JP7029340B2 - フィルタ装置及びプラズマ処理装置 - Google Patents

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Description

本開示の実施形態は、フィルタ装置及びプラズマ処理装置に関するものである。
半導体デバイスといった電子デバイスの製造においてはプラズマ処理装置が用いられている。プラズマ処理装置は、チャンバ本体、ステージ、及び、高周波電源を備えている。チャンバ本体は、その内部空間をチャンバとして提供している。ステージは、チャンバ内に設けられており、その上に載置される被加工物を保持するように構成されている。ステージは、下部電極及び静電チャックを含んでいる。下部電極には、高周波電源が接続されている。
プラズマ処理装置において実行されるプラズマ処理では、被加工物の面内における温度の分布を調整することが必要である。被加工物の面内における温度の分布を調整するために、ステージは、複数のヒータを有することがある。複数のヒータの各々は、複数の給電ラインを介してヒータコントローラに接続されている。
ステージの下部電極には高周波電源から高周波が供給される。下部電極に供給された高周波は、複数の給電ラインに流入し得る。したがって、複数の給電ラインの各々には、高周波を遮断又は減衰させるフィルタが設けられる。
特許文献１に記載されたプラズマ処理装置では、複数のフィルタが用いられている。複数のフィルタの各々は、コイル及びコンデンサを有している。コイルは給電ラインの一部を構成しており、ケーシング内に収容されている。ケーシングは、導体から形成されている。ケーシングの電位はグランド電位に設定される。コンデンサはコイルとグランドとの間で接続されている。複数のフィルタの各々においてコイルとケーシングは分布定数線路を形成している。複数のフィルタの各々は複数の共振周波数を有している。これら複数のフィルタのコイルは、プラズマ処理装置のチャンバ本体の直下に設けられている。
特開２０１４－９９５８５号公報
プラズマ処理装置のチャンバ本体の直下には種々の部品が設けられているので、チャンバ本体の直下において利用可能なスペースの大きさには限界がある。したがって、プラズマ処理装置のステージに設けられる複数のヒータの個数が多くなると、複数のフィルタのコイルをチャンバ本体の直下のスペースに配置することは困難である。故に、複数のフィルタのコイルはチャンバ本体から離れて配置される必要があり、複数のフィルタのコイルとヒータコントローラとの間には、長い給電ラインが必要となる。長い給電ラインは、浮遊容量に起因して複数のフィルタのインピーダンスを低下させる。したがって、複数のフィルタのコイルを小さいスペースに配置可能とすることが必要である。
一態様においては、フィルタ装置が提供される。フィルタ装置は、複数のコイル、複数のコンデンサ、及び、フレームを備える。複数のコンデンサは、複数のコイルとグランドとの間にそれぞれ接続されている。フレームは、電気的に接地されており、複数のコイルをその中に収容している。即ち、フィルタ装置は、各々がコイルとコンデンサを含む複数のフィルタを備えている。複数のコイルは、複数のコイル群を構成している。複数のコイル群の各々は二以上のコイルを含む。複数のコイル群の各々において、二以上のコイルは、それぞれの巻線部が中心軸線の周りで螺旋状に延在し、且つ、それぞれのターンが中心軸線が延びる軸線方向に沿って順に且つ繰り返し配列されるように、設けられている。換言すると、複数のコイル群の各々に含まれる二以上のコイルの巻線部は、軸線方向に沿って多層状に並べられ、中心軸線の周りに螺旋状に設けられている。複数のコイル群は、中心軸線に対して同軸に設けられている。複数のコイル群のうち任意の一つのコイル群の二以上のコイルの各々のターン間のピッチは、複数のコイル群のうち当該一つのコイル群よりも内側に設けられたコイル群の二以上のコイルの各々のターン間のピッチよりも、大きい。
一態様に係るフィルタ装置では、各々が二以上のコイルを含む複数のコイル群が中心軸線を共有するように同軸状に設けられている。したがって、複数のコイル群を構成する複数のコイルが占有するスペースは小さい。故に、複数のフィルタのコイルが、小さいスペースに配置され得る。また、単純に複数のコイルが並列化されている場合には、複数のフィルタのインピーダンスは低下するが、一態様のフィルタ装置では、複数のコイル間の結合により、インピーダンスの低下が抑制される。さらに、外側のコイル群の二以上のコイルの各々のターン間のピッチは、それよりも内側に配置されたコイル群の二以上のコイルの各々のターン間のピッチよりも大きいので、複数のコイルのインダクタンスの差異が低減される。故に、複数のフィルタのインピーダンスの周波数特性の差異が低減される。
一実施形態において、複数のコイルのターン間のピッチは、複数のコイルのインダクタンスが略同一となるように設定されている。
一実施形態において、複数のコイルは、略同一のコイル長を有する。一実施形態において、複数のコイルのうち最大のコイル長を有するコイルと最小のコイル長を有するコイルとの間のコイル長の差は、最小のコイル長の３％以下である。これらの実施形態によれば、複数のフィルタのインピーダンスの周波数特性の差異が更に低減される。
一実施形態において、複数のコイルの巻線部は、一端及び複数のコンデンサ側の他端をそれぞれ有しており、当該複数のコイルの巻線部の当該一端は、中心軸線に直交する面に沿って設けられている。即ち、この実施形態では、複数のコイルの巻線部の一端の軸線方向の位置が揃えられている。この実施形態によれば、複数のフィルタのインピーダンスの周波数特性の差異が更に低減される。
一実施形態において、複数のコイルは、当該複数のコイルの巻線部の一端から軸線方向に沿って延びる引出線を有する。複数のコイル群の各々において、二以上のコイルの引出線は、中心軸線に対して周方向に、等間隔に設けられている。この実施形態によれば、複数のフィルタのインピーダンスの周波数特性の差異が更に低減される。一実施形態において、複数のコイルの引出線は、中心軸線に対して９０°以上２７０°以下の角度を有する角度範囲内に設けられている。これらの実施形態によれば、複数のフィルタのインピーダンスの周波数特性の差異が更に低減される。
一実施形態において、複数のコイル群のうち径方向において隣り合う任意の二つのコイル群の間の間隙の当該径方向における距離は、１．５ｍｍ以下である。この実施形態では、複数のフィルタのインピーダンスの周波数特性の差異が更に低減される。
一実施形態において、複数のコイル群のうち最も外側に設けられたコイル群の二以上のコイルの内径は、複数のコイル群のうち最も内側に設けられたコイル群の二以上のコイルの内径の１．８３倍以下である。この実施形態によれば、複数のフィルタのインピーダンスの周波数特性の差異が更に低減される。
別の一態様においては、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ本体、ステージ、高周波電源、ヒータコントローラ、及び、上述した何れかのフィルタ装置を備える。ステージは、下部電極及び複数のヒータを有し、チャンバ本体内に設けられている。高周波電源は、下部電極に電気的に接続されている。ヒータコントローラは、複数のヒータに電力を与えるよう構成されている。フィルタ装置の複数のコイルの各々は、複数のヒータのうち対応のヒータとヒータコントローラとの間で電気的に接続されている。このプラズマ処理装置では、フィルタ装置によって提供される複数のフィルタにより、ステージに供給された高周波がヒータコントローラに流入することが抑制される。また、複数のフィルタのコイルが占有するスペースは小さいので、当該複数のフィルタのコイルは小さいスペースに配置され得る。
以上説明したように、複数のフィルタのコイルを小さいスペースに配置することが可能となる。
一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。 図１に示すプラズマ処理装置のステージの拡大断面図である。 一実施形態に係るフィルタの回路構成を、複数のヒータ及びヒータコントローラと共に示す図である。 一実施形態に係るフィルタ装置の複数のコイルの斜視図である。 図４に示す複数のコイルの断面図である。 図４に示す複数のコイルの一部を拡大して示す断面図である。 図７は、第１のシミュレーションにおいて用いたコイル群の一部拡大断面図である。 第１のシミュレーション及び第２のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性を示す図である。 第３～第６のシミュレーションにおいて用いた複数のコイルを説明するための断面図である。 図１０の（ａ）は、第３のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性を示す図であり、図１０の（ｂ）は第４のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性を示す図である。 図１１の（ａ）は、第５のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性を示す図であり、図１１の（ｂ）は第６のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性を示す図である。 第７～第９のシミュレーションにおいて用いた複数のコイルを説明するための断面図である。 図１３の（ａ）、図１３の（ｂ）、図１３の（ｃ）は、第７～第９のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性をそれぞれ示す図である。 第１０～第１３のシミュレーションにおいて用いたコイル群を説明するための図である。 図１５の（ａ）は、第１０及び第１１のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性を示す図であり、図１５の（ｂ）に第１０及び第１２のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性を示す図であり、図１５の（ｃ）に第１０及び第１３のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性を示す図である。 第１４～第１８のシミュレーションにおいて用いた引出線の配列を説明するための図である。 図１７の（ａ）、図１７の（ｂ）、図１７の（ｃ）は、第１４～第１６のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性をそれぞれ示す図である。 図１８の（ａ）、図１８の（ｂ）は、第１７～第１８のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性をそれぞれ示す図である。 第１９～第２３のシミュレーションにおいて用いた複数のコイルを説明するための断面図である。 図２０の（ａ）、図２０の（ｂ）、図２０の（ｃ）は、第１９～第２１のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性をそれぞれ示す図である。 図２１の（ａ）、図２１の（ｂ）は、第２２～第２３のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性をそれぞれ示す図である。 第２４～第２７のシミュレーションにおいて用いたコイル群を説明するための図である。 図２３の（ａ）は、第２４及び第２５のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性を示す図であり、図２３の（ｂ）は、第２４及び第２６のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性を示す図であり、図２３の（ｃ）は、第２４及び第２７のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性を示す図である。
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
図１は、一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図１においては、一実施形態に係るプラズマ処理装置が、その一部が破断された状態で示されている。図１に示すプラズマ処理装置１０は、容量結合型プラズマ処理装置である。プラズマ処理装置１０は、チャンバ本体１２を備えている。チャンバ本体１２は、略円筒形状を有しており、その内部空間をチャンバ１２ｃとして提供している。チャンバ本体１２は、例えばアルミニウム又はステンレス鋼から形成されており、接地されている。チャンバ本体１２の側壁には、被加工物Ｗの搬入及び搬出のための開口１２ｐが形成されている。被加工物Ｗは、例えば、シリコンといった素材から形成された円盤形状の板であり得る。チャンバ本体１２の側壁には、開口１２ｐを開閉するためのゲートバルブ１３が取り付けられている。
チャンバ１２ｃ内には、ステージ１４が設けられている。ステージ１４上には、被加工物Ｗが載置される。ステージ１４は、支持部１５によって支持されている。支持部１５は、略円筒形状を有しており、チャンバ本体１２の底壁１２ａから上方に延びている。支持部１５は、セラミックスといった誘電体から形成されている。ステージ１４と支持部１５は、チャンバ本体１２内の空間の気密を確保するように結合されている。また、ステージ１４の下面と支持部１５の内壁は、スペースＳＰを画成している。スペースＳＰは、チャンバ本体１２の外部の大気空間に繋がっている。
チャンバ本体１２は、支持部１６を提供している。支持部１６は、チャンバ本体１２の底壁１２ａから支持部１５の外周に沿って上方に延びている。支持部１６とチャンバ本体１２の側壁との間には、排気路１８が形成されている。排気路１８には排気管２０が接続しており、当該排気管２０には排気装置２２が接続している。排気装置２２は、チャンバ１２ｃの排気及び減圧のための装置であり、圧力制御器、及び、ターボ分子ポンプといった真空ポンプを有している。
図２は、図１に示すプラズマ処理装置のステージの拡大断面図である。図２においては、ステージ１４と共に、フィルタ装置ＦＤ及びヒータコントローラＨＣが示されている。なお、図２においては、後述する冷媒用の流路は示されていない。以下、図１と共に図２を参照する。ステージ１４は、背板２８、下部電極３０、及び、静電チャック３２を有している。背板２８は、略円盤形状を有しており、セラミックスといった絶縁体から形成されている。下部電極３０は、背板２８上に設けられている。下部電極３０は、略円盤形状を有しており、アルミニウムといった導体から形成されている。静電チャック３２は、下部電極３０上に設けられている。静電チャック３２は、被加工物Ｗを静電引力によって当該静電チャック３２に引き付けて、当該被加工物Ｗを保持する機構である。
図１に示すように、下部電極３０には、第１の高周波電源３４が整合器３５を介して接続されており、第２の高周波電源３６が整合器３７を介して接続されている。第１の高周波電源３４は、主としてプラズマの生成に寄与する第１の高周波を出力する。第１の高周波の周波数は、例えば１００ＭＨｚである。整合器３５は、第１の高周波電源３４とプラズマ負荷との間でインピーダンスを整合させるための整合回路を有している。第２の高周波電源３６は、主として被加工物Ｗに対するイオンの引き込みに寄与する第２の高周波を出力する。第２の高周波の周波数は、第１の高周波の周波数よりも低く、例えば１３ＭＨｚである。整合器３７は、第２の高周波電源３６とプラズマ負荷との間でインピーダンスを整合させるための整合回路を有している。
図１に示すように、下部電極３０の内部には、流路３０ｆが形成されている。流路３０ｆには、チャンバ本体１２の外部に設けられたチラーユニットから冷媒が供給される。流路３０ｆに供給された冷媒はチラーユニットに戻される。なお、ステージ１４には、被加工物Ｗと静電チャック３２との間にＨｅガスといった伝熱ガスを供給するガスラインが設けられていてもよい。
図１及び図２に示すように、下部電極３０の上面側には、溝３０ｃが形成されている。溝３０ｃは、軸線ＡＸ１０に対して周方向に延在している。この軸線ＡＸ１０は、鉛直方向に延びる軸線であり、ステージ１４の中心は軸線ＡＸ１０上にある。また、軸線ＡＸ１０は、チャンバ本体１２の中心軸線に略一致している。溝３０ｃは、軸線ＡＸ１０中心に延在する環状の溝であってもよい。或いは、溝３０ｃは、周方向において断続的に形成されていてもよい。溝３０ｃは、下部電極３０の上部を、軸線ＡＸ１０を含む内側部分３０ａと、内側部分３０ａの外側で延在する外側部分３０ｂとに熱的に分離する。内側部分３０ａは平面視では略円形の領域であり、外側部分３０ｂは平面視では略環状の領域である。
下部電極３０の内側部分３０ａは略円形の上面を提供している。内側部分３０ａの上面の上には静電チャック３２が接着剤３８ａを介して設けられている。静電チャック３２は、略円盤形状を有しており、セラミックスといった絶縁体から形成された層を有している。静電チャック３２は、絶縁体から形成された層の内層として、電極３２ａを更に有している。電極３２ａには、スイッチ４１を介して電源４０が接続されている。電源４０からの電圧、例えば、直流電圧が電極３２ａに印加されると、静電チャック３２は静電引力を発生する。この静電引力により、静電チャック３２は被加工物Ｗを保持する。
下部電極３０の外側部分３０ｂは、略環状の上面を提供している。外側部分３０ｂの上面の上には、スペーサ４２が設けられている。スペーサ４２上にはフォーカスリング４４が設けられる。スペーサ４２は、環状の部材であり、下部電極３０の外側部分３０ｂ上に、接着剤３８ｂを介して設けられている。スペーサ４２は、例えば、セラミックスといった絶縁体から形成されている。フォーカスリング４４は、円環状の部材であり、実施されるプロセスに適した材料、例えば、石英又はシリコンから形成される。フォーカスリング４４は、静電チャック３２のエッジ及び被加工物Ｗのエッジを囲むように延在する。
ステージ１４は、複数のヒータＨＴ、即ち、抵抗発熱体を有している。複数のヒータＨＴは、静電チャック３２内に設けられている。一例では、静電チャック３２は、軸線ＡＸ１０に対して同心の複数の領域を有しており、当該複数の領域の各々には一以上のヒータが設けられている。複数のヒータＨＴのうち一部は、スペーサ４２の内部に設けられていてもよい。
複数のヒータＨＴは、複数の給電ライン５４を介してヒータコントローラＨＣに接続されている。ヒータコントローラＨＣは、ヒータ電源を含んでおり、複数のヒータＨＴに個別に電力（交流出力）を供給するよう構成されている。フィルタ装置ＦＤは、複数のヒータＨＴとヒータコントローラＨＣとを接続する複数の給電ライン５４上に設けられている。フィルタ装置ＦＤは、下部電極３０に供給された高周波の一部が、複数の給電ライン５４を介して、ヒータコントローラＨＣに侵入することを防止又は抑制するよう構成されている。フィルタ装置ＦＤ及びヒータコントローラＨＣはチャンバ本体１２の外部に設けられている。フィルタ装置ＦＤは、チャンバ本体１２の底壁１２ａに取り付けられていてもよい。即ち、フィルタ装置ＦＤは、チャンバ本体１２の直下に設けられていてもよい。
図１に示すように、チャンバ本体１２の天井部には、上部電極４６が設けられている。上部電極４６は、支持部材４７を介してチャンバ本体１２の天井部に支持されている。上部電極４６は、電極板４８及び支持体４９を有している。電極板４８は、略円盤形状を有しており、例えば、Ｓｉ又はＳｉＣから構成されている。電極板４８の下面は、チャンバ１２ｃに面している。支持体４９は、電極板４８を当該電極板４８の上方から支持している。支持体４９は、例えば、アルミニウム材から形成されており、その表面にはアルマイト膜といった被膜が形成されている。支持体４９の内部には、ガス室４９ａが設けられている。このガス室４９ａには、支持体４９及び電極板４８を貫通する複数のガス吐出孔４６ａが接続している。また、ガス室４９ａには、ガス供給管５０が接続している。このガス供給管５０には、ガス供給部５２が接続されている。ガス供給部５２は、処理ガスを供給するように構成されている。
プラズマ処理装置１０は、制御部５３を更に備えている。制御部５３は、例えば、マイクロコンピュータを含む。制御部５３は、プラズマ処理装置１０の各部、例えば、排気装置２２、第１の高周波電源３４、第２の高周波電源３６、スイッチ４１、ヒータコントローラＨＣ、チラーユニット、ガス供給部５２等を制御するように構成されている。
プラズマ処理装置１０において、例えばエッチングを行うときには、まず、ゲートバルブ１３が開かれ、被加工物Ｗがチャンバ１２ｃに搬入されて、当該被加工物Ｗが静電チャック３２上に載置される。そして、ガス供給部５２からエッチング用のガスが所定の流量でチャンバ１２ｃに供給される。また、排気装置２２によってチャンバ１２ｃの圧力が減圧される。さらに、第１の高周波電源３４及び第２の高周波電源３６から、第１の高周波及び第２の高周波がそれぞれ下部電極３０に供給される。また、伝熱ガス供給部から、静電チャック３２と被加工物Ｗとの間の接触界面に伝熱ガス（例えばＨｅガス）が供給される。また、下部電極３０内の流路３０ｆに冷媒が供給される。また、複数のヒータＨＴにヒータコントローラＨＣからの交流出力が与えられ、ステージ１４内の温度分布が指定された温度分布となるように調整される。そして、複数のガス吐出孔４６ａから吐出されたガスが、高周波電界によって励起される。これにより発生した活性種によって被加工物Ｗの膜がエッチングされる。
以下、フィルタ装置ＦＤについて詳細に説明する。図３は、一実施形態に係るフィルタ装置の回路構成を、複数のヒータ及びヒータコントローラと共に示す図である。複数のヒータＨＴは、上述したように複数の給電ライン５４（図２参照）を介してヒータコントローラＨＣに接続されている。複数の給電ライン５４は、複数の給電ライン対を含んでいる。図３に示すように、各給電ライン対は、給電ライン５４ａ及び給電ライン５４ｂを含んでいる。複数のヒータＨＴの各々は一対の端子を有している。給電ライン５４ａは、対応のヒータＨＴの一対の端子のうち一方の端子とヒータコントローラＨＣとの間で接続されており、給電ライン５４ｂは、当該対応のヒータＨＴの他方の端子とヒータコントローラＨＣとの間で接続されている。
図３に示すように、フィルタ装置ＦＤは、複数のコイル６０及び複数のコンデンサ６２を有している。複数のコイル６０はそれぞれ、複数の給電ライン５４の一部を構成している。即ち、複数のコイル６０の各々は、給電ライン５４ａの一部又は給電ライン５４ｂの一部を構成している。複数のコイル６０は、フレーム６４内に収容されている。フレーム６４は、筒状の容器であり、導体から形成されている。フレーム６４は、電気的に接地されている。複数のコンデンサ６２の各々は、対応のコイル６０のヒータＨＴ側の一端とは反対側の他端とグランドとの間で接続されている。複数のコンデンサ６２は、一実施形態ではコンデンサボックス６６内に収容されている（図２参照）。このフィルタ装置ＦＤは、図３に示すように、複数のフィルタＦＴを有している。複数のフィルタＦＴの各々は、一つのコイル６０と一つのコンデンサ６２を含んでいる。複数のフィルタＦＴの各々のコイル６０とフレーム６４は、分布定数線路を構成している。即ち、複数のフィルタＦＴの各々は、複数の共振周波数を有するインピーダンスの周波数特性を有している。
以下、複数のコイル６０について詳細に説明する。図４は、一実施形態に係るフィルタ装置の複数のコイルの斜視図である。図５は、図４に示す複数のコイルの断面図である。図６は、図４に示す複数のコイルの一部を拡大して示す断面図である。複数のコイル６０の各々は、空芯コイルであり得る。複数のコイル６０の各々は、導体と当該導体を覆う被膜から構成されている。被膜は、絶縁材料から形成されている。被膜は、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）又はＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）といった樹脂から形成され得る。一実施形態では、複数のコイル６０の各々の被膜は、０．１ｍｍ以下の厚みを有し得る。
複数のコイル６０の各々は、引出線６０ａ、引出線６０ｂ、及び、巻線部６０ｗを有している。巻線部６０ｗは、中心軸線ＡＸＣの周りで螺旋状に延在しており、複数のターンを提供している。引出線６０ａ及び引出線６０ｂは、中心軸線ＡＸＣが延びる軸線方向Ｚに沿って延在している。引出線６０ａは巻線部６０ｗの一端に連続しており、引出線６０ｂは巻線部６０ｗの他端に連続している。巻線部６０ｗの他端は、対応のコンデンサ６２側の巻線部６０ｗの端部である。
複数のコイル６０の集合体は、コイルアセンブリＣＡを構成している。コイルアセンブリＣＡは、複数のコイル群ＣＧを含んでいる。即ち、複数のコイル６０は、複数のコイル群ＣＧを構成している。複数のコイル群ＣＧの個数は二以上の任意の個数であり得る。図４～図６に示す例では、複数のコイル群ＣＧは、コイル群ＣＧ１、コイル群ＣＧ２、及び、コイル群ＣＧ３を含んでいる。複数のコイル群ＣＧの各々は、二以上のコイル６０を含んでいる。複数のコイル群ＣＧの各々に含まれるコイル６０の個数は、二以上の任意の個数であり得る。図４～図６に示す例では、コイル群ＣＧ１は９個のコイル６０を含んでおり、コイル群ＣＧ２は１３個のコイル６０を含んでおり、コイル群ＣＧ３は１４個のコイル６０を含んでいる。
複数のコイル群ＣＧの各々の二以上のコイル６０は、それぞれの巻線部６０ｗが中心軸線ＡＸＣの周りで螺旋状に延在し、且つ、軸線方向Ｚに沿って順に且つ繰り返し配列されるように、設けられている。即ち、複数のコイル群ＣＧの各々の二以上のコイル６０の巻線部６０ｗは、軸線方向Ｚに沿って多層状に並べられ、中心軸線ＡＸＣの周りに螺旋状に設けられている。一実施形態において、複数のコイル群ＣＧの各々では、軸線方向Ｚにおいて隣り合うターン間の間隙の軸線方向Ｚにおける距離は、０．２ｍｍ以下であり得る。
複数のコイル群ＣＧの各々の二以上のコイル６０の巻線部６０ｗは、中心軸線ＡＸＣを共有しており、互いに同一の内径を有している。図４～図６に示す例では、コイル群ＣＧ１に含まれる二以上のコイル６０は、同一の内径ＩＤ１を有しており、コイル群ＣＧ２に含まれる二以上のコイル６０は、同一の内径ＩＤ２を有しており、コイル群ＣＧ３に含まれる二以上のコイル６０は、同一の内径ＩＤ３を有している。複数のコイル群ＣＧの各々の二以上のコイル６０の巻線部６０ｗの断面形状及び断面寸法は、互いに同一であり得る。複数のコイル６０の断面形状は、例えば平角形状である。
複数のコイル群ＣＧは、中心軸線ＡＸＣに対して同軸に設けられている。図４～図６に示す例では、コイル群ＣＧ１～ＣＧ３は、同軸に設けられている。図４～図６に示す例では、コイル群ＣＧ１はコイル群ＣＧ２の内側に設けられており、コイル群ＣＧ２はコイル群ＣＧ３の内側に設けられている。即ち、コイル群ＣＧ３の二以上のコイル６０の巻線部６０ｗの内径ＩＤ３は、コイル群ＣＧ２の二以上のコイル６０の巻線部６０ｗの外径よりも大きく、コイル群ＣＧ２の二以上のコイル６０の巻線部６０ｗの内径ＩＤ２は、コイル群ＣＧ１の二以上のコイル６０の巻線部６０ｗの外径よりも大きい。
複数のコイル群ＣＧのうち任意の一つのコイル群の二以上のコイル６０の各々のターン間のピッチは、複数のコイル群ＣＧのうち当該一つのコイル群よりも内側に設けられたコイル群の二以上のコイル６０の各々のターン間のピッチよりも、大きい。図４～図６に示す例では、コイル群ＣＧ３のコイル６０のターン間のピッチＰ３は、コイル群ＣＧ２のコイル６０のターン間のピッチＰ２よりも大きく、ピッチＰ２はコイル群ＣＧ１のコイル６０のターン間のピッチＰ１よりも大きい。一実施形態において、複数のコイル６０のターン間のピッチは、当該複数のコイル６０のインダクタンスが互いに略同一となるように設定されている。
上述したように、フィルタ装置ＦＤでは、各々が二以上のコイル６０を含む複数のコイル群ＣＧが中心軸線ＡＸＣを共有するように同軸状に設けられている。したがって、複数のコイル群ＣＧを構成する複数のコイル６０、即ちコイルアセンブリＣＡが占有するスペースは小さい。故に、複数のフィルタＦＴのコイル６０、即ちコイルアセンブリＣＡは、小さいスペースに配置され得る。また、単純に複数のコイルが並列化されている場合には、複数のフィルタのインピーダンスは低下するが、フィルタ装置ＦＤでは、複数のコイル６０間の結合により、インピーダンスの低下が抑制される。さらに、外側のコイル群の二以上のコイルの各々のターン間のピッチは、それよりも内側に配置されたコイル群の二以上のコイルの各々のターン間のピッチよりも大きいので、複数のコイル６０のインダクタンスの差異が低減される。故に、複数のフィルタＦＴのインピーダンスの周波数特性の差異が低減される。
一実施形態において、複数のコイル６０は、略同一のコイル長を有する。コイル長は、複数のコイル６０の各々の巻線部６０ｗの一端と他端との間の軸線方向Ｚにおける長さである。一実施形態において、複数のコイル６０のうち最大のコイル長を有するコイルと最小のコイル長を有するコイルとの間のコイル長の差は、当該最小のコイル長の３％以下である。これらの実施形態によれば、複数のフィルタＦＴのインピーダンスの周波数特性の差異が更に低減される。
一実施形態において、複数のコイル６０の巻線部６０ｗの一端（コンデンサ６２側の端部とは反対側の端部）は、中心軸線ＡＸＣに直交する面に沿って設けられている。一実施形態において、複数のコイル群ＣＧの各々の二以上のコイル６０の引出線６０ａは、中心軸線ＡＸＣに対して周方向に、等間隔に設けられている。一実施形態において、複数のコイル６０の引出線６０ａは、中心軸線ＡＸＣに対して９０°以上２７０°以下の角度を有する角度範囲θ（図１６参照）内に設けられている。これらの実施形態によれば、複数のフィルタＦＴのインピーダンスの周波数特性の差異が更に低減される。なお、複数のコイル群ＣＧの各々の二以上のコイル６０の引出線６０ｂも、中心軸線ＡＸＣに対して周方向に、等間隔に設けられていてもよい。
一実施形態において、複数のコイル群ＣＧのうち径方向、即ち、中心軸線ＡＸＣに対して放射方向において隣り合う任意の二つのコイル群の間の間隙の当該径方向における距離は、１．５ｍｍ以下である。図４～図６に示す例では、コイル群ＣＧ１とコイル群ＣＧ２との間の径方向における間隙の当該径方向における距離ＧＲ１、即ち、コイル群ＣＧ１の二以上のコイル６０の巻線部６０ｗの外径とコイル群ＣＧ２の二以上のコイル６０の巻線部６０ｗの内径との差の１／２は、１．５ｍｍ以下である。また、コイル群ＣＧ２とコイル群ＣＧ３との間の径方向における間隙の当該径方向における距離ＧＲ２、即ち、コイル群ＣＧ２の二以上のコイル６０の巻線部６０ｗの外径とコイル群ＣＧ３の二以上のコイル６０の巻線部６０ｗの内径との差の１／２は、１．５ｍｍ以下である。この実施形態では、複数のフィルタＦＴのインピーダンスの周波数特性の差異が更に低減される。
一実施形態において、複数のコイル群ＣＧのうち最も外側に設けられたコイル群の二以上のコイル６０の内径は、複数のコイル群ＣＧのうち最も内側に設けられたコイル群の二以上のコイルの内径の１．８３倍以下である。図４～図６に示す例では、コイル群ＣＧ３の二以上のコイル６０の各々の内径ＩＤ３は、コイル群ＣＧ１の二以上のコイル６０の各々の内径ＩＤ１の１．８３倍以下である。この実施形態によれば、複数のフィルタＦＴのインピーダンスの周波数特性の差異が更に低減される。
また、プラズマ処理装置１０では、フィルタ装置ＦＤによって提供される複数のフィルタＦＴにより、ステージ１４に供給された高周波がヒータコントローラＨＣに流入することが抑制される。これら複数のフィルタＦＴのコイル６０が占有するスペースは小さいので、当該複数のフィルタＦＴのコイル（即ち、コイルアセンブリＣＡ）は小さいスペース、例えばチャンバ本体１２の直下に配置され得る。
以下、フィルタ装置ＦＤの評価のために行ったシミュレーションについて説明する。
［第１のシミュレーション及び第２のシミュレーション］
図７は、第１のシミュレーションにおいて用いたコイル群の一部拡大断面図である。第１のシミュレーションでは、四つのコイル６００１をそれぞれ有する四つのフィルタの合成されたインピーダンスの周波数特性を計算した。以下、複数のフィルタの合成されたインピーダンスの周波数特性を、「合成インピーダンスの周波数特性」という。第１のシミュレーションでは、四つのコイル６００１は、単一のコイル群ＣＧＳ１を構成し、複数のコイル群ＣＧの各々の二以上のコイル６０と同様に延在するように設定された。四つのコイル６００１は、接地電位に設定された筒状のフレーム６４０１内に配置されるように設定された。四つのコイル６００１の一端側の引出線６００１ａは互いに結合されるように設定された。また、第１のシミュレーションでは、四つのコンデンサがそれぞれ、四つのコイル６００１の他端とグランドとの間で接続されるように設定された。
以下に第１のシミュレーションの詳細な設定を示す。
＜第１のシミュレーションの設定＞
コイル６００１の各々のコイル長：１１４ｍｍ
コイル６００１の各々の巻線部の断面形状：１０ｍｍ×１ｍｍの平角形状（幅×厚み）
コイル６００１の各々の巻線部の内径：１１４ｍｍ
コイル６００１の各々の巻線部のターン間ピッチ：８ｍｍ
コイル６００１の各々の外周面とフレーム６４０１との間の径方向の距離：１３ｍｍ
コイル６００１の各々に接続するコンデンサの静電容量：５６００ｐＦ
第２のシミュレーションは、第１のシミュレーションにおいて用いた四つのコイルをそれぞれ、接地電位に設定された四つの筒状のフレーム内に個別に収容した点で第１のシミュレーションと異なっていた。
第１のシミュレーション及び第２のシミュレーションにおいて計算されたインピーダンスの周波数特性を図８に示す。図８において、横軸は周波数を示し、縦軸は合成インピーダンスを示している。図８に示すように、第１のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性では、インピーダンスのピーク周波数の間で、第２のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性におけるインピーダンスよりも、高いインピーダンスが得られた。この結果から、複数のコイルが単純に並列化されている場合に比べて、複数のコイルが中心軸線を共有するように同軸に設けられると、複数のコイル間の結合によりインピーダンスの低下が抑制されることが確認された。
［第３～第６のシミュレーション］
図９は、第３～第６のシミュレーションにおいて用いた複数のコイルを説明するための断面図である。第３～第６のシミュレーションでは、三つのコイル６００３Ａ，６００３Ｂ，６００３Ｃをそれぞれ有する三つのフィルタの合成インピーダンスの周波数特性を計算した。三つのコイル６００３Ａ，６００３Ｂ，６００３Ｃそれぞれの巻線部は、互いに異なる内径を有し、共通の中心軸線の周りで同軸且つ螺旋状に延在するように設定された。三つのコイル６００３Ａ，６００３Ｂ，６００３Ｃは、接地電位に設定された筒状のフレーム６４０３内に配置されるように設定された。三つのコイル６００３Ａ，６００３Ｂ，６００３Ｃの一端側の引出線６００３Ａａ，６００３Ｂａ，６００３Ｃａは互いに結合されるように設定された。また、第３～第６のシミュレーションでは、三つのコンデンサがそれぞれ、三つのコイル６００３Ａ，６００３Ｂ，６００３Ｃの他端とグランドとの間で接続されるように設定された。第３～第６のシミュレーションにおける三つのコイル６００３Ａ，６００３Ｂ，６００３Ｃそれぞれのコイル長はそれぞれ異なっていた。
以下に第３～第６のシミュレーションの詳細な設定を示す。
＜第３～第６のシミュレーションの共通設定＞
コイル６００３Ａの巻線部の形状：３ｍｍ×９ｍｍの平角形状
コイル６００３Ａの巻線部の内径：６５ｍｍ
コイル６００３Ａの巻線部のターン間ピッチ：１７．５ｍｍ
コイル６００３Ａに接続するコンデンサの静電容量：５６００ｐＦ
コイル６００３Ｂの巻線部の形状：３ｍｍ×９ｍｍの平角形状
コイル６００３Ｂの巻線部の内径：７４ｍｍ
コイル６００３Ｂの巻線部のターン間ピッチ：２５．５ｍｍ
コイル６００３Ｂに接続するコンデンサの静電容量：５６００ｐＦ
コイル６００３Ｃの巻線部の形状：３ｍｍ×９ｍｍの平角形状
コイル６００３Ｃの巻線部の内径：８３ｍｍ
コイル６００３Ｃの巻線部のターン間ピッチ：３３．５ｍｍ
コイル６００３Ｃの外周面とフレーム６４０３との間の径方向の距離：１３ｍｍ
コイル６００３Ｃに接続するコンデンサの静電容量：５６００ｐＦ
＜第３のシミュレーションの設定＞
コイル６００３Ａのコイル長：１２２．５ｍｍ
コイル６００３Ｂのコイル長：１２４．４５ｍｍ
コイル６００３Ｃのコイル長：１２６．２１ｍｍ
コイル６００３Ｃのコイル長とコイル６００３Ａのコイル長の差の、コイル６００３Ａのコイル長に対する割合：３％
＜第４のシミュレーションの設定＞
コイル６００３Ａのコイル長：１２２．５ｍｍ
コイル６００３Ｂのコイル長：１２５．４ｍｍ
コイル６００３Ｃのコイル長：１２８．７ｍｍ
コイル６００３Ｃのコイル長とコイル６００３Ａのコイル長の差の、コイル６００３Ａのコイル長に対する割合：５％
＜第５のシミュレーションの設定＞
コイル６００３Ａのコイル長：１２２．５ｍｍ
コイル６００３Ｂのコイル長：１２８．５ｍｍ
コイル６００３Ｃのコイル長：１３３．４ｍｍ
コイル６００３Ｃのコイル長とコイル６００３Ａのコイル長の差の、コイル６００３Ａのコイル長に対する割合：９％
＜第６のシミュレーションの設定＞
コイル６００３Ａのコイル長：１２２．５ｍｍ
コイル６００３Ｂのコイル長：１３６．５ｍｍ
コイル６００３Ｃのコイル長：１４７ｍｍ
コイル６００３Ｃのコイル長とコイル６００３Ａのコイル長の差の、コイル６００３Ａのコイル長に対する割合：２０％
第３～第６のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性を、図１０の（ａ）、図１０の（ｂ）、図１１の（ａ）、図１１の（ｂ）にそれぞれ示す。図１０の（ａ）、図１０の（ｂ）、図１１の（ａ）、及び、図１１の（ｂ）において、横軸は周波数を示し、縦軸は合成インピーダンスを示している。複数のフィルタのコイルの引出線が互いに結合されている場合に、当該複数のフィルタのインピーダンスの周波数特性が同一であれば、合成インピーダンスの周波数特性において、ピーク周波数が周期的に、即ち規則的に表われる。一方、複数のフィルタのコイルの引出線が互いに結合されている場合に、当該複数のフィルタのインピーダンスの周波数特性が互いに異なっていると、合成インピーダンスの周波数特性においてピーク周波数の規則性が崩れる。図１０の（ｂ）、図１１の（ａ）、図１１の（ｂ）に示すように、第４～第６のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性では、ピーク周波数の規則性が崩れている。一方、図１０の（ａ）に示すように、第３のシミュレーションにおいて計算した合成インピーダンスの周波数特性では、ピーク周波数の規則性が比較的良好に維持されている。したがって、複数のコイルのうち最大のコイル長を有するコイルと最小のコイル長を有するコイルとの間のコイル長の差が最小のコイル長の３％以下であれば、複数のフィルタのインピーダンスの周波数特性の差異が更に低減されることが確認された。
［第７～第９のシミュレーション］
図１２は、第７～第９のシミュレーションにおいて用いた複数のコイルを説明するための断面図である。第７～第９のシミュレーションでは、三つのコイル６００７Ａ，６００７Ｂ，６００７Ｃをそれぞれ有する三つのフィルタの合成インピーダンスの周波数特性を計算した。三つのコイル６００７Ａ，６００７Ｂ，６００７Ｃそれぞれの巻線部は、互いに異なる内径を有し、共通の中心軸線の周りで同軸且つ螺旋状に延在するように設定された。三つのコイル６００７Ａ，６００７Ｂ，６００７Ｃは、接地電位に設定された筒状のフレーム６４０７内に配置されるように設定された。三つのコイル６００７Ａ，６００７Ｂ，６００７Ｃの一端側の引出線６００７Ａａ，６００７Ｂａ，６００７Ｃａは互いに結合されるように設定された。また、第７～第９のシミュレーションでは、三つのコンデンサがそれぞれ、三つのコイル６００７Ａ，６００７Ｂ，６００７Ｃの他端とグランドとの間で接続されるように設定された。第７～第９のシミュレーションにおける三つのコイル６００７Ａ，６００７Ｂ，６００７Ｃそれぞれのコイル長は互いに同一であった。第７のシミュレーションにおけるコイル６００７Ａとコイル６００７Ｂとの間の径方向における間隙の距離ＧＲ１、及び，コイル６００７Ｂとコイル６００７Ｃとの間の径方向における間隙の距離ＧＲ２は、１．５ｍｍであり、第８のシミュレーションにおける距離ＧＲ１及び距離ＧＲ２は、２．２ｍｍであり、第９のシミュレーションにおける距離ＧＲ１及び距離ＧＲ２は、４ｍｍであった。
以下に第７～第９のシミュレーションの詳細な設定を示す。
＜第７～第９のシミュレーションの共通設定＞
コイル６００７Ａのコイル長：１２２．５ｍｍ
コイル６００７Ａの巻線部の形状：３ｍｍ×１３．５ｍｍの平角形状
コイル６００７Ａの巻線部の内径：６５ｍｍ
コイル６００７Ａの巻線部のターン間ピッチ：１７．５ｍｍ
コイル６００７Ａに接続するコンデンサの静電容量：５６００ｐＦ
コイル６００７Ｂのコイル長：１２５ｍｍ
コイル６００７Ｂの巻線部の形状：３ｍｍ×１６ｍｍの平角形状
コイル６００７Ｂの巻線部の内径：７４ｍｍ
コイル６００７Ｂの巻線部のターン間ピッチ：２０ｍｍ
コイル６００７Ｂに接続するコンデンサの静電容量：５６００ｐＦ
コイル６００７Ｃのコイル長：１２３．２ｍｍ
コイル６００７Ｃの巻線部の形状：３ｍｍ×１８ｍｍの平角形状
コイル６００７Ｃの巻線部の内径：８３ｍｍ
コイル６００７Ｃの巻線部のターン間ピッチ：２２ｍｍ
コイル６００７Ｃの外周面とフレーム６４０７との間の径方向の距離：１３ｍｍ
コイル６００７Ｃに接続するコンデンサの静電容量：５６００ｐＦ
第７～第９のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性を、図１３の（ａ）、図１３の（ｂ）、図１３の（ｃ）にそれぞれ示す。図１３の（ａ）、図１３の（ｂ）、及び、図１３の（ｃ）において、横軸は周波数を示し、縦軸は合成インピーダンスを示している。図１３の（ａ）、図１３の（ｂ）、及び、図１３の（ｃ）に示すように、第８及び第９のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性に比して、第７のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性では、ピーク周波数の規則性が比較的良好に維持されている。この結果から、互いに異なる内径を有し且つ同軸に設けられた複数のコイルをそれぞれ有する複数のフィルタでは、径方向において隣り合う任意の二つのコイルの間の間隙の径方向における距離が１．５ｍｍ以下に設定されると、複数のフィルタのインピーダンスの周波数特性の差異が更に低減されることが確認された。したがって、複数のコイル群のうち径方向において隣り合う任意の二つのコイル群の間の間隙の当該径方向における距離が１．５ｍｍに設定されると、複数のフィルタのインピーダンスの周波数特性の差異が更に低減されることが確認された。
［第１０～第１３のシミュレーション］
図１４は、第１０～第１３のシミュレーションにおいて用いたコイル群を説明するための図である。第１０～第１３のシミュレーションでは、四つのコイル６０１０をそれぞれ有する四つのフィルタの合成インピーダンスの周波数特性を計算した。第１０～第１３のシミュレーションでは、四つのコイル６０１０は、単一のコイル群ＣＧＳ１０を構成し、複数のコイル群ＣＧの各々の二以上のコイル６０と同様に延在するように設定された。四つのコイル６０１０は、接地電位に設定された筒状のフレーム内に配置されるように設定された。四つのコイル６０１０の一端側の引出線６０１０ａは互いに結合されるように設定された。また、第１０～第１３のシミュレーションでは、四つのコンデンサがそれぞれ、四つのコイル６０１０の他端とグランドとの間で接続されるように設定された。第１０のシミュレーションにおいて、隣り合うターン間の間隙の軸線方向Ｚにおける距離ＧＺは０ｍｍであり、第１１のシミュレーションにおいて距離ＧＺは０．２ｍｍであり、第１２のシミュレーションにおいて距離ＧＺは０．５ｍｍであり、第１３のシミュレーションにおいて距離ＧＺは１ｍｍであった。
以下に第１０～第１３のシミュレーションの詳細な設定を示す。
＜第１０～第１３のシミュレーションの共通設定＞
コイル６０１０の各々のコイル長：１１４ｍｍ
コイル６０１０の各々の巻線部の形状：１０ｍｍ×１ｍｍの平角形状
コイル６０１０の各々の巻線部の内径：１１４ｍｍ
コイル６０１０の各々の巻線部のターン間ピッチ：８ｍｍ
コイル６０１０の各々の外周面とフレームとの間の径方向の距離：１３ｍｍ
コイル６０１０の各々に接続するコンデンサの静電容量：５６００ｐＦ
図１５の（ａ）に第１０及び第１１のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性を示し、図１５の（ｂ）に第１０及び第１２のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性を示し、図１５の（ｃ）に第１０及び第１３のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性を示す。図１５の（ａ）、図１５の（ｂ）、及び、図１５の（ｃ）において、横軸は周波数を示し、縦軸は合成インピーダンスを示している。図１５の（ａ）、図１５の（ｂ）、及び、図１５の（ｃ）に示すように、第１０のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性に対して、第１１のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性は略一致しており、第１２及び第１３のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性は大きく異なっていた。したがって、複数のコイル群ＣＧの各々では、軸線方向Ｚにおいて隣り合うターン間の間隙の軸線方向Ｚにおける距離が０．２ｍｍ以下に設定されることにより、複数のフィルタのインピーダンスの周波数特性の差異が低減されることが確認された。
［第１４～第１８のシミュレーション］
図１６は、第１４～第１８のシミュレーションにおいて用いた引出線の配列を説明するための図である。第１４～第１８のシミュレーションでは、図４～図６に示すコイルアセンブリＣＡの複数のコイル６０をそれぞれ有する複数のフィルタＦＴの合成インピーダンスの周波数特性を計算した。コイルアセンブリＣＡは接地電位に設定された筒状のフレーム６４内に配置されるように設定された。第１４～第１８のシミュレーションでは、複数のコイル６０の引出線６０ａが配置される角度範囲θをそれぞれ、３６０度、２７０度、１８０度、９０度、４５度に設定した。
以下、第１４～第１８のシミュレーションの詳細な設定を示す。
＜第１４～第１８のシミュレーションの共通設定＞
コイル群ＣＧ１のコイル６０の各々のコイル長：１５２ｍｍ
コイル群ＣＧ１のコイル６０の各々の形状：３ｍｍ×０．８ｍｍの平角形状
コイル群ＣＧ１のコイル６０の各々の内径：５１ｍｍ
コイル群ＣＧ１のコイル６０の各々のターン間ピッチ：１６ｍｍ
コイル群ＣＧ１の軸線方向において隣り合うターン間の間隙の距離：２ｍｍ
コイル群ＣＧ１の各コイル６０に接続するコンデンサの静電容量：５６００ｐＦ
コイル群ＣＧ２のコイル６０の各々のコイル長：１５２ｍｍ
コイル群ＣＧ２のコイル６０の各々の形状：３ｍｍ×０．８ｍｍの平角形状
コイル群ＣＧ２のコイル６０の各々の内径：６０ｍｍ
コイル群ＣＧ２のコイル６０の各々のターン間ピッチ：１８．５ｍｍ
コイル群ＣＧ２の軸線方向において隣り合うターン間の間隙の距離：５．５ｍｍ
コイル群ＣＧ２の各コイル６０に接続するコンデンサの静電容量：５６００ｐＦ
コイル群ＣＧ３のコイル６０の各々のコイル長：１５２ｍｍ
コイル群ＣＧ３のコイル６０の各々の形状：３ｍｍ×０．８ｍｍの平角形状
コイル群ＣＧ３のコイル６０の各々の内径：６９ｍｍ
コイル群ＣＧ３のコイル６０の各々のターン間ピッチ：２１ｍｍ
コイル群ＣＧ３の軸線方向において隣り合うターン間の間隙の距離：１２ｍｍ
コイル群ＣＧ３のコイル６０の各々の外周面とフレーム６４との間の径方向の距離：１３ｍｍ
コイル群ＣＧ３の各コイル６０に接続するコンデンサの静電容量：５６００ｐＦ
第１４～第１８のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性を、図１７の（ａ）、図１７の（ｂ）、図１７の（ｃ）、図１８の（ａ）、図１８の（ｂ）にそれぞれ示す。図１７の（ａ）、図１７の（ｂ）、図１７の（ｃ）、図１８の（ａ）、及び、図１８の（ｂ）において、横軸は周波数を示し、縦軸は合成インピーダンスを示している。図１７の（ａ）、図１７の（ｂ）、図１７の（ｃ）、図１８の（ａ）、及び、図１８の（ｂ）に示すように、第１４及び第１８のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性に比して、第１５～第１７のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性では、ピーク周波数の規則性が比較的良好に維持されている。したがって、複数のコイル６０の引出線６０ａが、中心軸線ＡＸＣに対して９０度以上２７０度以下の角度範囲内において均等に配列されると、複数のフィルタのインピーダンスの周波数特性の差異が更に低減されることが確認された。
［第１９～第２３のシミュレーション］
図１９は、第１９～第２３のシミュレーションにおいて用いた複数のコイルを説明するための断面図である。第１９～第２３のシミュレーションでは、三つのコイル６０１９Ａ，６０１９Ｂ，６０１９Ｃをそれぞれ有する三つのフィルタの合成インピーダンスの周波数特性を計算した。三つのコイル６０１９Ａ，６０１９Ｂ，６０１９Ｃそれぞれの巻線部は、互いに異なる内径を有し、共通の中心軸線の周りで同軸且つ螺旋状に延在するように設定された。三つのコイル６０１９Ａ，６０１９Ｂ，６０１９Ｃは、接地電位に設定された筒状のフレーム６４１９内に配置されるように設定された。三つのコイル６０１９Ａ，６０１９Ｂ，６０１９Ｃの一端側の引出線６０１９Ａａ，６０１９Ｂａ，６０１９Ｃａは互いに結合されるように設定された。また、第１９～第２３のシミュレーションでは、三つのコンデンサがそれぞれ、三つのコイル６０１９Ａ，６０１９Ｂ，６０１９Ｃの他端とグランドとの間で接続されるように設定された。第１９～第２３のシミュレーションにおいて、コイル６０１９Ｃの内径ＩＤ３は、コイル６０１９Ａの内径ＩＤ１に対して、１．２３倍、１．４８倍、１．８３倍、２．２倍、２．５６倍にそれぞれ設定された。
以下に第１９～第２３のシミュレーションの詳細な設定を示す。
＜第１９～第２３のシミュレーションの共通設定＞
コイル６０１９Ａのコイル長：１２２ｍｍ
コイル６０１９Ａの巻線部の内径：６５ｍｍ
コイル６０１９Ａの巻線部のターン間ピッチ：１７．５ｍｍ
コイル６０１９Ａに接続するコンデンサの静電容量：５６００ｐＦ
コイル６０１９Ｂのコイル長：１２２ｍｍ
コイル６０１９Ｂに接続するコンデンサの静電容量：５６００ｐＦ
コイル６０１９Ｃのコイル長：１２２ｍｍ
コイル６０１９Ｃの外周面とフレーム６４１９との間の径方向の距離：１３ｍｍ
コイル６０１９Ｃに接続するコンデンサの静電容量：５６００ｐＦ
＜第１９のシミュレーションの設定＞
コイル６０１９Ａの巻線部の形状：３ｍｍ×９ｍｍの平角形状
コイル６０１９Ｂの巻線部の形状：３ｍｍ×９ｍｍの平角形状
コイル６０１９Ｂの巻線部の内径：７４ｍｍ
コイル６０１９Ｂの巻線部のターン間ピッチ：２０ｍｍ
コイル６０１９Ｃの巻線部の形状：３ｍｍ×９ｍｍの平角形状
コイル６０１９Ｃの巻線部の内径：８３ｍｍ
コイル６０１９Ｃの巻線部のターン間ピッチ：２２ｍｍ
＜第２０のシミュレーションの設定＞
コイル６０１９Ａの巻線部の形状：６ｍｍ×９ｍｍの平角形状
コイル６０１９Ｂの巻線部の形状：６ｍｍ×９ｍｍの平角形状
コイル６０１９Ｂの巻線部の内径：８０ｍｍ
コイル６０１９Ｂの巻線部のターン間ピッチ：２１．１ｍｍ
コイル６０１９Ｃの巻線部の形状：６ｍｍ×９ｍｍの平角形状
コイル６０１９Ｃの巻線部の内径：９５ｍｍ
コイル６０１９Ｃの巻線部のターン間ピッチ：２４．５ｍｍ
＜第２１のシミュレーションの設定＞
コイル６０１９Ａの巻線部の形状：１２ｍｍ×９ｍｍの平角形状
コイル６０１９Ｂの巻線部の形状：１２ｍｍ×９ｍｍの平角形状
コイル６０１９Ｂの巻線部の内径：９２ｍｍ
コイル６０１９Ｂの巻線部のターン間ピッチ：２３．９ｍｍ
コイル６０１９Ｃの巻線部の形状：１２ｍｍ×９ｍｍの平角形状
コイル６０１９Ｃの巻線部の内径：１１９ｍｍ
コイル６０１９Ｃの巻線部のターン間ピッチ：２９．８ｍｍ
＜第２２のシミュレーションの設定＞
コイル６０１９Ａの巻線部の形状：１８ｍｍ×９ｍｍの平角形状
コイル６０１９Ｂの巻線部の形状：１８ｍｍ×９ｍｍの平角形状
コイル６０１９Ｂの巻線部の内径：１０４ｍｍ
コイル６０１９Ｂの巻線部のターン間ピッチ：２６．６ｍｍ
コイル６０１９Ｃの巻線部の形状：１８ｍｍ×９ｍｍの平角形状
コイル６０１９Ｃの巻線部の内径：１４３ｍｍ
コイル６０１９Ｃの巻線部のターン間ピッチ：３４．７ｍｍ
＜第２３のシミュレーションの設定＞
コイル６０１９Ａの巻線部の形状：２４ｍｍ×９ｍｍの平角形状
コイル６０１９Ｂの巻線部の形状：２４ｍｍ×９ｍｍの平角形状
コイル６０１９Ｂの巻線部の内径：１１６ｍｍ
コイル６０１９Ｂの巻線部のターン間ピッチ：２９．２ｍｍ
コイル６０１９Ｃの巻線部の形状：２４ｍｍ×９ｍｍの平角形状
コイル６０１９Ｃの巻線部の内径：１６７ｍｍ
コイル６０１９Ｃの巻線部のターン間ピッチ：３９．３ｍｍ
第１９～第２３のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性を、図２０の（ａ）、図２０の（ｂ）、図２０の（ｃ）、図２１の（ａ）、図２１の（ｂ）にそれぞれ示す。図２０の（ａ）、図２０の（ｂ）、図２０の（ｃ）、図２１の（ａ）、及び、図２１の（ｂ）において、横軸は周波数を示し、縦軸は合成インピーダンスを示している。図２０の（ａ）、図２０の（ｂ）、図２０の（ｃ）、図２１の（ａ）、及び、図２１の（ｂ）に示すように、第２２及び第２３のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性に比して、第１９～第２１のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性では、ピーク周波数の規則性が比較的良好に維持されている。この結果から、異なる内径を有し且つ同軸に設けられた複数のコイルのうち最も外側に設けられたコイルの内径が、当該複数のコイルのうち最も内側に設けられたコイルの内径の１．８３倍以下であると、複数のフィルタのインピーダンスの周波数特性の差異が更に低減されることが確認された。したがって、複数のコイル群のうち最も外側に設けられたコイル群の二以上のコイルの内径が、複数のコイル群のうち最も内側に設けられたコイル群の二以上のコイルの内径の１．８３倍以下であると、複数のフィルタのインピーダンスの周波数特性の差異が更に低減されることが確認された。
［第２４～第２７のシミュレーション］
図２２は、第２４～第２７のシミュレーションにおいて用いたコイル群を説明するための図である。第２４～第２７のシミュレーションでは、四つのコイル６０２４をそれぞれ有する四つのフィルタの合成インピーダンスの周波数特性を計算した。第２４～第２７のシミュレーションでは、四つのコイル６０２４は、単一のコイル群ＣＧＳ２４を構成し、複数のコイル群ＣＧの各々の二以上のコイル６０と同様に延在するように設定された。四つのコイル６０２４は、接地電位に設定された筒状のフレーム内に配置されるように設定された。四つのコイル６０２４の一端側の引出線６０２４ａは互いに結合されるように設定された。また、第２４～第２７のシミュレーションでは、四つのコンデンサがそれぞれ、四つのコイル６０２４の他端とグランドとの間で接続されるように設定された。第２４のシミュレーションにおいては、軸線方向Ｚにおいて隣り合うターン間の間隙の距離はゼロであった。第２５～第２７のシミュレーションにおいて、ＰＥＥＫから形成された絶縁体６１２４が、軸線方向Ｚにおいて隣り合うターン間に配置されるように設定された。第２５～第２７のシミュレーションにおいて絶縁体６１２４の軸線方向Ｚにおける厚みはそれぞれ、０．２ｍｍ、０．５ｍｍ、１ｍｍであった。
以下に第２４～第２７のシミュレーションの詳細な設定を示す。
＜第２４～第２７のシミュレーションの共通設定＞
コイル６０２４の各々の巻数：１４．２５ターン
コイル６０２４の各々の巻線部の形状１０ｍｍ×１ｍｍの平角形状
コイル６０２４の各々の巻線部の内径：１１４ｍｍ
コイル６０２４の各々の巻線部のターン間ピッチ：８ｍｍ
コイル６０２４の各々の外周面とフレームとの間の径方向の距離：１３ｍｍ
コイル６０２４の各々に接続するコンデンサの静電容量：５６００ｐＦ
図２３の（ａ）に第２４及び第２５のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性を示し、図２３の（ｂ）に第２４及び第２６のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性を示し、図２３の（ｃ）に第２４及び第２７のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性を示す。図２３の（ａ）、図２３の（ｂ）、及び、図２３の（ｃ）の各々において、横軸は周波数を示し、縦軸は合成インピーダンスを示している。図２３の（ａ）、図２３の（ｂ）、及び、図２３の（ｃ）に示すように、第２４のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性に対して、第２５のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性は略一致しており、第２６及び第２７のシミュレーションにおいて計算された合成インピーダンスの周波数特性は大きく異なっていた。したがって、複数のコイルの被膜の膜厚が、０．２ｍｍの半分以下、即ち、０．１ｍｍ以下であると、複数のフィルタのインピーダンスの周波数特性の差異が低減されることが確認された。
以上、種々の実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、フィルタ装置ＦＤを備えるプラズマ処理装置は、容量結合型のプラズマ処理装置に限定されるものではない。フィルタ装置ＦＤは、誘導結合型のプラズマ処理装置、マイクロ波といった表面波を利用するプラズマ処理装置といった任意のプラズマ処理装置において利用可能である。
また、フィルタ装置ＦＤの用途は、プラズマ処理装置に限定されるものではない。フィルタ装置ＦＤは、複数のフィルタによって高周波を遮断又は減衰させることが必要な任意の用途において利用可能である。
１０…プラズマ処理装置、１２…チャンバ本体、１２ｃ…チャンバ、１４…ステージ、３０…下部電極、３２…静電チャック、３４…第１の高周波電源、３６…第２の高周波電源、４４…フォーカスリング、４６…上部電極、５４，５４ａ，５４ｂ…給電ライン、ＨＴ…ヒータ、ＨＣ…ヒータコントローラ、ＦＤ…フィルタ装置、ＦＴ…フィルタ、ＣＡ…コイルアセンブリ、ＣＧ，ＣＧ１，ＣＧ２，ＣＧ３…コイル群、６０…コイル、６０ａ，６０ｂ…引出線、６０ｗ…巻線部、ＡＸＣ…中心軸線、６２…コンデンサ、６４…フレーム。

Claims (9)

  1. 複数のコイルと、
    前記複数のコイルとグランドとの間にそれぞれ接続された複数のコンデンサと、
    電気的に接地されており、前記複数のコイルをその中に収容したフレームと、
    を備え、
    前記複数のコイルは、各々が二以上のコイルを含む複数のコイル群を構成し、
    前記複数のコイル群の各々において、前記二以上のコイルは、それぞれの巻線部が中心軸線の周りで螺旋状に延在し、且つ、それぞれのターンが該中心軸線が延びる軸線方向に沿って順に且つ繰り返し配列されるように、設けられており、
    前記複数のコイル群は、前記中心軸線に対して同軸に設けられており、
    前記複数のコイル群のうち任意の一つのコイル群の前記二以上のコイルの各々のターン間のピッチは、前記複数のコイル群のうち該一つのコイル群よりも内側に設けられたコイル群の前記二以上のコイルの各々のターン間のピッチよりも、大きく、
    前記複数のコイルのターン間のピッチは、該複数のコイルのインダクタンスが略同一となるように設定されている、
    フィルタ装置。
  2. 前記複数のコイルは、略同一のコイル長を有する、請求項１に記載のフィルタ装置。
  3. 前記複数のコイルのうち最大のコイル長を有するコイルと最小のコイル長を有するコイルとの間のコイル長の差は、該最小のコイル長の３％以下である、請求項２に記載のフィルタ装置。
  4. 前記複数のコイルの巻線部は、一端及び前記複数のコンデンサ側の他端をそれぞれ有しており、該複数のコイルの該巻線部の該一端は、前記中心軸線に直交する面に沿って設けられている、請求項２又は３に記載のフィルタ装置。
  5. 前記複数のコイルは、該複数のコイルの前記巻線部の前記一端から前記軸線方向に沿って延びる引出線を有し、
    前記複数のコイル群の各々において、前記二以上のコイルの前記引出線は、前記中心軸線に対して周方向に、等間隔に設けられている、
    請求項４に記載のフィルタ装置。
  6. 前記複数のコイルの前記引出線は、前記中心軸線に対して９０°以上２７０°以下の角度を有する角度範囲内に設けられている、請求項５に記載のフィルタ装置。
  7. 前記複数のコイル群のうち径方向において隣り合う任意の二つのコイル群の間の間隙の該径方向における距離は、１．５ｍｍ以下である、請求項１～６の何れか一項に記載のフィルタ装置。
  8. 前記複数のコイル群のうち最も外側に設けられたコイル群の前記二以上のコイルの内径は、前記複数のコイル群のうち最も内側に設けられたコイル群の前記二以上のコイルの内径の１．８３倍以下である、請求項１～７の何れか一項に記載のフィルタ装置。
  9. チャンバ本体と、
    前記チャンバ本体内に設けられたステージであって、下部電極及び複数のヒータを有する、該ステージと、
    前記下部電極に電気的に接続された高周波電源と、
    前記複数のヒータに電力を与えるためのヒータコントローラと、
    請求項１～８の何れか一項に記載のフィルタ装置と、
    を備え、
    前記フィルタ装置の複数のコイルの各々は、前記複数のヒータのうち対応のヒータと前記ヒータコントローラとの間で電気的に接続されている、
    プラズマ処理装置。
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