(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同心円状に配置された３つ以上の高周波アンテナからなるアンテナ群と、
前記アンテナ群に高周波電力を供給する高周波電源と
を備えるプラズマエッチング装置であって、
前記アンテナ群は、
電流の流れる方向が互いに同方向となるように前記高周波電源に接続された複数の順方向アンテナと、
電流の流れる方向が前記順方向アンテナとは逆方向となるように前記高周波電源に接続された少なくとも１つの逆方向アンテナとを有し、
前記逆方向アンテナの外側で該逆方向アンテナと隣接する高周波アンテナと、
前記逆方向アンテナの内側で該逆方向アンテナと隣接する高周波アンテナとが、前記順方向アンテナであり、
前記順方向アンテナと前記逆方向アンテナとは、整合器を介して前記高周波電源に接続され、これらのアンテナには、前記順方向アンテナに流れる電流よりも前記逆方向アンテナに流れる電流の方が小さくなるように高周波電力が供給され、前記整合器と前記逆方向アンテナとを結ぶ線路長は、前記整合器と前記順方向アンテナとを結ぶ線路長よりも長いことを特徴とするプラズマエッチング装置。
【請求項２】
同心円状に配置された３つの高周波アンテナからなるアンテナ群と、
前記アンテナ群に高周波電力を供給する高周波電源と
を備えるプラズマエッチング装置であって、
前記アンテナ群は、
電流の流れる方向が互いに同方向となるように前記高周波電源に接続された複数の順方向アンテナである外側アンテナ及び内側アンテナと、
電流の流れる方向が前記順方向アンテナとは逆方向となるように前記高周波電源に接続された逆方向アンテナであって、前記外側アンテナと前記内側アンテナとの間に配置された中間アンテナとから構成され、
前記３つの高周波アンテナの各々は、
１つの整合器に並列に接続され、該整合器を介して１つの高周波電源に接続され、
前記整合器と前記中間アンテナとを結ぶ伝送路は、
前記外側アンテナが接続される第１接続部と、
前記内側アンテナが接続される第２接続部とを有し、
前記第１接続部の前記中間アンテナ側に前記第２接続部が配置され、
前記第１接続部と前記第２接続部との間に設けられた第１インピーダンス付加部と、
前記第２接続部と前記中間アンテナとの間に設けられた第２インピーダンス付加部とをさらに備え、
前記第１インピーダンス付加部は、前記整合器と前記内側アンテナとを結ぶ伝送路のリアクタンス成分を、前記整合器と前記外側アンテナとを結ぶ伝送路のリアクタンス成分よりも大きくするインピーダンスを着脱可能に付加し、
前記第２インピーダンス付加部は、前記第１インピーダンス付加部によって付加されるインピーダンスよりもリアクタンス成分の大きいインピーダンスを、前記整合器と前記中間アンテナとを結ぶ伝送路に着脱可能に付加する
ことを特徴とするプラズマエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の技術は、誘導結合型プラズマを用いて対象物のエッチングを行うプラズマエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プラズマを用いて半導体基板等の対象物のエッチングを行うプラズマエッチング装置の一種として、例えば特許文献１に記載のような誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）を用いる装置が知られている。この特許文献１に記載のプラズマエッチング装置では、真空槽の天部を構成する誘電窓の上部に、同心円状をなす二重の誘導アンテナが二段に重ねられている。そして、この誘導アンテナに高周波電力が供給されると、誘電窓を介して真空槽内に誘導電界が発生し、これにより真空槽内の反応ガスが励起されてプラズマが生成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１７５９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、誘導結合型プラズマを用いるプラズマエッチング装置では、誘導アンテナによって形成される誘導電界の分布態様が、生成されるプラズマの密度に影響を与える。一方、エッチング対象物の大径化が進む近年では、プラズマエッチング装置の大型化が余儀なくされ、これに伴い、プラズマを広範囲に、かつ、均一な密度に生成することが求められている。こうした要請に対し、上述のように同心円状をなす誘導アンテナであれば、誘導アンテナの直径を大きくすることでプラズマの生成範囲そのものを拡大させることは容易である。しかしながら、誘導アンテナの直径が単に大きくされた構成では、誘導アンテナの形状に起因したプラズマ密度のばらつきも直径の拡大にともなって大きくなってしまう。そのため、プラズマ密度の均一化を図るうえでは、依然として改善の余地を有するものとなっている。
【０００５】
本開示の技術は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、プラズマ密度の均一性を高めることの可能なプラズマエッチング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
本開示におけるプラズマエッチング装置の一態様は、同心円状に配置された３つ以上の高周波アンテナからなるアンテナ群と、前記アンテナ群に高周波電力を供給する高周波電源とを備えるプラズマエッチング装置であって、前記アンテナ群は、電流の流れる方向が互いに同方向となるように前記高周波電源に接続された複数の順方向アンテナと、電流の流れる方向が前記順方向アンテナとは逆方向となるように前記高周波電源に接続された少なくとも１つの逆方向アンテナとを有し、前記逆方向アンテナの外側で該逆方向アンテナと隣接する高周波アンテナと、前記逆方向アンテナの内側で該逆方向アンテナと隣接する高周波アンテナとが、前記順方向アンテナであり、前記順方向アンテナと前記逆方向アンテナとは、整合器を介して前記高周波電源に接続され、これらのアンテナには、前記順方向アンテナに流れる電流よりも前記逆方向アンテナに流れる電流の方が小さくなるように高周波電力が供給され、前記整合器と前記逆方向アンテナとを結ぶ線路長は、前記整合器と前記順方向アンテナとを結ぶ線路長よりも長いことを要旨とする。
【０００７】
本開示におけるプラズマエッチング装置の一態様によれば、順方向アンテナによって形成される誘導電界の電界分布の偏りが、順方向アンテナの間に配置された逆方向アンテナによって形成される誘導電界によって緩和されるため、プラズマ密度の均一性を高めることが可能となる。
【０００９】
また、プラズマの生成に寄与する順方向アンテナに流れる電流の大きさに対して、電界分布の偏りの緩和に寄与する逆方向アンテナに流れる電流の大きさを小さくすることにより、エッチングレートの低下を抑えつつプラズマ密度の均一性を高めることが可能となる。
【００１１】
また、整合器と逆方向アンテナとを結ぶ線路長が、整合器と順方向アンテナとを結ぶ線路長よりも長いため、簡易な構成によって、順方向アンテナに流れる電流よりも逆方向アンテナに流れる電流を小さくすることが可能となる。
【００１４】
本開示におけるプラズマエッチング装置の一態様は、同心円状に配置された３つの高周波アンテナからなるアンテナ群と、前記アンテナ群に高周波電力を供給する高周波電源とを備えるプラズマエッチング装置であって、前記アンテナ群は、電流の流れる方向が互いに同方向となるように前記高周波電源に接続された複数の順方向アンテナである外側アンテナ及び内側アンテナと、電流の流れる方向が前記順方向アンテナとは逆方向となるように前記高周波電源に接続された逆方向アンテナであって、前記外側アンテナと前記内側アンテナとの間に配置された中間アンテナとから構成され、前記３つの高周波アンテナの各々は、１つの整合器に並列に接続され、該整合器を介して１つの高周波電源に接続され、前記整合器と前記中間アンテナとを結ぶ伝送路は、前記外側アンテナが接続される第１接続部と、前記内側アンテナが接続される第２接続部とを有し、前記第１接続部の前記中間アンテナ側に前記第２接続部が配置され、前記第１接続部と前記第２接続部との間に設けられた第１インピーダンス付加部と、前記第２接続部と前記中間アンテナとの間に設けられた第２インピーダンス付加部とをさらに備え、前記第１インピーダンス付加部は、前記整合器と前記内側アンテナとを結ぶ伝送路のリアクタンス成分を、前記整合器と前記外側アンテナとを結ぶ伝送路のリアクタンス成分よりも大きくするインピーダンスを着脱可能に付加し、前記第２インピーダンス付加部は、前記第１インピーダンス付加部によって付加されるインピーダンスよりもリアクタンス成分の大きいインピーダンスを、前記整合器と前記中間アンテナとを結ぶ伝送路に着脱可能に付加することを要旨とする。
【００１５】
本開示におけるプラズマエッチング装置の一態様によれば、順方向アンテナによって形成される誘導電界の電界分布の偏りが、順方向アンテナの間に配置された逆方向アンテナによって形成される誘導電界によって緩和されるため、プラズマ密度の均一性を高めるこ
とが可能となる。しかも、アンテナの数が３つであることにより、簡易な構成によってプラズマ密度の均一性を高めるという効果を得ることができる。したがって、プラズマ密度の均一性を高めつつ、装置の複雑化の進行を軽減することが可能となる。
さらに、外側アンテナに流れる電流の大きさが、内側アンテナに流れる電流の大きさよりも大きくなる。したがって、プラズマの生成範囲の最外周の領域において生成されるプラズマの密度が、他の領域に対して低くなることを抑制することができる。また、エッチングレートの低下を抑えつつプラズマ密度の均一性を高める上で、中間アンテナに流れる電流の大きさを、外側アンテナ及び内側アンテナに流れる電流の大きさに対して適切に調整することができる。したがって、プラズマ密度の均一性を的確に高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本開示におけるプラズマエッチング装置を具体化した一実施形態について、その全体構成を真空槽の断面構造とともに示す装置構成図。
【図２】同実施形態が備える高周波アンテナについて、その斜視構造の一部を示す斜視図。
【図３】同実施形態が備える高周波アンテナの平面構造を示す平面図。
【図４】（ａ）は、外側アンテナと整合器との接続態様を示す模式図。（ｂ）は、中間アンテナと整合器との接続態様を示す模式図。（ｃ）は、内側アンテナと整合器との接続態様を示す模式図。
【図５】（ａ）は、第１インピーダンス付加部に付加されるインピーダンスの構造を示す模式図。（ｂ）は、第２インピーダンス付加部に付加されるインピーダンスの構造を示す模式図。
【図６】同実施の形態における整合器と高周波アンテナとを結ぶ伝送路の長さの相対的な関係を示す模式図。
【図７】基板上の位置とエッチング量との関係を示したグラフであって、互いに異なる高周波アンテナの配置によって得られた各エッチング量を２種類の線種で示したグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本開示におけるプラズマエッチング装置の一実施形態について図１〜図７を参照して説明する。まず、プラズマエッチング装置の全体構成について、図１を参照して説明する。
【００１８】
図１に示されるように、円筒状に形成された真空槽１０の上部における開口部には、誘電窓ＱＢが、該開口部を封止するように取り付けられている。真空槽１０内における誘電窓ＱＢの下方には、エッチングの処理対象である基板Ｓを支持するステージ１１が配置されている。ステージ１１には、電源側の出力インピーダンスと負荷側の入力インピーダンスとを整合させるバイアス用整合器１２を介して、基板Ｓに負のバイアス電圧を印加するバイアス用高周波電源ＲＦ１が接続されている。
【００１９】
また、真空槽１０の下部には、排気口１０ａが貫通形成されており、該排気口１０ａには真空槽１０内を所定の圧力に減圧する排気部１３が接続されている。一方、同様に真空槽１０に貫通形成された供給口１０ｂには、プラズマの生成に用いられる反応ガスを真空槽１０内に供給するガス供給部１４が接続されている。
【００２０】
誘電窓ＱＢの上方には、外側アンテナ２１、中間アンテナ２２、内側アンテナ２３から構成される誘導アンテナ群２０が配置されている。この誘導アンテナ群２０は、中心軸Ｃを中心として、内側から内側アンテナ２３、中間アンテナ２２、外側アンテナ２１の順に同心円状に配置されている。また、外側アンテナ２１、中間アンテナ２２、内側アンテナ２３の各々は、所定の間隔をあけて三段に重ねられた板状のアンテナからなる。
【００２１】
誘導アンテナ群２０の上方には、中心軸Ｃ上に、電源側の出力インピーダンスと負荷側の入力インピーダンスとを整合させるアンテナ用整合器１５が設置されている。上記外側アンテナ２１、中間アンテナ２２、内側アンテナ２３の各々は、アンテナ用整合器１５に並列に接続されるとともに、該アンテナ用整合器１５を介してアンテナ用高周波電源ＲＦ２に接続されている。
【００２２】
アンテナ用整合器１５と各アンテナとを結ぶ伝送路は、銅板から形成されており、アンテナ用整合器１５に近い側から、第１接続部ＢＲ１、第２接続部ＢＲ２、第３接続部ＢＲ３の３つの分岐点を中心軸Ｃ上に有している。このうち、第１接続部ＢＲ１から分岐する伝送路は、外側アンテナ２１に接続されている。また、第２接続部ＢＲ２から分岐する伝送路は内側アンテナ２３に接続されている。また、第３接続部ＢＲ３から分岐する伝送路は中間アンテナ２２に接続されている。
【００２３】
そして、第１接続部ＢＲ１と第２接続部ＢＲ２との間には、着脱可能に第１インピーダンス付加部Ｚａが接続されている。第１インピーダンス付加部Ｚａは、該第１インピーダンス付加部Ｚａに付加されるインピーダンスが変更されることにより、アンテナ用整合器１５と内側アンテナ２３とを結ぶ伝送路のリアクタンス成分を変更する。また、第２接続部ＢＲ２と第３接続部ＢＲ３との間には、着脱可能に第２インピーダンス付加部Ｚｂが接続されている。第２インピーダンス付加部Ｚｂは、該第２インピーダンス付加部Ｚｂに付加されるインピーダンスが変更されることにより、アンテナ用整合器１５と中間アンテナ２２とを結ぶ伝送路のリアクタンス成分を変更する。
【００２４】
このように構成されるプラズマエッチング装置において、アンテナ用高周波電源ＲＦ２から上記伝送路を通じて誘導アンテナ群２０に高周波電力が供給されると、誘電窓ＱＢを介して真空槽１０内に誘導電界が形成される。その結果、排気部１３とガス供給部１４とにより所定の圧力に維持された真空槽１０内で、反応ガスが励起されてプラズマが生成される。そして、バイアス用高周波電源ＲＦ１からステージ１１に高周波電力が供給されると、生成されたプラズマ中のエッチャントが基板Ｓに向けて引き込まれる。これによって、基板Ｓが所定の形状にエッチングされる。なお、アンテナ用整合器１５は、誘導アンテナ群２０に対して高い位置に設置すると、仮にその位置が中心軸Ｃ上からずれていた場合であっても、その偏芯がプラズマ生成に与える影響を少なくすることができる。
【００２５】
次に、上述の誘導アンテナ群２０の詳細構成及び誘導アンテナ群２０への電力供給の態様について図２，図３を参照して説明する。なお、図２は、三段に積層形成された外側アンテナ２１のうちの一段である円環アンテナ２１ａを抜き出して示した図である。
【００２６】
図２に示されるように、円環アンテナ２１ａは、円弧状をなす上段円弧部３１、中段円弧部３２、下段円弧部３３の３つの円弧部から構成されている。各円弧部３１〜３３は、銅板からなり、各々が同径の円に対する等しい長さの弧に形成されている。そして、上段円弧部３１の一方の端部と中段円弧部３２の一方の端部とが、上段円弧部３１の端部の下に中段円弧部３２の端部が配置される態様で、ボルト３４によって連結固定されている。また、中段円弧部３２の他方の端部と下段円弧部３３の一方の端部とが、中段円弧部３２の端部の下に下段円弧部３３の端部が配置される態様で、ボルト３５によって連結固定されている。
【００２７】
一方、上段円弧部３１の他方の端部には、給電点Ｐ１が設けられ、上述の第１接続部ＢＲ１に接続される伝送路が連結されている。また、下段円弧部３３の他方の端部には、接地電位に接続される伝送路が連結されている。
【００２８】
このように、円環アンテナ２１ａは、上段円弧部３１と中段円弧部３２との連結部、及び中段円弧部３２と下段円弧部３３との連結部の二箇所において段差を有する円環状に形成されている。
【００２９】
そして、図３に示されるように、外側アンテナ２１は、上記円環アンテナ２１ａと、該円環アンテナ２１ａと同様の形状に形成された円環アンテナ２１ｂ，２１ｃとの３つの円環アンテナから構成されている。すなわち、円環アンテナ２１ａ，２１ｂ，２１ｃの各々の上段円弧部が、中心軸Ｃを中心とする円の円周上に均等に配置される態様にて、円環アンテナ２１ａ〜２１ｃが重ねられて外側アンテナ２１が構成される。
【００３０】
そして、上述の通り、円環アンテナ２１ａには給電点Ｐ１から高周波電力が供給され、同様に、円環アンテナ２１ｂには給電点Ｐ２から、円環アンテナ２１ｃには給電点Ｐ３から、それぞれ高周波電力が供給される。この際、上述のように円環アンテナ２１ａ〜２１ｃは中心軸Ｃを中心とする円の円周上に均等に配置されているため、その給電点Ｐ１〜Ｐ３も、中心軸Ｃを中心とする円の円周上に均等に配置されることとなる。
【００３１】
同様に、中間アンテナ２２は、円環アンテナ２２ａ，２２ｂ，２２ｃが、中心軸Ｃを中心とする円の円周上に均等に配置されるように重ねられて構成される。そして、円環アンテナ２２ａには給電点Ｐ４から、円環アンテナ２２ｂには給電点Ｐ５から、円環アンテナ２２ｃには給電点Ｐ６から、それぞれ高周波電力が供給される。
【００３２】
また同様に、内側アンテナ２３は、円環アンテナ２３ａ，２３ｂ，２３ｃが、中心軸Ｃを中心とする円の円周上に均等に配置されるように重ねられて構成される。そして、円環アンテナ２３ａには給電点Ｐ７から、円環アンテナ２３ｂには給電点Ｐ８から、円環アンテナ２３ｃには給電点Ｐ９から、それぞれ高周波電力が供給される。
【００３３】
ここで、外側アンテナ２１の給電点Ｐ１〜Ｐ３と、中間アンテナ２２の給電点Ｐ４〜Ｐ６と、内側アンテナ２３の給電点Ｐ７〜Ｐ９とは、各々のアンテナ間で給電点が径方向に一直線上に並ばないように配置されている。特に、外側アンテナ２１と内側アンテナ２３に関しては、給電点Ｐ１と給電点Ｐ２とを結ぶ弧の中点と中心軸Ｃとを結んだ直線上に給電点Ｐ７が位置するように、各円環アンテナが配置されている。したがって同様に、給電点Ｐ２と給電点Ｐ３とを結ぶ弧の中点と中心軸Ｃとを結んだ直線上に給電点Ｐ８が位置するとともに、給電点Ｐ３と給電点Ｐ１とを結ぶ弧の中点と中心軸Ｃとを結んだ直線上に給電点Ｐ９が位置することとなる。
【００３４】
また、中間アンテナ２２に関しては、外側アンテナ２１及び内側アンテナ２３とは電流の流れる方向が逆になるように給電点が設けられている。すなわち、図３において、外側アンテナ２１及び内側アンテナ２３では、各給電点Ｐ１〜Ｐ３，Ｐ７〜Ｐ９からそれぞれ右回りに電流が流れる。これに対し、中間アンテナ２２では、各給電点Ｐ４〜Ｐ６からそれぞれ左回りに電流が流れるように各給電点が設けられている。
【００３５】
次に、上述のように構成される誘導アンテナ群２０と、アンテナ用整合器１５との接続態様について、図４を参照して説明する。なお、図４（ａ）は外側アンテナ２１とアンテナ用整合器１５との接続態様を、図４（ｂ）は中間アンテナ２２とアンテナ用整合器１５との接続態様を、図４（ｃ）は内側アンテナ２３とアンテナ用整合器１５との接続態様を、それぞれ模式的に示している。また、図４（ａ）〜（ｃ）では、上記円環アンテナの各々について、段差部分を省略した上で簡略化して図示している。
【００３６】
図４（ａ）に示されるように、アンテナ用整合器１５から延びる伝送路は、第１接続部ＢＲ１にて中心軸Ｃ上から中心軸Ｃと直交する面に沿って３つに分岐する。そして、この分岐した伝送路Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の各々は、外側アンテナ２１を構成する円環アンテナ２１ａ，２１ｂ，２１ｃの給電点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の上部にて直角に折れ曲がり、給電点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３にそれぞれ接続される。
【００３７】
この際、上述のように、給電点Ｐ１〜Ｐ３は、各円環アンテナ２１ａ〜２１ｃの上段円弧部に設けられるとともに、中心軸Ｃを中心とする円の円周上に均等に配置されているため、伝送路Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３の線路長は全て等しくなる。したがって、給電点Ｐ１〜Ｐ３に供給される電流の位相は全て等しくなる。また、外側アンテナ２１全体として、円周上に均等に配置された三箇所の給電点から電流が供給されることにより、電流の減衰に起因した外側アンテナ２１上での電流値の不均衡を抑制することが可能となる。
【００３８】
また、図４（ｃ）に示されるように、アンテナ用整合器１５から第１インピーダンス付加部Ｚａを経た伝送路は、第２接続部ＢＲ２にて中心軸Ｃ上から中心軸Ｃと直交する面に沿って３つに分岐する。そして、この分岐した伝送路Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６の各々は、内側アンテナ２３を構成する円環アンテナ２３ａ，２３ｂ，２３ｃの給電点Ｐ７，Ｐ８，Ｐ９の上部にて直角に折れ曲がり、給電点Ｐ７，Ｐ８，Ｐ９にそれぞれ接続される。
【００３９】
ここでも、外側アンテナ２１の場合と同様、伝送路Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６の線路長は全て等しくなるため、給電点Ｐ７〜Ｐ９に供給される電流の位相は全て等しくなる。また、円周上に均等に配置された三箇所の給電点から電流が供給されることにより、電流の減衰に起因した内側アンテナ２３上での電流値の不均衡を抑制することが可能となる。
【００４０】
また、図４（ｂ）に示されるように、アンテナ用整合器１５から第２インピーダンス付加部Ｚｂを経た伝送路は、第３接続部ＢＲ３にて中心軸Ｃと直交する面に沿って３つに分岐する。そして、この分岐した伝送路Ｔ７，Ｔ８，Ｔ９の各々は、中間アンテナ２２を構成する円環アンテナ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの給電点Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６の上部にて直角に折れ曲がり、給電点Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６にそれぞれ接続される。
【００４１】
ここでも、外側アンテナ２１及び内側アンテナ２３の場合と同様、伝送路Ｔ７，Ｔ８，Ｔ９の線路長は全て等しくなるため、給電点Ｐ４〜Ｐ６に供給される電流の位相は全て等しくなる。また、円周上に均等に配置された三箇所の給電点から電流が供給されることにより、電流の減衰に起因した中間アンテナ２２上での電流値の不均衡を抑制することが可能となる。
【００４２】
ただし、上述のように、これらの外側アンテナ２１、中間アンテナ２２、内側アンテナ２３を同心円状に配置した場合に、外側アンテナ２１と内側アンテナ２３とは、電流の流れる方向が互いに同方向となるように給電点が配置されている。これに対し、中間アンテナ２２では、外側アンテナ２１及び内側アンテナ２３と電流の流れる方向が逆方向となるように給電点が配置されている。
【００４３】
続いて、第１インピーダンス付加部Ｚａに付加されるインピーダンスの詳細構成、及び第２インピーダンス付加部Ｚｂに付加されるインピーダンスの詳細構成について、図５，図６を参照して説明する。
【００４４】
図５（ａ）に示されるように、第１インピーダンス付加部Ｚａに付加されるインピーダンスは、他の伝送路と同様に帯状の銅板からなり、この銅板が中心軸Ｃを中心として螺旋状に曲げ加工されて形成されている。そして、螺旋部分の上端、すなわち第１接続部ＢＲ１側の端部が折り曲げられて第１接続部ＢＲ１に着脱可能に接続されている。また、螺旋部分の下端、すなわち第２接続部ＢＲ２側の端部が折り曲げられて第２接続部ＢＲ２に着脱可能に接続されている。
【００４５】
また、図５（ｂ）に示されるように、第２インピーダンス付加部Ｚｂに付加されるインピーダンスも帯状の銅板からなり、中心軸Ｃを中心として、第１インピーダンス付加部Ｚａに付加されるインピーダンスよりも中心軸Ｃからの径が大きい螺旋状に形成されている。そして、螺旋部分の上端、すなわち第２接続部ＢＲ２側の端部が折り曲げられて第２接続部ＢＲ２に接続されている。また、螺旋部分の下端、すなわち第３接続部ＢＲ３側の端部が折り曲げられて第３接続部ＢＲ３に接続されている。
【００４６】
ここで、第１インピーダンス付加部Ｚａに付加されるインピーダンスの銅板の長さＤ１は、アンテナ用整合器１５と外側アンテナ２１とを結ぶ伝送路の線路長よりも、アンテナ用整合器１５と内側アンテナ２３とを結ぶ伝送路の線路長の方が長くなるように設定されている。また、第２インピーダンス付加部Ｚｂに付加されるインピーダンスの銅板の長さＤ２は、第１インピーダンス付加部Ｚａの長さＤ１よりも長くなるように設定されている。
【００４７】
具体的には、図６に示されるように、第１接続部ＢＲ１から給電点Ｐ１の上部にて折れ曲がるまでの伝送路Ｔ１の線路長をｄ１、第２接続部ＢＲ２から給電点Ｐ７の上部にて折れ曲がるまでの伝送路Ｔ４の線路長をｄ２としたとき、下記の式１，式２の関係が満たされる。
【００４８】
Ｄ１＞ｄ１−ｄ２  ・・・（式１）
Ｄ２＞Ｄ１        ・・・（式２）
次に、このように構成される本実施形態のプラズマエッチング装置の作用について、図７を参照して説明する。図７にて、曲線Ｌ１は、外側アンテナ２１と内側アンテナ２３のみを配置し、インピーダンス付加部を設けずに各アンテナ２１，２３を高周波電源に接続してエッチングを行った場合の基板Ｓ上の位置とエッチング量との関係を示している。また、曲線Ｌ２は、外側アンテナ２１，中間アンテナ２２，内側アンテナ２３を先の図２〜図６に示された接続態様にて配置してエッチングを行った場合の基板Ｓ上の位置とエッチング量との関係を示している。なお、ｒ１，ｒ２，ｒ３は、それぞれ外側アンテナ２１，中間アンテナ２２，内側アンテナ２３の半径を示している。
【００４９】
図７中の曲線Ｌ１に示されるように、外側アンテナ２１と内側アンテナ２３、すなわち二重の同心円状に配置された互いに同方向に電流が流れる誘導アンテナを用いた場合、外側アンテナ２１と内側アンテナ２３に挟まれる部分に対応する位置でエッチング量が大きくなり、エッチング状態が基板上で不均一なものとなっている。これは、誘電窓ＱＢの下方の、外側アンテナ２１と内側アンテナ２３との間に対応する位置では、それぞれのアンテナによって形成される誘導電界の重なりによって電界のエネルギーが高くなる結果、プラズマが多く生成されてプラズマ密度が高くなるためと考えられる。
【００５０】
これに対し、本実施形態では、外側アンテナ２１と内側アンテナ２３との間に、中間アンテナ２２を、外側アンテナ２１及び内側アンテナ２３とは逆方向に電流が流れる態様にて配置している。これにより、外側アンテナ２１と内側アンテナ２３との間に形成される電界の一部が中間アンテナ２２によって形成される電界によって相殺されるため、電界分布の偏りが緩和される結果、生成されるプラズマの密度の均一性が高められる。
【００５１】
また、先の曲線Ｌ１に示されるように、プラズマが生成される範囲の最外周の領域では、プラズマ密度が低くなる傾向がある。そこで本実施形態では、第１インピーダンス付加部Ｚａに付加されるインピーダンスの銅板の長さＤ１を上記の式１を満たすように設定することにより、アンテナ用整合器１５と外側アンテナ２１とを結ぶ伝送路のリアクタンス成分よりも、アンテナ用整合器１５と内側アンテナ２３とを結ぶ伝送路のリアクタンス成分の方が大きくなるようにしている。これにより、外側アンテナ２１に流れる電流の方が内側アンテナ２３に流れる電流よりも大きくなるため、外側アンテナ２１の下部に相当する領域において生成されるプラズマの密度が他の領域に対して低くなることを抑制することが可能となる。すなわち、これによってもプラズマの密度の均一性が高められる。
【００５２】
このように、第１インピーダンス付加部Ｚａに付加されるインピーダンスは、アンテナ用整合器１５と内側アンテナ２３とを結ぶ伝送路のリアクタンス成分を増大させることによって、外側アンテナ２１に流れる電流の大きさに対する内側アンテナ２３に流れる電流の大きさを調整する機能を担っている。これに対し、第２インピーダンス付加部Ｚｂに付加されるインピーダンスは、アンテナ用整合器１５と中間アンテナ２２とを結ぶ伝送路のリアクタンス成分を増大させることによって、外側アンテナ２１及び内側アンテナ２３に流れる電流の大きさに対する中間アンテナ２２に流れる電流の大きさを調整する機能を担っている。
【００５３】
ここで、外側アンテナ２１及び内側アンテナ２３によって形成される電界は、プラズマの生成に直接寄与していることに対し、中間アンテナ２２によって形成される電界は、主に外側アンテナ２１及び内側アンテナ２３によって形成される電界分布の偏りの緩和に寄与するものである。こうした知見に基づいた本発明者らの実験によれば、エッチングレートの低下を抑えつつプラズマ密度の均一性を高める上では、中間アンテナ２２に流す電流の大きさは、外側アンテナ２１や内側アンテナ２３に流す電流の大きさに対して、非常に小さくてよいということが確認された。
【００５４】
すなわち、リアクタンス成分を増大させるという機能に関しては、第１インピーダンス付加部Ｚａよりも第２インピーダンス付加部Ｚｂの方が、より大きいリアクタンス成分を付加する機能が要求されることとなる。そのため、本実施形態では、上記の式２を満たすように、第２インピーダンス付加部Ｚｂに付加されるインピーダンスの銅板の長さＤ２を設定している。
【００５５】
このように構成される本実施形態のプラズマエッチング装置によってエッチングを行った場合、図７中の曲線Ｌ２に示されるように、基板上における最大エッチング量と最小エッチング量の差ｍ２が、曲線Ｌ１における差ｍ１対して、小さくなっていることがわかる。すなわち、プラズマ密度の均一性が高められている。なお、曲線Ｌ２は、以下の条件に従ってインピーダンス付加部Ｚａ，Ｚｂ及び各アンテナ２１〜２３を構成してエッチングを行うことにより得たものである。また以下において、ｄ３は、第３接続部ＢＲ３から給電点Ｐ４の上部にて折れ曲がるまでの伝送路Ｔ７の線路長である。
【００５６】
・ｄ１−ｄ２：約１２５ｍｍ
・ｄ３−ｄ２：約６３ｍｍ
・Ｄ１：３００ｍｍ〜４４０ｍｍ
・Ｄ２：１０００ｍｍ以上
また、上述のように、外側アンテナ２１，中間アンテナ２２，内側アンテナ２３のそれぞれについて、各アンテナ上の三箇所の給電点に供給される電流の位相は全て等しい。したがって、各アンテナの円周上において電界分布の均一性が高められるため、これによってもプラズマ密度の均一性が高められる。同様に、円周上に均等に配置された三箇所の給電点から電流が供給される結果、各アンテナ上における電流の減衰に起因した電流値の不均衡が抑制されることによっても、各アンテナの円周上において電界分布の均一性が高められるため、プラズマ密度の均一性が高められる。
【００５７】
また、互いに同方向に電流が流れる外側アンテナ２１と内側アンテナ２３の給電点について、外側アンテナ２１の隣り合う給電点を結ぶ弧の中点と中心軸Ｃとを結んだ直線上に内側アンテナ２３の給電点が位置している。したがって、外側アンテナ２１及び内側アンテナに２３によって形成される電界分布の偏りが抑制される結果、これによってもプラズマ密度の均一性が高められる。
【００５８】
ちなみに、本実施形態では、インピーダンス付加部Ｚａ，Ｚｂに付加されるインピーダンスが螺旋状に形成した銅板から構成されている。これにより、銅板の螺旋部分の長さが互いに異なるインピーダンスに交換するという簡易な方法によって、付加されるインピーダンスを変更してインピーダンス付加部Ｚａ，Ｚｂとしての所望の特性を得ることができる。そして、上述のように、アンテナ用整合器１５から各アンテナへまでの伝送路を、アンテナ用整合器１５に近い側から、外側アンテナ２１、内側アンテナ２３、中間アンテナ２２の順に分岐するように形成することで、こうしたインピーダンス付加部Ｚａ，Ｚｂの構成を簡易に実現することが可能となっている。
【００５９】
このとき、第１インピーダンス付加部Ｚａが伝送路Ｔ１〜Ｔ３の分岐点である第１接続部ＢＲ１と、伝送路Ｔ４〜Ｔ６の分岐点である第２接続部ＢＲ２に接続されているとともに、第２インピーダンス付加部Ｚｂが伝送路Ｔ４〜Ｔ６の分岐点である第２接続部ＢＲ２と、伝送路Ｔ７〜Ｔ９の分岐点である第３接続部ＢＲ３に接続されているため、その組み立ても容易となる。また、各アンテナの給電点が径方向に一直線上に並ばないように配置されていることからも、組み立てが容易となる。また、これら誘導アンテナ群２０、アンテナ用整合器１５から誘導アンテナ群２０までの伝送路、インピーダンス付加部Ｚａ，Ｚｂに付加されるインピーダンスが全て銅板から形成されているため、その製造も容易である。
【００６０】
なお、本実施形態では、外側アンテナ２１及び内側アンテナ２３が順方向アンテナであり、中間アンテナ２２が逆方向アンテナである。
以上説明したように、本実施形態のプラズマエッチング装置によれば、以下に列記する効果が得られるようになる。
【００６１】
（１）同心円状に配置され、電流の流れる方向が互いに同方向となるようにアンテナ用高周波電源ＲＦ２に接続された順方向アンテナとしての外側アンテナ２１，内側アンテナ２３と、電流の流れる方向が順方向アンテナとは逆方向となるようにアンテナ用高周波電源ＲＦ２に接続された逆方向アンテナとしての中間アンテナ２２を備えるようにした。そして、外側アンテナ２１が、中間アンテナ２２の外側で該中間アンテナ２２と隣接し、内側アンテナ２３が、中間アンテナ２２の内側で該中間アンテナ２２と隣接するようにした。これにより、外側アンテナ２１及び内側アンテナ２３によって形成される誘導電界の電界分布の偏りが、中間アンテナ２２によって形成される誘導電界によって緩和されるため、真空槽１０内に生成されるプラズマ密度の均一性を高めることが可能となる。
【００６２】
（２）外側アンテナ２１及び内側アンテナ２３に流れる電流よりも中間アンテナ２２に流れる電流の方が小さくなるようにした。これによれば、プラズマの生成に寄与する外側アンテナ２１及び内側アンテナ２３に流れる電流の大きさに対して、電界分布の偏りの緩和に寄与する中間アンテナに２２流れる電流の大きさを小さくすることにより、エッチングレートの低下を抑えつつプラズマ密度の均一性を高めることが可能となる。
【００６３】
（３）アンテナ用整合器１５から各アンテナへまでの伝送路を、アンテナ用整合器１５に近い側から、外側アンテナ２１、内側アンテナ２３、中間アンテナ２２の順に分岐するように形成した。そして、アンテナ用整合器１５と中間アンテナ２２とを結ぶ線路長が、アンテナ用整合器１５と外側アンテナ２１もしくは内側アンテナ２３とを結ぶ線路長よりも長くなるようにした。これによれば、簡易な構成によって、外側アンテナ２１及び内側アンテナ２３に流れる電流よりも中間アンテナ２２に流れる電流を小さくすることが可能となる。
【００６４】
（４）第１インピーダンス付加部Ｚａが、アンテナ用整合器１５と内側アンテナ２３とを結ぶ伝送路のリアクタンス成分を、アンテナ用整合器１５と外側アンテナ２１とを結ぶ伝送路のリアクタンス成分よりも大きくするようにした。これにより、外側アンテナ２１に流れる電流の大きさが、内側アンテナ２３に流れる電流の大きさよりも大きくなる。したがって、プラズマの生成範囲の最外周の領域において生成されるプラズマの密度が、他の領域に対して低くなることを抑制することができる。また、第２インピーダンス付加部Ｚｂが、第１インピーダンス付加部Ｚａによって付加されるリアクタンス成分よりも大きいリアクタンス成分を、アンテナ用整合器１５と中間アンテナ２２とを結ぶ伝送路のリアクタンス成分に付加するようにした。これにより、エッチングレートの低下を抑えつつプラズマ密度の均一性を高める上で、中間アンテナ２２に流れる電流の大きさを、外側アンテナ２１及び内側アンテナ２３に流れる電流の大きさに対して適切に調整することができる。したがって、プラズマ密度の均一性を的確に高めることが可能となる。
【００６５】
なお、上記の実施形態は、例えば以下のような形態にて実施することもできる。
・インピーダンス付加部Ｚａ，Ｚｂに付加されるインピーダンスは、例えば各接続部ＢＲ１，ＢＲ２，ＢＲ３に着脱可能に接続されるコンデンサ等を用いてリアクタンス成分を調整するものであってもよい。さらに、インピーダンス付加部Ｚａ，Ｚｂに付加されるインピーダンスは、可変コイル及び可変コンデンサの少なくとも１つで構成され、各接続部ＢＲ１，ＢＲ２，ＢＲ３に着脱不能に固定されるものであってもよい。要は、第１インピーダンス付加部Ｚａに付加されるインピーダンスは、アンテナ用整合器１５と内側アンテナ２３とを結ぶ伝送路のリアクタンス成分を、アンテナ用整合器１５と外側アンテナ２１とを結ぶ伝送路のリアクタンス成分よりも大きくするものであればよい。また、第２インピーダンス付加部Ｚｂは、第１インピーダンス付加部Ｚａによって付加されるリアクタンス成分よりも大きいリアクタンス成分を、アンテナ用整合器１５と中間アンテナ２２とを結ぶ伝送路のリアクタンス成分とするものであればよい。
【００６６】
・なお、可変コイル及び可変コンデンサの少なくとも１つが用いられる場合には、複数の高周波アンテナの各々に流れる電流を計測する複数の計測器が備えられる構成であってもよい。さらには、各計測器の計測結果が所定の範囲となるように、各計測器の計測結果を受けて可変コイル及び可変コンデンサの少なくとも１つを駆動する駆動部が備えられる構成であってもよい。すなわち、アンテナ用整合器１５と内側アンテナ２３とを結ぶ伝送路のリアクタンス成分を、アンテナ用整合器１５と外側アンテナ２１とを結ぶ伝送路のリアクタンス成分よりも大きく調整し、且つアンテナ用整合器１５と中間アンテナ２２とを結ぶ伝送路のリアクタンス成分を、第１インピーダンス付加部Ｚａによって付加されるリアクタンス成分よりも大きく調整する構成であってもよい。
【００６７】
・逆方向アンテナに流れる電流が順方向アンテナに流れる電流よりも小さくなる構成であれば、アンテナ用整合器１５と順方向アンテナとを結ぶ線路長がアンテナ用整合器１５と逆方向アンテナとを結ぶ線路長よりも長い構成であってもよい。このような構成であっても、上記（１）、（２）に準じた効果を得ることは可能である。
【００６８】
・同心円状に複数の高周波アンテナが配置される場合には、真空槽１０内における高周波アンテナの中心と向い合う部位にてプラズマ密度が高くなりやすい。例えば、このような部位に順方向アンテナが偏り、且つ逆方向アンテナによるプラズマ密度の緩和が必要とされる場合には、逆方向アンテナに流れる電流と順方向アンテナに流れる電流との大きさを同じにする、あるいは逆方向アンテナに流れる電流を順方向アンテナに流れる電流よりも大きくしてもよい。また、高周波アンテナの配置の態様が上述した態様と異なる場合であっても、少なからず上記（１）に準じた効果を得ることは可能である。
【００６９】
・同心円状に配置されて誘導アンテナ群２０を構成する高周波アンテナの数は、４以上であってもよい。要は、電流の流れる方向が互いに同方向となる複数の順方向アンテナと、電流の流れる方向が順方向アンテナとは逆方向となる少なくとも１つの逆方向アンテナとを有し、順方向アンテナが、逆方向アンテナの外側と内側とで該逆方向アンテナと隣接するように各アンテナが配置される構成であればよい。
【符号の説明】
【００７０】
１０…真空槽、１１…ステージ、１２…バイアス用整合器、１３…排気部、１４…ガス供給部、１５…アンテナ用整合器、２０…誘導アンテナ群、２１…外側アンテナ、２２…中間アンテナ、２３…内側アンテナ、２１ａ〜２１ｃ，２２ａ〜２２ｃ，２３ａ〜２３ｃ…円環アンテナ、３１…上段円弧部、３２…中段円弧部、３３…下段円弧部、ＢＲ１…第１接続部、ＢＲ２…第２接続部、ＢＲ３…第３接続部、Ｃ…中心軸、Ｐ１〜Ｐ９…給電点、ＲＦ１…バイアス用高周波電源、ＲＦ２…アンテナ用高周波電源、Ｓ…基板、Ｔ１〜Ｔ９…伝送路、Ｚａ…第１インピーダンス付加部、Ｚｂ…第２インピーダンス付加部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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