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LSI生産ラインのプラズマプロセス装置では、処理情報を基にプラズマ源の電力やガス供の電力やガス供給などのフィードバック制御を経験的に行っている。本研究では、この制御を高度化するために、装置内の生成プラズマ分布の計測と評価、プラズマ電力吸収分布の外部からの制御、およびプラズマ分布を入力しプラズマ電力吸収分布を出力するような、通常とは入出力が逆に設定されたハイパーシミュレータ、を個々に開発し統合することにより、学理に基づく高機能先進知的制御を実現しようとするものである。
スロット励起マイクロ波放電により生成されるプラズマの分布評価においては、発光強度分布をフーリエベッセル変換して主要モード数を求めることにより、プラズマの2次元不均一性を少ないパラメータで効果的に評価できることを示した。
電力吸収分布制御に関しては、スロットアンテナのキャビティ空間内への金属フィンの出し入れによって、アンテナからの放射電界分布を変化できることを示した。特にフィンの挿入長が大きくなると、放射電界の方位角モード数が増加することが分かった。他の制御法として、2重同軸給電アンテナを用いて2系統のマイクロ波電源からの電界放射を重ね合わせる方法を試み、生成プラズマ密度のセンター/エッジ比を調整可能な見通しを得た。
ハイパーシミュレータ実現の第1段階として、アンテナのキャビティ空間のサイズとスロット板の開口関数から、プラズマへの放射電界強度分布を推定可能な簡易計算モデルを提案した。これをいくつかの研究機関の装置に適用した結果、個々の実験結果を説明でき、しかも3次元full waveモデル計算と比較して主要な部分で遜色がないことが示された。
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