CN107371315B - 等离子体处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的技术课题是提高对等离子体处理装置的多个腔室用的电极供电的效率。一实施方式的等离子体处理装置提供多个腔室。多个上部电极分别设置在多个腔室内的空间之上。多个下部电极分别设置在多个腔室内的空间之下。变压器具有一次线圈和多个二次线圈。一次线圈与高频电源连接。多个二次线圈的一端与多个上部电极分别连接。多个二次线圈的另一端与多个下部电极分别连接。多个二次线圈能够与一次线圈同轴地配置。多个二次线圈各自的自感比一次线圈的自感小。

Description

等离子体处理装置
技术领域
本发明的实施方式涉及等离子体处理装置。
背景技术
在半导体器件等的电子器件的制造中，为了进行蚀刻、成膜等的处理，使用等离子体处理装置。作为等离子体处理装置的一种，已知有电容耦合型的等离子体处理装置。电容耦合型的等离子体处理装置一般包括腔室主体、上部电极和下部电极。上部电极和下部电极配置成使由腔室主体提供的腔室内的空间介于它们之间。在该等离子体处理装置中，对腔室供给气体，在上部电极和下部电极之间形成高频电场。通过该高频电场激发气体，生成等离子体。通过来自该等离子体的离子和/或自由基，进行被加工物的处理。
另外，作为电容耦合型的等离子体处理装置的一种，专利文献1中记载有使用单一高频电源，在多个腔室内形成高频电场的等离子体处理装置。专利文献1所记载的等离子体处理装置包括多个上部电极、多个下部电极、一次线圈和多个二次线圈。多个上部电极分别设置在多个腔室内的空间之上，多个下部电极分别设置在多个腔室内的空间之下。一次线圈与高频电源连接。一次线圈和多个二次线圈电磁耦合。多个二次线圈的一端分别与多个上部电极连接。多个二次线圈的另一端分别与多个下部电极连接。多个可变电容器分别连接在多个二次线圈的另一端与多个下部电极之间。上述可变电容器为了减小包含二次线圈的闭合电路的阻抗而设置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-89876号公报
发明内容
发明想要解决的技术问题
在专利文献1所记载的类型的等离子体处理装置、即使用单一高频电源在多个腔室内形成高频电场的等离子体处理装置中，期望提高对多个腔室用的电极供电的效率。
解决技术问题的技术方案
在一个方式中提供一种电容耦合型的等离子体处理装置。该等离子体处理装置包括至少一个腔室主体、多个上部电极、多个下部电极、高频电源、变压器、多个第1电容器和多个第2电容器。至少一个腔室主体提供相互分离的多个腔室。此外，多个腔室可以由一个腔室主体提供，也可以由多个腔室主体分别提供。至少一个腔室主体接地。多个上部电极分别设置在多个腔室内的空间之上。多个下部电极分别设置在多个腔室内的空间之下。变压器具有一次线圈和多个二次线圈。一次线圈与高频电源电连接。多个第1电容器分别连接在多个二次线圈的一端与多个上部电极之间。多个第2电容器分别连接在多个二次线圈的另一端与多个下部电极之间。一次线绕中心轴线延伸。多个二次线圈能够与一次线圈同轴地配置。多个二次线圈各自的自感比一次线圈的自感小。
在一个方式所涉及的等离子体处理装置中，多个二次线圈各自的自感比一次线圈的自感小，因此，二次线圈的电流值与一次线圈的电流值之比、即电流比大。因此，在该等离子体处理装置中，对多个腔室用的电极供电的效率高。
在一实施方式中，多个第2电容器的一端分别与多个下部电极中的对应的下部电极连接，多个第2电容器的另一端接地。多个第1电容器和多个第2电容器是固定电容器。在多个二次线圈的另一端与多个下部电极之间，作为电容器仅设置有多个第2电容器。在该实施方式中，通过多个第2电容器，多个下部电极的电位与接地电位直流地分离。
在一实施方式中，多个第1电容器和多个第2电容器是固定电容器。多个第2电容器的一端分别与多个下部电极中的对应的下部电极连接，多个第2电容器的另一端相对于接地电位浮置。即，多个第2电容器的另一端不接地。多个二次线圈各自的一端和另一端流过相同电流值的电流。所以，在该实施方式的等离子体处理装置中，在腔室主体中几乎不流过电流。其结果是，能够在多个上部电极中的各个上部电极与对应的下部电极之间封入等离子体。所以，能够稳定地生成等离子体。
在另一个方式中，提供电容耦合型的等离子体处理装置。该等离子体处理装置包括至少一个腔室主体、两个上部电极、两个下部电极、高频电源、变压器、两个第1电容器和两个第2电容器。至少一个腔室主体提供相互分离的两个腔室。此外，两个腔室可以由一个腔室主体提供，也可以由两个腔室主体分别提供。至少一个腔室主体接地。两个上部电极分别设置在两个腔室内的空间之上。两个下部电极分别设置在两个腔室内的空间之下。变压器具有一次线圈和多个二次线圈。一次线圈与高频电源电连接。多个二次线圈由两个二次线圈构成。两个第1电容器分别连接在两个二次线圈中的一者的一端与两个上部电极中的一者之间和两个二次线圈中的一者的另一端与两个上部电极中的另一者之间。两个第2电容器分别连接在两个二次线圈中的另一者的一端与两个下部电极中的一者之间和两个二次线圈中的另一者的另一端与两个下部电极中的另一者之间。一次线圈绕中心轴线延伸。多个二次线圈能够与一次线圈同轴地配置。两个第2电容器的一端分别与两个下部电极中的对应的下部电极连接。两个第2电容器的另一端相对于接地电位浮置。即，多个第2电容器的另一端不接地。两个二次线圈各自的自感比一次线圈的自感小。
在上述另一个方式所涉及的等离子体处理装置中，多个二次线圈各自的自感比一次线圈的自感小，因此，二次线圈的电流值与一次线圈的电流值之比、即电流比大。因此，在该等离子体处理装置中，对多个腔室用的电极供电的效率高。另外，两个上部电极分别与两个二次线圈中的一者的一端和另一端连接，因此对两个上部电极供给大致相等的电力的高频。另外，两个下部电极分别与两个二次线圈中的另一者的一端和另一端连接，因此，对两个下部电极供给大致相等的电力的高频。另外，通过调整从两个二次线圈中的一者输出的高频的电力与从另一者输出的高频的电力之比，能够调整向多个上部电极中的各个上部电极供给的高频的电力与向对应的下部电极供给的高频的电力之比。
在一实施方式中，两个第1电容器和两个第2电容器是固定电容器。
在一实施方式中，多个二次线圈包括一对二次线圈，该一对二次线圈可以由在其中间接地的单一线圈形成。另外，在一实施方式中，多个二次线圈包括一对二次线圈，该一对二次线圈可以由具有有选择地与大地连接的多个分接抽头的单一线圈形成。
在一实施方式中，多个二次线圈各自的绕组可以与一次线圈的绕组交替卷绕。
在一实施方式中，等离子体处理装置还包括一个以上的第3电容器。一次线圈包括多个线圈。多个线圈绕中心轴线延伸，沿着中心轴线延伸的方向排列。多个线圈和一个以上的第3电容器交替地串联连接。多个二次线圈的绕组与多个线圈的绕组分别交替地卷绕。在另一实施方式中，多个二次线圈可以在中心轴线延伸的方向上与多个线圈交替排列。在上述实施方式中，通过一个以上的第3电容器，能够降低一次线圈的阻抗。另外，通过一个以上的第3电容器，能够降低构成一次线圈的多个线圈间的电位差。
在一实施方式中，一次线圈是单一线圈，多个二次线圈仅包括两个二次线圈。两个二次线圈中的一者在中心轴线延伸的方向上相对于一次线圈的中心配置在一者侧，两个二次线圈中的另一者在中心轴线延伸的方向上相对于一次线圈的中心配置在另一者侧。
在一实施方式中，一次线圈和多个二次线圈可以是矩形线圈。另外，可以是多个二次线圈各自构成为能够绕中心轴线旋转。
在一实施方式中，可以是多个二次线圈各自构成为能够在与平行于中心轴线的方向正交的方向上移动。另外，在一实施方式中，可以是多个二次线圈各自构成为能够以轴线为中心摆动，该轴线在由一次线圈包围的区域的外侧在平行于中心轴线的方向上延伸。
在一实施方式中，多个二次线圈可以配置成，在平行于中心轴线的方向上看时，在由一次线圈包围的区域的外侧相互不重叠。另外，在一实施方式中，等离子体处理装置还包括一个以上的磁屏蔽板。一个以上的磁屏蔽板在由一次线圈包围的区域的外侧以介于多个二次线圈之间的方式设置。
在一实施方式中，一次线圈和多个二次线圈可以具有彼此大致相等的截面积。1次线圈的电流的电流值为1安培时二次线圈中流过的电流的电流值(电流比)，与一次线圈和二次线圈的耦合系数成比例。耦合系数在一次线圈的截面积与二次线圈的截面积相等，在中心轴线方向上看两者完全彼此重叠时，成为最大值，为1。因此，通过使一次线圈和多个二次线圈的截面积彼此大致相等，能够使电流比更大。
发明的效果
如以上说明的那样，对多个腔室用的电极供电的效率变高。
附图说明
图1是表示一实施方式所涉及的变压器的图。
图2是表示另一实施方式所涉及的变压器的图。
图3是表示又一实施方式所涉及的变压器的图。
图4是表示图3所示的变压器的二次线圈的移动的图。
图5是表示图3所示的变压器的二次线圈的移动的俯视图。
图6是表示图3所示的变压器的二次线圈的另一移动的图。
图7是表示图3所示的变压器的变形方式的图。
图8是表示又一实施方式所涉及的变压器的图。
图9是表示又一实施方式所涉及的变压器的图。
图10是表示又一实施方式所涉及的变压器的图。
图11是表示又一实施方式所涉及的变压器的图。
图12是表示图11所示的变压器的二次线圈的移动的图。
图13是表示又一实施方式所涉及的变压器的图。
图14是表示图13所示的变压器的变形方式的图。
图15是表示又一实施方式所涉及的变压器的图。
图16是表示图15所示的变压器的二次线圈的移动的图。
图17是表示图15所示的变压器的二次线圈的另一移动的图。
图18是表示一实施方式所涉及的等离子体处理装置的图。
图19是例示腔室主体的结构的图。
图20是表示另一实施方式所涉及的等离子体处理装置的图。
图21是表示又一实施方式所涉及的等离子体处理装置的图。
图22是表示又一实施方式所涉及的等离子体处理装置的图。
图23是表示又一实施方式所涉及的等离子体处理装置的图。
附图标记说明
10A、10B、10C、10D、10E……等离子体处理装置；12……腔室主体；12c……腔室；14……上部电极；16……下部电极；18……高频电源；20……载置台；32……气体供给部；36……排气装置；38……匹配器；40A、40B、40C……第1电容器、42A、42B、42C……第2电容器；100……变压器；101……一次线圈；101a、101b……端子；102、103、104……二次线圈；102a、102b、103a、103b、104a、104b……端子；140……磁屏蔽板；150……电容器；CX……中心轴线。
具体实施方式
以下，参照附图对各个实施方式进行详细说明。在此，在各附图中，对相同或者相当的部分标注相同的附图标记。
首先，说明在后述的等离子体处理装置的各种实施方式中能够利用的变压器的几个实施方式。图1是表示一实施方式所涉及的变压器的图。图1所示的变压器100A包括一次线圈101和一对二次线圈即两个二次线圈102、103。
一次线圈101的绕组绕中心轴线CX呈螺旋状卷绕。一次线圈101的一端是端子101a，一次线圈101的另一端是端子101b。二次线圈102和二次线圈103与一次线圈101同轴设置。二次线圈102的绕组与一次线圈101的绕组交替地绕中心轴线CX呈螺旋状卷绕。二次线圈103的绕组与一次线圈101的绕组交替地绕中心轴线CX呈螺旋状卷绕。
在变压器100A中，二次线圈102和二次线圈103由单一线圈120形成。具体来说，在变压器100A中，线圈120的绕组的中间的节点120n与端子100c连接，该端子100c接地。线圈120的一端是端子102a，线圈120的另一端是端子103a。端子102a和节点120n之间的绕组构成二次线圈102。端子103a和节点120n之间的绕组构成二次线圈103。
二次线圈102和二次线圈103各自的自感比一次线圈101的自感小。因此，在一实施方式中，二次线圈102和二次线圈103各自的匝数可以是一次线圈101的匝数的大约一半。另外，二次线圈102和二次线圈103各自可以具有与一次线圈101的截面积大致相等的截面积。
图2是表示另一实施方式所涉及的变压器的图。以下，说明图2所示的变压器100B与变压器100A的不同之处，省略重复的说明。在变压器100B中，线圈120的绕组在其中间具有多个分接抽头120t。在变压器100B中，从多个分接抽头120t中选择与大地连接的分接抽头。在变压器100B中，二次线圈102和二次线圈103各自的自感比一次线圈101的自感小。
图3是表示又一实施方式所涉及的变压器的图。图3所示的变压器100C包括一次线圈101和两个二次线圈102、103。变压器100C的一次线圈101是与变压器100A的一次线圈101相同的线圈。在变压器100C中，二次线圈102和二次线圈103由单独的绕组构成。二次线圈102和二次线圈103沿着中心轴线CX依次排列。二次线圈102的绕组与一次线圈101的绕组交替地绕中心轴线CX呈螺旋状卷绕。二次线圈103的绕组与一次线圈101的绕组交替地绕中心轴线CX呈螺旋状卷绕。此外，二次线圈102的一端是端子102a，二次线圈102的另一端是端子102b。二次线圈103的一端是端子103a，二次线圈103的另一端是端子103b。
在变压器100C中，二次线圈102和二次线圈103各自的自感比一次线圈101的自感小。因此，在一实施方式中，二次线圈102和二次线圈103各自的匝数可以为一次线圈101的匝数的大约一半。另外，二次线圈102和二次线圈103各自可以具有与一次线圈101的截面积大致相等的截面积。
图4和图5是表示图3所示的变压器的二次线圈的移动的图。此外，图5是在中心轴线CX方向上看变压器100C的俯视图。如图4和图5所示，二次线圈102可以构成为能够在与中心轴线CX正交的方向上移动。二次线圈102可以在其移动时由引导件130a引导。另外，如图5所示，可以是二次线圈102和二次线圈103这两者均构成为能够在与中心轴线CX正交的方向上移动。二次线圈103可以在其移动时由引导件130b引导。在二次线圈102和二次线圈103这两者能够移动的情况下，二次线圈102和二次线圈103可以向相互不同的方向移动，使得在中心轴线CX延伸的方向上看，二次线圈102和二次线圈103在由一次线圈101包围的区域的外侧彼此不重叠。由此，能够抑制二次线圈间的干渉。此外，可以是二次线圈102和二次线圈103中的一者构成为能够移动。如上所述，在二次线圈能够移动的情况下，能够调整一次线圈和二次线圈的耦合系数。
图6是表示图3所示的变压器的二次线圈的另一移动的图。图6是在中心轴线CX方向上看变压器100C的俯视图。如图6所示，可以是二次线圈102构成为能够以轴线RX为中心摆动。该轴线RX在由一次线圈101包围的区域的外侧与中心轴线CX平行地延伸。在一实施方式中，二次线圈102由支承体132a支承，该支承体132a由轴134轴支承。轴134的中心轴线与轴线RX一致。另外，除了二次线圈102之外，二次线圈103也可以构成为能够以轴线RX为中心摆动。在该情况下，二次线圈103由支承体132b支承，该支承体132b由轴134轴支承。此外，可以是二次线圈102和二次线圈103中的一者构成为能够摆动。像这样，在二次线圈能够摆动的情况下，能够调整一次线圈和二次线圈的耦合系数。
图7是表示图3所示的变压器的变形方式的图。图7表示从与中心轴线CX正交的方向看的变压器100D的俯视图。变压器100D除了变压器100C的构成要素之外，还包括磁屏蔽板140。从中心轴线CX延伸的方向看，二次线圈102和二次线圈103在由一次线圈101包围的区域的外侧相互重叠的情况下，会产生二次线圈间的干渉。磁屏蔽板140在由一次线圈101包围的区域的外侧以介于二次线圈102和二次线圈103之间的方式配置。由此，能够抑制二次线圈间的干渉。此外，磁屏蔽板140例如能够由铜形成。该磁屏蔽板140可以接地。
图8是表示又一实施方式所涉及的变压器的图。以下，说明图8所示的变压器100E与变压器100C的不同之处，省略重复的说明。变压器100E除了一次线圈101、二次线圈102和二次线圈103之外，还包括二次线圈104。二次线圈104由二次线圈102的绕组和二次线圈103的绕组之外的绕组构成。二次线圈102、二次线圈103和二次线圈104沿着中心轴线CX依次排列。二次线圈104的绕组与一次线圈101的绕组交替地绕中心轴线CX呈螺旋状卷绕。此外，二次线圈104的一端是端子104a，二次线圈104的另一端是端子104b。
在变压器100E中，二次线圈102、二次线圈103和二次线圈104各自的自感比一次线圈101的自感小。因此，在一实施方式中，二次线圈102、二次线圈103和二次线圈104各自的匝数可以是一次线圈101的匝数的大约1/3。另外，二次线圈102、二次线圈103和二次线圈104各自可以具有与一次线圈101的截面积大致相等的截面积。
此外，变压器100E可以还包括与二次线圈102、二次线圈103和二次线圈104同样的一个以上的二次线圈。即，变压器100E作为多个二次线圈可以包括四个以上的二次线圈。另外，可以是变压器100E的多个二次线圈中的至少一个能够与参照图4和图5说明的二次线圈同样地移动。另外，在变压器100E的多个二次线圈中的至少两个二次线圈能够移动的情况下，上述至少两个二次线圈可以向不同的方向移动，使得在中心轴线CX延伸的方向上看时，在由一次线圈101包围的区域的外侧彼此不重叠。或者，可以在由一次线圈101包围的区域的外侧，在至少两个二次线圈之间设置一个以上的磁屏蔽板。另外，可以是变压器100E的多个二次线圈中的至少一者能够与参照图6说明的二次线圈同样地摆动。
图9是表示又一实施方式所涉及的变压器的图。以下，说明图9所示的变压器100F与变压器100C的不同之处，省略重复的说明。在变压器100F中，一次线圈101由两个线圈101i、101j构成。另外，变压器100F还包括电容器150(第3电容器)。
线圈101i和线圈101j沿着中心轴线CX依次排列。线圈101i的绕组与二次线圈102的绕组交替地绕中心轴线CX呈螺旋状卷绕。线圈101j的绕组与二次线圈103的绕组交替地绕中心轴线CX呈螺旋状卷绕。线圈101i的一端是端子101a，线圈101j的一端是端子101b。电容器150在线圈101i和线圈101j之间与线圈101i及线圈101j串联连接。此外，在变压器100F中，二次线圈102和二次线圈103各自的自感比一次线圈101的自感小。
根据变压器100F，通过电容器150能够降低一次线圈101的阻抗。另外，根据电容器150，能够降低构成一次线圈101的多个线圈间的电位差。
图10是表示又一实施方式所涉及的变压器的图。以下，说明图10所示的变压器100G与变压器100E的不同之处，省略重复的说明。在变压器100G中，一次线圈101由三个线圈101i、101j、101k构成。另外，变压器100G还包括两个电容器150(第3电容器)。
线圈101i、线圈101j和线圈101k沿着中心轴线CX依次排列。线圈101i的绕组与二次线圈102的绕组交替地绕中心轴线CX呈螺旋状卷绕。线圈101j的绕组与二次线圈103的绕组交替地绕中心轴线CX呈螺旋状卷绕。线圈101k的绕组与二次线圈104的绕组交替地绕中心轴线CX呈螺旋状卷绕。线圈101i的一端是端子101a，线圈101k的一端是端子101b。两个电容器150和多个线圈101i、101j、101k交替地串联连接。在该变压器100G中，二次线圈102、二次线圈103、二次线圈104各自的自感比一次线圈101的自感小。
此外，变压器100G与变压器100E同样地作为多个二次线圈可以包括四个以上的二次线圈。在该情况下，一次线圈101作为多个线圈包含四个以上的线圈。另外，变压器100G可以包括与一次线圈101的四个以上的线圈交替地串联连接的三个以上的电容器作为多个电容器150。
图11是表示又一实施方式所涉及的变压器的图。以下，说明图11所示的变压器100H与变压器100F的不同之处，省略重复的说明。在变压器100H中，线圈101i的绕组和二次线圈102的绕组不是交替地卷绕的，另外，线圈101j的绕组和二次线圈103的绕组不是交替地卷绕的。在变压器100H中，二次线圈102、线圈101i、二次线圈103和线圈101j沿着中心轴线CX延伸的方向依次排列。
此外，变压器100H作为多个二次线圈可以包括三个以上的二次线圈。在该情况下，一次线圈101作为多个线圈包含三个以上的线圈。一次线圈101的多个线圈和多个二次线圈沿着中心轴线CX延伸的方向交替排列。另外，变压器100H可以包括二个以上的电容器150作为与一次线圈101的多个线圈交替串联连接的多个电容器。
图12是表示图11所示的变压器的二次线圈的移动的图。如图12所示，可以是变压器100H的多个二次线圈中的至少一者能够与参照图4和图5说明的二次线圈同样地移动。另外，在变压器100H的多个二次线圈中的至少两个二次线圈能够移动的情况下，上述至少两个二次线圈可以向不同的方向移动，使得在中心轴线CX延伸的方向上看时，在由一次线圈101包围的区域的外侧彼此不重叠。或者，可以在一次线圈101包围的区域的外侧，在至少两个二次线圈之间设置一个以上的磁屏蔽板。另外，可以是变压器100H的多个二次线圈中的至少一者能够与参照图6说明的二次线圈同样地摆动。
图13是表示又一实施方式所涉及的变压器的图。以下，说明图13所示的变压器100J与变压器100C的不同之处，省略重复的说明。在变压器100J中，二次线圈102在中心轴线CX延伸的方向上相对于一次线圈101的中心配置在一侧。另外，二次线圈103在中心轴线CX延伸的方向上相对于一次线圈101的中心配置在另一侧。在该变压器100J中，二次线圈102和二次线圈103各自的自感比一次线圈101的自感小。此外，在图13所示的例子中，一次线圈101的绕组和二次线圈102的绕组不是交替地卷绕的，另外，一次线圈101的绕组和二次线圈103的绕组不是交替地卷绕的。即，二次线圈102在中心轴线CX延伸的方向上配置在一次线圈101的一侧。另外，二次线圈103在中心轴线CX延伸的方向上配置在一次线圈101的另一侧。然而，只要二次线圈102在中心轴线CX延伸的方向上相对于一次线圈101的中心配置在一侧，则二次线圈102的绕组的一部分也可以与一次线圈101的绕组交替地卷绕。另外，只要二次线圈103在中心轴线CX延伸的方向上相对于一次线圈101的中心配置在另一侧，则二次线圈103的绕组的一部分也可以与一次线圈101的绕组交替地卷绕。
图14是表示图13所示的变压器的变形方式的图。在图14所示的变压器100K中，与参照图4和图5说明的二次线圈同样，二次线圈102和二次线圈103构成为能够在与中心轴线CX正交的方向上移动。另外，为了在由一次线圈101包围的区域的外侧抑制二次线圈间的干渉而设置有两个磁屏蔽板140。两个磁屏蔽板140中的一者设置在由一次线圈101包围的区域的外侧的、二次线圈102与二次线圈103之间且设置在二次线圈102的附近。两个磁屏蔽板140中的另一者设置在由一次线圈101包围的区域的外侧的、二次线圈102与二次线圈103之间且设置在二次线圈103的附近。
图15是表示又一实施方式所涉及的变压器的图。以下，说明图15所示的变压器100L与变压器100H的不同之处，省略重复的说明。变压器100L中，线圈101i、线圈101j、二次线圈102和二次线圈103各自为矩形线圈。
变压器100L可以还包括与二次线圈102和二次线圈103相同的一个以上的二次线圈。即，变压器100L作为多个二次线圈可以包括三个以上的二次线圈。在该情况下，一次线圈101作为多个线圈包含三个以上的线圈。另外，变压器100L可以包括与一次线圈101的多个线圈交替串联连接的二个以上的电容器作为多个电容器150。
图16是表示图15所示的变压器的二次线圈的移动的图。如图16所示，可以是变压器100L的多个二次线圈中的至少一者能够与参照图4和图5说明的二次线圈同样地移动。另外，在变压器100L的多个二次线圈中的至少两个二次线圈能够移动的情况下，上述至少两个二次线圈可以向不同的方向移动，使得在中心轴线CX延伸的方向上看时，在由一次线圈101包围的区域的外侧彼此不重叠。或者，可以在由一次线圈101包围的区域的外侧，在至少两个二次线圈之间设置一个以上的磁屏蔽板。另外，可以是变压器100L的多个二次线圈中的至少一者能够与参照图6说明的二次线圈同样地摆动。
图17是表示图15所示的变压器的二次线圈的另一移动的图。可以如图17所示，变压器100L的多个二次线圈中的至少一者构成为能够绕中心轴线CX旋转。
此外，变压器100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H、100J和100K各自的多个二次线圈，也可以与变压器100L的一次线圈和二次线圈同样地为矩形线圈。
以下，说明等离子体处理装置的各种实施方式。图18是表示一实施方式所涉及的等离子体处理装置的图。图18所示的等离子体处理装置10A是电容耦合型的等离子体处理装置。等离子体处理装置10A包括两个腔室主体12、两个上部电极14、两个下部电极16、高频电源18、变压器100、两个第1电容器40A、40B(第1电容器)和两个第2电容器42A、42B(第2电容器)。
两个腔室主体12各自提供其内部空间作为腔室12c。两个腔室主体12各自提供的两个腔室12c相互分离。两个上部电极14分别设置在两个腔室12c内的空间之上。两个下部电极16分别设置在两个腔室12c内的空间之下。
以下，详细说明腔室主体12及其内部的结构以及与该腔室主体连接的要素。此外，两个腔室主体12的内部的结构相同，因此，以下进行与一个腔室主体12相关的说明。
图19是例示腔室主体12的结构的图。如上述那样，腔室主体12的内部空间作为腔室12c提供。腔室主体12由铝等的金属形成。在腔室主体12的内壁面形成有耐等离子体性的覆盖层。耐等离子体性的覆盖层可以是氧化铝膜(alumite film，铝的阳极氧化膜)、氧化钇膜等的陶瓷制的膜。腔室主体12包括大致筒状的侧壁部、与侧壁部的下端连续的底部和与侧壁部的上端连续的上端部。腔室主体12接地。
在腔室主体12内设置有载置台20。载置台20包括下部电极16。另外，在一实施方式中，载置台20还包括静电吸盘22。该载置台20由从腔室主体12的底部延伸的绝缘性的支承体24支承。下部电极16具有大致圆盘形状，由铝等的导体形成。静电吸盘22设置在下部电极16上。静电吸盘22包含介电体膜和内置在该介电体膜内的电极。静电吸盘22的电极经开关与电源连接。从该电源对静电吸盘22的电极施加电压，由此，静电吸盘22产生静电力。静电吸盘22通过该静电力吸附载置在其之上的被加工物W，保持该被加工物W。
腔室主体12的上端部开口。上部电极14隔着绝缘性的部件26被腔室主体12的上端部支承。上部电极14与部件26一起闭合腔室主体12的上端部的开口。在上部电极14与下部电极16之间存在腔室12c内的空间。上部电极14包含顶板28和支承体30。顶板28面向腔室12c。该顶板28可以由硅、铝或者石英等的材料构成。此外，在顶板28由铝形成的情况下，在其表面形成耐等离子体性的覆盖层。在顶板28形成有多个气体排出孔28a。
支承体30拆装自如地支承顶板28。支承体30例如由铝等的导体形成。在支承体30的内部形成有气体扩散室30a。在支承体30形成有将气体扩散室30a和多个气体排出孔28a连接的多个孔30b。另外，气体扩散室30a与供给用于等离子体处理的气体的气体供给部32连接。气体供给部32包括多个气体源、质量流量控制器等的多个流量控制器和多个阀。多个气体源各自经多个流量控制器中的对应的流量控制器和多个阀中的对应的阀与气体扩散室30a连接。该气体供给部32调整来自多个气体源中被选择的气体源的气体的流量，将该气体供给到气体扩散室30a。供给到气体扩散室30a的气体从多个气体排出孔28a供给到腔室12c。
在腔室主体12的侧壁部形成有用于被加工物的输送的开口。该开口能够由闸阀34打开和关闭。另外，腔室12c与排气装置36连接。通过该排气装置36能够减小腔室12c的压力。
再次参照图18。如图18所示，变压器100的端子101a经匹配器38与高频电源18连接。高频电源18产生向变压器100的一次线圈101供给的高频。匹配器38具有用于使高频电源18的输出阻抗和负载侧的阻抗匹配的匹配电路。变压器的端子101b接地。
变压器100的端子102a经第1电容器40A与第1上部电极连接。第1上部电极是两个上部电极14中的一个，设置在两个腔室12c中的第1腔室内的空间之上。变压器100的端子102b经第2电容器42A与第1下部电极连接。第1下部电极是两个下部电极16中的一个，设置在第1腔室内的空间之下。第2电容器42A的一端与第1下部电极连接，第2电容器42A的另一端接地。通过该第2电容器42A，第1下部电极的电位与接地电位直流地分离。此外，第1电容器40A和第2电容器42A是固定电容器。
变压器100的端子103a经第1电容器40B与第2上部电极连接。第2上部电极是两个上部电极14中的另一个，设置在两个腔室12c中的第2腔室内的空间之上。变压器100的端子103b经第2电容器42B与第2下部电极连接。第2下部电极是两个下部电极16中的另一个，设置在第2腔室内的空间之下。第2电容器42B的一端与第2下部电极连接，第2电容器42B的另一端接地。通过该第2电容器42B，第2下部电极的电位与接地电位直流地分离。此外，第1电容器40B和第2电容器42B是固定电容器。
在等离子体处理装置10A中，作为变压器100能够使用上述变压器100A、100B、100C、100D、100F、100H、100J、100K、100L中的任一者。此外，变压器100A或者变压器100B用作变压器100的情况下，端子100c经第2电容器42A与第1下部电极连接，经第2电容器42B与第2下部电极连接。
在此，在一次线圈与高频电源连接、二次线圈与复数阻抗Z2的负载连接的情况下，一次线圈的电流值I1与二次线圈的电流值I2之比(电流比)由以下的式(1)表示。在式(1)中，L1是一次线圈的自感，L2是二次线圈的自感，k是一次线圈和二次线圈之间的耦合系数，ω是高频的角频率。
数学式1
Figure BDA0001293113210000151
在式(1)中，为了不依赖于负载的复数阻抗Z2地增大电流比，需要以满足Z2<<L2ω的方式设定二次线圈的大小和匝数。所以，各种的实施方式的等离子体处理装置的变压器的多个二次线圈各自使用具有比与其连接的负载的负载阻抗大的电感的线圈。
在二次线圈满足Z2<<L2ω的情况下，电流比如(1)式所示，近似地为耦合系数k和自感L1与自感L2之比的平方根之积。由(1)式可理解，通过使二次线圈的自感L2比一次线圈的自感L1小，能够增大电流比。另外，通过增大耦合系数k，能够增大电流比。此外，耦合定数k在一次线圈和二次线圈的截面积相等且在中心轴线CX方向上看两者完全相互重叠时成为最大值，即为1。因而，通过使一次线圈和二次线圈的截面积相互大致相等，能够进一步增大电流比。
在等离子体处理装置10A中使用的变压器中，多个二次线圈各自的自感比一次线圈的电感小。因此，二次线圈的电流值与一次线圈的电流值之比，即电流比大。因而，在等离子体处理装置10A中，对多个腔室12c用的电极供电的效率高。另外，在等离子体处理装置10A中使用的变压器中，能够同轴地配置一次线圈和多个二次线圈。因而，能够增大一次线圈和多个二次线圈各自的耦合系数。因而，在等离子体处理装置10A中，对多个腔室12c用的电极供电的效率进一步变高。另外，通过使一次线圈的截面积和多个二次线圈的截面积大致相等，能够进一步增大电流比，对多个腔室12c用的电极供电的效率进一步变高。
图20是表示另一实施方式所涉及的等离子体处理装置的图。以下，说明图20所示的等离子体处理装置10B与等离子体处理装置10A的不同之处，省略重复的说明。
如图20所示，等离子体处理装置10B包括三个腔室主体12、三个上部电极14、三个下部电极16、三个第1电容器40A、40B、40C和三个第2电容器42A、42B、42C。即，等离子体处理装置10B除了等离子体处理装置10A的构成要素之外，还包括一个腔室主体12、一个上部电极14、一个下部电极16、一个第1电容器40C和一个第2电容器42C。
变压器100的端子104a经第1电容器40C与第3上部电极连接。第3上部电极是三个上部电极14中的又一个上部电极，设置在三个腔室12c中的第3腔室内的空间之上。变压器100的端子104b经第2电容器42C与第3下部电极连接。第3下部电极是三个下部电极16中的又一个下部电极，设置在第3腔室内的空间之下。第2电容器42C的一端与第3下部电极连接，第2电容器42C的另一端接地。通过该第2电容器42C，第3下部电极的电位与接地电位直流地分离。此外，第1电容器40C和第2电容器42C是固定电容器。
在等离子体处理装置10B中，作为变压器100能够使用上述的变压器100E、100G、100H、100L中的任一者。变压器100H和变压器100L各自在等离子体处理装置10B中使用的情况下，包括三个二次线圈。此外，等离子体处理装置中的腔室、上部电极、下部电极、第1电容器和第2电容器各自的个数可以为四个以上的任意个数，变压器可以包括与腔室的个数相同数量的二次线圈。
图21是表示又一实施方式所涉及的等离子体处理装置的图。以下，说明图21所示的等离子体处理装置10C与等离子体处理装置10A的不同之处，省略重复的说明。
如图21所示，在等离子体处理装置10C中，第2电容器42A的另一端和第2电容器42B的另一端相对于接地电位浮置。即，第2电容器42A的另一端和第2电容器42B的另一端不接地。变压器100的多个二次线圈中的各个二次线圈的一端和另一端中流过相同电流值的电流。因此，在等离子体处理装置10C中，在腔室主体12中几乎不流过电流。其结果是，在多个上部电极14中的各个上部电极14与对应的下部电极16之间封入等离子体。因而，能够稳定地生成等离子体。
图22是表示又一实施方式所涉及的等离子体处理装置的图。以下，说明图22所示的等离子体处理装置10D与等离子体处理装置10B的不同之处，省略重复的说明。
如图22所示，在等离子体处理装置10D中，第2电容器42A的另一端、第2电容器42B的另一端和第2电容器42C的另一端相对于接地电位浮置。即，第2电容器42A的另一端、第2电容器42B的另一端和第2电容器42C的另一端不接地。在该等离子体处理装置10D中，多个上部电极14中的各个上部电极14与对应的下部电极16之间封入等离子体。因此，能够稳定地生成等离子体。
图23是表示又一实施方式所涉及的等离子体处理装置的图。以下，说明图23所示的等离子体处理装置10E与等离子体处理装置10C的不同之处，省略重复的说明。
如图23所示，在等离子体处理装置10E中，端子103a经第2电容器42A与第1下部电极连接。端子102b经第1电容器40B与第2上部电极连接。
在等离子体处理装置10E中，两个上部电极14各自与两个二次线圈中的一者(二次线圈102)的一端(端子102a)和另一端(端子102b)连接，因此，能够对两个上部电极14供给大致相等的电力的高频。另外，两个下部电极16各自与两个二次线圈中的另一者(二次线圈103)的一端(端子103a)和另一端(端子103b)连接，因此，能够对两个下部电极16供给大致相等的电力的高频。在等离子体处理装置10E中，通过调整从两个二次线圈中的一者输出的高频的电力与从另一者输出的高频的电力之比，能够调整向多个上部电极14中的各个上部电极14供给的高频的电力与向对应的下部电极16供给的高频的电力之比。此外，电力之比的调整如上述那样，通过多个二次线圈中的至少一个二次线圈的移动、摆动或者旋转来实现。
以上，对各种实施方式进行了说明，但是，本发明不限于上述的实施方式，能够构成各种变形方式。例如，在上述等离子体处理装置的实施方式中，由多个腔室主体各自提供多个腔室。但是，多个腔室可以通过分隔壁将一个腔室主体提供的内部空间分隔来提供。在该情况下，可以仅利用共用的一个系统的排气装置来进行多个腔室的减压。

Claims (17)

1.一种电容耦合型的等离子体处理装置，其特征在于，包括：
提供相互分离的多个腔室且接地的至少一个腔室主体；
多个上部电极；
多个下部电极；
高频电源；
具有与所述高频电源电连接的一次线圈和多个二次线圈的变压器；
多个第1电容器；和
多个第2电容器，
所述多个上部电极和所述多个下部电极，以在所述多个腔室的每一个腔室内的空间之上设置一个所述上部电极且在所述空间之下设置一个所述下部电极的方式设置，
各所述第1电容器连接在所述多个二次线圈中的一个所述二次线圈的一端与所述多个上部电极中的一个所述上部电极之间，
各所述第2电容器连接在所述多个二次线圈中的一个所述二次线圈的另一端与所述多个下部电极中的一个所述下部电极之间，
所述一次线圈绕中心轴线延伸，
所述多个二次线圈能够与所述一次线圈同轴地配置，
所述多个二次线圈各自的自感比所述一次线圈的自感小，
所述多个二次线圈各自的绕组与所述一次线圈的绕组交替卷绕。
2.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述多个第2电容器的一端分别与所述多个下部电极中的对应的下部电极连接，
所述多个第2电容器的另一端接地，
所述多个第1电容器和所述多个第2电容器是固定电容器，
在所述多个二次线圈的所述另一端与所述多个下部电极之间，作为电容器仅设置有所述多个第2电容器。
3.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述多个第1电容器和所述多个第2电容器是固定电容器，
所述多个第2电容器的一端分别与所述多个下部电极中的对应的下部电极连接，
所述多个第2电容器的另一端相对于接地电位浮置。
4.一种电容耦合型的等离子体处理装置，其特征在于，包括：
提供相互分离的两个腔室且接地的至少一个腔室主体；
两个上部电极；
两个下部电极；
高频电源；
具有与所述高频电源电连接的一次线圈和由两个二次线圈构成的多个二次线圈的变压器；
两个第1电容器；和
两个第2电容器，
所述两个上部电极和所述两个下部电极，以在所述两个腔室的每一个腔室内的空间之上设置一个所述上部电极且在所述空间之下设置一个所述下部电极的方式设置，
所述两个第1电容器中的一个所述第1电容器连接在所述两个二次线圈中的一个二次线圈的一端与所述两个上部电极中的一个上部电极之间，另一个所述第1电容器连接在所述两个二次线圈中的所述一个二次线圈的另一端与所述两个上部电极中的另一个上部电极之间，
所述两个第2电容器中的一个所述第2电容器连接在所述两个二次线圈中的另一个二次线圈的一端与所述两个下部电极中的一个下部电极之间，另一个所述第2电容器连接在所述两个二次线圈中的所述另一个二次线圈的另一端与所述两个下部电极中的另一个下部电极之间，
所述一次线圈绕中心轴线延伸，
所述多个二次线圈能够与所述一次线圈同轴地配置，
所述两个第2电容器的一端分别与所述两个下部电极中的对应的下部电极连接，
所述两个第2电容器的另一端相对于接地电位浮置，
所述两个二次线圈各自的自感比所述一次线圈的自感小，
所述多个二次线圈各自的绕组与所述一次线圈的绕组交替卷绕。
5.如权利要求4所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述两个第1电容器和所述两个第2电容器是固定电容器。
6.如权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述多个二次线圈包括一对二次线圈，
所述一对二次线圈由在其中间接地的单一线圈形成。
7.如权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述多个二次线圈包括一对二次线圈，
所述一对二次线圈由具有有选择地与大地连接的多个分接抽头的单一线圈形成。
8.如权利要求1～5中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：
还包括一个以上的第3电容器，
所述一次线圈包括绕所述中心轴线延伸且沿着所述中心轴线延伸的方向排列的多个线圈，
所述多个线圈和一个以上的第3电容器交替地串联连接，
所述多个二次线圈的绕组与所述多个线圈的绕组分别交替地卷绕。
9.如权利要求1～5中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：
还包括一个以上的第3电容器，
所述一次线圈包括绕所述中心轴线延伸且沿着所述中心轴线延伸的方向排列的多个线圈，
所述多个线圈和一个以上的第3电容器交替地串联连接，
所述多个二次线圈在所述中心轴线延伸的方向上与所述多个线圈交替排列。
10.如权利要求1～5中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述一次线圈是单一线圈，
所述多个二次线圈仅包括两个二次线圈，
所述两个二次线圈中的一者在所述中心轴线延伸的方向上相对于所述一次线圈的中心配置在一侧，
该两个二次线圈中的另一者在所述中心轴线延伸的方向上相对于所述一次线圈的所述中心配置在另一者侧。
11.如权利要求1～5中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述一次线圈和所述多个二次线圈是矩形线圈。
12.如权利要求11所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述多个二次线圈各自构成为能够绕所述中心轴线旋转。
13.如权利要求1～5中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述多个二次线圈各自构成为能够在与平行于所述中心轴线的方向正交的方向上移动。
14.如权利要求1～5中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述多个二次线圈各自构成为能够以轴线为中心摆动，该轴线在由所述一次线圈包围的区域的外侧在平行于所述中心轴线的方向上延伸。
15.如权利要求13所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述多个二次线圈配置成，在平行于所述中心轴线的方向上看时，在由所述一次线圈包围的区域的外侧相互不重叠。
16.如权利要求13所述的等离子体处理装置，其特征在于：
还包括在由所述一次线圈包围的区域的外侧以介于所述多个二次线圈之间的方式设置的一个以上的磁屏蔽板。
17.如权利要求1～5中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述一次线圈和所述多个二次线圈具有彼此大致相等的截面积。
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