【事件の表示】
　特許第３０１７９４４号「電子的に可変な密度プロファイルを有するプラズマ源」の請求項１ないし１６に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３０１７９４４号の請求項１ないし１６に係る特許を取り消す。
【理　由】
１．手続の経緯
　本件特許第３０１７９４４号（以下、「本件特許」という）は、平成８年７月２６日に出願した特願平８−２２９２０８号に係り、平成１１年１２月２４日に設定登録（請求項の数１６）されたものであるが、本件特許の全請求項の発明に関して、異議申立人　柴崎　喜江　から特許異議の申立てがあったので、当審において、当該申立ての理由を検討の上、当審より平成１３年４月１０日付けで特許取消理由を通知したところ、平成１３年１０月１０日に、特許異議意見書と共に訂正請求書が提出され、この訂正請求を検討の上、再度当審より平成１４年２月１５日付けで特許取消理由を通知し意見を求めたところ、その指定した期間内に特許権者からは何らの応答がなされなかったものである。
　
２．訂正の適否についての判断
（１）訂正の内容
　本件特許異議申立てに係る訂正請求における訂正の要旨は、次のとおりである。
　特許請求の範囲の請求項２に「前記第１及び第２のアンテナがプラズマキャビティの外側に位置する請求項１に記載のプラズマシステム。」とあるのを
　「前記第１及び第２のアンテナがソレノイドコイルアンテナで、プラズマキャビティの外側に位置する請求項１に記載のプラズマシステム。」
と訂正する。
　
（２）訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
　上記訂正事項は、特許明細書の特許請求の範囲の請求項２に「アンテナがソレノイドコイルアンテナである」という要件を付加しようとするものである。ソレノイドコイルアンテナとは、ソレノイドコイル形状のアンテナの意味であり、特許明細書段落番号【００４０】、図４（ａ）および（ｂ）に記載されている。
　したがって、上記訂正事項は、特許請求の範囲の減縮を目的とするものであって、願書に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内の訂正であり、実質上特許請求の範囲を拡張し又は変更するものでもない。　
　
（３）むすび
　以上のとおり、上記訂正は、特許法第１２０条の４第２項ただし書き、及び同条第３項において準用する第１２６条第２項及び第３項の規定に適合するものであるから、上記訂正を認める。
　
３．特許異議申立についての判断
　上記２．で示したように上記訂正が認められるから、本件請求項１ないし１６に係る発明は、平成１３年１０月１０日付訂正請求書に添付した訂正明細書の特許請求の範囲の請求項１ないし１６に記載されたとおりのものであると認める。
　これに対して、平成１４年２月１５日付で取消理由を通知し、期間を指定して意見書を提出する機会を与えたが、特許権者からは何らの応答もない。
　そして、上記の取消理由は妥当なものと認められるので、本件特許は、この取消理由によって取り消すべきものである。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１４年７月２４日（２００２．７．２４）
【訂正の要旨】
　特許請求の範囲の減縮を目的として、特許請求の範囲の請求項２に
　「前記第１及び第２のアンテナがプラズマキャビティの外側に位置する請求項１に記載のプラズマシステム。」とあるのを
　「前記第１及び第２のアンテナがソレノイドコイルアンテナで、プラズマキャビティの外側に位置する請求項１に記載のプラズマシステム。」
と訂正する。
（５４）【発明の名称】
電子的に可変なプロファイルを有するプラズマ源
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　基板を処理するためのプラズマシステムであって、
　内部にメインプラズマキャビティが画成された、処理中に前記メインプラズマキャビティ内に基板が保持されるチャンバ本体と、
　第１の周波数を有する電力が送られる第１のアンテナであって、該電力を前記メインプラズマキャビティに誘導結合するように、基板上方に、前記メインプラズマキャビティに関して配置され且つ構成され、もって中央にピークのくるプラズマ密度プロファイルを操作中に作り出すようになっている第１のアンテナと、
　第２の周波数を有する電力が送られる第２のアンテナであって、該電力を直接前記メインプラズマキャビティに誘導結合するように、基板上方に前記メインプラズマキャビティに関して配置され且つ構成され、もって中央が中空のプラズマ密度プロファイルを操作中に前記基板上に作り出すようになっている第２のアンテナと、を備え、
　前記第１の周波数と前記第２の周波数とが互いに異なっているシステム。
　【請求項２】　前記第１及び前記第２のアンテナが
ソレノイドコイルアンテナで
　【請求項３】　前記チャンバ本体が、第１の誘電体ウインドウ及び第２の誘電体ウインドウを備え、前記第１のアンテナが前記プラズマキャビティの外側に位置して前記第１の誘電体ウインドウに隣接し、前記第２のアンテナが前記プラズマキャビティの外側に位置して前記第２の誘電体ウインドウに隣接している請求項２に記載のプラズマシステム。
　【請求項４】　前記第１のアンテナがコイル状アンテナであって前記第２のアンテナがコイル状アンテナである請求項３に記載のプラズマシステム。
　【請求項５】　前記第１のアンテナが平らな（ｆｌａｔ）スパイラルコイル状アンテナであって、操作時に前記基板に実質的に平行に位置している請求項３に記載のプラズマシステム。
　【請求項６】　前記チャンバ本体が、基板上方に誘電体ウインドウを備え、前記第１及び前記第２のアンテナがプラズマキャビティの外側に位置し、前記誘電体ウインドウに隣接し、
　請求項４に記載のプラズマシステム。
　【請求項７】　処理中に基板を保持する、外側領域によって包囲された中央内側領域を有するメインプラズマキャビティを画成し、前記基板が前記チャンバ本体に支持されるときに基板と反対側に位置する誘電体ウインドウを有するチャンバ本体と、
　前記誘電体ウインドウに隣接して、エネルギが前記外側領域よりも前記中央領域内に向かってより有効に誘導結合されるように構成され且つ配置されている第１のアンテナと、
　前記誘電体ウインドウに隣接して、エネルギが前記中央領域よりも前記外側領域内に向かってより有効に誘導結合されるように構成され且つ配置されている第２のアンテナと、
　操作中に電力を前記第１のアンテナに第１の周波数で分配する第１の電源と、
　操作中に電力を前記第２のアンテナに第２の周波数で分配する第２の電源と、を備える、基板を処理するプラズマシステム。
　【請求項８】　前記チャンバ本体が第１の誘電体ウインドウ及び第２の誘電体ウインドウを備え、前記第１のアンテナが前記プラズマキャビティの外側に位置し且つ前記第１の誘電体ウインドウに隣接し、前記第２のアンテナが前記プラズマキャビティの外側に位置し且つ前記第２の誘電体ウインドウに隣接している、請求項７に記載のプラズマ装置。
　【請求項９】　前記チャンバ本体は、基板が前記チャンバ本体に支持されるときに基板に対向するように位置する誘電体ウインドウを有しており、前記第１の及び第２のアンテナが前記誘電体ウインドウに隣接して位置している請求項７に記載のプラズマ装置。
　【請求項１０】　前記第１のアンテナが第１のソレノイドコイルで、前記第２のアンテナが第２のソレノイドコイルであって、前記第１のソレノイドコイルが前記第２のソレノイドコイルの内部に同心状に配置されている請求項９に記載のプラズマ装置。
　【請求項１１】　前記第１のソレノイドコイルが、多重のソレノイドコイルである請求項１０記載のプラズマ装置。
　【請求項１２】　前記第２のソレノイドコイルが、多重のソレノイドコイルである請求項１０記載のプラズマ装置。
　【請求項１３】　前記第１の及び前記第２のソレノイドコイルが、多重のソレノイドコイルである請求項１０記載のプラズマ装置。
　【請求項１４】　前記第１の及び前記第２の周波数が、少なくとも数キロヘルツ異なる請求項１及び７記載のプラズマ装置。
　【請求項１５】　前記第１の及び前記第２の周波数が、１０％程度互いに異なる請求項１４記載のプラズマ装置。
　【請求項１６】　第１のＲＦ電力を第１の周波数で前記プラズマに第１のアンテナを通して結合するステップと、
　第２のＲＦ電力を、前記第１の周波数と異なる第２の周波数で前記プラズマに第２のアンテナを通して結合するステップと、
　実質的に均一なイオン密度プロファイルを前記基板の上方にプラズマ処理中に生成するために、前記第１のＲＦ電力の前記第２のＲＦ電力に対する比を制御するステップと、
を備える、基板を処理するための、プラズマ装置内のプラズマのイオン密度プロファイルを制御する方法。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【発明の背景】
　本発明は、密度プロファイルの制御が可能なプラズマ源に関する。
　【０００２】
　誘導結合電源は、低エネルギ（Ｔｅ〜数ｅＶ）において高密度のプラズマ（ｎｅ〜１×１０１１−２×１０１２／ｃｍ３）を発生し、材料にエッチングまたは堆積を行なうのに用いられる。側部または上部コイル状アンテナ（または、その間の変形）は、真空チャンバの境界の１つを形成する誘電体ウインドウに隣接して取り付けられていて、ＲＦ電流がコイル状アンテナに加えられる。誘電体ウインドウによって境界づけられた真空チャンバの周縁にかかるアンテナ電圧によって発生する静電界が十分に高くなると、プラズマを生じさせることが可能になる。更にアンテナに加えるＲＦ電流を更に増大させ、誘導電界がしきい値を超えると、誘導結合による高密度のプラズマを生じさせることが可能になる。
　【０００３】
　典型的に、アンテナの型及び電源の幾何学的形状（例えば、形及びサイズ）は、特定のプロセス及び操作形式にあわせて最適化される。しかし、これは、特定のハードウェア形状に対して、プロセス操作ウインドウを制限する可能性がある。例えば、陽電性プラズマ内の低圧（＜５ミリトル）での操作に対して最適化されたプラズマ源は、広い領域にわたって極めて平な（ｆｌａｔ）プラズマ密度プロファイルを示すことが可能であるが、より高い圧力における操作または陰電性ガスを用いた操作の場合には、均一性が劣化する可能性がある。
　【０００４】
　均一性の劣化は、アンテナに隣接して電力が内部に結合される領域から、内側への電子の拡散が不十分なためである。電子の不十分な拡散は、より高圧の結果として生じる電子の衝突頻度の増大によるものである。また、大電源による操作の場合に、プラズマの浸透が不十分になるのは、誘導ＲＦ　Ｅ電界の弱い浸透のためである（すなわち、プラズマの導電率が高くなるため浸透厚さが減少する）。これら両方の効果によって、「中央が中空の」密度プロファイルが生じることになる。更に、負電性プラズマ（例えば、フッ素、塩素、または、酸素を含む雰囲気中におけるプラズマ）も、中央が中空の密度プロファイルを生じさせることが可能である。
　【０００５】
　特定のプロセス条件に対する、プラズマ密度の均一性の劣化を阻止するため、さまざまな技法が利用されている。例えば、プラズマプロセスの中には、丈の高い電源を用いるものあれば、丈の低い電源を用いるものもある。電源の高さの増大は、壁損失を増大する傾向があり、これが、中空の中央を補う。電源の高さを低減すると、電極に対する端部損失を増大する傾向を示し、これが、基板中央におけるプラズマ密度を低下する。また、電極の間隔は、プラズマの均一性に多少影響を及し、より良好な均一性を生み出すために、特定のプロセス及びプロセス条件に合あわせて選択され得る。チャンバ内における流量を調整することにより、均一性に影響を与えることもできる。ただし、この後者のアプローチは、プロセスに激烈な影響を及ぼす傾向がある。更に、実施される特定のプラズマプロセスに合わせて調整されたこれらの技法の多くは、プロセス条件が変化すると、所望の結果が得られない。
　【０００６】
　【発明の概要】
　一般に、本発明は、１面から見ると、プラズマキャビティを画成するチャンバ本体と、プラズマキャビティに関して、操作中に基板上方において中央にピークがくるプラズマ密度プロファイルを得るように構成され、配置された第１のアンテナと、プラズマチャンバに関して、操作中に基板上方において中央が中空になるプラズマ密度プロファイルを得るように構成され、配置された第２のアンテナを含むプラズマシステムである。
　【０００７】
　好ましい実施例は、下記の特徴を含んでいる。プラズマシステムは、第１と第２の両方のアンテナに接続された電源も含まれている。電源は、操作中に第１と第２の両方のアンテナに供給電力（例えばＲＦ電力）を供給し、基板上方において正味（ｎｅｔ）プラズマ密度を作り出す。電源は、ＲＦ発生器を含んでおり、プラズマシステムは、更に、ＲＦ発生器から電力を受け、受けた電力を第１と第２のアンテナに分配（分割）する電力スプリッタも含んでいる。代わりに、電源は、第１のアンテナに電力を送る第１のＲＦ発生器と、第２のアンテナに電力を送る第２のＲＦ発生器を含むことも可能である。
　【０００８】
　また、好ましい実施例において、第１と第２のアンテナは、両方とも、プラズマキャビティの外側に位置する。チャンバ本体は、第１の誘電体ウインドウと第２の誘電体ウインドウを含んでおり、第１のアンテナは、プラズマキャビティの外側に位置し、且つ第１の誘電体ウインドウに隣接しており、第２のアンテナは、プラズマキャビティの外側に位置し、且つ第２の誘電体ウインドウに隣接している。第１と第２のアンテナは、コイル状アンテナである。例えば、第１のアンテナは、操作中に、基板とほぼ平行な位置につく平なスパイラルコイル状アンテナとすることが可能であり、第２のアンテナは、石英で作られた誘電体ウインドウの働きをする、円筒形状体に巻き付けられた円筒形状のコイルである。
　【０００９】
　一般に、本発明は、他の面から見ると、外側領域によって包囲された中央の内側領域を有するプラズマキャビティを画成するチャンバ本体と、プラズマキャビティに関して、エネルギが外側領域よりも中央領域により有効に結合されるように構成され且つ配置された第１のアンテナと、プラズマチャンバに関して、エネルギが中央領域よりも外側領域により有効に結合されるように構成され且つ配置された第２のアンテナを含むプラズマシステムである。
　【００１０】
　好ましい実施例において、チャンバ本体は、基板上方に位置する誘電体ウインドウを含んでおり、第１と第２のアンテナは、プラズマキャビティの外側において誘電体ウインドウに隣接して位置している。特に、第２のアンテナが第１のアンテナ内において同軸をなすように位置している。
　【００１１】
　一般に、本発明は、更に他の面から見ると、プラズマキャビティを画成するチャンバ本体と、操作中にキャビティ内でプラズマキャビティに関してプラズマにエネルギが結合されるように配置された第１のアンテナと、操作中にキャビティ内でプラズマチャンバに関してプラズマにエネルギが結合されるように配置された第２のアンテナと、入力ライン及び第１と第２の出力ラインを含み、第１の出力ラインが第１のアンテナに結合され、第２の出力ラインが第２のアンテナに結合されている電力スプリッタと、電力スプリッタの入力ラインに電力を供給する電力発生器を含み、電力スプリッタが、電力発生器から受けた電力をその第１と第２の出力ラインに分配するようになっているプラズマシステムである。
　【００１２】
　一般に、本発明は、更にもう１つの面から見ると、基板を処理するためのプラズマシステム内において、プラズマのイオン密度プロファイルを制御する方法である。その方法は、第１のアンテナを介して第１のＲＦ電力をプラズマに結合することと、第２のアンテナを介して第２のＲＦ電力をプラズマに結合することと、プラズマ処理中に基板上方において実質上均一なイオン密度プロファイルを作り出すように第１のＲＦ電力と第２のＲＦ電力の比を制御することと、を含む。
　【００１３】
　上述のハードウェアを利用して、上部コイル状アンテナと側部コイル状アンテナの間でＲＦ電流を分割し、直径の大きいウェーハの全域においてでさえ、平なプラズマ密度プロファイルを作り出すことが可能である。更に、アンテナにおける電流の位相はある所望の一定値に維持されてもよく、分割されたＲＦ電力とは関係なく、アンテナコイルとプラズマの誘導結合関係及び容量結合関係が一定に保たれる。
　【００１４】
　本発明によれば、多くの利点が得られる。一般に、プラズマプロセス（例えば、エッチングプロセス）の高圧力及び大電力操作が可能になり、プラズマ密度プロファイル内の過度の不均一性をもたらすことなく、陽電性または陰電性プラズマによる操作を可能にする。更に、均一密度操作のより広いウインドウを有するプラズマ源を提供する。また、使用者が、リアルタイムに、広範囲にわたる処理条件に対して密度プロファイルを変化させることが可能になる。また、同じか又は異なるＲＦ電流で、２つ以上のアンテナコイルを駆動することが可能になり、ユーザが、電流または結果として生じるアンテナ電圧間の所望の位相関係を維持しながら２つ以上のアンテナコイル間において分割されるＲＦ電流を制御することが可能になる。
　【００１５】
　本発明は、特に、非常に大きい基板のプラズマ処理（例えば、プラズマエッチング）のために、より均一なイオンプラズマ密度プロファイルが得られるようにするのに有効である。
　【００１６】
　他の利点及び特徴については、好ましい実施例に関する以下の説明及び請求項から明らかになるであろう。
　【００１７】
　【好ましい実施例の説明】
　図１を参照すると、本発明を具体化したプラズマエッチングシステムは、金属真空チャンバ本体１２の上部に取り付けられた誘電体材料（例えば、石英またはＡｌ２Ｏ３のようなセラミック）から作られた円筒体１０を含んでいる。円筒体１０の一方の端部には、寄り掛かり（ａｂｕｔｓ）、Ｏリングの助けによりチャンバ本体１２と真空シールを形成するフランジが設けられている。円形誘電体プレート１４は、シリンダ１０のもう一方の端部を密封し、よって、プラズマ処理が行われる密封キャビティ１６を形成する。円筒体１０と誘電体プレート１４の両方は、その組み合わせは、一般にドームとも呼ばれ、ＲＦ電力が後述の適正に配置されたアンテナによってチャンバ内で結合することを可能にするウインドウを提供する。
　【００１８】
　プラズマキャビティ１６内には、処理中に基板２０（例えば、半導体ウェーハ）を保持する静電チャックアセンブリ（Ｅチャック）１８が設けられている。Ｅチャック１８の外周は、プラズマの腐食効果から、及びＥチャック１８を包囲する誘電体カラーリング２２によるＥチャックとプラズマの間における電流の漏洩から防護されている。誘電体カラーリング２２の外側には、環状プレート２４が設けられており、円筒体１０まで上に延びるプレート２４の外周まわりには、円筒形のライナ２６が設けられている。環状プレート２４とライナ２６の両方は、チャンバ本体１２の内部表面の残りの部分を操作中のプラズマから保護する。環状プレート２４及びライナ２６は、用途及び他の設計考慮事項に基づいて、誘電体材料（例えば、石英、Ａｌ２Ｏ３、または、セラミック）または導電材料（例えば、シリコン、炭化珪素、黒鉛、炭素繊維材料、または、アルミニウム等）から作られる。記載された実施例において、上部プレート１４も完全に誘電体材料で作られ、Ｅチャックに加えられるＲＦバイアスの帰路のために十分な導電領域が得られるように、プレート２４及びライナ２６の両方とも導電材料で作られている。更に具体的には、環状プレート２４はシリコンまたは炭化珪素で作られ、ライナ２６はカーボン材料で作られる。
　【００１９】
　Ｅチャック１８には、その上部表面に誘電体／絶縁層が形成された金属ペデスタル２８が含まれている。その上方に形成するプラズマに関するチャックに電圧を印加することによって、結果として生じる誘電体層を横切って形成される静電界が、基板をチャックの上部に対し、しっかりと保持する。解説の実施例において、冷却ガス（例えば、ヘリウム）が、Ｅチャックの本体内の導管（不図示）を介して、基板２０の裏側に供給される。
　【００２０】
　チャンバの底部において可動プラットフォーム３２に接続されたピン３０は、Ｅチャック１８を通るホール３４を通って上に延びている。それらは、プラズマ処理の前に基板を押し下げてＥチャック内に送り込み、後で持ち上げてＥチャックから離すために用いられる。チャンバの下方に位置している空気圧またはモータアセンブリ（図示せず）が、可動プラットフォーム３２を押し下げる。
　【００２１】
　ＲＦ電力が、２つのアンテナ、すなわち、上部コイル状アンテナ４０と側部コイル状アンテナ４２を介してプラズマキャビティに供給される。アンテナ４０及び４２は、両方とも銅線で作られている。上部コイル状アンテナ４０は、上部誘電体プレート１４の上側に隣接した平なスパイラル形コイルである。側部コイル状アンテナ４２は、円筒体１０の側壁に巻き付けられた円筒形状のコイルである。ＲＦ電力は、２つのアンテナ接続４４ａ及び４４ｂを介して上部アンテナ４０に供給され、２つの他のアンテナ接続４６ａ及び４６ｂを介して側部アンテナに供給される。
　【００２２】
　絶縁体カバープレート４８は、上部アンテナ４０を被っている。それは、底部表面に形成されるグルーブ５０を含み、上部アンテナ４０と同じスパイラル形状を有し、カバープレート４８が上部プレート１４の上に配置されると、完全に上部アンテナ４０を収容する。カバープレート４８は、チャンバ内においてプラズマに関して固定位置に上部アンテナ４０を機械的に保持し、コイルの旋曲部を互いに電気的に絶縁して、旋曲部間にアークが生じないようにする。カバープレート４８は、加熱素子５２を含む。カバープレート４８のすぐ上に、それとすぐ隣接して、エアギャップ５４及び加熱されたカバープレート４８によって放散される熱のためのヒートシンクの働きをする水冷式冷却アセンブリ５６が設けられている。加熱素子５２及び冷却アセンブリ５６は、操作中に、加熱または冷却を行って、カバープレート４８及び上部プレート１４の温度を所定のレベルに保つために用いられる。
　【００２３】
　円筒形スリーブ４５は、円筒体１０を包囲している。そのスリーブの内側表面には、側部コイル状アンテナ４２の旋曲部を保持するためのグルーブ４３が形成されている。スリーブ４５は、プラズマに関する旋回部の位置決めと機械的安定性を提供し、コイルの旋曲部間を絶縁し、アークの発生を阻止する。
　【００２４】
　スリーブ４５の底部近くには、処理中に円筒体１０の壁面を間接的に加熱して、プラズマプロセスを安定化させるために用いられるヒータ４９が設けられている。スリーブ４５の上方に位置していて、接触している伝熱カラー５１は、チャンバの上部における冷却に適した熱流路を作り出すことによって、加熱されたスリーブの放熱をもたらす。例えば、プロセスによっては、チャンバ壁を十分な高さの温度まで加熱して（例えば、約２００°Ｃまで加熱される）、チャンバ内において発生するポリマの前駆物質が、ドーム壁ではなく基板上において終わるようにするのが望ましいものもある。
　【００２５】
　記載された実施例において、誘電体スリーブ４５とカバープレート４８は、両方とも、例えばアルミナまたはＡｌ２Ｏ３のようなセラミックから作られる。
　【００２６】
　上部アンテナ４０は、中心領域１７ａを包囲する外周領域１７ｂに比較すると、キャビティ１６の中心領域１７ａに対して比例した多量のＲＦ電力を供給する。単独で用いる場合、上部アンテナ４０は基板２０の表面の上方において中央にピークがくるプラズマ密度プロファイルを作り出す傾向を有するように構成され、配置される。これに対し、側部アンテナ４２は、キャビティ１６の外周領域１７ｂに対して比例した多量のＲＦ電力を供給する。単独で用いる場合、側部アンテナ４２は、基板２０の表面の上方において中央が中空になるプラズマ密度プロファイルを作り出す傾向を有するように構成され、配置される。２つのアンテナ４０及び４２を同時に動作させ、ＲＦ電力をその間で適切に分割すると、これらは協働して、基板２０の上部全域にわたってより均一なプラズマ密度プロファイルを生じさせる。
　【００２７】
　図２を参照すると、記載した実施例の場合、アンテナ４０及び４２は両方とも、好ましい実施例の場合単一ＲＦ発生器６０を含むＲＦ電源によって駆動される。５０オームの出力インピーダンスを有するＲＦ発生器６０は、５０オームの同軸ケーブル６２を介してＲＦ整合セクション６４に、更に、電力スプリッタ６６に接続される。電力スプリッタ６６は、一方が上部コイル４０の端子の一方に接続され、もう一方が側部コイル４２の端子の一方に接続された２つの出力ライン６８ａ及び６８ｂを有する。上部アンテナ４０のもう一方の端子は、コンデンサ（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）Ｃ２を介して接地され、同様に、側部コイル４２のもう一方の端子は、コンデンサＣ４を介してアースに接続されている。
　【００２８】
　一般に、ＲＦ整合セクション６４は、ＲＦ整合セクションのインピーダンスを調整して、ＲＦケーブル６２と電力スプリッタ６６の間における整合状態を実現し、これによって、チャンバ内のプラズマに供給されるＲＦ電力が最大になるようにする１つ以上の可変リアクタンス素子（例えば、インダクタまたはコンデンサ）を含んでいる。ＲＦ整合セクション６４内のＲＦ検出回路が、チャンバ内への電力伝送をモニタし、モニタ結果から、整合状態の実現及び維持を行うため、ＲＦ背号セクション６４内における可変リアクタンス素子の値を調整する制御信号を発生する。
　【００２９】
　プラズマ処理システムに利用可能なＲＦ整合セクションの設計及び構成は、等業者にとって周知である。適合するＲＦ整合回路については、Ｃｏｌｌｉｎｓ他によるＵ．Ｓ．５，３９２，０１８に記載があり、適合するＲＦ整合制御システムについては、Ｃｏｌｌｉｎｓ他によるＵ．Ｓ．５，１８７，４５４に記載があるが、両方とも参照として本明細書に組み込まれている。
　【００３０】
　電力スプリッタ６６は、前記負荷における電流または電圧間における所望の位相関係が維持されるように、単一ＲＦ発生器から２つの負荷へのＲＦ電力を分割する。電力スプリッタ６６に対する制御信号７０によって、ユーザは、２つのアンテナにどのようにＲＦ電力を分配するかを調整することが可能になり、その結果、基板上方におけるプラズマ密度プロファイルを制御することが可能になる。すなわち、制御信号７０によって、電力スプリッタ６６の２つの出力ライン６８ａ及び６８ｂにおける電圧比が設定される。処理に先立って、一定の電力分配を設定し、例えば、均一なプロファイルといった、所望のプラズマ密度プロファイルが得られるようすることが典型的に望まれる。代わりに、プラズマ処理中に電力分配を変更し、それによってリアルタイムにプラズマ密度プロファイルを変化させたいと思う場合もある。２つの出力信号間の電圧比が調整されるので、電力スプリッタの出力信号によって、互いの位相関係が比較的一定に保たれることになる。更に、電圧分割比は、２つの負荷のインピーダンスの動的変化に比較的影響されることがない。適合するＲＦ電力スプリッタについては、参照として本書に組み込まれた、Ｃｏｌｌｉｎｓ他に対する米国特許第５，３４９，３１３号に記載がある。
　【００３１】
　ＥチャックへのＲＦバイアス電力は、同軸ケーブル８２を介してもう１つのＲＦ整合セクション８４に接続されたもう１つのＲＦ発生器８０によって供給される。ＲＦ整合セクションの出力は、フィルタ８６に通され、そこで静電チャッキングのため、電圧ドライバ８８からの直流電圧とも組み合わせられる。フィルタ８６からの出力信号は、Ｅチャック１８にバイアスをかける。ＲＦ信号によって、Ｅチャック１８にプラズマに関する自己誘導バイアスが生じる。ドライバ８８は、Ｅチャック１８に生じる正味直流バイアスの設定に用いられる付加直流バイアスを印加する。フィルタ８６は、ＲＦ信号が、その動作を妨げることになる回路の直流側に入り込むのを阻止する。
　【００３２】
　図３（ａ）には、電力スプリッタ７０の内部設計の詳細が示されている。図示のように、電力スプリッタ６６は、直列に且つ同相に接続された３つの相互結合インダクタＬ１、Ｌ２、及び、Ｌ３から構成されている。図３（ａ）における各インダクタの一方の側におけるドット（ｄｏｔ）は、他の同様のマーキングが施されたインダクタ端子と共通の位相を有するインダクタ端子を表している。３つのインダクタ間における結合係数は、できるだけ高い係数である（例えば、０．８以上）。インダクタＬ１及びＬ２は、共通ノード（ｎｏｄｅ）９０を共用し、インダクタＬ２及びＬ３は、共通ノード９２を共用している。側部アンテナ４２の一方の端子（例えば、上部端子４６ａ）が、ノード９０に接続され、上部アンテナ４０の一方の端子（例えば、外側端子４４ｂ）が、ノード９２に接続されている。前述のように、側部アンテナ４２及び上部アンテナ４０のもう一方の端子は、それぞれ、コンデンサＣ４及びＣ２を介してアースに接続されている。分路コンデンサＣ３及びＣ１は、それぞれ、ノード９０及び９２からアースに接続されている。複素インピーダンスＺを有する可変リアクタンス素子９６は、さもなくば接続されないＬ３の端子及びアースに接続されている。
　【００３３】
　ＲＦ電力は、さもなくば接続されないＬ１端子を介してスプリッタ６６に供給され、アンテナ４０及び４２の両方に分配される。この形状の場合、ノード９０及び９２におけるアンテナ４０及び４２に対する出力信号は、それぞれ、位相が互いに１８０°ずれている。もちろん、アンテナコイルは、アンテナに対する入力信号間における１８０°の位相差を考慮して、それぞれ、互いに助け合うＢ電界を生じるように巻かれている（例えば、チャンバの軸方向に沿った２つのコイルによるＢ電界は、同じ方向であり、従って、結合する）。
　【００３４】
　適合する精密なインダクタ及びコンデンサ値の選択は、プラズマシステムの特性、及び、アンテナの形状寸法を含む多くの要素によって決まる。どのように適合する値を選択するかは、当業者にとって周知のところである。これに関して有用なこれ以上の情報については、参照として本明細書に組み込まれている、Ｃｏｌｌｉｎｓ他に対する米国特許第５，３４９，３１３号、及び、Ｃｏｌｌｉｎｓ他に対する米国特許第５，３９２，０１８号において知ることが可能である。
　【００３５】
　用途によっては、基板上方においてカスプ形状（ｃｕｓｐ−ｓｈａｐｅｄ）の電界（または、カスプ形状のプラズマ密度プロファイル）を発生する逆のＢ電界が得られるようにコイルを巻くのが望ましい場合もあり得る。
　【００３６】
　リアクタンス素子９６内における可変インピーダンス素子を変化させることによって、アンテナ電流と結果生じる誘導磁界及び電界の間の位相関係がほぼ一定に保たれ、２つのコイル状アンテナ間における電圧分割比が制御される。
　【００３７】
　図３（ｂ）には、出力電圧の移相が互いに０°になるように電圧スプリッタ６６を構成する代替方法が示されている。これは、上部アンテナ４０及び可変リアクタンス素子９６に対する接続を取り替えるだけで実施される。すなわち、可変リアクタンス素子９６がノード９２に接続され、アンテナが、インダクタＬ３のさもなくば接続されない側に接続される。
　【００３８】
　図３（ａ）及び３（ｂ）に示す形状には、両方とも、アンテナ４０及び４２を電力スプリッタに接続し、アンテナ４０及び４２の端子を電力スプリッタ６６に接続するためのさまざまな代替組み合わせが存在する。例えば、出力ライン６８ａを上部端子４６ａに接続するのではなく、下部端子４６ｂに接続することが可能である。同様に、上部アンテナ４０の場合、出力ライン６８ｂを出力端子４４ｂに接続するのではなく、内部端子４４ａに接続することも可能である。可能性のある他の接続方法については、容易に明らかになるはずである。もちろん、チャンバ内において発生するＢ電界が互いに助け合うように、特定の接続構成を選択することが望ましい。従って、どの接続が望ましいかを判定する場合には、アンテナコイルの巻き方向を考慮する必要がある。
　【００３９】
　アンテナ電源の幾何学形状は、既述のように円筒形とすることもできるし、あるいは、多種多様な代替幾何学形状の任意の１つとすることも可能である。一般に、アンテナの１つは、中央にピークがくるプラズマ密度プロファイルが得られるように設計され、もう１つのアンテナは、中央が中空になるプラズマ密度プロファイルが得られるように設計されるので、同時に動作させることによって、より均一なプラズマ密度プロファイルを発生することが可能である。代替電源の幾何学形状の例が、図４（ａ）〜４（ｄ）に示されている。
　【００４０】
　図４（ａ）には、２つのアンテナ１４０及び１４２が上部プレート１４の上方に位置する、プラズマチャンバの形状が示されている。この例の場合、アンテナ１４０と１４２は両方とも単一巻線を備えた円筒形状のソレノイドタイプアンテナである。内側アンテナとも呼ばれるアンテナ１４０はチャンバの中央のＲＦ電力を供給することによって、中央にピークがくるプラズマ密度プロファイルが得られるようにする傾向があり、外側アンテナ１４２はチャンバの外周に電力を供給し、それによって中央が中空になるプラズマ密度プロファイルを得る傾向がある。両方のアンテナが、チャンバの上方に位置する場合、ＲＦエネルギをチャンバ内に通すことが可能なウインドウを提供する必要がないので、金属で作ることが可能な円筒体１１を用いることが可能であるという点にも留意されたい。
　【００４１】
　図４（ｂ）には、図４（ａ）に極めてよく似たもう１つの形状が示されている。これは、２つのアンテナ、すなわち、外側アンテナ１５２及び内側アンテナ１５０を有しおり、両方とも上部プレート１４の上方に位置している。その相違点は、アンテナが、それぞれ、複数の同軸をなすように構成された巻線を有するという点である。
　【００４２】
　図４（ｃ）は、２つのアンテナ、すなわち、内側アンテナ１６０と外側アンテナ１６２を含む形状を示し、両方とも平なスパイラルアンテナであり、両方とも上部プレート１４の上方に装着され、内側アンテナ１６０が外側アンテナ１６２の内側に位置している。この形状の場合、上部プレート１４は、チャンバ内に発生するプラズマにより近くなるように、内側アンテナ１６０を受けるためのくぼみを、その上部側に含んでいる。
　【００４３】
　最後に、図４（ｄ）は、上部コイル状アンテナ１７０がドームの上部近くに位置し、側部コイル状アンテナ１７２がドームの底部近くに位置している、丸形誘電体ドーム１６８を示している。
　【００４４】
　上述の例のそれぞれにおいて、２つのアンテナは、別個に電力を供給され、前述の電力スプリッタを介してそれらに接続された単一ＲＦ発生器によって、同じ周波数で動作する２つの位相ロックＲＦ発生器によって、あるいは、周波数が異なる２つのＲＦ発生器によって駆動することが可能である。
　【００４５】
　図４（ａ）〜４（ｄ）に示す例から容易に明らかになるはずであるが、本明細書に記載された本発明を活用する、誘電体ドーム及びアンテナを作るための多くの方法が存在する。実際のところ、２つ以上のアンテナを用いることも可能である。
　【００４６】
　二重コイルを利用するシステムの性能を明らかにするため、一般的に図５に示すように構成されるプラズマエッチングシステムについて、特定の実験結果が提示される。チャンバの上部を除けば、システムは、図１に示すものと同様であり、従って、多くのコンポーネントには、図１のシステムにおける対応するコンポーネントと同じ番号がついている。ただし、この実施例の場合、円筒体１０の上に位置するリング２００が存在する。リングは、導電材料（例えば、シリコン、ＳｉＣ、黒鉛等）から作られ、接地されている。リングは、チャンバ内の陽極領域を増して、陽極に隣接して形成されたプラズマシースの両端間に生じる電圧降下が、基板の上方におけるプラズマシースに比べて少なくなるようにし、従って、陽極材料のスパッタリングが生じないようにする働きをする。誘電体プレート２０２は、リング２００の上に位置し、アンテナ４０のためにチャンバ内に誘電体ウインドウを提供する。
　【００４７】
　図５に示すシステムの関連寸法は、次の通りである。
　【００４８】
　　チャンバ：　内径　１２．５インチ
　　円筒体：　高さ　２．１インチ
　　上部誘電体プレート２０２：　厚さ　０．５インチ
　　導電性リング２００：　厚さ　０．５インチ
　　　　　　　　　　　　　内径　８．７インチ
　　基板：　直径８インチのウェーハ
　２つのアンテナは、下記の特性を備えている。
　【００４９】
　　上部アンテナ４０：　巻数　１２
　　　　　　　　　　　　外径　８インチ
　　　　　　　　　　　　内径　１インチ
　　　　　　　　　　　　インダクタンス　〜１０．９６マイクロヘンリ
　　側部アンテナ４２：　巻数　５
　　　　　　　　　　　　外径　１３．５インチ
　　　　　　　　　　　　高さ　１．５インチ
　　　　　　　　　　　　インダクタンス　〜７．５５マイクロヘンリ
　図５に示すコンデンサは、下記の値を備えている。
　【００５０】
　　Ｃ１＝２８９０ｐｆ
　　Ｃ２＝７９５ｐｆ
　　Ｃ３＝５５４５ｐｆ
　　Ｃ４＝１０１１ｐｆ
　下記条件下において、システムにプラズマが発生する。
　【００５１】
　無ＲＦバイアス電力
　　Ａｒ流量　５０ｓｃｃｍ
　　Ｏ２流量　５０ｓｃｃｍ
　　サーボ圧　５ミリトル
　チャンバ内にプラズマが存在する状態で、ウェーハのすぐ上に配置され、−１００ボルトでバイアスが加えられた電流プローブによって、イオン飽和電流密度（Ｊｉｏｎ）が測定された。２つの位置、すなわち、ウェーハの中心とウェーハのエッジ近くにおけるイオン飽和電流密度である。測定は、複数電力レベル（すなわち、１ＫＷ、２ＫＷ、及び、３ＫＷ）及び異なるスプリッタ制御電流で行なわれた。
　【００５２】
　結果として得られたイオン飽和電流密度測定値が、下記の表１に示されている。
　【００５３】
　【表１】
　【００５４】
容易に観察されるように、中心イオン電流密度に対するエッジ（ｅｄｇｅ）イオン電流密度の比は、電力スプリッタ６６の制御電流を調整することによって制御することが可能である。例えば、電力レベルが２ＫＷで、スプリッタの制御電流が３．９アンペアの場合、ウェーハの中心において測定されたイオン電流は、エッジ近くにおいて測定された電流よりも約１０％少なく、わずかに中央が中空のプラズマ密度プロファイルを示している。スプリッタ制御電流を８．３アンペアまで増大したとき、中心近くで測定されたイオン電流密度は、エッジ近くで測定された電流密度を超えたが、これは、中央が中空のプラズマ密度プロファイルではなかったことを表している。
　【００５５】
他の電力レベルにおける測定値も同様の結果が得られた。
　【００５６】
また、測定は、各ウェーハ毎に異なるスプリッタ制御電流を利用し、３つの酸化物で被われたウェーハにプラズマエッチングを行なうことにより実施された。これらの結果が、ウェーハの直径を横切る線形走査に沿った位置の関数として正味エッチング厚さ（すなわち、除去される酸化物の量の測定値）を示す、図６（ａ）〜（ｃ）に示されている。これらの実行には、下記の条件が利用された：
　　電源電力：２．０ＭＨｚにおいて２８００Ｗ
　　バイアス電力：１．０ＭＨｚにおいて１６００Ｗ
　　５０ｓｃｃｍのＡｒ流量　５０ｓｃｃｍのＯ２流量
　　５．０ミリトルのサーボ圧　３分のエッチング時間
図６（ａ）には、側部アンテナと上部アンテナとの電力分割が約９：１とした、３．９アンペアにスプリッタ制御電流を設定した場合に得られた、エッチング結果が示されている。グラフにおいて、下方の水平軸は、ウェーハの中心からの位置をインチで示しており、右側の垂直軸は、正味エッチング厚さ（すなわち、エッチングによって除去された相対量の測定値）を示している。左側のｙ軸は、基準エッチング量からのパーセントによる偏差を示している。明らかに、この特定のプラズマエッチングプロセスは、ウェーハの中心のほうが少なく、エッチングした。そしてそれは中心が中空のプラズマ密度分布を表している。
　【００５７】
図６（ｂ）には、側部アンテナと上部アンテナとの電力分割が約１：１とした、５．９アンペアにスプリッタ制御電流を設定した場合に得られた、エッチング結果が示されている。この実行において、エッジより中心におけるエッチング量のほうが多かったが、これは、中央が中空のプラズマ密度プロファイルが排除されたことを表している。実際、この実行によって、プラズマ密度プロファイルの中央に多少ピークを生じることになったことが分かる。
　【００５８】
最後に、図６（ｃ）には、側部アンテナと上部アンテナとの電力分割が約１：４になる、８．３アンペアにスプリッタ制御電流を設定した場合に得られた、エッチング結果が示されている。この実行によって、プラズマ密度プロファイルのピークが、図６（ｂ）に示すデータ結果を生じたものよりも更に中央に集まったことが分かる。
　【００５９】
より均一なプラズマ密度プロファイルを実現するには、スプリッタ制御電流を３．９〜５．９アンペアの間のある値に設定する必要がある。例えば、チャンバの縦横比といった幾何学形状、及び、コイル状アンテナの特性を修正することによって、実施される特定のプラズマプロセスの要件に合うように、システムの性能をより精密に調整できるようにするのも有望である。
　【００６０】
記載された実施例では、電力スプリッタに結合された単一ＲＦ電力発生器を含むＲＦ電源の利用が示されている。代わりに、電源は同じ周波数で動作する２つの独立したＲＦ電力発生器が含めることができ、その周波数及び位相が互いにロックされた状態を保つことを保証するため位相ロック回路要素を与えることができる。位相をロックした状態に保つことによって、プラズマ処理条件のより強固な安定性及び一貫性が確保される。
　【００６１】
代わりとして、異なる周波数に設定された２つのＲＦ電力発生器を用いることも可能であるが、この場合、位相ロック（ｐｈａｓｅ　ｌｏｃｋｉｎｇ）は、プロセスの安定性及び一貫性を実現するのに適切でもなく、必要でもないであろう。２つのＲＦ発生器が異なる周波数で用いられるとき、位相ロックがもはや必要ではなくなる前に、周波数は少なくとも数キロヘルツだけ分離されればよい。各アンテナ毎に整合及び制御回路において必要とされるフィルタリングの設計を単純化するため、周波数をもっと大きく分離するほうが望ましい場合もあり得る。換言すれば、あるＲＦ発生器からの信号が他の発生器のＲＦ整合及び制御回路の動作を妨げないようにするため、フィルタを用いて、他の信号を排除しなければならない。２つの周波数が近くなるほど、必然的にフィルタリングの選択性が増し、従って、フィルタリングの複雑さが増すことになる。２つのＲＦ発生器のＲＦ周波数を約１０％だけ分離すると（例えば、２．０ＭＨｚ及び１．８ＭＨｚ）、必要とされるフィルタリングは、相対的に実施しやすくなる。
　【００６２】
上述の実施例は、全て、チャンバ外に位置するアンテナを有していたが、代わりに、アンテナのどちらか一方または両方がチャンバ内に位置することも可能である。内部環境が特に腐食性のエッチングプロセスの場合には、上述のように、誘電体ウインドウの外側にアンテナを配置するほうがおそらく望ましい。しかし、それほど厳しくない処理環境の場合には、アンテナをチャンバ内に配置して、プラズマとのより有効な結合を実現するのが望ましいであろう。
　【００６３】
他の実施例は、付属の請求項に含まれている。例えば、複数の別個に電力供給を受けるアンテナは、両方とも、参考までに本書に組み込まれている、１９９１年６月２７日に提出されたＵ．Ｓ．Ｓ．Ｎ．０７／７２２，３４０の継続出願である、１９９５年５月２４日に提出された米国特許出願Ｕ．Ｓ．Ｓ．Ｎ．０８／４５３，１３６に記載のプラズマエッチングシステムに用いるのに十分に適している。
【図面の簡単な説明】
　【図１】
　プラズマエッチングシステムの断面図である。
　【図２】
　アンテナにＲＦ電力を結合し、ペデスタルにＲＦバイアスを結合するＲＦ回路のブロック図である。
　【図３】
　（ａ）は電力スプリッタを上部及び側部アンテナに接続するための構成の１つに関する詳細図である。
　（ｂ）は電力スプリッタを上部及び側部アンテナに接続するためのもう１つの構成に関する詳細図である。
　【図４】
　（ａ）〜（ｄ）は２つのアンテナ及びチャンバに関する代替設計を示す図である。
　【図５】
　実験データを得るために用いられたチャンバの構成の概要を示す図である。
　【図６】
　（ａ）〜（ｃ）は３つの異なるスプリッタ制御電流に関して、ウェーハの直径を横切る位置の関数として酸化物のエッチング結果を示すグラフである。
を横切る位置の関数として酸化物のエッチング結果を示すグラフである。