(57)【要約】【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高周波ノイズに対して、十分大きなインピーダンスを簡便かつ安定確実に与えて、プラズマプロセスの再現性・信頼性を向上させる。【解決手段】このフィルタユニット５２(IN)においては、コイル１０４(1)，１０４(2)の内側を遊動可能に貫通する棒体１１４と、コイル１０４(1)，１０４(2)の下端部に結合または係合したままコイル軸方向で摺動可能に棒体１１４に取り付けられるコイル受け部材１２６と、上記の送りねじ機構１３２とによって、コイル１０４(1)，１０４(2)の長さｓまたは巻線間隔ｄを調整するためのコイル長さ調整部１３４が構成されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理が行われる処理容器と、
前記処理容器内に設けられる電気的部材と、
前記電気的部材を前記処理容器の外に配置される外部回路に電気的に接続するための線路と、
前記電気的部材から前記外部回路に向かって前記線路に入ってくる所定周波数の高周波ノイズを減衰させ、または阻止するためのコイルを含むフィルタと、
前記コイルのインダクタンスを調整するためのコイルインダクタンス調整部と
を有するプラズマ処理装置。
【請求項２】
プラズマ処理が行われる処理容器と、
前記処理容器内に配置される第１の電極と、
前記第１の電極に設けられる発熱体と、
前記発熱体を前記処理容器の外に配置されるヒータ電源に電気的に接続するための給電ラインと、
前記発熱体を介して前記給電ラインに入ってくる所定周波数の高周波ノイズを減衰させ、または阻止するためのコイルを含むフィルタと、
前記コイルのインダクタンスを調整するためのコイルインダクタンス調整部と
を有するプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記電極に一定の周波数を有する基本波の高周波を印加するための高周波電源を有する、請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記発熱体が並列に複数設けられ、それら複数の前記発熱体にそれぞれ対応する複数の前記フィルタが方位角方向で均一な距離間隔を空けて配置される、請求項２または請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記高周波ノイズは、前記基本波の２倍の周波数を有する２次高調波を含む、請求項３または請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記第１の電極の上に被処理体が載置される、請求項２〜５のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記給電ラインが、前記発熱体の両端にそれぞれ接続される第１および第２の給電導線を有し、
前記コイルが、前記第１の給電導線の一部を構成する第１のコイル単体と、前記第２の給電導線の一部を構成する第２のコイル単体とを含み、
前記第１および第２のコイル単体をそれぞれ構成する第１および第２のコイル導線が、並進しながら等しい巻線長で螺旋状に巻かれている、
請求項２〜６のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記コイルインダクタンス調整部は、前記コイルの長さまたは巻線間隔を調整するためのコイル長さ調整部を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記コイル長さ調整部は、
前記コイルの内側を遊動可能に貫通する棒軸と、
前記コイルの一端に結合または係合したまま前記コイル軸方向で摺動可能に前記棒軸に取り付けられるコイル受け部材と、
前記コイル受け部材を前記棒軸上で移動させ、かつ所望の位置で固定するための送りねじ機構と
を有する、請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記コイル長さ調整部は、
前記コイルの内側を遊動可能に貫通する棒状のねじ軸と、
前記コイルの一端に結合または係合したまま前記コイル軸方向で移動可能に前記ねじ軸に取り付けられるコイル受け部材と、
前記コイル受け部材を所望の位置で固定するために前記ねじ軸に螺合するナットと
を有する、請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記コイル長さ調整部は、前記処理容器側に位置する前記コイルの一端を固定し、前記処理容器と反対側に位置する前記コイルの他端を前記コイル受け部材に結合または係合させる、請求項９または請求項１０に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記コイルの巻線間が弾力性を有する絶縁体で塞がっている、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
前記絶縁体は、前記コイルを覆うチューブである、請求項１２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１４】
前記コイルは空芯コイルである、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１５】
前記フィルタは、前記コイルを収容または包囲する筒形の外導体を有し、特性インピーダンスが一定の分布定数線路を形成する、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１６】
前記外導体が電気的に接地されている、請求項１５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１７】
前記フィルタは、前記処理容器内の処理空間側から見て前記高周波電極の背後に配置される、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１８】
前記処理容器側から見て、前記コイルが前記フィルタの初段に設けられ、前記コイルの反対側の端子がコンデンサを介して接地電位の導電性部材に電気的に接続される、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１９】
プラズマ処理が行われる処理容器内の電気的部材が前記処理容器の外に配置される外部回路に線路を介して電気的に接続されているプラズマ処理装置において、前記電気的部材から前記外部回路に向かって前記線路に入ってくる所定周波数の高周波ノイズを減衰させ、または阻止するために前記線路の途中に設けられるフィルタユニットであって、
前記線路の一部を構成するコイルと、
前記コイルのインダクタンスを調整するためのコイルインダクタンス調整部と
を有するフィルタユニット。
【請求項２０】
プラズマ処理が行われる処理容器内の第１の電極に設けられている発熱体が前記処理容器の外に配置されるヒータ電源に給電ラインを介して電気的に接続されているプラズマ処理装置において、前記発熱体から前記ヒータ電源に向かって前記給電ラインに入ってくる所定周波数の高周波ノイズを減衰させ、または阻止するために前記給電ラインの途中に設けられるフィルタユニットであって、
前記給電ラインの一部を構成するコイルと、
前記コイルのインダクタンスを調整するためのコイルインダクタンス調整部と
を有するフィルタユニット。
【請求項２１】
前記コイルインダクタンス調整部は、前記コイルの長さまたは巻線間隔を調整するためのコイル長さ調整部を有する、請求項１９または請求項２０に記載のフィルタユニット。
【請求項２２】
前記コイル長さ調整部は、
前記コイルの内側を遊動可能に貫通する棒軸と、
前記コイルの一端に結合または係合したまま前記コイル軸方向で摺動可能に前記棒軸に取り付けられるコイル受け部材と、
前記コイル受け部材を前記棒軸上で移動させ、かつ所望の位置で固定するための送りねじ機構と
を有する、請求項２１に記載のフィルタユニット。
【請求項２３】
前記コイル長さ調整部は、
前記コイルの内側を遊動可能に貫通する棒状のねじ軸と、
前記コイルの一端に結合または係合したまま前記コイル軸方向で移動可能に前記ねじ軸に取り付けられるコイル受け部材と、
前記コイル受け部材を固定するために前記ねじ軸に螺合するナットと
を有する、請求項２１に記載のフィルタユニット。
【請求項２４】
前記コイル長さ調整部は、前記処理容器側に位置する前記コイルの一端を固定し、前記処理容器と反対側に位置する前記コイルの他端を前記コイル受け部材に結合または係合させる、請求項２２または請求項２３に記載のフィルタユニット。
【請求項２５】
前記コイルの巻線間が弾力性を有する絶縁体で塞がっている、請求項１９〜２４のいずれか一項に記載のフィルタユニット。
【請求項２６】
前記絶縁体は、前記コイルを覆うチューブである、請求項２５に記載のフィルタユニット。
【請求項２７】
前記コイルは空芯コイルである、請求項１９〜２６のいずれか一項に記載のフィルタユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
本出願人は、特許文献１で、プラズマ処理装置において処理容器内の高周波電極その他の電気的部材から給電ラインや信号線等の線路上に入ってくる高周波のノイズを遮断するフィルタ性能の安定性および再現性を改善するフィルタ技術を開示している。このフィルタ技術は、分布定数線路の規則的な多重並列共振特性を利用することにより、フィルタ内に収めるコイルを１個で済まし、かつ機差の少ない安定した高周波ノイズ遮断特性を得ることができる。
【０００６】
さらに、本出願人は、上記特許文献１において、分布定数線路の特性インピーダンスに局所的な変化を与えることにより、複数の並列共振周波数の少なくとも１つをずらして調節できる並列共振周波数調節部の技術を開示している。この並列共振周波数調節部によれば、複数の並列共振周波数の１つを遮断対称である高周波ノイズの周波数に一致または近似させることができるので、該高周波ノイズの周波数に対して所望の十分高いインピーダンスを与えることができる。これによって、ヒータ電源を確実に保護するとともに、プラズマプロセスの再現性・信頼性を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１３５０５２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、プラズマ処理装置に上記のような特許文献１のフィルタを搭載すると、基板上のプロセス特性ないしプロセス結果がフィルタの位置に応じて周回方向または方位角方向で偏ることがある。たとえば、プラズマエッチング装置では、基板上のエッチングレートが方位角方向においてはフィルタの直上の位置付近で高くなるプロファイルあるいは低くなるプロファイルを示しやすい。特に、サセプタ内部の発熱体を複数のゾーンに分割して、ゾーン毎に独立した温度制御を行う場合は、処理容器の下にそれら複数のゾーンにそれぞれ対応する複数のフィルタが彼方此方に配置されるため、それらのフィルタによるエッチングレートの偏りが重なり合って、より複雑に不均一なプロファイルになりやすい。
【０００９】
本発明者が、原因を調べたところ、サセプタ内部の発熱体から給電ラインに入ってくる高周波ノイズのうち、プラズマ処理に用いる高周波（基本波）のノイズがフィルタにより設計通りに阻止されても、基本波の整数倍の周波数をもつ高調波、特にプラズマ生成に用いる高周波の２次高調波に対するフィルタのインピーダンスが十分に高くない場合に上記のようなプロセス特性の偏りを生じることがわかった。
【００１０】
さらに、この種のプロセス特性の偏りに対しては、上記のような並列共振周波数調節部はそれほど有効に機能しないこともわかった。すなわち、並列共振周波数調節部において分布定数線路の特性インピーダンスに局所的な変化を与える部材（典型的にはリング）の位置を軸方向で調整すると、すべての並列共振周波数がそれぞれ固有の周期で独立に上下変動（シフト）するので、特定の基本波と特定の高調波の双方に対して十分大きなインピーダンスを安定確実に与えることは難しい。
【００１１】
本発明は、上記のような従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、処理容器内の高周波電極その他の電気的部材から給電ラインや信号線等の線路上に入ってくる有害な高周波ノイズに対して、十分大きなインピーダンスを簡便かつ安定確実に与えて、プラズマプロセスの再現性・信頼性を向上させるプラズマ処理装置およびフィルタユニットを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の観点におけるプラズマ処理装置は、プラズマ処理が行われる処理容器と、前記処理容器内に設けられる電気的部材と、前記電気的部材を前記処理容器の外に配置される外部回路に電気的に接続するための線路と、前記電気的部材から前記外部回路に向かって前記線路に入ってくる所定周波数の高周波ノイズを減衰させ、または阻止するためのコイルを含むフィルタと、前記コイルのインダクタンスを調整するためのコイルインダクタンス調整部とを有する。
【００１３】
上記第１の観点のプラズマ処理装置は、プラズマ処理が行われる処理容器内に設けられる電気的部材と電力系または信号系の外部回路とを結ぶ線路上で、高周波ノイズを減衰させ、または阻止するためのフィルタを構成するコイルのインダクタンスをコイルインダクタンス調整部により調整することにより、フィルタのインピーダンス、特に減衰または阻止対象の高周波ノイズの周波数に対するインピーダンを簡便かつ任意に調整することができる。
【００１４】
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を前記処理容器の外に配置される外部回路に線路を介して電気的に接続しているプラズマ処理装置において、前記電気的部材から前記外部回路に向かって前記線路に入ってくる所定周波数の高周波ノイズを減衰させ、または阻止するために前記線路の途中に設けられるフィルタユニットであって、前記線路の一部を構成するコイルと、前記コイルのインダクタンスを調整するためのコイルインダクタンス調整部とを有する。
【００１５】
上記第１の観点のフィルタユニットは、プラズマ処理が行われる処理容器内に設けられる電気的部材と電力系または信号系の外部回路とを結ぶ線路上において、線路の一部を構成するコイルのインダクタンスをコイルインダクタンス調整部により調整することで、フィルタユニットのインピーダンス、特に減衰または阻止対象の高周波ノイズの周波数に対するインピーダンを簡便かつ任意に調整することができる。
【００１６】
本発明の第２の観点におけるプラズマ処理装置は、プラズマ処理が行われる処理容器と、前記処理容器内に配置される第１の電極と、前記第１の電極に設けられる発熱体と、前記発熱体を前記処理容器の外に配置されるヒータ電源に電気的に接続するための給電ラインと、前記給電ライン上に前記発熱体を介して入ってくる所定周波数の高周波ノイズを減衰させ、または阻止するためのコイルを含むフィルタと、前記コイルのインダクタンスを調整するためのコイルインダクタンス調整部とを有する。
【００１７】
上記第２の観点のプラズマ処理装置は、プラズマ処理が行われる処理容器内に配置される第１の電極に設けられる発熱体と処理容器の外に配置されるヒータ電源とを結ぶ給電ライン上で、高周波ノイズを減衰させ、または阻止するためのフィルタを構成するコイルのインダクタンスをコイルインダクタンス調整部により調整することで、フィルタのインピーダンス、特に減衰または阻止対象の高周波ノイズの周波数に対するインピーダンを簡便かつ任意に調整することができる。
【００１８】
本発明の第２の観点におけるフィルタユニットは、プラズマ処理が行われる処理容器内の第１の電極に設けられている発熱体を前記処理容器の外に配置されるヒータ電源に給電ラインを介して電気的に接続しているプラズマ処理装置において、前記発熱体から前記ヒータ電源に向かって前記給電ラインに入ってくる所定周波数の高周波ノイズを減衰させ、または阻止するために前記給電ラインの途中に設けられるフィルタユニットであって、前記給電ラインの一部を構成するコイルと、前記コイルのインダクタンスを調整するためのコイルインダクタンス調整部とを有する。
【００１９】
上記第２の観点のフィルタユニットは、プラズマ処理が行われる処理容器内に配置される第１の電極に設けられる発熱体と処理容器の外に配置されるヒータ電源とを結ぶ給電ライン上において、給電ラインの一部を構成するコイルのインダクタンスをコイルインダクタンス調整部により調整することで、フィルタユニットのインピーダンス、特に減衰または阻止対象の高周波ノイズの周波数に対するインピーダンを簡便かつ任意に調整することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のプラズマ処理装置またはフィルタユニットによれば、上記のような構成および作用により、処理容器内の高周波電極その他の電気的部材から給電ラインや信号線等の線路上に入ってくる有害な高周波ノイズに対して、十分大きなインピーダンスを簡便かつ安定確実に与えて、プラズマプロセスの再現性・信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態におけるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。
【図２】実施形態においてサセプタの発熱体に電力を供給するためのヒータ給電部の回路構成を示す図である。
【図３】実施形態における発熱体の構成例を示す図である。
【図４】実施形態におけるフィルタユニットの構造を示す縦断面図である。
【図５】実施形態におけるフィルタユニットの構造を示す横断面図である。
【図６】上記フィルタユニットにおいて共通の棒軸に装着される２系統の空芯コイルのコイル巻線の外観構成を示す斜視図である。
【図７】上記フィルタユニットにおけるコイル巻線の内部の構造を示す一部断面斜視図である。
【図８】上記フィルタユニットにおけるコイル受け部材の構成を示す斜視図である。
【図９】上記フィルタユニットにおけるコイル長さ調整部の構成を示す斜視図である
【図１０】上記フィルタユニットにおいてコイルの短縮量を変えたときのインピーダンス特性の変化を示すグラフである。
【図１１】上記フィルタユニットにおいてコイルの短縮量とフィルタのインピーダンス特性における代表的な並列共振周波数の変化量との相関を示すグラフである。
【図１２】第１の実施例における比較基準例で得られたエッチングレート分布特性を示す図である。
【図１３】第１の実施例におけるフィルタユニットの配置位置を示す平面図である。
【図１４】第１の実施例において第２高調波に対するフィルタユニットのインピーダンスをパラメータとした場合のエッチングレート分布特性を示す図である。
【図１５】第２の実施例における比較基準例で得られたエッチングレート分布特性を示す図である。
【図１６】第２の実施例において第２高調波に対するフィルタユニットのインピーダンスをパラメータとした場合のエッチングレート分布特性を示す図である。
【図１７】一変形例におけるコイル長さ調整部の構成を示す側面図である。
【図１８】一変形例におけるコイル巻線の外観構成を示す斜視図である。
【図１９】図１８のコイル巻線の内部の構成を示す一部断面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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］
【００２３】
図１に、本発明の一実施形態におけるプラズマ処理装置の構成を示す。このプラズマ処理装置は、下部２周波印加方式の容量結合型プラズマエッチング装置として構成されており、たとえばアルミニウムまたはステンレス鋼等の金属製の円筒型チャンバ（処理容器）１０を有している。チャンバ１０は接地されている。
【００２４】
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。
【００２５】
サセプタ１２には、第１および第２の高周波電源２８，３０がマッチングユニット３２および給電棒３４を介して電気的に接続されている。ここで、第１の高周波電源２８は、主としてプラズマの生成に寄与する一定周波数（通常２７ＭＨｚ以上、好ましくは６０ＭＨｚ以上）の第１高周波ＨＦを出力する。一方、第２の高周波電源３０は、主としてサセプタ１２上の半導体ウエハＷに対するイオンの引き込みに寄与する一定周波数（通常１３ＭＨｚ以下）の第２高周波ＬＦを出力する。マッチングユニット３２には、第１および第２の高周波電源２８，３０とプラズマ負荷との間でインピーダンスの整合をとるための第１および第２の整合器（図示せず）が収容されている。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
発熱体４０は、静電チャック３８のＤＣ電極４４と一緒に誘電体４２の中に封入された例えばスパイラル状の抵抗発熱線からなり、この実施形態では図３に示すようにサセプタ１２の半径方向において内側の発熱線４０(IN）と外側の発熱線４０(OUT)とに２分割されている。このうち、内側発熱線４０(IN）は、絶縁被覆された給電導体５２(IN)、フィルタユニット５４(IN)および電気ケーブル５６(IN)を介して、チャンバ１０の外に配置される専用のヒータ電源５８(IN)に電気的に接続されている。外側発熱線４０(OUT)は、絶縁被覆された給電導体５２(OUT)、フィルタユニット５４(OUT)および電気ケーブル５６(OUT)を介して、やはりチャンバ１０の外に配置される専用のヒータ電源５８(OUT)に電気的に接続されている。この中で、フィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)はこの実施形態における主要な特徴部分であり、その内部の構成および作用については後に詳細に説明する。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
このプラズマエッチング装置において、エッチングを行なうには、先ずゲートバルブ２６を開状態にして加工対象の半導体ウエハＷをチャンバ１０内に搬入して、静電チャック３８の上に載置する。そして、処理ガス供給部７４よりエッチングガス（一般に混合ガス）を所定の流量でチャンバ１０内に導入し、排気装置２４によりチャンバ１０内の圧力を設定値にする。さらに、第１および第２の高周波電源２８、３０をオンにして第１高周波ＨＦおよび第２高周波ＬＦをそれぞれ所定のパワーで出力させ、これらの高周波ＨＦ，ＬＦをマッチングユニット３２および給電棒３４を介してサセプタ（下部電極）１２に印加する。また、伝熱ガス供給部より静電チャック３８と半導体ウエハＷとの間の接触界面に伝熱ガス（Ｈeガス）を供給するとともに、静電チャック用のスイッチ４６をオンにして、静電吸着力により伝熱ガスを上記接触界面に閉じ込める。一方で、ヒータ電源５８(IN)，５８(OUT)をオンにして、内側発熱体４０(IN)および外側発熱体４０(OUT)を各々独立したジュール熱で発熱させ、サセプタ１２上面の温度ないし温度分布を設定値に制御する。シャワーヘッド６４より吐出されたエッチングガスは両電極１２，６４間で高周波の放電によってプラズマ化し、このプラズマで生成されるラジカルやイオンによって半導体ウエハＷ表面の被加工膜が所望のパターンにエッチングされる。
【００３４】
この容量結合型プラズマエッチング装置は、サセプタ１２にプラズマ生成に適した比較的高い周波数（好ましくは６０ＭＨｚ以上）の第１高周波ＨＦを印加することにより、プラズマを好ましい解離状態で高密度化し、より低圧の条件下でも高密度プラズマを形成することができる。それと同時に、サセプタ１２にイオン引き込みに適した比較的低い周波数（１３ＭＨｚ）の第２高周波ＬＦを印加することにより、サセプタ１２上の半導体ウエハＷに対して選択性の高い異方性のエッチングを施すことができる。
【００３５】
また、この容量結合型プラズマエッチング装置においては、サセプタ１２にチラーの冷却とヒータの加熱を同時に与え、しかもヒータの加熱を半径方向の中心部とエッジ部とで独立に制御するので、高速の温度切換または昇降温が可能であるとともに、温度分布のプロファイルを任意または多様に制御することも可能である。
［フィルタユニット内の回路構成］
【００３６】
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。
【００３７】
図２に、サセプタ１２に設けられる発熱体４０に電力を供給するためのヒータ給電部の回路構成を示す。この実施形態では、発熱体４０の内側発熱線４０(IN)および外側発熱線４０(OUT)のそれぞれに対して実質的に同一の回路構成を有する個別のヒータ給電部を接続し、内側発熱線４０(IN)および外側発熱線４０(OUT)の発熱量または発熱温度を独立に制御するようにしている。以下の説明では、内側発熱線４０(IN)に対するヒータ給電部の構成および作用について述べる。外側発熱線４０(OUT)に対するヒータ給電部の構成および作用も全く同じである。
【００３８】
ヒータ電源５８(IN)は、たとえばＳＳＲを用いて商用周波数のスイッチング（ＯＮ／ＯＦＦ）動作を行う交流出力型の電源であり、内側発熱体４０(IN)と閉ループの回路で接続されている。より詳しくは、ヒータ電源５８(IN)の一対の出力端子のうち、第１の出力端子は第１の給電ライン（電源線）１００(1)を介して内側発熱線４０(IN)の第１の端子ｈ1に電気的に接続され、第２の出力端子は第２の給電ライン（電源線）１００(2)を介して内側発熱線４０(IN)の第２の端子ｈ2に電気的に接続されている。
【００３９】
フィルタユニット５４(IN)は、第１および第２の給電ライン１００(1)，１００(2)の途中にそれぞれ設けられる第１および第２のフィルタ１０２(1)，１０２(2)を有している。両フィルタ１０２(1)，１０２(2)の回路構成は実質的に同じである。
【００４０】
より詳しくは、両フィルタ１０２(1)，１０２(2)は、コンデンサ１０６(1)，１０６(2)を介して接地されたコイル１０４(1)，１０４(2)をそれぞれ有している。コイル１０４(1)，１０４(2)の一方の端子またはフィルタ端子Ｔ(1)，Ｔ(2)は一対の給電導体５２(IN)を介して内側発熱線４０(IN)の両端子ｈ1，ｈ2にそれぞれ接続されており、コイル１０４(1)，１０４(2)の他方の端子と接地電位の導電性部材（たとえばチャンバ１０）との間にコンデンサ１０６(1)，１０６(2)がそれぞれ接続されている。そして、コイル１０４(1)，１０４(2)とコンデンサ１０６(1)，１０６(2)との間の接続点ｎ(1)，ｎ(2)は、電気ケーブル（ペアケーブル）５６(IN)を介してヒータ電源５８(IN)の第１および第２の出力端子にそれぞれ接続されている。
【００４１】
かかる構成のヒータ給電部において、ヒータ電源５８(IN)より出力される電流は、正極性のサイクルでは、第１の給電ライン１００(1)つまり電気ケーブル５６(IN)、コイル１０４(1)および給電導体５２(IN)を通って一方の端子ｈ1から内側発熱線４０(IN)に入り、内側発熱線４０(IN)の各部で通電によるジュール熱を発生させ、他方の端子ｈ2から出た後は、第２の給電ライン１００(2)つまり給電導体５２(IN)、コイル１０４(2)および電気ケーブル５６(IN)を通って帰還する。負極性のサイクルでは、同じ回路を上記と逆方向に電流が流れる。このヒータ交流出力の電流は商用周波数であるため、コイル１０４(1)，１０４(2)のインピーダンスまたはその電圧降下は無視できるほど小さく、またコンデンサ１０６(1)，１０６(2)を通ってアースへ抜ける漏れ電流も無視できるほど少ない。
［フィルタユニット内の物理的構成］
【００４２】
図４〜図９に、この実施形態におけるフィルタユニット５４(IN)内の物理的な構造を示す。フィルタユニット５４(IN)は、図４および図５に示すように、たとえばアルミニウムからなる円筒形の外導体１１０の中に第１フィルタ１０２(1)のコイル１０４(1)と第２フィルタ１０２(2)のコイル１０４(2)とを同軸に収容し、フィルタ端子Ｔ(1)，Ｔ(2)の反対側でたとえばアルミニウムからなるコンデンサボックス１１２の中に第１フィルタ１０２(1)のコンデンサ１０６(1)と第２フィルタ１０２(2)のコンデンサ１０６(2)（図２）とを一緒に収容している。外導体１１０は接地電位の導電性部材たとえばチャンバ１０にネジ止めで接続されている。
【００４３】
各々のコイル１０４(1)，１０４(2)は、空芯コイルからなり、ヒータ電源５２(IN)から内側発熱線４０(IN)に十分大きな（たとえば３０Ａ程度の）電流を流す給電線の機能に加えて、発熱（パワーロス）を防ぐ観点からフェライト等の磁芯を持たずに空芯で非常に大きなインダクタンスを得るために、さらには大きな線路長を得るために、太いコイル線と大きなコイルサイズ（たとえば、直径が２２〜４５ｍｍ、長さ１３０〜２８０ｍｍ）を有している。
【００４４】
円筒形の外導体１１０の中で、両コイル１０４(1)，１０４(2)は、コンデンサボックス１１２の上に垂直に立てられた絶縁体たとえば樹脂からなる円筒または円柱状の棒軸１１４に軸方向で遊動できるように装着されている。ここで、両コイル１０４(1)，１０４(2)は、共通の棒軸１１４の外周面に沿って図６に示すように軸方向に重なり合って並進しながら等しい巻線間隔ｄおよびコイル長さｓで螺旋状に巻かれている。両コイル１０４(1)，１０４(2)のそれぞれのコイル導線は、図７に示すように、好ましくは同一の断面積を有する薄板または平角の銅線からなり、片方の空芯コイル１０４(2)のコイル導線を絶縁体のチューブ１１６で覆っている。
【００４５】
このチューブ１１６は、両コイル１０４(1)，１０４(2)間の電気的な短絡を防止する機能を有するだけでなく、各コイル１０４(1)，１０４(2)の巻線ギャップを塞ぎつつ巻線間隔ｄの調整を可能にしている。このために、チューブ１１６は、弾力性に優れた絶縁体たとえばシリコーンゴムからなり、肉厚に形成されている。たとえば、両コイル１０４(1)，１０４(2)のコイル導体が１ｍｍの厚さを有する場合、チューブ１１６の厚さは１．１ｍｍに選ばれる。この場合、コイル１０４(1)，１０４(2)が自然長の状態にあるときは、ｄ＝３．２ｍｍ（１．１ｍｍ＋１ｍｍ＋１．１ｍｍ）である。コイル１０４(1)，１０４(2)の巻線ギャップをチューブ１１６によって塞いだまま、コイル長さｓまたは巻線間隔ｄを調整するためには、後述するようにコイル長さｓを自然長の状態よりも短くし（短縮し）、その短縮量を調整することになる。その場合は、巻線間隔ｄは、たとえば約２ｍｍ〜３．２ｍｍの範囲で調整され得る。
【００４６】
外導体１１０の上端の開口部には、環状の蓋体１１８を介して樹脂製の上部コネクタ１２０が取り付けられている。この上部コネクタ１２０に、棒軸１１４の上端が固定されるとともに、両コイル１０４(1)，１０４(2)の上端部も固定される。そして、コネクタ１２０の内部または周囲で両コイル１０４(1)，１０４(2) の上端がフィルタ端子Ｔ(1)，Ｔ(2)にそれぞれ電気的に接続される。
【００４７】
棒軸１１４の下端は、コンデンサボックス１１２の上またはその上方に配置された樹脂製の下部コネクタ１２２に固定されている。この下部コネクタ１２２の下面からそれぞれ下方に延びる一対の剛性の接続導体１２４(1)，１２４(2)は、電気的にはコンデンサボックス１１２内でコンデンサ１０６(1)，１０６(2)（図２）にそれぞれ接続されており、物理的にはコネクタ１２２を一定の位置で固定している。
【００４８】
棒軸１１４の下端部には、両コイル１０４(1)，１０４(2)の下端部と結合または係合する樹脂製のコイル受け部材１２６が軸方向で摺動可能に取り付けられている。このコイル受け部材１２６は、図８に示すように、縦方向に延びる胴部１２６ａと、この胴部１２６ａの下端部から互いに逆向きで横方向に延びる一対のフランジ部１２６ｂ，１２６ｂとを有している。胴部１２６ａには、その中心部を縦方向に貫通するねじ孔（雌ねじ）１２７が形成されている。図９に示すように、棒軸１１４の下端部に形成されている切り欠き状の空洞部１１４ａの中に胴部１２６ａが軸方向においてのみ移動（摺動）できるように嵌め込まれ、両フランジ部１２６ｂ，１２６ｂが棒軸１１４の外に突出する。図示省略するが、コイル１０４(1)，１０４(2)の下端部は、フランジ部１２６ｂ，１２６ｂの中を通り、下部コネクタ１２２の内部または周囲で接続導体１２４(1)，１２４(2)にそれぞれ電気的に接続される。
【００４９】
図４および図９に示すように、棒軸１１４の下端部に差し込まれるボルト（雄ねじ）１２８が、コイル受け部材１２６の胴部１２６ａのねじ孔（雌ねじ）１２７と螺合する。フィルタユニット５４(IN)の下からコンデンサボックス１１２に形成されている工具通し用の孔（図示せず）を介してレンチ１３０をボルト１２８の頭部（たとえば６角穴）１２８ａに当て、ボルト１２８を回すと、コイル受け部材１２６が両コイル１０４(1)，１０４(2)の下端と結合または係合したまま棒軸１１４に沿って上方もしくは下方に移動する。
【００５０】
コイル受け部材１２６が上方に移動すると、各コイル１０４(1)，１０４(2)の全長ｓおよび巻線間隔ｄが短くなる方向に変化する。コイル受け部材１２６が下方に移動すると、各コイル１０４(1)，１０４(2)の全長ｓおよび巻線間隔ｄが長くなる方向に変化する。ボルト１２８の回転を止めると、コイル受け部材１２６の移動が止まり、その止った位置でコイル受け部材１２６はねじ１２７，１２８間の螺合によって固定される。なお、ボルト１２８の頭部１２８ａは、図４では棒軸１１４の下端から突出しているが、棒軸１１４の中に収められていてもよい。
【００５１】
上記のように、この実施形態では、コイル受け部材１２６の胴部１２６ａをスライド可能に支持する棒軸１１４の切り欠き状空洞部１１４ａと、コイル受け部材１２６の胴部１２６ａに形成されるねじ孔（雌ねじ）１２７と、このねじ孔（雌ねじ）１２７と螺合するボルト（雄ねじ）１２８とによって、コイル受け部材１２６を棒軸１１４に沿って上下に移動させ、かつ任意の位置で固定するための送りねじ機構１３２が構成されている。そして、コイル１０４(1)，１０４(2)の内側を遊動可能に貫通する棒体１１４と、コイル１０４(1)，１０４(2)の下端部に結合または係合したままコイル軸方向で摺動可能に棒体１１４に取り付けられるコイル受け部材１２６と、上記の送りねじ機構１３２とによって、コイル１０４(1)，１０４(2)の長さｓまたは巻線間隔ｄを調整するためのコイル長さ調整部１３４が構成されている。
［フィルタユニットの作用］
【００５２】
この実施形態のフィルタユニット５４(IN)においては、第１および第２フィルタ１０２(1)，１０２(2)のコイル１０４(1)，１０４(2)と外導体１１０との間に分布定数線路が形成される。
【００５３】
一般的に、伝送線路の特性インピーダンスＺoは、無損失の場合には単位長さあたりの静電容量Ｃ、インダクタンスＬを用いて、Ｚo＝√（Ｌ／Ｃ）で与えられる。また、波長λは、次の式（１）で与えられる。
λ＝２π／（ω√（ＬＣ）    ・・・・（１）
【００５４】
一般的な分布定数線路（特に同軸線路）では線路の中心が棒状の円筒導体であるのに対して、このフィルタユニット５４(IN)では円筒状のコイルを中心導体にしている点が異なる。単位長さあたりのインダクタンスＬは主にこの円筒状コイルに起因するインダクタンスが支配的になると考えられる。一方、単位長さあたりの静電容量は、コイル表面と外導体がなすコンデンサの静電容量Ｃで規定される。したがって、このフィルタユニット５４(IN)においても、単位長さあたりのインダクタンスおよび静電容量をそれぞれＬ，Ｃとしたときに、特性インピーダンスＺo＝√（Ｌ／Ｃ）で与えられる分布定数線路が形成されていると考えることができる。
【００５５】
このような分布定数線路を有するフィルタユニットを端子Ｔ側からみると、反対側が大きな容量（たとえば５０００ｐＦ）を有するコンデンサで疑似的に短絡されているため、一定の周波数間隔で大きなインピーダンスを繰り返すような周波数−インピーダンス特性が得られる。このようなインピーダンス特性は、波長と分布線路長が同等のときに得られる。
【００５６】
このフィルタユニット５４(IN)では、コイル１０４(1)，１０４(2)の巻線長ではなく、軸方向のコイル長さｓ（図４）が分布線路長となる。そして、中心導体にコイル１０４(1)，１０４(2)を用いたことで、棒状の円筒導体の場合に比べてＬをはるかに大きくしてλを小さくすることができるため、比較的短い線路長（コイル長さｓ）でありながら波長と同等以上の実効長を実現することが可能であり、比較的短い周波数間隔で大きなインピーダンスをもつことを繰り返すようなインピーダンス特性を得ることができる。
【００５７】
ここで、コイル１０４(1)，１０４(2)と外導体１１０との間に形成される分布定数線路上では特性インピーダンス（特に単位長さ当たりのインダクタンスおよびキャパシタンス）が一定であるのが望ましい。この点、図示の構成例では、円筒形の外導体１１０の中に円筒形のコイル１０４(1)，１０４(2)が同軸に配置されるので、この特性インピーダンス一定の要件が厳密に満たされている。もっとも、コイル１０４(1)，１０４(2)と外導体１１０との間のギャップ（距離間隔）に多少の凹凸があっても、許容範囲（一般に遮断すべき高周波の波長の１／４以下）内であれば、特性インピーダンス一定の要件は実質的に満たされる。
【００５８】
このように、各々のフィルタ１０２(1)，１０２(2)においては、多重並列共振をなし、かつインピーダンス特性の安定性・再現性に優れたフィルタ特性を得ることができる。
【００５９】
一方で、このフィルタユニット５４(IN)においては、上記のようなコイル長さ調整部１３４を用いて各コイル１０４(1)，１０４(2)の長さｓまたは巻線間隔ｄを可変に調整することにより、コイル１０４(1)，１０４(2)のインダクタンスＬ1，Ｌ2を可変に調整できるようになっている。
【００６０】
ここで、コイル１０４(1)，１０４(2)のインダクタンスＬ1，Ｌ2の理論値は、たとえば次の式（２），（３）によってそれぞれ与えられる。
Ｌ1＝μ0×π×ｒ12×ｎ2／（ｓ＋ｋ×ｒ1）    ・・・・（２）
Ｌ2＝μ0×π×ｒ22×ｎ2／（ｓ＋ｋ×ｒ2）    ・・・・（３）
ただし、μ0は真空の透磁率、ｎはコイルの巻き数、ｒ1，ｒ2はコイルの半径、ｋは長岡係数（たとえばｋ＝０．９）である。
【００６１】
上記の理論式（２），（３）から、コイル１０４(1)，１０４(2)の長さｓを短縮する方向に変化させると、コイル１０４(1)，１０４(2)のインダクタンスＬ1，Ｌ2は高くなる方向に変化し、反対に、コイル１０４(1)，１０４(2)の長さｓを伸長する方向に変化させると、コイル１０４(1)，１０４(2)のインダクタンスＬ1，Ｌ2は低くなる方向に変化することがわかる。
【００６２】
この実施形態では、上記のように、弾性変形可能なチューブ１１６がコイル１０４(1)，１０４(2)の巻線ギャップを塞いでいる。これにより、コイル長さ調整部１３４によって各コイル１０４(1)，１０４(2)の長さｓを短縮または伸長する方向に変化させると、コイル１０４(1)，１０４(2)の巻線ギャップを塞いでいるチューブ１１６が弾性変形することにより、コイル１０４(1)，１０４(2)の巻線間隔ｄが各部で略均一または一様に増大または減少する方向に変化するようになっている。このようにコイル１０４(1)，１０４(2)の各部で巻線間隔ｄを略均一または一様に調整できることは、コイルインダクタンス調整の精細性、安定性および再現性を保証するうえで非常に重要である。
【００６３】
本発明者は、この実施形態におけるフィルタユニット５４(IN) の試作品を製作し、コイル長さ調整部１３４により、コイル１０４(1)の圧縮を弱めに調整した場合と強めに調整した場合のそれぞれにおいてフィルタ端子Ｔ(1)から見た第１フィルタ１０２(1)の周波数−インピーダンス特性を測定（取得）した。図１０に、その測定結果を示す。
【００６４】
図１０に示すように、コイル１０４(1)の圧縮を強めると、つまりコイル長さｓの自然長からの短縮量を増やすと、第１フィルタ１０２(1)のインピーダンス特性における並列多重共振の各共振周波数がｆi→ｆi'（ｉ＝１，２，３，・・）と一様に低くなる方向に変化することがわかる。なお、図１０に示すように、周波数が高くなるほど、第１フィルタ１０２(1)のインピーダンスは低くなる。これは、主として、コンデンサ１０６(1)のインピーダンスが周波数に比例して低くなるためである。
【００６５】
図１１に、コイル１０４(1)の短縮量と、第１フィルタ１０２(1)のインピーダンス特性における代表的な並列共振周波数（ｆ1，ｆ2，ｆ5，ｆ6，ｆ12，ｆ13）の変化量との相関を示す。図示のように、低い周波数領域ではコイル１０４(1)の短縮量に対する各並列共振周波数（ｆ1，ｆ2）の変化率（低下率）は小さく、周波数が高いほどコイル１０４(1)の短縮量に対する各並列共振周波数（ｆ5，ｆ6，ｆ12，ｆ13）の変化率（低下率）は大きいことがわかる。
【００６６】
このように、コイル長さ調整部１３４を用いてコイル１０４(1)の長さｓ（または巻線間隔ｄ）を調整すると、並列多重共振の各並列共振周波数が一様に高くなる方向もしくは一様に低くなる方向に変化し、かつ周波数が高いほど大きな変化率で変化する。これによって、コイル長さ調整部１３４を用いてコイル１０４(1)の長さｓ（または巻線間隔ｄ）を調整することにより、プラズマ処理に用いられる基本波（第１高周波ＨＦおよび第２高周波ＬＦ）に対するインピーダンスをあまり変えずに特定の高調波（典型的にはプラズマ生成用の第１高周波ＨＦの２倍の周波数を有する第２高調波）に対するインピーダンスを一定の範囲内で連続的または段階的に調整することができる。したがって、たとえば後述する実施例のようにプラズマ生成用の第１高周波ＨＦが１００ＭＨｚである場合は、第１フィルタ１０２(1)において第１高周波ＨＦ（１００ＭＨｚ）に対するインピーダンスをあまり変えずに第２高調波（２００ＭＨｚ）に対するインピーダンスを一定の範囲内で連続的または段階的に調整することができる。
【００６７】
なお、第２フィルタ１０２(2)においても、コイル長さ調整部１３４によりコイル１０４(2)の圧縮量または長さｓを調整することで、上記第１フィルタ１０２(1)と同様の作用が得られる。
［実施例１］
【００６８】
本発明者は、上記実施形態のプラズマエッチング装置におけるフィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)の作用を検証するための一実験を行った。この実験では、サセプタ１２内部の発熱体４０をヒータ給電部から電気的に分離して、フィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)をチャンバ１０の下に配置しない場合を比較基準例とし、この比較基準例において半導体ウエハＷ上のエッチングレートが方位角方向で略均一になるようなエッチングプロセス、具体的には有機膜エッチングを選定した。なお、プラズマ生成用の第１高周波ＨＦの周波数は１００ＭＨｚ、イオン引き込み用の第２高周波ＬＦの周波数は１３ＭＨｚとした。
【００６９】
この有機膜エッチングにおいて、チャンバ１０の下にフィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)が無い場合は、図１２に示すように、半導体ウエハＷ上の相直交する２方向（Ｘ方向およびＹ方向）でエッチングレート分布のプロファイルが略重なる（したがって、方位角方向でエッチングレートが略均一であるとみなせる）実験結果が得られた。
【００７０】
次に、実施例として、上記実施形態のようにフィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)をチャンバ１０の下に配置して、サセプタ１２内部の発熱体４０にヒータ給電部を電気的に接続し、特定の周波数に対するフィルタユニット５４(IN)，５４(OUT) のそれぞれのインピーダンスをパラメータにして、比較基準例と同一レシピで有機膜エッチングを行った。
【００７１】
この実施例では、図１３に示すように、フィルタユニット５４(IN)，５４(OUT) を、半導体ウエハＷの中心（つまりサセプタ１２の中心）を通る垂直線Ｎに対して点対称なＸ方向の位置Ｘ(IN)，Ｘ(OUT)（ウエハエッジ位置から２０〜２５ｍｍの位置）にそれぞれ配置した。その上で、フィルタユニット５４(IN)に備わっているコイル長さ調整部１３４により、フィルタユニット５４(IN)内の第１および第２フィルタ１０２(1)，１０２(2)のコイル１０４(1)，１０４(2)の長さｓを調整して、第１高周波ＨＦ（１００ＭＨｚ）の第２高調波（２００ＭＨｚ）に対する両フィルタ１０２(1)，１０２(2)のインピーダンスＺ(IN)を４０Ω，４５Ω，５０Ω，５５Ω，６０Ωの５通りに選んだ。一方で、フィルタユニット５４(OUT)に備わっているコイル長さ調整部１３４により、フィルタユニット５４(OUT)内の第１および第２フィルタ１０２(1)，１０２(2)のコイル１０４(1)，１０４(2)の長さｓを調整して、第２高調波（２００ＭＨｚ）に対する両フィルタ１０２(1)，１０２(1)のインピーダンスＺ(OUT)を４０Ω，４５Ω，５０Ω，５５Ω，６０Ωの５通りに選んだ。そして、［Ｚ(IN)，Ｚ(OUT)］の組み合わせとして、［４０Ω，４０Ω］，［４０Ω，４５Ω］，［４０Ω，５０Ω］，［４０，６０Ω］，［４５Ω，５０Ω］，［５０Ω，５０Ω］，［５０Ω，５５Ω］，［５０Ω，６０Ω］，［５５Ω，６０Ω］，［６０Ω，６０Ω］の１０通りを選び、それらの各場合で上記レシピの有機膜エッチングを行ってＸ方向およびＹ方向における半導体ウエハＷ上のエッチングレート分布を測定（取得）した。
【００７２】
図１４に、この実施例の実験結果を示す。図示のように、［Ｚ(IN)，Ｚ(OUT)］＝［４０Ω，４０Ω］の場合、Ｘ方向における左側エッジ付近（フィルタユニット５４(OUT)の直上位置付近）のエッチングレートがＹ方向における左側エッジ付近のエッチングレートと大きく乖離している。しかし、［Ｚ(IN)，Ｚ(OUT)］＝［４０Ω，４５Ω］および［Ｚ(IN)，Ｚ(OUT)］＝［４０Ω，５０Ω］の場合のように、第２高調波（２００ＭＨｚ）に対するフィルタユニット５４(OUT)のインピーダンスＺ(OUT)を４０Ω→４５Ω→５０Ωと高くしていくと、そのようなＸ方向とＹ方向の間でのエッチングレートの偏差が低減する。
【００７３】
一方、［Ｚ(IN)，Ｚ(OUT)］＝［５０Ω，６０Ω］の場合、Ｘ方向における右側エッジ付近（フィルタユニット５４(IN)の直上位置付近）のエッチングレートとＹ方向における右側エッジ付近のエッチングレートとが大きく乖離している。しかし、［Ｚ(IN)，Ｚ(OUT)］＝［５５Ω，６０Ω］および［Ｚ(IN)，Ｚ(OUT)］＝［６０Ω，６０Ω］の場合のように、第２高調波（２００ＭＨｚ）に対するフィルタユニット５４(IN)のインピーダンスＺ(IN)を５０Ω→５５Ω→６０Ωと高くしていくと、そのようなＸ方向とＹ方向の間でのエッチングレートの偏差が低減する。
【００７４】
また、この実施例では、Ｘ方向およびＹ方向のいずれにおいても、第２高調波（２００ＭＨｚ）に対する両フィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)のインピーダンスＺ(IN)，Ｚ(OUT)を高くするほど、したがって［Ｚ(IN)，Ｚ(OUT)］＝［６０Ω，６０Ω］の場合に最も、エッチングレートの均一性が高くなる。
【００７５】
なお、フィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)が無い比較基準例（図１２）と較べて、フィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)を配備する実施例（図１４）では、エッチングレートが一段低くなる。これは、フィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)ないしヒータ給電部がサセプタ１２内部の発熱体４０に接続されると、高周波電源２８，３０よりサセプタ１２に印加される高周波ＨＦ，ＬＦの一部が内側および外側の発熱体４０(IN)，４０(OUT)を介して給電ライン５２(IN)，５２(OUT)上に流れ込むことによって、プラズマ生成およびイオン引き込みに消費される高周波ＨＦ，ＬＦのパワーが減少するためである。しかし、ウエハ径方向におけるエッチングレートの均一性に関しては、実施例の方が比較基準例よりも断然にすぐれている。
［実施例２］
【００７６】
本発明者は、上記実施形態のプラズマエッチング装置におけるフィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)の作用を検証するための別の実験を行った。この第２の実験でも、チャンバ１０の下にフィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)を配置しない場合を比較基準例とし、この比較基準例において半導体ウエハＷ上のエッチングレートが方位角方向で略均一になるような別のエッチングプロセスとして、ドライクリーニングを選定した。
【００７７】
このドライクリーニングにおいて、フィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)が無い場合は、図１５に示すように、半導体ウエハＷ上の相直交するＸ方向およびＹ方向でエッチンクレート分布のプロファイルが略重なるような実験結果が得られた。
【００７８】
次に、実施例として、レシピ以外は上記第１の実験の実施例とすべて同じ条件で、つまり上記比較基準例と同一レシピでドライクリーニングを行った。
【００７９】
図１６に、第２実施例の実験結果を示す。この第２の実施例においても、上記第１の実験の実施例ほどではなかったが、やはり両フィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)のインピーダンスＺ(IN)，Ｚ(OUT) が揃っているほど、かつ高くなるほど、方位角方向におけるエッチングレートの均一性が改善される効果が確認された。
［他の実施形態又は変形例］
【００８０】
以上本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その技術思想の範囲内で種種の変形が可能である。
【００８１】
たとえば、上記実施形態のフィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)に設けられるコイル長さ調整部１３４の一変形例として、図１７に示すように、コイル１０４(1)，１０４(2)の内側を遊動可能に貫通する棒状のねじ軸１４０と、コイル１０４(1)，１０４(2)の一端に結合または係合したままコイル軸方向で移動可能にねじ軸１４０に取り付けられるコイル受け部材１４２と、このコイル受け部材１４２をワッシャ１４４を介して所望の位置で固定するためにねじ軸１４０に螺合するナット１４６とを有する構成も可能である。
【００８２】
また、第１フィルタ１０２(1)のコイル１０４(1)と第２フィルタ１０２(2)のコイル１０４(2)とを別々に配置する場合にも、各々のコイル１０４(1)，１０４(2)に対して上記のようなコイル長さ調整部１３４を個別に設けることができる。その場合は、図１８および図１９に示すように、各々のコイル１０４(1)，１０４(2)を上記のような弾力性に富むチューブ１１６に包んで、隙間の無いコイル巻線構造とするのが好ましい。
【００８３】
また、サセプタ１２に設ける発熱体４０を半径方向で３系統以上に分割して、それぞれに対応する３つ以上のフィルタユニットを方位角方向で適当な距離間隔を空けてチャンバ１０の下に配置することも可能であり、その場合にも各々のフィルタユニットに上記実施例の構成を適用することができる。発熱体４０を分割しないでフィルタユニットを１つだけ用いる場合も同様である。
【００８４】
上記実施形態では、コイル長さ調整部１３４を用いて、コイル１０４(1) ，１０４(2)を縮め、その短縮量を変える仕方でコイル長さｓを調整した。しかし、上記と同様のコイル長さ調整部１３４を用いて、コイル１０４(1) ，１０４(2)を自然長よりも長く伸ばし、その伸長量を変えることによりコイル長さｓを調整することも可能である。本発明者が行った実験によれば、コイル１０４(1) ，１０４(2)を伸ばすとフィルタのインピーダンス特性における並列多重共振の各共振周波数が一様に高くなる方向に変化（シフト）すること、そしてコイル伸長量を大きくするほど各共振周波数の変化量（シフト量）が大きくなること、そして周波数が高いほど変化率が大きいことが確認されている。
【００８５】
上記実施形態では、発熱体４０を介して給電ライン１００(1)，１００(2)に入ってくる高周波ノイズから見て、コイル１０４(1) ，１０４(2)の入力端（上端）を固定して、コイル１０４(1) ，１０４(2)の出力端（下端）側にコイル長さ調整部１３４を取り付けた。別の実施形態として、コイル１０４(1) ，１０４(2)の出力端（下端）を固定して、コイル１０４(1) ，１０４(2)の入力端（上端）側にコイル長さ調整部１３４を取り付ける構成も可能である。
【００８６】
本発明者が行った実験によれば、コイル１０４(1) ，１０４(2)の出力端（下端）を固定して、入力端（上端）側からコイル長さ調整部１３４によりコイル１０４(1) ，１０４(2)を縮めるとフィルタのインピーダンス特性における並列多重共振の各共振周波数が一様に低くなる方向に変化（シフト）すること、そしてコイル短縮量を大きくするほど各共振周波数の変化量（シフト量）が大きくなること、そして周波数が低いほど変化率が大きいことが確認されている。したがって、プラズマ処理に用いられる基本波の第１高周波ＨＦまたは第２高周波ＬＦに対するフィルタのインピーダンスを主に調整する場合には、この実施形態を好適に使える。
【００８７】
本発明の技術と特許文献１に記載の技術とを併用することも可能である。すなわち、本発明のフィルタまたはフィルタユニットにおいて、分布定数線路の特性インピーダンスに線路の途中で局所的な変化を与える特定インピーダンス局所可変部材を設ける構成も可能である。したがって、たとえば、上記実施形態においてコイル１０４(1)，(2)と外導体１１０との間に導体または絶縁体からなるリング部材を同軸に設けることも可能である。
【００８８】
上記実施形態は、チャンバ１０内のサセプタ１２にプラズマ生成用の第１高周波ＨＦとイオン引き込み用の第２高周波ＲＦとを重畳して印加する下部２周波印加方式の容量結合型プラズマエッチング装置において、サセプタ１２に組み込まれる発熱体４０とチャンバ１０の外に設置されるヒータ電源５８とを電気的に接続する一対のヒータ給電ライン１００(1)，ライン１００(2)上に両周波数のノイズを減衰させるためのフィルタに係わるものであった。しかしながら、上部電極６４にプラズマ生成用の第１高周波ＨＦを印加し、サセプタ１２にイオン引き込み用の第２高周波ＲＦを印加する上下部２周波印加方式の容量結合型プラズマエッチング装置、あるいはサセプタ１２に単一の高周波を印加する下部１周波印加方式の容量結合型プラズマエッチング装置においても、上記実施形態のフィルタまたはフィルタユニットをそのまま好適に適用することができる。
【００８９】
また、本発明は、ヒータ給電線等の電源線用のフィルタに限定されるものでは決してなく、チャンバ内に設けられる所定の電気的部材とチャンバの外に設けられる電力系または信号系の外部回路とを電気的に接続する一対の線路または単一の線路上に設けられる任意のフィルタまたはフィルタユニットに適用可能である。
【００９０】
本発明は、容量結合型のプラズマエッチング装置に限定されず、マイクロ波プラズマエッチング装置や、誘導結合プラズマエッチング装置、ヘリコン波プラズマエッチング装置等にも適用可能であり、さらにはプラズマＣＶＤ、プラズマ酸化、プラズマ窒化、スパッタリングなどの他のプラズマ処理装置にも適用可能である。また、本発明における被処理基板は半導体ウエハに限るものではなく、フラットパネルディスプレイ、有機ＥＬ、太陽電池用の各種基板や、フォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等も可能である。
【符号の説明】
【００９１】
１０    チャンバ
１２    サセプタ（下部電極）
２４     排気装置
２８   （プラズマ生成用）高周波電源
３０   （イオン引き込み用）高周波電源
３２     マッチングユニット
４０(IN)     内側の発熱線
４０(OUT)     外側の発熱線
５４(IN)，５４(OUT)     フィルタユニット
５８(IN)，５８(OUT)     ヒータ電源
１００(1)     第１の給電ライン
１００(2)     第２の給電ライン
１０２(1)     第１のフィルタ
１０２(2)     第２のフィルタ
１０４(1)，１０４(2)     コイル
１０６(1)，１０６(2)     コンデンサ
１１０     外導体
１２０(1)，１２０(2)     分布定数線路
１２６    コイル受け部材
１３２    送りねじ機構
１３４    コイル長さ調整部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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