CN117397369A - 等离子体产生装置、等离子体处理装置以及无缝辊模具用等离子体蚀刻装置 - Google Patents
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Abstract
为了能够在容量更大的容器内产生密度更高的等离子体，本公开所涉及的等离子体产生装置具备：高频电路(20)，其具有感性负载以及向该感性负载供给高频电力的高频电源(22)；以及反应容器，其构成为能够减压，通过对感性负载施加高频电力来在该反应容器中产生等离子体。感性负载由螺旋状的天线线圈(21)构成，天线线圈(21)以包围反应容器的周围的方式配置，天线线圈被分割为至少两个以上的天线线圈。高频电路(20)具有多个路径(23)，分割所得的至少两个以上的天线线圈(21)分别设置于多个路径(23)。
Description
技术领域
本发明涉及一种等离子体产生装置、等离子体处理装置以及无缝辊模具用等离子体蚀刻装置。
背景技术
在基板的薄膜形成处理、离子注入处理、干式蚀刻处理等各种处理中使用等离子体产生装置。通过使用作为具有感性的负载的天线线圈和高频电源的高频电路，并向天线线圈供给高频电力来产生电感耦合型等离子体(ICP(Inductively Coupled Plasma))。
例如，在专利文献1和专利文献2中公开了一种通过等离子体处理对细颗粒进行加工的等离子体产生装置。等离子体产生装置具备：反应容器(圆筒状的管)，其产生等离子体，且作为被加工对象物的细颗粒在该反应容器的内部流动；以及螺旋状的天线线圈，其是包围反应容器的周围的感性负载，该天线线圈构成高频电路。天线线圈通过以特定的波长模式进行谐振来感应出驻波，以在反应容器内产生感应电场。由此，在反应容器内产生基于电感耦合的等离子体。
在这样的对被加工对象物进行的等离子体处理中，在容量更大的容器内产生密度更高的等离子体能够提高基于通过等离子体处理对被加工对象物进行加工的加工速度，就这一点而言是优选的。
另外，在专利文献3中公开了一种滚筒模具用等离子体蚀刻装置，在具有曲面的滚筒状基材的蚀刻中沿与表面垂直的方向进行蚀刻，就这一点而言是优选的。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-131577号公报
专利文献2：日本特开2012-55840号公报
专利文献3：日本特开2012-158178号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在如上述专利文献1、专利文献2所记载的结构中，难以增大产生等离子体的容器的容量。
即，当想要增大容器的容量时，需要与此相应地增加作为感性负载的线圈的匝数，也就是说，需要使线圈长度变长。另一方面，由于满足特定的波长模式下的谐振条件的电容器等电气元件的选择范围窄，因此，使天线线圈无限地变长是不妥当的。
因此，本发明的目的在于提供一种能够在容量更大的容器内产生密度更高的等离子体的等离子体产生装置、等离子体处理装置以及无缝辊模具用等离子体蚀刻装置，以解决上述问题。
用于解决问题的方案
本发明的一个方式所涉及的等离子体产生装置具备：
高频电路，其具有感性负载以及向感性负载供给高频电力的高频电源；以及
反应容器，其构成为能够减压，通过对感性负载施加高频电力来在所述反应容器中产生等离子体，
其中，感性负载由螺旋状的天线线圈构成，所述天线线圈以包围反应容器的周围的方式配置，
天线线圈被分割为至少两个以上的天线线圈，
高频电路具有多个路径，分割所得的至少两个以上的天线线圈分别设置于所述多个路径。
根据如上述这样的方式的等离子体产生装置，通过对天线线圈进行分割，能够将各个天线线圈的线圈线长维持在规定的波长内，以选定使电感变小而满足谐振条件的电容器。因而，能够在容量更大的容器内产生密度更高的等离子体。
在上述方式的等离子体产生装置中，也可以是，反应容器是具有与天线线圈相同的轴的圆筒形状，该反应容器的内径比天线线圈的直径小，天线线圈配置于反应容器之外。
在上述方式的等离子体产生装置中，也可以是，反应容器具备多个气体导入部，该多个气体导入部从不同的位置向该反应容器导入反应气体。
在上述方式的等离子体产生装置中，也可以是，多个路径的各路径并联连接于高频电源，高频电路构成为高频电源对多个路径供给同一频带的高频电力。
在上述方式的等离子体产生装置中，也可以是，高频电路具备接地极，多个路径的与高频电源相反的一侧共同连接于该接地极。
在上述方式的等离子体产生装置中，也可以是，多个路径中的任一路径在相对于天线线圈而言与高频电源相反的一侧具有调整线圈。
在上述方式的等离子体产生装置中，也可以是，调整线圈是电感可变的线圈。
在上述方式的等离子体产生装置中，也可以是，多个路径分别在相对于调整线圈而言与天线线圈相反的一侧具有电容器，该电容器具有规定的阻抗。
在上述方式的等离子体产生装置中，也可以是，多个电容器中的至少一个电容器是阻抗可变的电容器。
在上述方式的等离子体产生装置中，也可以是，多个路径分别具有多个电容器，所述多个电容器并联配置在从天线线圈观察时与调整线圈相同的一侧，所述多个电容器具有规定的阻抗。
在上述方式的等离子体产生装置中，也可以是，多个电容器中的至少一个电容器是阻抗可变的电容器。
在上述方式的等离子体产生装置中，也可以是，天线线圈分别具有多于一匝的匝数。
上述方式的等离子体产生装置还可以具备控制装置，该控制装置具有处理器以及存储有用于执行规定的处理的软件的存储器，该控制装置控制高频电路，
高频电路具有：
阻抗可变的第一电容器，其设置于高频电源与多个路径之间；以及
阻抗可变的第二电容器，其设置于从高频电源与第一电容器之间分支出来的路径上，该路径的另一端连接于接地极，
在存储器中保存有用于调整第一电容器和第二电容器的电容的程序，
在存储器中还保存有参照数据表，该参照数据表包含高频电源的输出、以及与输出相对应的第一电容器和第二电容器的电容各自的初始值和目标值，
控制装置基于程序和参照数据表来调整第一电容器和第二电容器的电容。
在上述方式的等离子体产生装置中，也可以是，在存储器还存储有与调整第一电容器和第二电容器的电容时的变动程度有关的信息，
控制器还基于变动程度来调整第一电容器和第二电容器的电容。
本发明的另一方式是等离子体处理装置，具备：高频电路，其具有感性负载以及向该感性负载供给高频电力的高频电源；以及反应容器，其构成为能够减压，通过对感性负载施加高频电力来在该反应容器中产生等离子体，
感性负载由螺旋状的天线线圈构成，所述天线线圈以包围反应容器的周围的方式配置，
天线线圈被分割为至少两个以上的天线线圈，
反应容器具备用于收容被加工对象物的被加工对象收容部，
所述被加工对象收容部配置于被天线线圈包围的空间的内侧。
上述方式的等离子体处理装置中的反应容器还可以具备多个气体导入部，该多个气体导入部从不同的位置向反应容器导入反应气体。
本发明的另一方式是无缝辊模具用等离子体蚀刻装置，具备：高频电路，其具有感性负载以及向该感性负载供给高频电力的高频电源；以及反应容器，其构成为能够减压，通过对感性负载施加高频电力来在该反应容器中产生等离子体，
感性负载由螺旋状的天线线圈构成，所述天线线圈以包围反应容器的周围的方式配置，
天线线圈被分割为至少两个以上的天线线圈，
反应容器具备用于收容被加工对象物的被加工对象收容部，
该被加工对象收容部配置于被天线线圈包围的空间的内侧。
上述方式的无缝辊模具用等离子体蚀刻装置中的反应容器还可以具备多个气体导入部，该多个气体导入部从不同的位置向反应容器导入反应气体。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种能够在容量更大的容器内产生密度更高的等离子体的等离子体产生装置、等离子体处理装置以及无缝辊模具用等离子体蚀刻装置。
附图说明
图1是示出本公开所涉及的等离子体产生装置的概要的整体图。
图2是示出等离子体产生装置的反应容器的纵截面中的内部结构的立体图。
图3是作为参考例示出以往的等离子体产生装置中的高频电路的一例的图。
图4是示出本公开所涉及的等离子体产生装置的高频电路的一例的图。
图5是示出谐振时的线圈匝数与电容器的静电容量(Ct)之间的关系的曲线图。
图6是说明由短路负载时的输入阻抗的长度引起的变化的图。
图7是示出本公开的第二实施方式中的等离子体产生装置的高频电路的图。
图8是说明本公开的第三实施方式中的等离子体产生装置的控制装置和高频电路的调整方法的图。
图9是示出由等离子体产生装置的控制装置进行的可变电容器CT、CL的电容调整处理的一例的流程图。
图10是作为图7所示的等离子体产生装置的高频电路的变形例示出将天线线圈的分割数从4简化为2后的高频电路的图。
图11是作为图10所示的等离子体产生装置的高频电路的变形例示出在从天线线圈观察时在与调整线圈相同的一侧并联设置有具有规定的阻抗的电容器的高频电路的图。
图12的(a)是示出在图10所示的高频电路中在天线线圈L1、L2的电感相等、调整线圈Ls1、Ls2的电感相等且电流分配用电容器C1、C2的阻抗相等的情况下，分别在路径(23a、23b)中流动的高频电流I(L1)、I(L2)的随时间经过的变化的情形的曲线图，图12的(b)是示出仅改变了上述图12的(a)的条件中的电容器C2的阻抗的情况下的、高频电流I(L1)、I(L2)的随时间经过的变化的情形的曲线图。
图13的(a)是示出在图11所示的高频电路中在天线线圈L1、L2的电感相等、调整线圈Ls1、Ls2的电感相等、电流分配用电容器C1、C2的阻抗相等且第二电流分配用电容器C3、C4的阻抗相等的情况下，分别在路径(23a、23b)中流动的高频电流I(L1)、I(L2)的随时间经过的变化的情形的曲线图，图13的(b)是示出仅改变了上述图13的(a)的条件中的电容器C2的阻抗的情况下的、高频电流I(L1)、I(L2)的随时间经过的变化的情形的曲线图。
图14是作为参考例示出以往的等离子体产生装置中的高频电路的另一例(对被加工对象物连接了高频电源的例子)的图。
图15是示出本公开所涉及的等离子体产生装置的高频电路的另一例(对被加工对象物连接了高频电源的例子)的图。
具体实施方式
下面，基于在附图中示出的实施方式的一例来详细说明本公开的结构。
在图1等中，示出本公开所涉及的等离子体产生装置的一例。等离子体产生装置10例如是能够作为用于在对作为加工对象的模具进行蚀刻处理时产生等离子体的装置等来利用的装置。作为一例，作为滚筒干式蚀刻(RDE)装置的等离子体产生装置10构成为：能够通过使作为感性负载的天线线圈21产生的磁场/感应电场来将经过气体导入管36导入到放电管37的内部的气体(例如，SF6、O2)等离子体化，并使用电离得到的离子(氟离子)在模具100的表面形成细微的凹凸(参照图1、图2等)。
关于作为被加工对象物的模具100的种类、结构等并无特别限定，包括无缝辊模具(无缝圆筒版)那样的模具。虽然省略详细的说明，但是无缝辊模具是如适合高分辨率卷对卷反向胶印(roll to roll reverse offset printing)、高精密卷对卷压印等那样在整个周面上无缝地形成有图案的版。在进行这样的无缝辊模具的表面处理(进行等离子体处理)时使用的等离子体产生装置能够被用作等离子体处理装置或无缝辊模具用等离子体蚀刻装置。
[第一实施方式]
下面，说明作为这样的装置的一例的本实施方式的等离子体产生装置10。本实施方式的等离子体产生装置10构成为具备高频电路20、反应容器30、控制装置40等的装置(参照图4等)。高频电路20包括天线线圈21、高频电源22、路径23、接地极24等。另外，高频电路20也可以包括调整线圈Ls、可变电容器CT、可变电容器CL等。
本公开中的高频电路20包括：天线线圈，其是用于产生等离子体的感性负载；以及高频电源22，其向天线线圈供给高频电力。另外，本公开中的高频电路20包括：第一可变电容器CT，其设置于天线线圈与高频电源之间的路径23；以及第二可变电容器CL，其设置于从可变电容器CT与高频电源之间的路径23分支出来的路径23，该路径23的另一端连接于接地极24。
在高频电路20中，分支出相对于可变电容器CT而言与高频电源22相反的一侧的路径23，在第一路径23a设置有第一天线线圈21a，在第二路径23b设置有第二天线线圈21b。天线线圈21a、21b的另一端连接于接地极24。并且，高频电源22连接于接地极24。
天线线圈21是根据从高频电源22供给的高频电力来产生磁场/感应电场以使气体等离子体化的线圈。天线线圈21由螺旋状的线圈构成，该线圈以包围该反应容器30内的空间的方式配置，以使收容于反应容器30的模具100的周围的气体等离子体化(参照图4)。天线线圈21的线圈匝数是一匝或多于一匝的数量。
高频电源22是向天线线圈21供给(施加)高频电力的电源。
路径23以将天线线圈21、高频电源22等电连接来构成电路的方式设置。
接地极24以使高频电路20的一部分接地的方式设置于路径23的规定的部位。
可变电容器CT是设置于高频电源22与天线线圈21之间的、阻抗可变的电容器。可变电容器CL设置于在路径23的中途从高频电源22与可变电容器CT之间分支出来的路径上。可变电容器CL的另一端侧(同与高频电源22等连接的端部相反的一侧)连接于接地极24(24c)(参照图4)。
反应容器30是构成为能够减压的容器。在反应容器的内部设置有用于收容模具100的模具收容部31、以及形成于该模具收容部31的周围的气体流通路径32(参照图2)。本实施方式的反应容器30是以轴A为中心的圆筒形状(参照图1、图2)，以其内径比天线线圈21的直径小的方式设置。即，天线线圈21配置于反应容器30的外侧。通过设为这样的结构，不使天线线圈21被直接暴露于等离子体，因此，能够抑制产生等离子体时的残渣附着于天线线圈而使所生成的等离子体密度变得不均匀。
另外，优选的是，本实施方式的天线线圈21以螺旋的中心与轴A重合的方式配置在反应容器30的外侧。即，优选的是，以天线线圈21的轴与反应容器30的轴A为同一轴的方式配置。通过设为这样的结构，能够在反应容器内在圆周方向和轴向中的任意方向上都产生密度均匀的等离子体。
并且，在本实施方式中，圆筒形状的模具收容部(被加工对象收容部)31配置于被天线线圈21包围的空间的内侧。通过设为这样的结构，即使在以面积大的模具(被加工对象物)为对象的情况下也能够对其整面均匀地进行等离子体处理，就这一点而言是优选的，另外，在模具100为圆筒形状的情况下，能够遍及模具的全长地同时且均匀地对其整周进行等离子体处理，因此是特别优选的。
除此以外，优选使模具收容部(被加工对象收容部)31的中心的轴与反应容器30的轴A一致。通过设为这样的结构，模具100的周边的气体流通路径的容积在圆周方向上为均等的，能够生成均匀的等离子体，因此，能够对模具100的整面均等地进行等离子体处理。
气体导入部35是向放电管37的内部导入反应气体(例如，SF6、O2)的部分，例如由设置于反应容器30的周壁30p的气体导入孔34等构成(参照图2)。在气体导入部35连接有气体导入管36(参照图1)。气体导入部35也可以设置多个。本实施方式的反应容器30具备四个气体导入部35(参照图1等)。反应气体成为等离子体而被消耗，因此，当假设气体导入部35只有一处时，在离气体导入部35近的位置和远的位置处反应气体的供给量很可能产生差异。关于这一点，通过如本实施方式那样设置从不同的位置向反应容器30导入反应气体的多个气体导入部35，能够在反应容器30内生成密度更均匀的等离子体。在像这样设置多个气体导入部35的情况下，更优选的是，在反应容器30的轴A方向上分离的位置处设置多个气体导入部35，进一步优选的是，以使反应气体至少从相向的两个方向朝向放电管37流动的方式配置气体导入部35。此外，即使设为在气体导入部35的附近反应气体沿反应容器的径向流动，由于之后气体从相向的两个方向沿反应容器的轴向朝向放电管37流动，也能够生成更均匀的等离子体。在本实施方式中，沿在反应容器30的轴A方向上分离的位置将气体导入部35配置于比模具收容部31的两端靠外侧的位置，来生成更均匀的等离子体(参照图2等)。
另外，如本实施方式那样，在反应容器30的内侧具有模具收容部(被加工对象收容部)31的情况下，通过设置从不同的位置向反应容器30导入反应气体的多个气体导入部35，能够在反应容器30内生成密度更均匀的等离子体，并能够对作为被加工对象物的模具100实现均匀的等离子体处理。在像这样设置多个气体导入部35的情况下，更优选的是，在反应容器30的轴A方向上分离的位置处设置有多个气体导入部35，进一步优选的是，以使反应气体至少从相向的两个方向朝向放电管37流动的方式配置气体导入部35。除此以外，当在反应容器30的轴A方向上将多个气体导入部35配置于比模具收容部(被加工对象收容部)31的两端部靠外侧的位置时，向模具100的周围供给的反应气体的供给量变得更均等，能够实现均匀的等离子体处理。
在本实施方式中，当与能够使反应容器30减压的真空泵连接的排气管(未图示)处于从所述的多个气体导入部35均等地离开的位置时，等离子体处理后的反应物难以滞留在反应容器30内，因此是更优选的。
<天线线圈>
以往，例如在用于在圆筒状的版材的表面生成亚微米等级的细微图案来制造印刷用的圆筒版的蚀刻工艺的场景中，存在对比过去的等离子体处理(细颗粒的等离子体加工、半导体晶圆的蚀刻工艺)中的被加工对象物大的加工对象物进行加工的需求，为了实现这一需求，需要在容量更大的容器中产生密度更高的等离子体。如果列举具体例，则是想要对于宽幅滚筒的模具应用等离子体密度大且蚀刻速率高的ICP(Inductively CoupledPlasma)方式的电感耦合型等离子体来实现深度蚀刻的情况等。
那么，如果设为想要在大容量的容器内产生等离子体，则与此相伴地，感性负载变大(也就是说，线圈的匝数变多)，因此天线线圈的线圈长度变长，线圈线长变长(参照图3)。但是，一般而言，为了在等离子体产生装置10中生成等离子体，需要满足下面的谐振条件来制作出谐振状态(参照数式1、图5)。
[数1]
对照数式1，若使天线线圈21的线圈长度变长则电感L会增大，难以采用满足数式1的静电容量C的电容器。也就是说，由于需要满足谐振条件，因此无法使线圈的匝数(线圈的长度)无限地变长。这样一来，从能够使用于谐振电路(LC电路)的电容器的电容的值来看，存在限制。具体地说，从能够实现的电容器的静电容量为10pF或高于10pF的程度来看，满足上述的电感L的大小存在限制。像这样，从谐振条件和能够使用的电容器的电容的值来看，电感L的大小、换言之天线线圈21的长度存在制约。另外，就天线线圈21的长度而言，由于线圈长度相对于高频电力的波长λ的阻抗性质而存在制约。对此，能够如下面那样进行说明。即，若将天线线圈21的线圈长度设为S、将高频电力的波长设为λ，则此时能够获得电感输入阻抗(参照图6的(A))：
[数2]
S<λ/4
相反地，此时(参照图6的(B))：
[数3]
S＝λ/4
或者此时(参照图6的(C))：
[数4]
S>λ/4
没有消耗电力，或者成为电容状态而没有维持ICP方式的状态。总之，在天线线圈的线圈长度S成为施加于该天线线圈的电力的频率的1/4波长(例如，如果在对被Teflon(注册商标)覆盖的铜管道施加了13.56MHz的电力的情况下则约为3.8m)以上的情况下，会发生在线圈中产生电位差为0V的部分而不产生等离子体的事件。另外，在增加天线线圈的匝数、或者使线圈线长变长了的情况下，天线线圈的电感L变大，满足谐振条件的电容变小，根据情况而成为以如市场上出售那样的(通常可使用的)电容器无法应对的小的值，偏离于现实的值。具体地说，例如在高频电力的频率如上所述为13.56MHz的情况下，波长λ＝22m，因此作为线圈线长度S的范围的0～λ/4即为0～5.5m。并且，优选将线圈长度设定在对0～λ/4值乘上缩短率而得到的0～3.8m的范围。在此，缩短率是由电波在大气中、真空中前进的速度与电波在被绝缘体等覆盖的导体内前进的速度之比表示的速度系数。
那么，在本实施方式的等离子体产生装置10中，作为天线线圈21，采用被分割为两个天线线圈的结构的天线线圈21a、21b，并将天线线圈21a、21b各自的线圈线长维持在高频电源的波长λ的1/4波长内，来使天线线圈整体的电感变小(参照图4)。通过像这样对天线线圈进行分割，能够使作为天线线圈整体的线圈长度变长并且也使各个线圈的电感L变小，从而能够选定满足谐振条件的电容器来生成等离子体。另外，也能够将向天线线圈供给(施加)的高频电力的频率维持在高频带。
因而，对于想要对宽幅滚筒的模具100应用等离子体密度大且蚀刻速率高的ICP(Inductively Coupled Plasma)方式的电感耦合型等离子体来实现深度蚀刻的请求，能够通过在容量更大的反应容器30内产生密度高的等离子体来应对。
分割所得的两个天线线圈21a、21b分别设置于不同的路径(在图4中用标记23a、23b表示)(参照图4)。这些多个路径23a、23b的各路径并联连接于高频电源22。从高频电源22经由路径23a、23b向分别设置于路径23a、23b的天线线圈21a、21b供给(施加)同一频带的高频电力(参照图4)。像这样，通过将多个天线线圈21并联连接于一个高频电源22，能够无视线圈彼此的干扰。
即，在使用多个线圈来产生等离子体的情况下，也能够设为使多个线圈分别连接于不同的高频电源(使用多个高频电源)的结构。然而，在将高频电源与线圈一对一地连接(使用多个高频电源)的情况下，根据感性负载的配置状态，有时在多个感应体负载产生的变动磁场、通过变动磁场产生的感应电场彼此相互干扰(感性负载的耦合系数大)而不从感性负载产生等离子体。特别地，当将多个线圈分别以包围反应容器的周围的方式配置时，相对而言密度大的螺旋状线圈内部的磁束对相邻的其它线圈的磁束带来影响。因此，由于由相邻的一个线圈产生的磁束对另一个线圈的磁束带来影响，有时线圈间的干扰程度变大(耦合系数K变大)而不从感性负载产生等离子体。此外，耦合系数K是表示一次绕组与二次绕组的耦合程度的无量纲数，当线圈彼此水平排列时，耦合系数K变低，当如本实施方式那样垂直排列时，耦合系数K变高。另外，距离越远则磁通密度越低，因此耦合系数K也越低。耦合系数K的最大为1。当将线圈垂直排列且距离近时，磁束的干扰变大，因此耦合系数K的值升高。像这样，在相邻的线圈之间的干扰程度大的情况下，例如虽然能够考虑进行使向一个天线线圈供给的高频电流变动的处理，但是大多情况下难以使如13.56MHz这样的高频带的高频电流变动来抑制相邻的线圈间的磁束的影响。另外，在使向一个天线线圈供给的高频电流变动了的情况下，在线圈间产生的变动磁场、感应电场的干扰使在高频电路中导通的高频电流变动，其结果，有时导致另一个高频电源装置劣化。鉴于这一点，根据将多个天线线圈21并联连接于一个高频电源22的本实施方式的等离子体产生装置10，能够无视线圈彼此的干扰。
天线线圈21a的一端在接地极24a处接地，天线线圈21b的一端在接地极24b处接地(参照图4)。虽未特别图示，但是也可以设为使路径23a和路径23b在中途合流并通过单一的接地极接地的结构。
[第二实施方式]
说明等离子体产生装置10的第二实施方式(参照图7)
本实施方式的等离子体产生装置10具备被分割为四个的天线线圈21a～21d作为天线线圈21(参照图7)。天线线圈21a～21d的电感分别为L1、L2、L3、L4。另外，天线线圈21a与天线线圈21b之间的相互电感为M1，天线线圈21b与天线线圈21c之间的相互电感为M2，天线线圈21c与天线线圈21d之间的相互电感为M3(参照图7)。
这些天线线圈21a～21d分别设置于多个路径23a～23d且并联配置(参照图7)。高频电源22与上述实施方式同样地为一个，从该高频电源22向分别设置于路径23a～23d的天线线圈21a～21d供给(施加)同一频带的高频电力。
也可以在这些多个路径23a～23d的至少任一路径中的、在从天线线圈21a～21d观察时与高频电源22相反的位置设置有调整线圈Ls。在本实施方式的等离子体产生装置10中，在路径23a～23d分别设置有电感可变的调整线圈Ls1、Ls2、Ls3、Ls4(参照图7)。如上所述，根据要产生的等离子体的容量来决定天线线圈21的线圈匝数，但是若使线圈匝数过度增多则满足谐振条件的静电容量(电容)C变小，根据情况，以如市场上出售那样的通常可使用的电容器不再能应对，因此线圈的匝数(长度)存在制约(参照数式1)。在此，基于上述的线圈匝数(长度)的条件来决定天线线圈21a～21d的长度，并且决定各个天线线圈的电感L1～L4的范围。然而，通过将天线线圈21设置为多个，与将天线线圈设为一个的情况相比较，各天线线圈21a～21d的长度相对地变短，由此电感有时变小。其结果，在仅使可变电容器CT的电容变动的情况下，有时难以调整高频电路调整以使得满足规定的谐振条件。就这一点而言，根据具备调整线圈Ls1、Ls2、Ls3、Ls4的等离子体产生装置10，通过利用这些调整线圈Ls进行调整以使高频电路20中的合成电感变动，能够利用通常可使用的电容器进行应对(也就是说，产生所期望的等离子体)。另外，这些调整线圈Ls1、Ls2、Ls3、Ls4能够调整在多个路径23a～23d的个路径中流动的高频电流的量(分配量)，可谓也作为分配器发挥功能。
另外，在等离子体产生装置10的多个路径23a～23d分别设置有具有规定的阻抗的电流分配用电容器C1、C2、C3、C4(参照图7)。在本实施方式中，将这些电流分配用电容器C1、C2、C3、C4配置于在从上述的调整线圈Ls1、Ls2、Ls3、Ls4观察时与天线线圈21a、21b、21c、21d相反的一侧(参照图7)。即使在尽管将市场出售或制作出的电感可变线圈用作上述的调整线圈Ls1、Ls2、Ls3、Ls4但却无法调整为适当范围内的情况下，也能够通过利用这些电流分配用电容器C1、C2、C3、C4改变分别在多个路径23a～23d中流动的高频电流的量(分配量)来进行调整。像这样，可谓作为分配器发挥功能的这些电流分配用电容器C1、C2、C3、C4中的至少任一方可以是阻抗可变的可变电容器。
本实施方式的等离子体产生装置10还具备可变电容器CT、可变电容器CL、共用阻抗Z(参照图7)。可变电容器CT是设置于高频电源22与多个路径23a、23b、23c、23d(上设置的各天线线圈21a、21b、21c、21d)之间的位置的阻抗可变的电容器。可变电容器CL是设置于在路径23的中途从高频电源22与可变电容器CT之间分支出来的路径上的阻抗可变的电容器。可变电容器CL的另一端侧(同与高频电源22等连接的端部相反的一侧)连接于接地极24(24c)(参照图7)。
共用阻抗Z存在于电流分配用电容器C1、C2、C3、C4与接地极24之间。在本实施方式的等离子体产生装置10中，该共用阻抗Z设置于路径23a～23d合流而成的单一的路径的中途(参照图7)。
[第三实施方式]
在上述的第一实施方式、第二实施方式的等离子体产生装置10中，使用控制装置来进行规定的控制也是优选的。下面，将具备控制装置的等离子体产生装置10作为第三实施方式进行说明(参照图8等)。
本实施方式的等离子体产生装置10具备由处理器(计算机)41、存储器42、构成的控制装置40(参照图8)。在存储器42存储保存有用于执行规定的处理的程序以及参照数据表DT(软件)。
控制装置40是通过由处理器41执行程序来调整可变电容器CT、可变电容器CL的电容的运算装置。处理器41基于该程序使致动器50工作，以调整可变电容器CT、可变电容器CL的电容。此外，可以针对可变电容器CT、CL设置共同的致动器50。也可以针对每个可变电容器进行设置。
在参照数据表DT中记述有在对规定的过程进行处理时由处理器41参照的数据。本实施方式中的参照数据表DT包含高频电源22的输出、与该输出对应的可变电容器CT、CL的电容各自的初始值和目标值、与调整可变电容器CT、CL的电容时的变动程度有关的信息(参照图8)。与变动程度有关的信息例如包含基于针对指令的响应性、过渡特性等而获得的、与调整电容时数值从初始值向目标值的上升方式(变动程度)有关的信息。
例示由控制装置40进行的可变电容器CT、CL的电容调整处理进行说明(参照图9)。
在调整处理开始后，控制装置40受理处理条件的输入(步骤SP1)。就处理条件而言，例如有使用气体的种类、高频电源22的电力值、可变电容器CT、CL的电容初始值(初始的百分比)及变动类型(Type)、稳定状态下的压力、稳定状态下的等离子体产生时间等各种条件(参照图8)。
上述的“变动类型”是将调整可变电容器CT、CL的电容时的处理过程图案化并进行分类所得到的，根据处理条件来设定并进行关联。控制装置能够参照与该时间点的处理条件相关联的“变动类型”来输出指示信号，以进行最优的处理过程(参照图8)。
受理了处理条件的输入的控制装置40基于上述处理条件中的“电容初始值”来设定高频电路20的可变电容器CT、CL的电容(步骤SP2)。
接下来，控制装置40根据上述处理条件中的“变动类型”来变更可变电容器CT、CL的电容(步骤SP3)。
此后，控制装置40确认等离子体产生状况(换言之，表示是否与规定的条件匹配的状况)是否合适(步骤SP4)。例如能够基于反射电力值以及/或者等离子体有没有发光来自动判定等离子体产生状况(匹配状况)是否合适。反射电力值例如能够通过SWR仪(省略图示)来测量，该SWR仪对通过向天线线圈21馈电的馈电线(路径23的一部分)的电流而产生的检测电路的电动势进行电力换算并进行显示。根据SWR仪，能够检测行波(入射波)：从高频电源22朝向天线线圈21的高频电力和伴随等离子体的产生而产生的反射波(反射波电力)这两方。此外，在本实施方式中说明为“自动判定”，但是也可以呈现反射电力值和/或等离子体发光的程度(照度、发射光谱分析)并由用户最终判断是否合适。
如果在步骤SP4中判断为等离子体产生状况合适(步骤SP4：“是”)，则结束一系列的调整处理。另一方面，如果判断为不合适(步骤SP4：“否”)，则回到步骤SP1重复上述的处理过程。
在本实施方式的等离子体产生装置10中，如上所述，由于具有参照数据表DT，即使在等离子体产生状况(匹配状况)大不相同的条件下也能够稳定地产生等离子体。
[第四实施方式]
说明等离子体产生装置10的第四实施方式(参照图11)
本实施方式的等离子体产生装置10具备将天线线圈21分割为两个天线线圈所得到的天线线圈21a、21b(参照图11)。天线线圈21a、21的电感分别为L1、L2。
这些天线线圈21a、21b分别设置于多个路径23a、23b且并联配置(参照图11)。高频电源22与其它实施方式同样地为一个，从该高频电源22向分别设置于路径23a、23b的天线线圈21a～21d供给(施加)同一频带的高频电力。
在本实施方式的多个路径23a、23b的各路径且从天线线圈21a、21b观察时与高频电源22相反的位置设置有调整线圈Ls1、Ls2。另外，在多个路径23a、23b的各路径且从上述的调整线圈Ls1、Ls2观察时与天线线圈21a、21b相反的一侧设置有电流分配用电容器C1、C2。在此，调整线圈Ls1、Ls2既可以是具有规定的电感的线圈，也可以是电感可变的线圈。另外，电流分配用电容器C1、C2也是，既可以是具有规定的阻抗的电容器，也可以是阻抗可变的电容器。
并且，在本实施方式的多个路径23a、23b的各路径且从天线线圈21a、21b观察时与调整线圈Ls1、Ls2及电流分配用电容器C1、C2相同的一侧并联配置有具有规定的阻抗的第二电流分配用电容器C5、C6。特别地，第二电流分配用电容器C5、C6优选为阻抗可变的电容器。在如上所述那样设置多个天线线圈21的情况下，有时需要调整分别在多个路径23a、23b中流动的高频电流的量(分配量)。通过设置第二电流分配用电容器C5、C6，与仅设置调整线圈Ls1、Ls2及电流分配用电容器C1、C2的情况相比，能够使在多个路径23a、23b中流动的高频电流的量的调整响应性提高，是优选的。
作为图7所示的等离子体产生装置10的高频电路20的变形例，在图10中示出将天线线圈21的分割数从4简化为2后的电路图。在图12的(a)中示出在图10所示的高频电路20中，在天线线圈L1、L2的电感相等、调整线圈Ls1、Ls2的电感相等且电流分配用电容器C1、C2的阻抗相等的情况下，分别在路径23a、23b中流动的高频电流I(L1)、I(L2)的随时间经过的变化的情形。另外，在图12的(b)中示出仅改变了上述条件中的电容器C2的阻抗的情况下的、高频电流I(L1)、I(L2)的随时间经过的变化的情形。
另一方面，在图13的(a)中示出在设置有第二电流分配用电容器C5、C6的图11的结构中，在天线线圈L1、L2的电感相等、调整线圈Ls1、Ls2的电感相等、电流分配用电容器C1、C2的阻抗相等且第二电流分配用电容器C3、C4的阻抗相等的情况下，分别在路径23a、23b中流动的高频电流I(L1)、I(L2)的随时间经过的变化的情形。另外，在图13的(b)中示出仅改变了上述条件中的电容器C2的阻抗的情况下的、高频电流I(L1)、I(L2)的随时间经过的变化的情形。
据此可知，通过将第二电流分配用电容器C5、C6与天线线圈21a、21b的后部的调整线圈Ls1、Ls2、电流分配用电容器C1、C2并联配置，能够使调整响应性提高。顺带一提，作为如上所述并联配置的多个电容器C5、C6中的至少一方，也可以使用阻抗可变的电容器。
[第五实施方式]
说明等离子体产生装置10的用作等离子体处理装置的情况下的一例即第五实施方式(参照图15)。
在图15中示出利用了图4所示的等离子体产生装置10的等离子体处理装置。在图15的等离子体处理装置中，在天线线圈21连接有用于产生等离子体的高频(例如13.56MHz)电路20。并且，在收容于未图示的反应容器中的被加工对象物即滚筒的模具100除接地极24(24e)以外还连接有用于吸引等离子体中的离子的偏压用高频(例如比等离子体产生用频率低的频率)电路25。通过对模具100连接高频电路25，能够调整模具100表面的电位，能够调整由天线线圈(21a、21b)产生的等离子体的加速电位。根据该结构能，够调整利用等离子体处理装置对被加工对象物进行处理的表面处理速度、加工形状。另外，作为偏压用电路，也可以连接直流电路。
图14是现有技术中的利用了未将天线线圈进行分割的等离子体产生装置(图3)的等离子体处理装置，与图15同样地，在收容于未图示的反应容器中的被加工对象物即滚筒状基材的模具100连接有接地极24及高频电源25。
在该情况下也是，在如前述那样利用了未将天线线圈进行分割的装置(图3)的等离子体处理装置(图14)中，电感L增大，难以采用满足数式1的静电容量C的电容器。因此，对于作为能够处理的被加工对象物的模具100的大小产生限制，难以对面积大的模具100进行加工。
此外，上述的实施方式是本公开所优选的实施的一例，但是不限于此，在不脱离本公开的主旨的范围内能够实施各种变形。例如，在上述的实施方式中例示出将天线线圈进行了2分割的结构，进行了4分割的结构，但是如果基于同样的考虑方法，天线线圈21只要被分割为至少两个以上的天线线圈，分割数就是恰当的，这是不言而喻的。
上述的实施方式的一部分或全部能够也如下面的附记那样记载。然而，本发明不限于下面的附记。
[附记1]
一种等离子体产生装置，具备：
高频电路，其具有感性负载以及向感性负载供给高频电力的高频电源；以及
反应容器，其构成为能够减压，通过对所述感性负载施加高频电力来在所述反应容器中产生等离子体，
其中，所述感性负载由螺旋状的天线线圈构成，所述天线线圈以包围所述反应容器的周围的方式配置，
所述天线线圈被分割为至少两个以上的天线线圈，
所述高频电路具有多个路径，分割所得的至少两个以上的所述天线线圈分别设置于所述多个路径。
[附记2]
根据附记1所述的等离子体产生装置，其特征在于，
所述反应容器是具有与所述天线线圈相同的轴的圆筒形状，该反应容器的内径比所述天线线圈的直径小，所述天线线圈配置于所述反应容器之外。
[附记3]
根据附记1或2所述的等离子体产生装置，其中，
所述反应容器具备多个气体导入部，所述多个气体导入部从不同的位置向该反应容器导入反应气体。
[附记4]
根据附记1或2所述的等离子体产生装置，其中，
所述多个路径的各路径并联连接于所述高频电源，
所述高频电路构成为所述高频电源对所述多个路径供给同一频带的高频电力。
[附记5]
根据附记1或2所述的等离子体产生装置，其中，
所述高频电路具备接地极，所述多个路径的与所述高频电源相反的一侧共同连接于所述接地极。
[附记6]
根据附记1～3中的任一项所述的等离子体产生装置，其中，
所述多个路径中的任一路径在相对于所述天线线圈而言与所述高频电源相反的一侧具有调整线圈。
[附记7]
根据附记6所述的等离子体产生装置，其中，
所述调整线圈是电感可变的线圈。
[附记8]
根据附记6或7所述的等离子体产生装置，其中，
所述多个路径分别在相对于所述调整线圈而言与所述天线线圈相反的一侧具有电容器，所述电容器具有规定的阻抗。
[附记9]
根据附记8所述的等离子体产生装置，其中，
多个所述电容器中的至少一个电容器是阻抗可变的电容器。
[附记10]
根据附记7所述的等离子体产生装置，其中，
所述多个路径分别具有多个电容器，所述多个电容器并联配置在从所述天线线圈观察时与所述调整线圈相同的一侧，所述多个电容器具有规定的阻抗。
[附记11]
根据附记10所述的等离子体产生装置，其中，
所述多个电容器中的至少一个电容器是阻抗可变的电容器。
[附记12]
根据附记1～11中的任一项所述的等离子体产生装置，其中，
所述天线线圈分别具有多于一匝的匝数。
[附记13]
根据附记1～8中的任一项所述的等离子体产生装置，其中，
还具备控制装置，所述控制装置具有处理器以及存储有用于执行规定的处理的软件的存储器，所述控制装置控制所述高频电路，
所述高频电路具有：
阻抗可变的第一电容器，其设置于所述高频电源与所述多个路径之间；以及
阻抗可变的第二电容器，其设置于从所述高频电源与所述第一电容器之间分支出来的路径上，该路径的另一端连接于接地极，
在所述存储器中保存有用于调整所述第一电容器和所述第二电容器的电容的程序，
在所述存储器中还保存有参照数据表，所述参照数据表包含所述高频电源的输出、以及与所述输出相对应的所述第一电容器和第二电容器的电容各自的初始值和目标值，
所述控制装置基于所述程序和所述参照数据表来调整所述第一电容器和第二电容器的电容。
[附记14]
根据附记13所述的等离子体产生装置，其中，
在所述存储器还存储有与调整所述第一电容器和第二电容器的电容时的变动程度有关的信息，
所述控制器还基于所述变动程度来调整所述第一电容器和第二电容器的电容。
[附记15]
一种等离子体处理装置，具备：高频电路，其具有感性负载以及向该感性负载供给高频电力的高频电源；以及反应容器，其构成为能够减压，通过对所述感性负载施加高频电力来在所述反应容器中产生等离子体，
所述感性负载由螺旋状的天线线圈构成，所述天线线圈以包围所述反应容器的周围的方式配置，
所述天线线圈被分割为至少两个以上的天线线圈，
所述反应容器具备用于收容被加工对象物的被加工对象收容部，
所述被加工对象收容部配置于被所述天线线圈包围的空间的内侧。
[附记16]
根据附记15所述的等离子体处理装置，其中，
所述反应容器还具备多个气体导入部，所述多个气体导入部从不同的位置向所述反应容器导入反应气体。
[附记17]
一种无缝辊模具用等离子体蚀刻装置，具备：高频电路，其具有感性负载以及向该感性负载供给高频电力的高频电源；以及反应容器，其构成为能够减压，通过对所述感性负载施加高频电力来在所述反应容器中产生等离子体，
所述感性负载由螺旋状的天线线圈构成，所述天线线圈以包围所述反应容器的周围的方式配置，
所述天线线圈被分割为至少两个以上的天线线圈，
所述反应容器具备用于收容被加工对象物的被加工对象收容部，
所述被加工对象收容部配置于被所述天线线圈包围的空间的内侧。
[附记18]
根据附记17所述的无缝辊模具用等离子体蚀刻装置，其中，
所述反应容器还具备多个气体导入部，所述多个气体导入部从不同的位置向所述反应容器导入反应气体。
产业上的可利用性
本公开所涉及的等离子体装置优选应用于ICP方式的干式蚀刻等。
附图标记说明
10：等离子体产生装置(等离子体处理装置、无缝辊模具用等离子体蚀刻装置)；20：高频电路；21：天线线圈(感性负载)；22：高频电源；23：路径；24：接地极；25：高频电路；30：反应容器；31：模具收容部(被加工对象收容部)；32：气体流通路径；34：气体导入孔；35：气体导入部；36：气体导入管；37：放电管；40：控制装置；41：处理器；42：存储器；50：致动器；100：模具(被加工对象物)；A：反应容器和/或天线线圈的中心轴(轴)；C(C1～C4)：电流分配用电容器；CT：可变电容器(第一电容器)；CL：可变电容器(第二电容器)；DT：参照数据表；Ls(Ls1、Ls2、Ls3、Ls4)：调整线圈。
Claims (18)
1.一种等离子体产生装置，具备：
高频电路，其具有感性负载以及向感性负载供给高频电力的高频电源；以及
反应容器，其构成为能够减压，通过对所述感性负载施加高频电力来在所述反应容器中产生等离子体，
其中，所述感性负载由螺旋状的天线线圈构成，所述天线线圈以包围所述反应容器的周围的方式配置，
所述天线线圈被分割为至少两个以上的天线线圈，
所述高频电路具有多个路径，分割所得的至少两个以上的所述天线线圈分别设置于所述多个路径。
2.根据权利要求1所述的等离子体产生装置，其特征在于，
所述反应容器是具有与所述天线线圈相同的轴的圆筒形状，该反应容器的内径比所述天线线圈的直径小，所述天线线圈配置于所述反应容器之外。
3.根据权利要求1或2所述的等离子体产生装置，其中，
所述反应容器具备多个气体导入部，所述多个气体导入部从不同的位置向该反应容器导入反应气体。
4.根据权利要求1或2所述的等离子体产生装置，其中，
所述多个路径的各路径并联连接于所述高频电源，
所述高频电路构成为所述高频电源对所述多个路径供给同一频带的高频电力。
5.根据权利要求1或2所述的等离子体产生装置，其中，
所述高频电路具备接地极，所述多个路径的与所述高频电源相反的一侧共同连接于所述接地极。
6.根据权利要求1或2所述的等离子体产生装置，其中，
所述多个路径中的任一路径在相对于所述天线线圈而言与所述高频电源相反的一侧具有调整线圈。
7.根据权利要求6所述的等离子体产生装置，其中，
所述调整线圈是电感可变的线圈。
8.根据权利要求6所述的等离子体产生装置，其中，
所述多个路径分别在相对于所述调整线圈而言与所述天线线圈相反的一侧具有电容器，所述电容器具有规定的阻抗。
9.根据权利要求8所述的等离子体产生装置，其中，
多个所述电容器中的至少一个电容器是阻抗可变的电容器。
10.根据权利要求7所述的等离子体产生装置，其中，
所述多个路径分别具有多个电容器，所述多个电容器并联配置在从所述天线线圈观察时与所述调整线圈相同的一侧，所述多个电容器具有规定的阻抗。
11.根据权利要求10所述的等离子体产生装置，其中，
所述多个电容器中的至少一个电容器是阻抗可变的电容器。
12.根据权利要求1或2所述的等离子体产生装置，其中，
所述天线线圈分别具有多于一匝的匝数。
13.根据权利要求1或2所述的等离子体产生装置，其中，
还具备控制装置，所述控制装置具有处理器以及存储有用于执行规定的处理的软件的存储器，所述控制装置控制所述高频电路，
所述高频电路具有：
阻抗可变的第一电容器，其设置于所述高频电源与所述多个路径之间；以及
阻抗可变的第二电容器，其设置于从所述高频电源与所述第一电容器之间分支出来的路径上，该路径的另一端连接于接地极，
在所述存储器中保存有用于调整所述第一电容器和所述第二电容器的电容的程序，
在所述存储器中还保存有参照数据表，所述参照数据表包含所述高频电源的输出、以及与所述输出相对应的所述第一电容器和第二电容器的电容各自的初始值和目标值，
所述控制装置基于所述程序和所述参照数据表来调整所述第一电容器和第二电容器的电容。
14.根据权利要求13所述的等离子体产生装置，其中，
在所述存储器还存储有与调整所述第一电容器和第二电容器的电容时的变动程度有关的信息，
所述控制器还基于所述变动程度来调整所述第一电容器和第二电容器的电容。
15.一种等离子体处理装置，具备：高频电路，其具有感性负载以及向该感性负载供给高频电力的高频电源；以及反应容器，其构成为能够减压，通过对所述感性负载施加高频电力来在所述反应容器中产生等离子体，
所述感性负载由螺旋状的天线线圈构成，所述天线线圈以包围所述反应容器的周围的方式配置，
所述天线线圈被分割为至少两个以上的天线线圈，
所述反应容器具备用于收容被加工对象物的被加工对象收容部，
所述被加工对象收容部配置于被所述天线线圈包围的空间的内侧。
16.根据权利要求15所述的等离子体处理装置，其中，
所述反应容器还具备多个气体导入部，所述多个气体导入部从不同的位置向所述反应容器导入反应气体。
17.一种无缝辊模具用等离子体蚀刻装置，具备：高频电路，其具有感性负载以及向该感性负载供给高频电力的高频电源；以及反应容器，其构成为能够减压，通过对所述感性负载施加高频电力来在所述反应容器中产生等离子体，
所述感性负载由螺旋状的天线线圈构成，所述天线线圈以包围所述反应容器的周围的方式配置，
所述天线线圈被分割为至少两个以上的天线线圈，
所述反应容器具备用于收容被加工对象物的被加工对象收容部，
所述被加工对象收容部配置于被所述天线线圈包围的空间的内侧。
18.根据权利要求17所述的无缝辊模具用等离子体蚀刻装置，其中，
所述反应容器还具备多个气体导入部，所述多个气体导入部从不同的位置向所述反应容器导入反应气体。
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