KR101687566B1

KR101687566B1 - 플라즈마 처리 장치

Info

Publication number: KR101687566B1
Application number: KR1020100117013A
Authority: KR
Inventors: 요헤이 야마자와; 나오키 마츠모토; 마사히데 이와사키; 나오히코 오쿠니시
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2009-11-24
Filing date: 2010-11-23
Publication date: 2016-12-19
Also published as: TW201143553A; US20110126765A1; CN102076162B; JP5643062B2; CN102832095B; CN102076162A; JP2011135052A; US9275837B2; KR20110058699A; CN102832095A; TWI519214B

Abstract

처리 용기 내의 고주파 전극 그 외의 전기적 부재로부터 급전 라인 또는 신호선 등의 선로 상에 들어오는 고주파 노이즈에 대하여 병렬 공진 주파수를 임의로 조정할 수 있도록 하여, 상이한 주파수의 고주파 노이즈를 모두 효율적으로 안정되고 확실하게 차단한다. 필터(102(1))는, 통 형상의 외도체(110) 내에 코일(104(1))을 동축에 수용하고, 코일(104(1))과 외도체(110) 간에 링 부재(122)를 동축에 설치한다. 링 부재(122)는, 바람직하게는 외도체(110)의 축방향과 직교하는 평면 상에 원환 형상으로 연장되는 판체로서 구성되고, 바람직하게는 구리, 알루미늄 등의 도체로 이루어지고, 외도체(110)에 전기적으로 접속되고 코일(104(1))과는 전기적으로 절연되어 있다.

Description

플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS}

본 발명은 고주파를 이용하여 피처리체에 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 특히 처리 용기 내의 고주파 전극 및 그 외의 전기적 부재로부터 급전 라인 또는 신호선 등의 선로 상에 들어오는 고주파 노이즈를 차단하기 위한 필터를 구비하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.

플라즈마를 이용하는 반도체 디바이스 혹은 FPD(Flat Panel Display)의 제조를 위한 미세 가공에서는, 피처리 기판(반도체 웨이퍼, 글라스 기판 등) 상의 플라즈마 밀도 분포의 제어와 함께, 기판의 온도 내지 온도 분포의 제어가 매우 중요하다. 기판의 온도 제어가 적정하게 행해지지 않으면, 기판 표면 반응 나아가서는 프로세스 특성의 균일성을 확보할 수 없게 되어, 반도체 디바이스 혹은 표시 디바이스의 제조 수율이 저하된다.

일반적으로 플라즈마 처리 장치, 특히 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치의 챔버 내에서 피처리 기판을 재치하는 재치대 또는 서셉터는, 플라즈마 공간에 고주파를 인가하는 고주파 전극의 기능과, 기판을 정전 흡착 등으로 보지(保持)하는 보지부의 기능과, 기판을 전열로 소정 온도로 제어하는 온도 제어부의 기능을 가지고 있다. 온도 제어 기능에 관해서는, 플라즈마 또는 챔버벽으로부터의 복사열의 불균일성에 의한 기판에의 입열 특성의 분포 또는, 기판 지지 구조에 의한 열 분포를 적절히 보정할 수 있는 것이 요구되고 있다.

종래부터 서셉터 상면의 온도(나아가서는 기판의 온도)를 제어하기 위하여 서셉터 또는 서셉터 지지대의 내부에 냉매를 흘리는 냉매 통로를 형성하고, 칠러 장치로부터 온도 조절한 냉매를 이 냉매 통로로 순환 공급하는 방식이 다용되고 있다(예를 들면 특허 문헌 1 참조). 그러나 이러한 칠러 방식은, 냉매의 온도를 급속하게 변화시키는 것이 어렵고 온도 제어의 응답성이 낮기 때문에, 온도 전환 또는 온도 승강을 고속으로 행할 수 없다고 하는 약점이 있다.

최근의 플라즈마 프로세스 예를 들면 플라즈마 에칭의 분야에서는, 피처리 기판 상의 다층막을 종래의 멀티 챔버 방식 대신에, 단일 챔버 내의 멀티 스텝으로 연속 가공하는 방식이 요구되고 있다. 이 단일 챔버 내의 연속 프로세스를 실현함에 있어서, 재치대의 고속 온도 승강을 가능하게 하는 기술이 필수가 되고 있다. 이러한 사정으로부터, 서셉터에 통전에 의해 발열하는 발열체를 장착하고, 이 발열체가 발생하는 줄열(Joule heat)을 제어하여 서셉터 온도, 나아가서는 기판 온도를 고속으로 세밀하게 제어할 수 있는 히터 방식이 다시 재검토되고 있다.

그런데, 플라즈마 제어의 면에서 서셉터(하부 전극)에 고주파 전원을 접속하는 하부 고주파 인가 방식과, 온도 제어의 면에서 서셉터에 발열체를 설치하는 상기와 같은 히터 방식을 함께 한 경우, 이 고주파 전원으로부터 서셉터에 인가된 고주파의 일부가 노이즈로서 발열체 및 히터 급전 라인을 통과하여 히터 전원에 혼입되면, 히터 전원의 동작 내지 성능이 손상시킬 우려가 있다. 특히, 고속 제어가 가능한 히터 전원은, SSR(Solid State Relay) 등의 반도체 스위칭 소자를 사용하여 고감도의 스위칭 제어 또는 ON / OFF 제어를 행하기 때문에, 고주파의 노이즈가 혼입되면 용이하게 오동작을 일으키기 쉽다.

그래서, 원하지 않은 고주파 노이즈를 감쇠시키거나 또는 저지하기 위한 필터를 히터 급전 라인에 설치하는 것이 통례가 되어 있다. 이 종류의 필터에 요구되는 기본적인 성능 요건은, 히터 전원으로부터의 대전류(大電流)를 서셉터의 발열체로 효율적으로 보내면서, 발열체를 개재하여 급전 라인 상으로 들어오는 고주파 노이즈에 대하여 충분히 높은 임피던스를 주어 고주파 노이즈의 통과, 즉 히터 전원에의 침입을 저지하여 히터 전원을 고주파 노이즈로부터 보호하고 또한, 챔버 내의 플라즈마를 안정화시키는 것이다.

본 발명자는, 이 종류의 필터의 초단(初段)에 매우 큰 인덕턴스를 가지는 공심(空芯) 코일을 설치하고, 이 공심 코일을 서셉터의 근처(통상은 아래)에 설치되는 도전성의 케이싱 내에 수용하는 플라즈마 처리 장치를 특허 문헌 2에서 제안하고 있다.

일본특허공개공보 2006-286733 일본특허공개공보 2008-198902

상기 특허 문헌 2에 개시된 플라즈마 처리 장치에서는, 서셉터(하부 전극)에 단일의 고주파, 특히 13.56 MHz 이하의 고주파를 인가하는 경우는, 공심 코일을 이용하는 상기 구성의 필터가 유효하게 기능하여, 히터 급전 라인 상에서 30 A 이상의 큰 히터 전류를 흘리면서 13.56 MHz 이하의 고주파 노이즈를 효율적으로 안정되고 확실하게 차단할 수 있다.

그러나, 이온의 인입에 적합한 비교적 낮은 주파수(통상 13.56 MHz 이하)의 고주파와, 플라즈마 생성에 적합한 비교적 높은 주파수(통상 27 MHz 이상)의 고주파를 중첩하여 서셉터에 인가하는, 이른바 하부 2 주파 인가 방식을 취할 경우에, 상기 구성의 필터에서는 주파수가 높은 편인 고주파 노이즈를 안정되고 확실하게 차단하는 것이 곤란하다는 것을 알았다. 특히, 저압력 하에서 고밀도의 플라즈마를 얻기 위하여, 플라즈마 생성용 고주파의 주파수를 높게 할수록, 전형적으로는 60 MHz 이상으로 하면 그러한 높은 영역의 주파수에 대한 필터의 임피던스 특성이 불균일해져 일정하지 않게 되기 쉽다. 이러한 필터 특성의 불균일은 플라즈마 프로세스의 재현성·신뢰성에도 영향을 주어, 양산형 플라즈마 처리 장치에서는 프로세스 성능의 기차(機差)가 된다.

또한, 종래의 일반의 필터는, 복수의 모든 주파수에 대해서 높은 임피던스를 주기 위하여, 병렬 공진 주파수가 상이한 복수의 LC 병렬 공진 회로를 직렬로 접속하는 구성을 취하고 있다. 그러나 이러한 필터 구성은, 각 LC 병렬 공진 회로를 구성하는 코일의 자기 공진 또는 인접하는 LC 병렬 공진 회로 간의 상호 간섭 등에 의해 임피던스 특성이 복잡하게 변동하여, 마찬가지로 플라즈마 프로세스의 재현성·신뢰성을 낮추는 원인이 되고 있다.

본 발명자는, 상기와 같은 종래 기술의 과제를 극복하기 위하여 무수한 실험과 예의 연구를 반복한 결과, 본 발명에 도달했다.

즉 본 발명은, 처리 용기 내의 고주파 전극 그 외의 전기적 부재로부터 급전 라인 또는 신호선 등의 선로 상에 들어오는 고주파 노이즈를, 특히 주파수가 상이한 복수의 고주파 노이즈를 모두 효율적으로 안정되고 확실하게 차단하여, 플라즈마 프로세스의 재현성·신뢰성을 향상시키는 플라즈마 처리 장치를 제공한다.

또한 본 발명은, 처리 용기 내의 고주파 전극 그 외의 전기적 부재로부터 급전 라인 또는 신호선 등의 선로 상에 들어오는 고주파 노이즈를 차단하기 위하여, 다중 병렬 공진을 포함한 임피던스 특성의 안정성·재현성이 높고, 나아가서는 병렬 공진 주파수를 임의로 변경하여 조정할 수 있는 필터를 구비한 플라즈마 처리 장치를 제공한다.

본 발명의 제 1 관점에서의 플라즈마 처리 장치는, 플라즈마 처리가 행해지는 처리 용기 내에 배설된 고주파 전극에 고주파 전원을 전기적으로 접속하고, 상기 고주파 전극에 설치되는 발열체와 히터 전원을 전기적으로 접속하기 위한 급전 라인 상에 상기 발열체를 개재하여 들어오는 소정 주파수의 고주파 노이즈를 감쇠시키거나 또는 저지하기 위한 필터를 설치하고 있는 플라즈마 처리 장치로서, 상기 필터가, 상기 급전 라인의 일부를 구성하는 1 개의 공심 코일과, 상기 공심 코일을 수용 또는 포위하고 상기 코일과 쌍이 되어 특성 임피던스가 일정한 분포 상수 선로를 형성하는 통 형상의 외도체를 가지고, 상기 분포 상수 선로가, 상기 공심 코일의 권선 길이에 따른 규칙적인 복수의 병렬 공진 주파수에서 병렬 공진을 이루고, 상기 복수의 병렬 공진 주파수 중 하나가 상기 고주파 노이즈의 주파수에 일치 또는 근사하고, 그에 따라 상기 고주파 노이즈의 주파수에 대하여 충분히 높은 임피던스를 부여한다.

상기 제 1 관점의 플라즈마 처리 장치에서는, 급전 라인 상의 필터에서 1 개의 공심 코일과, 이를 수용 또는 포위하는 통 형상의 외도체에 의해 분포 상수 선로가 형성된다. 이 분포 상수 선로는, 상기 공심 코일의 권선 길이에 따른 규칙적인 복수의 병렬 공진 주파수에서 병렬 공진을 이루고, 안정성·재현성이 뛰어난 임피던스 특성을 나타낸다. 이에 따라, 상기 복수의 병렬 공진 주파수 중 하나를 차단 대상인 고주파 노이즈의 주파수에 일치 또는 근사시킴으로써, 상기 고주파 노이즈의 주파수에 대하여 원하는 충분히 높은 임피던스를 줄 수 있다. 이에 따라, 급전 회로를 확실히 보호하고 또한, 플라즈마 프로세스의 재현성·신뢰성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 제 2 관점에서의 플라즈마 처리 장치는, 플라즈마 처리가 행해지는 처리 용기 내에 피처리체를 보지하는 제 1 전극과 이에 대향하는 제 2 전극을 배설하고, 제 1 고주파를 출력하는 제 1 고주파 전원을 상기 제 1 전극에 전기적으로 접속하고 또한, 제 2 고주파를 출력하는 제 2 고주파 전원을 상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극에 전기적으로 접속하고, 상기 제 1 전극에 설치되는 발열체와 히터 전원을 전기적으로 접속하기 위한 급전 라인 상에 상기 발열체를 개재하여 들어오는 소정 주파수의 고주파 노이즈를 감쇠시키거나 또는 저지하기 위한 필터를 설치하고 있는 플라즈마 처리 장치로서, 상기 필터가, 상기 급전 라인의 일부를 구성하는 1 개의 공심 코일과, 상기 공심 코일을 수용 또는 포위하고, 상기 공심 코일과 쌍이 되어 특성 임피던스가 일정한 분포 상수 선로를 형성하는 통 형상의 외도체를 가지고, 상기 분포 상수 선로가, 상기 공심 코일의 권선 길이에 따른 규칙적인 복수의 병렬 공진 주파수에서 병렬 공진을 이루고, 상기 복수의 병렬 공진 주파수 중 하나가 상기 고주파 노이즈의 주파수에 일치 또는 근사하고, 그에 따라 상기 고주파 노이즈의 주파수에 대하여 충분히 높은 임피던스를 준다.

상기 제 2 관점의 플라즈마 처리 장치에서는, 급전 라인 상의 필터에서 1 개의 공심 코일과, 이를 수용 또는 포위하는 통 형상의 외도체에 의해 분포 상수 선로가 형성된다. 이 분포 상수 선로는, 상기 공심 코일의 권선 길이에 따른 규칙적인 복수의 병렬 공진 주파수에서 병렬 공진을 이루고, 안정성·재현성이 뛰어난 임피던스 특성을 나타낸다. 이에 따라, 상기 복수의 병렬 공진 주파수 중 하나를 차단 대상인 고주파 노이즈의 주파수(전형적으로는 제 1 또는 제 2 고주파의 주파수)에 일치 또는 근사시킴으로써, 상기 고주파 노이즈의 주파수에 대하여 원하는 충분히 높은 임피던스를 줄 수 있다. 이에 따라, 급전 회로를 확실히 보호하고 또한, 플라즈마 프로세스의 재현성·신뢰성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 적합한 일태양에서는, 제 2 고주파가 주로 처리 용기 내에서 처리 가스의 플라즈마를 생성하는데 기여하고, 제 1 고주파가 주로 플라즈마로부터 제 1 전극상에 보지되는 피처리체에의 이온의 인입에 기여한다.

다른 적합한 일태양에서는, 급전 라인이 발열체의 양단(兩端)에 각각 접속되는 제 1 및 제 2 급전 도선을 가지고, 상기 필터의 코일이 상기 제 1 급전 도선의 일부를 구성하는 제 1 코일과 상기 제 2 급전 도선의 일부를 구성하는 제 2 코일을 포함한다. 그리고 외도체의 내측에서, 제 1 및 제 2 코일을 각각 구성하는 제 1 및 제 2 코일 도선이, 병진하면서 대략 동일한 권선 길이로 나선 형상으로 감겨진다. 이 구성에 따르면, 2 개의 필터로 1 개의 외도체를 공용할 수 있을 뿐만 아니라, 필터의 RF 전력 손실 및 그 불균일(기차(機差))을 저감시킬 수 있다.

본 발명의 제 3 관점에서의 플라즈마 처리 장치는, 플라즈마 처리가 행해지는 처리 용기 내에 배설된 고주파 전극에 고주파 전원을 전기적으로 접속하고, 상기 고주파 전극에 설치되는 발열체와 히터 전원을 전기적으로 접속하기 위한 급전 라인 상에 상기 발열체를 개재하여 들어오는 소정 주파수의 고주파 노이즈를 감쇠시키거나 또는 저지하기 위한 필터를 설치하고 있는 플라즈마 처리 장치로서, 상기 필터가, 상기 급전 라인의 일부를 구성하는 1 개의 공심 코일과, 상기 공심 코일을 수용 또는 포위하고, 상기 공심 코일과 쌍이 되어 복수의 병렬 공진 주파수에서 병렬 공진을 이루는 분포 상수 선로를 형성하는 통 형상의 외도체와, 상기 복수의 병렬 공진 주파수 중 적어도 1 개를 조절하기 위한 병렬 공진 주파수 조절부를 가지고, 상기 복수의 병렬 공진 주파수 중 하나가 상기 고주파 노이즈의 주파수에 일치 또는 근사하고, 그에 따라 상기 고주파 노이즈의 주파수에 대하여 충분히 높은 임피던스를 준다.

본 발명의 제 4 관점에서의 플라즈마 처리 장치는, 플라즈마 처리가 행해지는 처리 용기 내에 피처리체를 보지하는 제 1 전극과 이와 대향하는 제 2 전극을 배설하고, 제 1 고주파를 출력하는 제 1 고주파 전원을 상기 제 1 전극에 전기적으로 접속하고 또한, 제 2 고주파를 출력하는 제 2 고주파 전원을 상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극에 전기적으로 접속하고, 상기 제 1 전극에 설치되는 발열체와 히터 전원을 전기적으로 접속하기 위한 급전 라인상에 상기 발열체를 개재하여 들어오는 소정 주파수의 고주파 노이즈를 감쇠시키거나 또는 저지하기 위한 필터를 설치하고 있는 플라즈마 처리 장치로서, 상기 필터가, 상기 급전 라인의 일부를 구성하는 1 개의 공심 코일과, 상기 공심 코일을 포위 또는 수용하고, 상기 공심 코일과 쌍이 되어 복수의 병렬 공진 주파수에서 병렬 공진을 이루는 분포 상수 선로를 형성하는 통 형상의 외도체와, 상기 복수의 병렬 공진 주파수 중 적어도 1 개를 조절하기 위한 병렬 공진 주파수 조절부를 가지고, 상기 복수의 병렬 공진 주파수 중 하나가 상기 고주파 노이즈의 주파수에 일치 또는 근사하고, 그에 따라 상기 고주파 노이즈의 주파수에 대하여 충분히 높은 임피던스를 준다.

상기 제 3 또는 제 4 관점의 플라즈마 처리 장치에서는, 급전 라인상에 설치되는 필터에서 1 개의 공심 코일과, 이를 수용 또는 포위하는 통 형상의 외도체에 의해 분포 상수 선로가 형성된다. 이 분포 상수 선로는, 복수의 병렬 공진 주파수에서 병렬 공진을 이루는 임피던스 특성을 가진다. 병렬 공진 주파수 조절부의 작용에 의해, 상기 복수의 병렬 공진 주파수 중 하나를 차단 대상인 고주파 노이즈의 주파수에 일치 또는 근사시킬 수 있으므로, 상기 고주파 노이즈의 주파수에 대하여 원하는 충분히 높은 임피던스를 줄 수 있다. 이에 따라, 급전 회로를 확실히 보호하고 또한, 플라즈마 프로세스의 재현성·신뢰성을 향상시킬 수 있다.

특성 임피던스 국소 가변 부재의 적합한 일태양은, 외도체의 내측에 코일과 동축에 링 형상의 부재를 설치하는 구성이다. 이 링 형상 부재는 적합하게는 도체로 이루어지고, 외도체 또는 코일의 일방에 전기적으로 접속되고, 타방은 전기적으로 절연되어 있다. , 이 링 형상 부재를 유전체 예를 들면 수지로 구성하는 것도 가능하다.

링 형상 부재의 적합한 구성은, 외도체의 축방향과 직교하는 평면 상에 원환 형상으로 연장되는 판체이다. 외도체의 축방향으로 코일에 대한 링 형상 부재의 상대적인 위치를 조절하기 위한 링 형상 부재 위치 조절부를 가지는 구성도 바람직하다.

또한 바람직한 일태양으로서, 처리 용기측에서 봤을 때, 공심 코일이 필터의 초단에 설치되어도 좋고, 공심 코일의 출력측의 단자가 콘덴서를 개재하여 접지 전위의 도전성 부재에 전기적으로 접속되어도 좋다. 이 경우 콘덴서는, 공심 코일의 출력단측에서 고주파의 주파수 영역에서는 실질적으로 단락(短絡) 상태가 되어, 분포 상수 선로를 출력단 단락 선로로 한다. 외도체는 바람직하게는 전기적으로 접지된다.

본 발명의 제 5 관점에서의 플라즈마 처리 장치는, 플라즈마 처리가 행해지는 처리 용기 내의 고주파 전극에 고주파 전원으로부터 급전봉을 개재하여 고주파를 인가하는 플라즈마 처리 장치로서, 상기 급전봉을 포위하고 상기 급전봉과 쌍이 되어 분포 상수 선로를 형성하는 통 형상의 외도체와, 상기 급전봉과 상기 외도체 간에 배치되고, 상기 분포 상수 선로의 임피던스 특성이 상기 고주파 전극측으로부터 상기 급전봉으로 들어갈 가능성이 있는 소정 주파수의 고주파 노이즈에 대하여 충분히 높은 임피던스를 주도록, 각각의 배치 위치에서 상기 분포 상수 선로의 특성 임피던스에 국소적인 변화를 주는 1 개 또는 복수개의 특성 임피던스 국소 가변 부재를 가진다.

상기 제 5 관점의 플라즈마 처리 장치에서는, 고주파 급전 라인상에서 급전봉과 외도체의 사이에 분포 상수 선로가 형성된다. 상기 분포 상수 선로는, 복수의 병렬 공진 주파수에서 병렬 공진을 이루는 임피던스 특성을 가진다. 특성 임피던스 국소 가변 부재를 이용하여, 상기 복수의 병렬 공진 주파수 중 하나를 차단 대상인 고주파 노이즈의 주파수에 일치 또는 근사시킴으로써, 상기 고주파 노이즈의 주파수에 대하여 원하는 충분히 높은 임피던스를 줄 수 있다. 이에 따라, 고주파 급전 계통을 확실히 보호하고 또한, 플라즈마 프로세스의 재현성·신뢰성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 제 6 관점에서의 플라즈마 처리 장치는, 플라즈마 처리가 행해지는 처리 용기 내의 소정의 전기적 부재에 선로를 개재하여 전기적으로 접속되는 전력계 또는 신호계의 외부 회로를 가지고, 상기 전기적 부재로부터 상기 외부 회로를 향하여 상기 선로로 들어오는 소정 주파수의 고주파 노이즈를 상기 선로상에 설치한 필터에 의해 감쇠시키거나 또는 저지하는 플라즈마 처리 장치로서, 상기 필터가, 상기 선로의 한 구간을 구성하고, 일정한 축을 따라 일정한 공간적 프로파일로 연장되는 제 1 도체와, 상기 제 1 도체를 수용 또는 포위하고, 상기 제 1 도체와 쌍이 되어 특성 임피던스가 일정한 분포 상수 선로를 형성하는 통 형상의 제 2 도체를 가지고, 상기 분포 상수 선로가, 상기 제 1 또는 제 2 도체의 길이에 따른 규칙적인 복수의 병렬 공진 주파수에서 병렬 공진을 이루고, 상기 복수의 병렬 공진 주파수 중 하나가 상기 고주파 노이즈의 주파수에 일치 또는 근사하고, 그에 따라 상기 고주파 노이즈의 주파수에 대하여 충분히 높은 임피던스를 준다.

상기 제 6 관점의 플라즈마 처리 장치에서는, 플라즈마 처리가 행해지는 처리 용기 내의 소정의 전기적 부재와 전력계 또는 신호계의 외부 회로를 연결하는 선로상에 설치되는 필터에서 제 1 도체와 이를 수용 또는 포위하는 통 형상의 제 2 도체에 의해 분포 상수 선로가 형성된다. 상기 분포 상수 선로는, 제 1 또는 제 2 도체의 길이에 따른 규칙적인 복수의 병렬 공진 주파수에서 병렬 공진을 이루고, 안정성·재현성이 뛰어난 임피던스 특성을 나타낸다. 이에 따라, 상기 복수의 병렬 공진 주파수 중 하나를 차단 대상인 고주파 노이즈의 주파수에 일치 또는 근사시킴으로써, 상기 고주파 노이즈의 주파수에 대하여 원하는 충분히 높은 임피던스를 줄 수 있다. 이에 따라, 외부 회로 등을 확실히 보호하고 또한, 플라즈마 프로세스의 재현성·신뢰성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 제 7 관점에서의 플라즈마 처리 장치는, 플라즈마 처리가 행해지는 처리 용기 내의 소정의 전기적 부재에 선로를 개재하여 전기적으로 접속되는 전력계 또는 신호계의 외부 회로를 가지고, 상기 전기적 부재로부터 상기 외부 회로를 향하여 상기 선로로 들어오는 소정 주파수의 고주파 노이즈를 상기 선로 상에 설치한 필터에 의해 감쇠시키거나 또는 저지하는 플라즈마 처리 장치로서, 상기 필터가, 상기 선로의 1 구간을 구성하고, 일정한 축을 따라 일정한 공간적 프로파일로 연장되는 제 1 도체와, 상기 제 1 도체를 수용 또는 포위하고 상기 제 1 도체와 쌍이 되어 복수의 병렬 공진 주파수에서 병렬 공진을 이루는 분포 상수 선로를 형성하는 통 형상의 제 2 도체와, 상기 복수의 병렬 공진 주파수 중 적어도 하나를 조절하기 위한 병렬 공진 주파수 조절부를 가지고, 상기 복수의 병렬 공진 주파수 중 하나가 상기 고주파 노이즈의 주파수에 일치 또는 근사하고, 이에 따라 상기 고주파 노이즈의 주파수에 대하여 충분히 높은 임피던스를 준다.

상기 제 7 관점의 플라즈마 처리 장치에서는, 플라즈마 처리가 행해지는 처리 용기 내의 소정의 전기적 부재와 전력계 또는 신호계의 외부 회로를 연결하는 선로상에 설치되는 필터에서, 제 1 도체와 이를 수용 또는 포위하는 통 형상의 제 2 도체에 의해 분포 상수 선로가 형성된다. 이 분포 상수 선로는, 복수의 병렬 공진 주파수에서 병렬 공진을 이루는 임피던스 특성을 가진다. 병렬 공진 주파수 조절부의 기능에 의해, 이들 복수의 병렬 공진 주파수 중 하나를 차단 대상인 고주파 노이즈의 주파수에 일치 또는 근사시킬 수 있으므로, 상기 고주파 노이즈의 주파수에 대해 원하는 충분히 높은 임피던스를 줄 수 있다. 이에 따라 외부 회로 등을 확실히 보호하고 또한, 플라즈마 프로세스의 재현성·신뢰성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 플라즈마 처리 장치에 따르면, 상기와 같은 구성 및 작용에 의해, 처리 용기 내의 고주파 전극 그 외의 전기적 부재로부터 급전 라인 또는 신호선 등의 선로 상에 들어오는 고주파 노이즈를, 특히 주파수가 상이한 복수의 고주파 노이즈를 모두 효율적으로 안정되고 확실하게 차단하고, 플라즈마 프로세스의 재현성·신뢰성을 향상시키는 것이 가능하며, 또한 병렬 공진 주파수를 임의로 조정함으로써 고주파 차단 기능을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에서의 플라즈마 처리 장치의 구성을 도시한 종단면도이다.
도 2는 실시예에서 서셉터의 발열체로 전력을 공급하기 위한 히터 급전부의 회로 구성을 도시한 도이다.
도 3은 실시예에서의 발열체의 구성예를 도시한 도이다.
도 4는 제 1 실험예에 따른 필터 유닛의 구조를 도시한 종단면도이다.
도 5는 제 1 실험예에 따른 필터 유닛의 구조를 도시한 횡단면도이다.
도 6은 실시예에서 공통된 보빈에 장착되는 2 계통의 공심 코일의 코일 권선 구조를 도시한 사시도이다.
도 7은 실시예에서의 코일 권선 구조를 도시한 일부 단면 사시도이다.
도 8은 분포 상수 선로상의 고주파의 주파수와 파장과의 관계를 나타낸 플롯도이다.
도 9는 제 1 실험예에 따른 2 개의 필터 유닛 시작품(試作品)으로 얻어진 임피던스 특성을 나타낸 도이다.
도 10은 비교예의 필터 유닛의 구조를 도시한 종단면도이다.
도 11은 비교예에 따른 3 개의 필터 유닛 시작품(試作品)으로 얻어진 임피던스 특성을 나타낸 도이다.
도 12는 실시예에서의 필터 유닛의 배치 구조를 도시한 대략 평면도이다.
도 13은 실시예에서의 필터 유닛의 배치 구조를 도시한 대략 종단면도이다.
도 14는 실험예의 필터 유닛에서의 개구부 주위의 구성을 도시한 대략 종단면도이다.
도 15는 제 2 실험예에 따른 필터 유닛의 구조를 도시한 종단면도이다.
도 16은 제 2 실험예에서, 링 부재의 위치를 축방향으로 가변하여 각 링 위치에서 얻어진 다중 병렬 공진의 각 주파수를 플롯한 도이다.
도 17은 제 3 실험예에 따른 필터 유닛의 구조를 도시한 종단면도이다.
도 18은 제 3 실험예의 작용 효과를 실증하기 위한 비교적 낮은 주파수 영역에서의 임피던스 특성을 나타낸 도이다.
도 19는 제 3 실험예의 작용 효과를 실증하기 위한 비교적 높은 주파수 영역에서의 임피던스 특성을 나타낸 도이다.
도 20은 또 다른 실험예에 따른 필터 유닛의 구조를 도시한 종단면도이다.
도 21은 또 다른 실험예에 따른 필터 유닛의 구조를 도시한 종단면도이다.
도 22는 또 다른 실험예에 따른 필터 유닛의 구조를 도시한 종단면도이다.
도 23a는 또 다른 실험예에 따른 필터 유닛의 구조를 도시한 횡단면도이다.
도 23b는 또 다른 실험예에 따른 필터 유닛의 구조를 도시한 횡단면도이다.
도 23c는 또 다른 실험예에 따른 필터 유닛의 구조를 도시한 횡단면도이다.
도 24는 본 발명을 고주파 급전 라인에 적용한 일실험예를 도시한 도이다.
도 25는 또 다른 실시예에서의 필터 유닛의 배치 구성을 도시한 대략 평면도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 적합한 실시예를 설명한다.

도 1에, 본 발명의 일실시예에서의 플라즈마 처리 장치의 구성을 도시한다. 이 플라즈마 처리 장치는, 하부 2 주파 인가 방식의 용량 결합형 플라즈마 에칭 장치로서 구성되어 있고, 예를 들면 알루미늄 또는 스텐레스강 등의 금속제의 원통 형상 챔버(처리 용기)(10)를 가지고 있다. 챔버(10)는 보안 접지되어 있다.

챔버(10) 내에는 피처리체로서, 예를 들면 반도체 웨이퍼(W)를 재치하는 원판 형상의 서셉터(12)가 하부 전극으로서 수평하게 배치되어 있다. 이 서셉터(12)는, 예를 들면 알루미늄으로 이루어지고, 챔버(10)의 바닥으로부터 수직 상방으로 연장되는 예를 들면 세라믹제의 절연성 통 형상 지지부(14)에 의해 비접지로 지지되어 있다. 이 절연성 통 형상 지지부(14)의 외주를 따라 챔버(10)의 바닥으로부터 수직 상방으로 연장되는 도전성의 통 형상 지지부(16)와 챔버(10)의 내벽과의 사이에서 환 형상의 배기로(18)가 형성되고, 이 배기로(18)의 바닥에 배기구(20)가 형성되어 있다. 이 배기구(20)에는 배기관(22)을 개재하여 배기 장치(24)가 접속되어 있다. 배기 장치(24)는 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 가지고 있어 챔버(10) 내의 처리 공간을 원하는 진공도까지 감압할 수 있다. 챔버(10)의 측벽에는 반도체 웨이퍼(W)의 반입출구를 개폐하는 게이트 밸브(26)가 장착되어 있다.

서셉터(12)에는, 제 1 및 제 2 고주파 전원(28, 30)이 매칭 유닛(32) 및 급전봉(34)을 개재하여 전기적으로 접속되어 있다. 여기서, 제 1 고주파 전원(28)은, 주로 플라즈마의 생성에 기여하는 소정 주파수(통상 27 MHz 이상, 바람직하게는 60 MHz 이상)의 제 1 고주파(HF)를 출력한다. 한편 제 2 고주파 전원(30)은, 주로 서셉터(12) 상의 반도체 웨이퍼(W)에 대한 이온의 인입에 기여하는 소정 주파수(통상 13.56 MHz 이하)의 제 2 고주파(LF)를 출력한다. 매칭 유닛(32)에는, 제 1 및 제 2 고주파 전원(28, 30)과 플라즈마 부하 간에 임피던스의 정합을 취하기 위한 제 1 및 제 2 정합기(도시하지 않음)가 수용되어 있다.

급전봉(34)은 소정의 외경을 가지는 원통 형상 또는 원기둥형의 도체로 이루어지고, 그 상단(上端)이 서셉터(12)의 하면 중심부에 접속되고, 그 하단이 매칭 유닛(32) 내의 상기 제 1 및 제 2 정합기의 고주파 출력 단자에 접속되어 있다. 또한, 챔버(10)의 저면과 매칭 유닛(32)의 사이에는, 급전봉(34)의 주위를 둘러싸는 원통 형상의 도체 커버(35)가 설치되어 있다. 보다 상세하게는, 챔버(10)의 저면(底面)(하면)에 급전봉(34)의 외경보다 한층 큰 소정의 구경을 가지는 원형의 개구부가 형성되고, 도체 커버(35)의 상단(上端)부가 이 챔버 개구부에 접속되고 또한, 도체 커버(35)의 하단부가 상기 정합기의 접지(귀선) 단자에 접속되어 있다.

서셉터(12)는 반도체 웨이퍼(W)보다 한층 큰 직경 또는 구경을 가지고 있다. 서셉터(12)의 상면은, 웨이퍼(W)와 대략 동일 형상(원형)이며 대략 동일 사이즈의 중심 영역 즉 웨이퍼 재치부와, 이 웨이퍼 재치부의 외측에 연재(延在)하는 환 형상의 주변부로 구획되어 있다. 웨이퍼 재치부 상에 처리 대상인 반도체 웨이퍼(W)가 재치된다. 환 형상 주변부 상에는 반도체 웨이퍼(W)의 구경보다 큰 내경을 가지는 링 형상의 판재 이른바 포커스 링(36)이 장착된다. 이 포커스 링(36)은 반도체 웨이퍼(W)의 피에칭재에 따라, 예를 들면 Si, SiC, C, SiO₂ 중 어느 하나의 재질로 구성되어 있다.

서셉터(12) 상면의 웨이퍼 재치부에는 웨이퍼 흡착용의 정전 척(38) 및 발열체(40)가 설치되어 있다. 정전 척(38)은 서셉터(12)의 상면에 일체 형성 또는 일체 고착된 막 형상 또는 판 형상의 유전체(42) 내로 DC 전극(44)을 봉입하고 있고, DC 전극(44)에는 챔버(10) 외에 배치되는 외부 부착된 직류 전원(45)이 스위치(46), 고저항치의 저항(48) 및 DC 고압선(50)을 개재하여 전기적으로 접속되어 있다. 직류 전원(45)으로부터의 고압의 직류 전압이 DC 전극(44)에 인가됨으로써, 쿨롱력으로 반도체 웨이퍼(W)를 정전 척(38) 상에 흡착 보지(保持)할 수 있도록 되어 있다. 또한, DC 고압선(50)은 피복선이며, 원통체의 하부 급전봉(34) 내를 통과하여 서셉터(12)를 아래로부터 관통하여 정전 척(38)의 DC 전극(44)에 접속되어 있다.

발열체(40)는, 정전 척(38)의 DC 전극(44)과 함께 유전체(42) 내로 봉입된, 예를 들면 스파이럴 형상의 저항 발열선으로 이루어지고, 이 실시예에서는 도 3에 도시한 바와 같이 서셉터(12)의 반경 방향에서 내측의 발열선(40(IN))과 외측의 발열선(40(OUT))으로 2 분할되어 있다. 이 중 내측 발열선(40(IN))은, 절연 피복된 급전도체(52(IN)), 필터 유닛(54(IN)) 및 전기 케이블(56(IN))을 개재하여, 챔버(10) 외에 배치되는 전용의 히터 전원(58(IN))에 전기적으로 접속되어 있다. 외측 발열선(40(OUT))은, 절연 피복된 급전도체(52(OUT)), 필터 유닛(54(OUT)) 및 전기 케이블(56(OUT))을 개재하여, 마찬가지로 챔버(10) 외에 배치되는 전용의 히터 전원(58(OUT))에 전기적으로 접속되어 있다. 이 중에서 필터 유닛(54(IN)), (54(OUT))은 이 실시예에서의 주요한 특징 부분이며, 그 내부의 구성 및 작용에 대해서는 나중에 상세하게 설명한다.

서셉터(12)의 내부에는, 예를 들면 원주 방향으로 연장되는 환 형상의 냉매실 또는 냉매 통로(60)가 설치되어 있다. 이 냉매실(60)에는, 칠러 유닛(도시하지 않음)으로부터 냉매 공급관을 거쳐 소정 온도의 냉매 예를 들면 냉각수가 순환 공급된다. 냉매의 온도에 의해 서셉터(12)의 온도를 내리는 방향으로 제어할 수 있다. 그리고, 서셉터(12)에 반도체 웨이퍼(W)를 열적으로 결합시키기 위하여, 전열 가스 공급부(도시하지 않음)로부터의 전열 가스 예를 들면 He가스가, 가스 공급관 및 서셉터(12) 내부의 가스 통로(62)를 거쳐 정전 척(38)과 반도체 웨이퍼(W)의 접촉 계면으로 공급되도록 되어 있다.

챔버(10)의 천장에는, 서셉터(12)와 평행하게 마주하여 상부 전극을 겸하는 샤워 헤드(64)가 설치되어 있다. 이 샤워 헤드(64)는, 서셉터(12)와 마주하는 전극판(66)과, 이 전극판(66)을 그 배후(위)로부터 착탈 가능하게 지지하는 전극 지지체(68)를 가지고, 전극 지지체(68)의 내부에 가스실(70)을 설치하고, 이 가스실(70)로부터 서셉터(12)측으로 관통하는 다수의 가스 토출홀(72)을 전극 지지체(68) 및 전극판(66)에 형성하고 있다. 전극판(66)과 서셉터(12) 간의 공간(S)이 플라즈마 생성 공간 내지 처리 공간이 된다. 가스실(70)의 상부에 설치되는 가스 도입구(70a)에는 처리 가스 공급부(74)로부터의 가스 공급관(76)이 접속되어 있다. 전극판(66)은 예를 들면 Si, SiC 혹은 C로 이루어지고, 전극 지지체(68)는 예를 들면 아르마이트 처리된 알루미늄으로 이루어진다.

이 플라즈마 에칭 장치 내의 각 부, 예를 들면 배기 장치(24), 고주파 전원(28, 30), 직류 전원(45)의 스위치(46), 히터 전원(58(IN), 58(OUT)), 칠러 유닛(도시하지 않음), 전열 가스 공급부(도시하지 않음) 및 처리 가스 공급부(74) 등의 개개의 동작 및 장치 전체의 동작(시퀀스)은, 예를 들면 마이크로 컴퓨터를 포함한 장치 제어부(도시하지 않음)에 의해 제어된다.

이 플라즈마 에칭 장치에서 에칭을 행하기 위해서는, 먼저 게이트 밸브(26)를 열린 상태로 하고 가공 대상인 반도체 웨이퍼(W)를 챔버(10) 내로 반입하여 정전 척(38) 상에 재치한다. 그리고, 처리 가스 공급부(74)로부터 에칭 가스(일반적으로 혼합 가스)를 소정의 유량으로 챔버(10) 내로 도입하고, 배기 장치(24)에 의해 챔버(10) 내의 압력을 설정치로 한다. 또한, 제 1 및 제 2 고주파 전원(28, 30)을 온으로 하여 제 1 고주파(HF) 및 제 2 고주파(LF)를 각각 소정의 파워로 출력시키고, 이들 고주파(HF, LF)를 매칭 유닛(32) 및 급전봉(34)을 개재하여 서셉터(하부 전극)(12)에 인가한다. 또한, 전열 가스 공급부로부터 정전 척(38)과 반도체 웨이퍼(W) 간의 접촉 계면에 전열 가스(He가스)를 공급하고 또한, 정전 척용의 스위치(46)를 온으로 하여 정전 흡착력에 의해 전열 가스를 상기 접촉 계면에 가둔다. 한편, 히터 전원(58(IN), 58(OUT))을 온으로 하여 내측 발열체(40(IN)) 및 외측 발열체(40(OUT))를 각각 독립된 줄열로 발열시키고, 서셉터(12) 상면의 온도 내지 온도 분포를 설정치로 제어한다. 샤워 헤드(64)로부터 토출된 에칭 가스는 양 전극(12, 64) 간에 고주파의 방전에 의해 플라즈마화하고, 이 플라즈마로 생성되는 래디칼 또는 이온에 의해 반도체 웨이퍼(W) 표면의 피가공막이 원하는 패턴으로 에칭된다.

이 용량 결합형 플라즈마 에칭 장치는, 서셉터(12)에 플라즈마 생성에 적절한 비교적 높은 주파수(바람직하게는 60 MHz 이상)의 제 1 고주파(HF)를 인가함으로써, 플라즈마를 바람직한 해리 상태로 고밀도화하고, 보다 저압의 조건 하에서도 고밀도 플라즈마를 형성할 수 있다. 그와 동시에, 서셉터(12)에 이온 인입에 적절한 비교적 낮은 주파수(13.56 MHz 이하)의 제 2 고주파(LF)를 인가함으로써, 서셉터(12) 상의 반도체 웨이퍼(W)에 대하여 선택성이 높은 이방성의 에칭을 실시할 수 있다.

또한, 이 용량 결합형 플라즈마 에칭 장치에서는, 서셉터(12)에 칠러의 냉각과 히터의 가열을 동시에 주고, 또한 히터의 가열을 반경 방향의 중심부와 엣지부에서 독립적으로 제어하므로, 고속의 온도 전환 또는 온도 승강이 가능하고 또한, 온도 분포의 프로파일을 임의 또는 다양하게 제어하는 것도 가능하다.

이어서 도 2 ~ 도 22에 있어서, 이 플라즈마 에칭 장치에서의 주요한 특징 부분인 필터 유닛(54(IN), 54(OUT)) 내의 구성 및 작용을 설명한다.

도 2에, 서셉터(12)에 설치되는 발열체(40)로 전력을 공급하기 위한 히터 급전부의 회로 구성을 도시한다. 이 실시예에서는, 발열체(40)의 내측 발열선(40(IN)) 및 외측 발열선(40(OUT))의 각각에 대하여 실질적으로 동일한 회로 구성을 가지는 개별의 히터 급전부를 접속하고, 내측 발열선(40(IN)) 및 외측 발열선(40(OUT))의 발열량 또는 발열 온도를 독립적으로 제어하도록 하고 있다. 이하의 설명에서는, 내측 발열선(40(IN))에 대한 히터 급전부의 구성 및 작용에 대하여 서술한다. 외측 발열선(40(OUT))에 대한 히터 급전부의 구성 및 작용도 완전히 동일하다.

히터 전원(58(IN))은, 예를 들면 SSR을 이용하여 상용 주파수의 스위칭(ON/OFF) 동작을 행하는 교류 출력형의 전원이며, 내측 발열체(40(IN))와 닫힌 루프의 회로로 접속되어 있다. 보다 자세하게는, 히터 전원(58(IN))의 한 쌍의 출력 단자 중, 제 1 출력 단자는 제 1 급전 라인(전원선)(100(1))을 거쳐 내측 발열선(40(IN))의 제 1 단자(h₁)에 전기적으로 접속되고, 제 2 출력 단자는 제 2 급전 라인(전원선)(100(2))을 개재하여 내측 발열선(40(IN))의 제 2 단자(h₂)에 전기적으로 접속되어 있다.

필터 유닛(54(IN))은 제 1 및 제 2 급전 라인(100(1), 100(2))의 도중에 각각 설치되는 제 1 및 제 2 필터(102(1), 102(2))를 가지고 있다. 양 필터(102(1), 102(2))는 회로 구성이 실질적으로 동일하다.

보다 자세하게는, 양 필터(102(1), 102(2))는 각각 코일(104(1), 104(2))과 콘덴서(106(1), 106(2))의 직렬 회로로 구성되어 있다. 코일(104(1), 104(2))의 일방의 단자 또는 필터 단자(T(1), T(2))는 한 쌍의 급전도체(52(IN))를 개재하여 내측 발열선(40(IN))의 양 단자(h₁, h₂)에 각각 접속되어 있고, 코일(104(1), 104(2))의 타방의 단자와 접지 전위의 도전성 부재(예를 들면 챔버(10))와의 사이에서 콘덴서(106(1), 106(2))가 각각 접속되어 있다. 그리고, 코일(104(1), 104(2))과 콘덴서(106(1), 106(2))와의 사이의 접속점(n(1), n(2))은, 전기 케이블(페어 케이블)(56(IN))을 개재하여 히터 전원(58(IN))의 제 1 및 제 2 출력 단자에 각각 접속되어 있다.

이러한 구성의 히터 급전부에서, 히터 전원(58(IN))으로부터 출력되는 전류는, 정극성의 사이클에서는, 제 1 급전 라인(100(1)) 즉 전기 케이블(56(IN)), 코일(104(1)) 및 급전도체(52(IN))를 통과하여 일방의 단자(h₁)로부터 내측 발열선(40(IN))으로 들어가 내측 발열선(40(IN))의 각 부에서 통전에 의한 줄열을 발생시키고, 타방의 단자(h₂)로부터 나온 후는, 제 2 급전 라인(100(2)) 즉 급전도체(52(IN)), 코일(104(2)) 및 전기 케이블(56(IN))을 통과하여 귀환한다. 부극성의 사이클에서는, 동일한 회로를 상기와 역방향으로 전류가 흐른다. 이 히터 교류 출력의 전류는 상용 주파수이기 때문에, 코일(104(1), 104(2))의 임피던스 또는 그 전압 강하는 무시할 수 있을 정도로 작고, 또한 콘덴서(106(1), 106(2))를 통과하여 어스로 빠지는 누설 전류도 무시할 수 있을 정도로 적다.

［필터의 실험예 1］

도 4 ~ 도 7에, 제 1 실험예에 따른 필터 유닛(54(IN))의 물리적인 구조를 도시한다. 필터 유닛(54(IN))은 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 예를 들면 알루미늄으로 이루어지는 원통 형상의 외도체(110) 내에 제 1 필터(102(1))의 코일(104(1))과 제 2 필터(102(2))의 코일(104(2))을 동축에 수용하고, 필터 단자(T(1), T(2))의 반대측에서 예를 들면 알루미늄으로 이루어지는 콘덴서 박스(112) 내에 제 1 필터(102(1))의 콘덴서(106(1))와 제 2 필터(102(2))의 콘덴서(106(2))(도 2)를 함께 수용하고 있다. 외도체(110)는 접지 전위의 도전성 부재 예를 들면 챔버(10)에 나사 고정으로 접속되어 있다.

각각의 코일(104(1), 104(2))은 공심 코일로 이루어지고, 히터 전원(58(IN))으로부터 내측 발열선(40(IN))에 충분히 큰(예를 들면 30 A 정도의) 전류를 흘리는 급전선의 기능에 추가로, 발열(파워 로스)을 막는 관점에서 페라이트 등의 자심(磁芯)을 가지지 않고 공심으로 매우 큰 인덕턴스를 얻기 위하여, 또한 큰 선로 길이를 얻기 위하여, 굵은 코일선과 지금까지의 상식에 반하는 것과 같은 크기의 코일 사이즈(예를 들면 직경이 22 ~ 45 mm, 길이 130 ~ 250 mm)를 가지고 있다.

이 실험예에서는, 원통 형상의 외도체(110) 내에서 코일(104(1), 104(2))끼리가, 콘덴서 박스(112) 상에 수직으로 세워진 절연체, 예를 들면 수지로 이루어지는 원통 또는 원기둥 형상의 보빈(114)에 동심 형상으로 장착되어 있다.

여기서, 양 코일(104(1), 104(2)) 상호 간의 코일 구조는 특징적이다. 즉, 양 코일(104(1), 104(2))을 각각 구성하는 코일 도선이, 공통된 보빈(114)의 외주면을 따라 도 6에 도시한 바와 같이 보빈축 방향으로 중합되어 병진하면서 동일한 권선 길이로 나선 형상으로 감겨져 있다. 양 코일(104(1), 104(2))의 각각의 코일 도선은 도 7에 도시한 바와 같이, 바람직하게는 동일한 단면적을 가지는 박판 또는 평각의 구리선으로 이루어지고, 양자 간의 단락을 막기 위하여, 편방의 공심 코일(104(2))의 코일 도선을 절연 피복 예를 들면 테플론(상품명) 튜브(116)로 덮고 있다.

또한 도 4에 도시한 바와 같이, 양 코일(104(1), 104(2))의 하단(下端)(출력단)은 접속 도체(118(1), 118(2))를 개재하여 콘덴서 박스(112) 내의 콘덴서(106(1), 106(2)(도 2))에 각각 접속되어 있다.

이와 같이 공통된 보빈에 장착되는 2 계통의 코일 간에서는, 코일 직경 및 권선 길이가 동일하다. 즉, 공통된 보빈(114)에 장착되는 제 1 필터(102(1))의 코일(104(1))과 제 2 필터(102(2))의 코일(104(2))은, 동일 재질 및 동일 사이즈(굵기, 길이)의 도선으로 이루어지고, 모두 보빈(114)의 외경으로 규정되는 코일 직경을 가지고 있다. 그리고, 양 코일(104(1), 104(2))은 각각의 코일 도선이 보빈축 방향으로 교호로 중합되어 있다.

한편, 제 1 필터(102(1))의 코일(104(1))과 제 2 필터(102(2))의 코일(104(2))은, 전기적으로는 각각 독립적으로(병렬로) 원통 형상의 외도체(110)와의 사이에 분포 상수 선로를 형성한다.

또한, 이 실험예의 필터 유닛(54(IN))에서, 보빈(114)은 필수 부재는 아니다. 즉, 양 코일(104(1), 104(2))의 전기적인 기능 또는 전자(電磁)적 작용에 절연체의 보빈(114)은 어떠한 영향도 주지 않는다. 따라서, 양 코일(104(1), 104(2))이 접착제 또는 보빈 이외의 지지 부재에 의해 일체적으로 안정되게 유지될 수 있다면 보빈(114)을 생략할 수 있다.

이하에, 본 발명에서의 제 1 및 제 2 필터(102(1)), 102(2))의 코일(104(1), 104(2))과 외도체(110) 간에 분포 상수 선로가 형성되는 구조에 대하여 설명한다.

일반적으로 전송 선로의 특성 임피던스(Z₀)는, 무손실의 경우에는 단위 길이당 정전 용량(C), 인덕턴스(L)를 이용하여 Z₀ = √(LC)로 주어진다. 또한, 파장(λ)은 다음의 식(1)로 주어진다.

λ = 2 π / (ω√(LC)) … (1)

일반적인 분포 상수 선로(특히 동축 선로)에서는 선로의 중심이 봉 형상의 원통 도체인데 반해, 본 발명에서는 원통 형상의 코일을 중심 도체로 하고있는 점이 상이하다. 단위 길이당 인덕턴스(L)는 주로 이 원통 형상 코일에 기인하는 인덕턴스가 지배적이라고 생각된다. 한편, 단위 길이당 정전 용량은, 코일 표면과 외도체가 이루는 콘덴서의 정전 용량(C)으로 규정된다. 따라서 본 발명에서도, 단위 길이당 인덕턴스(L), 정전 용량(C)으로 했을 때에, 특성 임피던스 Z₀ = √(LC)로 주어지는 분포 상수 선로가 형성되어 있다고 생각할 수 있다.

이러한 분포 상수 선로를 가지는 필터 유닛을 단자(T)측에서 보면, 반대측이 큰 용량(예를 들면 5000 pF)을 가지는 콘덴서에서 유사적으로 단락되어 있기 때문에, 일정한 주파수 간격으로 큰 임피던스를 반복하는 것과 같은 주파수 - 임피던스 특성이 얻어진다. 이러한 임피던스 특성은 파장과 분포 선로 길이가 동등할 때에 얻어진다.

본 발명의 형태에서는, 코일의 권선 길이가 아닌 코일의 전체 길이(s)(도 4)가 분포 선로 길이가 된다. 그리고, 중심 도체로 코일을 이용함으로써, 봉 형상의 원통 도체의 경우에 비해 L을 훨씬 크게 하여 λ를 작게 할 수 있기 때문에, 짧은 선로 길이(코일 길이(s))로 파장과 동등 이상의 실효 길이를 실현하는 것이 가능하며, 비교적 짧은 주파수 간격으로 큰 임피던스를 가지는 것을 반복하는 것과 같은 임피던스 특성을 얻을 수 있다.

여기서, 코일(104(1), 104(2))과 외도체(110) 간에 형성되는 분포 상수 선로상에서는 특성 임피던스(특히 단위 길이당 인덕턴스 및 캐패시턴스)가 일정한 것이 바람직하다. 이 점, 이 실험예에서는, 원통 형상의 외도체(110) 내에 원통 형상의 코일(104(1), 104(2))이 동축에 배치되므로, 이 일정한 특성 임피던스의 요건이 엄밀하게 충족되고 있다.

또는, 코일(104(1), 104(2))과 외도체(110) 간의 갭(거리 간격)에 다소의 불균일이 있어도, 허용 범위(일반적으로 차단해야 할 고주파의 파장의 1/4 이하) 내이면, 일정한 특성 임피던스의 요건은 실질적으로 충족된다.

예를 들면, 이 실험예의 필터 유닛(54(IN))의 표준적인 케이스로서, 단위 길이당 인덕턴스 및 캐패시턴스가 각각 40 μH, 200 pF인 경우, 분포 상수 선로상의 고주파의 주파수와 파장은 상기 식 (1)로부터 도 8에 도시한 바와 같은 관계(특성)가 된다. 이 특성에 따르면, 예를 들어 고주파의 주파수가 80 MHz인 경우, 그 파장은 약 150 mm이다. 따라서, 코일(104(1), 104(2))과 외도체(110) 간의 갭(거리 간격)에는, 축 방향 또는 선로 방향을 따라 37.5 mm까지의 불균일이 허용된다.

이러한 구성에 따르면, 제 1 필터(102(1))에서 다중 병렬 공진을 이루고, 또한 임피던스 특성의 안정성·재현성이 뛰어난 필터 특성을 용이하게 얻을 수 있다.

이 점에 관하여 본 발명자는, 상기와 같은 본 실험예의 필터 유닛(54(IN))(도 4 ~ 도 7)을 복수개 시작(試作)했다. 그리고, 본 실시예의 플라즈마 에칭 장치(도 1)에 2 개의 실험예 시작품(54(IN)A, 54(IN)B)을 각각 개별적으로 장착하여, 네트워크 애널라이저를 이용하여 0 ~ 100 MHz의 범위 내에서 주파수를 소인(掃引)하고 필터 단자(T(1))측에서 본 제 1 필터(102(1))의 임피던스를 측정했다.

그 실험 결과로서, 필터 유닛(54(IN))의 2 개의 실험예 시작품(54(IN)A, 54(IN)B)에 대하여, 도 9에 도시한 바와 같은 임피던스 특성(Z_A, Z_B)이 각각 얻어진다. 도시한 바와 같이, 일방의 실험예 시작품(54(IN)A)의 임피던스 특성(Z_A)과 타방의 실험예 시작품(54(IN)B)의 임피던스 특성(Z_B)은 어느 쪽인지 분간이 안될 정도로 대략 완전히 중합되어 있다. 또한, 다중 병렬 공진의 특성이 규칙적이며 안정되어 있고, 양 실험예 시작품(54(IN)A, 54(IN)B) 모두 병렬 공진 주파수는 약 11.31 MHz, 약 40.68 MHz, 약 70.44 MHz, 약 93.9 MHz로 대략 완전하게 일치되어 있다. 이와 같이, 임피던스 특성의 안정성·재현성이 매우 뛰어난 것이 확인되었다.

한편 본 발명자는, 비교예로서, 도 10에 도시한 구성의 필터 유닛(54(IN)’)을 복수개 시작(試作)했다. 이 필터 유닛(54(IN)’)은 도체판으로 이루어지는 케이싱(110’) 내에 복수개 예를 들면 2 개의 공심 코일 단체(單體)[104A(1), 104B(1)], [104A(2), 104B(2)]를 병렬하여 배치한다.

여기서, 일방의 보빈(114A)에는 코일(104A(1), 104A(2))이 병진하면서 동일한 권선 길이로 나선 형상으로 감겨져 있고, 타방의 보빈(114B)에는 코일(104B(1), 104B(2))이 병진하면서 동일한 권선 길이로 나선 형상으로 감겨져 있다. 그리고, 보빈(114A)측의 코일(104A(1))과 보빈(114B)측의 코일(104B(1))은, 제 1 급전 라인(100(1))의 도중에 설치되고 커넥터 도체(105(1)’)를 개재하여 서로 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 보빈(114A)측의 코일(104A(2))과 보빈(114B)측의 코일(104B(2))은, 제 2 급전 라인(100(2))의 도중에 설치되고 커넥터 도체(105(2)’)를 개재하여 서로 전기적으로 접속되어 있다.

그리고, 도 1의 플라즈마 에칭 장치에 도 10에 도시한 구성의 필터 유닛의 3 개의 비교예 시작품(54(IN)’C, 54(IN)’D, 54(IN)’E)을 각각 개별적으로 장착하여, 각각의 제 1 필터(102(1))’에 대해 상기와 마찬가지로 네트워크 애널라이저를 이용하여 0 ~ 100 MHz의 범위 내에서 주파수를 소인(掃引)하여 필터 단자(T(1))측에서 본 각 주파수의 임피던스를 측정했다.

그 실험 결과로서, 3 개의 비교예 시작품(54(IN)’C, 54(IN)’D, 54(IN)’E)에 대하여, 도 11에 나타낸 바와 같은 임피던스 특성(Z_C, Z_D, Z_E)이 각각 얻어진다. 도시한 바와 같이, 삼자의 임피던스 특성(Z_C, Z_D, Z_E)은 13.56 MHz 이하의 저주파수영역에서는 대부분 일치되지만, 그 이상 높은 주파수 영역에서는 일치하지 않고 또한 병렬 공진과 혼동되기 쉬운 뿔 형상의 이상 증대 또는 이상 감소가 일정하지 않게 나타나 안정성·재현성은 좋지 않다.

상기 비교예의 필터 유닛(54(IN)’)에서는, 예를 들면 제 1 급전 라인(100(1))상에서는, 보빈(114A)측의 코일(104A(1))과 외도체의 케이싱(110’)의 사이, 및 보빈(114B)측의 코일(104B(1))과 외도체의 케이싱(110’)의 사이에 각각 분포 상수 선로가 형성된다. 그러나, 양 코일(104A(1), 104B(1))은 병렬로 배치되어, 이들 코일을 연결하는 커넥터 도체(105(1)’)의 개소에서 분포 상수 선로의 공간적 프로파일이 현저하게 변화한다.

제 2 급전 라인(100(2))상에서도 동일하다. 즉, 보빈(114A)측의 코일(104A(2))과 외도체의 케이싱(110’)의 사이, 및 보빈(114B)측의 코일(104B(2))과 외도체의 케이싱(110’)의 사이에 각각 분포 상수 선로가 형성된다. 그러나, 양 코일(104A(2), 104B(2))은 병렬로 배치되고, 이들 코일을 연결하는 커넥터 도체(105(2)’)의 개소에서 분포 상수 선로의 공간적 프로파일이 현저하게 변화한다.

이와 같이 상기 비교예의 필터 유닛(54(IN)’)에서는, 동일 구성 및 동일 사양으로도 개개의 필터 유닛(54(IN)’C, 54(IN)’D, 54(IN)’E)의 사이에서 병렬 공진 주파수에 안정성·규칙성이 없고, 불균일(기차)이 발생하기 쉽다. 이 때문에, 임피던스 특성에서 병렬 공진에 기초하여 돌출되어 높아지는 뿔 형상 부분의 고(高)임피던스를 안정적이고 정확하게 이용할 수 없다.

이와 같이 이 실험예에 따르면, 서셉터(하부 전극)(12)에 장착되어 있는 발열선(40(IN))에 히터 전원(58(IN))으로부터의 대전류를 공급하기 위한 급전 라인(100(1)) 상에 설치되는 필터(102(1))에서, 규칙적인 복수의 주파수에서 다중 병렬 공진을 이루고, 또한 임피던스 특성의 안정성·재현성이 뛰어난 필터 특성을 용이하게 얻을 수 있다.

따라서, 고주파 전원(28, 30)으로부터의 고주파(HF, LF)의 일부가 고주파 노이즈로서 서셉터(12) 내지 발열선(40(IN))을 개재하여 제 1 급전 라인(100(1)) 상에 들어와도, 1 개의 코일(104(1))로 이루어지는 제 1 필터(102(1))가 상기와 같은 규칙적인 다중 병렬 공진 특성에 기초하여 양 주파수의 어떤 고주파 노이즈에 대해서도 충분히 높은 임피던스를 줄 수 있다. 예를 들면, 제 2 고주파(LF)의 주파수를 13.56 MHz로 선정하고, 제 1 고주파(HF)의 주파수를 80 MHz로 선정했을 경우, 도 9의 임피던스 특성에 따르면, 제 2 고주파(LF)(13.56 MHz)의 고주파 노이즈에 대해서는 1000 Ω 이상의 일정한 고(高)임피던스를 주고, 제 1 고주파(HF)(80 MHz)의 고주파 노이즈에 대해서는 100 Ω 이상의 일정한 고(高)임피던스를 주는 것이 가능하며, 기차가 없는 안정된 고주파 노이즈 차단 특성을 나타낼 수 있다.

또한, 별도의 관점에서 보면, 기차가 없는 안정된 고주파 노이즈 차단 특성을 얻기 때문에, 규칙적인 다중 병렬 공진 특성을 사용할 수 있게 되고, 공심 코일의 인덕턴스(즉 코일 길이)를 종래의 것에 비해 대폭 줄일 수 있다. 이에 따라, 종래 장치에서는 필터 유닛 내에 들어간 공심 코일이 복수인 것에 반해, 이 실시예의 플라즈마 처리 장치에서는 필터 유닛 내에 들어가는 공심 코일을 1 개로 끝낼 수 있다. 그리고, 공심 코일이 1 개여도, 전기적으로 직렬 접속되는 복수의 공심 코일보다 기차가 적은 안정된 고주파 노이즈 차단 특성을 얻을 수 있다.

이와 같이, 이 실험예의 필터(102(1))에 따르면, 히터 전원(58(IN))에의 고주파 노이즈의 침입을 확실히 방지할 수 있고 또한, 챔버(10) 내에서 고주파 방전에 의해 생성되는 플라즈마를 안정화하여 플라즈마 프로세스의 재현성·신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 제 2 급전 라인(100(2)) 상에 설치되는 제 2 필터(102(2))도, 상술한 제 1 필터(102(1))와 동일한 구성을 가지고 동일한 작용 효과를 나타낸다.

또한 필터(102(1))에서, 코일(104(1))의 출력단측에 접속되는 콘덴서(106(1))는, 고주파의 주파수 영역에서는 실질적으로 단락 상태가 되고, 분포 상수 선로(120(1))를 출력단 단락 선로로 한다. 또한, 필터(102(1))의 임피던스 특성, 특히 다중 병렬 공진의 공진 주파수는, 코일(104(1))의 권선 길이(선로 길이)를 바꿈으로써 임의로 조정할 수 있다. 즉, 선로 길이에 의존하여 다중 병렬 공진의 주파수가 변화하는 출력단 단락 선로의 특성이 필터(102(1))의 분포 상수 선로(120(1))에 적합하다. 따라서, 코일(104(1))의 권선 길이를 상기 실험예 시작품보다 길게 함으로써, 각 병렬 공진 주파수를 낮게 하는 방향으로 가변 조정할 수 있다. 또한, 반대로 코일(104(1))의 권선 길이를 상기 실험의 시작품보다 짧게 함으로써, 각 병렬 공진 주파수를 높게 하는 방향으로 가변 조정할 수 있다.

또한, 상기와 같이, 이 실험예의 필터 유닛(54(IN))은, 원통 형상의 케이싱 또는 외도체(110) 내에 필요한 모든 것(제 1 및 제 2 필터(102(1), 102(2))의 코일(104(1), 104(2)))이 들어가 있다. 타방의 필터 유닛(54(OUT))도 동일하다. 이에 따라, 이 실시예의 플라즈마 처리 장치에서는, 도 12에 도시한 바와 같이, 서셉터(12) 내의 내측 발열선(40(IN)) 및 외측 발열선(40(OUT))에 대하여 양 필터 유닛(54(IN), 54(OUT))을 방위각 방향으로 균일한 거리 간격(180° 간격)을 두고 배치하는 것이 가능하며, 장치 내의 전자기적인 프로파일(예를 들어 챔버(10) 내의 플라즈마 밀도 분포 등)에 대하여 필터 유닛(54(IN), 54(OUT))이 주는 영향의 치우침을 줄일 수 있다.

또한 다른 실시예로서. 도 25에 도시한 바와 같이, 발열체(40)를 반경 방향으로 4 계통(40A, 40B, 40C, 40D)으로 분할하는 경우는, 각각 대응하는 필터 유닛(54A, 54B, 54C, 54D)을 방위각 방향으로 균일한 거리 간격(90° 간격)을 두고 배치하는 것이 가능하며, 상기와 마찬가지로 치우침 발생 방지 효과가 얻어진다.

또한 도 13에 도시한 바와 같이, 양 필터 유닛(54(IN), 54(OUT))의 점유 스페이스가 작기 때문에, 서셉터(12)의 배후에 설치되는 다른 용력계 또는 가동계의 레이아웃 설계가 매우 편해진다고 하는 이점도 있다.

또한 도 4에 도시한 바와 같이, 필터 단자(T(1), T(2))를 통과하기 위해서 원통 형상 외도체(110)의 일단면에 형성되는 개구(110a)는, 코일(104(1), 104(2))의 외경(J₁₀₄)과 동일 또는 그보다 큰 구경(내경)(J₁₁₀)을 가지는 것이 입구, 즉 개구(110a) 부근의 정전 용량을 줄임에 있어서 바람직하다.

개구(110a)의 구경(J₁₁₀)이 코일(104(1), 104(2))의 외경(J₁₀₄)보다 작은 경우는, 입구의 정전 용량을 저감시키기 위하여, 도 14에 도시한 바와 같이 축 방향에서의 코일(104(1), 104(2))과 개구(110a)의 이간 거리(K)를 충분히(예를 들면 20 mm 이상) 크게 해야 하고, 필터 유닛(54(IN))의 전체 길이가 커진다.

또한, 개구(110a)는 외도체(110)의 개구부이며, 도 4에 도시한 바와 같이 수지 등의 유전체로 개구(110a)를 막아도 전자적으로는 없는 것과 동일하다.

［필터의 실험예 2］

도 15에, 제 2 실험예에 의한 필터 유닛(54(IN))의 물리적인 구조를 도시한다. 이 제 2 실험예의 주된 특징은, 상기 제 1 실험예의 필터 유닛(54(IN))에서 병렬 공진 주파수를 임의로 조정하기 위한 병렬 공진 주파수 조절부를 구비하는 것이다. 이하, 제 2 실험예에서도, 제 1 필터(102(1))의 구성 및 제 1 분포 상수 선로(120(1))의 작용에 대하여 설명한다. 제 2 필터(102(2))의 구성 및 제 2 분포 상수 선로(120(2))의 작용도 완전히 동일하다.

이 병렬 공진 주파수 조절부의 기본 형태는, 분포 상수 선로(120(1))의 특성 임피던스에 선로의 도중에 국소적인 변화를 주는 특성 임피던스 국소 가변 부재를 설치하는 것이며, 적합하게는 도 10에 도시한 바와 같이 코일(104(1))과 외도체(110) 간에 링 부재(122)를 동축에 설치한다.

이 링 부재(122)는, 바람직하게는 외도체(110)의 축방향과 직교하는 평면 상에 원환 형상으로 연장되는 판체로서 구성되고, 바람직하게는 구리, 알루미늄 등의 도체로 이루어지고, 외도체(110)에 전기적으로 접속되고 코일(104(1))과는 전기적으로 절연되어 있다. 또는, 링 부재(122)가 코일(104(1))과 전기적으로 접속되고, 외도체(110)와는 전기적으로 절연되어 있는 구성도 가능하다. 또한, 링 부재(122)를 수지 등의 유전체로 구성해도 좋고, 그 경우는 외도체(110)와 코일(104(1))의 쌍방과 접촉하고 있어도 좋다. 또한, 링 부재(122)를 일정한 위치에 고정 배치해도 좋지만, 축방향으로 링 부재(122)의 배치 위치를 가변 조정할 수 있는 구성도 바람직하다.

도체, 혹은 유전체로 이루어지는 링 형상의 임피던스 국소 가변 부재(122)는 동축 선로의 C를 변화시킴으로써 국소적으로 특성 임피던스(√(LC))를 변화시킬 수 있다. 특성 임피던스가 Z₀로부터 Z₁로 부분적으로 변화하면, 그 계면에서는 반사가 발생한다. 이 때문에 직렬로 결합한 3 개의 동축 선로(길이(S₁) - 특성 임피던스(Z₀), 길이(S₂) - 특성 임피던스(Z₁), 길이(S₃) - 특성 임피던스(Z₀))와 같이 되어, 주파수, 길이와 파장의 관계로 정해져 있는 직렬·병렬 공진의 주파수를 결과적으로 시프트시키는 효과를 가진다.

이 링 부재(122)에 의해 분포 상수 선로(120(1))의 공간적 프로파일에 주어진 변화는, 후술하는 본 발명의 효과를 나타냄에 있어서 일정량을 넘을 필요가 있어, 특성 임피던스(Z₀)로 환산하여 10% 이상의 변화를 부가하는 것이 바람직하다.

본 발명자는, 상기와 같은 본 실험예의 구성(도 10)을 가지는 필터 유닛(54(IN))을 시작했다. 이 실험예 시작품의 주된 사양으로서, 외도체(110)의 내경(반경)은 28.125 mm, 코일(104(1))의 외경(반경)은 21.25 mm, 길이는 134 mm, 링 부재(122)와 코일(104(1))의 거리 간격(D)은 3.75 mm, 폭(M)은 5 mm이다. 그리고, 이 실험예 시작품의 필터 유닛(54(IN))에서, 링 부재(122)의 위치를 축방향으로 가변하면서 각 링 위치에 대하여 필터 단자(T(1))측에서 본 제 1 필터(102(1))의 임피던스 특성을 네트워크 애널라이저로 취득하고, 그 다중 병렬 공진의 각 주파수(병렬 공진 주파수)를 측정하여 플롯한 바, 도 16에 나타낸 바와 같은 실험 결과가 얻어졌다.

도 16에서, 링 위치에 의존하지 않는 일정치의 병렬 공진 주파수(F₁(약 17.5 MHz), F₂(약 68.75 MHz), F₃(약 116.25 MHz), F₄(약 155.00 MHz))는, 본 실험예의 필터 유닛(54(IN))(도 10)으로부터 링 부재(122)를 제외한 구성(도 4)으로 얻어진 비교 기준치이다.

도 16에 나타낸 바와 같이 이 실험예에 따르면, 링 부재(122)의 위치(약 10 mm 위치 ~ 약 132 mm 위치)에 따라 각 병렬 공진 주파수가 상하로 변동(시프트)하는 것을 알 수 있다. 그리고 더욱 주목해야 할 점은, 각 병렬 공진 주파수가 각각 고유의 주기로 독립적으로 상하 변동(시프트)하는 것이다.

보다 자세하게는, 제 1 병렬 공진 주파수는 입력단측(링 위치 10 mm 위치 부근)에서 비교 기준치(F₁)로부터 내려가는 방향으로 가장 크게 변화하고, 중심 위치 부근(75 mm 위치 부근)에서 시프트량이 대략 0이며, 출력단측에 가까워짐에 따라 비교 기준치(F₁)보다 상승하는 방향으로 시프트량이 증대한다. 또는, 제 1 병렬 공진 주파수의 시프트량(절대치)은, 다른 병렬 공진 주파수의 시프트량(절대치)에 비해 현격히 작다.

또한 제 2 병렬 공진 주파수는, 링 부재(122)를 중심 위치 즉 1/2 위치 부근(75 mm 위치 부근)에 배치했을 때에 비교 기준치(F₂)로부터의 저하 시프트량이 최대가 된다.

제 3 병렬 공진 주파수는, 링 부재(122)를 1/2 위치 부근(75 mm 위치 부근)에 배치했을 때에 상승 시프트량이 최대가 되고, 1/3 위치 부근(45 mm 위치 부근) 또는 2/3 위치 부근(120 mm 위치 부근)에 배치했을 때에 저하 시프트량이 최대가 된다.

제 4 병렬 공진 주파수는, 링 부재(122)를 1/4 위치 부근(30 mm 위치 부근), 1/2 위치 부근(75 mm 위치 부근) 또는 3/4 위치 부근(135 mm 위치 부근)에 배치했을 때에 비교 기준치(F₄)로부터의 저하 시프트량이 최대가 되고, 3/8 위치 부근(60 mm 위치 부근) 또는 5/8 위치 부근(100 mm 위치 부근)에 배치했을 때에 상승 시프트량이 최대가 된다.

따라서, 예를 들면 플라즈마 생성용의 제 1 고주파(HF)의 주파수가 80 MHz로 선택되었을 경우는, 링 부재(122)를 30 mm 위치 부근에 배치함으로써, 제 2 병렬 공진 주파수를 비교 기준치(F₂)(약 68.75 MHz)로부터 위로 72 ~ 75 MHz 부근으로 조정하고, 이에 따라 80 MHz의 고주파 노이즈에 대하여 충분히 높은 임피던스를 줄 수 있다.

또는, 이온 인입용의 제 2 고주파(LF)의 주파수는 13.56 MHz 이하라고 하는 절대적 제한이 있기 때문에, 통상은 제 2 고주파(LF)의 주파수에 대하여 제 1 병렬 공진 주파수를 우선적으로 최적화한다. 상술한 바와 같이, 코일(104(1))의 권선 길이를 연장함으로써, 제 1 병렬 공진 주파수를 원하는 낮은 값(예를 들면 12 MHz 부근)으로 맞출 수 있다. 그리고 이 경우에, 플라즈마 생성용의 제 1 고주파(HF)의 주파수에 대하여 원하는 충분히 높은 임피던스를 주기 위하여 제 2, 제 3 또는 제 4 병렬 공진 주파수 중 어느 하나를 비교 기준치(F₂, F₃, F₄)로부터 적절히 조정을 행할 필요가 있을 때는, 상술한 바와 같이 링 부재(122)의 배치 위치를 최적인 위치에 맞추면 된다.

이 제 2 실험예는, 제 1 실험예의 필터 구성에 일정한 형상·사이즈·재질의 링 부재(122)를 부가할 뿐인 구성이며, 다중 병렬 공진의 각 병렬 공진 주파수를 임의로 조정 가능하게 하면서, 제 1 실험예와 마찬가지로 임피던스 특성의 안정성·재현성이 뛰어난 필터 특성을 얻을 수 있다.

［필터의 실험예 3］

도 17에, 제 3 실험예에 의한 필터 유닛(54(IN))의 물리적인 구조를 도시한다. 이 제 3 실험예는 상술한 제 2 실험예의 일변형예이며, 1 개의 필터(102(1))에 링 부재(122)를 복수 예를 들면 2 개 구비하는 구성을 특징으로 한다. 이들 복수의 링 부재(122, 122)의 형상·사이즈·재질은 상이해도 되지만, 통상은 동일하면 좋다.

본 발명자는, 본 실험예의 구성(도 17)을 가지는 필터 유닛(54(IN))을 시작하고, 그 임피던스 특성을 상기와 마찬가지로 네트워크 애널라이저를 이용하여 측정하여 상기 제 1 및 제 2 실험예의 시작품과 비교했다.

도 18 및 도 19에 그 실험 결과를 나타낸다. 도 중 임피던스 특성(Z_N)은, 필터 유닛(54(IN)) 내에 링 부재(122)가 없는 제 1 실험예(도 4)의 시작품의 것이다. 이 임피던스 특성(Z_N)에서, 제 1 병렬 공진 주파수는 도 18에 나타낸 바와 같이 약 16.8 MHz이며, 제 3 병렬 공진 주파수는 도 19에 나타낸 바와 같이 약 117 MHz이다.

임피던스 특성(Z₄₅)은 필터 유닛(54(IN)) 내에 1 개의 링 부재(122)를 45 mm 위치에 배치한 제 2 실험예(도 10)의 시작품의 것이다. 이 임피던스 특성(Z₄₅) 에서, 제 1 병렬 공진 주파수는 도 18에 나타낸 바와 같이 약 16.4 MHz이며, 제 3 병렬 공진 주파수는 도 19에 나타낸 바와 같이 약 108 MHz이다. 이는, 도 16의 특성과 부합한다. 즉, 도 16에 나타낸 바와 같이, 링 위치를 45 mm 위치로 했을 경우, 제 1 병렬 공진 주파수는 비교 기준치(F₁)로부터 약간 내려가는 방향으로 시프트하고, 제 3 병렬 공진 주파수는 비교 기준치(F₃)로부터 크게 내려가는 방향으로 시프트한다.

임피던스 특성(Z₁₁₀)은 필터 유닛(54(IN)) 내에 1 개의 링 부재(122)를 110 mm 위치에 배치한 제 2 실험예(도 15)의 시작품의 것이다. 이 임피던스 특성(Z₁₁₀)에서, 제 1 병렬 공진 주파수는 도 18에 나타낸 바와 같이 약 17.2 MHz이며, 제 3 병렬 공진 주파수는 도 19에 나타낸 바와 같이 약 107 MHz이다. 이것도 도 16의 특성과 부합한다. 즉, 도 16에 나타낸 바와 같이, 링 위치를 110 mm 위치로 했을 경우, 제 1 병렬 공진 주파수는 비교 기준치(F₁)로부터 약간 올라가는 방향으로 시프트하고, 제 3 병렬 공진 주파수는 비교 기준치(F₃)로부터 크게 내려가는 방향으로 시프트한다.

임피던스 특성(Z_{45, 110})은, 필터 유닛(54(IN)) 내에 2 개의 링 부재(122, 122)를 각각 45 mm 위치, 110 mm에 배치한 본 실험예(도 17)의 시작품의 것이다. 이 임피던스 특성(Z_{45, 110})에서, 제 1 병렬 공진 주파수는 도 13에 나타낸 바와 같이 약 16.9 MHz이며, 제 3 병렬 공진 주파수는 도 14에 나타낸 바와 같이 약 98 MHz이다.

이와 같이 본 실험예에 따르면, 1 개의 링 부재(122)를 45 mm 위치 또는 110 mm 위치에 개별적으로 배치하는 제 2 실험예(도 15)의 시작품에서의 임피던스 특성(Z₄₅, Z₁₁₀)을 서로 합친 효과가 얻어진다. 즉, 제 1 병렬 공진 주파수에 대해서는, 임피던스 특성(Z₄₅)과 임피던스 특성(Z₁₁₀)이 합쳐짐으로써 비교 기준치(F₁)로부터의 저하 시프트와 상승 시프트가 서로 캔슬하여 비교 기준치(F₁)에 가까운 값이 얻어진다. 또한 제 3 병렬 공진 주파수에 대해서는, 임피던스 특성(Z₄₅)과 임피던스 특성(Z₁₁₀)이 합쳐짐으로써 비교 기준치(F₃)로부터의 저하 시프트가 중첩하여 대략 2 배의 저하 시프트량이 얻어진다. 이에 따라, 100 MHz에서 약 300 Ω 이상의 고(高)임피던스가 얻어진다.

이와 같이 이 실험예에 따르면, 우선 제 2 고주파(LF)의 주파수(예를 들면 13.56 MHz)에 대하여 원하는 높은 임피던스를 주도록 코일(104(1))의 권선 길이를 조정하여 제 1 병렬 공진 주파수를 최적인 값으로 설정해도 좋다. 그리고, 필터 유닛(54(IN)) 내에 2 개의 링 부재(122, 122)를 중심 링 위치(약 75 mm 위치)에 대하여 대략 대칭인 2 위치(예를 들면 45 mm 위치, 110 mm 위치)에 각각 배치함으로써, 제 1 병렬 공진 주파수를 거의 시프트시키지 않고 제 3 병렬 공진 주파수를 일방향으로 크게 시프트시켜 차단 대상인 주파수(예를 들면 100 MHz)에 대하여 충분히 높은 일정한 고(高)임피던스를 줄 수 있다.

이 제 3 실험예도, 제 1 실험예의 필터 구성에 일정한 형상·사이즈·재질의 복수의 링 부재(122)를 부가할 뿐인 구성이며, 다중 병렬 공진의 각 병렬 공진 주파수를 제 2 실험예보다 넓은 범위에서 임의로 조정 가능하게 하면서, 제 1 실험예와 마찬가지로 임피던스 특성의 안정성·재현성이 뛰어난 필터 특성을 얻을 수 있다.

［필터의 실험예(그 외)］

도 20 및 도 21에 필터 유닛(54(IN)) 외의 실험예를 도시한다.

도 20의 실험예는, 외도체(110)에 링 부재(122)를 고정하고, 코일(104(1), 104(2))과 외도체(110) 간에 축방향의 상대 이동 또는 변위를 가능하게 하고, 코일(104(1), 104(2))에 대하여 링 부재(122)의 위치를 가변 조정할 수 있게 한 것이다.

도 21의 실험예는, 축방향의 임의의 위치에서 코일(104(1), 104(2))의 직경을 국소적으로 바꿈으로써, 링 부재(122)를 구비하지 않고 분포 상수 선로(120(1), 120(2))의 특성 임피던스(Z₀)에 대하여 국소적인 변화를 주도록 한 것이다. 이 실험예에서도 코일(104(1), 104(2))과 외도체(110) 간에 축방향의 상대 이동 또는 변위를 가능하게 하는 구성을 취해도 좋다.

도 22의 실험예는, 필터 유닛(54(IN))에서 축방향의 원하는 위치에서 외도체(110)의 직경을 국소적으로 크게 하여 링 형상의 홈부(오목한 곳)(124)를 형성하는 것이며, 이에 따라 분포 상수 선로(120(1), 120(2))의 특성 임피던스(Z₀)에 링 형상 홈부(124)의 위치에서 국소적인 변화를 주도록 한 것이다.

상기한 실험예에서는, 1 개의 외도체(110) 내에서 제 1 필터(102(1))의 코일(104(1)) 및 제 2 필터(102(2))의 코일(104(2))을 각각 구성하는 코일 도선이, 공통된 보빈(114)의 외주면을 따라 도 6에 도시한 바와 같이 보빈축 방향으로 중합하여 병진하면서 동일한 권선 길이로 나선 형상으로 감겨져 있다. 이러한 코일 권선 구조는, 양 공심 코일(104(1), 104(2)) 간에 자기 인덕턴스가 서로 동일하고, 또한 최대의 상호 인덕턴스를 얻을 수 있다. 이에 따라, 필터 유닛(54(IN))에서의 RF 전력 손실이 저감하고, 나아가서는 RF 파워 손실의 기차가 저감한다고 하는 이점이 있다.

또는, 도시는 생략하지만 제 1 필터(102(1))의 코일(104(1))과 제 2 필터(102(2))의 코일(104(2))을 각각의 개별의 보빈(114)에 감아 각기 다른 외도체(110) 내에 동축으로 수용하는 구성도 물론 가능하다. 또한, 상술한 바와 같이, 보빈(114)은 코일 지지 수단의 하나이며, 보빈(114)을 생략한 구성도 가능하다.

또한, 상기한 실험예의 필터 유닛(54(IN), 54(OUT))에서는, 원통 형상의 외도체(110) 안에 원통 형상의 코일(104(1), 104(2))이 동축에 수용되고, 코일(104(1))과 외도체(110) 간에 형성되는 분포 상수 선로(120(1)) 및 코일(104(2))과 외도체(110)와의 사이에 형성되는 분포 상수 선로(120(2))는 동축 선로였다.

그러나, 분포 상수 선로(120(1), 120(2))는 일정한 특성 임피던스(특히, 임피던스 및 캐패시턴스)를 가지고 있으면 좋고, 반드시 동축 선로일 필요는 없다. 기본적인 필요 조건은, 공심 코일 및 통 형상상 외도체 각각의 횡단면의 형상 및 사이즈가 분포 상수 선로를 따라 대략 일정한 것이며, 공심 코일과 통 형상상 외도체 간의 갭이 분포 상수 선로를 따라 대략 일정한 것이다.

따라서, 예를 들면 도 23a에 도시한 바와 같이, 원통 형상의 외도체(110) 안에 원통 형상의 코일(104(1), 104(2))이 비동축(편심)으로 수용되어 있어도 좋다.

또는, 도 23b의 (a)에 도시한 바와 같이, 횡단면이 사각형인 각기둥 형상 외도체(110) 안에, 횡단면이 사각형인 각기둥 형상 코일(104(1), 104(2))이 비동축(또는 동축)으로 수용되는 구성도 가능하다. 또는 도 23b의 (b)와 같이, 횡단면이 육각형인 각기둥 형상 외도체(110) 안에, 횡단면이 육각형인 각기둥 형상 코일(104(1), 104(2))이 동축(또는 비동축)으로 수용되는 구성도 가능하다.

또는, 도 23c에 도시한 바와 같이, 횡단면이 사각형인 각기둥 형상 외도체(110) 안에, 횡단면이 원형인 원통 형상 코일(104(1), 104(2))이 동축(또는 비동축)으로 수용되는 구성도 가능하다.

［급전봉의 실험예］

분포 상수 선로의 다중 병렬 공진 특성을 이용하는 본 발명의 고주파 필터의 기법은, 상기 실시예의 플라즈마 에칭 장치(도 1)에서는, 매칭 유닛(32)과 서셉터(하부 전극)(12)를 전기적으로 접속하는 고주파 급전 라인(34, 35)에도 적용 가능하다.

이 고주파 급전 라인(34, 35)은 내도체의 급전봉(34)과 외도체의 도체 커버(35)가 서로 쌍을 이루어 동축 선로의 분포 상수 선로를 형성하고 있다. 따라서, 예를 들면 도 24에 도시한 바와 같이, 축방향의 소정의 위치에서 도체 커버(35)의 내벽에 1 개 또는 복수의 링 부재(122)를 장착해도 좋다. 이 경우, 링 부재(122)의 기능(역할)은 매칭 유닛(32)으로부터의 고주파(HF)(RF)를 적은 손실로 효율적으로 서셉터(12) 내지 플라즈마 부하로 보내면서, 플라즈마로부터 발생하는 고조파 또는 상호 변조 왜곡의 고조파가 고주파 급전 라인(34, 35) 상에 들어왔을 때에 이것을 효과적으로 차단하는 것에 있다.

［다른 실시예］

상기 실시예는, 챔버(10) 내의 서셉터(12)에 플라즈마 생성용의 제 1 고주파(HF)와 이온 인입용의 제 2 고주파(RF)를 중첩하여 인가하는 하부 2 주파 인가 방식의 용량 결합형 플라즈마 에칭 장치에서, 서셉터(12)에 장착되는 발열체(40)와 챔버(10) 외에 설치되는 히터 전원(58)을 전기적으로 접속하는 한 쌍의 히터 급전 라인(100(1)), 라인(100(2)) 상에 양 주파수의 노이즈를 감쇠시키기 위한 필터와 관련된 것이었다.

그러나, 상부 전극(64)에 플라즈마 생성용의 제 1 고주파(HF)를 인가하고, 서셉터(12)에 이온 인입용의 제 2 고주파(RF)를 인가하는 상하부 2 주파 인가 방식의 용량 결합형 플라즈마 에칭 장치, 혹은 서셉터(12)에 단일의 고주파를 인가하는 하부 1 주파 인가 방식의 용량 결합형 플라즈마 에칭 장치에서도, 상기 실시예의 필터를 그대로 적합하게 적용할 수 있다.

또한 본 발명은, 히터 급전선 등의 전원선용의 필터에 한정되는 것은 결코 아니며, 챔버 내에 설치되는 소정의 전기적 부재와 챔버 외에 설치되는 전력계 또는 신호계의 외부 회로를 전기적으로 접속하는 한 쌍의 선로 또는 단일의 선로 상에 설치되는 임의의 필터에 적용 가능하다. 차단 대상인 고주파 노이즈는, 상술한 바와 같이 플라즈마 프로세스에 이용하는 고주파의 노이즈에 한정되지 않고, 플라즈마로부터 발생하는 고조파 혹은 상호 변조 왜곡의 고조파여도 좋다.

본 발명은 용량 결합형의 플라즈마 에칭 장치에 한정되지 않고, 마이크로파 플라즈마 에칭 장치 또는 유도 결합 플라즈마 에칭 장치, 헬리콘파 플라즈마 에칭 장치 등에도 적용 가능하며, 또한 플라즈마 CVD, 플라즈마 산화, 플라즈마 질화, 스퍼터링 등의 다른 플라즈마 처리 장치에도 적용 가능하다. 또한, 본 발명에서의 피처리 기판은 반도체 웨이퍼에 한정되지 않고, 플랫 패널 디스플레이용의 각종 기판 또는 포토마스크, CD 기판, 프린트 기판 등도 가능하다.

10 : 챔버
12 : 서셉터
24 : 배기 장치
28 : (플라즈마 생성용) 고주파 전원
30 : (이온 인입용) 고주파 전원
32 : 매칭 유닛
40(IN) : 내측 발열선
40(OUT) : 외측 발열선
50(IN), 54(OUT) : 필터 유닛
58(IN), 58(OUT) : 히터 전원
100(1) : 제 1 급전 라인
100(2) : 제 2 급전 라인
102(1) : 제 1 필터
102(2 :) 제 2 필터
104(1), 104(2) : 코일
106(1), 106(2) : 콘덴서
110 : 외도체
120(1), 120(2) : 분포 상수 선로
122 : 링 부재(임피던스 국소 가변 부재)

Claims

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플라즈마 처리가 행해지는 처리 용기 내에 피처리체를 보지하는 제 1 전극과 이에 대향하는 제 2 전극을 배설하고, 제 1 고주파를 출력하는 제 1 고주파 전원을 상기 제 1 전극에 전기적으로 접속하고 또한, 제 2 고주파를 출력하는 제 2 고주파 전원을 상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극에 전기적으로 접속하고, 상기 제 1 전극에 설치되는 발열체와 히터 전원을 전기적으로 접속하기 위한 급전 라인 상에 상기 발열체를 개재하여 들어오는 주파수가 다른 제 1 및 제 2 고주파 노이즈를 감쇠시키거나 또는 저지하기 위한 필터를 설치하고 있는 플라즈마 처리 장치로서,
상기 필터가,
상기 급전 라인의 일부를 구성하는 1 개의 코일과,
상기 코일의 히터 전원측 단자와 접지 전위 부재 사이에 접속되는 콘덴서와,
상기 콘덴서를 제외하고 상기 코일을 수용 또는 포위하고, 상기 코일과 쌍이 되어 상기 코일의 권선 길이에 따른 규칙적인 복수의 병렬 공진 주파수에서 병렬 공진을 이루며 특성 임피던스가 일정한 분포 상수 선로를 형성하는 통 형상의 외도체와,
상기 복수의 병렬 공진 주파수 중 적어도 1 개를 조절하기 위한 병렬 공진 주파수 조절부를 가지고,
상기 복수의 병렬 공진 주파수 중 2개가 상기 제 1 및 제 2 고주파 노이즈의 주파수에 각각 일치하고, 그에 따라 상기 필터의 임피던스 특성에서 병렬 공진에 기초하여 돌출되어 높아지는 뿔 형상 부분의 임피던스를 상기 제 1 및 제 2 고주파 노이즈의 주파수에 대하여 부여하고,
상기 병렬 공진 주파수 조절부는, 상기 코일과 상기 외도체 간에 배치되고, 각각의 배치 위치에서 상기 분포 상수 선로의 특성 임피던스에 국소적인 변화를 주는 1 개 또는 복수개의 특성 임피던스 국소 가변 부재를 가지는 플라즈마 처리 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 복수의 병렬 공진 주파수의 하나가 상기 제 1 고주파 또는 상기 제 2 고주파 중 어느 하나의 주파수에 일치하는 플라즈마 처리 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 복수의 병렬 공진 주파수의 하나가 상기 제 1 고주파의 주파수에 일치하고, 다른 하나가 상기 제 2 고주파의 주파수에 일치하는 플라즈마 처리 장치.
삭제
제 3 항에 있어서,
상기 필터는 상기 처리 용기 내의 처리 공간측으로부터 봤을 때 상기 제 1 전극의 배후에 배치되는 플라즈마 처리 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 발열체가 병렬로 복수 설치되고, 이들 복수의 상기 발열체에 각각 대응하는 복수의 상기 필터가 방위각 방향으로 균일한 거리 간격을 두고 배치되는 플라즈마 처리 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 급전 라인이 상기 발열체의 양단(兩端)에 각각 접속되는 제 1 및 제 2 급전 도선을 가지고,
상기 코일이 상기 제 1 급전 도선의 일부를 구성하는 제 1 코일 단체(單體)와, 상기 제 2 급전 도선의 일부를 구성하는 제 2 코일 단체를 포함하고,
상기 외도체의 내측에서, 제 1 및 제 2 코일 단체를 각각 구성하는 제 1 및 제 2 코일 도선이, 병진하면서 동일한 권선 길이로 나선 형상으로 감겨져 있는 플라즈마 처리 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 코일 및 상기 통 형상 외도체의 각각의 횡단면의 형상 및 사이즈는, 상기 분포 상수 선로를 따라 일정한 플라즈마 처리 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 코일과 상기 통 형상 외도체 간의 갭은 상기 분포 상수 선로를 따라 일정한 플라즈마 처리 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 코일과 상기 통 형상 외도체 간의 공간에는, 상기 분포 상수 선로를 따라 상기 제 1 및 제 2 고주파 노이즈의 파장의 1/4보다 큰 불균일이 존재하지 않는 플라즈마 처리 장치.
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삭제
플라즈마 처리가 행해지는 처리 용기 내에 피처리체를 보지하는 제 1 전극과 이와 대향하는 제 2 전극을 배설하고, 제 1 고주파를 출력하는 제 1 고주파 전원을 상기 제 1 전극에 전기적으로 접속하고 또한, 제 2 고주파를 출력하는 제 2 고주파 전원을 상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극에 전기적으로 접속하고, 상기 제 1 전극에 설치되는 발열체와 히터 전원을 전기적으로 접속하기 위한 급전 라인상에 상기 발열체를 개재하여 들어오는 소정 주파수의 고주파 노이즈를 감쇠시키거나 또는 저지하기 위한 필터를 설치하고 있는 플라즈마 처리 장치로서,
상기 필터가,
상기 급전 라인의 일부를 구성하는 1 개의 코일과,
상기 코일의 히터 전원측 단자와 접지 전위 부재 사이에 접속되는 콘덴서와,
상기 콘덴서를 제외하고 상기 코일을 포위 또는 수용하고, 상기 코일과 쌍이 되어 복수의 병렬 공진 주파수에서 병렬 공진을 이루는 분포 상수 선로를 형성하는 통 형상의 외도체와,
상기 복수의 병렬 공진 주파수 중 적어도 1 개를 조절하기 위한 병렬 공진 주파수 조절부를 가지고,
상기 복수의 병렬 공진 주파수 중 하나가 상기 고주파 노이즈의 주파수에 일치하고, 그에 따라 상기 필터의 임피던스 특성에서 병렬 공진에 기초하여 돌출되어 높아지는 뿔 형상 부분의 임피던스를 상기 고주파 노이즈의 주파수에 대하여 부여하고,
상기 병렬 공진 주파수 조절부는, 상기 코일과 상기 외도체 간에 배치되고, 각각의 배치 위치에서 상기 분포 상수 선로의 특성 임피던스에 국소적인 변화를 주는 1 개 또는 복수개의 특성 임피던스 국소 가변 부재를 가지는 플라즈마 처리 장치.
제 15 항에 있어서,
상기 복수의 병렬 공진 주파수 중 하나가, 상기 제 1 고주파 또는 상기 제 2 고주파 중 어느 한 주파수에 일치하는 플라즈마 처리 장치.
제 15 항에 있어서,
상기 복수의 병렬 공진 주파수 중 하나가, 상기 제 1 고주파의 주파수에 일치하고, 다른 하나가 상기 제 2 고주파의 주파수에 일치하는 플라즈마 처리 장치.
삭제
제 15 항에 있어서,
상기 특성 임피던스 국소 가변 부재는, 상기 분포 상수 선로의 특성 임피던스에 10% 이상의 변화를 주는 플라즈마 처리 장치.
제 15 항에 있어서,
상기 특성 임피던스 국소 가변 부재는, 상기 외도체의 내측에 상기 코일과 동축에 설치되는 링 형상의 부재로 이루어지는 플라즈마 처리 장치.
제 20 항에 있어서,
상기 링 형상 부재는 도체로 이루어지고, 상기 외도체 또는 상기 코일의 일방에 전기적으로 접속되고, 타방은 전기적으로 절연되어 있는 플라즈마 처리 장치.
제 20 항에 있어서,
상기 링 형상 부재는 유전체로 이루어지는 플라즈마 처리 장치.
제 20 항에 있어서,
상기 링 형상 부재는, 상기 외도체의 축방향과 직교하는 평면 상에 원환 형상으로 연장되는 판체인 플라즈마 처리 장치.
제 20 항에 있어서,
상기 외도체의 축방향으로 상기 코일에 대한 상기 링 형상 부재의 상대적인 위치를 조절하기 위한 링 형상 부재 위치 조절부를 가지는 플라즈마 처리 장치.
제 15 항에 있어서,
상기 필터는 상기 처리 용기 내의 처리 공간측에서 봤을 때 상기 제 1 전극의 배후에 배치되는 플라즈마 처리 장치.
제 25 항에 있어서,
상기 발열체가 병렬로 복수 설치되고, 이들 복수의 상기 발열체에 각각 대응하는 복수의 상기 필터가 방위각 방향으로 균일한 거리 간격을 두고 배치되는 플라즈마 처리 장치.
제 15 항에 있어서,
상기 급전 라인이 상기 발열체의 양단(兩端)에 각각 접속되는 제 1 및 제 2 급전 도선을 가지고,
상기 코일이 상기 제 1 급전 도선의 일부를 구성하는 제 1 코일 단체와, 상기 제 2 급전 도선의 일부를 구성하는 제 2 코일 단체를 포함하고,
상기 외도체의 내측에서, 제 1 및 제 2 코일 단체를 각각 구성하는 제 1 및 제 2 코일 도선이, 병진하면서 동일한 권선 길이로 나선 형상으로 감겨져 있는 플라즈마 처리 장치.
제 3 항 내지 제 5 항, 제 7 항 내지 제 12 항, 제 15 항 내지 제 17항 및 제 19 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 처리 용기측에서 봤을 때, 상기 코일이 상기 필터의 초단에 설치되고, 상기 코일의 출력측의 단자가 콘덴서를 개재하여 접지 전위의 도전성 부재에 전기적으로 접속되는 플라즈마 처리 장치.
제 3 항 내지 제 5 항, 제 7 항 내지 제 12 항, 제 15 항 내지 제 17항 및 제 19 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 외도체가 전기적으로 접지되는 플라즈마 처리 장치.
삭제
제 3 항 내지 제 5 항, 제 7 항 내지 제 12 항, 제 15 항 내지 제 17항 및 제 19 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 통 형상 외도체의 일단면에 상기 코일과 상기 발열체를 연결하는 상기 급전 라인을 통과하기 위한 개구가 설치되고,
상기 개구 주위에서 상기 통 형상 외도체의 내경이 상기 코일의 외경과 동일 또는 그보다 큰 플라즈마 처리 장치.
제 3 항 내지 제 5 항, 제 7 항 내지 제 12 항, 제 15 항 내지 제 17항 및 제 19 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코일은 공심 코일인 플라즈마 처리 장치.
플라즈마 처리가 행해지는 처리 용기 내의 고주파 전극에 고주파 전원으로부터 급전봉을 개재하여 고주파를 인가하는 플라즈마 처리 장치로서,
상기 급전봉을 포위하고 상기 급전봉과 쌍이 되어 분포 상수 선로를 형성하는 통 형상의 외도체와,
상기 급전봉과 상기 외도체 간에 배치되고, 상기 분포 상수 선로의 임피던스 특성이 상기 고주파 전극측으로부터 상기 급전봉으로 들어갈 가능성이 있는 소정 주파수의 고주파 노이즈에 대하여 병렬 공진에 기초하여 돌출되어 높아지는 뿔 형상 부분의 임피던스를 부여하도록, 각각의 배치 위치에서 상기 분포 상수 선로의 특성 임피던스에 국소적인 변화를 주는 1 개 또는 복수개의 특성 임피던스 국소 가변 부재를 가지는 플라즈마 처리 장치.
제 33 항에 있어서,
상기 특성 임피던스 국소 가변 부재는, 상기 분포 상수 선로의 특성 임피던스에 10% 이상의 변화를 주는 플라즈마 처리 장치.
제 33 항에 있어서,
상기 특성 임피던스 국소 가변 부재는, 상기 외도체의 내측에 상기 급전봉과 동축에 설치되는 링 형상의 부재로 이루어지는 플라즈마 처리 장치.
제 35 항에 있어서,
상기 링 형상 부재는 도체로 이루어지고, 상기 외도체 또는 상기 급전봉의 일방에 전기적으로 접속되고, 타방은 전기적으로 절연되어 있는 플라즈마 처리 장치.
제 35 항에 있어서,
상기 링 형상 부재는 유전체로 이루어지는 플라즈마 처리 장치.
제 35 항에 있어서,
상기 링 형상 부재는, 상기 외도체의 축방향과 직교하는 평면 상에 원환 형상으로 연장되는 판체인 플라즈마 처리 장치.
제 35 항에 있어서,
상기 외도체의 축방향으로 상기 급전봉에 대한 상기 링 형상 부재의 배치 위치를 조절하기 위한 링 형상 부재 위치 조절부를 가지는 플라즈마 처리 장치.
제 33 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고주파 노이즈는 상기 처리 용기 내의 플라즈마로 발생한 고조파 또는 상호 변조 왜곡인 플라즈마 처리 장치.
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