TWI621172B - 電漿處理裝置 - Google Patents

Abstract

本發明旨在提供一種電漿處理裝置，在將配置於處理容器內之載置台內部之發熱體與配置於處理容器外之加熱器電源加以電性連接之加熱器供電線上設置濾波器單元時，極力減少對載置台上之電子密度分布或處理特性之面內均一性造成的影響。

此電漿處理裝置中，設於基座12內部之發熱體50經由通過基座12中之內部導體51、縱斷空間SP之供電導體52、濾波器單元54及電纜線56，電性連接腔室10外之加熱器電源58(IN)。濾波器單元54之機殼110自腔室10下垂直嵌入鄰接包圍供電棒40周圍之圓筒形導體外殼42而形成於腔室10底壁(基部)10a之開口114，物理性且電性結合腔室底壁10a。

Description

電漿處理裝置

本發明係關於使用高頻波對被處理基板施行電漿處理之電漿處理裝置，特別是關於一種電漿處理裝置，包含濾波器，以將經由設在於處理容器內載置被處理基板之載置台之高頻電極及發熱體進入加熱器供電線之高頻雜訊加以隔斷。

使用電漿以製造半導體元件或是FPD(Flat Panel Display，平面顯示器)之微細加工中，被處理基板(半導體晶圓、玻璃基板等)上電漿密度分布之控制，及基板溫度或溫度分布之控制皆非常重要。若不適當控制基板溫度，即無法確保基板表面反應乃至於處理特性之均一性，半導體元件或是顯示元件之製造良率會降低。

一般而言，於電漿處理裝置，特別是電容耦合型電漿處理裝置腔室內載置被處理基板之載置台或基座具有下列功能：對電漿空間施加高頻之高頻電極功能、以靜電吸附等固持基板之固持部功能、與以傳熱方式控制基板為既定溫度之溫度控制部功能。關於溫度控制功能，業界期望可適當修正來自電漿或腔室壁之輻射熱之不均一性造成的對基板之入熱特性之分布，或基板支持構造造成的熱分布。

自以往，為控制基座溫度乃至於基板溫度，多半使用組裝因通電發熱 之發熱體於基座而控制該發熱體產生之焦耳熱之加熱器方式。然而，若採用加熱器方式，自該高頻電源對基座高頻電極施加之高頻波的一部分會易於經由發熱體進入加熱器供電線。高頻雜訊若通過加熱器供電線而到達加熱器電源，即有損害加熱器電源之動作或性能之虞。且高頻電流若在加熱器供電線上流動，即會無謂地消耗高頻功率。因如此之情事，通常會將用來使自基座內建之發熱體進入之高頻雜訊衰減或加以阻擋之濾波器設在加熱器供電線上。

本案申請人於專利文獻1揭示一電漿處理裝置，於此種濾波器之初段設置具有非常大的電感之空心線圈，將此空心線圈收納在設置於基座附近(通常為下方)之導電性機殼內。此電漿處理裝置中，對基座內部之高頻電極施加單一高頻波，特別是13.56MHz以下的高頻波時，使用空心線圈之上述構成濾波器有效作用，可在加熱器供電線上使30A以上大的加熱器電流流動，同時高效率地，穩定確實地隔斷13.56MHz以下的高頻雜訊。

且本案申請人於專利文獻2揭示一技術，改善將自於電漿處理裝置處理容器內之基座進入加熱器供電線上的高頻率的高頻雜訊加以隔斷之濾波器性能。此濾波器技術藉由利用分布常數線路之規則性多重並聯共振特性，不要說是在對基座內部之高頻電極施加低頻率的高頻波時，即使是在施加高頻率(例如27MHz以上)高頻波時，亦可以1個空心線圈作為收納於濾波器機殼之線圈。

【先前技術文獻】 【專利文獻】

【專利文獻1】日本特開2008-198902

【專利文獻2】日本特開2011-135052

然而，具有用來將經由基座內部之高頻電極及發熱體進入加熱器供電線之高頻雜訊加以隔斷之濾波器之習知之電漿處理裝置中，於基座正下方濾波器之配置位置或加熱器供電線之迴繞會對基座上之電子密度分布或處理特性之面內均一性造成不良之影響，且亦會對濾波器之頻率-阻抗特性造成不良影響而使其成為一課題。

為解決如此之習知技術之課題，本發明提供一種電漿處理裝置，在將配置於處理容器內之載置台內部之發熱體與配置於處理容器外之加熱器電源加以電性連接之加熱器供電線上設置濾波器單元時，極力減少對載置台上之電子密度分布或處理特性之面內均一性造成的影響，且於濾波器單元獲得穩定之頻率-阻抗特性。

本發明之電漿處理裝置包含：處理容器，進行電漿處理；載置台，於該處理容器內隔著空間配置在板狀之導電性基部之上，載置並固持被處理基板；高頻電極，設於該載置台；高頻供電部，用來對該高頻電極施加一定頻率的高頻波；發熱體，設於該載置台；加熱器供電線，用來使該發熱體電性連接配置於該處理容器外之加熱器電源；及濾波器單元，包含：線圈，用來使經由該發熱體進入該加熱器供電線之高頻雜訊衰減，或加以阻擋；及機殼，收納該線圈；且配置該濾波器單元，使該機殼上端於該載置台正下方與該基部之上表面高度相同，或低於該基部之上表面，於該基部，形成以非接觸之方式使該加熱器供電線通過之開口，該加熱器供電線包含自位於該基部之該開口內側或下方之該線圈第1 端子至該載置台的下表面通過該空間延伸之銷狀或棒狀的第1導體。

上述裝置構成中，呈不將濾波器單元置入載置台正下方空間內之配置構成。又，濾波器單元之機殼上端於載置台正下方與基部之上表面高度相同，或低於基部之上表面，而安裝於基部開口，藉此由機殼收納之線圈配置於低於接地電位基部之上表面之位置，故因基部自高頻電極電磁性地被遮蔽，不投影於電漿產生空間，不成為使電漿密度分布紊亂之特異點。

依本發明之電漿處理裝置，藉由如上述之構成及作用，可在將配置於處理容器內之載置台內部之發熱體與配置於處理容器外之加熱器電源加以電性連接之加熱器供電線上設置濾波器單元時，極力減少對載置台上之電子密度分布或處理特性之面內均一性造成的影響，且於濾波器單元獲得穩定之頻率-阻抗特性。

cw‧‧‧冷卻水

G‧‧‧間隙

g‧‧‧圓孔(開口)

h_1A‧‧‧第1端子

h_2A‧‧‧第2端子

n(1)、n(2)‧‧‧連接點

SP‧‧‧空間

T(1)、T(2)‧‧‧濾波器端子

W‧‧‧半導體晶圓

10‧‧‧腔室(處理容器)

10a‧‧‧底壁(基部)

10b‧‧‧底壁(開口部)

10d‧‧‧側壁

12‧‧‧基座

14、16‧‧‧筒狀支持部

18‧‧‧排氣路

20‧‧‧排氣口

22‧‧‧排氣管

24‧‧‧排氣裝置

26‧‧‧閘閥

28‧‧‧背板

30‧‧‧高頻電極

32‧‧‧靜電吸盤

32a‧‧‧介電質層

32b‧‧‧DC電極

34、36‧‧‧高頻電源

38‧‧‧匹配單元

40‧‧‧供電棒

42‧‧‧導體外殼

44‧‧‧聚焦環

45‧‧‧直流電源

46‧‧‧開關

47‧‧‧電阻

48‧‧‧DC高壓線

50‧‧‧發熱體

50(IN)‧‧‧內側發熱線

50(OUT)‧‧‧外側發熱線

50(MI)‧‧‧中間發熱線

50(MI_in)‧‧‧靠內中間發熱線

50(MI_out)‧‧‧靠外中間發熱線

51(IN)、51(OUT)、51(IN1)、51(IN2)‧‧‧內部導體

52(IN)、52(OUT)、52(IN1)、52(IN2)、52(OUT1)、52(OUT2)‧‧‧供電導體

54(IN)、54(MI)、54(MI_in)、54(MI_out)、54(OUT)‧‧‧濾波器單元

56(IN)、56(OUT)‧‧‧電纜線(成對纜線)

58(IN)、58(OUT)‧‧‧加熱器電源

60‧‧‧冷媒通路

62‧‧‧氣體供給管

64‧‧‧噴淋頭(上部電極)

66‧‧‧電極板

68‧‧‧電極支持體

70‧‧‧氣體室

70a‧‧‧氣體導入口

72‧‧‧氣體噴吐孔

74‧‧‧處理氣體供給部

75‧‧‧控制部

76‧‧‧氣體供給管

100(1)、100(2)‧‧‧加熱器供電線

102(1)、102(2)‧‧‧濾波器

104(1)、104(2)‧‧‧線圈

106(1)、106(2)‧‧‧電容器

105‧‧‧分布常數線路

110‧‧‧導電性機殼

110a‧‧‧通氣孔(衝孔金屬)

112‧‧‧導電性電容器盒

116‧‧‧下部電連接器

118‧‧‧棒軸(捲筒)

122(1)、122(2)‧‧‧連接導體

120‧‧‧管

124‧‧‧上部電連接器

126‧‧‧絕緣體支持棒

128、158‧‧‧插座端子

132、132a、132b、132c‧‧‧通路

134‧‧‧絕緣體

136‧‧‧外殼

140‧‧‧電容器

142‧‧‧電阻

144‧‧‧電感器

146‧‧‧電容器(雜散電容)

150‧‧‧LC串聯電路

152‧‧‧背板

153、154(1N)、154(OUT)‧‧‧貫通孔

156‧‧‧插座端子

158‧‧‧溝槽

160‧‧‧垂直通路

162‧‧‧可動基部

164‧‧‧伸縮囊

166‧‧‧檔板

168‧‧‧上部腳部

170‧‧‧環狀板

172‧‧‧下部腳部

174‧‧‧連結部

174a‧‧‧板部

174b‧‧‧柱狀部

176‧‧‧螺軸

178‧‧‧馬達

180‧‧‧螺帽

181‧‧‧絕緣薄片

182‧‧‧環狀絕緣體

184‧‧‧上部匹配單元

186‧‧‧上部供電棒

200‧‧‧凸緣

202‧‧‧沉頭孔

204‧‧‧開口

206‧‧‧間隔物

208‧‧‧凸緣部

210‧‧‧殼體

圖1係顯示依本發明一實施形態之電漿處理裝置之構成之剖面圖。

圖2係顯示設於上述電漿處理裝置之基座之發熱體之構成之略俯視圖。

圖3係顯示用來對上述基座內之發熱體供給電力之加熱器供電部之電路構成圖。

圖4係顯示依實施形態之濾波器單元之物理性構造及配置構成之剖面圖。

圖5係顯示上述濾波器單元中裝設於共通之棒軸之2系統之空心線圈之線圈卷線之外觀構成之立體圖。

圖6係顯示上述濾波器單元之上端部之構成之俯視圖。

圖7係顯示於基座12之內部及正下方加熱器供電線之迴繞佈局之縱剖面圖。

圖8係顯示於基座之內部及正下方加熱器供電線之迴繞佈局之略俯視圖。

圖9係顯示於基座之內部加熱器供電線之迴繞之一變形例之縱剖面圖。

圖10A係顯示就依實施形態之濾波器單元之配置及供電導體之迴繞不希望之一例圖。

圖10B係顯示就依實施形態之濾波器單元之配置及供電導體之迴繞不希望之另一例圖。

圖11係顯示實施形態中高頻雜訊通過加熱器供電線朝接地流動之高頻傳播路之等價電路圖。

圖12係顯示上述等價電路中濾波器之頻率-阻抗特性圖。

圖13係顯示上述等價電路中LC串聯電路之頻率-阻抗特性圖。

圖14係顯示上述電漿處理裝置中於基座使用絕緣體之背板之構成例之剖面圖。

圖15係顯示圖14之裝置之重要部位之構成之部分剖面圖。

圖16A係顯示實施形態中發熱體為3分割式時之濾波器單元之配置及加熱器供電線之迴繞之一例之略俯視圖。

圖16B係顯示發熱體為3分割式時之濾波器單元之配置及加熱器給電線之迴繞之另一例之略俯視圖。

圖17A係顯示發熱體為4分割式時之濾波器單元之配置及加熱器給電線之迴繞之一例之略俯視圖。

圖17B係顯示發熱體為4分割式時之濾波器單元之配置及加熱器給電線之迴繞之另一例之略俯視圖。

圖17C係顯示發熱體為4分割式時之濾波器單元之配置及加熱器給電線之迴繞之又一例之略俯視圖。

圖18係顯示於上述電漿處理裝置基座可沿上下方向移動時之構成例之縱剖面圖。

圖19A係顯示微波電漿處理裝置中濾波器單元安裝構造之一例之剖面圖。

圖19B係顯示微波電漿處理裝置中濾波器單元安裝構造之另一例之剖面圖。

圖19C係顯示微波電漿處理裝置中濾波器單元安裝構造之一例之剖面圖。

圖19D係顯示微波電漿處理裝置中濾波器單元安裝構造之另一例之剖面圖。

圖19E係顯示微波電漿處理裝置中濾波器單元安裝構造之另一例之剖面圖。

圖20A係顯示用於供驗證微波漏洩之電磁場模擬之實施例之濾波器單元安裝構造之剖面圖。

圖20B係顯示用於供驗證微波漏洩之電磁場模擬之比較例之濾波器單元安裝構造之剖面圖。

圖21A係顯示依實施例之電磁場模擬之結果圖。

圖21B係顯示依比較例之電磁場模擬之結果圖。

圖22A係顯示圖20A之濾波器單元安裝構造中於殼體與機殼之間設置口徑13mm之圓孔時之電磁場模擬之結果圖。

圖22B係顯示圖20A之濾波器單元安裝構造中設有口徑17mm之圓孔時之電磁場模擬之結果圖。

圖22C係顯示圖20A之濾波器單元安裝構造中設有口徑23mm之圓孔時之電磁場模擬之結果圖。

圖22D係顯示圖20A之濾波器單元安裝構造中設有口徑27mm之圓孔時之電磁場模擬之結果圖。

圖22E係顯示圖20A之濾波器單元安裝構造中設有口徑35mm之圓孔時之電磁場模擬之結果圖。

以下，參照附圖說明本發明之較佳實施形態。

〔電漿處理裝置整體之構成〕

圖1顯示依本發明一實施形態之電漿處理裝置之構成。此電漿處理裝置作為下部雙頻施加方式之電容耦合型電漿處理裝置構成，具有例如鋁或不鏽鋼等金屬製圓筒型腔室(處理容器)10。腔室10接地。

於腔室10中，水平配置有載置作為被處理基板例如半導體晶圓W之圓板形載置台或基座12。此基座12由自腔室10底朝垂直上方延伸之介電質，例如陶瓷製之筒狀支持部14以非接地方式支持。於腔室10底壁(於此實施形態中為基部)10a、基座12下表面、與介電質筒狀支持部14內壁之間，形成通往大氣空間之空間SP。基座12下表面係無凹凸之水平平坦面，腔室10底壁10a之上表面除後述開口(10b、114)外亦係無凹凸之水平平坦面。

在沿介電質筒狀支持部14外周自腔室10之底壁10b朝垂直上方延伸之導電性筒狀支持部16與腔室10內壁之間形成環狀排氣路18，於此排氣路18底設有排氣口20。此排氣口20經由排氣管22連接排氣裝置24。排氣裝置24具有渦輪分子泵等真空泵，可使腔室10內之處理空間減壓至所希望之真空度。於腔室10之側壁安裝有使半導體晶圓W之送入送出口開合之閘閥26。

基座12中，自下而上依此順序堆疊導體例如鋁所構成之背板28、導體例如鋁所構成之下部高頻電極30、與晶圓吸附用靜電吸盤32。下部高頻電極30經由匹配單元38、供電棒40及背板28電性連接第1及第2高頻電源34、36。

第1高頻電源34主要輸出對產生電漿有所貢獻之一定頻率(通常在27MHz以上，宜在60MHz以上)之第1高頻波HF。另一方面，第2高頻電源36主要輸出對朝基座12上的半導體晶圓W導入離子有所貢獻之一定頻率(通常在13MHz以下)之第2高頻波LF。匹配單元38中，收納有用來在第1及第2高頻電源34、36與電漿負載之間整合阻抗之第1及第2匹配器(未經圖示)。

供電棒40由具有既定外徑之圓筒形或圓柱形導體構成，其上端連接基座12(背板28)下表面之中心部，其下端連接匹配單元38內上述第1及第2匹配器之高頻輸出端子。且於腔室10之底壁10a與匹配單元38之間設有包圍供電棒40周圍之圓筒形導體外殼42。更詳細而言，於腔室10之底壁10a形成具有較供電棒40外徑大一圈的既定口徑之圓形開口部10b，導體外殼42上端 部連接此腔室開口部10b，且導體外殼42下端部連接上述匹配器之接地(回線)端子。

基座12具有較半導體晶圓W大一圈的直徑或口徑。基座12之上表面經分隔為與晶圓W形狀大致相同(圓形)且尺寸大致相同之中心區域亦即晶圓載置部，與朝此晶圓載置部外側延伸之環狀周邊部。載置處理對象之半導體晶圓W在晶圓載置部上。在環狀周邊部上安裝有具有較半導體晶圓W之口徑大的內徑之環狀板材所謂聚焦環44。此聚焦環44對應半導體晶圓W之被蝕刻材，以例如Si、SiC、C、SiO2中任一材質構成。

在設於基座12上表面之靜電吸盤32內，將DC電極32b封入於一體形成或一體固著於高頻電極30上表面之介電質層32a中。DC電極32b經由開關46、高電阻值之電阻47及DC高壓線48電性連接配置於腔室10外之外接直流電源45。若對DC電極32b施加來自直流電源45之高壓直流電壓，即可以靜電將半導體晶圓W吸附固持在靜電吸盤32上。又，DC高壓線48係被覆線，通過圓筒體之下部供電棒40中，自下貫通基座12之背板28及下部高頻電極30，連接靜電吸盤32之DC電極32b。

發熱體50與DC電極32b一齊亦封入靜電吸盤32之介電質層32a中。此發熱體50由例如螺旋狀電阻發熱線構成，於此實施形態中，如圖2所示，沿基座12之徑方向2分割為內側發熱線50(IN)與外側發熱線50(OUT)。

其中，內側發熱線50(IN)經由通過基座12中之內部導體51(IN)、縱斷空間SP之供電導體52(IN)、濾波器單元54(IN)及電纜線56(IN)，電性連接配置於腔室10外之專用加熱器電源58(IN)。外側發熱線50(OUT)經由通過基座12中之內部導體51(OUT)、縱斷空間SP之供電導體52(OUT)、濾波器單元54(OUT)及電纜線56(OUT)，亦電性連接配置於腔室10外之專用加熱器電源58(OUT)。

濾波器單元54(IN)、54(OUT)之配置構成，及在濾波器單元54(IN)、 54(OUT)與發熱體50之間迴繞加熱器供電線之構成係依本實施形態之主要特徵部分，於後詳細說明。

基座12中，於下部高頻電極30內部設有沿例如圓周向延伸之環狀冷媒通路60。於此冷媒通路60，自急冷器單元(未經圖示)經由冷媒供給管循環供給既定溫度冷媒例如冷卻水cw。可朝藉由冷媒溫度使基座12溫度下降之方向控制之。又，為使基座12熱性結合半導體晶圓W，經由氣體供給管62對靜電吸盤32與半導體晶圓W之接觸界面供給來自傳熱氣體供給部(未經圖示)之傳熱氣體例如氦氣。

於腔室10之頂棚設有與基座12平行相向，兼為上部電極之噴淋頭64。此噴淋頭64包含與基座12相向之電極板66，及以可自其背後(上)裝卸之方式支持此電極板66之電極支持體68，於電極支持體68內部設有氣體室70，將自此氣體室70朝基座12側貫通之多數氣體噴吐孔72形成於電極支持體68及電極板66。電極板66與基座12之間之空間係電漿產生空間或處理空間。設於氣體室70上部之氣體導入口70a連接來自處理氣體供給部74之氣體供給管76。電極板66由例如Si、SiC或是C構成，電極支持體68由經例如氧化鋁膜處理之鋁所構成。

此電漿處理裝置內各部，例如排氣裝置24、高頻電源34、36、直流電源45之開關46、加熱器電源58(IN)、58(OUT)、急冷器單元(未經圖示)、傳熱氣體供給部(未經圖示)及處理氣體供給部74等各個動作及裝置整體動作(程序)由包含微電腦之控制部75控制。

此電漿處理裝置中，為進行例如蝕刻，首先使閘閥26為開狀態，將加工對象之半導體晶圓W送入腔室10內，載置在靜電吸盤32上。又，自處理氣體供給部74將蝕刻氣體(單氣體或混合氣體)以既定流量導入腔室10內，藉由排氣裝置24使腔室10內壓力為設定值。且使第1及第2高頻電源34、36導通，分別以既定功率輸出第1高頻波HF及第2高頻波LF，經由匹配單元38及供電棒40對基座12之下部高頻電極30施加此等高頻波HF、LF。且自傳熱 氣體供給部對靜電吸盤32與半導體晶圓W之間之接觸界面供給傳熱氣體(氦氣)，並使靜電吸盤用開關46導通，以靜電吸附力將傳熱氣體關在上述接觸界面。另一方面，使加熱器電源58(IN)、58(OUT)導通，以分別獨立之焦耳熱使內側發熱體50(IN)及外側發熱體50(OUT)發熱，控制基座12上表面溫度或溫度分布於設定值。於基座12與噴淋頭64之間之電漿產生空間藉由高頻放電使由噴淋頭64噴吐之蝕刻氣體電漿化，藉由因此電漿產生之自由基或離子蝕刻半導體晶圓W表面之被加工膜為所希望之圖案。

此電容耦合型電漿處理裝置藉由對基座12內部之下部高頻電極30施加適於電漿產生之相對較高之頻率(宜在60MHz以上)之第1高頻波HF，使電漿在理想之解離狀態下高密度化，即使在更低壓之條件下亦可形成高密度電漿。與此同時，藉由對下部高頻電極30施加適於離子導入之相對較低之頻率(13MHz以下)之第2高頻波LF，可對基座12上之半導體晶圓W施行選擇性高之各向異性蝕刻。

且此電容耦合型電漿處理裝置中，對基座12同時進行急冷器之冷卻與加熱器之加熱，且於半徑方向之中心部與邊緣部獨立控制加熱器之加熱，故可高速進行溫度切換或昇降溫，且亦可任意或多樣地控制溫度分布之分布。

〔濾波器單元內之電路構成〕

其次，說明此電漿處理裝置中濾波器單元54(IN)、54(OUT)內之電路構成。

圖3顯示用來對內建於基座12之晶圓溫度控制用發熱體50供給電力之加熱器供電部之電路構成。於此實施形態中，發熱體50之內側發熱線50(IN)及外側發熱線50(OUT)分別連接實質上具有同一電路構成之個別加熱器供電部，獨立控制內側發熱線50(IN)及外側發熱線50(OUT)之發熱量或發熱溫度。以下說明中，描述關於相對於內側發熱線50(IN)之加熱器供電部之構成及作用。相對於外側發熱線50(OUT)之加熱器供電部之構成及作用亦完全相 同。

加熱器電源58(IN)係使用例如SSR進行例如商用頻率開關(ON/OFF)動作之交流輸出型電源，與內側發熱線50(IN)以封閉迴圈之電路連接。更詳細而言，加熱器電源58(IN)之一對輸出端子中，第1輸出端子經由第1加熱器供電線100(1)電性連接內側發熱線50(IN)之第1端子h_1A，第2輸出端子經由第2加熱器供電線100(2)電性連接內側發熱線50(IN)之第2端子h_2A。

濾波器單元54(IN)包含分別設於第1及第2加熱器供電線100(1)、100(2)途中之第1及第2濾波器102(1)、102(2)。兩濾波器102(1)、102(2)之電路構成實質上相同。

更詳細而言，兩濾波器102(1)、102(2)分別包含單一線圈104(1)、104(2)。線圈104(1)、104(2)之上部端子(第1端子)或濾波器端子T(1)、T(2)經由一對供電導體52(IN1)、52(IN2)及一對內部導體51(IN1)、51(IN2)分別連接內側發熱線50(IN)之兩端子h_1A、h_2A。線圈104(1)、104(2)之下部端子(第2端子)經由電容器106(1)、106(2)連接接地電位之導電性構件(例如腔室10)，且經由連接點n(1)、n(2)及電纜線(成對纜線)56(IN)分別連接加熱器電源58(IN)之第1及第2輸出端子。

該構成之加熱器供電部中，由加熱器電源58(IN)輸出之電流於正極性循環中，通過第1加熱器供電線100(1)亦即電纜線56(IN)、線圈104(1)、供電導體52(IN1)及內部導體51(IN1)自一方發熱線端子h_1A進入內側發熱線50(IN)，於內側發熱線50(IN)各部產生通電造成的焦耳熱，自另一方發熱線端子h_2A出來後，通過第2加熱器供電線100(2)亦即內部導體51(IN2)、供電導體52(IN2)、線圈104(2)及電纜線56(IN)回歸。於負極性循環中，電流於相同電路朝與上述相反方向流動。此加熱器交流輸出電流為商用頻率，故線圈104(1)、104(2)之阻抗或其電壓降下小到可忽視，且通過電容器106(1)、106(2)而接地之漏洩電流亦少到可忽視。

〔濾波器單元之物理性構造及配置構成〕

圖4~圖6顯示依本實施形態之濾波器單元54(IN)之物理性構造及配置構成。濾波器單元54(IN)如圖4所示，於例如鋁所構成之圓筒形導電性機殼110中同軸收納第1濾波器102(1)之線圈104(1)與第2濾波器102(2)之線圈104(2)，於濾波器端子T(1)、T(2)之相反側結合機殼110下端之導電性電容器盒112中一齊收納第1濾波器102(1)側之電容器106(1)與第2濾波器102(2)側之電容器106(2)(圖3)。

機殼110鄰接包圍供電棒40周圍之圓筒形導體外殼42(圖1)，自腔室10外側垂直嵌入形成於腔室10底壁(基部)10a之開口114，物理性地且電性地結合腔室底壁10a。在此，機殼110安裝於腔室底壁10a之開口114，俾濾波器端子T(1)、T(2)之上表面不高於腔室底壁10a之上表面(最好是於相同高度為同一面)。此時，機殼110之上端亦宜不高於腔室底壁10a之上表面。

各線圈104(1)、104(2)由空心線圈構成，除使充分大(例如約30A)的電流自加熱器電源58(IN)朝內側發熱線50(IN)流動之供電線功能外，就防止發熱(功率損耗)之觀點而言，為不具有肥粒鐵等磁芯而以空心方式獲得非常大的電感，更為獲得大的線路長，具有較粗的線圈線與較大的線圈尺寸(例如直徑為22~45mm，長度130~280mm)。

於圓筒形機殼110中，兩線圈104(1)、104(2)沿在絕緣體例如樹脂所構成之下部電連接器116上垂直佇立之絕緣體例如樹脂所構成之圓筒或圓柱狀棒軸(捲筒)118外周面，順著軸方向重疊並進，並同時以相等卷線間隔及線圈長度s呈螺旋狀卷繞。兩線圈104(1)、104(2)各線圈導線如圖5所示，宜由具有同一剖面積之薄板或平角銅線構成，以絕緣體之管120包覆單方空心線圈104(2)之線圈導線。又，只要可藉由黏接劑或是棒軸118以外之支持構件以一體方式穩定固持兩線圈104(1)、104(2)，可省略棒軸118。

兩線圈104(1)、104(2)下端於下部電連接器116中分別電性連接連接導體122(1)、122(2)。此等連接導體122(1)、122(2)於電容器盒112內分別連接連 接點n(1)、n(2)及電容器106(1)、106(2)(圖3)。

於接近機殼110上端之位置，棒軸118上端結合絕緣體例如樹脂所構成之上部電連接器124。於此上部電連接器124之上表面，設置例如銅所構成之板片狀或方塊狀濾波器端子T(1)、T(2)，俾以露出之狀態突出。此等濾波器端子T(1)、T(2)於上部電連接器124中分別連接線圈104(1)、104(2)上端。

機殼110上端形成開口。濾波器端子T(1)、T(2)之上表面不被遮蔽，以開放狀態與基座12正下方空間SP對向。又，濾波器端子T(1)、T(2)分別連接被封入絕緣體支持棒126之銷狀或棒狀供電導體52(IN1)、52(IN2)下端。

又，濾波器單元54(OUT)具有與濾波器單元54(IN)相同之電路構成及物理性構造，在與濾波器單元54(IN)供電棒40之相反側之位置亦即點對稱之位置，被安裝於腔室10之底壁(基部)10a(圖8)。

〔濾波器單元之電性功能〕

此實施形態之濾波器單元54(IN)中，在第1及第2濾波器102(1)、102(2)之線圈104(1)、104(2)與外導體機殼110之間形成分布常數線路105。

一般而言，傳送線路之特性阻抗Zo在無損耗之情形下使用每單位長度之靜電電容C、電感L，以Zo=√(L/C)賦予之。且波長λ以下列式(1)賦予之。

λ=2π/(ω√(LC)．．．．(1)

一般分布常數線路(特別是同軸線路)中，線路中心係棒狀圓筒導體，相對於此，此濾波器單元54(IN)中，圓筒狀線圈係中心導體，此點不同。吾人認為，每單位長度之電感L主要係由起因於此圓筒狀線圈之電感支配。另一方面，每單位長度之靜電電容由線圈表面與外導體構成之電容器靜電電容C限定。因此，吾人認為，於此濾波器單元54(IN)，亦可形成每單位長度之電感及靜電電容分別為L、C時，特性阻抗以Zo=√(L/C)賦予之分布 常數線路。

若自端子T側觀察具有如此之分布常數線路之濾波器單元即知，相反側因具有較大電容(例如5000pF)之電容器而虛擬地短路，故可獲得以一定頻率間隔重複較大的阻抗的頻率-阻抗特性。波長與分布線路長同等時可獲得如此之阻抗特性。

此濾波器單元54(IN)中，非線圈104(1)、104(2)之卷線長，軸方向線圈長度s(圖4)才是分布線路長。又，因於中心導體使用線圈104(1)、104(2)，相較於棒狀圓筒導體時可大幅增大L，減小λ，故可實現線路長(線圈長度s)相對較短，同時與波長同等或在其以上之實際有效長，可獲得重複以相對較短之頻率間隔具有較大阻抗之阻抗特性。

在此，在形成於線圈104(1)、104(2)與機殼(外導體)110之間之分布常數線路105上，特性阻抗(特別是每單位長度之電感及電容)宜一定。關於此點，圖示之構成例中，圓筒形線圈104(1)、104(2)以同軸方式配置於圓筒形機殼(外導體)110中，故可嚴密地滿足此特性阻抗一定之要件。當然，即使於線圈104(1)、104(2)與機殼(外導體)110之間之間隙(距離間隔)有些許凹凸，只要在允許範圍(一般係在應隔斷之高頻波的波長之1/4以下)內，實質上可滿足特性阻抗一定之要件。

如此，於各濾波器102(1)、102(2)，可獲得進行多重並聯共振，且阻抗特性之穩定性、再現性優異之濾波器特性。

〔加熱器供電線之迴繞構成〕

圖7及圖8顯示於基座12內部及正下方加熱器供電線100(1)、100(2)之迴繞構成。如圖7所示，絕緣體支持棒126及封入於其中之供電導體52(IN1)、52(IN2)於途中不彎曲而沿鉛直方向筆直延伸，縱斷空間SP。又，供電導體52(IN1)、52(IN2)之前端部插入與基座12(背板28)下表面電性絕緣而安裝於同一面之插座端子128。

濾波器端子T(1)、T(2)與插座端子128位於較內側發熱線50(IN)之端子h_1A、h_2A更靠腔室10中心之位置(圖8)。於基座12之背板28及下部高頻電極30，形成供內部導體51(IN1)、51(IN2)通過之隧道狀通路132(132a、132b、132c)(圖7)。

更詳細而言，於背板28內部形成自插座端子128水平延伸至發熱線端子h_1A、h_2A正下方之水平通路132a，與自此水平通路132a終端朝垂直上方延伸至背板28之上表面之垂直通路132b。且於下部高頻電極30，形成在與背板28側垂直通路132b重疊之位置沿垂直方向延伸之貫通孔垂直通路132c。內部導體51(IN1)、51(IN2)由例如導電率高之金屬例如銅構成，在因例如樹脂所構成之絕緣體134而與背板28及下部高頻電極30電性絕緣之狀態下通過通路132(132a、132b、132c)中，電性連接插座端子128與靜電吸盤32內之發熱線端子h_1A、h_2A。內部導體51(IN1)、51(IN2)亦可採用銷狀、棒狀或板狀等任何形態。

又，為以最小限之方式使設於通路132內之絕緣體134作用，如圖9所示，亦可於背板28之水平通路132a內僅在內部導體51(IN1)、51(IN2)下設置(舖設)絕緣體134，於背板28垂直通路132b內及下部高頻電極30垂直通路132內完全省略絕緣體134。

〔依實施形態之作用〕

此電漿處理裝置中，關於濾波器單元54(IN)、54(OUT)之配置及基座12周圍加熱器供電線100(1)、100(2)之迴繞，藉由採用如上述之構成，可大幅提升基座12上之電漿密度分布特性或半導體晶圓W上之處理特性(例如蝕刻速率特性)之面內均一性。

如上述，於基座內建發熱體，具有用來在對該發熱體供給電力之加熱器供電線上阻擋高頻雜訊，或使其衰減之濾波器之習知之電漿處理裝置中，濾波器單元之配置位置與基座周圍之加熱器供電線之迴繞對基座上之 電漿密度分布特性或半導體晶圓上之處理特性係非對稱構造之一因。具體而言，因自高頻電源對基座下部高頻電極施加之一部分高頻波經由發熱體在加熱器供電線上漏洩，電漿密度或蝕刻速率在於基座正下方空間內延伸之加熱器供電線附近如被朝下拽拉般下降。亦即，於基座正下方空間內延伸之加熱器供電線之俯視像作為使基座上之電漿密度分布紊亂之特異點會反映或投影於電漿產生空間。

本案發明人以電磁場計算解析基座周圍(特別是在其正下方)之電位分布及電場分布得知，加熱器供電線上的電位於基座正下方空間內與供電棒或下部高頻電極之表面電位同程度地高(例如有約數千伏特)，進入濾波器單元中後因線圈阻抗沿線圈軸方向逐漸下降，於線圈終端降至數十伏特。

然而，習知之電漿處理裝置中，於基座與腔室底壁之間之空間內配置濾波器單元，且於該空間內沿橫方向迴繞有加熱器供電線(供電導體)。此時，於空間內沿橫方向延伸之加熱器供電線(供電導體)之俯視像或濾波器單元之上表面(蓋)之俯視像以非對稱且較大的面積投影於基座上的電漿密度分布。

且習知之電漿處理裝置中，沿腔室徑方向亦未考慮濾波器單元(特別是外側發熱體用濾波器單元)之配置位置，有時會將其配置於基座周邊部正下方。此時，於空間內迴繞之高電壓加熱器供電線(供電導體)有時會成為天線，自該處朝周圍接地電位構件，例如經由易於透射高頻波之介電質筒狀支持部(14)朝接地電位之導電性筒狀支持部(16)放射高頻之電波，因此濾波器之高頻隔斷功能顯著降低。

關於此點，本發明呈不將濾波器單元54(IN)、54(OUT)置入基座12正下方空間SP內之配置構成。特別是於此實施形態中，濾波器單元54(IN)之機殼110之上端於基座12正下方與腔室10之底壁(基部)10a之上表面高度相同，或較腔室底壁10a之上表面低，安裝於腔室底壁10a之開口114。藉此， 配置收納於機殼110之線圈104(1)、104(2)在較接地電位之腔室底壁10a之上表面低之位置，故因腔室底壁10a自基座12電磁性地被遮蔽，不投影於電漿產生空間。亦即，其不會成為使電漿密度分布紊亂之特異點。濾波器單元54(OUT)側之線圈104(1)、104(2)亦相同。

另一方面，於空間SP內迴繞之供電導體52(IN1)、52(IN2)雖投影於基座12上的電漿密度分布，但其不橫向彎曲而沿鉛直方向筆直延伸，故其投影面積已盡可能地減小。且位於腔室10靠中心之位置。因此，對基座12上的電漿密度分布造成的影響度非常小。濾波器單元54(OUT)側之供電導體52(OUT1)、52(OUT2)亦相同。

且於基座12內部迴繞之內部導體51(IN1)、51(IN2)完全被收納(隱藏)於導體背板28及下部高頻電極30之通路132中，故不會對電漿產生空間造成影響，完全無使基座12上的電漿密度分布紊亂之虞。

且於此實施形態中，配置供電導體52(IN1)、52(IN2)於靠腔室10中心之位置，充分遠離介電質筒狀支持部14，故無自供電導體52(IN1)、52(IN2)經由介電質筒狀支持部14朝接地電位之導電性筒狀支持部16放射高頻之電波之虞。濾波器單元54(OUT)側之供電導體52(OUT1)、52(OUT2)亦相同。

且濾波器單元54(IN)中，機殼110之上端形成開口，濾波器端子T(1)、T(2)因露出不受遮蔽，以開放狀態面對基座12正下方空間SP。又，不要說是供電導體52(IN1)、52(IN2)，封入此等者之絕緣體支持棒126亦不接觸腔室底壁10a(開口114內側面)。藉此，如後述，可使濾波器端子T(1)、T(2)附近之雜散電容充分夠小，使濾波器102(1)、102(2)之頻率-阻抗特性穩定化。於濾波器單元54(OUT)亦相同。

圖10A及圖10B顯示關於依本實施形態之濾波器單元54(IN)、54(OUT)之配置及供電導體52(IN1)、52(IN2)，52(OUT1)、52(OUT2)之迴繞，不宜之數例X₁~X₅。

例如，於空間SP內供電導體52(OUT1)、52(OUT2)沿橫方向迴繞(圖10AX₁)如上述投影於基座12上之電漿密度分布之供電導體52(OUT1)、52(OUT2)之俯視像會增大，故不宜。且於腔室底壁10a之開口114附近供電導體52(IN1)、52(IN2)橫向迴繞(圖10A X₂)因會使供電導體52(IN1)、52(IN2)接近腔室底壁10a而增大雜散電容，故不宜。且使濾波器單元54(OUT)之機殼110高於腔室底壁10a之上表面(圖10A X₃)亦因該部分會投影於基座12上的電漿密度分布，故不宜。

供電導體52(OUT1)、52(OUT2)接近介電質筒狀支持部14(圖10B X₄)如上述會使高頻之電磁波易於自供電導體52(OUT1)、52(OUT2)經由介電質筒狀支持部14朝接地電位之導電性筒狀支持部16放射，故不宜。例如，相對介電常數為10，由陶瓷所構成之介電質筒狀支持部14相對於高頻波之透射性與其1/10厚度之空間同等。亦即，因介電質筒狀支持部14介在，供電導體52(OUT1)、52(OUT2)更接近接地電位之導電性筒狀支持部16。

且於腔室底壁10a之開口114設置包覆濾波器端子T(1)、T(2)或供電導體52(IN1)、52(IN2)下端部之外殼136(圖10B X₅)無論其材質為何(無論是導體或介電質中之何者)，其只要突出於腔室底壁10a上即會投影於基座12上之電漿密度分布故不宜，且濾波器端子T(1)、T(2)附近之雜散電容會增大故不宜。

雖已省略圖示，但有自基座12下表面或腔室10底面10a朝空間SP突出之突起物亦會對基座12上之電漿密度分布有所影響，故不宜。

圖11顯示本實施形態中使高頻雜訊自高頻電源34(36)通過第1加熱器供電線100(1)朝接地流動之高頻傳播路之等價電路。此等價電路中，電容器140係高頻電極30與內側發熱線50(IN)或內部導體51(IN1)之間之靜電電容。電阻142主要係內側發熱線50(IN)之電阻。電感器144係供電導體52(IN1)之電感，電容器146係供電導體52(IN1)及濾波器端子T(1)附近之雜散電 容。又，濾波器102(1)內之雜散電容及電阻分已忽視(省略)。

此等價電路中，推測自基座12經由電感器144、電容器(雜散電容)146、濾波器102(1)內之線圈104(1)及電容器106(1)抵達接地電位之高頻傳播路時之頻率-阻抗特性ZA(f)例如圖12所示。且推測自基座12經由電感器144及電容器(雜散電容)146抵達接地電位之高頻傳播路時之頻率-阻抗特性ZB(f)例如圖13所示。

濾波器102(1)之頻率-阻抗特性ZA(f)合成有藉由線圈104(1)與外導體機殼110形成之分布常數線路105之頻率-阻抗特性(多重並聯共振特性)，與電感器144及電容器(雜散電容)146所構成之LC串聯電路150之頻率-阻抗特性ZB(f)。亦即，分布常數線路105之頻率-阻抗特性因位於其前段之LC串聯電路150之頻率-阻抗特性受到限制，朝LC串聯電路150之串聯共振頻率f_SR頻率愈高多重並聯共振特性中並聯共振點之峰值愈逐漸降低。

在此，於LC串聯電路150之頻率-阻抗特性ZB(f)中，電容器146之靜電電容愈大，如圖13所示，串聯共振頻率f_SR愈為較低的值(f_SR→f_SR')，於較其更低之頻率區域阻抗整體降低(ZB(f)→ZB(f)')。如此，如圖12所示，於濾波器102(1)之頻率-阻抗特性ZA(f)中，在較串聯共振頻率f_SR低之所有並聯共振點及頻率區域中阻抗亦降低(ZA(f)→ZA(f)')。

且電漿產生用第1高頻波HF之基本頻率為例如100MHz時，其第2高次諧波之頻率為200Mz。在此，例如圖13所示，移動至串聯共振頻率f_SR低之頻率區域，接近第2高次諧波之頻率(200Mz)後，第2高次諧波之大電流即會在加熱器供電線100(1)上流動。

因此，為使濾波器102(1)之高頻波隔斷功能穩定化，盡可能減小供電導體52(OUT1)及濾波器端子T(1)周圍之雜散電容146相當重要。於此實施形態中，如上述，於濾波器單元54(IN)，機殼110上端形成開口，濾波器端子T(1)因露出而不受遮蔽，以開放狀態與基座12正下方空間SP對向。又，不要 說是供電導體52(IN1)，將其封入之絕緣體支持棒126亦不接觸腔室底壁10a(開口114內側面)。藉此，盡可能減小雜散電容146，將LC串聯電路150之串聯共振頻率f_SR盡可能地設定於較高頻率區域，使濾波器102(1)之頻率-阻抗特性(特別是多重並聯共振特性)穩定化。此於第2加熱器供電線(2)亦相同。

又，本實施形態中，雖可使濾波器單元54(IN)、54(OUT)之機殼110遠離腔室底壁10a之開口114而配置於腔室底壁10a之下，但不佳。亦即，若腔室底壁10a之開口114貫通而開放，該處不僅會成為將基座12上之電漿密度分布往上提高之反方向特異點，亦因供電導體52(IN1)、52(IN2)通過該開口114而會使供電導體52(IN1)、52(IN2)周圍之雜散電容146增大。且就大氣中之微粒、粉塵、水分等於開口114出入之點而言亦不宜。因此，宜安裝濾波器單元54(IN)、54(OUT)之機殼110，俾封閉腔室底壁10a之開口114，最好是如本實施形態，安裝成濾波器端子T(1)、T(2)之上表面與腔室底壁10a之上表面高度相同。

〔其他實施形態或變形例〕

以上雖已說明本發明之較佳實施形態，但本發明不由上述實施形態限定，可在其技術構想範圍內進行各種變形。

例如，上述實施形態之電漿處理裝置中，如圖14及圖15所示，亦可於基座12設置絕緣體背板152。此背板152中，上表面接合下部高頻電極30之上表面，下表面面對空間SP。

於背板152中心部，形成供供電棒40通往下部高頻電極30側之貫通孔153。且在背板152位於濾波器單元54(IN)、54(OUT)正上方之部位，亦形成供供電導體52(IN1)、52(IN12)及供電導體52(OUT1)、52(OUT2)通往下部高頻電極30側之貫通孔154(IN)、154(OUT)。

於下部高頻電極30下表面，設有接受供電導體52(IN1)、52(IN2)上端之 插座端子156。且於下部高頻電極30，於下表面形成自插座端子156水平延伸至發熱線端子h_1A、h_2A正下方之溝槽158，並形成自溝槽158終端朝垂直上方延伸至電極30之上表面之貫通孔垂直通路160。內部導體51(IN1)、51(IN2)自插座端子156於背板152之上表面匍伏通過溝槽158中，自溝槽158終端於垂直通路160中上升，到達發熱線端子h_1A、h_2A。

如此，於基座12設置絕緣體背板152時，藉由採用在形成於下部高頻電極30下表面之溝槽158中內部導體51(IN1)、51(IN2)沿橫方向匍伏迴繞之構成，可將內部導體51(IN1)、51(IN2)隱藏於下部高頻電極30中，並亦可在實質上確保下部高頻電極30下表面之平坦性。因此，不因內部導體51(IN1)、51(IN2)之迴繞使基座12上之電漿密度分布受到影響。

上述實施形態中，內建於基座12之發熱體50沿基座12之徑方向2分割為內側發熱線50(IN)與外側發熱線50(OUT)。然而，亦可使發熱體50例如沿徑方向成為3分割為內側發熱線50(IN)、中間發熱線50(MI)與外側發熱線50(OUT)之構成，或是4分割為內側發熱線50(IN)、靠內中間發熱線50(MI_in)、靠外中間發熱線50(MI_out)與外側發熱線50(OUT)。

3分割式中，如圖16A所示，宜以靠腔室10中心部亦即供電棒40之方式在同心圓上等間隔(間隔120°)地配置分別對應內側發熱線50(IN)、中間發熱線50(MI)及外側發熱線50(OUT)之3個濾波器單元54(IN)、54(MI)、54(OUT)。此時，較內側發熱線50(IN)之端子h_1A、h_2A更朝徑方向內側(靠中心)地配置濾波器單元54(IN)。

當然，在此等濾波器單元54(IN)、54(MI)、54(OUT)與介電質筒狀支持部14之間可隔開充分的距離間隔時，如圖16B所示，亦可較內側發熱線50(IN)之端子h_1A、h_2A更朝徑方向外側地配置濾波器單元54(IN)。惟此時3個濾波器單元54(IN)、54(MI)、54(OUT)亦宜在同心圓上等間隔(間隔120°)地配置。

同樣地，4分割式時，如圖17A所示，亦宜以靠腔室10中心部亦即供電棒40之方式在同心圓上等間隔(間隔90°)地配置分別對應內側發熱線50(IN)、靠內中間發熱線50(MI_in)、靠外中間發熱線50(MI_out)及外側發熱線50(OUT)之4個濾波器單元54(IN)、54(MI_in)、54(MI_out)、54(OUT)。此時，較內側發熱線50(IN)之端子h_1A、h_2A更朝徑方向內側(靠中心)地配置濾波器單元54(IN)。

當然，在此等濾波器單元54(IN)、54(MI_in)、54(MI_out)、54(OUT)與介電質筒狀支持部14之間可隔開充分的距離間隔時，如圖17B所示，亦可較內側發熱線50(IN)或是靠內中間發熱線50(MI_in)更朝徑方向外側地配置此等濾波器單元。此時，如圖17C所示，亦宜在同心圓上等間隔(間隔90°)地配置4個濾波器單元54(IN)、54(MI_in)、54(MI_out)、54(OUT)。

且於本發明，就濾波器單元54之內部構成亦可進行各種變形。例如，設於濾波器單元54內之濾波器102(1)、102(2)於上述實施形態中雖具有單一空心線圈102(1)、102(2)，但亦可係串聯連接複數線圈而成之構成，或具有實心線圈(例如環式線圈)之構成等。

上述實施形態中，在腔室10經固定之底壁10a上隔著空間SP於一定高度位置配置基座12。然而，如圖18所示，於腔室10內基座12可上下移動或位移之電漿處理裝置中，可將濾波器單元54(IN)、54(OUT)安裝於隔著介電質筒狀支持部14支持基座12之可昇降之可動基部162。在此，於基座12、介電質筒狀支持部14與可動基部162之間形成通往大氣空間之空間SP。

於可動基部162與腔室10之底壁10a之間設有筒狀伸縮囊164。此伸縮囊164使經由檔板166連通電漿產生空間(處理空間)之排氣路18朝下方延長，並將排氣路18及電漿產生空間(處理空間)自大氣空間隔離或隔斷。

在由伸縮囊164包圍之空間內，沿縱方向連接設置上部腳部168、環狀板170及下部腳部172。上部腳部168上端結合可動基部162下表面，上部腳 部168下端結合環狀板170之上表面。環狀板170下表面結合下部腳部172上端。下部腳部172下端結合連結部174之板部174a。

連結部174包含上述板部174a及2個柱狀部174b。板部174a設於腔室10下部下方。此構成例中，於板部174a安裝下部匹配單元38。

於板部174a、環狀板170及可動基部162分別形成沿軸線Z方向延伸之貫通孔，下部供電棒40通過此等貫通孔沿垂直方向延伸至基座12(導體背板28)下表面。

柱狀部174b自板部174a周緣朝上方延伸。且柱狀174b於腔室10外與腔室10側壁10d大致平行延伸。此等柱狀部174b連接例如滾珠螺桿所構成之進給機構。具體而言，2個螺軸176於腔室側壁10d外側與2個柱狀部174b大致平行延伸。此等螺軸176分別連接2個馬達178。且於此等螺軸176分別安裝有2個螺帽180。此等螺帽180分別結合2個柱狀部174b。

依該昇降驅動機構，藉由使馬達178旋轉，螺帽180沿軸線Z方向移動亦即上下動。隨著螺帽180上下動，隔著可動基部162間接由連結部174支持之基座12可沿軸線Z方向移動亦即上下動。且隨著基座12上下動，伸縮囊164伸縮。其結果，可以可變方式調整基座12與上部電極64之間之距離。

又，此電漿處理裝置中，內建於基座12之發熱體50設於包夾在靜電吸盤32與高頻電極30之間之絕緣薄片181中。且上部電極64隔著環狀絕緣體182安裝於腔室10之上表面。輸出電漿產生用第1高頻波HF之高頻電源34經由上部匹配單元184及上部供電棒186電性連接上部電極64。且輸出離子導入用第2高頻波LF之高頻電源36經由下部匹配單元38內之匹配器(未經圖示)及下部供電棒40電性連接基座12。

本發明不限定於電容耦合型電漿蝕刻裝置，亦可適用於微波電漿蝕刻裝置或電感耦合電漿蝕刻裝置、螺旋波電漿蝕刻裝置等，且亦可適用於電 漿CVD、電漿氧化、電漿氮化、濺鍍等其他電漿處理裝置。且依本發明之被處理基板不限於半導體晶圓，亦可係平面顯示器、有機EL、太陽能電池用各種基板或光罩、CD基板、印刷基板等。

微波放電式電漿處理裝置，特別是電漿蝕刻裝置中，於腔室內載置被處理基板例如半導體晶圓之載置台或基座亦與電容耦合型電漿處理裝置相同，具有基板固持(夾持)功能、偏壓功能及溫度控制功能。

特別是為具有溫度控制功能於基座設置發熱體時，亦自設置於腔室外之加熱器電源經由加熱器供電線對基座內部發熱體供給例如交流頻率電力。此時，對基座高頻電極施加之一部分偏壓(離子導入)用高頻波亦易於經由發熱體進入加熱器供電線。因此，具有用來在加熱器供電線上使高頻雜訊衰減，或加以阻擋之濾波器。因此，於微波電漿處理裝置亦可直接適用依上述實施形態之濾波器單元54(IN)、54(OUT)之構成，及於基座12內部及正下方加熱器供電線100(1)、100(2)之迴繞構成。

惟於微波電漿處理裝置，自頂棚上之天線經由介電質窗朝腔室內放射、用於產生電漿，通常為2.45GHz之一部分微波會通過電漿及基座進入濾波器單元54(IN)、54(OUT)。在此，若進入濾波器單元54(IN)、54(OUT)之微波往外洩漏，有時即會成為電波雜訊之原因。

圖19A~圖19D顯示依本發明於微波電漿處理裝置在腔室10之底壁10a安裝濾波器單元54(IN)時可確實防止微波漏洩障礙之構成例。濾波器單元54(OUT)亦構成相同。

圖19A所示之濾波器單元安裝構造中，於濾波器單元54(IN)之機殼110上部一體形成或結合導體例如鋁所構成之鍔狀凸緣200，此凸緣200之上表面密接基部或腔室底壁10a下表面。於腔室底壁10a，形成收納上部電連接器124之沉頭孔202，與使密封銷狀供電導體52(IN1)、52(IN2)之絕緣體之棒126通過之開口204。又，於機殼110側面，藉由衝孔加工形成宜具有3mm以下 直徑之氣冷用通氣孔110a。

此安裝構造中，在腔室底壁10a與濾波器單元54(IN)之間微波漏洩之間隙幾乎不存在，故可確實防止微波漏洩障礙。又，機殼110之通氣孔110a之直徑在3mm以下，故微波不自通氣孔110a漏洩。

圖19B之濾波器單元安裝構造中，凸緣200自下嵌入形成於腔室底壁10a之沉頭孔202。此時，凸緣200中，不僅其上表面，於側面亦與腔室底壁10a密接。此安裝構造中，在腔室底壁10a與濾波器單元54(IN)之間微波漏洩之間隙亦幾乎不存在，故可確實防止微波漏洩障礙。且此安裝構造中，與機殼110一體形成或結合之凸緣200嵌入腔室底壁10a之沉頭孔202，藉此可限定濾波器端子T(1)、T(2)之位置，乃至於可使供電導體52(IN1)、52(IN2)相對於基座12側插座端子128(156)(圖7、圖15)定位。

圖19C~19E顯示如上述防止微波漏洩障礙之濾波器單元安裝構造中，於機殼110內保持分布常數線路105之特性阻抗於一定之構成例。

如上述凸緣200之上表面密接基部或腔室底壁10a之下表面時(圖19A)，若線圈104(1)、104(2)之上端部於凸緣200之上突出，沿半徑方向與此突出之線圈部分對向之外導體即不僅係機殼110，亦為具有大於其之口徑之腔室底壁10a之沉頭孔202之內壁，因此分布常數線路(同軸線路)105之特性阻抗有時會紊亂。

在此，圖19C之構成例中，將中心部形成開口之導體例如鋁所構成之罩蓋型間隔物206插入上部電連接器124、凸緣200與腔室底壁10a之沉頭孔202之間，此間隔物206內周面及凸緣200內周面與機殼110內周面對齊為同一面，使線圈104(1)、104(2)與外導體之距離間隔d自分布常數線路(同軸線路)105之一端至一端保持一定。且導體間隔物206亦用作為用來相對於基座12側插座端子128(158)(圖7、圖15)容易且正確地對準濾波器端子T(1)、T(2)及供電導體52(IN1)、52(IN2)之填隙片。

圖19D之構成例不具有導體間隔物206，代之以形成腔室底壁10a之開口114為與機殼110之內徑相同之口徑，開口114內壁及凸緣200內周面與機殼110內周面對齊為同一面，保持線圈104(1)、104(2)與外導體之距離間隔d於一定。且為對準濾波器端子T(1)、T(2)及供電導體52(IN1)、52(IN2)，將嵌入腔室底壁10a之開口114，由絕緣體所構成之環狀或圓筒狀凸緣部208一體形成或結合於上部電連接器124側面。

圖19E之構成例中，機殼110側凸緣200嵌入腔室底壁10a之開口114或沉頭孔202時，凸緣200內周面與機殼110內周面對齊為同一面，與線圈104(1)、104(2)上端部對向。

本案發明人以電磁場計算之模擬驗證於濾波器單元54(IN)有間隙時之微波漏洩現象。此模擬中，不設置腔室底壁10a之開口114，代之以將鋁所構成之圓筒狀殼體210連接於機殼110上端。在此，於殼體210下端與機殼110上端之間，如圖20A所示以完全不設置間隙之構成為一實施例，如圖20B所示以設置間隙G之構成為比較例。此間隙G之尺寸為縱(高度)8mm，橫(寬)60mm。

藉由電磁場計算求取2.45GHz之微波自上方進入濾波器單元54(IN)中時機殼110內部及周圍之電場分布時，於實施例(圖20A)中，如圖21A所示完全無微波漏洩。且於機殼110之通氣孔(衝孔金屬)110a亦無漏洩。另一方面，比較例(圖20B)中，如圖21B所示可清楚確認微波大量自上述間隙G漏洩。

又，本案發明人藉由與上述相同之電磁場計算，求取上述實施例(圖20A)及比較例(圖20B)之濾波器單元安裝構造中，就100MHz之高頻而言電磁場是否亦漏洩。其結果，雖已省略圖示，但於上述實施例(圖20A)中當然無電磁場之漏洩，於比較例(圖20B)亦完全無電磁場之漏洩。

一般而言，通常來說電磁波(行進波)逼近導體開口部分時，電磁波半波長若小於開口部分之最大開口寬，電磁波即無法通過該開口部分。上述比較例(圖20B)之情形下，微波(2.45GHz)半波長為61mm，相對於此，形成於濾波器單元54(IN)上端部之間隙G之尺寸為8mm×60mm，故依上述之通常說法2.45GHz之微波可勉強通過間隙G，上述模擬結果亦大致與其符合。

因此，因濾波器單元54(IN)側及/或腔室10側之設計情事，不得已於濾波器單元54(IN)與腔室10之間形成間隙時，依上述通常說法，只要抑制該間隙最大開口寬在微波半波長之約一半以下(約30mm以下)，即可防止微波漏洩。

本案發明人亦進行用來確認此點之模擬。亦即，作為比照上述比較例(圖20B)而有間隙之安裝構造，於殼體210與機殼110之間設置圓孔(開口)g，選擇此圓孔g之口徑於13mm、17mm、23mm、27mm、35mm5階段，就各場合藉由電磁場計算求取2.45GHz之微波自上方進入濾波器單元54(IN)中時機殼110內部及周圍之電場分布。圖22A~圖22E顯示其模擬結果。

如圖22A所示，即使圓孔g之口徑為13mm亦有約數V/m之漏洩。又，已知隨著圓孔g之口徑增大為17mm、23mm、27mm電場(微波)之漏洩量增加(圖22B、圖22C、圖22D)，於35mm口徑時發生100V/m以上之漏洩(圖22E)。

由上述模擬可知，適用本發明之微波電漿處理裝置中，為確實保證可防止於濾波器單元54(IN)安裝構造周圍微波之漏洩，形成於濾波器單元54(IN)與腔室10之間之間隙中，其最大開口寬約為微波半波長(約60mm)時當然不充分，為半波長之約一半(約30mm)時亦尚不充分，需為半波長之數十分之1以下(約3mm以下)。

Claims (20)

1. 一種電漿處理裝置，包含：處理容器，進行電漿處理；載置台，於該處理容器內隔著空間配置在板狀之導電性基部之上，載置並固持被處理基板；高頻電極，設於該載置台；高頻供電部，用來對該高頻電極施加一定頻率的高頻波；發熱體，設於該載置台；加熱器供電線，用來使該發熱體電性連接在配置於該處理容器外之加熱器電源；及濾波器單元，包含：線圈，用來使經由該發熱體進入該加熱器供電線之高頻雜訊衰減，或加以阻擋；與機殼，收納該線圈；且將該濾波器單元配置成：於該載置台正下方，使該機殼上端與該基部之上表面高度相同，或低於該基部之上表面，於該基部，形成以非接觸之方式使該加熱器供電線通過之開口，該加熱器供電線包含銷狀或棒狀的第1導體，自位於該基部之該開口之內側或下方的該線圈之第1端子到該載置台之下表面，穿過該空間延伸；該線圈之第1端子之上表面與該基部之上表面的高度相同。
2. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中該第1導體於該空間內或該開口內不彎曲而筆直延伸。
3. 如申請專利範圍第2項之電漿處理裝置，其中該第1導體於該空間內或該開口內沿鉛直方向筆直延伸。
4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之電漿處理裝置，其中將該第1導體封入絕緣體之棒中，該絕緣體之棒不接觸該基部之該開口的內側面。
5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之電漿處理裝置，其中該線圈之第1端子露出。
6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之電漿處理裝置，其中該線圈之第1端子之上表面未被遮蔽而以開放狀態與該空間對向。
7. 一種電漿處理裝置，包含： 處理容器，進行電漿處理；載置台，於該處理容器內隔著空間配置在板狀之導電性基部之上，載置並固持被處理基板；高頻電極，設於該載置台；高頻供電部，用來對該高頻電極施加一定頻率的高頻波；發熱體，設於該載置台；加熱器供電線，用來使該發熱體電性連接在配置於該處理容器外之加熱器電源；及濾波器單元，包含：線圈，用來使經由該發熱體進入該加熱器供電線之高頻雜訊衰減，或加以阻擋；與機殼，收納該線圈；且將該濾波器單元配置成：於該載置台正下方，使該機殼上端與該基部之上表面高度相同，或低於該基部之上表面，於該基部，形成以非接觸之方式使該加熱器供電線通過之開口，該加熱器供電線，包含：銷狀或棒狀的第1導體，自位於該基部之該開口之內側或下方的該線圈之第1端子到該載置台之下表面，穿過該空間延伸；插座端子，為將該第1導體之上端部插入而設於該載置台的下表面；及銷狀、棒狀或板狀的第2導體，為電性連接該插座端子與該發熱體端子而在該載置台之中延伸；該線圈之第1端子及該插座端子，位於較該發熱體端子更靠近該處理容器中心之位置。
8. 如申請專利範圍第7項之電漿處理裝置，其中該載置台包含導體之背板，該導體之背板的上表面接合於該高頻電極之下表面，且該導體之背板的下表面面對該空間，該第2導體具有於埋入該背板之絕緣體中沿水平方向延伸之區間。
9. 如申請專利範圍第7或8項之電漿處理裝置，其中該載置台包含絕緣體之背板，該絕緣體之背板的上表面接合於該高頻電極之下表面，而該絕緣體之背板的下表面面對該空間，該第2導體具有在形成於該高頻電極的下表面之溝槽中沿水平方向延伸之區間。
10. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之電漿處理裝置，其中該載置台具有靜電吸盤，該靜電吸盤包含：介電質層，該介電質層的下表面接合於該高頻電極之上表面，而該介電質層的上表面形成載置該基板之載置面；及DC電極，設於該介電質層中，為吸附該基板而被施加高壓之直流電壓。
11. 如申請專利範圍第10項之電漿處理裝置，其中該發熱體在低於該DC電極之位置被設在該介電質層中。
12. 如申請專利範圍第10項之電漿處理裝置，其中將該發熱體設置在被包夾於該介電質層與該高頻電極之間的絕緣體之薄片中。
13. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之電漿處理裝置，其中隔著介電質所構成之筒狀支持構件將該載置台設在該基部上。
14. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之電漿處理裝置，其中該基部形成該處理容器之底壁。
15. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之電漿處理裝置，其中該基部可於該處理容器之底壁上方朝上下移動或位移，該濾波器單元配置在該基部與該處理容器的底壁之間。
16. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之電漿處理裝置，其中該基部電性接地。
17. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之電漿處理裝置，其中該濾波器單元之機殼係由導體構成，並電性接地。
18. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之電漿處理裝置，其中該高頻波主要協助於該處理容器內產生處理氣體之電漿。
19. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之電漿處理裝置，其中該高頻波主要協助將離子自該電漿導入至載置於該載置台上之該基板。
20. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之電漿處理裝置，其中該濾波器單元包含電性連接在該線圈之第2端子與接地電位構件之間的電容器。