TWI554160B - Plasma processing device and plasma processing method - Google Patents

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Description

電漿處理裝置及電漿處理方法
本發明係關於一種對被處理基板施以電漿處理之技術，尤其係關於一種感應耦合型電漿處理裝置以及電漿處理方法。
於半導體元件、FPD(Flat Panel Display)之製程中之蝕刻、沉積、氧化、濺鍍等處理中，為了對處理氣體以相對低溫進行良好的反應常利用電漿。以往於此種電漿處理中，多使用利用MHz區域高頻放電之電漿。高頻放電之電漿在更為具體性(裝置性)電漿生成法方面可大致分為電容耦合型電漿與感應耦合型電漿。
一般而言，感應耦合型電漿處理裝置，處理容器之壁部之至少一部份(例如天花板)係以介電體窗所構成，對設置於該介電體窗外之線圈狀RF天線供給高頻電力。處理容器係以可減壓之真空腔室所構成，於腔室內之中央部配置有被處理基板(例如半導體晶圓、玻璃基板等)，而對被設定在介電體窗與基板之間的處理空間導入處理氣體。藉由流經RF天線之RF電流，磁力線可貫通介電體窗並通過腔室內之處理空間的RF磁場會產生於RF天線周圍，受此RF磁場之時間性變化的影響，在處理空間內會於方位角方向產生感應電場。於是，因該感應電場而在方位角方向受到加速之電子會和處理氣體之分子、原子產生電離衝撞，生成甜甜圈狀之電漿。
藉由於腔室內設置大的處理空間，上述甜甜圈狀電漿可高效率朝四方(尤其是半徑方向)擴散，電漿於基板上之密度甚為均勻。但是，僅使用通常的RF天線，則於基板上所得之電漿密度之均勻性於絕大多數的電漿程序並不充分。即使是感應耦合型電漿處理裝置，提升基板上之電漿密度均勻性一事，會影響電漿程序之均勻性、再現性甚至是製造良率，故成為最重要課題之一，到目前為止有幾個與此相關之技術被提出。
於感應耦合型電漿處理裝置，作為在徑向上控制被處理基板上之電漿密度分布(尤其是均勻化)的代表性技術，已知有將RF天線分割為複數之線圈狀天線區段，而以阻抗調整電路來可變調整天線區段之阻抗，以控制從1個高頻電源對全部天線區段所分別分配之RF電力之分割比之方式(例如專利文獻1、2、3)。
此種阻抗調整電路大致上係由可變電容器所構成，以於複數之天線區段分別串聯之形態複數並聯於匹配器之輸出端子與接地電位端子之間。
於感應耦合型電漿處理裝置所使用之匹配器，一般係以使得從高頻電源來看為負荷側之阻抗追隨於電漿負荷之變動來進行可變控制之自動匹配裝置之方式所構成。此種自動匹配裝置，一旦於電漿處理中因為壓力變動等造成電漿負荷之阻抗改變，乃使得於匹配電路所包含之可變電抗元件(一般為可變電容器)之電抗成為可變而自動地調整負荷側阻抗以配合匹配點(通常為50Ω)。基於此自動匹配機能，自動匹配裝置係具備有：測定反射波功率之電路；以及控制器，係以使得負荷側阻抗之測定值能和匹配點(50Ω)成為一致之方式透過步進馬達來對各可變電抗元件之電抗進行可變控制。
先前技術文獻
專利文獻1　美國專利第6164241號
專利文獻2　美國專利第6288493號
專利文獻3　美國專利第7096819號
但是，上述般習知技術之RF天線分割方式，由於RF電流係分流至複數天線區段，故於高頻供電部會流過比流經各天線區段之電流來得額外大之分割前的RF電流。從而，於高頻供電部(尤其是匹配器)內會產生大的RF功率損耗，相對地供給於電漿負荷之RF功率會減少、電漿生成效率會降低，此為問題所在。
本發明係用以解決上述習知技術之問題，而提供一種感應耦合型電漿處理裝置以及電漿處理方法，可減少高頻供電部(尤其是匹配器)內之RF功率損耗、提升電漿生成效率。
再者，本發明係提供一種感應耦合型電漿處理裝置，可於謀求上述電漿生成效率之提升的同時，亦實現匹配器之簡化。
本發明之電漿處理裝置，係具備有：處理容器，係具有介電體窗；基板保持部，係於該處理容器內保持被處理基板；處理氣體供給部，係為了對該基板施以所希望之電漿處理而對該處理容器內供給所希望之處理氣體；複數天線，係為了於該處理容器內藉由感應耦合來生成處理氣體電漿而設置於該介電體窗之外；高頻供電部，係將頻率適合於該處理氣體高頻放電的高頻電力供給於該複數天線；一次線圈，係設置於該高頻供電部之終端；複數二次線圈，係可各別藉由電磁感應來和該一次線圈耦合，且各別電性連接於對應之該天線而形成封閉迴路之二次電路；以及電容器，係設置於所有的該二次電路。
本發明之電漿處理方法，係於電漿處理裝置中對基板施以所希望之電漿處理者；該電漿處理裝置係具備有：處理容器，係具有介電體窗；基板保持部，係於該處理容器內保持被處理基板；處理氣體供給部，係為了對該基板施以所希望之電漿處理而對該處理容器內供給所希望之處理氣體；複數天線，係為了於該處理容器內藉由感應耦合來生成處理氣體電漿而設置於該介電體窗之外；以及高頻供電部，係將頻率適合於該處理氣體高頻放電的高頻電力供給於該複數天線；其中於該高頻供電部之終端設置一次線圈，並設置可各別藉由電磁感應來和該一次線圈耦合、且各別電性連接於對應之該天線而形成封閉迴路二次電路之複數二次線圈；進而於所有的該二次電路設置電容器，對該電容器之靜電電容進行選定或是可變控制，來控制該基板上之電漿密度分布。
本發明之電漿處理裝置或是電漿處理方法，於程序中從高頻供電部將高頻電力往天線來供給。此處，於高頻供電部之一次線圈係流經高頻一次電流，藉由此一次電流而在一次線圈周圍所產生之磁力線(磁束)來和各二次線圈互連，對應於該磁力線之時間性變化而於各二次線圈產生基於電磁感應之感應電動勢，在各二次電路內流經高頻二次電流(感應電流)。
如此般藉由在各二次電路內於各天線流經二次電流，利用從各天線經由介電體窗而放射至處理容器內之處理氣體的電磁能量以於和各天線對應之電漿生成空間區域生成感應耦合之電漿。如此般於處理容器內之電漿生成空間所生成之電漿朝四方擴散，從而電漿密度於基板保持部附近(亦即基板)甚為均勻。此處，將設置於所有二次電路之電容器之靜電電容選定在適度之值、或是進行可變控制，可對分別流經複數天線之二次電流的平衡進行調節，藉此可自由地控制基板上之電漿密度分布。
另一方面，於高頻供電部，複數天線經由其他二次線圈而和一次線圈產生電性耦合，藉此，表觀上一次線圈之負荷電阻變大、一次電流變小，而降低於高頻供電部之RF功率損耗。相對地供給於電漿負荷之RF功率會增加，可提升電漿生成效率。
依據本發明之電漿處理裝置或是電漿處理方法，藉由上述構成以及作用，可減少高頻供電部(尤其是匹配器)內之功率損耗來提升電漿生成效率，進而可實現匹配器之簡化。
以下，參照所附圖式來說明本發明之較佳實施形態。
[裝置全體之構成以及作用]
圖1係顯示第1實施形態之感應耦合型電漿處理裝置之構成。此感應耦合型電漿處理裝置係以使用平面線圈形RF天線之電漿蝕刻裝置所構成，而具有例如鋁或是不鏽鋼等金屬製之圓筒型真空腔室(處理容器)10。腔室10係被安全接地。
首先，針對此感應耦合型電漿蝕刻裝置中與電漿生成無關係之各部構成來說明。
於腔室10內之下部中央，用以載置例如半導體晶圓W作為被處理基板之圓板狀晶座12係以兼作為高頻電極之基板保持台的形式被水平配置著。此晶座12係由例如鋁所構成，而被從腔室10之底部往垂直上方延伸之絕緣性筒狀保持部14所保持著。
在沿著絕緣性筒狀保持部14之外周從腔室10之底面往垂直上方延伸之導電性筒狀保持部16與腔室10的內壁之間形成有環狀排氣流路18，於此排氣流路18之上部或是入口裝設有環狀擋板20，且於底部設有排氣埠22。為了使得腔室10內之氣流相對於晶座12上之半導體晶圓W能於軸對象上均勻，將排氣埠22在圓周方向上以等間隔設置複數之構成為佳。
各排氣埠22係經由排氣管24而連接著排氣裝置26。排氣裝置26具有渦輪分子泵等真空泵，可將腔室10內之電漿處理空間減壓至所希望之真空度。於腔室10之側壁外裝設有用以對半導體晶圓W之搬出入口27進行開閉之閘閥28。
RF偏壓用高頻電源30係經由匹配器32以及供電棒34而電性連接於晶座12。此高頻電源30能以可變功率來輸出一定頻率(13.56MHz以下)之高頻RFL以適合於控制拉入半導體晶圓W之離子能量。匹配器32係收容有電抗可變之匹配電路，用以在高頻電源30側之阻抗與負荷(主要為晶座、電漿、腔室)側之阻抗之間取得匹配。該匹配電路中包含有自偏壓生成用之阻隔電容器。
於晶座12上面設有用以利用靜電吸附力來保持半導體晶圓W之靜電夾36，於靜電夾36之半徑方向外側設有將半導體晶圓W周圍做環狀包圍之聚焦環38。靜電夾36係將由導電膜所構成之電極36a挾持於一對絕緣膜36b,36c間，高壓直流電源40係經由開關42以及被覆線43來電性連接於電極36a。利用直流電源40所施加之高壓直流電壓，可以靜電力將半導體晶圓W吸附保持於靜電夾36上。
於晶座12內部設有例如朝圓周方向延伸之環狀冷媒室或是冷媒流路44。此冷媒流路44係藉由冷凝器單元(未圖示)而經由配管46,48被循環供給既定溫度之冷媒例如冷卻水cw。可藉由冷媒之溫度來控制靜電夾36上之半導體晶圓W之處理中溫度。與此關聯，來自熱傳導氣體供給部(未圖示)之熱傳導氣體例如He氣體係經由氣體供給管50而被供給至靜電夾36上面與半導體晶圓W內面之間。此外，為了進行半導體晶圓W之負載/卸載亦設有將晶座12朝垂直方向上貫通而可上下移動之升降銷及其升降機構(未圖示)等。
其次，說明此感應耦合型電漿蝕刻裝置中有關電漿生成之各部構成。
腔室10之天花板或是頂板係和晶座12隔著相對大的距離間隔而設置，此頂板係氣密裝設著例如石英板所構成之圓形介電體窗52。於此介電體窗52上一體設置有天線室56(以可遮斷來自外部之電磁干擾之方式收容有用以在腔室10內生成感應耦合電漿之複數或是一群天線54)。
此實施形態之天線群54係由平行於介電體窗52而在徑向保持間隔分別設置於內側以及外側之平面型內側天線58以及外側天線60所構成。此實施形態之內側天線58以及外側天線60具有圓環狀線圈形體而相互同軸配置，且相對於腔室10或是晶座12亦為同軸配置。
此外，於本發明中所謂的「同軸」乃具有軸對稱形狀之複數物體間處於個別中心軸線相互重疊之位置關係，以複數平面型天線之間而言不僅是分別之天線面於軸向相互偏位之情況也包含於同一面上一致之情況(同心狀之位置關係)。
內側天線58以及外側天線線圈60係相對於電漿生成用高頻供電部62經由可變電容器64,66以及變壓器部68而電性並聯著。可變電容器64,66之靜電電容較佳為基於主控制部84之控制下能利用電容可變部70,72而於一定範圍內進行任意可變。變壓器部68之構成以及作用將於後詳述。
電漿生成用高頻供電部62具有高頻電源74以及匹配器76。高頻電源74係以可變功率來輸出適合於高頻放電之電漿生成的一定頻率(13.56MHz以上)之高頻RFH。匹配器76係以具備有自動匹配機能之自動匹配裝置之方式所構成，收容有用以在高頻電源74側之阻抗與負荷(主要為RF天線群、電漿)側之阻抗之間取得匹配之電抗可變式匹配電路。
用以對腔室10內之處理空間供給處理氣體之處理氣體供給部係具有：環狀歧管或是緩衝部77，係在比介電體窗52低若干位置處設置於腔室10之側壁中(或是側壁外)；多數之側壁氣體噴出孔78，於圓周方向上以等間隔從緩衝部77面臨於電漿生成空間；氣體供給管82，從處理氣體供給源80延伸至緩衝部77。處理氣體供給源80包含有流量控制器以及開閉閥(未圖示)。
主控制部84係包含有例如微電腦，用以控制此電漿蝕刻裝置內之各部例如排氣裝置26、高頻電源30,74、匹配器32,76、靜電夾用開關42、電容可變部70,72、處理氣體供給源80、冷凝器單元(未圖示)、熱傳導氣體供給部(未圖示)等之個別動作以及裝置全體之動作(次序)。
於此感應耦合型電漿蝕刻裝置中，為了進行蝕刻，首先使得閘閥28成為開放狀態而將加工對象之半導體晶圓W搬入腔室10內，載置於靜電夾36上。然後，於關閉閘閥28後，從處理氣體供給源80經由氣體供給管82、緩衝部77以及側壁氣體噴出孔78來將蝕刻氣體(一般為混合氣體)以既定流量以及流量比導入腔室10內，藉由排氣裝置26使得腔室10內之壓力成為設定值。再者，啟動高頻電源74，以既定功率輸出電漿生成用高頻RFH，該RF功率經由匹配器76以及變壓器部68而供給於同軸天線群54(內側天線58/外側天線60)。此處，於同軸天線群54之內側天線58以及外側天線60係分別流通利用可變電容器64,66來做個別控制之二次電流I2A,I2B。
另一方面，啟動高頻電源30來以既定RF功率輸出拉引離子控制用高頻RFL，經由匹配器32以及下部供電棒34來對晶座12施加此高頻RFL。此外，從熱傳導氣體供給部對靜電夾36與半導體晶圓W之間的接觸界面供給熱傳導氣體(He氣體)，並啟動開關42而藉由靜電夾36之靜電吸附力以將熱傳導氣體限制在上述接觸界面內。
從側壁氣體噴出孔78所噴出之蝕刻氣體係均勻地擴散至介電體窗52下之處理空間。藉由流經同軸天線群54(內側天線58/外側天線60)之高頻二次電流I2A,I2B，磁力線貫通介電體窗52而通過腔室內電漿生成空間之高頻磁場會產生於各天線58,60周圍，受此高頻磁場之時間性變化的影響，於處理空間之方位角方向會產生高頻感應電場。然後，因此感應電場而在方位角方向上加速之電子會和蝕刻氣體之分子、原子產生電離衝撞，生成甜甜圈狀電漿。
此甜甜圈狀電漿之自由基、離子會在寬廣之處理空間朝四方擴散，自由基以等向方式降落、離子則被直流偏壓所牽引來供給至半導體晶圓W之上面(被處理面)。如此般，電漿之活性種會於半導體晶圓W之被處理面產生化學反應與物理反應，而將被加工膜蝕刻為所希望之圖案。
此處所說之「甜甜圈狀電漿」並非嚴格地限定為電漿不會在腔室10之徑向內側(中心部)產生電漿而僅於徑向外側產生電漿之環狀電漿，而是意指徑向外側之電漿的體積或是密度大過腔室10之徑向內側。此外，依據於處理氣體所使用之氣體種類、腔室10內之壓力值等條件的不同，有時也不會成為此處所說的「甜甜圈狀電漿」。
此感應耦合型電漿蝕刻裝置藉由以下詳述之構成，可一邊降低高頻供電部62(尤其是匹配器76)所產生之RF功率損耗、一邊對於分別流經於同軸天線群54之內側天線58以及外側線圈60之二次電流I2A,I2B來個別地任意、獨立控制，可於徑向上隨意地控制半導體晶圓W上之電漿密度分布。從而，電漿程序特性亦即蝕刻特性(蝕刻速率、選擇比、蝕刻形狀等)於徑向之均勻化亦可輕易進行。
[天線以及變壓器部之基本構成]
此實施形態之感應耦合型電漿處理裝置之主要特徵在於在同軸天線群54與變壓器部68之間形成複數之獨立封閉迴路的二次電路之構成上。
圖2係顯示此電漿處理裝置之同軸天線群54(內側天線58/外側天線60)、可變電容器64,66以及變壓器部68之機械性配置以及連接構成。
如圖示般，於天線室56內設置於介電體窗52上方之變壓器部68，一個一次線圈86與兩個二次線圈88,90係以在鉛直方向重疊之方式來同軸性地以水平姿勢配置著。
配置於最高位置之一次線圈86係由例如圓環狀單圈線圈所構成，其一端(RF入口端)86m係經由高頻供電部62之RF傳輸線85而電性連接於匹配器76之輸出端子，另一端(RF出口端)86n則經由RF回路線路或是地線87而電性連接於腔室10或是其他接地電位構件(未圖示)。
其中一者之二次線圈88係以和一次線圈86大致相同口徑之圓環狀單圈線圈所構成，係接近於一次線圈86而配置於其相鄰下部之高度位置。此二次線圈88之一對開放端88m,88n係經由在鉛直方向延伸之一對連接導體92m,92n而分別連接於內側天線58之一對開放端58m,58n。
另一者二次線圈90係以和一次線圈86大致相同口徑之圓環狀單圈線圈所構成，挾持著上述一者之二次線圈88而配置在和一次線圈86接近之高度位置。此二次線圈90之一對開放端90m,90n係經由朝鉛直方向延伸之一對連接導體94m,94n而分別連接於外側天線60之一對開放端60m,60n。
可變電容器64,66在圖2之構成例中係配置在二次線圈88,90之迴路內。但是，亦可於連接導體(92m,92n)、(94m,94n)之中途或是天線58,60之迴路內配置可變電容器64,66。
圖3係顯示同軸天線群54(內側天線58/外側天線60)、可變電容器64,66以及變壓器部68之電性連接構成。如圖示般，藉由內側天線58、連接導體92m,92n以及二次線圈88來形成獨立之封閉迴路二次電路96，於此二次電路96內設有可變電容器64。另一方面，藉由外側天線60、連接導體94m,94n以及二次線圈90來形成其他獨立之封閉迴路二次電路98，於此二次電路98設有可變電容器66。
於此感應耦合型電漿處理裝置中，一旦在程序中從高頻電源74輸出電漿生成用高頻RFH，則從匹配器76之輸出端子通過RF傳輸線85、變壓器部68之一次線圈86以及地線87而流通高頻一次電流I1。如此般，藉由流經一次線圈86之高頻一次電流I1而於一次線圈86周圍產生之磁力線(磁束)會和兩個二次線圈88,90來互連(interlinkage)，對應於該磁力線之時間變化而於兩個二次線圈88,90產生基於電磁感應之感應電動勢E2A,E2B，於兩個二次電路96,98內分別流經高頻二次電流(感應電流)I2A,I2B。此處，若兩個二次電路96,98內之合成阻抗分別以ZA、ZB表示，則二次電流I2A,I2B將分別以下述式(1)、(2)所表示。
I2A=E2A/ZA‧‧‧‧(1)
I2B=E2B/ZB‧‧‧‧(2)
如此般，藉由讓二次電流I2A,I2B分別流經內側天線58以及外側天線60，則於內側天線58以及外側天線60之周圍會產生以迴路狀分布之高頻交流磁場，於介電體窗52下即使在相對深入內側(下方)之區域也會形成朝半徑方向橫越處理空間之磁力線。
此處，處理空間之磁力線密度在半徑方向(水平)成分，以腔室10之中心與周邊部而言不論二次電流之大小如何均始終保持在零，而於其中間之某處則成為極大。即使是由高頻交流磁場所生成之方位角方向之感應電場強度分布在徑向也呈現出和磁力線密度為同樣的分布。亦即，於徑向上，甜甜圈狀電漿內之電子密度分布在巨觀上係大致對應於同軸天線群54內之電流分布。此外，如圖4所示般，能以實驗來確認流經此種圓環狀天線之電流和位於該天線正下方之電子密度之間呈現大致線形關係。
此實施形態之同軸天線群54係有別於從中心或是內周端旋繞至外周端之通常的漩渦線圈，而是由集中在腔室10之中心附近之圓環狀內側天線58與集中在腔室10之側壁附近之圓環狀外側天線60所構成，徑向之同軸天線群54內的電流分布在兩天線58,60所處位置附近呈現二極化。
從而，於腔室10之介電體窗52下(內側)所生成之甜甜圈狀電漿，電流密度(亦即電漿密度)在內側天線58以及外側天線60之個別的正下方位置附近突出而變高(成為極大)。如此般，甜甜圈狀電漿內之電流密度分布在徑向上並不均勻而是成為凹凸分布。但是，因電漿在腔室10內之處理空間朝四方擴散，故於晶座12附近亦即半導體晶圓W上，電漿密度會相當地受到均化。
於此實施形態，藉由調整分別流經內側天線58以及外側天線60之二次電流I2A,I2B的平衡，可自如地控制晶座12附近亦即半導體晶圓W上之電漿密度分布，電漿程序特性之均勻化也可輕易達成。此處，二次電流I2A,I2B之平衡調整係如以下般使得可變電容器64,66之靜電電容成為可變的方式來進行。
若將可變電容器64,66之靜電電容設為C64,C66，將兩個二次電路96,98內之自電感以及電阻(也包含起因於被電漿所吸收之功率的電阻成分)分別設為(L96,R96)、(L98,R98)，則兩個二次電路96,98內之合成阻抗ZA、ZB分別以下述之式(3)、(4)所表示。
ZA=R96+i(ωL96-1/ωC64)‧‧‧‧(3)
ZB=R98+i(ωL98-1/ωC66)‧‧‧‧(4)
其中，ω為角頻率，若將電漿生成用高頻RFH之頻率設為f，則成為ω=2πf。
從而，上式(1)、(2)會分別等效於下述之式(5)、(6)。
I2A=E2A/{R96+i(ωL96-1/ωC64)}‧‧‧‧(5)
I2B=E2B/{R98+i(ωL98-1/ωC66)}‧‧‧‧(6)
於變壓器部68，只要於一次線圈86與各二次線圈88,90之間的互電感為一定，當從高頻供電部62往變壓器部68之一次線圈86流經一次電流I1之時，於二次線圈88,90內所分別產生之感應電動勢E2A,E2B乃被直接決定。此外，兩個二次電路96,98內之自電感L96,L98以及電阻R96,R98也視為一定。從而，藉由使得可變電容器64,66之靜電電容C64,C66成為可變，則分別流經內側以及外側天線58,60之二次電流I2A,I2B之電流值可個別獨立且任意地控制。
另一方面，於高頻供電部62，由於相較於上述般之二次線圈88,90之間的互電感，一次線圈86之自電感額外地大，故從一次側所見到之負荷電抗之變化小，幾乎不會受到二次電流I2A,I2B之影響。因此，若從匹配器76之輸出端子來看，負荷阻抗基本上僅能視為一次線圈86之阻抗。亦即，於二次側之負荷電路所消耗之功率恰為於一次線圈86發生表觀上電阻，是以被視為所消耗之功率。從而，如本實施形態般，當設有複數二次線圈88,90之情況，相當於在個別二次電路96,98內所消耗之功率的一次線圈86之表觀上電阻也會變大。亦即，分別相當於在二次電路96,98內所消耗之功率的電阻會串聯附加於一次線圈86，合成電阻成為2倍。
一般，匹配器之負荷電阻愈大，相較於因負荷所消耗之RF功率，因匹配電路內之電阻成分所消耗之功率會變小，RF功率傳輸效率會變佳。於此實施形態，由於同軸天線群54之各個天線58,60分別經由其他二次線圈88,90而電性耦合於一次線圈86，故一次線圈86之負荷電阻變大，高頻供電部62之RF功率傳輸效率獲得提升。從而，供給於電漿負荷之RF功率增加，電漿生成效率獲得提升。
附帶一提，當省略變壓器部68，將同軸天線群54之內側天線58與外側天線60以並聯方式直接結合於匹配器76之輸出端子之情況，合成負荷電阻會成為約一半，流經高頻供電部62之電流倍增。從而，於高頻供電部62(尤其是匹配器76)內所消耗之功率會增加，RF功率傳輸效率會降低。
此外，可變電容器64,66之靜電電容C64,C66之構成以及選擇方式較佳為讓二次電路96,98內之電抗成為負值之區域、亦即較於二次電路96,98內發生串聯共振時之靜電電容來得小的區域處在可變範圍內。
如此般當以較發生串聯共振時之靜電電容來得小的區域來可變C64,C66之情況，藉由將C64,C66之值(電容值)從最小值上升，可使得二次電流I2A,I2B之電流值從約零慢慢地增加，且於變壓器部68分別流經二次線圈88,90之二次電流I2A,I2B之方向可和流經一次線圈86之一次電流I1之方向在繞圈方向上相同，藉此可提升變壓器部68之RF傳輸效率。
此點，當於變壓器部68分別流經二次線圈88,90之二次電流I2A,I2B之方向和流經一次線圈86之一次電流I1之方向在繞圈方向上相反之情況，彼此的磁場會相抵消，變壓器部68之RF傳輸效率變差。
其中，雖無特別之優點，惟可在較產生串聯共振之靜電電容來得大之區域選定可變電容器64,66之靜電電容C64,C66之值。當其中一者較串聯共振來得大之值之情況，可於內側天線58以及外側天線60流經反方向之電流來大幅變化電漿分布。另一方面，只要全部皆較串聯共振為大之電容，於內側天線58、外側天線60兩者會流經同向電流，可生成相對均勻性良好且效率佳之電漿。
[關於天線以及變壓器部之實施例]
其次，說明此實施形態之感應耦合型電漿處理裝置所能適用之天線以及變壓器部之較佳實施例。
圖5係顯示於同軸天線群54以漩渦狀線圈(螺旋線圈)來構成內側天線58以及/或是外側天線60之例。雖省略圖示，惟內側天線58以及/或是外側天線60亦能以複數匝圈之圓環狀線圈(各一周且半徑一定之同心圓線圈)來構成。
如此般，當同軸天線群54之各天線(58,60)之匝圈數愈多，可增加流通同一電流時之磁動勢。另一方面，流經各天線(58,60)之二次電流(I2A,I2B)之電流值可透過可變電容器64,66來獨立地進行可變控制。
圖6係顯示將二次電路96,98之封閉迴路接線分別相反設定之構成例。例如，若將圖2所示之連接導體(92m,92n)、(94m,94n)之上端與二次線圈(88,90)之開放端之成對連接關係或是連接導體(92m,92n)、(94m,94n)之下端與天線(58,60)之開放端之成對連接關係予以相互更換，則可得到圖6之電氣構成。
例如，當後述之變壓器部68的二次線圈88,90之間之螺旋方向相反的情況，藉由在二次電路96,98之其中一者採用此種封閉迴路之逆接線構造，可使得分別流經內側以及外側天線58,60之二次電流I2A,I2B之方向在繞圈方向上一致。
圖7係顯示二次線圈88,90之至少1個(圖示例中為二次線圈88)設定為複數圈線圈之構成例。
圖8係顯示將一次線圈86分割為複數(圖示例中為兩個)線圈區段之構成例。於圖示之構成例，一次線圈86係電性串聯，於空間上係分割為在線圈軸向上保有間隔而配置之第1以及第2一次線圈區段86a,86b。兩個二次線圈88,90係配置於此等兩個之一次線圈區段86a,86b之間。依據相關變壓器構造，則藉由流經一次線圈86之一次電流I1所生成之磁力線可更有效率且更均等地和兩個二次線圈88,90互連。
圖9係顯示於線圈軸向挾持一次線圈86而於其兩側配置二次線圈88,90之構成例。於此構成，同樣地可提升於一次線圈86與兩個二次線圈88,90之間的電磁感應耦合效率以及均勻性。
圖10A係顯示於二次電路98設置可變電容器66、於二次電路96設置固定電容器100之構成例。此情況下，流經內側天線58之二次電流I2A之電流值係保持於一定，而流經外側天線60之二次電流I2B之電流值可藉由可變電容器66之電容可變來任意控制，可於內側天線58與外側天線60之間控制磁動勢之平衡。
如圖10B所示般，亦可採用於二次電路96設置可變電容器64、於二次電路98設置固定電容器102之構成。此情況下，流經外側天線60之二次電流I2B之電流值係保持於一定，而流經內側天線58之二次電流I2A之電流值則可藉由可變電容器64之電容可變來任意控制，可在內側天線58與外側天線60之間控制磁動勢之平衡。
圖11係顯示一次線圈86與二次線圈88,90之至少1個的距離間隔在線圈軸向上能可變調整之構成例。作為進行此種線圈間隔之可變調整的手段，可使用例如滾珠螺絲機構或是齒條與小齒輪機構(未圖示)等。
當不使用芯部而將一次線圈86與二次線圈88,90加以並置之情況，該距離間隔會大幅影響於一次線圈86與各二次線圈88,90之間的互電感乃至於在各二次線圈88,90所產生之感應電動勢。亦即，當距離間隔愈小則互電感(感應電動勢)會變大，距離間隔愈大則互電感(感應電動勢)會變小。
從而，例如圖10A之構成例般於二次電路96設置固定電容器100之情況，於變壓器部68藉由使得一次線圈86與二次線圈88之間的距離間隔為可變，則於二次線圈88所產生之感應電動勢E2A成為可變，乃至於流經內側天線58之二次電流I2A的電流值成為可變。
圖12A係顯示具備有和一次線圈86以及二次線圈88,90之至少一者互連之例如棒狀芯部的構成例。於圖示之構成例，和一次線圈86以及二次線圈88互連之棒狀芯部104係與和一次線圈86以及二次線圈90互連之棒狀芯部106緊靠著而一體化。如此般，藉由於變壓器部68具備芯部(104,106)，可減少變壓器部68之磁阻，可提高變壓器68之RF傳輸效率。
此外，於變壓器部68所使用之芯部係用以將一次線圈以及二次線圈間之互電感予以倍增乃至於增大而和兩線圈互連之構件(鐵心)，較佳為由比磁導率大於1之材質(例如肥粒鐵)所構成。
於此種情況下，如圖12B所示般，芯部104,106可於線圈軸向移動或是位移，使得在此等芯部104,106間所形成之間距108尺寸成為可變，從而可調整變壓器部68內之磁阻乃至於互電感。
於圖13中，顯示了具備和一次線圈86以及二次線圈88,90之全部互連之環狀或是無端狀芯部110之構成例。
圖14係顯示於同軸天線群54在內側天線58與外側天線60之間配置中間天線59之構成例。於此種情況下，電性連接於中間天線59而形成封閉迴路之二次電路97的二次線圈89在變壓器部68係和其他二次線圈88,90並排而近接配置於一次線圈86。於二次電路97內設有電容器例如可變電容器65。
如此般，於內側天線58與外側天線60之間配置中間天線59之情況，經實驗確認，藉由將流經中間天線59之二次電流I2C設定為分別流經內側天線58以及外側天線60之二次電流I2A,I2B之1/10以下，可使得於腔室10內正下方所生成之甜甜圈狀電漿內之電漿密度能良好地均勻化。
此乃由於即使在沒有中間天線59之情況，由於在內側天線58以及外側天線60之分別正下方位置附近所生成之電漿會徑向擴散，故如圖3所示般即使在兩天線58,60之中間區域也存在相當密度之電漿。是以，若有別於兩天線58,60，若流經於中間天線59之少量(例如0.4～1.5A程度)之二次電流I2C於繞圈方向上係朝向和流經其他天線58,60之二次電流I2A,I2B為相同方向，則在中間天線59正下方位置附近，感應耦合電漿之生成會相當程度地被增強，電漿密度在徑向會成為均勻。
如此般，為了將流經中間天線59之二次電流I2C之電流值控制在相當小的值，只要以二次電路97內之電抗帶有大的負值之方式來將可變電容器65之靜電電容C65調節在比當於二次電路97內產生串聯共振時之靜電電容來得小的區域內之最小值附近即可。
圖15A係顯示於同軸天線群54將外側天線60在繞圈方向上分割為複數(此例為2個)天線區段60L,60R，於變壓器部68設置對應於外側天線60之複數(2個)二次線圈90L,90R之構成例。如圖示般，該等天線區段60L,60R分別形成為半圓之圓弧狀，空間上於方位角方向以形成一個圓的方式串聯配置著。
此情況下，如圖15B所示般，可採用以於兩個天線區段60L,60R以及兩個二次線圈90L,90R之間形成一個封閉迴路之二次電路112的方式來將天線區段60L,60R與二次線圈90L,90R以掛設方式來電性連接之構成。於此二次電路112，在其封閉迴路內之任意位置設有1個或是複數(圖示例為2個)電容器66L,66R，而其中至少之一(圖示例為電容器66L)以可變電容器為所希望者。
或是，亦可採用如圖15C所示之構成，亦即以在一側之天線區段60L與一側之二次線圈90L之間形成獨立封閉迴路之二次電路112L的方式將兩者做電性連接，而以在另一側之天線區段60R與另一側之二次線圈90R之間形成獨立封閉迴路之二次電路112R的方式將兩者做電性連接。
如此般，在將全長最長之外側天線60分割為複數天線區段60L,60R之構成中，外側天線60內之波長效應、壓降在各個天線區段60L,60R係取決於其長度。從而，為了避免各個天線區段60L,60R內出現波長效應、並避免壓降過大，可藉由選擇各個天線區段60L,60R之長度來解決外側天線60內之波長效應、壓降之問題。此外，亦可採用將內側天線58分割為複數天線區段之構成。
[關於自動匹配機構之實施例]
其次，說明關於此實施形態之感應耦合型電漿處理裝置所能適用之自動匹配機構之實施例。
圖16係顯示於上述感應耦合型電漿處理裝置(圖1)搭載通常之自動匹配機構之例。於此構成例中，在匹配器76內之匹配電路係設置有相對於高頻電源74和負荷以並聯以及串聯方式分別連接之兩個可變電容器120,122來做為可變電抗元件。此處，和負荷並聯連接之可變電容器120之靜電電容C120在可變調整負荷側阻抗絶對值上具有關鍵性作用。另一方面，和負荷串聯連接之可變電容器122之靜電電容C122在可變調整負荷側阻抗之相位(RF電壓與RF電流之相位差)上具有關鍵性作用。
於高頻電源74與匹配器76之間設有反射波感應器124以測定來自電漿負荷之反射波功率。此反射波感應器124之輸出係供給至自動匹配用控制器126。控制器126係經由步進馬達(未圖示)等來可變調整兩可變電容器120,122之靜電電容(電容值)C120,C122，則即便二次電路96,98內之阻抗由於可變電容器64,66之靜電電容C64,C66的調整或是電漿處理中之壓力變動等而改變，也能始終讓反射波感應器124之輸出(反射波功率測定值)成為最小(亦即進行相關匹配)。
於圖17A、圖17B以及圖17C係顯示本發明之實施例之自動匹配機構。此實施例之自動匹配機構的特徴在於讓自動匹配用控制器126兼負或是代為具有二次電流調整用電容可變部70,72之機能。以其他說法而言，係讓二次電流調整用可變電容器64,66兼負或是代為具有匹配器76內之匹配機能之一部份或是全部。
如上述般，此實施形態之感應耦合型電漿處理裝置(圖1)，用以生成感應耦合電漿之複數天線58,60分別經由其他二次線圈88,90來電性耦合於高頻供電部62側之一次線圈86，故於該等天線58,60所產生之負荷電阻從一次側來看係分別以一次線圈86之負荷電阻的形式被加成。從而，可將電漿負荷電阻視為高值，而進行自動匹配之調整，可減輕匹配器76內之電抗可變能力或是精度。
因此，於本實施例中，使得自動匹配用控制器126兼負或是代為具有上述電容可變部70,72(圖1)之機能。
具體而言，如圖17A所示般，將主要對負荷側阻抗絶對值進行可變調整之可變電容器120置換為固定電容器128。再者，將二次電路96,98內之可變電容器64,66之靜電電容C64,C66以及匹配器76內之可變電容器122之靜電電容C122以控制器126來可變控制，來同時進行二次電流I2A,I2B之調整與自動匹配之調整。
或是，亦可如圖17B所示般，將主要對負荷側阻抗之相位進行可變調整之可變電容器122置換為固定電容器130。進而，將二次電路96,98內之可變電容器64,66之靜電電容C64,C66以及匹配器76內之可變電容器120之靜電電容C120以控制器126來可變控制，來同時進行二次電流I2A,I2B之調整與自動匹配之調整。
進一步，如圖17C所示般，將匹配器76內之兩可變電容器120,122分別置換為固定電容器128,130。進而，亦可將二次電路96,98內之可變電容器64,66之靜電電容C64,C66以控制器126來可變控制，來同時進行二次電流I2A,I2B之調整與自動匹配之調整。
此外，亦可採用下述形態：取代反射波感應器124改用阻抗測定器，以由該阻抗測定器所測定之負荷側阻抗一致或是接近匹配點(50Ω)的方式來藉由控制器126對於匹配器76內之可變電容器120,122之靜電電容C120,C122以及/或是可變電容器64,66之靜電電容C64,C66進行可變控制。
[其他實施形態或是變形例]
上述實施形態之感應耦合型電漿處理裝置(圖1,圖2)係將變壓器部68設置於天線室56內。但是，亦可將變壓器部68設置於天線室56外。此外，配置一次線圈86以及/或是二次線圈88,90之姿勢或是朝向也可任意選擇。
上述實施形態之感應耦合型電漿處理裝置，係於在同軸天線群54與變壓器部68之間所形成之所有二次電路96,98設置了電容器64(100)、66(102)。但是，亦可藉由例如將變壓器部68之一次線圈86以及二次線圈88,90分別設定為複數圈、並於二次線圈88,90附設分接頭轉換器之構成(以分接頭轉換來調整二次電流I2A,I2B之構成)，使得二次電路96,98之至少一者或是全部省略掉電容器。
本發明之天線之迴路形狀不限於圓形，亦可為例如四角形或是三角形等。複數天線亦可非同軸配置。天線或是天線區段之截面形狀可為矩形、圓形、橢圓形等任意形狀，不限於單線亦可為撚線。
此外，以天線全體之配置形態而言，可為平面型以外類型例如圓頂型等，進而在具有由介電體所構成之側壁的腔室中，亦可配置於該側壁之周圍。
於處理氣體供給部，可採用從天花板對腔室10內導入處理氣體之構成。此外，亦可採用不對晶座12施加直流偏壓控制用高頻RFL之形態。
再者，本發明之感應耦合型電漿處理裝置或是電漿處理方法不限於電漿蝕刻技術領域，亦可適用於電漿CVD、電漿氧化、電漿氮化、濺鍍等其他電漿程序。此外，本發明之被處理基板不限於半導體晶圓，亦可為平板顯示器用各種基板、光罩、CD基板、印刷基板等。
10．．．腔室
12．．．晶座
24．．．排氣裝置
52．．．介電體窗
54．．．同軸天線群
58．．．內側天線
59．．．中間天線
60．．．外側天線
60L,60R．．．天線區段
62．．．高頻供電部
64,66．．．可變電容器
68．．．變壓器部
70,72．．．電容可變部
74．．．(電漿生成用)高頻電源
76．．．匹配器
86．．．一次線圈
88,90．．．二次線圈
96,97,98‧‧‧二次電路
100,102‧‧‧固定電容器
104,106,110‧‧‧芯部
120,122‧‧‧可變電容器
124‧‧‧反射波感應器
126‧‧‧控制
128,130‧‧‧固定電容器
圖1係顯示本發明之一實施形態之感應耦合型電漿處理裝置構成的縱截面圖。
圖2係顯示上述電漿處理裝置之同軸天線群、可變電容器以及變壓器部之機械性佈局以及連接構成之圖。
圖3係顯示上述同軸天線群、可變電容器以及變壓器部之電性連接構成之圖。
圖4係顯示流經圓環狀天線之電流與位於該天線正下方之電子密度之間關係的實驗結果圖。
圖5係顯示關於天線之捲線構造之一構成例之圖。
圖6係顯示關於天線與變壓器部間之迴路構造之一構成例之圖。
圖7係顯示關於變壓器部之二次線圈圈數之一構成例之圖。
圖8係顯示關於變壓器部之一次線圈之分割構成以及配置之一構成例之圖。
圖9係顯示關於變壓器部之一次線圈以及二次線圈之配置構造之一構成例之圖。
圖10A係顯示於二次電路設置固定電容器之一構成例之圖。
圖10B係顯示於二次電路設置固定電容器之其他構成例之圖。
圖11係顯示於變壓器部對於一次線圈與二次線圈之間的距離間隔進行可變調整之構成例之圖。
圖12A係顯示於變壓器部設置棒狀芯部之一構成例之圖。
圖12B係顯示於變壓器部使得棒狀芯部朝軸向來移動或是位移之構成例之圖。
圖13係顯示於變壓器部設置環(無端)狀芯部之一構成例之圖。
圖14係顯示於同軸天線群在內側天線與外側天線之間設置中間天線之構成例之圖。
圖15A係顯示於同軸天線群將外側天線分割為複數天線區段之構成例之圖。
圖15B係顯示於兩個天線區段以及兩個二次線圈間形成一個封閉迴路之二次電路之構成例之圖。
圖15C係顯示於兩個天線區段以及兩個二次線圈間形成獨立之兩個封閉迴路之二次電路之構成例之圖。
圖16係顯示於上述感應耦合型電漿處理裝置搭載通常之自動匹配機構之構成例之圖。
圖17A係顯示本發明之一實施例之自動匹配機構。
圖17B係顯示其他實施例之自動匹配機構。
圖17C係顯示其他實施例之自動匹配機構。
10．．．腔室
12．．．晶座
14．．．絕緣性筒狀保持部
16．．．導電性筒狀保持部
18．．．排氣流路
20．．．擋板
22．．．排氣埠
24．．．排氣管
26．．．排氣裝置
27．．．搬出入口
28．．．閘閥
30．．．RF偏壓用高頻電源
32．．．匹配器
34．．．供電棒
36．．．靜電夾
36a．．．電極
36b,36c．．．絕緣膜
38．．．聚焦環
40．．．高壓直流電源
42．．．開關
43．．．被覆線
44．．．冷媒流路
46,48．．．配管
50．．．氣體供給管
52．．．介電體窗
54．．．天線群
56．．．天線室
58．．．內側天線
60．．．外側天線
62．．．電漿生成用高頻供電部
64,66．．．可變電容器
68．．．變壓器部
70,72．．．電容可變部
74．．．高頻電源
76．．．匹配器
77．．．環狀歧管或是緩衝部
78．．．側壁氣體噴出孔
80．．．處理氣體供給源
82．．．氣體供給管
84．．．主控制部
85．．．RF傳輸線
87．．．地線
96,98．．．二次電路
cw．．．冷卻水
W．．．半導體晶圓

Claims (21)

  1. 一種電漿處理裝置，係具備有：處理容器，係具有介電體窗；基板保持部，係於該處理容器內保持被處理基板；處理氣體供給部，係為了對該基板施以所希望之電漿處理而對該處理容器內供給所希望之處理氣體；複數天線，係為了於該處理容器內藉由感應耦合來生成處理氣體電漿而設置於該介電體窗之外；高頻供電部，包含高頻電源與匹配器，係將頻率適合於該處理氣體高頻放電的高頻電力供給於該複數天線；一次線圈，係設置於該高頻供電部之終端；複數二次線圈，係可各別藉由電磁感應來和該一次線圈耦合，且各別電性連接於對應之該天線而形成封閉迴路之二次電路；電容器，係設置於所有的該二次電路，於至少一個該二次電路包含可變電容器，該可變電容器具有可變之靜電電容，以可變範圍擁有較在該二次電路內產生串聯共振之靜電電容來得小的區域與來得大的區域；以及電容可變部，使得該可變電容器之靜電電容成 為可變，控制流經該二次電路之電流方向；該一次線圈與該二次線圈係呈同軸配置。
  2. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中所有的該二次電路中，該電容器為可變電容器。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中該複數天線具有不同直徑而呈現同軸配置。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中該複數天線係配置於同一平面上。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中該複數天線係包含有於徑向上保持間隔而分別配置於內側與外側之內側天線與外側天線。
  6. 如申請專利範圍第5項之電漿處理裝置，其中該外側天線係具有複數天線區段，在空間上係於方位角方向上串聯配置著，以形成電氣上個別封閉迴路之方式分別連接於複數之該二次線圈。
  7. 如申請專利範圍第5項之電漿處理裝置，其中該外側天線係具有複數天線區段，在空間上係於方位角方向上串聯配置，以形成電氣上共通封閉迴路之方式分別連接於複數之該二次線圈。
  8. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中該複數二次線圈係於線圈軸向上並列配置在該一次線圈之單側。
  9. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中該 複數二次線圈係於線圈軸向上挾持著該一次線圈而配置於其兩側。
  10. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中該一次線圈係具有第1以及第2一次線圈區段，其以電性串聯方式連接著，於空間上係在線圈軸向上保持間隔而配置；該複數二次線圈在線圈軸向上係配置於該第1以及第2一次線圈區段之間。
  11. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中該一次線圈與至少一個該二次線圈在線圈軸向上之距離間隔係以可變調整之方式所構成。
  12. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其具有芯部，係以比磁導率大於1之材質所形成，且和該一次線圈以及至少一個該二次線圈呈互連。
  13. 如申請專利範圍第12項之電漿處理裝置，其中該芯部在線圈軸向上係對於該一次線圈或是該二次線圈可進行相對性位移。
  14. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其具有無端狀芯部，係以比磁導率大於1之材質所形成，且和該一次線圈以及該複數二次線圈之全部呈互連。
  15. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中分別流經該複數二次線圈之電流以及流經該一次線圈之電流全部在繞圈方向上為相同方向。
  16. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中該高頻電源係輸出該高頻電力；該匹配器係連接於該高頻電源與該一次線圈之間。
  17. 如申請專利範圍第16項之電漿處理裝置，其中該高頻供電部係具有：至少一個可變電容器，係設置於該匹配器內；以及匹配控制部，係以可在該高頻電源側之阻抗與負荷側之阻抗之間取得匹配之方式對該匹配器內之可變電容器之靜電電容進行可變調整。
  18. 如申請專利範圍第16項之電漿處理裝置，其中所有的該二次電路設置有可變電容器；該高頻供電部係以可在該高頻電源側之阻抗與負荷側之阻抗之間取得匹配之方式對該匹配器內之可變電容器以及該二次電路內之可變電容器之個別靜電電容進行可變調整。
  19. 如申請專利範圍第16項之電漿處理裝置，其中所有的該二次電路設置有可變電容器；設置於該匹配器內之電容器全部為固定電容器；該高頻供電部係以可在該高頻電源側之阻抗與負荷側之阻抗之間取得匹配之方式對該二次電路內之可變電容器之靜電電容進行可變調整。
  20. 一種電漿處理裝置，係具備有：處理容器，係具有介電體窗； 基板保持部，係於該處理容器內保持被處理基板；處理氣體供給部，係為了對該基板施以所希望之電漿處理而對該處理容器內供給所希望之處理氣體；複數天線，係為了於該處理容器內藉由感應耦合來生成處理氣體電漿而設置於該介電體窗之外；高頻供電部，包含高頻電源與匹配器，係將頻率適合於該處理氣體高頻放電的高頻電力供給於該複數天線；一次線圈，係設置於該高頻供電部之終端；複數二次線圈，係可各別藉由電磁感應來和該一次線圈耦合，且各別電性連接於對應之該天線而形成封閉迴路之二次電路；以及電容器，係設置於至少一個該二次電路，為具有可變之靜電電容，以可變範圍擁有較在該二次電路內產生串聯共振之靜電電容來得小的區域與來得大的區域之可變電容器；以及電容可變部，使得該可變電容器之靜電電容成為可變，控制流經該二次電路之電流方向；該一次線圈與該二次線圈係呈同軸配置。
  21. 一種電漿處理方法，係於電漿處理裝置中對基板施以所希望之電漿處理者；該電漿處理裝置係具備有： 處理容器，係具有介電體窗；基板保持部，係於該處理容器內保持被處理基板；處理氣體供給部，係為了對該基板施以所希望之電漿處理而對該處理容器內供給所希望之處理氣體；複數天線，係為了於該處理容器內藉由感應耦合來生成處理氣體電漿而設置於該介電體窗之外；高頻供電部，包含高頻電源與匹配器，係將頻率適合於該處理氣體高頻放電的高頻電力供給於該複數天線；以及電容可變部，使得該可變電容器之靜電電容成為可變，控制流經該二次電路之電流方向；其中於該高頻供電部之終端設置一次線圈，並設置可各別藉由電磁感應來和該一次線圈耦合、且各別電性連接於對應之該天線而形成封閉迴路二次電路之複數二次線圈；該一次線圈與該二次線圈係呈同軸配置；進而於所有的該二次電路設置電容器，並於至少一個該二次電路包含可變電容器，該可變電容器具有可變之靜電電容，以可變範圍擁有較在該二次電路內產生串聯共振之靜電電容來得小的區域與來得大的區域，對該電容器之靜電電容進行選定或是可變控制，來控制該基板上之電漿密度分布。
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