WO2014041792A1 - プラズマ処理装置及びフィルタユニット - Google Patents

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WO2014041792A1
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coil
toroidal
air
core
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PCT/JP2013/005329
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恵貴 伊藤
真樹 西川
直彦 奥西
淳一 島田
健 小柳
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東京エレクトロン株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a plasma processing apparatus for performing plasma processing on a substrate to be processed using a high frequency, and in particular, high frequency noise entering 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.
  • control of plasma density distribution on the substrate to be processed semiconductor wafer, glass substrate, etc.
  • 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.
  • a mounting table or susceptor for mounting a substrate to be processed in a chamber of a plasma processing apparatus functions as a high-frequency electrode that applies a high frequency to a plasma space, and electrostatically attracts the substrate.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • this type of filter is placed outside the processing vessel directly under the susceptor.
  • the present applicant has improved the performance of a filter that blocks 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 Patent Document 1 in Patent Document 1.
  • a filter technique is disclosed. This filter technology uses a regular multiple parallel resonance characteristic of a distributed constant line, so that the coil to be accommodated in the filter is only one air-core coil.
  • a capacitively coupled plasma processing apparatus applies a plurality of high frequencies having different frequencies to an electrode in a processing container in order to improve the function and controllability of the high frequency in the plasma process.
  • a susceptor (lower electrode) on which a substrate to be processed is placed has a first high-frequency HF having a relatively high fundamental frequency (usually 27 MHz or more) suitable for plasma generation, and ion attraction.
  • a second high frequency LF having a relatively low fundamental frequency (usually 13 MHz or less) suitable for the above is applied in a superimposed manner.
  • noises of the first and second high-frequency HF and LF simultaneously enter the heater power supply line via a heating element incorporated in the susceptor for substrate temperature control.
  • the filter provided on the heater power supply line must simultaneously block these two high frequency noises.
  • the inductance required for the air-core coil by the fundamental frequency of the second high frequency LF which is the lowest of the frequencies to be cut off, that is, the coil size (especially the axial coil length).
  • the coil length must be increased as the fundamental frequency of the second high frequency LF is lower.
  • the coil length is required to be 200 mm or more
  • the coil length is required to be 750 mm or more.
  • a parallel resonance of a distributed constant line formed by an air-core coil and a cylindrical outer conductor that surrounds the air-core coil has a number of parallel resonances that are close to the frequency-impedance characteristics of the filter.
  • the frequency appears at substantially constant frequency intervals.
  • most of them are unwanted or unused parallel resonant frequencies.
  • parallel multiplexing is performed in the vicinity of these two basic frequencies. It is very difficult to match two of the resonance frequencies at the same time.
  • the slope (rate of change) of the impedance characteristic is steep near each parallel resonance point (because it is not a broad characteristic), the fundamental frequency to be cut off and the nearby parallel resonance frequency Even if the deviation is small, the impedance may be significantly lower than the peak value of the parallel resonance point and the filter function may not be effective. For this reason, it is difficult to design / manufacture / adjust the filter, and machine differences are likely to occur.
  • the present invention has been made in view of the problems of the prior art as described above, and a plurality of harmful multiple waves that enter a line such as a power supply line or a signal line from a high-frequency electrode or other electrical member in the processing container.
  • a plasma processing apparatus and a filter unit that provide sufficiently high impedance efficiently and stably with respect to high-frequency noise of a frequency to improve the reproducibility and reliability of the plasma process.
  • the plasma processing apparatus has an external circuit of a power system or a signal system that is electrically connected via a line to a predetermined electrical member in a processing container in which plasma processing is performed,
  • a first high-frequency noise having a first frequency that enters the line from the electrical member toward the external circuit and a second high-frequency noise having a second frequency lower than the first frequency Is a plasma processing apparatus for attenuating or blocking by a filter provided on the line, wherein the filter is provided in the first stage when viewed from the electrical member side, and in series with the air core coil.
  • a first capacitor electrically connected between a connecting point and the housing; and a second capacitor electrically connected between the terminal on the external circuit side of the toroidal coil and the housing.
  • the first-stage air core coil of the filter blocks the first high-frequency noise having the first frequency
  • the second-stage toroidal coil has the second frequency having passed through the air-core coil. Blocks high frequency noise.
  • the air-core coil has a self-resonant frequency near the first frequency
  • the toroidal coil has a self-resonant frequency near the second frequency.
  • the first capacitor functions so as to obtain the first series resonance frequency in the middle of the second frequency and the first frequency
  • the second capacitor has the second capacitor in a region lower than the second frequency. It functions to obtain a series resonance frequency.
  • the air core coil and the toroidal coil are assigned a role for the filter cutoff function for the first high frequency noise having the higher frequency and the filter cutoff function for the second high frequency noise having the lower frequency.
  • an electrical member in a processing container in which plasma processing is performed is electrically connected to an external circuit disposed outside the processing container via a line.
  • a filter unit provided in the middle of the line for attenuating or preventing a plurality of high frequency noises having different frequencies entering the line from the electrical member toward the external circuit.
  • An air core coil provided in the first stage when viewed from the electrical member side, a toroidal coil connected in series with the air core coil, and a conductive housing that houses or surrounds the air core coil and the toroidal coil.
  • a first capacitor electrically connected between a connection point between the air-core coil and the toroidal coil and the housing; And a second capacitor electrically connected between the external circuit side terminals of the toroidal coil and the housing.
  • the first air core coil of the filter cuts off the high frequency noise with the higher frequency
  • the toroidal coil of the next stage cuts off the lower frequency high frequency noise that has passed through the air core coil.
  • the air-core coil self-resonates at a higher frequency
  • the toroidal coil self-resonates at a lower frequency.
  • the first capacitor functions to obtain a first series resonance frequency between the self-resonance frequency of the toroidal coil and the self-resonance frequency of the air-core coil
  • the second capacitor is based on the self-resonance frequency of the toroidal coil.
  • the second series resonance frequency functions in a low region.
  • the air-core coil and the toroidal coil are assigned a role for a filter cutoff function for high-frequency noise having a higher frequency and a filter cutoff function for high-frequency noise having a lower frequency.
  • a first electrode for holding an object to be processed and a second electrode facing the first electrode are disposed in a processing container in which plasma processing is performed,
  • a first high frequency power source that outputs a high frequency is electrically connected to the first electrode or the second electrode, and a second high frequency having a second frequency lower than the first frequency is output.
  • a second high frequency power supply is electrically connected to the first electrode, and a heating line provided on the first electrode and a heater power supply for supplying power to the heating element are electrically connected to a power supply line.
  • a plasma processing apparatus provided with a filter for attenuating or preventing high-frequency noise of a predetermined frequency that enters through the heating element, wherein the filter is an empty space provided in the first stage when viewed from the heating element side.
  • core coil A toroidal coil connected in series with the air-core coil, a conductive housing that houses or surrounds the air-core coil and the toroidal coil, a connection point between the air-core coil and the toroidal coil, and the housing And a second capacitor electrically connected between the terminal on the heater power supply side of the toroidal coil and the housing.
  • the heating element built in the first electrode in the processing container enters the power supply line toward the heater power supply outside the processing container.
  • the first air core coil of the filter blocks the first high frequency noise having the first frequency against the first and second high frequency noises, and the next toroidal coil has passed through the air core coil.
  • a second high-frequency noise having a frequency of 2 is cut off.
  • the air-core coil has a self-resonant frequency near the first frequency
  • the toroidal coil has a self-resonant frequency near the second frequency.
  • the first capacitor functions so as to obtain the first series resonance frequency in the middle of the second frequency and the first frequency
  • the second capacitor has the second capacitor in a region lower than the second frequency. It functions to obtain a series resonance frequency.
  • the air core coil and the toroidal coil are assigned a role for the filter cutoff function for the first high frequency noise having the higher frequency and the filter cutoff function for the second high frequency noise having the lower frequency.
  • the filter unit provides a power supply line to a heater power source in which a heating element provided on a first electrode in a processing container in which plasma processing is performed is disposed outside the processing container.
  • the power supply is used to attenuate or prevent a plurality of high frequency noises having different frequencies entering the power supply line from the heating element toward the heater power supply.
  • a filter unit provided in the middle of the line, the air core coil provided in the first stage when viewed from the heating element side, the toroidal coil connected in series with the air core coil, the air core coil and the toroidal coil Between the housing and the conductive housing that houses or surrounds, the connection point between the air-core coil and the toroidal coil; Having a first capacitor and a second capacitor electrically connected between the heater power source side terminal and the housing of the toroidal coil connected to.
  • the filter unit power is supplied from the heating element incorporated in the first electrode in the processing container to the heater power supply outside the processing container during the plasma processing in the processing container.
  • the first-stage air core coil of the filter blocks the higher-frequency high-frequency noise, and the next-stage toroidal coil has passed the air-core coil at a lower frequency.
  • the high frequency noise is cut off.
  • the air-core coil self-resonates at a higher frequency, and the toroidal coil self-resonates at a lower frequency.
  • the first capacitor functions to obtain a first series resonance frequency between the self-resonance frequency of the toroidal coil and the self-resonance frequency of the air-core coil
  • the second capacitor is based on the self-resonance frequency of the toroidal coil.
  • the second series resonance frequency functions in a low region.
  • the air-core coil and the toroidal coil are assigned a role for a filter cutoff function for high-frequency noise having a higher frequency and a filter cutoff function for high-frequency noise having a lower frequency.
  • the plasma processing apparatus and the filter unit of the present invention harmful multiple components that enter 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. It is possible to improve the reproducibility and reliability of the plasma process by giving a sufficiently high impedance efficiently and stably to the high frequency noise of the above frequency.
  • FIG. 1 It is sectional drawing which shows the whole structure of the plasma processing apparatus in the 1st Embodiment of this invention. It is a schematic plan view which shows the structure of the heat generating body provided in the susceptor (lower electrode) of the said plasma processing apparatus. 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 in the said susceptor. It is a longitudinal cross-sectional view which shows the physical structure of the filter unit in the said embodiment. It is a partial expansion perspective view which shows the structure of the air-core coil provided in the said filter unit. It is a top view which shows the structure of the toroidal coil provided in the said filter unit.
  • FIG. 1 shows the configuration of a plasma processing apparatus according to the first 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.
  • 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.
  • 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.
  • the first high-frequency power source 28 outputs a first high-frequency HF having a constant frequency (usually 27 MHz or more) that mainly contributes to plasma generation.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • the heating element 40 is arranged in the radial direction of the susceptor 12 as shown in FIG. 2 is divided into an inner heating wire 40 (IN) and an outer heating wire 40 (OUT).
  • 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.
  • 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.
  • an annular refrigerant chamber or refrigerant passage 60 extending in the circumferential direction is provided inside the susceptor 12.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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
  • the electrode support 68 is made of, for example, anodized aluminum.
  • 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.
  • the basic operation of single wafer dry etching in this plasma etching apparatus is performed as follows. 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.
  • an etching gas generally a mixed gas
  • 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.
  • the heater power supplies 58 (IN) and 58 (OUT) are turned on to cause the inner heating wire 40 (IN) and the outer heating wire 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. .
  • This plasma etching apparatus is of a cathode coupling type and applies a first high-frequency HF having a relatively high fundamental frequency (27 MHz or higher) suitable for plasma generation to the susceptor 12, so that the plasma is in high density in a preferable dissociated state. And high density plasma can be formed even under a lower pressure condition.
  • a second high frequency LF having a relatively low fundamental frequency (13 MHz or less) suitable for ion attraction to the susceptor 12, anisotropy having high selectivity with respect to the semiconductor wafer W on the susceptor 12. Etching can be performed.
  • 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.
  • part of the first and second high frequency HF and LF applied to the susceptor 12 from the high frequency power sources 28 and 30 is incorporated into the susceptor 12 during the plasma etching.
  • the high-frequency noise enters the power supply conductors 52 (IN) and 52 (OUT) through the inner heating wire 40 (IN) and the outer heating wire 40 (OUT). If either of these two high frequency noises enters the heater power supplies 58 (IN) and 58 (OUT), the operation or performance of the heater power supplies 58 (IN) and 58 (OUT) may be impaired.
  • the filter unit is placed on the heater power supply line that electrically connects the heater power supplies 58 (IN) and 58 (OUT) to the inner heating wire 40 (IN) and the outer heating wire 40 (OUT).
  • 54 (IN) and 54 (OUT) are provided.
  • These filter units 54 (IN) and 54 (OUT) are, as will be described in detail below, a first and a second that enter the heater power supply line from the inner heating line 40 (IN) and the outer heating line 40 (OUT). 2.
  • the filter cutoff function with sufficiently high impedance is efficiently and stably exhibited with low power consumption.
  • the plasma etching apparatus of this embodiment improves the wafer temperature control function of the heater system, and the first and second high-frequency HFs on the heater power supply line from the chamber 10 through the heating element 40 inside the susceptor 12.
  • the leakage of LF power is effectively prevented or reduced, and the reproducibility and reliability of the plasma process are improved.
  • FIG. 3 shows a circuit configuration of a heater power supply unit for supplying power to the heating element 40 for controlling the wafer temperature provided in the susceptor 12.
  • 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.
  • 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.
  • the heater power source 58 (IN) is an AC output type power source that performs, for example, commercial frequency switching (ON / OFF) operation using SSR, and is connected to the inner heating wire 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 terminal h of the inner heating line 40 (IN) via the first power supply line (power supply line) 100A. is electrically connected to the a, the second output terminal is electrically connected to the second terminal h B of the inner heating wire 40 through the second power supply line (power supply line) 100B (iN).
  • the first output terminal is the first terminal h of the inner heating line 40 (IN) via the first power supply line (power supply line) 100A.
  • the second output terminal is electrically connected to the second terminal h B of the inner heating wire 40 through the second power supply line (power supply line) 100B (iN).
  • the filter unit 54 includes a plurality of reactance elements [AL 1 , AC 1 , AL 2 , and the like in the grounded conductive housing 104 on the first and second power supply lines 100A and 100B, respectively.
  • AC 2 [BL 1 , BC 1 , BL 2 , BC 2 ] are housed.
  • the circuit configurations of the two filters 102A and 102B are substantially the same, and the characteristic values of the corresponding reactance elements are substantially the same between the two filters.
  • the filters 102A and 102B are arranged in series in the order of the first-stage coils AL 1 and BL 1 and the next-stage coils AL 2 and BL 2 as viewed from the heating element 40 side on the power supply lines 100A and 100B. as well as connect to the first stage of coils AL 1, BL 1 and the first capacitor AC 1 between the connection point N a, N B and the housing 104 between the next coil AL 2, BL 2, BC 1 Are connected, and the second capacitors AC 2 and BC 2 are electrically connected between the heater power supply 58 (IN) side terminals of the coils AL 2 and BL 2 of the next stage and the housing 104. .
  • the current output from the heater power supply 58 (IN) is the first power supply line 100A, that is, the electric cable 56 (IN), the next-stage coil AL 2 , the first-stage coil, in the positive cycle. It enters the inner heating wire 40 (IN) from the one terminal h A through the coil AL 1 and the feeding conductor 52 (IN), generates Joule heat in each part of the inner heating wire 40 (IN), and the other terminal h B After leaving, the feedback is made through the second feed line 100B, that is, the feed conductor 52 (IN), the first stage coil BL 1 , the next stage coil BL 2, and the electric cable 56 (IN). In the negative cycle, a current flows through the same circuit in the opposite direction.
  • the heater AC output current is normally 50 Hz to several hundred Hz
  • the voltage drop in each coil AL 1 , BL 1 , AL 2 , BL 2 is so small that it can be ignored, and each capacitor AC 1 , BC 1 , AC 2 , BC
  • the leakage current that passes through 2 to ground is negligible.
  • the first-stage coils AL 1 and BL 1 are air-core coils
  • the next-stage coils AL 2 and BL 2 are toroidal coils.
  • FIG. 4 shows a physical structure in the filter unit 54 (IN) in this embodiment.
  • 5 to 7 show the configuration of the main part in the filter unit 54 (IN).
  • the filter unit 54 includes an air core coil AL 1 , BL 1 , a first capacitor AC 1 , BC in a grounded cylindrical conductive casing 104 made of, for example, aluminum. 1 , toroidal coils AL 2 and BL 2 and second capacitors AC 2 and BC 2 are arranged in this order from top to bottom.
  • the air-core coils AL 1 and BL 1 are preferably arranged coaxially with the casing 104, and spiral with the same winding interval and coil length H while overlapping and translating in the axial direction (vertical direction). It is wound into a shape.
  • the coil conductors of both coils AL 1 and BL 1 are preferably made of a thin plate or a rectangular copper wire having the same cross-sectional area, and insulate the coil conductor of one air-core coil BL 1. It is covered with a body tube 106.
  • the coil length relative to the coil diameter (outer diameter) D is such that the air-core coils AL 1 and BL 1 function as lumped elements with respect to the frequencies of the first high frequency HF and the second high frequency LF.
  • the ratio H / D of H is made much smaller than before, and preferably H / D is 1 or less.
  • the air-core when the coil AL 1, BL 1 of the coil length H thus corresponding to short, low frequency noise frequency, in particular air-core coil AL 1 to noise of the second high-frequency LF for ion attraction, BL
  • the blocking function of 1 will not work.
  • the toroidal coils AL 2 and BL 2 reliably block high frequency noise of such a low frequency after the air-core coils AL 1 and BL 1 as will be described later.
  • the filter performance of the entire filter unit 54 (IN) is guaranteed.
  • the first capacitors AC 1 and BC 1 are commercially available two-terminal capacitors, and as shown in FIG. 4, in the space between the air-core coils AL 1 and BL 1 and the toroidal coils AL 2 and BL 2. They are placed side by side in pairs.
  • the first capacitor AC 1 on the first filter 102A side has one terminal connected to the lower terminal of the air-core coil AL 1 via the connection conductor 108A, and the other terminal connected to the housing 104 via the connection conductor 110A.
  • the first capacitor BC 1 on the second filter 102B side has one terminal connected to the lower terminal of the air-core coil BL 1 via the connection conductor 108B, and the other terminal connected to the housing 104 via the connection conductor 110B. Connected to the side wall.
  • the toroidal coils AL 2 and BL 2 are spirally wound in a common toroidal core 112 arranged coaxially with the air-core coils AL 1 and BL 1 about half a turn. It is wrapped in a shape.
  • the coil conductors of both toroidal coils AL 2 and BL 2 have respective magnetic fluxes ⁇ A and ⁇ B generated in the toroidal core 112 when high-frequency currents I A and I B flow through the coils in the same phase. It is wound in the opposite direction so as to be in the same direction (added together) in the circumferential direction.
  • the toroidal core 112 is made of a core material having a high relative magnetic permeability, such as Ni—Zn ferrite, and forms an annular closed magnetic circuit.
  • the first toroidal coil AL 2 filter 102A side is connected to the lower terminal of the air-core coil AL 1 via one terminal (upper terminal) of the connection conductors 108A, the other terminal (lower terminal) of the connection conductors 114A It is connected to a second one of the terminals of the capacitor AC 2 through.
  • the toroidal coil BL 2 on the second filter 102B side has one terminal (upper terminal) connected to the lower terminal of the air-core coil BL 1 via the connecting conductor 108B, and the other terminal (lower terminal) connected to the connecting conductor 114B. It is connected to a second one of the terminals of the capacitor BC 2 through.
  • the thickness t of the toroidal core 112 is more than the usual double (particularly preferably 4 times more).
  • a plurality of (for example, four) toroidal cores TC as commercial products are stacked in the axial direction (vertical direction).
  • the thickness t of the toroidal core 112 is out of common sense so that the relationship of t ⁇ 2 (ba) is satisfied, and particularly preferably, the relationship of t ⁇ 4 (ba) is satisfied.
  • the structure which enlarges is taken.
  • a normal toroidal core always functions as a lumped element in a high frequency band.
  • the toroidal coils AL 2 and BL 2 in this embodiment also function as lumped constant elements in the high frequency band, particularly for the fundamental frequencies of the first high frequency HF and the second high frequency LF.
  • high-frequency power loss that is, iron loss occurs in the core material.
  • Iron loss particularly hysteresis loss and eddy current loss in the core material increases as the frequency increases.
  • the filter unit 54 (IN) of this embodiment the noise of the first high frequency HF having a high frequency is blocked by the first-stage air-core coils AL 1 and BL 1 , so that the next-stage toroidal coils AL 2 and BL 2 are used. Will not enter. For this reason, the iron loss of the toroidal core 112 is small.
  • the toroidal core 112 since the loss due to the toroidal core 112 is small, a core material (for example, ferrite) having a high relative magnetic permeability is used for the toroidal core 112, and the toroidal coils AL 2 and BL 2 can be miniaturized.
  • a core material for example, ferrite
  • the toroidal coils AL 2 and BL 2 can be miniaturized.
  • the second capacitors AC 2 and BC 2 are commercially available two-terminal capacitors, and are disposed in the spaces below the toroidal coils AL 2 and BL 2 as shown in FIG.
  • An upper connector 118 made of resin is attached to the opening at the upper end of the housing 104 via an annular lid 116.
  • the upper ends of both air-core coils AL 1 and BL 1 are electrically connected to the first and second filter terminals T A and T B inside or around the upper connector 118, respectively.
  • the opening part of the lower end of the housing 104 is obstruct
  • one or both of the lid 116 and the bottom plate 120 of the housing 104 may be a conductor plate.
  • the air core coils AL 1 and BL 1 are arranged coaxially with the casing 104 in the uppermost portion, that is, the first stage, in the conductive casing 104 to be grounded,
  • the toroidal coils AL 2 and BL 2 are arranged coaxially with the housing 104 at the next stage with the first capacitors AC 1 and BC 1 interposed therebetween, and the second capacitors AC 2 and BC 2 are arranged at the lowermost part.
  • the air-core coils AL 1 and BL 1 are spirally wound at equal winding intervals while overlapping and translating in the axial direction (longitudinal direction).
  • the length H is significantly shorter than the conventional one, resulting in a compact double coil assembly.
  • the toroidal coils AL 2 and BL 2 are also wound around the common toroidal core 112 by half a turn, which is a compact double coil assembly.
  • the toroidal coils AL 2 and BL 2 are doubled in height (thickness) as compared with a normal toroidal coil as described above, but a rod-shaped solenoid coil having the same inductance is arranged vertically. Rather than a smaller height size.
  • the toroidal cores 112 of the toroidal coils AL 2 and BL 2 form an annular closed magnetic circuit, and are arranged coaxially with respect to the air-core coils AL 1 and BL 1 located above them (therefore both magnetic fluxes). By crossing at right angles, the electromagnetic mutual influence between the air-core coils AL 1 and BL 1 and the toroidal coils AL 2 and BL 2 can be avoided. Therefore, the separation distance or space between the coils [AL 1 , BL 1 ], [AL 2 , BL 2 ] in the axial direction or the vertical direction can be made as small as possible.
  • the air-core coils AL 1 and BL 1 have a function of blocking the noise of the first high-frequency HF having the higher frequency, while the toroidal coils AL 2 and BL 2 It has a function of blocking the noise of the second high frequency LF having the lower frequency.
  • the entire filter unit 54 (IN) can be easily designed, manufactured and adjusted, and machine differences are less likely to occur. Further, since the filter unit 54 (IN) can be reduced in size, the layout design of various power supply systems provided under the susceptor 12 or the chamber 10 is facilitated.
  • the air core coils AL 1 , BL 1 and the toroidal coils AL 2 , BL 2 are replaced, that is, the toroidal coils AL 2 , BL 2 are arranged in the first stage, and the air core coil AL 1 , BL 1 is not desirable in the next stage. That is, when the toroidal coils AL 2 and BL 2 are arranged in the first stage, the toroidal coils AL 2 and BL 2 are supplied from the heating element 40 (IN) side onto the high-frequency power supply lines 100A and 100B and the first high-frequency HF and the second high-frequency.
  • the noise of the second high frequency LF having a lower frequency among the noises of the LF is cut off, the noise of the first high frequency HF having a higher frequency is allowed to pass. Further, since the capacitances of the first capacitors AC 1 and BC 1 are selected to be considerably small as will be described later, not only the noise of the second high frequency LF but also the noise of the first high frequency HF does not escape to the ground. For this reason, the noise of the first high frequency HF enters the toroidal coils AL 2 and BL 2 , and the current of the first high frequency HF flows through the toroidal coils AL 2 and BL 2 .
  • FIG. 8 shows an equivalent circuit of the first and second filters 102A and 102B. Due to the layout and connection structure as described above in the filter unit 54 (IN), the equivalent circuit of the filter 102A (102B) is as shown in the figure. The resistances of the air-core coil AL 1 (BL 1 ) and the toroidal coil AL 2 (BL 2 ) are ignored.
  • the air-core coil AL 1 not only provides a net inductive element or inductor L 1 having an inherent self-inductance, but also includes a coil-line capacitance C 1K generated in the periphery of the coil 104 and a housing 104. And a stray capacitance generated between them (hereinafter referred to as “ground stray capacitance”) C 1F . In the equivalent circuit, these capacitors C 1K and C 1F are connected in parallel to the inductor L 1 .
  • the inductance of the inductor L 1 in the air-core coil AL 1 (BL 1) is represented by the following equation (1).
  • L 1 k ⁇ ⁇ 0 ⁇ ⁇ ⁇ r 2 ⁇ N 2 / H (1)
  • k is a coefficient
  • ⁇ 0 is the vacuum permeability
  • r is the radius of the coil
  • N is the number of turns
  • H is the coil length in the axial direction.
  • the coil length H of the air-core coil AL 1 (BL 1 ) is made shorter than the coil diameter D as described above, and the inductance of the inductor L 1 is set to a low value (for example, 5 ⁇ H or less).
  • the capacitance of the inter-coil capacitance C 1K depends on the winding interval (pitch) of the coil AL 1 (BL 1 ) and does not depend on the number of turns N or the coil length S.
  • the capacitance of the ground stray capacitance C 1F depends on the distance from the housing 104 and the total area of the coil surface facing the housing 104. Therefore, in the air-core coil AL 1 (BL 1 ), as long as the coil diameter D and the diameter of the housing 104 are constant, the inductance of the inductor L 1 is reduced as the coil length H is shortened (the number N of turns is reduced). And the capacitance of the ground stray capacitance C 1F also decreases.
  • the air-core coil AL 1 (BL 1 ) has a small coil surface area per turn, the capacitance of the ground stray capacitance C 1F does not change so much even if the coil length H is changed, and the inter-coil capacitance C 1K.
  • the capacitance is about the same (for example, several pF).
  • the inductance of the inductor L 1 is low and the capacitance of the ground stray capacitance C 1F is as small as the capacitance of the inter-coil capacitance C 1K. It is advantageous (convenient) in setting the self-resonant frequency of AL 1 (BL 1 ), that is, the first parallel resonance frequency f PH given from the first parallel resonance circuit 122 described later in a considerably high frequency region.
  • the toroidal coil AL 2 (BL 2 ) not only provides a net inductive element or inductor L 2 having an inherent self-inductance, but also includes a coil line capacitance C 2K generated in the periphery thereof, And a ground stray capacitance C 2F generated between the two.
  • these capacitors C 2K and C 2F are connected in parallel to the inductor L 2 .
  • the inductance of the inductor L 2 in the toroidal coil AL 2 (BL 2) is expressed by the following equation (2).
  • L 2 N 2 ⁇ ⁇ ⁇ t ⁇ ln (b / a) / 2 ⁇ (2)
  • N is the number of turns
  • ⁇ is the magnetic permeability
  • t is the thickness (height)
  • a is the inner radius
  • b is the outer radius.
  • a core material for example, ferrite
  • a core material for example, ferrite
  • a high relative permeability is used for the toroidal core 112 as described above. Then, by increasing the thickness (height) t of the toroidal core 112 to 2 times or more (preferably 4 times or more) as usual and selecting a larger number of turns N, the inductance of the inductor L 2 can be considerably increased.
  • a high value for example, 100 ⁇ H or more can be set.
  • the capacitance of the inter-coil capacitance C 2K depends on the winding interval (pitch) of the coil AL 2 (BL 2 ) and does not depend on the number of turns N.
  • the capacitance of the ground stray capacitance C 2F depends on the separation distance from the housing 104 and the total area of the coil surface facing the housing 104. Therefore, in the toroidal coil AL 2 (BL 2 ), as long as the diameter of the casing 104 and the size of the toroidal core 112 are constant, the inductance of the inductor L 2 increases as the number of coil turns increases, and the ground stray capacitance C The 2F capacitance also increases.
  • the toroidal coil AL 2 (BL 2) the inductance of the inductor L 2 is low in, and that the capacitance of the ground stray capacitances C 2F is much greater than the capacitance of the coil wire capacitance C 2K is toroidal coil AL 2 ( It is advantageous (convenient) to set the self-resonant frequency of BL 2 ), that is, the second parallel resonant frequency f PL given from the second parallel resonant circuit 124 described later in a considerably low frequency range.
  • the first capacitor AC 1 (BC 1 ) and the second capacitor AC 2 (BC 2 ) do not have any parasitic capacitance or stray capacitance, and have a capacitance as specified in the equivalent circuit. Functions as capacitors C 1C and C 2C .
  • the first series resonance frequency f SH is in the middle of the second parallel resonance frequency f PL and the first parallel resonance frequency f PH.
  • the capacitance of the first capacitor C 1C is selected such that the second series resonance frequency f SL is obtained in a frequency band much lower than the second parallel resonance frequency f PL .
  • the capacitance of the capacitor C 2C is selected.
  • the basics of the first high frequency HF are achieved by the inductor L 1 of the air-core coil AL 1 (BL 1 ), the coil line capacitance C 1K and the ground stray capacitance C 1F.
  • a first parallel resonant circuit 122 having a first parallel resonant frequency f PH that matches or is close to the frequency is formed.
  • the first parallel resonance frequency f PH is also the self-resonance frequency of the air-core coil AL 1 (BL 1 ) and is expressed by the following equation (3).
  • f PH 1 / 2 ⁇ L 1 (C 1K + C 1F ) (3)
  • the second parallel resonance frequency f PL that is equal to or close to the fundamental frequency of the second high frequency LF is determined by the inductor L 2 of the toroidal coil AL 2 (BL 2 ), the coil line capacitance C 2K, and the ground stray capacitance C 2F.
  • a second parallel resonant circuit 124 is formed.
  • the second parallel resonance frequency f PL is also the self-resonance frequency of the toroidal coil AL 2 (BL 2 ), and is expressed by the following equation (4).
  • f PL 1 / 2 ⁇ L 2 (C 2K + C 2F ) (4)
  • the line parallel capacitance C 2K and the ground stray capacitance C 2F and the second capacitor AC 2 (BL 2 ), that is, the second capacitor C 2C cause the second parallel resonance frequency f PL and the first parallel resonance frequency f PH.
  • the first series resonant circuit 126 having the first series resonant frequency f SH is formed between the first and second series resonant circuits 126.
  • the second series resonance lower than the fundamental frequency of the second high frequency LF is caused by the inductor L 2 of the toroidal coil AL 2 (BL 2 ) and the second capacitor AC 2 (BL 2 ), that is, the second capacitor C 2C.
  • a second series resonant circuit 128 having a frequency f SL is formed.
  • the filter 102A (102B) having the above configuration is used in FIG. An example of the obtained frequency-impedance characteristic is shown.
  • the first parallel resonance frequency f PH is matched with the fundamental frequency (40.68 MHz) of the first high frequency HF, which can be easily realized. That is, as described above, when the number of turns N or the coil length H of the air-core coil AL 1 (BL 1 ) is changed, the capacitance of the inter-coil capacitance C 1K does not change, but the inductance of the inductor L 1 and the ground stray capacitance The capacitance of C 1F changes in the same direction according to the change amount of the coil length H (number of turns N), and the first parallel resonance frequency f PH changes monotonously by the above equation (3). Therefore, by adjusting the number N of turns or the coil length H of the air-core coil AL 1 (BL 1 ), the first parallel resonance frequency f PH is made to coincide with the basic frequency (40.68 MHz) of the first high frequency HF. Can do.
  • the second parallel resonance frequency f PL is made to coincide with the fundamental frequency (3.2 MHz) of the second high frequency LF, which can be easily realized. That is, when the number of turns N of the toroidal coil AL 2 (BL 2 ) is changed as described above, the capacitance of the inter-coil capacitance C 2K does not change, but the inductance of the inductor L 2 and the capacitance of the ground stray capacitance C 2F are the number of turns. It changes in the same direction according to the amount of change of N, and the second parallel resonance frequency f PL changes monotonously by the above equation (4).
  • the second parallel resonance frequency f PL changes stepwise. Therefore, by changing the number of single toroidal cores TC constituting the toroidal core 112 when making rough adjustments, and by changing the number N of turns of the toroidal coil AL 2 (BL 2 ) when making fine adjustments, The second parallel resonance frequency f PL can be matched with the fundamental frequency (3.2 MHz) of the second high frequency LF.
  • the first series resonance frequency f SH is set to a moderate intermediate (for example, 15 to 20 MHz) between the second parallel resonance frequency f PL and the first parallel resonance frequency f PH .
  • the series resonance frequency f SL is set to a frequency region much lower than the second parallel resonance frequency f PL (for example, 200 to 400 Hz)
  • characteristics near each parallel resonance point can be made gentle (broad).
  • the noise of the first high frequency HF is reduced.
  • a sufficiently high impedance can be provided. Further, even if the second parallel resonance frequency f PL is slightly deviated from the basic frequency (3.2 MHz) of the second high frequency LF (even if it is deviated by about ⁇ 1 MHz in the illustrated example), the noise of the second high frequency LF is reduced. On the other hand, a sufficiently high impedance can be provided.
  • the noise of the first high frequency HF and the second A range (proximity range) in the vicinity of the parallel resonance frequency where a sufficiently high impedance or cutoff function can be obtained with respect to noise of the high frequency LF can be expanded.
  • the second series resonance frequency f SL is determined by determining the first parallel resonance frequency f PH and the second parallel resonance frequency f PL as described above, and then the second capacitor AC 2 ( By selecting or adjusting the capacitance of BC 2 ) to an appropriate value (eg 4000 pF or more), it is set to a desired value much lower than the second parallel resonant frequency f PL .
  • the first series resonance frequency f SH is set to an appropriate value (for example, 20 pF or less) after determining the second series resonance frequency f SL as described above, and then the capacitance of the first capacitor AC 1 (BC 1 ). ) Is selected or adjusted to a moderate value between the second parallel resonance frequency fPL and the first parallel resonance frequency fPH .
  • the first series resonance frequency f SH is approximately equal to the middle of the second parallel resonance frequency f PL (3.2 MHz) and the first parallel resonance frequency f PH (40.68 MHz) (around 21.9 MHz). However, it is desirable to set it somewhat closer to the second parallel resonance frequency f PL (around 17 MHz).
  • the first-stage air-core coil AL 1 (BL 1 ) having the self-resonant frequency f PH that matches or is close to the fundamental frequency of the first high frequency HF is used as the susceptor.
  • 12 has a filter cutoff function having a sufficiently high impedance against the noise of the first high frequency HF having a higher frequency that enters the heater power supply line 102A (102B) from the side of the heating element 40 in the circuit 12, and the noise of the first high frequency HF.
  • the noise of the 2nd high frequency LF with the lower frequency which enters with is allowed to pass through.
  • the next-stage toroidal coil AL 2 (BL 2 ) having the self-resonant frequency f PL that matches or is close to the fundamental frequency of the second high-frequency LF passes through the first-stage air-core coil AL 1 (BL 1 ).
  • 2 Provides a filter cutoff function with sufficiently high impedance against noise of high frequency LF.
  • the self-resonant frequency f PH of the air-core coil AL 1 (BL 1 ) and the self-resonant frequency f PL of the toroidal coil AL 2 (BL 2 ) are independent from each other, and are adjusted independently in each coil as described above. be able to.
  • FIG. 10 shows the configuration of the plasma processing apparatus in the second embodiment.
  • parts having the same configuration or function as those of the plasma processing apparatus (FIG. 1) of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals.
  • This plasma processing apparatus is configured as a capacitively coupled plasma etching apparatus using a lower 2 frequency / upper 1 frequency application method.
  • This plasma etching apparatus is different from the plasma etching apparatus (FIG. 1) of the first embodiment described above in that a first high frequency HF for generating plasma is applied to the upper electrode 64 and drawn into the semiconductor wafer W.
  • the second and third high frequencies LF and MF having different frequencies are applied to the susceptor 12 in a superimposed manner.
  • the frequency of the third high frequency MF is selected to be higher (for example, 12.88 MHz) than the frequency of the second high frequency LF (for example, 3.2 MHz).
  • the upper electrode 64 is attached to the upper surface of the chamber 10 via a ring-shaped insulator 130.
  • the first high frequency power supply 28 that outputs the first high frequency HF for plasma generation is electrically connected to the upper electrode 64 via the matching unit 132 and the upper power feed rod 134.
  • the second and third high-frequency power sources 36 and 136 that output the second and third high-frequency LF and MF for ion attraction are respectively connected to a matching unit (not shown) in the matching unit 32 and the lower power feed rod 34. And is electrically connected to the susceptor 12.
  • the control unit 75 controls the total power and power ratio of the second and third high-frequency LF and MF output from the high-frequency power sources 36 and 136 according to the specifications, conditions, or recipe of the etching process.
  • the layout and connection of the filter 102A (102B) in the filter unit 54 (IN) are configured as shown in FIG. ing.
  • an air core coil AL 1 (BL 1 ), a first capacitor AC 1 (BC 1 ), an upper toroidal coil AL 3 (BL 3 ), A third capacitor AC 3 (BC 3 ), a lower toroidal coil AL 2 (BL 2 ), and a second capacitor AC 2 (BC 2 ) are arranged in this order from top to bottom.
  • the configuration of the filter 102A (102B) is different from that of the first embodiment (FIG. 4) described above between the first capacitor AC 1 (BC 1 ) and the toroidal coil AL 2 (BL 2 ).
  • the upper toroidal coil AL 3 (BL 3 ) and the third capacitor AC 3 (BC 3 ) are added or added.
  • the configuration and function of other reactance elements are almost the same as those in the first embodiment.
  • each coil conductor is spirally wound around a common toroidal core 140 disposed coaxially with the casing 104.
  • the magnetic fluxes generated in the toroidal core 140 when the high-frequency currents flow through both coils in the same phase are in the same direction in the circulation direction (addition). It is wound in the opposite direction.
  • the toroidal core 140 is made of a core material having a high relative magnetic permeability, for example, Ni—Zn ferrite, and forms a closed magnetic circuit in an annular shape.
  • the upper toroidal coil AL 3 on the first filter 102A side has one terminal (upper terminal) connected to the lower terminal of the air-core coil AL 1 via the connection conductor 108A (connection point N A ), and the other terminal ( The lower terminal) is connected to the upper terminal of the lower toroidal coil AL 2 via the connection conductor 142A (connection point N C ).
  • the upper toroidal coil BL 3 on the second filter 102B side has one terminal (upper terminal) connected to the lower terminal of the air-core coil BL 1 via the connection conductor 108B (connection point N B ), and the other terminal ( lower terminals) are connected to the upper terminal of the lower toroidal coil BL 2 through the connection conductor 142B (connection point N D).
  • the thickness of the upper toroidal core AL 3 (BL 3 ) is used in order to make the self-resonant frequency f PM of the upper toroidal coil AL 3 (BL 3 ) correspond to or approximate the frequency of the third high frequency MF.
  • t is made smaller than the thickness t of the lower toroidal core AL 2 (BL 2 ).
  • two single toroidal cores TC are stacked in the axial direction (vertical direction).
  • the winding N of the upper toroidal coil AL 3 (BL 3 ) is made smaller than the winding N of the lower toroidal core AL 2 (BL 2 ).
  • the third capacitor AC 3 (BC 3 ) is a commercially available two-terminal capacitor, and is paired horizontally in the space between the upper toroidal coil AL 3 (BL 3 ) and the lower toroidal coil AL 2 (BL 2 ). Is arranged.
  • the third capacitor AC 3 on the first filter 102A side has one terminal connected to the lower terminal of the upper toroidal coil AL 3 and the upper terminal of the lower toroidal coil AL 2 via the connection conductor 142A (connection point N C ). The other terminal is connected to the side wall of the housing 104 via the connection conductor 144A.
  • the third capacitor BC 3 on the second filter 102B side has one terminal connected to the lower terminal of the upper toroidal coil BL 3 and the upper terminal of the lower toroidal coil BL 2 via the connection conductor 142B (connection point N D ).
  • the other terminal is connected to the side wall of the housing 104 via the connection conductor 144B.
  • FIG. 12 shows an equivalent circuit of the first and second filters 102A and 102B in the second embodiment.
  • the basics of the first high-frequency HF are achieved by the inductor L 1 of the air-core coil AL 1 (BL 1 ), the coil line capacitance C 1K and the ground stray capacitance C 1F.
  • a first parallel resonant circuit 122 having a first parallel resonant frequency f PH that matches or is close to the frequency is formed.
  • the third parallel resonant frequency f that matches or is close to the fundamental frequency of the third high frequency MF is determined by the inductor L 3 of the upper toroidal coil AL 3 (BL 3 ), the inter-coil capacitance C 3K, and the ground stray capacitance C 3F.
  • a third parallel resonant circuit 146 having PM is formed.
  • the third parallel resonance frequency f PM is also the self-resonance frequency of the upper toroidal coil AL 3 (BL 3 ), and is expressed by the following equation (5).
  • f PM 1 / 2 ⁇ L 3 (C 3K + C 3F ) (5)
  • the inductor L 2 of the lower toroidal coil AL 2 (BL 2 ), the coil line capacitance C 2K and the ground stray capacitance C 2F match or match the fundamental frequency of the second high frequency LF.
  • a second parallel resonance circuit 124 having the adjacent second parallel resonance frequency f PL is formed.
  • the third capacitor AC 3 (BC 3 ) that is, the third capacitor C 3C
  • the inductor L 2 between the lower toroidal coil AL 2 (BL 2 ) and the coil line
  • the capacitance C 2K and the ground stray capacitance C 2F and the second capacitor AC 2 (BC 2 ), that is, the second capacitor C 2C cause the third parallel resonance frequency f PM and the first parallel resonance frequency f PH to be
  • a first series resonance circuit 126 having a first series resonance frequency f SH is formed therebetween.
  • the second parallel resonance frequency f PL and the third parallel resonance frequency f are generated by the inter-coil capacitance C 3K and the ground stray capacitance C 3F and the second capacitor AC 2 (BC 2 ), that is, the second capacitor C 2C.
  • a third series resonance circuit 148 having a third series resonance frequency f SM is formed between the PM and PM .
  • the second high frequency LF is generated by the inductor L 2 of the lower toroidal coil AL 2 (BL 2 ) and the second capacitor AC 2 (BC 2 ), that is, the second capacitor C 2C.
  • a second series resonance circuit 128 having a second series resonance frequency f SL lower than the fundamental frequency is formed.
  • FIG. 13 shows the configuration of the plasma processing apparatus according to this embodiment when the first high frequency HF has a frequency of 40.68 MHz, the second high frequency LF has a frequency of 3.2 MHz, and the third high frequency MF has 12.88.
  • the first parallel resonance frequency f PH is changed to the fundamental frequency (the first high frequency HF) by adjusting the number of turns N or the coil length H of the air-core coil AL 1 (BL 1 ). 40.68 MHz).
  • the number of layers of the single toroidal core TC constituting the toroidal core 140 is changed.
  • the number of turns N of the upper toroidal coil AL 3 (BL 3 ) is changed.
  • the third parallel resonance frequency f PM can be matched with the fundamental frequency (12.88 MHz) of the third high frequency MF.
  • the number of layers of the single toroidal core TC constituting the toroidal core 122 is changed.
  • the number N of turns of the lower toroidal coil AL 2 (BL 2 ) is changed.
  • the second parallel resonance frequency f PL can be matched with the fundamental frequency (3.2 MHz) of the second high frequency LF.
  • the first series resonance frequency f SH is set to a moderate intermediate (for example, 22 to 25 MHz) between the third parallel resonance frequency f PM and the first parallel resonance frequency f PH
  • the series resonance frequency f SM is set to a moderate intermediate value (for example, 6 to 8 MHz) between the second parallel resonance frequency f PL and the third parallel resonance frequency f PM
  • the second series resonance frequency f SL is set to the second parallel resonance frequency f SL .
  • the noise of the first high frequency HF is reduced.
  • a sufficiently high impedance can be provided.
  • the third parallel resonance frequency f PM is slightly deviated from the fundamental frequency (12.88 MHz) of the third high frequency MF (even if it is deviated by about ⁇ 2 MHz in the illustrated example)
  • the noise of the third high frequency MF is provided.
  • the second parallel resonance frequency f PL is slightly deviated from the basic frequency (3.2 MHz) of the second high frequency LF (even if it is deviated by about ⁇ 1 MHz in the illustrated example), the noise of the second high frequency LF is reduced.
  • a sufficiently high impedance can be provided.
  • the first high frequency The range (proximity range) in the vicinity of the parallel resonance frequency where a sufficiently high impedance or cutoff function can be obtained for the HF noise, the second high frequency LF noise, and the third high frequency MF noise can be expanded.
  • the second series resonance frequency f SL is determined by determining all the parallel resonance frequencies f PL , f PM , and f PH as described above, and then the second capacitor AC 2 (BC 2 ), that is, By selecting or adjusting the capacitance of the second capacitor C 2C to an appropriate value (eg, 4000 pF or more), it is set to a desired value much lower than the second parallel resonance frequency f PL .
  • an appropriate value eg, 4000 pF or more
  • the third series resonance frequency f SM is determined by determining the second series resonance frequency f SL as described above and then the capacitance of the third capacitor AC 3 (BC 3 ), that is, the third capacitor C 3C .
  • the second parallel resonance frequency f PL and the third parallel resonance frequency f PM are set to an appropriate middle.
  • the first series resonance frequency f SH is determined by the capacitance of the first capacitor AC 1 (BC 1 ), that is, the first capacitor C 1C after the third series resonance frequency f SM is determined as described above.
  • an appropriate value for example, 10 pF or less
  • the third parallel resonance frequency f PM and the first parallel resonance frequency f PH are set to a suitable intermediate value.
  • the third series resonance frequency f SM is about the middle of the second parallel resonance frequency f PL (3.2 MHz) and the third parallel resonance frequency f PM (12.88 MHz) (around 8 MHz). ) Is preferable.
  • the first series resonance frequency f SH is used. Rather than the middle of the third parallel resonance frequency f PM (12.88 MHz) and the first parallel resonance frequency f PH (40.68 MHz) (around 26.8 MHz), it is somewhat the third parallel resonance frequency f PM. It is desirable to set it close (around 23 MHz).
  • the first-stage air-core coil AL 1 (BL 1 ) having the self-resonant frequency f PH that matches or is close to the fundamental frequency of the first high frequency HF is used as the susceptor 12.
  • the noise of the incoming third harmonic MF and second high frequency LF is passed.
  • next-stage upper toroidal coil AL 3 (BL 3 ) having a self-resonant frequency f PM that matches or is close to the fundamental frequency of the third high-frequency MF has passed through the first-stage air-core coil AL 1 (BL 1 ).
  • a filter cutoff function having a sufficiently high impedance with respect to the noise of the third high-frequency MF is exhibited, and the noise of the second high-frequency LF is passed.
  • the lower high-frequency coil AL 2 (BL 2 ) having the self-resonant frequency f PL that matches or is close to the fundamental frequency of the second high-frequency wave LF passes through the upper toroidal coil AL 3 (BL 3 ).
  • the self-resonant frequency f PH of the air-core coil AL 1 (BL 1 ), the self-resonant frequency f PM of the upper toroidal coil AL 3 (BL 3 ), and the self-resonant frequency f PL of the lower toroidal coil AL 2 (BL 2 ) are independent of each other and can be adjusted independently in each coil as described above.
  • the filter cutoff function with sufficiently high impedance is efficiently and stably exhibited with low power consumption for any of MF noise.
  • the plasma etching apparatus in this embodiment can also improve the heater temperature control function of the heater system and effectively prevent the power of the first and second high-frequency HF and LF from leaking from the chamber 10 onto the heater power supply line. It can be prevented or reduced, and the reproducibility and reliability of the plasma process can be improved.
  • the first high-frequency power source 28 for plasma generation can be connected to the susceptor 12 to provide a lower three-frequency application type capacitively coupled plasma etching apparatus.
  • FIG. 14 shows a physical structure in the filter unit 54 (IN) in the third embodiment.
  • FIG. 15 shows an equivalent circuit of the filter 102A (102B) mounted on the filter unit 54 (IN).
  • a fourth capacitor AC 4 (BC 4 ) that is electrically connected in parallel with the toroidal coil AL 2 (BL 2 ) is provided in the housing 104.
  • This capacitor AC 4 (BC 4) is a two-terminal type capacitors commercially available, as shown in FIG. 14, preferably toroidal coil AL 2 (BL 2) under the second capacitor AC 2 (BC 2) The one terminal is connected to the upper terminal of the toroidal coil AL 2 (BL 2 ) via the connection conductor 150A (150B), and the other terminal is connected to the toroidal coil via the connection conductor 152A (152B). It is connected to the lower terminal of AL 2 (BL 2 ).
  • the fourth capacitor C 4C forms a second parallel resonant circuit 122 having a second parallel resonant frequency f PL that matches or is close to the fundamental frequency of the second high frequency LF.
  • the second parallel resonance frequency f PL is expressed by the following equation (6).
  • f PL 1 / 2 ⁇ L 2 (C 2K + C 2F + C 4C ) (6)
  • the fourth capacitor AC 4 (BC 4 ) is added to the second parallel resonance circuit 122, the combined capacitance (C 2K + C 2F + C 4C ) is increased, and the second parallel resonance frequency f PL Can be set in the lowest possible frequency region. Therefore, when the fundamental frequency of the second high frequency LF is a considerably low value (for example, 400 kHz), the physical layout and electrical characteristics of the toroidal coil AL 2 (BL 2 ) are not particularly changed ( By appropriately selecting the capacitance of the fourth capacitor AC 4 (BC 4 ) without increasing the values of L 2 and C 2F ), the second parallel resonance frequency f PL is changed to the fundamental frequency of the second high frequency LF ( 400 kHz).
  • the first series resonant circuit 126 in this embodiment includes an inductor L 1 of an air-core coil AL 1 (BL 1 ), a first capacitor AC 1 (BL 1 ), that is, a first capacitor C 1C, and a toroidal coil AL. 2 (BL 2 ) inductor L 2 , coil line capacitance C 2K and ground stray capacitance C 2F , fourth capacitor AC 4 (BC 4 ), that is, fourth capacitor C 4C, and second capacitor AC 2 ( BL 2 ), that is, the second capacitor C 2C .
  • the first series resonance frequency f SH in the series resonance circuit 126 is changed to the second parallel resonance frequency by appropriately selecting the capacitance of the first capacitor AC 1 (BL 1 ). it can be set to a good intermediate degree of f PL and the first parallel resonance frequency f PH.
  • the first parallel resonant circuit 122 in this embodiment includes an inductor L 1 of the air-core coil AL 1 (BL 1 ), a coil line capacitance C 1K, and a ground stray capacitance C 1F . It is formed.
  • the second parallel resonant circuit 128 also includes the inductor L 2 of the toroidal coil AL 2 (BL 2 ) and the second capacitor AC 2 (BL 2 ), that is, the second capacitor C 2C. And formed by.
  • the filter unit 54 (IN) in FIG. 14 is a two-frequency type, but this embodiment can also be applied to a three-frequency type filter unit 54 (IN). That is, for example, in the filter unit 54 (IN) of FIG. 11, a fourth capacitor AC 4 (BC 4 ) electrically connected in parallel with the lower toroidal coil AL 2 (BL 2 ) is provided in the housing 104. it can. Furthermore, a fifth capacitor (not shown) electrically connected in parallel with the upper toroidal coil AL 3 (BL 3 ) can be provided in the housing 104 as necessary. [Other Embodiments or Modifications]
  • the ratio H / D of the coil length H to the coil diameter (outer diameter) D can be 1 or more.
  • H / D increases.
  • the thicker and shorter the air-core coil AL 1 (BL 1 ) the smaller the H / D.
  • coil conductors are wound around one toroidal core 112 and 140 in which a plurality of single toroidal cores TC are stacked. It is also possible to make one or a set of toroidal coils by connecting a plurality of toroidal coils of this type in series without a capacitor.
  • a composite toroidal coil AL is used in which a plurality of (in the example shown, three) single toroidal coils TR each having a coil conductor wound around a single toroidal core TC are connected in series. You can also In FIG. 16, only the toroidal coil AL on the first power supply line 100A is shown, and the toroidal coil BL on the second power supply line 100B is not shown.
  • the capacitors AC 1 (BC 1 ), AC 2 (BC 2 ), AC 3 (BC 3 ), and AC 4 (BC 4 ) included in the filter 102A (102B) are accommodated in the housing 104.
  • a configuration in which some or all of these capacitors are arranged outside the housing 104 is also possible.
  • a ground potential member other than the casing 104 can be used for these capacitors.
  • the present invention is by no means limited to a filter for a power supply line such as a heater power supply line, and includes a predetermined electric member provided in the chamber and an external circuit of a power system or a signal system provided outside the chamber.
  • the present invention is applicable to any filter or filter unit provided on a pair of electrically connected lines or a single line.
  • the present invention is not limited to the plasma etching apparatus, but can be applied to other plasma processing apparatuses such as plasma CVD, plasma oxidation, plasma nitridation, and sputtering.
  • the substrate to be processed in the present invention is not limited to a semiconductor wafer, and a flat panel display, organic EL, various substrates for solar cells, a photomask, a CD substrate, a printed substrate, and the like are also possible.

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Abstract

【課題】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複数の周波数の高周波ノイズに対して、効率的かつ安定確実に十分高いインピーダンスを与えて、プラズマプロセスの再現性・信頼性を向上させる。 【解決手段】フィルタユニット５４(IN)は、接地された円筒状の導電性筺体１０４の中に、空芯コイルＡＬ1，ＢＬ1、第１のコンデンサＡＣ1，ＢＣ1、トロイダルコイルＡＬ2，ＢＬ2および第２のコンデンサＡＣ2，ＢＣ2を上から下にこの順序で配置している。ここで、空芯コイルＡＬ1（ＢＬ1）、第１のコンデンサＡＣ1（ＢＣ1）、トロイダルコイルＡＬ2（ＢＬ2）および第２のコンデンサＡＣ2（ＢＣ2）はヒータ電源の一方（他方）の出力端子と内側発熱線の一方（他方）の端子とを電気的に結ぶ第１（第２）の給電ライン上にあり、内側発熱線側から見て空芯コイルＡＬ1（ＢＬ1）が初段に設けられる。

Description

プラズマ処理装置及びフィルタユニット
　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。
　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。
　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。
　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。
　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の性能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個の空芯コイルで済ましている。
特開２０１１－１３５０５２
　容量結合型のプラズマ処理装置は、プラズマプロセスにおける高周波の機能およびその制御性を高めるために、処理容器内の電極に周波数の異なる複数の高周波を印加することが多い。たとえば、下部２周波印加方式は、被処理基板を載置するサセプタ（下部電極）に、プラズマの生成に適した比較的高い基本周波数（通常２７ＭＨｚ以上）を有する第１高周波ＨＦと、イオンの引き込みに適した比較的低い基本周波数（通常１３ＭＨｚ以下）を有する第２高周波ＬＦとを重畳して印加する。この場合、基板の温度制御のためにサセプタに組み込まれる発熱体を介してヒータ給電ライン上に第１および第２高周波ＨＦ，ＬＦのノイズが同時に入ってくる。ヒータ給電ライン上に設けられるフィルタは、それら２周波の高周波ノイズを同時に遮断しなければならない。
　上記のような特許文献１のフィルタにおいては、遮断対象の周波数の中で最も低い第２高周波ＬＦの基本周波数によって空芯コイルに要求されるインダクタンスつまりコイルのサイズ（特に軸方向のコイル長さ）が左右され、第２高周波ＬＦの基本周波数が低いほどコイル長さを大きくしなければならない。たとえば、第２高周波ＬＦの基本周波数が３．２ＭＨｚの場合はコイル長さが２００ｍｍ以上必要であり、第２高周波ＬＦの基本周波数が４００ｋＨｚの場合はコイル長さが７５０ｍｍ以上必要になる。しかしながら、空芯コイルのサイズが大きくなるほど、コイル導線の抵抗が高くなって、ヒータ電源からの電流が流れる時に発生するジュール熱が増えて、フィルタ内の電力損失が増大する。また、空芯コイルのサイズつまりフィルタのサイズが大きくなると、サセプタないしチャンバの下に設けられる各種用力供給系のレイアウト設計が難しくなる。
　さらに、上記特許文献１のフィルタにおいては、空芯コイルとそれを包囲する筒状の外導体とで形成される分布定数線路の並列多重共振により、フィルタの周波数－インピーダンス特性に夥しい数の並列共振周波数が略一定の周波数間隔で現れる。しかし、それらの殆どは不所望または不使用の並列共振周波数である。このため、複数の周波数をフィルタの遮断対象とする場合、たとえば上記のように第１および第２高周波ＨＦ，ＬＦの基本周波数を遮断対象とする場合に、それら２つの基本周波数の近傍に並列多重共振周波数の中の２つを同時に合わせ込むのは非常に難しい。また、並列多重共振においては、各並列共振点の付近でインピーダンス特性の傾斜（変化率）が急峻であるため（ブロードな特性ではないため）、遮断対象の基本周波数とその近くの並列共振周波数とのずれが小さくてもインピーダンスが並列共振点のピーク値より著しく低下してフィルタ機能が効かなくなることがある。このため、フィルタの設計・製作・調整が難しく、機差も生じやすい。
　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複数の周波数の高周波ノイズに対して、効率的かつ安定確実に十分高いインピーダンスを与えて、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。
　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内の所定の電気的部材に線路を介して電気的に接続される電力系または信号系の外部回路を有し、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第１の周波数を有する第１の高周波のノイズおよび前記第１の周波数よりも低い第２の周波数を有する第２の高周波のノイズを前記線路上に設けたフィルタによって減衰させ、または阻止するプラズマ処理装置であって、前記フィルタが、前記電気的部材側から見て初段に設けられる空芯コイルと、前記空芯コイルと直列に接続されるトロイダルコイルと、前記空芯コイルおよび前記トロイダルコイルを収容または包囲する導電性の筺体と、前記空芯コイルと前記トロイダルコイルとの間の接続点と前記筺体との間に電気的に接続される第１のコンデンサと、前記トロイダルコイルの前記外部回路側の端子と前記筺体との間に電気的に接続される第２のコンデンサとを有する。
　上記第１の観点のプラズマ処理装置においては、プラズマ処理中に処理容器内の上記電気的部材から処理容器の外の上記外部回路に向かって線路上に入ってくる第１および第２の高周波のノイズに対して、フィルタの初段の空芯コイルが第１の周波数を有する第１の高周波のノイズを遮断し、次段のトロイダルコイルが空芯コイルを通過した第２の周波数を有する第２の高周波ノイズを遮断する。ここで、導電性の筺体の中で、空芯コイルは第１の周波数の近くに自己共振周波数を有し、トロイダルコイルは第２の周波数の近くに自己共振周波数を有する。また、第１のコンデンサは第２の周波数と第１の周波数の中間に第１の直列共振周波数が得られるように機能し、第２のコンデンサは第２の周波数よりも低い領域に第２の直列共振周波数が得られるように機能する。このように、周波数の高い方の第１の高周波のノイズに対するフィルタ遮断機能および周波数の低い方の第２の高周波のノイズに対するフィルタ遮断機能を、空芯コイルおよびトロイダルコイルにそれぞれ役割分担させる。
　また、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周波数の異なる複数の高周波のノイズを減衰させ、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、前記電気的部材側から見て初段に設けられる空芯コイルと、前記空芯コイルと直列に接続されるトロイダルコイルと、前記空芯コイルおよび前記トロイダルコイルを収容または包囲する導電性の筺体と、前記空芯コイルと前記トロイダルコイルとの間の接続点と前記筺体との間に電気的に接続される第１のコンデンサと、前記トロイダルコイルの前記外部回路側の端子と前記筺体との間に電気的に接続される第２のコンデンサとを有する。
　上記第１の観点のフィルタユニットにおいては、プラズマ処理中に処理容器内の上記電気的部材から処理容器の外の上記外部回路に向かって線路上に入ってくる複数の高周波のノイズに対して、フィルタの初段の空芯コイルが周波数の高い方の高周波ノイズを遮断し、次段のトロイダルコイルが空芯コイルを通過した周波数の低い方の高周波ノイズを遮断する。ここで、導電性の筺体の中で、空芯コイルは高い方の周波数で自己共振し、トロイダルコイルは低い方の周波数で自己共振する。また、第１のコンデンサはトロイダルコイルの自己共振周波数と空芯コイルの自己共振周波数の中間に第１の直列共振周波数が得られるように機能し、第２のコンデンサはトロイダルコイルの自己共振周波数よりも低い領域に第２の直列共振周波数が得られるように機能する。このように、周波数の高い方の高周波のノイズに対するフィルタ遮断機能および周波数の低い方の高周波のノイズに対するフィルタ遮断機能を、空芯コイルおよびトロイダルコイルにそれぞれ役割分担させる。
　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内に被処理体を保持する第１の電極とこれと対向する第２の電極とを配設し、第１の高周波を出力する第１の高周波電源を前記第１の電極または前記第２の電極に電気的に接続するとともに、前記第１の周波数よりも低い第２の周波数を有する第２の高周波を出力する第２の高周波電源を前記第１の電極に電気的に接続し、前記第１の電極に設けられる発熱体とこの発熱体に電力を供給するヒータ電源とを電気的に接続する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フィルタを設けているプラズマ処理装置であって、前記フィルタが、前記発熱体側から見て初段に設けられる空芯コイルと、前記空芯コイルと直列に接続されるトロイダルコイルと、前記空芯コイルおよび前記トロイダルコイルを収容または包囲する導電性の筺体と、前記空芯コイルと前記トロイダルコイルとの間の接続点と前記筺体との間に電気的に接続される第１のコンデンサと、前記トロイダルコイルの前記ヒータ電源側の端子と前記筺体との間に電気的に接続される第２のコンデンサとを有する。
　上記第２の観点のプラズマ処理装置においては、プラズマ処理中に処理容器内の第１の電極に組み込まれている発熱体から処理容器の外のヒータ電源に向かって給電ライン上に入ってくる第１および第２の高周波のノイズに対して、フィルタの初段の空芯コイルが第１の周波数を有する第１の高周波のノイズを遮断し、次段のトロイダルコイルが空芯コイルを通過してきた第２の周波数を有する第２の高周波のノイズを遮断する。ここで、導電性の筺体の中で、空芯コイルは第１の周波数の近くに自己共振周波数を有し、トロイダルコイルは第２の周波数の近くに自己共振周波数を有する。また、第１のコンデンサは第２の周波数と第１の周波数の中間に第１の直列共振周波数が得られるように機能し、第２のコンデンサは第２の周波数よりも低い領域に第２の直列共振周波数が得られるように機能する。このように、周波数の高い方の第１の高周波のノイズに対するフィルタ遮断機能および周波数の低い方の第２の高周波のノイズに対するフィルタ遮断機能を、空芯コイルおよびトロイダルコイルにそれぞれ役割分担させる。
　また、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周波数の異なる複数の高周波のノイズを減衰させ、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、前記発熱体側から見て初段に設けられる空芯コイルと、前記空芯コイルと直列に接続されるトロイダルコイルと、前記空芯コイルおよび前記トロイダルコイルを収容または包囲する導電性の筺体と、前記空芯コイルと前記トロイダルコイルとの間の接続点と前記筺体との間に電気的に接続される第１のコンデンサと、前記トロイダルコイルの前記ヒータ電源側の端子と前記筺体との間に電気的に接続される第２のコンデンサとを有する。
　上記第２の観点のフィルタユニットにおいては、プラズマ処理中に処理容器内のプラズマ処理中に処理容器内の第１の電極に組み込まれている発熱体から処理容器の外のヒータ電源に向かって給電ライン上に入ってくる複数の高周波のノイズに対して、フィルタの初段の空芯コイルが周波数の高い方の高周波ノイズを遮断し、次段のトロイダルコイルが空芯コイルを通過してきた周波数の低い方の高周波ノイズを遮断する。ここで、導電性の筺体の中で、空芯コイルは高い方の周波数で自己共振し、トロイダルコイルは低い方の周波数で自己共振する。また、第１のコンデンサはトロイダルコイルの自己共振周波数と空芯コイルの自己共振周波数の中間に第１の直列共振周波数が得られるように機能し、第２のコンデンサはトロイダルコイルの自己共振周波数よりも低い領域に第２の直列共振周波数が得られるように機能する。このように、周波数の高い方の高周波のノイズに対するフィルタ遮断機能および周波数の低い方の高周波のノイズに対するフィルタ遮断機能を、空芯コイルおよびトロイダルコイルにそれぞれ役割分担させる。
　本発明のプラズマ処理装置および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複数の周波数の高周波ノイズに対して、効率的かつ安定確実に十分高いインピーダンスを与えて、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。
本発明の第１の実施形態におけるプラズマ処理装置の全体構成を示す断面図である。 上記プラズマ処理装置のサセプタ（下部電極）に設けられる発熱体の構成を示す略平面図である。 上記サセプタ内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。 上記実施形態におけるフィルタユニットの物理的構造を示す縦断面図である。 上記フィルタユニットに設けられる空芯コイルの構造を示す部分拡大斜視図である。 上記フィルタユニットに設けられるトロイダルコイルの構造を示す平面図である。 上記トロイダルコイルにおけるトロイダルコアの外観構成を示す斜視図である。 上記フィルタユニット内のフィルタの等価回路を示す回路図である。 上記フィルタユニットにおけるフィルタの周波数－インピーダンス特性の一例を示す図である。 第２の実施形態におけるプラズマ処理装置の全体構成を示す断面図である。 上記第２の実施形態におけるフィルタユニットの物理的構造を示す縦断面図である。 図１１のフィルタユニット内のフィルタの等価回路を示す回路図である。 図１１のフィルタユニットにおけるフィルタの周波数－インピーダンス特性の一例を示す図である。 第３の実施形態におけるフィルタユニットの物理的構造を示す縦断面図である。 図１４のフィルタユニット内のフィルタの等価回路を示す回路図である。 トロイダルコアの一変形例を示す図である。
　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］
　図１に、本発明の第１の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。
　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。
　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）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。
　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。
　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。
　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。
　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２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。
　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。
　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。
　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。
　このプラズマエッチング装置における枚葉ドライエッチングの基本的な動作は次のようにして行われる。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、内側発熱線４０(IN)および外側発熱線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。
　このプラズマエッチング装置は、陰極結合型であり、プラズマの生成に適した比較的高い基本周波数（２７ＭＨｚ以上）を有する第１高周波ＨＦをサセプタ１２に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、イオンの引き込みに適した比較的低い基本周波数（１３ＭＨｚ以下）を有する第２高周波ＬＦをサセプタ１２に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。
　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。
　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、プラズマエッチングの最中に、高周波電源２８，３０よりサセプタ１２に印加された第１および第２高周波ＨＦ，ＬＦの一部が、サセプタ１２に組み込まれている内側発熱線４０(IN)および外側発熱線４０(OUT)を介して給電導体５２(IN)，５２(OUT) に高周波ノイズとして入り込んでくる。これら２周波の高周波ノイズのどちらかでもヒータ電源５８(IN)，５８(OUT)に突入すれば、ヒータ電源５８(IN)，５８(OUT)の動作ないし性能が害されるおそれがある。
　この点に関しては、上記のように、ヒータ電源５８(IN)，５８(OUT)と内側発熱線４０(IN)および外側発熱線４０(OUT)とを電気的に結ぶヒータ給電ライン上にフィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)が設けられている。これらのフィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)は、以下に詳しく述べるように、内側発熱線４０(IN)および外側発熱線４０(OUT)からヒータ給電ライン上に入ってくる第１および第２高周波ＨＦ，ＬＦのノイズのいずれに対しても、インピーダンスの十分に高いフィルタ遮断機能を低消費電力で効率的にかつ安定確実に発揮する。これにより、この実施形態のプラズマエッチング装置は、ヒータ方式のウエハ温度制御機能を改善するとともに、チャンバ１０からサセプタ１２内部の発熱体４０を介してヒータ給電ライン上に第１および第２高周波ＨＦ，ＬＦのパワーが漏れるのを効果的に防止または低減し、プラズマプロセスの再現性・信頼性を向上させている。
　
［フィルタユニット内の回路構成］
　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。
　図３に、サセプタ１２に設けられるウエハ温度制御用の発熱体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。
　ヒータ電源５８(IN)は、たとえばＳＳＲを用いてたとえば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、内側発熱線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）１００Ａを介して内側発熱線４０(IN)の第１の端子ｈA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）１００Ｂを介して内側発熱線４０(IN)の第２の端子ｈBに電気的に接続されている。
　フィルタユニット５４(IN)は、第１および第２の給電ライン１００Ａ，１００Ｂ上で、接地された導電性の筺体１０４の中に、それぞれ複数個のリアクタンス素子［ＡＬ1，ＡＣ1，ＡＬ2，ＡＣ2］，［ＢＬ1，ＢＣ1，ＢＬ2，ＢＣ2］からなる第１および第２のフィルタ１０２Ａ，１０２Ｂを収容している。両フィルタ１０２Ａ，１０２Ｂの回路構成は実質的に同じであり、両フィルタ間で各対応するリアクタンス素子の特性値も実質的に同じである。
　より詳しくは、各々のフィルタ１０２Ａ，１０２Ｂは、給電ライン１００Ａ，１００Ｂ上で、発熱体４０側から見て初段のコイルＡＬ1，ＢＬ1および次段のコイルＡＬ2，ＢＬ2の順にそれらを直列に接続するとともに、初段のコイルＡＬ1，ＢＬ1と次段のコイルＡＬ2，ＢＬ2との間の接続点ＮA，ＮBと筺体１０４との間に第１のコンデンサＡＣ1，ＢＣ1を電気的に接続し、次段のコイルＡＬ2，ＢＬ2のヒータ電源５８(IN)側の端子と筺体１０４との間に第２のコンデンサＡＣ2，ＢＣ2を電気的に接続している。
　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１００Ａつまり電気ケーブル５６(IN)、次段のコイルＡＬ2、初段のコイルＡＬ1および給電導体５２(IN)を通って一方の端子ｈAから内側発熱線４０(IN)に入り、内側発熱線４０(IN)の各部でジュール熱を発生させ、他方の端子ｈBから出た後は、第２の給電ライン１００Ｂつまり給電導体５２(IN)、初段のコイルＢＬ1、次段のコイルＢＬ2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通常５０Ｈｚ～数１００Ｈｚであるため、各コイルＡＬ1，ＢＬ1，ＡＬ2，ＢＬ2における電圧降下は無視できるほど小さく、各コンデンサＡＣ1，ＢＣ1，ＡＣ2，ＢＣ2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。この実施形態では、後述するように、初段のコイルＡＬ1，ＢＬ1が空芯コイルからなり、次段のコイルＡＬ2，ＢＬ2がトロイダルコイルからなる。
　
［フィルタユニット内の物理的構造］
　図４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。図５～図７にフィルタユニット５４(IN)内の要部の構成を示す。
　図４に示すように、フィルタユニット５４(IN)は、たとえばアルミニウムからなる接地された円筒状の導電性筺体１０４の中に、空芯コイルＡＬ1，ＢＬ1、第１のコンデンサＡＣ1，ＢＣ1、トロイダルコイルＡＬ2，ＢＬ2および第２のコンデンサＡＣ2，ＢＣ2を上から下にこの順序で配置している。
　空芯コイルＡＬ1，ＢＬ1は、図４に示すように、好ましくは筺体１０４と同軸に配置され、軸方向（縦方向）に重なり合って並進しながら等しい巻線間隔およびコイル長さＨで螺旋状に巻かれている。両コイルＡＬ1，ＢＬ1のそれぞれのコイル導線は、図５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ＢＬ1のコイル導線を絶縁体のチューブ１０６で覆っている。
　この実施形態では、空芯コイルＡＬ1，ＢＬ1が、第１高周波ＨＦおよび第２高周波ＬＦの周波数に対して集中定数素子として機能するように、コイルの直径（外径）Ｄに対するコイル長さＨの比Ｈ／Ｄを従来よりも大幅に小さくし、好ましくはＨ／Ｄを１以下としている。このように初段の空芯コイルＡＬ1，ＢＬ1が著しく短い（巻数Ｎが著しく少ない）ことは、空芯コイルＡＬ1，ＢＬ1のインダクタンスを低くするのに大きく寄与するだけでなく、フィルタユニット５４(IN)全体のコンパクト化にも寄与し、さらには空芯コイルＡＬ1，ＢＬ1自体の発熱（銅損）を減らす効果もある。
　なお、空芯コイルＡＬ1，ＢＬ1のコイル長さＨをこのように相当短くすると、周波数の低い高周波ノイズ、特にイオン引き込み用の第２高周波ＬＦのノイズに対して空芯コイルＡＬ1，ＢＬ1の遮断機能が効かなくなる。しかし、この点については、後述するように、空芯コイルＡＬ1，ＢＬ1の後段でトロイダルコイルＡＬ2，ＢＬ2がそのような低い周波数の高周波ノイズを確実に遮断するようになっているので、フィルタユニット５４(IN)全体のフィルタ性能は保証されている。
　第１のコンデンサＡＣ1，ＢＣ1は、市販品の２端子型コンデンサであり、図４に示すように、空芯コイルＡＬ1，ＢＬ1とトロイダルコイルＡＬ2，ＢＬ2との間のスペースに横向きで対に配置されている。第１のフィルタ１０２Ａ側の第１のコンデンサＡＣ1は、一方の端子が接続導体１０８Ａを介して空芯コイルＡＬ1の下部端子に接続され、他方の端子が接続導体１１０Ａを介して筺体１０４の側壁に接続されている。第２のフィルタ１０２Ｂ側の第１のコンデンサＢＣ1は、一方の端子が接続導体１０８Ｂを介して空芯コイルＢＬ1の下部端子に接続され、他方の端子が接続導体１１０Ｂを介して筺体１０４の側壁に接続されている。
　トロイダルコイルＡＬ2，ＢＬ2は、図４および図６に示すように、好ましくは空芯コイルＡＬ1，ＢＬ1と同軸に配置される共通のトロイダルコア１１２にそれぞれのコイル導体を約半周ずつ螺旋状に巻き付けている。ここで、両トロイダルコイルＡＬ2，ＢＬ2のコイル導体は、両コイルに高周波の電流ＩA，ＩBが同じ位相で流れた時にトロイダルコア１１２内に発生するそれぞれの磁束ΦA，ΦBが周回方向で同じ向きになる（足し合わさる）ように、逆向きに巻かれている。トロイダルコア１１２は、比透磁率の高いコア材たとえばNi-Zn系フェライトからなり、円環の閉磁路を形成している。
　第１のフィルタ１０２Ａ側のトロイダルコイルＡＬ2は、一方の端子（上部端子）が接続導体１０８Ａを介して空芯コイルＡＬ1の下部端子に接続され、他方の端子（下部端子）が接続導体１１４Ａを介して第２のコンデンサＡＣ2の一方の端子に接続されている。第２のフィルタ１０２Ｂ側のトロイダルコイルＢＬ2は、一方の端子（上部端子）が接続導体１０８Ｂを介して空芯コイルＢＬ1の下部端子に接続され、他方の端子（下部端子）が接続導体１１４Ｂを介して第２のコンデンサＢＣ2の一方の端子に接続されている。
　この実施形態では、トロイダルコイルＡＬ2，ＢＬ2と筺体１０４との間でコイル巻線１ターン当たりの浮遊容量を大きくするために、トロイダルコア１１２の厚さｔを通常の倍以上（特に好ましくは４倍以上）に大きくしている。このために、図７に示すように、市販品の単体のトロイダルコアＴＣを軸方向（縦方向）に複数（たとえば４個）重ねている。
　一般的に、単体のトロイダルコアＴＣにおいては、内半径をａ、外半径をｂ、厚さ（高さ）をｃとすると、コア胴部の横幅（ｂ－ａ）と厚さｃは大体等しく、ｃ≒（ｂ－ａ）の関係が成立する。したがって、単体のトロイダルコアＴＣを２段重ねにした場合のトロイダルコア１１２の厚さ（高さ）ｔはｔ＝２ｃであり、ｔ≒２（ｂ－ａ）の関係が成立する。また、図示の構成例のように単体のトロイダルコアＴＣを４段重ねにした場合のトロイダルコア１１２の厚さ（高さ）ｔはｔ＝４ｃであり、ｔ≒４（ｂ－ａ）の関係が成立する。この実施形態では、ｔ≧２（ｂ－ａ）の関係が成立するように、特に好ましくはｔ≧４（ｂ－ａ）の関係が成立するように、トロイダルコア１１２の厚さｔを常識外れに大きくする構成が採られる。
　なお、通常のトロイダルコアは、高周波の周波数帯域では常に集中定数素子として機能する。この実施形態におけるトロイダルコイルＡＬ2，ＢＬ2も、高周波の周波数帯域において、特に第１高周波ＨＦおよび第２高周波ＬＦのそれぞれの基本周波数に対して集中定数素子として機能する。
　また、コイルの中にコアが入ると、コア材で高周波電力の損失つまり鉄損が生じる。コア材における鉄損、特にヒステリシス損やうず電流損は、周波数が高くなるほど増える。この実施形態のフィルタユニット５４(IN)においては、周波数の高い第１高周波ＨＦのノイズが、初段の空芯コイルＡＬ1，ＢＬ1により遮断されるので、次段のトロイダルコイルＡＬ2，ＢＬ2には入ってこない。このため、トロイダルコア１１２の鉄損は少ない。このようにトロイダルコア１１２による損失が少ないので、トロイダルコア１１２に比透磁率の高いコア材（たとえばフェライト）を使用し、トロイダルコイルＡＬ2，ＢＬ2の小型化を図ることができる。
　第２のコンデンサＡＣ2，ＢＣ2は、市販品の２端子型コンデンサであり、図４に示すように、トロイダルコイルＡＬ2，ＢＬ2のそれぞれの下のスペースに配置されている。
　筺体１０４の上端の開口部には、環状の蓋体１１６を介して樹脂製の上部コネクタ１１８が取り付けられている。この上部コネクタ１１８の内部または周囲で両空芯コイルＡＬ1，ＢＬ1の上端が第１および第２のフィルタ端子ＴA，ＴBにそれぞれ電気的に接続される。また、筺体１０４の下端の開口部は、たとえば樹脂製の底板１２０で閉塞されている。なお、筺体１０４の蓋体１１６および底板１２０の一方または両方が導体板であってもよい。
　上記のように、このフィルタユニット５４(IN)は、接地される導電性の筺体１０４の中で、最上部つまり初段に空芯コイルＡＬ1，ＢＬ1を筺体１０４と同軸に配置し、その下に第１のコンデンサＡＣ1，ＢＣ1を挟んで次段にトロイダルコイルＡＬ2，ＢＬ2を筺体１０４と同軸に配置し、最下部に第２のコンデンサＡＣ2，ＢＣ2を配置している。
　フィルタユニット５４(IN)内の上記レイアウトにおいて、空芯コイルＡＬ1，ＢＬ1は、軸方向（縦方向）に重なり合って並進しながら等しい巻線間隔で螺旋状に巻かれており、しかもコイル長さＨが従来のものよりも大幅に短く、コンパクトな二重コイルのアッセンブリとなっている。一方、トロイダルコイルＡＬ2，ＢＬ2も、共通のトロイダルコア１１２に半周ずつ巻かれており、コンパクトな二重コイルのアッセンブリとなっている。また、トロイダルコイルＡＬ2，ＢＬ2は、上記のように通常のトロイダルコイルに比して高さ（厚み）が倍増してはいるが、同じインダクタンスを有する棒状のソレノイドコイルを縦に配置する場合よりは小さな高さサイズで済んでいる。
　そして、トロイダルコイルＡＬ2，ＢＬ2のトロイダルコア１１２が円環の閉磁路を形成し、しかもその上方に位置する空芯コイルＡＬ1，ＢＬ1に対して同軸に配置される（したがって双方の磁束が直交して交差する）ことにより、空芯コイルＡＬ1，ＢＬ1とトロイダルコイルＡＬ2，ＢＬ2との間の電磁的な相互影響を回避できる。したがって、軸方向または縦方向において両コイル［ＡＬ1，ＢＬ1］，［ＡＬ2，ＢＬ2］間の離間距離またはスペースを可及的に小さくすることができる。
　このフィルタユニット５４(IN)においては、後述するように、空芯コイルＡＬ1，ＢＬ1が周波数の高い方の第１高周波ＨＦのノイズに対する遮断機能を受け持つ一方、トロイダルコイルＡＬ2，ＢＬ2が周波数の低い方の第２高周波ＬＦのノイズに対する遮断機能を受け持つようになっている。このように、第１高周波ＨＦのノイズに対するフィルタ遮断機能および第２高周波ＬＦのノイズに対するフィルタ遮断機能を空芯コイルＡＬ1，ＢＬ1およびトロイダルコイルＡＬ2，ＢＬ2にそれぞれ役割分担させることで、フィルタユニット５４(IN)全体の設計・製作・調整が容易になり、機差も生じ難くなる。また、フィルタユニット５４(IN)を小型化できるので、サセプタ１２ないしチャンバ１０の下に設けられる各種用力供給系のレイアウト設計が容易になる。
　なお、フィルタユニット５４(IN)において、空芯コイルＡＬ1，ＢＬ1とトロイダルコイルＡＬ2，ＢＬ2とを入れ替えること、つまりトロイダルコイルＡＬ2，ＢＬ2を初段に配置し、空芯コイルＡＬ1，ＢＬ1を次段に配置するレイアウトは望ましくない。すなわち、トロイダルコイルＡＬ2，ＢＬ2を初段に配置すると、トロイダルコイルＡＬ2，ＢＬ2は発熱体４０(IN)側から高周波給電ライン１００Ａ，１００Ｂ上に入ってくる第１高周波ＨＦおよび第２高周波ＬＦのノイズのうち周波数の低い方の第２高周波ＬＦのノイズを遮断するものの、周波数の高い方の第１高周波ＨＦのノイズを通過させてしまう。また、第１のコンデンサＡＣ1，ＢＣ1のキャパシタンスは後述するように相当小さな値に選ばれるため、第２高周波ＬＦのノイズはもちろん第１高周波ＨＦのノイズもアースへ逃がさない。このため、第１高周波ＨＦのノイズがトロイダルコイルＡＬ2，ＢＬ2に突入して、第１高周波ＨＦの電流がトロイダルコイルＡＬ2，ＢＬ2を流れる。これによって、トロイダルコア１１２内に鉄損が多量に発生し、トロイダルコア１１２が発熱して高温になる。そして、トロイダルコア１１２の温度がキュリー温度以上に高くなると、透磁率が急激に低下して、第２高周波ＬＦのノイズに対する遮断機能が効かなくなる。
　その点、この実施形態のように、初段に空芯コイルＡＬ1，ＢＬ1を配置し、次段にトロイダルコイルＡＬ2，ＢＬ2を配置するレイアウトによれば、空芯コイルＡＬ1，ＢＬ1が周波数の高い方の第１高周波ＨＦのノイズを遮断するので、後段のトロイダルコイルＡＬ2，ＢＬ2には第１高周波ＨＦのノイズが突入することがない。したがって、トロイダルコイルＡＬ2，ＢＬ2には周波数の高い第１高周波ＨＦの電流は殆ど流れず、トロイダルコア１１２が高温に発熱することはない。
　
［フィルタユニットの作用］
　図８に、第１および第２のフィルタ１０２Ａ，１０２Ｂの等価回路を示す。フィルタユニット５４(IN)内の上記のようなレイアウトおよび結線構造により、フィルタ１０２Ａ（１０２Ｂ）の等価回路は、図示のようなものになる。なお、空芯コイルＡＬ1（ＢＬ1）およびトロイダルコイルＡＬ2（ＢＬ2）のそれぞれの抵抗分は無視している。
　空芯コイルＡＬ1（ＢＬ1）は、固有の自己インダクタンスを有する正味の誘導性素子またはインダクタＬ1を提供するだけでなく、その周辺に発生するコイル線間容量Ｃ1Kと、筺体１０４との間に発生する浮遊容量（以下、「グランド浮遊容量」と称する。）Ｃ1Fとを併せ持つ。等価回路において、これらの容量Ｃ1K，Ｃ1Fは、インダクタＬ1に並列に接続される。
　ここで、空芯コイルＡＬ1（ＢＬ1）におけるインダクタＬ1のインダクタンスは、次の式（１）によって表わされる。
　　　Ｌ1＝ｋ×μ0×π×ｒ2×Ｎ2／Ｈ　　　・・・・（１）
　ただし、ｋは係数、μ0は真空の透磁率、ｒはコイルの半径、Ｎは巻数、Ｈは軸方向のコイル長さである。
　上式（１）のように、インダクタＬ1のインダクタンスは、巻数Ｎの二乗に比例し、コイル長さＨに反比例する。したがって、コイル直径Ｄ（Ｄ＝２ｒ）を一定に保ってコイル長さＨを短くすると、巻数Ｎも同じ割合で減少するので、（つまり巻数Ｎの二乗はより大きな割合で減少するので）、インダクタＬ1のインダクタンスは減少する。この実施形態では、上記のように空芯コイルＡＬ1（ＢＬ1）のコイル長さＨをコイル直径Ｄより短くして、インダクタＬ1のインダクタンスを低目（たとえば５μＨ以下）に設定する。
　コイル線間容量Ｃ1Kのキャパシタンスは、コイルＡＬ1（ＢＬ1）の巻線間隔（ピッチ）に依存し、巻数Ｎまたはコイル長さＳには依存しない。一方、グランド浮遊容量Ｃ1Fのキャパシタンスは、筺体１０４からの離間距離と、筺体１０４と向き合うコイル表面の全面積とに依存する。したがって、空芯コイルＡＬ1（ＢＬ1）においては、コイル直径Ｄおよび筺体１０４の直径が一定である限り、コイル長さＨを短くするほど（巻数Ｎを少なくするほど）、インダクタＬ1のインダクタンスが低くなるとともに、グランド浮遊容量Ｃ1Fのキャパシタンスも小さくなる。
　もっとも、空芯コイルＡＬ1（ＢＬ1）は１ターン当たりのコイル表面の面積が小さいため、コイル長さＨを変えてもグランド浮遊容量Ｃ1Fのキャパシタンスはそれほど変わらず、コイル線間容量Ｃ1Kのキャパシタンスと同程度（たとえば数ｐＦ）に止まる。
　このように、空芯コイルＡＬ1（ＢＬ1）においてインダクタＬ1のインダクタンスが低く、かつグランド浮遊容量Ｃ1Fのキャパシタンスがコイル線間容量Ｃ1Kのキャパシタンスと同程度に小さいことは、空芯コイルＡＬ1（ＢＬ1）の自己共振周波数、つまり後述する第１の並列共振回路１２２より与えられる第１の並列共振周波数ｆPHを相当高い周波数領域に設定するうえで、有利（好都合）である。
　一方、トロイダルコイルＡＬ2（ＢＬ2）も、固有の自己インダクタンスを有する正味の誘導性素子またはインダクタＬ2を提供するだけでなく、その周辺に発生するコイル線間容量Ｃ2Kと、筺体１０４との間に発生するグランド浮遊容量Ｃ2Fとを併せ持つ。等価回路において、これらの容量Ｃ2K，Ｃ2Fは、インダクタＬ2に並列に接続される。
　ここで、トロイダルコイルＡＬ2（ＢＬ2）におけるインダクタＬ2のインダクタンスは、次の式（２）によって表わされる。
　　　Ｌ2＝Ｎ2×μ×ｔ×ｌｎ（ｂ／ａ）／２π　　　・・・・（２）
　ただし、Ｎは巻数、μは透磁率、ｔは厚さ（高さ）、ａは内半径、ｂは外半径である。
　この実施形態では、上記のようにトロイダルコア１１２には比透磁率の高いるコア材（たとえばフェライト）を用いる。そして、トロイダルコア１１２の厚さ（高さ）ｔを上記のように通常の２倍以上（好ましくは４倍以上）に大きくし、巻数Ｎを多めに選ぶことにより、インダクタＬ2のインダクタンスを相当高い値（たとえば１００μＨ以上）に設定することができる。
　コイル線間容量Ｃ2Kのキャパシタンスは、コイルＡＬ2（ＢＬ2）の巻線間隔（ピッチ）に依存し、巻数Ｎには依存しない。一方、グランド浮遊容量Ｃ2Fのキャパシタンスは、筺体１０４からの離間距離と、筺体１０４と向き合うコイル表面の全面積とに依存する。したがって、トロイダルコイルＡＬ2（ＢＬ2）においては、筺体１０４の直径およびトロイダルコア１１２のサイズが一定である限り、コイル巻数を多くするほど、インダクタＬ2のインダクタンスが高くなるとともに、グランド浮遊容量Ｃ2Fのキャパシタンスも大きくなる。
　特に、上記のように単体のトロイダルコアＴＣを複数重ねた厚み（高さ）ｔの大きいトロイダルコア１１２は、１ターン当たりのコイル表面の面積が大きいため、グランド浮遊容量Ｃ2Fのキャパシタンスはかなり大きく、コイル線間容量Ｃ2Kの４～５倍以上（たとえば２０ｐＦ以上）にもなる。
　このように、トロイダルコイルＡＬ2（ＢＬ2）においてインダクタＬ2のインダクタンスが低く、かつグランド浮遊容量Ｃ2Fのキャパシタンスがコイル線間容量Ｃ2Kのキャパシタンスより格段に大きいことは、トロイダルコイルＡＬ2（ＢＬ2）の自己共振周波数、つまり後述する第２の並列共振回路１２４より与えられる第２の並列共振周波数ｆPLを相当低い周波数領域に設定するうえで、有利（好都合）である。
　第１のコンデンサＡＣ1（ＢＣ1）および第２のコンデンサＡＣ2（ＢＣ2）は、特に寄生容量や浮遊容量を併有せず、等価回路において仕様通りのキャパシタンスを有する第１および第２のキャパシタＣ1C，Ｃ2Cとして機能する。後述するように、フィルタ１０２Ａ（１０２Ｂ）の周波数－インピーダンス特性において、上記第２の並列共振周波数ｆPLと上記第１の並列共振周波数ｆPHとの程良い中間に第１の直列共振周波数ｆSHが得られるように第１のキャパシタＣ1Cのキャパシタンスが選定され、また上記第２の並列共振周波数ｆPLよりもずっと低い周波数帯域に第２の直列共振周波数ｆSLが得られるように第２のキャパシタＣ2Cのキャパシタンスが選定される。
　上記のようなフィルタ１０２Ａ（１０２Ｂ）の等価回路においては、空芯コイルＡＬ1（ＢＬ1）のインダクタＬ1とコイル線間容量Ｃ1Kおよびグランド浮遊容量Ｃ1Fとによって、第１高周波ＨＦの基本周波数に一致または近接する第１の並列共振周波数ｆPHを有する第１の並列共振回路１２２が形成される。ここで、第１の並列共振周波数ｆPHは、空芯コイルＡＬ1（ＢＬ1）の自己共振周波数でもあり、次の式（３）で表わされる。
　　ｆPH＝１／２π√Ｌ1（Ｃ1K＋Ｃ1F）　　・・・・（３）
　また、トロイダルコイルＡＬ2（ＢＬ2）のインダクタＬ2とコイル線間容量Ｃ2Kおよびグランド浮遊容量Ｃ2Fとによって、第２高周波ＬＦの基本周波数に一致または近接する第２の並列共振周波数ｆPLを有する第２の並列共振回路１２４が形成される。ここで、第２の並列共振周波数ｆPLは、トロイダルコイルＡＬ2（ＢＬ2）の自己共振周波数でもあり、次の式（４）で表わされる。
　　ｆPL＝１／２π√Ｌ2（Ｃ2K＋Ｃ2F）　　・・・・（４）
　そして、空芯コイルＡＬ1（ＢＬ1）のインダクタＬ1と、第１のコンデンサＡＣ1（ＢＬ1）つまり第１のキャパシタＣ1Cと、トロイダルコイルＡＬ2（ＢＬ2）のインダクタＬ2とコイル線間容量Ｃ2Kおよびグランド浮遊容量Ｃ2Fと、第２のコンデンサＡＣ2（ＢＬ2）つまり第２のキャパシタＣ2Cとによって、第２の並列共振周波数ｆPLと第１の並列共振周波数ｆPHとの間に第１の直列共振周波数ｆSHを有する第１の直列共振回路１２６が形成される。
　また、トロイダルコイルＡＬ2（ＢＬ2）のインダクタＬ2と第２のコンデンサＡＣ2（ＢＬ2）つまり第２のキャパシタＣ2Cとによって、第２高周波ＬＦの基本周波数よりも低い第２の直列共振周波数ｆSLを有する第２の直列共振回路１２８が形成される。
　図９に、この実施形態のプラズマ処理装置において、第１高周波ＨＦの基本周波数が４０．６８ＭＨｚ、第２高周波ＬＦの基本周波数が３．２ＭＨｚである場合に、上記構成のフィルタ１０２Ａ（１０２Ｂ）によって得られる周波数－インピーダンス特性の一例を示す。
　図示の周波数－インピーダンス特性では、第１の並列共振周波数ｆPHを第１高周波ＨＦの基本周波数（４０．６８ＭＨｚ）に一致させており、これは容易に実現できる。すなわち、上記のように、空芯コイルＡＬ1（ＢＬ1）の巻数Ｎまたはコイル長さＨを変えると、コイル線間容量Ｃ1Kのキャパシタンスは変わらないが、インダクタＬ1のインダクタンスとグランド浮遊容量Ｃ1Fのキャパシタンスがコイル長さＨ（巻数Ｎ）の変化量に応じて同じ方向に変化し、上記の式（３）により第１の並列共振周波数ｆPHが単調に変化する。したがって、空芯コイルＡＬ1（ＢＬ1）の巻数Ｎまたはコイル長さＨを調整することによって、第１の並列共振周波数ｆPHを第１高周波ＨＦの基本周波数（４０．６８ＭＨｚ）に一致させることができる。
　また、図示の周波数－インピーダンス特性では、第２の並列共振周波数ｆPLを第２高周波ＬＦの基本周波数（３．２ＭＨｚ）に一致させており、これも容易に実現できる。すなわち、上記のように、トロイダルコイルＡＬ2（ＢＬ2）の巻数Ｎを変えると、コイル線間容量Ｃ2Kのキャパシタンスは変わらないが、インダクタＬ2のインダクタンスとグランド浮遊容量Ｃ2Fのキャパシタンスが巻数Ｎの変化量に応じて同じ方向に変化し、上記の式（４）により第２の並列共振周波数ｆPLが単調に変化する。また、トロイダルコア１１２を構成する単体トロイダルコアＴＣの積層数を変えると、インダクタＬ2のインダクタンスとグランド浮遊容量Ｃ2Fのキャパシタンスが同じ方向に大きなステップで変化して、上記の式（４）により第２の並列共振周波数ｆPLがステップ的に変化する。したがって、大まかな調整を行うときはトロイダルコア１１２を構成する単体トロイダルコアＴＣの積層数を変えることによって、精細な調整を行うときはトロイダルコイルＡＬ2（ＢＬ2）の巻数Ｎを変えることによって、第２の並列共振周波数ｆPLを第２高周波ＬＦの基本周波数（３．２ＭＨｚ）に一致させることができる。
　もっとも、この実施形態では、第１の直列共振周波数ｆSHを第２の並列共振周波数ｆPLと第１の並列共振周波数ｆPHの程良い中間（たとえば１５～２０ＭＨｚ）に設定し、第２の直列共振周波数ｆSLを第２の並列共振周波数ｆPLよりずっと低い周波数領域（たとえば２００～４００Ｈｚ）に設定することにより、各並列共振点付近の特性を緩やか（ブロード）にすることができる。これによって、第１の並列共振周波数ｆPHが第１高周波ＨＦの基本周波数（４０．６８ＭＨｚ）から多少ずれていても（図示の例では±５ＭＨｚ程度ずれても）、第１高周波ＨＦのノイズに対して十分高いインピーダンスを与えることができる。また、第２の並列共振周波数ｆPLが第２高周波ＬＦの基本周波数（３．２ＭＨｚ）から多少ずれていても（図示の例では±１ＭＨｚ程度ずれていても）、第２高周波ＬＦのノイズに対して十分高いインピーダンスを与えることができる。
　このようにフィルタ１０２Ａ（１０２Ｂ）の周波数－インピーダンス特性において第１および第２の並列共振周波数ｆPH，ｆPL付近の特性を緩やか（ブロード）にすることにより、第１高周波ＨＦのノイズおよび第２高周波ＬＦのノイズに対してそれぞれ十分高いインピーダンスまたは遮断機能が得られる並列共振周波数付近の範囲（近接範囲）を拡張することができる。
　具体的な手順として、第２の直列共振周波数ｆSLは、上記のようにして第１の並列共振周波数ｆPHおよび第２の並列共振周波数ｆPLを決めた後に、第２のコンデンサＡＣ2（ＢＣ2）のキャパシタンスを適当な値（たとえば４０００ｐＦ以上）に選定または調整することによって、第２の並列共振周波数ｆPLよりずっと低い所望の値に設定される。
　また、第１の直列共振周波数ｆSHは、上記のようにして第２の直列共振周波数ｆSLを決めた後に、第１のコンデンサＡＣ1（ＢＣ1）のキャパシタンスを適当な値（たとえば２０ｐＦ以下）に選定または調整することによって、第２の並列共振周波数ｆPLと第１の並列共振周波数ｆPHとの間の程良い値に設定される。
　なお、フィルタ１０２Ａ（１０２Ｂ）の周波数－インピーダンス特性において、第２の並列共振周波数ｆPLの前後および第１の並列共振周波数ｆPHの前後でそれぞれ対称なブロードの特性を得るには、図９に示すように、第１の直列共振周波数ｆSHを第２の並列共振周波数ｆPL（３．２ＭＨｚ）と第１の並列共振周波数ｆPH（４０．６８ＭＨｚ）の真中辺り（２１．９ＭＨｚ付近）ではなく、幾らか第２の並列共振周波数ｆPL寄り（１７ＭＨｚ付近）に設定するのが望ましい。
　上記のように、この実施形態のフィルタ１０２Ａ（１０２Ｂ）においては、第１高周波ＨＦの基本周波数に一致または近接する自己共振周波数ｆPHを有する初段の空芯コイルＡＬ1（ＢＬ1）が、サセプタ１２内の発熱体４０側からヒータ給電ライン１０２Ａ（１０２Ｂ）上に入ってくる周波数の高い方の第１高周波ＨＦのノイズに対してインピーダンスの十分高いフィルタ遮断機能を奏し、第１高周波ＨＦのノイズと一緒に入ってくる周波数の低い方の第２高周波ＬＦのノイズを通過させる。そして、第２高周波ＬＦの基本周波数に一致または近接する自己共振周波数ｆPLを有する次段のトロイダルコイルＡＬ2（ＢＬ2）が、初段の空芯コイルＡＬ1（ＢＬ1）を通過してきた第２高周波ＬＦのノイズに対してインピーダンスの十分高いフィルタ遮断機能を奏する。空芯コイルＡＬ1（ＢＬ1）の自己共振周波数ｆPHとトロイダルコイルＡＬ2（ＢＬ2）の自己共振周波数ｆPLとは互いに独立しており、上記のように各々のコイルにおいて独立に調整することができる。
　
［第２の実施形態］
　図１０に、第２の実施形態におけるプラズマ処理装置の構成を示す。図中、上述した第１実施形態のプラズマ処理装置（図１）と同様の構成または機能を有する部分には同一の符号を付している。
　このプラズマ処理装置は、下部２周波／上部１周波印加方式の容量結合型プラズマエッチング装置として構成されている。このプラズマエッチング装置において、上述した第１実施形態のプラズマエッチング装置（図１）と異なる主な点は、プラズマを生成するための第１高周波ＨＦを上部電極６４に印加し、半導体ウエハＷに引き込まれるイオンのエネルギー（バイアス）をより大きな自由度で多様に制御するために周波数の異なる第２および第３高周波ＬＦ，ＭＦをサセプタ１２に重畳して印加する構成にある。ここで、第３高周波ＭＦの周波数は、第２高周波ＬＦの周波数（たとえば３．２ＭＨｚ）よりも高い値（たとえば１２．８８ＭＨｚ）に選ばれる。
　この実施形態のプラズマエッチング装置では、上部電極６４はリング状の絶縁体１３０を介してチャンバ１０の上面に取り付けられている。プラズマ生成用の第１高周波ＨＦを出力する第１の高周波電源２８は、マッチングユニット１３２および上部給電棒１３４を介して上部電極６４に電気的に接続されている。また、イオン引き込み用の第２および第３高周波ＬＦ，ＭＦをそれぞれ出力する第２および第３の高周波電源３６，１３６は、マッチングユニット３２内の整合器（図示せず）および下部給電棒３４を介してサセプタ１２に電気的に接続されている。制御部７５は、エッチング加工の仕様、条件またはレシピに応じて、高周波電源３６，１３６より出力される第２および第３高周波ＬＦ，ＭＦのトータルパワーおよびパワー比を制御するようになっている。
　この実施形態では、上記のような下部２周波／上部１周波印加方式に対応するために、フィルタユニット５４(IN)内でフィルタ１０２Ａ（１０２Ｂ）のレイアウトおよび結線を図１１に示すように構成している。
　図１１において、より詳しくは、接地された導電性筺体１０４の中に、空芯コイルＡＬ1（ＢＬ1）、第１のコンデンサＡＣ1（ＢＣ1）、上部トロイダルコイルＡＬ3（ＢＬ3）、第３のコンデンサＡＣ3（ＢＣ3）、下部トロイダルコイルＡＬ2（ＢＬ2）、第２のコンデンサＡＣ2（ＢＣ2）を上から下にこの順序で配置している。
　このフィルタ１０２Ａ（１０２Ｂ）の構成において、上述した第１の実施形態（図４）と異なるのは、第１のコンデンサＡＣ1（ＢＣ1）とトロイダルコイルＡＬ2（ＢＬ2）との間に、上部トロイダルコイルＡＬ3（ＢＬ3）および第３のコンデンサＡＣ3（ＢＣ3）が追加または増設されていることである。他のリアクタンス素子の構成および機能は、第１の実施形態と殆ど同じである。
　上部トロイダルコイルＡＬ3（ＢＬ3）は、筺体１０４と同軸に配置される共通のトロイダルコア１４０にそれぞれのコイル導体を約半周ずつ螺旋状に巻き付けている。ここで、両トロイダルコイルＡＬ3（ＢＬ3）のコイル導体は、両コイルに高周波の電流が同じ位相で流れた時にトロイダルコア１４０内に発生するそれぞれの磁束が周回方向で同じ向きになる（足し合わさる）ように、逆向きに巻かれている。トロイダルコア１４０は、比透磁率の高いコア材たとえばNi-Zn系フェライトからなり、円環の閉磁路を形成している。
　第１のフィルタ１０２Ａ側の上部トロイダルコイルＡＬ3は、一方の端子（上部端子）が接続導体１０８Ａ（接続点ＮA）を介して空芯コイルＡＬ1の下部端子に接続され、他方の端子（下部端子）が接続導体１４２Ａ（接続点ＮC）を介して下部トロイダルコイルＡＬ2の上部端子に接続されている。第２のフィルタ１０２Ｂ側の上部トロイダルコイルＢＬ3は、一方の端子（上部端子）が接続導体１０８Ｂ（接続点ＮB）を介して空芯コイルＢＬ1の下部端子に接続され、他方の端子（下部端子）が接続導体１４２Ｂ（接続点ＮD）を介して下部トロイダルコイルＢＬ2の上部端子とに接続されている。
　この第２の実施形態では、上部トロイダルコイルＡＬ3（ＢＬ3）の自己共振周波数ｆPMを第３高周波ＭＦの周波数に対応または近似させるために、上部トロイダルコアＡＬ3（ＢＬ3）の厚さｔを下部トロイダルコアＡＬ2（ＢＬ2）の厚さｔよりも小さくし、たとえば単体のトロイダルコアＴＣを軸方向（縦方向）に２個重ねている。また、上部トロイダルコイルＡＬ3（ＢＬ3）の巻線Ｎを下部トロイダルコアＡＬ2（ＢＬ2）の巻線Ｎよりも少なくしている。
　第３のコンデンサＡＣ3（ＢＣ3）は、市販品の２端子型コンデンサであり、上部トロイダルコイルＡＬ3（ＢＬ3）と下部トロイダルコイルＡＬ2（ＢＬ2）との間のスペースに横向きで対に配置されている。第１のフィルタ１０２Ａ側の第３のコンデンサＡＣ3は、一方の端子が接続導体１４２Ａ（接続点ＮC）を介して上部トロイダルコイルＡＬ3の下部端子と下部トロイダルコイルＡＬ2の上部端子とに接続され、他方の端子が接続導体１４４Ａを介して筺体１０４の側壁に接続されている。第２のフィルタ１０２Ｂ側の第３のコンデンサＢＣ3は、一方の端子が接続導体１４２Ｂ（接続点ＮD）を介して上部トロイダルコイルＢＬ3の下部端子と下部トロイダルコイルＢＬ2の上部端子とに接続され、他方の端子が接続導体１４４Ｂを介して筺体１０４の側壁に接続されている。
　図１２に、この第２の実施形態における第１および第２のフィルタ１０２Ａ，１０２Ｂの等価回路を示す。この等価回路においては、上記第１実施形態と同様に、空芯コイルＡＬ1（ＢＬ1）のインダクタＬ1とコイル線間容量Ｃ1Kおよびグランド浮遊容量Ｃ1Fとによって、第１高周波ＨＦの基本周波数に一致または近接する第１の並列共振周波数ｆPHを有する第１の並列共振回路１２２が形成される。
　また、上部トロイダルコイルＡＬ3（ＢＬ3）のインダクタＬ3とコイル線間容量Ｃ3Kおよびグランド浮遊容量Ｃ3Fとにより、第３高周波ＭＦの基本周波数に一致または近接する第３の並列共振周波数ｆPMを有する第３の並列共振回路１４６が形成される。ここで、第３の並列共振周波数ｆPMは、上部トロイダルコイルＡＬ3（ＢＬ3）の自己共振周波数でもあり、次の式（５）で表わされる。
　　ｆPM＝１／２π√Ｌ3（Ｃ3K＋Ｃ3F）　　・・・・（５）
　また、上記第１実施形態と同様に、下部トロイダルコイルＡＬ2（ＢＬ2）のインダクタＬ2とコイル線間容量Ｃ2Kおよびグランド浮遊容量Ｃ2Fとによって、第２高周波ＬＦの基本周波数に一致または近接する第２の並列共振周波数ｆPLを有する第２の並列共振回路１２４が形成される。
　そして、空芯コイルＡＬ1（ＢＬ1）のインダクタＬ1と、第１のコンデンサＡＣ1（ＢＣ1）つまり第１のキャパシタＣ1Cと、上部トロイダルコイルＡＬ3（ＢＬ3）のインダクタＬ3とコイル線間容量Ｃ3Kおよびグランド浮遊容量Ｃ3Fと、第３のコンデンサＡＣ3（ＢＣ3）つまり第３のキャパシタＣ3Cと、下部トロイダルコイルＡＬ2（ＢＬ2）のインダクタＬ2とコイル線間容量Ｃ2Kおよびグランド浮遊容量Ｃ2Fと、第２のコンデンサＡＣ2（ＢＣ2）つまり第２のキャパシタＣ2Cとによって、第３の並列共振周波数ｆPMと第１の並列共振周波数ｆPHとの間に第１の直列共振周波数ｆSHを有する第１の直列共振回路１２６が形成される。
　また、上部トロイダルコイルＡＬ3（ＢＬ3）のインダクタＬ3と、第３のコンデンサＡＣ3（ＢＣ3）つまり第３のキャパシタＣ3Cと、下部トロイダルコイルＡＬ2（ＢＬ2）のインダクタＬ3とコイル線間容量Ｃ3Kおよびグランド浮遊容量Ｃ3Fと、第２のコンデンサＡＣ2（ＢＣ2）つまり第２のキャパシタＣ2Cとによって、第２の並列共振周波数ｆPLと第３の並列共振周波数ｆPMとの間に第３の直列共振周波数ｆSMを有する第３の直列共振回路１４８が形成される。
　また、下部トロイダルコイルＡＬ2（ＢＬ2）のインダクタＬ2と第２のコンデンサＡＣ2（ＢＣ2）つまり第２のキャパシタＣ2Cとによって、上記第１の実施形態と同様に、第２高周波ＬＦの基本周波数よりも低い第２の直列共振周波数ｆSLを有する第２の直列共振回路１２８が形成される。
　図１３に、この実施形態のプラズマ処理装置において、第１高周波ＨＦの周波数が４０．６８ＭＨｚ、第２高周波ＬＦの周波数が３．２ＭＨｚ、第３高周波ＭＦが１２．８８である場合に、上記構成のフィルタ１０２Ａ（１０２Ｂ）によって得られる周波数－インピーダンス特性の一例を示す。
　上記第１の実施形態と同様に、空芯コイルＡＬ1（ＢＬ1）の巻数Ｎまたはコイル長さＨを調整することによって、第１の並列共振周波数ｆPHを第１高周波ＨＦの基本周波数（４０．６８ＭＨｚ）に一致させることができる。
　また、大まかな調整を行うときはトロイダルコア１４０を構成する単体トロイダルコアＴＣの積層数を変えることによって、精細な調整を行うときは上部トロイダルコイルＡＬ3（ＢＬ3）の巻数Ｎを変えることによって、第３の並列共振周波数ｆPMを第３高周波ＭＦの基本周波数（１２．８８ＭＨｚ）に一致させることができる。
　また、大まかな調整を行うときはトロイダルコア１２２を構成する単体トロイダルコアＴＣの積層数を変えることによって、精細な調整を行うときは下部トロイダルコイルＡＬ2（ＢＬ2）の巻数Ｎを変えることによって、第２の並列共振周波数ｆPLを第２高周波ＬＦの基本周波数（３．２ＭＨｚ）に一致させることができる。
　さらに、この実施形態では、第１の直列共振周波数ｆSHを第３の並列共振周波数ｆPMと第１の並列共振周波数ｆPHの程良い中間（たとえば２２～２５ＭＨｚ）に設定し、第３の直列共振周波数ｆSMを第２の並列共振周波数ｆPLと第３の並列共振周波数ｆPMの程良い中間（たとえば６～８ＭＨｚ）に設定し、第２の直列共振周波数ｆSLを第２の並列共振周波数ｆP2よりずっと低い周波数領域（たとえば２００～４００Ｈｚ）に設定することにより、各並列共振点付近の特性を緩やか（ブロード）にすることができる。これによって、第１の並列共振周波数ｆPHが第１高周波ＨＦの基本周波数（４０．６８ＭＨｚ）から多少ずれていても（図示の例では±５ＭＨｚ程度ずれても）、第１高周波ＨＦのノイズに対して十分高いインピーダンスを与えることができる。また、第３の並列共振周波数ｆPMが第３高周波ＭＦの基本周波数（１２．８８ＭＨｚ）から多少ずれていても（図示の例では±２ＭＨｚ程度ずれていても）、第３高周波ＭＦのノイズに対して十分高いインピーダンスを与えることができる。また、第２の並列共振周波数ｆPLが第２高周波ＬＦの基本周波数（３．２ＭＨｚ）から多少ずれていても（図示の例では±１ＭＨｚ程度ずれていても）、第２高周波ＬＦのノイズに対して十分高いインピーダンスを与えることができる。
　このようにフィルタ１０２Ａ（１０２Ｂ）の周波数－インピーダンス特性において第１、第２および第３の並列共振周波数ｆPH，ｆPL，ｆPM付近の特性を緩やか（ブロード）にすることにより、第１高周波ＨＦのノイズ、第２高周波ＬＦのノイズおよび第３高周波ＭＦのノイズに対してそれぞれ十分高いインピーダンスまたは遮断機能が得られる並列共振周波数付近の範囲（近接範囲）を拡張することができる。
　このように各並列共振点付近の周波数－インピーダンス特性を緩やか（ブロード）にすることにより、第１高周波ＨＦのノイズおよび第２高周波ＬＦのノイズに対してそれぞれ十分高いインピーダンスまたは遮断機能が得られる並列共振点付近の範囲（近接範囲）を拡張することができる。
　具体的な手順として、第２の直列共振周波数ｆSLは、上記のようにして全ての並列共振周波数ｆPL，ｆPM，ｆPHを決めてから、第２のコンデンサＡＣ2（ＢＣ2）つまり第２のキャパシタＣ2Cのキャパシタンスを適当な値（たとえば４０００ｐＦ以上）に選定または調整することによって、第２の並列共振周波数ｆPLよりもずっと低い所望の値に設定される。
　また、第３の直列共振周波数ｆSMは、上記のようにして第２の直列共振周波数ｆSLを決めた後に、第３のコンデンサＡＣ3（ＢＣ3）つまり第３のキャパシタＣ3Cのキャパシタンスを適当な値（たとえば３０～６０ｐＦ）に選定または調整することによって、第２の並列共振周波数ｆPLと第３の並列共振周波数ｆPMの程良い中間に設定される。
　また、第１の直列共振周波数ｆSHは、上記のようにして第３の直列共振周波数ｆSMを決めた後に、第１のコンデンサＡＣ1（ＢＣ1）つまり第１のキャパシタＣ1Cのキャパシタンスを適当な値（たとえば１０ｐＦ以下）に選定または調整することによって、第３の並列共振周波数ｆPMと第１の並列共振周波数ｆPHの程良い中間に設定される。
　なお、フィルタ１０２Ａ（１０２Ｂ）の周波数－インピーダンス特性において、第２の並列共振周波数ｆPLの前後および第３の並列共振周波数ｆPMの前後でそれぞれ左右（前後）対称なブロードの特性を得るには、図１３に示すように、第３の直列共振周波数ｆSMを第２の並列共振周波数ｆPL（３．２ＭＨｚ）と第３の並列共振周波数ｆPM（１２．８８ＭＨｚ）の真中辺り（８ＭＨｚ付近）に設定するのが好ましい。
　また、第３の並列共振周波数ｆPMの前後および第１の並列共振周波数ｆPHの前後でそれぞれ対称なブロードの特性を得るには、図１３に示すように、第１の直列共振周波数ｆSHを第３の並列共振周波数ｆPM（１２．８８ＭＨｚ）と第１の並列共振周波数ｆPH（４０．６８ＭＨｚ）の真中辺り（２６．８ＭＨｚ付近）ではなく、幾らか第３の並列共振周波数ｆPM寄り（２３ＭＨｚ付近）に設定するのが望ましい。
　このように、この実施形態のフィルタ１０２Ａ（１０２Ｂ）においては、第１高周波ＨＦの基本周波数に一致または近接する自己共振周波数ｆPHを有する初段の空芯コイルＡＬ1（ＢＬ1）が、サセプタ１２内の発熱体４０(IN)側からヒータ給電ライン１０２Ａ（１０２Ｂ）上に入ってくる第１高周波ＨＦのノイズに対してインピーダンスの十分高いフィルタ遮断機能を奏し、第１高周波ＨＦのノイズと一緒に入ってくる第３高調波ＭＦおよび第２高周波ＬＦのノイズを通過させる。そして、第３高周波ＭＦの基本周波数に一致または近接する自己共振周波数ｆPMを有する次段の上部トロイダルコイルＡＬ3（ＢＬ3）が、初段の空芯コイルＡＬ1（ＢＬ1）を通過してきた第３高周波ＭＦのノイズに対してインピーダンスの十分高いフィルタ遮断機能を奏し、第２高周波ＬＦのノイズを通過させる。そして、第２高周波ＬＦの基本周波数に一致または近接する自己共振周波数ｆPLを有する後段の下部トロイダルコイルＡＬ2（ＢＬ2）が、上部トロイダルコイルＡＬ3（ＢＬ3）を通過してきた第２高周波ＬＦのノイズに対してインピーダンスの十分高いフィルタ遮断機能を奏する。
　空芯コイルＡＬ1（ＢＬ1）の自己共振周波数ｆPHと、上部トロイダルコイルＡＬ3（ＢＬ3）の自己共振周波数ｆPMと、下部トロイダルコイルＡＬ2（ＢＬ2）の自己共振周波数ｆPLとは互いに独立しており、上記のように各々のコイルにおいて独立に調整することができる。
　この実施形態においては、プラズマ処理中にサセプタ１２内の内側発熱体４０(IN)および外側発熱体４０(OUT)からヒータ給電ライン上に入ってくる第１、第２および第３高周波ＨＦ，ＬＦ，ＭＦのノイズのいずれに対しても、インピーダンスの十分に高いフィルタ遮断機能を低消費電力で効率的にかつ安定確実に発揮する。これにより、この実施形態におけるプラズマエッチング装置も、ヒータ方式のウエハ温度制御機能を改善できるとともに、チャンバ１０からヒータ給電ライン上に第１および第２高周波ＨＦ，ＬＦのパワーが漏れるのを効果的に防止または低減し、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。
　なお、上述した第２の実施形態の一変形例として、プラズマ生成用の第１の高周波電源２８をサセプタ１２に接続し、下部３周波印加方式の容量結合型プラズマエッチング装置とすることができる。
　
［第３の実施形態］
　図１４に、第３の実施形態におけるフィルタユニット５４(IN)内の物理的構造を示す。図１５に、このフィルタユニット５４(IN)に搭載されるフィルタ１０２Ａ（１０２Ｂ）の等価回路を示す。
　この実施形態では、トロイダルコイルＡＬ2（ＢＬ2）と電気的に並列に接続される第４のコンデンサＡＣ4（ＢＣ4）が筺体１０４内に設けられる。このコンデンサＡＣ4（ＢＣ4）は、市販品の２端子型コンデンサであり、図１４に示すように、好ましくはトロイダルコイルＡＬ2（ＢＬ2）の下で第２のコンデンサＡＣ2（ＢＣ2）の横隣に配置され、一方の端子が接続導体１５０Ａ（１５０Ｂ）を介してトロイダルコイルＡＬ2（ＢＬ2）の上部端子に接続され、他方の端子が接続導体１５２Ａ（１５２Ｂ）を介してトロイダルコイルＡＬ2（ＢＬ2）の下部端子に接続されている。
　この実施形態では、図１５に示すように、トロイダルコイルＡＬ2（ＢＬ2）のインダクタＬ2とコイル線間容量Ｃ2Kおよびグランド浮遊容量Ｃ2Fと第４のコンデンサＡＣ4（ＢＣ4）つまり第４のキャパシタＣ4Cとによって、第２高周波ＬＦの基本周波数に一致または近接する第２の並列共振周波数ｆPLを有する第２の並列共振回路１２２が形成される。ここで、第２の並列共振周波数ｆPLは、次の式（６）で表わされる。
　　ｆPL＝１／２π√Ｌ2（Ｃ2K＋Ｃ2F＋Ｃ4C）　　・・・・（６）
　このように、第２の並列共振回路１２２に第４のコンデンサＡＣ4（ＢＣ4）を加えることにより、合成容量（Ｃ2K＋Ｃ2F＋Ｃ4C）を大きくして、第２の並列共振周波数ｆPLを可及的に低い周波数領域に設定することができる。したがって、第２高周波ＬＦの基本周波数が相当低い値（たとえば４００ｋＨｚ）である場合には、トロイダルコイルＡＬ2（ＢＬ2）の物理的なレイアウトや電気的な特性に特段の変更を加えずに（Ｌ2，Ｃ2Fの値を増やさなくても）、第４のコンデンサＡＣ4（ＢＣ4）のキャパシタンスを適宜選定することにより、第２の並列共振周波数ｆPLを第２高周波ＬＦの基本周波数（４００ｋＨｚ）に一致または近接させることができる。
　この実施形態における第１の直列共振回路１２６は、空芯コイルＡＬ1（ＢＬ1）のインダクタＬ1と、第１のコンデンサＡＣ1（ＢＬ1）つまり第１のキャパシタＣ1Cと、トロイダルコイルＡＬ2（ＢＬ2）のインダクタＬ2とコイル線間容量Ｃ2Kおよびグランド浮遊容量Ｃ2Fと、第４のコンデンサＡＣ4（ＢＣ4）つまり第４のキャパシタＣ4Cと、第２のコンデンサＡＣ2（ＢＬ2）つまり第２のキャパシタＣ2Cとによって形成される。上述した第１の実施形態と同様に、第１のコンデンサＡＣ1（ＢＬ1）のキャパシタンスを適宜選定することにより、直列共振回路１２６における第１の直列共振周波数ｆSHを第２の並列共振周波数ｆPLと第１の並列共振周波数ｆPHとの程良い中間に設定することができる。
　この実施形態における第１の並列共振回路１２２は、第１の実施形態と同様に、空芯コイルＡＬ1（ＢＬ1）のインダクタＬ1とコイル線間容量Ｃ1Kおよびグランド浮遊容量Ｃ1Fとによって形成される。また、第２の並列共振回路１２８も、第１の実施形態と同様に、トロイダルコイルＡＬ2（ＢＬ2）のインダクタＬ2と第２のコンデンサＡＣ2（ＢＬ2）つまり第２のキャパシタＣ2Cとによって形成される。
　なお、図１４のフィルタユニット５４(IN)は２周波タイプのものであるが、３周波タイプのフィルタユニット５４(IN)にもこの実施形態を適用することができる。すなわち、たとえば図１１のフィルタユニット５４(IN)において、下部トロイダルコイルＡＬ2（ＢＬ2）と電気的に並列に接続される第４のコンデンサＡＣ4（ＢＣ4）を筺体１０４内に設けることができる。さらに、必要に応じて、上部トロイダルコイルＡＬ3（ＢＬ3）と電気的に並列に接続される第５のコンデンサ（図示せず）を筺体１０４内に設けることもできる。
　
［他の実施形態または変形例］
　空芯コイルＡＬ1（ＢＬ1）において、コイルの直径（外径）Ｄに対するコイル長さＨの比Ｈ／Ｄを１以上とすることも可能である。一般に、空芯コイルＡＬ1（ＢＬ1）を細長くするほど、Ｈ／Ｄが大きくなる。逆に、空芯コイルＡＬ1（ＢＬ1）を太くて短くするほど、Ｈ／Ｄが小さくなる。
　上述した実施形態におけるトロイダルコイルＡＬ2（ＢＬ2），ＡＬ3（ＢＬ3）は、単体のトロイダルコアＴＣを複数重ねた１個のトロイダルコア１１２，１４０にコイル導体を巻き付けている。この形式のトロイダルコイルをコンデンサを挟まずに複数個直列に接続したものを１個または１組のトロイダルコイルとすることも可能である。
　また、図１６に示すように、単体のトロイダルコアＴＣにコイル導体を巻き付けた単体のトロイダルコイルＴＲを複数個（図示の例は３個）直列に接続してなる複合型のトロイダルコイルＡＬを使用することもできる。なお、図１６では、第１の給電ライン１００Ａ上のトロイダルコイルＡＬのみを示し、第２の給電ライン１００Ｂ上のトロイダルコイルＢＬを図示省略している。
　上述した実施形態では、フィルタ１０２Ａ（１０２Ｂ）に含まれるコンデンサＡＣ1（ＢＣ1）、ＡＣ2（ＢＣ2）、ＡＣ3（ＢＣ3）、ＡＣ4（ＢＣ4）を筺体１０４の中に収容した。しかし、これらのコンデンサの一部または全部を筺体１０４の外に配置する構成も可能である。また、これらのコンデンサに対して筺体１０４以外の接地電位部材を用いることもできる。
　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。
　また、本発明は、プラズマエッチング装置に限定されず、プラズマＣＶＤ、プラズマ酸化、プラズマ窒化、スパッタリングなどの他のプラズマ処理装置にも適用可能である。また、本発明における被処理基板は半導体ウエハに限るものではなく、フラットパネルディスプレイ、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。
　　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
　　３０，１３６　 （イオン引き込み用）高周波電源
　　３２，１３２　　 マッチングユニット
　　４０　　発熱体
　　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(A)　　 第１の給電ライン
　　１００(B)　　 第２の給電ライン
　　１０２(A)　　 第１のフィルタ
　　１０２(B) 　　第２のフィルタ
　　１０４　　筺体
　　ＡＬ1，ＢＬ1　　空芯コイル
　　ＡＬ2，ＢＬ2　　（下部）トロイダルコイル
　　ＡＬ3，ＢＬ3　　上部トロイダルコイル
　　ＡＣ1，ＢＣ1　　第１のコンデンサ
　　ＡＣ2，ＢＣ2　　第２のコンデンサ
　　ＡＣ3，ＢＣ3　　第３のコンデンサ
　　ＡＣ4，ＢＣ4　　第４のコンデンサ
　　１１２，１４０　　トロイダルコア

Claims (19)

  1. 　プラズマ処理が行われる処理容器内の所定の電気的部材に線路を介して電気的に接続される電力系または信号系の外部回路を有し、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第１の周波数を有する第１の高周波のノイズおよび前記第１の周波数よりも低い第２の周波数を有する第２の高周波のノイズを前記線路上に設けたフィルタによって減衰させ、または阻止するプラズマ処理装置であって、
    　前記フィルタが、
    　前記電気的部材側から見て初段に設けられる空芯コイルと、
    　前記空芯コイルと直列に接続されるトロイダルコイルと、
    　前記空芯コイルおよび前記トロイダルコイルを収容または包囲する導電性の筺体と、
    　前記空芯コイルと前記トロイダルコイルとの間の接続点と前記筺体との間に電気的に接続される第１のコンデンサと、
    　前記トロイダルコイルの前記外部回路側の端子と前記筺体との間に電気的に接続される第２のコンデンサと
    　を有する、
    　プラズマ処理装置。
  2. 　プラズマ処理が行われる処理容器内に被処理基板を保持する第１の電極とこれと対向する第２の電極とを配設し、第１の周波数を有する第１の高周波を出力する第１の高周波電源を前記第１の電極または前記第２の電極に電気的に接続するとともに、前記第１の高周波よりも低い第２の周波数を有する第２の高周波を出力する第２の高周波電源を前記第１の電極に電気的に接続し、前記第１の電極に設けられる発熱体とこの発熱体に電力を供給するヒータ電源とを電気的に接続する給電ライン上に前記発熱体を介して入ってくる前記第１および第２の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設けているプラズマ処理装置であって、
    　前記フィルタが、
    　前記発熱体側から見て初段に設けられる空芯コイルと、
    　前記空芯コイルと直列に接続されるトロイダルコイルと、
    　前記空芯コイルおよび前記トロイダルコイルを収容または包囲する導電性の筺体と、
    　前記空芯コイルと前記トロイダルコイルとの間の接続点と前記筺体との間に電気的に接続される第１のコンデンサと、
    　前記トロイダルコイルの前記ヒータ電源側の端子と前記筺体との間に電気的に接続される第２のコンデンサと
    　を有する、
    　プラズマ処理装置。
  3. 　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、
    　前記空芯コイルが、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、
    　前記外導体の内側で、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略等しい巻線長で螺旋状に巻かれ、
    　前記トロイダルコイルが、前記第１の給電導線の一部を構成する第３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４のコイル単体とを含み、
    　前記第３および第４のコイル単体が、共通のトロイダルコア内で磁束の向きが揃うように前記トロイダルコアに略等しい巻線長で螺旋状に巻かれる、
    　請求項２に記載のプラズマ処理装置。
  4. 　前記第１の高周波は、主として前記処理容器内で処理ガスのプラズマを生成するのに寄与し、
    　前記第２の高周波は、主として前記プラズマから前記第１の電極に載置される前記被処理基板へのイオンの引き込みに寄与する、
    　請求項２に記載のプラズマ処理装置。
  5. 　前記フィルタの等価回路において、前記空芯コイルの周囲に発生する第１のコイル線間容量および前記空芯コイルと前記筺体との間に発生する第１の浮遊容量が前記空芯コイルの正味の誘導性素子としての第１のインダクタに並列に接続されるとともに、前記トロイダルコイルの周囲に発生する第２のコイル線間容量および前記トロイダルコイルと前記筺体との間に発生する第２の浮遊容量が前記トロイダルコイルの正味の誘導性素子としての第２のインダクタに並列に接続され、
    　前記第１のインダクタと前記第１のコイル線間容量および前記第１の浮遊容量とによって、前記第１の周波数に一致または近接する第１の並列共振周波数を有する第１の並列共振回路が形成され、
    　前記第２のインダクタと前記第２のコイル線間容量および前記第２の浮遊容量とによって、前記第２の周波数に一致または近接する第２の並列共振周波数を有する第２の並列共振回路が形成される、
    　請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理装置。
  6. 　前記第１のインダクタと前記第１のコンデンサと前記第２のインダクタと前記第２のコイル線間容量および前記第２の浮遊容量と前記第２のコンデンサとによって、前記第２の周波数と前記第１の周波数の中間に第１の直列共振周波数を有する第１の直列共振回路が形成され、
    　前記第２のインダクタと前記第２のコンデンサとによって、前記第２の周波数よりも低い第２の直列共振周波数を有する第２の直列共振回路が形成される、
    　請求項５に記載のプラズマ処理装置。
  7. 　前記空芯コイルの自己共振周波数が前記第１の周波数に一致または近接するように、前記空芯コイルが構成されている、請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理装置。
  8. 　前記空芯コイルの自己共振周波数が前記第１の周波数に一致または近接するように、前記空芯コイルの巻数が調整されている、請求項７に記載のプラズマ処理装置。
  9. 　前記トロイダルコイルの自己共振周波数が前記第２の周波数に一致または近接するように、前記トロイダルコイルが構成されている、請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理装置。
  10. 　前記トロイダルコイルの自己共振周波数が前記第２の周波数に一致または近接するように、前記トロイダルコイルの巻数が調整されている、請求項９に記載のプラズマ処理装置。
  11. 　前記トロイダルコイルの自己共振周波数が前記第２の周波数に一致または近接するように、前記トロイダルコイルの厚みが調整されている、請求項９に記載のプラズマ処理装置。
  12. 　前記筺体は接地されている、請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理装置。
  13. 　前記筺体は円筒状の側壁を有し、
    　前記空芯コイルと前記トロイダルコイルのトロイダルコアは互いに同軸に配置される、
    　請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理装置。
  14. 　前記空芯コイルは、前記第１および第２の周波数に対して集中定数素子として機能する、請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理装置。
  15. 　前記空芯コイルの直径をＤ、長さをＨとすると、Ｈ／Ｄは１以下である、請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理装置。
  16. 　前記トロイダルコイルにおいて、トロイダルコアの内半径をａ、外半径をｂ、厚さをｔとすると、ｔ≧２（ｂ－ａ）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。
  17. 　前記トロイダルコイルのトロイダルコアは、一定の内半径、外半径および厚さを有する単体のトロイダルコアを複数重ねている、請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理装置。
  18. 　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周波数の異なる複数の高周波のノイズを減衰させ、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、
    　前記電気的部材側から見て初段に設けられる空芯コイルと、
    　前記空芯コイルと直列に接続されるトロイダルコイルと、
    　前記空芯コイルおよび前記トロイダルコイルを収容または包囲する導電性の筺体と、
    　前記空芯コイルと前記トロイダルコイルとの間の接続点と前記筺体との間に電気的に接続される第１のコンデンサと、
    　前記トロイダルコイルの前記外部回路側の端子と前記筺体との間に電気的に接続される第２のコンデンサと
    　を有するフィルタユニット。
  19. 　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周波数の異なる複数の高周波のノイズを減衰させ、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、
    　前記発熱体側から見て初段に設けられる空芯コイルと、
    　前記空芯コイルと直列に接続されるトロイダルコイルと、
    　前記空芯コイルおよび前記トロイダルコイルを収容または包囲する導電性の筺体と、
    　前記空芯コイルと前記トロイダルコイルとの間の接続点と前記筺体との間に電気的に接続される第１のコンデンサと、
    　前記トロイダルコイルの前記ヒータ電源側の端子と前記筺体との間に電気的に接続される第２のコンデンサと
    　を有するフィルタユニット。
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