TWI569691B - Plasma processing device and plasma processing method - Google Patents

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TWI569691B
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Yohei Yamazawa
Chishio Koshimizu
Kazuki Denpoh
Jun Yamawaku
Masashi Saito
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Tokyo Electron Ltd
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Description

電漿處理裝置及電漿處理方法
本發明係關於對被處理基板施予電漿處理之技術，尤其關於電感耦合型之電漿處理裝置以及電漿處理方法。
半導體裝置或FPD(Flat Panel Display)之製造過程中的蝕刻、堆積、氧化、濺渡等之處理，為了對處理氣體進行比較低溫之良好反應，經常利用電漿。以往，該種之電漿處理經常使用藉由MHz區域之高頻放電所產生之電漿。藉由高頻放電所產生之電漿，以具體性(裝置性)之電漿生成法而言，大致分成電容耦合型電漿和電感耦合型電漿。
一般而言，電感耦合型之電漿處理裝置係以介電體窗構成處理容器之壁部的至少一部分(例如頂棚)，對設置在其介電體窗之外的線圈狀態之RF天線供給高頻電力。處理容器係構成能夠減壓之真空腔室，在腔室內之中央部配置被處理基板(例如半導體晶圓、玻璃基板等)，在設定在介電體窗和基板之間的處理空間導入處理氣體。藉由流至RF天線之RF電流，在RF天線之周圍產生磁力線貫通介電體窗而通過腔室內之處理空間的RF磁場，藉由該RF磁場之時間性變化在處理空間內於方位角方向產生感應電場。然後，藉由該感應電場在方位角方向被加速之電子與處理氣體之分子或原子引起電離衝突，生成甜甜圈狀之電漿。
藉由在腔室內設置大處理空間，上述甜甜圈狀之電漿效率佳地擴散至四方(尤其半徑方向)，在基板上電漿之密度很均勻。但是，僅使用通常之RF天線，在基板上所取得之電漿密度之均勻性在大部分電漿製程中則不足夠。即使在電感耦合型之電漿處理裝置中，提升基板上之電漿密度之均勻性，也被電漿製程之均勻性、再現性進而製造良率左右，故成為最重要課題之一，至今也提案出幾個與此有關的技術。
其中，所知的有使用單一RF天線，在該RF天線之附近配置被動天線之技法(專利文獻1)。該被動天線係構成不從高頻電源接受高頻電力之供給的獨立線圈，對於RF天線(電感性天線)所產生之磁場，動作成減少被動天線之環路內之磁場強度，同時增加被動天線之環路外附近之磁場強度。依此，變更腔室內之電漿產生區域中之RF電磁場之半徑方向分布。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特表2005-534150
但是，在上述專利文獻1之先前技術中，雖然教示有藉由被動天線之存在使得在RF天線(電感性天線)所產生之磁場受到影響，依此可以變更腔室內之電漿產生區域中之RF電磁場之半徑方向分布，但是有關被動天線作用的討論、驗證並不充分，無法想像出使用被動天線而自由並且高精度地控制電漿密度分布的具體性裝置構成。
今日之電漿製程隨著基板之大面積化和裝置之微細化，必須要有更低壓高密度且大口徑之電漿，也較以往增加基板上之製程之均勻性而成為困難之課題。
該點，電感耦合型之電漿處理裝置係在接近於RF天線之介電體窗之內側生成甜甜圈狀之電漿，並使該甜甜圈狀之電漿朝向基板擴散四方，但是由於腔室內之壓力使得電漿所擴散之形態變化，並容易改變基板上之電漿密度分布。並且，因應被供給至RF天線之高頻之功率或被導入至腔室內之處理氣體之流量等，甜甜狀電漿內之電漿密度分布也改變。因此，若無法對RF天線(電感性天線)所產生之磁場進行補正，使得即使以製程配方變更製程條件，亦可保持基板上之電漿製程之均勻性時，則無法適用今日電漿處理裝置所要求之多樣且高度之製程性能。
本發明係鑑於上述以往技術而研究出，提供流動來自高頻電源之電漿生成用之高頻電流的RF天線或高頻供電系統不需要特別的細工，使用被置於電性浮動狀態之線圈而可以自在且精細地控制電漿密度分布之電感耦合型之電漿處理裝置及電漿處理方法。
本發明之第1觀點中之電感耦合型之電漿處理裝置具有：處理容器，其係具有介電體窗；線圈狀之RF天線，其係被配置在上述介電體窗之外；基板保持部，其係用以在上述處理容器內保持被處理基板；處理氣體供給部，其係為了對上述基板施予期待之電漿處理，將期待之處理氣體供給至上述處理容器內；和高頻供電部，其係為了在上述處理容器內藉由電感耦合生成處理氣體之電漿，將適合於處理氣體之高頻放電之一定頻率的高頻電力供給至上述RF天線；浮動線圈，其係被置於電性浮動狀態，在藉由電磁感應而能夠與上述RF天線耦合之位置被配置在上述處理容器之外；和電容器，其係被設置在上述浮動線圈之環路內。
本發明之第1觀點中之電感耦合型之電漿處理方法係在電漿處理裝置中對上述基板施予期待之電漿處理的電漿處理方法，該電漿處理裝置具有：處理容器，其係具有介電體窗；線圈狀之RF天線，其係被配置在上述介電體窗之外；基板保持部，其係用以在上述處理容器內保持被處理基板；處理氣體供給部，其係為了對上述基板施予期待之電漿處理，將期待之處理氣體供給至上述處理容器內；和高頻供電部，其係為了在上述處理容器內藉由電感耦合生成處理氣體之電漿，將適合於處理氣體之高頻放電之一定頻率的高頻電力供給至上述RF天線，該電漿處理方法係在上述處理容器之外配置浮動線圈，該浮動線圈係被置於電性浮動狀態，藉由電磁感應而能夠與上述RF天線耦合，且在環路內設置有固定或可變之電容器，將上述電容器之靜電電容予以選定或可變控制，來控制上述基板上之電漿密度分布。
在上述第1觀點之電漿處理裝置或電漿處理方法中，當藉由高頻供電部對RF天線供給高頻電力時，藉由流通於RF天線之高頻電流在天線導體周圍產生RF磁場，並在處理容器內生成用以處理氣體之高頻放電的感應電場。與此同時，藉由RF天線和浮動線圈之間之電磁感應，在浮動線圈內產生感應電動勢而流動感應電流。在該浮動線圈內流動之感應電流也在處理容器內之電漿生成空間形成感應電場，消極(負)性或積極(正)性地與處理氣體之高頻放電或電感耦合電漿之生成有關。
浮動線圈對在處理容器內藉由電感耦合所生成之核心的電漿(甜甜圈狀之電漿)之密度分布的作用，不僅依存於RF天線和浮動線圈之相對性位置關係，也依流動於浮動線圈內之電流的大小或方向而大大改變。
在浮動線圈內流動之電流的電流值及相位(方向)係依存於在浮動線圈之環路內產生之感應電動勢和環路內之阻抗。在該電漿處理裝置中，藉由被設置在浮動線圈內之電容器之靜電電容，調整環路內之阻抗尤其係電抗，控制環路內之電流之大小或方向。
藉由具備有附如此之電容器的浮動線圈，則可以任意或多樣控制甜甜圈狀電漿內之電漿密度分布。依此，可在基板保持部上之基板之附近任意且精細地控制電漿密度分布，也可以容易達成提升電漿製程之均勻性。
本發明之第2觀點中之電感耦合型之電漿處理裝置具有處理容器，其係在頂棚具有介電體窗；RF天線，其係在上述介電體窗上於徑方向隔著間隔而被配置在內側及外側，具有電性並聯地連接於上述高頻供電部之內側線圈及外側線圈；基板保持部，其係用以在上述處理容器內保持被處理基板；處理氣體供給部，其係為了對上述基板施予期待之電漿處理，將期待之處理氣體供給至上述處理容器內；和高頻供電部，其係為了在上述處理容器內藉由電感耦合生成處理氣體之電漿，將適合於處理氣體之高頻放電之一定頻率的高頻電力供給至上述RF天線；浮動線圈，其係被置於電性浮動狀態，在藉由電磁感應而能夠與上述RF天線之上述內側線圈及上述外側線圈之至少一方耦合之位置被配置在上述介電體窗上；和電容器，其係被設置在上述浮動線圈之環路內。
本發明之第2觀點中之電感耦合型之電漿處理方法係在電漿處理裝置中對上述基板施予期待之電漿處理的電漿處理方法，該電漿處理裝置具有：處理容器，其係在頂棚具有介電體窗；RF天線，其係在上述介電體窗上於徑方向隔著間隔而被配置在內側及外側，包含電性並聯地連接於上述高頻供電部之內側線圈及外側線圈；基板保持部，其係用以在上述處理容器內保持被處理基板；處理氣體供給部，其係為了對上述基板施予期待之電漿處理，將期待之處理氣體供給至上述處理容器內；和高頻供電部，其係為了在上述處理容器內藉由電感耦合生成處理氣體之電漿，將適合於處理氣體之高頻放電之一定頻率的高頻電力供給至上述RF天線，該電漿處理方法係在上述介電體窗上配置浮動線圈，該浮動線圈係被置於電性浮動狀態，藉由電磁感應能夠與上述RF天線之上述內側線圈及上述外側線圈之至少一方耦合，且在環路內設置有固定或可變之電容器，將上述電容器之靜電電容予以選定或可變控制，來控制上述基板上之電漿密度分布。
在上述第2觀點之電漿處理裝置或電漿處理方法中，當藉由高頻供電部對RF天線供給高頻電力時，藉由分流而各流至RF天線之內側線圈及外側線圈之高頻電流在各個線圈導體之周圍產生RF磁場，並在處理容器內生成用以處理氣體之高頻放電的感應電場。與此同時，藉由RF天線之內側線圈及/或外側線圈和浮動線圈之間之電磁感應，在浮動線圈內產生感應電動勢而流動感應電流。在該浮動線圈內流動之感應電流也在處理容器內之電漿生成空間形成感應電場，消極(負)性或積極(正)性地與處理氣體之高頻放電或電感耦合電漿之生成有關。
浮動線圈對在處理容器內藉由電感耦合所生成之核心的電漿(甜甜圈狀之電漿)之密度分布的作用，不僅依存於RF天線之內側線圈及/或外側線圈和浮動線圈之相對性位置關係，也依流動於浮動線圈內之電流的大小或方向而大大改變。
在浮動線圈內流動之電流之電流值及相位(方向)係依存於在浮動線圈之環路內產生之感應電動勢和環路內之阻抗。在該電漿處理裝置中，藉由被設置在浮動線圈之環路內之電容器的靜電電容，調整環路內之阻抗尤其係電抗，控制環路內之電流之大小或方向。
藉由具備有附如此之電容器的浮動線圈，則可以任意或多樣控制甜甜圈狀電漿內之電漿密度分布。依此，可在基板保持部上之基板之附近任意且精細地控制電漿密度分布，也可以容易達成提升電漿製程之均勻性。
若藉由本發明之電漿處理裝置或電漿處理方法時，藉由上述般之構成及作用，流動來自高頻電源之電漿生成用之高頻電流的RF天線或高頻供電系統不需要特別的細工，使用被置於電性浮動狀態之線圈而可以自在且精細地控制電漿密度分布。
以下，參照附件圖面說明本發明之最佳實施形態。
[實施形態1]
根據第1圖至第4圖，說明本發明之第1實施形態。
第1圖表示第1實施形態中之電感耦合型電漿處理裝置之構成。該電感耦合型電漿處理裝置係構成平面線圈形之RF天線之電漿蝕刻裝置，例如具有鋁或不鏽鋼等之金屬製之有底圓筒型真空腔室(處理容器)10。腔室10被保安接地。
首先，說明在該感應耦合型電漿蝕刻裝置中不與電漿生成直接有關係之各部構成。
在腔室10內之下部中央，水平配置有載置當作被處理基板之例如半導體晶圓W之圓板狀承載器12以當作兼作高頻電極的基板保持台。該承載器12係由例如鋁所構成，被支撐在從腔室10之底延伸於垂直上方之絕緣性筒狀支撐部14。
在沿著絕緣性筒狀支撐部14之外周而從腔室10之底垂直延伸於上方之導電性筒狀支撐部16和腔室10之內壁之間形成環狀之排氣路18，在該排氣路18之上部或入口安裝有環狀之檔板20，並且在底部設置有排氣埠22。為了使腔室10內之氣流對承載器12上之半導體晶圓W呈軸對稱均勻，以在圓周方向以等間隔設置多數排氣埠22的構成為佳。在各排氣口22經排氣管24連接排氣裝置26。排氣裝置26具有渦輪分子泵等之真空泵，將腔室10內之電漿處理空間減壓至期待真空度。在腔室10之側壁外安裝有開關半導體晶圓W之搬入搬出口27之閘閥28。
在承載器12經整合器32及供電棒34而電性連接RF偏壓用之高頻電源30。該高頻電源30係可以以期待之功率輸出適合於控制引進半導體晶圓W之離子能的一定頻率(13.56MHz以下)之高頻RFL。整合器32收容有用以在高頻電源30側之阻抗和負荷(主要承載器、電漿、腔室)側之阻抗之間取得匹配之電抗可變之匹配電路。其匹配電路中包含自己偏壓生成用之間歇電容器。
在承載器12之上面，設置有用以靜電吸附力保持半導體晶圓W之靜電吸盤36，在靜電吸盤36之半徑方向外側設置有環狀包圍半導體晶圓W周圍之聚焦環38。靜電吸盤36係將由導電膜所構成之電極36a夾在一對絕緣膜36b、36c之間，高壓之直流電源40係經開關42及被覆線43而與電極36a電性連接。藉由自直流電源40被施加之高壓之直流電壓，可以以靜電力將半導體晶圓W吸附保持在靜電吸盤36上。
在承載器12之內部設置有例如延伸於圓周方向之環狀冷媒室44。在該冷煤室44自冷卻單元(無圖示)經配管46、48循環供給特定溫度之冷媒例如冷卻水。可以藉由冷媒之溫度控制靜電夾具36上之半導體晶圓W之處理溫度。關於此，來自傳熱氣體供給部(無圖示)之傳熱氣體例如He氣體經氣體供給管50被供給至靜電吸盤36之上面和半導體晶圓W之背面之間。再者，為了進行半導體晶體W之裝載/卸載，也設置有在垂直方向貫通承載器12而能夠上下移動之上升銷及其升降機構(無圖示)等。
接著，說明在該感應耦合型電漿蝕刻裝置中與電漿生成有關係之各部構成。
腔室10之頂棚或天板係從承載器12隔著比較大之距離間隔而被設置，該天板係氣密地安裝有由石英板所構成之圓形之介電體窗52。在該介電體窗52上，天線室15係與腔室10一體被設置，在該天線室15內通常與腔室10或承載器12同軸地水平配置現圈狀之RF天線54。該RF天線54較佳係具有例如螺旋狀線圈(第46圖A)或是在各一周內半徑一定之同心圓(圓環狀)線圈(第46圖B)之形體，藉由絕緣體所構成之天線固定構件(無圖示)被固定在介電體窗52上。並且，第46圖B所示之圓環狀線圈為多圈，但是即使為單圈(一圈)亦可。
在RF天線54之一端經匹配器58及高頻波供電導體60而電性連接電漿生成用之高頻電源56之輸出端子。RF天線54之另一端係經接地線55而電性連接於接地電位。
高頻電源56係可以以期待之功率輸出適合於藉由高頻放電生成電漿之一定頻率(13.56MHz以上)之高頻RFH。匹配器58收容有用以在高頻電源56側之阻抗和負荷(主要RF天線、電漿、浮動線圈)側之阻抗之間取得匹配之電抗可變之匹配電路。
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，具有在較介電體窗52些許低之位置被設置在腔室10之側壁之內部(或外部)之環狀多歧管或緩衝部62，和在圓周方向以等間隔之方式從緩衝部62面臨著電漿生成空間之多數側壁氣體吐出孔64，和從處理氣體供給源66延伸至緩衝部62之氣體供給管68。處理氣體供給源66包含有流量控制器及開關閥(無圖示)。
該電感耦合型電漿蝕刻裝置係為了在徑方向對生成在腔室10內之處理空間的電感耦合電漿之密度分布進行可變控制，在設置在腔室10之頂棚壁(天板)上之大氣壓空間之天線室15內，具備有藉由電磁感應能夠與RF天線54耦合之可變電容器之浮動線圈70，和用以對該浮動線圈70之靜電容電(更正確而言為可變電容器之靜電電容)進行可變控制之電容可變機構72。浮動線圈70及電容可變機構72之詳細構成及作用之說明於後述。
主控制部75包含例如微電腦，控制該電漿蝕刻裝置內之各部例如排氣裝置26、高頻電源30、56、匹配器32、58、靜電吸盤用之開關42、處理氣體供給源66、電容可變機構72、冷卻單元(無圖示)、導熱氣體供給部(無圖示)等之各個動作及裝置全體之動作(順序)。
在該電感耦合電漿蝕刻裝置中，為了執行蝕刻，首先使閘閥28呈開啟狀態，將加工對象之半導體晶圓W搬入至腔室10內，而載置在靜電吸盤36上。然後，關閉閘閥28之後，從處理氣體供給源66經氣體供給管68、緩衝部62及側壁氣體吐出孔64以特定流量及流量比將蝕刻氣體(一般為混合氣體)導入至腔室10內，並藉由排氣裝置26將腔室10內之壓力調整成設定值。並且，開啟高頻電源56，以期待之RF功率輸出電漿生成用之高頻RFH，經匹配器58、供電導體60而將高頻RFH之電流供給至RF天線54。另外，開啟高頻電源30，以期待之RF功率輸出離子引進控制用之高頻RFL，經匹配器32、供電棒34而將該高頻RFL施加至承載器12。再者，藉由導熱氣體供給部將導熱氣體(He氣體)供給至靜電吸盤36和半導體晶圓W之間的接觸界面，並且開啟開關42而藉由靜電吸盤36之靜電吸附力使導熱氣體封閉於上述接觸界面。
藉由側壁氣體吐出孔64吐出之蝕刻氣體係擴散至介電體窗52下之處理空間。藉由流通於RF天線54之高頻RFH之電流，在RF天線54之周圍產生磁力線貫通介電體窗52而通過腔室內之電漿生成空間的RF磁場，藉由該RF磁場之時間性變化在處理空間內於方位角方向產生RF感應電場。然後，藉由該感應電場在方位角方向被加速之電子與處理氣體之分子或原子引起電離衝突，生成甜甜圈狀之電漿。該甜甜圈狀電漿之自由基或離子係在寬廣空間擴散四方，自由基係使能夠等方性流入，離子係使能夠被直流偏壓拉引，而被供給至半導體晶圓W之上面(被處理面)。如此一來，在晶圓W之被處理面電漿之活性種引起化學反應和物理反應，被加工膜被蝕刻成期待之圖案。
該感應耦合型電漿處理裝置係如上述般在接近於RF天線54之介電體窗52下將電感耦合之電漿生成甜甜圈狀，並使該甜甜圈狀之電漿分散在寬廣之處理空間內，而在承載器12附近(即是半導體晶圓W上)使電漿之密度平均化。在此，甜甜圈狀電漿之電漿密度係依存於電感電場之強度，進而依存於被供給至RF天線54之高頻RFH之功率(更正確而言為流通RF天線54之電流)之大小。即是，越提高高頻RFH之功率，甜甜圈狀電漿之密度越高，透過電漿之擴散在承載器12附近之電漿密度全體性變高。另外，甜甜圈狀電漿擴散於四方(尤其在徑方向)之形態係依存於腔室10內之壓力，有越降低壓力，在腔室10之中心部集中較多電漿，承載器12附近之電漿密度分布在中心部隆起之傾向。再者，因應被供給至RF天線54之高頻RFH之功率或被導入至腔室10內之處理氣體之流量等，甜甜狀電漿內之電漿密度分布也改變。
在此，「甜甜圈狀之電漿」並非嚴格限定於如在腔室10之徑方向內側(中心部)電漿不上升卻僅在徑方向外側電漿上升般之環狀，與其說係意指徑方向外側之電漿體積或密度大於腔室10之徑方向內側。再者，依據處理氣體所使用之氣體種類或腔室10內之壓力之值等之條件不同，也有不成為在此所稱之「甜甜圈狀之電漿」之情形。
在該電漿蝕刻裝置中，為了在徑方向任意控制承載器12附近之電漿密度分布，對RF天線54所產生之RF磁場，藉由具有可變電容器之浮動線圈70，施加電磁場之補正，並且因應以製程配方所設定之特定製程參數(例如壓力、RF功率、氣體流量等)而藉由電容可變機構72可調整浮動線圈70之靜電電容。
以下，說明該電漿蝕刻裝置中之主要特徵部分之浮動線圈70及電容可變機構72之構成及作用。
第2圖係表示浮動線圈70之基本構成及RF天線54之配置關係。如圖示所示般，就以基本性配置關係而言，浮動線圈70係電性被置於浮動狀態。在此，本發明中之電性浮動狀態係從電源及接地(接地電位)中之任一者電性浮遊或分離之狀態，係指完全或幾乎不與周圍之導體進行電荷或電流的交換，藉由專用電磁感應在該物體能流通電流之狀態。
再者，浮動線圈70的基本構造為兩端夾著切縫(間隙)G而開放之單圈線圈(或是多圈線圈)所構成，在其切縫G設置可變電容器74。
可變電容器74如後述般，即使係例如變容器或變容二極體般之市面上販賣之泛用型亦可，或是即使為一體組裝於浮動線圈70的特別訂單品或單獨製作品亦可。
浮動線圈70最佳為配置在與RF天線54同軸，在徑方向具有線圈導體位於RF天線54之內周和外周之間(例如，稍微中間附近)之線圈。在方位角方向中之浮動線圈70之配置方向係如圖所示般，可變電容器74之位置(即是切縫G之位置)與RF天線54之RF輸入輸出用之切縫位置重疊。浮動線圈70之線圈導體之材質係以導電率高之金屬，例如施予銀電鍍之銅為佳。
並且，在本發明中，「同軸」係指在具有軸對稱之形狀之多數物體(例如線圈或天線)間各個中心軸線互相重疊之位置關係，在多數線圈或天線間不僅各個之線圈面或天線面在軸方向或縱方向互相偏移之情形，也包含在相同一面上一致之情形(同心狀之位置關係)。
電容可變機構72係由被設置在浮動線圈70之環路內之上述可變電容器74，和藉由典型的驅動機構或電性驅動電路對該可變電容器74之靜電電容進行可變控制之電容控制部76構成。
電容控制部76關於可變電容器74之靜電電容，由主控制部75透過控制訊號SC接收電容設定值或成為電容設置定值之基礎的配方資訊或製程參數等。並且，電容控制部76係從VPP檢測器78(第1圖)接收表示被輸入至RF天線54之前之高頻電壓之波高值VPP的訊號SVPP，以當作線圈電容可變控制用之監視訊號或反饋訊號，從線圈電流測定器80接收流通浮動線圈70之感應電流IIND之電流值(有效值)的訊號SIIND。VPP檢測器78為了測量匹配器58之輸出電壓之波高值VPP，可以利用常備於匹配器58者。
在此，說明浮動線圈70及電容可變機構72之作用。本發明者係針對該實施形態之感應耦合電漿蝕刻裝置，實施下述般之電磁場模擬。
即是，將浮動線圈70之靜電電容(具體而言，可變電容器74之靜電電容)當作參數，可在100pF~1400pF之範圍調整，當以特定功率對RF天線54施加高頻RFH時，算出流通RF天線54之天線電流(RF電流)IRF和流動浮動線圈70之線圈電流(感應電流)IIND之比IIND/IRF，並且算出輸入至RF天線54之前的高頻電壓之波高值VPP。然後，將橫軸設為浮動線圈70之靜電電容，將縱軸設為電流比(IIND/IRF)及電壓波高值VPP，繪出算出值之結果，則取得第3圖所示般之特性。
在該電磁場模擬中，將RF天線54之外徑(半徑)設為250mm，將浮動線圈70之內徑(半徑)及外徑(半徑)各設為100mm及130mm，將RF天線54和浮動線圈70之間之距離間隔設為5mm。再者，以第2圖所示之圓盤形狀之電阻體85模擬在RF天線54之下方之腔室內處理空間藉由感應耦合所生成之甜甜圈狀之電漿，並將該電阻體85之直徑設為500mm，將電阻率設為100Ωcm，將表皮厚度設為10mm。將電漿生用高頻RFH之頻率設為13.56MHz，假設從輸入部負荷阻抗有輸入相當1000W之時而算出電壓波高值VPP。
如第3圖所示般，線圈電流IIND和天線電流IRF之比IIND/IRF係表示在橫軸上(線圈電容之可變範圍內)中間部向上隆起之輪廓，從線圈電容之最小值(100pF)至中間之500pF附近之區間單調增加，在500pF付近到達極大值(大約800%)，在其先前之區間單調減少，在大約10%以下～大約800%之範圍變化。
並且，雖然省略圖示，當將線圈電容更增大於1400pF時，電流比IIND/IRF在大約60%穩定而不會再更下降。即是，當使可變電容器74短路時，在浮動線圈70流動比起天線電流IRF大約60%之線圈電流IIND。
另外，RF電壓波高值VPP係表示在橫軸上(線圈電容之可變範圍內)中間部如鉢狀下沉之輪廓，從線圈電容之最小值(100pF)至中間之730pF附近之區間單調減少，在730pF付近到達極小值(大約350伏特)，在其先前之區間單調增加，在大約350伏特～大約1800伏特之範圍變化。
在該電磁場模擬中，又針對第3圖之A(線圈電容最小)、B(線圈電流極大)、C(VPP極小)、D(線圈電容最大)之代表性之各電容位置，求出甜甜圈狀電漿內部(離上面5mm之位置)之半徑方向之電流密度分布(相當於電漿密度分布)時，則取得第4圖所示之輪廓。
在A(線圈電容最小)之電容位置，成為在浮動線圈70幾乎不流動線圈電流IIND之狀態，即是接近於無浮動線圈70之狀態。在該A之電容位置所取得之徑方向之電流密度(電漿密度)分布，係如第4圖(A)所示般，表示在甜甜圈狀電漿之中心位置(r=0mm)及外周邊緣位置(r=250mm)各為零，在中間部(r=120～160mm)平緩地上升至大約100A/m2之高度的輪廓。
B(線圈電流極大)之電容位置，在略接近於串聯諧振之狀態下，在浮動線圈70流動線圈電流IIND。在此，浮動線圈70之等效性負荷或被動電路係由線圈70之環路(電流路)所包含之電阻、電感及電容之串聯電路所給予。浮動線圈70之電阻係由其線圈導體之材質(電阻率)、剖面積及長度來決定。浮動線圈70之電感不僅由線圈70本身之構造來決定之自己電感，也包含線圈70和RF天線54之間之相互電感及線圈70和電漿之間之相互電感。浮動線圈70之阻抗除該些電感之外，由可變電容器74之靜電電容來規定。
在該B之電容位置所取得之徑方向之電流密度(電漿密度)分布，係如第4圖之(B)所示般，在與浮動線圈70之線圈導體重疊之位置(r=100～120mm)附近局部性上升至超過200A/m2之高度，在徑方向之內側及外側之位置反而較A之容量位置之時低一些的輪廓。
如此一來，當浮動線圈70內之被動電路成為串聯諧振狀態時，非常大之線圈電流IND流動於浮動線圈70，在與浮動線圈70之線圈導體重疊之位置，甜甜圈狀電漿內之電漿密度局部性明顯變高(無浮動線圈70之時的兩倍以上)。
在C(VPP極小)之電容位置，被輸入至RF天線54之前的RF電壓之波高值VPP成為極小。在該C之電容位置所取得之徑方向之電流密度(電漿密度)分布，係表示如第4圖之(C)所示般之輪廓，比起選擇B之電容位置之時的輪廓，比起局部性上升至與浮動圈70之線圈導體重疊之位置(r=100～120mm)附近的上升稍微弱，另外在徑方向之內側及外側之位置，則稍微變高。
在D(線圈電容最大)之電容位置中，接近於浮動線圈70脫離可變電容器74而短路之狀態。在該D之電容位置所取得之徑方向之電流密度(電漿密度)分布，係如第4圖之(D)所示般，比起選擇A之電容位置之時的輪廓，在與浮動線圈70之線圈導體重疊之位置(r=100～120mm)附近局部性急劇下降，反而在周邊部(r=160～230mm)上升至超過100A/m2之高度的輪廓。
雖然省略圖示，但可理解甜甜圈狀電漿內之半徑方向之電流密度分布係因應被設置在浮動線圈70之可變電容器74之靜電容量之值而連續性變化，即是從A之電容位置至B之電容位置之區間，係在第4圖之(A)之輪廓和第4圖之(B)之輪廓之間連續性變化，從C之電容位置至D之電容位置之區間，係在第4圖之(C)之輪廓和第4圖之(D)之輪廓之間連續性變化。
因此，可容易推定從A之電容位置至B之電容位置之區間，越增大可變電容器74之靜電電容，在與浮動線圈70之線圈導體重疊之位置(r=100～120mm)附近，即是在浮動線圈70正下方位置，甜甜圈狀電漿內之電漿密度越隆起。再者，容易推定從C之電容位置至D之電容位置之區間，越增大可變電容器74之靜電電容，在浮動線圈70之正下方位置附近，甜甜圈狀電漿內之電漿密度變低至急劇下降。
再者，如第3圖所示般，依存於線圈電容而變化之線圈電流/天線電流之比IIND/IRF之特性和RF電壓波高值VPP之特性互相為上下對稱性，B(線圈電流極大)之電容位置和C(VPP極小)之電容位置也可從第4圖之電流密度(電漿密度)分布之類似性視為電容位置性接近。因此，將B、C之兩電容位置一線化而當作一個模式，此可將加上A之電容位置之模式和D之電容位置之模式的3個當作代表性選擇模式。
如此一來，在該實施形態中，藉由對浮動線圈70之靜電電容(具體而言可變電容器74之靜電電容)進行可變，能夠在徑方向多樣且自在地控制生成在腔室10內之處理空間的甜甜圈狀電漿內之電漿密度分布，進而可以在徑方向多樣且自在地控制作為在電漿處理空間甜甜圈狀電漿擴散至四方(尤其徑方向)之結果而所取得之承載器12附近之電漿密度分布。因此，也容易使承載器12附近之電漿密度分布在徑方向均勻化。
在該實施形態中，根據上述般之電磁場模擬所取得之驗證結果，如第1圖所示般，以線圈電流測定器80測量流動於浮動線圈70之線圈電流(感應電流)IIND之電流值，或是以VPP檢測器78測量被輸入至RF天線54之前的高頻電壓之波高值VPP，將該些測量值SIIND、SVPP供給至電容控制部76。並且，即使如第2圖所示般，以RF電流計86測量流通於RF天線54之天線電流(RF電流)IRF之電流值(有效值)，將其測定值SIRF供給至電容控制部76亦可。線圈電流測定器80就以一例而言，係由根據電流感測器82和根據該電流感測器82之輸出訊號而運算線圈電流IIND之電流值(有效值)之線圈電流測定電路84所構成。
因浮動線圈70之電感不僅與RF天線54之相互電感，也含有與電漿之相互電感，故製程(壓力、RF功率等)之值變化時，由於來自電漿之影響使得浮動線圈70之阻抗變化，在第3圖所示之特性中，則有B(線圈電流極大)之電容位置或C(VPP極小)之電容位置不定地變動之情形。但是，藉由具備上述般之線圈電流監視部、RF天線電流監視部以及/或VPP監視部，即使變更製程參數之設定值，亦可以隨時同定B之電容位置或C之電容位置。
電容控制部76最佳包含微電腦，亦可以將如第3圖所示般之電流比IIND/IRF或VPP之電容依存性對應於表記憶體，根據自主控制部75所送出之電容設定值(目標值)或製程配方或製程參數等之資訊，又藉由使用上述電流監視部或VPP監視部之反饋控制等，可以選擇最適合於該製程之可變電容器74之電容位置，或動性予以可變。
如上述電磁場模擬所示般，於浮動線圈70不具備可變電容器74之時(由於線圈導體使得間隙G短路之時)，則在浮動線圈70內以小於流通於RF天線54之天線電流IRF之一定比率(在上述之例中為大約60%)流動感應電流IIND。但是，於浮動線圈70具備可變電容器74之時，因應可變電容器74之靜電電容，在浮動線圈70內流動之感應電流IIND之電流值寬範圍變化，依此在浮動線圈70之正下方附近，甜甜圈狀電漿內之電漿密度寬範圍變化。
尤其，從上述A之電容位置(100pF)至上述B之電容位置(500pF)之區間，隨著可變電容器74之靜電電容變大，感應電流IIND從天線電流IRF之大約10%單調增大至大約800%，依此甜甜圈狀電漿內之電漿密度在浮動線圈70之正下方位置附近從略平坦狀態顯著變化至局部性變高隆起之狀態。
再者，從上述C之電容位置(730pF)至上述D之電容位置(1400pF)之區間，隨著可變電容器74之靜電電容變大，感應電流IIND從天線電流IRF之大約320%單調減少至大約120%，依此甜甜圈狀電漿內之電漿密度在浮動線圈70之正下方位置附近局部性隆起之狀態顯著變化至局部性下降之狀態。
並且，應注目的係可知在浮動線圈70內流動之感應電流IIND不管D之電容位置較A之電容位置大10倍以上，第4圖之(A)、(D)之兩輪廓成對比，浮動線圈70之正下方位置附近之甜甜圈狀電漿內之電漿密度於A之電容位置之時為略平坦，對此於D之電容電位之時則係局部性急劇下降。
上述般之浮動線圈70之作用，尤其調整可變電容器74之靜電電容時之作用，當針對如第5圖所示般之簡單模型(基本構成)予以考察時，則容易理解。在第5圖中，RF天線54及浮動線圈70為半徑不同之圓環狀單圈線圈，為鄰接被配置在同軸者。
在第5圖之模型中，當從高頻電源56對RF天線54供給一定頻率f之高頻RFH，而使天線電流IRF至RF天線54之時，藉由電磁感應而產生在浮動線圈70內之電動勢即是感應電動勢VIND係藉由法拉第(Faraday)定律以下式(1)表示。
VIND=-dΦ/dt=-iωMIRF...(1)
在此，ω為角頻率(ω=2πf)，M為RF天線54和浮動線圈70之間之相互電感。並且，在上述式(1)中，浮動線圈70和電漿之間之相互電感因相對性小，故不用理會。
藉由該感應電動勢VIND，在浮動線圈70內流動之電流(感應電流)IIND係以下述式(2)表示。
IIND=VIND/Z70=-iMωIRF/{R70+i(L70ω-1/C74ω)}...(2)
在此，Z70為浮動線圈70之阻抗，R70為浮動線圈70之電阻(也包含因被電漿吸收之功率所引起之電阻成分)，L70為浮動線圈70之自己電感，然後C74為可變電容器74之靜電電容。
浮動線圈70之一般材質及構造以及通常之使用形態中，由於為∣R70∣≦∣L70ω-1/C74ω∣，故感應電流IIND係以下述近似式(3)表示。
IIND≒-MωIRF/(L70ω-1/C74ω)...(3)
該式(3)係指因應可變電容器74之靜電電容C74而在浮動線圈70內流動之感應電流IIND之方向在圓周方向變化之意。
即是，當將在浮動線圈70內引起串聯諧振之時之可變電容器74之靜電電容C74之值設為CR時，C74大於CR時，成為L70ω>1/C74ω，即是浮動線圈70內之電抗(L70ω-1/C74ω)成為正之值，在浮動線圈70內流動負極性(與天線電流IRF在圓周方向為相反方向)之感應電流IIND。但是，C74小於CR之時，成為L70ω<1/C74ω，即是浮動線圈70內之電抗(L70ω-1/C74ω)成為負之值，在浮動線圈70內流動正極性(與流通於RF天線54之電流IRF在圓周方向為相同方向)之感應電流IIND。將該特性表示於第6圖之圖形。
在第6圖之圖形中，橫軸為可變電容器74之靜電電容C74，從20pF連續變化至1000pF。縱軸為感應電流IRF和天線電流IRF之比(IIND/IRF)，表示相對於流通於RF天線54之天線電流IRF，在浮動線圈70內是否流動幾倍之感應電流IIND。於電流比(IIND/IRF)為正之值時，感應電流IRF在圓周方向流向與天線電流IRF相同方向。相反地，於電流比(IIND/IRF)為負之值時，感應電流IIND在圓周方向流向與天線電流IRF相反方向。並且，在該圖形之計算例中，設為f(ω/2π)=13.56MHz，M=350nH，L70=580nH。此時，在浮動線圈70內引起串聯諧振之靜電電容C74之值CR由於L70ω=1/CRω之共振條件，故為CR≒230pF。
如第6圖所示般，當可變電容器74之靜電電容C74為20pF之時，感應電流IIND成為接近於零之正的值。當從20pF增加C74之值時，感應電流IIND在正的方向(與天線電流IRF相同方向)逐漸性增大，終於超過天線電流IRF，自此指數式增加，至引起串聯諧振之靜電電容值CR之前成為最大。然後，一旦當C74之值高過CR時，感應電流IIND就在負的方向(與天線電流IRF相反之方向)成為大電流。並且，當增加C74之值時，感應電流IIND保持負之方向之狀態下對數式縮小，最終逐步接近於絕對值性小於天線電流IRF之值IS。在此，飽和值IS為IS≒MIRF/L70， 上述之例(M=350nH，L70=580nH)中IS≒0.6IRF。
第3圖及第4圖之模擬結果當適合第6圖之特性時，則容易理解。即是，從上述A之電容位置(100pF)至上述B之電容位置(500pF)之區間，在第6圖中，對應於電流比(IIND/IRF)取正之值的區間，感應電流IIND係在圓周方向流向與天線電流IRF相同方向。再者，從上述C之電容位置(730pF)至上述D之電容位置(1400pF)之區間，在第6圖中，對應於電流比(IIND/IRF)取負之值的區間，感應電流IIND係在圓周方向流向與天線電流IRF相反方向。
浮動線圈70之作用中尤其重要之點係感應電流IIND之流動方向因應可變電容器74之靜電電容而改變，依此對在腔室10內所生成之甜甜圈狀電漿內之電漿密度分布所造成之影響(作用效果)完全不同。
即是，在浮動線圈70內，感應電流IIND在圓周方向流向與天線電流IRF相反方向之時，在其線圈導體之正下方位置附近取得局部性降低感應磁場之強度或電感耦合電漿之密度的作用效果，當感應電流IIND之電流值越大，其電漿密度降低效果之程度增加。
對此，在浮動線圈70內，感應電流IIND在圓周方向流向與天線電流IRF相同方向之時，在其線圈導體之正下方位置附近取得局部性增強感應磁場之強度或電感耦合電漿之密度的作用效果，當感應電流IIND之電流值越大，其電漿密度增強效果之程度增加。
因此，藉由可調整可變電容器74之靜電電容，在將浮動線圈70固定於特定位置之狀態下，可自在地控制在腔室10內生成之甜甜圈狀電漿內之電漿密度分布，進而可以在徑方向任意或多樣地控制作為在電漿處理空間甜甜圈狀電漿擴散至四方(尤其徑方向)之結果而所取得之承載器12附近之電漿密度分布。
並且，如上述般，就以藉由在浮動線圈70內流動與天線電流IRF在圓周方向為相同方向之感應電流IIND，不僅RF天線54，也使浮動線圈70積極性或正面性作用電感耦合電漿之生成而言，也有提升RF功率供給效率之面。即是，於使浮動線圈70正面作用於電感耦合之生成時，可以減輕RF天線54側之負擔，並可以降低供給至RF天線54之高頻電流IRF。依此，可以降低在高頻供電系統之各部(尤其，匹配器58、高頻供電導體60等)產生之高頻RFH之功率損失。
上述第5圖之模型雖然在RF天線54之徑方向內側配置浮動線圈70，但是如第7圖所示般，即使在RF天線54之徑方向外側配置浮動線圈70之構成，作用也完全相同。即是，若相互電感M為相同，即使浮動線圈70為RF天線54之內側或外側，在浮動線圈70內也流動相同方向及相同大小之感應電流IIND。
不過當浮動線圈70遠離RF天線54之時，相互電感M變小，在浮動線圈70內激勵之感應電動勢VIND變弱(變低)。但是，即使在如此之時，藉由調整可變電容器74之靜電電容C74使浮動線圈70內成為串聯諧振之狀態乃至接近於此之狀態，則能夠取得在實用上足夠大小的感應電流IIND。
然而，當在浮動線圈70內引起串聯諧振狀態或接近此之狀態時，則不適合於上述近似式(3)，而係適合下述近似式(4)。
IIND≒-iMωIRF/R70...(4)
由該式(4)可知，在浮動線圈70內引起串聯諧振狀態或接近此之時，持有感應電流IIND對天線電流IRF持有90°前後之相位差。此時，當相互電感M過小時，即是式(4)之係數(Mω/R70)過小時，則不適合實用。因此，必須滿足該係數(Mω/R70)大於1，即是滿足下述之條件式(5)。
Mω>R70或2πfM>R70...(5)
在此，右邊之R70係如上述般，為浮動線圈70之電阻，雖然其線圈導體之電阻R70C和相當於電漿側之功率吸收的電阻R70P之和(R70C+R70P)，但前者(R70C)大概為支配性，在設計上可以不理會後者(R70P)。
邏輯上，RF天線54及浮動線圈70為第5圖或第7圖般之圓環單圈線圈，當兩者半徑各設為a、b，兩者間之距離設為d時，相互電感M則以下述式(6)表示。
[式1]
就以一例而言，於在同一平面上將半徑50mm之RF天線54和半徑r之浮動線圈70配置在同軸之時，藉由上述式(6)所求出之相互電感M和角頻率ω之積Mω在第8圖所示之特性中依存於浮動線圈70之半徑γ。但是，f(ω/2π)=13.56MHz。
當將浮動線圈70之電阻R的典型值估計成R=1(Ω)時，若從第8圖r<大約150mm，即是浮動線圈70之半徑r在RF天線54之半徑(50mm)之大約3倍以內時，則滿足Mω>1即是上述之條件式(5)。
並且，第8圖之特性，假設浮動線圈70在徑方向位於RF天線54之外側。浮動線圈70在徑方向位於RF天線54之內側時，兩者之關係則相反，天線54之半徑(50mm)若為浮動線圈70之半徑r之大約3倍以下時，Mω>1即是上述條件式(5)則成立。若改變看法，當浮動線圈70之半徑r在RF天線54之半徑的大約1/3倍以上之時，則滿足Mω>1即是上述條件式(5)。
[實施形態2]
根據第9圖至第13圖，說明本發明之第2實施形態。
第9圖係表示第2實施形態中之電感耦合型電漿蝕刻裝置之構成，第10圖係表示第2實施形態中之RF天線54及浮動線圈70之配置構成(佈局)。圖中，對於具有與上述第1實施形態之裝置(第1圖)相同之構成或功能之部分賦予相同符號。
在該第2實施形態中，RF天線54具有半徑不同之圓環狀之內側線圈54i及外側線圈54o。該些內側線圈54i及外側線圈54o對於高頻供電部，即是來自高頻電源30之供電導體60側之節點NA和至接地電位構件之接地線55側之節點NB之間，經連接導體(90i、90o)、(92i、92o)而電性並聯連接，在介電體窗52上互相在徑方向隔著間隔而各配置在內側及外側。浮動線圈70係在徑方向被配置在內側線圈54i及外側線圈54o之中間。
在該第2實施形態中，內線圈54i、外側線圈54o及浮動線圈70之三者係以具有互相相似之線圈形狀，和配置成載置在介電體窗52之上，和互相配置在同軸為佳。再者，浮動線圈70係以配置成從內側線圈54i及外側線圈54o等距離為佳。
若藉由內側線圈54i、外側線圈54o及浮動線圈70之三者具有相互相似之線圈形狀，浮動線圈70被配置成與內側線圈54i和外側線圈54o之正中間同軸之構成，則如後述般，可以各獨立進行RF天線54(內側線圈54i/外側線圈54o)中之天線內分配電流之平衡控制和在浮動線圈70內流動之感應電流IIND之方向及大小(電流值)之控制。
再者，不僅RF天線54之內側線圈54i及外側線圈54o，若藉由浮動線圈70也被配置成載置在介電體窗52上之構成，浮動線圈70也與內側線圈54i及外側線圈54o同樣可以從最接近腔室10內之電漿生成空間之位置以最大效率積極性地有助於感應電漿之生成。
該第2實施形態中，為了在RF天線54內任意調整各流通內側線圈54i及外側線圈54o之天線內分配電流IRFi、IRFo之平衡(比)，設置有與內側線圈54i並聯連接，與外側線圈54o串聯連接之可變電容器94，在主控制部75之控制下藉由電容控制部96，可以進行可變電容器94之靜電電容的可變。並且，也可以設為將可變電容器94設置在內側線圈54i(與內側線圈54i串聯連接)的構成。
在天線室15(第9圖)內，如第10圖所示般，延伸於RF天線54之上方的連接導體(90i、90o)、(92i、92o)係從介電體窗52隔著相當大的距離(相當高之位置)而形成橫方向之分歧線或交叉線。依此，減少對RF天線54及浮動線70之電磁性的影響。
第11圖A為表示該第2實施形態中RF天線54及浮動線圈70之較佳佈局及電性連接構成。並且，RF天線54之內側線圈54i及外側線圈54o中之任一者，還有浮動線圈70並不限定於單圈之線圈構造，亦可以採用多圈形態。例如，如第11圖B所示般，即使將外側線圈54o及浮動線圈70各形成單圈(1圈)，將內側線圈54i形成兩圈(兩圈)亦可。
本發明者係針對該實施形態之感應耦合型電漿蝕刻裝置，實施下述般之實驗。
即是，在參數為C74=24pF～1495pF、C94=126pF～1321pF之範圍步驟性地進行浮動線圈70內之可變電容器74及RF天線54內之可變電容器94之各個靜電電容C74、C94的可變，測量於以特定功率對RF天線54施加高頻RFH之時各流通於RF天線54之內側線圈54i及外側線圈54o之天線內分配電流IRFi、IRFo以及在浮動線圈70內流動之感應電流IIND之電流值，並且實際測量在腔室10內藉由電磁感應所生成之甜甜圈狀電漿之內部(從上面5mm之位置)之半徑方向之電子密度分布(相當於電漿密度分布)。
在該實驗中，主要製程條件係高頻RFH之頻率為13.56MHz，RF功率為1500W，腔室10內之壓力為100mTorr，處理氣體為Ar與O2之混合氣體，氣體流量為Ar/O2=300/30sccm。再者，就以RF天線54(內側線圈54i/外側線圈54o)及浮動線圈70之規格而言，則有採用第11圖B之佈局，內側線圈54i(2圈)之半徑為50mm，外側線圈54o(1圈)之半徑為150mm，浮動線圈70(1圈)之半徑為100mm。
第12圖及第13圖係表示在該實驗所取得之結果(資料)。
第12圖係對兩可變電容器74、94之靜電電容(C74、C94)之各組合，以3條之長條圖表示天線內分配電流IRFi、IRF。以及感應電流IIND之值。在各單元之長條圖中，右側之長條圖係表示流通於內側線圈54i之天線內分配電流IRFi之電流值，左側之長條圖係表示流通於外側線圈54o之天線內分配電流IRFo之電流值，正中間之長條圖係表示在浮動線圈70內流動之感應電流IIND之電流值。天線內分配電流IRFi、IRFo之長條圖因在圓周方向以天線內分配電流IRFi、IRFo之流動方向為基準，故常以正之值來表示。感應電流IIND之長條圖係於感應電流IIND與天線內分配電流IRFi、IRFo在圓周方向流向相同方向之時以正之值來表示，於感應電流IIND與天線內分配電流IRFi、IRFo在圓周方向流向相反方向之時則以負之值來表示。
第13圖係對兩可變電容器74、94之靜電電容(C74、C94)之各組合，表示在腔室10內所生成之甜甜圈狀電漿內部(從上面5mm之位置)之半徑方向之電子密度分布(相當於電漿密度分布)。在各電子密度分布中，橫軸之右端之位置對應於腔室10之中心軸上之位置(r=0mm)。
在該實驗中，將可變電容器94之靜電電容C94之值固定於173pF，針對將可變電容器74之靜電電容C74之值以24pF→27pF→58pF→165pF→階段性上升之時所取得之長條圖資料(第12圖)以及甜甜圈狀電漿內之電子密度(電漿密度)分布資料(第13圖)，可以如下述般進行解析。
即是，此時如第12圖所示般，各流通於內側線圈54i及外側線圈54o之天線內分配電流IRFi、IRFo之電流值各以14.1A～16.4A、16.0A～18.3A而不太變化，在浮動線圈70內流動之介值電流IIND係以正之值(與IRFi、IRFo相同之方向)急劇增大成0.4A→0.5A→1.5A→12A。然後，C74之值為202pF之時，幾乎成為串聯諧振之狀態或之前的狀態，感應電流IIND則增大成39.3A。此時，天線內分流電流IRFi、IRFo反而減少，各為4.6A、5.8A。
此時，甜甜圈狀電漿內之電子密度(電漿密度)分布係如第13圖所示般，表示感應電流IIND為0.4A～1.5A之時在RF天線54之內側之區域(r=50mm～100mm)呈略平坦之輪廓，當感感應電流IIND成為12A時，浮動線圈70之正下位置(r=100mm)附近局部性隆起，當感應電流IIND成為39.3A時，其隆起之程度明顯變大。
如此一來，於RF天線54之內側線圈54i及外側線圈54o各流通大約14～16A、大約16～18A之天線內分配電流IRFi、IRFo之時，當在浮動線圈70內對在圓周方向呈相同方向流通如0.4～1.5A般之小(1/10以下之)感應電流IIND之時，甜甜圈狀電漿中之電子密度(電漿密度)分布成為略平坦，則令人關注且重要。
該係因為假設無浮動線圈70之時，因在RF天線54之內側線圈54i及外側線圈54o之正下方位置附近生成之電漿在徑方向擴散，故即使在兩線圈之中間區域電漿也以相當密度存在之故。在此，兩線圈54i、54o係當在另外之中間的線圈(浮動線圈70)內使少量(在上述例中為0.4～1.5A左右)之電流流向在圓周方向與天線內分配電流IRFi、IRFo相同方向時，則增強成有助於在其中間線圈之正下方位置附近生成電感耦合電漿，且電漿密度在徑方向呈均一化。
若以另外之觀點，為了使浮動線圈70積極性參加或有助於電感耦合電漿之生成，而令甜甜圈狀電漿內之電子密度(電漿密度)分布呈略平坦，即是為了在與天線內分配電流IRFi、IRFo相同之方向，取得其1/10以下之感應電流IIND，必須以可以選定充分小於引起串聯諧振之值(202pF)之區域(大約10pF～80pF)之靜電電容之方式，構成可變電容器74。
接著，在該實驗中，將可變電容器94之靜電電容C94之值固定於173pF，針對將可變電容器74之靜電電容C74之值以367pF→1495pF階段性上升之時所取得之長條圖資料(第12圖)以及甜甜圈狀電漿內之電子密度(電漿密度)分布資料(第13圖)，可以如下述般進行解析。
此時，因可變電容器74之靜電電容C94在超越引起串聯諧振之值(202pF附近)之區域內變化，故如第12圖所示般，感應電流IIND之圖形表示負的值。即是，浮動線圈70內之感應電流IIND在圓周方向流向與RF天線54內之線圈電流IRFi、IRFo相反方向。然後，C74之值為367pF之時，因接近於引起串聯諧振之值(202pF附近)，故感應電流IIND之電流值(絕對值)為比較大的11.2A。相反的，C74之值為1495pF之時，因離引起串聯諧振之值(202pF附近)相當遠，故感應電流IIND之電流值(絕對值)為比較小的5.0A。另外，各流通於內側線圈54i及外側線圈54o之天線內分配電流IRFi、IRFo之電流值各為17.4A～19.0A、19.4A～20.1A，不太變化。
此時之甜甜圈狀電漿內之電子密度(電漿密度)分布係如第13圖所示般，C74之值為367pF之時(感應電流IIND之電流值為-11.2A之時)浮動線圈70之正下方位置(r=100mm)附近局部性下降，C74之值為1495pF之時(感應電流IIND之電流值為-5.0A之時)其下降則更明顯。該係因為由於在浮動線圈70內流動之感應電流IIND之方向與各流通於內側線圈54i及外側線圈54o之天線內分配電流IRFi、IRFo為相反方向，故在浮動線圈70之正下方位置附近取消感應磁場而作用於防礙生成電感耦合電漿的方向之故。
接著，在該實驗中，針對將浮動線圈70內之可變電容器74之靜電電容C74之值固定於24pF，而將RF天線54之可變電容器94之靜電電容C94之值以126pF→171pF→173pF→186pF→1321pF階段性上升之時所取得之長條圖資料(第12圖)以及甜甜圈狀電漿內之電子密度(電漿密度)分布資料(第13圖)，可以如下述般進行解析。
此時，如第12圖所示般，在RF天線54內各流通於內側線圈54i及外側線圈54o之天線內分配電流IRFi、IRFo之平衡(比)變化大。
即是，C94=126pF之時，成為IRFi=1.2A、IRFo=30.0A，IRFi≦IRFo之平衡。但是，C94=171pF之時，成為IRFi=15.7A、IRFo=18.2A，嚴格來說雖然為IRFi<IRFo，但是不接近於IRFi≒IRFo之平衡。並且，C94=173pF之時，成為IRFi=16.4A、IRFo=18.3A，更接近IRFi≒IRFo之平衡。
然後，C94=186pF之時，成為IRFi=18.1A、IRFo=16.6A，兩者之大小關係與IRFi>IRFo顛倒，而保持接近於IRFi≒IRFo之平衡的狀態。並且，C94=1321pF之時，成為IRFi=27.1A、IRFo=7.4A，明確地成為IRFi≧IRFo之平衡。
另外，對於C94=126pF～1321pF之變化，流至浮動線圈70內之感應電流IIND停在0.2A～0.6A之範圍內，不改變電流方向當然也不改變電流值。
如此一來，在該實施形態中，可以獨立進行流至浮動線圈70內之感應電流IIND之方向及大小之控制，和RF天線54內之天線內分配電流IRFi、IRFo之平衡(比)之控制。
可以進行如此獨立控制之理由，係當將浮動線圈70和內側線圈54i之間之相互電感設為Mi，將浮動線圈70和內側線圈54i之間之相互電感設為Mo時，具有Mi=Mo之關係之故。
當天線內分配電流IRFi、IRFo各流至內側線圈54i及外側線圈54o時，產生在浮動線圈70內之感應電動勢VIND，藉由重疊之理由，總和當內側之天線內分配電流IRFi流通於內側線圈54i時，產生在浮動線圈70內之感應電動勢，和外側之天線內分配電流IRFo流通於外側線圈54o之時產生在浮動線圈70內之感應電動勢。在此可知若設為各個相互電感Mi、Mo相等時，藉由上述式(1)、(2)、(3)，產生在浮動線圈70之感應電動勢進而感應電流和天線內分配電流IRFi、IRFo之比(IRF/IRFo)無關係，依存於該些之和(IRFi+IRFo)。
此時之甜甜圈狀電漿中之電子密度(電漿密度)分布係如第13圖所示般，C94之值為126pF之時(IRFi≦IRFo之時)係在外側線圈54o之正下方位置(r=150mm附近)局部性隆起。再者，C94之值為171pF、173pF之時(嚴格來說在IRFi<IRFo之關係下IRFi≒IRFo之時)，在RF天線54之正下方區域(r=50mm～150mm)呈為略平坦。在C94之值為186pF之時(嚴格來說在IRFi<IRFo之關係下IRFi≒IRFo之時)，內側線圈54i之正方位置近相對地高於外側線圈54o之正下方位置附近。然後，C94之值為1321pF之時(IRFi≧IRFo之時)係在內側線圈54i之正下方位置(r=50mm)局部性大隆起。
如此一來，藉由可調整RF天線54內之可變電容器94之靜電電容C94，任意控制天線內分配電流IRFi、IRFo之平衡，進而可以任意控制內側線圈54i及外側線圈54o之各個正下方位置附近中之電感耦合電漿密度之平衡。
在上述實施形態中之電感耦合型電漿蝕刻裝置中，在對一片半導體晶圓W進行單一或一連串電漿處理中，因應製程條件之變更、切換或變化，在主控制部75之控制下，能夠可變調整浮動線圈70之可變電容器74之靜電電容。
藉此，通過葉片電漿製程之全處理時間或全步驟，可以在任意時序自在且精細地調節依據流通於RF天線54之高頻之天線電流IRF而形成在天線導體周圍(尤其係腔室10內之電漿生成空間)之RF磁場或RF電場之強度，進而與相對於電感耦合電漿之生成的浮動線圈70有關之形態(增強作用/降低作用)或程度(強弱)。依此，可在徑方向任意或多樣控制承載器12附近之電漿密度，亦容易在徑方向使承載器12附近之電漿密度分布均勻。因此，可以容易提升電漿製程之均勻性。
[RF天線/浮動線圈之佈局變形例]
第14圖～第22圖係表示幾個可適用於上述第2實施形態中之電容耦合型電漿蝕刻裝置(第9圖)之RF天線54/浮動線圈70之佈局之變形例。
第14圖A及第14圖B在RF天線54具有內側線圈54i及外側線圈54o之時，各表示將浮動線圈70配置在內側線圈54i之徑方向的構成例(第14圖A)及配置在外側線圈54o之徑方向外側的構成例(第14圖B)。
在第14圖A之構成例中，浮動線圈70和內側線圈54i之間之相互電抗較浮動線圈70和外側線圈54o之間之相互電抗格外地大。因為，流至浮動線圈70內之感應電流IIND依存於流通於內側線圈54i之電流IRFi較流通於外側線圈54o之電流IRFo多。
相反的，在第14圖B之構成例中，浮動線圈70和外側線圈54o之間之相互電抗較浮動線圈70和內側線圈54i之間之相互電抗格外地大。因此，流至浮動線圈70內之感應電流IIND依存於流通於外側線圈54o之電流IRFo較流通於內側線圈54i之電流IRFi多。
第15圖A～第15圖D係表示並設線圈直徑不同之多數(例如兩個)之浮動線圈70i、70o的構成例。
如第15圖A所示般，典型上，係採用以在徑方向從兩側夾著RF天線54之方式，將線圈徑小的一方的內側浮動線圈70i配置在RF天線54之徑方向內側，並將線圈徑之大的一方之外側浮動線圈70o配置在RF天線54之徑方向外側的構成。
不過，如第15圖B所示般，亦可以將內側浮動線圈70i及外側浮動線圈70o之雙方配置在RF天線54之內側。或是，如第15圖C所示般，亦可以將內側浮動線圈70i及外側浮動線圈70o之雙方配置在RF天線54之外側。
並且，如第15圖D所示般，在RF天線54係由內側線圈54i及外側線圈54o構成之時，亦可以將內側浮動線圈70i配置在內側線圈54i和外側線圈54o之間，並將外側浮動線圈70o配置在外側線圈54o之徑方向外側。就以該變形例而言，雖省略圖示，但是亦可將內側浮動線圈70i配置在內側線圈54o之徑方向內側，並將外側浮動線圈70o配置在內側線圈54i和外側線圈54o之間。
在如此並設獨立之多數浮動線圈70i、70o之構成中，若各個浮動線圈70i、70o和RF天線54之間之相互電感幾乎相等之時，則有相當不同之情形。在任一之情形中，因在各個浮動線圈70i、70o個別設製可變電容器74i、74o，故可以藉由可變控制各個可變電容器74i、74o之靜電電容，獨立控制各流至浮動線圈70i、70o內之感應電流IINDi、IINDo之方向及大小(電流值)。
如第16圖所示般，亦可將浮動線圈70構成多圈(例如兩圈)。於多圈線圈之時，因線圈全體(全周)之電阻R70及自己電感L70增倍，導致感應電流IIND變小。不過因線圈之長度增倍，故線圈整體取得與單圈相同之磁動勢(安培匝數)。因此，如此之多圈浮動線圈70從例如可變電容器74之耐性面來看，於避免在浮動線圈70內流動大感應電流IIND之時為有利。
再者，如第17圖所示般，亦可設為在圓周方向分割(圖示之力為2分割)浮動線圈70之構成。此時，在各個圓弧狀之分割線圈70L、70R個別設置可變電容器74L、74R。通常以在線圈一周朝向相同方向流通相同大小之電流之方式，即是在兩分割線圈70L、70R內各流動之感應電流IINDL、IINDR成為相同方向且相同大小之方式，調整各個可變電容器74L、74R之靜電電容。不過，在如此之分割方向之浮動線圈70中，因應所需，例如為了補償方位角方向中之裝置構造之非對稱性，亦可企圖使在各分割線圈70L、70R內流動之感應電流IINDL、IINDR之方向或大小不同。
第18圖係表示構成RF天線54之線圈(內側線圈54i/外側線圈54o)及浮動線圈70之各個由具有空間性且電性並列關係之一對螺旋線圈所構成之例。
更詳細而言，內側線圈54i係由在圓周方向偏移180°並進之一對螺旋54ia、54ib所構成。該些之螺旋線圈54ia、54ib係在被設置在較高頻電源56側之節點NA下游側之節點NC和被設置在較接地線55側之節點NB上游側之節點ND之間電性並聯連接。
外側線圈54o係由在圓周方向偏移180°並進之一對螺旋54oa、54ob所構成。該些之螺旋線圈54oa、54ob係在被設置在較高頻電源56側之節點NA下游側之節點NE和被設置在較接地線55側之節點NB(而且較可變電容器74)上游側之節點NF之間電性並聯連接。
再者，浮動線圈70係由在圓周方向偏移180°並進之一對螺旋70a、70b所構成。在該些螺旋線圈70a、70b之關閉的環路內，各設置有可變電容器74a、74b。
並且，與構成浮動線圈70之各螺旋線圈和構成RF天線54之各螺旋線圈之間之相互電感具有關係之距離間隔，近似在兩螺旋線圈之平均徑之間之距離間隔即可。
第19圖為表示浮動線圈70以在徑方向夾著RF天線54之方式被配置成跨在其兩側(RF天線54之內側及外側)之構成例。若藉由該構成例，不僅可以增大RF天線54和浮動線圈70之間之相互電感，亦可以使浮動線圈70之正下方位置附近之電感耦合電漿生成區域在徑方向分散乃至擴張。
第20圖係表示浮動線圈70在RF天線54之正上方同軸配置上部線圈區段70p，並且在與RF天線54相同平面上(例如徑方向外側)同軸配置下部線圈區段70q，並且電性串聯連接兩線圈區段70p、70q之構成例。
在該構成例中，上部線圈區段70p係可及地大於與RF天線54之相互電感，具有與RF天線54相同之線圈徑，並且配置成非常接近RF天線54為佳。另外，下部線圈區段70q係在正下方之腔室10內生成之電感耦合電漿之徑方向分布特性優先於與RF天線54之相互電感為佳，可以選定任意之口徑。如此一來，上部線圈區段70p主要有助於感應電動勢之產生，下部線圈區段70q主要有助於電漿密度分部之控制。如此一來，可以使兩線圈區段70p、70q分擔任務。
第21圖及第22圖係表示與RF天線54及浮動線圈70之形狀有關之變形例。在本發明中，RF天線54及浮動線圈70之環形狀並不限於圓形，可以配合被處理體之形狀等而採用任意形態，例如即使為第21圖所示之矩形或四角形或第22圖所示之扇形亦可。
再者，雖然省略圖示，RF天線54和浮動線圈70不一定要互相相似形。
[與RF天線/浮動線圈之配置構造有關之其他實施例]
在上述第1及第2實施形態中之電感耦合型電漿蝕刻裝置中，在腔室10之頂棚水平地安裝介電體窗52，並在該介電體窗52之上或上方配置RF天線54及浮動線圈70。但是，本發明中之RF天線及浮動線圈之配置構造並不限定於上述實施形態。
例如，第23圖A所示般，亦可成為RF天線54及浮動線圈70在腔室10之縱方向偏移(使位置錯開)而配置在腔室側壁之周圍之構成。在圖示之構成例中，浮動線圈70被配置在RF天線54之下方。腔室10之側壁係至少RF天線54及浮動線圈70所位置之附近的部位由介電體所構成。RF天線54或浮動線圈70為多圈之時成為螺形(螺旋)形狀。
在第23圖A之構成例中，當在腔室10之周圍高頻之天線電流IRF流通於RF天線54時，藉由其天線電流IRF所生成之磁場貫通腔室10之側壁(介電體窗)而通過腔室10內之電漿生成空間，並藉由該磁場之時間性變化而在電漿生成空間之方位角方向產生。然後，藉由該感應電場在方位角方向被加速之電子與處理氣體之分子或原子引起電離衝突，生成甜甜圈狀之電漿。另外，藉由天線電流IRF流通於RF天線54，在浮動線圈70內流動感應電流IIND。藉由該天線電流IRF所生成之磁場，係貫通腔室10之側壁(介電體窗)而通過腔室10內之電漿生成空間。感應電流IIND之流向若與天線電流IRF之方向相反時，則降低電感耦合電漿之生成，若感應電流IIND之流向與天線電流IRF之方向相同時，則增強電感耦合電漿之生成。
即使在該實施例中，因在浮動線圈70之環路內設置可變電容器74，故亦可以藉由控制該可變電容器74之靜電電容，將感應電流IIND設為與天線電流IRF相反方向，並且亦可以調節感應電流IIND之大小(電流值)。
第23圖A之構成例因在腔室10之側壁之周圍較RF天線54下方設置浮動線圈70，即是配置在接近於承載器12，故可以增強浮動線圈70乃至可變電容器74之作用效果。但是，亦可將浮動線圈70配置在較RF天線54上方，即是從承載器12遠離之構成，例如第23圖B所示般，亦可將浮動線圈70配置在腔室10之天板(介電體窗)52之上。此時，浮動線圈70可以採用圓環狀或螺旋狀之線圈形態。
就以另外實施例而言，如第23圖C所示，於腔室10安裝圓頂形狀之天板(介電體窗)52之時，也可以設成在該圓頂狀介電體窗52之上(最佳為載置之狀態)配置RF天線54及浮動線圈70之構成。
[在浮動線圈內設置固定電容器之實施例]
第24圖為表示在浮動線圈70之環路內設置固定電容器94之實施例。該實施例中之浮動線圈70最佳為圓環狀之單圈，配製成可及地接近於RF天線54。再者，在圖示之例中，雖然在RF天線54之徑方向內側配置浮動線圈70，但是即使配置在RF天線54之徑方向外側亦可。
在該實施例中，於使浮動線圈70積極性作用於生成電感耦合電漿之時，以在浮動線圈70內朝向與流通於RF天線54之天線電流IRF在圓周方向為相同方向流動適當大小(例如IRF之數倍)之感應電流IIND之方式，選定固定電容器94之靜電電容。即是，固定電容器94之靜電電容小於在浮動線圈70內引起串聯諧振而選定在其附近之值。依此，浮動線圈70即使為單圈(一圈)之圓環狀線圈，關於感應耦合電漿生成之輔助效果，亦可以取得在外表上與多圈(複數圈)之圓環狀線圈或螺旋線圈同等之作用。
具有如此之固定電容器94之單圈圓環狀之浮動線圈70容易製作(尤其係組裝電容器)，RF天線54周圍之組裝也有利於維修。再者，因在浮動線圈70之環路內也無結線處或連接用導體，故有功率損失少，在電磁性之作用面上圓周方向之均勻性為佳之優點。
並且，在上述第1或第2實施形態中，當然可以將設置在浮動線圈70內之可變電容器74置換成固定電容器94。
[與浮動線圈之構造有關之實施例1]
接著，參照第25～28圖，說明與在本發明之電感耦合型電漿處理裝置中所使用之浮動線圈70之構造有關之實施例。
首先，針對第25圖～第29圖，說明浮動線圈70之電容器(74、94)使用市面上販賣之電容器元件之時之實施例。
第25圖所示之實施例係在浮動線圈70形成一個切縫G，在該處安裝市面上販賣之兩端子型電容器(74、94)。該實施例之特徵在於將連接浮動線圈70之線圈導體和電容器(74、94)之封裝本體之端子的連接端子112a、112b豎立在較線圈導體上方(最佳為垂直上方)之構成。
如上述般，於對浮動線圈70流通大感應電流IIND之時，使用流通大電流之大尺寸的電容器(74、94)。但是，當電容器(74、94)之尺寸大時，切縫G之尺寸也變大，在浮動線圈70之環路上，切縫G之部位對浮動線圈70之電磁場之作用上具有無法忽視之特異點。
在該實施例中，如上述般，因將電容器連接導體112a、112b延伸於垂直上方而將電容器本體配置在較線圈導體更加上方(更加遠離電漿側)，故成為難以從電漿側觀看容器本體之構造，即是被遮蔽之構造。
在第26圖A及第26圖B所示之另外的實施例中，將浮動線圈70之切縫G形成以一定之角度(例如45°)對線圈圓周方向(或對線圈半徑方向)傾斜。然後，各被設置隔著切縫G而相向之線圈導體之兩開放端部的一對電容器供電點(電容器連接導體112a、112b之基端)114a、114b係構成位於通過線圈中心O之半徑方向之值線F上。藉由如此之構成，從電漿側，難以觀看到切縫G之部位，觀看到浮動線圈70之線圈導體在圓周方向宛如連續。
就以一變形例而言，不僅將浮動線圈70之切縫G設為傾斜一直線，亦可以設為能夠成為第26圖C所示之接頭構造的傾斜形狀。
在第27圖A所示之另外之實施例中，浮動線圈70之切縫G不僅使線圈導體一面對線圈半徑方向斜切一面延伸，也對縱方向(線圈軸方向)一面斜切一面延伸之構成具有特徵性。藉由如此之構成，從電漿側，更難以觀看到切縫G之部位，更提升圓周方向中之浮動線圈70之線圈導體之虛擬性連續性。
並且，浮動線圈70之線圈導體之剖面形狀為任意，例如即使為第27圖B所示之三角、四角或圓中之任一者亦可。
第28圖係表示解除或抑制因浮動線圈70之切縫所引起之特異點存在的有效的另外實施例。在該實施例中，在浮動線圈70上於圓周方向隔著一定間隔而設置有多數個例如3個電容器(74、94)。
原本電感耦合型電漿處理裝置係被設計成在RF天線正下方於徑方向不均勻地(甜甜圈狀)生成電漿，並使此擴散而在承載器側之基板上取得均勻之電漿。在圓周方向，於甜甜圈狀電漿內之電漿密度具有不均勻之處時，藉由擴散當然引起平滑化，但是比起徑方向，在圓周方向平滑化所需之擴散距離長，故有難以平滑化或均勻化之傾向。
關於該點，如第28圖所示般，當在圓周方向以一定間隔設置多數不連續點時，則縮短平滑化所需之擴散距離。例如，如圖示般，當在浮動線圈70以120°間隔設置3個切縫G時，在圓周方向電漿擴散所需之距離成為圓周之1/3，容易平滑化乃至均勻化。
第29圖之實施例為第28圖之實施例之一變形例，其特徵為在浮動線圈70形成虛擬之切縫G’，在該虛擬之切縫G’設置虛擬之電容器電極116及虛擬之電容器連接導體118。虛擬之切縫G’為與用以安裝電容器(74、94)之原本之切縫G完全相同之構造即可，以在圓周方向等間隔地配置全部之切縫(G、G’)之方式，與原本之切縫G混合而在特定位置設置一個或多數個。虛擬之電容器電極116係由一片導體板(例如銅板)所構成即可。虛擬之電容器連接導體118製作成與真實的電容器連接導體112a、112b相同之材質及形狀亦可。
在第28圖之實施例中，相對於電性串聯連接於浮動線圈(70、90)而設置多數電容器(74、94)，第29圖之實施例則具有僅以一個電容器(74、94)即可的特徵。
[與浮動線圈之構造有關之實施例2]
接著，第30圖～第36圖B係表示將固定電容器94當作構造體而一體地組裝在浮動線圈70之實施例。
第30圖所示之實施例係將浮動線圈70之切縫G如此地當作固定電容器94之電極間間隙而予以利用之例。即使將介電體之薄膜(無圖示)插入至該切縫G亦可。
在該實施例中，隔著切縫G相向之線圈導體之一對開放端部構成電容器電極。該電容器電極係如第31圖所示般，亦可以藉由一體安裝延伸於上方(或橫)之擴張部120，將電極面積調整成任意大小。
再者，除上述般之面對面型之電容器構造之外，例如第32圖所示般，在浮動線圈70中，將鄰接於切縫G之一方的線圈導體端部70e當作一方之電容器電極而在其上方固定介電體122，並使也連接於另一方之線圈導體端部70f之架橋導體板124碰觸於介電體122之上面而成為另一方之電容器電極。依此，構成重疊型之固定電容器94。
第33圖～第35圖係表示將可變電容器74當作構造體而一體地組裝在浮動線圈70之一實施例。該實施例大概係在第32圖之固定電容器94中，置換成架橋導體板124能夠滑動之可動電極。
如第33圖所示般，在該實施例中，在鄰接於切縫G之一方之線圈導體端部70a上，固定具有相同厚度之板狀或薄片狀之介電體128及固定接點導體130。在此，固定接點導體130係被配置在較介電體128離切縫G遠之位置上。再者，在相反側，在鄰接於切縫G之另一方之線圈導體端部70b上，固定具有與介電體128及固定接點導體130相同厚度之板狀或薄片狀之固定接點導體132。可動電極126係成為可以在排列成相同平面之固定接點導體130、介電體128及固定接點導體132之上面滑動而在線圈圓周方向移動。並且，浮動線圈70之圓周方向嚴格來說為圓弧，但是若局部性限於切縫G之場所附近，設為直線方向即可。因此，即使可動電極126直線性移動，也不會從浮動線圈70上橫向偏移。
用以使可動電極126滑動之滑動134係由例如滾珠螺桿機構所構成，具有用以在一定位置對水平延伸之移送螺桿136進行旋轉驅動之步進馬達138，和與移送螺桿136螺合之螺母部(無圖示)，由藉由移送螺桿136之旋轉而在其軸方向水平移動之滑動件本體140，和結合該滑件本體140和可動電極126之壓縮線圈彈簧142及在垂直方向嵌合成能夠滑動之一對圓筒體144、146所構成。在此，外側之圓筒體144被固定於滑動器本體140，內側圓筒體146係被固定於可動電極126。壓縮線圈彈簧142係藉由彈性力將可動電極126推壓至固定接點導體130、介電體128及固定接點導體132。電容控制部76係透過步進馬達138之旋轉方向及旋轉量，而控制可動電極126之滑動位置。
在該實施例中，在夾著切縫G之一對線圈導體端部70e、70f之間，組裝有以第34圖般之等效電路所表示之可變電容器74、第1開關S1及第2開關S2。在此，第1開關S1為與可變電容器74電性串聯連接之開關器，第2開關S2為與可變電容器74電性並聯連接之開關器。
更詳細而言，可變電容器74係藉由一方之線圈導體端部70a和介電體128和可動電極126和滑動機構134所構成。第1及第2開關S1、S2係藉由固定接點導體130、132和可動電極126和滑動機構134所構成。
在此，針對第35圖，說明該實施例中之作用。
首先，如第35圖(a)所示般，使可動電極126僅接觸於單側之線圈導體端部70b上之固定接點導體132，並移動至不與相反側之線圈端部70e上之固定接點導體130及介電體128中之任一者接觸之位置。在該位置，開關S1、S2中之任一者為開(OFF)狀態，浮動線圈70之切縫G則成為電性完全開啟(遮斷)狀態。因此，在浮動線圈70完全不流動感應電流IIND，實質上與無浮動線圈70之情形相同。
接著，如第35圖(b)所示般，使可動電極126接觸於單側之線圈導體端部70f上之固定接點導體132，並在相反側之線圈導體端部70e上接觸於介電體128，移動至不接觸於固定接點導體130之位置。在該位置中，開關S2為開(OFF)狀態下，開關S1成為關(ON)狀態，可變電容器74具有意義之電容而發揮功能(通電)。
該可變電容器74之靜電電容越使可動電極126朝向固定接點導體132移動越變大，如第35圖(c)所示般，於使可動電極126移動至覆蓋介電體128之上面全體之位置時成為最大。
然後，又使可動電極126前進移動，如第35圖之(d)所示般，當移動至固定接點導體130之上時，兩側之固定接點導體130、132彼此經可動電極126而短路，開關S1也成為關(ON)狀態。即是，切縫G成為短路狀態，浮動線圈70成為線圈導體之兩端關閉之環。
並且，如第34圖所示般，與可變電容器74(即使固定電容器94亦可)串聯及/或並聯連接開關S1、S2之構成亦可以在使用市面上販賣之電容器元件之實施例(第25圖～第29圖)中實現。再者，串聯連接之開關S1係在浮動線圈70之環路內設置在與電容器74(94)不同之切縫。
第36圖A及第36圖B係以可變電容器74當作構造體而一體地組裝在浮動線圈70之另一實施例。
在該實施例中，如第36圖A所示般，浮動線圈70之線圈導體係由被配置成同心圓狀(剖面梳齒狀)，並且在底部一體連接或分離之口徑不同之多數(例如3個)之圓筒狀(正確為圓弧狀)板體150(1)、150(2)、150(3)所構成。然後，在線圈導體150(1)、150(2)、150(3)於圓周方向以一處或等間隔之多個形成切縫G，並且在各切縫G附近設置可在圓周方向移動或移位之可動電極152。
各個可動電極152係由在以非接觸與剖面梳齒狀之圓筒體150(1)、150(2)、150(3)相向之剖面梳齒狀之頂部一體連接之多數(例如4個)之圓弧狀板體152(1)、152(2)、152(3)、152(4)所構成。可動電極板152彼此係經水平支撐棒154一體性結合，經通過中心點O之垂直支撐棒(無圖示)而連接於馬達等之旋轉機構(無圖示)。
當使可動電極152移動至第36圖A所示之位置時，浮動線圈70之線圈導體150(1)、150(2)、150(3)係以切縫G之部位成為在圓周方向電性分斷之狀態。
當從第36圖A之位置使可動電極板152繞著圖之逆時鐘方向稍微移動時，可動電極152在圓周方向橫斷切縫G而形成其兩側之線圈導體端部之雙方和電容器。藉由調節如此在圓周方向橫跨切縫G之可動電極152之旋轉位置，可調整合成性電容器之電容。
[與可變電容器之靜電電容之控制有關的實施例]
第37圖A～第37圖C所示之實施例係涉及以溫度可調整控制被設置在浮動線圈70內之可變電容器74之靜電電容。
在該實施例中，如第37圖A及第37圖B所示般，在浮動線圈70之一個(或多數)之切縫G，插入介電率藉由溫度變化之感溫性之材質例如聚醯胺樹脂所構成之介電體156。第37圖C係表示在該種感溫性介電體中其介電率依存於溫度而變化之特性之一例。
對於如此感溫性之介電體156，藉由例如雷射或燈158照射加熱用之光束，或是藉由氣體噴嘴160，噴射冷卻用之氣體，根據一定之溫度-介電率特性(第37圖C)可調整介電體156之介電率，進而可調整控制可變電容器74之靜電電容。
就以一變形例而言，如第38圖所示般，也有以濕度可調整控制可變電容器74之靜電電容之方式。在該構成例中，在浮動線圈70之一個(或多數)之切縫G，插入藉由溼度使介電率變化之感濕性之材質，例如由架橋聚醯亞胺、纖維素‧醋酸、聚乙烯‧醇、聚丙烯‧醯胺或聚乙烯‧氫吡咯酮所構成之介電體162。對於如此感濕性之介電體162，藉由例如雷射或燈164照射加熱或乾燥用之光束，或是藉由氣體噴嘴166，噴射蒸氣，根據一定之溼度-介電率特性(無圖示)可調整介電體162之介電率，進而可調整控制可變電容器74之靜電電容。就以乾燥手段，一能夠使用乾燥氣體以代替光束。
[與浮動線圈之佈局構造有關之其他實施例]
根據第39圖～第43圖，說明與浮動線圈之卷線或佈局構造有關之其他實施例。
浮動線圈70之線圈徑位於螺旋狀RF天線54之內徑和外徑之中間時，如第39圖所示般，即使設置跨過浮動線圈70之線圈導體之上而連接RF天線54之內側部分和外側部分之高架連接導體170亦可。並且，即使在RF天線54連接例如由電容器172所構成之終端電路亦可。
再者，如第40圖A及第40圖B所示般，亦可以設為具有浮動線圈70對螺旋狀之RF天線54在徑方向互相不同之螺旋形狀之構成。
再者，如第41圖所示般，即使將線圈徑不同之獨立的兩個螺旋狀浮動線圈70A、70B排列配置成同心狀亦可。
就以另外之實施例而言，雖然省略圖示，但亦可將高度位置不同之獨立多數浮動線圈70A、70B、...排列配置成同軸狀。
再者，如第42圖所示般，亦可經可變或固定電容器74C(90C)、74D(90D)而串聯連接線圈徑不同之多數(例如兩個)之螺旋浮動線圈70C、70D，並且亦可將一個多圈浮動線圈當作全體。並且，雖然省略圖示，亦可設成省略電容器74C(90C)、74D(90D)中之任一方而使其部分短路之構成。
再者，如第43圖所示般，亦可設成在一個或多數(圖示之例為三個)之浮動線圈70(1)、70(2)、70(3)之各個環路內，以串聯連接(或是並聯連接)設置固定電容器94(1)、94(2)、94(3)或可變電容器74(1)、74(2)、74(3)和開關開關S(1)、S(2)、S(3)的構成。
[其他實施形態或變形例]
本發明中之浮動線圈也有流動大感應電流(有時為大於流通於RF天線之電流的電流)之情形，注意浮動線圈之發熱也極為重要。
從該觀點，如第44圖A所示般，可以適當設置在浮動線圈70之附近設置空冷風扇而以空冷式進行冷卻之線圈冷卻部。或是，如第44圖B所示般，也以中空之銅製管構成浮動線圈70，並對其中供給冷媒而防止浮動線圈70之過熱的線圈冷卻部為佳。
針對第45圖，說明與本發明中之浮動線圈之二次性功能有關之一實施例。
該實施例係並設用以電漿分解處理藉由電感耦合型電漿蝕刻裝置所排出之氣體中所含之溫室效果氣體的電感耦合型電漿排氣體分解處理裝置190。該感應耦合型電漿排氣體處理裝置190係在例如石英或所構成之圓筒狀之反應容器或反應管192之周圍具備有螺旋形之RF天線194。
在該實施例中，將該RF天線194與被設置在浮動線圈70之切縫G之間的電容器(74、94)電性串聯連接。流至浮動線圈70之線圈電流(感應電流)IIND同時流至RF天線194，在反應管192內生成電感耦合之電漿。在反應管192藉由電感耦合型電漿蝕刻裝置排氣埠22經排氣管24導入排氣體。該種排氣體之代表性溫室效果氣體為氟和碳之化合物之全氟化碳、氟和碳和氫之化合物的氫氟碳化合物、NF3、SF6等，以藉由電感耦合之高頻放電之電漿予以分解，變換成環境負荷低之氣體，送往排氣裝置26。
在反應管192，以特定流量或混合比被導入用以提升排氣體之分解效率之添加氣體例如O2氣體。雖然省略圖示，即使在反應容器192之外周捲繞例如流通冷卻水之冷水管而進行反應管192之調溫亦可。再者，為了更促進排氣體分解處理，在反應管192之周圍並設另外螺旋形RF天線(無圖示)，亦可設為與此個別獨立之高頻電流的構成。
在該實施例中，如上述般，電性串聯連接電感耦合電漿蝕刻裝置之浮動線圈70和電感耦合型電漿排氣體分解處理裝置190之RF天線194。然後，為了在電感耦合型電漿蝕刻裝置中控制電感耦合型電漿之電漿密度分布，也對RF天線194流通流至浮動線圈70之感應電流IIND，再利用於電感耦合型電漿排氣體分解處理裝置190之電漿生成。
上述實施形態中之電感耦合型電漿蝕刻裝置之構成為一例，電漿生成機構之各部當然不與電漿生成有直接關係之各部之構成也可做各種變形。
再者，在處理氣體供給部中，亦可設為自頂棚導入處理氣體至腔室10內之構成，亦可為不對承載器12施加直流偏壓控制用之高頻RFL之形態。另外，本發明亦可適用使用多數RF天線或天線區段，藉由多數高頻電源或高頻供電系統，對多數RF天線(或是天線區段)各別供給電漿生成用之高頻電力之方式之電漿裝置。
並且，依據本發明之電感耦合型之電漿處理裝置或電漿處理方法並不限定於電漿蝕刻之技術領域，亦可適用於電漿CVD、電漿氧化、電漿氮化、濺鍍等之其他電漿製程。再者，本發明中之被處理基板並不限定於半導體晶圓，亦可為平面顯示器用之各種基板或光罩、CD基板、印刷基板等。
10．．．腔室
12．．．承載器
26．．．排氣裝置
52．．．介電體窗
54．．．RF天線
54i．．．內側線圈
54o．．．外側線圈
55．．．接地線
56．．．(電漿生成用)高頻電源
66．．．處理氣體供給源
70．．．浮動線圈
72．．．電容可變機構
74．．．可變電容器
75．．．主控制部
94．．．可變電容器
96．．．電容控制部
第1圖為表示本發明之第1實施形態中之電感耦合型電漿處理裝置之構成的縱剖面圖。
第2圖為模式性表示第1實施形態中之浮動線圈之基本構成及RF天線之配置關係的斜視圖。
第3圖為表示在第1實施形態中依存於浮動線圈之電容而變化之電流特性及VPP特性(電磁場模擬之結果)的圖示。
第4圖為表示從電磁場模擬中所求出之第3圖代表性電容位置中半徑方向之電感耦合電漿中之電流密度分布的圖示。
第5圖為表示用以說明浮動線圈內之可變電容器之靜電電容可變之時之作用的模型(基本構成)圖示。
第6圖為表示用以說明浮動線圈內之可變電容器之靜電電容可變之時天線電流和感應電流之比變化特性的圖示。
第7圖為表示第5圖之模型之一變形例的圖示。
第8圖為表示第5圖或第7圖之模式中相互電阻和角頻率之積依存於浮動線圈之半徑之特性的圖示。
第9圖為表示本發明之第2實施形態中之電感耦合型電漿處理裝置之構成的縱剖面圖。
第10圖為表示第9圖之感應耦合型電漿處理裝置中之RF天線及浮動線圈之佈局構成的斜視圖。
第11圖A為表示第2實施形態中較佳之RF天線及浮動線圈之佈局及電性連接構成的圖示。
第11圖B為表示第2實施形態中較佳之RF天線及浮動線圈之佈局及電性連接構成的圖示。
第12圖為第2實施形態中以實驗所取得之各線圈電流之資料的圖示。
第13圖為第2實施形態中以實驗所取得之徑方向之電子密度分布(相當於電漿密度分布)之資料的圖示。
第14圖A為表示將浮動線圈配置在RF天線之內側線圈之徑方向內側之構成例的圖示。
第14圖B為表示將浮動線圈配置在RF天線之外側線圈之徑方向外側之構成例的圖示。
第15圖A為表示將內側浮動線圈及外側浮動線圈配置在RF天線之徑方向兩側之構成例的圖示。
第15圖B為表示將內側浮動線圈及外側浮動線圈之雙方配置在RF天線之徑方向內側之構成例的圖示。
第15圖C為表示將內側浮動線圈及外側浮動線圈之雙方配置在RF天線之徑方向外側之構成例的圖示。
第15圖D為表示將內側浮動線圈配置在RF天線之內側線圈和外側線圈中間，並將外側浮動線圈配置在外側線圈之外側之構成例的圖示。
第16圖為表示將浮動線圈設成多圈之構成例的圖示。
第17圖為表示將浮動線圈在圓周方向分割成多數線圈區段之構成例的圖示。
第18圖為表示RF天線之各線圈及浮動線圈係由具有空間性且電性並聯關係之一對螺旋狀線圈所構成之構成例的圖示。
第19圖為表示浮動線圈以在徑方向夾著RF天線之方式被配置成跨在其兩側之構成例的圖示。
第20圖係表示各被配置在RF天線之正上方及相同平面上，藉由電性串聯連接之上部線圈區段及下部線圈區段構成浮動線圈之例的圖示。
第21圖為表示將RF天線及浮動線圈各設為四角形之形狀之構成例的圖示。
第22圖為表示將RF天線及浮動線圈各設為扇型之形狀之構成例的圖示。
第23圖A為表示將RF天線及浮動線圈偏移在腔室之縱方向而配置在腔室側壁之周圍之構成例的圖示。
第23圖B為表示RF天線被配置在腔室之側壁周圍，浮動線圈被配置在腔室之天板上之構成的圖示。
第23圖C為表示RF天線及浮動線圈被配置成載置在腔室之圓頂狀天板上之構成例的圖示。
第24圖為表示在浮動線圈之環路內設置固定電容器之實施例的圖示。
第25圖為表示一實施例之浮動線圈之構成的斜視圖。
第26圖A為表示一實施例之浮動線圈之構成的斜視圖。
第26圖B為表示第26圖A之浮動線圈中之切縫之構成的俯視圖。
第26圖C為表示第26圖B之切縫構造之一變形例的部分放大俯視圖。
第27圖A為表示一實施例之浮動線圈之構成的圖示。
第27圖B為表示浮動線圈中之線圈導體之剖面形狀之剖面圖。
第28圖為表示一實施例之浮動線圈之構成的斜視圖。
第29圖為表示第28圖之浮動線圈之一變形例的斜視圖。
第30圖為表示在浮動線圈一體組裝固定電容器之一實施例的斜視圖。
第31圖為表示第30圖之實施例之一變形例的斜視圖。
第32圖為表示在浮動線圈一體組裝固定電容器之另外實施例的一部分剖面正視圖。
第33圖為表示在浮動線圈一體組裝可變電容器之一實施例的一部分剖面正視圖。
第34圖為表示以與電容器串聯連接及/或並聯連接設置開關之構成的等效電路圖。
第35圖為用以說明第33圖之實施例之作用的重要部分之剖面圖。
第36圖A為表示在浮動線圈一體組裝可變電容器之另外實施例的斜視圖。
第36圖B為表示第36圖A之可變電容器之重要部位的一部分剖面斜視圖。
第37圖A為表示用以使浮動線圈內之可變電容器之靜電電容可變之一實施例的斜視圖。
第37圖B為表示第36圖A之可變電容器之重要部位的一部分剖面斜視圖。
第37圖C為表示第37圖A之可變電容器所使用之介電體之溫度-介電常數特性的圖示。
第38圖為表示用以使浮動線圈內之可變電容器之靜電電容可變之另外實施例的斜視圖。
第39圖為表示一實施例中之浮動線圈之卷線構造的俯視圖。
第40圖A為表示另外實施例中之浮動線圈之卷線構造的俯視圖。
第40圖B為表示另外實施例中之浮動線圈之卷線構造的俯視圖。
第41圖為表示另外實施例之浮動線圈之卷線構造的俯視圖。
第42圖為表示另外實施例之浮動線圈之卷線構造的俯視圖。
第43圖為表示在浮動線圈之環路內設置電容器及開關之構成例的圖示。
第44圖A為表示以空冷放冷方式冷卻浮動線圈之實施例的圖示。
第44圖B為表示經冷煤冷卻浮動線圈之實施例的圖示。
第45圖為表示浮動線圈之二次性功能所涉及之一實施例之裝置構成的斜視圖。
第46圖A為表示螺旋狀線圈之RF天線之一例的斜視圖。
第46圖B為表示同心圓線圈狀之RF天線之一例的斜視圖。
10．．．腔室
12．．．承載器
14．．．絕緣性筒狀支撐部
15．．．天線室
16．．．導電性之筒狀支撐部
18．．．排氣路
20．．．檔板
22．．．排氣埠
24．．．排氣管
26．．．排氣裝置
27．．．搬入搬出口
28．．．閘閥
30．．．高頻電源
32．．．匹配器
34．．．供電棒
36．．．靜電吸盤
36a．．．電極
36b、36c．．．絕緣膜
38．．．聚焦環
40．．．直流電源
42．．．開關
43．．．被覆線
44．．．冷煤室
46、48．．．配管
50．．．氣體供給管
52．．．介電體窗
54．．．RF天線
55．．．接地線
56．．．(電漿生成用)高頻電源
58．．．匹配器
60．．．高頻供電導體
62．．．緩衝部
64．．．吐出孔
66．．．處理氣體供給源
68．．．氣體供給管
70．．．浮動線圈
72．．．電容可變機構
75．．．主控制部
78．．．VPP檢測器
80．．．線圈電流檢測器

Claims (78)

  1. 一種電漿處理裝置，具有：處理容器，其具有介電體窗；線圈狀之RF天線，其係被配置在上述介電體窗之外；基板保持部，其係用以在上述處理容器內保持被處理基板；處理氣體供給部，其係為了對上述基板施予期待之電漿處理，將期待之處理氣體供給至上述處理容器內；高頻供電部，其係為了在上述處理容器內藉由電感耦合生成處理氣體之電漿，將適合於處理氣體之高頻放電之一定頻率的高頻電力供給至上述RF天線；浮動線圈，其係被置於電性浮動狀態，在藉由電磁感應而能夠與上述RF天線耦合之位置被配置在上述處理容器之外；電容器，其係被設置在上述浮動線圈之環路內；及電容控制器，其係被構成藉由變更上述電容器之靜電電容，在上述浮動線圈之徑方向，與上述浮動線圈之正下方附近對應的上述處理容器內之位置，提升電感耦合電漿密度之均勻性，且變更在上述浮動線圈流動之電流的方向，上述電容器為可變電容器。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之電漿處理裝置，其中 上述浮動線圈係被配置在與上述RF天線同軸。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所記載之電漿處理裝置，其中上述浮動線圈係被配置在與上述RF天線同一平面上。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所記載之電漿處理裝置，其中上述浮動線圈在徑方向係被配置在上述RF天線之內側或外側中之任一者上。
  5. 如申請專利範圍第4項所記載之電漿處理裝置，其中上述浮動線圈具有上述RF天線之1/3~3倍的半徑。
  6. 如申請專利範圍第4項所記載之電漿處理裝置，其中當將上述浮動線圈之電阻設為R，將上述浮動線圈和上述RF天線之間的互感應設為M，將上述高頻之頻率設為f時，2πfM>R。
  7. 如申請專利範圍第1或2項所記載之電漿處理裝置，其中上述浮動線圈具有與上述RF天線相似之形狀。
  8. 如申請專利範圍第1或2項所記載之電漿處理裝置，其中上述浮動線圈在徑方向係被配置成夾著上述RF天線而跨在其內側和外側。
  9. 如申請專利範圍第1或2項所記載之電漿處理裝置，其中上述浮動線圈相對於上述處理容器內之上述基板保持部係被配置與上述RF天線相等距離之位置上。
  10. 如申請專利範圍第1或2項所記載之電漿處理裝置，其中上述浮動線圈在圓周方向係被分割成多數之線圈區段。
  11. 如申請專利範圍第1或2項所記載之電漿處理裝置，其中上述介電體窗形成上述處理容器之頂棚，上述RF天線及上述浮動線圈中之任一者係被配置成載置在上述介電體窗上。
  12. 如申請專利範圍第1或2項所記載之電漿處理裝置，其中上述介電體窗形成上述處理容器之頂棚，上述RF天線係被配置成載置在上述介電體窗上，上述浮動線圈係從上述介電體窗離開而被配置在高於上述RF天線之位置上。
  13. 如申請專利範圍第1或2項所記載之電漿處理裝置，其中上述介電體窗形成上述處理容器之側壁，上述RF天線係被配置在上述處理容器之側壁之周圍， 上述浮動線圈係從上述RF天線偏移至上述處理容器之縱方向而配置在上述處理容器之側壁之周圍。
  14. 如申請專利範圍第1或2項所記載之電漿處理裝置，其中上述介電體窗形成上述處理容器之側壁及頂棚，上述RF天線係被配置在上述處理容器之側壁之周圍，上述浮動線圈係被配置在上述介電體窗之上。
  15. 如申請專利範圍第1或2項所記載之電漿處理裝置，其中上述介電體窗形成上述處理容器之側壁及頂棚，上述RF天線係被配置在上述介電體窗上，上述浮動線圈係被配置在上述處理容器之側壁之周圍上。
  16. 如申請專利範圍第1或2項所記載之電漿處理裝置，其中在上述浮動線圈流動與流通於上述RF天線之電流在圓周方向為相同方向的電流。
  17. 如申請專利範圍第16項所記載之電漿處理裝置，其中上述浮動線圈內之電容器具有值小於在上述浮動線圈內引起串聯諧振之靜電電容的靜電電容。
  18. 如申請專利範圍第16項所記載之電漿處理裝置，其中 上述浮動線圈具有負值之電抗。
  19. 如申請專利範圍第1或2項所記載之電漿處理裝置，其中在上述浮動線圈流動與流通於上述RF天線之電流在圓周方向為相反方向的電流。
  20. 如申請專利範圍第19項所記載之電漿處理裝置，其中上述浮動線圈內之電容器具有值大於在上述浮動線圈內引起串聯諧振之靜電電容的靜電電容。
  21. 如申請專利範圍第19項所記載之電漿處理裝置，其中上述浮動線圈具有正值之電抗。
  22. 如申請專利範圍第1或2項所記載之電漿處理裝置，其中其靜電電容之可變範圍包含小於在上述浮動線圈內引起串聯諧振之靜電電容的值。
  23. 如申請專利範圍第22項所記載之電漿處理裝置，其中上述浮動線圈係將在上述浮動線圈內流動之電流，與流通於上述RF天線之電流在圓周方向為相同之方向，具有可以從流通於上述RF天線之電流的1/10以下連續性或階段性地可變成兩倍以上之靜電電容。
  24. 如申請專利範圍第1或2項所記載之電漿處理裝置，其中 其靜電電容之可變範圍包含小於和大於在上述浮動線圈內引起串聯諧振之靜電電容的值。
  25. 如申請專利範圍第1或2項所記載之電漿處理裝置，其中其靜電電容之可變範圍包含大於在上述浮動線圈內引起串聯諧振之靜電電容的值。
  26. 如申請專利範圍第1或2項所記載之電漿處理裝置，其中在同軸設置多數上述浮動線圈。
  27. 一種電漿處理裝置，具有處理容器，其係在頂棚具有介電體窗；RF天線，其係在上述介電體窗上於徑方向隔著間隔而被配置在內側及外側，具有電性並聯地連接於高頻供電部之內側線圈及外側線圈；基板保持部，其係用以在上述處理容器內保持被處理基板；處理氣體供給部，其係為了對上述基板施予期待之電漿處理，將期待之處理氣體供給至上述處理容器內；高頻供電部，其係為了在上述處理容器內藉由電感耦合生成處理氣體之電漿，將適合於處理氣體之高頻放電之一定頻率的高頻電力供給至上述RF天線；浮動線圈，其係被置於電性浮動狀態，在藉由電磁感應而能夠與上述RF天線之上述內側線圈及上述外側線圈之至少一方耦合之位置被配置在上述介電體窗上； 電容器，其係被設置在上述浮動線圈之環路內；及電容控制器，其係被構成藉由變更上述電容器之靜電電容，在上述浮動線圈之徑方向，與上述浮動線圈之正下方附近對應的上述處理容器內之位置，提升電感耦合電漿密度之均勻性，且變更在上述浮動線圈流動之電流的方向，上述電容器為可變電容器。
  28. 如申請專利範圍第27項所記載之電漿處理裝置，其中上述內側線圈、上述外側線圈及上述浮動線圈係被配置在同軸。
  29. 如申請專利範圍第27或28項所記載之電漿處理裝置，其中上述內側線圈、上述外側線圈及上述浮動線圈係被配置在同一平面上。
  30. 如申請專利範圍第27或28項所記載之電漿處理裝置，其中上述浮動線圈在徑方向係被配置在上述內側線圈和上述外側線圈之間。
  31. 如申請專利範圍第30項所記載之電漿處理裝置，其中上述浮動線圈係被配置在從上述內側線圈及上述外側線圈同樣距離之位置。
  32. 如申請專利範圍第30項所記載之電漿處理裝置， 其中在上述浮動線圈內流動與各流通於上述內側線圈及上述外側線圈之電流在圓周方向為相同方向的電流。
  33. 如申請專利範圍第32項所記載之電漿處理裝置，其中在上述浮動線圈內流動小於各流通於上述內側線圈及上述外側線圈之電流的電流。
  34. 如申請專利範圍第33項所記載之電漿處理裝置，其中在上述浮動線圈內流動之電流具有各流通於上述內側線圈及上述外側線圈之電流的1/10以下之電流值。
  35. 如申請專利範圍第32項所記載之電漿處理裝置，其中上述浮動線圈內之電容器具有值小於在上述浮動線圈內引起串聯諧振之靜電電容的靜電電容。
  36. 如申請專利範圍第32項所記載之電漿處理裝置，其中上述浮動線圈具有負值之電抗。
  37. 如申請專利範圍第32項所記載之電漿處理裝置，其中其靜電電容之可變範圍包含小於在上述浮動線圈內引起串聯諧振之靜電電容的值。
  38. 如申請專利範圍第37項所記載之電漿處理裝置，其中 上述浮動線圈係將在上述浮動線圈內流動之電流，與各流通於上述內側線圈及上述外側線圈之電流在圓周方向為相同之方向，具有可以從各流通於上述內側線圈及上述外側線圈之電流的1/10以下連續性或階段性地可變成兩倍以上之靜電電容。
  39. 如申請專利範圍第27或28項所記載之電漿處理裝置，其中上述浮動線圈在徑方向係被配置在上述內側線圈之內側。
  40. 如申請專利範圍第27或28項所記載之電漿處理裝置，其中上述浮動線圈在徑方向係被配置在上述外側線圈之外側。
  41. 如申請專利範圍第39項所記載之電漿處理裝置，其中在同軸設置多數上述浮動線圈。
  42. 如申請專利範圍第39項所記載之電漿處理裝置，其中在上述浮動線圈內流動與各流通於上述內側線圈及上述外側線圈之電流在圓周方向為相同方向的電流。
  43. 如申請專利範圍第42項所記載之電漿處理裝置，其中上述浮動線圈內之電容器具有值小於在上述浮動線圈內引起串聯諧振之靜電電容的靜電電容。
  44. 如申請專利範圍第42項所記載之電漿處理裝置，其中上述浮動線圈具有負值之電抗。
  45. 如申請專利範圍第39項所記載之電漿處理裝置，其中其靜電電容之可變範圍包含小於在上述浮動線圈內引起串聯諧振之靜電電容的值。
  46. 如申請專利範圍第39項所記載之電漿處理裝置，其中在上述浮動線圈內流動在圓周方向與各流通於上述內側線圈及上述外側線圈之電流為相反方向的電流。
  47. 如申請專利範圍第46項所記載之電漿處理裝置，其中上述浮動線圈內之電容器具有靜電電容值大於在上述浮動線圈內引起串聯諧振之靜電電容的靜電電容。
  48. 如申請專利範圍第27或28項所記載之電漿處理裝置，其中上述浮動線圈具有與上述內側線圈及上述外側線圈之至少一方相似之形狀。
  49. 如申請專利範圍第48項所記載之電漿處理裝置，其中上述內側線圈、上述外側線圈及上述浮動線圈具有互相相似之形狀。
  50. 如申請專利範圍第27或28項所記載之電漿處理 裝置，其中為了調節各流通於上述內側線圈及上述外側線圈之電流平衡，具有與上述內側線圈或上述外側線圈中之任一者電性串聯連接之天線內之電容器。
  51. 如申請專利範圍第50項所記載之電漿處理裝置，其中上述天線內之電容器為可變電容器。
  52. 如申請專利範圍第1或27項所記載之電漿處理裝置，其中上述浮動線圈具有兩端夾著切縫而開放的單圈或雙圈之線圈導體，上述浮動線圈內之電容器被設置在上述線圈導體之切縫。
  53. 如申請專利範圍第52項所記載之電漿處理裝置，其中上述浮動線圈內之電容器相對於上述RF天線係被配置在離上述線圈導體更遠。
  54. 如申請專利範圍第52項所記載之電漿處理裝置，其中上述線圈導體之切縫係以期待之角度形成對線圈圓周方向或線圈徑方向傾斜。
  55. 如申請專利範圍第52項所記載之電漿處理裝置，其中在上述線圈圓周方向以等間隔多數設置上述線圈導體 之切縫，在各個上述切縫設置有上述浮動線圈內之電容器。
  56. 如申請專利範圍第52項所記載之電漿處理裝置，其中在上述線圈圓周方向以等間隔多數設置上述線圈導體之切縫，上述多數之切縫中之至少一個為虛擬，在上述虛擬之切縫設置導體。
  57. 如申請專利範圍第52項所記載之電漿處理裝置，其中隔著上述線圈導體之上述切縫而互相相向之一對開放端部構成上述電容器之電極。
  58. 如申請專利範圍第57項所記載之電漿處理裝置，其中在上述線圈導體之切縫設置介電體。
  59. 如申請專利範圍第1或27項所記載之電漿處理裝置，其中上述浮動線圈內之環路內具有與上述電容器電性串聯連接之第1開關。
  60. 如申請專利範圍第1或27項所記載之電漿處理裝置，其中上述浮動線圈內之環路內具有與上述電容器電性並聯連接之第2開關。
  61. 如申請專利範圍第1或27項所記載之電漿處理裝置，其中 具有用以使上述浮動線圈冷卻之線圈冷卻部。
  62. 一種電漿處理方法，係在電漿處理裝置中對被處理基板施予期待電漿處理之電漿處理方法，該電漿處理裝置具有處理容器，其具有介電體窗；線圈狀之RF天線，其係被配置在上述介電體窗之外；基板保持部，其係用以在上述處理容器內保持上述被處理基板；處理氣體供給部，其係為了對上述被處理基板施予期待之電漿處理，將期待之處理氣體供給至上述處理容器內；和高頻供電部，其係為了在上述處理容器內藉由電感耦合生成處理氣體之電漿，將適合於處理氣體之高頻放電之一定頻率的高頻電力供給至上述RF天線，該電漿處理方法係在上述處理容器之外配置浮動線圈，該浮動線圈係被置於電性浮動狀態，藉由電磁感應而能夠與上述RF天線耦合，且在浮動線圈環路內設置有可變之電容器，將上述電容器之靜電電容予以可變控制，來控制上述基板上之電漿密度分布，上述電容器為可變電容器，藉由變更上述電容器之上述靜電電容，在上述浮動線圈之徑方向，與上述浮動線圈之正下方附近對應的上述處 理容器內之位置，提升電感耦合電漿密度之均勻性，且變更在上述浮動線圈流動之電流的方向。
  63. 如申請專利範圍第62項所記載之電漿處理方法，其中將上述電容器之靜電電容予以可變控制成與流通於上述RF天線之電流在圓周方向為相同方向之電流在上述浮動線圈內流動。
  64. 如申請專利範圍第63項所記載之電漿處理方法，其中將上述電容器之靜電電容予以可變控制成小於流通於上述RF天線之電流的電流在上述浮動線圈內流動。
  65. 如申請專利範圍第64項所記載之電漿處理方法，其中將上述電容器之靜電電容予以可變控制成流通於上述RF天線之電流的1/10以下之電流流動於上述浮動線圈內。
  66. 如申請專利範圍第63項所記載之電漿處理方法，其中將上述電容器之靜電電容予以可變控制成大於流通於上述RF天線之電流的電流在上述浮動線圈內流動。
  67. 如申請專利範圍第66項所記載之電漿處理方法，其中將上述電容器之靜電電容予以可變控制成流通於上述RF天線之電流的兩倍以上之電流在上述浮動線圈內流 動。
  68. 如申請專利範圍第63至67項中之任一項所記載之電漿處理方法，其中在小於在上述浮動線圈內引起串聯諧振之靜電電容的區域，將上述電容器之靜電電容予以可變控制。
  69. 如申請專利範圍第68項所記載之電漿處理方法，其中為了減少在上述浮動線圈內流動之電流，縮小上述電容器之靜電電容，為了增大在上述浮動線圈內流動之電流，增大上述電容器之靜電電容。
  70. 如申請專利範圍第62項所記載之電漿處理方法，其中將上述電容器之靜電電容予以可變控制成與流通於上述RF天線之電流在圓周方向為相反方向之電流在上述浮動線圈內流動。
  71. 如申請專利範圍第70項所記載之電漿處理方法，其中在大於在上述浮動線圈內引起串聯諧振之靜電電容的區域，將上述電容器之靜電電容予以可變控制。
  72. 如申請專利範圍第71項所記載之電漿處理方法，其中為了減少在上述浮動線圈內流動之電流，增大上述電容器之靜電電容，為了增大在上述浮動線圈內流動之電流，縮小上述電容器之靜電電容。
  73. 如申請專利範圍第62項所記載之電漿處理方法，其中將上述電容器之靜電電容予以可變控制，而在上述浮動線圈內流動之電流與流通於上述RF天線之電流在圓周方向成為相同方向之第1模式，和在上述浮動線圈內流動之電流與流通於上述RF天線之電流在圓周方向成為相反方向之第2模式之間進行切換。
  74. 一種電漿處理方法，係在電漿處理裝置對上述基板施予期待之電漿處理的電漿處理方法，該電漿處理裝置具有處理容器，其係在頂棚具有介電體窗；RF天線，其係在上述介電體窗上於徑方向隔著間隔而被配置在內側及外側，具有電性並聯地連接於上述高頻供電部之內側線圈及外側線圈；基板保持部，其係用以在上述處理容器內保持被處理基板；處理氣體供給部，其係為了對上述基板施予期待之電漿處理，將期待之處理氣體供給至上述處理容器內；和高頻供電部，其係為了在上述處理容器內藉由電感耦合生成處理氣體之電漿，將適合於處理氣體之高頻放電之一定頻率的高頻電力供給至上述RF天線，該電漿處理方法係在上述介電體窗上配置浮動線圈，該浮動線圈係被置於電性浮動狀態，藉由電磁感應能夠與上述RF天線之上述內側線圈及上述外側線圈之至少一方 耦合，且在環路內設置有可變之電容器，將上述電容器之靜電電容予以可變控制，來控制上述基板上之電漿密度分布，上述電容器為可變電容器，藉由變更上述電容器之上述靜電電容，在上述浮動線圈之徑方向，與上述浮動線圈之正下方附近對應的上述處理容器內之位置，提升電感耦合電漿密度之均勻性，且變更在上述浮動線圈流動之電流的方向。
  75. 如申請專利範圍第74項所記載之電漿處理方法，其中將上述浮動線圈在徑方向配置在上述內側線圈和上述外側線圈之中間，將上述電容器之靜電電容予以可變控制成與各流通於上述內側線圈及上述外側線圈之電流在圓周方向為相同方向之電流在上述浮動線圈內流動。
  76. 如申請專利範圍第75項所記載之電漿處理方法，其中將上述電容器之靜電電容予以可變控制成小於各流通於上述內側線圈及上述外側線圈之電流的電流在上述浮動線圈內流動。
  77. 如申請專利範圍第74至76項中之任一項所記載之電漿處理方法，其中設置有與上述內側線圈或上述外側線圈中之任一者電性串聯連接之可變之天線側電容器， 為了調節各流通於上述內側線圈及上述外側線圈之電流的平衡，將上述天線側電容器之靜電電容予以可變控制。
  78. 如申請專利範圍第62或74項所記載之電漿處理方法，其中對一片被處理基板所進行之電漿處理中，因應製程條件之變更、變化或切換，將上述電容器之靜電容量予以可變控制。
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