特許 5734353 プラズマ処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5734353

(24)【登録日】2015年4月24日

(45)【発行日】2015年6月17日

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20150528BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20150528BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20150528BHJP

【ＦＩ】

   H05H1/46 M

   H01L21/302 101G

   H01L21/302 101B

   H01L21/205

【請求項の数】17

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2013-129423(P2013-129423)

(22)【出願日】2013年6月20日

(62)【分割の表示】特願2007-295755(P2007-295755)の分割

【原出願日】2007年11月14日

(65)【公開番号】特開2013-243135(P2013-243135A)

(43)【公開日】2013年12月5日

【審査請求日】2013年6月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086564

【弁理士】

【氏名又は名称】佐々木 聖孝

(72)【発明者】

【氏名】山澤 陽平

(72)【発明者】

【氏名】奥西 直彦

【審査官】 林 靖

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０２−１２９３７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２５５２０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２９１８６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０６３９９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−１５４３２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−００７０８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０３４８１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１９５７２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−０７８７２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−１８７４０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−０１５４０６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｈ １／００−１／５４

Ｃ２３Ｃ １４／００−１４／５８

Ｃ２３Ｃ １６／００−１６／５６

Ｈ０１Ｌ ２１／３０２

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｈ０１Ｌ ２１／４６１

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０１Ｌ ２１／３６５

Ｈ０１Ｌ ２１／４６９

Ｈ０１Ｌ ２１／８６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

減圧可能な処理容器内に配設された第１の電極に第１の高周波を出力する第１の高周波電源を電気的に接続するとともに、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第１および第２の給電ラインに前記発熱体を介して入ってくる高周波のノイズを減衰させるためのフィルタ回路を設けているプラズマ処理装置であって、
前記第１および第２の給電ライン上で前記発熱体から見て前記フィルタ回路の初段に第１および第２の空芯コイルがそれぞれ設けられ、
前記第１および第２の空芯コイルを包囲または収容して接地される導電性のケーシングが備えられ、
前記第１および第２の空芯コイルが、前記ケーシング内で空間的に並置されるとともに、電気的に直列接続された複数個の空芯コイル単体にそれぞれ分割され、
前記第１および第２の空芯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、互いに同軸で並進しながら略等しい巻線長で螺旋状に巻かれており、
前記複数個の空芯コイル単体の中で、最も初段に位置する空芯コイル単体が他の全ての空芯コイル単体よりも小さな浮遊容量を有し、
前記第１および第２の空芯コイルに、前記発熱体から伝搬してきた前記第１および第２の給電ライン上の高周波電流が同方向に流れる、
プラズマ処理装置。

【請求項2】

前記第１および第２のコイル導線がコイル軸方向で交互に重なり合う、請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項3】

前記第１および第２のコイル導線の少なくとも一方が絶縁体で被覆されている、請求項２に記載のプラズマ処理装置。

【請求項4】

前記第１および第２のコイル導線が平角または薄板の銅線からなる、請求項３に記載のプラズマ処理装置。

【請求項5】

前記複数個の空芯コイル単体の中で、最も初段に位置する空芯コイル単体が他の全ての空芯コイル単体よりも大きなインダクタンスを有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項6】

前記発熱体が前記第１の電極の主面に絶縁体を介して埋め込まれている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項7】

前記第１の電極が下部電極で、その上に被処理体が載置される、請求項１〜６のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項8】

前記処理容器内で前記第１の電極と所望のギャップを隔てて平行に対向する第２の電極を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項9】

前記第２の電極に、前記第１の高周波よりも高い周波数の第２の高周波を出力する第２の高周波電源が電気的に接続される、請求項８に記載のプラズマ処理装置。

【請求項10】

減圧可能な処理容器内で高周波を用いるプラズマ処理のために、前記処理容器内に設けられる所定の電気部品に第１および第２の線路を介して電気的に接続され、前記処理容器の外に設けられる電力系または信号系の外部回路を有し、前記電気部品を介して前記第１および第２の線路に入ってくる高周波のノイズを前記第１および第２の線路上に設けたフィルタ回路によって減衰させるプラズマ処理装置であって、
前記第１および第２の線路上で前記電気部品から見て前記フィルタ回路の初段に第１および第２の空芯コイルがそれぞれ設けられ、
前記第１および第２の空芯コイルを包囲または収容して接地される導電性のケーシングが備えられ、
前記第１および第２の空芯コイルが、前記ケーシング内で空間的に並置されるとともに、電気的に直列接続された複数個の空芯コイル単体にそれぞれ分割され、
前記第１および第２の空芯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、互いに同軸で並進しながら略等しい巻線長で螺旋状に巻かれており、
前記複数個の空芯コイル単体の中で、最も初段に位置する空芯コイル単体が他の全ての空芯コイル単体よりも小さな浮遊容量を有し、
前記第１および第２の空芯コイルに、前記電気部品から伝搬してきた前記第１および第２の給電ライン上の高周波電流が同方向に流れる、
プラズマ処理装置。

【請求項11】

前記第１および第２のコイル導線がコイル軸方向で交互に重なり合う、請求項１０に記載のプラズマ処理装置。

【請求項12】

前記第１および第２のコイル導線の少なくとも一方が絶縁体で被覆されている、請求項１０に記載のプラズマ処理装置。

【請求項13】

前記第１および第２のコイル導線が平角または薄板の銅線からなる、請求項１２に記載のプラズマ処理装置。

【請求項14】

前記フィルタ回路は、前記処理容器内で主として処理ガスのプラズマの生成に寄与する高周波のノイズを選択的に減衰させる、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項15】

前記フィルタ回路は、前記処理容器内で主としてプラズマから被処理体へのイオンの引き込みに寄与する高周波のノイズを選択的に減衰させる、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項16】

前記フィルタ回路は、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の高周波のノイズを選択的に減衰させる、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項17】

前記複数個の空芯コイル単体の中で、最も初段に位置する空芯コイル単体が他の全ての空芯コイル単体よりも大きなインダクタンスを有する、請求項１０〜１６のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。

【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、特に不所望な高周波のノイズを減衰させるためのフィルタ回路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、基板表面におけるプロセス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。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。最近の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のチャンバ内で連続加工する方式が求められている。この単チャンバ方式を実現するうえで、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。

【0005】

ところで、プラズマ制御の面からサセプタ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。そこで、不所望な高周波を十分減衰させるためのフィルタ回路をヒータ給電ラインに設けるのが通例となっている。

【0006】

一般に、この種のフィルタ回路は、１個のコイル（インダクタ）と１個のコンデンサとからなるＬＣローパス・フィルタをはしご形に多段に接続している。たとえば、ＬＣローパス・フィルタ１段当たりの減衰率が１／１０であるとすると、２段接続では高周波ノイズを１／１００まで減衰させ、３段接続では１／１０００まで減衰させることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００６−２８６７３３

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

上記のように、従来のプラズマ処理装置において、ヒータ給電ライン上に設けられるフィルタ回路の機能は、ヒータ電源側の動作ないし性能を正常に保つ観点から、高周波電源よりサセプタを経由して入ってくる高周波のノイズを減衰させることだけに主眼が置かれており、フィルタ回路内の各段のＬＣローパス・フィルタにはインダクタンスの小さなコイルとキャパシタンスの大きなコンデンサが用いられている。

【0009】

しかしながら、本発明者は、サセプタに下部高周波印加方式とヒータ方式とを併用するプラズマ処理装置の開発・評価を進める中で、上記のような従来のフィルタ回路にはプロセス性能の面から問題点があることに気づいた。すなわち、高周波電源からサセプタに印加される高周波の電力損失とプロセス性能（たとえばエッチングレート）との間に一定の相関性（ＲＦ電力損失が大きいほどプロセス性能が低下するという関係）があるのはよく知られているが、従来のフィルタ回路はプロセス性能上無視できないほど多量のＲＦ電力損失を生じていることが分かった。しかも、同機種のプラズマ処理装置でも１台１台のＲＦ電力損失量にばらつき（機差）があり、これがプロセス性能の機差につながることも分かった。そして、かかる問題意識の下で幾多の実験と鋭意な研究を重ねた結果、本発明に到達した。

【0010】

すなわち、本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するものであり、不所望な高周波のノイズを減衰させるためのフィルタ回路を備えるプラズマ処理装置において、フィルタ回路内のＲＦ電力損失量およびその機差（装置間のばらつき）を極力少なくして、プロセス性能の再現性・信頼性を向上させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記の目的を達成するために、本発明の第１の観点におけるプラズマ処理装置は、減圧可能な処理容器内に配設された第１の電極に第１の高周波を出力する第１の高周波電源を電気的に接続するとともに、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第１および第２の給電ラインに前記発熱体を介して入ってくる高周波のノイズを減衰させるためのフィルタ回路を設けているプラズマ処理装置であって、前記第１および第２の給電ライン上で前記発熱体から見て前記フィルタ回路の初段に第１および第２の空芯コイルがそれぞれ設けられ、前記第１および第２の空芯コイルを包囲または収容して接地される導電性のケーシングが備えられ、前記第１および第２の空芯コイルが、前記ケーシング内で空間的に並置されるとともに、電気的に直列接続された複数個の空芯コイル単体にそれぞれ分割され、前記第１および第２の空芯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、互いに同軸で並進しながら略等しい巻線長で螺旋状に巻かれており、前記複数個の空芯コイル単体の中で、最も初段に位置する空芯コイル単体が他の全ての空芯コイル単体よりも小さな浮遊容量を有し、前記第１および第２の空芯コイルに、前記発熱体から伝搬してきた前記第１および第２の給電ライン上の高周波電流が同方向に流れる。
本発明の第２の観点におけるプラズマ処理装置は、減圧可能な処理容器内で高周波を用いるプラズマ処理のために、前記処理容器内に設けられる所定の電気部品に第１および第２の線路を介して電気的に接続され、前記処理容器の外に設けられる電力系または信号系の外部回路を有し、前記電気部品を介して前記第１および第２の線路に入ってくる高周波のノイズを前記第１および第２の線路上に設けたフィルタ回路によって減衰させるプラズマ処理装置であって、前記第１および第２の線路上で前記電気部品から見て前記フィルタ回路の初段に第１および第２の空芯コイルがそれぞれ設けられ、前記第１および第２の空芯コイルを包囲または収容して接地される導電性のケーシングが備えられ、前記第１および第２の空芯コイルが、前記ケーシング内で空間的に並置されるとともに、電気的に直列接続された複数個の空芯コイル単体にそれぞれ分割され、前記第１および第２の空芯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、互いに同軸で並進しながら略等しい巻線長で螺旋状に巻かれており、前記複数個の空芯コイル単体の中で、最も初段に位置する空芯コイル単体が他の全ての空芯コイル単体よりも小さな浮遊容量を有し、前記第１および第２の空芯コイルに、前記電気部品から伝搬してきた前記第１および第２の給電ライン上の高周波電流が同方向に流れる。

【0012】

上記の装置構成においては、フィルタ回路の初段コイルが空芯コイルであるから、そのインダクタンスを非常に大きな値にすることで、インダクタンスの小さなコイルあるいはフェライト等の磁芯を入れたコイルに比して高周波の電力損失を著しく少なくすることができる。また、初段コイルを構成する第１および第２の空芯コイルをそれぞれ構成する第１および第２のコイル導線が互いに同軸で並進しながら略等しい巻線長で螺旋状に巻かれていることにより、フィルタ回路における実抵抗成分の周波数特性の中で不定な異常増大が現れるのを防止ないし抑制することが可能であり、それによってプロセス性能の再現性を向上させることができる。さらに、第１および第２の空芯コイルが、それらを包囲または収容して接地される導電性のケーシング内で空間的に並置されるとともに、電気的に直列接続された複数個の空芯コイル単体にそれぞれ分割され、複数個の空芯コイル単体の中で最も初段に位置する空芯コイル単体が他の全ての空芯コイル単体よりも小さな浮遊容量を有し、第１および第２の空芯コイルに、前記発熱体から伝搬してきた前記第１および第２の給電ライン上の高周波電流が同方向に流れるので、フィルタ回路内のＲＦ電力損失量およびその機差（ばらつき）を一層少なくすることができる。

【0013】

上記の装置構成において、第１および第２の空芯コイルの巻線長の比は１に近いほど好ましく、厳密に１であるのが最も好ましい。また、第１および第２の空芯コイルの間で、同一の自己インダクタンスを得るために両空芯コイルの径を等しくするのが好ましく、最大の相互インダクタンスを得るために両空芯コイルを同心状に配置するのが好ましい。

【発明の効果】

【0014】

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、不所望な高周波のノイズを減衰させるためのフィルタ回路を備えるプラズマ処理装置において、フィルタ回路内のＲＦ電力損失量およびその機差（装置間のばらつき）を極力少なくして、プロセス性能の再現性・信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】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】実施形態における初段コイルの回路構成を示す図である。

【図5】実施形態におけるフィルタユニット内の主要な構成を示す平面図である。

【図6】実施形態におけるフィルタユニット内の主要な構成を示す略断面図である。

【図7】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8】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9】実施形態における初段コイルのインダクタンスおよび浮遊容量とフィルタパワー損失率（％）との関係を示す図である。

【図10A】実施形態のコイル巻線構造において初段コイルのコイル巻線比を０．６とした場合のインピーダンスの周波数特性を示す図である。

【図10B】実施形態のコイル巻線構造において初段コイルのコイル巻線比を０．６とした場合の実抵抗成分の周波数特性を示す図である。

【図11】実施形態のコイル巻線構造において初段コイルのコイル巻線比を０．８とした場合のインピーダンスおよび実抵抗成分の周波数特性を示す図である。

【図12】実施形態のコイル巻線構造において初段コイルのコイル巻線比を０．９とした場合のインピーダンスおよび実抵抗成分の周波数特性を示す図である。

【図13】実施形態のコイル巻線構造において初段コイルのコイル巻線比を１とした場合のインピーダンスおよび実抵抗成分の周波数特性を示す図である。

【図14】実施形態のコイル巻線構造において初段コイルのコイル巻線比を１．１とした場合のインピーダンスおよび実抵抗成分の周波数特性を示す図である。

【図15】実施形態のコイル巻線構造において初段コイルのコイル巻線比を１．２とした場合のインピーダンスおよび実抵抗成分の周波数特性を示す図である。

【図16】本発明によるコイル巻線構造の一変形例を示す図である。

【図17】本発明によるコイル巻線構造の別の変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

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。

【0017】

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、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。

【0018】

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。

【0019】

サセプタ１２には、第１の高周波電源２８がＲＦケーブル３０、下部マッチングユニット３２および下部給電棒３４を介して電気的に接続されている。ここで、高周波電源２８は、主としてサセプタ１２上の半導体ウエハＷへのイオンの引き込みに寄与する所定の周波数たとえば１３．５６ＭＨｚの第１高周波を出力する。ＲＦケーブル３０は、たとえば同軸ケーブルからなる。下部マッチングユニット３２には、高周波電源２８側のインピーダンスと負荷（主に電極、プラズマ）側のインピーダンスとの間で整合をとるための整合回路が収容されるとともに、オートマッチング用のＲＦセンサ、コントローラ、ステッピングモータ等も備わっている。

【0020】

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の主面つまり上面は、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半径方向で２分割されており、ウエハ載置部の上には処理対象の半導体ウエハＷが載置され、環状周辺部の上に半導体ウエハＷの口径よりも僅かに大きな内径を有す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。

【0021】

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の中にたとえばメッシュ状の導電体４４を封入しており、導電体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より印加される高圧の直流電圧により、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の導電体４４に接続されている。

【0022】

発熱体４０は、静電チャック３８の導電体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。

【0023】

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通路６０が設けられている。この冷媒通路６０には、外付けのチラーユニット（図示せず）より配管を介して供給される所定温度の冷媒が流れるようになっている。冷媒の温度によって静電チャック３８上の半導体ウエハＷの温度を制御できる。さらに、ウエハ温度の精度を一層高めるために、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との間に供給される。

【0024】

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。

【0025】

シャワーヘッド６４とチャンバ１０の上面開口縁部との間は、たとえばアルミナからなるリング形状の絶縁体７８が気密に塞いでおり、シャワーヘッド６４は電気的にフローティング状態つまり非接地でチャンバ１０に取り付けられている。シャワーヘッド６４には、第２の高周波電源８０がＲＦケーブル８２、上部マッチングユニット８４および上部給電棒８６を介して電気的に接続されている。ここで、高周波電源８０は、主としてプラズマの生成に寄与する所定の周波数たとえば６０ＭＨｚの第２高周波を出力する。ＲＦケーブル８２は、たとえば同軸ケーブルからなる。マッチングユニット８４には、高周波電源８０側のインピーダンスと負荷（主に電極、プラズマ）側のインピーダンスとの間で整合をとるための整合回路が収容されるとともに、オートマッチング用のＲＦセンサ、コントローラ、ステッピングモータ等も備わっている。

【0026】

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２８，８０、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。

【0027】

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、８０をオンにして第１高周波（１３．５６ＭＨｚ）および第２高周波（６０ＭＨｚ）をそれぞれ所定のパワーで出力させ、これらの高周波をＲＦケーブル３０，８２、マッチングユニット３２，８４および給電棒３４，８６を介してサセプタ（下部電極）１２およびシャワーヘッド（上部電極）６４にそれぞれ供給する。また、スイッチ４６をオンにし、静電吸着力によって、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）を閉じ込める。そして、チラーユニットからサセプタ１２内の冷媒通路６０に一定温度に温調された冷却水を供給する一方で、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の主面の膜が所定のパターンにエッチングされる。

【0028】

この容量結合型プラズマエッチング装置は、シャワーヘッド６４に６０ＭＨｚというプラズマ生成に適した比較的高い周波数の第２高周波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１３．５６ＭＨｚというイオン引き込みに適した比較的低い周波数の第１高周波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。なお、通常、第２高周波には４０ＭＨｚ以上の任意の周波数を使用することができる。

【0029】

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。

【0030】

次に、図２〜図１５につき、この実施形態の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。

【0031】

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)に対する給電部の構成および作用も全く同じである。

【0032】

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。より詳細には、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ａ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ｂに電気的に接続されている。

【0033】

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の電源線フィルタ１０２(1)，１０２(2)を有している。両電源線フィルタ１０２(1)，１０２(2)は、回路構成が実質的に同じであり、図示の例では内側発熱線４０(IN)側から見てそれぞれ初段のＬＣローパス・フィルタ１０４(1)，１０４(2)と次段のＬＣローパス・フィルタ１０６(1)，１０６(2)とをはしご形に縦続接続している。

【0034】

より詳細には、初段ＬＣローパス・フィルタ１０４(1)，１０４(2)は、それぞれ初段コイル１０８(1)，１０８(2)と初段コンデンサ１１０(1)，１１０(2)との直列回路で構成されている。初段コイル１０８(1)，１０８(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ａ，ｂにそれぞれ接続されており、初段コイル１０８(1)，１０８(2)の他方の端子と接地電位部との間に初段コンデンサ１１０(1)，１１０(2)がそれぞれ接続されている。

【0035】

次段ＬＣローパス・フィルタ１０６(1)，１０６(2)は、次段コイル１１２(1)，１１２(2)と次段コンデンサ１１４(1)，１１４(2)との直列回路で構成されている。次段コイル１１２(1)，１１２(2)の一方の端子は初段コイル１０８(1)，１０８(2)と初段コンデンサ１１０(1)，１１０(2)との間の接続点ｍ(1)，ｍ(2)にそれぞれ接続され、次段コイル１１２(1)，１１２(2)の他方の端子と接地電位部との間に次段コンデンサ１１４(1)，１１４(2)がそれぞれ接続されている。そして、次段コイル１１２(1)，１１２(2)と次段コンデンサ１１４(1)，１１４(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。

【0036】

かかる構成の給電部において、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)、次段コイル１１２(1)，初段コイル１０８(1)および給電導体５２(IN)を通って一方の端子ａ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ｂ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)、初段コイル１０８(2)、次段コイル１１２(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、初段コイル１０８(1)，１０８(2)および次段コイル１１２(1) ，１１２(2)におけるインピーダンスまたは電圧降下は無視できるほど小さく、また初段コンデンサ１１０(1)，１１０(2)および次段コンデンサ１１４(1)，１１４(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。

【0037】

この実施形態における特徴の１つは、初段ＬＣローパス・フィルタ１０４(1)，１０４(2)の初段コイル１０８(1)，１０８(2)が発熱防止の観点より空芯コイルからなり、設置スペース（特に縦方向スペース）のコンパクト化のために好ましくは図４に示すように電気的に直列接続された複数個たとえば２個の空芯コイル単体［Ａ(1)，Ｂ(1)］、［Ａ(2)、Ｂ(2)］でそれぞれ構成されていることである。そして、更なる特徴は、それら複数個の空芯コイル単体［Ａ(1)，Ｂ(1)］、［Ａ(2)、Ｂ(2)］が図５〜図８に示すようなコイル巻線構造でフィルタユニット５４(IN)に設けられていることである。

【0038】

図４に示すように、第１の給電ライン１００(1)の初段ＬＣローパス・フィルタ１０４(1)における初段コイル１０８(1)を構成する２個の空芯コイル単体Ａ(1)，Ｂ(1)は、内側発熱線４０(IN)側から見て電気的にこの順序で直列に接続されており、空芯コイル単体Ａ(1)が最も初段の位置つまりフィタル端子Ｔ(1)に電気的に最も近い位置にある。また、第２の給電ライン１００(2)の初段ＬＣローパス・フィルタ１０４(2) における初段コイル１０８(2)を構成する２個の空芯コイル単体Ａ(2)，Ｂ(2)も、内側発熱線４０(IN)側から見て電気的にこの順序で直列に接続されており、空芯コイル単体Ａ(2)が最も初段の位置つまりフィタル端子Ｔ(1)に電気的に最も近い位置にある。

【0039】

図５および図６において、フィルタユニット５４(IN)は、導電板からなる箱状のカバーまたはケーシング１２０を有しており、このケーシング１２０にフィルタ構成部品の全部を収容している。特に、初段コイル１０８(1)，１０８(2)をそれぞれ構成する２個の空芯コイル単体［Ａ(1)，Ｂ(1)］、［Ａ(2)、Ｂ(2)］にケーシング内のスペースの大部分が充てられ、初段コンデンサ１１０(1)，１１０(2)および次段ＬＣローパス・フィルタ１０６(1)，１０６(2)は片隅の小さなスペースに配置されている。ケーシング１２０の材質としては、磁気的遮蔽能力の高くて防錆に優れた比透磁率の高いステンレス鋼が好適である。

【0040】

各々の空芯コイル単体［Ａ(1)，Ｂ(1)］、［Ａ(2)、Ｂ(2)］は、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、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２２〜４５ｍｍ、長さ１５０〜２５０ｍｍ）を有している。

【0041】

この実施形態では、ケーシング１２０内に２個の空芯コイル単体［Ａ(1)，Ｂ(1)］、［Ａ(2)、Ｂ(2)］が全体としてスペース的にも機能的にも効率的に取り付けられている。より詳細には、第１および第２の給電ライン１００(1)，１００(2)の第１段空芯コイル単体Ａ(1)，Ａ(2)同士が、ケーシング１２０の周回方向の一方の側面に寄って立設さ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１１４Ａに同心状に装着されている。

【0042】

ここで、両空芯コイル単体Ａ(1)，Ａ(2)相互間の巻線構造が特徴的である。すなわち、両空芯コイル単体Ａ(1)，Ａ(2)をそれぞれ構成するコイル導線が、共通のボビン１１４Ａの外周面に沿って図７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。両空芯コイル単体Ａ(1)，Ａ(2)のそれぞれのコイル導線は、図８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、片方の空芯コイル単体Ａ(2)のコイル導線を絶縁被覆たとえばテフロン（登録商標）チューブ１２０で覆っている。

【0043】

一方、両給電ライン１００(1)，１００(2)の第２段空芯コイル単体Ｂ(1)，Ｂ(2)同士は、ケーシング１２０内の略中心部に立設された別の支持軸１１４Ｂに同心状に装着されている。両空芯コイル単体Ｂ(1)，Ｂ(2) 相互間の巻線構造も、上記した両空芯コイル単体Ａ(1)，Ａ(2)相互間の巻線構造と同じであり、それぞれのコイル導線が共通のボビン１１４Ｂの外周面に沿って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。

【0044】

図６に示すように、第１段空芯コイル単体Ａ(1)，Ａ(2)の上端にフィルタ端子Ｔ(1)，Ｔ(2)が取り付けられ、第１段空芯コイル単体Ａ(1)，Ａ(2)と第２段空芯コイル単体Ｂ(1)，Ｂ(2)とは下端側でコネクタ導体１２２を介して結線されている。また、第２段空芯コイル単体Ｂ(1)，Ｂ(2)と初段コンデンサ１１０(1)，１１０(2)とは上端側でコネクタ導体１２４を介して結線されている。コネクタ導体１２２，１２４は、各コイル単体を構成するコイル導線をそのまま利用してもよい。

【0045】

上記のように、この実施形態では、共通のボビンに装着される２系統の空芯コイルの間ではコイル巻線の螺旋の向きが同じである。すなわち、ボビン１１４Ａに一緒に装着される第１系統つまり第１の給電ライン１００(2)の第１段空芯コイル単体Ａ(1)と第２系統つまり第２の給電ライン１００(2)の第１段空芯コイル単体Ａ(2)とは、それらを構成するコイル巻線の螺旋の向きが同じである。これにより、両空芯コイル単体Ａ(1)，Ａ(2)には、サセプタ１２から内側発熱線４０(IN)および給電導体５２(IN)を通って伝搬してきた２つの給電ライン上の高周波電流が同じ螺旋の向きで同方向に流れる。その際、つまり両空芯コイル単体Ａ(1)，Ａ(2)で同時に高周波電流が流れると、両コイル単体をそれぞれ貫く磁束が同じ方向を向くという関係があり、両空芯コイル単体Ａ(1)，Ａ(2)の間に結合定数が正の相互インダクタンスが得られる。同様に、ボビン１１４Ｂに一緒に装着される第２段空芯コイル単体Ｂ(1)，Ｂ(2)の間でも、それらを構成するコイル巻線の螺旋の向きが同じであり、結合定数が正の相互インダクタンスが得られる。

【0046】

さらに、共通のボビンに装着される２系統の空芯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、ボビン１１４Ａに装着される第１段の両空芯コイル単体Ａ(1)，Ａ(2)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１１４Ａの外径で規定されるコイル径を有している。そして、両空芯コイル単体Ａ(1)，Ａ(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。ボビン１１４Ｂに装着される第２段の両空芯コイル単体Ｂ(1)，Ｂ(2)も、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１１４Ｂの外径で規定されるコイル径を有していて、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。

【0047】

かかるコイル巻線構造においては、第１段の両空芯コイル単体Ａ(1)，Ａ(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が得られる。同様に、第２段の両空芯コイル単体Ｂ(1)，Ｂ(2)の間でも、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が得られる。このことは、後述するように、フィルタユニット１２０におけるＲＦ電力損失を低減するうえで、さらにはＲＦパワー損失の機差を低減するうえで重要である。

【0048】

さらに、この実施形態では、水平方向で相隣接するボビン１１４Ａ，１１４Ｂの間ではコイル巻線の螺旋の向きを各自のコイル中心部に発生する軸方向の磁界の向きが反対になるようにしている。たとえば、空芯コイル単体Ａ(1)，Ａ(2)の中を磁力線が軸方向に上から下に貫く時は、隣の空芯コイル単体Ｂ(1)，Ｂ(2)の中を磁力線が軸方向に下から上に貫くようにする。これにより、直列に接続されている第１段空芯コイル単体Ａ(1)と第２段空芯コイル単体Ｂ(1)との間および第１段空芯コイル単体Ａ(2)と第２段空芯コイル単体Ｂ(2)との間では、高周波の電流が空間的には反対の螺旋の向きで逆方向に流れるという関係があり、これによりボビン１１４Ａ側のコイル単体Ａ(1)，Ａ(2)とボビン１１４Ｂ側のコイル単体Ｂ(1)，Ｂ(2)との間でも結合定数が正の相互インダクタンスが得られる。このことも、フィルタユニット１２０におけるＲＦ電力損失を低減するのに寄与している。

【0049】

このように、ケーシング１２０内に収容される空芯コイル単体［Ａ(1)，Ｂ(1)］、［Ａ(2)、Ｂ(2)］が大きな自己インダクタスと極大の相互インダクタンスを有することにより、それらの空芯コイル単体で構成される初段コイル１０８(1)，１０８(2)において５μＨ以上の合成インダクタンスを容易に実現することができる。

【0050】

なお、本発明においては、ＲＦ電力損失を極力少なくする観点から、特に第１段の空芯コイル単体Ａ(1)，Ａ(2)が大きなインダクタンスを有することが好ましい。このため、図６に示すように、第１段の空芯コイル単体Ａ(1)，Ａ(2)の巻線数を後段の空芯コイル単体Ｂ(1)，Ｂ(2)の巻線数よりも多くしている。

【0051】

また、初段コイル１０８(1)，１０８(2)は、実際には、当然のことながら浮遊容量と損失分（抵抗）を有している。浮遊容量を極力小さくすることも、初段コイル１０８の電力損失を低減するうえで重要になる。かかる観点から、この実施形態では、初段コイル１０８(1)，１０８(2)を構成する空芯コイル単体［Ａ(1)，Ｂ(1)］、［Ａ(2)、Ｂ(2)］を全てケーシング１２０の内壁面（接地電位面）から１０ｍｍ以上離しており、これによって初段コイル１０８(1)，１０８(2)と接地電位部間の合成浮遊容量つまり合成対地浮遊容量を３０ｐＦ以下に抑えるようにしている。

【0052】

なお、多段接続の空芯コイル単体［Ａ(1)，Ｂ(1)］、［Ａ(2)、Ｂ(2)］のそれぞれのインダクタンスを足し合わせた総和インダクタンスが同じ値の場合は、第１段の空芯コイル単体Ａ(1)，Ａ(2)の巻数が多いほど、全体の対地浮遊容量は小さくなる。また、多段接続の空芯コイル単体［Ａ(1)，Ｂ(1)］、［Ａ(2)、Ｂ(2)］のそれぞれの対地浮遊容量を足し合わせた総和対地浮遊容量が同じ値の場合は、第１段の空芯コイル単体Ａ(1)，Ａ(2)の浮遊容量が小さいほど全体の対地浮遊容量は小さくなる。このことは、本発明者がシミュレーションおよび実験で確認している。

【0053】

上記のように、第１段の空芯コイル単体Ａ(1)，Ａ(2)の巻線を多くすること、あるいはそれらの対地浮遊容量を小さくすることが、初段コイル１０８(1)，１０８(2)全体の合成対地浮遊容量を小さくするうえで最も効果が大きい。その意味では、たとえば、第１段の空芯コイル単体Ａ(1)，Ａ(2)とケーシング１２０との間に特に大きな離間距離を設定するのが好ましい。あるいは、第１段の空芯コイル単体Ａ(1)，Ａ(2)の巻数を後段の空芯コイル単体Ｂ(1)、Ｂ(2)の巻数よりもできるだけ多くするのが好ましい。

【0054】

図５および図６に示すように、第２段空芯コイル単体Ｂ(1)，Ｂ(2)と近接してケーシング１２０の側壁にたとえば樹脂製のボックス１２６が取付されており、このボックス１２６の中に次段ＬＣローパス・フィルタ１０６(1)，１０６(2)の全部が収容され、そのボックス１２６の下に初段コンデンサ１１０(1)，１１０(2)が配置されている。第２段空芯コイル単体Ｂ(1)，Ｂ(2)とボックス１２６との間には電磁シールドを兼ねる接地電位の導体板１２８が設けられ、この導体板１２８上に初段コンデンサ１１０(1)，１１０(2)が実装されている。

【0055】

この実施形態のプラズマエッチング装置においては、第１の高周波電源２８よりサセプタ１２に印加された高周波の一部が内側発熱体４０(IN)から第１および第２の給電ライン１００(1)，１００(2)を伝ってフィルタ回路１０２(1)，１０２(2)に入ってくる。フィルタ回路１０２(1)，１０２(2)に入った高周波の電流は初段ＬＣローパス・フィルタ１０４(1)，１０４(2)でたとえば１／１０以下まで減衰し、次段ＬＣローパス・フィルタ１０６(1)，１０６(2)に流れ込む高周波電流は非常に小さい。このため、次段コイル１１２(1)，１１２(2)の電力損失は殆ど無視できるほどであり、次段コイル１１２(1)，１１２(2)を小型の磁芯入りコイルで構成することもできる。もっとも、次段コイル１１２(1)，１１２(2)がこれに近接する第２段空芯コイル単体Ｂ(1)，Ｂ(2)と磁気的に結合するのは望ましくないので、導体板１２８で遮蔽している。この導体板１２８もケーシング１２０と同じ材質のものでよい。

【0056】

上記のように、サセプタ１２側から給電ライン１００(1)，１００(2)を伝ってフィルタ回路１０２(1)，１０２(2)に入った高周波の殆どが初段ＬＣローパス・フィルタ１０４(1)，１０４(2)で減衰して消失し、それに伴ってフィルタ回路１０２(1)，１０２(2)内のＲＦ電力損失の殆どが初段ＬＣローパス・フィルタ１０４(1)，１０４(2)で生じる。

【0057】

本発明者は、この実施形態のプラズマエッチング装置において、初段コイル１０８(1)，１０８(2)の合成インダクタンス（Ｌ）および合成対地浮遊容量（Ｃ）をそれぞれ横軸および縦軸にとって、フィルタ回路１０２(1)，１０２(2)で生じるＲＦ電力損失の全高周波パワー（高周波電源２８の出力パワー）に占める割合つまりフィルタパワー損失率（％）をシミュレーションで求めたところ、図９に示すような等高線図が得られた。なお、上記合成インダクタンス（Ｌ）および合成対地浮遊容量（Ｃ）は、発熱体４０側から見たときの初段コイル１０８(1)，１０８(2)の見掛けの合成インダクタンスおよび合成対地浮遊容量である。

【0058】

図９に示すように、インダクタンス（Ｌ）の値が大きいほど、また浮遊容量（Ｃ）の値が小さいほど、フィルタパワー損失率（％）が小さくなり、Ｌが５μＨ以上でＣが３０ｐＦ以下の領域（点線枠で示す領域）ではＬ，Ｃの値が変動してもフィルタパワー損失率（％）は必ず４％未満に収まることがわかる。一方、上記領域の外では、フィルタパワー損失率（％）を４％未満に収めることが困難または不可能であるだけでなく、ＬまたはＣの小さな変化に対してフィルタパワー損失率（％）が大きく変化する。

【0059】

ところで、一般のプラズマエッチングにおいて、プロセス性能の代表的な指標であるエッチングレートの再現性許容値はばらつきが大体２％以下とされており、そのためにはフィルタパワー損失率（％）がその２倍以下つまり大体４％以下でなければならないとされている。したがって、各初段コイル１０８(1)，１０８(2)のインダクタンス（Ｌ）が５μＨ以上で浮遊容量（Ｃ）が３０ｐＦ以下であれば、エッチングレートの再現性許容値を確実にクリアすることができる。

【0060】

この実施形態においては、フィルタユニット５４(IN)を上述したような構成とすることにより、かかるＬ，Ｃの数値条件を満たすことができる。特に、初段ＬＣローパス・フィルタ１０４(1)，１０４(2) では、共通のボビン１１４Ａ，１１４Ｂにそれぞれ装着される一対の空芯コイル単体［Ａ(1)，Ａ(2)］，［Ｂ(1)，Ｂ(2)］の間で、自己インダクタンスが等しく、相互インダクタンスが最大になるようなコイル巻線構造が採られている。

【0061】

本願発明者は、この実施形態のプラズマエッチング装置において、第１の給電ライン１００(1)の初段コイル１０８(1)と第２の給電ライン１００(2)の初段コイル１０８(2)との間で巻線長の比を０．６〜１．２の範囲内で変えた場合の両コイル１０８(1)，１０８(2)の合成インピーダンス（Ｚ）および実抵抗成分（Ｒ）を等価回路のシミュレーションで求めたところ、図１０〜図１５に示すような結果が得られた。

【0062】

このシミュレーション結果から分かることは、巻線長比が１の場合とそれ以外の場合とでは実抵抗成分（Ｒ）の周波数特性に顕著な差異があることである。すなわち、巻線長比が１以外つまり０．６（図１０Ｂ）、０．８（図１１）、０．９（図１２）、１．１（図１４）、１．２（図１５）の場合には、一様に９ＭＨｚ付近で実抵抗成分（Ｒ）が角（つの）状に異常増大する特性（Ｑ）がみられるのに対して、巻線長比が１の場合（図１３）はそのような実抵抗成分（Ｒ）の異常増大（Ｑ）が全然みられない。もっとも、巻線長比が１より遠ざかるほど９ＭＨｚ付近における実抵抗成分（Ｒ）の異常増大（Ｑ）の度合いが大きくなることから、巻線長比が１に近づくほどそのような異常増大（Ｑ）が次第に減少するものと考えられる。また、巻線長比が１以外の場合で実抵抗成分（Ｒ）の異常増大（Ｑ）が現れる周波数領域は、図示の例では９ＭＨｚ付近であるが、周囲の他の部品の構成やそれらの周波数特性に応じて変動すること、つまり機差があることも本発明者は実験等で確認している。

【0063】

なお、上記シミュレーションの周波数特性（図１０〜図１５）において、巻線長比が如何なる値でも一様に１６ＭＨｚ付近で実抵抗成分（Ｒ）が角（つの）状に増大するのは両コイル１０８(1)，１０８(2)が並列共振特性を持つための当然の現象であり、不定（異常）な特性ではない。

【0064】

フィルタユニット５４(IN)内の初段コイル１０８(1)，１０８(2)において実抵抗成分（Ｒ）の周波数特性に上記のような機差を伴う不定な異常増大（Ｑ）がみられる場合は、フィルタパワー損失率が増大する方向で不定に変動し、プロセス性能の再現性が低下する。しかるに、この実施形態では、上記のように初段コイル１０８(1)，１０８(2)において巻線長比１の条件を安定確実に満たすコイル巻線構造を採っているので、実抵抗成分（Ｒ）の周波数特性に不定な異常増大（Ｑ）が現れるのを確実に防止し、フィルタパワー損失率を許容値以下に抑制して、プロセス性能の再現性を改善することができる。

【0065】

以上、好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その技術思想の範囲内で種々の変形が可能である。

【0066】

たとえば、図１６および図１７に、本発明によるコイル巻線構造の変形例を示す。図１６に示すコイル巻線構造は、２系統のコイルＡ，Ｂを共通のボビン１１４に同一のコイル径で装着し、かつ両コイルＡ，Ｂの巻線長比を１にする点では上記実施形態と同じであるが、両コイルＡ，Ｂのコイル導線同士がボビン軸方向で交互に重なり合う構成ではなく、両コイルＡ，Ｂ間で最大の相互インダクタンスが得られない。また、図１７に示すコイル巻線構造は、２系統のコイルＡ，Ｂを共通のボビン１１４に装着し、かつ両コイルＡ，Ｂの巻線長比を１にする点では上記実施形態と同じであるが、両コイルＡ，Ｂの径が相違し、しかもそれぞれのコイル導線同士がボビン軸方向で交互に重なり合う構成ではない。このため、両コイルＡ，Ｂの自己インダクタンスは同じでなく、相互インダクタンスは最大ではない。

【0067】

図１６および図１７に示すようなコイル巻線構造は、上記実施形態で満たすべき要件の一部を欠くため、実抵抗成分（Ｒ）の周波数特性やフィルタパワー損失率ひいてはプロセス性能の再現性を向上させる効果が低減または半減する。

【0068】

また、上記した実施形態のプラズマエッチング装置では、サセプタ１２に設ける発熱体４０をサセプタ半径方向で内側の発熱線４０(IN)と外側の発熱線４０(OUT)に２分割したが、非分割または一体型のものも可能であり、その場合はヒータ電源および給電線も１系統で済む。

【0069】

また、上記した実施形態では、フィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)において，初段コイル１０８(1)，１０８(2)をそれぞれ２個の空芯コイル単体［Ａ(1)、Ｂ(1)］、［Ａ(2)、Ｂ(2)］に分割した。しかし、初段コイル１０８(1)，１０８(2)をたとえば３個の空芯コイル単体［Ａ(1)、Ｂ(1)、Ｃ(1)］、［Ａ(2)、Ｂ(2)、Ｃ(2)］にそれぞれ分割することも可能であり、あるいは１個の空芯コイル単体Ａ(1)、Ａ(2)のみでそれぞれ構成することも可能である。

【0070】

また、フィルタ回路１０２(1)，１０２(2)の回路構成も種々の変形が可能であり、たとえば、次段のＬＣローパス・フィルタ１０６(1)，１０６(2)の後段に第３段のＬＣローパス・フィルタを縦続接続する構成も可能である。

【0071】

上記実施形態では、プラズマ生成用の第２高周波（６０ＭＨｚ）をシャワーヘッド（上部電極）６４に印加したが、第２高周波を第１高周波（１３．５６ＭＨｚ）に重畳してサセプタ１２に印加する下部２周波印加方式にも本発明は適用可能である。さらには、上部電極６４には高周波を印加せずにサセプタ１２に第１高周波（１３．５６ＭＨｚ）のみを印加する下部１周波印加方式も可能である。また、サセプタ１２に印加する第１高周波は１３．５６ＭＨｚに限定されるものでもなく、他の周波数も使用可能であることはもちろんである。フィルタユニット５２に用いるケーシング１２０は、密閉した筐体構造に限らず、一部が開口していても構わない。

【0072】

上記実施形態は、チャンバ１０内のサセプタ１２に設けられる発熱体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)にイオン引き込み用の第１高周波のノイズを減衰させるためのフィルタ回路に係わるものであった。しかし、本発明は、そのような電源線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部品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上に設けられる任意のフィルタ回路に適用可能である。したがって、該フィルタ回路によって減衰または遮断すべき高周波も任意に選定可能であり、たとえば主としてプラズマ生成に寄与する高周波でもよく、あるいは非線形回路としてのプラズマから発生する高調波あるいは相互変調歪（ＩＭＤ：intermodulation distortion）の高調波であってもよい。

【0073】

また、本発明は、プラズマエッチング装置に限定されず、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】

【0074】

１０ チャンバ（処理容器）
１２ サセプタ（下部電極）
２４ 排気装置
２８ 第１の高周波電源
４０ 発熱体
４０（IN） 内側発熱線
４０（OUT） 外側発熱線
５４（IN），５４（OUT） フィルタユニット
５８（IN），５８（OUT） ヒータ電源
６４ シャワーヘッド（上部電極）
７４ 処理ガス供給部
１００(1) 第１の給電ライン
１００(2) 第２の給電ライン
１０２(1) 第１の電源線フィルタ
１０２(2) 第２の電源線フィルタ
１０４(1)，１０４(2) 初段ＬＣローパス・フィルタ
１０６(1)，１０６(2) 次段ＬＣローパス・フィルタ
１０８(1)，１０８(2) 初段コイル
１１０(1)，１１０(2) 初段コンデンサ
Ａ(1)，Ａ(2) 第１段空芯コイル単体
Ｂ(1)，Ｂ(2) 第２段空芯コイル単体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】