修正するステップであって、縁部が高いプラズマイオン密度分布傾向を有する磁気プラズマステアリングフィールドのコントロールを提供する工程を含むステップと、
    前記ワークピースサポート表面の下方の０．５インチ（１．２７ｃｍ）を超える距離に前記バッフルを配置するステップであって、前記距離が、前記磁気プラズマステアリングフィールドの前記縁部が高いプラズマイオン密度分布傾向を補償する縁部が低いプラズマイオン密度分布傾向を提供するステップと、
    を備える方法。
  11. 前記側壁から離れた前記チャンバにプラズマを拘束するステップと、インピーダンス閉じ込め条件を提供するステップとをさらに備えており、前記側壁が、それぞれ前記ワークピースおよび前記天井電極のＶＨＦ電圧間にあるＶＨＦ電圧を有する、請求項１０に記載の方法。
  12. 前記ワークピースサポート表面の下方の前記バッフルの前記距離が、前記ワークピースサポートペデスタルの周縁全体、またはこの付近のプラズマイオン密度を削減するための前記インピーダンス閉じ込め条件に対して十分である、請求項１１に記載の方法。
  13. インピーダンス閉じ込め条件を提供する前記ステップが、（ａ）前記天井電極の対接地
    キャパシタンスおよび（ｂ）前記ワークピースサポート表面の対接地キャパシタンスを別
    個に選択または調整する工程を備える、請求項１２に記載の方法。
  14. 前記側壁の前記ＶＨＦ電圧はゼロであり、前記天井電極および前記ワークピースの前記ＶＨＦ電圧は位相が異なる、請求項１３に記載の方法。
  15. 前記天井電極およびワークピースの前記ＶＨＦ電圧は位相が反対である、請求項１３に記載の方法。
  16. 前記天井電極および前記ワークピースの前記ＶＨＦ電圧が前記サプライからの前記ＶＨＦ電圧の比率ｆおよび（１−ｆ）であり、ｆが前記天井電極および前記ウェーハサポート
    表面の対接地キャパシタンスによって決まるものよりも小さい数である、請求項１５に記
    載の方法。
  17. 磁気ステアリングフィールドをコントロールする前記ステップが、前記天井の上にある
    内部コイルおよび前記天井の上にある外部コイルのうちのいずれか一方のＤＣ電流の大きさおよび方向を別個にコントロールする工程を備える、請求項１０に記載の方法。
  18. 前記バッフルが、導電性材料から形成された環状ディスクを備え、前記方法がさらに、
    前記環状ディスクを接地させるステップを備える、請求項１０に記載の方法。
  19. 前記ガス流平衡器が導電性プレートを備え、前記方法がさらに、前記導電性プレートを接地させるステップを備える、請求項１０に記載の方法。
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