CN101853764A - 等离子体处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种等离子体处理装置，该等离子体处理装置提高等离子体密度、等离子体处理特性的面内均匀性。等离子体处理装置(10)具有：处理容器(100)，其在内部中对晶圆(W)实施等离子体处理；第一高频电源(140)，其输出高频电力；高频天线(120)，其由外侧线圈、内侧线圈以及设置在其之间的n个的中间线圈相对于中心轴以同心状卷绕而形成在处理容器(100)的外部，其中n为1以上的整数；以及电介质窗(105)，其构成处理容器(100)的壁面的一部分，将从高频天线(120)产生的电磁场的能量导入到处理容器(100)内。

Description

等离子体处理装置
技术领域
本发明涉及一种对被处理体实施等离子体处理的等离子体处理装置，特别是涉及高频天线。
背景技术
作为激励等离子体来对被处理体进行微细加工的装置，有电容耦合型等离子体处理装置、电感耦合型等离子体处理装置以及微波等离子体处理装置等。其中，电感耦合型等离子体(ICP：Inductively Coupled Plasma)处理装置是在处理容器的顶棚所设置的电介质窗上配置有高频天线，通过使高频电流流过天线的线圈来在线圈的周围产生电磁场，使电场能量经由电介质窗进入到处理容器内，通过该电场能量激励气体来生成等离子体(例如参照专利文献1)。
在专利文献1中，高频天线是以平面状由外周侧与内周侧的两个螺旋线圈所形成。两个螺旋线圈被电力分割，由此调节在处理室内所形成的电感耦合等离子体的等离子体密度分布。
专利文献1：日本特开2007-311182号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在上述形状的高频天线中，由通过外周侧与内周侧的两个线圈所得到的圆形的电流图案制作出两个环形的等离子体，在这两个环形的等离子体和等离子体之间等离子体密度下降，其结果是，对被处理体的等离子体处理的面内均匀性下降。除此之外，还由于压力等的等离子体条件，等离子体密度也产生变化，难以确保等离子体的均匀性。
特别是，伴随着近年来的被处理体的大型化，装置也在越来越大型化。而且，即使在大型的等离子体处理装置中，也需要在宽广的等离子体激励空间中均匀地产生等离子体，因此确保等离子体的均匀性变得更加困难。
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种能够提高等离子体密度及等离子体处理特性的面内均匀性的等离子体处理装置。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题，根据本发明的一个方式，提供一种等离子体处理装置，其具备：处理容器，其在内部中对被处理体实施等离子体处理；第一高频电源，其输出高频电力；高频天线，其由外侧线圈、内侧线圈以及设置在其间的n个(n为1以上的整数)中间线圈相对于中心轴以同心状卷绕而形成在上述处理容器的外部；以及电介质窗，其构成上述处理容器壁面的一部分，将从上述高频天线产生的电磁场的能量导入到上述处理容器内。
根据相关结构，高频天线具有相对于中心轴以同心状卷绕的外侧线圈、内侧线圈以及设置在其间的n个(n为1以上的整数)的中间线圈。其结果是，在等离子体激励区域内除了内侧线圈以及外侧线圈之外，还通过个数为n(n≥1)的中间线圈来制作等离子体。由此，与仅通过两个线圈制作出等离子体的情况相比所产生的线圈间的中间区域中的等离子体密度没有下降，作为整体能够实现等离子体的均匀化。由此，能够保证被处理体的处理的面内均匀性。
也可以是，该装置具备电力分割部，该电力分割部至少被设置在上述外侧线圈以及上述内侧线圈之间，并将从上述第一高频电源输出的高频电力以所期望的比例进行分割并提供给各线圈。
例如，最先向外侧线圈投入电力最高的高频电力，接着向内侧线圈投入比其低的高频电力，最后向中间线圈投入剩余的高频电力。
在被处理体的边缘侧中，等离子体中的电子、离子向壁扩散而消灭，因此具有等离子体密度变低的趋势。考虑这点，最先向外侧线圈施加高电力的电力使得外侧的等离子体密度变得最高。由此，能够防止被处理体的边缘部的蚀刻率的下降等。由电力分割部进行分割的剩余的高频电力分别投入于内侧线圈以及中间线圈。
其结果是，控制成等离子体激励区域中的外侧的等离子体密度变得比整体的等离子体密度稍高，并且防止内侧与外侧间的中央部分中的等离子体密度的下降，作为整体能够实现等离子体的均匀化。由此，能够保证被处理体的处理的面内均匀性。
也可以是，上述电力分割部设置在上述各线圈之间，将从上述第一高频电源输出的高频电力以所期望的比例分别进行分割并提供给各线圈。
也可以是，上述各线圈的至少任意一个是可动式，以此使得与上述电介质窗的距离为可变。
也可以是，在两个线圈之间未设置有上述电力分割部的情况下，这两个线圈的任意一个形成为可动式。
也可以是，两个以上的上述电力分割部相对于上述中心轴而对称地被设置。
也可以是，两个以上的上述电力分割部相对于上述中心轴而非对称地被设置，并被屏蔽部件所屏蔽。
也可以是，上述外侧线圈、上述内侧线圈以及上述中间线圈分别由多个线圈形成，形成上述外侧线圈的多个线圈的各供电点设置在相对于上述中心轴而对称的位置上，形成上述中间线圈的多个线圈的各供电点设置在相对于上述中心轴而对称的位置上，形成上述内侧线圈的多个线圈的各供电点设置在相对于上述中心轴而对称的位置上。
也可以是，上述各线圈的供电点是相对于上述中心轴以180°、120°、90°、72°、60°中的任一间隔被配置。
也可以是，在上述各线圈中分别经由隔直电容器而被接地。
也可以是，两个以上的上述电力分割部具有可变电容器。
也可以是，该装置具备：测定器，其测定提供给上述各线圈的高频率的电流、电压、相位中的至少任意一个；以及控制装置，其根据通过上述测定器所测定的高频率的电流、电压、相位中的至少任意一个来控制由上述电力分割部进行分割的电力比。
也可以是，上述控制装置具有存储器，按照预先存储在上述存储器中的制法(recipe)来控制由上述电力分割部进行分割的电力比。
也可以是，该装置具备第二高频电源，其输出高频电力，上述外侧线圈、上述内侧线圈以及上述中间线圈中的任意一个连接于在上述第一高频电源，未与上述第一高频电源相连接的剩余的两个线圈连接于上述第二高频电源，该装置还具备电力分割部，该电力分割部将从上述第二高频电源输出的高频电力以所期望的比例进行分割并提供给上述剩余的两个线圈。
也可以是，上述第一高频电源连接于上述外侧线圈，上述第二高频电源连接于上述内侧线圈以及上述中间线圈。
也可以是，该装置具备输出高频电力的第二以及第三高频电源，上述外侧线圈、上述内侧线圈以及上述中间线圈中的任意一个连接于上述第一高频电源，未与上述第一高频电源相连接的剩余的两个线圈中的一个连接于上述第二高频电源，上述剩余的两个线圈中的另一个连接于上述第三高频电源。
发明的效果
如以上所说明，根据本发明能够提高等离子体密度及等离子体处理特性的面内均匀性。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式所涉及的等离子体处理装置的纵剖面图。
图2是用于说明第一实施方式所涉及的高频天线的结构的图。
图3的(a)是表示晶圆的径向的等离子体密度，图3的(b)是用于说明隔直电容器的作用的图。
图4是表示第一实施方式所涉及的等效电路的图。
图5是表示第一实施方式所涉及的等离子体处理装置的变形例的图。
图6是表示第一实施方式所涉及的等离子体处理装置的其它变形例的图。
图7是表示第一实施方式所涉及的等离子体处理装置的其它变形例的图。
图8的(a)是本发明的第二实施方式所涉及的等离子体处理装置的纵剖面图，图8的(b)是用于说明第二实施方式所涉及的高频天线的结构的图。
图9是用于说明晶圆的圆周方向的电压的状态的图。
图10是本发明的第三实施方式所涉及的等离子体处理装置的纵剖面图。
图11的(a)是本发明的第四实施方式所涉及的等离子体处理装置的纵剖面图，图11的(b)是用于说明第四实施方式所涉及的高频天线的结构的图。
图12是本发明的第五实施方式所涉及的等离子体处理装置的纵剖面图。
图13是本发明的第六实施方式所涉及的等离子体处理装置的纵剖面图。
附图标记说明
10：等离子体处理装置；100：处理容器；105：电介质窗；115：气体供给源；120：高频天线；120a、120a 1、120a2：外侧线圈；120b、120b 1、120b2：中间线圈；120c、120c 1、120c2：内侧线圈；125a、125b、125c：供电棒；130：电力分割部；135、136、137、155：匹配器；130a、130b：可变阻抗电路；140、160：高频偏置电源；141：第二高频电源；142：第三高频电源；145a、145a 1、145a2：隔直电容器；145b、145b 1、145b2：隔直电容器；145c、145c 1、145c2：隔直电容器；150：载置台；220：控制装置；250a、250b、250c：测定器；300：屏蔽部件；310：天线室。
具体实施方式
下面，参照附图详细地说明本发明的优选实施方式。此外，在本说明书以及附图中，对于具有实质上相同的功能结构的结构要素附加相同的附图标记，而省略重复说明。
<第一实施方式>
(等离子体处理装置的整体结构)
首先，参照图1以及图2说明本发明的第一实施方式所涉及的等离子体处理装置的整体结构。图1是示意性地表示电感耦合型等离子体处理装置的纵剖面的图。图2是用于说明高频天线的结构的图。
如图1所示，例如蚀刻装置等的等离子体处理装置10具有处理容器100，该处理容器100用于对从闸阀(gate valve)GV搬入的晶圆W进行等离子体处理。处理容器100是圆筒状的形状，例如由铝等金属形成并被接地。处理容器100的内壁被实施了阳极氧化处理。此外，处理容器100的内壁也可以被石英、氧化钇等的电介质所覆盖。
在处理容器100的顶棚面中的、在处理容器100的开口部中嵌入有电介质窗105，由此维持处理容器100内的空间的气密性。电介质窗105是由氧化铝、石英等所形成的正圆形的板。电介质窗105使从高频天线120产生的电磁场的能量透过，并将该能量导入到处理容器100内。
在电介质窗105的下面中嵌入有喷淋板(shower plate)110。在喷淋板110上设置有气体导入管110a。气体导入管110a从在晶圆W侧开口的多个气孔110b中向处理容器100内放出气体。气体导入管110a从处理容器100的顶棚面中央向外部贯通而与气体供给源115相连接。
在电介质窗105的大气侧配设有高频(RF)天线120。如图2所示，将电介质窗105的表面假想地分为外侧区带(Zone)、内侧区带、以及中间区带，将通过电介质窗105的中心的轴设为中心轴O。
高频天线120具有配置于外侧区带的外侧线圈120a、配置于内侧区带的内侧线圈120c以及配置于中间区带的中间线圈120b。外侧线圈120a、中间线圈120b以及内侧线圈120c是相对于中心轴O以同心圆形被设置。
此外，各线圈120a～120c卷绕各区带约一圈，但是不限于此，也可以卷绕多圈。另外，在本实施方式中设置有一个中间区带，但是不限于此，也可以分为两个以上的区带并在各中间区带中一对一地配设有中间线圈。
在各线圈120a～120c的一端中分别连接有供电棒125a～125c。供电棒125a～125c经由匹配器135与第一高频电源140相连接。从第一高频电源140输出的高频电力，通过匹配器135、各供电棒125～125c施加到各线圈120a～120c上，由此在各线圈120a～120c中流过高频电流。
在各线圈120a～120c之间，存在电力分割部130。电力分割部130具有可变阻抗电路(例如可变电容器)130a、130b。外侧天线电路是仅由外侧线圈120a构成。中间天线电路是由可变阻抗电路130a与中间线圈120b构成。内侧天线电路是由可变阻抗电路130a、可变阻抗电路130b以及内侧线圈120c构成。
可变阻抗电路130a、130b作为阻抗调节部而工作。即，通过调节可变阻抗电路130a的电容，如后所述地控制中间以及内侧天线电路的阻抗，从而能够控制外侧天线电路与中间以及内侧天线电路中流过的电流的比例。同样地，通过调节可变阻抗电路130b的电容，控制中间天线电路与内侧天线电路的阻抗，从而能够控制中间天线电路与内侧天线电路中流过的电流的比例。
由此，可变阻抗电路130a、130b具有将从第一高频电源140输出的高频电力以所期望的比例进行分割来提供给各线圈的电力分割的功能。此外，至少在外侧线圈120a以及内侧线圈120c之间设置可变电容器即可，但是，如果像本实施方式那样设置在各线圈之间，则电力分割控制的精度将得到提高。
根据所述结构，在等离子体处理过程中，从第一高频电源140向高频天线120提供例如13.56MHz的高频电力，在高频天线120的各线圈120a～120c中流过高频电流。由此，在线圈的周围产生电磁场，使电场能量经由电介质窗105投入到处理容器100内。所投入的能量激励气体，由此生成等离子体。此时的等离子体的密度分布是通过可变阻抗电路130a、130b根据外侧线圈120a、中间线圈120b、内侧线圈120c的阻抗控制来被控制的，对此将在后面叙述。
外侧线圈120a、中间线圈120b、内侧线圈120c的另一端分别经由隔直电容器145a～145c而被接地。对于隔直电容器145a～145c的功能也将后述。
在处理容器100的内部中设置有载置晶圆W的载置台150。载置在载置台150上的晶圆W被未图示的静电卡盘(Chuck)所吸附保持。在载置台150上经由匹配器155连接有高频偏置电源160。在等离子体处理过程中，高频偏置电源160将偏置用的高频电力、例如频率为2MHz的高频电力施加到载置台150。通过该偏置用的高频电力，处理容器100内所生成的等离子体中的离子有效地被引入到晶圆W中。
在处理容器100的底部中经由排气管165连接有包括真空泵的排气装置170，将处理容器100的内部设为例如1.33Pa左右的所期望的真空度。
电力分割部130与控制装置220相连接。控制装置220具有CPU 220a、存储器220b、接口(I/F)220c，各部分能够通过内部总线220d实现信号的交换。
在存储器220b中，预先存储有用于控制电力分割部130的阻抗调节电路130a、130b的各自的电容的制法。在制法中保存有按照每个工序而被确定可变阻抗电路130a、130b的各自的电容。CPU 220a选择符合所执行的工序的制法，按照该制法来控制可变阻抗电路130a、130b的各自的电容。制法也可以存储在硬盘等中，也可以存储在CDROM等存储介质中，也可以经由网络适当下载。
(天线结构)
例如，当高频天线是由外周侧与内周侧的两个螺旋线圈所形成时，从通过外周侧与内周侧的两个线圈所得到的圆形的电流图案制作出两个环形的等离子体，在该两个环形的等离子体之间等离子体密度下降。例如，在图3的(a)的曲线Np中示出通过外周侧与内周侧的两个螺旋线圈所得到的等离子体密度分布的一个例子。直径为300mm的晶圆的外周部以及内周部中等离子体密度高，其之间的等离子体密度低。由此，对晶圆的等离子体处理的面内均匀性变差，因此成品率下降而生产率降低。
与此相对，本实施方式所涉及的高频天线120是外侧线圈120a、中间线圈120b以及内侧线圈120c的三个线圈相对于中心轴O以同心状卷绕而成。由此，如图3的(a)的曲线Nc所示，在通过外侧线圈120a、中间线圈120b以及内侧线圈120c的三个线圈所得到的等离子体密度分布中，晶圆的外周部以及内周部中等离子体密度高，另外，由于还有中间线圈120b，因此其之间的等离子体密度也不下降。由此，对晶圆的等离子体处理的面内均匀性良好，因此成品率上升而生产率得到提高。
特别是，目前主要是以直径300mm的晶圆为对象，但是将来对直径450mm的晶圆进行等离子体处理。FPD用基板也越来越被大型化，对这些基板也要进行等离子体处理。由此，为了实现成品率、生产率的提高，大面积条件下的等离子体的均匀性也变得越来越重要。在本实施方式中，配合大型化的被处理体的尺寸而增加中间线圈的个数n(n≥1)。由此，优化高频天线120的形状使得在外周侧与内周侧之间等离子体密度不下降。
(电力分割/阻抗调节)
另外，施加于各线圈的高频电力由电力分割部130以所期望的比例进行分割。参照图4说明高频天线120的阻抗调节功能。
图4表示高频天线120的供电部分的等效电路。如上所述，从第一高频电源140输出的高频电力经由匹配器135提供给外侧线圈120a、中间线圈120b以及内侧线圈120c。对外侧线圈120a直接提供高频电力。对中间线圈120b经由可变阻抗电路(例如可变电容器)130a提供高频电力。对内侧线圈120c经由可变阻抗电路(例如可变电容器)130a以及可变阻抗电路(例如可变电容器)130b提供高频电力。
下面，对外侧线圈120a、中间线圈120b以及内侧线圈120c的阻抗Zo、Zc、Zi的调节方法进行叙述。外侧线圈120a是仅由线圈所形成，因此阻抗Zo取固定值。中间线圈120b的阻抗Zc是能够通过改变可变阻抗电路130a的电容来改变。内侧线圈120c的阻抗Zi是能够通过分别改变可变阻抗电路130a以及可变阻抗电路130b的电容来改变。
高频电流Ii、高频电流Ic以及高频电流Io是根据阻抗Zi、阻抗Zc以及阻抗Zo的比例而变化。通过利用它，在本实施方式中按照控制装置220的指令分别控制可变阻抗电路130a以及可变阻抗电路130b的电容。由此，通过改变阻抗Zi与阻抗Zc来改变各阻抗Zi、Zc、Zo的比例。由此，能够调节流过各线圈的高频电流Ii、Ic、Io的比例。
在晶圆W的周边侧中，等离子体中的电子、离子撞击壁而消灭，因此存在等离子体密度变低的趋势。考虑这点，对外侧线圈120a投入最高电力的高频电力，使得外侧的等离子体密度变成最高。被电力分割部130所分割的剩余的高频电力被分配并投入到内侧线圈120c以及中间线圈120b中。由此，通过高频天线120的三个线圈120a～120c与电力分割部130，能够调节高频天线120与等离子体之间的电感耦合状态。其结果是，能够控制成等离子体激励区域中外侧的等离子体密度变得比整体的等离子体密度稍高，并且防止内侧与外侧之间的中间部分中的等离子体密度的下降，作为整体能够实现等离子体的均匀化。其结果是，能够保证被处理体的处理的面内均匀性。
特别是，近年来用户希望在一个腔室中进行多种工序。然而，在到目前为止的等离子体处理装置中，等离子体的均匀性根据等离子体的每个工序的气体种类、压力、RF电力而变化，难以确保均匀性。另一方面，根据本实施方式所涉及的等离子体处理装置，如果对三个区带以上的天线执行与工序相应的电力分割控制，则能够根据多种工序来进行适当的供电，能够在每个工序中确保等离子体的均匀性。
(反馈控制)
控制装置220也可以对施加于各线圈的高频电力的比例进行反馈控制。在这种情况下，在各供电棒125a、125b、125c中连接有测定器250a、250b、250c，测定各线圈120a、120b、120c中流过的高频率的电流、电压、相位中的至少一个。
控制装置220根据通过测定器250a～250c测定的高频率的电流、电压、相位来控制由电力分割部130进行分割的电力比。更具体地说，控制装置220根据P＝VI×cosθ(V：电压，I：电流；θ：相位)并通过在各线圈120a、120b、120c中流过的电流、电压、相位来计算出对各个线圈投入了多少高频电力，从而对可变阻抗电路130a、130b进行反馈控制使得应该投入在各线圈120a～120c的高频电力和当前投入的电力之差减小。作为测定器250a～250c，使用电压计、探头、CT(Current Transfer：电流互感器)。
通过以上的反馈控制，如图3的(a)所示，将不均匀的等离子体密度补正为曲线Np→曲线Nc→曲线Nu，从而能够生成更均匀的等离子体。
此外，控制装置220具有存储器220b，也可以按照预先存储在存储器220b中的制法来控制由电力分割部130进行分割的电力比。在这种情况下，在存储器220b中预先存储有多个用于控制由电力分割部130进行分割的电力比的制法。在制法中预先设定有可变阻抗电路130a、130b的各自的电容。CPU 220a从制法中选择符合所执行的工序的制法，按照该制法来控制可变阻抗电路130a、130b的各自的电容。
在电感耦合型等离子体处理装置中，高频率的电磁场用于等离子体的生成中，因此为了向等离子体均等地提供能量，装置的对称性变得越来越重要。由此，在本实施方式中，如图1以及图2所示，将可变阻抗电路130a、130b串联地配置在装置的中心轴O上，以此维持在三个区带所设置的三个线圈的高频天线120与可变阻抗电路130a、130b的对称性。即，除了高频天线120相对于中心轴O具有对称性之外，电力分割部130也相对于中心轴O具有对称性。
(隔直电容器)
在各线圈120a～120c的终端部中，存在隔直电容器145a～145c。当参照图3的(b)时，相对于在没有使用隔直电容器145a～145c的情况下的各线圈120a、120b、120c的供电点Sa、Sb、Sc的电压Vp1，在使用了隔直电容器145a～145c的情况下，能够使供电点Sa、Sb、Sc的电压Vp2下降到电压Vp1的一半左右为止。由此，能够避免供电点Sa、Sb、Sc附近的顶棚因电子的加速而激烈地被溅射。
<第一实施方式的变形例>
第一实施方式的变形例表示在图5～图7中。在图5～图7的等离子体处理装置10中省略了处理容器100内部，但是其结构与图1相同。图5的等离子体处理装置10的内侧线圈120c的供电点Sc配置在相对于外侧线圈120a、中间线圈120b的供电点Sa、Sb，偏离180°的位置。图6的等离子体处理装置10的中间线圈120b、内侧线圈120c的供电点Sb、Sc配置在相对于外侧线圈120a的供电点Sa偏离180°的位置。
图7的等离子体处理装置10的内侧线圈120c的供电点Sc配置在相对于外侧线圈120a、中间线圈120b的供电点Sa、Sb偏离180°的位置。除此之外，在图5以及图6中，可变阻抗电路130a、130b被串联连接，与此相对，在图7中，可变阻抗电路130a、130b被并联连接。然而，相对于中心轴O都具有对称性。
根据变形例，通过向具有三个以上的区带的高频天线120适当地提供分割电力后的高频电力，也能够提高等离子体的均匀性。
<第二实施方式>
通常，在电感耦合型等离子体处理装置中，不仅需要考虑(1)基于使用来自高频天线120的电磁场能量的电子的加速的等离子体生成，还需要考虑(2)通过电容器与等离子体耦合的电子的等离子体的均匀性。由此，不仅需要进行(1)的天线的设计，还需要进行考虑(2)的电容成分的装置设计。
在第一实施方式所涉及的等离子体处理装置10中，实现了相对于晶圆W的径向的等离子体密度的均匀性。即，在第一实施方式中，考虑(1)而将高频天线120假想地分为外侧区带、内侧区带、中间区带的三个区带，通过在各区带中设置线圈来提高径向的等离子体密度的均匀性。
另外，在第一实施方式中，考虑(2)而使用隔直电容器来降低供电点的电压。由此，避免因供电点的电压高而供电点附近的电介质窗105被等离子体攻击。
在第二实施方式中，除此之外，还实现对晶圆W的圆周方向的等离子体密度的均匀性。即，在第二实施方式中，通过配置具有对称性的多个供电点来提高圆周方向的等离子体密度的均匀性。
将一根线圈卷绕一圈或者二圈以上而得到的高频天线，在圆周方向上具有非对称的电压分布。图9中示出将线圈卷绕一圈(360°)时的线圈的电压Vp1的分布。此时，线圈的电压Vp1在供电点P中最高，然后逐渐下降。由此，圆周方向的等离子体密度在供电点P中最高，然后逐渐下降。因此，在仅将一根线圈卷绕一圈的情况下，不能实现圆周方向的等离子体密度的均匀性。
因此，在本实施方式中，通过在各区带上分别设置两根的线圈来实现圆周方向的等离子体密度的均匀性。图8的(a)是示意性地表示本实施方式所涉及的等离子体处理装置10的纵剖面的图。在等离子体处理装置10中省略了处理容器100的内部，但是其结构与图1相同。图8的(b)是示意性地表示本实施方式所涉及的等离子体处理装置10的供电部分的图。
外侧区带的外侧线圈是由第一外侧线圈120a1以及第二外侧线圈120a2两根所形成。第一外侧线圈120a1以及第二外侧线圈120a2的一端，在供电点Sa1、Sa2分别与供电棒125a1、125a2相连接。从第一高频电源140输出的高频电力通过匹配器135、各供电棒125a1、125a2施加到第一外侧线圈120a1以及第二外侧线圈120a2。第一外侧线圈120a1以及第二外侧线圈120a2相对于中心轴O在同方向上卷绕一圈后，经由隔直电容器145a1、145a2被接地。供电点Sa1、Sa2配置在偏离180°的、相对于中心轴O相向的点上。
返回到图9，图9表示线圈卷绕一圈(360°)时的第一外侧线圈120a1的电压Vpl1的分布以及第二外侧线圈120a2的电压Vpl2的分布。此时，各线圈的电压Vpl1以及电压Vpl2在供电点Sa1、Sa2中最高，之后逐渐下降。而供电点Sa1、Sa2中的电压Vpl1、Vpl2比卷绕一根线圈时的供电点P的电压Vp1更低。除此之外，供电点Sa1、Sa2是偏离180°的点。由此，在第一外侧线圈120a1以及第二外侧线圈120a2的两根线圈的周围所产生的电磁场的能量，比在一根线圈的周围所产生的电磁场的能量，在圆周方向中更均匀。
同样地，中间区带的中间线圈是由第一中间线圈120b1以及第二中间线圈120b2两根所形成。第一中间线圈120b1以及第二中间线圈120b2的一端部，在供电点Sb1、Sb2分别与供电棒125b1、125b2相连接。从第一高频电源140输出的高频电力通过各供电棒125b1、125b2施加于第一中间线圈120b1以及第二中间线圈120b2。第一中间线圈120b1以及第二中间线圈120b2在卷绕一圈后，经由隔直电容器145b1、145b2被接地。
同样地，内侧区带的内侧线圈是由第一内侧线圈120c1以及第二内侧线圈120c2这两根所形成。第一内侧线圈120c1以及第二内侧线圈120c2的一端，在供电点Sc1、Sc2分别与供电棒125c1、125c2相连接。从第一高频电源140输出的高频电力通过各供电棒125c1、125c2施加于第一内侧线圈120c1以及第二内侧线圈120c2。第一内侧线圈120c1以及第二内侧线圈120c2在卷绕一圈后，经由隔直电容器145c 1、145c2被接地。
由此，相对于仅将一根线圈卷绕一圈而无法实现圆周方向的等离子体密度的均匀性的情况，通过将两根线圈沿同一方向卷绕并使各线圈的供电点定位为偏离180°，如图9所示，在两根线圈的圆周方向上的电压的均匀性得到提高，能够提高导入到处理容器100的内部的电场能量的均匀性。其结果是，降低对供电点附近的电介质窗105的攻击力，并且能够提高各区带中圆周方向的等离子体密度的均匀性。
在第二实施方式中，除此之外还能够实现第一实施方式中所述的基于至少三个区带以及电力分割的径向的等离子体密度的均匀性。通过以上，在第二实施方式所涉及的等离子体处理装置10中，能够在等离子体激励区域的全域中生成更均匀的等离子体，还能够应对等离子体处理装置的大型化。
此外，外侧线圈、内侧线圈以及中间线圈分别由多个线圈所形成，形成外侧线圈的多个线圈的各供电点只要设置在相对于中心点O对称的位置即可。例如，在本实施方式的高频天线120中，各线圈结构是从两侧进入并卷绕一圈后以接地终结，供电点在两点具有180°的对称性。也可以是，将供电点设为三点而使其以120°对称，将供电点设为四点而使其以90°对称。
各线圈的供电点只要相对于中心轴O以180°、120°、90°、72°、60°中的任一间隔配置即可。对称配置的供电点的数量越多，在圆周方向上等离子体密度变得越均匀，对供电点附近的电介质窗105的攻击力将下降。另外，供电点越多，不仅能够使基于电磁场分布的等离子体分布的均匀性而且使基于电容分布的等离子体分布的均匀性变得越均匀。
<第三实施方式>
在第一实施方式中，电力分割部130内的可变阻抗电路(例如可变电容器)130a、130b相对于中心轴O对称地被配置。与此相对，在第三实施方式中，可变阻抗电路130a、130b相对于中心轴O非对称地被配置。在这种情况下，如图10所示，电力分割部130与高频天线120存在的空间，被屏蔽部件300所屏蔽。屏蔽部件300是由铝等导电性部件所形成。高频天线120内置于天线室310。
由此，避免电力分割部130与高频天线120之间的非对称的耦合，能够维持寄生电容成分的对称性。由此，能够使等离子体的生成不影响天线周围的磁场的状态等。另外，避免电力分割部130与高频天线120之间的电场的相互干扰，能够不破坏天线内的电压、振幅等的平衡。
<第四实施方式>
在第四实施方式中，通过改变高频天线120与等离子体之间的距离来控制与等离子体的耦合。在图11中，电力分割部130的可变阻抗电路130a是一个，进行外侧线圈120a2与中间线圈120b2之间的电力分割。在本实施方式中，供电点是Sa1、Sa2、Sb1、Sb2的四个。
中间线圈120b1与内侧线圈120c1是通过导线125c1相连接。中间线圈120b2与内侧线圈120c2是通过导线125c2相连接。在外侧线圈120a1、120a2以及内侧线圈120c1、120c2的端部上设有隔直电容器145a1、145a2、145c1、145c2。
内侧线圈120c1、120c2为可动式，以便使与电介质窗105的距离可变。内侧线圈120c1、120c2与电介质窗105之间变成空间400。
据此，如果下调高频天线120，则与等离子体的距离变近，因此电子的加速变好。另一方面，如果上调高频天线120，则与等离子体的距离变远，因此电子的加速变差。
根据电介质窗105与线圈的距离的远近，能够得到与改变线圈与线圈的电力比相同的效果。例如，通过使一侧线圈与等离子体之间的距离比另一侧线圈与等离子体之间的距离更大，即使流过相同的电流，一侧线圈与等离子体之间的耦合度也变得比另一侧线圈与等离子体之间的耦合度更小。
在以上中，使内侧线圈120c1、120c2为可动式，但也可以是，外侧线圈120a1、120a2、中间线圈120b1、120b2以及内侧线圈120c1、120c2中的任意一个是可动式，以便使与电介质窗105的距离为可变。也可以是，外侧线圈、内侧线圈、中间线圈的全部都是可动式。
此外，也可以是：在高频天线120与电介质窗105之间的空间400中夹入电介质，用全氟聚醚(Galden)填满该空间400。加大高频天线120与电介质窗105之间的距离，在它们之间夹入电介质，在高频天线120与电介质窗105之间的空间400中用全氟聚醚填满等加入全部电容成分而不使用电容器来改变电容性分布的方法。夹入的电介质，优选是介电常数高的电介质。
另外，通过改变高频天线120与电介质窗105之间的电介质的厚度，还能够改变与等离子体的耦合状态。能够以简单的结构改变等离子体的分布，因此成本低廉。
<第五实施方式>
在第五实施方式中，如图12所示，除了第一高频电源140之外，还设有输出所期望的高频电力的第二高频电源141。在本实施方式中，第一高频电源140经由匹配器135与外侧线圈120a相连接。第二高频电源141经由匹配器136与内侧线圈120c以及中间线圈120b相连接。可变阻抗电路130a将从第二高频电源141输出的高频电力以所期望的比例进行分割并提供给内侧线圈120c以及中间线圈120b。
根据本实施方式，分别通过三个区带来在希望施加最佳电力的工序中提高控制性能，能够实现高精度的电力分割。
此外，在本实施方式中，在第一高频电源140上连接外侧线圈120a，在第二高频电源141上连接剩余的两个线圈(内侧线圈120c以及中间线圈120b)，但是不限于此，也可以是外侧线圈120a、内侧线圈120c以及中间线圈120b中的任意一个连接于第一高频电源140，未连接于第一高频电源140的剩余的两个线圈连接于第二高频电源141。
<第六实施方式>
在第六实施方式中，如图13所示，除了第一高频电源140之外，还设有输出所期望的高频电力的第二以及第三高频电源141、142。在本实施方式中，第一高频电源140经由匹配器135与外侧线圈120a相连接。第二高频电源141经由匹配器136与中间线圈120b相连接。第三高频电源142经由匹配器137与内侧线圈120c相连接。
由此，在本实施方式中，外侧线圈120a、内侧线圈120c以及中间线圈120b中的任意一个与第一高频电源140相连接，未与第一高频电源140相连接的剩余的两个线圈中的一个与第二高频电源141相连接，上述剩余的两个线圈中的另一个与第三高频电源142相连接。
根据本实施方式，分别通过三个区带来在希望施加最佳电力的工序中提高控制性能，能够实现精度高的电力分割。
如以上所说明，根据各实施方式，通过可变电容器来改变电力的投入比率来对三个区带以上的天线投入高频电力。由此，对提供给各线圈的电力进行分割。由此，能够实现晶圆W的径向的等离子体的均匀性。
另外，通过按照各区带的每个天线(线圈)对称地设置多个供电点，能够实现晶圆W的圆周方向的等离子体的均匀性。当对每个线圈使用多个电源时，成本变高，但是使用电力分割部130来对投入到各线圈的电力进行分割时，成本低廉。
以上，参照附图详细地说明了本发明的优选实施方式，但是本发明当然没有被相关的例子所限定。只要是本发明所属技术领域的具有普通知识的技术人员，当然能够在权利要求所述的技术思想范围内想到各种变更例或者修改例，这些内容当然也属于本发明的技术范围内。
例如，本发明所涉及的高频天线的各区带的线圈的匝数也可以为以平面状卷绕两圈以上，也可以将各线圈纵向堆积。
虽然未图示，但当将气体放出到处理容器内时，也可以在由外侧区带、内侧区带、中间区带构成的同心圆的复合区带中控制气体的流量、气体的种类。
另外，本发明的等离子体处理装置不限于蚀刻装置，只要是进行灰化、表面改性、CVD(Chemical Vapor Deposition：化学气相沉积)等的等离子体处理的装置就可以。
另外，通过本发明的等离子体处理装置进行等离子体处理的被处理体不限于硅晶圆，也可以是FPD(Flat Panel Display：平板显示器)用基板或者太阳电池用基板等。作为FPD，可以例示出液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器、电致发光(Electro Luminescence：EL)显示器、荧光显示管(VacuumFluorescent Display：VFD)、等离子体显示器面板(PDP)等。

Claims (16)

1.一种等离子体处理装置，其特征在于，具备：
处理容器，其在内部中对被处理体实施等离子体处理；
第一高频电源，其输出高频电力；
高频天线，其由外侧线圈、内侧线圈以及设置在上述外侧线圈和上述内侧线圈之间的n个的中间线圈相对于中心轴以同心状卷绕而形成在上述处理容器的外部，其中n为1以上的整数；以及
电介质窗，其设置在上述处理容器的开口部，将由上述高频天线产生的电磁场的能量导入到上述处理容器内。
2.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，
该装置具备电力分割部，该电力分割部至少被设置在上述外侧线圈以及上述内侧线圈之间，并将从上述第一高频电源输出的高频电力以所期望的比例进行分割并提供给各线圈。
3.根据权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于，
上述电力分割部设置在上述各线圈之间，将从上述第一高频电源输出的高频电力以所期望的比例进行分割并提供给各线圈。
4.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，
上述各线圈中的至少任意一个形成为可动式，以此使得与上述电介质窗的距离为可变。
5.根据权利要求4所述的等离子体处理装置，其特征在于，
在两个线圈之间未设置有上述电力分割部的情况下，这两个线圈中的任意一个形成为可动式。
6.根据权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于，
两个以上的上述电力分割部相对于上述中心轴而对称地被设置。
7.根据权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于，
两个以上的上述电力分割部相对于上述中心轴而非对称地被设置，
上述电力分割部与高频天线所存在的空间被屏蔽部件所屏蔽。
8.根据权利要求1至7中的任意一项所述的等离子体处理装置，其特征在于，
上述外侧线圈、上述内侧线圈以及上述中间线圈分别由多个线圈形成，
形成上述外侧线圈的多个线圈的各供电点设置于相对于上述中心轴而对称的位置，
形成上述中间线圈的多个线圈的各供电点设置于相对于上述中心轴而对称的位置，
形成上述内侧线圈的多个线圈的各供电点设置于相对于上述中心轴而对称的位置。
9.根据权利要求8所述的等离子体处理装置，其特征在于，
上述各线圈的供电点是相对于上述中心轴以180°、120°、90°、72°、60°中的任一间隔被配置。
10.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，
上述各线圈分别经由隔直电容器而被接地。
11.根据权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于，
两个以上的上述电力分割部具有可变电容器。
12.根据权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于，该装置具备：
测定器，其测定提供给上述各线圈的高频率的电流、电压、相位中的至少任意一个；以及
控制装置，其根据通过上述测定器所测定的高频率的电流、电压、相位中的至少任意一个来控制由上述电力分割部进行分割的电力比。
13.根据权利要求12所述的等离子体处理装置，其特征在于，
上述控制装置具有存储器，按照预先存储在上述存储器中的制法来控制由上述电力分割部进行分割的电力比。
14.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，
该等离子体处理装置具备输出高频电力的第二高频电源，
上述外侧线圈、上述内侧线圈以及上述中间线圈中的任意一个连接于上述第一高频电源，
未与上述第一高频电源相连接的剩余的两个线圈连接于上述第二高频电源，
该等离子体处理装置还具备电力分割部，该电力分割部将从上述第二高频电源输出的高频电力以所期望的比例进行分割并提供给上述剩余的两个线圈。
15.根据权利要求14所述的等离子体处理装置，其特征在于，
上述第一高频电源连接于上述外侧线圈，
上述第二高频电源连接于上述内侧线圈以及上述中间线圈。
16.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，
该等离子体处理装置具备输出高频电力的第二高频电源以及第三高频电源，
上述外侧线圈、上述内侧线圈以及上述中间线圈中的任意一个连接于上述第一高频电源，
未与上述第一高频电源相连接的剩余的两个线圈中的一个连接于上述第二高频电源，上述剩余的两个线圈中的另一个连接于上述第三高频电源。
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