(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高周波のノイズを分布定数線路の多重並列共振特性を利用して遮断する場合に、高周波ノイズに対するインピーダンス機能や耐電圧特性を低下させずに、共振周波数を任意にシフトして調整または最適化すること。【解決手段】このフィルタユニットにおいては、巻線ピッチに関して、両ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)は、コイル軸方向において複数の区間Ｋ1，Ｋ2，・・に分割されており、各区間Ｋi（i=1,2,・・）毎に独立した巻線ピッチｐiが選定される。ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)の周囲に設けられる複数本の棒状櫛歯部材１１４の内側面には、両ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)の巻線間に食い込む櫛歯Ｍが形成されている。【選択図】図４Ａ
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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所定周波数の高周波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、
前記線路の一部を構成する１個のソレノイドコイルと、
前記ソレノイドコイルを収容または包囲し、前記ソレノイドコイルと組み合わさって複数の周波数で並列共振をなす分布定数線路を形成する筒形の外導体と
を有し、
前記ソレノイドコイルが、軸方向において、巻線ピッチが異なる第１および第２の区間を有する、
プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記フィルタが、前記第１の区間において、前記ソレノイドコイルの巻線間に周回方向の複数箇所で局所的に入っている絶縁性の第１の櫛歯を有する、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記フィルタが、前記第２の区間において、前記ソレノイドコイルの巻線間に周回方向の複数箇所で局所的に入っている絶縁性の第２の櫛歯を有する、請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記フィルタが、前記第２の区間において、前記ソレノイドコイルの巻線間を周回方向の全域で塞ぐ絶縁性の第２のコイルチューブを有する、請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記ソレノイドコイルが、軸方向において、前記第２の区間を挟んで前記第１の区間と一列に並び、前記第１の区間と巻線ピッチが同一である第３の区間を有する、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記フィルタが、前記第１および第３の区間において、それぞれ前記ソレノイドコイルの巻線間に周回方向の複数箇所で局所的に入っている絶縁性の第１および第３の櫛歯を有する、請求項５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記フィルタが、前記第２の区間において、前記ソレノイドコイルの巻線間を周回方向の全域で塞ぐ絶縁性の第２のコイルチューブを有する、請求項６に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記フィルタが、前記第１および第３の区間において、それぞれ前記ソレノイドコイルの巻線間を周回方向の全域で塞ぐ絶縁性の第１および第３のコイルチューブを有する、請求項５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記フィルタが、前記第２の区間において、前記ソレノイドコイルの巻線間に周回方向の複数箇所で入っている絶縁性の第２の櫛歯を有する、請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記第１の区間の巻線ピッチは、前記第２の区間の巻線ピッチの２倍以上または１／２以下である、請求項１〜９のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
コイル軸方向において、前記第１の区間の長さは、前記第２の区間の長さの１／５以上で５倍以下である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
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所定周波数の高周波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、
前記線路の一部を構成し、軸方向において、独立した巻線ピッチの第１および第２の区間を有する１個のソレノイドコイルと、
前記ソレノイドコイルを収容または包囲し、前記ソレノイドコイルと組み合わさって複数の周波数で並列共振をなす分布定数線路を形成する筒形の外導体と、
前記第１の区間において前記ソレノイドコイルの巻線間に周回方向の複数箇所で局所的に入っている絶縁性の第１の櫛歯と、
前記第２の区間において前記ソレノイドコイルの巻線間を周回方向の全域で塞ぐ絶縁性の第２のコイルチューブと
を有する、プラズマ処理装置。
【請求項１３】
前記櫛歯は、前記ソレノイドコイルの外周面に隣接して設けられ、コイル軸方向において前記ソレノイドコイルと平行に延びる複数本の絶縁体からなる棒状部材の内側面に形成されている、請求項２，３，６，９，１２のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１４】
前記櫛歯は、前記ソレノイドコイルの内周面に隣接して設けられ、コイル軸方向において前記ソレノイドコイルと平行に延びる複数本の絶縁体からなる棒状部材の外側面に形成されている、請求項２，３，６，９，１２のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１５】
前記櫛歯は、前記ソレノイドコイルの中に設けられ、コイル半径方向では前記ソレノイドコイルの内周面に当たるように放射状に延び、コイル軸方向では前記ソレノイドコイルと平行に延びる複数枚の絶縁体からなる板状部材の外側端面に形成されている、請求項２，３，６，９，１２のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１６】
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所定周波数の高周波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、
前記線路の一部を構成する１個のソレノイドコイルと、
前記ソレノイドコイルを収容または包囲し、前記ソレノイドコイルと組み合わさって複数の周波数で並列共振をなす分布定数線路を形成する筒形の外導体と
を有し、
前記ソレノイドコイルが、軸方向において、コイル導体が比誘電率の異なる第１および第２のコイルチューブでそれぞれ絶縁被覆されている第１および第２の区間を有する、
プラズマ処理装置。
【請求項１７】
前記第１のコイルチューブの比誘電率は、前記第２のコイルチューブの比誘電率の２倍以上または１／２以下である、請求項１６に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１８】
前記ソレノイドコイルおよび前記外導体のそれぞれの横断面の形状およびサイズは、前記分布定数線路に沿って一定である、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】
前記ソレノイドコイルと前記外導体との間の距離間隔は、前記分布定数線路に沿って一定である、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２０】
前記ソレノイドコイルは空芯コイルである、請求項１〜１９のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２１】
前記電気的部材は、プラズマ処理のために前記所定周波数の高周波を印加される高周波電極の内部または周囲に設けられる発熱体であり、
前記外部回路は、前記発熱体に発熱用の電力を供給するためのヒータ電源であり、
前記線路は、前記ヒータ電源と前記発熱体とを電気的に接続する給電ラインである、
請求項１〜２０のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【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。
【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、コイルと外導体との間に導体のリング部材を同軸に設けるなどして、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、上記特許文献１の従来技術においては、コイルと外導体との距離間隔がリング部材の位置で局所的に狭まることにより、高周波ノイズに対するコイルのインピーダンス機能および耐電圧特性が低下するという課題があった。すなわち、ヒータ給電ライン上の高周波の電位は、フィルタユニットの入口では給電棒やサセプタ（下部高周波電極）の表面電位と同程度に高く（たとえば数１０００ボルトほどあり）、フィタルユニットに入るとコイルの巻線に沿って軸方向に段々と降下し、コイルの終端で数１０ボルトになる。ところが、上記のようなリング部材が設けられると、高周波ノイズがコイルを下る途中で半径方向外側にエアギャップおよびリング部材をバイパスしてグランドへ抜けることにより、高周波ノイズに対してフィルタユニットのインピーダンス機能が十分に効かなくなるとともに、大電流が流れるバイパス付近で部品（コイル導体、コイルチューブ、リング部材等）の焼損や早期劣化が起こりやすい。
【０００９】
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高周波のノイズを分布定数線路の多重並列共振特性を利用して遮断する場合に、高周波ノイズに対するインピーダンス機能や耐電圧特性を低下させずに、共振周波数を任意にシフトして調整または最適化することができるフィルタを備えたプラズマ処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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に配設された高周波電極に高周波電源を電気的に接続し、前記高周波電極に設けられる発熱体とヒータ電源とを電気的に接続するための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、前記線路の一部を構成する１個のソレノイドコイルと、前記ソレノイドコイルを収容または包囲し、前記ソレノイドコイルと組み合わさって複数の周波数で並列共振をなす分布定数線路を形成する筒形の外導体とを有し、前記ソレノイドコイルが、軸方向において、巻線ピッチが異なる第１および第２の区間を有する。
【００１１】
上記第１の観点においては、ソレノイドコイルと外導体との間に形成される分布定数線路または同軸線路の距離間隔を一定に保ちながら、同軸線路の単位長さ当たりの静電容量およびインダクタンスを区間単位で変化させることにより、特性インピーダンスを区間単位で変化させて、並列多重共振における共振周波数の一部または全部をシフトさせることができる。
【００１２】
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所定周波数の高周波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、前記線路の一部を構成し、軸方向において、独立した巻線ピッチの第１および第２の区間を有する１個のソレノイドコイルと、前記ソレノイドコイルを収容または包囲し、前記ソレノイドコイルと組み合わさって複数の周波数で並列共振をなす分布定数線路を形成する筒形の外導体と、前記第１の区間において前記ソレノイドコイルの巻線間に周回方向の複数箇所で入っている絶縁性の第１の櫛歯と、前記第２の区間において前記ソレノイドコイルの巻線間を周回方向の全域で塞ぐ絶縁性の第２のコイルチューブとを有する。
【００１３】
上記第２の観点においては、ソレノイドコイルの第１および第２の区間で独立した巻線ピッチが選ばれ、そのうえで、第１の区間ではソレノイドコイルの巻線間に周回方向の複数箇所で絶縁性の第１の櫛歯が入り、第２の区間ではソレノイドコイルの巻線間を周回方向の全域で第２のコイルチューブが塞ぐ構成が採られる。かかる構成においても、ソレノイドコイルと外導体との間に形成される分布定数線路または同軸線路の距離間隔を一定に保ちながら、特性インピーダンスを区間単位で変化させて、並列多重共振における共振周波数の一部または全部をシフトさせることができる。
【００１４】
本発明の第３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所定周波数の高周波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、前記線路の一部を構成する１個のソレノイドコイルと、前記ソレノイドコイルを収容または包囲し、前記ソレノイドコイルと組み合わさって複数の周波数で並列共振をなす分布定数線路を形成する筒形の外導体とを有し、前記ソレノイドコイルが、軸方向において、コイル導体が比誘電率の異なる第１および第２のコイルチューブでそれぞれ絶縁被覆されている第１および第２の区間を有する。
【００１５】
上記第３の観点においては、ソレノイドコイルと外導体との間に形成される同軸線路の距離間隔を一定に保ちながら、同軸線路の単位長さ当たりの静電容量を区間単位で変化させることにより、特性インピーダンスを区間単位で変化させて、並列多重共振における共振周波数の一部または全部をシフトさせることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のプラズマ処理装置によれば、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高周波のノイズを分布定数線路の多重並列共振特性を利用して遮断する場合に、高周波ノイズに対するインピーダンス機能や耐電圧特性を低下させずに、共振周波数を任意にシフトして調整または最適化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態におけるプラズマ処理装置の全体構成を示す縦断面図である。
【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４Ａ】第１の実施例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４Ｂ】上記フィルタユニットの構造を示す横断面図である。
【図５】上記フィルタユニットにおける要部の構成を示す部分拡大斜視図である。
【図６Ａ】上記フィルタユニットにおけるソレノイドコイル回りのサブアッセンブリの具体的構成例を示す斜視図である。
【図６Ｂ】上記サブアッセンブリの要部を示す部分拡大斜視図である。
【図７】上記サブアッセンブリの具体的構成の一変形例を示す斜視図である。
【図８】第１の実施例においてソレノイドコイルの巻線ピッチに関する比較基準を示す図である。
【図９Ａ】第１の実施例においてソレノイドコイルの巻線ピッチに関する第１の分割パターンを示す図である。
【図９Ｂ】上記第１の分割パターンの周波数−インピーダンス特性を上記比較基準（図８）の周波数−インピーダンス特性と対比して示す図である。
【図１０Ａ】第１の実施例における第２の分割パターンを示す図である。
【図１０Ｂ】上記第２の分割パターンの周波数−インピーダンス特性を上記比較基準（図８）の周波数−インピーダンス特性と対比して示す図である。
【図１１Ａ】第１の実施例における第３の分割パターンを示す図である。
【図１１Ｂ】上記第３の分割パターンの周波数−インピーダンス特性を上記比較基準（図８）の周波数−インピーダンス特性と対比して示す図である。
【図１２Ａ】第１の実施例における第４の分割パターンを示す図である。
【図１２Ｂ】上記第４の分割パターンの周波数−インピーダンス特性を上記比較基準（図８）の周波数−インピーダンス特性と対比して示す図である。
【図１３Ａ】第１の実施例における第５の分割パターンを示す図である。
【図１３Ｂ】上記第５の分割パターンの周波数−インピーダンス特性を上記比較基準（図８）の周波数−インピーダンス特性と対比して示す図である。
【図１４】第２の実施例によるフィルタユニットの構造を示す縦断面図である。
【図１５】第２の実施例によるフィルタユニットにおける要部の構成を示す部分拡大斜視図である。
【図１６】第２の実施例においてソレノイドコイルの巻線ピッチに関する比較基準を示す図である。
【図１７Ａ】第２の実施例においてソレノイドコイルの巻線ピッチに関する第１の分割パターンを示す図である。
【図１７Ｂ】上記第１の分割パターンにおける周波数−インピーダンス特性を上記比較基準（図１６）における周波数−インピーダンス特性と対比して示す図である。
【図１８Ａ】第２の実施例における第２の分割パターンを示す図である。
【図１８Ｂ】上記第２の分割パターンの周波数−インピーダンス特性を上記比較基準（図１６）の周波数−インピーダンス特性と対比して示す図である。
【図１９Ａ】第２の実施例における第３の分割パターンを示す図である。
【図１９Ｂ】上記第３の分割パターンの周波数−インピーダンス特性を上記比較基準（図１６）の周波数−インピーダンス特性と対比して示す図である。
【図２０Ａ】第２の実施例における第４の分割パターンを示す図である。
【図２０Ｂ】上記第４の分割パターンの周波数−インピーダンス特性を上記比較基準（図１６）の周波数−インピーダンス特性と対比して示す図である。
【図２１Ａ】第２の実施例における第５の分割パターンを示す図である。
【図２１Ｂ】上記第５の分割パターンの周波数−インピーダンス特性を上記比較基準（図１６）の周波数−インピーダンス特性と対比して示す図である。
【図２２】第２の実施例の一変形例においてソレノイドコイルの巻線ピッチに関する比較基準を示す図である。
【図２３Ａ】上記変形例においてソレノイドコイルの巻線ピッチに関する第１の分割パターンを示す図である。
【図２３Ｂ】上記第１の分割パターンの周波数−インピーダンス特性を上記比較基準（図２２）の周波数−インピーダンス特性と対比して示す図である。
【図２４Ａ】上記変形例における第２の分割パターンを示す図である。
【図２４Ｂ】上記第２の分割パターンの周波数−インピーダンス特性を上記比較基準（図２２）の周波数−インピーダンス特性と対比して示す図である。
【図２５Ａ】上記変形例における第３の分割パターンを示す図である。
【図２５Ｂ】上記第３の分割パターンの周波数−インピーダンス特性を上記比較基準（図２２）の周波数−インピーダンス特性と対比して示す図である。
【図２６Ａ】上記変形例における第４の分割パターンを示す図である。
【図２６Ｂ】上記第４の分割パターンの周波数−インピーダンス特性を上記比較基準（図２２）の周波数−インピーダンス特性と対比して示す図である。
【図２７Ａ】上記変形例における第５の分割パターンを示す図である。
【図２７Ｂ】上記第５の分割パターンの周波数−インピーダンス特性を上記比較基準（図２２）の周波数−インピーダンス特性と対比して示す図である。
【図２８】第３の実施例におけるコイル巻線間構造の構成を示す部分拡大斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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］
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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、静電力で半導体ウエハ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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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（通常１３ＭＨｚ以下）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。
【００３１】
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］
【００３２】
次に、こ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)内の回路構成を説明する。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)をそれぞれ有している。ソレノイドコイル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、ソレノイドコイル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、ソレノイドコイル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。
【００３７】
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)、ソレノイドコイル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)、ソレノイドコイル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、ソレノイドコイル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（実施例１）］
【００３８】
図４Ａ，図４Ｂおよび図５に、第１の実施例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４Ａおよび図４Ｂ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)のソレノイドコイル１０４(1)と第２フィルタ１０２(2)のソレノイドコイル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。
【００３９】
各々のソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)は、空芯コイルであり、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、太いコイル線またはコイル導体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。
【００４０】
円筒形の外導体１１０の内側で、両ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)は、絶縁体たとえば樹脂からなるコイル支持軸（図示せず）を介してコンデンサボックス１１２の上に垂直に立てられている。両ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)のコイル導体は、コイルスリーブで覆われていない実質的に裸線の状態で、複数段階に可変の巻線ピッチｐで重なり合って並進しながら螺旋状に巻かれており、同一のコイル長さＳを有している。
【００４１】
両ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)の周囲には、それらの外周面に隣接して、コイル軸方向と平行に延びる棒状の櫛歯部材１１４が周回方向に一定の間隔を置いて複数本たとえば４本設けられている。各々の櫛歯部材１１４は、絶縁体たとえばＰＥＥＫまたはＰＣＴＦＥのような硬度、加工性および耐熱性にすぐれた樹脂からなり、ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)から独立してフィルタユニット５４(IN)内で固定されている。
【００４２】
図５に示すように、各々の櫛歯部材１１４の内側面には、両ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)の巻線間に食い込む（つまり入っている）櫛歯Ｍが形成されている。別な見方をすれば、両ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)のコイル導体が、相隣接する２つの櫛歯Ｍ，Ｍの間のスリットに嵌まっている。こうして、両ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)の巻線ピッチｐは、櫛歯Ｍのピッチｍによって規定される。この実施形態では、両ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)が互いに並進しながら螺旋状に巻かれているので、各々のソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)の巻線ピッチｐは櫛歯Ｍのピッチｍの２倍である。つまり、ｐ＝２ｍの関係がある。
【００４３】
そして、両ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)の巻線ピッチｐは、コイル軸方向において端から端まで一定（固定値）ではなく、区間単位で独立に設定または調整されるようになっている。すなわち、巻線ピッチｐに関して、両ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)は、コイル軸方向において複数の区間Ｋ1，Ｋ2，・・に分割されており、基本的には各区間Ｋi（i=1,2,・・）毎に独立した巻線ピッチｐiが選定されるようになっている。そのために、各々の櫛歯部材１１４は、櫛歯ピッチｍに関して巻線ピッチｐと同じ複数の区間Ｋ1，Ｋ2，・・に分割されており、各区間Ｋi毎に独立した櫛歯ピッチｍiが選定される。
【００４４】
図４Ａは、両ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)を３つの区間Ｋ1，Ｋ2，Ｋ3に分割する例を示している。このような３分割タイプの場合、典型的には、フィルタユニット５４(IN)の入口つまりフィルタ端子Ｔ(1)，Ｔ(2)に最も近い第１の区間Ｋ1と入口から最も遠い第３の区間Ｋ3の巻線ピッチｐ1，ｐ3は同一であって、中間の第２の区間Ｋ2の巻線ピッチｐ2が図４Ａに示すように他の巻線ピッチｐ1，ｐ3より一段と小さい（好ましくは１／２以下）か、あるいは逆に一段と大きい（好ましくは２倍以上）、２段階の可変巻線ピッチが採られる。すなわち、巻線ピッチｍ１に対して電極間距離のコンデンサ容量によるため影響度は１／ｍ１に比例するので、１／２以下もしくは２倍以上であると効果的である。
【００４５】
このようにフィルタユニット５４(IN)においてソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)を巻線ピッチｐに関して複数の区間Ｋ1，Ｋ2，・・に分割し、各区間Ｋiの巻線ピッチｐiを独立に選定または調整する技術の意義ないし作用については、後に詳しく説明する。
【００４６】
外導体１１０の上端の開口部には、環状の蓋体１１６と樹脂製の上部コネクタ１１８が取り付けられる。上部コネクタ１１８に、上記の図示しないコイル支持軸および櫛歯部材１１４の上端が固定される。そして、上部コネクタ１１８の内部または周囲で両ソレノイドコイル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】
コンデンサボックス１１２の上面には下部コネクタ１２０が取り付けられる。この下部コネクタ１２０に、上記コイル支持軸および櫛歯部材１１４の下端が固定される。そして、両ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2) の下端が下部コネクタ１２０の内部または周囲で接続点ｎ(1)，ｎ(2)ないしコンデンサ１０６(1)，１０６(2)（図２）にそれぞれ接続される。
【００４８】
なお、外導体１１０には、中に収容されるソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)を空冷で冷却するための多数の通気孔（図示せず）が、たとえばパンチング加工により形成されている。
【００４９】
図６Ａおよび図６Ｂに、この実施例におけるソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2) 回りの具体例なサブアッセンブリの構成を示す。図示のように、複数本（４本）の棒状櫛歯部材１１４が、軸方向の複数箇所（両端および中間の３箇所）でそれらを囲繞するリング状のたとえば樹脂からなる支持体１２２にボルト１２４で結合されている。そして、各々の櫛歯部材１１４が、その内側面に形成されている櫛歯Ｍを両ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2) の巻線間に食い込ませている（入れている）。これによって、両ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2) の巻線ピッチｐが櫛歯Ｍのピッチｍにｐ＝２ｍの関係で対応するととともに、コイル巻線間には櫛歯Ｍを除く部分に櫛歯Ｍの厚みに相当するエアギャップＧが形成される（図６Ｂ、図５）。
【００５０】
両ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2) の内側には、たとえば断面十字形のコイル支持軸１２６が挿入されている。このコイル支持軸１２６は、コイル半径方向ではコイル１０４(1)，１０４(2) の内周面に当たるように放射状に延び、コイル軸方向ではコイル１０４(1)，１０４(2)と平行に延びる複数枚の絶縁体たとえば樹脂からなる板状部材１２８によって構成されている。なお、図６Ａおよび図６Ｂにおいて、ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2) の一方の端でコイル支持軸１２６および櫛歯部材１１４等を保持しているブロック１３０は、このサブアッセンブリを組み立てる際に用いられる治具である。
【００５１】
図７に、一変形例におけるソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2) 回りの具体的なサブアッセンブリ構造を示す。この変形例は、上記コイル支持軸１２６を構成している板状部材１２８の外側端面に櫛歯Ｍを形成しており、板状部材１２８の櫛歯Ｍが両ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)の巻線間にコイル半径方向の内側から食い込んで、やはりｐ＝２ｍの関係で巻線ピッチｐを規定している。この場合は、コイル支持軸１２６を構成する板状部材１２８が櫛歯部材を兼ねるので、上記のような棒状の櫛歯部材１１４をソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)の周囲に設ける必要がなくなる。
【００５２】
もっとも、別の変形例として、図７のようにソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)の内側に配置される板状部材１２８の外側端面に所定のピッチｍで櫛歯Ｍを形成するとともに、図６Ａのように内側面に同一のピッチｍで櫛歯Ｍが形成されている棒状の櫛歯部材１１４をソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)の周囲に配置することにより、ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)の巻線間に周回方向の異なる位置でコイル半径方向の内側および外側双方から櫛歯Ｍを食い込ませる（または入れる）構成も可能である。また、更に別の変形例として、ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)の内側に棒状の櫛歯部材１１４を複数本配置し、各々の櫛歯部材１１４の外側面に形成されている櫛歯Ｍをコイル１０４(1)，１０４(2)の巻線間に食い込ませる（入れる）構成も可能である。
［フィルタユニットの作用（実施例１）］
【００５３】
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)のソレノイドコイル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。
【００５４】
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）
【００５５】
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)では円筒状のソレノイド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。
【００５６】
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。
【００５７】
このフィルタユニット５４(IN)では、ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)の巻線長ではなく、軸方向のコイル長さＳ（図４Ａ）が分布線路長となる。そして、中心導体にソレノイドコイル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。
【００５８】
かかる構成の分布定数線路においては、図８に示すように、ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)の巻線ピッチが全長Ｓに亘って一定（ｐs）である場合は、規則的な周波数間隔でインピーダンスが角（つの）状に上昇するような並列多重共振の周波数−インピーダンス特性が得られる。したがって、サセプタ１２ないし発熱体４０を介して給電ライン１００(1)，１００(2)上に入ってくる高周波ノイズの周波数が並列多重共振の中のいずれかの並列共振周波数に一致または近似するように設計すれば、フィルタユニット５４(IN)においてそのような高周波ノイズを効果的に遮断して、ヒータ電源５８を高周波ノイズから安定確実に保護することができる。
【００５９】
しかしながら、この実施形態のプラズマ処理装置のように、サセプタ１４に周波数の異なる複数の高周波（第１高周波ＨＦ，第２高周波ＬＦ）を印加する場合は、それら複数の高周波ＨＦ，ＬＦのそれぞれの周波数に並列多重共振の中のいずれか２つの並列共振周波数を同時にマッチング（一致または近似）させる必要がある。その場合、上記のようにソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)の巻線ピッチが全長Ｓに亘って一定（ｐs）であるフィルタ構成においては、並列共振周波数が規則的な周波数間隔で得られるが故に、プロセスの種類や仕様など様々な観点から任意に選定される両高周波ＨＦ，ＬＦの周波数に並列多重共振を同時にマッチングさせることは非常に難しい。
【００６０】
この問題に対処するために、上記特許文献１の従来技術は、フィルタユニット５４(IN)においてソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)と外導体１１０との間にリング部材を設けることにより、局所的に同軸線路のギャップを狭くしてＣ（単位長さの静電容量）を変化させ、ひいては局所的に特性インピーダンスＺo＝√（Ｌ／Ｃ）を変化させて、並列多重共振における共振周波数の一部または全部をシフトさせる手法を採っている。
【００６１】
これに対して、本発明は、フィルタユニット５４(IN)において、そのようなリング部材を設ける代わりに、コイル軸方向で分割された複数の区間Ｋ1，Ｋ2，・・の各々において同軸線路のＣおよび／またはＬを左右するソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)の物理的特性を独立に設定または調整することにより、同軸線路のギャップを変化させずに区間単位で特性インピーダンスＺo＝√（ＬＣ）を変化させて、並列多重共振における共振周波数の一部または全部をシフトさせる手法を採る。
【００６２】
この第１の実施例では、巻線ピッチｐに関してソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)を複数の区間Ｋ1，Ｋ2，・・に分割し、各区間Ｋiにおいて巻線ピッチｐiを独立に設定または調整することにより、同軸線路のＣ，Ｌを区間単位で変化させ、ひいては特性インピーダンスＺo＝√（ＬＣ）を区間単位で変化させて、並列多重共振における共振周波数の一部または全部をシフトさせるようにしている。この場合、各区間Ｋiにおいては、ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)の巻線ピッチｐを小さくするほど、単位長さ当たりのＣ，Ｌが大きくなり、特性インピーダンスＺo＝√（ＬＣ）は大きくなる。反対に、ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)の巻線ピッチｐを大きくするほど、単位長さ当たりのＣ，Ｌが小さくなり、特性インピーダンスＺo＝√（ＬＣ）は小さくなる。
【００６３】
本発明者は、この実施例における上記技法の効果を検証するために、Ｓ／５の長さを有する一区間の巻線ピッチが単独または合計で４Ｓ／５の長さを有する他の区間の巻線ピッチの１／２である５通りの分割パターンＡ1〜Ａ5について、ソレノイドコイル１０４(1)を含む第１フィルタ１０２(1)の周波数−インピーダンス特性を電磁界計算により取得した。そして、各々の分割パターンＡn（n＝1〜5）について取得した周波数−インピーダンス特性を、図８に示すように区間分割を行わない構成、つまりコイルの端から端まで巻線ピッチを一定値ｐsに揃える構成（比較基準ＡS）において電磁界計算により取得した周波数−インピーダンス特性と対比した。なお、ソレノイドコイル１０４(2)を含む第２フィルタ１０２(2)は、第１フィルタ１０２(1)と同じ構成を有するので、周波数−インピーダンス特性も実質的に同じであるとみなすことができる。
【００６４】
先ず、第１の分割パターンＡ1は、図９Ａに示すように、ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)をフィルタユニット５４(IN)の入口（IN）から出口（OUT）に向かって長さ１：４の比で２つの区間Ｋ1，Ｋ2に分割し、両区間Ｋ1，Ｋ2の巻線ピッチｐ1，ｐ2を１：２の比に選ぶ。この場合、比較基準ＡS（図８）における巻線ピッチｐsに対して、ｐ1＝０．５６ｐs，ｐ2＝１．１２ｐsとすることで、コイル全体の長さＳを比較基準ＡS（図８）と同一に保つことができる。
【００６５】
図９Ｂに、第１の分割パターンＡ1（図９Ａ）における周波数−インピーダンス特性を、比較基準ＡS（図８）における周波数−インピーダンス特性と対比して示す。図示のように、２番目および３番目の直列共振周波数および並列共振周波数がそれぞれ低い周波数領域側へシフトし（ｆs2＞ｆ's2），（ｆp2＞ｆ'p2），（ｆs3＞ｆ's3），（ｆp3＞ｆ'p3）、５番目の直列共振周波数および並列共振周波数が高い周波数領域側へシフトする（ｆs5＜ｆ's5），（ｆp5＜ｆ'p5）。
【００６６】
たとえば、第１高周波ＨＦの周波数に６０ＭＨｚが使用される場合、比較基準（図８）の周波数−インピーダンス特性では６０ＭＨｚ付近に３番目の直列共振周波数ｆs3が存在しているために、この付近のインピーダンスは１０Ω以下とかなり低く、フィルタユニット５４(IN)において第１高周波ＨＦのノイズを十全に遮断するのは困難である。しかし、比較基準ＡSから第１の分割パターンＡ1（図９Ａ）に変更すれば、３番目の直列共振周波数ｆ's3が５７ＭＨｚ位にシフトして、３番目の並列共振周波数ｆ'p3が６０ＭＨｚ付近に位置するので、第１高周波ＨＦのノイズを数１００Ω以上の高インピーダンスで確実に遮断できるようになる。
【００６７】
次に、第２の分割パターンＡ2は、図１０Ａに示すように、ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)を入口（IN）から出口（OUT）に向かって長さ１：１：３の比で３つの区間Ｋ1，Ｋ2，Ｋ3に分割し、これら３区間Ｋ1，Ｋ2，Ｋ3の巻線ピッチｐ1，ｐ2，ｐ3を２：１：２の比に選ぶ。この場合、ｐ1＝１．１２ｐs，ｐ2＝０．５６ｐs，ｐ3＝１．１２ｐsとすることで、コイル全体の長さＳを比較基準ＡSと同一に保つことができる。
【００６８】
図１０Ｂに、第２の分割パターンＡ2（図１０Ａ）の周波数−インピーダンス特性を、比較基準ＡS（図８）の周波数−インピーダンス特性と対比して示す。図示のように、２番目および４番目の直列共振周波数および並列共振周波数がそれぞれ低い周波数領域側へシフトし（ｆs2＞ｆ's2），（ｆp2＞ｆ'p2），（ｆs4＞ｆ's4），（ｆp4＞ｆ'p4）、３番目の直列共振周波数および並列共振周波数が高い周波数領域側へシフトする（ｆs3＜ｆ's3），（ｆp3＜ｆ'p3）。
【００６９】
たとえば、第１高周波ＨＦの周波数に８５ＭＨｚが使用される場合、比較基準ＡS（図８）の周波数−インピーダンス特性では８４ＭＨｚ付近に４番目の直列共振周波数ｆs4が存在しているために、この付近のインピーダンスは１０Ω以下とかなり低く、フィルタユニット５４(IN)において第１高周波ＨＦのノイズを十全に遮断するのは困難である。しかし、この第２の分割パターンＡ2（図１０Ａ）を選択すれば、４番目の直列共振周波数ｆ's4が８０ＭＨｚ以下にシフトして、４番目の並列共振周波数ｆ'p4が８５ＭＨｚ付近に位置するようになるので、第１高周波ＨＦのノイズを数１００Ω以上の高インピーダンスで確実に遮断することができる。
【００７０】
次に、第３の分割パターンＡ3は、図１１Ａに示すように、ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)を入口（IN）から出口（OUT）に向かって長さ２：１：２の比で３つの区間Ｋ1，Ｋ2，Ｋ3に分割する。この場合も、ｐ1＝１．１２ｐs，ｐ2＝０．５６ｐs，ｐ3＝１．１２ｐsである。
【００７１】
図１１Ｂに、第３の分割パターンＡ3（図１１Ａ）の周波数−インピーダンス特性を、比較基準ＡS（図８）の周波数−インピーダンス特性と対比して示す。図示のように、２番目および４番目の直列共振周波数および並列共振周波数がそれぞれ高い周波数領域側へシフトし（ｆs2＜ｆ's2），（ｆp2＜ｆ'p2），（ｆs4＜ｆ's4），（ｆp4＜ｆ'p4）、３番目および５番目の直'列共振周波数および並列共振周波数がそれぞれ低い周波数領域側へシフトする（ｆs3＞ｆ's3），（ｆp3＞ｆ'p3），（ｆs5＞ｆ's5），（ｆp5＞ｆ'p5）。
【００７２】
たとえば、第１高周波ＨＦの周波数が６０ＭＨｚである場合は、この第３の分割パターンＡ3を選んでも、３番目の並列共振周波数ｆ'p3（約５７ＭＨｚ）が第１高周波ＨＦの周波数（６０ＭＨｚ）に近いので、数１００Ω以上の高インピーダンスによって第１高周波ＨＦのノイズを確実に遮断することができる。
【００７３】
次に、第４の分割パターンＡ4は、図１２Ａに示すように、ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)を入口（IN）から出口（OUT）に向かって長さ３：１：１の比で３つの区間Ｋ1，Ｋ2，Ｋ3に分割する。この場合も、ｐ1＝１．１２ｐs，ｐ2＝０．５６ｐs，ｐ3＝１．１２ｐsである。
【００７４】
図１２Ｂに、第４の分割パターンＡ4（図１２Ａ）の周波数−インピーダンス特性を、比較基準ＡS（図８）の周波数−インピーダンス特性と対比して示す。図示のように、３番目の直列共振周波数および並列共振周波数が高い周波数領域側へシフトし（ｆs3＜ｆ's3），（ｆp3＜ｆ'p3）、４番目および５番目の直列共振周波数および並列共振周波数がそれぞれ低い周波数領域側へシフトする（ｆs4＞ｆ's4），（ｆp4＞ｆ'p4），（ｆs5＞ｆ's5），（ｆp5＞ｆ'p5）。
【００７５】
特に、第４の分割パターンＡ4では、３番目の直列共振周波数ｆ's3が６５ＭＨｚ以上にシフトして、２番目の並列共振周波数ｆ'p2（約４０ＭＨｚ）との間隔が広がることによって、６０ＭＨｚで１００Ω以上のインピーダンスが得られる。したがって、たとえば、第１高周波ＨＦの周波数が６０ＭＨｚである場合は、この第４の分割パターンＡ4を選んでも、第１高周波ＨＦのノイズを確実に遮断することができる。
【００７６】
最後に、第５の分割パターンＡ5は、図１３Ａに示すように、ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)を入口（IN）から出口（OUT）に向かって長さ４：１の比で２つの区間Ｋ1，Ｋ2に分割する。この場合、ｐ1＝１．１２ｐs，ｐ2＝０．５６ｐsである。
【００７７】
図１３Ｂに、第５の分割パターンＡ5（図１３Ａ）の周波数−インピーダンス特性を、比較基準ＡS（図８）の周波数−インピーダンス特性と対比して示す。図示のように、２番目および３番目の直列共振周波数および並列共振周波数がそれぞれ低い周波数領域側へシフトし（ｆs2＞ｆ's2），（ｆp2＞ｆ'p2），（ｆs3＞ｆ's3），（ｆp3＞ｆ'p3）、５番目の直列共振周波数および並列共振周波数が高い周波数領域側へシフトする（ｆs53＜ｆ's5），（ｆp5＜ｆ'p5）。
【００７８】
第５の分割パターンＡ5では、３番目の直列共振周波数ｆ's3が５７ＭＨｚ以下にシフトして、３番目の並列共振周波数ｆ'p3が６０ＭＨｚ付近に位置する。したがって、たとえば、第１高周波ＨＦの周波数が６０ＭＨｚである場合は、この第５の分割パターンＡ5を選んでも、第１高周波ＨＦのノイズを確実に遮断することができる。
【００７９】
なお、図９Ｂ〜図１３Ｂに示すように、分割パターンＡ1〜Ａ5のいずれにおいても、１番目の直列共振周波数ｆ's1および並列共振周波数ｆ'p1は殆どシフトせず、ｆ's1≒ｆs1，ｆ'p1≒ｆp1の関係が維持されている。特に、１番目の並列共振周波数ｆ'p1は、１３ＭＨｚ付近の値を保っている。このように、プラズマ生成用の第１高周波ＨＦの周波数に対して最適な周波数−インピーダンス特性を得るために分割パターンＡを如何様に選定しても、イオン引き込み用の第２高周波ＬＦの周波数（通常１３ＭＨｚ以下）に対しては常に一定の高インピーダンスが確保されている。このことにより、両高周波ＨＦ，ＬＦの周波数に並列多重共振を同時にマッチングさせるフィルタ設計を簡略化することができる。
【００８０】
また、この実施例では、ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)を巻線ピッチｐに関して複数の区間Ｋ1，Ｋ2，・・に分割するために、ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)の周囲または内側にコイル軸方向と平行に延びる櫛歯部材（１１４，１２８）を設け、櫛歯部材（１１４，１２８）の内側面または外側面に形成されている区間Ｋi毎に巻線ピッチｐiに対応したピッチｍiを有する櫛歯Ｍiをソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)の巻線間に食い込ませている。
【００８１】
かかる構成によれば、各区間Ｋi毎にソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)の巻線ピッチｐiを櫛歯ピッチｍiによって正確に設定値に揃えられるので、再現性が高くて個体差のない周波数−インピーダンス特性またはフィルタ特性を得ることができる。また、ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)の巻線間には櫛歯Ｍを除く部分にエアギャップＧが形成されているので、コイルで発生する熱がエアギャップＧを介して速やかに放出される。したがって、ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)を効率よく冷却できる利点もある。
【００８２】
さらには、フィルタユニット５４(IN)内でソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)と外導体１１０との間にリング部材を備えていないので、フィルタユニット５４(IN)に入ってきた高周波ノイズがソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)を下る途中で半径方向外側つまり外導体１１０にバイパスしてグランドへ抜けるようなことはない。したがって、高周波ノイズに対してインピーダンス機能や耐電圧特性が低下するようなことはない。
【００８３】
なお、この実施例において、フィルタ１０２(1)，１０２(2)の並列多重共振特性の中で一部の共振周波数を上記のように選択的にシフトさせるためには、ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)上で設定される複数の区間Ｋ1，Ｋ2，・・の間で区間の長さの比および巻線ピッチｐ1，ｐ2・・の比を適度な値に選定する必要がある。たとえば、上記第１の分割パターンＡ1において、第１の区間Ｋ1がたとえばＳ／１００以下のように極端に短いときは図９Ｂに示すような一部共振周波数のシフト効果を得ることは難しく、第１の区間Ｋ1における巻線ピッチｐ1が第２の区間Ｋ2における巻線ピッチｐ2とたとえば数％しか違わない場合でも同様である。
【００８４】
本発明者が行った電磁界計算によれば、第１の区間Ｋ1の長さは、第２の区間Ｋ2の長さの１／５以上で５倍以下であるのが好ましい。また、第１の区間Ｋ1の巻線ピッチｐ1は、第２の区間Ｋ2の巻線ピッチｐ2の２倍以上または１／２以下であるのが好ましい。
［フィルタユニット内の物理的構成（実施例２）］
【００８５】
図１４に、第２の実施例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。この第２の実施例においては、ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)をコイル軸方向において複数の区間Ｋ1，Ｋ2，・・に分割し、一つの区間たとえばＫ2においては上述した第１の実施例と同様に櫛歯部材１１４（１２６）の櫛歯Ｍ2を周回方向で局所的に巻線間に食い込ませ、他の区間たとえばＫ1，Ｋ3においては巻線間をコイルチューブＪによって周回方向の全域で塞ぐようにしている。その他は、上述した第１の実施例のものと殆ど同じである。
【００８６】
この場合、コイルチューブＪを用いる区間Ｋ1，Ｋ3では、図１５に示すように、通常は片方のソレノイドコイル１０４(2)のコイル導体のみをコイルチューブＪに通す構成が採られる。もう片方のソレノイドコイル１０４(1)のコイル導体をコイルチューブＪに通さなくても、両コイル１０４(1)，１０４(2)間に一定の巻線ピッチｐと電気的絶縁性を確保することができる。もっとも、両コイル１０４(1)，１０４(2)のコイル導体をそれぞれコイルチューブＪに通す構成も可能である。
［フィルタユニットの作用（実施例２）］
【００８７】
この第２の実施例も、上記第１の実施例と同様に、フィルタユニット５４(IN)において、ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)と外導体１１０との間にリング部材を設ける代わりに、コイル軸方向で分割された複数の区間の各々について同軸線路のＣおよび／またはＬを左右するソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)の物理的特性を独立に設定または調整することにより、同軸線路のギャップを変えずに区間単位で特性インピーダンスＺo＝√（ＬＣ）を変化させて、並列多重共振における共振周波数の一部または全部をシフトさせる手法を採る。
【００８８】
より詳細には、上記のように、ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)を巻線間構造に関して複数の区間Ｋ1，Ｋ2，・・に分割し、巻線間に櫛歯Ｍを食い込ませる区間と、巻線間をコイルチューブＪで塞ぐ区間とを混在させることにより、同軸線路のＣ，Ｌを区間単位で変化させ、ひいては特性インピーダンスＺo＝√（ＬＣ）を区間単位で変化させて、並列多重共振における共振周波数の一部または全部をシフトさせるようにしている。たとえば図１４の分割パターンの場合、巻線間に櫛歯Ｍを食い込ませる区間Ｋ2においては、巻線ピッチｐ2が小さいほど、単位長さ当たりのＣ，Ｌが大きくなって、特性インピーダンスＺo＝√（ＬＣ）は大きくなる。反対に、巻線ピッチｐ2が大きいほど、単位長さ当たりのＣ，Ｌが小さくなって、特性インピーダンスＺo＝√（ＬＣ）は小さくなる。また、巻線間をコイルチューブＪで塞ぐ区間Ｋ1，Ｋ3においては、それらの巻線ピッチが一定である場合は、コイルチューブＪの比誘電率εが大きいほど、単位長さ当たりのＣが大きくなって、特性インピーダンスＺo＝√（ＬＣ）は大きくなる。反対に、コイルチューブＪの比誘電率εが小さいほど、単位長さ当たりのＣが小さくなって、特性インピーダンスＺo＝√（ＬＣ）は小さくなる。
【００８９】
本発明者は、この第２の実施例における上記技法の効果を検証するために、ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)の巻線ピッチはコイルの端から端まで一定値ｐsに揃えて、長さがＳ／５の１つの区間においてのみ巻線間に櫛歯Ｍを食い込ませ、他のすべての区間では巻線間をコイルチューブＪで塞ぐ５通りの分割パターンＢ1〜Ｂ5について、ソレノイドコイル１０４(1)を含む第１フィルタ１０２(1)の周波数−インピーダンス特性を電磁界計算により取得した。そして、各々の分割パターンＢn（n＝1〜5）について取得した周波数−インピーダンス特性を、図１６に示すように巻線ピッチを一定値ｐsに揃えて区間分割を行わずにコイルの端から端まで巻線間をコイルチューブＪで塞ぐ構成（比較基準ＢS）について電磁界計算により取得した周波数−インピーダンス特性と対比した。この場合も、ソレノイドコイル１０４(2)を含む第２フィルタ１０２(2)は、第１フィルタ１０２(1)と同じ構成を有するので、周波数−インピーダンス特性も実質的に同じであるとみなすことができる。なお、上記電磁界計算では、コイルチューブＪの比誘電率を４に選んだ。たとえば、コイルチューブＪの材質にＰＥＥＫを用いると、この比誘電率の値（４）を得ることができる。
【００９０】
先ず、第１の分割パターンＢ1は、図１７Ａに示すように、ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)を入口（IN）から出口（OUT）に向かって長さ１：４の比で２つの区間Ｋ1，Ｋ2に分割し、第１の区間Ｋ1は巻線間に櫛歯Ｍ1を食い込ませ、第２の区間Ｋ2は巻線間をコイルチューブＪで塞ぐ。
【００９１】
第２の分割パターンＢ2は、図１８Ａに示すように、ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)を入口（IN）から出口（OUT）に向かって長さ１：１：３の比で３つの区間Ｋ1，Ｋ2，Ｋ3に分割し、第２の区間Ｋ2は巻線間に櫛歯Ｍ2を食い込ませ、第１および第３の区間Ｋ1，Ｋ3は巻線間をコイルチューブＪで塞ぐ。
【００９２】
第３の分割パターンＢ3は、図１９Ａに示すように、ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)をフィルタユニット５４(IN)の入口（IN）から出口（OUT）に向かって長さ２：１：２の比で３つの区間Ｋ1，Ｋ2，Ｋ3に分割し、第２の区間Ｋ2は巻線間に櫛歯Ｍ2を食い込ませ、第１および第３の区間Ｋ1，Ｋ3は巻線間をコイルチューブＪで塞ぐ。
【００９３】
第４の分割パターンＢ4は、図２０Ａに示すように、ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)を入口（IN）から出口（OUT）に向かって長さ３：１：１の比で３つの区間Ｋ1，Ｋ2，Ｋ3に分割し、第２の区間Ｋ2は巻線間に櫛歯Ｍ2を食い込ませ、第１および第３の区間Ｋ1，Ｋ3は巻線間をコイルチューブＪで塞ぐ。
【００９４】
最後に、第５の分割パターンＢ5は、図２１Ａに示すように、ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)を入口（IN）から出口（OUT）に向かって長さ４：１の比で２つの区間Ｋ1，Ｋ2に分割し、第１の区間Ｋ1は巻線間をコイルチューブＪで塞ぎ、第２の区間Ｋ2は巻線間に櫛歯Ｍ2を食い込ませる。
【００９５】
図１７Ｂ〜図２１Ｂに、第１〜第５の分割パターンＢ1〜Ｂ5（図１７Ａ〜図２１Ａ）における周波数−インピーダンス特性を比較基準ＢS（図１６）における周波数−インピーダンス特性とそれぞれ対比して示す。図示のように、分割パターンＢ1〜Ｂ5のいずれにおいても、３番目以降の直列共振周波数および並列共振周波数がそれぞれ高い周波数領域側へシフトする（ｆs3＜ｆ's3），（ｆp3＜ｆ'p4）〜（ｆs6＜ｆ's6），（ｆp6＜ｆ'p6）。
【００９６】
さらに、本発明者は、上記第２の実施例に関する逆モードの検証（シミュレーション）として、ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)の巻線ピッチはコイルの端から端まで一定値ｐsに揃えて、長さがＳ／５の１つの区間においてのみ巻線間をコイルチューブＪで塞いで、他のすべての区間では巻線間に櫛歯Ｍを食い込ませる５通りの分割パターンＣ1〜Ｃ5について、電磁界計算により周波数−インピーダンス特性を取得した。そして、各々の分割パターンＣn（n＝1〜5）について取得した周波数−インピーダンス特性を、図２２に示すように巻線ピッチを一定値ｐsに揃えて区間分割を行わずにコイルの端から端まで巻線間に櫛歯Ｍを食い込ませる構成（比較基準ＣS）について電磁界計算により取得した周波数−インピーダンス特性と対比した。この場合も、コイルチューブＪの比誘電率を４に選んだ。
【００９７】
第１の分割パターンＣ1は、図２３Ａに示すように、ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)を入口（IN）から出口（OUT）に向かって長さ１：４の比で２つの区間Ｋ1，Ｋ2に分割し、第１の区間Ｋ1は巻線間をコイルチューブＪで塞ぎ、第２の区間Ｋ2は巻線間に櫛歯Ｍ2を食い込ませる。
【００９８】
第２の分割パターンＣ2は、図２４Ａに示すように、ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)を入口（IN）から出口（OUT）に向かって長さ１：１：３の比で３つの区間Ｋ1，Ｋ2，Ｋ3に分割し、第２の区間Ｋ2は巻線間をコイルチューブＪで塞ぎ、第１および第３の区間Ｋ1，Ｋ3は巻線間に櫛歯Ｍ1，Ｍ3を食い込ませる。
【００９９】
第３の分割パターンＣ3は、図２５Ａに示すように、ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)をフィルタユニット５４(IN)の入口（IN）から出口（OUT）に向かって長さ２：１：２の比で３つの区間Ｋ1，Ｋ2，Ｋ3に分割し、第２の区間Ｋ2は巻線間をコイルチューブＪで塞ぎ、第１および第３の区間Ｋ1，Ｋ3は巻線間に櫛歯Ｍ1，Ｍ3を食い込ませる。
【０１００】
第４の分割パターンＣ4は、図２６Ａに示すように、ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)を入口（IN）から出口（OUT）に向かって長さ３：１：１の比で３つの区間Ｋ1，Ｋ2，Ｋ3に分割し、第２の区間Ｋ2は巻線間をコイルチューブＪで塞いで、第１および第３の区間Ｋ1，Ｋ3は巻線間に櫛歯Ｍ1，Ｍ3を食い込ませる。
【０１０１】
第５の分割パターンＢ5は、図２７Ａに示すように、ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)を入口（IN）から出口（OUT）に向かって長さ４：１の比で２つの区間Ｋ1，Ｋ2に分割し、第１の区間Ｋ1は巻線間に櫛歯Ｍ1を食い込ませ、第２の区間Ｋ2は巻線間をコイルチューブＪで塞ぐ。
【０１０２】
図２３Ｂ〜図２７Ｂに、第１〜第５の分割パターンＣ1〜Ｃ5（図２３Ａ〜図２７Ａ）における周波数−インピーダンス特性を比較基準ＣS（図２２）における周波数−インピーダンス特性とそれぞれ対比して示す。図示のように、分割パターンＣ1〜Ｃ5のいずれにおいても、３番目以降の直列共振周波数および並列共振周波数がそれぞれ低い周波数領域側へシフトする（ｆs3＞ｆ's3），（ｆp3＞ｆ'p3）〜（ｆs6＞ｆ's6），（ｆp6＞ｆ'p6）。
【０１０３】
このように、この第２の実施例においては、上記のような第１〜第５の分割パターンＢ1〜Ｂ5を選択すれば、比較基準ＢSにおいて得られる並列多重共振の中で３番目以降の共振周波数を高い周波数領域側へシフトすることが可能であり、上記のような逆モードの第１〜第５の分割パターンＣ1〜Ｃ5を選択すれば、比較基準ＣSにおいて得られる並列多重共振の中で３番目以降の共振周波数を低い周波数領域側へシフトすることが可能である。
【０１０４】
この第２の実施例においても、１番目の直列共振周波数ｆ's1および並列共振周波数ｆ'p1は殆どシフトせず、ｆ's1≒ｆs1，ｆ'p1≒ｆp1の関係が維持される。特に、１番目の並列共振周波数ｆ'p1は、１３ＭＨｚ付近の値を保つ。したがって、プラズマ生成用の第１高周波ＨＦの周波数に対して最適な周波数−インピーダンス特性を得るために分割パターンＢを如何様に選んでも、イオン引き込み用の第２高周波ＬＦの周波数（通常１３ＭＨｚ以下）に対しては常に一定の高インピーダンスが確保されている。このことにより、両高周波ＨＦ，ＬＦの周波数に並列多重共振を同時にマッチングさせるフィルタ設計を簡略化することができる。
【０１０５】
また、この第２実施例において、ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)の巻線間をコイルチューブＪで塞がない区間Ｋiは、巻線ピッチｐiに対応したピッチｍiを有する櫛歯Ｍiをソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)の巻線間に食い込ませている。このことにより、当該区間Ｋiに櫛歯Ｍiを当てない場合に比較して、個体差の少ない周波数−インピーダンス特性またはフィルタ特性を得ることができる。
【０１０６】
さらには、この第２の実施例でも、ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)と外導体１１０との間にリング部材を備えていないので、高周波ノイズに対してインピーダンス機能や耐電圧特性が低下するようなことはない。
【０１０７】
この第２の実施例において、フィルタ１０２(1)，１０２(2)の並列多重共振特性の一部の共振周波数を上記のように選択的にシフトさせるためには、コイルチューブＪの比誘電率を１（エアギャップＧの比誘電率）よりも一段または格段に大きな値に選定する必要がある。本発明者が行った電磁界計算によれば、この第２の実施例のように全区間の巻線ピッチを一定値（ｐｓ）に揃えて一区間のみ巻線間に櫛歯Ｍを食い込ませ、他のすべての区間では巻線間をコイルチューブＪで塞ぐ分割パターンにおいては、コイルチューブＪの比誘電率を少なくとも２以上に選ぶことが好ましい。
［他の実施形態又は変形例］
【０１０８】
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。
【０１０９】
たとえば、フィルタユニット５４(IN)において、ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)を複数の区間に分割する一態様の上記第１の実施例でも、上記第１〜第５の分割パターンＡ1〜Ａ5とは逆モードの分割パターン、すなわち一区間の巻線ピッチｐを他の区間の巻線ピッチｐよりも一段大きくする分割パターンを採ることができる。
【０１１０】
たとえば、第２の分割パターンＡ2の逆モードは、ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)を入口（IN）から出口（OUT）に向かって長さ１：１：３の比で３つの区間Ｋ1，Ｋ2，Ｋ3に分割し、これら３区間Ｋ1，Ｋ2，Ｋ3の巻線ピッチｐ1，ｐ2，ｐ3を１：２：１の比に選ぶ。ここで、ｐ1＝０．５６ｐs，ｐ2＝１．１２ｐs，ｐ3＝０．５６ｐsである。この逆モードの周波数−インピーダンス特性においては、２番目および４番目の直列共振周波数および並列共振周波数がそれぞれ高い周波数領域側へシフトし（ｆs2＜ｆ's2），（ｆp2＜ｆ'p2），（ｆs4＜ｆ's4），（ｆp4＜ｆ'p4）、３番目の直列共振周波数および並列共振周波数が低い周波数領域側へシフトする（ｆs3＞ｆ's3），（ｆp3＞ｆ'p3）。
【０１１１】
上記第１および第２実施例における分割パターン（Ａ1〜Ａ5），（Ｂ1〜Ｂ5），（Ｃ1〜Ｃ5）は一例であり、分割区間の数、巻線ピッチ等に関して種種の変形が可能である。
【０１１２】
また、第３の実施例として、図２８に示すように、ソレノイドコイル１０４(1)，１０４(2)を巻線間構造に関して複数の区間Ｋ1，Ｋ2，・・に分割し、巻線間を周回方向の全域で第１の比誘電率を有する第１のコイルチューブＪ1で塞ぐ区間（たとえばＫ1）と、巻線間を周回方向の全域で第２の比誘電率を有する第２のコイルチューブＪ2で塞ぐ区間（たとえばＫ2）とを混在させる構成も可能である。一例として、第１のコイルチューブＪ1の材質に比誘電率１のテフロン（登録商標）を使用し、第２のコイルチューブＪ2の材質に比誘電率４のＰＥＥＫを使用することができる。
【０１１３】
上述した実施形態では、１つの外導体１１０の中で第１フィルタ１０２(1)のソレノイドコイル１０４(1)および第２フィルタ１０２(2)のソレノイドコイル１０４(2)をそれぞれ構成するコイル導体が重なり合って並進しながら螺旋状に巻かれている。かかるコイル巻線構造は、両ソレノイドコイル１０４(1)，１０２(2)の間で、自己インダクタンスが互いに等しく、かつ最大の相互インダクタンスを得ることができる。これによって、フィルタユニット５４(IN)におけるＲＦ電力損失が低減し、さらにはＲＦパワー損失の機差が低減するという利点がある。もっとも、図示省略するが、第１フィルタ１０２(1)のソレノイドコイル１０４(1)と第２フィルタ１０２(2)のソレノイドコイル１０４(2)とを別々の外導体１１０内に収容する構成も可能である。その場合、上記のような櫛歯部材１１４，１２８を備える場合は、巻線ピッチｐと櫛歯ピッチｍは同じであり、ｐ＝ｍの関係が成立する。
【０１１４】
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ＬＦを印加する上下部２周波印加方式の容量結合型プラズマエッチング装置、あるいはサセプタ１２に単一の高周波を印加する下部１周波印加方式の容量結合型プラズマエッチング装置においても、上記実施形態のフィルタまたはフィルタユニットをそのまま好適に適用することができる。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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】
【０１１７】
１０    チャンバ
１２    サセプタ（下部電極）
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
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)，１００(2)      給電ライン
１０２(1)，１０２(2)     フィルタ
１０４(1)，１０４(2)     ソレノイドコイル
１０６(1)，１０６(2)     コンデンサ
１１０     外導体
１１４    棒状櫛歯部材
１２８    板状櫛歯部材  
Ｍ，Ｍ1〜Ｍ3  櫛歯
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２８】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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