プラズマ処理装置
【課題】処理容器内の高周波電極その他の電気的部材から給電ラインや信号線等の線路上に入ってくる高周波ノイズに対して並列共振周波数を任意にずらして調整できるようにし、異なる周波数の高周波ノイズをいずれも効率よく安定確実に遮断する。
【解決手段】フィルタ１０２(1)は、円筒形の外導体１１０の中にコイル１０４(1)を同軸に収容し、コイル１０４(1)と外導体１１０との間にリング部材１２２を同軸に設ける。リング部材１２２は、好ましくは外導体１１０の軸方向と直交する平面上で円環状に延びる板体として構成され、好ましくは銅、アルミニウム等の導体からなり、外導体１１０に電気的に接続され、コイル１０４(1)とは電気的に絶縁されている。
【解決手段】フィルタ１０２(1)は、円筒形の外導体１１０の中にコイル１０４(1)を同軸に収容し、コイル１０４(1)と外導体１１０との間にリング部材１２２を同軸に設ける。リング部材１２２は、好ましくは外導体１１０の軸方向と直交する平面上で円環状に延びる板体として構成され、好ましくは銅、アルミニウム等の導体からなり、外導体１１０に電気的に接続され、コイル１０４(1)とは電気的に絶縁されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波を用いて被処理体にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置に係り、特に処理容器内の高周波電極その他の電気的部材から給電ラインや信号線等の線路上に入ってくる高周波ノイズを遮断するためのフィルタを備えるプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマを用いる半導体デバイスあるいはＦＰＤ（Flat Panel Display）の製造のための微細加工においては、被処理基板（半導体ウエハ、ガラス基板等）上のプラズマ密度分布の制御と共に、基板の温度ないし温度分布の制御が非常に重要である。基板の温度制御が適正に行われないと、基板表面反応ひいてはプロセス特性の均一性が確保できなくなり、半導体デバイスあるいは表示デバイスの製造歩留まりが低下する。
【０００３】
一般に、プラズマ処理装置、特に容量結合型のプラズマ処理装置のチャンバ内で被処理基板を載置する載置台またはサセプタは、プラズマ空間に高周波を印加する高周波電極の機能と、基板を静電吸着等で保持する保持部の機能と、基板を伝熱で所定温度に制御する温度制御部の機能とを有している。温度制御機能に関しては、プラズマやチャンバ壁からの輻射熱の不均一性による基板への入熱特性の分布や、基板支持構造による熱分布を適切に補正できることが望まれている。
【０００４】
従来より、サセプタ上面の温度（ひいては基板の温度）を制御するために、サセプタまたはサセプタ支持台の内部に冷媒を流す冷媒通路を設け、チラー装置より温調した冷媒を該冷媒通路に循環供給する方式が多用されている（たとえば特許文献１参照）。しかしながら、このようなチラー方式は、冷媒の温度を急速に変化させるのが難しく、温度制御の応答性が低いため、温度切換または昇降温を高速に行えないという弱点がある。
【０００５】
最近のプラズマプロセスたとえばプラズマエッチングの分野では、被処理基板上の多層膜を従来のマルチチャンバ方式に代えて単一チャンバ内のマルチステップで連続加工する方式が求められている。この単チャンバ内の連続プロセスを実現するうえで、載置台の高速昇降温を可能とする技術が必須になってきている。このような事情から、サセプタに通電により発熱する発熱体を組み込み、該発熱体の発生するジュール熱を制御してサセプタ温度ひいては基板温度を高速かつ精細に制御できるヒータ方式が改めて見直されている。
【０００６】
ところで、プラズマ制御の面からサセプタ（下部電極）に高周波電源を接続する下部高周波印加方式と温度制御の面からサセプタに発熱体を設ける上記のようなヒータ方式とを一緒にした場合、該高周波電源よりサセプタに印加された高周波の一部がノイズとして発熱体およびヒータ給電ラインを通ってヒータ電源に入り込むと、ヒータ電源の動作ないし性能が害されるおそれがある。特に、高速制御の可能なヒータ電源は、ＳＳＲ（Solid State Relay）等の半導体スイッチング素子を使用して高感度のスイッチング制御またはＯＮ／ＯＦＦ制御を行うため、高周波のノイズが入り込むと容易に誤動作を起こしやすい。
【０００７】
そこで、不所望な高周波ノイズを減衰させまたは阻止するためのフィルタをヒータ給電ラインに設けるのが通例となっている。この種のフィルタに求められる基本的な性能要件は、ヒータ電源からの大電流をサセプタの発熱体に効率よく送りながら、発熱体を介して給電ライン上に入ってくる高周波ノイズに対して十分高いインピーダンスを与えて高周波ノイズの通過つまりヒータ電源への侵入を阻止して、ヒータ電源を高周波ノイズから保護するとともに、チャンバ内のプラズマを安定化させることである。
【０００８】
本発明者は、この種フィルタの初段に非常に大きなインダクタンスを有する空芯コイルを設け、この空芯コイルをサセプタの近く（通常は下）に設置される導電性のケーシング内に収容するプラズマ処理装置を特許文献２で提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−２８６７３３
【特許文献２】特開２００８−１９８９０２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記特許文献２で開示されたプラズマ処理装置においては、サセプタ（下部電極）に単一の高周波、特に１３．５６ＭＨｚ以下の高周波を印加する場合は、空芯コイルを用いる上記構成のフィルタが有効に機能して、ヒータ給電ライン上で３０Ａ以上の大きなヒータ電流を流しつつ、１３．５６ＭＨｚ以下の高周波ノイズを効率よく安定確実に遮断することができる。
【００１１】
しかしながら、イオンの引き込みに適した比較的低い周波数（通常１３．５６ＭＨｚ以下）の高周波とプラズマ生成に適した比較的高い周波数（通常２７ＭＨｚ以上）の高周波とを重畳してサセプタに印加する、いわゆる下部２周波印加方式を採る場合に、上記構成のフィルタでは、周波数の高い方の高周波ノイズを安定確実に遮断することが困難であることがわかってきた。特に、低圧力の下で高密度のプラズマを得るために、プラズマ生成用高周波の周波数を高くするほど、典型的には６０ＭＨｚ以上にすると、そのような高い領域の周波数に対するフィルタのインピーダンス特性がばらついて不定になりやすい。そのようなフィルタ特性のばらつきは、プラズマプロセスの再現性・信頼性にも影響し、量産型プラズマ処理装置ではプロセス性能の機差になる。
【００１２】
また、従来一般のフィルタは、複数の周波数のいずれに対しても高いインピーダンスを与えるために、並列共振周波数の異なる複数のＬＣ並列共振回路を直列に接続する構成を採っている。しかしながら、このようなフィルタ構成は、各ＬＣ並列共振回路を構成するコイルの自己共振や隣接するＬＣ並列共振回路間の相互干渉などによってインピーダンス特性が複雑に変動し、やはりプラズマプロセスの再現性・信頼性を下げる原因になっている。
【００１３】
本発明者は、上記のような従来技術の課題を克服するために、幾多の実験と鋭意な研究を積み重ねた結果、本発明に到達した。
【００１４】
すなわち、本発明は、処理容器内の高周波電極その他の電気的部材から給電ラインや信号線等の線路上に入ってくる高周波ノイズを、特に周波数が異なる複数の高周波ノイズをいずれも効率よく安定確実に遮断して、プラズマプロセスの再現性・信頼性を向上させるプラズマ処理装置を提供する。
【００１５】
また、本発明は、処理容器内の高周波電極その他の電気的部材から給電ラインや信号線等の線路上に入ってくる高周波ノイズを遮断するために、多重並列共振を含むインピーダンス特性の安定性・再現性が高く、さらには並列共振周波数を任意にずらして調整できるフィルタを備えたプラズマ処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の第１の観点におけるプラズマ処理装置は、プラズマ処理が行われる処理容器内に配設された高周波電極に高周波電源を電気的に接続し、前記高周波電極に設けられる発熱体とヒータ電源とを電気的に接続するための給電ライン上に前記発熱体を介して入ってくる所定周波数の高周波ノイズを減衰させ、または阻止するためのフィルタを設けているプラズマ処理装置であって、前記フィルタが、前記給電ラインの一部を構成する１個のコイルと、前記コイルを収容または包囲し、前記コイルと対になって特性インピーダンスが一定の分布定数線路を形成する筒形の外導体とを有し、前記分布定数線路が、前記コイルの巻線長に応じた規則的な複数の周波数で並列共振をなして、それら複数の並列共振周波数の１つが前記高周波ノイズの周波数に一致または近似し、それによって前記高周波ノイズの周波数に対して十分高いインピーダンスを与える。
【００１７】
上記第１の観点のプラズマ処理装置では、給電ライン上のフィルタにおいて１個のコイルとこれを収容または包囲する筒形の外導体とによって分布定数線路が形成される。この分布定数線路は、該コイルの巻線長に応じた規則的な複数の周波数で並列共振をなし、安定性・再現性に優れたインピーダンス特性を示す。これにより、それら複数の並列共振周波数の１つを遮断対象である高周波ノイズの周波数に一致または近似させることで、該高周波ノイズの周波数に対して所望の十分高いインピーダンスを与えることができる。これによって、給電回路を確実に保護するとともに、プラズマプロセスの再現性・信頼性を向上させることができる。
【００１８】
本発明の第２の観点におけるプラズマ処理装置は、プラズマ処理が行われる処理容器内に被処理体を保持する第１の電極とこれと対向する第２の電極とを配設し、第１の高周波を出力する第１の高周波電源を前記第１の電極に電気的に接続するとともに、第２の高周波を出力する第２の高周波電源を前記第１の電極または前記第２の電極に電気的に接続し、前記第１の電極に設けられる発熱体とヒータ電源とを電気的に接続するための給電ライン上に前記発熱体を介して入ってくる所定周波数の高周波ノイズを減衰させ、または阻止するためのフィルタを設けているプラズマ処理装置であって、前記フィルタが、前記給電ラインの一部を構成する１個のコイルと、前記コイルを収容または包囲し、前記コイルと対になって特性インピーダンスが一定の分布定数線路を形成する筒形の外導体とを有し、前記分布定数線路が、前記コイルの巻線長に応じた規則的な複数の周波数で並列共振をなして、それら複数の並列共振周波数の１つが前記高周波ノイズの周波数に一致または近似し、それによって前記高周波ノイズの周波数に対して十分高いインピーダンスを与える。
【００１９】
上記第２の観点のプラズマ処理装置では、給電ライン上のフィルタにおいて１個のコイルとこれを収容または包囲する筒形の外導体とによって分布定数線路が形成される。この分布定数線路は、該コイルの巻線長に応じた規則的な複数の周波数で並列共振をなし、安定性・再現性に優れたインピーダンス特性を示す。これにより、それら複数の並列共振周波数の１つを遮断対象である高周波ノイズの周波数（典型的には第１または第２の高周波の周波数）に一致または近似させることで、該高周波ノイズの周波数に対して所望の十分高いインピーダンスを与えることができる。これによって、給電回路を確実に保護するとともに、プラズマプロセスの再現性・信頼性を向上させることができる。
【００２０】
本発明の好適な一態様においては、第２の高周波が主として処理容器内で処理ガスのプラズマを生成するのに寄与し、第１の高周波が主としてプラズマから第１の電極上に保持される被処理体へのイオンの引き込みに寄与する。
【００２１】
別の好適な一態様においては、給電ラインが、発熱体の両端にそれぞれ接続される第１および第２の給電導線を有し、フィルタのコイルが、第１の給電導線の一部を構成する第１のコイルと、第２の給電導線の一部を構成する第２のコイルとを含む。そして、外導体の内側で、第１および第２のコイルをそれぞれ構成する第１および第２のコイル導線が、並進しながら略等しい巻線長で螺旋状に巻かれる。この構成によれば、２つのフィルタで１つの外導体を共用できるだけでなく、フィルタのＲＦ電力損失およびそのばらつき（機差）を低減することができる。
【００２２】
本発明の第３の観点におけるプラズマ処理装置は、プラズマ処理が行われる処理容器内に配設された高周波電極に高周波電源を電気的に接続し、前記高周波電極に設けられる発熱体とヒータ電源とを電気的に接続するための給電ライン上に前記発熱体を介して入ってくる所定周波数の高周波ノイズを減衰させ、または阻止するためのフィルタを設けているプラズマ処理装置であって、前記フィルタが、前記給電ラインの一部を構成する１個のコイルと、前記コイルを収容または包囲し、前記コイルと対になって複数の周波数で並列共振をなす分布定数線路を形成する筒形の外導体と、前記複数の並列共振周波数の少なくとも１つをずらして調節するための並列共振周波数調節部とを有し、前記複数の並列共振周波数の１つが前記高周波ノイズの周波数に一致または近似し、それによって前記高周波ノイズの周波数に対して十分高いインピーダンスを与える。
【００２３】
本発明の第４の観点におけるプラズマ処理装置は、プラズマ処理が行われる処理容器内に被処理体を保持する第１の電極とこれと対向する第２の電極とを配設し、第１の高周波を出力する第１の高周波電源を前記第１の電極に電気的に接続するとともに、第２の高周波を出力する第２の高周波電源を前記第１の電極または前記第２の電極に電気的に接続し、前記第１の電極に設けられる発熱体とヒータ電源とを電気的に接続するための給電ライン上に前記発熱体を介して入ってくる所定周波数の高周波ノイズを減衰させ、または阻止するためのフィルタを設けているプラズマ処理装置であって、前記フィルタが、前記給電ラインの一部を構成する１個のコイルと、前記コイルを包囲または収容し、前記コイルと対になって複数の周波数で並列共振をなす分布定数線路を形成する筒形の外導体と、前記複数の並列共振周波数の少なくとも１つをずらして調節するための並列共振周波数調節部とを有し、前記複数の並列共振周波数の１つが前記高周波ノイズの周波数に一致または近似し、それにより前記高周波ノイズの周波数に対して十分高いインピーダンスを与える。
【００２４】
上記第３または第４の観点のプラズセマ処理装置では、給電ライン上に設けられるフィルタにおいて１個のコイルとこれを収容または包囲する筒形の外導体とによって分布定数線路が形成される。この分布定数線路は、複数の周波数で並列共振をなすインピーダンス特性を有する。並列共振周波数調節部の働きにより、それら複数の並列共振周波数の１つを遮断対称である高周波ノイズの周波数に一致または近似させることができるので、該高周波ノイズの周波数に対して所望の十分高いインピーダンスを与えることができる。これによって、給電回路を確実に保護するとともに、プラズマプロセスの再現性・信頼性を向上させることができる。
【００２５】
特性インピーダンス局所可変部材の好適な一態様は、外導体の内側にコイルと同軸にリング状の部材を設ける構成である。このリング部材は、好適には導体からなり、外導体またはコイルの一方に電気的に接続され、他方とは電気的に絶縁されている。もっとも、このリング部材を誘電体たとえば樹脂で構成することも可能である。
【００２６】
リング部材の好適な構成は、外導体の軸方向と直交する平面上で円環状に延びる板体である。外導体の軸方向でコイルに対するリング部材の相対的な位置を調節するためのリング部材位置調節部を有する構成も好ましい。
【００２７】
また、好ましい一態様として、処理容器側から見て、コイルがフィルタの初段に設けられてよく、コイルの出力側の端子がコンデンサを介して接地電位の導電性部材に電気的に接続されてよい。この場合、コンデンサは、コイルの出力端側で高周波波の周波数領域では実質的に短絡状態になり、分布定数回路を出力端短絡線路とする。外導体は、好ましくは電気的に接地される。
【００２８】
本発明の第５の観点におけるプラズマ処理装置は、プラズマ処理が行われる処理容器内の高周波電極に高周波電源より給電棒を介して高周波を印加するプラズマ処理装置であって、前記給電棒を包囲し、前記給電棒と対になって分布定数線路を形成する筒形の外導体と、前記給電棒と前記外導体との間に配置され、前記分布定数線路のインピーダンス特性が前記高周波電極側から前記給電棒に入ってくる可能性のある所定周波数の高周波ノイズに対して十分高いインピーダンスを与えるように、各々の配置位置で前記分布定数線路の特性インピーダンスに局所的な変化を与える１個または複数個の特性インピーダンス局所可変部材とを有する。
【００２９】
上記第５の観点のプラズマ処理装置においては、高周波給電ライン上で給電棒と外導体との間に分布定数線路が形成される。この分布定数線路は、複数の周波数で並列共振をなすインピーダンス特性を有する。特性インピーダンス局所可変部材を用いて、それら複数の並列共振周波数の１つを遮断対称である高周波ノイズの周波数に一致または近似させることにより、該高周波ノイズの周波数に対して所望の十分高いインピーダンスを与えることができる。これによって、高周波給電系統を確実に保護するとともに、プラズマプロセスの再現性・信頼性を向上させることができる。
【００３０】
本発明の第６の観点におけるプラズマ処理装置は、プラズマ処理が行われる処理容器内の所定の電気的部材に線路を介して電気的に接続される電力系または信号系の外部回路を有し、前記電気的部材から前記外部回路に向かって前記線路に入ってくる所定周波数の高周波ノイズを前記線路上に設けたフィルタによって減衰させ、または阻止するプラズマ処理装置であって、前記フィルタが、前記線路の一区間を構成し、一定の軸に沿って一様な空間的プロファイルで延びる第１の導体と、前記第１の導体を収容または包囲し、前記第１の導体と対になって特性インピーダンスが一定の分布定数線路を形成する筒形の第２の導体とを有し、前記分布定数線路が、前記第１または第２の導体の長さに応じた規則的な複数の周波数で並列共振をなして、それら複数の並列共振周波数の１つが前記高周波ノイズの周波数に一致または近似し、それによって前記高周波ノイズの周波数に対して十分高いインピーダンスを与える。
【００３１】
上記第６の観点のプラズマ処理装置では、プラズマ処理が行われる処理容器内の所定の電気的部材と電力系または信号系の外部回路とを結ぶ線路上に設けられるフィルタにおいて第１の導体とこれを収容または包囲する筒形の第２の導体とによって分布定数線路が形成される。この分布定数線路は、第１または第２の導体の長さに応じた規則的な複数の周波数で並列共振をなし、安定性・再現性に優れたインピーダンス特性を示す。これにより、それら複数の並列共振周波数の１つを遮断対象である高周波ノイズの周波数に一致または近似させることで、該高周波ノイズの周波数に対して所望の十分高いインピーダンスを与えることができる。これによって、外部回路等を確実に保護するとともに、プラズマプロセスの再現性・信頼性を向上させることができる。
【００３２】
本発明の第７の観点におけるプラズマ処理装置は、プラズマ処理が行われる処理容器内の所定の電気的部材に線路を介して電気的に接続される電力系または信号系の外部回路を有し、前記電気的部材から前記外部回路に向かって前記線路に入ってくる所定周波数の高周波ノイズを前記線路上に設けたフィルタによって減衰させ、または阻止するプラズマ処理装置であって、前記フィルタが、前記線路の一区間を構成し、一定の軸に沿って一様な空間的プロファイルで延びる第１の導体と、前記第１の導体を収容または包囲し、前記第１の導体と対になって複数の周波数で並列共振をなす分布定数線路を形成する筒形の第２の導体と、前記複数の並列共振周波数の少なくとも１つをずらして調節するための並列共振周波数調節部とを有し、前記複数の並列共振周波数の１つが前記高周波ノイズの周波数に一致または近似し、それによって前記高周波ノイズの周波数に対して十分高いインピーダンスを与える。
【００３３】
上記第７の観点のプラズマ処理装置では、プラズマ処理が行われる処理容器内の所定の電気的部材と電力系または信号系の外部回路とを結ぶ線路上に設けられるフィルタにおいて第１の導体とこれを収容または包囲する筒形の第２の導体とによって分布定数線路が形成される。この分布定数線路は、複数の周波数で並列共振をなすインピーダンス特性を有する。並列共振周波数調節部の働きにより、それら複数の並列共振周波数の１つを遮断対称である高周波ノイズの周波数に一致または近似させることができるので、該高周波ノイズの周波数に対して所望の十分高いインピーダンスを与えることができる。これによって、外部回路等を確実に保護するとともに、プラズマプロセスの再現性・信頼性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明のプラズマ処理装置によれば、上記のような構成および作用により、処理容器内の高周波電極その他の電気的部材から給電ラインや信号線等の線路上に入ってくる高周波ノイズを、特に周波数が異なる複数の高周波ノイズをいずれも効率よく安定確実に遮断して、プラズマプロセスの再現性・信頼性を向上させることが可能であり、さらには並列共振周波数を任意にずらして調整することにより高周波遮断機能を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態によるプラズマ処理装置の構成を示す縦断面図である。
【図２】実施形態においてサセプタの発熱体に電力を供給するためのヒータ給電部の回路構成を示す図である。
【図３】実施形態における発熱体の構成例を示す図である。
【図４】第１の実施例によるフィルタユニットの構造を示す縦断面図である。
【図５】第１の実施例によるフィルタユニットの構造を示す横断面図である。
【図６】実施形態において共通のボビンに装着される２系統の空芯コイルのコイル巻線構造を示す斜視図である。
【図７】実施形態におけるコイル巻線構造を示す一部断面斜視図である。
【図８】分布定数線路上の高周波の周波数と波長との関係を示すプロット図である。
【図９】第１の実施例による２つのフィルタユニット試作品で得られたインピーダンス特性を示す図である。
【図１０】比較例のフィルタユニットの構造を示す縦断面図である。
【図１１】比較例による３つのフィルタユニット試作品で得られたインピーダンス特性を示す図である。
【図１２】実施形態におけるフィルタユニットの配置構成を示す略平面図である。
【図１３】実施形態におけるフィルタユニットの配置構成を示す略縦断面図である。
【図１４】実施例のフィルタユニットにおける開口部回りの構成を示す略縦断面図である。
【図１５】第２の実施例によるフィルタユニットの構造を示す縦断面図である。
【図１６】第２の実施例において、リング部材の位置を軸方向で可変して各リング位置で得られた多重並列共振の各周波数をプロットした図である。
【図１７】第３の実施例によるフィルタユニットの構造を示す縦断面図である。
【図１８】第３の実施例の作用効果を実証するための比較的低い周波数領域におけるインピーダンス特性を示す図である。
【図１９】第３の実施例の作用効果を実証するための比較的高い周波数領域におけるインピーダンス特性を示す図である。
【図２０】更に別の実施例によるフィルタユニットの構造を示す縦断面図である。
【図２１】更に別の実施例によるフィルタユニットの構造を示す縦断面図である。
【図２２】更に別の実施例によるフィルタユニットの構造を示す縦断面図である。
【図２３Ａ】更に別の実施例によるフィルタユニットの構造を示す横断面図である。
【図２３Ｂ】更に別の実施例によるフィルタユニットの構造を示す横断面図である。
【図２３Ｃ】更に別の実施例によるフィルタユニットの構造を示す横断面図である。
【図２４】本発明を高周波給電ラインに適用した一実施例を示す図である。
【図２５】更に別の実施形態におけるフィルタユニットの配置構成を示す略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、添付図を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００３７】
図１に、本発明の一実施形態におけるプラズマ処理装置の構成を示す。このプラズマ処理装置は、下部２周波印加方式の容量結合型プラズマエッチング装置として構成されており、たとえばアルミニウムまたはステンレス鋼等の金属製の円筒型チャンバ（処理容器）１０を有している。チャンバ１０は保安接地されている。
【００３８】
チャンバ１０内には、被処理体としてたとえば半導体ウエハＷを載置する円板形状のサセプタ１２が下部電極として水平に配置されている。このサセプタ１２は、たとえばアルミニウムからなり、チャンバ１０の底から垂直上方に延びるたとえばセラミック製の絶縁性筒状支持部１４により非接地で支持されている。この絶縁性筒状支持部１４の外周に沿ってチャンバ１０の底から垂直上方に延びる導電性の筒状支持部１６とチャンバ１０の内壁との間に環状の排気路１８が形成され、この排気路１８の底に排気口２０が設けられている。この排気口２０には排気管２２を介して排気装置２４が接続されている。排気装置２４は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、チャンバ１０内の処理空間を所望の真空度まで減圧することができる。チャンバ１０の側壁には、半導体ウエハＷの搬入出口を開閉するゲートバルブ２６が取り付けられている。
【００３９】
サセプタ１２には、第１および第２の高周波電源２８，３０がマッチングユニット３２および給電棒３４を介して電気的に接続されている。ここで、第１の高周波電源２８は、主としてプラズマの生成に寄与する所定周波数（通常２７ＭＨｚ以上、好ましくは６０ＭＨｚ以上）の第１高周波ＨＦを出力する。一方、第２の高周波電源３０は、主としてサセプタ１２上の半導体ウエハＷに対するイオンの引き込みに寄与する所定周波数（通常１３．５６ＭＨｚ以下）の第２高周波ＬＦを出力する。マッチングユニット３２には、第１および第２の高周波電源２８，３０とプラズマ負荷との間でインピーダンスの整合をとるための第１および第２の整合器（図示せず）が収容されている。
【００４０】
給電棒３４は、所定の外径を有する円筒形または円柱形の導体からなり、その上端がサセプタ１２の下面中心部に接続され、その下端がマッチングユニット３２内の上記第１および第２整合器の高周波出力端子に接続されている。また、チャンバ１０の底面とマッチングユニット３２との間には、給電棒３４の周りを囲む円筒形の導体カバー３５が設けられている。より詳細には、チャンバ１０の底面（下面）に給電棒３４の外径よりも一回り大きな所定の口径を有する円形の開口部が形成され、導体カバー３５の上端部がこのチャンバ開口部に接続されるとともに、導体カバー３５の下端部が上記整合器の接地（帰線）端子に接続されている。
【００４１】
サセプタ１２は半導体ウエハＷよりも一回り大きな直径または口径を有している。サセプタ１２の上面は、ウエハＷと略同形状（円形）かつ略同サイズの中心領域つまりウエハ載置部と、このウエハ載置部の外側に延在する環状の周辺部とに区画されている。ウエハ載置部の上に、処理対象の半導体ウエハＷが載置される。環状周辺部の上には、半導体ウエハＷの口径よりも大きな内径を有するリング状の板材いわゆるフォーカスリング３６が取り付けられる。このフォーカスリング３６は、半導体ウエハＷの被エッチング材に応じて、たとえばＳi，ＳiＣ，Ｃ，ＳiＯ2の中のいずれかの材質で構成されている。
【００４２】
サセプタ１２上面のウエハ載置部には、ウエハ吸着用の静電チャック３８および発熱体４０が設けられている。静電チャック３８は、サセプタ１２の上面に一体形成または一体固着された膜状または板状の誘電体４２の中にＤＣ電極４４を封入しており、ＤＣ電極４４にはチャンバ１０の外に配置される外付けの直流電源４５がスイッチ４６、高抵抗値の抵抗４８およびＤＣ高圧線５０を介して電気的に接続されている。直流電源４５からの高圧の直流電圧がＤＣ電極４４に印加されることにより、クーロン力で半導体ウエハＷを静電チャック３８上に吸着保持できるようになっている。なお、ＤＣ高圧線５０は、被覆線であり、円筒体の下部給電棒３４の中を通り、サセプタ１２を下から貫通して静電チャック３８のＤＣ電極４４に接続されている。
【００４３】
発熱体４０は、静電チャック３８のＤＣ電極４４と一緒に誘電体４２の中に封入された例えばスパイラル状の抵抗発熱線からなり、この実施形態では図３に示すようにサセプタ１２の半径方向において内側の発熱線４０(IN）と外側の発熱線４０(OUT)とに２分割されている。このうち、内側発熱線４０(IN）は、絶縁被覆された給電導体５２(IN)、フィルタユニット５４(IN)および電気ケーブル５６(IN)を介して、チャンバ１０の外に配置される専用のヒータ電源５８(IN)に電気的に接続されている。外側発熱線４０(OUT)は、絶縁被覆された給電導体５２(OUT)、フィルタユニット５４(OUT)および電気ケーブル５６(OUT)を介して、やはりチャンバ１０の外に配置される専用のヒータ電源５８(OUT)に電気的に接続されている。この中で、フィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)はこの実施形態における主要な特徴部分であり、その内部の構成および作用については後に詳細に説明する。
【００４４】
サセプタ１２の内部には、たとえば円周方向に延びる環状の冷媒室または冷媒通路６０が設けられている。この冷媒室６０には、チラーユニット（図示せず）より冷媒供給管を介して所定温度の冷媒たとえば冷却水が循環供給される。冷媒の温度によってサセプタ１２の温度を下げる方向に制御できる。そして、サセプタ１２に半導体ウエハＷを熱的に結合させるために、伝熱ガス供給部（図示せず）からの伝熱ガスたとえばＨeガスが、ガス供給管およびサセプタ１２内部のガス通路６２を介して静電チャック３８と半導体ウエハＷとの接触界面に供給されるようになっている。
【００４５】
チャンバ１０の天井には、サセプタ１２と平行に向かい合って上部電極を兼ねるシャワーヘッド６４が設けられている。このシャワーヘッド６４は、サセプタ１２と向かい合う電極板６６と、この電極板６６をその背後（上）から着脱可能に支持する電極支持体６８とを有し、電極支持体６８の内部にガス室７０を設け、このガス室７０からサセプタ１２側に貫通する多数のガス吐出孔７２を電極支持体６８および電極板６６に形成している。電極板６６とサセプタ１２との間の空間Ｓがプラズマ生成空間ないし処理空間となる。ガス室７０の上部に設けられるガス導入口７０ａには、処理ガス供給部７４からのガス供給管７６が接続されている。電極板６６はたとえばＳi、ＳiＣあるいはＣからなり、電極支持体６８はたとえばアルマイト処理されたアルミニウムからなる。
【００４６】
このプラズマエッチング装置内の各部たとえば排気装置２４、高周波電源２８，３０、直流電源４５のスイッチ４６、ヒータ電源５８(IN)，５８(OUT)、チラーユニット（図示せず）、伝熱ガス供給部（図示せず）および処理ガス供給部７４等の個々の動作および装置全体の動作（シーケンス）は、たとえばマイクロコンピュータを含む装置制御部（図示せず）によって制御される。
【００４７】
このプラズマエッチング装置において、エッチングを行なうには、先ずゲートバルブ２６を開状態にして加工対象の半導体ウエハＷをチャンバ１０内に搬入して、静電チャック３８の上に載置する。そして、処理ガス供給部７４よりエッチングガス（一般に混合ガス）を所定の流量でチャンバ１０内に導入し、排気装置２４によりチャンバ１０内の圧力を設定値にする。さらに、第１および第２の高周波電源２８、３０をオンにして第１高周波ＨＦおよび第２高周波ＬＦをそれぞれ所定のパワーで出力させ、これらの高周波ＨＦ，ＬＦをマッチングユニット３２および給電棒３４を介してサセプタ（下部電極）１２に印加する。また、伝熱ガス供給部より静電チャック３８と半導体ウエハＷとの間の接触界面に伝熱ガス（Ｈeガス）を供給するとともに、静電チャック用のスイッチ４６をオンにして、静電吸着力により伝熱ガスを上記接触界面に閉じ込める。一方で、ヒータ電源５８(IN)，５８(OUT)をオンにして、内側発熱体４０(IN)および外側発熱体４０(OUT)を各々独立したジュール熱で発熱させ、サセプタ１２上面の温度ないし温度分布を設定値に制御する。シャワーヘッド６４より吐出されたエッチングガスは両電極１２，６４間で高周波の放電によってプラズマ化し、このプラズマで生成されるラジカルやイオンによって半導体ウエハＷ表面の被加工膜が所望のパターンにエッチングされる。
【００４８】
この容量結合型プラズマエッチング装置は、サセプタ１２にプラズマ生成に適した比較的高い周波数（好ましくは６０ＭＨｚ以上）の第１高周波ＨＦを印加することにより、プラズマを好ましい解離状態で高密度化し、より低圧の条件下でも高密度プラズマを形成することができる。それと同時に、サセプタ１２にイオン引き込みに適した比較的低い周波数（１３．５６ＭＨｚ以下）の第２高周波ＬＦを印加することにより、サセプタ１２上の半導体ウエハＷに対して選択性の高い異方性のエッチングを施すことができる。
【００４９】
また、この容量結合型プラズマエッチング装置においては、サセプタ１２にチラーの冷却とヒータの加熱を同時に与え、しかもヒータの加熱を半径方向の中心部とエッジ部とで独立に制御するので、高速の温度切換または昇降温が可能であるとともに、温度分布のプロファイルを任意または多様に制御することも可能である。
【００５０】
次に、図２〜図２２につき、このプラズマエッチング装置における主要な特徴部分であるフィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)内の構成および作用を説明する。
【００５１】
図２に、サセプタ１２に設けられる発熱体４０に電力を供給するためのヒータ給電部の回路構成を示す。この実施形態では、発熱体４０の内側発熱線４０(IN)および外側発熱線４０(OUT)のそれぞれに対して実質的に同一の回路構成を有する個別のヒータ給電部を接続し、内側発熱線４０(IN)および外側発熱線４０(OUT)の発熱量または発熱温度を独立に制御するようにしている。以下の説明では、内側発熱線４０(IN)に対するヒータ給電部の構成および作用について述べる。外側発熱線４０(OUT)に対するヒータ給電部の構成および作用も全く同じである。
【００５２】
ヒータ電源５８(IN)は、たとえばＳＳＲを用いて商用周波数のスイッチング（ＯＮ／ＯＦＦ）動作を行う交流出力型の電源であり、内側発熱体４０(IN)と閉ループの回路で接続されている。より詳しくは、ヒータ電源５８(IN)の一対の出力端子のうち、第１の出力端子は第１の給電ライン（電源線）１００(1)を介して内側発熱線４０(IN)の第１の端子ｈ1に電気的に接続され、第２の出力端子は第２の給電ライン（電源線）１００(2)を介して内側発熱線４０(IN)の第２の端子ｈ2に電気的に接続されている。
【００５３】
フィルタユニット５４(IN)は、第１および第２の給電ライン１００(1)，１００(2)の途中にそれぞれ設けられる第１および第２のフィルタ１０２(1)，１０２(2)を有している。両フィルタ１０２(1)，１０２(2)は、回路構成が実質的に同じである。
【００５４】
より詳しくは、両フィルタ１０２(1)，１０２(2)は、それぞれコイル１０４(1)，１０４(2)とコンデンサ１０６(1)，１０６(2)との直列回路で構成されている。コイル１０４(1)，１０４(2)の一方の端子またはフィルタ端子Ｔ(1)，Ｔ(2)は一対の給電導体５２(IN)を介して内側発熱線４０(IN)の両端子ｈ1，ｈ2にそれぞれ接続されており、コイル１０４(1)，１０４(2)の他方の端子と接地電位の導電性部材（たとえばチャンバ１０）との間にコンデンサ１０６(1)，１０６(2)がそれぞれ接続されている。そして、コイル１０４(1)，１０４(2)とコンデンサ１０６(1)，１０６(2)との間の接続点ｎ(1)，ｎ(2)は、電気ケーブル（ペアケーブル）５６(IN)を介してヒータ電源５８(IN)の第１および第２の出力端子にそれぞれ接続されている。
【００５５】
かかる構成のヒータ給電部において、ヒータ電源５８(IN)より出力される電流は、正極性のサイクルでは、第１の給電ライン１００(1)つまり電気ケーブル５６(IN)、コイル１０４(1)および給電導体５２(IN)を通って一方の端子ｈ1から内側発熱線４０(IN)に入り、内側発熱線４０(IN)の各部で通電によるジュール熱を発生させ、他方の端子ｈ2から出た後は、第２の給電ライン１００(2)つまり給電導体５２(IN)、コイル１０４(2)および電気ケーブル５６(IN)を通って帰還する。負極性のサイクルでは、同じ回路を上記と逆方向に電流が流れる。このヒータ交流出力の電流は商用周波数であるため、コイル１０４(1)，１０４(2)のインピーダンスまたはその電圧降下は無視できるほど小さく、またコンデンサ１０６(1)，１０６(2)を通ってアースへ抜ける漏れ電流も無視できるほど少ない。
［フィルタの実施例１］
【００５６】
図４〜図７に、第１の実施例によるフィルタユニット５４(IN)の物理的な構造を示す。フィルタユニット５４(IN)は、図４および図５に示すように、たとえばアルミニウムからなる円筒形の外導体１１０の中に第１フィルタ１０２(1)のコイル１０４(1)と第２フィルタ１０２(2)のコイル１０４(2)とを同軸に収容し、フィルタ端子Ｔ(1)，Ｔ(2)の反対側でたとえばアルミニウムからなるコンデンサボックス１１２の中に第１フィルタ１０２(1)のコンデンサ１０６(1)と第２フィルタ１０２(2)のコンデンサ１０６(2)（図２）とを一緒に収容している。外導体１１０は接地電位の導電性部材たとえばチャンバ１０にネジ止めで接続されている。
【００５７】
各々のコイル１０４(1)，１０４(2)は、空芯コイルからなり、ヒータ電源５２(IN)から内側発熱線４０(IN)に十分大きな（たとえば３０Ａ程度の）電流を流す給電線の機能に加えて、発熱（パワーロス）を防ぐ観点からフェライト等の磁芯を持たずに空芯で非常に大きなインダクタンスを得るために、さらには大きな線路長を得るために、太いコイル線とこれまでの常識に反するような大きさのコイルサイズ（たとえば直径が２２〜４５ｍｍ、長さ１３０〜２５０ｍｍ）を有している。
【００５８】
この実施例では、円筒形の外導体１１０の中でコイル１０４(1)，１０４(2)同士が、コンデンサボックス１１２の上に垂直に立てられた絶縁体たとえば樹脂からなる円筒または円柱状のボビン１１４に同心状に装着されている。
【００５９】
ここで、両コイル１０４(1)，１０４(2)相互間の巻線構造は特徴的である。すなわち、両コイル１０４(1)，１０４(2)をそれぞれ構成するコイル導線が、共通のボビン１１４の外周面に沿って図６に示すようにボビン軸方向に重なり合って並進しながら等しい巻線長で螺旋状に巻かれている。両コイル１０４(1)，１０４(2)のそれぞれのコイル導線は、図７に示すように、好ましくは同一の断面積を有する薄板または平角の銅線からなり、両者間の短絡を防ぐために、片方の空芯コイル１０４(2)のコイル導線を絶縁被覆たとえばテフロン（登録商標）製のチューブ１１６で覆っている。
【００６０】
なお、図４に示すように、両コイル１０４(1)，１０４(2)の下端（出力端）は、接続導体１１８(1)，１１８(2)を介して、コンデンサボックス１１２内のコンデンサ１０６(1)，１０６(2)（図２）にそれぞれ接続されている。
【００６１】
このように、共通のボビンに装着される２系統のコイル同士の間では、コイル径および巻線長が等しい。すなわち、共通のボビン１１４に装着される第１フィルタ１０２(1)のコイル１０４(1)と第２フィルタ１０２(2)のコイル１０４(2)とは、同一材質および同一サイズ（太さ、長さ）の導線からなり、どちらもボビン１１４の外径で規定されるコイル径を有している。そして、両コイル１０４(1)，１０４(2)は、それぞれのコイル導線がボビン軸方向で交互に重なり合っている。
【００６２】
一方で、第１フィルタ１０２(1)のコイル１０４(1)と第２フィルタ１０２(2)のコイル１０４(2)は、電気的にはそれぞれ独立して（並列に）円筒形の外導体１１０との間に分布定数線路を形成する。
【００６３】
なお、この実施例のフィルタユニット５４(IN)において、ボビン１１４は必須の部材ではない。すなわち、両コイル１０４(1)，１０４(2)の電気的な機能または電磁的作用に絶縁体のボビン１１４は何の影響も与えない。したがって、両コイル１０４(1)，１０４(2)が接着剤あるいはボビン以外の支持部材によって一体的に安定に保持できるのであれば、ボビン１１４を省くことができる。
【００６４】
以下に、本発明における第１および第２フィルタ１０２(1)，１０２(2)のコイル１０４(1)，１０４(2)と外導体１１０との間に分布定数線路が形成される仕組みについて説明する。
【００６５】
一般的に、伝送線路の特性インピーダンスＺoは、無損失の場合には単位長さあたりの静電容量Ｃ、インダクタンスＬを用いて、Ｚo＝√（ＬＣ）で与えられる。また、波長λは、次の式（１）で与えられる。
λ＝２π／（ω√（ＬＣ） ・・・・（１）
【００６６】
一般的な分布定数線路（特に同軸線路）では線路の中心が棒状の円筒導体であるのに対して、本発明では円筒状のコイルを中心導体にしている点が異なる。単位長さあたりのインダクタンスＬは主にこの円筒状コイルに起因するインダクタンスが支配的になると考えられる。一方、単位長さあたりの静電容量は、コイル表面と外導体がなすコンデンサの静電容量Ｃで規定される。したがって、本発明においても、単位長さあたりのインダクタンスＬ、静電容量Ｃとしたときに、特性インピーダンスＺo＝√（ＬＣ）で与えられる分布定数線路が形成されていると考えることができる。
【００６７】
このような分布定数線路を有するフィルタユニットを端子Ｔ側からみると、反対側が大きな容量（たとえば５０００ｐＦ）を有するコンデンサで疑似的に短絡されているため、一定の周波数間隔で大きなインピーダンスを繰り返すような周波数−インピーダンス特性が得られる。このようなインピーダンス特性は、波長と分布線路長が同等のときに得られる。
【００６８】
本発明の形態では、コイルの巻き線長ではなく、コイルの全長ｓ（図４）が分布線路長となる。そして、中心導体にコイルを用いたことで、棒状の円筒導体の場合に比べてＬをはるかに大きくしてλを小さくすることができるため、短い線路長（コイル全長ｓ）でありながら波長と同等以上の実効長を実現することが可能であり、比較的短い周波数間隔で大きなインピーダンスをもつことを繰り返すようなインピーダンス特性を得ることができる。
【００６９】
ここで、コイル１０４(1)，１０４(2)と外導体１１０との間に形成される分布定数線路上では特性インピーダンス（特に単位長さ当たりのインダクタンスおよびキャパシタンス）が一定であるのが望ましい。この点、この実施例では、円筒形の外導体１１０の中に円筒形のコイル１０４(1)，１０４(2)が同軸に配置されるので、この特性インピーダンス一定の要件が厳密に満たされている。
【００７０】
もっとも、コイル１０４(1)，１０４(2)と外導体１１０との間のギャップ（距離間隔）に多少の凹凸があっても、許容範囲（一般に遮断すべき高周波の波長の １／４以下）内であれば、特性インピーダンス一定の要件は実質的に満たされる。
【００７１】
たとえば、この実施例のフィルタユニット５４(IN)の標準的なケースとして、単位長さ当たりのインダクタンスおよびキャパシタンスをそれぞれ４０μＨ、２００ｐＦである場合、分布定数線路上の高周波の周波数と波長は上記の式（１）より図８に示すような関係（特性）になる。この特性によれば、たとえば高周波の周波数が８０ＭＨｚの場合、その波長は約１５０ｍｍである。したがって、コイル１０４(1)，１０４(2)と外導体１１０との間のギャップ（距離間隔）には、軸方向または線路方向に沿って３７．５ｍｍまでの凹凸が許容される。
【００７２】
かかる構成によれば、第１フィルタ１０２(1)において、多重並列共振をなし、かつインピーダンス特性の安定性・再現性に優れたフィルタ特性を容易に得ることができる。
【００７３】
この点に関して、本発明者は、上記のような本実施例のフィルタユニット５４(IN)（図４〜図７）を複数個試作した。そして、本実施形態のプラズマエッチング装置（図１）に２つの実施例試作品５４(IN)Ａ，５４(IN)Ｂをそれぞれ個別に組み込んで、ネットワークアナライザを用いて０〜１００ＭＨｚの範囲内で周波数を掃引して、フィルタ端子Ｔ(1)側から見た第１フィルタ１０２(1)のインピーダンスを測定した。
【００７４】
その実験結果として、フィルタユニット５４(IN)の２つの実施例試作品５４(IN)Ａ，５４(IN)Ｂにつき、図９に示すようなインピーダンス特性ＺA，ＺBがそれぞれ得られた。図示のように、一方の実施例試作品５４(IN)Ａのインピーダンス特性ＺAと他方の実施例試作品５４(IN)Ｂのインピーダンス特性ＺBとはどちらか見分けがつかないほど略完全に重なり合っている。また、多重並列共振の特性が規則的で安定しており、両実施例試作品５４(IN)Ａ，５４(IN)Ｂのどちらも並列共振周波数は約１１．３１ＭＨｚ、約４０．６８ＭＨｚ、約７０．４４ＭＨｚ、約９３．９ＭＨｚで略完全に揃っている。このように、インピーダンス特性の安定性・再現性が非常に優れていることが確認された。
【００７５】
一方で、本発明者は、比較例として、図１０に示す構成のフィルタユニット５４(IN)'を複数個試作した。このフィルタユニット５４(IN)'は、導体板からなるケーシング１１０'の中に複数個たとえば２個の空芯コイル単体［１０４Ａ(1)，１０４Ｂ(1)］、［１０４Ａ(2)、１０４Ｂ(2)］を並べて配置する。
【００７６】
ここで、一方のボビン１１４Ａにはコイル１０４Ａ(1)，１０４Ａ(2)が並進しながら等しい巻線長で螺旋状に巻かれており、他方のボビン１１４Ｂにはコイル１０４Ｂ(1)，１０４Ｂ(2)が並進しながら等しい巻線長で螺旋状に巻かれている。そして、ボビン１１４Ａ側のコイル１０４Ａ(1)とボビン１１４Ｂ側のコイル１０４Ｂ(1)は、第１の給電ライン１００(1)の途中に設けられ、コネクタ導体１０５(1)'を介して互いに電気的に接続されている。また、ボビン１１４Ｂ側のコイル１０４Ａ(2)とボビン１１４Ｂ側のコイル１０４Ｂ(2)は、第２の給電ライン１００(2)の途中に設けられ、コネクタ導体１０５(2)'を介して互いに電気的に接続されている。
【００７７】
そして、図１のプラズマエッチング装置に図１０に示す構成のフィルタユニットの３つの比較例試作品５４(IN)'Ｃ，５４(IN)'Ｄ，５４(IN)'Ｅをそれぞれ個別に組み込んで、それぞれの第１フィルタ１０２(1)'について上記と同様にネットワークアナライザを用いて０〜１００ＭＨｚの範囲内で周波数を掃引してフィルタ端子Ｔ(1)側から見た各周波数のインピーダンスを測定した。
【００７８】
その実験結果として、３つの比較例試作品５４(IN)'Ｃ，５４(IN)'Ｄ，５４(IN)'Ｅにつき、図１１に示すようなインピーダンス特性ＺC，ＺD，ＺEがそれぞれ得られた。図示のように、三者のインピーダンス特性ＺC，ＺD，ＺEは、１３．５６ＭＨｚ以下の低周波数領域では大体揃うが、それ以上高い周波数領域では不揃いになり、しかも並列共振と紛らわしい角（つの）状の異常増大または異常減少が不定に現れ、安定性・再現性はよくない。
【００７９】
上記比較例のフィルタユニット５４(IN)'においては、たとえば第１の給電ライン１００(1)上では、ボビン１１４Ａ側のコイル１０４Ａ(1)と外導体のケーシング１１０'との間、およびボビン１１４Ｂ側のコイル１０４Ｂ(1)と外導体のケーシング１１０'との間にそれぞれ分布定数線路が形成される。しかし、両コイル１０４Ａ(1)，１０４Ｂ(1)は並列に配置され、それらのコイルを繋ぐコネクタ導体１０５(1)'の箇所で分布定数線路の空間的プロファイルが著しく変化する。
【００８０】
第２の給電ライン１００(2)上でも同様である。すなわち、ボビン１１４Ａ側のコイル１０４Ａ(2)と外導体のケーシング１１０'との間、およびボビン１１４Ｂ側のコイル１０４Ｂ(2)と外導体のケーシング１１０'との間にそれぞれ分布定数線路が形成される。しかし、両コイル１０４Ａ(2)，１０４Ｂ(2)は並列に配置され、それらのコイルを繋ぐコネクタ導体１０５(2)'の箇所で分布定数線路の空間的プロファイルが著しく変化する。
【００８１】
このように上記比較例のフィルタユニット５４(IN)'においては、同一構成および同一仕様でも個々のフィルタユニット５４(IN)'Ｃ，５４(IN)'Ｄ，５４(IN)'Ｅの間で並列共振周波数に安定性・規則性がなく、ばらつき（機差）が生じやすい。このため、インピーダンス特性において並列共振に基づき突出して高くなる角状部分の高インピーダンスを安定かつ正確に利用することができない。
【００８２】
このように、この実施例によれば、サセプタ（下部電極）１２に組み込まれている発熱線４０(IN)にヒータ電源５８(IN)からの大電流を供給するための給電ライン１００(1)上に設けられるフィルタ１０２(1)において、規則的な複数の周波数で多重並列共振をなし、かつインピーダンス特性の安定性・再現性に優れたフィルタ特性を容易に得ることができる。
【００８３】
したがって、高周波電源２８，３０からの高周波ＨＦ，ＬＦの一部が高周波ノイズとしてサセプタ１２ないし発熱線４０(IN)を介して第１の給電ライン１００(1)上に入ってきても、１個のコイル１０４(1)からなる第１フィルタ１０２(1)が上記のような規則的な多重並列共振特性に基づいて両周波数の高周波ノイズのいずれに対しても十分高いインピーダンスを与えることができる。たとえば、第２高周波ＬＦの周波数を１３．５６ＭＨｚに選定し、第１高周波ＨＦの周波数を８０ＭＨｚに選定した場合、図９のインピーダンス特性によれば、第２高周波ＬＦ（１３．５６ＭＨｚ）の高周波ノイズに対しては１０００Ω以上の一定の高インピーダンスを与え、第１高周波ＨＦ（８０ＭＨｚ）の高周波ノイズに対しては１００Ω以上の一定の高インピーダンスを与えることが可能であり、機差のない安定した高周波ノイズ遮断特性を奏することができる。
【００８４】
また、別な見方をすれば、機差のない安定した高周波ノイズ遮断特性を得るために、規則的な多重並列共振特性を使えるようになり、空芯コイルのインダクタンス（つまりコイル長）を従来のものに比して大幅に小さくすることができる。これによって、従来装置ではフィルタユニット内に収められる空芯コイルが複数であったのに対して、この実施形態のプラズマ処理装置ではフィルタユニット内に収める空芯コイルを１個で済ますことができる。そして、空芯コイルが１個であっても、電気的に直列接続される複数の空芯コイルよりも機差の少ない安定した高周波ノイズ遮断特性を得ることができる。
【００８５】
このように、この実施例のフィルタ１０２(1)によれば、ヒータ電源５８(IN)への高周波ノイズの侵入を確実に防止できるとともに、チャンバ１０内で高周波放電により生成されるプラズマを安定化し、プラズマプロセスの再現性・信頼性を向上させることができる。また、第２の給電ライン１００(2)上に設けられる第２のフィルタ１０２(2)も、上述した第１のフィルタ１０２(1)と同様の構成を有し、同様の作用効果を奏する。
【００８６】
なお、フィルタ１０２(1)において、コイル１０４(1)の出力端側に接続されるコンデンサ１０６(1)は、高周波の周波数領域では実質的に短絡状態になり、分布定数回路１２０(1)を出力端短絡線路とする。また、フィルタ１０２(1)のインピーダンス特性、特に多重並列共振の共振周波数は、コイル１０４(1)の巻線長（線路長）を変えることによって任意に調整することができる。すなわち、線路長に依存して多重並列共振の周波数が変化する出力端短絡線路の特性がフィルタ１０２(1)の分布定数回路１２０(1)に当てはまる。したがって、コイル１０４(1)の巻線長を上記実施例試作品のものよりも長くすることで、各並列共振周波数を低くする方向に可変調整することができる。また、反対にコイル１０４(1)の巻線長を上記実験の試作品よりも短くすることで、各並列共振周波数を高くする方向に可変調整することができる。
【００８７】
また、上記のように、この実施例のフィルタユニット５４(IN)は、円筒形のケーシングまたは外導体１１０の中に所要の全て（第１および第２フィルタ１０２(1)，１０２(2)のコイル１０４(1)，１０４(2)）を収めている。他方のフィルタユニット５４(OUT)も同様である。このことにより、この実施形態のフラズマ処理装置においては、図１２に示すように、サセプタ１２内の内側発熱線４０(IN)および外側発熱線４０(OUT)に対して両フィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)を方位角方向で均一な距離間隔（１８０°間隔）を空けて配置することが可能であり、装置内の電磁気的なプロファイル（たとえばチャンバ１０内のプラズマ密度分布等）に対してフィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)が与える影響の偏りを少なくすることができる。
【００８８】
なお、別の実施例として、図２５に示すように、発熱体４０を半径方向で４系統４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄに分割する場合は、それぞれ対応するフィルタユニット５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ，５４Ｄを方位角方向で均一な距離間隔（９０°間隔）を空けて配置することが可能であり、上記と同様に偏り発生防止効果が得られる。
【００８９】
さらには、図１３に示すように、両フィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)の占有スペースが小さいので、サセプタ１２の背後に設けられる他の用力系または可動系のレイアウト設計が非常に楽になるという利点もある。
【００９０】
なお、図４に示すように、フィルタ端子Ｔ(1)，Ｔ(2)を通すために円筒形外導体１１０の一端面に形成される開口１１０ａは、コイル１０４(1)，１０４(2)の外径Ｊ104と同一またはそれよりも大きい口径（内径）Ｊ110を有することが入口つまり開口１１０ａ付近の静電容量を小さくするうえで望ましい。
【００９１】
開口１１０ａの口径Ｊ110がコイル１０４(1)，１０４(2)の外径Ｊ104よりも小さい場合は、入口の静電容量を低減するために、図１４に示すように軸方向におけるコイル１０４(1)，１０４(2)と開口１１０ａとの離間距離Ｋを十分（たとえば２０ｍｍ以上）大きくしなければならず、フィルタユニット５４(IN)の全長が大きくなってしまう。
【００９２】
なお、開口１１０ａは外導体１１０の開口部であり、図４に示すように樹脂などの誘電体で開口１１０ａを塞いでも電磁的には無いのと同じである。
［フィルタの実施例２］
【００９３】
図１５に、第２の実施例によるフィルタユニット５４(IN)の物理的な構造を示す。この第２の実施例の主たる特徴は、上記第１実施例のフィルタユニット５４(IN)において並列共振周波数を任意にずらして調整するための並列共振周波数調節部を備えていることである。以下、第２の実施例においても、第１フィルタ１０２(1)の構成および第１分布定数回路１２０(1)の作用について説明する。第２フィルタ１０２(2) の構成および第２分布定数線路１２０(2)の作用も全く同じである。
【００９４】
この並列共振周波数調節部の基本形態は、分布定数線路１２０(1)の特性インピーダンスに線路の途中で局所的な変化を与える特性インピーダンス局所可変部材を設けることであり、好適には図１０に示すようにコイル１０４(1)と外導体１１０との間にリング部材１２２を同軸に設ける。
【００９５】
このリング部材１２２は、好ましくは外導体１１０の軸方向と直交する平面上で円環状に延びる板体として構成され、好ましくは銅、アルミニウム等の導体からなり、外導体１１０に電気的に接続され、コイル１０４(1)とは電気的に絶縁されている。もっとも、リング部材１２２がコイル１０４(1)と電気的に接続され、外導体１１０とは電気的に絶縁されている構成も可能である。また、リング部材１２２を樹脂等の誘電体で構成してもよく、その場合は外導体１１０とコイル１０４(1)の双方と接触していてもよい。また、リング部材１２２を一定の位置に固定配置してもよいが、軸方向でリング部材１２２の配置位置を可変調整できる構成も好ましい。
【００９６】
導体、あるいは誘電体からなるリング状のインピーダンス局所可変部材１２２は同軸線路のＣを変化させることによって局所的に特性インピーダンス√（ＬＣ）を変化させることができる。特性インピーダンスがＺ0からＺ1に部分的に変化すると、その界面では反射が発生する。このため直列に結合した３つの同軸線路（長さＳ1−特性インピーダンスＺ0，長さＳ2−特性インピーダンスＺ1，長さＳ3−特性インピーダンスＺ0）のようになり、周波数、長さと波長の関係で決まっている直列・並列共振の周波数を結果的にシフトさせる効果をもつ。
【００９７】
このリング部材１２２によって分布定数線路１２０(1)の空間的プロファイルに与えられる変化は、後述する本発明の効果を奏するうえで、一定量を超える必要があり、特性インピーダンスＺoに換算して１０％以上の変化を付けることが望ましい。
【００９８】
本発明者は、上記のような本実施例の構成（図１０）を有するフィルタユニット５４(IN)を試作した。この実施例試作品の主な仕様として、外導体１１０の内径（半径）は２８．１２５ｍｍ、コイル１０４(1)の外径（半径）は２１．２５ｍｍ、長さは１３４ｍｍ、リング部材１２２とコイル１０４(1)との距離間隔Ｄは３．７５ｍｍ、幅Ｍは５ｍｍである。そして、この実施例試作品のフィルタユニット５４(IN)において、リング部材１２２の位置を軸方向で可変しながら、各リング位置についてフィルタ端子Ｔ(1)側から見た第１フィルタ１０２(1)のインピーダンス特性をネットワークアナライザで取得し、その多重並列共振の各周波数（並列共振周波数）を測定してプロットしたところ、図１６に示すような実験結果が得られた。
【００９９】
図１６において、リング位置に依存しない一定値の並列共振周波数Ｆ1（約１７．５ＭＨｚ），Ｆ2（約６８．７５ＭＨｚ），Ｆ3（約１１６．２５ＭＨｚ），Ｆ4（約１５５．００ＭＨｚ）は、本実施例のフィルタユニット５４(IN)（図１０）からリング部材１２２を除外した構成（図４）で得られた比較基準値である。
【０１００】
図１６に示すように、この実施例によれば、リング部材１２２の位置（約１０ｍｍ位置〜約１３２ｍｍ位置）に応じて各並列共振周波数が上下に変動（シフト）することがわかる。そして、さらに注目すべきことは、各並列共振周波数が各々固有の周期で独立に上下変動（シフト）することである。
【０１０１】
より詳しくは、第１の並列共振周波数は、入力端側（リング位置１０ｍｍ位置付近）で比較基準値Ｆ1から下がる方向に最も大きく変化し、中心位置付近（７５ｍｍ位置付近）でシフト量が略０であり、出力端側に近づくにつれて比較基準値Ｆ1よりも上昇する方向にシフト量が増大する。もっとも、第１の並列共振周波数のシフト量（絶対値）は、他の並列共振周波数のシフト量（絶対値）に比して格段に小さい。
【０１０２】
また、第２の並列共振周波数は、リング部材１２２を中心位置つまり１／２位置付近（７５ｍｍ位置付近）に配置したときに比較基準値Ｆ1からの低下シフト量が最大になる。
【０１０３】
第３の並列共振周波数は、リング部材１２２を１／２位置付近（７５ｍｍ位置付近）に配置したときに上昇シフト量が最大になり、１／３位置付近（４５ｍｍ位置付近）または２／３位置付近（１２０ｍｍ位置付近）に配置したときに低下シフト量が最大になる。
【０１０４】
第４の並列共振周波数は、リング部材１２２を１／４位置付近（３０ｍｍ位置付近）、１／２位置付近（７５ｍｍ位置付近）または３／４位置付近（１３５ｍｍ位置付近）に配置したときに比較基準値Ｆ1からの低下シフト量が最大になり、３／８位置付近（６０ｍｍ位置付近）または５／８位置付近（１００ｍｍ位置付近）に配置したときに上昇シフト量が最大になる。
【０１０５】
したがって、たとえば、プラズマ生成用の第１高周波ＨＦの周波数が８０ＭＨｚに選ばれた場合は、リング部材１２２を３０ｍｍ位置付近に配置することで、第２の並列共振周波数を比較基準値Ｆ2（約６８．７５ＭＨｚ）から上にずらして７２〜７５ＭＨｚ付近に調整し、これによって８０ＭＨｚの高周波ノイズに対して十分高いインピーダンスを与えることができる。
【０１０６】
もっとも、イオン引き込み用の第２高周波ＬＦの周波数は１３．５６ＭＨｚ以下という絶対的制限があるため、通常は第２高周波ＬＦの周波数に対して第１の並列共振周波数を優先的に最適化する。上述したように、コイル１０４(1)の巻線長を延ばすことで、第１の並列共振周波数を所望の低い値（たとえば１２ＭＨｚ付近）に合わせることができる。そして、その場合に、プラズマ生成用の第１高周波ＨＦの周波数に対して所望の十分高いインピーダンスを与えるために第２、第３または第４の並列共振周波数のいずれかを比較基準値（Ｆ2，Ｆ3，Ｆ4）から適宜ずらす調整を行う必要があるときは、上述したようにリング部材１２２の配置位置を最適な位置に合わせればよい。
【０１０７】
この第２の実施例は、第１実施例のフィルタ構成に一定の形状・サイズ・材質のリング部材１２２を付け加えるだけの構成であり、多重並列共振の各並列共振周波数を任意にずらす調整を可能としつつ、第１実施例と同様にインピーダンス特性の安定性・再現性に優れたフィルタ特性を得ることができる。
［フィルタの実施例３］
【０１０８】
図１７に、第３の実施例によるフィルタユニット５４(IN)の物理的な構造を示す。この第３の実施例は、上述した第２の実施例の一変形例であり、１つのフィルタ１０２(1)にリング部材１２２を複数たとえば２個備える構成を特徴とする。これら複数のリング部材１２２，１２２の形状・サイズ・材質は、異なってもよいが、通常は同じでよい。
【０１０９】
本発明者は、本実施例の構成（図１７）を有するフィルタユニット５４(IN)を試作し、そのインピーダンス特性を上記と同様にネットワークアナライザを用いて測定し、上記第１および第２の実施例の試作品と比較した。
【０１１０】
図１８および図１９にその実験結果を示す。図中、インピーダンス特性ＺNは、フィルタユニット５４(IN)内にリング部材１２２が無い第１実施例（図４）の試作品のものである。このインピーダンス特性ＺNにおいて、第１の並列共振周波数は図１８に示すように約１６．８ＭＨｚであり、第３の並列共振周波数は図１９に示すように約１１７ＭＨｚである。
【０１１１】
インピーダンス特性Ｚ45は、フィルタユニット５４(IN)内に１つのリング部材１２２を４５ｍｍ位置に配置した第２実施例（図１０）の試作品のものである。このインピーダンス特性Ｚ45において、第１の並列共振周波数は図１８に示すように約１６．４ＭＨｚであり、第３の並列共振周波数は図１９に示すように約１０８ＭＨｚである。これは、図１６の特性と符号する。すなわち、図１６に示すように、リング位置を４５ｍｍ位置にした場合、第１の並列共振周波数は比較基準値Ｆ1から僅かに下がる方向にシフトし、第３の並列共振周波数は比較基準値Ｆ3から大きく下がる方向にシフトする。
【０１１２】
インピーダンス特性Ｚ110は、フィルタユニット５４(IN)内に１つのリング部材１２２を１１０ｍｍ位置に配置した第２実施例（図１５）の試作品のものである。このインピーダンス特性Ｚ110において、第１の並列共振周波数は図１３に示すように約１７．２ＭＨｚであり、第３の並列共振周波数は図１８に示すように約１０７ＭＨｚである。これも、図１６の特性と符号する。すなわち、図１６に示すように、リング位置を１１０ｍｍ位置にした場合、第１の並列共振周波数は比較基準値Ｆ1から僅かに上がる方向にシフトし、第３の並列共振周波数は比較基準値Ｆ3から大きく下がる方向にシフトする。
【０１１３】
インピーダンス特性Ｚ45,110は、フィルタユニット５４(IN)内に２つのリング部材１２２，１２２をそれぞれ４５ｍｍ位置，１１０に配置した本実施例（図１７）の試作品のものである。このインピーダンス特性Ｚ45,110において、第１の並列共振周波数は図１３に示すように約１６．９ＭＨｚであり、第３の並列共振周波数は図１４に示すように約９８ＭＨｚである。
【０１１４】
このように、本実施例によれば、１つのリング部材１２２を４５ｍｍ位置または１１０ｍｍ位置に個別に配置する第２実施例（図１５）の試作品におけるインピーダンス特性Ｚ45，Ｚ110を足し合わせた効果が得られる。すなわち、第１の並列共振周波数については、インピーダンス特性Ｚ45とインピーダンス特性Ｚ110とが足し合わさることによって、比較基準値Ｆ1からの低下シフトと上昇シフトとが互いにキャンセルして、比較基準値Ｆ1に近い値が得られる。また、第３の並列共振周波数については、インピーダンス特性Ｚ45とインピーダンス特性Ｚ110とが足し合わさることによって、比較基準値Ｆ3からの低下シフトが重畳して、略２倍の低下シフト量が得られる。これにより、１００ＭＨｚで約３００Ω以上の高インピーダンスが得られる。
【０１１５】
このように、この実施例によれば、先ず第２高周波ＬＦの周波数（たとえば１３．５６ＭＨｚ）に対して所望の高いインピーダンスを与えるようにコイル１０４(1)の巻線長を調整して、第１の並列共振周波数を最適な値に設定してよい。そして、フィルタユニット５４(IN)内に２つのリング部材１２２，１２２を中心リング位置（約７５ｍｍ位置）に対して略対称の２位置（たとえば４５ｍｍ位置，１１０ｍｍ位置）にそれぞれ配置することで、第１の並列共振周波数を殆どシフトさせずに第３の並列共振周波数を一方向に大きくシフトさせて遮断対象の周波数（たとえば１００ＭＨｚ）に対して十分高い一定の高インピーダンスを与えることができる。
【０１１６】
この第３の実施例も、第１実施例のフィルタ構成に一定の形状・サイズ・材質の複数のリング部材１２２を付け加えるだけの構成であり、多重並列共振の各並列共振周波数を第２実施例よりも広い範囲で任意にずらす調整を可能としつつ、第１実施例と同様にインピーダンス特性の安定性・再現性に優れたフィルタ特性を得ることができる。
［フィルタの実施例（その他）］
【０１１７】
図２０および図２１に、フィルタユニット５４(IN)の他の実施例を示す。
【０１１８】
図２０の実施例は、外導体１１０にリング部材１２２を固定し、コイル１０４(1)，１０４(2)と外導体１１０との間で軸方向の相対移動または変位を可能とし、コイル１０４(1)，１０４(2)に対してリング部材１２２の位置を可変調整できるようにしている。
【０１１９】
図２１の実施例は、軸方向の任意の位置でコイル１０４(1)，１０４(2)の径を局所的に変えることよって、リング部材１２２を備えずに分布定数回路１２０(1)，１２０(2)の特性インピーダンスＺoに対して局所的な変化を与えるようにしたものである。この実施例でも、コイル１０４(1)，１０４(2)と外導体１１０との間で軸方向の相対移動または変位を可能とする構成を採ってよい。
【０１２０】
図２２の実施例は、フィルタユニット５４(IN)において、軸方向の所望の位置で外導体１１０の径を局所的に大きくしてリング状の溝部（凹所）１２４を形成するものであり、これによって分布定数回路１２０(1) ，１２０(2)の特性インピーダンスＺoにリング状溝部１２４の位置で局所的な変化を与えるようにしたものである。
【０１２１】
上記した実施例では、１つの外導体１１０の中で第１フィルタ１０２(1)のコイル１０４(1)および第２フィルタ１０２(2)のコイル１０４(2)をそれぞれ構成するコイル導線が、共通のボビン１１４の外周面に沿って図６に示すようにボビン軸方向に重なり合って並進しながら等しい巻線長で螺旋状に巻かれている。かかるコイル巻線構造は、両空芯コイル１０４(1)，１０２(2)の間で、自己インダクタンスが互いに等しく、かつ最大の相互インダクタンスを得ることができる。これによって、フィルタユニット５４(IN)におけるＲＦ電力損失が低減し、さらにはＲＦパワー損失の機差が低減するという利点がある。
【０１２２】
もっとも、図示省略するが、第１フィルタ１０２(1)のコイル１０４(1)と第２フィルタ１０２(2)のコイル１０４(2)とを各々の個別のボビン１１４に巻いて別々の外導体１１０内に同軸に収容する構成ももちろん可能である。なお、上述したように、ボビン１１４はコイル支持手段の一つであり、ボビン１１４を省いた構成も可能である。
【０１２３】
また、上記した実施例のフィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)では、円筒形の外導体１１０の中に円筒形のコイル１０４(1)，１０４(2)が同軸に収容され、コイル１０４(1)と外導体１１０との間に形成される分布定数線路１２０(1)、およびコイル１０４(2)と外導体１１０との間に形成される分布定数線路１２０(2)は同軸線路であった。
【０１２４】
しかし、分布定数線路１２０(1)，１２０(2)は、一定の特性インピーダンス（特にインダクタンスおよびキャパシタンス）を有していればよく、必ずしも同軸線路である必要はない。基本的な必要条件は、コイルおよび筒形外導体のそれぞれの横断面の形状およびサイズが分布定数線路に沿って略一定であることであり、コイルと筒形外導体との間のギャップが分布定数線路に沿って略一定であることである。
【０１２５】
したがって、たとえば図２３Ａに示すように、円筒形の外導体１１０の中に円筒形のコイル１０４(1)，１０４(2)が非同軸（偏心）で収容されていてもよい。
【０１２６】
あるいは、図２３Ｂの（ａ）のように、横断面が四角形の角筒状外導体１１０の中に、横断面が四角形の角筒形コイル１０４(1)，１０４(2)が非同軸（または同軸）で収容される構成も可能である。あるいは図２３Ｂの（ｂ）のように、横断面が五角形の角筒状外導体１１０の中に横断面が五角形の角筒形コイル１０４(1)，１０４(2)が同軸（または非同軸）で収容される構成も可能である。
【０１２７】
さらには、図２３Ｃに示すように、横断面が四角形の角筒状外導体１１０の中に、横断面が円形の円筒形コイル１０４(1)，１０４(2)が同軸（または非同軸）で収容される構成も可能である。
［給電棒の実施例］
【０１２８】
分布定数線路の多重並列共振特性を利用する本発明の高周波フィルタの技法は、上記実施形態のプラズマエッチング装置（図１）においては、マッチングユニット３２とサセプタ（下部電極）１２とを電気的に接続する高周波給電ライン（３４，３５）にも適用可能である。
【０１２９】
この高周波給電ライン（３４，３５）は、内導体の給電棒３４と外導体の導体カバー３５が互いに対をなして同軸線路の分布定数回路を形成している。したがって、たとえば図２４に示すように、軸方向の所定の位置で導体カバー３５の内壁に１つまたは複数のリング部材１２２を取り付けてよい。この場合、リング部材１２２の機能（役目）は、マッチングユニット３２からの高周波ＨＦ（ＲＦ）を少ない損失で効率よくサセプタ１２ないしプラズマ負荷に送りつつ、プラズマから発生する高調波または相互変調歪の高調波が高周波給電ライン（３４，３５）上に入ってきた時にこれを効果的に遮断することにある。
［他の実施形態］
【０１３０】
上記実施形態は、チャンバ１０内のサセプタ１２にプラズマ生成用の第１高周波ＨＦとイオン引き込み用の第２高周波ＲＦとを重畳して印加する下部２周波印加方式の容量結合型プラズマエッチング装置において、サセプタ１２に組み込まれる発熱体４０とチャンバ１０の外に設置されるヒータ電源５８とを電気的に接続する一対のヒータ給電ライン１００(1)，ライン１００(2)上に両周波数のノイズを減衰させるためのフィルタに係わるものであった。
【０１３１】
しかしながら、上部電極６４にプラズマ生成用の第１高周波ＨＦを印加し、サセプタ１２にイオン引き込み用の第２高周波ＲＦを印加する上下部２周波印加方式の容量結合型プラズマエッチング装置、あるいはサセプタ１２に単一の高周波を印加する下部１周波印加方式の容量結合型プラズマエッチング装置においても、上記実施形態のフィルタをそのまま好適に適用することができる。
【０１３２】
また、本発明は、ヒータ給電線等の電源線用のフィルタに限定されるものでは決してなく、チャンバ内に設けられる所定の電気的部材とチャンバの外に設けられる電力系または信号系の外部回路とを電気的に接続する一対の線路または単一の線路上に設けられる任意のフィルタに適用可能である。遮断対象の高周波ノイズは、上述したように、プラズマプロセスに用いる高周波のノイズに限らず、プラズマから発生する高調波あるいは相互変調歪の高調波であってもよい。また、本発明において、高周波ノイズ遮断用のコイルは、空芯コイルに限るものではなく、コア（芯）入りのコイルも使用可能である。
【０１３３】
本発明は、容量結合型のプラズマエッチング装置に限定されず、マイクロ波プラズマエッチング装置や、誘導結合プラズマエッチング装置、ヘリコン波プラズマエッチング装置等にも適用可能であり、さらにはプラズマＣＶＤ、プラズマ酸化、プラズマ窒化、スパッタリングなどの他のプラズマ処理装置にも適用可能である。また、本発明における被処理基板は半導体ウエハに限るものではなく、フラットパネルディスプレイ用の各種基板や、フォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等も可能である。
【符号の説明】
【０１３４】
１０ チャンバ
１２ サセプタ
２４ 排気装置
２８ （プラズマ生成用）高周波電源
３０ （イオン引き込み用）高周波電源
３２ マッチングユニット
４０(IN) 内側の発熱線
４０(OUT) 外側の発熱線
５４(IN)，５４(OUT) フィルタユニット
５８(IN)，５８(OUT) ヒータ電源
１００(1) 第１の給電ライン
１００(2) 第２の給電ライン
１０２(1) 第１のフィルタ
１０２(2) 第２のフィルタ
１０４(1)，１０４(2) コイル
１０６(1)，１０６(2) コンデンサ
１１０ 外導体
１２０(1)，１２０(2) 分布定数線路
１２２ リング部材（インピーダンス局所可変部材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波を用いて被処理体にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置に係り、特に処理容器内の高周波電極その他の電気的部材から給電ラインや信号線等の線路上に入ってくる高周波ノイズを遮断するためのフィルタを備えるプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマを用いる半導体デバイスあるいはＦＰＤ（Flat Panel Display）の製造のための微細加工においては、被処理基板（半導体ウエハ、ガラス基板等）上のプラズマ密度分布の制御と共に、基板の温度ないし温度分布の制御が非常に重要である。基板の温度制御が適正に行われないと、基板表面反応ひいてはプロセス特性の均一性が確保できなくなり、半導体デバイスあるいは表示デバイスの製造歩留まりが低下する。
【０００３】
一般に、プラズマ処理装置、特に容量結合型のプラズマ処理装置のチャンバ内で被処理基板を載置する載置台またはサセプタは、プラズマ空間に高周波を印加する高周波電極の機能と、基板を静電吸着等で保持する保持部の機能と、基板を伝熱で所定温度に制御する温度制御部の機能とを有している。温度制御機能に関しては、プラズマやチャンバ壁からの輻射熱の不均一性による基板への入熱特性の分布や、基板支持構造による熱分布を適切に補正できることが望まれている。
【０００４】
従来より、サセプタ上面の温度（ひいては基板の温度）を制御するために、サセプタまたはサセプタ支持台の内部に冷媒を流す冷媒通路を設け、チラー装置より温調した冷媒を該冷媒通路に循環供給する方式が多用されている（たとえば特許文献１参照）。しかしながら、このようなチラー方式は、冷媒の温度を急速に変化させるのが難しく、温度制御の応答性が低いため、温度切換または昇降温を高速に行えないという弱点がある。
【０００５】
最近のプラズマプロセスたとえばプラズマエッチングの分野では、被処理基板上の多層膜を従来のマルチチャンバ方式に代えて単一チャンバ内のマルチステップで連続加工する方式が求められている。この単チャンバ内の連続プロセスを実現するうえで、載置台の高速昇降温を可能とする技術が必須になってきている。このような事情から、サセプタに通電により発熱する発熱体を組み込み、該発熱体の発生するジュール熱を制御してサセプタ温度ひいては基板温度を高速かつ精細に制御できるヒータ方式が改めて見直されている。
【０００６】
ところで、プラズマ制御の面からサセプタ（下部電極）に高周波電源を接続する下部高周波印加方式と温度制御の面からサセプタに発熱体を設ける上記のようなヒータ方式とを一緒にした場合、該高周波電源よりサセプタに印加された高周波の一部がノイズとして発熱体およびヒータ給電ラインを通ってヒータ電源に入り込むと、ヒータ電源の動作ないし性能が害されるおそれがある。特に、高速制御の可能なヒータ電源は、ＳＳＲ（Solid State Relay）等の半導体スイッチング素子を使用して高感度のスイッチング制御またはＯＮ／ＯＦＦ制御を行うため、高周波のノイズが入り込むと容易に誤動作を起こしやすい。
【０００７】
そこで、不所望な高周波ノイズを減衰させまたは阻止するためのフィルタをヒータ給電ラインに設けるのが通例となっている。この種のフィルタに求められる基本的な性能要件は、ヒータ電源からの大電流をサセプタの発熱体に効率よく送りながら、発熱体を介して給電ライン上に入ってくる高周波ノイズに対して十分高いインピーダンスを与えて高周波ノイズの通過つまりヒータ電源への侵入を阻止して、ヒータ電源を高周波ノイズから保護するとともに、チャンバ内のプラズマを安定化させることである。
【０００８】
本発明者は、この種フィルタの初段に非常に大きなインダクタンスを有する空芯コイルを設け、この空芯コイルをサセプタの近く（通常は下）に設置される導電性のケーシング内に収容するプラズマ処理装置を特許文献２で提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−２８６７３３
【特許文献２】特開２００８−１９８９０２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記特許文献２で開示されたプラズマ処理装置においては、サセプタ（下部電極）に単一の高周波、特に１３．５６ＭＨｚ以下の高周波を印加する場合は、空芯コイルを用いる上記構成のフィルタが有効に機能して、ヒータ給電ライン上で３０Ａ以上の大きなヒータ電流を流しつつ、１３．５６ＭＨｚ以下の高周波ノイズを効率よく安定確実に遮断することができる。
【００１１】
しかしながら、イオンの引き込みに適した比較的低い周波数（通常１３．５６ＭＨｚ以下）の高周波とプラズマ生成に適した比較的高い周波数（通常２７ＭＨｚ以上）の高周波とを重畳してサセプタに印加する、いわゆる下部２周波印加方式を採る場合に、上記構成のフィルタでは、周波数の高い方の高周波ノイズを安定確実に遮断することが困難であることがわかってきた。特に、低圧力の下で高密度のプラズマを得るために、プラズマ生成用高周波の周波数を高くするほど、典型的には６０ＭＨｚ以上にすると、そのような高い領域の周波数に対するフィルタのインピーダンス特性がばらついて不定になりやすい。そのようなフィルタ特性のばらつきは、プラズマプロセスの再現性・信頼性にも影響し、量産型プラズマ処理装置ではプロセス性能の機差になる。
【００１２】
また、従来一般のフィルタは、複数の周波数のいずれに対しても高いインピーダンスを与えるために、並列共振周波数の異なる複数のＬＣ並列共振回路を直列に接続する構成を採っている。しかしながら、このようなフィルタ構成は、各ＬＣ並列共振回路を構成するコイルの自己共振や隣接するＬＣ並列共振回路間の相互干渉などによってインピーダンス特性が複雑に変動し、やはりプラズマプロセスの再現性・信頼性を下げる原因になっている。
【００１３】
本発明者は、上記のような従来技術の課題を克服するために、幾多の実験と鋭意な研究を積み重ねた結果、本発明に到達した。
【００１４】
すなわち、本発明は、処理容器内の高周波電極その他の電気的部材から給電ラインや信号線等の線路上に入ってくる高周波ノイズを、特に周波数が異なる複数の高周波ノイズをいずれも効率よく安定確実に遮断して、プラズマプロセスの再現性・信頼性を向上させるプラズマ処理装置を提供する。
【００１５】
また、本発明は、処理容器内の高周波電極その他の電気的部材から給電ラインや信号線等の線路上に入ってくる高周波ノイズを遮断するために、多重並列共振を含むインピーダンス特性の安定性・再現性が高く、さらには並列共振周波数を任意にずらして調整できるフィルタを備えたプラズマ処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の第１の観点におけるプラズマ処理装置は、プラズマ処理が行われる処理容器内に配設された高周波電極に高周波電源を電気的に接続し、前記高周波電極に設けられる発熱体とヒータ電源とを電気的に接続するための給電ライン上に前記発熱体を介して入ってくる所定周波数の高周波ノイズを減衰させ、または阻止するためのフィルタを設けているプラズマ処理装置であって、前記フィルタが、前記給電ラインの一部を構成する１個のコイルと、前記コイルを収容または包囲し、前記コイルと対になって特性インピーダンスが一定の分布定数線路を形成する筒形の外導体とを有し、前記分布定数線路が、前記コイルの巻線長に応じた規則的な複数の周波数で並列共振をなして、それら複数の並列共振周波数の１つが前記高周波ノイズの周波数に一致または近似し、それによって前記高周波ノイズの周波数に対して十分高いインピーダンスを与える。
【００１７】
上記第１の観点のプラズマ処理装置では、給電ライン上のフィルタにおいて１個のコイルとこれを収容または包囲する筒形の外導体とによって分布定数線路が形成される。この分布定数線路は、該コイルの巻線長に応じた規則的な複数の周波数で並列共振をなし、安定性・再現性に優れたインピーダンス特性を示す。これにより、それら複数の並列共振周波数の１つを遮断対象である高周波ノイズの周波数に一致または近似させることで、該高周波ノイズの周波数に対して所望の十分高いインピーダンスを与えることができる。これによって、給電回路を確実に保護するとともに、プラズマプロセスの再現性・信頼性を向上させることができる。
【００１８】
本発明の第２の観点におけるプラズマ処理装置は、プラズマ処理が行われる処理容器内に被処理体を保持する第１の電極とこれと対向する第２の電極とを配設し、第１の高周波を出力する第１の高周波電源を前記第１の電極に電気的に接続するとともに、第２の高周波を出力する第２の高周波電源を前記第１の電極または前記第２の電極に電気的に接続し、前記第１の電極に設けられる発熱体とヒータ電源とを電気的に接続するための給電ライン上に前記発熱体を介して入ってくる所定周波数の高周波ノイズを減衰させ、または阻止するためのフィルタを設けているプラズマ処理装置であって、前記フィルタが、前記給電ラインの一部を構成する１個のコイルと、前記コイルを収容または包囲し、前記コイルと対になって特性インピーダンスが一定の分布定数線路を形成する筒形の外導体とを有し、前記分布定数線路が、前記コイルの巻線長に応じた規則的な複数の周波数で並列共振をなして、それら複数の並列共振周波数の１つが前記高周波ノイズの周波数に一致または近似し、それによって前記高周波ノイズの周波数に対して十分高いインピーダンスを与える。
【００１９】
上記第２の観点のプラズマ処理装置では、給電ライン上のフィルタにおいて１個のコイルとこれを収容または包囲する筒形の外導体とによって分布定数線路が形成される。この分布定数線路は、該コイルの巻線長に応じた規則的な複数の周波数で並列共振をなし、安定性・再現性に優れたインピーダンス特性を示す。これにより、それら複数の並列共振周波数の１つを遮断対象である高周波ノイズの周波数（典型的には第１または第２の高周波の周波数）に一致または近似させることで、該高周波ノイズの周波数に対して所望の十分高いインピーダンスを与えることができる。これによって、給電回路を確実に保護するとともに、プラズマプロセスの再現性・信頼性を向上させることができる。
【００２０】
本発明の好適な一態様においては、第２の高周波が主として処理容器内で処理ガスのプラズマを生成するのに寄与し、第１の高周波が主としてプラズマから第１の電極上に保持される被処理体へのイオンの引き込みに寄与する。
【００２１】
別の好適な一態様においては、給電ラインが、発熱体の両端にそれぞれ接続される第１および第２の給電導線を有し、フィルタのコイルが、第１の給電導線の一部を構成する第１のコイルと、第２の給電導線の一部を構成する第２のコイルとを含む。そして、外導体の内側で、第１および第２のコイルをそれぞれ構成する第１および第２のコイル導線が、並進しながら略等しい巻線長で螺旋状に巻かれる。この構成によれば、２つのフィルタで１つの外導体を共用できるだけでなく、フィルタのＲＦ電力損失およびそのばらつき（機差）を低減することができる。
【００２２】
本発明の第３の観点におけるプラズマ処理装置は、プラズマ処理が行われる処理容器内に配設された高周波電極に高周波電源を電気的に接続し、前記高周波電極に設けられる発熱体とヒータ電源とを電気的に接続するための給電ライン上に前記発熱体を介して入ってくる所定周波数の高周波ノイズを減衰させ、または阻止するためのフィルタを設けているプラズマ処理装置であって、前記フィルタが、前記給電ラインの一部を構成する１個のコイルと、前記コイルを収容または包囲し、前記コイルと対になって複数の周波数で並列共振をなす分布定数線路を形成する筒形の外導体と、前記複数の並列共振周波数の少なくとも１つをずらして調節するための並列共振周波数調節部とを有し、前記複数の並列共振周波数の１つが前記高周波ノイズの周波数に一致または近似し、それによって前記高周波ノイズの周波数に対して十分高いインピーダンスを与える。
【００２３】
本発明の第４の観点におけるプラズマ処理装置は、プラズマ処理が行われる処理容器内に被処理体を保持する第１の電極とこれと対向する第２の電極とを配設し、第１の高周波を出力する第１の高周波電源を前記第１の電極に電気的に接続するとともに、第２の高周波を出力する第２の高周波電源を前記第１の電極または前記第２の電極に電気的に接続し、前記第１の電極に設けられる発熱体とヒータ電源とを電気的に接続するための給電ライン上に前記発熱体を介して入ってくる所定周波数の高周波ノイズを減衰させ、または阻止するためのフィルタを設けているプラズマ処理装置であって、前記フィルタが、前記給電ラインの一部を構成する１個のコイルと、前記コイルを包囲または収容し、前記コイルと対になって複数の周波数で並列共振をなす分布定数線路を形成する筒形の外導体と、前記複数の並列共振周波数の少なくとも１つをずらして調節するための並列共振周波数調節部とを有し、前記複数の並列共振周波数の１つが前記高周波ノイズの周波数に一致または近似し、それにより前記高周波ノイズの周波数に対して十分高いインピーダンスを与える。
【００２４】
上記第３または第４の観点のプラズセマ処理装置では、給電ライン上に設けられるフィルタにおいて１個のコイルとこれを収容または包囲する筒形の外導体とによって分布定数線路が形成される。この分布定数線路は、複数の周波数で並列共振をなすインピーダンス特性を有する。並列共振周波数調節部の働きにより、それら複数の並列共振周波数の１つを遮断対称である高周波ノイズの周波数に一致または近似させることができるので、該高周波ノイズの周波数に対して所望の十分高いインピーダンスを与えることができる。これによって、給電回路を確実に保護するとともに、プラズマプロセスの再現性・信頼性を向上させることができる。
【００２５】
特性インピーダンス局所可変部材の好適な一態様は、外導体の内側にコイルと同軸にリング状の部材を設ける構成である。このリング部材は、好適には導体からなり、外導体またはコイルの一方に電気的に接続され、他方とは電気的に絶縁されている。もっとも、このリング部材を誘電体たとえば樹脂で構成することも可能である。
【００２６】
リング部材の好適な構成は、外導体の軸方向と直交する平面上で円環状に延びる板体である。外導体の軸方向でコイルに対するリング部材の相対的な位置を調節するためのリング部材位置調節部を有する構成も好ましい。
【００２７】
また、好ましい一態様として、処理容器側から見て、コイルがフィルタの初段に設けられてよく、コイルの出力側の端子がコンデンサを介して接地電位の導電性部材に電気的に接続されてよい。この場合、コンデンサは、コイルの出力端側で高周波波の周波数領域では実質的に短絡状態になり、分布定数回路を出力端短絡線路とする。外導体は、好ましくは電気的に接地される。
【００２８】
本発明の第５の観点におけるプラズマ処理装置は、プラズマ処理が行われる処理容器内の高周波電極に高周波電源より給電棒を介して高周波を印加するプラズマ処理装置であって、前記給電棒を包囲し、前記給電棒と対になって分布定数線路を形成する筒形の外導体と、前記給電棒と前記外導体との間に配置され、前記分布定数線路のインピーダンス特性が前記高周波電極側から前記給電棒に入ってくる可能性のある所定周波数の高周波ノイズに対して十分高いインピーダンスを与えるように、各々の配置位置で前記分布定数線路の特性インピーダンスに局所的な変化を与える１個または複数個の特性インピーダンス局所可変部材とを有する。
【００２９】
上記第５の観点のプラズマ処理装置においては、高周波給電ライン上で給電棒と外導体との間に分布定数線路が形成される。この分布定数線路は、複数の周波数で並列共振をなすインピーダンス特性を有する。特性インピーダンス局所可変部材を用いて、それら複数の並列共振周波数の１つを遮断対称である高周波ノイズの周波数に一致または近似させることにより、該高周波ノイズの周波数に対して所望の十分高いインピーダンスを与えることができる。これによって、高周波給電系統を確実に保護するとともに、プラズマプロセスの再現性・信頼性を向上させることができる。
【００３０】
本発明の第６の観点におけるプラズマ処理装置は、プラズマ処理が行われる処理容器内の所定の電気的部材に線路を介して電気的に接続される電力系または信号系の外部回路を有し、前記電気的部材から前記外部回路に向かって前記線路に入ってくる所定周波数の高周波ノイズを前記線路上に設けたフィルタによって減衰させ、または阻止するプラズマ処理装置であって、前記フィルタが、前記線路の一区間を構成し、一定の軸に沿って一様な空間的プロファイルで延びる第１の導体と、前記第１の導体を収容または包囲し、前記第１の導体と対になって特性インピーダンスが一定の分布定数線路を形成する筒形の第２の導体とを有し、前記分布定数線路が、前記第１または第２の導体の長さに応じた規則的な複数の周波数で並列共振をなして、それら複数の並列共振周波数の１つが前記高周波ノイズの周波数に一致または近似し、それによって前記高周波ノイズの周波数に対して十分高いインピーダンスを与える。
【００３１】
上記第６の観点のプラズマ処理装置では、プラズマ処理が行われる処理容器内の所定の電気的部材と電力系または信号系の外部回路とを結ぶ線路上に設けられるフィルタにおいて第１の導体とこれを収容または包囲する筒形の第２の導体とによって分布定数線路が形成される。この分布定数線路は、第１または第２の導体の長さに応じた規則的な複数の周波数で並列共振をなし、安定性・再現性に優れたインピーダンス特性を示す。これにより、それら複数の並列共振周波数の１つを遮断対象である高周波ノイズの周波数に一致または近似させることで、該高周波ノイズの周波数に対して所望の十分高いインピーダンスを与えることができる。これによって、外部回路等を確実に保護するとともに、プラズマプロセスの再現性・信頼性を向上させることができる。
【００３２】
本発明の第７の観点におけるプラズマ処理装置は、プラズマ処理が行われる処理容器内の所定の電気的部材に線路を介して電気的に接続される電力系または信号系の外部回路を有し、前記電気的部材から前記外部回路に向かって前記線路に入ってくる所定周波数の高周波ノイズを前記線路上に設けたフィルタによって減衰させ、または阻止するプラズマ処理装置であって、前記フィルタが、前記線路の一区間を構成し、一定の軸に沿って一様な空間的プロファイルで延びる第１の導体と、前記第１の導体を収容または包囲し、前記第１の導体と対になって複数の周波数で並列共振をなす分布定数線路を形成する筒形の第２の導体と、前記複数の並列共振周波数の少なくとも１つをずらして調節するための並列共振周波数調節部とを有し、前記複数の並列共振周波数の１つが前記高周波ノイズの周波数に一致または近似し、それによって前記高周波ノイズの周波数に対して十分高いインピーダンスを与える。
【００３３】
上記第７の観点のプラズマ処理装置では、プラズマ処理が行われる処理容器内の所定の電気的部材と電力系または信号系の外部回路とを結ぶ線路上に設けられるフィルタにおいて第１の導体とこれを収容または包囲する筒形の第２の導体とによって分布定数線路が形成される。この分布定数線路は、複数の周波数で並列共振をなすインピーダンス特性を有する。並列共振周波数調節部の働きにより、それら複数の並列共振周波数の１つを遮断対称である高周波ノイズの周波数に一致または近似させることができるので、該高周波ノイズの周波数に対して所望の十分高いインピーダンスを与えることができる。これによって、外部回路等を確実に保護するとともに、プラズマプロセスの再現性・信頼性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明のプラズマ処理装置によれば、上記のような構成および作用により、処理容器内の高周波電極その他の電気的部材から給電ラインや信号線等の線路上に入ってくる高周波ノイズを、特に周波数が異なる複数の高周波ノイズをいずれも効率よく安定確実に遮断して、プラズマプロセスの再現性・信頼性を向上させることが可能であり、さらには並列共振周波数を任意にずらして調整することにより高周波遮断機能を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態によるプラズマ処理装置の構成を示す縦断面図である。
【図２】実施形態においてサセプタの発熱体に電力を供給するためのヒータ給電部の回路構成を示す図である。
【図３】実施形態における発熱体の構成例を示す図である。
【図４】第１の実施例によるフィルタユニットの構造を示す縦断面図である。
【図５】第１の実施例によるフィルタユニットの構造を示す横断面図である。
【図６】実施形態において共通のボビンに装着される２系統の空芯コイルのコイル巻線構造を示す斜視図である。
【図７】実施形態におけるコイル巻線構造を示す一部断面斜視図である。
【図８】分布定数線路上の高周波の周波数と波長との関係を示すプロット図である。
【図９】第１の実施例による２つのフィルタユニット試作品で得られたインピーダンス特性を示す図である。
【図１０】比較例のフィルタユニットの構造を示す縦断面図である。
【図１１】比較例による３つのフィルタユニット試作品で得られたインピーダンス特性を示す図である。
【図１２】実施形態におけるフィルタユニットの配置構成を示す略平面図である。
【図１３】実施形態におけるフィルタユニットの配置構成を示す略縦断面図である。
【図１４】実施例のフィルタユニットにおける開口部回りの構成を示す略縦断面図である。
【図１５】第２の実施例によるフィルタユニットの構造を示す縦断面図である。
【図１６】第２の実施例において、リング部材の位置を軸方向で可変して各リング位置で得られた多重並列共振の各周波数をプロットした図である。
【図１７】第３の実施例によるフィルタユニットの構造を示す縦断面図である。
【図１８】第３の実施例の作用効果を実証するための比較的低い周波数領域におけるインピーダンス特性を示す図である。
【図１９】第３の実施例の作用効果を実証するための比較的高い周波数領域におけるインピーダンス特性を示す図である。
【図２０】更に別の実施例によるフィルタユニットの構造を示す縦断面図である。
【図２１】更に別の実施例によるフィルタユニットの構造を示す縦断面図である。
【図２２】更に別の実施例によるフィルタユニットの構造を示す縦断面図である。
【図２３Ａ】更に別の実施例によるフィルタユニットの構造を示す横断面図である。
【図２３Ｂ】更に別の実施例によるフィルタユニットの構造を示す横断面図である。
【図２３Ｃ】更に別の実施例によるフィルタユニットの構造を示す横断面図である。
【図２４】本発明を高周波給電ラインに適用した一実施例を示す図である。
【図２５】更に別の実施形態におけるフィルタユニットの配置構成を示す略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、添付図を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００３７】
図１に、本発明の一実施形態におけるプラズマ処理装置の構成を示す。このプラズマ処理装置は、下部２周波印加方式の容量結合型プラズマエッチング装置として構成されており、たとえばアルミニウムまたはステンレス鋼等の金属製の円筒型チャンバ（処理容器）１０を有している。チャンバ１０は保安接地されている。
【００３８】
チャンバ１０内には、被処理体としてたとえば半導体ウエハＷを載置する円板形状のサセプタ１２が下部電極として水平に配置されている。このサセプタ１２は、たとえばアルミニウムからなり、チャンバ１０の底から垂直上方に延びるたとえばセラミック製の絶縁性筒状支持部１４により非接地で支持されている。この絶縁性筒状支持部１４の外周に沿ってチャンバ１０の底から垂直上方に延びる導電性の筒状支持部１６とチャンバ１０の内壁との間に環状の排気路１８が形成され、この排気路１８の底に排気口２０が設けられている。この排気口２０には排気管２２を介して排気装置２４が接続されている。排気装置２４は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、チャンバ１０内の処理空間を所望の真空度まで減圧することができる。チャンバ１０の側壁には、半導体ウエハＷの搬入出口を開閉するゲートバルブ２６が取り付けられている。
【００３９】
サセプタ１２には、第１および第２の高周波電源２８，３０がマッチングユニット３２および給電棒３４を介して電気的に接続されている。ここで、第１の高周波電源２８は、主としてプラズマの生成に寄与する所定周波数（通常２７ＭＨｚ以上、好ましくは６０ＭＨｚ以上）の第１高周波ＨＦを出力する。一方、第２の高周波電源３０は、主としてサセプタ１２上の半導体ウエハＷに対するイオンの引き込みに寄与する所定周波数（通常１３．５６ＭＨｚ以下）の第２高周波ＬＦを出力する。マッチングユニット３２には、第１および第２の高周波電源２８，３０とプラズマ負荷との間でインピーダンスの整合をとるための第１および第２の整合器（図示せず）が収容されている。
【００４０】
給電棒３４は、所定の外径を有する円筒形または円柱形の導体からなり、その上端がサセプタ１２の下面中心部に接続され、その下端がマッチングユニット３２内の上記第１および第２整合器の高周波出力端子に接続されている。また、チャンバ１０の底面とマッチングユニット３２との間には、給電棒３４の周りを囲む円筒形の導体カバー３５が設けられている。より詳細には、チャンバ１０の底面（下面）に給電棒３４の外径よりも一回り大きな所定の口径を有する円形の開口部が形成され、導体カバー３５の上端部がこのチャンバ開口部に接続されるとともに、導体カバー３５の下端部が上記整合器の接地（帰線）端子に接続されている。
【００４１】
サセプタ１２は半導体ウエハＷよりも一回り大きな直径または口径を有している。サセプタ１２の上面は、ウエハＷと略同形状（円形）かつ略同サイズの中心領域つまりウエハ載置部と、このウエハ載置部の外側に延在する環状の周辺部とに区画されている。ウエハ載置部の上に、処理対象の半導体ウエハＷが載置される。環状周辺部の上には、半導体ウエハＷの口径よりも大きな内径を有するリング状の板材いわゆるフォーカスリング３６が取り付けられる。このフォーカスリング３６は、半導体ウエハＷの被エッチング材に応じて、たとえばＳi，ＳiＣ，Ｃ，ＳiＯ2の中のいずれかの材質で構成されている。
【００４２】
サセプタ１２上面のウエハ載置部には、ウエハ吸着用の静電チャック３８および発熱体４０が設けられている。静電チャック３８は、サセプタ１２の上面に一体形成または一体固着された膜状または板状の誘電体４２の中にＤＣ電極４４を封入しており、ＤＣ電極４４にはチャンバ１０の外に配置される外付けの直流電源４５がスイッチ４６、高抵抗値の抵抗４８およびＤＣ高圧線５０を介して電気的に接続されている。直流電源４５からの高圧の直流電圧がＤＣ電極４４に印加されることにより、クーロン力で半導体ウエハＷを静電チャック３８上に吸着保持できるようになっている。なお、ＤＣ高圧線５０は、被覆線であり、円筒体の下部給電棒３４の中を通り、サセプタ１２を下から貫通して静電チャック３８のＤＣ電極４４に接続されている。
【００４３】
発熱体４０は、静電チャック３８のＤＣ電極４４と一緒に誘電体４２の中に封入された例えばスパイラル状の抵抗発熱線からなり、この実施形態では図３に示すようにサセプタ１２の半径方向において内側の発熱線４０(IN）と外側の発熱線４０(OUT)とに２分割されている。このうち、内側発熱線４０(IN）は、絶縁被覆された給電導体５２(IN)、フィルタユニット５４(IN)および電気ケーブル５６(IN)を介して、チャンバ１０の外に配置される専用のヒータ電源５８(IN)に電気的に接続されている。外側発熱線４０(OUT)は、絶縁被覆された給電導体５２(OUT)、フィルタユニット５４(OUT)および電気ケーブル５６(OUT)を介して、やはりチャンバ１０の外に配置される専用のヒータ電源５８(OUT)に電気的に接続されている。この中で、フィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)はこの実施形態における主要な特徴部分であり、その内部の構成および作用については後に詳細に説明する。
【００４４】
サセプタ１２の内部には、たとえば円周方向に延びる環状の冷媒室または冷媒通路６０が設けられている。この冷媒室６０には、チラーユニット（図示せず）より冷媒供給管を介して所定温度の冷媒たとえば冷却水が循環供給される。冷媒の温度によってサセプタ１２の温度を下げる方向に制御できる。そして、サセプタ１２に半導体ウエハＷを熱的に結合させるために、伝熱ガス供給部（図示せず）からの伝熱ガスたとえばＨeガスが、ガス供給管およびサセプタ１２内部のガス通路６２を介して静電チャック３８と半導体ウエハＷとの接触界面に供給されるようになっている。
【００４５】
チャンバ１０の天井には、サセプタ１２と平行に向かい合って上部電極を兼ねるシャワーヘッド６４が設けられている。このシャワーヘッド６４は、サセプタ１２と向かい合う電極板６６と、この電極板６６をその背後（上）から着脱可能に支持する電極支持体６８とを有し、電極支持体６８の内部にガス室７０を設け、このガス室７０からサセプタ１２側に貫通する多数のガス吐出孔７２を電極支持体６８および電極板６６に形成している。電極板６６とサセプタ１２との間の空間Ｓがプラズマ生成空間ないし処理空間となる。ガス室７０の上部に設けられるガス導入口７０ａには、処理ガス供給部７４からのガス供給管７６が接続されている。電極板６６はたとえばＳi、ＳiＣあるいはＣからなり、電極支持体６８はたとえばアルマイト処理されたアルミニウムからなる。
【００４６】
このプラズマエッチング装置内の各部たとえば排気装置２４、高周波電源２８，３０、直流電源４５のスイッチ４６、ヒータ電源５８(IN)，５８(OUT)、チラーユニット（図示せず）、伝熱ガス供給部（図示せず）および処理ガス供給部７４等の個々の動作および装置全体の動作（シーケンス）は、たとえばマイクロコンピュータを含む装置制御部（図示せず）によって制御される。
【００４７】
このプラズマエッチング装置において、エッチングを行なうには、先ずゲートバルブ２６を開状態にして加工対象の半導体ウエハＷをチャンバ１０内に搬入して、静電チャック３８の上に載置する。そして、処理ガス供給部７４よりエッチングガス（一般に混合ガス）を所定の流量でチャンバ１０内に導入し、排気装置２４によりチャンバ１０内の圧力を設定値にする。さらに、第１および第２の高周波電源２８、３０をオンにして第１高周波ＨＦおよび第２高周波ＬＦをそれぞれ所定のパワーで出力させ、これらの高周波ＨＦ，ＬＦをマッチングユニット３２および給電棒３４を介してサセプタ（下部電極）１２に印加する。また、伝熱ガス供給部より静電チャック３８と半導体ウエハＷとの間の接触界面に伝熱ガス（Ｈeガス）を供給するとともに、静電チャック用のスイッチ４６をオンにして、静電吸着力により伝熱ガスを上記接触界面に閉じ込める。一方で、ヒータ電源５８(IN)，５８(OUT)をオンにして、内側発熱体４０(IN)および外側発熱体４０(OUT)を各々独立したジュール熱で発熱させ、サセプタ１２上面の温度ないし温度分布を設定値に制御する。シャワーヘッド６４より吐出されたエッチングガスは両電極１２，６４間で高周波の放電によってプラズマ化し、このプラズマで生成されるラジカルやイオンによって半導体ウエハＷ表面の被加工膜が所望のパターンにエッチングされる。
【００４８】
この容量結合型プラズマエッチング装置は、サセプタ１２にプラズマ生成に適した比較的高い周波数（好ましくは６０ＭＨｚ以上）の第１高周波ＨＦを印加することにより、プラズマを好ましい解離状態で高密度化し、より低圧の条件下でも高密度プラズマを形成することができる。それと同時に、サセプタ１２にイオン引き込みに適した比較的低い周波数（１３．５６ＭＨｚ以下）の第２高周波ＬＦを印加することにより、サセプタ１２上の半導体ウエハＷに対して選択性の高い異方性のエッチングを施すことができる。
【００４９】
また、この容量結合型プラズマエッチング装置においては、サセプタ１２にチラーの冷却とヒータの加熱を同時に与え、しかもヒータの加熱を半径方向の中心部とエッジ部とで独立に制御するので、高速の温度切換または昇降温が可能であるとともに、温度分布のプロファイルを任意または多様に制御することも可能である。
【００５０】
次に、図２〜図２２につき、このプラズマエッチング装置における主要な特徴部分であるフィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)内の構成および作用を説明する。
【００５１】
図２に、サセプタ１２に設けられる発熱体４０に電力を供給するためのヒータ給電部の回路構成を示す。この実施形態では、発熱体４０の内側発熱線４０(IN)および外側発熱線４０(OUT)のそれぞれに対して実質的に同一の回路構成を有する個別のヒータ給電部を接続し、内側発熱線４０(IN)および外側発熱線４０(OUT)の発熱量または発熱温度を独立に制御するようにしている。以下の説明では、内側発熱線４０(IN)に対するヒータ給電部の構成および作用について述べる。外側発熱線４０(OUT)に対するヒータ給電部の構成および作用も全く同じである。
【００５２】
ヒータ電源５８(IN)は、たとえばＳＳＲを用いて商用周波数のスイッチング（ＯＮ／ＯＦＦ）動作を行う交流出力型の電源であり、内側発熱体４０(IN)と閉ループの回路で接続されている。より詳しくは、ヒータ電源５８(IN)の一対の出力端子のうち、第１の出力端子は第１の給電ライン（電源線）１００(1)を介して内側発熱線４０(IN)の第１の端子ｈ1に電気的に接続され、第２の出力端子は第２の給電ライン（電源線）１００(2)を介して内側発熱線４０(IN)の第２の端子ｈ2に電気的に接続されている。
【００５３】
フィルタユニット５４(IN)は、第１および第２の給電ライン１００(1)，１００(2)の途中にそれぞれ設けられる第１および第２のフィルタ１０２(1)，１０２(2)を有している。両フィルタ１０２(1)，１０２(2)は、回路構成が実質的に同じである。
【００５４】
より詳しくは、両フィルタ１０２(1)，１０２(2)は、それぞれコイル１０４(1)，１０４(2)とコンデンサ１０６(1)，１０６(2)との直列回路で構成されている。コイル１０４(1)，１０４(2)の一方の端子またはフィルタ端子Ｔ(1)，Ｔ(2)は一対の給電導体５２(IN)を介して内側発熱線４０(IN)の両端子ｈ1，ｈ2にそれぞれ接続されており、コイル１０４(1)，１０４(2)の他方の端子と接地電位の導電性部材（たとえばチャンバ１０）との間にコンデンサ１０６(1)，１０６(2)がそれぞれ接続されている。そして、コイル１０４(1)，１０４(2)とコンデンサ１０６(1)，１０６(2)との間の接続点ｎ(1)，ｎ(2)は、電気ケーブル（ペアケーブル）５６(IN)を介してヒータ電源５８(IN)の第１および第２の出力端子にそれぞれ接続されている。
【００５５】
かかる構成のヒータ給電部において、ヒータ電源５８(IN)より出力される電流は、正極性のサイクルでは、第１の給電ライン１００(1)つまり電気ケーブル５６(IN)、コイル１０４(1)および給電導体５２(IN)を通って一方の端子ｈ1から内側発熱線４０(IN)に入り、内側発熱線４０(IN)の各部で通電によるジュール熱を発生させ、他方の端子ｈ2から出た後は、第２の給電ライン１００(2)つまり給電導体５２(IN)、コイル１０４(2)および電気ケーブル５６(IN)を通って帰還する。負極性のサイクルでは、同じ回路を上記と逆方向に電流が流れる。このヒータ交流出力の電流は商用周波数であるため、コイル１０４(1)，１０４(2)のインピーダンスまたはその電圧降下は無視できるほど小さく、またコンデンサ１０６(1)，１０６(2)を通ってアースへ抜ける漏れ電流も無視できるほど少ない。
［フィルタの実施例１］
【００５６】
図４〜図７に、第１の実施例によるフィルタユニット５４(IN)の物理的な構造を示す。フィルタユニット５４(IN)は、図４および図５に示すように、たとえばアルミニウムからなる円筒形の外導体１１０の中に第１フィルタ１０２(1)のコイル１０４(1)と第２フィルタ１０２(2)のコイル１０４(2)とを同軸に収容し、フィルタ端子Ｔ(1)，Ｔ(2)の反対側でたとえばアルミニウムからなるコンデンサボックス１１２の中に第１フィルタ１０２(1)のコンデンサ１０６(1)と第２フィルタ１０２(2)のコンデンサ１０６(2)（図２）とを一緒に収容している。外導体１１０は接地電位の導電性部材たとえばチャンバ１０にネジ止めで接続されている。
【００５７】
各々のコイル１０４(1)，１０４(2)は、空芯コイルからなり、ヒータ電源５２(IN)から内側発熱線４０(IN)に十分大きな（たとえば３０Ａ程度の）電流を流す給電線の機能に加えて、発熱（パワーロス）を防ぐ観点からフェライト等の磁芯を持たずに空芯で非常に大きなインダクタンスを得るために、さらには大きな線路長を得るために、太いコイル線とこれまでの常識に反するような大きさのコイルサイズ（たとえば直径が２２〜４５ｍｍ、長さ１３０〜２５０ｍｍ）を有している。
【００５８】
この実施例では、円筒形の外導体１１０の中でコイル１０４(1)，１０４(2)同士が、コンデンサボックス１１２の上に垂直に立てられた絶縁体たとえば樹脂からなる円筒または円柱状のボビン１１４に同心状に装着されている。
【００５９】
ここで、両コイル１０４(1)，１０４(2)相互間の巻線構造は特徴的である。すなわち、両コイル１０４(1)，１０４(2)をそれぞれ構成するコイル導線が、共通のボビン１１４の外周面に沿って図６に示すようにボビン軸方向に重なり合って並進しながら等しい巻線長で螺旋状に巻かれている。両コイル１０４(1)，１０４(2)のそれぞれのコイル導線は、図７に示すように、好ましくは同一の断面積を有する薄板または平角の銅線からなり、両者間の短絡を防ぐために、片方の空芯コイル１０４(2)のコイル導線を絶縁被覆たとえばテフロン（登録商標）製のチューブ１１６で覆っている。
【００６０】
なお、図４に示すように、両コイル１０４(1)，１０４(2)の下端（出力端）は、接続導体１１８(1)，１１８(2)を介して、コンデンサボックス１１２内のコンデンサ１０６(1)，１０６(2)（図２）にそれぞれ接続されている。
【００６１】
このように、共通のボビンに装着される２系統のコイル同士の間では、コイル径および巻線長が等しい。すなわち、共通のボビン１１４に装着される第１フィルタ１０２(1)のコイル１０４(1)と第２フィルタ１０２(2)のコイル１０４(2)とは、同一材質および同一サイズ（太さ、長さ）の導線からなり、どちらもボビン１１４の外径で規定されるコイル径を有している。そして、両コイル１０４(1)，１０４(2)は、それぞれのコイル導線がボビン軸方向で交互に重なり合っている。
【００６２】
一方で、第１フィルタ１０２(1)のコイル１０４(1)と第２フィルタ１０２(2)のコイル１０４(2)は、電気的にはそれぞれ独立して（並列に）円筒形の外導体１１０との間に分布定数線路を形成する。
【００６３】
なお、この実施例のフィルタユニット５４(IN)において、ボビン１１４は必須の部材ではない。すなわち、両コイル１０４(1)，１０４(2)の電気的な機能または電磁的作用に絶縁体のボビン１１４は何の影響も与えない。したがって、両コイル１０４(1)，１０４(2)が接着剤あるいはボビン以外の支持部材によって一体的に安定に保持できるのであれば、ボビン１１４を省くことができる。
【００６４】
以下に、本発明における第１および第２フィルタ１０２(1)，１０２(2)のコイル１０４(1)，１０４(2)と外導体１１０との間に分布定数線路が形成される仕組みについて説明する。
【００６５】
一般的に、伝送線路の特性インピーダンスＺoは、無損失の場合には単位長さあたりの静電容量Ｃ、インダクタンスＬを用いて、Ｚo＝√（ＬＣ）で与えられる。また、波長λは、次の式（１）で与えられる。
λ＝２π／（ω√（ＬＣ） ・・・・（１）
【００６６】
一般的な分布定数線路（特に同軸線路）では線路の中心が棒状の円筒導体であるのに対して、本発明では円筒状のコイルを中心導体にしている点が異なる。単位長さあたりのインダクタンスＬは主にこの円筒状コイルに起因するインダクタンスが支配的になると考えられる。一方、単位長さあたりの静電容量は、コイル表面と外導体がなすコンデンサの静電容量Ｃで規定される。したがって、本発明においても、単位長さあたりのインダクタンスＬ、静電容量Ｃとしたときに、特性インピーダンスＺo＝√（ＬＣ）で与えられる分布定数線路が形成されていると考えることができる。
【００６７】
このような分布定数線路を有するフィルタユニットを端子Ｔ側からみると、反対側が大きな容量（たとえば５０００ｐＦ）を有するコンデンサで疑似的に短絡されているため、一定の周波数間隔で大きなインピーダンスを繰り返すような周波数−インピーダンス特性が得られる。このようなインピーダンス特性は、波長と分布線路長が同等のときに得られる。
【００６８】
本発明の形態では、コイルの巻き線長ではなく、コイルの全長ｓ（図４）が分布線路長となる。そして、中心導体にコイルを用いたことで、棒状の円筒導体の場合に比べてＬをはるかに大きくしてλを小さくすることができるため、短い線路長（コイル全長ｓ）でありながら波長と同等以上の実効長を実現することが可能であり、比較的短い周波数間隔で大きなインピーダンスをもつことを繰り返すようなインピーダンス特性を得ることができる。
【００６９】
ここで、コイル１０４(1)，１０４(2)と外導体１１０との間に形成される分布定数線路上では特性インピーダンス（特に単位長さ当たりのインダクタンスおよびキャパシタンス）が一定であるのが望ましい。この点、この実施例では、円筒形の外導体１１０の中に円筒形のコイル１０４(1)，１０４(2)が同軸に配置されるので、この特性インピーダンス一定の要件が厳密に満たされている。
【００７０】
もっとも、コイル１０４(1)，１０４(2)と外導体１１０との間のギャップ（距離間隔）に多少の凹凸があっても、許容範囲（一般に遮断すべき高周波の波長の １／４以下）内であれば、特性インピーダンス一定の要件は実質的に満たされる。
【００７１】
たとえば、この実施例のフィルタユニット５４(IN)の標準的なケースとして、単位長さ当たりのインダクタンスおよびキャパシタンスをそれぞれ４０μＨ、２００ｐＦである場合、分布定数線路上の高周波の周波数と波長は上記の式（１）より図８に示すような関係（特性）になる。この特性によれば、たとえば高周波の周波数が８０ＭＨｚの場合、その波長は約１５０ｍｍである。したがって、コイル１０４(1)，１０４(2)と外導体１１０との間のギャップ（距離間隔）には、軸方向または線路方向に沿って３７．５ｍｍまでの凹凸が許容される。
【００７２】
かかる構成によれば、第１フィルタ１０２(1)において、多重並列共振をなし、かつインピーダンス特性の安定性・再現性に優れたフィルタ特性を容易に得ることができる。
【００７３】
この点に関して、本発明者は、上記のような本実施例のフィルタユニット５４(IN)（図４〜図７）を複数個試作した。そして、本実施形態のプラズマエッチング装置（図１）に２つの実施例試作品５４(IN)Ａ，５４(IN)Ｂをそれぞれ個別に組み込んで、ネットワークアナライザを用いて０〜１００ＭＨｚの範囲内で周波数を掃引して、フィルタ端子Ｔ(1)側から見た第１フィルタ１０２(1)のインピーダンスを測定した。
【００７４】
その実験結果として、フィルタユニット５４(IN)の２つの実施例試作品５４(IN)Ａ，５４(IN)Ｂにつき、図９に示すようなインピーダンス特性ＺA，ＺBがそれぞれ得られた。図示のように、一方の実施例試作品５４(IN)Ａのインピーダンス特性ＺAと他方の実施例試作品５４(IN)Ｂのインピーダンス特性ＺBとはどちらか見分けがつかないほど略完全に重なり合っている。また、多重並列共振の特性が規則的で安定しており、両実施例試作品５４(IN)Ａ，５４(IN)Ｂのどちらも並列共振周波数は約１１．３１ＭＨｚ、約４０．６８ＭＨｚ、約７０．４４ＭＨｚ、約９３．９ＭＨｚで略完全に揃っている。このように、インピーダンス特性の安定性・再現性が非常に優れていることが確認された。
【００７５】
一方で、本発明者は、比較例として、図１０に示す構成のフィルタユニット５４(IN)'を複数個試作した。このフィルタユニット５４(IN)'は、導体板からなるケーシング１１０'の中に複数個たとえば２個の空芯コイル単体［１０４Ａ(1)，１０４Ｂ(1)］、［１０４Ａ(2)、１０４Ｂ(2)］を並べて配置する。
【００７６】
ここで、一方のボビン１１４Ａにはコイル１０４Ａ(1)，１０４Ａ(2)が並進しながら等しい巻線長で螺旋状に巻かれており、他方のボビン１１４Ｂにはコイル１０４Ｂ(1)，１０４Ｂ(2)が並進しながら等しい巻線長で螺旋状に巻かれている。そして、ボビン１１４Ａ側のコイル１０４Ａ(1)とボビン１１４Ｂ側のコイル１０４Ｂ(1)は、第１の給電ライン１００(1)の途中に設けられ、コネクタ導体１０５(1)'を介して互いに電気的に接続されている。また、ボビン１１４Ｂ側のコイル１０４Ａ(2)とボビン１１４Ｂ側のコイル１０４Ｂ(2)は、第２の給電ライン１００(2)の途中に設けられ、コネクタ導体１０５(2)'を介して互いに電気的に接続されている。
【００７７】
そして、図１のプラズマエッチング装置に図１０に示す構成のフィルタユニットの３つの比較例試作品５４(IN)'Ｃ，５４(IN)'Ｄ，５４(IN)'Ｅをそれぞれ個別に組み込んで、それぞれの第１フィルタ１０２(1)'について上記と同様にネットワークアナライザを用いて０〜１００ＭＨｚの範囲内で周波数を掃引してフィルタ端子Ｔ(1)側から見た各周波数のインピーダンスを測定した。
【００７８】
その実験結果として、３つの比較例試作品５４(IN)'Ｃ，５４(IN)'Ｄ，５４(IN)'Ｅにつき、図１１に示すようなインピーダンス特性ＺC，ＺD，ＺEがそれぞれ得られた。図示のように、三者のインピーダンス特性ＺC，ＺD，ＺEは、１３．５６ＭＨｚ以下の低周波数領域では大体揃うが、それ以上高い周波数領域では不揃いになり、しかも並列共振と紛らわしい角（つの）状の異常増大または異常減少が不定に現れ、安定性・再現性はよくない。
【００７９】
上記比較例のフィルタユニット５４(IN)'においては、たとえば第１の給電ライン１００(1)上では、ボビン１１４Ａ側のコイル１０４Ａ(1)と外導体のケーシング１１０'との間、およびボビン１１４Ｂ側のコイル１０４Ｂ(1)と外導体のケーシング１１０'との間にそれぞれ分布定数線路が形成される。しかし、両コイル１０４Ａ(1)，１０４Ｂ(1)は並列に配置され、それらのコイルを繋ぐコネクタ導体１０５(1)'の箇所で分布定数線路の空間的プロファイルが著しく変化する。
【００８０】
第２の給電ライン１００(2)上でも同様である。すなわち、ボビン１１４Ａ側のコイル１０４Ａ(2)と外導体のケーシング１１０'との間、およびボビン１１４Ｂ側のコイル１０４Ｂ(2)と外導体のケーシング１１０'との間にそれぞれ分布定数線路が形成される。しかし、両コイル１０４Ａ(2)，１０４Ｂ(2)は並列に配置され、それらのコイルを繋ぐコネクタ導体１０５(2)'の箇所で分布定数線路の空間的プロファイルが著しく変化する。
【００８１】
このように上記比較例のフィルタユニット５４(IN)'においては、同一構成および同一仕様でも個々のフィルタユニット５４(IN)'Ｃ，５４(IN)'Ｄ，５４(IN)'Ｅの間で並列共振周波数に安定性・規則性がなく、ばらつき（機差）が生じやすい。このため、インピーダンス特性において並列共振に基づき突出して高くなる角状部分の高インピーダンスを安定かつ正確に利用することができない。
【００８２】
このように、この実施例によれば、サセプタ（下部電極）１２に組み込まれている発熱線４０(IN)にヒータ電源５８(IN)からの大電流を供給するための給電ライン１００(1)上に設けられるフィルタ１０２(1)において、規則的な複数の周波数で多重並列共振をなし、かつインピーダンス特性の安定性・再現性に優れたフィルタ特性を容易に得ることができる。
【００８３】
したがって、高周波電源２８，３０からの高周波ＨＦ，ＬＦの一部が高周波ノイズとしてサセプタ１２ないし発熱線４０(IN)を介して第１の給電ライン１００(1)上に入ってきても、１個のコイル１０４(1)からなる第１フィルタ１０２(1)が上記のような規則的な多重並列共振特性に基づいて両周波数の高周波ノイズのいずれに対しても十分高いインピーダンスを与えることができる。たとえば、第２高周波ＬＦの周波数を１３．５６ＭＨｚに選定し、第１高周波ＨＦの周波数を８０ＭＨｚに選定した場合、図９のインピーダンス特性によれば、第２高周波ＬＦ（１３．５６ＭＨｚ）の高周波ノイズに対しては１０００Ω以上の一定の高インピーダンスを与え、第１高周波ＨＦ（８０ＭＨｚ）の高周波ノイズに対しては１００Ω以上の一定の高インピーダンスを与えることが可能であり、機差のない安定した高周波ノイズ遮断特性を奏することができる。
【００８４】
また、別な見方をすれば、機差のない安定した高周波ノイズ遮断特性を得るために、規則的な多重並列共振特性を使えるようになり、空芯コイルのインダクタンス（つまりコイル長）を従来のものに比して大幅に小さくすることができる。これによって、従来装置ではフィルタユニット内に収められる空芯コイルが複数であったのに対して、この実施形態のプラズマ処理装置ではフィルタユニット内に収める空芯コイルを１個で済ますことができる。そして、空芯コイルが１個であっても、電気的に直列接続される複数の空芯コイルよりも機差の少ない安定した高周波ノイズ遮断特性を得ることができる。
【００８５】
このように、この実施例のフィルタ１０２(1)によれば、ヒータ電源５８(IN)への高周波ノイズの侵入を確実に防止できるとともに、チャンバ１０内で高周波放電により生成されるプラズマを安定化し、プラズマプロセスの再現性・信頼性を向上させることができる。また、第２の給電ライン１００(2)上に設けられる第２のフィルタ１０２(2)も、上述した第１のフィルタ１０２(1)と同様の構成を有し、同様の作用効果を奏する。
【００８６】
なお、フィルタ１０２(1)において、コイル１０４(1)の出力端側に接続されるコンデンサ１０６(1)は、高周波の周波数領域では実質的に短絡状態になり、分布定数回路１２０(1)を出力端短絡線路とする。また、フィルタ１０２(1)のインピーダンス特性、特に多重並列共振の共振周波数は、コイル１０４(1)の巻線長（線路長）を変えることによって任意に調整することができる。すなわち、線路長に依存して多重並列共振の周波数が変化する出力端短絡線路の特性がフィルタ１０２(1)の分布定数回路１２０(1)に当てはまる。したがって、コイル１０４(1)の巻線長を上記実施例試作品のものよりも長くすることで、各並列共振周波数を低くする方向に可変調整することができる。また、反対にコイル１０４(1)の巻線長を上記実験の試作品よりも短くすることで、各並列共振周波数を高くする方向に可変調整することができる。
【００８７】
また、上記のように、この実施例のフィルタユニット５４(IN)は、円筒形のケーシングまたは外導体１１０の中に所要の全て（第１および第２フィルタ１０２(1)，１０２(2)のコイル１０４(1)，１０４(2)）を収めている。他方のフィルタユニット５４(OUT)も同様である。このことにより、この実施形態のフラズマ処理装置においては、図１２に示すように、サセプタ１２内の内側発熱線４０(IN)および外側発熱線４０(OUT)に対して両フィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)を方位角方向で均一な距離間隔（１８０°間隔）を空けて配置することが可能であり、装置内の電磁気的なプロファイル（たとえばチャンバ１０内のプラズマ密度分布等）に対してフィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)が与える影響の偏りを少なくすることができる。
【００８８】
なお、別の実施例として、図２５に示すように、発熱体４０を半径方向で４系統４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄに分割する場合は、それぞれ対応するフィルタユニット５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ，５４Ｄを方位角方向で均一な距離間隔（９０°間隔）を空けて配置することが可能であり、上記と同様に偏り発生防止効果が得られる。
【００８９】
さらには、図１３に示すように、両フィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)の占有スペースが小さいので、サセプタ１２の背後に設けられる他の用力系または可動系のレイアウト設計が非常に楽になるという利点もある。
【００９０】
なお、図４に示すように、フィルタ端子Ｔ(1)，Ｔ(2)を通すために円筒形外導体１１０の一端面に形成される開口１１０ａは、コイル１０４(1)，１０４(2)の外径Ｊ104と同一またはそれよりも大きい口径（内径）Ｊ110を有することが入口つまり開口１１０ａ付近の静電容量を小さくするうえで望ましい。
【００９１】
開口１１０ａの口径Ｊ110がコイル１０４(1)，１０４(2)の外径Ｊ104よりも小さい場合は、入口の静電容量を低減するために、図１４に示すように軸方向におけるコイル１０４(1)，１０４(2)と開口１１０ａとの離間距離Ｋを十分（たとえば２０ｍｍ以上）大きくしなければならず、フィルタユニット５４(IN)の全長が大きくなってしまう。
【００９２】
なお、開口１１０ａは外導体１１０の開口部であり、図４に示すように樹脂などの誘電体で開口１１０ａを塞いでも電磁的には無いのと同じである。
［フィルタの実施例２］
【００９３】
図１５に、第２の実施例によるフィルタユニット５４(IN)の物理的な構造を示す。この第２の実施例の主たる特徴は、上記第１実施例のフィルタユニット５４(IN)において並列共振周波数を任意にずらして調整するための並列共振周波数調節部を備えていることである。以下、第２の実施例においても、第１フィルタ１０２(1)の構成および第１分布定数回路１２０(1)の作用について説明する。第２フィルタ１０２(2) の構成および第２分布定数線路１２０(2)の作用も全く同じである。
【００９４】
この並列共振周波数調節部の基本形態は、分布定数線路１２０(1)の特性インピーダンスに線路の途中で局所的な変化を与える特性インピーダンス局所可変部材を設けることであり、好適には図１０に示すようにコイル１０４(1)と外導体１１０との間にリング部材１２２を同軸に設ける。
【００９５】
このリング部材１２２は、好ましくは外導体１１０の軸方向と直交する平面上で円環状に延びる板体として構成され、好ましくは銅、アルミニウム等の導体からなり、外導体１１０に電気的に接続され、コイル１０４(1)とは電気的に絶縁されている。もっとも、リング部材１２２がコイル１０４(1)と電気的に接続され、外導体１１０とは電気的に絶縁されている構成も可能である。また、リング部材１２２を樹脂等の誘電体で構成してもよく、その場合は外導体１１０とコイル１０４(1)の双方と接触していてもよい。また、リング部材１２２を一定の位置に固定配置してもよいが、軸方向でリング部材１２２の配置位置を可変調整できる構成も好ましい。
【００９６】
導体、あるいは誘電体からなるリング状のインピーダンス局所可変部材１２２は同軸線路のＣを変化させることによって局所的に特性インピーダンス√（ＬＣ）を変化させることができる。特性インピーダンスがＺ0からＺ1に部分的に変化すると、その界面では反射が発生する。このため直列に結合した３つの同軸線路（長さＳ1−特性インピーダンスＺ0，長さＳ2−特性インピーダンスＺ1，長さＳ3−特性インピーダンスＺ0）のようになり、周波数、長さと波長の関係で決まっている直列・並列共振の周波数を結果的にシフトさせる効果をもつ。
【００９７】
このリング部材１２２によって分布定数線路１２０(1)の空間的プロファイルに与えられる変化は、後述する本発明の効果を奏するうえで、一定量を超える必要があり、特性インピーダンスＺoに換算して１０％以上の変化を付けることが望ましい。
【００９８】
本発明者は、上記のような本実施例の構成（図１０）を有するフィルタユニット５４(IN)を試作した。この実施例試作品の主な仕様として、外導体１１０の内径（半径）は２８．１２５ｍｍ、コイル１０４(1)の外径（半径）は２１．２５ｍｍ、長さは１３４ｍｍ、リング部材１２２とコイル１０４(1)との距離間隔Ｄは３．７５ｍｍ、幅Ｍは５ｍｍである。そして、この実施例試作品のフィルタユニット５４(IN)において、リング部材１２２の位置を軸方向で可変しながら、各リング位置についてフィルタ端子Ｔ(1)側から見た第１フィルタ１０２(1)のインピーダンス特性をネットワークアナライザで取得し、その多重並列共振の各周波数（並列共振周波数）を測定してプロットしたところ、図１６に示すような実験結果が得られた。
【００９９】
図１６において、リング位置に依存しない一定値の並列共振周波数Ｆ1（約１７．５ＭＨｚ），Ｆ2（約６８．７５ＭＨｚ），Ｆ3（約１１６．２５ＭＨｚ），Ｆ4（約１５５．００ＭＨｚ）は、本実施例のフィルタユニット５４(IN)（図１０）からリング部材１２２を除外した構成（図４）で得られた比較基準値である。
【０１００】
図１６に示すように、この実施例によれば、リング部材１２２の位置（約１０ｍｍ位置〜約１３２ｍｍ位置）に応じて各並列共振周波数が上下に変動（シフト）することがわかる。そして、さらに注目すべきことは、各並列共振周波数が各々固有の周期で独立に上下変動（シフト）することである。
【０１０１】
より詳しくは、第１の並列共振周波数は、入力端側（リング位置１０ｍｍ位置付近）で比較基準値Ｆ1から下がる方向に最も大きく変化し、中心位置付近（７５ｍｍ位置付近）でシフト量が略０であり、出力端側に近づくにつれて比較基準値Ｆ1よりも上昇する方向にシフト量が増大する。もっとも、第１の並列共振周波数のシフト量（絶対値）は、他の並列共振周波数のシフト量（絶対値）に比して格段に小さい。
【０１０２】
また、第２の並列共振周波数は、リング部材１２２を中心位置つまり１／２位置付近（７５ｍｍ位置付近）に配置したときに比較基準値Ｆ1からの低下シフト量が最大になる。
【０１０３】
第３の並列共振周波数は、リング部材１２２を１／２位置付近（７５ｍｍ位置付近）に配置したときに上昇シフト量が最大になり、１／３位置付近（４５ｍｍ位置付近）または２／３位置付近（１２０ｍｍ位置付近）に配置したときに低下シフト量が最大になる。
【０１０４】
第４の並列共振周波数は、リング部材１２２を１／４位置付近（３０ｍｍ位置付近）、１／２位置付近（７５ｍｍ位置付近）または３／４位置付近（１３５ｍｍ位置付近）に配置したときに比較基準値Ｆ1からの低下シフト量が最大になり、３／８位置付近（６０ｍｍ位置付近）または５／８位置付近（１００ｍｍ位置付近）に配置したときに上昇シフト量が最大になる。
【０１０５】
したがって、たとえば、プラズマ生成用の第１高周波ＨＦの周波数が８０ＭＨｚに選ばれた場合は、リング部材１２２を３０ｍｍ位置付近に配置することで、第２の並列共振周波数を比較基準値Ｆ2（約６８．７５ＭＨｚ）から上にずらして７２〜７５ＭＨｚ付近に調整し、これによって８０ＭＨｚの高周波ノイズに対して十分高いインピーダンスを与えることができる。
【０１０６】
もっとも、イオン引き込み用の第２高周波ＬＦの周波数は１３．５６ＭＨｚ以下という絶対的制限があるため、通常は第２高周波ＬＦの周波数に対して第１の並列共振周波数を優先的に最適化する。上述したように、コイル１０４(1)の巻線長を延ばすことで、第１の並列共振周波数を所望の低い値（たとえば１２ＭＨｚ付近）に合わせることができる。そして、その場合に、プラズマ生成用の第１高周波ＨＦの周波数に対して所望の十分高いインピーダンスを与えるために第２、第３または第４の並列共振周波数のいずれかを比較基準値（Ｆ2，Ｆ3，Ｆ4）から適宜ずらす調整を行う必要があるときは、上述したようにリング部材１２２の配置位置を最適な位置に合わせればよい。
【０１０７】
この第２の実施例は、第１実施例のフィルタ構成に一定の形状・サイズ・材質のリング部材１２２を付け加えるだけの構成であり、多重並列共振の各並列共振周波数を任意にずらす調整を可能としつつ、第１実施例と同様にインピーダンス特性の安定性・再現性に優れたフィルタ特性を得ることができる。
［フィルタの実施例３］
【０１０８】
図１７に、第３の実施例によるフィルタユニット５４(IN)の物理的な構造を示す。この第３の実施例は、上述した第２の実施例の一変形例であり、１つのフィルタ１０２(1)にリング部材１２２を複数たとえば２個備える構成を特徴とする。これら複数のリング部材１２２，１２２の形状・サイズ・材質は、異なってもよいが、通常は同じでよい。
【０１０９】
本発明者は、本実施例の構成（図１７）を有するフィルタユニット５４(IN)を試作し、そのインピーダンス特性を上記と同様にネットワークアナライザを用いて測定し、上記第１および第２の実施例の試作品と比較した。
【０１１０】
図１８および図１９にその実験結果を示す。図中、インピーダンス特性ＺNは、フィルタユニット５４(IN)内にリング部材１２２が無い第１実施例（図４）の試作品のものである。このインピーダンス特性ＺNにおいて、第１の並列共振周波数は図１８に示すように約１６．８ＭＨｚであり、第３の並列共振周波数は図１９に示すように約１１７ＭＨｚである。
【０１１１】
インピーダンス特性Ｚ45は、フィルタユニット５４(IN)内に１つのリング部材１２２を４５ｍｍ位置に配置した第２実施例（図１０）の試作品のものである。このインピーダンス特性Ｚ45において、第１の並列共振周波数は図１８に示すように約１６．４ＭＨｚであり、第３の並列共振周波数は図１９に示すように約１０８ＭＨｚである。これは、図１６の特性と符号する。すなわち、図１６に示すように、リング位置を４５ｍｍ位置にした場合、第１の並列共振周波数は比較基準値Ｆ1から僅かに下がる方向にシフトし、第３の並列共振周波数は比較基準値Ｆ3から大きく下がる方向にシフトする。
【０１１２】
インピーダンス特性Ｚ110は、フィルタユニット５４(IN)内に１つのリング部材１２２を１１０ｍｍ位置に配置した第２実施例（図１５）の試作品のものである。このインピーダンス特性Ｚ110において、第１の並列共振周波数は図１３に示すように約１７．２ＭＨｚであり、第３の並列共振周波数は図１８に示すように約１０７ＭＨｚである。これも、図１６の特性と符号する。すなわち、図１６に示すように、リング位置を１１０ｍｍ位置にした場合、第１の並列共振周波数は比較基準値Ｆ1から僅かに上がる方向にシフトし、第３の並列共振周波数は比較基準値Ｆ3から大きく下がる方向にシフトする。
【０１１３】
インピーダンス特性Ｚ45,110は、フィルタユニット５４(IN)内に２つのリング部材１２２，１２２をそれぞれ４５ｍｍ位置，１１０に配置した本実施例（図１７）の試作品のものである。このインピーダンス特性Ｚ45,110において、第１の並列共振周波数は図１３に示すように約１６．９ＭＨｚであり、第３の並列共振周波数は図１４に示すように約９８ＭＨｚである。
【０１１４】
このように、本実施例によれば、１つのリング部材１２２を４５ｍｍ位置または１１０ｍｍ位置に個別に配置する第２実施例（図１５）の試作品におけるインピーダンス特性Ｚ45，Ｚ110を足し合わせた効果が得られる。すなわち、第１の並列共振周波数については、インピーダンス特性Ｚ45とインピーダンス特性Ｚ110とが足し合わさることによって、比較基準値Ｆ1からの低下シフトと上昇シフトとが互いにキャンセルして、比較基準値Ｆ1に近い値が得られる。また、第３の並列共振周波数については、インピーダンス特性Ｚ45とインピーダンス特性Ｚ110とが足し合わさることによって、比較基準値Ｆ3からの低下シフトが重畳して、略２倍の低下シフト量が得られる。これにより、１００ＭＨｚで約３００Ω以上の高インピーダンスが得られる。
【０１１５】
このように、この実施例によれば、先ず第２高周波ＬＦの周波数（たとえば１３．５６ＭＨｚ）に対して所望の高いインピーダンスを与えるようにコイル１０４(1)の巻線長を調整して、第１の並列共振周波数を最適な値に設定してよい。そして、フィルタユニット５４(IN)内に２つのリング部材１２２，１２２を中心リング位置（約７５ｍｍ位置）に対して略対称の２位置（たとえば４５ｍｍ位置，１１０ｍｍ位置）にそれぞれ配置することで、第１の並列共振周波数を殆どシフトさせずに第３の並列共振周波数を一方向に大きくシフトさせて遮断対象の周波数（たとえば１００ＭＨｚ）に対して十分高い一定の高インピーダンスを与えることができる。
【０１１６】
この第３の実施例も、第１実施例のフィルタ構成に一定の形状・サイズ・材質の複数のリング部材１２２を付け加えるだけの構成であり、多重並列共振の各並列共振周波数を第２実施例よりも広い範囲で任意にずらす調整を可能としつつ、第１実施例と同様にインピーダンス特性の安定性・再現性に優れたフィルタ特性を得ることができる。
［フィルタの実施例（その他）］
【０１１７】
図２０および図２１に、フィルタユニット５４(IN)の他の実施例を示す。
【０１１８】
図２０の実施例は、外導体１１０にリング部材１２２を固定し、コイル１０４(1)，１０４(2)と外導体１１０との間で軸方向の相対移動または変位を可能とし、コイル１０４(1)，１０４(2)に対してリング部材１２２の位置を可変調整できるようにしている。
【０１１９】
図２１の実施例は、軸方向の任意の位置でコイル１０４(1)，１０４(2)の径を局所的に変えることよって、リング部材１２２を備えずに分布定数回路１２０(1)，１２０(2)の特性インピーダンスＺoに対して局所的な変化を与えるようにしたものである。この実施例でも、コイル１０４(1)，１０４(2)と外導体１１０との間で軸方向の相対移動または変位を可能とする構成を採ってよい。
【０１２０】
図２２の実施例は、フィルタユニット５４(IN)において、軸方向の所望の位置で外導体１１０の径を局所的に大きくしてリング状の溝部（凹所）１２４を形成するものであり、これによって分布定数回路１２０(1) ，１２０(2)の特性インピーダンスＺoにリング状溝部１２４の位置で局所的な変化を与えるようにしたものである。
【０１２１】
上記した実施例では、１つの外導体１１０の中で第１フィルタ１０２(1)のコイル１０４(1)および第２フィルタ１０２(2)のコイル１０４(2)をそれぞれ構成するコイル導線が、共通のボビン１１４の外周面に沿って図６に示すようにボビン軸方向に重なり合って並進しながら等しい巻線長で螺旋状に巻かれている。かかるコイル巻線構造は、両空芯コイル１０４(1)，１０２(2)の間で、自己インダクタンスが互いに等しく、かつ最大の相互インダクタンスを得ることができる。これによって、フィルタユニット５４(IN)におけるＲＦ電力損失が低減し、さらにはＲＦパワー損失の機差が低減するという利点がある。
【０１２２】
もっとも、図示省略するが、第１フィルタ１０２(1)のコイル１０４(1)と第２フィルタ１０２(2)のコイル１０４(2)とを各々の個別のボビン１１４に巻いて別々の外導体１１０内に同軸に収容する構成ももちろん可能である。なお、上述したように、ボビン１１４はコイル支持手段の一つであり、ボビン１１４を省いた構成も可能である。
【０１２３】
また、上記した実施例のフィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)では、円筒形の外導体１１０の中に円筒形のコイル１０４(1)，１０４(2)が同軸に収容され、コイル１０４(1)と外導体１１０との間に形成される分布定数線路１２０(1)、およびコイル１０４(2)と外導体１１０との間に形成される分布定数線路１２０(2)は同軸線路であった。
【０１２４】
しかし、分布定数線路１２０(1)，１２０(2)は、一定の特性インピーダンス（特にインダクタンスおよびキャパシタンス）を有していればよく、必ずしも同軸線路である必要はない。基本的な必要条件は、コイルおよび筒形外導体のそれぞれの横断面の形状およびサイズが分布定数線路に沿って略一定であることであり、コイルと筒形外導体との間のギャップが分布定数線路に沿って略一定であることである。
【０１２５】
したがって、たとえば図２３Ａに示すように、円筒形の外導体１１０の中に円筒形のコイル１０４(1)，１０４(2)が非同軸（偏心）で収容されていてもよい。
【０１２６】
あるいは、図２３Ｂの（ａ）のように、横断面が四角形の角筒状外導体１１０の中に、横断面が四角形の角筒形コイル１０４(1)，１０４(2)が非同軸（または同軸）で収容される構成も可能である。あるいは図２３Ｂの（ｂ）のように、横断面が五角形の角筒状外導体１１０の中に横断面が五角形の角筒形コイル１０４(1)，１０４(2)が同軸（または非同軸）で収容される構成も可能である。
【０１２７】
さらには、図２３Ｃに示すように、横断面が四角形の角筒状外導体１１０の中に、横断面が円形の円筒形コイル１０４(1)，１０４(2)が同軸（または非同軸）で収容される構成も可能である。
［給電棒の実施例］
【０１２８】
分布定数線路の多重並列共振特性を利用する本発明の高周波フィルタの技法は、上記実施形態のプラズマエッチング装置（図１）においては、マッチングユニット３２とサセプタ（下部電極）１２とを電気的に接続する高周波給電ライン（３４，３５）にも適用可能である。
【０１２９】
この高周波給電ライン（３４，３５）は、内導体の給電棒３４と外導体の導体カバー３５が互いに対をなして同軸線路の分布定数回路を形成している。したがって、たとえば図２４に示すように、軸方向の所定の位置で導体カバー３５の内壁に１つまたは複数のリング部材１２２を取り付けてよい。この場合、リング部材１２２の機能（役目）は、マッチングユニット３２からの高周波ＨＦ（ＲＦ）を少ない損失で効率よくサセプタ１２ないしプラズマ負荷に送りつつ、プラズマから発生する高調波または相互変調歪の高調波が高周波給電ライン（３４，３５）上に入ってきた時にこれを効果的に遮断することにある。
［他の実施形態］
【０１３０】
上記実施形態は、チャンバ１０内のサセプタ１２にプラズマ生成用の第１高周波ＨＦとイオン引き込み用の第２高周波ＲＦとを重畳して印加する下部２周波印加方式の容量結合型プラズマエッチング装置において、サセプタ１２に組み込まれる発熱体４０とチャンバ１０の外に設置されるヒータ電源５８とを電気的に接続する一対のヒータ給電ライン１００(1)，ライン１００(2)上に両周波数のノイズを減衰させるためのフィルタに係わるものであった。
【０１３１】
しかしながら、上部電極６４にプラズマ生成用の第１高周波ＨＦを印加し、サセプタ１２にイオン引き込み用の第２高周波ＲＦを印加する上下部２周波印加方式の容量結合型プラズマエッチング装置、あるいはサセプタ１２に単一の高周波を印加する下部１周波印加方式の容量結合型プラズマエッチング装置においても、上記実施形態のフィルタをそのまま好適に適用することができる。
【０１３２】
また、本発明は、ヒータ給電線等の電源線用のフィルタに限定されるものでは決してなく、チャンバ内に設けられる所定の電気的部材とチャンバの外に設けられる電力系または信号系の外部回路とを電気的に接続する一対の線路または単一の線路上に設けられる任意のフィルタに適用可能である。遮断対象の高周波ノイズは、上述したように、プラズマプロセスに用いる高周波のノイズに限らず、プラズマから発生する高調波あるいは相互変調歪の高調波であってもよい。また、本発明において、高周波ノイズ遮断用のコイルは、空芯コイルに限るものではなく、コア（芯）入りのコイルも使用可能である。
【０１３３】
本発明は、容量結合型のプラズマエッチング装置に限定されず、マイクロ波プラズマエッチング装置や、誘導結合プラズマエッチング装置、ヘリコン波プラズマエッチング装置等にも適用可能であり、さらにはプラズマＣＶＤ、プラズマ酸化、プラズマ窒化、スパッタリングなどの他のプラズマ処理装置にも適用可能である。また、本発明における被処理基板は半導体ウエハに限るものではなく、フラットパネルディスプレイ用の各種基板や、フォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等も可能である。
【符号の説明】
【０１３４】
１０ チャンバ
１２ サセプタ
２４ 排気装置
２８ （プラズマ生成用）高周波電源
３０ （イオン引き込み用）高周波電源
３２ マッチングユニット
４０(IN) 内側の発熱線
４０(OUT) 外側の発熱線
５４(IN)，５４(OUT) フィルタユニット
５８(IN)，５８(OUT) ヒータ電源
１００(1) 第１の給電ライン
１００(2) 第２の給電ライン
１０２(1) 第１のフィルタ
１０２(2) 第２のフィルタ
１０４(1)，１０４(2) コイル
１０６(1)，１０６(2) コンデンサ
１１０ 外導体
１２０(1)，１２０(2) 分布定数線路
１２２ リング部材（インピーダンス局所可変部材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理が行われる処理容器内に配設された高周波電極に高周波電源を電気的に接続し、前記高周波電極に設けられる発熱体とヒータ電源とを電気的に接続するための給電ライン上に前記発熱体を介して入ってくる所定周波数の高周波ノイズを減衰させ、または阻止するためのフィルタを設けているプラズマ処理装置であって、
前記フィルタが、
前記給電ラインの一部を構成する１個のコイルと、
前記コイルを収容または包囲し、前記コイルと対になって特性インピーダンスが一定の分布定数線路を形成する筒形の外導体と
を有し、
前記分布定数線路が、前記コイルの巻線長に応じた規則的な複数の周波数で並列共振をなして、それら複数の並列共振周波数の１つが前記高周波ノイズの周波数に一致または近似し、それによって前記高周波ノイズの周波数に対して十分高いインピーダンスを与える、
プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記フィルタは、前記処理容器内の処理空間側から見て前記高周波電極の背後に配置される、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
プラズマ処理が行われる処理容器内に被処理体を保持する第１の電極とこれと対向する第２の電極とを配設し、第１の高周波を出力する第１の高周波電源を前記第１の電極に電気的に接続するとともに、第２の高周波を出力する第２の高周波電源を前記第１の電極または前記第２の電極に電気的に接続し、前記第１の電極に設けられる発熱体とヒータ電源とを電気的に接続するための給電ライン上に前記発熱体を介して入ってくる所定周波数の高周波ノイズを減衰させ、または阻止するためのフィルタを設けているプラズマ処理装置であって、
前記フィルタが、
前記給電ラインの一部を構成する１個のコイルと、
前記コイルを収容または包囲し、前記コイルと対になって特性インピーダンスが一定の分布定数線路を形成する筒形の外導体と
を有し、
前記分布定数線路が、前記コイルの巻線長に応じた規則的な複数の周波数で並列共振をなして、それら複数の並列共振周波数の１つが前記高周波ノイズの周波数に一致または近似し、それによって前記高周波ノイズの周波数に対して十分高いインピーダンスを与える、
プラズマ処理装置。
【請求項４】
前記複数の並列共振周波数の１つが、前記第１の高周波または前記第２の高周波のどちらかの周波数に一致または近似する、請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記複数の並列共振周波数の１つが前記第１の高周波の周波数に一致または近似し、他の１つが前記第２の高周波の周波数に一致または近似する、請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記第２の高周波は、主として前記処理容器内で処理ガスのプラズマを生成するのに寄与し、
前記第１の高周波は、主として前記プラズマから前記第１の電極上に保持される被処理体へのイオンの引き込みに寄与する、
請求項３〜５のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記フィルタは、前記処理容器内の処理空間側から見て前記第１の電極の背後に配置される、請求項３〜６のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記発熱体が並列に複数設けられ、それら複数の前記発熱体にそれぞれ対応する複数の前記フィルタが方位角方向で均一な距離間隔を空けて配置される、請求項２または請求項７に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記給電ラインが、前記発熱体の両端にそれぞれ接続される第１および第２の給電導線を有し、
前記コイルが、前記第１の給電導線の一部を構成する第１のコイル単体と、前記第２の給電導線の一部を構成する第２のコイル単体とを含み、
前記外導体の内側で、前記第１および第２のコイル単体をそれぞれ構成する第１および第２のコイル導線が並進しながら略等しい巻線長で螺旋状に巻かれている、
請求項１〜８のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記コイルおよび前記筒形外導体のそれぞれの横断面の形状およびサイズは、前記分布定数線路に沿って略一定である、請求項１〜９のいずれか一項記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記コイルと前記筒形外導体との間のギャップは、前記分布定数線路に沿って略一定である、請求項１〜９のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記コイルと前記筒形外導体との間の空間には、前記分布定数線路に沿って前記高周波ノイズの波長の１／４より大きな凹凸が存在しない、請求項１〜９のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
プラズマ処理が行われる処理容器内に配設された高周波電極に高周波電源を電気的に接続し、前記高周波電極に設けられる発熱体とヒータ電源とを電気的に接続するための給電ライン上に前記発熱体を介して入ってくる所定周波数の高周波ノイズを減衰させ、または阻止するためのフィルタを設けているプラズマ処理装置であって、
前記フィルタが、
前記給電ラインの一部を構成する１個のコイルと、
前記コイルを収容または包囲し、前記コイルと対になって複数の周波数で並列共振をなす分布定数線路を形成する筒形の外導体と、
前記複数の並列共振周波数の少なくとも１つをずらして調節するための並列共振周波数調節部と
を有し、
前記複数の並列共振周波数の１つが前記高周波ノイズの周波数に一致または近似し、それによって前記高周波ノイズの周波数に対して十分高いインピーダンスを与える、
プラズマ処理装置。
【請求項１４】
前記フィルタは、前記処理容器内の処理空間側から見て前記高周波電極の背後に配置される、請求項１３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１５】
プラズマ処理が行われる処理容器内に被処理体を保持する第１の電極とこれと対向する第２の電極とを配設し、第１の高周波を出力する第１の高周波電源を前記第１の電極に電気的に接続するとともに、第２の高周波を出力する第２の高周波電源を前記第１の電極または前記第２の電極に電気的に接続し、前記第１の電極に設けられる発熱体とヒータ電源とを電気的に接続するための給電ライン上に前記発熱体を介して入ってくる所定周波数の高周波ノイズを減衰させ、または阻止するためのフィルタを設けているプラズマ処理装置であって、
前記フィルタが、
前記給電ラインの一部を構成する１個のコイルと、
前記コイルを包囲または収容し、前記コイルと対になって複数の周波数で並列共振をなす分布定数線路を形成する筒形の外導体と
前記複数の並列共振周波数の少なくとも１つをずらして調節するための並列共振周波数調節部と
を有し、
前記複数の並列共振周波数の１つが前記高周波ノイズの周波数に一致または近似し、それによって前記高周波ノイズの周波数に対して十分高いインピーダンスを与える、
プラズマ処理装置。
【請求項１６】
前記複数の並列共振周波数の１つが、前記第１の高周波または前記第２の高周波のどちらかの周波数に一致または近似する、請求項１５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１７】
前記複数の並列共振周波数の１つが前記第１の高周波の周波数に一致または近似し、他の１つが前記第２の高周波の周波数に一致または近似する、請求項１５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１８】
前記並列共振周波数調節部は、前記コイルと前記外導体との間に配置され、各々の配置位置で前記分布定数線路の特性インピーダンスに局所的な変化を与える１個または複数個の特性インピーダンス局所可変部材を有する、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１９】
前記特性インピーダンス局所可変部材は、前記分布定数線路の特性インピーダンスに１０％以上の変化を与える、請求項１８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２０】
前記特性インピーダンス局所可変部材は、前記外導体の内側に前記コイルと同軸に設けられるリング状の部材からなる、請求項１８または請求項１９記載のプラズマ処理装置。
【請求項２１】
前記リング部材は、導体からなり、前記外導体または前記コイルの一方に電気的に接続され、他方とは電気的に絶縁されている、請求項２０に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２２】
前記リング部材は誘電体からなる、請求項２０に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２３】
前記リング部材は、前記外導体の軸方向と直交する平面上で円環状に延びる板体である、請求項２０〜２２のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２４】
前記外導体の軸方向で前記コイルに対する前記リング部材の相対的な位置を調節するためのリング部材位置調節部を有する、請求項２０〜２３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２５】
前記フィルタは、前記処理容器内の処理空間側から見て前記第１の電極の背後に配置される、請求項１５〜２４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２６】
前記発熱体が並列に複数設けられ、それら複数の前記発熱体にそれぞれ対応する複数の前記フィルタが方位角方向で均一な距離間隔を空けて配置される、請求項１４または請求項２５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２７】
前記給電ラインが、前記発熱体の両端にそれぞれ接続される第１および第２の給電導線を有し、
前記コイルが、前記第１の給電導線の一部を構成する第１のコイル単体と、前記第２の給電導線の一部を構成する第２のコイル単体とを含み、
前記外導体の内側で、前記第１および第２のコイル単体をそれぞれ構成する第１および第２のコイル導線が並進しながら略等しい巻線長で螺旋状に巻かれている、
請求項１３〜２６のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２８】
前記処理容器側から見て、前記コイルが前記フィルタの初段に設けられ、前記コイルの出力側の端子がコンデンサを介して接地電位の導電性部材に電気的に接続される、請求項１〜２７のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２９】
前記外導体が電気的に接地される、請求項１〜２８のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３０】
前記ヒータ電源は、前記給電ラインを介して商用周波数の交流電力または直流電力を前記発熱体に供給する、請求項１〜２９のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３１】
前記筒形外導体の一端面に、前記コイルと前記発熱体とを結ぶ前記給電ラインを通すための開口が設けられ、
前記開口の周りで前記筒形外導体の内径が前記コイルの外径と同一またはそれよりも大きい、
請求項１〜３０のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３２】
前記コイルは空芯コイルである、請求項１〜３１のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３３】
プラズマ処理が行われる処理容器内の高周波電極に高周波電源より給電棒を介して高周波を印加するプラズマ処理装置であって、
前記給電棒を包囲し、前記給電棒と対になって分布定数線路を形成する筒形の外導体と、
前記給電棒と前記外導体との間に配置され、前記分布定数線路のインピーダンス特性が前記高周波電極側から前記給電棒に入ってくる可能性のある所定周波数の高周波ノイズに対して十分高いインピーダンスを与えるように、各々の配置位置で前記分布定数線路の特性インピーダンスに局所的な変化を与える１個または複数個の特性インピーダンス局所可変部材と
を有する、プラズマ処理装置。
【請求項３４】
前記特性インピーダンス局所可変部材は、前記分布定数線路の特性インピーダンスに１０％以上の変化を与える、請求項３３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３５】
前記特性インピーダンス局所可変部材は、前記外導体の内側に前記給電棒と同軸に設けられるリング状の部材からなる、請求項３３または請求項３４記載のプラズマ処理装置。
【請求項３６】
前記リング部材は、導体からなり、前記外導体または前記給電棒の一方に電気的に接続され、他方とは電気的に絶縁されている、請求項３５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３７】
前記リング部材は誘電体からなる、請求項３５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３８】
前記リング部材は、前記外導体の軸方向と直交する平面上で円環状に延びる板体である、請求項３５〜３７のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３９】
前記外導体の軸方向で前記給電棒に対する前記リング部材の配置位置を調節するためのリング部材位置調節部を有する、請求項３５〜３８のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４０】
前記高周波ノイズは、前記処理容器内のプラズマで発生した高調波または相互変調歪である、請求項３３〜３９のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４１】
プラズマ処理が行われる処理容器内の所定の電気的部材に線路を介して電気的に接続される電力系または信号系の外部回路を有し、前記電気的部材から前記外部回路に向かって前記線路に入ってくる所定周波数の高周波ノイズを前記線路上に設けたフィルタによって減衰させ、または阻止するプラズマ処理装置であって、
前記フィルタが、
前記線路の一区間を構成し、一定の軸に沿って一様な空間的プロファイルで延びる第１の導体と、
前記第１の導体を収容または包囲し、前記第１の導体と対になって特性インピーダンスが一定の分布定数線路を形成する筒形の第２の導体と
を有し、
前記分布定数線路が、前記第１または第２の導体の長さに応じた規則的な複数の周波数で並列共振をなして、それら複数の並列共振周波数の１つが前記高周波ノイズの周波数に一致または近似し、それによって前記高周波ノイズの周波数に対して十分高いインピーダンスを与える、
プラズマ処理装置。
【請求項４２】
プラズマ処理が行われる処理容器内の所定の電気的部材に線路を介して電気的に接続される電力系または信号系の外部回路を有し、前記電気的部材から前記外部回路に向かって前記線路に入ってくる所定周波数の高周波ノイズを前記線路上に設けたフィルタによって減衰させ、または阻止するプラズマ処理装置であって、
前記フィルタが、
前記線路の一区間を構成し、一定の軸に沿って一様な空間的プロファイルで延びる第１の導体と、
前記第１の導体を収容または包囲し、前記第１の導体と対になって複数の周波数で並列共振をなす分布定数線路を形成する筒形の第２の導体と
前記複数の並列共振周波数の少なくとも１つをずらして調節するための並列共振周波数調節部と
を有し、
前記複数の並列共振周波数の１つが前記高周波ノイズの周波数に一致または近似し、それによって前記高周波ノイズの周波数に対して十分高いインピーダンスを与える、
プラズマ処理装置。
【請求項４３】
前記並列共振周波数調節部は、前記第１の導体と前記第２の導体との間に配置され、各々の配置位置で前記分布定数線路の特性インピーダンスに局所的な変化を与える１個または複数個の特性インピーダンス局所可変部材を有する、請求項４２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４４】
前記特性インピーダンス局所可変部材は、前記分布定数線路の特性インピーダンスに１０％以上の変化を与える、請求項４３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４５】
前記特性インピーダンス局所可変部材は、前記第２の導体の内側に前記第１の導体と同軸に設けられるリング状の部材からなる、請求項４３または請求項４４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４６】
前記リング部材は、導体からなり、前記第１の導体または前記第２の導体の一方に電気的に接続され、他方とは電気的に絶縁されている、請求項４５記載のプラズマ処理装置。
【請求項４７】
前記リング部材は誘電体からなる、請求項４５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４８】
前記リング部材は、前記第２の導体の軸方向と直交する平面上で円環状に延びる板体である、請求項４５〜４７のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４９】
前記第２の導体の軸方向で前記第１の導体に対する前記リング部材の相対的な位置を調節するためのリング部材位置調節部を有する、請求項４５〜４８のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５０】
前記処理容器側から見て、前記第１の導体が前記フィルタの初段に設けられ、前記第１の導体の出力側の端子がコンデンサを介して接地電位の導電性部材に電気的に接続される、請求項４１〜４９のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５１】
前記第２の導体が電気的に接地される、請求項４１〜５０のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５２】
前記外部回路より前記線路を介して前記電気的部材に商用周波数の交流電力または直流電力が供給される、請求項４１〜５１のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５３】
前記筒形の第２の導体の一端面に、前記第１の導体と前記電気的部材とを結ぶ前記線路を通すための開口が設けられ、
前記開口の周りで前記第２の導体の内径が前記第１の導体の外径と同一またはそれよりも大きい、
請求項４１〜５２のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５４】
前記第１の導体がコイルである、請求項４１〜５３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５５】
前記コイルは空芯コイルである、請求項５４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１】
プラズマ処理が行われる処理容器内に配設された高周波電極に高周波電源を電気的に接続し、前記高周波電極に設けられる発熱体とヒータ電源とを電気的に接続するための給電ライン上に前記発熱体を介して入ってくる所定周波数の高周波ノイズを減衰させ、または阻止するためのフィルタを設けているプラズマ処理装置であって、
前記フィルタが、
前記給電ラインの一部を構成する１個のコイルと、
前記コイルを収容または包囲し、前記コイルと対になって特性インピーダンスが一定の分布定数線路を形成する筒形の外導体と
を有し、
前記分布定数線路が、前記コイルの巻線長に応じた規則的な複数の周波数で並列共振をなして、それら複数の並列共振周波数の１つが前記高周波ノイズの周波数に一致または近似し、それによって前記高周波ノイズの周波数に対して十分高いインピーダンスを与える、
プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記フィルタは、前記処理容器内の処理空間側から見て前記高周波電極の背後に配置される、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
プラズマ処理が行われる処理容器内に被処理体を保持する第１の電極とこれと対向する第２の電極とを配設し、第１の高周波を出力する第１の高周波電源を前記第１の電極に電気的に接続するとともに、第２の高周波を出力する第２の高周波電源を前記第１の電極または前記第２の電極に電気的に接続し、前記第１の電極に設けられる発熱体とヒータ電源とを電気的に接続するための給電ライン上に前記発熱体を介して入ってくる所定周波数の高周波ノイズを減衰させ、または阻止するためのフィルタを設けているプラズマ処理装置であって、
前記フィルタが、
前記給電ラインの一部を構成する１個のコイルと、
前記コイルを収容または包囲し、前記コイルと対になって特性インピーダンスが一定の分布定数線路を形成する筒形の外導体と
を有し、
前記分布定数線路が、前記コイルの巻線長に応じた規則的な複数の周波数で並列共振をなして、それら複数の並列共振周波数の１つが前記高周波ノイズの周波数に一致または近似し、それによって前記高周波ノイズの周波数に対して十分高いインピーダンスを与える、
プラズマ処理装置。
【請求項４】
前記複数の並列共振周波数の１つが、前記第１の高周波または前記第２の高周波のどちらかの周波数に一致または近似する、請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記複数の並列共振周波数の１つが前記第１の高周波の周波数に一致または近似し、他の１つが前記第２の高周波の周波数に一致または近似する、請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記第２の高周波は、主として前記処理容器内で処理ガスのプラズマを生成するのに寄与し、
前記第１の高周波は、主として前記プラズマから前記第１の電極上に保持される被処理体へのイオンの引き込みに寄与する、
請求項３〜５のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記フィルタは、前記処理容器内の処理空間側から見て前記第１の電極の背後に配置される、請求項３〜６のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記発熱体が並列に複数設けられ、それら複数の前記発熱体にそれぞれ対応する複数の前記フィルタが方位角方向で均一な距離間隔を空けて配置される、請求項２または請求項７に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記給電ラインが、前記発熱体の両端にそれぞれ接続される第１および第２の給電導線を有し、
前記コイルが、前記第１の給電導線の一部を構成する第１のコイル単体と、前記第２の給電導線の一部を構成する第２のコイル単体とを含み、
前記外導体の内側で、前記第１および第２のコイル単体をそれぞれ構成する第１および第２のコイル導線が並進しながら略等しい巻線長で螺旋状に巻かれている、
請求項１〜８のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記コイルおよび前記筒形外導体のそれぞれの横断面の形状およびサイズは、前記分布定数線路に沿って略一定である、請求項１〜９のいずれか一項記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記コイルと前記筒形外導体との間のギャップは、前記分布定数線路に沿って略一定である、請求項１〜９のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記コイルと前記筒形外導体との間の空間には、前記分布定数線路に沿って前記高周波ノイズの波長の１／４より大きな凹凸が存在しない、請求項１〜９のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
プラズマ処理が行われる処理容器内に配設された高周波電極に高周波電源を電気的に接続し、前記高周波電極に設けられる発熱体とヒータ電源とを電気的に接続するための給電ライン上に前記発熱体を介して入ってくる所定周波数の高周波ノイズを減衰させ、または阻止するためのフィルタを設けているプラズマ処理装置であって、
前記フィルタが、
前記給電ラインの一部を構成する１個のコイルと、
前記コイルを収容または包囲し、前記コイルと対になって複数の周波数で並列共振をなす分布定数線路を形成する筒形の外導体と、
前記複数の並列共振周波数の少なくとも１つをずらして調節するための並列共振周波数調節部と
を有し、
前記複数の並列共振周波数の１つが前記高周波ノイズの周波数に一致または近似し、それによって前記高周波ノイズの周波数に対して十分高いインピーダンスを与える、
プラズマ処理装置。
【請求項１４】
前記フィルタは、前記処理容器内の処理空間側から見て前記高周波電極の背後に配置される、請求項１３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１５】
プラズマ処理が行われる処理容器内に被処理体を保持する第１の電極とこれと対向する第２の電極とを配設し、第１の高周波を出力する第１の高周波電源を前記第１の電極に電気的に接続するとともに、第２の高周波を出力する第２の高周波電源を前記第１の電極または前記第２の電極に電気的に接続し、前記第１の電極に設けられる発熱体とヒータ電源とを電気的に接続するための給電ライン上に前記発熱体を介して入ってくる所定周波数の高周波ノイズを減衰させ、または阻止するためのフィルタを設けているプラズマ処理装置であって、
前記フィルタが、
前記給電ラインの一部を構成する１個のコイルと、
前記コイルを包囲または収容し、前記コイルと対になって複数の周波数で並列共振をなす分布定数線路を形成する筒形の外導体と
前記複数の並列共振周波数の少なくとも１つをずらして調節するための並列共振周波数調節部と
を有し、
前記複数の並列共振周波数の１つが前記高周波ノイズの周波数に一致または近似し、それによって前記高周波ノイズの周波数に対して十分高いインピーダンスを与える、
プラズマ処理装置。
【請求項１６】
前記複数の並列共振周波数の１つが、前記第１の高周波または前記第２の高周波のどちらかの周波数に一致または近似する、請求項１５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１７】
前記複数の並列共振周波数の１つが前記第１の高周波の周波数に一致または近似し、他の１つが前記第２の高周波の周波数に一致または近似する、請求項１５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１８】
前記並列共振周波数調節部は、前記コイルと前記外導体との間に配置され、各々の配置位置で前記分布定数線路の特性インピーダンスに局所的な変化を与える１個または複数個の特性インピーダンス局所可変部材を有する、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１９】
前記特性インピーダンス局所可変部材は、前記分布定数線路の特性インピーダンスに１０％以上の変化を与える、請求項１８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２０】
前記特性インピーダンス局所可変部材は、前記外導体の内側に前記コイルと同軸に設けられるリング状の部材からなる、請求項１８または請求項１９記載のプラズマ処理装置。
【請求項２１】
前記リング部材は、導体からなり、前記外導体または前記コイルの一方に電気的に接続され、他方とは電気的に絶縁されている、請求項２０に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２２】
前記リング部材は誘電体からなる、請求項２０に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２３】
前記リング部材は、前記外導体の軸方向と直交する平面上で円環状に延びる板体である、請求項２０〜２２のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２４】
前記外導体の軸方向で前記コイルに対する前記リング部材の相対的な位置を調節するためのリング部材位置調節部を有する、請求項２０〜２３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２５】
前記フィルタは、前記処理容器内の処理空間側から見て前記第１の電極の背後に配置される、請求項１５〜２４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２６】
前記発熱体が並列に複数設けられ、それら複数の前記発熱体にそれぞれ対応する複数の前記フィルタが方位角方向で均一な距離間隔を空けて配置される、請求項１４または請求項２５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２７】
前記給電ラインが、前記発熱体の両端にそれぞれ接続される第１および第２の給電導線を有し、
前記コイルが、前記第１の給電導線の一部を構成する第１のコイル単体と、前記第２の給電導線の一部を構成する第２のコイル単体とを含み、
前記外導体の内側で、前記第１および第２のコイル単体をそれぞれ構成する第１および第２のコイル導線が並進しながら略等しい巻線長で螺旋状に巻かれている、
請求項１３〜２６のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２８】
前記処理容器側から見て、前記コイルが前記フィルタの初段に設けられ、前記コイルの出力側の端子がコンデンサを介して接地電位の導電性部材に電気的に接続される、請求項１〜２７のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２９】
前記外導体が電気的に接地される、請求項１〜２８のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３０】
前記ヒータ電源は、前記給電ラインを介して商用周波数の交流電力または直流電力を前記発熱体に供給する、請求項１〜２９のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３１】
前記筒形外導体の一端面に、前記コイルと前記発熱体とを結ぶ前記給電ラインを通すための開口が設けられ、
前記開口の周りで前記筒形外導体の内径が前記コイルの外径と同一またはそれよりも大きい、
請求項１〜３０のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３２】
前記コイルは空芯コイルである、請求項１〜３１のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３３】
プラズマ処理が行われる処理容器内の高周波電極に高周波電源より給電棒を介して高周波を印加するプラズマ処理装置であって、
前記給電棒を包囲し、前記給電棒と対になって分布定数線路を形成する筒形の外導体と、
前記給電棒と前記外導体との間に配置され、前記分布定数線路のインピーダンス特性が前記高周波電極側から前記給電棒に入ってくる可能性のある所定周波数の高周波ノイズに対して十分高いインピーダンスを与えるように、各々の配置位置で前記分布定数線路の特性インピーダンスに局所的な変化を与える１個または複数個の特性インピーダンス局所可変部材と
を有する、プラズマ処理装置。
【請求項３４】
前記特性インピーダンス局所可変部材は、前記分布定数線路の特性インピーダンスに１０％以上の変化を与える、請求項３３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３５】
前記特性インピーダンス局所可変部材は、前記外導体の内側に前記給電棒と同軸に設けられるリング状の部材からなる、請求項３３または請求項３４記載のプラズマ処理装置。
【請求項３６】
前記リング部材は、導体からなり、前記外導体または前記給電棒の一方に電気的に接続され、他方とは電気的に絶縁されている、請求項３５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３７】
前記リング部材は誘電体からなる、請求項３５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３８】
前記リング部材は、前記外導体の軸方向と直交する平面上で円環状に延びる板体である、請求項３５〜３７のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３９】
前記外導体の軸方向で前記給電棒に対する前記リング部材の配置位置を調節するためのリング部材位置調節部を有する、請求項３５〜３８のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４０】
前記高周波ノイズは、前記処理容器内のプラズマで発生した高調波または相互変調歪である、請求項３３〜３９のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４１】
プラズマ処理が行われる処理容器内の所定の電気的部材に線路を介して電気的に接続される電力系または信号系の外部回路を有し、前記電気的部材から前記外部回路に向かって前記線路に入ってくる所定周波数の高周波ノイズを前記線路上に設けたフィルタによって減衰させ、または阻止するプラズマ処理装置であって、
前記フィルタが、
前記線路の一区間を構成し、一定の軸に沿って一様な空間的プロファイルで延びる第１の導体と、
前記第１の導体を収容または包囲し、前記第１の導体と対になって特性インピーダンスが一定の分布定数線路を形成する筒形の第２の導体と
を有し、
前記分布定数線路が、前記第１または第２の導体の長さに応じた規則的な複数の周波数で並列共振をなして、それら複数の並列共振周波数の１つが前記高周波ノイズの周波数に一致または近似し、それによって前記高周波ノイズの周波数に対して十分高いインピーダンスを与える、
プラズマ処理装置。
【請求項４２】
プラズマ処理が行われる処理容器内の所定の電気的部材に線路を介して電気的に接続される電力系または信号系の外部回路を有し、前記電気的部材から前記外部回路に向かって前記線路に入ってくる所定周波数の高周波ノイズを前記線路上に設けたフィルタによって減衰させ、または阻止するプラズマ処理装置であって、
前記フィルタが、
前記線路の一区間を構成し、一定の軸に沿って一様な空間的プロファイルで延びる第１の導体と、
前記第１の導体を収容または包囲し、前記第１の導体と対になって複数の周波数で並列共振をなす分布定数線路を形成する筒形の第２の導体と
前記複数の並列共振周波数の少なくとも１つをずらして調節するための並列共振周波数調節部と
を有し、
前記複数の並列共振周波数の１つが前記高周波ノイズの周波数に一致または近似し、それによって前記高周波ノイズの周波数に対して十分高いインピーダンスを与える、
プラズマ処理装置。
【請求項４３】
前記並列共振周波数調節部は、前記第１の導体と前記第２の導体との間に配置され、各々の配置位置で前記分布定数線路の特性インピーダンスに局所的な変化を与える１個または複数個の特性インピーダンス局所可変部材を有する、請求項４２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４４】
前記特性インピーダンス局所可変部材は、前記分布定数線路の特性インピーダンスに１０％以上の変化を与える、請求項４３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４５】
前記特性インピーダンス局所可変部材は、前記第２の導体の内側に前記第１の導体と同軸に設けられるリング状の部材からなる、請求項４３または請求項４４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４６】
前記リング部材は、導体からなり、前記第１の導体または前記第２の導体の一方に電気的に接続され、他方とは電気的に絶縁されている、請求項４５記載のプラズマ処理装置。
【請求項４７】
前記リング部材は誘電体からなる、請求項４５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４８】
前記リング部材は、前記第２の導体の軸方向と直交する平面上で円環状に延びる板体である、請求項４５〜４７のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４９】
前記第２の導体の軸方向で前記第１の導体に対する前記リング部材の相対的な位置を調節するためのリング部材位置調節部を有する、請求項４５〜４８のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５０】
前記処理容器側から見て、前記第１の導体が前記フィルタの初段に設けられ、前記第１の導体の出力側の端子がコンデンサを介して接地電位の導電性部材に電気的に接続される、請求項４１〜４９のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５１】
前記第２の導体が電気的に接地される、請求項４１〜５０のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５２】
前記外部回路より前記線路を介して前記電気的部材に商用周波数の交流電力または直流電力が供給される、請求項４１〜５１のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５３】
前記筒形の第２の導体の一端面に、前記第１の導体と前記電気的部材とを結ぶ前記線路を通すための開口が設けられ、
前記開口の周りで前記第２の導体の内径が前記第１の導体の外径と同一またはそれよりも大きい、
請求項４１〜５２のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５４】
前記第１の導体がコイルである、請求項４１〜５３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５５】
前記コイルは空芯コイルである、請求項５４に記載のプラズマ処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３Ａ】
【図２３Ｂ】
【図２３Ｃ】
【図２４】
【図２５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３Ａ】
【図２３Ｂ】
【図２３Ｃ】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２０１１−１３５０５２（Ｐ２０１１−１３５０５２Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５２６４５（Ｐ２０１０−２５２６４５）
【出願日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]