个实施例的图；
[0064] 图33是表示三个系统的天线线圈相关的另一个实施例的图；
[0065] 图34是表不三个系统的天线线圈相关的另一个实施例的图；
[0066] 图35是表不在浮置线圈的环（loop)内设置固定电容器的一个实施例的图；
[0067] 图36是表示在浮置线圈的环内设置固定电容器的另一个实施例的图；
[0068] 图37是表示在浮置线圈的环内设置固定电容器的另一个实施例的图；
[0069] 图38是表示在浮置线圈的环内设置固定电容器的另一个实施例的图；
[0070] 图39是表示在浮置线圈的环内设置固定电容器的另一个实施例的图；
[0071] 图40是表示在浮置线圈的环内设置固定电容器的另一个实施例的图；
[0072] 图41是表示在浮置线圈的环内设置固定电容器的另一个实施例的图；
[0073] 图42是表示在浮置线圈的环内设置固定电容器的另一个实施例的图；
[0074] 图43是表示不在RF天线上设置阻抗调节部的实施例的图；
[0075] 图44是表示不在RF天线上设置阻抗调节部的另一个实施例的图；
[0076] 图45是表示不在RF天线上设置阻抗调节部的另一个实施例的图；
[0077] 图46是表示不在RF天线上设置阻抗调节部的另一个实施例的图；
[0078] 图47是表示在RF天线和高频供电部的匹配器之间设置有变压器的构成例的图。
[0079] 符号说明
[0080] 10 腔室
[0081 ] 12 基座
[0082] 26 排气装置
[0083] 52 电介质窗
[0084] 54 RF 天线
[0085] 54i、55i 内侧天线线圈
[0086] 54。、55。 外侧天线线圈
[0087] 55m 中间天线线圈
[0088] 58>58i>58m>580 可变电容器
[0089] 62 高频供电部
[0090] 64 (等离子体生成用）高频电源
[0091] 76 处理气体供给源
[0092] 80 主控制部
[0093] 82 容量可变部
[0094] 96 U34 阻抗可变部（可变电容器）
[0095]150、15〇i、150。固定电容器
【具体实施方式】
[0096] 下面，参照附图对本发明的最佳实施方式进行说明。
[0097] [实施方式1]
[0098] 图1表示的是本发明第一实施方式的电感耦合型等离子体处理装置的构成。图2 及图3表示的是该等离子体处理装置的RF天线及浮置线圈（floating coil)的配置构成 (布局）及电气接线构成。
[0099] 该电感耦合型等离子体处理装置作为使用平面线圈形的RF天线的电感耦合型 等离子体蚀刻装置而构成，例如，具有铝或不锈钢等金属制成的圆筒型真空腔室（处理容 器）10。腔室10安全接地。
[0100] 首先，对该电感耦合型等离子体蚀刻装置中与等离子体生成无关的各部的构成进 行说明。
[0101] 在腔室10内的下部中央，水平地配置有载置作为被处理基板的例如半导体晶片W 的圆板状的基座12,所述圆板状基座12作为兼作高频电极的基板保持台。该基座12例如 由铝构成，且被支承于从腔室10的底部向垂直上方延伸的绝缘性的筒状支承部14。
[0102] 在沿绝缘性的筒状支承部14的外周而从腔室10的底部向垂直上方延伸的导电性 的筒状支承部16和腔室10的内壁之间，形成有环状排气流路18,在该排气流路18的上部 或入口安装有环状挡板20,并且在底部设置有排气口 22。为了使腔室10内的气流形成为 相对于基座12上的半导体晶片W轴对称地均匀，优选采用沿圆周方向等间隔地设置有多个 排气口 22的构成。各排气口 22经由排气管24连接有排气装置26。排气装置26具有涡 轮分子泵等真空泵，能够将腔室10内的等离子体处理空间减压到所希望的真空度。在腔室 10的侧壁的外面安装有对半导体晶片W的搬入搬出口 27进行开关的门阀28。
[0103] 在基座12上经由匹配器32和供电棒34电连接有RF偏压用的高频电源30。该 高频电源30能够以可变的功率将适合对导入到半导体晶片W的离子的能量进行控制的规 定频率（通常13. 56MHz以下）的高频R匕输出。匹配器32收纳有用于在高频电源30侧 的阻抗和负荷（主要为基座、等离子体、腔室）侧的阻抗之间取得匹配的电抗可变的匹配电 路。其匹配电路中包含自偏压生成用的阻塞电容器（blocking condense r、极间親合电容 器、隔流电容器）。
[0104] 在基座12的上面设置有用于以静电吸附力保持半导体晶片W的静电卡盘36,在静 电卡盘36的半径方向外侧设置有环状地包围半导体晶片W的周围的聚焦环38。静电卡盘 36将由导电膜构成的电极36a夹在一对绝缘膜36b、36c之间，在电极36a上经由开关42和 被覆线43电连接有高压直流电源40。通过从直流电源40施加的高压直流电压，能够以静 电力将半导体晶片W吸附保持在静电卡盘36上。
[0105] 在基座12的内部设置有例如沿圆周方向延伸的环状的制冷剂室44。从冷却装置 (未图示）经由配管46、48向该制冷剂室44循环供给规定温度的制冷剂例如冷却水cw。通 过冷却水cw的温度，能够对静电卡盘36上的半导体晶片W的处理中的温度进行控制。与 此相关，来自导热气体供给部（未图示）的导热气体例如He气经由气体供给管50供给到 静电卡盘 36的上面和半导体晶片W的背面之间。另外，为了半导体晶片W的装载/卸载， 还可以设置有沿垂直方向将基座12贯通并能够上下移动的升降销及其升降机构（未图示） 等。
[0106] 接着，对该电感（感应）耦合型等离子体蚀刻装置中与等离子体生成有关的各部 的构成进行说明。
[0107] 腔室10的顶部或顶板从基座12隔开较大的距离间隔而设，作为该顶板，例如气密 (气体密封）地安装有由石英板构成的圆形的电介质窗52。在该电介质窗52的上面，与腔 室10 -体地设置有天线室56,所述天线室56,与外部电磁屏蔽地收纳有用于在腔室10内 生成电感耦合等离子体的环状RF天线54。该RF天线54的具体构成及作用后面进行说明。
[0108] 为了在径方向（径向）上对在腔室10内的处理空间生成的电感耦合等离子体的 密度分布进行可变控制，在天线室56内还设置有RF天线54和能够通过电磁感应而耦合的 带有可变电容器58的环状的浮置线圈（floating coil) 60。可变电容器58在主控制部80 的控制下，通过容量可变部82而能够在一定范围内任意地变化。
[0109] 高频供电部62具有高频电源64、匹配器66、高频供电线68和回流线70。高频供 电线68将匹配器66的输出端子和RF天线54的RF入口端电连接。回流线70是接地电位 的接地线，将RF天线54的RF出口端和电气地保持为接地电位的接地电位部件（例如，腔 室10或其它部件）电连接。
[0110] 高频电源64能够以可变的功率将适合电感耦合高频放电实现的等离子体生成的 规定频率（通常为13. 56MHz以上）的高频RFh输出。匹配器66收纳有用于在高频电源64 侧的阻抗和负荷（主要为RF天线、等离子体）侧的阻抗之间取得匹配的电抗可变的匹配电 路。
[0111] 用于向腔室10内的处理空间供给处理气体的处理气体供给部在比电介质窗52稍 低的位置具有：设置于腔室10的侧壁中（或外）的环状的总管（manifold、分流器、歧管） 或者缓冲部72、沿圆周方向等间隔地从缓冲部72面向等离子体生成空间的多个侧壁气体 喷出孔74、从处理气体供给源76延伸到缓冲部72的气体供给管78。处理气体供给源76 包含流量控制器和开关阀（未图示）。
[0112] 主控制部80包含例如微型计算机，对该等离子体蚀刻装置内的各部例如排气装 置26、高频电源30、64、匹配器32、66、静电卡盘用的开关42、处理气体供给源76、容量可变 部82、冷却装置（未图示）、导热气体供给部（未图示）等各自的动作以及装置整体的动作 (顺序）进彳丁控制。
[0113] 在该电感耦合型等离子体蚀刻装置中，为了进行蚀刻，首先，使门阀28成为开启 状态，将作为加工对象的半导体晶片W搬入到腔室10内，并将其载置在静电卡盘36上。接 着，关闭门阀28,之后，从处理气体供给源76经由气体供给管78、缓冲部72和侧壁气体喷 出孔74,以规定的流量和流量比将蚀刻气体（通常为混合气体）导入到腔室10内，通过排 气装置26,将腔室10内的压力成为设定值。另外，将高频供电部62的高频电源64接通，使 等离子体生成用的高频RFhW规定的RF功率输出，并经由匹配器66、RF供电线68和回流 线70,向RF天线54供给高频RFh的电流。另一方面，将高频电源30接通，使离子导入控制 用的高频R匕以规定的RF功率输出，将该高频RF ^经由匹配器32和供电棒34施加于基座 12。另外，从导热气体供给部向静电卡盘36和半导体晶片W之间的接触界面供给导热气体 (He气体），并且将开关42接通，通过静电卡盘36的静电吸附力，将导热气体封闭于上述接 触界面。
[0114] 在腔室10内，从侧壁气体喷出孔74喷出的蚀刻气体向电介质窗52的下面的处理 空间扩散。由在RF天线54的后述的各线圈段（coilsegment)内流动的高频电流以 及在浮置线圈60内流动的感应电流产生的磁力线（磁通）将电介质窗52贯通，并横穿腔 室10内的处理空间（等离子体生成空间），在处理空间内产生方位角方向的感应电场。通 过该感应电场，沿方位角方向加速的电子与蚀刻气体的分子和原子发生电离碰撞，生成环 状的等离子体。
[0115] 该环状（doughnut、圆圈状）等离子体的自由基和离子在宽敞的处理空间内四处 扩散，自由基各向同性地倾注，离子被直流偏压牵引而供给到半导体晶片W的上面（被处理 面）。这样，在半导体晶片W的被处理面上，等离子体的活性物种带来化学反应和物理反应， 被加工膜被蚀刻成所希望的图案。
[0116] 在此，对于"环状的等离子体"的意思，与其严格地讲，其并不局限于等离子体不占 据腔室10的径方向内侧（中心部）而仅占据径方向外侧那样的环状的等离子体，倒不如说 是腔室10的径方向外侧的等离子体的体积或密度比径方向内侧大。另外，有时也因处理气 体使用的气体的种类以及腔室10内的压力值等条件，不会成为在此所说的"环状的等离子 体"。
[0117] 该电感耦合型等离子体蚀刻装置将RF天线54制成如下所述的特殊空间的布局及 电连接构成，并且主控制部80能够根据工艺方案设定的规定的工艺参数（例如，压力、RF功 率、气体流量等），通过容量可变部（电容可变部）82来改变设置于浮置线圈60的环内的可 变电容器58的静电电容，以在径方向上对基座12附近的等离子体密度分布任意地控制。
[0118] [RF天线及浮置线圈的基本构成及作用]
[0119] 图2和图3表示的是该等离子体处理装置的RF天线及浮置线圈的配置构成（布 局）及电气接线构成。
[0120] RF天线54优选由在环绕方向上分割的多个（例如两个）线圈段（coil segment、 线圈部分）84(1)、84(2)构成。这两个线圈段84(1)、84(2)在空间上分别形成为半圆的圆 弧状，以填埋环绕方向的一周或其大部分的方式串联地配置。更详细而言，在RF天线54的 一周的环内，第一线圈段84(1)的RF入口端84(1) (RF - In)和第二线圈段84 (2)的RF出 口端84(2) (RF - out)在环绕方向上隔着间隙G84相对向或邻接，第一线圈段84(1)的RF 出口端84(1) (RF - out)和第二线圈段84⑵的RF入口端84 (2) (RF - In)在环绕方向上 经由另一间隙G84相对向或邻接。
[0121] 而且，这两个线圈段84(1)、84(2)的各自的一端即RF入口端84(1) (RF - In)、 84(2) (RF - In)经由向上方延伸的连接导体86⑴、86 (2)和高频入口侧的节点Na与来自 高频供电部62的RF供电线68电连接，各自的另一端即RF出口端84 (I) (RF - out)、84 (2) (RF - out)经由向上方延伸的连接导体88(1)、88⑵和高频出口侧的节点队与接地线70 电连接。在天线室56内，如上所述，RF天线54的向上方延伸的连接导体86(1)、86 (2)、 88(1)、88(2)从电介质窗52隔开充分大的距离（在相当高的位置）而形成有横方向的分支 线或过渡线，减少对各线圈段84(1)、84(2)的电磁影响。
[0122] 这样，在来自高频供电部62的RF供电线68和向接地电位部件的接地线70之间， 或者在节点Na和节点Nb之间，构成RF天线54两个线圈段84 (1)、84 (2)彼此相互电并联地 连接（电气上并联连接）。而且，以分别在这两个线圈段84(1)、84 (2)内流动的高频的天线 电流的方向在环绕方向上相同的方式在节点Na和节点Nb之间将RF天线54内的各部连接。
[0123] 在该实施方式中，作为优选的一个方式，构成RF天线54的两个线圈段84(1)、 84(2)具有大约相等的自感。通常，这两个线圈段84(1)、84(2)通过将线材、线径及线长制 成相同，来满足自感同一性或近似性的必要条件。
[0124] 浮置线圈60设置为电浮置状态，且配置于RF天线54的内侧。在此，本发明的电 浮置状态是指电浮离或分离地远离电源及接地（接地电位）中的任一个的状态，是指全然 或几乎不与周围的导体进行电荷或电流的交换，而是全部通过电磁感应而能够在该物体内 流动电流的状态。
[0125] 另外，对于浮置线圈60,作为基本构造，由两端夹着缝隙或间隙G6tl而敞开的单匝 线圈（或多匝线圈）构成，在其缝隙G 6tl设置有可变电容器58。浮置线圈60的线圈导体的 材质优选为导电率高的金属，例如，实施了镀银的铜。
[0126] 如后所述，可变电容器58既可以是例如可变电容器或变容二极管那样的市售的 通用型式，或者，也可以是与浮置线圈60 -体地制作的特别定购品或绝品制作品。容量可 变部82典型地由机械驱动机构或电驱动电路对可变电容器58的静电电容进行可变控制。
[0127] 在该实施方式中，RF天线54和浮置线圈60这两者优选具有彼此相似的环形状 (图示的例为圆环形状）、均载置在电介质窗52上、彼此同轴地配置。
[0128] 另外，在本发明中，"同轴"是指在具有轴对称形状的多个物体间，各自的中心轴线 处于相互重合的位置关系，关于多个线圈间，不仅包含各自的线圈面在轴方向上相互偏移 的情况，也包含在同一面上一致的情况（同心状的位置关系）。
[0129]