WO2013190805A1 - Plasma processing device and filter unit - Google Patents

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望 永島
直彦 奥西
薫 大橋
大助 藤山
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東京エレクトロン株式会社
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Abstract

[Problem] To easily, stably, and reliably apply a sufficiently larger impedance to a damaging high-frequency noise which enters from a high-frequency electrode or other electric member within a processing container upon a power line, a signal line, or other circuit, and to improve reproducibility and reliability of a plasma process. [Solution] In this filter unit (54 (IN)), a coil length adjustment part (134) for adjusting either a length (s) of coils (104 (1), 104 (2)) or an inter-coil gap (d) is configured by: a rod body (114) which swingably passes through the inner side of the coils (104 (1), 104 (2)); a coil receiving member (126) which is slidably attached to the rod body (114) in the coil axis direction while being either coupled or fitted with lower end parts of the coils (104 (1), 104 (2)); and a feed screw mechanism (132).

Description

プラズマ処理装置及びフィルタユニットPlasma processing apparatus and filter unit
　本発明は、高周波を用いて被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置に係り、特に処理容器内の高周波電極その他の電気的部材から給電ラインや信号線等の線路上に入ってくる高周波ノイズを遮断するためのフィルタを備えるプラズマ処理装置に関する。 The present invention relates to a plasma processing apparatus for performing plasma processing on a substrate to be processed using high frequency, and in particular, high frequency noise that enters a line such as a power supply line or a signal line from a high frequency electrode or other electrical member in a processing container. The present invention relates to a plasma processing apparatus provided with a filter for shutting off.
　プラズマを用いる半導体デバイスあるいはＦＰＤ（Flat Panel Display）の製造のための微細加工においては、被処理基板（半導体ウエハ、ガラス基板等）上のプラズマ密度分布の制御と共に、基板の温度ないし温度分布の制御が非常に重要である。基板の温度制御が適正に行われないと、基板表面反応ひいてはプロセス特性の均一性が確保できなくなり、半導体デバイスあるいは表示デバイスの製造歩留まりが低下する。 In microfabrication for manufacturing semiconductor devices using plasma or FPD (Flat Panel Display), control of plasma density distribution on the substrate to be processed (semiconductor wafer, glass substrate, etc.) and control of substrate temperature or temperature distribution. Is very important. If the temperature control of the substrate is not properly performed, the substrate surface reaction and thus the uniformity of process characteristics cannot be secured, and the manufacturing yield of the semiconductor device or the display device is lowered.
　一般に、プラズマ処理装置、特に容量結合型のプラズマ処理装置のチャンバ内で被処理基板を載置する載置台またはサセプタは、プラズマ空間に高周波を印加する高周波電極の機能と、基板を静電吸着等で保持する保持部の機能と、基板を伝熱で所定温度に制御する温度制御部の機能とを有している。温度制御機能に関しては、プラズマやチャンバ壁からの輻射熱の不均一性による基板への入熱特性の分布や、基板支持構造による熱分布を適切に補正できることが望まれている。 Generally, a mounting table or susceptor for mounting a substrate to be processed in a chamber of a plasma processing apparatus, particularly a capacitively coupled plasma processing apparatus, functions as a high-frequency electrode that applies a high frequency to a plasma space, and electrostatically attracts the substrate. And a function of a temperature control unit for controlling the substrate to a predetermined temperature by heat transfer. Regarding the temperature control function, it is desired that the distribution of heat input characteristics to the substrate due to non-uniformity of radiant heat from plasma and chamber walls and the heat distribution by the substrate support structure can be corrected appropriately.
　従来より、サセプタの温度ひいては基板の温度を制御するために、サセプタに通電により発熱する発熱体を組み込んで該発熱体の発生するジュール熱を制御するヒータ方式が多く用いられている。しかしながら、ヒータ方式が採られると、該高周波電源よりサセプタに印加された高周波の一部がノイズとして発熱体からヒータ給電ラインに入り込みやすい。高周波ノイズがヒータ給電ラインを通り抜けてヒータ電源に到達すると、ヒータ電源の動作ないし性能が害されるおそれがある。さらに、ヒータ給電ライン上で高周波の電流が流れると、高周波のパワーが無駄に消費される。このような実情により、サセプタ内蔵の発熱体から入ってくる高周波のノイズを減衰させまたは阻止するためのフィルタをヒータ給電ライン上に設けるのが通例となっている。通常、この種のフィルタはサセプタの直下で処理容器の外に配置される。 Conventionally, in order to control the temperature of the susceptor and thus the temperature of the substrate, a heater system in which a heating element that generates heat when energized is incorporated in the susceptor and the Joule heat generated by the heating element is controlled is often used. However, when the heater method is adopted, a part of the high frequency applied to the susceptor from the high frequency power source tends to enter the heater power supply line from the heating element as noise. If high-frequency noise passes through the heater power supply line and reaches the heater power supply, the operation or performance of the heater power supply may be impaired. Further, when a high-frequency current flows on the heater power supply line, high-frequency power is wasted. Under such circumstances, it is customary to provide a filter on the heater power supply line for attenuating or preventing high-frequency noise coming from a heating element with a built-in susceptor. Typically, this type of filter is placed outside the processing vessel directly under the susceptor.
　本出願人は、特許文献１で、プラズマ処理装置において処理容器内の高周波電極その他の電気的部材から給電ラインや信号線等の線路上に入ってくる高周波のノイズを遮断するフィルタ性能の安定性および再現性を改善するフィルタ技術を開示している。このフィルタ技術は、分布定数線路の規則的な多重並列共振特性を利用することにより、フィルタ内に収めるコイルを１個で済まし、かつ機差の少ない安定した高周波ノイズ遮断特性を得ることができる。 The applicant of Patent Document 1 describes the stability of filter performance in the plasma processing apparatus that blocks high-frequency noise that enters a power supply line, a signal line, or the like from a high-frequency electrode or other electrical member in a processing container. And a filter technique that improves reproducibility. This filter technology uses a regular multiple parallel resonance characteristic of a distributed constant line, so that only one coil can be accommodated in the filter, and a stable high-frequency noise cutoff characteristic with little machine difference can be obtained.
　さらに、本出願人は、上記特許文献１において、分布定数線路の特性インピーダンスに局所的な変化を与えることにより、複数の並列共振周波数の少なくとも１つをずらして調節できる並列共振周波数調節部の技術を開示している。この並列共振周波数調節部によれば、複数の並列共振周波数の１つを遮断対象である高周波ノイズの周波数に一致または近似させることができるので、該高周波ノイズの周波数に対して所望の十分高いインピーダンスを与えることができる。これによって、ヒータ電源を確実に保護するとともに、プラズマプロセスの再現性・信頼性を向上させることができる。 Further, in the above-mentioned Patent Document 1, the present applicant has disclosed a technique of a parallel resonance frequency adjustment unit that can adjust by shifting at least one of a plurality of parallel resonance frequencies by locally changing the characteristic impedance of the distributed constant line. Is disclosed. According to the parallel resonance frequency adjusting unit, one of the plurality of parallel resonance frequencies can be matched or approximated to the frequency of the high frequency noise to be blocked, so that a desired sufficiently high impedance with respect to the frequency of the high frequency noise. Can be given. As a result, the heater power supply can be reliably protected and the reproducibility and reliability of the plasma process can be improved.
特開２０１１－１３５０５２JP2011-135052
　しかしながら、プラズマ処理装置に上記のような特許文献１のフィルタを搭載すると、基板上のプロセス特性ないしプロセス結果がフィルタの位置に応じて周回方向または方位角方向で偏ることがある。たとえば、プラズマエッチング装置では、基板上のエッチングレートが方位角方向においてはフィルタの直上の位置付近で高くなるプロファイルあるいは低くなるプロファイルを示しやすい。特に、サセプタ内部の発熱体を複数のゾーンに分割して、ゾーン毎に独立した温度制御を行う場合は、処理容器の下にそれら複数のゾーンにそれぞれ対応する複数のフィルタが彼方此方に配置されるため、それらのフィルタによるエッチングレートの偏りが重なり合って、より複雑に不均一なプロファイルになりやすい。 However, when the filter of Patent Document 1 as described above is mounted on the plasma processing apparatus, process characteristics or process results on the substrate may be biased in the circulation direction or the azimuth direction depending on the position of the filter. For example, in a plasma etching apparatus, the etching rate on the substrate tends to show a profile that increases or decreases in the vicinity of the position immediately above the filter in the azimuth direction. In particular, when the heating element inside the susceptor is divided into a plurality of zones and independent temperature control is performed for each zone, a plurality of filters corresponding to each of the plurality of zones are disposed here under the processing container. Therefore, the uneven etching rates due to these filters are overlapped, and the profile is likely to be more complicated and non-uniform.
　本発明者が、原因を調べたところ、サセプタ内部の発熱体から給電ラインに入ってくる高周波ノイズのうち、プラズマ処理に用いる高周波（基本波）のノイズがフィルタにより設計通りに阻止されても、基本波の整数倍の周波数をもつ高調波、特にプラズマ生成に用いる高周波の２次高調波に対するフィルタのインピーダンスが十分に高くない場合に上記のようなプロセス特性の偏りを生じることがわかった。 The inventor examined the cause, among the high-frequency noise entering the power supply line from the heating element inside the susceptor, even if the high-frequency (fundamental wave) noise used for plasma processing is blocked as designed by the filter, It has been found that when the impedance of the filter is not sufficiently high with respect to harmonics having a frequency that is an integral multiple of the fundamental wave, particularly high-frequency second-order harmonics used for plasma generation, the above-described process characteristic deviation occurs.
　さらに、この種のプロセス特性の偏りに対しては、上記のような並列共振周波数調節部はそれほど有効に機能しないこともわかった。すなわち、並列共振周波数調節部において分布定数線路の特性インピーダンスに局所的な変化を与える部材（典型的にはリング）の位置を軸方向で調整すると、すべての並列共振周波数がそれぞれ固有の周期で独立に上下変動（シフト）するので、特定の基本波と特定の高調波の双方に対して十分大きなインピーダンスを安定確実に与えることは難しい。 Furthermore, it was also found that the parallel resonance frequency adjusting unit as described above does not function so effectively for this kind of process characteristic bias. That is, when the position of a member (typically a ring) that gives local changes to the characteristic impedance of the distributed constant line is adjusted in the axial direction in the parallel resonance frequency adjustment unit, all the parallel resonance frequencies are independent in their own periods. Therefore, it is difficult to stably and reliably give a sufficiently large impedance to both a specific fundamental wave and a specific harmonic.
　本発明は、上記のような従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、処理容器内の高周波電極その他の電気的部材から給電ラインや信号線等の線路上に入ってくる有害な高周波ノイズに対して、十分大きなインピーダンスを簡便かつ安定確実に与えて、プラズマプロセスの再現性・信頼性を向上させるプラズマ処理装置およびフィルタユニットを提供する。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and harmful high-frequency noise that enters a line such as a power supply line or a signal line from a high-frequency electrode or other electrical member in a processing container. In contrast, the present invention provides a plasma processing apparatus and a filter unit that provide a sufficiently large impedance in a simple and stable manner to improve the reproducibility and reliability of a plasma process.
　本発明の第１の観点におけるプラズマ処理装置は、プラズマ処理が行われる処理容器と、前記処理容器内に設けられる電気的部材と、前記電気的部材を前記処理容器の外に配置される外部回路に電気的に接続するための線路と、前記電気的部材から前記外部回路に向かって前記線路に入ってくる所定周波数の高周波ノイズを減衰させ、または阻止するためのコイルを含むフィルタと、前記コイルのインダクタンスを調整するためのコイルインダクタンス調整部とを有する。 A plasma processing apparatus according to a first aspect of the present invention includes a processing container in which plasma processing is performed, an electrical member provided in the processing container, and an external circuit in which the electrical member is disposed outside the processing container. A line that is electrically connected to the filter, a filter that includes a coil for attenuating or preventing high-frequency noise of a predetermined frequency that enters the line from the electrical member toward the external circuit, and the coil A coil inductance adjusting unit for adjusting the inductance of the coil.
　上記第１の観点のプラズマ処理装置は、プラズマ処理が行われる処理容器内に設けられる電気的部材と電力系または信号系の外部回路とを結ぶ線路上で、高周波ノイズを減衰させ、または阻止するためのフィルタを構成するコイルのインダクタンスをコイルインダクタンス調整部により調整することにより、フィルタのインピーダンス、特に減衰または阻止対象の高周波ノイズの周波数に対するインピーダンスを簡便かつ任意に調整することができる。 The plasma processing apparatus according to the first aspect attenuates or prevents high-frequency noise on a line connecting an electric member provided in a processing vessel in which plasma processing is performed and an external circuit of a power system or a signal system. By adjusting the inductance of the coil constituting the filter for this purpose by the coil inductance adjustment unit, the impedance of the filter, in particular, the impedance with respect to the frequency of the high frequency noise to be attenuated or blocked can be easily and arbitrarily adjusted.
　本発明の第１の観点におけるフィルタユニットは、プラズマ処理が行われる処理容器内の電気的部材を前記処理容器の外に配置される外部回路に線路を介して電気的に接続しているプラズマ処理装置において、前記電気的部材から前記外部回路に向かって前記線路に入ってくる所定周波数の高周波ノイズを減衰させ、または阻止するために前記線路の途中に設けられるフィルタユニットであって、前記線路の一部を構成するコイルと、前記コイルのインダクタンスを調整するためのコイルインダクタンス調整部とを有する。 The filter unit according to the first aspect of the present invention is a plasma processing in which an electrical member in a processing container in which a plasma processing is performed is electrically connected to an external circuit disposed outside the processing container via a line. In the apparatus, a filter unit provided in the middle of the line for attenuating or preventing high-frequency noise of a predetermined frequency entering the line from the electrical member toward the external circuit, A coil constituting part of the coil; and a coil inductance adjusting unit for adjusting the inductance of the coil.
　上記第１の観点のフィルタユニットは、プラズマ処理が行われる処理容器内に設けられる電気的部材と電力系または信号系の外部回路とを結ぶ線路上において、線路の一部を構成するコイルのインダクタンスをコイルインダクタンス調整部により調整することで、フィルタユニットのインピーダンス、特に減衰または阻止対象の高周波ノイズの周波数に対するインピーダンスを簡便かつ任意に調整することができる。 The filter unit according to the first aspect includes an inductance of a coil constituting a part of a line on a line connecting an electric member provided in a processing vessel in which plasma processing is performed and an external circuit of a power system or a signal system. Is adjusted by the coil inductance adjusting unit, the impedance of the filter unit, in particular, the impedance to the frequency of the high frequency noise to be attenuated or blocked can be easily and arbitrarily adjusted.
　本発明の第２の観点におけるプラズマ処理装置は、プラズマ処理が行われる処理容器と、前記処理容器内に配置される第１の電極と、前記第１の電極に設けられる発熱体と、前記発熱体を前記処理容器の外に配置されるヒータ電源に電気的に接続するための給電ラインと、前記給電ライン上に前記発熱体を介して入ってくる所定周波数の高周波ノイズを減衰させ、または阻止するためのコイルを含むフィルタと、前記コイルのインダクタンスを調整するためのコイルインダクタンス調整部とを有する。 A plasma processing apparatus according to a second aspect of the present invention includes a processing container in which plasma processing is performed, a first electrode disposed in the processing container, a heating element provided in the first electrode, and the heat generation. A power supply line for electrically connecting a body to a heater power source disposed outside the processing container, and attenuating or preventing high-frequency noise of a predetermined frequency that enters the power supply line via the heating element A filter including a coil for adjusting the coil, and a coil inductance adjusting unit for adjusting the inductance of the coil.
　上記第２の観点のプラズマ処理装置は、プラズマ処理が行われる処理容器内に配置される第１の電極に設けられる発熱体と処理容器の外に配置されるヒータ電源とを結ぶ給電ライン上で、高周波ノイズを減衰させ、または阻止するためのフィルタを構成するコイルのインダクタンスをコイルインダクタンス調整部により調整することで、フィルタのインピーダンス、特に減衰または阻止対象の高周波ノイズの周波数に対するインピーダンスを簡便かつ任意に調整することができる。 The plasma processing apparatus according to the second aspect is provided on a power supply line that connects a heating element provided in a first electrode arranged in a processing vessel in which plasma processing is performed and a heater power source arranged outside the processing vessel. By adjusting the inductance of the coil constituting the filter for attenuating or preventing the high frequency noise by the coil inductance adjustment unit, the impedance of the filter, particularly the impedance for the frequency of the high frequency noise to be attenuated or prevented can be easily and arbitrarily set. Can be adjusted.
　本発明の第２の観点におけるフィルタユニットは、プラズマ処理が行われる処理容器内の第１の電極に設けられている発熱体を前記処理容器の外に配置されるヒータ電源に給電ラインを介して電気的に接続しているプラズマ処理装置において、前記発熱体から前記ヒータ電源に向かって前記給電ラインに入ってくる所定周波数の高周波ノイズを減衰させ、または阻止するために前記給電ラインの途中に設けられるフィルタユニットであって、前記給電ラインの一部を構成するコイルと、前記コイルのインダクタンスを調整するためのコイルインダクタンス調整部とを有する。 The filter unit according to the second aspect of the present invention is configured such that a heating element provided on a first electrode in a processing container in which plasma processing is performed is connected to a heater power source disposed outside the processing container via a power supply line. An electrically connected plasma processing apparatus is provided in the middle of the power supply line to attenuate or prevent high-frequency noise of a predetermined frequency that enters the power supply line from the heating element toward the heater power supply. The filter unit includes a coil that forms part of the power supply line, and a coil inductance adjustment unit that adjusts the inductance of the coil.
　上記第２の観点のフィルタユニットは、プラズマ処理が行われる処理容器内に配置される第１の電極に設けられる発熱体と処理容器の外に配置されるヒータ電源とを結ぶ給電ライン上において、給電ラインの一部を構成するコイルのインダクタンスをコイルインダクタンス調整部により調整することで、フィルタユニットのインピーダンス、特に減衰または阻止対象の高周波ノイズの周波数に対するインピーダンスを簡便かつ任意に調整することができる。 The filter unit according to the second aspect is provided on a power supply line that connects a heating element provided in a first electrode arranged in a processing vessel in which plasma processing is performed and a heater power source arranged outside the processing vessel. By adjusting the inductance of the coil constituting a part of the power supply line by the coil inductance adjusting unit, the impedance of the filter unit, in particular, the impedance with respect to the frequency of the high frequency noise to be attenuated or blocked can be easily and arbitrarily adjusted.
　本発明のプラズマ処理装置またはフィルタユニットによれば、上記のような構成および作用により、処理容器内の高周波電極その他の電気的部材から給電ラインや信号線等の線路上に入ってくる有害な高周波ノイズに対して、十分大きなインピーダンスを簡便かつ安定確実に与えて、プラズマプロセスの再現性・信頼性を向上させることができる。 According to the plasma processing apparatus or the filter unit of the present invention, harmful high frequencies entering the lines such as the power supply line and the signal line from the high frequency electrode and other electrical members in the processing container by the configuration and operation as described above. The reproducibility and reliability of the plasma process can be improved by giving a sufficiently large impedance to the noise simply and stably.
本発明の一実施形態におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the plasma processing apparatus in one Embodiment of this invention. 実施形態においてサセプタの発熱体に電力を供給するためのヒータ給電部の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the heater electric power feeding part for supplying electric power to the heat generating body of a susceptor in embodiment. 実施形態における発熱体の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the heat generating body in embodiment. 実施形態におけるフィルタユニットの構造を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the filter unit in embodiment. 実施形態におけるフィルタユニットの構造を示す横断面図である。It is a cross-sectional view which shows the structure of the filter unit in embodiment. 上記フィルタユニットにおいて共通の棒軸に装着される２系統の空芯コイルのコイル巻線の外観構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance structure of the coil winding of two systems of air-core coils with which a common rod axis | shaft is mounted | worn in the said filter unit. 上記フィルタユニットにおけるコイル巻線の内部の構造を示す一部断面斜視図である。It is a partial cross section perspective view which shows the structure inside the coil winding in the said filter unit. 上記フィルタユニットにおけるコイル受け部材の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the coil receiving member in the said filter unit. 上記フィルタユニットにおけるコイル長さ調整部の構成を示す斜視図であるIt is a perspective view which shows the structure of the coil length adjustment part in the said filter unit. 上記フィルタユニットにおいてコイルの短縮量を変えたときのインピーダンス特性の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of an impedance characteristic when the shortening amount of a coil is changed in the said filter unit. 上記フィルタユニットにおいてコイルの短縮量とフィルタのインピーダンス特性における代表的な並列共振周波数の変化量との相関を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation with the shortening amount of a coil in the said filter unit, and the variation | change_quantity of the typical parallel resonant frequency in the impedance characteristic of a filter. 第１の実施例における比較基準例で得られたエッチングレート分布特性を示す図である。It is a figure which shows the etching rate distribution characteristic obtained by the comparative reference example in a 1st Example. 第１の実施例におけるフィルタユニットの配置位置を示す平面図である。It is a top view which shows the arrangement position of the filter unit in a 1st Example. 第１の実施例において第２高調波に対するフィルタユニットのインピーダンスをパラメータとした場合のエッチングレート分布特性を示す図である。It is a figure which shows the etching rate distribution characteristic at the time of setting the impedance of the filter unit with respect to the 2nd harmonic as a parameter in the 1st Example. 第２の実施例における比較基準例で得られたエッチングレート分布特性を示す図である。It is a figure which shows the etching rate distribution characteristic obtained by the comparative reference example in a 2nd Example. 第２の実施例において第２高調波に対するフィルタユニットのインピーダンスをパラメータとした場合のエッチングレート分布特性を示す図である。It is a figure which shows the etching rate distribution characteristic at the time of setting the impedance of the filter unit with respect to the 2nd harmonic as a parameter in 2nd Example. 一変形例におけるコイル長さ調整部の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the coil length adjustment part in one modification. 一変形例におけるコイル巻線の外観構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance structure of the coil winding in one modification. 図１８のコイル巻線の内部の構成を示す一部断面斜視図である。It is a partial cross section perspective view which shows the structure inside the coil winding of FIG.
　以下、添付図を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。
　
［プラズマ処理装置全体の構成］ Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

[Configuration of the entire plasma processing apparatus]
　図１に、本発明の一実施形態におけるプラズマ処理装置の構成を示す。このプラズマ処理装置は、下部２周波印加方式の容量結合型プラズマエッチング装置として構成されており、たとえばアルミニウムまたはステンレス鋼等の金属製の円筒型チャンバ（処理容器）１０を有している。チャンバ１０は接地されている。 FIG. 1 shows the configuration of a plasma processing apparatus in one embodiment of the present invention. This plasma processing apparatus is configured as a capacitive coupling type plasma etching apparatus of a lower two frequency application system, and has a cylindrical chamber (processing container) 10 made of metal such as aluminum or stainless steel. The chamber 10 is grounded.
　チャンバ１０内には、被処理基板としてたとえば半導体ウエハＷを載置する円板形状のサセプタ１２が下部電極として水平に配置されている。このサセプタ１２は、たとえばアルミニウムからなり、チャンバ１０の底から垂直上方に延びるたとえばセラミック製の絶縁性筒状支持部１４により非接地で支持されている。この絶縁性筒状支持部１４の外周に沿ってチャンバ１０の底から垂直上方に延びる導電性の筒状支持部１６とチャンバ１０の内壁との間に環状の排気路１８が形成され、この排気路１８の底に排気口２０が設けられている。この排気口２０には排気管２２を介して排気装置２４が接続されている。排気装置２４は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、チャンバ１０内の処理空間を所望の真空度まで減圧することができる。チャンバ１０の側壁には、半導体ウエハＷの搬入出口を開閉するゲートバルブ２６が取り付けられている。 In the chamber 10, for example, a disk-shaped susceptor 12 on which a semiconductor wafer W is placed as a substrate to be processed is horizontally disposed as a lower electrode. The susceptor 12 is made of aluminum, for example, and is supported ungrounded by an insulating cylindrical support 14 made of ceramic, for example, extending vertically upward from the bottom of the chamber 10. An annular exhaust path 18 is formed between the conductive cylindrical support portion 16 extending vertically upward from the bottom of the chamber 10 along the outer periphery of the insulating cylindrical support portion 14 and the inner wall of the chamber 10. An exhaust port 20 is provided at the bottom of the path 18. An exhaust device 24 is connected to the exhaust port 20 via an exhaust pipe 22. The exhaust device 24 includes a vacuum pump such as a turbo molecular pump, and can reduce the processing space in the chamber 10 to a desired degree of vacuum. A gate valve 26 that opens and closes the loading / unloading port of the semiconductor wafer W is attached to the side wall of the chamber 10.
　サセプタ１２には、第１および第２の高周波電源２８，３０がマッチングユニット３２および給電棒３４を介して電気的に接続されている。ここで、第１の高周波電源２８は、主としてプラズマの生成に寄与する一定周波数（通常２７ＭＨｚ以上、好ましくは６０ＭＨｚ以上）の第１高周波ＨＦを出力する。一方、第２の高周波電源３０は、主としてサセプタ１２上の半導体ウエハＷに対するイオンの引き込みに寄与する一定周波数（通常１３ＭＨｚ以下）の第２高周波ＬＦを出力する。マッチングユニット３２には、第１および第２の高周波電源２８，３０とプラズマ負荷との間でインピーダンスの整合をとるための第１および第２の整合器（図示せず）が収容されている。 The susceptor 12 is electrically connected to first and second high frequency power supplies 28 and 30 via a matching unit 32 and a power feed rod 34. Here, the first high-frequency power supply 28 outputs a first high-frequency HF having a constant frequency (usually 27 MHz or higher, preferably 60 MHz or higher) that mainly contributes to plasma generation. On the other hand, the second high-frequency power supply 30 outputs a second high-frequency LF having a constant frequency (usually 13 MHz or less) that mainly contributes to the drawing of ions into the semiconductor wafer W on the susceptor 12. The matching unit 32 accommodates first and second matching units (not shown) for matching impedance between the first and second high frequency power supplies 28 and 30 and the plasma load.
　給電棒３４は、所定の外径を有する円筒形または円柱形の導体からなり、その上端がサセプタ１２の下面中心部に接続され、その下端がマッチングユニット３２内の上記第１および第２整合器の高周波出力端子に接続されている。また、チャンバ１０の底面とマッチングユニット３２との間には、給電棒３４の周りを囲む円筒形の導体カバー３５が設けられている。より詳細には、チャンバ１０の底面（下面）に給電棒３４の外径よりも一回り大きな所定の口径を有する円形の開口部が形成され、導体カバー３５の上端部がこのチャンバ開口部に接続されるとともに、導体カバー３５の下端部が上記整合器の接地（帰線）端子に接続されている。 The power feed rod 34 is made of a cylindrical or columnar conductor having a predetermined outer diameter, and its upper end is connected to the center of the lower surface of the susceptor 12, and its lower end is the first and second matching units in the matching unit 32. Connected to the high frequency output terminal. A cylindrical conductor cover 35 is provided between the bottom surface of the chamber 10 and the matching unit 32 so as to surround the power supply rod 34. More specifically, a circular opening having a predetermined diameter that is slightly larger than the outer diameter of the power supply rod 34 is formed on the bottom surface (lower surface) of the chamber 10, and the upper end of the conductor cover 35 is connected to the chamber opening. In addition, the lower end of the conductor cover 35 is connected to the ground (return) terminal of the matching unit.
　サセプタ１２は半導体ウエハＷよりも一回り大きな直径または口径を有している。サセプタ１２の上面は、ウエハＷと略同形状（円形）かつ略同サイズの中心領域つまりウエハ載置部と、このウエハ載置部の外側に延在する環状の周辺部とに区画されている。ウエハ載置部の上に、処理対象の半導体ウエハＷが載置される。環状周辺部の上には、半導体ウエハＷの口径よりも大きな内径を有するリング状の板材いわゆるフォーカスリング３６が取り付けられる。このフォーカスリング３６は、半導体ウエハＷの被エッチング材に応じて、たとえばＳi，ＳiＣ，Ｃ，ＳiＯ2の中のいずれかの材質で構成されている。 The susceptor 12 has a diameter or diameter that is slightly larger than that of the semiconductor wafer W. The upper surface of the susceptor 12 is partitioned into a central region that is substantially the same shape (circular) and substantially the same size as the wafer W, that is, a wafer mounting portion, and an annular peripheral portion that extends outside the wafer mounting portion. . A semiconductor wafer W to be processed is placed on the wafer placement portion. On the annular peripheral portion, a ring-shaped plate material so-called a focus ring 36 having an inner diameter larger than the diameter of the semiconductor wafer W is attached. The focus ring 36 is made of, for example, any one of Si, SiC, C, and SiO 2 depending on the material to be etched of the semiconductor wafer W.
　サセプタ１２上面のウエハ載置部には、ウエハ吸着用の静電チャック３８および発熱体４０が設けられている。静電チャック３８は、サセプタ１２の上面に一体形成または一体固着された膜状または板状の誘電体４２の中にＤＣ電極４４を封入しており、ＤＣ電極４４にはチャンバ１０の外に配置される外付けの直流電源４５がスイッチ４６、高抵抗値の抵抗４８およびＤＣ高圧線５０を介して電気的に接続されている。直流電源４５からの高圧の直流電圧がＤＣ電極４４に印加されることにより、クーロン力で半導体ウエハＷを静電チャック３８上に吸着保持できるようになっている。なお、ＤＣ高圧線５０は、被覆線であり、円筒体の下部給電棒３４の中を通り、サセプタ１２を下から貫通して静電チャック３８のＤＣ電極４４に接続されている。 The wafer mounting portion on the upper surface of the susceptor 12 is provided with an electrostatic chuck 38 and a heating element 40 for wafer adsorption. The electrostatic chuck 38 encloses a DC electrode 44 in a film-like or plate-like dielectric 42 integrally formed on or integrally fixed to the upper surface of the susceptor 12, and the DC electrode 44 is disposed outside the chamber 10. The external DC power supply 45 is electrically connected via a switch 46, a high-resistance resistor 48, and a DC high-voltage line 50. By applying a high DC voltage from the DC power supply 45 to the DC electrode 44, the semiconductor wafer W can be attracted and held on the electrostatic chuck 38 by Coulomb force. Note that the DC high-voltage line 50 is a covered wire, passes through the cylindrical lower power feed rod 34, penetrates the susceptor 12 from below, and is connected to the DC electrode 44 of the electrostatic chuck 38.
　発熱体４０は、静電チャック３８のＤＣ電極４４と一緒に誘電体４２の中に封入された例えばスパイラル状の抵抗発熱線からなり、この実施形態では図３に示すようにサセプタ１２の半径方向において内側の発熱線４０(IN）と外側の発熱線４０(OUT)とに２分割されている。このうち、内側発熱線４０(IN）は、絶縁被覆された給電導体５２(IN)、フィルタユニット５４(IN)および電気ケーブル５６(IN)を介して、チャンバ１０の外に配置される専用のヒータ電源５８(IN)に電気的に接続されている。外側発熱線４０(OUT)は、絶縁被覆された給電導体５２(OUT)、フィルタユニット５４(OUT)および電気ケーブル５６(OUT)を介して、やはりチャンバ１０の外に配置される専用のヒータ電源５８(OUT)に電気的に接続されている。この中で、フィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)はこの実施形態における主要な特徴部分であり、その内部の構成および作用については後に詳細に説明する。 The heating element 40 is composed of, for example, a spiral resistance heating wire enclosed in a dielectric 42 together with the DC electrode 44 of the electrostatic chuck 38. In this embodiment, as shown in FIG. 3, the radial direction of the susceptor 12 is formed. 2 is divided into an inner heating wire 40 (IN) and an outer heating wire 40 (OUT). Among these, the inner heating wire 40 (IN) is a dedicated wire disposed outside the chamber 10 via the insulation-coated power supply conductor 52 (IN), the filter unit 54 (IN), and the electric cable 56 (IN). It is electrically connected to the heater power source 58 (IN). The outer heating wire 40 (OUT) is a dedicated heater power source which is also disposed outside the chamber 10 via the insulation-coated power supply conductor 52 (OUT), the filter unit 54 (OUT) and the electric cable 56 (OUT). 58 (OUT) is electrically connected. Among these, the filter units 54 (IN) and 54 (OUT) are main features in this embodiment, and the internal configuration and operation will be described in detail later.
　サセプタ１２の内部には、たとえば円周方向に延びる環状の冷媒室または冷媒通路６０が設けられている。この冷媒室６０には、チラーユニット（図示せず）より冷媒供給管を介して所定温度の冷媒たとえば冷却水ｃｗが循環供給される。冷媒の温度によってサセプタ１２の温度を下げる方向に制御できる。そして、サセプタ１２に半導体ウエハＷを熱的に結合させるために、伝熱ガス供給部（図示せず）からの伝熱ガスたとえばＨeガスが、ガス供給管およびサセプタ１２内部のガス通路６２を介して静電チャック３８と半導体ウエハＷとの接触界面に供給されるようになっている。 Inside the susceptor 12, for example, an annular refrigerant chamber or refrigerant passage 60 extending in the circumferential direction is provided. A refrigerant having a predetermined temperature, such as cooling water cw, is circulated and supplied to the refrigerant chamber 60 from a chiller unit (not shown) via a refrigerant supply pipe. The temperature of the susceptor 12 can be controlled to decrease according to the temperature of the refrigerant. In order to thermally couple the semiconductor wafer W to the susceptor 12, a heat transfer gas such as He gas from a heat transfer gas supply unit (not shown) is passed through the gas supply pipe and the gas passage 62 inside the susceptor 12. Thus, it is supplied to the contact interface between the electrostatic chuck 38 and the semiconductor wafer W.
　チャンバ１０の天井には、サセプタ１２と平行に向かい合って上部電極を兼ねるシャワーヘッド６４が設けられている。このシャワーヘッド６４は、サセプタ１２と向かい合う電極板６６と、この電極板６６をその背後（上）から着脱可能に支持する電極支持体６８とを有し、電極支持体６８の内部にガス室７０を設け、このガス室７０からサセプタ１２側に貫通する多数のガス吐出孔７２を電極支持体６８および電極板６６に形成している。電極板６６とサセプタ１２との間の空間ＳＰがプラズマ生成空間ないし処理空間となる。ガス室７０の上部に設けられるガス導入口７０ａには、処理ガス供給部７４からのガス供給管７６が接続されている。電極板６６はたとえばＳi、ＳiＣあるいはＣからなり、電極支持体６８はたとえばアルマイト処理されたアルミニウムからなる。 On the ceiling of the chamber 10, there is provided a shower head 64 that is parallel to the susceptor 12 and also serves as an upper electrode. The shower head 64 includes an electrode plate 66 facing the susceptor 12 and an electrode support 68 that detachably supports the electrode plate 66 from the back (upper side) thereof. A gas chamber 70 is provided inside the electrode support 68. A number of gas discharge holes 72 penetrating from the gas chamber 70 to the susceptor 12 side are formed in the electrode support 68 and the electrode plate 66. A space SP between the electrode plate 66 and the susceptor 12 is a plasma generation space or a processing space. A gas supply pipe 76 from the processing gas supply unit 74 is connected to the gas introduction port 70 a provided in the upper part of the gas chamber 70. The electrode plate 66 is made of, for example, Si, SiC, or C, and the electrode support 68 is made of, for example, anodized aluminum.
　このプラズマエッチング装置内の各部たとえば排気装置２４、高周波電源２８，３０、直流電源４５のスイッチ４６、ヒータ電源５８(IN)，５８(OUT)、チラーユニット（図示せず）、伝熱ガス供給部（図示せず）および処理ガス供給部７４等の個々の動作および装置全体の動作（シーケンス）は、マイクロコンピュータを含む制御部７５によって制御される。 Each part in the plasma etching apparatus, for example, the exhaust device 24, the high frequency power supplies 28 and 30, the switch 46 of the DC power supply 45, the heater power supplies 58 (IN) and 58 (OUT), a chiller unit (not shown), a heat transfer gas supply section. Individual operations such as (not shown) and the processing gas supply unit 74 and the operation (sequence) of the entire apparatus are controlled by a control unit 75 including a microcomputer.
　このプラズマエッチング装置において、エッチングを行なうには、先ずゲートバルブ２６を開状態にして加工対象の半導体ウエハＷをチャンバ１０内に搬入して、静電チャック３８の上に載置する。そして、処理ガス供給部７４よりエッチングガス（一般に混合ガス）を所定の流量でチャンバ１０内に導入し、排気装置２４によりチャンバ１０内の圧力を設定値にする。さらに、第１および第２の高周波電源２８、３０をオンにして第１高周波ＨＦおよび第２高周波ＬＦをそれぞれ所定のパワーで出力させ、これらの高周波ＨＦ，ＬＦをマッチングユニット３２および給電棒３４を介してサセプタ（下部電極）１２に印加する。また、伝熱ガス供給部より静電チャック３８と半導体ウエハＷとの間の接触界面に伝熱ガス（Ｈeガス）を供給するとともに、静電チャック用のスイッチ４６をオンにして、静電吸着力により伝熱ガスを上記接触界面に閉じ込める。一方で、ヒータ電源５８(IN)，５８(OUT)をオンにして、内側発熱体４０(IN)および外側発熱体４０(OUT)を各々独立したジュール熱で発熱させ、サセプタ１２上面の温度ないし温度分布を設定値に制御する。シャワーヘッド６４より吐出されたエッチングガスは両電極１２，６４間で高周波の放電によってプラズマ化し、このプラズマで生成されるラジカルやイオンによって半導体ウエハＷ表面の被加工膜が所望のパターンにエッチングされる。 To perform etching in this plasma etching apparatus, first, the gate valve 26 is opened, and the semiconductor wafer W to be processed is loaded into the chamber 10 and placed on the electrostatic chuck 38. Then, an etching gas (generally a mixed gas) is introduced into the chamber 10 from the processing gas supply unit 74 at a predetermined flow rate, and the pressure in the chamber 10 is set to a set value by the exhaust device 24. Further, the first and second high- frequency power supplies 28 and 30 are turned on to output the first high-frequency HF and the second high-frequency LF at predetermined powers, respectively. The high-frequency HF and LF are supplied to the matching unit 32 and the power supply rod 34. To the susceptor (lower electrode) 12. Further, the heat transfer gas (He gas) is supplied from the heat transfer gas supply unit to the contact interface between the electrostatic chuck 38 and the semiconductor wafer W, and the electrostatic chuck switch 46 is turned on to perform electrostatic adsorption. The heat transfer gas is confined in the contact interface by force. On the other hand, the heater power supplies 58 (IN) and 58 (OUT) are turned on to cause the inner heating element 40 (IN) and the outer heating element 40 (OUT) to generate heat with independent Joule heat, respectively. Control the temperature distribution to the set value. The etching gas discharged from the shower head 64 is turned into plasma by high-frequency discharge between the electrodes 12 and 64, and the film to be processed on the surface of the semiconductor wafer W is etched into a desired pattern by radicals and ions generated by the plasma. .
　この容量結合型プラズマエッチング装置は、サセプタ１２にプラズマ生成に適した比較的高い周波数（好ましくは６０ＭＨｚ以上）の第１高周波ＨＦを印加することにより、プラズマを好ましい解離状態で高密度化し、より低圧の条件下でも高密度プラズマを形成することができる。それと同時に、サセプタ１２にイオン引き込みに適した比較的低い周波数（１３ＭＨｚ）の第２高周波ＬＦを印加することにより、サセプタ１２上の半導体ウエハＷに対して選択性の高い異方性のエッチングを施すことができる。 This capacitively coupled plasma etching apparatus applies a first high-frequency HF having a relatively high frequency (preferably 60 MHz or more) suitable for plasma generation to the susceptor 12 to increase the density of the plasma in a preferable dissociated state, thereby lowering the pressure. High density plasma can be formed even under the above conditions. At the same time, a highly selective anisotropic etching is performed on the semiconductor wafer W on the susceptor 12 by applying a second high frequency LF having a relatively low frequency (13 MHz) suitable for ion attraction to the susceptor 12. be able to.
　また、この容量結合型プラズマエッチング装置においては、サセプタ１２にチラーの冷却とヒータの加熱を同時に与え、しかもヒータの加熱を半径方向の中心部とエッジ部とで独立に制御するので、高速の温度切換または昇降温が可能であるとともに、温度分布のプロファイルを任意または多様に制御することも可能である。
　
［フィルタユニット内の回路構成］ Further, in this capacitively coupled plasma etching apparatus, chiller cooling and heater heating are simultaneously applied to the susceptor 12, and the heater heating is controlled independently at the central portion and the edge portion in the radial direction. Switching or raising / lowering temperature is possible, and the profile of the temperature distribution can be controlled arbitrarily or in various ways.

[Circuit configuration in the filter unit]
　次に、このプラズマエッチング装置における主要な特徴部分であるフィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)内の回路構成を説明する。 Next, the circuit configuration in the filter units 54 (IN) and 54 (OUT), which are the main features of the plasma etching apparatus, will be described.
　図２に、サセプタ１２に設けられる発熱体４０に電力を供給するためのヒータ給電部の回路構成を示す。この実施形態では、発熱体４０の内側発熱線４０(IN)および外側発熱線４０(OUT)のそれぞれに対して実質的に同一の回路構成を有する個別のヒータ給電部を接続し、内側発熱線４０(IN)および外側発熱線４０(OUT)の発熱量または発熱温度を独立に制御するようにしている。以下の説明では、内側発熱線４０(IN)に対するヒータ給電部の構成および作用について述べる。外側発熱線４０(OUT)に対するヒータ給電部の構成および作用も全く同じである。 FIG. 2 shows a circuit configuration of a heater power supply unit for supplying power to the heating element 40 provided in the susceptor 12. In this embodiment, individual heater power supply units having substantially the same circuit configuration are connected to each of the inner heating wire 40 (IN) and the outer heating wire 40 (OUT) of the heating element 40, and the inner heating wire is connected. The heat generation amount or the heat generation temperature of 40 (IN) and the outer heating wire 40 (OUT) are independently controlled. In the following description, the configuration and operation of the heater power feeding unit for the inner heating wire 40 (IN) will be described. The configuration and operation of the heater power supply unit for the outer heating wire 40 (OUT) are exactly the same.
　ヒータ電源５８(IN)は、たとえばＳＳＲを用いて商用周波数のスイッチング（ＯＮ／ＯＦＦ）動作を行う交流出力型の電源であり、内側発熱体４０(IN)と閉ループの回路で接続されている。より詳しくは、ヒータ電源５８(IN)の一対の出力端子のうち、第１の出力端子は第１の給電ライン（電源線）１００(1)を介して内側発熱線４０(IN)の第１の端子ｈ1に電気的に接続され、第２の出力端子は第２の給電ライン（電源線）１００(2)を介して内側発熱線４０(IN)の第２の端子ｈ2に電気的に接続されている。 The heater power source 58 (IN) is an AC output type power source that performs a commercial frequency switching (ON / OFF) operation using, for example, an SSR, and is connected to the inner heating element 40 (IN) by a closed loop circuit. More specifically, of the pair of output terminals of the heater power supply 58 (IN), the first output terminal is the first of the inner heating line 40 (IN) through the first power supply line (power supply line) 100 (1). is connected to terminal h 1 electrically, a second output terminal electrically to the inner heating wire 40 the second terminal h 2 of (iN) via a second power supply line (power supply line) 100 (2) It is connected to the.
　フィルタユニット５４(IN)は、第１および第２の給電ライン１００(1)，１００(2)の途中にそれぞれ設けられる第１および第２のフィルタ１０２(1)，１０２(2)を有している。両フィルタ１０２(1)，１０２(2)の回路構成は実質的に同じである。 The filter unit 54 (IN) has first and second filters 102 (1) and 102 (2) provided in the middle of the first and second power supply lines 100 (1) and 100 (2), respectively. ing. The circuit configurations of both filters 102 (1) and 102 (2) are substantially the same.
　より詳しくは、両フィルタ１０２(1)，１０２(2)は、コンデンサ１０６(1)，１０６(2)を介して接地されたコイル１０４(1)，１０４(2)をそれぞれ有している。コイル１０４(1)，１０４(2)の一方の端子またはフィルタ端子Ｔ(1)，Ｔ(2)は一対の給電導体５２(IN)を介して内側発熱線４０(IN)の両端子ｈ1，ｈ2にそれぞれ接続されており、コイル１０４(1)，１０４(2)の他方の端子と接地電位の導電性部材（たとえばチャンバ１０）との間にコンデンサ１０６(1)，１０６(2)がそれぞれ接続されている。そして、コイル１０４(1)，１０４(2)とコンデンサ１０６(1)，１０６(2)との間の接続点ｎ(1)，ｎ(2)は、電気ケーブル（ペアケーブル）５６(IN)を介してヒータ電源５８(IN)の第１および第２の出力端子にそれぞれ接続されている。 More specifically, both filters 102 (1) and 102 (2) have coils 104 (1) and 104 (2) grounded via capacitors 106 (1) and 106 (2), respectively. One terminal of the coils 104 (1), 104 (2) or the filter terminals T (1), T (2) are connected to both terminals h 1 of the inner heating wire 40 (IN) through a pair of power supply conductors 52 (IN). , H 2 , and capacitors 106 (1), 106 (2) between the other terminals of the coils 104 (1), 104 (2) and a conductive member (eg, chamber 10) having a ground potential. Are connected to each other. The connection points n (1) and n (2) between the coils 104 (1) and 104 (2) and the capacitors 106 (1) and 106 (2) are connected to an electric cable (pair cable) 56 (IN). Are connected to the first and second output terminals of the heater power source 58 (IN), respectively.
　かかる構成のヒータ給電部において、ヒータ電源５８(IN)より出力される電流は、正極性のサイクルでは、第１の給電ライン１００(1)つまり電気ケーブル５６(IN)、コイル１０４(1)および給電導体５２(IN)を通って一方の端子ｈ1から内側発熱線４０(IN)に入り、内側発熱線４０(IN)の各部で通電によるジュール熱を発生させ、他方の端子ｈ2から出た後は、第２の給電ライン１００(2)つまり給電導体５２(IN)、コイル１０４(2)および電気ケーブル５６(IN)を通って帰還する。負極性のサイクルでは、同じ回路を上記と逆方向に電流が流れる。このヒータ交流出力の電流は商用周波数であるため、コイル１０４(1)，１０４(2)のインピーダンスまたはその電圧降下は無視できるほど小さく、またコンデンサ１０６(1)，１０６(2)を通ってアースへ抜ける漏れ電流も無視できるほど少ない。
　
［フィルタユニット内の物理的構成］ In the heater power supply section having such a configuration, the current output from the heater power supply 58 (IN) is the first power supply line 100 (1), that is, the electric cable 56 (IN), the coil 104 (1), and the coil in the positive cycle. It enters the inner heating wire 40 (IN) from one terminal h 1 through the feeding conductor 52 (IN), generates Joule heat by energization at each part of the inner heating wire 40 (IN), and exits from the other terminal h 2. Thereafter, the feedback is made through the second power supply line 100 (2), that is, the power supply conductor 52 (IN), the coil 104 (2), and the electric cable 56 (IN). In the negative cycle, a current flows through the same circuit in the opposite direction. Since the current of the heater AC output is a commercial frequency, the impedance of the coils 104 (1), 104 (2) or the voltage drop thereof is negligibly small, and is grounded through the capacitors 106 (1), 106 (2). The leakage current that escapes is negligibly small.

[Physical configuration in the filter unit]
　図４～図９に、この実施形態におけるフィルタユニット５４(IN)内の物理的な構造を示す。フィルタユニット５４(IN)は、図４および図５に示すように、たとえばアルミニウムからなる円筒形の外導体１１０の中に第１フィルタ１０２(1)のコイル１０４(1)と第２フィルタ１０２(2)のコイル１０４(2)とを同軸に収容し、フィルタ端子Ｔ(1)，Ｔ(2)の反対側でたとえばアルミニウムからなるコンデンサボックス１１２の中に第１フィルタ１０２(1)のコンデンサ１０６(1)と第２フィルタ１０２(2)のコンデンサ１０６(2)（図２）とを一緒に収容している。外導体１１０は接地電位の導電性部材たとえばチャンバ１０にネジ止めで接続されている。 4 to 9 show a physical structure in the filter unit 54 (IN) in this embodiment. As shown in FIGS. 4 and 5, the filter unit 54 (IN) includes a coil 104 (1) and a second filter 102 (1) of the first filter 102 (1) in a cylindrical outer conductor 110 made of, for example, aluminum. The coil 104 (2) of 2) is accommodated coaxially, and the capacitor 106 of the first filter 102 (1) is placed in the capacitor box 112 made of, for example, aluminum on the opposite side of the filter terminals T (1) and T (2). (1) and the capacitor 106 (2) (FIG. 2) of the second filter 102 (2) are accommodated together. The outer conductor 110 is connected to a conductive member having a ground potential such as the chamber 10 by screws.
　各々のコイル１０４(1)，１０４(2)は、空芯コイルからなり、ヒータ電源５８(IN)から内側発熱線４０(IN)に十分大きな（たとえば３０Ａ程度の）電流を流す給電線の機能に加えて、発熱（パワーロス）を防ぐ観点からフェライト等の磁芯を持たずに空芯で非常に大きなインダクタンスを得るために、さらには大きな線路長を得るために、太いコイル線と大きなコイルサイズ（たとえば、直径２２～４５ｍｍ、長さ１３０～２８０ｍｍ）を有している。 Each of the coils 104 (1) and 104 (2) is an air-core coil and functions as a power supply line that allows a sufficiently large current (for example, about 30A) to flow from the heater power supply 58 (IN) to the inner heating wire 40 (IN). In addition, in order to prevent heat generation (power loss), to obtain a very large inductance with an air core without having a magnetic core such as ferrite, and to obtain a large line length, a thick coil wire and a large coil size (For example, a diameter of 22 to 45 mm and a length of 130 to 280 mm).
　円筒形の外導体１１０の中で、両コイル１０４(1)，１０４(2)は、コンデンサボックス１１２の上に垂直に立てられた絶縁体たとえば樹脂からなる円筒または円柱状の棒軸１１４に軸方向で遊動できるように装着されている。ここで、両コイル１０４(1)，１０４(2)は、共通の棒軸１１４の外周面に沿って図６に示すように軸方向に重なり合って並進しながら等しい巻線間隔ｄおよびコイル長さｓで螺旋状に巻かれている。両コイル１０４(1)，１０４(2)のそれぞれのコイル導線は、図７に示すように、好ましくは同一の断面積を有する薄板または平角の銅線からなり、片方の空芯コイル１０４(2)のコイル導線を絶縁体のチューブ１１６で覆っている。 In the cylindrical outer conductor 110, both coils 104 (1) and 104 (2) are mounted on a cylindrical or columnar rod shaft 114 made of an insulator, such as a resin, which stands vertically on a capacitor box 112. It is mounted so that it can move freely in any direction. Here, both the coils 104 (1) and 104 (2) have the same winding interval d and coil length while overlapping and translating along the outer peripheral surface of the common rod shaft 114 in the axial direction as shown in FIG. It is spirally wound with s. As shown in FIG. 7, the coil conductors of both coils 104 (1) and 104 (2) are preferably made of a thin plate or a flat copper wire having the same cross-sectional area, and one air-core coil 104 (2 ) Is covered with an insulating tube 116.
　このチューブ１１６は、両コイル１０４(1)，１０４(2)間の電気的な短絡を防止する機能を有するだけでなく、各コイル１０４(1)，１０４(2)の巻線ギャップを塞ぎつつ巻線間隔ｄの調整を可能にしている。このために、チューブ１１６は、弾力性に優れた絶縁体たとえばシリコーンゴムからなり、肉厚に形成されている。たとえば、両コイル１０４(1)，１０４(2)のコイル導体が１ｍｍの厚さを有する場合、チューブ１１６の厚さは１．１ｍｍに選ばれる。この場合、コイル１０４(1)，１０４(2)が自然長の状態にあるときは、ｄ＝３．２ｍｍ（１．１ｍｍ＋１ｍｍ＋１．１ｍｍ）である。コイル１０４(1)，１０４(2)の巻線ギャップをチューブ１１６によって塞いだまま、コイル長さｓまたは巻線間隔ｄを調整するためには、後述するようにコイル長さｓを自然長の状態よりも短くし（短縮し）、その短縮量を調整することになる。その場合は、巻線間隔ｄは、たとえば約２ｍｍ～３．２ｍｍの範囲で調整され得る。 The tube 116 not only has a function of preventing an electrical short circuit between the coils 104 (1) and 104 (2), but also closes a winding gap between the coils 104 (1) and 104 (2). The winding interval d can be adjusted. For this purpose, the tube 116 is made of an insulator having excellent elasticity, such as silicone rubber, and is formed thick. For example, when the coil conductors of both coils 104 (1) and 104 (2) have a thickness of 1 mm, the thickness of the tube 116 is selected to be 1.1 mm. In this case, when the coils 104 (1) and 104 (2) are in the natural length state, d = 3.2 mm (1.1 mm + 1 mm + 1.1 mm). In order to adjust the coil length s or the winding interval d while the winding gap between the coils 104 (1) and 104 (2) is closed by the tube 116, the coil length s is set to a natural length as described later. It is shorter (shortened) than the state, and the amount of shortening is adjusted. In that case, the winding interval d can be adjusted within a range of about 2 mm to 3.2 mm, for example.
　外導体１１０の上端の開口部には、環状の蓋体１１８を介して樹脂製の上部コネクタ１２０が取り付けられている。この上部コネクタ１２０に、棒軸１１４の上端が固定されるとともに、両コイル１０４(1)，１０４(2)の上端部も固定される。そして、コネクタ１２０の内部または周囲で両コイル１０４(1)，１０４(2) の上端がフィルタ端子Ｔ(1)，Ｔ(2)にそれぞれ電気的に接続される。 An upper connector 120 made of resin is attached to the opening at the upper end of the outer conductor 110 via an annular lid 118. The upper end of the rod shaft 114 is fixed to the upper connector 120, and the upper ends of both the coils 104 (1) and 104 (2) are also fixed. The upper ends of both coils 104 (1) and 104 (2) are electrically connected to the filter terminals T (1) and T (2) inside or around the connector 120, respectively.
　棒軸１１４の下端は、コンデンサボックス１１２の上またはその上方に配置された樹脂製の下部コネクタ１２２に固定されている。この下部コネクタ１２２の下面からそれぞれ下方に延びる一対の剛性の接続導体１２４(1)，１２４(2)は、電気的にはコンデンサボックス１１２内でコンデンサ１０６(1)，１０６(2)（図２）にそれぞれ接続されており、物理的にはコネクタ１２２を一定の位置で固定している。 The lower end of the rod shaft 114 is fixed to a resin-made lower connector 122 disposed on or above the capacitor box 112. A pair of rigid connection conductors 124 (1) and 124 (2) extending downward from the lower surface of the lower connector 122 are electrically connected to the capacitors 106 (1) and 106 (2) in the capacitor box 112 (FIG. 2). ), And the connector 122 is physically fixed at a fixed position.
　棒軸１１４の下端部には、両コイル１０４(1)，１０４(2)の下端部と結合または係合する樹脂製のコイル受け部材１２６が軸方向で摺動可能に取り付けられている。このコイル受け部材１２６は、図８に示すように、縦方向に延びる胴部１２６ａと、この胴部１２６ａの下端部から互いに逆向きで横方向に延びる一対のフランジ部１２６ｂ，１２６ｂとを有している。胴部１２６ａには、その中心部を縦方向に貫通するねじ孔（雌ねじ）１２７が形成されている。図９に示すように、棒軸１１４の下端部に形成されている切り欠き状の空洞部１１４ａの中に胴部１２６ａが軸方向においてのみ移動（摺動）できるように嵌め込まれ、両フランジ部１２６ｂ，１２６ｂが棒軸１１４の外に突出する。図示省略するが、コイル１０４(1)，１０４(2)の下端部は、フランジ部１２６ｂ，１２６ｂの中を通り、下部コネクタ１２２の内部または周囲で接続導体１２４(1)，１２４(2)にそれぞれ電気的に接続される。 A resin coil receiving member 126 that is coupled to or engaged with the lower ends of both coils 104 (1) and 104 (2) is attached to the lower end of the rod shaft 114 so as to be slidable in the axial direction. As shown in FIG. 8, the coil receiving member 126 has a trunk portion 126a extending in the vertical direction and a pair of flange portions 126b and 126b extending in the opposite direction from the lower end portion of the trunk portion 126a in the lateral direction. ing. The body 126a is formed with a screw hole (female thread) 127 penetrating the center portion in the vertical direction. As shown in FIG. 9, the body 126a is fitted into a notch-shaped cavity 114a formed at the lower end of the rod shaft 114 so that it can move (slide) only in the axial direction, and both flange portions 126b and 126b protrude out of the rod shaft 114. Although not shown, the lower ends of the coils 104 (1) and 104 (2) pass through the flanges 126b and 126b and connect to the connection conductors 124 (1) and 124 (2) inside or around the lower connector 122. Each is electrically connected.
　図４および図９に示すように、棒軸１１４の下端部に差し込まれるボルト（雄ねじ）１２８が、コイル受け部材１２６の胴部１２６ａのねじ孔（雌ねじ）１２７と螺合する。フィルタユニット５４(IN)の下からコンデンサボックス１１２に形成されている工具通し用の孔（図示せず）を介してレンチ１３０をボルト１２８の頭部（たとえば６角穴）１２８ａに当てて、ボルト１２８を回すと、コイル受け部材１２６が両コイル１０４(1)，１０４(2)の下端と結合または係合したまま棒軸１１４に沿って上方もしくは下方に移動する。 4 and 9, the bolt (male screw) 128 inserted into the lower end portion of the rod shaft 114 is screwed into the screw hole (female screw) 127 of the body portion 126a of the coil receiving member 126. A wrench 130 is applied to the head (for example, hexagonal hole) 128a of the bolt 128 through a tool passage hole (not shown) formed in the capacitor box 112 from below the filter unit 54 (IN), and the bolt When 128 is turned, the coil receiving member 126 moves upward or downward along the rod shaft 114 while being coupled or engaged with the lower ends of the coils 104 (1) and 104 (2).
　コイル受け部材１２６が上方に移動すると、各コイル１０４(1)，１０４(2)の全長ｓおよび巻線間隔ｄが短くなる方向に変化する。コイル受け部材１２６が下方に移動すると、各コイル１０４(1)，１０４(2)の全長ｓおよび巻線間隔ｄが長くなる方向に変化する。ボルト１２８の回転を止めると、コイル受け部材１２６の移動が止まり、その止った位置でコイル受け部材１２６はねじ１２７，１２８間の螺合によって固定される。なお、ボルト１２８の頭部１２８ａは、図４では棒軸１１４の下端から突出しているが、棒軸１１４の中に収められていてもよい。 When the coil receiving member 126 moves upward, the total length s and the winding interval d of each of the coils 104 (1) and 104 (2) are changed. When the coil receiving member 126 moves downward, the total length s and the winding interval d of each of the coils 104 (1) and 104 (2) are changed. When the rotation of the bolt 128 is stopped, the movement of the coil receiving member 126 is stopped, and the coil receiving member 126 is fixed by screwing between the screws 127 and 128 at the stopped position. The head 128 a of the bolt 128 protrudes from the lower end of the rod shaft 114 in FIG. 4, but may be stored in the rod shaft 114.
　上記のように、この実施形態では、コイル受け部材１２６の胴部１２６ａをスライド可能に支持する棒軸１１４の切り欠き状空洞部１１４ａと、コイル受け部材１２６の胴部１２６ａに形成されるねじ孔（雌ねじ）１２７と、このねじ孔（雌ねじ）１２７と螺合するボルト（雄ねじ）１２８とによって、コイル受け部材１２６を棒軸１１４に沿って上下に移動させ、かつ任意の位置で固定するための送りねじ機構１３２が構成されている。そして、コイル１０４(1)，１０４(2)の内側を遊動可能に貫通する棒体１１４と、コイル１０４(1)，１０４(2)の下端部に結合または係合したままコイル軸方向で摺動可能に棒体１１４に取り付けられるコイル受け部材１２６と、上記の送りねじ機構１３２とによって、コイル１０４(1)，１０４(2)の長さｓまたは巻線間隔ｄを調整するためのコイル長さ調整部１３４が構成されている。
　
［フィルタユニットの作用］ As described above, in this embodiment, the notch-shaped cavity portion 114a of the rod shaft 114 that slidably supports the body portion 126a of the coil receiving member 126 and the screw hole formed in the body portion 126a of the coil receiving member 126. The coil receiving member 126 is moved up and down along the rod shaft 114 and fixed at an arbitrary position by a (female screw) 127 and a bolt (male screw) 128 screwed into the screw hole (female screw) 127. A feed screw mechanism 132 is configured. Then, the rod body 114 movably penetrating the inside of the coils 104 (1) and 104 (2) and the lower end of the coils 104 (1) and 104 (2) are coupled or engaged with the rods 114 and slid in the coil axis direction. A coil length for adjusting the length s or the winding interval d of the coils 104 (1) and 104 (2) by the coil receiving member 126 that is movably attached to the rod 114 and the feed screw mechanism 132 described above. A height adjusting unit 134 is configured.

[Action of filter unit]
　この実施形態のフィルタユニット５４(IN)においては、第１および第２フィルタ１０２(1)，１０２(2)のコイル１０４(1)，１０４(2)と外導体１１０との間に分布定数線路が形成される。 In the filter unit 54 (IN) of this embodiment, a distributed constant line is provided between the coils 104 (1) and 104 (2) of the first and second filters 102 (1) and 102 (2) and the outer conductor 110. Is formed.
　一般的に、伝送線路の特性インピーダンスＺoは、無損失の場合には単位長さあたりの静電容量Ｃ、インダクタンスＬを用いて、Ｚo＝√（Ｌ／Ｃ）で与えられる。また、波長λは、次の式（１）で与えられる。
　　λ＝２π／（ω√（ＬＣ）　　・・・・（１） In general, the characteristic impedance Z o of the transmission line is given by Z o = √ (L / C) using the capacitance C and the inductance L per unit length when there is no loss. The wavelength λ is given by the following equation (1).
λ = 2π / (ω√ (LC) (1)
　一般的な分布定数線路（特に同軸線路）では線路の中心が棒状の円筒導体であるのに対して、このフィルタユニット５４(IN)では円筒状のコイルを中心導体にしている点が異なる。単位長さあたりのインダクタンスＬは主にこの円筒状コイルに起因するインダクタンスが支配的になると考えられる。一方、単位長さあたりの静電容量は、コイル表面と外導体がなすコンデンサの静電容量Ｃで規定される。したがって、このフィルタユニット５４(IN)においても、単位長さあたりのインダクタンスおよび静電容量をそれぞれＬ，Ｃとしたときに、特性インピーダンスＺo＝√（Ｌ／Ｃ）で与えられる分布定数線路が形成されていると考えることができる。 A general distributed constant line (especially a coaxial line) is different in that the center of the line is a rod-shaped cylindrical conductor, whereas the filter unit 54 (IN) uses a cylindrical coil as the central conductor. The inductance L per unit length is considered to be predominantly the inductance due to this cylindrical coil. On the other hand, the capacitance per unit length is defined by the capacitance C of the capacitor formed by the coil surface and the outer conductor. Therefore, also in this filter unit 54 (IN), when the inductance and the capacitance per unit length are L and C, respectively, the distributed constant line given by the characteristic impedance Z o = √ (L / C) It can be considered that it is formed.
　このような分布定数線路を有するフィルタユニットを端子Ｔ側からみると、反対側が大きな容量（たとえば５０００ｐＦ）を有するコンデンサで疑似的に短絡されているため、一定の周波数間隔で大きなインピーダンスを繰り返すような周波数－インピーダンス特性が得られる。このようなインピーダンス特性は、波長と分布線路長が同等のときに得られる。 When the filter unit having such a distributed constant line is viewed from the terminal T side, the opposite side is pseudo short-circuited by a capacitor having a large capacitance (for example, 5000 pF), so that a large impedance is repeated at a constant frequency interval. A frequency-impedance characteristic is obtained. Such impedance characteristics are obtained when the wavelength and the distributed line length are equal.
　このフィルタユニット５４(IN)では、コイル１０４(1)，１０４(2)の巻線長ではなく、軸方向のコイル長さｓ（図４）が分布線路長となる。そして、中心導体にコイル１０４(1)，１０４(2)を用いたことで、棒状の円筒導体の場合に比べてＬをはるかに大きくしてλを小さくすることができるため、比較的短い線路長（コイル長さｓ）でありながら波長と同等以上の実効長を実現することが可能であり、比較的短い周波数間隔で大きなインピーダンスをもつことを繰り返すようなインピーダンス特性を得ることができる。 In this filter unit 54 (IN), the coil length s (FIG. 4) in the axial direction is not the winding length of the coils 104 (1) and 104 (2), but the distributed line length. Since the coils 104 (1) and 104 (2) are used as the central conductor, L can be made much larger and λ can be made smaller than in the case of a rod-shaped cylindrical conductor, so that a relatively short line Although it is long (coil length s), it is possible to realize an effective length equal to or greater than the wavelength, and it is possible to obtain an impedance characteristic that repeats having a large impedance at a relatively short frequency interval.
　ここで、コイル１０４(1)，１０４(2)と外導体１１０との間に形成される分布定数線路上では特性インピーダンス（特に単位長さ当たりのインダクタンスおよびキャパシタンス）が一定であるのが望ましい。この点、図示の構成例では、円筒形の外導体１１０の中に円筒形のコイル１０４(1)，１０４(2)が同軸に配置されるので、この特性インピーダンス一定の要件が厳密に満たされている。もっとも、コイル１０４(1)，１０４(2)と外導体１１０との間のギャップ（距離間隔）に多少の凹凸があっても、許容範囲（一般に遮断すべき高周波の波長の１／４以下）内であれば、特性インピーダンス一定の要件は実質的に満たされる。 Here, it is desirable that the characteristic impedance (particularly the inductance and capacitance per unit length) be constant on the distributed constant line formed between the coils 104 (1) and 104 (2) and the outer conductor 110. In this regard, in the illustrated configuration example, the cylindrical coils 104 (1) and 104 (2) are coaxially arranged in the cylindrical outer conductor 110, so that the requirement of constant characteristic impedance is strictly satisfied. ing. However, even if there are some irregularities in the gap (distance interval) between the coils 104 (1), 104 (2) and the outer conductor 110, the allowable range (generally ¼ or less of the wavelength of the high frequency to be cut off). If it is within, the requirement of constant characteristic impedance is substantially satisfied.
　このように、各々のフィルタ１０２(1)，１０２(2)においては、多重並列共振をなし、かつインピーダンス特性の安定性・再現性に優れたフィルタ特性を得ることができる。 Thus, in each of the filters 102 (1) and 102 (2), it is possible to obtain a filter characteristic having multiple parallel resonance and excellent impedance characteristic stability and reproducibility.
　一方で、このフィルタユニット５４(IN)においては、上記のようなコイル長さ調整部１３４を用いて各コイル１０４(1)，１０４(2)の長さｓまたは巻線間隔ｄを可変に調整することにより、コイル１０４(1)，１０４(2)のインダクタンスＬ1，Ｌ2を可変に調整できるようになっている。 On the other hand, in the filter unit 54 (IN), the length s or the winding interval d of each of the coils 104 (1) and 104 (2) is variably adjusted using the coil length adjusting unit 134 as described above. By doing so, the inductances L 1 and L 2 of the coils 104 (1) and 104 (2) can be variably adjusted.
　ここで、コイル１０４(1)，１０４(2)のインダクタンスＬ1，Ｌ2の理論値は、たとえば次の式（２），（３）によってそれぞれ与えられる。
　　　Ｌ1＝μ0×π×ｒ1 2×ｎ2／（ｓ＋ｋ×ｒ1）　　・・・・（２）
　　　Ｌ2＝μ0×π×ｒ2 2×ｎ2／（ｓ＋ｋ×ｒ2）　　・・・・（３）
　ただし、μ0は真空の透磁率、ｎはコイルの巻き数、ｒ1，ｒ2はコイルの半径、ｋは長岡係数（たとえばｋ＝０．９）である。 Here, the theoretical values of the inductances L 1 and L 2 of the coils 104 (1) and 104 (2) are given by, for example, the following equations (2) and (3), respectively.
L 1 = μ 0 × π × r 1 2 × n 2 / (s + k × r 1 ) (2)
L 2 = μ 0 × π × r 2 2 × n 2 / (s + k × r 2 ) (3)
Here, μ 0 is the vacuum permeability, n is the number of turns of the coil, r 1 and r 2 are the radius of the coil, and k is the Nagaoka coefficient (for example, k = 0.9).
　上記の理論式（２），（３）から、コイル１０４(1)，１０４(2)の長さｓを短縮する方向に変化させると、コイル１０４(1)，１０４(2)のインダクタンスＬ1，Ｌ2は高くなる方向に変化し、反対に、コイル１０４(1)，１０４(2)の長さｓを伸長する方向に変化させると、コイル１０４(1)，１０４(2)のインダクタンスＬ1，Ｌ2は低くなる方向に変化することがわかる。 When the lengths s of the coils 104 (1) and 104 (2) are changed from the theoretical formulas (2) and (3) in the direction of shortening, the inductance L 1 of the coils 104 (1) and 104 (2). , L 2 change in the increasing direction, and conversely, when the length s of the coils 104 (1), 104 (2) is changed in the extending direction, the inductance L of the coils 104 (1), 104 (2). It can be seen that 1 and L 2 change in a decreasing direction.
　この実施形態では、上記のように、弾性変形可能なチューブ１１６がコイル１０４(1)，１０４(2)の巻線ギャップを塞いでいる。これにより、コイル長さ調整部１３４によって各コイル１０４(1)，１０４(2)の長さｓを短縮または伸長する方向に変化させると、コイル１０４(1)，１０４(2)の巻線ギャップを塞いでいるチューブ１１６が弾性変形することにより、コイル１０４(1)，１０４(2)の巻線間隔ｄが各部で略均一または一様に増大または減少する方向に変化するようになっている。このようにコイル１０４(1)，１０４(2)の各部で巻線間隔ｄを略均一または一様に調整できることは、コイルインダクタンス調整の精細性、安定性および再現性を保証するうえで非常に重要である。 In this embodiment, as described above, the elastically deformable tube 116 closes the winding gap of the coils 104 (1) and 104 (2). Thus, when the length s of each of the coils 104 (1) and 104 (2) is changed in the direction of shortening or extending by the coil length adjusting unit 134, the winding gap of the coils 104 (1) and 104 (2) is changed. As a result of the elastic deformation of the tube 116 that closes the coil 104, the winding interval d of the coils 104 (1) and 104 (2) changes so as to increase or decrease substantially uniformly or uniformly in each part. . Thus, the ability to adjust the winding interval d in each part of the coils 104 (1) and 104 (2) substantially uniformly or uniformly is very important for ensuring the fineness, stability and reproducibility of the coil inductance adjustment. is important.
　本発明者は、この実施形態におけるフィルタユニット５４(IN) の試作品を製作し、コイル長さ調整部１３４により、コイル１０４(1)の圧縮を弱めに調整した場合と強めに調整した場合のそれぞれにおいてフィルタ端子Ｔ(1)から見た第１フィルタ１０２(1)の周波数－インピーダンス特性を測定（取得）した。図１０に、その測定結果を示す。 The inventor manufactured a prototype of the filter unit 54 (IN) に お け る in this embodiment, and adjusted the coil 104 (1) with a weaker adjustment and a stronger adjustment with the coil length adjustment unit 134. In each case, the frequency-impedance characteristics of the first filter 102 (1) viewed from the filter terminal T (1) were measured (acquired). FIG. 10 shows the measurement results.
　図１０に示すように、コイル１０４(1)の圧縮を強めると、つまりコイル長さｓの自然長からの短縮量を増やすと、第１フィルタ１０２(1)のインピーダンス特性における並列多重共振の各共振周波数がｆi→ｆi'（ｉ＝１，２，３，・・）と一様に低くなる方向に変化することがわかる。なお、図１０に示すように、周波数が高くなるほど、第１フィルタ１０２(1)のインピーダンスは低くなる。これは、主として、コンデンサ１０６(1)のインピーダンスが周波数に比例して低くなるためである。 As shown in FIG. 10, when the compression of the coil 104 (1) is increased, that is, when the amount of shortening of the coil length s from the natural length is increased, each of the parallel multiple resonances in the impedance characteristic of the first filter 102 (1). It can be seen that the resonance frequency changes in the direction of uniformly decreasing as f i → f i ′ (i = 1, 2, 3,...). As shown in FIG. 10, the higher the frequency, the lower the impedance of the first filter 102 (1). This is mainly because the impedance of the capacitor 106 (1) decreases in proportion to the frequency.
　図１１に、コイル１０４(1)の短縮量と、第１フィルタ１０２(1)のインピーダンス特性における代表的な並列共振周波数（ｆ1，ｆ2，ｆ5，ｆ6，ｆ12，ｆ13）の変化量との相関を示す。図示のように、低い周波数領域ではコイル１０４(1)の短縮量に対する各並列共振周波数（ｆ1，ｆ2）の変化率（低下率）は小さく、周波数が高いほどコイル１０４(1)の短縮量に対する各並列共振周波数（ｆ5，ｆ6，ｆ12，ｆ13）の変化率（低下率）は大きいことがわかる。 FIG. 11 shows typical parallel resonance frequencies (f 1 , f 2 , f 5 , f 6 , f 12 , f 13 ) in the shortening amount of the coil 104 (1) and the impedance characteristic of the first filter 102 (1). The correlation with the amount of change is shown. As shown in the figure, in the low frequency region, the change rate (decrease rate) of each parallel resonance frequency (f 1 , f 2 ) with respect to the shortening amount of the coil 104 (1) is small, and the coil 104 (1) is shortened as the frequency is high. It can be seen that the change rate (decrease rate) of each parallel resonant frequency (f 5 , f 6 , f 12 , f 13 ) with respect to the quantity is large.
　このように、コイル長さ調整部１３４を用いてコイル１０４(1)の長さｓ（または巻線間隔ｄ）を調整すると、並列多重共振の各並列共振周波数が一様に高くなる方向もしくは一様に低くなる方向に変化し、かつ周波数が高いほど大きな変化率で変化する。これによって、コイル長さ調整部１３４を用いてコイル１０４(1)の長さｓ（または巻線間隔ｄ）を調整することにより、プラズマ処理に用いられる基本波（第１高周波ＨＦおよび第２高周波ＬＦ）に対するインピーダンスをあまり変えずに特定の高調波（典型的にはプラズマ生成用の第１高周波ＨＦの２倍の周波数を有する第２高調波）に対するインピーダンスを一定の範囲内で連続的または段階的に調整することができる。したがって、たとえば後述する実施例のようにプラズマ生成用の第１高周波ＨＦが１００ＭＨｚである場合は、第１フィルタ１０２(1)において第１高周波ＨＦ（１００ＭＨｚ）に対するインピーダンスをあまり変えずに第２高調波（２００ＭＨｚ）に対するインピーダンスを一定の範囲内で連続的または段階的に調整することができる。 As described above, when the length s (or the winding interval d) of the coil 104 (1) is adjusted using the coil length adjusting unit 134, each parallel resonance frequency of the parallel multiple resonance is uniformly increased or increased. As the frequency increases, the rate of change increases. Thus, the fundamental wave (first high frequency HF and second high frequency) used for plasma processing is adjusted by adjusting the length s (or winding interval d) of the coil 104 (1) using the coil length adjusting unit 134. The impedance to a specific harmonic (typically a second harmonic having twice the frequency of the first high frequency HF for plasma generation) is continuously or stepped within a certain range without changing the impedance to LF). Can be adjusted. Therefore, for example, when the first high frequency HF for plasma generation is 100 MHz as in the embodiment described later, the second harmonic is not changed much in the first filter 102 (1) with respect to the first high frequency HF (100 MHz). The impedance to the wave (200 MHz) can be adjusted continuously or stepwise within a certain range.
　なお、第２フィルタ１０２(2)においても、コイル長さ調整部１３４によりコイル１０４(2)の圧縮量または長さｓを調整することで、上記第１フィルタ１０２(1)と同様の作用が得られる。
　
［実施例１］ The second filter 102 (2) also has the same effect as the first filter 102 (1) by adjusting the compression amount or length s of the coil 104 (2) by the coil length adjusting unit 134. can get.

[Example 1]
　本発明者は、上記実施形態のプラズマエッチング装置におけるフィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)の作用を検証するための一実験を行った。この実験では、サセプタ１２内部の発熱体４０をヒータ給電部から電気的に分離して、フィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)をチャンバ１０の下に配置しない場合を比較基準例とし、この比較基準例において半導体ウエハＷ上のエッチングレートが方位角方向で略均一になるようなエッチングプロセス、具体的には有機膜エッチングを選定した。なお、プラズマ生成用の第１高周波ＨＦの周波数は１００ＭＨｚ、イオン引き込み用の第２高周波ＬＦの周波数は１３ＭＨｚとした。 The present inventor conducted an experiment for verifying the action of the filter units 54 (IN) and 54 (OUT) in the plasma etching apparatus of the above embodiment. In this experiment, the case where the heating element 40 inside the susceptor 12 is electrically separated from the heater power feeding portion and the filter units 54 (IN) and 54 (OUT) are not disposed under the chamber 10 is used as a comparative reference example. In the comparative reference example, an etching process, specifically organic film etching, was selected such that the etching rate on the semiconductor wafer W was substantially uniform in the azimuth angle direction. The frequency of the first high frequency HF for plasma generation was 100 MHz, and the frequency of the second high frequency LF for ion attraction was 13 MHz.
　この有機膜エッチングにおいて、チャンバ１０の下にフィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)が無い場合は、図１２に示すように、半導体ウエハＷ上の相直交する２方向（Ｘ方向およびＹ方向）でエッチングレート分布のプロファイルが略重なる（したがって、方位角方向でエッチングレートが略均一であるとみなせる）実験結果が得られた。 In this organic film etching, when there is no filter unit 54 (IN), 54 (OUT) under the chamber 10, two orthogonal directions (X direction and Y direction) on the semiconductor wafer W as shown in FIG. ) Obtained an experimental result in which the profiles of the etching rate distribution substantially overlap (hence, it can be considered that the etching rate is substantially uniform in the azimuth direction).
　次に、実施例として、上記実施形態のようにフィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)をチャンバ１０の下に配置して、サセプタ１２内部の発熱体４０にヒータ給電部を電気的に接続し、特定の周波数に対するフィルタユニット５４(IN)，５４(OUT) のそれぞれのインピーダンスをパラメータにして、比較基準例と同一レシピで有機膜エッチングを行った。 Next, as an example, the filter units 54 (IN) and 54 (OUT) are arranged below the chamber 10 as in the above embodiment, and the heater power feeding unit is electrically connected to the heating element 40 inside the susceptor 12. Then, organic film etching was performed using the same recipe as the comparative reference example, using the impedance of each of the filter units 54 (IN) and 54 (OUT) に 対 す る for a specific frequency as a parameter.
　この実施例では、図１３に示すように、フィルタユニット５４(IN)，５４(OUT) を、半導体ウエハＷの中心（つまりサセプタ１２の中心）を通る垂直線Ｎに対して点対称なＸ方向の位置Ｘ(IN)，Ｘ(OUT)（ウエハエッジ位置から２０～２５ｍｍの位置）にそれぞれ配置した。その上で、フィルタユニット５４(IN)に備わっているコイル長さ調整部１３４により、フィルタユニット５４(IN)内の第１および第２フィルタ１０２(1)，１０２(2)のコイル１０４(1)，１０４(2)の長さｓを調整して、第１高周波ＨＦ（１００ＭＨｚ）の第２高調波（２００ＭＨｚ）に対する両フィルタ１０２(1)，１０２(2)のインピーダンスＺ(IN)を４０Ω，４５Ω，５０Ω，５５Ω，６０Ωの５通りに選んだ。一方で、フィルタユニット５４(OUT)に備わっているコイル長さ調整部１３４により、フィルタユニット５４(OUT)内の第１および第２フィルタ１０２(1)，１０２(2)のコイル１０４(1)，１０４(2)の長さｓを調整して、第２高調波（２００ＭＨｚ）に対する両フィルタ１０２(1)，１０２(1)のインピーダンスＺ(OUT)を４０Ω，４５Ω，５０Ω，５５Ω，６０Ωの５通りに選んだ。そして、［Ｚ(IN)，Ｚ(OUT)］の組み合わせとして、［４０Ω，４０Ω］，［４０Ω，４５Ω］，［４０Ω，５０Ω］，［４０，６０Ω］，［４５Ω，５０Ω］，［５０Ω，５０Ω］，［５０Ω，５５Ω］，［５０Ω，６０Ω］，［５５Ω，６０Ω］，［６０Ω，６０Ω］の１０通りを選び、それらの各場合で上記レシピの有機膜エッチングを行ってＸ方向およびＹ方向における半導体ウエハＷ上のエッチングレート分布を測定（取得）した。 In this embodiment, as shown in FIG. 13, the filter units 54 (IN) and 54 (OUT) are placed in the X direction which is point-symmetric with respect to a vertical line N passing through the center of the semiconductor wafer W (that is, the center of the susceptor 12). Positions X (IN) and X (OUT) (positions 20 to 25 mm from the wafer edge position). Then, the coil length adjusting unit 134 provided in the filter unit 54 (IN) is used to coil the coils 104 (1) of the first and second filters 102 (1) and 102 (2) in the filter unit 54 (IN). ), 104 (2) by adjusting the length s, the impedance Z (IN) of both filters 102 (1), 102 (2) with respect to the second harmonic (200 MHz) of the first high frequency HF (100 MHz) is set to 40Ω. , 45Ω, 50Ω, 55Ω, and 60Ω were selected. On the other hand, the coil length adjusting unit 134 provided in the filter unit 54 (OUT) causes the coils 104 (1) of the first and second filters 102 (1) and 102 (2) in the filter unit 54 (OUT). , 104 (2) by adjusting the length s, the impedance Z (OUT) of both filters 102 (1), 102 (1) for the second harmonic (200 MHz) is 40Ω, 45Ω, 50Ω, 55Ω, 60Ω. I chose 5 ways. As combinations of [Z (IN), Z (OUT)], [40Ω, 40Ω], [40Ω, 45Ω], [40Ω, 50Ω], [40, 60Ω], [45Ω, 50Ω], [50Ω, 50 Ω], [50 Ω, 55 Ω], [50 Ω, 60 Ω], [55 Ω, 60 Ω], [60 Ω, 60 Ω] are selected, and in each case, the organic film etching of the above recipe is performed to perform the X direction and Y The etching rate distribution on the semiconductor wafer W in the direction was measured (acquired).
　図１４に、この実施例の実験結果を示す。図示のように、［Ｚ(IN)，Ｚ(OUT)］＝［４０Ω，４０Ω］の場合、Ｘ方向における左側エッジ付近（フィルタユニット５４(OUT)の直上位置付近）のエッチングレートがＹ方向における左側エッジ付近のエッチングレートと大きく乖離している。しかし、［Ｚ(IN)，Ｚ(OUT)］＝［４０Ω，４５Ω］および［Ｚ(IN)，Ｚ(OUT)］＝［４０Ω，５０Ω］の場合のように、第２高調波（２００ＭＨｚ）に対するフィルタユニット５４(OUT)のインピーダンスＺ(OUT)を４０Ω→４５Ω→５０Ωと高くしていくと、そのようなＸ方向とＹ方向の間でのエッチングレートの偏差が低減する。 FIG. 14 shows the experimental results of this example. As shown in the figure, when [Z (IN), Z (OUT)] = [40Ω, 40Ω], the etching rate near the left edge in the X direction (near the position directly above the filter unit 54 (OUT)) is in the Y direction. It is greatly different from the etching rate near the left edge. However, as in the case of [Z (IN), Z (OUT)] = [40Ω, 45Ω] and [Z (IN), Z (OUT)] = [40Ω, 50Ω], the second harmonic (200 MHz) When the impedance Z (OUT) of the filter unit 54 (OUT) is increased from 40Ω → 45Ω → 50Ω, the deviation of the etching rate between the X direction and the Y direction is reduced.
　一方、［Ｚ(IN)，Ｚ(OUT)］＝［５０Ω，６０Ω］の場合、Ｘ方向における右側エッジ付近（フィルタユニット５４(IN)の直上位置付近）のエッチングレートとＹ方向における右側エッジ付近のエッチングレートとが大きく乖離している。しかし、［Ｚ(IN)，Ｚ(OUT)］＝［５５Ω，６０Ω］および［Ｚ(IN)，Ｚ(OUT)］＝［６０Ω，６０Ω］の場合のように、第２高調波（２００ＭＨｚ）に対するフィルタユニット５４(IN)のインピーダンスＺ(IN)を５０Ω→５５Ω→６０Ωと高くしていくと、そのようなＸ方向とＹ方向の間でのエッチングレートの偏差が低減する。 On the other hand, when [Z (IN), Z (OUT)] = [50Ω, 60Ω], the etching rate near the right edge in the X direction (near the position directly above the filter unit 54 (IN)) and the right edge in the Y direction The etching rate is greatly deviated. However, as in the case of [Z (IN), Z (OUT)] = [55Ω, 60Ω] and [Z (IN), Z (OUT)] = [60Ω, 60Ω], the second harmonic (200 MHz) When the impedance Z (IN) of the filter unit 54 (IN) is increased from 50Ω → 55Ω → 60Ω, the etching rate deviation between the X direction and the Y direction is reduced.
　また、この実施例では、Ｘ方向およびＹ方向のいずれにおいても、第２高調波（２００ＭＨｚ）に対する両フィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)のインピーダンスＺ(IN)，Ｚ(OUT)を高くするほど、したがって［Ｚ(IN)，Ｚ(OUT)］＝［６０Ω，６０Ω］の場合に最も、エッチングレートの均一性が高くなる。 In this embodiment, the impedances Z (IN) and Z (OUT) of both filter units 54 (IN) and 54 (OUT) with respect to the second harmonic (200 MHz) are increased in both the X direction and the Y direction. Accordingly, the uniformity of the etching rate is the highest when [Z (IN), Z (OUT)] = [60Ω, 60Ω].
　なお、フィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)が無い比較基準例（図１２）と較べて、フィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)を配備する実施例（図１４）では、エッチングレートが一段低くなる。これは、フィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)ないしヒータ給電部がサセプタ１２内部の発熱体４０に接続されると、高周波電源２８，３０よりサセプタ１２に印加される高周波ＨＦ，ＬＦの一部が内側および外側の発熱体４０(IN)，４０(OUT)を介して給電ライン５２(IN)，５２(OUT)上に流れ込むことによって、プラズマ生成およびイオン引き込みに消費される高周波ＨＦ，ＬＦのパワーが減少するためである。しかし、ウエハ径方向におけるエッチングレートの均一性に関しては、実施例の方が比較基準例よりも断然にすぐれている。
　
［実施例２］ In addition, compared with the comparative reference example without the filter units 54 (IN) and 54 (OUT) (FIG. 12), the embodiment (FIG. 14) in which the filter units 54 (IN) and 54 (OUT) are provided has an etching rate. Is one step lower. This is because when the filter units 54 (IN), 54 (OUT) or the heater power supply unit is connected to the heating element 40 inside the susceptor 12, one of the high frequency HF, LF applied to the susceptor 12 from the high frequency power supplies 28, 30. Flows into the power supply lines 52 (IN) and 52 (OUT) through the inner and outer heating elements 40 (IN) and 40 (OUT), so that the high frequency HF and LF consumed for plasma generation and ion attraction This is because the power of is reduced. However, regarding the uniformity of the etching rate in the wafer radial direction, the example is far superior to the comparative reference example.

[Example 2]
　本発明者は、上記実施形態のプラズマエッチング装置におけるフィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)の作用を検証するための別の実験を行った。この第２の実験でも、チャンバ１０の下にフィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)を配置しない場合を比較基準例とし、この比較基準例において半導体ウエハＷ上のエッチングレートが方位角方向で略均一になるような別のエッチングプロセスとして、ドライクリーニングを選定した。 The present inventor conducted another experiment for verifying the action of the filter units 54 (IN) and 54 (OUT) in the plasma etching apparatus of the above embodiment. Also in this second experiment, the case where the filter units 54 (IN) and 54 (OUT) are not disposed under the chamber 10 is used as a comparative reference example. In this comparative reference example, the etching rate on the semiconductor wafer W is in the azimuth direction. Dry cleaning was selected as another etching process that is substantially uniform.
　このドライクリーニングにおいて、フィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)が無い場合は、図１５に示すように、半導体ウエハＷ上の相直交するＸ方向およびＹ方向でエッチンクレート分布のプロファイルが略重なるような実験結果が得られた。 In this dry cleaning, when the filter units 54 (IN) and 54 (OUT) are not present, the etch crate distribution profiles on the semiconductor wafer W substantially overlap in the X and Y directions orthogonal to each other as shown in FIG. The experimental results were obtained.
　次に、実施例として、レシピ以外は上記第１の実験の実施例とすべて同じ条件で、つまり上記比較基準例と同一のレシピでドライクリーニングを行った。 Next, as an example, dry cleaning was performed under the same conditions as the example of the first experiment except for the recipe, that is, using the same recipe as the comparative reference example.
　図１６に、第２実施例の実験結果を示す。この第２の実施例においても、上記第１の実験の実施例ほどではなかったが、やはり両フィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)のインピーダンスＺ(IN)，Ｚ(OUT) が揃っているほど、かつ高くなるほど、方位角方向におけるエッチングレートの均一性が改善される効果が確認された。
　
［他の実施形態又は変形例］ FIG. 16 shows the experimental results of the second example. Even in the second embodiment, the impedances Z (IN) and Z (OUT) of both the filter units 54 (IN) and 54 (OUT) are aligned, although not as much as in the first experiment. The effect of improving the uniformity of the etching rate in the azimuth angle direction was confirmed as the film was higher and higher.

[Other Embodiments or Modifications]
　以上本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その技術思想の範囲内で種種の変形が可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical idea.
　たとえば、上記実施形態のフィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)に設けられるコイル長さ調整部１３４の一変形例として、図１７に示すように、コイル１０４(1)，１０４(2)の内側を遊動可能に貫通する棒状のねじ軸１４０と、コイル１０４(1)，１０４(2)の一端に結合または係合したままコイル軸方向で移動可能にねじ軸１４０に取り付けられるコイル受け部材１４２と、このコイル受け部材１４２をワッシャ１４４を介して所望の位置で固定するためにねじ軸１４０に螺合するナット１４６とを有する構成も可能である。 For example, as a modification of the coil length adjusting unit 134 provided in the filter units 54 (IN) and 54 (OUT) of the above embodiment, as shown in FIG. 17, coils 104 (1) and 104 (2) A rod-shaped screw shaft 140 penetrating through the inside of the coil 104 and a coil receiving member 142 attached to the screw shaft 140 so as to be movable in the coil axis direction while being coupled or engaged with one end of the coils 104 (1), 104 (2). A configuration having a nut 146 that is screwed onto the screw shaft 140 to fix the coil receiving member 142 at a desired position via the washer 144 is also possible.
　また、第１フィルタ１０２(1)のコイル１０４(1)と第２フィルタ１０２(2)のコイル１０４(2)とを別々に配置する場合にも、各々のコイル１０４(1)，１０４(2)に対して上記のようなコイル長さ調整部１３４を個別に設けることができる。その場合は、図１８および図１９に示すように、各々のコイル１０４(1)，１０４(2)を上記のような弾力性に富むチューブ１１６に包んで、隙間の無いコイル巻線構造とするのが好ましい。 Also, when the coil 104 (1) of the first filter 102 (1) and the coil 104 (2) of the second filter 102 (2) are arranged separately, the coils 104 (1), 104 (2 ) As described above can be provided individually. In that case, as shown in FIG. 18 and FIG. 19, each coil 104 (1), 104 (2) is wrapped in the above-described elastic tube 116 to form a coil winding structure without a gap. Is preferred.
　また、サセプタ１２に設ける発熱体４０を半径方向で３系統以上に分割して、それぞれに対応する３つ以上のフィルタユニットを方位角方向で適当な距離間隔を空けてチャンバ１０の下に配置することも可能であり、その場合にも各々のフィルタユニットに上記実施例の構成を適用することができる。発熱体４０を分割しないでフィルタユニットを１つだけ用いる場合も同様である。 Further, the heating element 40 provided in the susceptor 12 is divided into three or more systems in the radial direction, and three or more filter units corresponding to each are arranged below the chamber 10 with an appropriate distance interval in the azimuth direction. In this case, the configuration of the above embodiment can be applied to each filter unit. The same applies to the case where only one filter unit is used without dividing the heating element 40.
　上記実施形態では、コイル長さ調整部１３４を用いて、コイル１０４(1) ，１０４(2)を縮め、その短縮量を変える仕方でコイル長さｓを調整した。しかし、上記と同様のコイル長さ調整部１３４を用いて、コイル１０４(1) ，１０４(2)を自然長よりも長く伸ばし、その伸長量を変えることによりコイル長さｓを調整することも可能である。本発明者が行った実験によれば、コイル１０４(1) ，１０４(2)を伸ばすとフィルタのインピーダンス特性における並列多重共振の各共振周波数が一様に高くなる方向に変化（シフト）すること、そしてコイル伸長量を大きくするほど各共振周波数の変化量（シフト量）が大きくなること、そして周波数が高いほど変化率が大きいことが確認されている。 In the above embodiment, the coil length adjustment unit 134 is used to shorten the coils 104 (1) and 104 (2) and adjust the coil length s by changing the shortening amount. However, it is also possible to adjust the coil length s by extending the coils 104 (1), 104 (2) longer than the natural length using the same coil length adjusting unit 134 as described above and changing the extension amount. Is possible. According to experiments conducted by the present inventor, when the coils 104 (1) and 104 (2) are extended, each resonance frequency of the parallel multiple resonance in the impedance characteristics of the filter is changed (shifted) in the direction of uniform increase. It has been confirmed that the amount of change (shift amount) of each resonance frequency increases as the coil extension amount increases, and the rate of change increases as the frequency increases.
　上記実施形態では、発熱体４０を介して給電ライン１００(1)，１００(2)に入ってくる高周波ノイズから見て、コイル１０４(1) ，１０４(2)の入力端（上端）を固定して、コイル１０４(1) ，１０４(2)の出力端（下端）側にコイル長さ調整部１３４を取り付けた。別の実施形態として、コイル１０４(1) ，１０４(2)の出力端（下端）を固定し、コイル１０４(1) ，１０４(2)の入力端（上端）側にコイル長さ調整部１３４を取り付ける構成も可能である。 In the above embodiment, the input ends (upper ends) of the coils 104 (1) and 104 (2) are fixed as viewed from the high frequency noise entering the power supply lines 100 (1) and 100 (2) through the heating element 40. And the coil length adjustment part 134 was attached to the output end (lower end) side of the coils 104 (1) and 104 (2). As another embodiment, the output ends (lower end) of the coils 104 (1) and 104 (2) are fixed, and the coil length adjusting unit 134 is arranged on the input end (upper end) side of the coils 104 (1) and 104 (2). It is also possible to install the unit.
　本発明者が行った実験によれば、コイル１０４(1) ，１０４(2)の出力端（下端）を固定して、入力端（上端）側からコイル長さ調整部１３４によりコイル１０４(1) ，１０４(2)を縮めるとフィルタのインピーダンス特性における並列多重共振の各共振周波数が一様に低くなる方向に変化（シフト）すること、そしてコイル短縮量を大きくするほど各共振周波数の変化量（シフト量）が大きくなること、そして周波数が低いほど変化率が大きいことが確認されている。したがって、プラズマ処理に用いられる基本波の第１高周波ＨＦまたは第２高周波ＬＦに対するフィルタのインピーダンスを主に調整する場合には、この実施形態を好適に使える。 According to an experiment conducted by the present inventor, the output ends (lower end) of the coils 104 (1) (and 104 (2) are fixed, and the coil 104 (1) is moved from the input end (upper end) side by the coil length adjusting unit 134. ) When and 104 (2) are shortened, each resonance frequency of the parallel multiple resonance in the impedance characteristics of the filter is changed (shifted) in a uniform lower direction, and the amount of change in each resonance frequency is increased as the coil shortening amount is increased. It has been confirmed that (shift amount) increases and the rate of change increases as the frequency decreases. Therefore, this embodiment can be suitably used when mainly adjusting the impedance of the filter with respect to the first high frequency HF or the second high frequency LF of the fundamental wave used for the plasma processing.
　本発明の技術と特許文献１に記載の技術とを併用することも可能である。すなわち、本発明のフィルタまたはフィルタユニットにおいて、分布定数線路の特性インピーダンスに線路の途中で局所的な変化を与える特定インピーダンス局所可変部材を設ける構成も可能である。したがって、たとえば、上記実施形態においてコイル１０４(1)，(2)と外導体１１０との間に導体または絶縁体からなるリング部材を同軸に設けることも可能である。 It is also possible to use the technique of the present invention together with the technique described in Patent Document 1. That is, in the filter or filter unit of the present invention, it is also possible to provide a specific impedance local variable member that gives a local change in the characteristic impedance of the distributed constant line in the middle of the line. Therefore, for example, in the above embodiment, a ring member made of a conductor or an insulator can be provided coaxially between the coils 104 (1), (2) and the outer conductor 110.
　上記実施形態は、チャンバ１０内のサセプタ１２にプラズマ生成用の第１高周波ＨＦとイオン引き込み用の第２高周波ＬＦとを重畳して印加する下部２周波印加方式の容量結合型プラズマエッチング装置において、サセプタ１２に組み込まれる発熱体４０とチャンバ１０の外に設置されるヒータ電源５８とを電気的に接続する一対のヒータ給電ライン１００(1)，ライン１００(2)上に両周波数のノイズを減衰させるためのフィルタに係わるものであった。しかしながら、上部電極６４にプラズマ生成用の第１高周波ＨＦを印加し、サセプタ１２にイオン引き込み用の第２高周波ＬＦを印加する上下部２周波印加方式の容量結合型プラズマエッチング装置、あるいはサセプタ１２に単一の高周波を印加する下部１周波印加方式の容量結合型プラズマエッチング装置においても、上記実施形態のフィルタまたはフィルタユニットをそのまま好適に適用することができる。 The above embodiment is a lower two frequency application type capacitively coupled plasma etching apparatus in which the first high frequency HF for plasma generation and the second high frequency LF for ion attraction are applied to the susceptor 12 in the chamber 10 in a superimposed manner. Noise of both frequencies is attenuated on the pair of heater power supply lines 100 (1) and 100 (2) that electrically connect the heating element 40 incorporated in the susceptor 12 and the heater power supply 58 installed outside the chamber 10. It was related to the filter. However, a capacitively coupled plasma etching apparatus of an upper and lower two frequency application system that applies a first high frequency HF for plasma generation to the upper electrode 64 and a second high frequency LF for ion attraction to the susceptor 12 or the susceptor 12 is applied. Also in the capacitively coupled plasma etching apparatus of the lower one frequency application system that applies a single high frequency, the filter or filter unit of the above embodiment can be suitably applied as it is.
　また、本発明は、ヒータ給電線等の電源線用のフィルタに限定されるものでは決してなく、チャンバ内に設けられる所定の電気的部材とチャンバの外に設けられる電力系または信号系の外部回路とを電気的に接続する一対の線路または単一の線路上に設けられる任意のフィルタまたはフィルタユニットに適用可能である。 Further, the present invention is not limited to a filter for a power supply line such as a heater power supply line, but a predetermined electric member provided in the chamber and an external circuit of a power system or a signal system provided outside the chamber. Can be applied to any filter or filter unit provided on a pair of lines or a single line.
　本発明は、容量結合型のプラズマエッチング装置に限定されず、マイクロ波プラズマエッチング装置や、誘導結合プラズマエッチング装置、ヘリコン波プラズマエッチング装置等にも適用可能であり、さらにはプラズマＣＶＤ、プラズマ酸化、プラズマ窒化、スパッタリングなどの他のプラズマ処理装置にも適用可能である。また、本発明における被処理基板は半導体ウエハに限るものではなく、フラットパネルディスプレイ、有機ＥＬ、太陽電池用の各種基板や、フォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等も可能である。 The present invention is not limited to a capacitively coupled plasma etching apparatus, but can be applied to a microwave plasma etching apparatus, an inductively coupled plasma etching apparatus, a helicon wave plasma etching apparatus, and the like, and further, plasma CVD, plasma oxidation, The present invention can also be applied to other plasma processing apparatuses such as plasma nitriding and sputtering. In addition, the substrate to be processed in the present invention is not limited to a semiconductor wafer, and a flat panel display, an organic EL, various substrates for solar cells, a photomask, a CD substrate, a printed substrate, and the like are also possible.
　　１０　　　　　チャンバ
　　１２　　　　　サセプタ（下部電極）
　　２４　　　　　排気装置
　　２８　 　　　（プラズマ生成用）高周波電源
　　３０　 　　　（イオン引き込み用）高周波電源
　　３２　　　　　マッチングユニット
　　４０(IN)　　　内側の発熱線
　　４０(OUT) 　 外側の発熱線
　　５４(IN)，５４(OUT)　　フィルタユニット
　　５８(IN)，５８(OUT)　　ヒータ電源
　　１００(1)　　 第１の給電ライン
　　１００(2)　　 第２の給電ライン
　　１０２(1)　　 第１のフィルタ
　　１０２(2) 　　第２のフィルタ
　　１０４(1)，１０４(2) 　　コイル
　　１０６(1)，１０６(2) 　　コンデンサ
　　１１０　　　　外導体
　　１２６　　　　コイル受け部材
　　１３２　　　　送りねじ機構
　　１３４　　　　コイル長さ調整部 10 Chamber 12 Susceptor (lower electrode)
24 exhaust device 28 (for plasma generation) high frequency power supply 30 (for ion attraction) high frequency power supply 32 matching unit 40 (IN) inner heating wire 40 (OUT) outer heating wire 54 (IN), 54 (OUT) filter unit 58 (IN), 58 (OUT) Heater power supply 100 (1) First feed line 100 (2) Second feed line 102 (1) First filter 102 (2) Second filter 104 (1), 104 (2) Coil 106 (1), 106 (2) Capacitor 110 Outer conductor 126 Coil receiving member 132 Feed screw mechanism 134 Coil length adjustment section

Claims (27)

  1. 　プラズマ処理が行われる処理容器と、
    　前記処理容器内に設けられる電気的部材と、
    　前記電気的部材を前記処理容器の外に配置される外部回路に電気的に接続するための線路と、
    　前記電気的部材から前記外部回路に向かって前記線路に入ってくる所定周波数の高周波ノイズを減衰させ、または阻止するためのコイルを含むフィルタと、
    　前記コイルのインダクタンスを調整するためのコイルインダクタンス調整部と
    　を有するプラズマ処理装置。     A processing vessel in which plasma processing is performed;
    An electrical member provided in the processing vessel;
    A line for electrically connecting the electrical member to an external circuit disposed outside the processing container;
    A filter including a coil for attenuating or preventing high-frequency noise of a predetermined frequency that enters the line from the electrical member toward the external circuit;
    A plasma processing apparatus comprising: a coil inductance adjusting unit for adjusting the inductance of the coil.
  2. 　プラズマ処理が行われる処理容器と、
    　前記処理容器内に配置される第１の電極と、
    　前記第１の電極に設けられる発熱体と、
    　前記発熱体を前記処理容器の外に配置されるヒータ電源に電気的に接続するための給電ラインと、
    　前記発熱体を介して前記給電ラインに入ってくる所定周波数の高周波ノイズを減衰させ、または阻止するためのコイルを含むフィルタと、
    　前記コイルのインダクタンスを調整するためのコイルインダクタンス調整部と
    　を有するプラズマ処理装置。     A processing vessel in which plasma processing is performed;
    A first electrode disposed in the processing vessel;
    A heating element provided on the first electrode;
    A power supply line for electrically connecting the heating element to a heater power source disposed outside the processing container;
    A filter including a coil for attenuating or preventing high-frequency noise of a predetermined frequency that enters the power supply line via the heating element;
    A plasma processing apparatus comprising: a coil inductance adjusting unit for adjusting the inductance of the coil.
  3. 　前記電極に一定の周波数を有する基本波の高周波を印加するための高周波電源を有する、請求項２に記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 2, further comprising a high frequency power source for applying a high frequency of a fundamental wave having a constant frequency to the electrode.
  4. 　前記発熱体が並列に複数設けられ、それら複数の前記発熱体にそれぞれ対応する複数の前記フィルタが方位角方向で均一な距離間隔を空けて配置される、請求項２に記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein a plurality of the heating elements are provided in parallel, and the plurality of filters respectively corresponding to the plurality of heating elements are arranged at uniform distance intervals in the azimuth direction.
  5. 　前記高周波ノイズは、前記基本波の２倍の周波数を有する２次高調波を含む、請求項３に記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 3, wherein the high-frequency noise includes a second harmonic having a frequency twice that of the fundamental wave.
  6. 　前記第１の電極の上に被処理体が載置される、請求項２に記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein an object to be processed is placed on the first electrode.
  7. 　前記給電ラインが、前記発熱体の両端にそれぞれ接続される第１および第２の給電導線を有し、
    　前記コイルが、前記第１の給電導線の一部を構成する第１のコイル単体と、前記第２の給電導線の一部を構成する第２のコイル単体とを含み、
    　前記第１および第２のコイル単体をそれぞれ構成する第１および第２のコイル導線が、並進しながら等しい巻線長で螺旋状に巻かれている、
    　請求項２に記載のプラズマ処理装置。     The power supply line has first and second power supply conductors respectively connected to both ends of the heating element;
    The coil includes a first coil unit constituting a part of the first power feeding conductor and a second coil unit constituting a part of the second power feeding conductor,
    The first and second coil conductors constituting the first and second coils respectively are spirally wound with an equal winding length while being translated,
    The plasma processing apparatus according to claim 2.
  8. 　前記コイルインダクタンス調整部は、前記コイルの長さまたは巻線間隔を調整するためのコイル長さ調整部を有する、請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the coil inductance adjustment unit includes a coil length adjustment unit for adjusting a length or a winding interval of the coil.
  9. 　前記コイル長さ調整部は、
    　前記コイルの内側を遊動可能に貫通する棒軸と、
    　前記コイルの一端に結合または係合したまま前記コイル軸方向で摺動可能に前記棒軸に取り付けられるコイル受け部材と、
    　前記コイル受け部材を前記棒軸上で移動させ、かつ所望の位置で固定するための送りねじ機構と
    　を有する、請求項８に記載のプラズマ処理装置。     The coil length adjuster is
    A rod shaft that movably penetrates the inside of the coil;
    A coil receiving member attached to the rod shaft so as to be slidable in the coil axial direction while being coupled or engaged with one end of the coil;
    The plasma processing apparatus according to claim 8, further comprising: a feed screw mechanism for moving the coil receiving member on the rod shaft and fixing the coil receiving member at a desired position.
  10. 　前記コイル長さ調整部は、
    　前記コイルの内側を遊動可能に貫通する棒状のねじ軸と、
    　前記コイルの一端に結合または係合したまま前記コイル軸方向で移動可能に前記ねじ軸に取り付けられるコイル受け部材と、
    　前記コイル受け部材を所望の位置で固定するために前記ねじ軸に螺合するナットと
    　を有する、請求項８に記載のプラズマ処理装置。     The coil length adjuster is
    A rod-shaped screw shaft that movably penetrates the inside of the coil;
    A coil receiving member attached to the screw shaft so as to be movable in the direction of the coil axis while being coupled or engaged with one end of the coil;
    The plasma processing apparatus according to claim 8, further comprising: a nut that is screwed onto the screw shaft to fix the coil receiving member at a desired position.
  11. 　前記コイル長さ調整部は、前記処理容器側に位置する前記コイルの一端を固定し、前記処理容器と反対側に位置する前記コイルの他端を前記コイル受け部材に結合または係合させる、請求項９に記載のプラズマ処理装置。 The coil length adjusting unit fixes one end of the coil located on the processing container side and couples or engages the other end of the coil located on the opposite side to the processing container with the coil receiving member. Item 10. The plasma processing apparatus according to Item 9.
  12. 　前記コイルの巻線間が弾力性を有する絶縁体で塞がっている、請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein a space between the windings of the coil is closed with an elastic insulator.
  13. 　前記絶縁体は、前記コイルを覆うチューブである、請求項１２に記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 12, wherein the insulator is a tube covering the coil.
  14. 　前記コイルは空芯コイルである、請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the coil is an air-core coil.
  15. 　前記フィルタは、前記コイルを収容または包囲する筒形の外導体を有し、特性インピーダンスが一定の分布定数線路を形成する、請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理装置。 3. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the filter has a cylindrical outer conductor that houses or surrounds the coil, and forms a distributed constant line having a constant characteristic impedance.
  16. 　前記外導体が電気的に接地されている、請求項１５に記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 15, wherein the outer conductor is electrically grounded.
  17. 　前記フィルタは、前記処理容器内の処理空間側から見て前記高周波電極の背後に配置される、請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the filter is disposed behind the high-frequency electrode when viewed from a processing space side in the processing container.
  18. 　前記処理容器側から見て、前記コイルが前記フィルタの初段に設けられ、前記コイルの反対側の端子がコンデンサを介して接地電位の導電性部材に電気的に接続される、請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理装置。 The coil is provided in the first stage of the filter when viewed from the processing container side, and a terminal on the opposite side of the coil is electrically connected to a conductive member having a ground potential via a capacitor. Item 3. The plasma processing apparatus according to Item 2.
  19. 　プラズマ処理が行われる処理容器内の電気的部材が前記処理容器の外に配置される外部回路に線路を介して電気的に接続されているプラズマ処理装置において、前記電気的部材から前記外部回路に向かって前記線路に入ってくる所定周波数の高周波ノイズを減衰させ、または阻止するために前記線路の途中に設けられるフィルタユニットであって、
    　前記線路の一部を構成するコイルと、
    　前記コイルのインダクタンスを調整するためのコイルインダクタンス調整部と
    　を有するフィルタユニット。     In a plasma processing apparatus in which an electrical member in a processing container in which plasma processing is performed is electrically connected via a line to an external circuit disposed outside the processing container, the electrical member is connected to the external circuit. A filter unit provided in the middle of the line to attenuate or prevent high-frequency noise of a predetermined frequency entering the line toward the line,
    A coil constituting a part of the line;
    And a coil inductance adjusting unit for adjusting the inductance of the coil.
  20. 　プラズマ処理が行われる処理容器内の第１の電極に設けられている発熱体が前記処理容器の外に配置されるヒータ電源に給電ラインを介して電気的に接続されているプラズマ処理装置において、前記発熱体から前記ヒータ電源に向かって前記給電ラインに入ってくる所定周波数の高周波ノイズを減衰させ、または阻止するために前記給電ラインの途中に設けられるフィルタユニットであって、
    　前記給電ラインの一部を構成するコイルと、
    　前記コイルのインダクタンスを調整するためのコイルインダクタンス調整部と
    　を有するフィルタユニット。     In a plasma processing apparatus in which a heating element provided in a first electrode in a processing container in which plasma processing is performed is electrically connected to a heater power source disposed outside the processing container via a power supply line. A filter unit provided in the middle of the power supply line for attenuating or preventing high frequency noise of a predetermined frequency entering the power supply line from the heating element toward the heater power supply;
    A coil constituting a part of the power supply line;
    And a coil inductance adjusting unit for adjusting the inductance of the coil.
  21. 　前記コイルインダクタンス調整部は、前記コイルの長さまたは巻線間隔を調整するためのコイル長さ調整部を有する、請求項１９または請求項２０に記載のフィルタユニット。 The filter unit according to claim 19 or 20, wherein the coil inductance adjusting unit includes a coil length adjusting unit for adjusting a length or a winding interval of the coil.
  22. 　前記コイル長さ調整部は、
    　前記コイルの内側を遊動可能に貫通する棒軸と、
    　前記コイルの一端に結合または係合したまま前記コイル軸方向で摺動可能に前記棒軸に取り付けられるコイル受け部材と、
    　前記コイル受け部材を前記棒軸上で移動させ、かつ所望の位置で固定するための送りねじ機構と
    　を有する、請求項２１に記載のフィルタユニット。     The coil length adjuster is
    A rod shaft that movably penetrates the inside of the coil;
    A coil receiving member attached to the rod shaft so as to be slidable in the coil axial direction while being coupled or engaged with one end of the coil;
    The filter unit according to claim 21, further comprising: a feed screw mechanism for moving the coil receiving member on the rod shaft and fixing the coil receiving member at a desired position.
  23. 　前記コイル長さ調整部は、
    　前記コイルの内側を遊動可能に貫通する棒状のねじ軸と、
    　前記コイルの一端に結合または係合したまま前記コイル軸方向で移動可能に前記ねじ軸に取り付けられるコイル受け部材と、
    　前記コイル受け部材を固定するために前記ねじ軸に螺合するナットと
    　を有する、請求項２１に記載のフィルタユニット。     The coil length adjuster is
    A rod-shaped screw shaft that movably penetrates the inside of the coil;
    A coil receiving member attached to the screw shaft so as to be movable in the direction of the coil axis while being coupled or engaged with one end of the coil;
    The filter unit according to claim 21, further comprising: a nut that is screwed onto the screw shaft to fix the coil receiving member.
  24. 　前記コイル長さ調整部は、前記処理容器側に位置する前記コイルの一端を固定し、前記処理容器と反対側に位置する前記コイルの他端を前記コイル受け部材に結合または係合させる、請求項２２に記載のフィルタユニット。 The coil length adjusting unit fixes one end of the coil located on the processing container side and couples or engages the other end of the coil located on the opposite side to the processing container with the coil receiving member. Item 23. The filter unit according to Item 22.
  25. 　前記コイルの巻線間が弾力性を有する絶縁体で塞がっている、請求項１９または請求項２０に記載のフィルタユニット。 The filter unit according to claim 19 or 20, wherein a space between the windings of the coil is closed with an insulating material having elasticity.
  26. 　前記絶縁体は、前記コイルを覆うチューブである、請求項２５に記載のフィルタユニット。 26. The filter unit according to claim 25, wherein the insulator is a tube covering the coil.
  27. 　前記コイルは空芯コイルである、請求項１９または請求項２０に記載のフィルタユニット。 The filter unit according to claim 19 or 20, wherein the coil is an air-core coil.
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