CN114975058A - 电感耦合等离子体激发用天线及组件和等离子体处理装置 - Google Patents

电感耦合等离子体激发用天线及组件和等离子体处理装置 Download PDF

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山泽阳平
中岛俊希
仓科大辅
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Abstract

本发明提供一种电感耦合等离子体激发用天线、电感耦合等离子体激发用天线组件和等离子体处理装置。该电感耦合等离子体激发用天线包括：多个线圈单元；和导电性板，其与所述多个线圈单元连接，具有中央开口部和至少一个板端子。根据本发明，在使用电感耦合等离子体激发用天线激发等离子体时，提高该天线的磁场生成效率，并且提高磁场强度的周向均匀性。

Description

电感耦合等离子体激发用天线及组件和等离子体处理装置
技术领域
本发明涉及电感耦合等离子体激发用天线、电感耦合等离子体激发用天线组件和等离子体处理装置。
背景技术
在专利文献1中公开了用于在处理腔室内生成等离子体的天线。天线具有中央线圈匝和外侧线圈匝这2个环状线圈匝。中央线圈匝和外侧线圈匝通过沿半径方向路径或弧状路径延伸的多个导体连接。在中央线圈匝连接有包含RF源和RF匹配网络的RF生成系统，通过天线连接而向中央线圈匝供给RF电力。外侧线圈匝通过接地连接而接地。
在专利文献2中公开了将RF等离子体源电力感应耦合到等离子体的感应线圈天线。感应线圈天线具有由多个径向臂从共用的天线中心连接在一起的多个绕组。天线中心经由阻抗匹配电路由RF等离子体源发电机驱动。绕组的多个外侧端部接地。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利第5944902号公报。
专利文献2：美国专利第6401652号公报。
发明内容
发明要解决的问题
本发明所涉及的技术是在使用电感耦合等离子体激发用天线来激发等离子体时，提高该天线的磁场生成效率，并且提高磁场强度的周向均匀性。
用于解决问题的技术手段
本发明的一个方式是电感耦合等离子体激发用天线，包括：多个线圈单元；和导电性板，其与所述多个线圈单元连接，具有中央开口部和至少一个板端子。
发明效果
根据本发明，在使用电感耦合等离子体激发用天线来激发等离子体时，能够提高该天线的磁场生成效率，并且提高磁场强度的周向均匀性。
附图说明
图1是表示等离子体处理系统的概略结构的剖视图。
图2是表示第一实施方式的天线组件的概略结构的从下方观察的俯视图。
图3是表示第一实施方式的天线组件的概略结构的剖视图。
图4是示意性地表示第一实施方式的天线组件的概略结构的立体图。
图5是表示第二实施方式的天线组件的概略结构的剖视图。
图6是示意性地表示第二实施方式的天线组件的概略结构的立体图。
图7是表示第二实施方式的副天线的概略结构的从上方观察的立体图。
图8是表示第二实施方式的副天线的概略结构的从上方观察的立体图。
图9是表示第二实施方式的副天线的概略结构的从下方观察的立体图。
图10是表示第二实施方式的变形例的副天线的概略结构的从上方观察的立体图。
图11A是表示在第二实施方式中流过导电性板的电流的说明图。
图11B是表示在第二实施方式中流过导电性板的电流的说明图。
图11C是表示在第二实施方式中流过导电性板的电流的说明图。
图11D是表示在第二实施方式中流过导电性板的电流的说明图。
图12是表示第二实施方式的变形例的副天线的概略结构的从上方观察的立体图。
图13是示意性地表示第三实施方式的天线组件的概略结构的立体图。
图14是示意性地表示第四实施方式的天线组件的概略结构的立体图。
附图标记说明
14 天线组件
200 线圈单元
210 内侧导电性板
210a 中央板端子
211 中央开口部
具体实施方式
在半导体器件的制造工序中，对半导体基片进行蚀刻、成膜处理等的等离子体处理。在等离子体处理中，通过使处理气体激发而生成等离子体，利用该等离子体来对半导体基片进行处理。
作为等离子体源之一，例如能够使用电感耦合等离子体(ICP：InductivelyCoupled Plasma)。上述专利文献1、2中公开的天线是用于激发该电感耦合等离子体的天线，包括多个线圈。
与天线连接的RF电源、阻抗匹配电路价格高。因此，一直以来，例如专利文献1、2所公开的那样，来自RF电源、阻抗匹配电路的RF电力的供给设为天线中心的1处，从该天线中心经由分支线分支到多个线圈。在该情况下，在天线中心的分支部，由于向各线圈的分支线接近，因此相互感应耦合而产生电流分配比率的偏差。感应耦合例如包括RF电力的供给线与分支线进行感应耦合的情况、分支线彼此进行感应耦合的情况。其结果是，由天线生成的磁场的强度的周向均匀性恶化。
另外，有时在天线中心形成有例如用于插通作为处理气体的通路的中央气体注入部(CGI：Center Gas Injector)等的开口部。在该情况下，在天线中心的开口部产生磁力线，产生感应电动势，因此天线的磁场生成效率降低。
本发明所涉及的技术是在使用电感耦合等离子体激发用天线来激发等离子体时，提高该天线的磁场生成效率，并且提高磁场强度的周向均匀性。以下，参照附图，对本实施方式的等离子体处理装置和电感耦合等离子体激发用天线进行说明。另外，在本说明书和附图中，对具有实质上相同的功能和结构的元件用相同的附图标记表示，并且省略对这些元件的重复说明。
<等离子体处理系统的结构>
以下，对等离子体处理系统的结构例进行说明。图1是表示等离子体处理系统的概略结构的剖视图。在本实施方式的等离子体处理系统中，使用电感耦合等离子体对基片(晶片)W进行等离子体处理。另外，等离子体处理对象的基片W并不限定于晶片。
等离子体处理系统包括电感耦合等离子体处理装置1和控制部2。电感耦合等离子体处理装置1包括等离子体处理腔室10、气体供给部20、电源30和排气系统40。等离子体处理腔室10包括电介质窗101和侧壁102。另外，等离子体处理装置1包括基片支承部11、气体导入部、天线组件(电感耦合等离子体激发用天线)14和导体板15。基片支承部11配置在等离子体处理腔室10内。天线组件14以包围后述的中央气体注入部13的方式配置在等离子体处理腔室10上或其上方(即电介质窗101上或其上方)。另外，天线组件14也可以配置成包围EPD窗等其他中空部件。在该情况下，其他中空部件的一部分或全部由石英那样的绝缘材料制作。另外，绝缘材料也可以是石英以外的陶瓷材料。导体板15配置在天线组件14的上方。等离子体处理腔室10具有由电介质窗101、侧壁102和基片支承部11规定的等离子体处理空间10s。等离子体处理腔室10具有用于向等离子体处理空间10s供给至少一种处理气体的至少一个气体供给口和用于从等离子体处理空间排出气体的至少一个气体排出口。
基片支承部11包括主体部111和环部件112。主体部111具有用于支承基片W的中央区域(基片支承面)111a和用于支承环部件112的环状区域(环支承面)111b。主体部111的环状区域111b在俯视时包围主体部111的中央区域111a。基片W配置在主体部111的中央区域111a上，环部件112以包围主体部111的中央区域111a上的基片W的方式配置在主体部111的环状区域111b上。在一个实施方式中，主体部111包括基台和静电吸盘。基台包括导电性构件。基台的导电性构件作为下部电极发挥功能。静电吸盘配置在基台之上。静电吸盘的上表面具有基片支承面111a。环部件112包括一个或多个环状部件。一个或多个环状部件中的至少一者是边缘环。另外，虽然省略了图示，但基片支承部11也可以包括温度调节模块，该温度调节模块将静电吸盘、环部件112和基片W中的至少一者调节为目标温度。温度调节模块也可以包括加热器、传热介质、流路、或者它们的组合。在流路中流动有盐水或气体这样的传热流体。另外，基片支承部11也可以包括传热气体供给部，该传热气体供给部向基片W的背面与基片支承面111a之间供给传热气体。
气体导入部将来自气体供给部20的至少一种处理气体导入至等离子体处理空间10s内。在一个实施方式中，气体导入部包括作为中空部件的中央气体注入部(CGI：CenterGas Injector)13。在一个实施方式中，中央气体注入部13的一部分或全部由石英这样的绝缘材料制作。另外，绝缘材料也可以是石英以外的陶瓷材料。中央气体注入部13配置在基片支承部11的上方，安装于电介质窗101上所形成的中央开口部。中央气体注入部13具有至少一个气体供给口13a、至少一个气体流路13b、和至少一个气体导入口13c。供给至气体供给口13a的处理气体通过气体流路13b而从气体导入口13c导入至等离子体处理空间10s内。另外，气体导入部可以除了中央气体注入部13之外还包括安装于侧壁102上所形成的一个或多个开口部的一个或多个侧方气体注入部(SGI：Side Gas Injector)、或者代替中央气体注入部而包括该侧方气体注入部。
气体供给部20也可以包括至少一个气体源21和至少一个流量控制器22。在一个实施方式中，气体供给部20将至少一种处理气体从与其分别对应的气体源21经由与其分别对应的流量控制器22供给至中央气体注入部13。各流量控制器22例如也可以包括质量流量控制器或压力控制式的流量控制器。并且，气体供给部20也可以包含对至少一种处理气体的流量进行调制或脉冲化的一个或一个以上的流量调制器件。
电源30包括经由至少一个阻抗匹配电路与等离子体处理腔室10耦合的RF电源31。RF电源31将如源极RF信号和偏置RF信号那样的至少一个RF信号(RF功率)供给到基片支承部11的导电性部件和天线组件14。由此，利用供给到等离子体处理空间10s的至少一种处理气体形成等离子体。因此，RF电源31能够作为等离子体生成部的至少一部分发挥功能，该等离子体生成部在等离子体处理腔室10中从一种或一种以上的处理气体生成等离子体。另外，通过将偏置RF信号供给到基片支承部11的导电性部件，能够在基片W产生偏置电位，将形成的等离子体中的离子引入到基片W。
在一个实施方式中，RF电源31包括第一RF生成部31a和第二RF生成部31b。第一RF生成部31a与天线组件14耦合，经由至少一个阻抗匹配电路来生成等离子体生成用的源极RF信号(源极RF电力)。在一个实施方式中，源极RF信号具有13MHz～150MHz的范围内的频率。在一个实施方式中，第一RF生成部31a也可以生成具有不同频率的多个源极RF信号。所生成的一个或多个源RF信号被供给至天线组件14。第二RF生成部31b经由至少一个阻抗匹配电路与基片支承部11的导电性部件耦合，生成偏置RF信号(偏置RF电力)。在一个实施方式中，偏置RF信号具有比源极RF信号低的频率。在一个实施方式中，偏置RF信号具有400kHz～13.56MHz的范围内的频率。在一个实施方式中，第二RF生成部31b也可以生成具有不同频率的多个偏置RF信号。所生成的一个或多个偏置RF信号被供给到基片支承部11的导电性部件。另外，在各种实施方式中，源极RF信号和偏置RF信号中的至少一者也可以被脉冲化。
另外，电源30也可以包括与等离子体处理腔室10耦合的DC电源32。DC电源32包括偏置DC生成部32a。在一个实施方式中，偏置DC生成部32a与基片支承部11的导电性部件连接，生成偏置DC信号。所生成的偏置DC信号被施加于基片支承部11的导电性部件。在一个实施方式中，偏置DC信号也可以施加于静电吸盘内的电极那样的其他电极。在各种实施方式中，偏置DC信号也可以被脉冲化。另外，偏置DC生成部32a可以是与RF电源31一起设置，也可以是代替第二RF生成部31b而设置。
排气系统40例如能够与设置于等离子体处理腔室10的底部的气体排出口10e连接。排气系统40也可以包括压力调节阀和真空泵。通过压力调节阀，调节等离子体处理空间10s内的压力。真空泵也可以包括涡轮分子泵、干式泵或它们的组合。
控制部2处理使等离子体处理装置1执行本发明中所述的各种工序的计算机可执行的命令。控制部2控制等离子体处理装置1的各要素，以使得执行在此所述的各种步骤。在一个实施方式中，控制部2的一部分或全部也可以包含于等离子体处理装置1。控制部2例如也可以包括计算机2a。计算机2a例如也可以包括处理部(CPU：Central Processing Unit)2a1、存储部2a2和通信接口2a3。处理部2a1能够基于存储部2a2中所存储的程序进行各种控制动作。存储部2a2也可以包含RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、ROM(ReadOnly Memory：只读存储器)、HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)、SSD(Solid StateDrive：固态硬盘)或者它们的组合。通信接口2a3也可以经由LAN(Local Area Network：局域网)等通信线路与等离子体处理装置1之间进行通信。
<第一实施方式>
接着，对第一实施方式的天线组件14的结构例进行说明。图2是表示天线组件14的概略结构的从下方观察的俯视图。图3是表示天线组件14的概略结构的剖视图。图4是示意性地表示天线组件14的概略结构的立体图。
天线组件14包括至少一个天线。在本实施方式中，天线组件14包括具有多个线圈单元200、内侧导电性板210、外侧导电性板220和导电性圆筒(导电性中空部件)230的天线。
另外，在图示的例子中，表示了4个线圈单元200，但线圈单元200的数量没有特别限定。多个线圈单元200配置在电介质窗101的上方。另外，多个线圈单元200相对于内侧导电性板210的中心轴对称地配置。
各线圈单元200具有线圈段201和铅垂线圈段202、203。线圈段201在水平方向延伸，或者相对于水平方向倾斜地延伸，配置于线圈单元200的底部。另外，线圈段201也被称为在与等离子体处理空间10s相对的方向延伸的等离子体相对段。一个铅垂线圈段202从线圈段201向上方延伸，经由线圈端子200a与内侧导电性板210的下表面连接。另外，一个铅垂线圈段202也可以与内侧导电性板210的上表面连接。其他铅垂线圈段203从线圈段201向上方延伸，经由线圈端子200b与外侧导电性板220的下表面连接。另外，其他铅垂线圈段203也可以与外侧导电性板220的上表面连接。即，线圈单元200将内侧导电性板210与外侧导电率220连接。
内侧导电性板210在多个线圈单元200的上方，即与生成等离子体的等离子体处理空间10s分离地配置，且与导体板15接近地配置。另外，内侧导电性板210以包围大致圆筒状的中央气体注入部13的方式配置在中央气体注入部13的周围。内侧导电性板210在俯视时具有大致圆形状，且形成有中央开口部211。另外，内侧导电性板210的形状没有特别限定，例如也可以是矩形状。在中央开口部211的内侧插通中央气体注入部13。在内侧导电性板210的上表面设置有中央板端子210a。另外，中央板端子210a也可以设置于内侧导电性板210的下表面。中央板端子210a与电源30的第一RF生成部31a连接，即与RF电位连接。此外，中央板端子210a可以与RF电位直接连接，也可以经由电容器、线圈等电气元件与RF电位连接。即，中央板端子210a与RF电位直接或间接地连接。
外侧导电性板220以包围内侧导电性板210的方式配置在内侧导电性板210的周围。外侧导电性板220在俯视时具有环形形状。在外侧导电性板220的上表面设置有外侧板端子220a。另外，外侧板端子220a也可以设置于外侧导电性板220的下表面。外侧板端子220a经由电容器221接地，即与接地电位连接。电容器221也可以是可变电容器。此外，外侧板端子220a既可以与接地电位直接连接，也可以经由线圈等其他电气元件与接地电位连接。即，外侧板端子220a与接地电位直接或间接地连接。此外，外侧板端子220a和电容器221也可以分别设置有多个。另外，电容器221不限于本第一实施方式，可以是具有固定电容的电容器，也可以具有包含可变电容的电容器和/或固定电容的电容器的多个电容器。此外，外侧板端子220a也可以与其他天线段连接。
导电性圆筒230以在中央开口部211的内侧包围中央气体注入部13的方式配置在中央气体注入部13的周围。导电性圆筒230从中央开口部211向下方延伸至电介质窗101上或其上方。导电性圆筒230可以与内侧导电性板210连接，也可以不与内侧导电性板210连接，即与内侧导电性板210分离。另外，导电性圆筒230也可以是中央气体注入部13的一部分。
[天线的作用]
在如上述方式构成的天线组件14中，从电源30的第一RF生成部31a供给的RF电力经由中央板端子210a被供给到内侧导电性板210。由此，电流从内侧导电性板210向多个线圈单元200分支流动。通过该电流，在铅垂轴方向上产生磁场，通过所产生的磁场，在等离子体处理腔室10内产生感应电场。通过在等离子体处理腔室10内产生的感应电场，从中央气体注入部13供给到等离子体处理腔室10内的处理气体被等离子体化。然后，利用等离子体所含的离子、活性种，对中央区域111a上的基片W实施蚀刻、成膜处理等的等离子体处理。
[天线的效果1]
在此，一直以来，在如上述那样使多个线圈从天线中心经由分支线分支的情况下，磁力线在线圈之间自由地通过，因此产生感应电动势，天线的磁场生成效率降低。针对这一点，根据本第一实施方式的天线组件14，磁力线不会通过板状的内侧导电性板210，因此能够抑制多余的磁力线的绕入。即，能够使内侧导电性板210不作为线圈发挥功能。因此，能够提高磁场的生成效率。
内侧导电性板210与导体板15接近地配置。例如，内侧导电性板210与导体板15之间的距离小于中央开口部211的直径。因此，能够进一步抑制磁力线的环绕。
在中央开口部211中，内侧导电性板210的内端部与中央气体注入部13的间隙，从抑制磁力线的环绕的观点出发优选较小，在本第一实施方式中为20mm以内。该20mm是为了确保通常需要的线圈的耐压，例如20kV所需要的距离。另外，从抑制磁力线的环绕的观点出发，内侧导电性板210与外侧导电性板220的间隙也优选较小。
由于在中央开口部211设置有导电性圆筒230，因此能够减小中央开口部211的间隙，能够进一步抑制磁力线的环绕。
[天线的效果2]
在此，一直以来，在如上述那样使多个线圈从天线中心经由分支线分支的情况下，由于分支线在天线中心的分支部接近，因此相互感应耦合而产生电流分配比率的偏差，其结果是，由天线生成的磁场的强度的周向均匀性恶化。针对这一点，根据本第一实施方式的天线组件14，由于电流的分支部为板状的内侧导电性板210，因此不会产生上述那样的感应耦合，对各线圈单元200的电流分配比率不会产生偏差。因此，能够提高磁场强度的周向均匀性。
多个线圈单元200相对于内侧导电性板210的中心轴对称地配置。在该情况下，能够进一步抑制对线圈单元200的电流分配比率的偏差。
<第二实施方式>
接着，对第二实施方式的天线组件14的结构例进行说明。图5是表示天线组件14的概略结构的剖视图。图6是示意性地表示天线组件14的概略结构的立体图。
天线组件14包括至少一个天线。在一实施方式中，天线组件14包括主天线和副天线310。主天线包括至少一个主线圈。在图5、图6的例子中，主天线包含一个主线圈300。主线圈300和副天线310分别配置在电介质窗101的上方。另外，副天线310并不限定于远离电介质窗101。例如，副天线310也可以与电介质窗101的上表面接触。
副天线310以包围大致圆筒状的中央气体注入部13的方式设置在中央气体注入部13的周围，且设置在主线圈300的径向内侧。即，副天线310配置在中央气体注入部13与主线圈300之间。主线圈300以包围中央气体注入部13和副天线310的方式设置在中央气体注入部13和副天线310的周围。主线圈300的外形和副天线310的外形分别形成为在俯视时呈大致圆形。并且，主线圈300和副天线310以各自的外形成为同心圆的方式配置。
主线圈300形成为2周以上的大致圆形的漩涡状，以主线圈300的外形的中心轴与铅垂轴一致的方式配置。另外，主线圈300是在水平方向延伸或相对于水平方向倾斜地延伸的平面线圈。
构成主线圈300的线路的两端是开放的。另外，在构成主线圈300的线路的中点或该中点的附近设置有供电端子300a。供电端子300a与电源30的第一RF生成部31a连接，即与RF电位连接。另外，在构成主线圈300的线路的中点的附近设置有接地端子300b。接地端子300b接地，即与接地电位连接。主线圈300相对于从第一RF生成部31a供给的RF电力的波长λ，以λ/2进行共振。在构成主线圈300的线路中产生的电压在线路的中点附近成为最小，在线路的两端以成为最大的方式分布。另外，构成主线圈300的线路中所产生的电流以在线路的中点附近成为最大，在线路的两端成为最小的方式分布。对主线圈300供给RF电力的第一RF生成部31a能够进行频率和电力的变更。
图7和图8分别是从上方观察副天线310的概略结构的立体图。图9是从下方观察副天线310的概略结构的立体图。
副天线310具有第一线圈单元320、第二线圈单元330、连接部件340～343、导电性板350和导电性圆筒360。
第一线圈单元320和第二线圈单元330分别具有螺旋构造。第一线圈单元320具有一个以上的匝，第二线圈单元330具有一个以上的匝。第一线圈单元320的各匝和第二线圈单元330的各匝在侧视时在铅垂方向上交替地配置。第一线圈单元320的外形的中心轴和第二线圈单元330的外形的中心轴分别与铅垂轴一致，第一线圈单元320和第二线圈单元330配置在同轴上。第一线圈单元320和第二线圈单元330分别形成为在俯视时呈大致圆形。另外，第一线圈单元320的各匝的直径相同，第二线圈单元330的各匝的直径相同。这样，副天线310具有大致圆筒形的2重螺旋构造。
另外，在图示的例子中，第一线圈单元320和第二线圈单元330的匝数(卷绕数)为1.5匝，但并不限定于此，能够设定为一个以上的任意的匝数。例如，第一线圈单元320和第二线圈单元330的匝数也可以是2匝以上。
第一线圈单元320具有第一线圈段321和第一螺旋状线圈段322。第一线圈段321在水平方向延伸，或者相对于水平方向倾斜延伸，配置在第一线圈单元320的底部。第一螺旋状线圈段322从第一线圈段321在铅垂方向上呈螺旋状设置。在第一线圈单元320的上端部(第一螺旋状卷绕段322的端部)设置有第一上侧线圈端子320a，在第一线圈单元320的下端部(第一线圈段321的端部)设置有第一下侧线圈端子320b。
第二线圈单元330具有第二线圈段331和第二螺旋状线圈段332。第二线圈段331在水平方向延伸，或者相对于水平方向倾斜延伸，配置在第二线圈单元330的底部。第二螺旋状线圈段332从第二线圈段331在铅垂方向以螺旋状设置。在第二线圈单元330的上端部(第二螺旋状线圈段332的端部)设置有第二上侧线圈端子330a，在第一线圈单元320的下端部(第一线圈段321的端部)设置有第二下侧线圈端子330b。
第一上侧线圈端子320a和第二上侧线圈端子330a相对于副天线310的中心配置在对称位置，即相邻的上侧线圈端子的中心角约180度的位置。另外，第一上侧线圈端子320a和第二上侧线圈端子330a相对于后述的板端子350a也轴对称地配置。即，第一上侧线圈端子320a与板端子350a的距离和第二上侧线圈端子330a与板端子350a的距离相同。第一下侧线圈端子320b和第二下侧线圈端子330b也配置在相对于副天线310的中心对称的位置，即相邻的下侧线圈端子的中心角约为180度的位置。
第一上侧线圈端子320a经由连接部件340与导电性板350的下表面连接。第二上侧线圈端子330a也经由连接部件341与导电性板350的下表面连接。另外，第一上侧线圈端子320a和第二上侧线圈端子330a也可以与导电性板350的上表面连接。
第一下侧线圈端子320b经由连接部件342接地，即与接地电位连接。第二下侧线圈端子330b经由连接部件343接地，即与接地电位连接。这样，副天线310不与电源30连接，因此，不向该副天线310直接供给RF电力。
另外，俯视时的第一上侧线圈端子320a及第二上侧线圈端子330a和第一下侧线圈端子320b及第二下侧线圈端子330b的配置没有特别限定。但是，由于第一上侧线圈端子320a及第二上侧线圈端子330a与第一下侧线圈端子320b及第二下侧线圈端子330b之间的电压差大，因此实用上优选维持某种程度的间隔。
导电性板350在第一线圈单元320和第二线圈单元330的上方，即与生成等离子体的等离子体处理空间10s分离地配置，并且与导体板15接近地配置。另外，导电性板350以包围大致圆筒状的中央气体注入部13的方式配置在中央气体注入部13的周围。导电性板350在俯视时具有大致圆形状，形成有中央开口部351。此外，导电性板350的形状没有特别限定，例如也可以是矩形。在中央开口部351的内侧插通中央气体注入部13。在导电性板350的上表面设置有板端子350a。另外，板端子350a也可以设置于导电性板350的下表面。板端子350a经由电容器352与地连接，即与接地电位连接。此外，板端子350a可以直接与接地电位连接，也可以经由线圈等其他电气元件而与接地电位连接。即，板端子350a与接地电位直接或间接地连接。电容器352包括可变电容器。另外，电容器352并不限定于本第二实施方式，也可以是具有固定电容的电容器，还可以包括具有可变电容的电容器和/或固定电容的电容器的多个电容器。此外，在上述实施方式中，板端子350a和下侧线圈端子320b、330b经由电容器352与接地电位连接。另一方面，板端子350a和下侧线圈端子320b、330b也可以经由其他的导电性板而与接地电位连接。在该情况下，也能够得到与上述实施方式相同的效果。
导电性圆筒360具有与上述第一实施方式的导电性圆筒230相同的结构。即，导电性圆筒360以在中央开口部351的内侧包围中央气体注入部13的方式配置在中央气体注入部13的周围。导电性圆筒360从中央开口部351向下方延伸至电介质窗101上或其上方。导电性圆筒360可以与导电性板350连接而设置，也可以不与导电性板350连接而独立设置。
副天线310与主线圈300感应耦合，在副天线310中会流过对因流过主线圈300的电流而产生的磁场进行抵消的方向的电流。通过控制电容器352的电容，对于流过主线圈300的电流，能够控制流过副天线310的电流的方向和大小。
[天线的作用]
在如以上方式构成的天线组件14中，通过流过主线圈300的电流和流过副天线310的电流，在铅垂轴方向上产生磁场，利用所产生的磁场，在等离子体处理腔室10内产生感应电场。通过在等离子体处理腔室10内产生的感应电场，从中央气体注入部13供给到等离子体处理腔室10内的处理气体被等离子体化。然后，利用等离子体所含的离子、活性种来对中央区域111a上的基片W实施蚀刻、成膜处理等的等离子体处理。
[天线的效果]
在此，在比较例中，在副天线310的结构中不设置导电性板350，且连接部件340、341连结在一起，在经由电容器352与地线连接的情况下，产生与以往的天线同样的问题。即，在比较例中，产生对第一线圈单元320和第二线圈单元330的电流分配比率的偏差，其结果是，磁场强度的周向均匀性恶化。针对这一点，根据本第二实施方式的天线组件14，由于电流的分支部为板状的导电性板350，因此不会产生上述那样的感应耦合，对各第一线圈单元320和第二线圈单元330的电流分配比率不会产生偏差。因此，能够提高磁场强度的周向均匀性。
另外，在比较例中，磁力线在第一线圈单元320与第二线圈单元330之间自由地通过，因此产生感应电动势，磁场的生成效率降低。针对这一点，根据本第二实施方式的天线组件14，由于磁力线不会通过板状的导电性板350，因此能够抑制多余的磁力线的绕入。其结果，能够提高磁场的生成效率。另外，在第二实施方式中，虽然与比较例相比能够提高磁场的生成效率，但是由于形成有导电性板350的中央开口部351，所以有时该磁场的生成效率的提高效果小。针对这一点，如后述的变形例那样，通过在导电性板350设置隙缝370，能够增大磁场的生成效率的提高效果。
<第二实施方式的变形例>
如图10所示，在本第二实施方式的副天线310中，也可以在导电性板350形成从中央开口部211到导电性板350的外端部(外周缘部)沿径向延伸的隙缝370。隙缝370以将导电性板350分离的方式形成，如后所述，导电性板350中的电流因隙缝370而变化。
本发明的发明人进行了深入研究，结果可知，当如上述方式形成隙缝370时，与未形成隙缝370的情况相比，虽然磁场强度的周向均匀性稍微降低，但能够提高磁场的生成效率。另外，可知根据导电性板350中的隙缝370的位置，磁场强度的周向均匀性和磁场的生成效率有变动。
使用图11A～图11D，对这样的磁场强度的周向均匀性和磁场的生成效率的变动进行说明。图11A～图11D是表示响应导电性板350中的隙缝370的有无和位置的电流的说明图。另外，以下，将磁场强度的周向均匀性作为偏差B进行说明。偏差B表示在1周(360度)的磁场分布中，最大值与最小值的差相对于磁场的平均值的比例。另外，将磁场的生成效率作为效率E进行说明。效率E表示副天线310在等离子体中生成的磁场的每单位长度附近的强度。
[图案1]
图案1是如图11A所示在导电性板350上没有形成隙缝370的图案。在图案1中，相对于在第一线圈单元320和第二线圈单元330中流动的电流P，在导电性板350中流动感应电流Q1。在该情况下，能够将偏差B1抑制得较小。然而，由于感应电流Q1以对电流P进行抵消的方式流动，因此效率E1变小。
[图案2]
图案2是如图11B所示在俯视时隙缝370形成于第一上侧线圈端子320a与第二上侧线圈端子330a之间，且形成于板端子350a的相反侧的图案。在该情况下，通过形成隙缝370，感应电流Q2不围绕导电性板350，与图案1的感应电流Q1相比变小。因此，图案2的效率E2大于图案1的效率E1。但是，图案2的偏差B2大于图案1的偏差B1。
[图案3]
图案3是如图11C所示在俯视时隙缝370形成于板端子350a的附近的图案。在该情况下，所有的感应电流Q3成为与电流P相同的朝向，因此效率E3变大。但是，图案3的偏差B3大于图案2的偏差B2。
[图案4]
图案4是如图11D所示在俯视时隙缝370形成于板端子350a与第一上侧线圈端子320a之间的图案。在该情况下，由于所有的感应电流Q4成为与电流P相反的朝向，因此效率E4变小。但是，能够将图案4的偏差B4抑制得较小。
总结以上的结果，关于偏差B，B1＜B4＜B2＜B3。另一方面，关于效率E，E3＞E2＞E4＞E1。能够适当设计隙缝370的有无和位置以使得这些偏差B和效率E与规格相一致。
另外，在本第二实施方式中形成于导电性板350的隙缝370也可以形成于第一实施方式的内侧导电性板210。即使在内侧导电性板210形成有隙缝的情况下，也能够获得与上述同样的效果。
<第二实施方式的变形例>
在以上的第二实施方式中，第一下侧线圈端子320b和第二下侧线圈端子330b分别接地，但也可以如图12所示，这些第一下侧线圈端子320b和第二下侧线圈端子330b经由电容器380连接。电容器380包括可变电容的电容器。
另外，第一下侧线圈端子320b和第二下侧线圈端子330b也可以分别为浮动状态。
另外，第一下侧线圈端子320b和第二下侧线圈端子330b也可以分别与RF电位连接。在该情况下，也可以将第一线圈单元320和第二线圈单元330分别单独使用。
<第二实施方式的变形例>
在以上的第二实施方式中，副天线310配置于主线圈300的径向内侧，但也可以配置于径向外侧。另外，副天线310也可以配置于主线圈300的径向内侧和径向外侧双方。即，天线组件也可以具有配置于主线圈300的径向内侧的第一副天线和配置于径向外侧的第一副天线。并且，副天线310也可以配置于主线圈300的下方和/或上方。
<第三实施方式>
接着，对第三实施方式的天线组件14的结构例进行说明。图13是示意性地表示天线组件14的概略结构的立体图。
天线组件14具有线圈单元400、导电性板410和导电性圆筒(未图示)。导电性圆筒具有与上述第一实施方式的导电性圆筒230相同的结构。
线圈单元400设置有多个。另外，在图示的例子中，线圈单元400设置有4个，但线圈单元400的数量没有特别限定。多个线圈单元400配置在电介质窗101的上方。
各线圈单元400具有第一线圈段401、铅垂线圈段402和第二线圈段403。第一线圈段401在水平方向延伸，或者相对于水平方向倾斜延伸，经由线圈端子400a与导电性板410的侧面连接。铅垂线圈段402从第一线圈段401向铅垂下方延伸。第二线圈段403从铅垂线圈段402在水平方向延伸，或者相对于该水平方向倾斜地延伸成大致圆形，并配置于线圈单元400的底部。在第二线圈段403的端部设置有线圈端子400b。线圈端子400b的连接目的地是任意的，但例如与接地电位连接。
多个线圈单元400相对于导电性板410的中心轴对称地配置。即，多个线圈端子400a以导电性板410的中央开口部411为中心在周向上等间隔地配置。同样地，多个线圈端子400b也以中央开口部411为中心在周向上等间隔地配置。
导电性板410具有与第一实施方式的内侧导电性板210相同的结构。在导电性板410形成有供中央气体注入部13插通的中央开口部411。在导电性板410的侧面设置有板端子410a。板端子410a与电源30的第一RF生成部31a连接，即与RF电位连接。
在本第三实施方式中，也能够获得与上述第一实施方式同样的效果。
<第四实施方式>
接着，对第四实施方式的天线组件14的结构例进行说明。图14是示意性地表示天线组件14的概略结构的立体图。
天线组件14具有线圈单元500、导电性板510和导电性圆筒(未图示)。导电性圆筒具有与上述第一实施方式的导电性圆筒230相同的结构。
线圈单元500设置有多个。另外，在图示的例子中，线圈单元500设置有4个，但线圈单元500的数量没有特别限定。多个线圈单元500配置在电介质窗101的上方。
各线圈单元500在与导电性板510同一平面上在水平方向延伸、或者相对于水平方向倾斜地延伸，形成为2周以上的大致圆形的漩涡状。设置于线圈单元500的一端部的线圈端子500a与导电性板510的侧面连接。设置于线圈单元500的另一端部的线圈端子500b的连接目的地是任意的，但例如与接地电位连接。
多个线圈单元500相对于导电性板510的中心轴对称地配置。即，多个线圈端子500a以导电性板510的中央开口部511为中心在周向上等间隔地配置。同样地，多个线圈端子500b也以中央开口部511为中心在周向上等间隔地配置。
导电性板510具有与第一实施方式的内侧导电性板210相同的结构。在导电性板510形成有供中央气体注入部13插通的中央开口部511。在导电性板510的上表面设置有板端子510a。另外，板端子510a也可以设置在导电性板510的上表面。板端子510a与电源30的第一RF生成部31a连接，即与RF电位连接。
在本第四实施方式中，也能够获得与上述第一实施方式同样的效果。
本次公开的实施方式在所有方面都是例示而不应该认为是限制性的。上述的实施方式在不脱离所附权利要求书和其主旨的情况下，可以按各种方式进行省略、置换、变更。

Claims (24)

1.一种电感耦合等离子体激发用天线，其特征在于，包括：
多个线圈单元；和
导电性板，其与所述多个线圈单元连接，具有中央开口部和至少一个板端子。
2.如权利要求1所述的电感耦合等离子体激发用天线，其特征在于：
所述板端子与地电位或RF电位直接或间接地连接。
3.如权利要求1或2所述的电感耦合等离子体激发用天线，其特征在于：
还包括从所述中央开口部或其附近向下方延伸的导电性圆筒。
4.如权利要求1～3中任一项所述的电感耦合等离子体激发用天线，其特征在于：
所述多个线圈单元的每一个具有在水平方向延伸或者相对于水平方向倾斜地延伸的线圈段，
所述导电性板包括：具有所述至少一个板端子的上表面；和与所述多个线圈单元连接的下表面。
5.如权利要求4所述的电感耦合等离子体激发用天线，其特征在于：
所述线圈段配置于所述线圈单元的底部。
6.如权利要求1～5中任一项所述的电感耦合等离子体激发用天线，其特征在于：
还包括配置在所述导电性板的周围且具有至少一个其他板端子的其他导电性板，
所述多个线圈单元连接所述导电性板与所述其他导电性板。
7.如权利要求1～5中任一项所述的电感耦合等离子体激发用天线，其特征在于：
所述多个线圈单元包括：
第一线圈单元，其具有在水平方向延伸或者相对于水平方向倾斜地延伸的第一线圈段和第一线圈端子；和
第二线圈单元，其具有在水平方向延伸或者相对于水平方向倾斜地延伸的第二线圈段和第二线圈端子。
8.如权利要求7所述的电感耦合等离子体激发用天线，其特征在于：
所述导电性板具有从所述导电性板的外周缘部延伸至所述中央开口部的隙缝。
9.如权利要求8所述的电感耦合等离子体激发用天线，其特征在于：
所述隙缝在俯视时形成于所述第一线圈端子与所述第二线圈端子之间。
10.如权利要求8或9所述的电感耦合等离子体激发用天线，其特征在于：
所述隙缝在俯视时相对于所述第一线圈端子和所述第二线圈端子形成于所述板端子的相反侧。
11.如权利要求8或9所述的电感耦合等离子体激发用天线，其特征在于：
所述隙缝在俯视时形成于所述板端子的附近。
12.如权利要求8或9所述的电感耦合等离子体激发用天线，其特征在于：
所述隙缝在俯视时形成于所述板端子与所述第一线圈端子之间。
13.如权利要求1～3中任一项所述的电感耦合等离子体激发用天线，其特征在于：
所述多个线圈单元具有与多个线圈单元分别对应的多个线圈端子，各线圈端子与地电位或RF电位直接或间接地连接。
14.如权利要求13所述的电感耦合等离子体激发用天线，其特征在于：
所述多个线圈端子以所述中央开口部为中心在周向上等间隔地配置。
15.一种电感耦合等离子体激发用天线组件，其特征在于，包括：
主天线，其具有与RF电位连接的供电端子；和
副天线，其配置在所述主天线的内侧或外侧，
所述副天线包括：
多个线圈单元；和
导电性板，其与所述多个线圈单元连接，具有中央开口部和至少一个板端子。
16.如权利要15所述的电感耦合等离子体激发用天线组件，其特征在于：
所述多个线圈单元包括：
第一线圈单元，其具有在水平方向延伸或者相对于水平方向倾斜地延伸的第一线圈段和第一线圈端子；和
第二线圈单元，其具有在水平方向延伸或者相对于水平方向倾斜地延伸的第二线圈段和第二线圈端子。
17.如权利要16所述的电感耦合等离子体激发用天线组件，其特征在于：
所述第一线圈段配置于所述第一线圈单元的底部，
所述第二线圈段配置于所述第二线圈单元的底部。
18.如权利要15～17中任一项所述的电感耦合等离子体激发用天线组件，其特征在于：
所述导电性板具有从所述导电性板的外周缘部延伸至所述中央开口部的隙缝。
19.如权利要15～18中任一项所述的电感耦合等离子体激发用天线组件，其特征在于：
所述多个线圈单元的每一个具有与接地电位连接的其他线圈端子，
所述至少一个板端子与接地电位连接。
20.如权利要15～18中任一项所述的电感耦合等离子体激发用天线组件，其特征在于：
所述多个线圈单元的每一个具有与所述板端子直接或间接地连接的其他线圈端子。
21.一种等离子体处理装置，其特征在于，包括：
等离子体处理腔室；
安装在所述等离子体处理腔室中的中空部件；和
天线，其以包围所述中空部件的方式配置于所述等离子体处理腔室上或该等离子体处理腔室的上方，
所述天线包括：
多个线圈单元；和
导电性板，其与所述多个线圈单元连接，具有中央开口部和至少一个板端子。
22.如权利要21所述的等离子体处理装置，其特征在于：
还包括配置于所述天线的上方的导体板。
23.如权利要21或22所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述中空部件的一部分或全部由绝缘材料制作。
24.如权利要21至23中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：
包括配置于所述天线与所述中空部件之间的导电性中空部件。
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