19~图29)的阻抗 调节用可变电容器（96、132、134、136)的连接方式及使用方式也能够全部应用于该三个系 统的天线线圈的实施例。
[0255][在浮置线圈内设置固定电容器的实施例]
[0256] 图35表不的是在内侧和外侧浮置线圈6〇i、60。的环内分别设置固定电容器150p 150。的实施例。该实施例的内侧和外侧浮置线圈60i、60。优选为圆环状的单匝线圈，分别尽 可能地接近RF天线54的内侧和外侧天线线圈54、54。而配置。例如，在内侧和外侧天线线 圈54、54。的口径分别为100mm、300mm的情况下，浮置线圈60i、60。的口径分别选为80mm、 320mm〇
[0257] 在该实施例中，在使浮置线圈6〇i、60。在电感耦合等离子体的生成上积极地发挥 作用的情况下，选定固定电容器MOi、150。的静电电容C15(li、C15tl。，以使适度大小（例如，IKFi、 Ikf。的数倍）的内侧和外侧感应电流IINDi、IIND。与在内侧和外侧天线线圈54力4。内分别流 动的内侧和外侧天线电流IKFi、IKF。在环绕与向上同向地在浮置线圈60i、60。内流动。即，固 定电容器15〇i、150。的静电电容C15Qi、C15tl。分别比在浮置线圈60i、60。内发生串联共振的静 电电容小，并选定为其附近的值。由此，各浮置线圈6(^、6〇。即使为单匝（一匝）的圆环状 线圈，关于电感耦合等离子体生成的辅助效果，也能够发挥与多匝（多匝）的圆环状线圈或 者螺线管在外观上同等的作用。
[0258] 带有这种固定电容器15〇i、150。的单匝圆环状的浮置线圈60i、60。很容易制作（特 别是电容器的制作），在围绕RF天线54的装配及维护保养上也有利。另外，由于在浮置线 圈6〇i、60。的环内也没有接线部位及连接用导体，因此具有功率损失小及在电磁作用面上 环绕方向的均匀性良好等优点。
[0259] 另外，在上述的第一实施方式的等离子体处理装置（图1)中，当然也可以将设置 于浮置线圈60内的可变电容器58替换为固定电容器150。
[0260] 图36~图43表示的是几个该实施例的变形例。如图36所示，在高频入口侧的节 点Na和高频出口侧的节点N。之间，作为阻抗调节部，可优选设置与内侧天线线圈54 1串联 连接的可变电容器134。关于这一点，在图35的构成例中，在节点Na和节点Nc之间，作为 阻抗调节部，设置与外侧天线线圈54。串联连接的可变电容器96。
[0261] 另外，如图37所示，可优选在高频出口侧的节点Nc和接地线70之间（或接地线 70上）设置输出侧的共用阻抗调节部（例如，电容器）138。
[0262]另外，如图38所示，为了增大在内侧和外侧天线线圈54、54。内分别流动的内侧和 外侧天线电流IKFi、IKF。间的平衡调节的可变范围，也可在节点Na和节点Nc之间设置与外侧 天线线圈54。串联连接的可变电容器96,并且设置与内侧天线线圈54i串联连接的固定电 容器132。
[0263] 如图39所示，为了降低方位角方向的等离子体密度分布的偏斜，可优选采用使分 别设置于浮置线圈60,0。的环内的固定电容器150 450。的位置（即，缝隙的位置）在环 绕方向上错开的构成。在这种情况下，如图40所示，通过在外侧浮置线圈60。的环内等间 隔或点对称地设置多个（例如，两个）固定电容器150。，能够更高效地降低偏斜。
[0264] 另外，如图41所示，为了提高径方向中间部的等离子体密度的控制性，也可在内 侧和外侧天线线圈51、54。之间（优选正中间）设置带有可变电容器58 _"的中间浮置线圈 6〇m°
[0265]或者，如图42所示，也可在内侧浮置线圈6〇i的环内设置可变电容器58，且在外侧 浮置线圈60。的环内设置固定电容器150。，以代替设置中间浮置线圈60m。
[0266] 另外，设置于浮置线圈60的环内的固定电容器150既可以为市售的电容器，或者， 也可以将浮置线圈60的缝隙G6tl直接用作固定电容器150的电极间间隙。在这种情况下， 也可以将电介质薄膜插入缝隙G6Q。
[0267][不在RF天线上设置阻抗调节部的实施例]
[0268] 图43表示的是分别尽可能地接近RF天线54的内侧和外侧天线线圈54力4。而设 置带有可变电容器58,8。的内侧和外侧浮置线圈60，0。的构成。这在图35的构成例中， 相当于将固定电容器15〇i、150。分别替换为可变电容器58i、58。的构成。在这样的构成中， 能够调节可变电容器58p58。的静电电容C58i、C58。，从而对在浮置线圈6〇i、60。内分别流动的 内侧和外侧感应电流IINDi、IIND。的平衡进行控制。由此，不需要用于对在内侧和外侧天线线 圈54力4。内分别流动的内侧和外侧天线电流IKFi、Ikf。的平衡进行控制的阻抗调节部（可 变电容器96、134)。
[0269] 另外，在该实施例中，如图44所示，也可在内侧和外侧天线线圈51、54。之间（优 选正中间）设置带有可变电容器58_"的中间浮置线圈60 m。
[0270] 在上述实施方式中，在RF天线54内电并联地连接有多个（例如，内侧和外侧）天 线线圈54、54。。但是，如图45所示，也可采用将多个（内侧和外侧）天线线圈51、54。电 串联地连接的构成。在这种情况下，径方向的等离子体密度分布的控制主要是带有可变电 容器58,8。的内侧和外侧浮置线圈60i、60。负担。即，通过调节可变电容器58，8。的静 电电容C58iX58。，能够对径方向的等离子体密度分布进行任意控制。另外，在该构成例中，RF 天线54的全长变长，但在内侧天线线圈54肩外侧天线线圈54。之间，线圈段的数量（分割 数）发生变化，因此波长效应被抑制。
[0271] 另外，在该实施例中，如图46所示，通过在内侧和外侧天线线圈51、54。之间（优 选正中间）追加带有可变电容器58_"的中间浮置线圈60m，在径方向的中间部，也能够任意 且精细地控制等离子体密度。
[0272][其它实施方式或变形例]
[0273] 本发明的构成RF天线的线圈的环形状不局限于圆形，虽然省略了图示，但也可以 为四角形或三角形等。另外，在构成各天线线圈（环）的多个线圈段之间，形状及自阻抗也 可以稍有不同。
[0274] 在本发明中，可附加于RF天线的阻抗调节部不局限于如上所述的固定电容器或 可变电容器，例如，既可以为线圈或感应器，或者，既可以为包含电容器和感应器在内的阻 抗调节部，也可以进一步包含电阻元件。
[0275] 图47表示的是在高频供电部62的匹配器66和RF天线54之间设置变压器160的 构成例。该变压器160的一次绕组与匹配器66的输出端子电连接，二次绕组与RF天线54 的入口侧的第一节点Na电连接。作为变压器160的优选的一个方式，通过使一次绕组的匝 数比二次绕组的匝数多，能够使从匹配器66流到变压器160的电流（一次电流）I1比从变 压器160流到RF天线54的电流（二次电流）12少。换一种看法就是，不增大一次电流I: 的电流量，就能够增大供给到RF天线54的二次电流12的电流量。另外，通过在变压器160 的二次侧进行抽头转换，也能够使二次电流I2可变。
[0276] 上述的实施方式的电感耦合型等离子体蚀刻装置的构成只是一个例子，当然，等 离子体生成机构的各部的与等离子体生成无直接关系的各部的构成也可进行种种变形。
[0277] 例如，作为RF天线的基本方式，也可为平面型以外的型式，例如，半球型等。在处 理气体供给部，也可采用从顶部向腔室10内导入处理气体的构成，也可采用不对基座12附 加直流偏压控制用的高频R匕的方式。
[0278] 另外，本发明的电感耦合型等离子体处理装置或等离子体处理方法不局限于等离 子体蚀刻的技术领域，也可应用于等离子体CVD、等离子体氧化、等离子体氮化、溅射等其它 等离子体工艺。另外，本发明的被处理基板不局限于半导体晶片，也可为平板显示器用的各 种基板及光掩模、CD基板、打印基板等。
【主权项】
1. 一种等离子体处理装置，其特征在于，包括： 具有电介质窗的处理容器； 基板保持部，其在所述处理容器内保持被处理基板； 处理气体供给部，其向所述处理容器内供给所希望的处理气体，以对所述基板实施所 希望的等离子体处理； 内侧和外侧天线线圈，其在所述电介质窗外沿径方向隔开间隔地分别配置于内侧和外 侦牝以在所述处理容器内通过电感耦合而生成处理气体的等离子体； 高频供电部，其将适合所述处理气体的高频放电的频率的高频电力供给到内侧和外侧 天线线圈； 浮置线圈，其被设置为电浮置状态，被配置在与内侧和外侧天线线圈中的至少一方通 过电磁感应能够耦合的位置且被配置于所述处理容器外；和 电容器，其被设置于所述浮置线圈的环内，其中， 所述内侧天线线圈具有单一或串联连接的内侧线圈段， 所述外侧天线线圈在环绕方向上被分割，具有电并联连接的多个外侧线圈段。2. 如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于： 所述内侧线圈段在环绕方向上至少绕一周。3. 如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于： 所述内侧线圈段比所述高频的1/4波长短。4. 如权利要求1~3中的任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于： 所述多个外侧线圈段以整体上填埋环绕方向的一周或其大部分的方式在空间上串联 配置。5. 如权利要求1~3中的任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于： 在所述多个外侧线圈段之间，各个所述外侧线圈段的高频入口端与另一所述外侧线圈 段的高频出口端隔着外侧间隙而邻接，各个所述外侧线圈段的高频出口端与另一所述外侧 线圈段的高频入口端隔着外侧间隙而邻接。6. 如权利要求1~3中的任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于： 所述多个外侧线圈段整体上沿环绕方向至少绕一周。7. 如权利要求1~3中的任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于： 所述多个外侧线圈段都比所述高频的1/4波长短。8. 如权利要求1~3中的任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于： 所述多个外侧线圈段具有大约相等的自感。9. 如权利要求1~3中的任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于： 在所述多个外侧线圈段内分别流动的电流的方向在环绕方向上全部相同。10. 如权利要求1~3中的任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于： 在所述多个外侧线圈段内分别流动的电流的电流量大致相同。11. 如权利要求1~3中的任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于： 在所述内侧天线线圈内流动的电流的方向和在所述外侧天线线圈内流动的电流的方 向在环绕方向上相同。12. 如权利要求1~3中的任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于： 所述内侧天线线圈和所述外侧天线线圈在所述高频供电部侧的第一节点和接地电位 侧的第二节点之间电并联地连接。13. 如权利要求12所述的等离子体处理装置，其特征在于： 在所述第一节点和所述第二节点之间，在所述内侧线圈段上电串联地连接有内侧阻抗 调节部，所述多个外侧线圈段均没有电连接阻抗调节部。14. 如权利要求12所述的等离子体处理装置，其特征在于： 在所述第一节点和所述第二节点之间，在所述多个外侧线圈段上分别电串联地连接有 多个外侧个别阻抗调节部，在所述内侧线圈段上没有电连接阻抗调节部。15. 如权利要求12所述的等离子体处理装置，其特征在于： 在所述第一节点和所述第二节点之间，在所述内侧线圈段上电串联地连接有内侧阻抗 调节部，在所述多个外侧线圈段上分别电串联地连接有多个外侧个别阻抗调节部。16. 如权利要求1~3中的任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于： 所述浮置线圈在径方向上被配置于所述内侧天线线圈和所述外侧天线线圈之间。17. 如权利要求16所述的等离子体处理装置，其特征在于： 所述浮置线圈被配置于所述内侧天线线圈和所述外侧天线线圈的正中间。18. 如权利要求1~3中的任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于： 所述浮置线圈在径方向上被配置于所述内侧天线线圈的内侧或所述外侧天线线圈的 外侧。19. 如权利要求1~3中的任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于： 所述内侧天线线圈、所述外侧天线线圈和所述浮置线圈同轴地配置。20. 如权利要求1~3中的任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于： 所述浮置线圈与所述RF天线被配置在同一平面上。21. 如权利要求1~3中的任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于： 所述浮置线圈被配置为相对于所述电介质窗比所述RF天线远。22. 如权利要求11所述的等离子体处理装置，其特征在于： 在所述浮置线圈内流动与在所述内侧和外侧天线线圈内分别流动的电流在环绕方向 上同向的电流。23. 如权利要求22所述的等离子体处理装置，其特征在于： 所述浮置线圈内的电容器具有比在所述浮置线圈内发生串联共振时的值小的值的静 电电容。24. 如权利要求22所述的等离子体处理装置，其特征在于： 所述浮置线圈具有负值的电抗。25. 如权利要求11所述的等离子体处理装置，其特征在于： 在所述浮置线圈内流动与在所述内侧和外侧天线线圈内分别流动的电流在环绕方向 上反向的电流。26. 如权利要求25所述的等离子体处理装置，其特征在于： 所述浮置线圈内的电容器具有比在所述浮置线圈内发生串联共振时的值大的值的静 电电容。27. 如权利要求25所述的等离子体处理装置，其特征在于： 所述浮置线圈具有正值的电抗。28. 如权利要求22所述的等离子体处理装置，其特征在于： 所述浮置线圈内的电容器为可变电容器，在其静电电容的可变范围内包含有比在所述 浮置线圈内发生串联共振时的值小的值。29. 如权利要求25所述的等离子体处理装置，其特征在于： 所述浮置线圈内的电容器为可变电容器，在其静电电容的可变范围内包含有比在所述 浮置线圈内发生串联共振时的值大的值。30. 如权利要求1~3中的任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于： 同轴地设置有多个所述浮置线圈。
【专利摘要】本发明提供一种电感耦合型等离子体处理装置，其完美地抑制RF天线内的波长效应，并且能够自如且精细地控制等离子体密度分布。在腔室(10)的顶部或电介质窗(52)上设有用于在腔室(10)内生成电感耦合等离子体的环状的RF天线(54)。该RF天线(54)由在空间上分别形成为半圆的圆弧状且相对于高频供电部(62)电并联连接的两个线圈段(84(1)、84(2))构成。另外，在电介质窗(52)上也设有与RF天线(54)通过电磁感应能够耦合的带有可变电容器(58)的环状浮置线圈(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)，在一定范围内可任意地变化。
【IPC分类】H05H1/46
【公开号】CN104994676
【申请号】CN201510405910
【发明人】山泽阳平
【申请人】东京毅力科创株式会社
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2012年3月30日
【公告号】CN102737943A, CN102737943B, US20120247679