KR102031198B1 - 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법 - Google Patents

플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법 Download PDF

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Abstract

유도 결합형의 플라즈마 처리에서 챔버 내에서 생성되는 도너츠 형상 플라즈마 내의 플라즈마 밀도 분포, 나아가서는 기판 상의 플라즈마 밀도 분포를 다양 또한 세밀하게 제어한다. 이 유도 결합형 플라즈마 처리 장치에서는, 유전체창(52) 상에 설치되는 RF 안테나(54)가 직경 방향으로 내측 코일(58), 중간 코일(60) 및 외측 코일(62)로 분할되어 있다. 고주파 전원(72)으로부터 RF 급전 라인(68), RF 안테나(54) 및 어스 라인(70)을 통하여 접지 전위 부재까지 일주할 경우, 보다 단적으로는 제 1 노드(NA)로부터 제 2 노드(NB)까지 각 코일의 고주파 분기 전송로를 일주할 경우에, 내측 코일(58) 및 외측 코일(62)에서는 반시계 방향이 되는 반면, 중간 코일(60)에서는 시계 방향이 된다. 제 1 및 제 2 노드(NA, NB)의 사이에서 중간 및 외측 코일(60, 62)에는 가변의 중간 및 외측 콘덴서(86, 88)가 각각 전기적으로 직렬 접속된다.

Description

플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법{PLASMA PROCESSING APPARATUS AND PLASMA PROCESSING METHOD}
본 발명은 피처리 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 기술에 관한 것이며, 특히 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스 또는 FPD(Flat Panel Display)의 제조 프로세스에서의 에칭, 퇴적, 산화, 스퍼터링 등의 처리에서는 처리 가스에 비교적 저온에서 양호한 반응을 행하게 하기 위하여 플라즈마가 자주 이용되고 있다. 종래부터, 이 종류의 플라즈마 처리에는 MHz 영역의 고주파 방전에 의한 플라즈마가 많이 이용되고 있다. 고주파 방전에 의한 플라즈마는 보다 구체적(장치적)인 플라즈마 생성법으로서 용량 결합형 플라즈마와 유도 결합형 플라즈마로 대별된다.
일반적으로, 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치는 처리 용기의 벽부 중 적어도 일부(예를 들면, 천장)를 유전체창으로 구성하고, 그 유전체창 밖에 설치된 코일 형상의 RF 안테나로 고주파 전력을 공급한다. 처리 용기는 감압 가능한 진공 챔버로 구성되어 있으며, 챔버 내의 중앙부에 피처리 기판(예를 들면, 반도체 웨이퍼, 글라스 기판 등)이 배치되고, 유전체창과 기판의 사이에 설정되는 처리 공간으로 처리 가스가 도입된다. RF 안테나에 흐르는 고주파 전류에 의해, 자력선이 유전체창을 관통하여 챔버 내의 처리 공간을 통과하는 고주파수의 교류 자계가 RF 안테나의 주위에 발생하고, 이 교류 자계의 시간적인 변화에 따라 처리 공간 내에서 방위각 방향으로 유도 전계가 발생한다. 그리고, 이 유도 전계에 의해 방위각 방향으로 가속된 전자가 처리 가스의 분자 또는 원자와 전리 충돌을 일으켜 도너츠 형상의 플라즈마가 생성된다.
챔버 내에 큰 처리 공간이 형성됨으로써 상기 도너츠 형상의 플라즈마는 효율적으로 사방(특히 반경 방향)으로 확산되고, 기판 상에서는 플라즈마의 밀도가 매우 균일해진다. 그러나, 통상의 RF 안테나를 이용하는 것만으로는 기판 상에 얻어지는 플라즈마 밀도의 균일성은 대부분의 플라즈마 프로세스에서 불충분하다. 플라즈마 프로세스에서 기판 상의 플라즈마 밀도의 균일성 또는 제어성을 향상시키는 것은 프로세스의 균일성 / 재현성 나아가서는 제조 수율을 좌우한다는 점에서 최대 중요 과제 중 하나이다.
유도 결합형의 플라즈마 처리 장치에서는 챔버 내의 유전체창 부근에서 생성되는 도너츠 형상 플라즈마 내의 플라즈마 밀도 분포 특성(프로파일)이 중요하며, 그 코어인 플라즈마 밀도 분포의 프로파일이 확산 후의 기판 상에 얻어지는 플라즈마 밀도 분포의 특성(특히, 균일성)을 좌우한다.
이 점에 관하여, 직경 방향에서의 플라즈마 밀도 분포의 균일성을 향상시키는 기법으로서, RF 안테나를 코일 직경이 상이한 복수의 원환(圓環) 형상 코일로 분할하는 방식이 몇 가지 제안되고 있다. 이 종류의 RF 안테나 분할 방식에는 복수의 원환 형상 코일을 직렬로 접속하는 제 1 방식(예를 들면, 특허 문헌 1)과 복수의 원환 형상 코일을 병렬로 접속하는 제 2 방식(예를 들면, 특허 문헌 2)이 있다.
미국특허 제5800619호 미국특허 제6164241호
상기한 바와 같은 종래의 RF 안테나 분할 방식 중 상기 제 1 방식은 RF 안테나의 전체 코일 길이가 전부의 코일을 합한 큰 길이가 되기 때문에, RF 안테나 내의 전압 강하가 무시할 수 없을 만큼 크고, 또한 파장 효과에 의해 RF 안테나의 RF 입력단 근처에 전류의 파절부(波節部)를 가지는 정재파가 형성되기 쉽다. 이 때문에, 상기 제 1 방식은 직경 방향은 물론 주회(周回) 방향에서도 플라즈마 밀도 분포의 균일성을 얻는 것은 어려워, 대구경 플라즈마를 필요로 하는 플라즈마 프로세스에는 적합하지 않다.
한편, 상기 제 2 방식은 고주파 급전부로부터 RF 안테나로 공급되는 RF 전류가 RF 안테나 내에서는 코일 직경이 작은(즉, 임피던스가 작은) 내측의 코일에는 상대적으로 많이 흐르고, 코일 직경이 큰(즉, 임피던스가 큰) 외측의 코일에는 상대적으로 조금밖에 흐르지 않아, 챔버 내에 생성되는 플라즈마의 밀도가 직경 방향의 중심부에서 높고 주변부에서 낮아지기 쉽다. 따라서, 상기 제 2 방식은 RF 안테나 내의 각 코일에 임피던스 조정용의 가변 콘덴서를 부가(접속)하여 각 코일에 흘리는 RF 전류의 비를 조절하도록 하고 있다. 그러나, 이 RF 전류비의 가변 범위에는 한계가 있었다. 이 때문에, 기판 보지부(保持部) 상의 기판의 근방에서 플라즈마 밀도 분포를 세밀하게 제어하는 것이 곤란했다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하는 것으로, 도너츠 형상 플라즈마 내의 플라즈마 밀도 분포를 세밀하게 제어하는 것이 가능하며, 이에 따라 기판 보지부 상의 기판의 근방에서 플라즈마 밀도 분포를 세밀하게 제어할 수 있는 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 제 1 관점에서의 플라즈마 처리 장치는 유전체창을 가지는 처리 용기와, 상기 처리 용기 내에서 피처리 기판을 보지(保持)하는 기판 보지부와, 상기 기판에 플라즈마 처리를 실시하기 위하여 상기 처리 용기 내로 소정의 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급부와, 상기 처리 용기 내에서 유도 결합에 의해 처리 가스의 플라즈마를 생성하기 위하여 상기 유전체창 밖에 설치되는 RF 안테나와, 상기 처리 가스의 고주파 방전용 주파수의 고주파 전력을 상기 RF 안테나로 공급하는 고주파 급전부를 구비하고, 상기 RF 안테나가 직경 방향으로 간격을 두고 상대적으로 내측 및 외측에 각각 배치되고, 상기 고주파 급전부의 고주파 전송로에 설치된 제 1 및 제 2 노드의 사이에서 전기적으로 병렬로 접속되는 내측 코일 및 외측 코일을 가지고, 상기 제 1 노드로부터 상기 제 2 노드까지 각각의 고주파 분기 전송로를 한번에 일주할 경우에, 상기 내측 코일을 통과할 때의 방향과 상기 외측 코일을 통과할 때의 방향이 주회 방향에서 반대가 되고, 상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드의 사이에, 상기 내측 코일 또는 상기 외측 코일 중 어느 일방과 전기적으로 직렬로 접속되는 제 1 콘덴서가 설치되어 있다.
상기 제 1 관점에 따른 플라즈마 처리 장치에서는 고주파 급전부로부터 RF 안테나로 고주파 전력을 공급하면, RF 안테나의 각 부 즉 내측 코일 및 외측 코일을 각각 흐르는 고주파 전류에 의해 각 코일의 주위에 RF 자계가 발생하고, 처리 용기 내에 처리 가스의 고주파 방전, 즉 도너츠 형상 플라즈마의 생성에 제공하는 유도 전계가 형성된다. 이 플라즈마 처리 장치에서는 고주파 급전부에 대하여 내측 코일과 외측 코일을 서로 반대 방향으로 결선하고, 또한 제 1 콘덴서 및 이와 전기적으로 직렬로 접속되는 코일의 합성 임피던스, 특히 리액턴스를 조정함으로써 상기 코일 내의 전류의 방향 및 크기를 제어하고, 나아가서는 도너츠 형상 플라즈마 내의 플라즈마 밀도 분포를 제어한다. 특히, 제 1 콘덴서와 직렬로 접속되는 코일을 흐르는 전류를 타방의 코일을 흐르는 전류와 동일한 방향으로 충분히 작은 전류량으로 제어하는 것이 가능하며, 이에 따라 도너츠 형상 플라즈마 내의 플라즈마 밀도 분포, 나아가서는 기판 상의 플라즈마 밀도 분포를 세밀하게 제어할 수 있다.
본 발명의 제 2 관점에서의 플라즈마 처리 장치는 유전체창을 가지는 처리 용기와, 상기 처리 용기 내에서 피처리 기판을 보지하는 기판 보지부와, 상기 기판에 플라즈마 처리를 실시하기 위하여 상기 처리 용기 내로 소정의 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급부와, 상기 처리 용기 내에서 유도 결합에 의해 처리 가스의 플라즈마를 생성하기 위하여 상기 유전체창 밖에 설치되는 RF 안테나와, 상기 처리 가스의 고주파 방전용 주파수의 고주파 전력을 상기 RF 안테나로 공급하는 고주파 급전부를 구비하고, 상기 RF 안테나가 직경 방향으로 간격을 두고 상대적으로 내측, 중간 및 외측에 각각 배치되고, 상기 고주파 급전부의 고주파 전송로에 설치된 제 1 및 제 2 노드의 사이에서 전기적으로 병렬로 접속되는 내측 코일, 중간 코일 및 외측 코일을 가지고, 상기 제 1 노드로부터 상기 제 2 노드까지 각각의 고주파 분기 전송로를 한번에 일주할 경우에, 상기 중간 코일을 통과할 때의 방향이 상기 내측 코일 및 상기 외측 코일을 각각 통과할 때의 방향과 주회 방향에서 반대가 되고, 상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드의 사이에, 상기 중간 코일과 전기적으로 직렬로 접속되는 제 1 콘덴서가 설치되어 있다.
또한, 본 발명의 플라즈마 처리 방법은 유전체창을 가지는 처리 용기와, 상기 처리 용기 내에서 피처리 기판을 보지하는 기판 보지부와, 상기 기판에 플라즈마 처리를 실시하기 위하여 상기 처리 용기 내로 소정의 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급부와, 상기 처리 용기 내에서 유도 결합에 의해 처리 가스의 플라즈마를 생성하기 위하여 상기 유전체창 밖에 설치되는 RF 안테나와, 상기 처리 가스의 고주파 방전용 주파수의 고주파 전력을 상기 RF 안테나로 공급하는 고주파 급전부를 가지는 플라즈마 처리 장치에서 상기 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 방법으로서, 상기 RF 안테나를, 직경 방향으로 간격을 두고 상대적으로 내측, 중간 및 외측에 각각 배치되고, 상기 고주파 급전부의 고주파 전송로에 설치된 제 1 및 제 2 노드의 사이에서 전기적으로 병렬로 접속되는 내측 코일, 중간 코일 및 외측 코일로 분할하고, 상기 제 1 노드로부터 상기 제 2 노드까지 각각의 고주파 분기 전송로를 한번에 일주할 경우에, 상기 중간 코일을 통과할 때의 방향이 상기 내측 코일 및 상기 외측 코일을 각각 통과할 때의 방향과 주회 방향에서 반대가 되도록, 상기 내측 코일, 상기 중간 코일 및 상기 외측 코일을 결선하고, 상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드의 사이에, 상기 중간 코일과 전기적으로 직렬로 접속되는 제 1 가변 콘덴서를 설치하고, 상기 제 1 가변 콘덴서의 정전 용량을 선정 또는 가변 제어하여 상기 기판 상의 플라즈마 밀도 분포를 제어한다.
상기 플라즈마 처리 장치 또는 상기 플라즈마 처리 방법에서는 고주파 급전부로부터 RF 안테나로 고주파 전력을 공급하면, RF 안테나의 각 부 즉 내측 코일, 중간 코일 및 외측 코일을 각각 흐르는 고주파 전류에 의해 각 코일의 주위에 RF 자계가 발생하고, 처리 용기 내에 처리 가스의 고주파 방전, 즉 도너츠 형상 플라즈마의 생성에 제공하는 유도 전계가 형성된다. 이 플라즈마 처리 장치에서는 고주파 급전부에 대하여 내측 코일 및 외측 코일을 순방향으로 결선하고, 또한 중간 코일을 반대 방향으로 결선하고, 중간 코일과 제 1 콘덴서의 합성 임피던스, 특히 리액턴스를 조정함으로써 상기 코일 내의 전류의 방향 및 크기를 제어하고, 나아가서는 도너츠 형상 플라즈마 내의 플라즈마 밀도 분포를 다양하게 또한 세밀하게 제어할 수 있다. 특히, 중간 코일을 흐르는 전류를 내측 코일 및 외측 코일을 각각 흐르는 전류와 주회 방향에서 동일한 방향으로 충분히 작은 전류량으로 제어하는 것이 가능하며, 이에 의해 도너츠 형상 플라즈마 내의 플라즈마 밀도 분포, 나아가서는 기판 상의 플라즈마 밀도 분포를 다양하게 또한 세밀하게 제어할 수 있다.
본 발명의 플라즈마 처리 장치 또는 플라즈마 처리 방법에 따르면, 상기한 바와 같은 구성 및 작용에 의해, 처리 용기 내에 유도 결합에 의해 생성되는 도너츠 형상 플라즈마 내의 플라즈마 밀도 분포, 나아가서는 기판 상의 플라즈마 밀도 분포를 다양하고 또한 세밀하게 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에서의 유도 결합형 플라즈마 처리 장치의 구성을 도시한 종단면도이다.
도 2는 실시예에서의 RF 안테나의 기본적인 레이아웃 구성 및 전기적 접속 구성을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 구성에 대응하는 전기적 접속도이다.
도 4a는 실시예에서의 실험에서 이용한 RF 안테나의 레이아웃 구성 및 전기적 접속 구성을 도시한 도면이다.
도 4b는 상기 실험에서 선택한 코일 전류의 조합 중 하나를 나타낸 도면이다.
도 4c는 도 4b의 코일 전류의 조합으로 얻어진 도너츠 형상 플라즈마의 사진 화상을 나타낸 도면이다.
도 5a는 실시예에서의 중간 콘덴서의 기능을 설명하기 위한 정전 용량 - 합성 리액턴스 특성을 나타낸 플롯도이다.
도 5b는 실시예에서의 중간 콘덴서의 기능을 설명하기 위한 정전 용량 - 규격화 전류 특성을 나타낸 플롯도이다.
도 6은 실시예의 일변형예에서의 RF 안테나의 레이아웃 구성 및 전기적 접속 구성을 도시한 도면이다.
도 7은 다른 실험예에서의 RF 안테나의 레이아웃 구성 및 전기적 접속 구성을 도시한 도면이다.
도 8은 다른 실험예에서의 RF 안테나의 레이아웃 구성 및 전기적 접속 구성을 도시한 도면이다.
도 9a는 다른 실험예에서의 RF 안테나의 레이아웃 구성 및 전기적 접속 구성을 도시한 도면이다.
도 9b는 도 9a의 실시예의 일변형예를 도시한 도면이다.
도 10a는 다른 실험예에서의 RF 안테나의 레이아웃 구성 및 전기적 접속 구성을 도시한 도면이다.
도 10b는 도 10a의 실시예의 일 변형예를 도시한 도면이다.
이하에, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 적합한 실시예를 설명한다.
［장치 전체의 구성 및 작용］
도 1에 본 발명의 일 실시예에서의 유도 결합형 플라즈마 처리 장치의 구성을 도시한다.
이 플라즈마 처리 장치는 평면 코일형의 RF 안테나를 이용하는 유도 결합형의 플라즈마 에칭 장치로서 구성되어 있고, 예를 들면 알루미늄 또는 스테인레스 스틸 등의 금속제의 원통 형상 진공 챔버(처리 용기)(10)를 가지고 있다. 챔버(10)는 보안 접지되어 있다.
우선, 이 유도 결합형 플라즈마 에칭 장치에서 플라즈마 생성에 관계하지 않는 각 부의 구성을 설명한다.
챔버(10) 내의 하부 중앙에는 피처리 기판으로서, 예를 들면 반도체 웨이퍼(W)를 재치(載置)하는 원판 형상의 서셉터(12)가 고주파 전극을 겸하는 기판 보지대로서 수평하게 배치되어 있다. 이 서셉터(12)는, 예를 들면 알루미늄으로 이루어지고, 챔버(10)의 바닥으로부터 수직 상방으로 연장되는 절연성의 통 형상 지지부(14)에 지지되어 있다.
절연성 통 형상 지지부(14)의 외주를 따라 챔버(10)의 바닥으로부터 수직 상방으로 연장되는 도전성의 통 형상 지지부(16)와 챔버(10)의 내벽과의 사이에 환상(環狀)의 배기로(18)가 형성되고, 이 배기로(18)의 상부 또는 입구에 환상의 배플판(20)이 장착되고, 또한 저부(底部)에 배기 포트(22)가 형성되어 있다. 챔버(10) 내의 가스의 흐름을 서셉터(12) 상의 반도체 웨이퍼(W)에 대하여 축 대상으로 균일하게 하기 위해서는 배기 포트(22)를 원주 방향으로 등간격으로 복수 설치하는 구성이 바람직하다. 각 배기 포트(22)에는 배기관(24)을 개재하여 배기 장치(26)가 접속되어 있다. 배기 장치(26)는 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 가지고 있어, 챔버(10) 내의 플라즈마 처리 공간을 원하는 진공도까지 감압할 수 있다. 챔버(10)의 측벽의 밖에는 반도체 웨이퍼(W)의 반입출구(27)를 개폐하는 게이트 밸브(28)가 장착되어 있다.
서셉터(12)에는 RF 바이어스용의 고주파 전원(30)이 정합기(32) 및 급전봉(34)을 개재하여 전기적으로 접속되어 있다. 이 고주파 전원(30)은 반도체 웨이퍼(W)로 인입되는 이온의 에너지를 제어하는데 적합한 일정 주파수(통상적으로 13.56 MHz 이하)의 고주파(RFL)를 가변의 파워로 출력할 수 있도록 되어 있다. 정합기(32)는 고주파 전원(30)측의 임피던스와 부하(주로 서셉터, 플라즈마, 챔버)측의 임피던스의 사이에서 정합을 취하기 위한 리액턴스 가변의 정합 회로를 수용하고 있다. 이 정합 회로 내에 자기(自己) 바이어스 생성용의 블록킹 콘덴서가 포함되어 있다.
서셉터(12)의 상면에는 반도체 웨이퍼(W)를 정전 흡착력으로 보지하기 위한 정전 척(36)이 설치되고, 정전 척(36)의 반경 방향 외측에 반도체 웨이퍼(W)의 주위를 환상으로 둘러싸는 포커스 링(38)이 설치된다. 정전 척(36)은 도전막으로 이루어지는 전극(36a)을 한 쌍의 절연막(36b, 36c)의 사이에 끼운 것으로, 전극(36a)에는 고압의 직류 전원(40)이 스위치(42) 및 피복선(43)을 개재하여 전기적으로 접속되어 있다. 직류 전원(40)으로부터 인가되는 고압의 직류 전압에 의해, 정전력으로 반도체 웨이퍼(W)를 정전 척(36) 상에 흡착 보지할 수 있다.
서셉터(12)의 내부에는, 예를 들면 원주 방향으로 연장되는 환상의 냉매실 또는 냉매 유로(44)가 형성되어 있다. 이 냉매실(44)에는 칠러 유닛(도시하지 않음)으로부터 배관(46, 48)을 통하여 소정 온도의 냉매, 예를 들면 냉각수(cw)가 순환 공급된다. 냉각수(cw)의 온도에 의해 정전 척(36) 상의 반도체 웨이퍼(W)의 처리 중의 온도를 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 전열 가스 공급부(도시하지 않음)로부터의 전열 가스, 예를 들면 He 가스가 가스 공급관(50)을 통하여 정전 척(36)의 상면과 반도체 웨이퍼(W)의 이면과의 사이로 공급된다. 또한, 반도체 웨이퍼(W)의 로딩 / 언로딩을 위하여, 서셉터(12)를 수직 방향으로 관통하여 상하 이동 가능한 리프트 핀 및 그 승강 기구(도시하지 않음) 등도 설치되어 있다.
이어서, 이 유도 결합형 플라즈마 에칭 장치에서 플라즈마 생성에 관계하는 각 부의 구성을 설명한다.
챔버(10)의 천장 또는 천판(天板)은 서셉터(12)로부터 비교적 큰 거리 간격을 두고 설치되어 있으며, 이 천판으로서, 예를 들면 석영판으로 이루어지는 원형의 유전체창(52)이 기밀하게 장착되어 있다. 이 유전체창(52) 상에는 챔버(10) 내에 유도 결합의 플라즈마를 생성하기 위한 RF 안테나(54)를 외부로부터 전자(電磁)적으로 차폐하여 수용하는 안테나실(56)이 챔버(10)와 일체로 설치되어 있다.
RF 안테나(54)는 유전체창(52)과 평행하고, 직경 방향으로 간격을 두고 내측, 중간 및 외측에 각각 배치되는 내측 코일(58), 중간 코일(60) 및 외측 코일(62)을 가지고 있다. 본 실시예에서의 내측 코일(58), 중간 코일(60) 및 외측 코일(62)은 각각 원환 형상의 코일 형체를 가지고, 서로 동축(보다 바람직하게는 동심 형상)에 배치되고, 또한 챔버(10) 또는 서셉터(12)에 대해서도 동축에 배치되어 있다.
또한, 본 발명에서 ‘동축’이란, 축대칭의 형상을 가지는 복수의 물체 사이에서 각각의 중심축선이 서로 중첩되어 있는 위치 관계이며, 복수의 코일 간에 관해서는 각각의 코일면이 축 방향으로 서로 오프셋되어 있는 경우뿐만 아니라, 동일면 상에서 일치되어 있는 경우(동심 형상의 위치 관계)도 포함한다.
내측 코일(58), 중간 코일(60) 및 외측 코일(62)은 전기적으로 플라즈마 생성용의 고주파 급전부(66)로부터의 고주파 급전 라인(68)과 접지 전위 부재에 이르는 귀선 라인(70)과의 사이(2 개의 노드(NA, NB)의 사이)에서 병렬로 접속되어 있다. 여기서, 귀선 라인(70)은 접지 전위의 어스 라인이며, 전기적으로 접지 전위로 유지되는 접지 전위 부재(예를 들면, 챔버(10) 또는 다른 부재)에 접속되어 있다.
어스 라인(70)측의 노드(NB)와 중간 코일(60) 및 외측 코일(62)과의 사이에는 가변의 콘덴서(86, 88)가 각각 전기적으로 직렬로 접속(삽입)되어 있다. 이들 가변 콘덴서(86, 88)는 주제어부(84)의 제어 하에서 용량 가변부(90)에 의해 일정 범위 내에서 각각 독립적이고 또한 임의로 가변되도록 되어 있다. 이하에, 노드(NA, NB)의 사이에서 내측 코일(58)과 직렬로 접속되는 콘덴서를 ‘내측 콘덴서’라 칭하고, 중간 코일(60)과 직렬로 접속되는 콘덴서를 ‘중간 콘덴서’라 칭하고, 외측 코일(62)과 직렬로 접속되는 콘덴서를 ‘외측 콘덴서’라 칭한다.
고주파 급전부(66)는 고주파 전원(72) 및 정합기(74)를 가지고 있다. 고주파 전원(72)은 유도 결합의 고주파 방전에 의한 플라즈마의 생성에 적합한 일정 주파수(통상적으로 13.56 MHz 이상)의 고주파(RFH)를 가변의 파워로 출력할 수 있도록 되어 있다. 정합기(74)는 고주파 전원(72)측의 임피던스와 부하(주로 RF 안테나, 플라즈마)측의 임피던스의 사이에서 정합을 취하기 위한 리액턴스 가변의 정합 회로를 수용하고 있다.
챔버(10) 내의 처리 공간으로 처리 가스를 공급하기 위한 처리 가스 공급부는 유전체창(52)보다 약간 낮은 위치에서 챔버(10)의 측벽 내(또는 밖)에 설치되는 환상의 매니폴드 또는 버퍼부(76)와, 원주 방향으로 등간격으로 버퍼부(76)로부터 플라즈마 생성 공간을 향하는 다수의 측벽 가스 토출홀(78)과, 처리 가스 공급원(80)으로부터 버퍼부(76)까지 연장되는 가스 공급관(82)을 가지고 있다. 처리 가스 공급원(80)은 유량 제어기 및 개폐 밸브(도시하지 않음)를 포함하고 있다.
주제어부(84)는, 예를 들면 마이크로 컴퓨터를 포함하고, 이 플라즈마 에칭 장치 내의 각 부, 예를 들면 배기 장치(26), 고주파 전원(30, 72), 정합기(32, 74), 정전 척용의 스위치(42), 가변 콘덴서(86, 88), 처리 가스 공급원(80), 칠러 유닛(도시하지 않음), 전열 가스 공급부(도시하지 않음) 등의 개개의 동작 및 장치 전체의 동작(시퀀스)을 제어한다.
이 유도 결합형 플라즈마 에칭 장치에서 에칭을 행하기 위해서는, 우선 게이트 밸브(28)를 개방 상태로 하여 가공 대상인 반도체 웨이퍼(W)를 챔버(10) 내로 반입하여 정전 척(36) 상에 재치(載置)한다. 그리고, 게이트 밸브(28)를 닫고 나서, 처리 가스 공급원(80)으로부터 가스 공급관(82), 버퍼부(76) 및 측벽 가스 토출홀(78)을 거쳐 에칭 가스(일반적으로 혼합 가스)를 소정의 유량 및 유량비로 챔버(10) 내로 도입하고, 배기 장치(26)에 의해 챔버(10) 내의 압력을 설정치로 한다. 또한, 고주파 급전부(66)의 고주파 전원(72)을 온으로 하여 플라즈마 생성용의 고주파(RFH)를 소정의 RF 파워로 출력시키고, 정합기(74), RF 급전 라인(68) 및 귀선 라인(70)을 통하여 RF 안테나(54)의 내측 코일(58), 중간 코일(60) 및 외측 코일(62)로 고주파(RFH)의 전류를 공급한다. 한편, 고주파 전원(30)을 온으로 하여 이온 인입 제어용의 고주파(RFL)를 소정의 RF 파워로 출력시키고, 이 고주파(RFL)를 정합기(32) 및 급전봉(34)을 개재하여 서셉터(12)에 인가한다. 또한, 전열 가스 공급부로부터 정전 척(36)과 반도체 웨이퍼(W) 간의 접촉 계면으로 전열 가스(He 가스)를 공급하고, 또한 스위치(42)를 온으로 하여 정전 척(36)의 정전 흡착력에 의해 전열 가스를 상기 접촉 계면에 가둔다.
챔버(10) 내에서 측벽 가스 토출홀(78)로부터 토출된 에칭 가스는 유전체창(52) 아래의 처리 공간으로 확산된다. RF 안테나(54)의 각 코일(58, 60, 62)을 흐르는 고주파(RFH)의 전류에 의해, 이들 코일의 주위에 발생하는 자력선(자속)이 유전체창(52)을 관통하여 챔버(10) 내의 처리 공간(플라즈마 생성 공간)을 횡단하고, 처리 공간 내에서 방위각 방향의 유도 전계가 발생한다. 이 유도 전계에 의해 방위각 방향으로 가속된 전자가 에칭 가스의 분자 또는 원자와 전리 충돌을 일으켜, 도너츠 형상의 플라즈마가 생성된다.
이 도너츠 형상 플라즈마의 라디칼 또는 이온은 넓은 처리 공간에서 사방으로 확산되며, 라디칼은 등방적으로 입사되도록 하고, 이온은 직류 바이어스에 끌리도록 하여, 반도체 웨이퍼(W)의 상면(피처리면)으로 공급된다. 이리 하여, 반도체 웨이퍼(W)의 피처리면에 플라즈마의 활성종이 화학 반응과 물리 반응을 초래하여, 피가공막이 원하는 패턴으로 에칭된다.
여기서 ‘도너츠 형상의 플라즈마’란, 챔버(10)의 직경 방향 내측(중심부)에 플라즈마가 발생하지 않고 직경 방향 외측에만 플라즈마가 발생하는 엄밀하게 링 형상인 플라즈마에 한정되지 않고, 오히려 챔버(10)의 직경 방향 내측보다 직경 방향 외측의 플라즈마의 체적 또는 밀도가 큰 것을 의미한다. 또한, 처리 가스에 이용하는 가스의 종류 또는 챔버(10) 내의 압력의 값 등의 조건에 따라서는 여기서 말하는 ‘도너츠 형상의 플라즈마’가 되지 않을 경우도 있다.
이 유도 결합형 플라즈마 에칭 장치는 RF 안테나(54)의 내측 코일(58), 중간 코일(60) 및 외측 코일(62)을 이하에 설명하는 바와 같은 특수한 전기적 접속 구성으로 하고, 또한 RF 안테나(54)에 콘덴서(도 1의 예에서는 가변 콘덴서(86, 88))를 부가하는 구성에 의해, RF 안테나(54) 내의 파장 효과 또는 전위차(전압 강하)를 효과적으로 억제 또는 저감시키고, 반도체 웨이퍼(W) 상의 플라즈마 프로세스 특성, 즉 에칭 특성(에칭 레이트, 선택비, 에칭 형상 등)의 주회 방향 및 직경 방향의 균일성을 향상시킬 수 있다.
［RF 안테나의 기본적인 구성 및 작용］
이 유도 결합형 플라즈마 에칭 장치에서의 주된 특징은 RF 안테나(54)의 내부의 공간적 레이아웃 구성 및 전기적 접속 구성에 있다. 도 2 및 도 3에 본 실시예에서의 RF 안테나(54)의 레이아웃 및 전기적 접속(회로)의 기본 구성을 도시한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 내측 코일(58)은 간극 또는 틈(Gi)을 사이에 두고 일주하는 반경 일정한 1 회 감은 원환 형상 코일로 이루어지고, 직경 방향에서 챔버(10)의 중심쪽에 위치하고 있다. 내측 코일(58)의 일방의 단(端), 즉 RF 입구단(58)(in)은 상방으로 연장되는 접속 도체(92) 및 제 1 노드(NA)를 개재하여 고주파 급전부(66)의 RF 급전 라인(68)에 접속되어 있다. 내측 코일(58)의 타방의 단(端), 즉 RF 출구단(58)(out)은 상방으로 연장되는 접속 도체(94) 및 제 2 노드(NB)를 개재하여 어스 라인(70)에 접속되어 있다.
중간 코일(60)은 간극 또는 틈(Gm)을 사이에 두고 일주하는 반경 일정한 1 회 감은 원환 형상 코일로 이루어지고, 직경 방향에서 내측 코일(58)보다 외측으로 챔버(10)의 중간부에 위치하고 있다. 중간 코일(60)의 일방의 단(端), 즉 RF 입구단(60)(in)은 직경 방향에서 내측 코일(58)의 RF 출구부(58)(out)에 인접하고 있고, 상방으로 연장되는 접속 도체(96) 및 제 1 노드(NA)를 개재하여 고주파 급전부(66)의 RF 급전 라인(68)에 접속되어 있다. 중간 코일(60)의 타방의 단(端), 즉 RF 출구단(60)(out)은 직경 방향에서 내측 코일(58)의 RF 입구단(58)(in)에 인접하고 있고, 상방으로 연장되는 접속 도체(98) 및 제 2 노드(NB)를 개재하여 어스 라인(70)에 접속되어 있다.
외측 코일(62)은 간극 또는 틈(Go)을 사이에 두고 일주하는 반경 일정한 1 회 감은 원환 형상 코일로 이루어지고, 직경 방향에서 중간 코일(60)보다 외측으로 챔버(10)의 측벽쪽에 위치하고 있다. 외측 코일(62)의 일방의 단(端), 즉 RF 입구단(62)(in)은 직경 방향에서 중간 코일(60)의 RF 출구단(60)(out)에 인접하고 있고, 상방으로 연장되는 접속 도체(100) 및 제 1 노드(NA)를 개재하여 고주파 급전부(66)의 RF 급전 라인(68)에 접속되어 있다. 외측 코일(62)의 타방의 단(端), 즉 RF 출구단(62)(out)은 직경 방향에서 중간 코일(60)의 RF 입구단(60)(in)에 인접하고 있고, 상방으로 연장되는 접속 도체(102) 및 제 2 노드(NB)를 개재하여 어스 라인(70)에 접속되어 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, RF 안테나(54)의 상방으로 연장되는 접속 도체(92 ~ 102)는 안테나실(56)(도 1) 내에서 유전체창(52)으로부터 충분히 큰 거리를 두고(상당히 높은 위치에서) 횡방향의 분기선 또는 연결선을 형성하고 있어, 각 코일(58, 60, 62)에 대한 전자(電磁)적인 영향을 줄이고 있다.
상기한 바와 같은 RF 안테나(54) 내의 코일 배치 및 결선 구조에서, 고주파 전원(72)으로부터 RF 급전 라인(68), RF 안테나(54) 및 어스 라인(70)을 통하여 접지 전위 부재까지 일주할 경우, 보다 단적으로는 제 1 노드(NA)로부터 제 2 노드(NB)까지 RF 안테나(54)를 구성하는 각 코일(58, 60, 62)의 고주파 분기 전송로를 일주할 경우에, 내측 코일(58) 및 외측 코일(62)을 각각 통과할 때는 도 2에서 반시계 방향이 되는 반면, 중간 코일(60)을 통과할 때는 도 2에서 시계 방향이 된다. 이와 같이, 중간 코일(60)을 통과할 때의 방향과 내측 코일(58) 및 외측 코일(62)을 각각 통과할 때의 방향이 주회 방향에서 반대가 되는 것이 중요한 특징점이다.
본 실시예의 유도 결합형 플라즈마 에칭 장치에서는 고주파 급전부(66)로부터 공급되는 고주파의 전류가 RF 안테나(54) 내의 각 부를 흐름으로써, RF 안테나(54)를 구성하는 내측 코일(58), 중간 코일(60) 및 외측 코일(62)의 주위에는 암페어의 법칙에 따라 루프 형상으로 분포하는 고주파수의 교류 자계가 발생하고, 유전체창(52) 아래에는 비교적 심부(하방)의 영역에서도 처리 공간을 반경 방향으로 횡단하는 자력선이 형성된다.
여기서, 처리 공간에서의 자속 밀도의 반경 방향(수평) 성분은 챔버(10)의 중심과 주변부에서는 고주파 전류의 크기에 관계없이 항상 0이며, 그 중간의 어딘가에서 극대가 된다. 고주파수의 교류 자계에 의해 생성되는 방위각 방향의 유도 전계의 강도 분포도, 직경 방향에서 자속 밀도와 동일한 분포를 나타낸다. 즉, 직경 방향에서 도너츠 형상 플라즈마 내의 전자 밀도 분포는 매크로적으로는 RF 안테나(54) 내의 전류 분포에 거의 대응한다.
본 실시예에서의 RF 안테나(54)는 그 중심 또는 내주단(內周端)으로부터 외주단까지 선회하는 통상의 소용돌이 코일과는 상이하며, 안테나의 중심부에 국부적으로 존재하는 원환 형상의 내측 코일(58)과 안테나의 중간부에 국부적으로 존재하는 원환 형상의 중간 코일(60)과 안테나의 주변부에 국부적으로 존재하는 원환 형상의 외측 코일(62)로 이루어지고, RF 안테나(54) 내의 전류 분포는 각 코일(58, 60, 62)의 위치에 대응한 동심원 형상의 분포가 된다.
여기서, 내측 코일(58)에는 그 루프 내에서 고르거나 또는 균일한 고주파의 전류(이하, ‘내측 코일 전류’라고 칭함)(Ii)가 흐른다. 중간 코일(60)에는 그 루프 내에서 고르거나 또는 균일한 고주파의 전류(이하, ‘중간 코일 전류’라고 칭함)(Im)가 흐른다. 외측 코일(62)에는 그 루프 내에서 고르거나 또는 균일한 고주파의 전류(이하, ‘외측 코일 전류’라고 칭함)(Io)가 흐른다. 본 실시예에서는 상기한 바와 같은 코일 배치 및 결선 구조(도 2) 하에서, 후술하는 바와 같이 중간 콘덴서(86) 및 외측 콘덴서(88)의 정전 용량(C86, C88)을 각각 소정의 범위 내에서 가변 또는 선정함으로써, RF 안테나(54) 내에서 이들 코일(58, 60, 62)을 각각 흐르는 코일 전류(Ii, Im, Io)를 주회 방향에서 전부 동일한 방향으로 일치시킬 수 있다.
따라서, 챔버(10)의 유전체창(52) 아래(내측)에 생성되는 도너츠 형상 플라즈마에서는 내측 코일(58), 중간 코일(60) 및 외측 코일(62)의 각각의 직하(直下)의 위치 부근에서 전류 밀도(즉, 플라즈마 밀도)가 돌출하여 높아진다(극대가 된다). 이와 같이, 도너츠 형상 플라즈마 내의 전류 밀도 분포는 직경 방향으로 균일하지 않아 요철의 프로파일이 된다. 그러나, 챔버(10) 내의 처리 공간에서 플라즈마가 사방으로 확산됨으로써, 서셉터(12)의 근방, 즉 기판(W) 상에서는 플라즈마의 밀도가 균일해진다.
본 실시예에서는 내측 코일(58), 중간 코일(60) 및 외측 코일(62) 모두 원환 형상 코일이며, 코일 주회 방향으로 고르거나 또는 균일한 고주파 전류가 흐르므로, 코일 주회 방향에서는 항상 도너츠 형상 플라즈마 내는 물론 서셉터(12)의 근방, 즉 기판(W) 상에서도 대략 균일한 플라즈마 밀도 분포가 얻어진다.
또한, 직경 방향에서는 후술하는 바와 같이 중간 콘덴서(86) 및 외측 콘덴서(88)의 정전 용량(C86, C88)을 소정의 범위 내에서 적절한 값으로 가변 및 선정함으로써, 내측 코일(58), 중간 코일(60) 및 외측 코일(62)을 각각 흐르는 전류(Ii, Im, Io)의 밸런스를 조절하여, 도너츠 형상 플라즈마 내의 플라즈마 밀도 분포를 자유롭게 제어할 수 있다. 이에 따라, 서셉터(12)의 근방, 즉 기판(W) 상의 플라즈마 밀도 분포를 자유롭게 제어하는 것이 가능하며, 플라즈마 밀도 분포의 균일화도 높은 정밀도로 용이하게 달성할 수 있다.
본 실시예에서는 RF 안테나(54) 내의 파장 효과 또는 전압 강하는 개개의 코일(58, 60, 62)마다 그 길이에 의존한다. 따라서, 개개의 코일(58, 60, 62)에서 파장 효과를 일으키지 않도록 각 코일의 길이를 선정함으로써, RF 안테나(54) 내의 파장 효과 또는 전압 강하의 문제를 모두 해결할 수 있다. 파장 효과의 방지에 관해서는 각 코일(58, 60, 62)의 길이를 고주파(RFH)의 1 / 4 파장보다 짧게 하는 것이 바람직하다.
이 코일 길이에 관한 1 / 4 파장 미만 조건은 코일의 직경이 작을수록, 감긴 횟수가 적을수록 쉽게 충족된다. 따라서, RF 안테나(54) 내에서 코일 직경이 가장 작은 내측 코일(58)은 복수 회 감은 구성을 용이하게 취할 수 있다. 한편, 코일 직경이 가장 큰 외측 코일(62)은 복수 회 감은 것보다는 1 회 감은 것이 바람직하다. 중간 코일(60)은 반도체 웨이퍼(W)의 구경, 고주파(RFH)의 주파수 등에도 의존하지만, 통상은 외측 코일(62)과 마찬가지로 1 회 감은 것이 바람직하다.
［RF 안테나에 부가되는 콘덴서의 기능］
본 실시예의 유도 결합형 플라즈마 에칭 장치에서의 또 하나의 중요한 특징은 RF 안테나(54)에 부가되는 가변 콘덴서(특히 중간 콘덴서(86))의 기능 또는 작용에 있다.
본 실시예의 유도 결합형 플라즈마 에칭 장치에서는 중간 콘덴서(86)의 정전 용량(C86)을 가변함으로써 중간 코일(60)과 중간 콘덴서(86)의 합성 리액턴스(이하, ‘중간 합성 리액턴스’라고 칭함)(Xm)를 가변하고, 중간 코일(60)을 흐르는 중간 전류(Im)의 전류치를 가변할 수 있다.
여기서, 중간 콘덴서(86)의 정전 용량(C86)에는 바람직한 범위가 있다. 즉, 상기한 바와 같이 고주파 급전부(66)에 대한 중간 코일(60)의 결선이 내측 코일(58) 및 외측 코일(62)의 결선과는 반대 방향으로 되어 있는 것과 관련하여, 중간 합성 리액턴스(Xm)가 음의 값이 되(중간 코일(60)의 유도성 리액턴스보다 중간 콘덴서(86)의 용량성 리액턴스가 커지)도록, 중간 콘덴서(86)의 정전 용량(C86)을 가변 및 선정하는 것이 바람직하다. 다른 관점에서 보면, 중간 코일(60)과 중간 콘덴서(86)로 이루어지는 직렬 회로가 직렬 공진을 일으킬 때의 정전 용량보다 작은 영역 내에서, 중간 콘덴서(86)의 정전 용량(C86)을 가변 및 선정하는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이, 내측 코일(58) 및 외측 코일(62)에 대하여 중간 코일(60)이 반대 방향으로 결선되어 있는 RF 안테나(54)에서는 중간 합성 리액턴스(Xm)가 음의 값이 되는 영역에서 중간 콘덴서(86)의 정전 용량(C86)을 가변함으로써, 중간 코일(60)을 흐르는 중간 전류(Im)가 내측 코일(58) 및 외측 코일(62)을 각각 흐르는 내측 전류(Ii) 및 외측 전류(Io)와 주회(周回) 방향에서 동일한 방향이 된다. 또한, 중간 전류(Im)의 전류치를 대략 제로로부터 서서히 증대시키는 것도 가능하며, 예를 들면 내측 전류(Ii) 및 외측 전류(Io)의 1 / 10 이하 내지는 1 / 5 이하로 선정할 수도 있다.
그리고, 이와 같이 중간 전류(Im)를 내측 전류(Ii) 및 외측 전류(Io)보다 충분히 작은 전류치로 제어하면, 본 실시예와 같은 병렬 접속으로 동심 형상으로 배치되는 3 개의 코일(58, 60, 62)로 이루어지는 RF 안테나(54)를 이용하는 유도 결합형 플라즈마 에칭 장치에서는 챔버(10) 내의 직하에 생성되는 도너츠 형상 플라즈마 내의 플라즈마 밀도를 세밀 또한 양호하게 균일화할 수 있는 것이 도 4a ~ 도 4b에 나타낸 바와 같은 실험으로 확인되어 있다.
이 실험에서는, 도 4a에 도시한 바와 같이, RF 안테나(54)에서 내측 코일(58)을 직경 100 mm로 2 회 감은 것(2 턴)으로 형성하고, 중간 코일(60) 및 외측 코일(62)을 각각 직경 200 mm, 300 mm로 1 회 감은 것(1 턴)으로 형성했다. 주된 프로세스 조건으로서, 고주파(RFH)의 주파수는 13.56 MHz, RF 파워는 1500 W, 챔버(10) 내의 압력은 100 mTorr, 처리 가스는 Ar와 O2의 혼합 가스, 가스의 유량은 Ar / O2 = 300 / 30 sccm였다.
이 실험에서, 중간 콘덴서(86) 및 외측 콘덴서(88)의 정전 용량(C86, C88)을 가변하여, 도 4b에 나타낸 바와 같이 내측 코일 전류(Ii)를 13.5 A, 중간 코일 전류(Im)를 3.9 A, 외측 코일 전류(Io)를 18.4 A로 조절한 바, 도 4c에 나타낸 바와 같이 직경 방향에서 균일한 플라즈마 밀도 분포가 확인되었다.
또한, 중간 코일 전류(Im)를 0 A로 해도(중간 코일(60)이 없을 경우에도), 내측 코일(58) 및 외측 코일(62)의 각각의 직하 위치 부근에서 생성된 플라즈마가 직경 방향으로 확산되므로, 도 3의 점선으로 나타낸 바와 같이 양 코일(58, 62)의 중간의 영역에서도 결코 낮지는 않은(약간 떨어지는 정도의) 플라즈마 밀도가 존재한다. 따라서, 양 코일(58, 62)과는 별도로 그 중간에 위치하는 중간 코일(60)에 소량의 전류(Im)를 양 코일(58, 62)에서 각각 흐르는 전류(Ii, Io)와 주회 방향에서 동일한 방향으로 흘리면, 중간 코일(60)의 직하 위치 부근에서 유도 결합 플라즈마의 생성이 적당하게 증강되어, 플라즈마 밀도가 직경 방향으로 균일해진다.
본 실시예에서는 중간 코일 전류(Im)의 전류치를 상당히 작은 값으로 제어할 수 있도록, 상기한 바와 같이 중간 코일(60)을 반대 방향으로 결선하고, 중간 콘덴서(86)의 정전 용량(C86)을 중간 합성 리액턴스(Xm)가 음의 값이 되는 영역에서 가변하도록 하고 있다. 이 경우, Xm ＜ 0의 영역 내에서 C86의 값을 작게 할수록 중간 합성 리액턴스(Xm)의 절대치가 커져, 중간 전류(Im)의 전류치는 작아진다(제로에 가까워진다). 반대로, Xm ＜ 0의 영역 내에서 C86의 값을 크게 할수록, 중간 합성 리액턴스(Xm)의 절대치가 작아져, 중간 전류(Im)의 전류치는 커진다.
여기서, 도 5a 및 도 5b를 참조하여 중간 콘덴서(86)의 기능을 보다 상세히 설명한다.
도 5a는 50 Ω의 리액턴스를 가지는 코일(결선분을 포함한 직경 약 200 mm의 1 회 감은 원환 형상 코일에 상당)에 가변 콘덴서를 직렬로 접속하여 이 가변 콘덴서의 정전 용량(C)을 20 pF ~ 1000 pF의 범위에서 가변할 시의 합성 리액턴스(X)의 값을 플롯한 것이다. 도 5b는 이 때에 코일을 흐르는 전류(IN)의 값을 규격화하여(가변 콘덴서가 없을 때에 흐르는 전류에 대한 비의 값으로 하여) 플롯한 것이다.
가변 콘덴서의 정전 용량(C)이 충분히 작을 때는 합성 리액턴스(X)는 음의 큰 값을 나타낸다. 가변 콘덴서의 정전 용량(C)이 증대함에 따라, 합성 리액턴스(X)는 직렬 공진에 상당하는 0(Ω)을 지나 커지고, 코일의 리액턴스의 값(50 Ω)에 점차 근접한다.
코일을 흐르는 전류(IN)는 1 / X에 비례하고, 하기의 식으로 나타난다.
Figure 112012017751121-pat00001
여기서, f는 코일에 인가되는 고주파의 주파수이다.
가변 콘덴서의 정전 용량(C)이 충분히 작으면 전류(IN)도 대략 0에 가까운 값으로 음 부호, 즉 반대 방향의 전류가 된다. 이로부터, 정전 용량(C)을 증대시키면 가변 콘덴서가 없을 때에 코일을 흐르는 전류와 동일한 크기의 전류(IN)가 반대 방향으로 흐르는 상태(IN = -1)를 통하여, 직렬 공진이 될 때의 값(CR)을 향해 점차 반대 방향 전류(IN)의 전류치가 증대한다. 그리고, 직렬 공진점(CR)을 지나면, 이번에는 일변하여 양의 방향으로 큰 전류(IN)가 흐르는 상태가 되고, 이로부터 정전 용량(C)을 더 크게 함에 따라, 가변 콘덴서가 없을 때에 코일을 흐르는 전류와 동일한 방향 및 동일한 크기의 전류(IN)가 흐르는 상태(IN = +1)로 점차 근접한다.
여기서 주의가 필요한 것은 이 코일과 가변 콘덴서로 이루어지는 직렬 회로에서는 충분히 작은(즉, +1 보다 작은) 양의 전류(IN)가 흐르는 상태는 존재할 수 없다는 것이다. 양의 방향에서는 반드시 가변 콘덴서가 없을 때와 동등 이상의 크기(IN ≥ 1)로 밖에 전류(IN)는 흘릴 수 없다. 전류(IN)를 가변 콘덴서가 없을 때보다 작은 양의 값으로 좁히고자 한다면, 정전 용량(C)을 직렬 공진점(CR)보다 작은 범위, 즉 전류(IN)가 반대 방향이 되는 범위 내에서 가변할 수 밖에 없다.
따라서, 본 실시예에서 중간 코일(60)에 관해서는 합성 리액턴스(Xm)가 음의 값이 되는 영역에서 중간 콘덴서(86)의 정전 용량(C86)을 가변하고, 또한 중간 코일 전류(Im)가 내측 코일 전류(Ii) 및 외측 코일 전류(Io)와 주회 방향에서 동일한 방향으로 흐르도록 중간 코일(60)의 결선을 내측 코일(58) 및 외측 코일(62)의 결선과 반대 방향으로 하고 있다. 이에 의해, 내측 코일 전류(Ii) 및 외측 코일 전류(Io)와 주회 방향에서 동일한 방향으로 충분히 작은 중간 코일 전류(Im)를 중간 코일(60)에 흘리는 것이 가능해져, 플라즈마 밀도 분포를 직경 방향으로 세밀하게 균일화할 수 있다.
단, 반대 방향으로 결선하는 중간 코일(60)에 흘리는 전류(Im)의 선정에는 한 가지 제약이 있다. 즉, 전기적으로 병렬 접속되는 복수의 코일에서는 반대 방향으로 결선한 코일(본 실시예에서는 중간 코일(60))에는 다른 코일(내측 코일(58) 및 외측 코일(62))에 흐르는 전류(Ii, Io)와 동일 정도의 전류(Im)를 흘릴 수 없다고 하는 제약이다.
반대 방향으로 결선한 코일과 가변 콘덴서로 이루어지는 직렬 회로에서, 합성 리액턴스가 음이 되는 조건 하에서 가변 콘덴서의 정전 용량을 충분히 작은 값으로부터 크게 하면 이에 따라 전류도 증가하지만, 어디선가 다른 코일측의 합성 리액턴스와 부호가 반대로 값이 동일하게 되는 영역에 도달한다. 병렬 리액턴스 회로에서는 전류의 비가 리액턴스의 역수에 비례한다는 점에서 생각하면, 이는 부호가 반대로 동일 정도의 전류가 흐르는 상태에 상당한다. 이러한 상태에서는 병렬 리액턴스 회로 전체가 병렬 공진 회로가 되어, 정합기로부터 본 부하 임피던스가 매우 큰 값을 취한다. 통상의 정합기에서는 이러한 영역은 정합의 범위를 벗어나거나 혹은 파워 전송 효율이 극단적으로 악화된다. 따라서, 반대 방향으로 결선한 중간 코일(60)에는 다른 코일(58, 62)을 흐르는 전류와 동일 정도의 전류를 흘리지 않도록 유의할 필요가 있다.
RF 안테나(54)에 중간 콘덴서(86)와 함께 부가되는 외측 콘덴서(88)는 내측 코일(58)을 흐르는 내측 전류(Ii)와 외측 코일(62)을 흐르는 외측 전류(I0)와의 밸런스를 조정하기 위하여 기능한다. 상기한 바와 같이, 중간 코일(60)을 흐르는 중간 전류(Im)는 통상 소량이며, 고주파 급전부(66)로부터 RF 안테나(54)로 공급되는 고주파 전류의 대부분이 내측 코일(58)과 외측 코일(62)로 나뉘어 흐른다. 여기서, 외측 콘덴서(88)의 정전 용량(C88)을 가변함으로써, 외측 코일(62)과 외측 콘덴서(88)의 합성 리액턴스(이하, ‘외측 합성 리액턴스’라 칭함)(Xo)를 가변하고, 나아가서는 내측 전류(Ii)와 외측 전류(Io) 간의 분배비를 조절할 수 있다.
내측 코일(58) 및 외측 코일(62)은 모두 순방향으로 결선되어 있으므로, 주회 방향에서 내측 전류(Ii)와 외측 전류(Io)를 동일한 방향으로 하기 위해서는 외측 합성 리액턴스(Xo)가 양의 값이 되는 영역에서 외측 콘덴서(88)의 정전 용량(C88)을 가변하면 된다. 이 경우, Xo ＞ 0의 영역 내에서 C88의 값을 작게 할수록 외측 합성 리액턴스(Xo)의 값이 작아져, 외측 전류(Io)의 전류량이 상대적으로 커지고, 그 만큼 내측 전류(Ii)의 전류량이 상대적으로 작아진다. 반대로, Xo ＞ 0의 영역 내에서 C88의 값을 크게 할수록 외측 합성 리액턴스(Xo)의 값이 커져, 외측 전류(Io)의 전류량이 상대적으로 작아지고, 그 만큼 내측 전류(Ii)의 전류량이 상대적으로 커진다.
또한, 외측 콘덴서(88) 대신에, 내측 코일(58)에 콘덴서를 직렬 접속하는 구성, 즉 내측 콘덴서를 설치하는 구성도 고려된다. 그러나, RF 안테나(54)에 콘덴서를 일절 부가하지 않을 경우에는 코일 직경에 비례하여 임피던스(특히 리액턴스)가 가장 낮은 내측 코일(58)에 전류가 집중하여 흘러, 도너츠 형상 플라즈마 내의 플라즈마 밀도는 중심부가 돌출하여 높아지기 쉽다. 내측 콘덴서를 부가하는 것은 내측 코일(58)에의 전류의 집중을 강하게 할 뿐이며, 따라서 내측 코일 전류(Ii)와 외측 코일 전류(Io)와의 언밸런스를 확대하는 것뿐으로, 플라즈마 밀도 분포의 제어 상에서 바람직하지 않다.
이와 같이, 본 실시예의 유도 결합형 플라즈마 에칭 장치에서는 외측 콘덴서(88)의 정전 용량(C88)을 가변함으로써, 내측 코일(58)을 흐르는 내측 전류(Ii)와 외측 코일(62)을 흐르는 외측 전류(I0)와의 밸런스를 임의로 조절할 수 있다. 또한 상술한 바와 같이, 중간 콘덴서(86)의 정전 용량(C86)을 가변함으로써, 중간 코일(60)을 흐르는 중간 전류(Im)와 내측 전류(Ii) 및 외측 전류(I0)와의 밸런스를 임의로 조절할 수 있다.
［RF 안테나에 관한 다른 실험예 또는 변형예］
상기한 실시예에서는 중간 콘덴서(86) 및 외측 콘덴서(88)를 중간 코일(60) 및 외측 코일(62)의 RF 출구단(60)(out)과 어스 라인(70)측의 제 2 노드(NB)의 사이에 각각 접속시켰다. 일변형예로서 도 6에 도시한 바와 같이, 고주파 전원(72)측의 제 1 노드(NA)와 중간 코일(60) 및 외측 코일(62)의 RF 입구단(60(in), 62(in))의 사이에 중간 콘덴서(86) 및 외측 콘덴서(88)를 각각 접속시키는 구성도 가능하다.
다른 실험예로서, 도 7에 도시한 바와 같이, 제 1 노드(NA)와 제 2 노드(NB)의 사이에서 중간 코일(60)의 결선을 반대 방향 및 순방향 중 어느 하나로 전환되도록 하기 위한 전환 스위치(110)를 설치하는 구성도 가능하다. 도시한 구성예에서는 중간 코일(60)의 양 단(60a, 60b)에 전환 스위치(110)의 2 개의 가동 접점(110a, 110b)이 각각 접속되어 있다. 제 1 가동 접점(110a)은 고주파 전원(72)측의 제 1 노드(NA)에 접속되어 있는 제 1 전원측 고정 접점(110c)과, 어스 라인(70)측의 제 2 노드(NB)에 접속되어 있는 제 1 어스측 고정 접점(110d)의 사이에서 전환 가능하게 되어 있다. 제 2 가동 접점(110b)은 고주파 전원(72)측의 제 1 노드(NA)에 접속되어 있는 제 2 전원측 고정 접점(110e)과, 어스 라인(70)측의 제 2 노드(NB)에 접속되어 있는 제 2 어스측 고정 접점(110f)의 사이에서 전환 가능하게 되어 있다.
이러한 구성에서, 제 1 및 제 2 가동 접점(110a, 110b)을 제 1 전원측 고정 접점(110c) 및 제 2 어스측 고정 접점(110f)으로 각각 전환하면, 중간 코일(60)은 반대 방향으로 결선된다. 제 1 및 제 2 가동 접점(110a, 110b)을 제 1 어스측 고정 접점(110d) 및 제 2 전원측 고정 접점(110e)으로 각각 전환하면, 중간 코일(60)은 순방향으로 결선된다.
또한, 다른 실험예로서 도 8에 도시한 바와 같이, 반대 방향으로 결선되는 제 1 중간 코일(60A)과 순방향으로 결선되는 제 2 중간 코일(60B)을 병유하는 구성도 가능하다. 이 경우에도, 제 1 노드(NA)와 제 2 노드(NB)의 사이에서, 제 1 및 제 2 중간 코일(60A, 60B)과 각각 직렬 접속으로 제 1 및 제 2 중간 콘덴서(86A, 86B)를 설치하는 구성이 바람직하다.
이 실험예에서, 내측 코일 전류(Ii) 및 외측 코일 전류(Io)와 동일 정도 내지 그 이상 큰 중간 코일 전류(Im(ImA ＋ ImB))가 필요할 경우에는 순방향측의 제 2 중간 콘덴서(86B)의 정전 용량(C86B)을 큰 값으로부터 직렬 공진점(CR)을 향해 조절하고, 반대 방향측의 제 1 중간 콘덴서(86A)의 정전 용량(C86BA)을 최소치 부근으로 조정한다. 반대로, 내측 코일 전류(Ii) 및 외측 코일 전류(Io)보다 충분히 작은 중간 코일 전류(Im(ImA ＋ ImB))가 필요할 경우에는 제 2 중간 콘덴서(86B)의 정전 용량(C86B)을 최소치 부근으로 조정하고, 제 1 중간 콘덴서(86A)의 정전 용량(C86A)을 최소치와 직렬 공진점(CR)의 사이에서 조절한다.
도 9a에는 RF 안테나(54)를 구성하는 코일(내측 코일(58) / 중간 코일(60) / 외측 코일(62))의 각각이 공간적 또한 전기적으로 병렬인 관계에 있는 한 쌍의 스파이럴 코일로 이루어지는 예를 나타낸다. 파장 효과가 그다지 문제가 되지 않을 경우에는 이러한 스파이럴 코일을 사용해도 된다.
도시한 구성예에서 내측 코일(58)은 주회 방향에서 180° 어긋나 병진하는 한 쌍의 스파이럴 코일(58a, 58b)로 이루어진다. 이들 스파이럴 코일(58a, 58b)은 고주파 전원(72)측의 노드(NA)보다 하류측에 설치된 노드(NC)와 어스 라인(70)측의 노드(NB)보다 상류측에 설치된 노드(ND)와의 사이에서 전기적으로 병렬로 접속되어 있다.
중간 코일(60)은 주회 방향에서 180° 어긋나 병진하는 한 쌍의 스파이럴 코일(60a, 60b)로 이루어진다. 이들 스파이럴 코일(60a, 60b)은 고주파 전원(72)측의 노드(NA)보다 하류측에 설치된 노드(NE)와 어스 라인측의 노드(NB)보다(또한 중간 콘덴서(86)보다) 상류측에 설치된 노드(NF)와의 사이에서 전기적으로 병렬로 접속되어 있다.
외측 코일(62)은 주회 방향에서 180° 어긋나 병진하는 한 쌍의 스파이럴 코일(62a, 62b)로 이루어진다. 이들 스파이럴 코일(62a, 62b)은 고주파 전원(72)측의 노드(NA)보다 하류측에 설치된 노드(NG)와 어스 라인(70)측의 노드(NB)보다(또한 외측 콘덴서(88)보다) 상류측에 설치된 노드(NH)와의 사이에서 전기적으로 병렬로 접속되어 있다.
이와 같이 병렬 스파이럴 코일을 이용할 경우에도, 내측 코일(58) 및 외측 코일(62)은 순방향으로 결선되고, 중간 코일(60)은 반대 방향으로 결선된다. 즉, 제 1 노드(NA)로부터 노드(NB)까지 각각의 고주파 분기 전송로를 한번에 일주할 경우, 내측 코일(58(58a, 58b)) 및 외측 코일(62(62a, 62b))을 각각 통과할 때의 방향은 도 9a에서 시계 방향이 되는 반면, 중간 코일(60(60a, 60b))을 통과할 때의 방향은 도 9a에서 반시계 방향이 된다.
이 실험예에서도, 도 9b에 도시한 바와 같이, 중간 콘덴서(86) 및 외측 콘덴서(88)를 고주파 전원(72)측에 설치하는 구성, 보다 상세하게는 노드(NA)와 노드(NE, NG)의 사이에 각각 접속하는 구성도 가능하다.
본 실시예의 RF 안테나(54)를 구성하는 각 코일(58, 60, 62)의 루프 형상은 원형에 한정되지 않고, 피처리체의 형상 등에 따라, 예를 들면, 도 15a 및 도 15b에 도시한 바와 같은 사각형이어도 좋다. 이와 같이 코일(58, 60, 62)의 루프 형상이 다각형일 경우에도, 도시한 바와 같이 내측 코일(58) 및 외측 코일(62)에 대하여 중간 코일(60)을 반대 방향으로 결선하고, 가변의 중간 콘덴서(86) 및 가변의 외측 콘덴서(88)를 구비하는 구성이 바람직하다. 또한, 코일의 단면 형상은 직사각형에 한정되지 않고, 원형, 타원형 등이어도 좋고, 단선(單線)에 한정되지 않고 연선(撚線)이어도 좋다.
또한, 도시는 생략하지만, RF 안테나(54)에서, 내측 코일(58)의 직경 방향 내측 및 / 또는 외측 코일(62)의 직경 방향 외측에 또 다른 코일을 배치하고, 전체로 4 개 이상의 코일을 병렬 접속하는 구성도 가능하다. 혹은, 내측 코일(58)을 생략하고 중간 코일(60)과 외측 코일(62)만의 구성(이 경우에는 중간 코일(60)이 상대적으로 내측의 코일이 되는 구성)도 가능하다. 또한, 외측 코일(62)을 생략하고 내측 코일(58)과 중간 코일(60)만의 구성(중간 코일(60)이 상대적으로 외측의 코일이 되는 구성)도 가능하다. 이 경우, 내측 코일(58)과 직렬로 가변의 내측 콘덴서를 접속하는 것이 바람직하다.
또한, 필요에 따라, 중간 콘덴서(86)의 정전 용량(C86)을 중간 합성 리액턴스(Xm)가 양의 값이 되는 영역에서 가변하는 것도 가능하다. 이 경우, 중간 코일(60)을 흐르는 중간 코일 전류(Im)는 내측 코일(58) 및 외측 코일(62) 내에서 각각 흐르는 내측 코일 전류(Ii) 및 외측 코일 전류(Io)와 주회 방향에서 반대가 된다. 이는, 중간 코일(60)의 직하 부근에서 플라즈마 밀도를 의도적으로 저감하고자 할 경우에 유용하다.
또한, RF 안테나(54)에 부가하는 콘덴서의 일부(중간 콘덴서(86)도 포함하여)를 고정 콘덴서 또는 반고정 콘덴서로 하는 것도 가능하며, RF 안테나(54)에 중간 콘덴서(86)만을 부가하는 구성도 가능하다.
상술한 실시예에서의 유도 결합형 플라즈마 에칭 장치의 구성은 일례이며, 플라즈마 생성 기구의 각 부는 물론, 플라즈마 생성에 직접 관계하지 않는 각 부의 구성도 다양한 변형이 가능하다.
예를 들면, RF 안테나의 기본 형태로서, 평면형 이외의 타입, 예를 들면 돔 형상 등도 가능하다. 처리 가스 공급부에서 챔버(10) 내로 천장으로부터 처리 가스를 도입하는 구성도 가능하고, 서셉터(12)에 직류 바이어스 제어용의 고주파(RFL)를 인가하지 않는 형태도 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치 또는 플라즈마 처리 방법은 플라즈마 에칭의 기술 분야에 한정되지 않고, 플라즈마 CVD, 플라즈마 산화, 플라즈마 질화, 스퍼터링 등의 다른 플라즈마 프로세스에도 적용 가능하다. 또한, 본 발명에서의 피처리 기판은 반도체 웨이퍼에 한정되지 않고, 플랫 패널 디스플레이용의 각종 기판 또는 포토 마스크, CD 기판, 프린트 기판 등도 가능하다.
10 : 챔버
12 : 서셉터
26 : 배기 장치
52 : 유전체창
54 : RF 안테나
58 : 내측 코일
60 : 중간 코일
62 : 외측 코일
66 : 고주파 급전부
70 : 어스 라인
72 : 플라즈마 생성용의 고주파 전원
74 : 정합기
80 : 처리 가스 공급원
84 : 주제어부
86 : 중간 콘덴서
88 : 외측 콘덴서
90 : 용량 가변부

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  12. 유전체창을 가지는 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에서 피처리 기판을 보지(保持)하는 기판 보지부와,
    상기 기판에 플라즈마 처리를 실시하기 위하여 상기 처리 용기 내로 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급부와,
    상기 처리 용기 내에서 유도 결합에 의해 처리 가스의 플라즈마를 생성하기 위하여 상기 유전체창 밖에 설치되는 RF 안테나와,
    상기 처리 가스의 고주파 방전용 주파수의 고주파 전력을 상기 RF 안테나로 공급하는 고주파 급전부
    를 구비하고,
    상기 RF 안테나가 직경 방향으로 간격을 두고 상대적으로 내측, 중간 및 외측에 각각 배치되고, 상기 고주파 급전부의 고주파 전송로에 설치된 제 1 및 제 2 노드의 사이에서 전기적으로 병렬로 접속되는 내측 코일, 중간 코일 및 외측 코일을 가지고,
    상기 제 1 노드로부터 상기 제 2 노드까지 각각의 고주파 분기 전송로를 한번에 일주할 경우에, 상기 중간 코일을 통과할 때의 방향이 상기 내측 코일 및 상기 외측 코일을 각각 통과할 때의 방향과 주회(周回) 방향에서 반대가 되고,
    상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드의 사이에, 상기 중간 코일과 전기적으로 직렬로 접속되는 제 1 콘덴서가 설치되어 있고,
    상기 중간 코일에는, 상기 내측 코일 및 상기 외측 코일을 각각 흐르는 전류와 주회 방향에서 동일한 방향의 전류가 흐르고,
    상기 중간 코일을 흐르는 전류가 상기 내측 코일 및 상기 외측 코일을 각각 흐르는 전류보다 작도록 상기 중간 코일과 상기 제 1 콘덴서의 합성 리액턴스가 음의 값이 되는 영역에서 상기 제 1 콘덴서의 정전 용량의 값이 가변되고,
    상기 중간 코일을 흐르는 전류의 크기는 상기 내측 코일 및 상기 외측 코일을 각각 흐르는 전류의 크기의 1/ 5 이하인 것인
    플라즈마 처리 장치.
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  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 콘덴서는, 상기 중간 코일과 직렬 공진을 일으키는 정전 용량보다 작은 값의 정전 용량을 가지는 것인 플라즈마 처리 장치.
  16. 삭제
  17. 제 12 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 콘덴서는 가변 콘덴서이며, 그 정전 용량의 값을 가변함으로써 상기 중간 코일을 흐르는 전류의 방향 및 전류량을 제어하는 것인 플라즈마 처리 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드의 사이에서 병렬 공진을 일으키지 않도록, 상기 제 1 콘덴서의 정전 용량이 선정되는 것인 플라즈마 처리 장치.
  19. 제 12 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드의 사이에서 상기 외측 코일과 전기적으로 직렬로 접속되는 제 2 콘덴서를 가지는 것인 플라즈마 처리 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 2 콘덴서는 가변 콘덴서이며, 그 정전 용량의 값을 가변함으로써 상기 내측 코일 및 상기 외측 코일을 각각 흐르는 전류의 밸런스를 제어하는 것인 플라즈마 처리 장치.
  21. 제 12 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 내측 코일, 상기 중간 코일 및 상기 외측 코일은 동축에 배치되는 것인 플라즈마 처리 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 내측 코일, 상기 중간 코일 및 상기 외측 코일은 동심 형상으로 배치되는 것인 플라즈마 처리 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 유전체창이 상기 처리 용기의 천장을 형성하고,
    상기 내측 코일, 상기 중간 코일 및 상기 외측 코일 모두 상기 유전체창 상에 배치되는 것인
    플라즈마 처리 장치.
  24. 제 12 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 외측 코일은 주회 방향으로 일주하는 1 회 감은 코일인 것인 플라즈마 처리 장치.
  25. 제 12 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 중간 코일은 주회 방향으로 일주하는 1 회 감은 코일인 것인 플라즈마 처리 장치.
  26. 유전체창을 가지는 처리 용기와, 상기 처리 용기 내에서 피처리 기판을 보지하는 기판 보지부와, 상기 기판에 플라즈마 처리를 실시하기 위하여 상기 처리 용기 내로 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급부와, 상기 처리 용기 내에서 유도 결합에 의해 처리 가스의 플라즈마를 생성하기 위하여 상기 유전체창 밖에 설치되는 RF 안테나와, 상기 처리 가스의 고주파 방전용 주파수의 고주파 전력을 상기 RF 안테나로 공급하는 고주파 급전부를 가지는 플라즈마 처리 장치에서 상기 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 방법으로서,
    상기 RF 안테나를, 직경 방향으로 간격을 두고 상대적으로 내측, 중간 및 외측에 각각 배치되고, 상기 고주파 급전부의 고주파 전송로에 설치된 제 1 및 제 2 노드의 사이에서 전기적으로 병렬로 접속되는 내측 코일, 중간 코일 및 외측 코일로 분할하고,
    상기 제 1 노드로부터 상기 제 2 노드까지 각각의 고주파 분기 전송로를 한번에 일주할 경우에, 상기 중간 코일을 통과할 때의 방향이 상기 내측 코일 및 상기 외측 코일을 각각 통과할 때의 방향과 주회(周回) 방향에서 반대가 되도록, 상기 내측 코일, 상기 중간 코일 및 상기 외측 코일을 결선하고,
    상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드의 사이에, 상기 중간 코일과 전기적으로 직렬로 접속되는 제 1 가변 콘덴서를 설치하고,
    상기 제 1 가변 콘덴서의 정전 용량을 선정 또는 가변 제어하여 상기 기판 상의 플라즈마 밀도 분포를 제어하고,
    상기 중간 코일에는, 상기 내측 코일 및 상기 외측 코일을 각각 흐르는 전류와 주회 방향에서 동일한 방향의 전류를 흘리고,
    상기 중간 코일을 흐르는 전류가 상기 내측 코일 및 상기 외측 코일을 각각 흐르는 전류보다 작도록 상기 중간 코일과 상기 제 1 가변 콘덴서의 합성 리액턴스가 음의 값이 되는 영역에서 상기 제 1 가변 콘덴서의 정전 용량의 값을 가변하고,
    상기 중간 코일을 흐르는 전류의 크기는 상기 내측 코일 및 상기 외측 코일을 각각 흐르는 전류의 크기의 1/ 5 이하인 것인
    플라즈마 처리 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 제 1 가변 콘덴서의 정전 용량을 작게 함으로써, 상기 중간 코일에 흐르는 전류의 전류량을 작게 조정하는 것인 플라즈마 처리 방법.
  28. 제 26 항에 있어서,
    상기 제 1 가변 콘덴서의 정전 용량을, 상기 중간 코일과 직렬 공진을 일으키는 정전 용량을 향해 증대시킴으로써, 상기 중간 코일에 흐르는 전류의 전류량을 크게 조정하는 것인 플라즈마 처리 방법.
  29. 삭제
  30. 삭제
  31. 제 26 항에 있어서,
    상기 제 1 가변 콘덴서의 정전 용량은, 상기 중간 코일과 직렬 공진을 일으키는 정전 용량보다 작은 범위로 가변 제어되는 것인 플라즈마 처리 방법.
  32. 제 26 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드의 사이에서 병렬 공진을 일으키지 않도록, 상기 제 1 가변 콘덴서의 정전 용량을 선정하는 것인 플라즈마 처리 방법.
  33. 제 26 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 노드와 상기 제 2 노드의 사이에서 상기 외측 코일과 전기적으로 직렬로 제 2 가변 콘덴서를 접속하고,
    상기 제 1 및 제 2 가변 콘덴서의 정전 용량을 선정 또는 가변 제어하여 상기 기판 상의 플라즈마 밀도 분포를 제어하는 것인
    플라즈마 처리 방법.

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