CN102056395B - 等离子体处理装置和等离子体处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种等离子体处理装置和等离子体处理方法。在感应耦合型等离子体处理中，使用处于电浮动状态的线圈，自由且精细地控制等离子体密度分布。该感应耦合型等离子体处理装置在接近RF天线(54)的电介质窗(52)之下呈环形地生成感应耦合的等离子体，使该环形等离子体在宽阔的处理空间内分散，在基座(12)附近(即，半导体晶片(W)上)使等离子体的密度变得均匀。为了沿着径向任意地控制基座(12)附近的等离子体密度分布，带电容器的浮动线圈(70)对RF天线(54)产生的RF磁场以及在腔室(10)内生成的环形等离子体的等离子体密度分布发挥消极或者积极的作用。

Description

等离子体处理装置和等离子体处理方法

技术领域

本发明涉及一种对被处理基板实施等离子体处理的技术，特别是涉及电感耦合型等离子体处理装置和等离子体处理方法。

背景技术

在半导体元件、FPD(Flat Panel Display：平板显示器)的制造工艺中的蚀刻、沉积、氧化、溅射等处理中，为了在较低的温度下使处理气体进行良好的反应，经常利用等离子体。过去，在这种等离子体处理中，多使用MHz区域的高频放电所产生的等离子体。作为更加具体(装置)的等离子体生成方法，高频放电所产生的等离子体大体分为电容耦合(容量耦合)型等离子体和电感耦合(感应耦合)型等离子体。

一般情况下，对于电感耦合型等离子体处理装置，使用电介质窗构成处理容器的壁部的至少一部分(例如顶壁)，向在该电介质窗的外部设置的线圈形的RF天线供给高频电力。处理容器构成为能够减压的真空腔室，在腔室内的中央部配置被处理基板(例如半导体晶片、玻璃基板等)，处理气体被导入在电介质窗和基板之间设定的处理空间。通过流入RF天线的RF电流，在RF天线的周围产生磁力线贯通电介质窗并通过腔室内的处理空间的RF磁场，因该RF磁场的时间变化，在处理空间内沿着方位角方向产生感应电场。因该感应电场，沿着方位角方向被加速的电子与处理气体的分子、原子发生电离撞击，呈环形地生成等离子体。

在腔室内设置大的处理空间，这样，上述环形的等离子体就会有效地向四方(特别是半径方向)扩散，在基板上等离子体的密度变得相当均匀。但是，如果仅使用通常的RF天线，那么，在基板上获得的等离子体密度的均匀性在一般的等离子体工艺中就会不充分。在电感耦合型等离子体处理装置中，提高基板上的等离子体密度的均匀性，也会左右等离子体工艺的均匀性、再现性甚至制造成品率，因此，它成为最重要的一个课题，此前也有几个相关的技术被提案。

其中，有一种方法使用单一的RF天线，在该RF天线附近配置无源天线(专利文献1)。该无源天线构成为不从高频电源接受高频电力的供给的独立的线圈，其作用在于，对于RF天线(感应天线)所产生的磁场，使无源天线的环内的磁场强度减少的同时，使无源天线的环外附近的磁场强度。于是，腔室内的等离子体产生区域中的RF电磁场的半径方向分布就会发生改变。

专利文献1：日本特表2005-534150

但是，根据上述专利文献1中的现有技术，因无源天线的存在，影响RF天线(感应天线)所产生的磁场，于是，能够改变腔室内的等离子体产生区域中的RF电磁场的半径方向分布，但是，对无源天线的作用的考察、检验并不充分，无法形成使用无源天线自由且高精度地控制等离子体密度分布的具体的装置构造。

随着基板的大面积化以及元件的微细化，目前的等离子体工艺需要更加低压的高密度大口径的等离子体，基板上的工艺的均匀性变得比以前更难，这成为技术课题。

对于这一点，在电感耦合型等离子体处理装置中，在接近RF天线的电介质窗的内侧呈环形(doughnut)地生成等离子体，使该环形的等离子体朝着基板向四方(四周，周围)扩散，但是，因腔室内的压力，等离子体扩散的方式发生变化，基板上的等离子体密度分布容易发生变化。而且，根据被供给至RF天线的高频功率和被导入腔室内的处理气体的流量等，环形等离子体内的等离子体密度分布有时也会发生变化。因此，如果不能对RF天线(感应(Inductive)天线)所产生的磁场进行校正，使得即使在工艺处理方案中工艺条件发生更改的情况下，也能保持基板上的等离子体工艺的均匀性，就无法适应目前的等离子体处理装置所要求的多样且高度的工艺性能。

发明内容

本发明就是鉴于上述的现有技术而完成的，其目的在于，提供一种无需对来自高频电源的等离子体生成用的高频电流所流经的RF天线、高频供电***进行特别的加工，就能够使用处于电浮动(floating)状态的线圈自由且精细地控制等离子体密度分布的电感耦合型等离子体处理装置和等离子体处理方法。

本发明的第一观点(方面)的电感耦合型等离子体处理装置包括：具有电介质窗的处理容器；配置在所述电介质窗之外的线圈形状的RF天线；在所述处理容器内保持被处理基板的基板保持部；为了对所述基板实施所希望的等离子体处理，向所述处理容器内供给所希望的处理气体的处理气体供给部；为了在所述处理容器内通过感应耦合生成处理气体的等离子体，向所述RF天线供给适合于处理气体的高频放电的一定频率的高频电力的高频供电部；处于电浮动状态，配置在通过电磁感应能够与所述RF天线耦合的位置，且位于所述处理容器之外的浮动线圈；和在所述浮动线圈的环内设置的电容器。

本发明的第一观点的电感耦合型等离子体处理方法，是在等离子体处理装置中对被处理基板实施所希望的等离子体处理的等离子体处理方法，该等离子体处理装置包括：具有电介质窗的处理容器；配置在所述电介质窗之外的线圈形状的RF天线；在所述处理容器内保持所述被处理基板的基板保持部；为了对所述被处理基板实施所希望的等离子体处理，向所述处理容器内供给所希望的处理气体的处理气体供给部；和为了在所述处理容器内通过感应耦合生成处理气体的等离子体，向所述RF天线供给适合于处理气体的高频放电的频率的高频电力的高频供电部，该电感耦合型等离子体处理方法在所述处理容器之外配置浮动线圈，该浮动线圈被设置于电浮动状态，通过电磁感应能够与所述RF天线耦合，且在环内设置有固定或者可变的电容器，选择所述电容器的静电容量或者对所述电容器的静电容量进行可变控制，控制所述基板上的等离子体密度分布。

在上述第一观点的等离子体处理装置或者等离子体处理方法中，如果从高频供给部向RF天线供给高频电力，那么，因流经RF天线的高频电流而在天线导体的周围产生RF磁场，在处理容器内生成用于处理气体的高频放电的感应电场。与此同时，因RF天线和浮动线圈之间的电磁感应，在浮动线圈内产生感应电动势，并流动感应电流。在该浮动线圈内流动的感应电流也在处理容器内的等离子体生成空间形成感应电场，消极(负面)地或者积极(正面)地参与处理气体的高频放电或者感应耦合等离子体(Inductively Coupled Plasma，也称为电感耦合等离子体)的生成。

浮动线圈对在处理容器内通过感应耦合而生成的核心(core)的等离子体(环形等离子体)的密度分布施加作用不仅依赖于RF天线和浮动线圈的相对的位置关系，而且，也因流经浮动线圈内的电流的大小和方向而大幅变化。

在浮动线圈内流动的电流的电流值和相位(方向)依赖于在浮动线圈的环内产生的感应电动势和环内的阻抗。在该等离子体处理装置中，通过在浮动线圈的环内设置的电容器的静电容量，调整环(loop)内的阻抗特别是电抗，控制环内的电流的大小、方向。

通过设置这种带有电容器的浮动线圈，能够任意或者形式多样地控制环形等离子体内的等离子体密度分布。这样，就能在基板保持部上的基板附近，任意并且精细地控制等离子体密度分布，也容易提高等离子体工艺的均匀性。

在上述等离子体处理装置中，所述浮动线圈也可以被配置在如下位置，即所述浮动线圈与所述处理容器内的所述基板保持部的距离和所述RF天线与所述处理容器内的所述基板保持部的距离相等的位置。

本发明的第二观点的电感耦合型等离子体处理装置包括：在顶壁(顶部)具有电介质窗的处理容器；具有内侧线圈和外侧线圈的RF天线，该内侧线圈和外侧线圈在所述电介质窗之上彼此沿着径向(即径方向)隔开间隔地配置在内侧和外侧，且与所述高频供电部电并联连接；在所述处理容器内保持被处理基板的基板保持部；为了对所述基板实施所希望的等离子体处理，向所述处理容器内供给所希望的处理气体的处理气体供给部；为了在所述处理容器内通过感应耦合生成处理气体的等离子体，向所述RF天线供给适合于处理气体的高频放电的一定频率的高频电力的高频供电部；处于电浮动状态，配置在通过电磁感应能够与所述RF天线的所述内侧线圈和所述外侧线圈中的至少一个耦合的位置，并被配置在所述电介质窗之上的浮动线圈；和在所述浮动线圈的环(loop)内设置的电容器。

本发明的第二观点的电感耦合型等离子体处理方法，是在等离子体处理装置中对被处理基板实施所希望的等离子体处理的等离子体处理方法，该等离子体处理装置包括：在顶壁具有电介质窗的处理容器；包括内侧线圈和外侧线圈的RF天线，该内侧线圈和外侧线圈在所述电介质窗之上彼此沿着径向(半径方向)隔开间隔地配置在内侧和外侧，且与所述高频供电部电并联连接；在所述处理容器内保持被处理基板的基板保持部；为了对所述基板实施所希望的等离子体处理，向所述处理容器内供给所希望的处理气体的处理气体供给部；和为了在所述处理容器内通过感应耦合生成处理气体的等离子体，向所述RF天线供给适合于处理气体的高频放电的频率的高频电力的高频供电部，该电感耦合型等离子体处理方法将浮动线圈配置在所述电介质窗之上，该浮动线圈处于电浮动状态，通过电磁感应能够与所述RF天线的所述内侧线圈和所述外侧线圈中的至少一个耦合，在环内设置有固定电容器或者可变电容器，选择所述电容器的静电容量或者对所述电容器的静电容量进行可变控制，控制所述基板上的等离子体密度分布。

在上述第二观点的等离子体处理装置或者等离子体处理方法中，如果从高频供电部向RF天线供给高频电力，则因分流至RF天线的内侧线圈和外侧线圈而分别流动的高频电流，在各个线圈导体的周围产生RF磁场，在处理容器内生成用于处理气体的高频放电的感应电场。另一方面，由于RF天线的内侧线圈和/或外侧线圈与浮动线圈之间的电磁感应，在浮动线圈内产生感应电动势并流动感应电流。在该浮动线圈内流动的感应电流也在处理容器内的等离子体生成空间形成感应电场，消极(负面)地或者积极(正面)地参与处理气体的高频放电或者电感耦合等离子体的生成。

浮动线圈对在处理容器内通过电感耦合所生成的核心的等离子体(环形等离子体)的密度分布施加的作用不仅依赖于RF天线的内侧和/或外侧线圈与浮动线圈的相对的位置关系，而且，也因在浮动线圈内流动的电流的大小、方向而大幅变化。

在浮动线圈内流动的电流的电流值以及相位(方向)依赖于在浮动线圈的环内产生的感应电动势和环内的阻抗。在该等离子体处理装置中，通过在浮动线圈的环内设置的电容器的静电容量，调整环内的阻抗特别是电抗，控制环内的电流的大小、方向。

通过配置这种带有电容器的浮动线圈，能够任意或者形式多样地控制环形等离子体内的等离子体密度分布。这样，就能在基板保持部上的基板附近，任意且精细地控制等离子体密度分布，也容易提高等离子体工艺的均匀性。

发明的效果

根据本发明的等离子体处理装置或等离子体处理方法，根据上述的构造以及作用，无需对来自高频电源的等离子体生成用的高频电流所流经的RF天线和高频供电***进行特别的处理，就能够使用处于电浮动状态的线圈自由且精细地控制等离子体密度分布。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的电感耦合型等离子体处理装置的构造的纵截面图。

图2是表示第一实施方式中的浮动线圈的基本构造(结构)及RF天线的配置关系的立体图。

图3表示在第一实施方式中依赖于浮动线圈的容量(电容)而变化的电流特性及Vpp特性(电磁场模拟的结果)。

图4表示根据电磁场模拟求得的图3的典型的电容位置的半径方向的电感耦合等离子体中的电流密度分布。

图5是表示用来说明当改变浮动线圈内的可变电容器的静电容量时的作用的模型(基本构造)图。

图6表示当改变浮动线圈内的可变电容器的静电容量时，天线电流与感应电流之比发生变化的特性。

图7是图5的模型的一个变形例。

图8是表示在图5或者图7的模型中，互感(即，mutual inductance：互感系数)和角频率之积根据浮动线圈的半径发生变化的特性。

图9是表示本发明的第二实施方式的电感耦合型等离子体处理装置的构造的纵截面图。

图10是表示图9的电感耦合型等离子体处理装置中的RF天线及浮动线圈的配置构造的立体图。

图11A是表示在第二实施方式中，RF天线及浮动线圈的优选配置及电连接构造的图。

图11B表示在第二实施方式中，RF天线以及浮动线圈的优选配置以及电连接构造。

图12表示在第二实施方式中，在实验中获得的各个线圈电流的数据。

图13表示在第二实施方式中，在实验中获得径向的电子密度分布(相当于等离子体密度分布)的数据。

图14A表示在RF天线的内侧线圈的径向内侧配置浮动线圈的构造的例子。

图14B表示在RF天线的外侧线圈的径向外侧配置浮动线圈的构造的例子。

图15A表示在RF天线的径向两侧配置内侧浮动线圈以及外侧浮动线圈的构造的例子。

图15B表示在RF天线的径向内侧配置内侧浮动线圈以及外侧浮动线圈双方的构造的例子。

图15C表示在RF天线的径向外侧配置内侧浮动线圈以及外侧浮动线圈的构造的例子。

图15D表示在RF天线的内侧线圈和外侧线圈的中间配置内侧浮动线圈，在外侧线圈的外侧配置外侧浮动线圈的构造的例子。

图16表示浮动线圈采用多圈的构造的例子。

图17表示将浮动线圈沿着圆周方向(即环绕方向)分割成多个线圈段的构造的例子。

图18表示RF天线的各个线圈以及浮动线圈由空间上为电并联关系的一对螺旋线圈组成的构造的例子。

图19表示浮动线圈按照在径向夹着RF天线的方式横跨该RF天线的两侧配置的构造的例子。

图20是表示由分别配置在RF天线的正上方以及同一平面上、且电串联连接的上部线圈段和下部线圈段构成浮动线圈的例子。

图21表示RF天线和浮动线圈分别形成为四边形(或方形)的形状的构造的例子。

图22表示RF天线和浮动线圈分别形成为扇形的形状的构造的例子。

图23A表示RF天线和浮动线圈在腔室的纵方向上偏移(offset)且被配置在腔室侧壁的周围的构造的例子。

图23B表示RF天线被配置在腔室的侧壁的周围，浮动线圈被配置在腔室的顶板之上的构造。

图23C表示RF天线和浮动线圈被载放配置在腔室的圆屋顶(即，dome：圆拱顶或圆丘)形顶板之上的构造的例子。

图24表示在浮动线圈的环内设置固定电容器的实施例。

图25是表示一个实施例中的浮动线圈构造的立体图。

图26A是表示一个实施例中的浮动线圈构造的立体图。

图26B是表示图26A的浮动线圈中的缝隙的构造的平面图。

图26C是表示图26B的缝隙的构造的一个变形例的部分放大平面图。

图27A表示一个实施例中的浮动线圈的构造。

图27B是表示浮动线圈中的线圈导体的截面形状的截面图。

图28是表示一个实施例中的浮动线圈的构造的立体图。

图29是表示图28的浮动线圈的一个变形例的立体图。

图30是表示在浮动线圈中一体地组装固定电容器的一个实施例的立体图。

图31是表示图30的实施例的一个变形例的立体图。

图32是表示在浮动线圈中一体地组装固定电容器的其它实施例的一部分截面正面图。

图33是表示在浮动线圈中一体地组装可变电容器的其它实施例的一部分截面正面图。

图34是表示按照与电容器串联连接和/或并联连接的方式设置开关的构造的等价电路图。

图35是用来说明图33的实施例的作用的主要部分的截面图。

图36A是表示在浮动线圈中一体地组装可变电容器的其它实施例的立体图。

图36B是表示图36A的可变电容器的主要部分的一部分截面立体图。

图37A是表示用来改变浮动线圈内的可变电容器的静电容量的一个实施例的立体图。

图37B是表示图36A的可变电容器的主要部分的一部分截面立体图。

图37C是表示在图37A的可变电容器中使用的电介质(电介体)的温度-介电常数特性的图。

图38是表示用来改变浮动线圈内的可变电容器的静电容量的其它实施例的立体图。

图39是表示一个实施例中的浮动线圈的绕组构造的平面图。

图40A是表示其它实施例中的浮动线圈的绕组构造的平面图。

图40B是表示其它实施例中的浮动线圈的绕组构造的平面图。

图41是表示其它实施例中的浮动线圈的绕组构造的平面图。

图42是表示其它实施例中的浮动线圈的绕组构造的平面图。

图43表示在浮动线圈的环内设置电容器以及开关的构造的例子。

图44A表示采用空冷方式冷却浮动线圈的实施例。

图44B表示通过制冷剂冷却浮动线圈的实施例。

图45是表示浮动线圈的副功能(另一种功能)的一个实施例的装置构造的立体图。

图46A是表示螺旋线圈形状的RF天线的一个例子的立体图。

图46B是表示同心圆线圈形状的RF天线的一个例子的立体图。

附图标记的说明

10腔室

12基座

26排气装置

52电介质窗

54RF天线

54_i内侧线圈

54_o外侧线圈

55地线

56(等离子体生成用)高频电源

66处理气体供给源

70浮动线圈

72电容(容量)可变机构

74可变电容器

75主控制部

94可变电容器

96电容控制部

具体实施方式

下面，参照附图，说明本发明的优选实施方式。

(实施方式1)

根据图1～图4，说明本发明的第一实施方式。

图1表示第一实施方式的电感耦合型等离子体处理装置的构造。该电感耦合型等离子体处理装置构成为使用平面线圈式的RF天线的等离子体蚀刻装置，例如具有由铝或者不锈钢等金属制成的有底圆筒形真空腔室(处理容器)10。腔室10被安全接地。

首先，说明在该电感耦合型等离子体蚀刻装置中与生成等离子体没有直接关系的各个部分的构造。

在腔室10内的下部中央，载放作为被处理基板的例如半导体晶片W的圆板状的基座12作为兼作高频电极的基板保持台被水平地配置。该基座12例如由铝形成，并且被从腔室10的底部向垂直上方延伸的绝缘性的筒状支承部14所支承。

在沿着绝缘性筒状支承部14的外周从腔室10的腔底向垂直上方延伸的导电性筒状支承部16与腔室10的内壁之间形成环状的排气通道18，在该排气通道18的上部或者入口安装环状的挡板20，并且在底部设置排气口22。为了使腔室10内的气流相对于基座12上的半导体晶片W呈轴对称地均匀，优选沿着圆周方向等间隔地设置多个排气口22。各个排气口22经排气管24与排气装置26连接。排气装置26具有涡轮分子泵等真空泵，能够将腔室10内的等离子体处理空间减压至所希望的真空度。在腔室10的侧壁之外安装有用来开闭半导体晶片W的搬入搬出口27的闸阀28。

RF偏压用的高频电源30通过匹配器32及供电棒34与基座12电连接。该高频电源30能够以希望的功率输出适合于控制引入半导体晶片W中的离子的能量的一定频率(13.56MHz以下)的高频RF_L。匹配器32容纳电抗可变的匹配电路，该电抗可变的匹配电路用于获得高频电源30侧的阻抗与负载(主要是基座、等离子体、腔室)侧的阻抗之间的匹配。在该匹配电路中包括生成自偏压用的阻隔电容器(blockingcondenser：隔直流电容器)。

在基座12的上表面设置用于利用静电吸附力保持半导体晶片W的静电吸盘(静电卡盘)36，在静电吸盘36的半径方向外侧设置呈环状围绕半导体晶片W的周围的聚焦环38。静电吸盘36是将由导电膜构成的电极36a夹在一对绝缘膜36b、36c之间而构成的，高压直流电源40经开关42及绝缘线(被覆线)43与电极36a电连接。利用从直流电源40施加的高压直流电压，能够利用静电力将半导体晶片W吸附保持在静电吸盘36上。

在基座12的内部设置有例如沿着圆周方向延伸的环状制冷剂室44。通过制冷单元(未图示)，规定温度的制冷剂例如冷却水经配管46、48被循环供给至该制冷剂室44。能够通过制冷剂的温度控制静电吸盘36上的半导体晶片W的处理温度。与此相关，来自传热气体供给部(未图示)的传热气体例如He(氦)气通过气体供给管50被供给到静电吸盘36的上表面与半导体晶片W的背面之间。此外，为了装载/卸载半导体晶片W，还设置有沿着垂直方向贯通基座12且能够上下移动的升降销及其升降机构(未图示)等。

下面，说明在该电感耦合型等离子体蚀刻装置中与生成等离子体有关的各个部分的构造。

腔室10的顶部或者顶板与基座12空出较大的距离间隔地设置，作为该顶板，例如气密(密闭，密封)地安装有例如由石英板形成的圆形电介质窗52。在该电介质窗52之上，天线室15与腔室10一体地设置，在该天线室15内，线圈形状的RF天线54通常按照与腔室10或者基座12同轴的方式被水平地配置。该RF天线54优选具有例如螺旋(spiral)线圈(图46A)或者在各个一周(即，一圈)内半径固定的同心圆(圆环状)线圈(图46B)的形状，并且被由绝缘体构成的天线固定部件(未图示)固定在电介质窗52之上。此外，图46B所示的圆环状线圈是多圈，但是，也可以是单圈(一圈)。

等离子体生成用的高频电源56的输出端子经匹配器58以及高频供电导体60与RF天线54的一端电连接。RF天线54的另一端通过地线55与地电位电连接。

高频电源56能够按照希望的功率输出适合于通过高频放电生成等离子体的一定频率(13.56MHz以上)的高频RF_H。匹配器58容纳有电抗可变的匹配电路，该电抗可变的匹配电路用于在高频电源56一侧的阻抗与负载(主要是RF天线、等离子体、浮动线圈)一侧的阻抗之间保持匹配。

用于向腔室10内的处理空间供给处理气体的处理气体供给部具有：在比电介质窗52略低的位置，在腔室10的侧壁内部(或者外部)设置的环状歧管(即，manifold：总管)或者缓冲部62；沿着圆周方向等间隔地从缓冲部62面向等离子体生成空间的多个侧壁气体排出孔64；和从处理气体供给源66延伸至缓冲部62的气体供给管68。处理气体供给源66包括流量控制器以及开闭阀(未图示)。

为了在径向可变地控制在腔室10内的处理空间生成的电感耦合等离子体的密度分布，该电感耦合型等离子体蚀刻装置在腔室10的顶壁(顶板)之上设置的大气压空间的天线室15内设置有：通过电磁感应能够与RF天线54耦合的带可变电容器的浮动线圈70；和用于可变地控制该浮动线圈70的静电容量(更准确地来讲是可变电容器的静电容量)的电容可变机构(也称为容量可变机构)72。浮动线圈70以及电容可变机构72的详细构造及作用将在后面进行说明。

主控制部75例如包括微型计算机，用于控制该等离子体蚀刻装置内的各个部分，例如排气装置26；高频电源30、56；匹配器32、58；静电吸盘用开关42；处理气体供给源66；电容可变机构72；制冷单元(未图示)；传热气体供给部(未图示)等各个部分的动作以及整个装置的动作(顺序)。

在该电感耦合型等离子体蚀刻装置中，为了进行蚀刻，首先，使闸阀28处于打开状态，将加工对象的半导体晶片W搬入腔室10内，放置(载置)在静电吸盘36之上。接着，关闭闸阀28，按照规定的流量和流量比，从处理气体供给源66经气体供给管68、缓冲部62以及侧壁气体排出孔64，将蚀刻气体(一般是混合气体)导入腔室10内，利用排气装置26将腔室10内的压力调整至设定值。进一步，接通高频电源56，按照希望的RF功率输出等离子体生成用的高频RF_H，经匹配器58、供电导体60向RF天线54供给高频RF_H的电流。另一方面，接通高频电源30，按照希望的RF功率输出离子引入控制用的高频RF_L，经匹配器32及供电棒34向基座12施加该高频RF_L。此外，利用传热气体供给部，向静电吸盘36和半导体晶片W之间的接触界面供给传热气体(氦气)，并且，使开关42导通(ON)，利用静电吸盘36的静电吸附力将传热气体密封在上述接触界面中。

从侧壁气体排出孔64排出的蚀刻气体向电介质窗52之下的处理空间扩散。因流经RF天线54的高频RF_H的电流，在RF天线54的周围产生磁力线贯通电介质窗52并通过腔室内的等离子体生成空间的RF磁场，由于该RF磁场的时间变化而在处理空间的方位角方向上产生RF感应电场。于是，因该感应电场而沿着方位角方向被加速的电子与蚀刻气体的分子、原子发生电离撞击，呈环形地生成等离子体。该环形等离子体的自由基、离子在宽阔的处理空间朝着四周扩散，自由基各向同性地纷纷而降，离子被直流偏压吸引，被供给至半导体晶片W的上表面(被处理面)。这样，在晶片W的被处理面，等离子体的活性种发生化学反应和物理反应，被加工膜被蚀刻成希望的图形。

该电感耦合型等离子体蚀刻装置，如上所述，在接近RF天线54的电介质窗52之下，呈环形地生成电感耦合的等离子体，使该环形的等离子体在宽阔的处理空间内分散，在基座12附近(即，半导体晶片W上)使等离子体的密度变得平均。此处，环形等离子体的等离子体密度依赖于感应电场的强度，进而依赖于被供给至RF天线54的高频RF_H的功率(更准确地讲是在RF天线54流动的电流)的大小。即，高频RF_H的功率越大，环形等离子体的密度越高，通过等离子体的扩散，基座12附近的等离子体的密度整体提高。另一方面，环形等离子体朝着四方(特别是径向)扩散的方式依赖于腔室10内的压力，压力越低，在腔室10的中心部就会聚集越多的等离子体，基座12附近的等离子体密度分布在中心部有***(高涨，变高)的倾向。此外，环形等离子体内的等离子体密度分布也存在根据被供给至RF天线54的高频RF_H的功率、被导入腔室10内的处理气体的流量等发生变化的情况。

此处所说的“环形等离子体”是指，并不限于等离子体不存在于腔室10的径向内侧(中心部)、等离子体仅存在于径向外侧这样的严格意义上的环形等离子体，而是与腔室10的径向内侧相比，径向外侧的等离子体的体积或者密度更大这样的意思。此外，根据处理气体所使用的气体的种类、腔室10内的压力的值等条件的不同，也存在不会成为此处所说的“环形等离子体”的情况。

在该等离子体蚀刻装置中，为了沿着径向任意地控制基座12附近的等离子体密度分布，利用带可变电容器的浮动线圈70对RF天线54产生的RF磁场进行电磁场校正，并且，根据由工艺处理方案(recipe)设定的规定的工艺参数(例如压力、RF功率、气体流量等)，利用电容可变机构72使得浮动线圈70的静电容量可变。

下面，对作为该等离子体蚀刻装置中的主要特征部分的浮动线圈70和电容可变机构72构造及作用进行说明。

图2表示浮动线圈70的基本构造以及和RF天线54的配置关系。如图所示，作为基本的配置关系，浮动线圈70处于电浮动状态。此处，本发明中的电浮动状态是指，与电源及接地(接地电位)中的任意一个均电浮游(electrically floating：电浮，电浮动)或者分离(分开)的状态，与周围的导体完全没有或者几乎没有电荷或者电流的交换，通过专门的电磁感应能够在该物体流动电流的状态。

此外，作为浮动线圈70的基本的构造，该浮动线圈70由两端夹着缝隙(gap)G开口的单圈线圈(也称单匝线圈)(或者多匝线圈(也称多圈线圈))构成，在该缝隙G设置有可变电容器74。

如后所述，可变电容器74例如可以是可变电容器或者变容二极管(varicap diode)这种在市场上销售的通用型产品，或者是被一体地组装在浮动线圈70中的特别订购的产品或者独有产品。

浮动线圈70优选按照与RF天线54同轴的方式配置，并且具有在径向上线圈导***于RF天线54的内周(内圈)与外周(外圈)之间(例如，正中间附近)的线圈直径。方位角方向上的浮动线圈70的配置方向如图所示，可变电容器74的位置(即，缝隙G的位置)与RF天线54的RF输入输出用的断开(缝隙)位置重叠。浮动线圈70的线圈导体的材质优选是导电率高的金属，例如镀银的铜。

另外，本发明中所说的“同轴”是指，在具有轴对称的形状的多个物体(例如线圈或者天线)之间，各自的中心轴线相互重叠(重合)的位置关系，它不仅包括在多个线圈或者天线之间各个线圈面或者天线面在轴向或者纵向上相互偏移(offset)的情况，而且也包括在同一面上一致的情况(同心状的位置关系)。

电容可变机构72由在浮动线圈70的环内设置的上述可变电容器74、以及利用机械驱动机构或者电驱动电路典型地能够可变控制该可变电容器74的静电容量的电容控制部76构成。

关于可变电容器74的静电容量，电容控制部76通过主控制部75，通过控制信号Sc接收容量设定值或者成为容量设定值的基础的处理方案信息或者工艺参数等。进一步，作为线圈容量可变控制用的监视信号或者反馈信号，电容控制部76从V_PP检测器78(图1)接收表示被输入RF天线54之前的高频电压的峰值V_PP的信号SV_PP，从线圈电流测定器80接收表示流经浮动线圈70的感应电流I_IND的电流值(有效值)的信号SI_IND。为了测定匹配器58的输出电压的峰值V_PP，V_PP检测器78可以利用匹配器58中的常备检测器。

此处，说明浮动线圈70及电容可变机构72的作用。本发明人对本实施方式的电感耦合型等离子体蚀刻装置实施了以下的电磁场模拟(运算)。

即，作为参数，使浮动线圈70的静电容量(具体来讲是可变电容器74的静电容量)能够在100pF～1400pF的范围变化，算出当按照规定的功率向RF天线54施加高频RF_H时流经RF天线54的天线电流(RF电流)I_RF和流经浮动线圈70的线圈电流(感应电流)I_IND之比I_IND/I_RF，并且算出被输入RF天线54之前的高频电压的峰值(Wave height value：波高值，振幅的最高值)V_PP。而且，以浮动线圈70的静电容量为横轴，电流比(I_IND/I_RF)以及电压峰值V_PP为纵轴，用坐标图表示算出值，得到图3所示的特性。

在该电磁场模拟中，将RF天线54的外径(半径)设定为250mm，浮动线圈70的内径(半径)以及外径(半径)分别设定为100mm和130mm，RF天线54和浮动线圈70之间的距离间隔设定为5mm。此外，用图2所示的圆盘形状的电阻体85模拟在RF天线54下方的腔室内处理空间通过电感耦合所生成的环形的等离子体，将该电阻体85的直径设定为500mm，电阻率设定为100Ωcm，趋肤深度(skin depth)设定为10mm。假设等离子体生成用高频RF_H的频率为13.56MHz，从输入部负载阻抗有相当于1000瓦的输入，算出电压峰值V_PP。

如图3所示，线圈电流I_IND和天线电流I_RF之比I_IND/I_RF在横轴(横坐标)上(在线圈电容的可变范围内)呈现中间部向上突出这样的外形(profile：轮廓)，在从线圈电容的最小值(100pF)至中间的500pF附近的区间单调增加，在500pF附近达到极大值(约800％)，在其后的区间单调减少，在约10％以下～约800％的范围变化。

此外，虽然省略了图示，但是如果进一步增加线圈电容使其大于1400pF，那么，电流比I_IND/I_RF大约在60％稳定，不会再继续下降。即，当可变电容器74短路时，与天线电流I_RF相比，约60％的线圈电流I_IND流经浮动线圈70。

另一方面，RF电压峰值V_PP在横轴上(线圈电容的可变范围内)呈现中间部呈研钵状下沉这样的外形，在从线圈电容的最小值(100pF)至中间的730pF附近的区间单调地减少，在730pF附近达到极小值(约350伏特)，在其后的区间单调地增加，在约350伏特～约1800伏特的范围变化。

在该电磁场模拟中，对于图3中的A(线圈电容最小)、B(线圈电流极大)、C(V_PP极小)、D(线圈电容最大)的有代表性的各个电容位置，求出环形等离子体内部(与上表面相距5mm的位置)的半径方向的电流密度分布(相当于等离子体密度分布)，从而得到图4所示的曲线(profile)。

在A(线圈电容最小)的电容位置(即容量位置)，成为在浮动线圈70中几乎不流动线圈电流I_IND的状态，即，成为接近没有浮动线圈70时的状态。在该A的电容位置所获得的径向的电流密度(等离子体密度)分布呈现图4(A)所示的曲线：即，在环形等离子体的中心位置(r＝0mm)以及外周边缘位置(r＝250mm)分别为零，在中间部(r＝120～160mm)平缓地***至约100A/m²的高度。

在B(线圈电流极大)的电容位置，线圈电流I_IND在大致接近串联谐振的状态下流经浮动线圈70。此处，浮动线圈70的等价负载或者无源电路由线圈70的环(电流路)中包括的电阻、电感和电容的串联电路赋予。浮动线圈70的电阻由其线圈导体的材质(电阻率)、截面积及长度决定。浮动线圈70的电感(inductance，感应系数)不仅包括由线圈70本身的构造决定的自感，也包括线圈70和RF天线54之间的互感以及线圈70和等离子体之间的互感。浮动线圈70的阻抗由上述电感以及可变电容器74的静电容量确定。

在该B的电容位置所获得的径向的电流密度(等离子体密度)分布呈现如下所述的图4(B)所示的曲线：即，在与浮动线圈70的线圈导体重叠的位置(r＝100～120mm)附近，局部地***至超过200A/m²的高度，与该位置相比，在径向的内侧及外侧的位置，比A的电容位置时略低。

这样，如果浮动线圈70内的无源电路成为串联谐振状态，那么，非常大的线圈电流I_ND就会流经浮动线圈70，在与浮动线圈70的线圈导体重叠的位置，环形等离子体内的等离子体密度在局部明显增高(没有浮动线圈70时的两倍以上)。

在C(V_PP极小)的电容位置，即将被输入RF天线54之前的RF电压的峰值V_PP变得极小。该C的电容位置的径向电流密度(等离子体密度)分布呈现图4(C)所示的曲线，与选择B的电容位置时的曲线相比，在与浮动线圈70的线圈导体重叠的位置(r＝100～120mm)附近，局部***略微减弱，而在径向的内侧及外侧的位置略微变高(增强)。

在D(线圈电容最大)的电容位置，浮动线圈70成为接近拆下可变电容器74并短路的状态。在该D的电容位置所获得的径向的电流密度(等离子体密度)分布呈现图4(D)所示的曲线，与选择A的电容位置时的曲线相比，在与浮动线圈70的线圈导体重叠的位置(r＝100～120mm)附近，局部大幅下跌，相反在周边部(r＝160～230mm)则***至超过100A/m²的高度。

虽然省略了图示，但能够知道：环形等离子体内的半径方向的电流密度分布根据在浮动线圈70设置的可变电容器74的静电容量的值连续地变化，即，在从A的电容位置至B的电容位置的区间，在图4(A)的曲线与图4(B)的曲线之间连续地变化，在从C的电容位置至D的电容位置的区间，在图4(C)的曲线和图4(D)的曲线之间连续地变化。

因此，能够很容易地推测出：在从A的电容位置至B的电容位置的区间，可变电容器74的静电容量越大，则在与浮动线圈70的线圈导体重叠的位置(r＝100～120mm)附近，即在浮动线圈70的正下方位置附近，环形等离子体内的等离子体密度就会***越高。此外，还能很容易地推测出：在从C的电容位置至D的电容位置的区间，可变电容器74的静电容量越大，则在浮动线圈70的正下方位置附近，环形等离子体内的等离子体密度就会越低或者下降。

如图3所示，依赖于线圈电容而发生变化的线圈电流/天线电流之比I_IND/I_RF的特性和RF电压峰值V_PP的特性相互呈上下对称，B(线圈电流极大)的电容位置和C(V_PP极小)的电容位置，从图4的电流密度(等离子体密度)分布的类似性来看也能够看成是相近的电容位置。因此，也能将B、C的两个电容位置合成一个模式，在此基础上包括A的电容位置的模式和D的电容位置的模式，这三个模式为典型的选择模式。

这样，在本实施方式中，通过使浮动线圈70的静电容量(具体来讲是可变电容器74的静电容量)可变，就能在径向上形式多样且自如地控制在腔室10内的处理空间生成的环形等离子体内的等离子体密度分布，进而能够在径向上形式多样且自如地控制作为环形等离子体在处理空间向四周(特别是径向)扩散的结果而得到的基座12附近的等离子体密度分布。因此，也很容易使基座12附近的等离子体密度分布在径向上均匀。

在本实施方式中，根据在上述电磁场模拟中获得的检验结果，如图1所示，用线圈电流测定器80测定流经浮动线圈70的线圈电流(感应电流)I_IND的电流值，或者用V_PP检测器78测定即将被输入RF天线54之前的高频电压的峰值V_PP，将这些测定值SI_IND、SV_PP提供给电容控制部76。进一步，也可以如图2所示，用RF电流计86测定流经RF天线54的天线电流(RF电流)I_RF的电流值(有效值)，将该测定值SI_RF提供给电容控制部76。作为一例，线圈电流测定器80由电流传感器82以及根据该电流传感器82的输出信号计算线圈电流I_IND的电流值(有效值)的线圈电流测定电路84构成。

由于浮动线圈70的电感不仅包括与RF天线54的互感，也包括与等离子体的互感，因此，如果工艺参数(压力、RF功率等)的值改变，那么，受到等离子体的影响，浮动线圈70的阻抗发生改变，在图3所示的特性中，存在B(线圈电流极大)的电容位置或者C(V_PP极小)的电容位置不固定地变动的情况。但是，通过设置上述线圈电流监视部、RF天线电流监视部和/或V_PP监视部，即使工艺参数的设定值改变，也能随时确定B的电容位置或者C的电容位置。

电容控制部76优选包括微型计算机，例如，也能预先将图3所示的电流比I_IND/I_RF或者V_PP的线圈电容依赖特性绘制(mapping，绘图)在表存储器中，根据从主控制部75传送来的容量设定值(目标值)或者工艺处理方案或工艺参数等信息，通过使用上述电流监视部或者V_PP监视部的反馈控制等，选择最适合于该工艺的可变电容器74的电容位置，或者使最适合于该工艺的可变电容器74的电容位置动态地可变。

如利用上述电磁场模拟所示，在浮动线圈70未设置可变电容器74的情况下(缝隙G在线圈导体中短路的情况下)，在浮动线圈70内，感应电流I_IND按照比流经RF天线54的天线电流I_RF小的一定比率(在上述例子中约为60％)流动。但是，在浮动线圈70设置可变电容器74的情况下，在浮动线圈70内流动的感应电流I_IND的电流值根据可变电容器74的静电容量大范围地发生变化，于是，在浮动线圈70的正下方附近，环形等离子体内的等离子体密度大范围地发生变化。

特别是在从上述A的电容位置(100pF)至上述B的电容位置(500pF)的区间，随着可变电容器74的静电容量的增大，感应电流I_IND从天线电流I_RF的大约10％单调地增加至约800％，于是，环形等离子体内的等离子体密度在浮动线圈70的正下方位置附近明显地从大致平坦的状态变化为高高***的状态。

此外，在从上述C的电容位置(730pF)至上述D的电容位置(1400pF)的区间，随着可变电容器74的静电容量的增大，感应电流I_IND从天线电流I_RF的大约320％单调地减少至约120％，于是，环形等离子体内的等离子体密度在浮动线圈70的正下方位置附近明显地从局部***的状态变为局部凹陷的状态。

进一步，应该注意的是，虽然在浮动线圈70内流动的感应电流I_IND在D的电容位置比在A的电容位置大10倍以上，但是，通过对比图4的(A)、(D)两个曲线可知，浮动线圈70的正下方位置附近的环形等离子体内的等离子体密度在A的电容位置时大致平坦，而在D的电容位置时局部大幅凹陷。

如果考察图5所示的简单的模型(基本结构)，那么，上述浮动线圈70的作用，特别是改变可变电容器74的静电容量时的作用则更容易理解。在图5中，RF天线54以及浮动线圈70是半径各异的圆环状单圈线圈(单匝线圈)，并且相邻地同轴配置。

在图5的模型中，从高频电源56向RF天线54供给一定频率f的高频RF_H，当天线电流I_RF流经RF天线54时，因电磁感应而在浮动线圈70内产生的电动势、即感应电动势V_IND根据法拉第定律用下式(1)表示。

V_IND＝-dΦ/dt＝-iωMI_RF    (1)

此处，ω是角频率(ω＝2πf)，M是RF天线54和浮动线圈70之间的互感。此外，在上述式(1)中，浮动线圈70和等离子体之间的互感相对较小，因此忽略不计。

因该感应电动势V_IND而在浮动线圈70内流动的电流(感应电流)I_IND用下式(2)表示。

I_IND＝V_IND/Z₇₀＝-iMωI_RF/{R₇₀+i(L₇₀ω-1/C₇₄ω)}(2)

此处，Z₇₀是浮动线圈70的阻抗，R₇₀是浮动线圈70的电阻(也包括因被等离子体吸收的功率而产生的电阻成分)，L₇₀是浮动线圈70的自感，C₇₄是可变电容器74的静电容量。

在浮动线圈70的一般材质和构造、以及通常的使用方式下，|R₇₀|≤|L₇₀ω-1/C₇₄ω|，因此，感应电流I_IND用下面的近似式(3)表示。

I_IND≈-MωI_RF/(L₇₀ω-1/C₇₄ω)}    (3)

该式(3)表示，在浮动线圈70内流动的感应电流I_IND的方向根据可变电容器74的静电容量C₇₄，在圆周方向上发生变化。

即，如果令在浮动线圈70内发生串联谐振时的可变电容器74的静电容量C₇₄的值为C_R，那么，在C₇₄大于C_R的情况下，L₇₀ω＞1/C₇₄ω，即，浮动线圈70内的电抗(L₇₀ω-1/C₇₄ω)为正值，在浮动线圈70内流动负极性(与天线电流I_RF在圆周方向上反向)的感应电流I_IND。但是，在C₇₄小于C_R的情况下，L₇₀ω＜1/C₇₄ω，即，浮动线圈70内的电抗(L₇₀ω-1/C₇₄ω)为负值，在浮动线圈70内流动正极性(与流经RF天线电流54的电流I_RF在圆周方向上同向)的感应电流I_IND。图6的坐标图(曲线图)表示该特性。

在图6的图表中，横轴是可变电容器74的静电容量C₇₄，从20pF连续地变化至1000pF。纵轴是感应电流I_RF和天线电流I_RF之比(I_IND/I_RF)，表示与流经RF天线54的天线电流I_RF相比多少倍的感应电流I_IND在浮动线圈70内流动。当电流比(I_IND/I_RF)为正值时，感应电流I_RF在圆周方向上与天线电流I_RF同向流动。相反，当电流比(I_IND/I_RF)为负值时，感应电流I_IND在圆周方向上与天线电流I_RF反向流动。在该图表的计算例子中，f(ω/2π)＝13.56MHz，M＝350nH，L₇₀＝580nH。在此情况下，根据L₇₀ω＝1/C_Rω的谐振条件，在浮动线圈70内发生串联谐振的静电容量C₇₄的值C_R是C_R≈230pF。

如图6所示，当可变电容器74的静电容量C₇₄为20pF时，感应电流I_IND是接近零的正值。如果从20pF其增大C₇₄的值，那么，感应电流I_IND在正向(与天线电流I_RF同向)逐渐增大，最终超过天线电流I_RF，从此处起如指数函数地增大，在即将到达引起串联谐振的静电容量值C_R时成为最大。在C₇₄的值刚超过C_R时，感应电流I_IND在负向(天线电流I_RF的反向)成为大的电流。如果进一步增大C₇₄的值，那么，感应电流I_IND在保持为负向的情况下呈对数函数地变小，最终逐渐接近绝对值比天线电流I_RF小的值I_S。此处，饱和值I_S是I_S≈MI_RF/L₇₀，在上述例子(M＝350nH，L₇₀＝580nH)中，I_S≈0.6I_RF。

图3以及图4的模拟结果如果适用图6的特性，那么，就容易理解。即，从上述A的电容位置(100pF)至上述B的电容位置(500pF)的区间与图6中电流比(I_IND/I_RF)为正值的区间对应，感应电流I_IND在圆周方向上与天线电流I_RF同向流动。此外，从上述C的电容位置(730pF)至上述D的电容位置(1400pF)的区间与图6中电流比(I_IND/I_RF)为负值的区间对应，感应电流I_IND在圆周方向上与天线电流I_RF反向流动。

浮动线圈70的作用中尤其重要的一点是，感应电流I_IND的流向根据可变电容器74的静电容量发生变化，由此，对在腔室10内生成的环形等离子体内的等离子体密度分布的影响(作用效果)完全不同。

即，当感应电流I_IND在浮动线圈70内在圆周方向上与天线电流I_RF反向流动时，在其线圈导体的正下方位置附近，能够获得局部地降低感应磁场的强度乃至电感耦合等离子体的密度的作用效果，感应电流I_IND的电流值越大，其等离子体密度降低效果的程度就越高。

与此相反，当感应电流I_IND在浮动线圈70内在圆周方向上与天线电流I_RF同向流动时，在其线圈导体的正下方位置附近，能够获得局部地增强感应磁场的强度乃至电感耦合等离子体的密度的作用效果，感应电流I_IND的电流值越大，其等离子体密度增强效果的程度就越高。

因此，通过改变可变电容器74的静电容量，在将浮动线圈70固定在固定位置的状态下，就能自如地控制在腔室10内生成的环形等离子体内的等离子体密度分布，甚至能够在径向上任意且形式多样地控制作为环形等离子体在处理空间向四方(特别是径向)扩散的结果而获得的基座12附近的等离子体密度分布。

此外，如上所述，通过使与天线电流I_RF在圆周方向上同向的感应电流I_IND在浮动线圈70内流动，不仅使RF天线54，也使浮动线圈70对电感耦合等离子体的生成起到积极或者有利的作用，此时的效果也有提高RF功率供给效率的一面。即，在使浮动线圈有利于(正面地影响)电感耦合等离子体的生成的情况下，RF天线54侧的负担减轻，能够降低供向RF天线54的高频电流I_RF。这样就能够降低在高频供电***的各个部分(特别是匹配器58、高频供电导体60等)产生的高频RF_H的功率损失。

上述图5的模型在RF天线54的径向内侧配置了浮动线圈70，但是如图7所示，即使采用在RF天线54的径向外侧配置浮动线圈70的构造，作用也完全相同。即，只要互感系数(即互感)M相同，无论浮动线圈70在RF天线54的内侧还是外侧，均在浮动线圈70内流动相同方向及相同大小的感应电流I_IND。

如果浮动线圈70离RF天线54太远，那么，互感M就会变小，在浮动线圈70内激励的感应电动势V_IND就会变弱(变低)。但是，即使在这种情况下，通过调整可变电容器74的静电容量C₇₄，在浮动线圈70内创造串联谐振的状态或者接近它的状态，这样也能获得实际使用时足够大的感应电流I_IND。

但是，当在浮动线圈70内产生串联谐振状态或者接近它的状态时，上述的近似式(3)不适合，下面的近似式(4)适合。

I_IND≈-iMωI_RF/R₇₀    (4)

由该式(4)可知，在浮动线圈70内产生串联谐振状态或者接近它的状态的情况下，感应电流I_IND与天线电流I_RF相比具有90度左右的相位差。在此情况下，如果互感M过小，即，式(4)的系数(Mω/R₇₀)过小，那么，它就不适合于实际使用。因此，该系数(Mω/R₇₀)必须大于1，即，必须满足下面的式(5)。

Mω＞R₇₀或者2πfM＞R₇₀       (5)

此处，如上所述，右边的R₇₀是浮动线圈70的电阻，是其线圈导体的电阻R_70C和相当于等离子体侧的功率吸收的电阻R_70P之和(R_70C+R_70P)，前者(R_70C)大致是主导部分，从设计方面来看，后者(R_70P)可以忽略不计。

从理论上来讲，RF天线54以及浮动线圈70是图5或者图7所示的圆环状单圈线圈，如果两者的半径分别是a、b，两者间的距离是d，那么，互感M能够用下面的式(6)表示。

(数1)

$M_{12}={\mathrm{\μ}}_0\sqrt{\mathrm{ab}}((\frac{2}{k}-k)K\left(k\right)-\frac{2}{k}E\left(k\right))---\left(6\right)$

其中， $k=\frac{4\mathrm{ab}}{{(a+b)}^2+d^2},$

作为一例，在同一平面上同轴配置半径为50mm的RF天线54和半径为r的浮动线圈70的情况下，根据上述的式(6)求出的互感M和角频率ω之积M ω是图8所示的特性，依赖于浮动线圈70的半径r。其中，f(ω/2π)＝13.56MHz。

如果估计浮动线圈70的电阻R的典型值R＝1(Ω)，那么，由图8可知，r＜大约150mm，即，如果浮动线圈70的半径r在RF天线54的半径(50mm)的大约3倍以内，那么，Mω＞1，即，满足上述的条件式(5)。

图8的特性是假定浮动线圈70在径向上位于RF天线54的外侧。如果浮动线圈70在径向上位于RF天线54的内侧，那么，两者的关系相反，如果天线54的半径(50mm)是浮动线圈70的半径r的大约3倍以下，那么，Mω＞1，即，上述的条件式(5)成立。换一个角度，如果浮动线圈70的半径r是RF天线54的半径的大约1/3以上，那么，Mω＞1，即，满足上述的条件式(5)。

(实施方式2)

下面，根据图9～图13，说明本发明的第二实施方式。

图9表示该第二实施方式的电感耦合型等离子体蚀刻装置的构造，图10表示该第二实施方式中的RF天线54以及浮动线圈70的配置构造(layout：配置)。图中，对于具有与上述第一实施方式的装置(图1)相同的构造或者功能的部分标注相同的附图标记。

在该第二实施方式中，RF天线54具有半径不同的圆环状的内侧线圈54_i和外侧线圈54_o。这些内侧线圈54_i和外侧线圈54_o相对于高频供电部，即，在高频电源30起的供电导体60一侧的节点N_A和到达接地电位部件的地线55一侧的节点N_B之间，经连接导体(90_i、90_o)、(92_i、92_o)电并联，在电介质窗52之上，相互在径向隔开间隔地分别配置在内侧以及外侧。浮动线圈70在径向上被配置在内侧线圈54_i与外侧线圈54_o的中间。

在该第二实施方式中，内侧线圈54_i、外侧线圈54_o以及浮动线圈70三者优选具有相似的线圈形状，并且均被载放配置在电介质窗52之上，并且相互同轴配置。此外，优选浮动线圈70按照距离内侧线圈54_i以及外侧线圈54_o相等的距离的方式配置。

内侧线圈54_i、外侧线圈54_o以及浮动线圈70三者具有相似的线圈形状，根据浮动线圈70被同轴配置在内侧线圈54_i和外侧线圈54_o的正中间这样的构造，如后所述，能够分别单独地进行RF天线54(内侧线圈54_i/外侧线圈54_o)的天线内分配电流的平衡控制和在浮动线圈70内流动的感应电流I_IND的方向以及大小(电流值)的控制。

此外，不仅RF天线54的内侧线圈54_i和外侧线圈54_o，浮动线圈70也被载放配置在电介质窗52之上，根据这种构造，浮动线圈70与内侧线圈54_i和外侧线圈54_o同样地能够从最接近腔室10内的等离子体生成空间的位置，以最大的效率对感应等离子体的生成起到积极的作用。

在该第二实施方式中，为了任意地调整在RF天线54内分别流经内侧线圈54_i和外侧线圈54_o的天线内分配电流I_RFi、I_RFo的平衡(比例)，设置与内侧线圈54_i并联连接、与外侧线圈54_o串联连接的可变电容器94，在主控制部75的控制下，通过电容控制部96就能改变可变电容器94的静电容量。也可以采用在内侧线圈54_i侧(与内侧线圈54_i串联连接地)设置可变电容器94的构造。

在天线室15(图9)内，如图10所示，向RF天线54的上方延伸的连接导体(90_i、90_o)、(92_i、92_o)与电介质窗52隔开足够大的距离(在相当高的位置)形成横向的分支线或者连接线(搭接线)90_m、92_m。这样就减少了对RF天线54以及浮动线圈70的电磁影响。

图11A表示在该第二实施方式中RF天线54和浮动线圈70的优选配置以及电连接构造。RF天线54的内侧线圈54_i和外侧线圈54_o以及浮动线圈70均不仅仅局限于单圈的线圈构造，也可以采用多圈方式。例如，如图11B所示，分别以单圈(单匝)形成外侧线圈54_o和浮动线圈70，以双圈(2turn：双匝)形成内侧线圈54_i。

本发明人对本实施方式的电感耦合型等离子体蚀刻装置实施了以下的实验。

即，以浮动线圈70内的可变电容器74及RF天线54内的可变电容器94的各个静电容量C₇₄、C₉₄为参数，在C₇₄＝24pF～1495pF、C₉₄＝126pF～1321pF的范围内分步改变，测定在按照规定功率向RF天线54施加高频RF_H时分别流经RF天线54的内侧线圈54_i和外侧线圈54_o的天线内分配电流I_RFi、I_RFo以及在浮动线圈70内流动的感应电流I_IND的电流值，并且实际测量在腔室10内通过电磁感应而生成的环形等离子体的内部(距离上表面5mm的位置)的半径方向的电子密度分布(相当于等离子体密度分布)。

在此实验中，作为主要的工艺条件，高频RF_H的频率为13.56MHz，RF功率为1500W，腔室10内的压力为100mTorr，处理气体为氩(Ar)气和氧(O₂)气的混合气体，气体的流量为Ar/O₂＝300/30sccm。此外，RF天线54(内侧线圈54_i/外侧线圈54_o)以及浮动线圈70的规格采用图11B的配置，内侧线圈54_i(2turn：双匝)的半径为50mm，外侧线圈54_o(1turn：单匝)的半径为150mm，浮动线圈70(1turn：单匝)的半径为100mm。

图12和图13表示在该实验中得到的结果(数据)。

图12表示，对于两个可变电容器74、94的静电容量(C₇₄、C₉₄)的各个组合，使用三条的条形图(bar graph：条形统计图)表示天线内分配电流I_RFi、I_RFo以及感应电流I_IND的值。在各个单元的条形图中，右侧的条形图表示流经内侧线圈54_i的天线内分配电流I_RFi的电流值，左侧的条形图表示流经外侧线圈54_o的天线内分配电流I_RFo的电流值，正中央的条形图表示流经浮动线圈70内的感应电流I_IND的电流值。天线内分配电流I_RFi、I_RFo的条形图以在圆周方向上天线内分配电流I_RFi、I_RFo的流向为基准，因此，总表示正值。在感应电流I_IND在圆周方向上与天线内分配电流I_RFi、I_RFo同向流动时，感应电流I_IND的条形图表示为正值，在感应电流I_IND在圆周方向上与天线内分配电流I_RFi、I_RFo反向流动时，表示为负值。

图13表示，对于两个可变电容器74、94的静电容量(C₇₄、C₉₄)的各个组合，在腔室10内生成的环形等离子体内部(距离上表面5mm的位置)的半径方向的电子密度分布(相当于等离子体密度分布)。在各个电子密度分布图中，横轴的右端位置与腔室10的中心轴上的位置(r＝0mm)对应。

在此实验中，对于可变电容器94的静电容量C₉₄的值固定在173pF，可变电容器74的静电容量C₇₄的值从24pF→27pF→58pF→165pF阶梯式增加时获得的条形图(图12)以及环形等离子体内的电子密度(等离子体密度)分布数据(图13)，能够按照下面的方式进行解析。

即，在此情况下，如图12所示，分别流经内侧线圈54_i和外侧线圈54_o的天线内分配电流I_RFi、I_RFo的电流值分别是14.1A～16.4A、16.0A～18.3A，并未怎么变化，在浮动线圈70内流动的感应电流I_IND为正值(与I_RFi、I_RFo同向)，并且迅速地从0.4A→0.5A→1.5A→12A增大。当C₇₄的值为202pF时，几乎成为串联谐振的状态或者即将成为串联谐振的状态，感应电流I_IND增大至39.3A。此时，天线内分配电流I_RFi、I_RFo反而减少，分别是4.6A、5.8A。

在此情况下，环形等离子体内的电子密度(等离子体密度)分布，如图13所示，表现为如下所述的曲线：当感应电流I_IND为0.4A～1.5A时，在RF天线54的内侧区域(r＝50mm～100mm)大致平坦。如果感应电流I_IND成为12A，那么，浮动线圈70的正下方位置(r＝100mm)附近局部地***，当感应电流I_IND成为39.3A时，该***的程度明显增大。

这样，在大约14～16A、大约16～18A的天线内分配电流I_RFi、I_RFo分别流经RF天线54的内侧线圈54_i和外侧线圈54_o的情况下，当0.4～1.5A这样较小(1/10以下的)的感应电流I_IND在圆周方向上朝着相同的方向在浮动线圈70内流动时，环形等离子体中的电子密度(等离子体密度)分布变得大致平坦，这非常有意思且非常重要。

其原因在于，假如在没有浮动线圈70的情况下，在RF天线54的内侧线圈54_i和外侧线圈54_o的正下方位置附近生成的等离子体也会沿着径向扩散，因此，在两个线圈的中间区域也存在相当密度的等离子体。因此，如果使少量(在上述例子中为0.4～1.5A左右)的电流在圆周方向上朝着与天线内分配电流I_RFi、I_RFo相同的方向流经与两个线圈54_i和54_o不同的另外的中间线圈(浮动线圈70)内，那么，在该中间线圈的正下方位置附近，电感耦合等离子体的生成就会恰当地被增强，等离子体密度在径向变得均匀。

如果换个其它的角度看，为了使浮动线圈70积极地参与或者有助于电感耦合等离子体的生成，使环形等离子体内的电子密度(等离子体密度)分布大致平坦，即，为了在与天线内分配电流I_RFi、I_RFo相同的方向获得其1/10以下的感应电流I_IND，必须构成可变电容器74，使得能够选择比引起串联谐振的值(202pF附近)足够小的区域(大约为10pF～80pF)的静电容量。

下面，在此实验中，对于可变电容器94的静电容量C₉₄的值固定在173pF，可变电容器74的静电容量C₇₄的值按照367pF→1495pF阶梯式(阶段性)上升时所获得的条形图数据(图12)以及环形等离子体内的电子密度(等离子体密度)分布数据(图13)，能够按照下面的方式进行解析(分析)。

在此情况下，可变电容器74的静电容量C₉₄在超过引起串联谐振的值(202pF附近)的区域内发生变化，因此，如图12所示，感应电流I_IND的图表表示负值。即，浮动线圈70内的感应电流I_IND在圆周方向上与RF天线54内的线圈电流I_RFi、I_RFo反向流动。当C₇₄的值为367pF时，接近引起串联谐振的值(202pF附近)，因此，感应电流I_IND的电流值(绝对值)是11.2A，较大。相反，当C₇₄的值为1495pF时，离引起串联谐振的值(202pF附近)相当远，因此，感应电流I_IND的电流值(绝对值)是5.0A，较小。另一方面，分别流经内侧线圈54_i和外侧线圈54_o的天线内分配电流I_RFi、I_RFo的电流值分别是17.4A～19.0A、19.4A～20.1A，并未怎么变化。

这种情况下的环形等离子体内的电子密度(等离子体密度)分布如图13所示，当C₇₄的值为367pF时(感应电流I_IND的电流值为-11.2A时)，浮动线圈70的正下方位置(r＝100mm)附近局部地凹陷，当C₇₄的值为1495pF时(感应电流I_IND的电流值为-5.0A时)，该凹陷更加明显。这是因为，流经浮动线圈70内的感应电流I_IND的朝向在圆周方向上与分别流经内侧线圈54_i和外侧线圈54_o的天线内分配电流I_RFi、I_RFo为反向，因此，在浮动线圈70的正下方位置附近，消除感应电场，在妨碍生成电感耦合(感应耦合)等离子体的方向上发生作用。

下面，在此实验中，对于浮动线圈70内的可变电容器74的静电容量C₇₄的值固定在24pF，RF天线54内的可变电容器94的静电容量C₉₄的值按照126pF→171pF→173pF→186pF→1321pF的方式阶梯式增加时获得的条形(图12)以及环形等离子体内的电子密度(等离子体密度)分布数据(图13)，能够按照下面的方式进行解析(分析)。

在此情况下，如图12所示，在RF天线54内分别流经内侧线圈54_i和外侧线圈54_o的天线内分配电流I_RFi、I_RFo的平衡(比例)大幅变化。

即，当C₉₄＝126pF时，I_RFi＝1.2A，I_RFo＝30.0A，成为I_RFi≤I_RFo的平衡。但是，当C₉₄＝171pF时，I_RFi＝15.7A，I_RFo＝18.2A，严格来讲，I_RFi＜I_RFo，但是，接近I_RFi≈I_RFo的平衡。而且，当C₉₄＝173pF时，I_RFi＝16.4A，I_RFo＝18.3A，更加接近I_RFi≈I_RFo的平衡。

当C₉₄＝186pF时，I_RFi＝18.1A，I_RFo＝16.6A，两者的大小关系逆转成为I_RFi＞I_RFo，保持接近I_RFi≈I_RFo的平衡状态。进一步，当C₉₄＝1321pF时，I_RFi＝27.1A，I_RFo＝7.4A，明显成为I_RFi≥I_RFo的平衡。

另一方面，对于C₉₄＝126pF～1321pF的变化，流经浮动线圈70内的感应电流I_IND在0.2A～0.6A的范围内，不改变电流方向，电流值也几乎不会改变。

这样，在本实施方式中，能独立地进行流经浮动线圈70内的感应电流I_IND的方向和大小的控制以及RF天线54内的天线内分配电流I_RFi、I_RFo的平衡(比例)的控制。

能够进行这种独立控制的主要原因在于，当令浮动线圈70和内侧线圈54_i之间的互感为M_i，浮动线圈70和外侧线圈54_o的之间的互感为M_o时，存在M_i＝M_o的关系。

当在内侧线圈54_i及外侧线圈54_o分别流动天线内分配电流I_RFi、I_RFo时，根据重叠的理论，在浮动线圈70内产生的感应电动势V_IND是当内侧的天线内分配电流I_RFi流经内侧线圈54_i时在浮动线圈70内产生的感应电动势、与当外侧的天线内分配电流I_RFo流经外侧线圈54_o时在浮动线圈70内产生的感应电动势相加之和。此处，如果各个互感M_i、M_o相等，那么，由上述的式(1)、(2)、(3)可知，在浮动线圈70产生的感应电动势乃至感应电流与天线内分配电流I_RFi、I_RFo之比(I_RFi/I_RFo)无关，而是依赖于它们的和(I_RFi+I_RFo)。

此情况下的环形等离子体中的电子密度(等离子体密度)分布如图13所示，当C₉₄的值为126pF时(I_RFi≤I_RFo时)，在外侧线圈54_o的正下方位置(r＝150mm)附近局部地***。当C₉₄的值为171pF、173pF时(严格来讲是I_RFi＜I_RFo的关系，I_RFi≈I_RFo时)，在RF天线54的正下方区域(r＝50mm～150mm)变得大致平坦。当C₉₄的值为186pF时(严格来讲是I_RFi＞I_RFo的关系，I_RFi≈I_RFo时)，与外侧线圈54_o的正下方位置附近相比，内侧线圈54_i的正下方位置附近相对变高。当C₉₄的值为1321pF时(I_RFi≥I_RFo时)，在内侧线圈54_i的正下方位置(r＝50mm)附近局部地大幅***。

这样，通过改变RF天线54内的可变电容器94的静电容量C₉₄，就能任意地控制天线内分配电流I_RFi、I_RFo的平衡，进而能够任意地控制内侧线圈54_i以及外侧线圈54_o的各自的正下方位置附近的电感耦合等离子体密度的平衡。

在上述实施方式的电感耦合型等离子体蚀刻装置中，在对一个半导体晶片W实施单一或者一系列的等离子体处理的过程中，根据工艺条件的改变、切换或者变化，在主控制部75的控制下，能够可变调整浮动线圈70的可变电容器74的静电容量。

由此，在单片等离子体工艺的全部处理时间或者全部步骤中，能够在任意的时间，自由且精细地调节因流经RF天线54的高频的天线电流I_RF而在天线导体周围(特别是腔室10内的等离子体生成空间)形成的RF磁场或RF电场的强度，以及浮动线圈70对生成电感耦合等离子体的参与形式(增强作用/降低作用)或程度(强弱)。这样，就能在径向任意且形式多样地控制基座12附近的等离子体密度，也容易使基座12附近的等离子体密度分布在径向上均匀。因此，能够很容易地提高等离子体工艺的均匀性。

(RF天线/浮动线圈的配置变形例)

图14～图22表示能够应用在上述第二实施方式的电容耦合型等离子体蚀刻装置(图9)中的RF天线54/浮动线圈70的几个配置变形例。

图14A及图14B分别表示，在RF天线54具有内侧线圈54_i以及外侧线圈54_o的情况下，将浮动线圈70配置在内侧线圈54_i的径向内侧的构造的例子(图14A)以及配置在外侧线圈54_o的径向外侧的构造的例子(图14B)。

在图14A的构造的例子中，与浮动线圈70和外侧线圈54_o之间的互感相比，浮动线圈70和内侧线圈54_i之间的互感格外大。因此，与流经外侧线圈54_o的电流I_RFo相比，流经浮动线圈70内的感应电流I_IND更多地依赖于流经内侧线圈54_i的电流I_RFi。

相反，在图14B的构造的例子中，与浮动线圈70和内侧线圈54_i之间的互感相比，浮动线圈70和外侧线圈54_o之间的互感格外大。因此，与流经内侧线圈54_i的电流I_RFi相比，流经浮动线圈70内的感应电流I_IND更多地依赖于流经外侧线圈54_o(即，在外侧线圈54_o中流动)的电流I_RFo。

图15A～图15D表示并列设置线圈直径不同的多个(例如两个)浮动线圈70_i、70_o的构造的例子。

如图15A所示，典型的构造是，按照在径方向上从两侧夹着RF天线54的方式，将线圈直径小的内侧浮动线圈70_i配置在RF天线54的径向内侧，将线圈直径大的外侧浮动线圈70_o配置在RF天线54的径向外侧。

但是，如图15B所示，也能在RF天线54的内侧配置内侧浮动线圈70_i以及外侧浮动线圈70_o。或者如图15C所示，也能在RF天线54的外侧配置内侧浮动线圈70_i以及外侧浮动线圈70_o。

如图15D所示，在RF天线54由内侧线圈54_i以及外侧线圈54_o构成的情况下，也能在内侧线圈54_i与外侧线圈54_o之间配置内侧浮动线圈70_i，在外侧线圈54_o的径向外侧配置外侧浮动线圈70_o。作为一个变形例，虽然省略了图示，但也能在内侧线圈54_i的径向内侧配置内侧浮动线圈70_i，在内侧线圈54_i与外侧线圈54_o之间配置外侧浮动线圈70_o。

在这样并列设置独立的多个浮动线圈70_i、70_o的构造中，既存在各个浮动线圈70_i、70_o和RF天线54之间的互感几乎相等的情况，也存在相当不同的情况。在这些情况的任一种情况下，均在各个浮动线圈70_i、70_o单独设置有可变电容器74_i、74_o，因此，通过可变地控制各个可变电容器74_i、74_o的静电容量，能够独立地控制分别流经浮动线圈70_i、70_o内的感应电流I_INDi、I_INDo的方向以及大小(电流值)。

如图16所示，也能将浮动线圈70构成为多匝(例如两匝)。在采用多匝线圈的情况下，整个线圈(整圈)的电阻R₇₀以及自感L₇₀增倍，因此，感应电流I_IND相应地变小。而且，由于线圈的长度倍增，因此，在整个线圈中能够获得与单匝相同的磁动势(ampere turn：安培匝数或安匝)。因此，例如从可变电容器74的耐性方面来看，这种多匝的浮动线圈70有利于防止在浮动线圈70内流动大的感应电流I_IND。

如图17所示，也可以采用在圆周方向分割(图示的例子是一分为二)浮动线圈70。在此情况下，分别在圆弧状的分割线圈70_L、70_R单独地设置可变电容器74_L、74_R。通常情况下，调整各个可变电容器74_L、74_R的静电容量，使得在线圈一圈以相同方向流动相同大小的电流，即，使得分别流经一分为二的线圈70_L、70_R内的感应电流I_INDL、I_INDR在相同方向上为相同大小。在这种分割方式的浮动线圈70中，根据需要，例如为了补偿方位角方向上的装置构造的非对称性，也可以有意使流经各个分割线圈70_L、70_R内的感应电流I_INDL、I_INDR的方向或者大小不同。

图18表示构成RF天线54的线圈(内侧线圈54_i/外侧线圈54_o)以及浮动线圈70分别由具有空间上并排且电并联关系的一对螺旋线圈构成的例子。

更加详细地来讲，内侧线圈54_i由在圆周方向上错开180度并排设置(并排行进)的一对螺旋线圈54_ia、54_ib组成。这些螺旋线圈54_ia、54_ib在比高频电源56侧的节点N_A更靠近下流侧设置的节点N_C与比地线55侧的节点N_B更靠近上流侧设置的节点N_D之间电并联连接。

外侧线圈54_o由在圆周方向上错开180度并排设置的一对螺旋线圈54_oa、54_ob组成。这些螺旋线圈54_oa、54_ob在比高频电源56侧的节点N_A更靠近下流侧设置的节点N_E与比地线55侧的节点N_B(比可变电容器74)更靠近上流侧设置的节点N_F之间电并联连接。

此外，浮动线圈70由在圆周方向上错开180度并排设置的一对螺旋线圈70_a、70_b组成。在这些螺旋线圈70_a、70_b的闭合的环内分别设置有可变电容器74_a、74_b。

与构成浮动线圈70的各个螺旋线圈和构成RF天线54的各个螺旋线圈之间的互感相关的距离间隔也可以利用两个螺旋线圈的平均直径之间的距离间隔近似。

图19表示浮动线圈70按照在径向夹着RF天线54的方式横跨RF天线54的两侧(RF天线54的内侧以及外侧)配置的构造的例子。根据该构造的例子，不仅能够增加RF天线54和浮动线圈70之间的互感，而且能够沿着径向分散或者扩大浮动线圈70的正下方位置附近的电感耦合等离子体生成区域。

图20表示浮动线圈70在RF天线54的正上方同轴配置上部线圈段70_p，并且在与RF天线54相同的平面上(例如径向外侧)同轴配置下部线圈段70_q，电串联两个线圈段70_p、70_q的构造的例子。

在该构造的例子中，上部线圈段70_p优选具有与RF天线54相同的线圈直径，并且按照无限地接近RF天线54的方式配置，以尽量增加与RF天线54的互感。另一方面，下部线圈段70_q按照与和RF天线54的互感相比，优先考虑在正下方的腔室10内生成的电感耦合等离子体的径向分布特性的方式配置即可，能够选择任意的口径。这样，上部线圈段70_p主要有助于感应电动势的产生，下部线圈段70_q主要对等离子体密度分布的控制发挥作用。这样就能使两个线圈段70_p、70_q分担不同的作用。

图21和图22表示有关RF天线54以及浮动线圈70的形状的变形例。在本发明中，RF天线54以及浮动线圈70的环形状并非局限于圆形，能够根据被处理体的形状等采用任意的方式，例如也可以是图21所示的矩形或四边形、或者是图22所示的扇形。

此外，虽然省略了图示，但是，RF天线54和浮动线圈70不必是相似的形状。

(有关RF天线/浮动线圈的配置构造的其它实施例)

在上述第一实施方式以及第二实施方式的电感耦合型等离子体蚀刻装置中，在腔室10的顶部水平地安装电介质窗52，在该电介质窗52之上或上方配置RF天线54以及浮动线圈70。但是，本发明的RF天线以及浮动线圈的配置构造并非局限于上述实施方式。

例如，如图23A所示，RF天线54以及浮动天线70也可以在腔室10的纵方向上偏移(offset)(错开位置)地配置在腔室的侧壁的周围。在图示的构造中，浮动线圈70被配置在RF天线54的下方。腔室10的侧壁中的、至少RF天线54和浮动线圈70所处位置附近的部位由电介质形成。RF天线54或者浮动线圈70在采用多匝的情况下为螺旋(helical)形。

在图23A的构造的例子中，当在腔室10的周围高频的天线电流I_RF流经RF天线54时，由该天线电流I_RF生成的磁场就会贯通腔室10的侧壁(电介质窗)并且通过腔室10内的等离子体生成空间，由于该磁场的时间变化，在等离子体生成空间的方位角方向上产生感应电场。因该感应电场，在方位角方向上被加速的电子与蚀刻气体的分子、原子发生电离撞击，生成环形的等离子体。另一方面，因天线电流I_RF流经RF天线54，感应电流I_IND流经浮动线圈70内。由该天线电流I_RF生成的磁场贯通腔室10的侧壁(电介质窗)并且通过腔室10内的等离子体生成空间。如果感应电流I_IND的流向与天线电流I_RF的方向相反，那么，电感耦合等离子体的生成就会被减弱，如果感应电流I_IND的流向与天线电流I_RF的方向相同，那么，电感耦合等离子体的生成就会被增强。

在本实施例中，在浮动线圈70的环内设置有可变电容器74，因此，通过控制该可变电容器74的静电容量，既能使感应电流I_IND与天线电流I_RF的方向相反也能够使它们相同，进而也能调节感应电流I_IND的大小(电流值)。

在图23A的构造的例子中，在腔室10的侧壁周围，在RF天线54的下方、即靠近基座12的位置配置有浮动线圈70，因此，能够增强浮动线圈70乃至可变电容器74的作用效果。但是，也可以在RF天线54的上方、即远离基座12的位置配置浮动线圈70，例如，如图23B所示，也可以在腔室10的顶板(电介质窗)52之上配置浮动线圈70。在此情况下，浮动线圈70可以采用圆环形或者螺旋形的线圈方式。

作为其它的实施例，如图23C所示，在腔室10中安装圆屋顶形状的顶板(电介质窗)52的情况下，在该圆屋顶形电介质窗52之上(优选是载放的状态)配置RF天线54以及浮动线圈70。

(在浮动线圈内设置固定电容器的实施例)

图24表示在浮动线圈70的环内设置固定电容器94的实施例。该实施例中的浮动线圈70优选是圆环状的单匝线圈，并且尽可能地接近RF天线54配置。在图示的例子中，浮动线圈70虽然被配置在RF天线54的径向内侧，但是，也可以配置在RF天线54的径向外侧。

在本实施例中，在使浮动线圈70积极地作用在电感耦合等离子体的生成中的情况下，选择固定电容器94的静电容量，以使得在圆周方向上与流经RF天线54的天线电流I_RF相同方向的适度大小(例如I_RF的数倍)的感应电流I_IND流经浮动线圈70内。即，固定电容器94的静电容量比在浮动线圈70内引起串联谐振的静电容量小，并且被选择其附近的值。这样，即使浮动线圈70是单匝(一匝)的圆环状线圈，电感耦合等离子体生成的辅助效果也能够在外观上发挥与多匝(多匝)的圆环状线圈或者螺旋线圈同等的作用。

这种带有固定电容器94的单匝圆环形的浮动线圈70的制作(特别是电容器的制作)简单，也有利于RF天线54周围的组装和维护。此外，在浮动线圈70的环内没有接线处、连接导体，因此，具有功率损失少、在电磁作用方面圆周方向的均匀性好等优点。

在上述第一实施方式或者第二实施方式中，当然也能将在浮动线圈70内设置的可变电容器74置换成固定电容器94。

(有关浮动线圈的构造的实施例1)

接着，参照图25～图28，说明有关在本发明的电感耦合型等离子体处理装置中使用的浮动线圈70的构造的实施例。

首先，使用图25～图29，说明浮动线圈70的电容器(74、94)使用市场上销售的电容器元件时的实施例。

图25所示的实施例在浮动线圈70中形成一个缝隙G，在此处安装市场上销售的双端子型电容器(74、94)。该实施例的特征在于，在线圈导体的上方(优选是垂直上方)设置有将浮动线圈70的线圈导体与电容器(74、94)的封装主体的端子连接的连接端子112a、112b。

在如上所述，大的感应电流I_IND流经浮动线圈70的情况下，使用能够流动大的电流的大尺寸的电容器(74、94)。但是，如果电容器(74、94)的尺寸大，那么，缝隙G的尺寸也会变大，在浮动线圈70的环上，缝隙G的位置可能成为从浮动线圈70的电磁场的作用方面来看不能忽视的特异点。

在本实施例中，如上所述，使电容器连接导体112a、112b向垂直上方延伸，在比线圈导体更上方(进一步远离等离子体侧)的位置配置电容器主体，因此，电容器主体成为从等离子体侧难以看到的构造，即，成为被遮盖的构造。

在图26A和图26B所示的其它实施例中，使浮动线圈70的缝隙G与线圈圆周方向(或者与线圈半径方向)成一定的角度(例如45度)地倾斜地形成。在隔着缝隙G相对的线圈导体的两个开路端部分别设置的一对电容器供电点(电容器连接导体112a、112b的基端位置)114a、114b位于通过线圈中心O的半径方向的直线F上。根据此构造，从等离子体一侧看时，难以看到缝隙G的位置，浮动线圈70的线圈导体看起来在圆周方向上好似连续不断的样子。

作为一个变形例，浮动线圈70的缝隙G也可以不采用倾斜的一条直线，也能够形成为图26C所示的嵌套(套匣)构造的倾斜形状。

在图27A所示的其它实施例中，其特征在于：浮动线圈70的缝隙G并非仅仅与线圈半径方向倾斜地切开线圈导体并延伸的构造，还与纵方向(线圈轴方向)倾斜地切开并延伸。根据该构造，从等离子体一侧看更难以看到缝隙G的位置，圆周方向上的浮动线圈70的线圈导体的疑似连续性进一步提高。

此外，浮动线圈70的线圈导体的截面形状为任意形状，例如也可以是图27B所示的三角形、四边形和圆形中的任一种形状。

图28表示有效地消除或者抑制由浮动线圈70的缝隙G导致的特异点的存在的其它实施例。在该实施例中，在浮动线圈70上沿着圆周方向隔开一定的间隔设置有多个例如3个电容器(74、94)。

电感耦合型等离子体处理装置最初按照在RF天线的正下方沿着径向不均匀地(环形地)生成等离子体，使其扩散而在基座侧的基板上获得均匀的等离子体的方式设计。如果在圆周方向上存在环形等离子体内的等离子体密度不均匀的地方，那么，当然也会通过扩散而实现平滑化，但是，与径向相比，在圆周方向上实现平滑化所需要的扩散距离更长，因此，存在难以实现平滑化或者均匀化的问题。

对于这一点，如图28所示，如果沿着圆周方向按照一定间隔设置多个不连续点，那么，平滑化所需要的扩散距离就会缩短。例如，如图所示，如果在浮动线圈70上按照120度的间隔设置3个缝隙G，那么，在圆周方向上等离子体扩散所需要的距离就成为圆周的1/3，容易实现平滑化乃至均匀化。

图29的实施例是图28的实施例的一个变形例，其特征在于：在浮动线圈70上形成伪缝隙G’，在该伪缝隙G’处设置伪电容器电极116以及伪电容器连接导体118。伪缝隙G’可以采用与用于安装电容器(74、94)的本来的缝隙G完全相同的构造，全部的缝隙(G、G’)按照在圆周方向上等间隔地设置的方式，与本来的缝隙G混合地在规定位置设置一个或者多个。伪电容器电极116也可以由一个导体板(例如铜板)构成。伪电容器连接导体118也可以采用与真电容器连接导体112a、112b相同的材质和形状形成。

在图28的实施例中，在浮动线圈(70、90)上按照电串联连接的方式设置多个电容器(74、94)，与此相反，图29的实施例的特征在于，设置一个电容器(74、94)即可。

(有关浮动线圈的构造的实施例2)

下面，图30～图36B表示以固定电容器94为构件，将该固定电容器94与浮动线圈70一体形成的实施例。

图30所示的实施例是直接利用浮动线圈70的缝隙G作为固定电容器94的电极间的间隙的一个例子。也可以在该缝隙G中***电介质的薄膜(未图示)。

在该实施例中，隔着缝隙G相对的线圈导体的一对开路端部构成电容器电极。该电容器电极如图31所示，通过一体地安装朝上方(或者横向)延伸的扩张部120，能够将电极面积调整成任意的大小。

除了上述这种相对式的电容器的构造之外，例如，如图32所示，在浮动线圈70中，将与缝隙G相邻的一个线圈导体端部70e作为一个电容器电极，在其之上固定电介体122，在电介体122的上表面设置与另一个线圈导体端部70f连接的架桥导体板124，作为另一个电容器电极。这样就构成重叠式的固定电容器94。

图33～图35表示以可变电容器74为构件，与浮动线圈70一体地设置(形成)的一个实施例。该实施例大致是在图32的固定电容器94中将架桥导体板124置换成能够滑动的可动电极的方式。

如图33所示，在本实施例中，在与缝隙G相邻的一个线圈导体端部70a之上固定具有相同厚度的板状或者片状的电介体128和固定接点导体130。此处，固定接点导体130与电介体128相比被配置在远离缝隙G的位置。此外，在相反侧与缝隙G相邻的另一个线圈导体端部70b之上，固定具有与电介体128以及固定接点导体130的厚度相同的板状或者片状的固定接点导体132。可动电极126能够在排列在同一平面中的固定接点导体130、电介体128和固定接点导体132的上表面滑动，并且能够沿着线圈圆周方向移动。其中，浮动线圈70的圆周方向严格来讲是圆弧，但是，如果在局部仅限于缝隙G的位置附近，那么，也可以视作直线方向。因此，即使可动电极126沿着直线移动，也不会从浮动线圈70之上横向脱落。

用于使可动电极126滑动的滑动机构134包括以下部分：由例如滚珠丝杠机构构成，用于在一定的位置旋转驱动水平延伸的进给螺丝136的步进电机138；具有与进给螺丝136螺合的螺母(螺帽)部(未图示)，通过进给螺丝136的旋转，沿其轴向水平移动的滑动主体140；将该滑动主体140与可动电极126结合的压缩线圈弹簧142；以及能够沿着垂直方向滑动地嵌合的一对圆筒体144、146。此处，外侧的圆筒体144被固定在滑动主体140上，内侧的圆筒体146被固定在可动电极126上。压缩线圈弹簧142利用弹力将可动电极126按压在固定接点导体130、电介体128和固定接点导体132上。电容控制部76通过步进电机138的旋转方向和旋转量来控制可动电极126的滑动位置。

在本实施例中，在夹着缝隙G的一对线圈导体端部70e、70f之间，设置用图34所示的等价电路表示的可变电容器74、第一开关S₁以及第二开关S₂。此处，第一开关S₁是与可变电容器74电串联连接的开闭机构，第二开关S₂是与可变电容器74电并联连接的开闭机构。

更详细地来讲，可变电容器74由一个线圈导体端部70a、电介体128、可动电极126和滑动机构134构成。第一以及第二开关S₁、S₂由固定接点导体130、132和可动电极126以及滑动机构134构成。

此处，参照图35说明本实施例的作用。

首先，如图35(a)所示，使可动电极126移动至仅与一侧的线圈导体端部70b上的固定接点导体132接触，而与相反侧的线圈导体端部70e上的固定接点导体130以及电介体128均不接触的位置。在此位置，开关S₁、S₂均处于断开(OFF)状态，浮动线圈70的缝隙G成为完全电开路(断开)的状态。因此，在浮动线圈70内完全不流动感应电流I_IND，实际上与没有浮动线圈70的情况相同。

下面，如图35(b)所示，使可动电极126移动至与一侧的线圈导体端部70f上的固定接点导体132接触，在相反侧的线圈导体端部70e上与电介体128接触，不与固定接点导体130接触的位置。在此位置，开关S₂保持断开(OFF)状态，开关S₁成为导通(ON：闭合)状态，可变电容器74具有有意义的电容(capacitance)发挥作用(通电)。

该可变电容器74的静电容量随着使可动电极126向固定接点导体132移动而变大，如图35(c)所示，当使可动电极126移动至覆盖电介体128的整个上表面的位置时该可变电容器74的静电容量成为最大。

如果使可动电极126进一步前进移动，如图35(d)所示，移动至固定接点导体130之上时，那么，两侧的固定接点导体130、132彼此就会经可动电极126短路，开关S₁也成为导通(ON)状态。即，缝隙G成为短路状态，浮动线圈70成为线圈导体的两端闭合的环。

此外，如图34所示，与可变电容器74(也可以是固定电容器94)串联和/或并联地连接开关S₁、S₂的构造，在使用市场上销售的电容器元件的实施例(图25～图29)中也能实现。此外，串联连接的开关S₁也可以在浮动线圈70的环内在与电容器74(94)不同的缝隙处设置。

图36A以及图36B表示以可变电容器74为构件，与浮动线圈70一体地形成的其它的实施例。

在本实施例中，如图36A所示，浮动线圈70的线圈导体相互呈同心圆状(截面为梳齿状)配置，且由在底部一体连接或者分开的口径各异的多个(例如3个)圆筒状(准确来讲是圆弧状)板体150(1)、150(2)、150(3)构成。在线圈导体150(1)、150(2)、150(3)上，沿着圆周方向在一处或者等间隔的多处形成缝隙G，并且在各个缝隙G的附近设置能够沿着圆周方向移动或者变位的可动电极152。

各个可动电极152由在与截面梳齿形的圆筒体150(1)、150(2)、150(3)非接触地相对的截面梳齿形的顶部一体连接的多个(例如4个)圆弧状板体152(1)、152(2)、152(3)、152(4)构成。可动电极152彼此之间通过水平支承棒154被一体地结合，并且经通过中心点O的垂直支承棒(未图示)与电机等旋转机构(未图示)连接。

如果使可动电极152移动至图36A所示的位置，那么，浮动线圈70的线圈导体150(1)、150(2)、150(3)就会成为在缝隙G的位置沿着圆周方向被电切断的状态，成为完全断开状态(与没有线圈的情况相同的状态)。

如果使可动电极板152从图36A的位置沿着图中的逆时针方向略微移动，那么，可动电极152就会沿着圆周方向横跨缝隙G，与其两侧的线圈导体端部双方形成电容器。这样，通过调节沿着圆周方向横跨缝隙G的可动电极152的旋转位置，能够改变合成电容器的电容。

(有关可变电容器的静电容量的控制的实施例)

图37A～图37C所示的实施例是通过温度可变地控制在浮动线圈70内设置的可变电容器74的静电容量的例子。

在本实施例中，如图37A以及图37B所示，在浮动线圈70的一个(或者多个)缝隙G中***由介电常数根据温度而发生变化的感温性的材质例如聚酰胺(polyamide)树脂形成的电介体156。图37C表示在这种感温性电介质中，其介电常数根据温度而发生变化的特性的一个例子。

对于这种感温性的电介体156，例如从激光器或者灯158照射加热用的光束，或者从喷气喷嘴160喷射冷却用的气体，根据一定的温度-介电常数特性(图37C)，改变电介体156的介电常数，进而可变地控制可变电容器74的静电容量。

作为一个变形例，也可以如图38所示，采用通过湿度可变地控制可变电容器74的静电容量的方式。在本构造例中，在浮动线圈70的一个(或者多个)缝隙G中***由介电常数根据湿度而发生变化的感湿性材质、例如交联聚酰亚胺(Cross linked Polyimide)、醋酸纤维素(cellulose acetate：乙酰纤维素)、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺(polyacrylamide)或者聚乙烯吡咯烷酮(聚乙烯基吡咯烷酮)形成的电介体162。对于这种感湿性的电介体162，从激光或者灯164照射加热或者照射干燥用的光束，或者从喷气喷嘴166喷射蒸气，根据一定的湿度-介电常数特性(未图示)，改变电介体162的介电常数，进而可变地控制可变电容器74的静电容量。作为干燥机构，也可以使用干燥气体以取代光束。

(有关浮动线圈的配置构造的其它实施例)

参照图39～图43，说明有关浮动线圈的绕组或者配置构造的其它实施例。

在浮动线圈70的线圈直径是螺旋状RF天线54的内径和外径的中间的情况下，如图39所示，可以设置跨越浮动线圈70的线圈导体之上并连接RF天线54的内侧部分和外侧部分的高架连接导体170。此外，也可以在RF天线54上连接例如包括电容器172的终端电路。

如图40A以及图40B所示，相对于螺旋形的RF天线54，浮动线圈70也可以采用具有在径方向上互不相同的螺旋形状的构造。

如图41所示，也可以呈同心圆形地并排配置线圈直径各异的独立的两个螺旋形的浮动线圈70A、70B。

作为其它的实施例，虽然省略了图示，但是，也可以呈同轴状地并排地配置高度位置各异的独立的多个浮动线圈70A、70B、……。

此外，如图42所示，也可以经可变或者固定电容器74C(90C)、74D(90D)串联连接线圈直径各异的多个(例如2个)螺旋浮动线圈70C、70D，整体作为一个多匝浮动线圈。而且，虽然省略了图示，但是，也可以省略电容器74C(90C)、74D(90D)中的任意一个，并且使该部分短路。

此外，如图43所示，也可以在一个或者多个(图示的例子为3个)浮动线圈70(1)、70(2)、70(3)的各个环内，以串联连接(或者并联连接)的方式设置固定电容器94(1)、94(2)、94(3)/可变电容器74(1)、74(2)、74(3)、和开关S(1)、S(2)、S(3)。

(其它实施方式或者变形例)

在本发明的浮动线圈中存在流动大的感应电流(有时是比流经RF天线的电流更大的电流)的情况，注意浮动线圈的发热也很重要。

根据这种观点，如图44A所示，在浮动线圈70附近设置空气冷却风扇(空冷风扇)，适当地设置采用空冷式进行冷却的线圈冷却部。或者，如图44B所示，优选采用中空的铜管构成浮动线圈70，向其中供给制冷剂，防止浮动线圈70过热，采用这样的线圈冷却部。

参照图45，说明有关本发明的浮动线圈的副功能的一个实施例。

本实施例一并设置电感耦合型等离子体排气分解处理装置190，该电感耦合型等离子体排气分解处理装置190使用等离子体分解处理从电感耦合型等离子体蚀刻装置排出的气体中所包含的温室效果气体。该电感耦合型等离子体排气处理装置190在例如由石英或者铝构成的圆筒状反应容器或者反应管192的周围设置有螺旋形的RF天线194。

在本实施例中，该RF天线194与在浮动线圈70的缝隙G间设置的电容器(74、94)电串联连接。流经浮动线圈70的线圈电流(感应电流)I_IND同时也流经RF天线194，在反应管192内生成感应耦合的等离子体。排出气体从电感耦合型等离子体蚀刻装置的排气口22通过排气管24被导入反应管192中。这种排出气体中的有代表性的温室效果气体是作为氟和碳的化合物的全氟碳化物(Perfluorocarbon)、作为氟、碳和氢的化合物的氢氟碳化物(Hydrofluorocarbon)、NF₃、SF₆等，通过感应耦合产生高频放电的等离子体进行分解，被转化成环境负担轻的气体，并被送往排气装置26。

用于提高排出气体的分解效率的添加气体例如氧气也按照规定的流量或者混合比被导入反应管192中。虽然省略了图示，但是，也可以在反应管192的外周卷绕例如使冷却水通过的水冷管，调节反应管192的温度。此外，为了进一步促进排出气体分解处理，也可以在反应管192的周围设置其它的螺旋形RF天线(未图示)，向其供给个别独立的高频电流。

在本实施例中，如上所述，电串联连接电感耦合型等离子体蚀刻装置的浮动线圈70和电感耦合型等离子体排气分解处理装置190的RF天线194。在电感耦合型等离子体蚀刻装置中，为了控制电感耦合型等离子体的等离子体密度分布，使流经浮动线圈70的感应电流I_IND也流经RF天线194，在电感耦合型等离子体排气分解处理装置190的等离子体生成中进行再利用。

上述实施方式中的电感耦合型等离子体蚀刻装置的构造是一个例子，当然，等离子体生成机构的各个部分以及与等离子体生成没有直接关系的各个部分的构造也能进行各种各样的变形。

此外，在处理气体供给部，也可以采用从顶部向腔室10内导入处理气体的构造，也可以采用不向基座12施加直流偏压控制用的高频RF_L的方式。另一方面，本发明也能应用在如下方式的等离子体装置中，即，使用多个RF天线或者天线段，从多个高频电源或者高频供电***分别单独地向这多个RF天线(或者天线段)供给等离子体生成用的高频电力的方式的等离子体装置中。

进一步，本发明的电感耦合型等离子体处理装置或者等离子体处理方法并非局限于等离子体蚀刻的技术领域，也能应用在等离子体CVD、等离子体氧化、等离子体氮化、溅射等其它等离子体工艺(process：处理)中。此外，本发明中的被处理基板并非局限于半导体晶片，也可以是平板显示器用的各种基板、光掩膜、CD基板、印刷基板等。

Claims (79)

1.一种等离子体处理装置，其特征在于，包括：

具有电介质窗的处理容器；

配置在所述电介质窗之外的线圈形状的RF天线；

在所述处理容器内保持被处理基板的基板保持部；

为了对所述被处理基板实施所希望的等离子体处理，向所述处理容器内供给所希望的处理气体的处理气体供给部；

为了在所述处理容器内通过感应耦合生成处理气体的等离子体，向所述RF天线供给适合于处理气体的高频放电的一定频率的高频电力的高频供电部；

处于电浮动状态，配置在通过电磁感应能够与所述RF天线耦合的位置，且位于所述处理容器之外的浮动线圈；和

在所述浮动线圈的环内设置的电容器，

所述电容器是可变电容器，在所述浮动线圈内流动的感应电流的电流值根据所述可变电容器的静电容量大范围地发生变化，于是，在所述浮动线圈的正下方附近，环形等离子体内的等离子体密度大范围地发生变化。

2.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述浮动线圈被配置为与所述RF天线同轴。

3.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述浮动线圈被配置在与所述RF天线相同的平面上。

4.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述浮动线圈被沿着径向配置在所述RF天线的内侧或外侧。

5.如权利要求4所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述浮动线圈具有所述RF天线的1／3～3倍的半径。

6.如权利要求4或5所述的等离子体处理装置，其特征在于：

当令所述浮动线圈的电阻为R，所述浮动线圈与所述RF天线之间的互感系数为M，所述高频的频率为f时，2πfM>R。

7.如权利要求1～5中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述浮动线圈具有与所述RF天线相似的形状。

8.如权利要求1～3中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述浮动线圈在径向夹着所述RF天线且跨越所述RF天线的内侧和外侧地配置。

9.如权利要求1～5中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述浮动线圈被配置在所述浮动线圈与所述RF天线相对于所述处理容器内的所述基板保持部为相等距离的位置。

10.如权利要求1～5中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述浮动线圈在圆周方向上被分割为多个线圈段。

11.如权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述电介质窗形成所述处理容器的顶壁，

所述RF天线和所述浮动线圈均被载置在所述电介质窗之上。

12.如权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述电介质窗形成所述处理容器的顶壁，

所述RF天线被载置在所述电介质窗之上，

所述浮动线圈被配置在离开所述电介质窗且比所述RF天线高的位置。

13.如权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述电介质窗形成所述处理容器的侧壁，

所述RF天线被配置在所述处理容器的侧壁的周围，

所述浮动线圈在所述处理容器的纵方向上与所述RF天线偏移地配置在所述处理容器的侧壁的周围。

14.如权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述电介质窗形成所述处理容器的侧壁和顶壁，

所述RF天线被配置在所述处理容器的侧壁的周围，

所述浮动线圈被配置在所述电介质窗之上。

15.如权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述电介质窗形成所述处理容器的侧壁和顶壁，

所述RF天线被配置在所述电介质窗之上，

所述浮动线圈被配置在所述处理容器的侧壁的周围。

16.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：

在所述浮动线圈内流动电流，该电流的方向与流经所述RF天线的电流的方向在圆周方向上相同。

17.如权利要求16所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述浮动线圈内的电容器具有比在所述浮动线圈内引起串联谐振的静电容量的值小的静电容量。

18.如权利要求16或17所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述浮动线圈具有负值的电抗。

19.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：

在所述浮动线圈内流动电流，该电流的方向与流经所述RF天线的电流的方向在圆周方向上相反。

20.如权利要求19所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述浮动线圈内的电容器具有比在所述浮动线圈内引起串联谐振的静电容量的值大的静电容量。

21.如权利要求19或20所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述浮动线圈具有正值的电抗。

22.如权利要求1～5中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述可变电容器的静电容量的可变范围包括比在所述浮动线圈内引起串联谐振的静电容量小的值。

23.如权利要求22所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述浮动线圈具有能够使在所述浮动线圈内流动的电流与流经所述RF天线的电流在圆周方向上同向、且能够使在所述浮动线圈内流动的电流从流经所述RF天线的电流的1／10以下连续或阶段地变化至2倍以上的可变的静电容量。

24.如权利要求1～5中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述可变电容器的静电容量的可变范围包括比在所述浮动线圈内引起串联谐振的静电容量小的值和大的值。

25.如权利要求1～5中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述可变电容器的静电容量的可变范围包括比在所述浮动线圈内引起串联谐振的静电容量大的值。

26.如权利要求1～5中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：

同轴地设置有多个所述浮动线圈。

27.一种等离子体处理装置，其特征在于，包括：

在顶部具有电介质窗的处理容器；

具有内侧线圈和外侧线圈的RF天线，该内侧线圈和外侧线圈在所述电介质窗之上彼此沿着径向隔开间隔地配置在内侧和外侧；

在所述处理容器内保持被处理基板的基板保持部；

为了对所述被处理基板实施所希望的等离子体处理，向所述处理容器内供给所希望的处理气体的处理气体供给部；

为了在所述处理容器内通过感应耦合生成处理气体的等离子体，向所述RF天线供给适合于处理气体的高频放电的一定频率的高频电力的高频供电部，该高频供电部与所述内侧线圈以及所述外侧线圈电并联连接；

处于电浮动状态，配置在通过电磁感应能够与所述RF天线的所述内侧线圈和所述外侧线圈中的至少一个耦合的位置，并被配置在所述电介质窗之上的浮动线圈；和

在所述浮动线圈的环内设置的电容器，

所述电容器是可变电容器，在所述浮动线圈内流动的感应电流的电流值根据所述可变电容器的静电容量大范围地发生变化，于是，在所述浮动线圈的正下方附近，环形等离子体内的等离子体密度大范围地发生变化。

28.如权利要求27所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述内侧线圈、所述外侧线圈和所述浮动线圈被同轴地配置。

29.如权利要求27所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述内侧线圈、所述外侧线圈和所述浮动线圈被配置在同一平面上。

30.如权利要求27所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述内侧线圈、所述外侧线圈和所述浮动线圈均被载置在所述电介质窗之上。

31.如权利要求27所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述浮动线圈被沿着径向配置在所述内侧线圈与所述外侧线圈之间。

32.如权利要求31所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述浮动线圈被配置在与所述内侧线圈以及所述外侧线圈等距离的位置。

33.如权利要求31或32所述的等离子体处理装置，其特征在于：

在所述浮动线圈内流动与分别流经所述内侧线圈和所述外侧线圈的电流在圆周方向上同向的电流。

34.如权利要求33所述的等离子体处理装置，其特征在于：

在所述浮动线圈内流动比分别流经所述内侧线圈和所述外侧线圈的电流小的电流。

35.如权利要求34所述的等离子体处理装置，其特征在于：

在所述浮动线圈内流动的电流具有分别流经所述内侧线圈和所述外侧线圈的电流的1／10以下的电流值。

36.如权利要求33所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述浮动线圈内的电容器具有比在所述浮动线圈内引起串联谐振的静电容量的值小的静电容量。

37.如权利要求33所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述浮动线圈具有负值的电抗。

38.如权利要求33所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述可变电容器的静电容量的可变范围包括比在所述浮动线圈内引起串联谐振的静电容量小的值。

39.如权利要求38所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述浮动线圈具有能够使在所述浮动线圈内流动的电流与分别流经所述内侧线圈和所述外侧线圈的电流在圆周方向上同向、且能够使在所述浮动线圈内流动的电流从分别流经所述内侧线圈和所述外侧线圈的电流的1／10以下连续或阶段地变化至2倍以上的可变的静电容量。

40.如权利要求27所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述浮动线圈被沿着径向配置在所述内侧线圈的内侧。

41.如权利要求27所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述浮动线圈被沿着径向配置在所述外侧线圈的外侧。

42.权利要求40所述的等离子体处理装置，其特征在于：

同轴地设置有多个所述浮动线圈。

43.如权利要求40所述的等离子体处理装置，其特征在于：

在所述浮动线圈内流动与分别流经所述内侧线圈和所述外侧线圈的电流在圆周方向上同向的电流。

44.如权利要求43所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述浮动线圈内的电容器具有比在所述浮动线圈内引起串联谐振的静电容量的值小的静电容量。

45.如权利要求43或44所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述浮动线圈具有负值的电抗。

46.如权利要求40～42中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述可变电容器的静电容量的可变范围包括比在所述浮动线圈内引起串联谐振的静电容量小的值。

47.如权利要求40～42中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：

在所述浮动线圈内流动与分别流经所述内侧线圈和所述外侧线圈的电流在圆周方向上反向的电流。

48.如权利要求47所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述浮动线圈内的电容器具有比在所述浮动线圈内引起串联谐振的静电容量的值大的静电容量。

49.如权利要求27所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述浮动线圈具有与所述内侧线圈和所述外侧线圈中的至少一个相似的形状。

50.如权利要求49所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述内侧线圈、所述外侧线圈和所述浮动线圈彼此具有相似的形状。

51.如权利要求27所述的等离子体处理装置，其特征在于，具有：

为了调节分别流经所述内侧线圈和所述外侧线圈的电流的平衡，与所述内侧线圈和所述外侧线圈中的任一个电串联连接的天线内的电容器。

52.如权利要求51所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述天线内的电容器是可变电容器。

53.如权利要求1～5和27～32中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述浮动线圈具有两端夹着缝隙并且开路的单匝或多匝的线圈导体，

所述浮动线圈内的电容器被设置在所述线圈导体的缝隙处。

54.如权利要求53所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述浮动线圈内的电容器被配置成，比所述线圈导体更远离所述RF天线。

55.如权利要求53所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述线圈导体的缝隙与线圈的圆周方向或线圈的径向成所希望的角度地倾斜地形成。

56.如权利要求53所述的等离子体处理装置，其特征在于：

在线圈的圆周方向上等间隔地设置有多个所述线圈导体的缝隙，在各个所述缝隙设置有所述浮动线圈内的电容器。

57.如权利要求53所述的等离子体处理装置，其特征在于：

在线圈的圆周方向上等间隔地设置有多个所述线圈导体的缝隙，所述多个缝隙中的至少一个是伪缝隙，在所述伪缝隙设置有导体。

58.如权利要求53所述的等离子体处理装置，其特征在于：

隔着所述线圈导体的所述缝隙相对的一对开路端部构成所述电容器的电极。

59.如权利要求58所述的等离子体处理装置，其特征在于：

在所述线圈导体的缝隙设置有电介质。

60.如权利要求1～5和27～32中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于，具有：

在所述浮动线圈的环内与所述电容器电串联连接的第一开关。

61.如权利要求1～5和27～32中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于，具有：

在所述浮动线圈的环内与所述电容器电并联连接的第二开关。

62.如权利要求1～5和27～32中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：

具有用于冷却所述浮动线圈的线圈冷却部。

63.一种等离子体处理方法，其是在等离子体处理装置中对被处理基板实施所希望的等离子体处理的方法，该等离子体处理装置包括：

具有电介质窗的处理容器；

配置在所述电介质窗之外的线圈形状的RF天线；

在所述处理容器内保持所述被处理基板的基板保持部；

为了对所述被处理基板实施所希望的等离子体处理，向所述处理容器内供给所希望的处理气体的处理气体供给部；和

为了在所述处理容器内通过感应耦合生成处理气体的等离子体，向所述RF天线供给适合于处理气体的高频放电的频率的高频电力的高频供电部，

所述等离子体处理方法的特征在于：

在所述处理容器之外配置浮动线圈，该浮动线圈被设置于电浮动状态，通过电磁感应能够与所述RF天线耦合，且在环内设置有固定或者可变的电容器，

选定或者可变地控制所述电容器的静电容量，控制所述基板上的等离子体密度分布，

所述电容器是可变电容器，在所述浮动线圈内流动的感应电流的电流值根据所述可变电容器的静电容量大范围地发生变化，于是，在所述浮动线圈的正下方附近，环形等离子体内的等离子体密度大范围地发生变化。

64.如权利要求63所述的等离子体处理方法，其特征在于：

选定或者可变地控制所述电容器的静电容量，以使得在所述浮动线圈内流动与流经所述RF天线的电流在圆周方向上同向的电流。

65.如权利要求64所述的等离子体处理方法，其特征在于：

选定或者可变地控制所述电容器的静电容量，以使得在所述浮动线圈内流动比流经所述RF天线的电流小的电流。

66.如权利要求65所述的等离子体处理方法，其特征在于：

选定或者可变地控制所述电容器的静电容量，以使得在所述浮动线圈内流动流经所述RF天线的电流的1／10以下的电流。

67.如权利要求64所述的等离子体处理方法，其特征在于：

选定或者可变地控制所述电容器的静电容量，以使得在所述浮动线圈内流动比流经所述RF天线的电流大的电流。

68.如权利要求67所述的等离子体处理方法，其特征在于：

选定或者可变地控制所述电容器的静电容量，以使得在所述浮动线圈内流动流经所述RF天线的电流的2倍以上的电流。

69.如权利要求64～68中任一项所述的等离子体处理方法，其特征在于：

在比在所述浮动线圈内引起串联谐振的静电容量小的区域选定或者可变地控制所述电容器的静电容量。

70.如权利要求69所述的等离子体处理方法，其特征在于：

为了减小在所述浮动线圈内流动的电流，减小所述电容器的静电容量；为了增大在所述浮动线圈内流动的电流，增大所述电容器的静电容量。

71.如权利要求63所述的等离子体处理方法，其特征在于：

选定或者可变地控制所述电容器的静电容量，以使得在所述浮动线圈内流动与流经所述RF天线的电流在圆周方向上反向的电流。

72.如权利要求71所述的等离子体处理方法，其特征在于：

在比在所述浮动线圈内引起串联谐振的静电容量大的区域选定或者可变地控制所述电容器的静电容量。

73.如权利要求72所述的等离子体处理方法，其特征在于：

为了减小在所述浮动线圈内流动的电流，增大所述电容器的静电容量；为了增大在所述浮动线圈内流动的电流，减小所述电容器的静电容量。

74.如权利要求63所述的等离子体处理方法，其特征在于：

可变地控制所述电容器的静电容量，在第一模式和第二模式之间进行切换，其中该第一模式是在所述浮动线圈内流动的电流与流经所述RF天线的电流在圆周方向上同向的模式，该第二模式是在所述浮动线圈内流动的电流与流经所述RF天线的电流在圆周方向上反向的模式。

75.一种等离子体处理方法，其是在等离子体处理装置中对被处理基板实施所希望的等离子体处理的方法，该等离子体处理装置包括：

在顶部具有电介质窗的处理容器；

包括内侧线圈和外侧线圈的RF天线，该内侧线圈和外侧线圈在所述电介质窗之上沿着径向彼此隔开间隔地配置在内侧和外侧；

在所述处理容器内保持所述被处理基板的基板保持部；

为了对所述被处理基板实施所希望的等离子体处理，向所述处理容器内供给所希望的处理气体的处理气体供给部；和

为了在所述处理容器内通过感应耦合生成处理气体的等离子体，向所述RF天线供给适合于处理气体的高频放电的频率的高频电力的高频供电部，该高频供电部与所述内侧线圈以及所述外侧线圈电并联连接，

所述等离子体处理方法的特征在于：

将浮动线圈配置在所述电介质窗之上，该浮动线圈处于电浮动状态，通过电磁感应能够与所述RF天线的所述内侧线圈和所述外侧线圈中的至少一个耦合，在环内设置有固定或可变的电容器，

选定或者可变地控制所述电容器的静电容量，控制所述被处理基板上的等离子体密度分布，

所述电容器是可变电容器，在所述浮动线圈内流动的感应电流的电流值根据所述可变电容器的静电容量大范围地发生变化，于是，在所述浮动线圈的正下方附近，环形等离子体内的等离子体密度大范围地发生变化。

76.如权利要求75所述的等离子体处理方法，其特征在于：

将所述浮动线圈沿着径向配置在所述内侧线圈与所述外侧线圈的中间，

选定或者可变地控制所述电容器的静电容量，以使得在所述浮动线圈内流动与分别流经所述内侧线圈和所述外侧线圈的电流在圆周方向上同向的电流。

77.如权利要求76所述的等离子体处理方法，其特征在于：

选定或者可变地控制所述电容器的静电容量，以使得在所述浮动线圈内流动比分别流经所述内侧线圈和所述外侧线圈的电流小的电流。

78.如权利要求75～77中任一项所述的等离子体处理方法，其特征在于：

设置与所述内侧线圈和所述外侧线圈中的任一个电串联连接的固定或者可变的天线侧电容器，

为了调节分别流经所述内侧线圈和所述外侧线圈的电流的平衡，选定或者可变地控制所述天线侧电容器。

79.如权利要求63或75所述的等离子体处理方法，其特征在于：

在对一个被处理基板实施的等离子体处理中，根据工艺条件的改变、变化或者切换，可变地控制所述电容器的静电容量。

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