(57)【要約】【課題】複数のヒータを有する静電チャックの側からチャンバ本体の外側まで延びる複数の配線の各々の浮遊容量が小さいプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】  一実施形態のプラズマ処理装置では、チャンバ本体内に静電チャック及び下部電極が設けられている。下部電極は、導体パイプを介して高周波電源に電気的に接続されている。静電チャック内には複数のヒータが設けられている。複数のヒータは複数の給電ラインを介してヒータコントローラに電気的に接続されている。複数の給電ライン上には複数のフィルタがそれぞれ設けられている。複数の給電ラインは、静電チャックの側からチャンバ本体の外側まで延びる複数の配線をそれぞれ含む。複数の配線は、導体パイプの内孔を通って延びている。【選択図】図１
2019021803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバを提供するチャンバ本体と、
前記チャンバ内において被加工物を支持するように構成されたステージであり、
下部電極と、
前記下部電極上に設けられた静電チャックであり、その内部に設けられた複数のヒータ、及び、該複数のヒータに電気的に接続された複数の端子を有する、該静電チャックと、
を有する該ステージと、
前記チャンバ本体の外側に配置されており、前記下部電極に供給される高周波を発生する高周波電源と、
前記高周波電源と前記下部電極とを電気的に接続する導体パイプであり、前記下部電極の側から前記チャンバ本体の外側まで延びる、該導体パイプと、
ヒータコントローラからの電力を前記複数のヒータに供給するように設けられた複数の給電ラインと、
前記複数の給電ラインを部分的に構成し、且つ、前記複数のヒータから前記ヒータコントローラへの高周波の流入を防止するように構成された複数のフィルタであり、前記チャンバ本体の外側に設けられた、該複数のフィルタと、
を備え、
前記複数の給電ラインは、前記複数の端子と前記複数のフィルタとをそれぞれ接続する複数の配線を含み、
前記複数の配線は、前記導体パイプの内孔を通って前記チャンバ本体の外側に延びている、
プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記ステージは、前記下部電極の下方に設けられた導電部材を更に有し、
前記導電部材は、前記下部電極に電気的に接続されており、該下部電極と該導電部材とによって囲まれた領域を該下部電極の下方に提供しており、
前記導体パイプの一端は、前記導電部材に接続されており、
前記複数の配線は、前記領域及び前記導体パイプの前記内孔を通って、前記チャンバ本体の外側に延びている、
請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記導体パイプは、前記静電チャック、前記下部電極、及び、前記導電部材の共通の中心軸線を共有しており、
前記複数の端子は、前記静電チャックの周縁部に設けられており、前記中心軸線に対して同一の距離を有し、
前記複数の配線の各々は、前記複数の端子のうち対応の端子に接続された一端から前記下部電極に形成された孔を通って下方に延び、前記中心軸線に近付くように延び、前記導体パイプの前記内孔を通って前記チャンバ本体の外側に延びている、
請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記導体パイプと前記高周波電源との間に設けられたインピーダンス整合用の整合器を更に備え、
前記整合器は、前記導体パイプの側方に設けられている、
請求項１〜３の何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】
本開示の実施形態は、プラズマ処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスといった電子デバイスの製造においてはプラズマ処理装置が用いられている。プラズマ処理装置は、チャンバ本体、ステージ、及び、高周波電源を備えている。チャンバ本体は、その内部空間をチャンバとして提供している。ステージは、チャンバ内に設けられており、その上に載置される被加工物を保持するように構成されている。ステージは、下部電極及び静電チャックを含んでいる。下部電極には、高周波電源が接続されている。
【０００３】
プラズマ処理装置において実行されるプラズマ処理では、被加工物の面内における温度の分布を調整することが必要である。被加工物の面内における温度の分布を調整するために、ステージには、複数のヒータが設けられる。複数のヒータの各々は、複数の給電ラインを介してヒータコントローラに接続される。
【０００４】
ステージの下部電極には高周波電源から高周波が供給される。下部電極に供給された高周波は、複数の給電ラインに流入し得る。したがって、複数の給電ライン上にはそれぞれ、高周波を遮断又は減衰させる複数のフィルタが設けられる。特許文献１に記載されているように、複数のフィルタはチャンバ本体の外側に配置される。したがって、複数の給電ラインは、静電チャックの側からチャンバ本体の外側まで延びる複数の配線をそれぞれ含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−９９５８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
静電チャックの側からチャンバ本体の外側まで延びる複数の配線の各々は、グランド電位に対して浮遊容量を発生する。その結果、複数の給電ライン上のフィルタの高周波に対するインピーダンスが低下する。複数の給電ライン上のフィルタのインピーダンスの低下は、高周波の損失をもたらす。高周波の損失により、プラズマ処理に対する影響が生じる。例えば、高周波の損失により、エッチングレートの低下が生じる。したがって、複数のヒータを有する静電チャックの側からチャンバ本体の外側まで延びる複数の配線の各々の浮遊容量を小さくする必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一態様においてはプラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ本体、ステージ、高周波電源、導体パイプ、複数の給電ライン、及び、複数のフィルタを備える。チャンバ本体は、その内部空間をチャンバとして提供している。ステージは、チャンバ内において被加工物を支持するように構成されている。ステージは、下部電極及び静電チャックを有する。静電チャックは、下部電極上に設けられている。静電チャックは、その内部に設けられた複数のヒータ、及び、複数のヒータに電気的に接続された複数の端子を有する。高周波電源は、チャンバ本体の外側に配置されており、下部電極に供給される高周波を発生するよう構成されている。導体パイプは、高周波電源と下部電極とを電気的に接続する。導体パイプは、下部電極の側からチャンバ本体の外側まで延びる。複数の給電ラインは、ヒータコントローラからの電力を複数のヒータに供給するように設けられている。複数のフィルタはそれぞれ、複数の給電ラインを部分的に構成する。複数のフィルタは、複数のヒータからヒータコントローラへの高周波の流入を防止するように構成されている。複数のフィルタは、チャンバ本体の外側に設けられている。複数の給電ラインは、静電チャックの複数の端子と複数のフィルタとをそれぞれ接続する複数の配線を含む。複数の配線は、導体パイプの内孔を通ってチャンバ本体の外側に延びている。
【０００８】
プラズマ処理装置の動作中には、高周波が高周波電源から導体パイプを介して下部電極に供給される。したがって、プラズマ処理装置の動作中には、導体パイプの内孔はグランド電位から遮蔽される。一態様に係るプラズマ処理装置では、複数のヒータと複数のフィルタをそれぞれ電気的に接続する複数の配線が導体パイプの内孔を通って、チャンバ本体の外側まで延びている。したがって、導体パイプの内孔の中で、複数の配線の各々からグランド電位までの空間距離が確保される。故に、複数の配線の各々の浮遊容量が小さくなる。
【０００９】
一実施形態において、ステージは、下部電極の下方に設けられた導電部材を更に有する。導電部材は、下部電極に電気的に接続されており、下部電極と導電部材とによって囲まれた領域を下部電極の下方に提供している。導体パイプの一端は、導電部材に接続されている。複数の配線は、下部電極と導電部材とによって囲まれた領域、及び、導体パイプの内孔を通って、チャンバ本体の外側に延びている。この実施形態において、プラズマ処理装置の動作中には、高周波が高周波電源から導体パイプ及び導電部材を介して下部電極に供給される。したがって、プラズマ処理装置の動作中には、下部電極と導電部材によって囲まれた領域は、グランド電位から遮蔽される。この実施形態では、複数の配線が、当該領域及び導電パイプの内孔を通って、チャンバ本体の外側まで引き出されている。したがって、導体パイプの内孔の中及び当該領域の中で、複数の配線の各々からグランド電位までの空間距離が確保される。故に、複数の配線の各々の浮遊容量が更に小さくなる。
【００１０】
一実施形態において、導体パイプは、静電チャック、下部電極、及び、導電部材の共通の中心軸線を共有している。静電チャックの複数の端子は、静電チャックの周縁部に設けられており、中心軸線に対して同一の距離を有する。複数の配線の各々は、複数の端子のうち対応の端子に接続された一端から下部電極に形成された孔を通って下方に延び、中心軸線に近付くように延び、導体パイプの内孔を通ってチャンバ本体の外側に延びている。この実施形態では、複数の配線の長さの差異が減少される。したがって、複数の給電ライン上のフィルタの高周波に対するインピーダンスの差異が減少される。
【００１１】
一実施形態において、プラズマ処理装置は、導体パイプと高周波電源との間に設けられたインピーダンス整合用の整合器を更に備える。整合器は、導体パイプの側方に設けられている。この実施形態では、整合器が導体パイプの側方に設けられているので、導体パイプの下方に複数のフィルタを配置するスペースが確保される。したがって、複数の配線の長さがより短くなる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、複数のヒータを有する静電チャックの側からチャンバ本体の外側まで延びる複数の配線の各々の浮遊容量を小さくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。
【図２】図１に示すプラズマ処理装置のステージの拡大断面図である。
【図３】図１に示すプラズマ処理装置の複数のフィルタの回路構成を、複数のヒータ及びヒータコントローラと共に示す図である。
【図４】一実施形態に係るフィルタ装置の複数のコイルの斜視図である。
【図５】図４に示す複数のコイルの断面図である。
【図６】図４に示す複数のコイルの一部を拡大して示す断面図である。
【図７】一実施形態に係る静電チャックの複数の端子を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【００１５】
図１は、一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図１においては、一実施形態に係るプラズマ処理装置が、その一部が破断された状態で示されている。図１に示すプラズマ処理装置１０は、容量結合型プラズマ処理装置である。
【００１６】
プラズマ処理装置１０は、チャンバ本体１２を備えている。チャンバ本体１２は、略円筒形状を有しており、その内部空間をチャンバ１２ｃとして提供している。チャンバ本体１２は、例えばアルミニウム又はステンレス鋼から形成されている。チャンバ本体１２は、接地されている。チャンバ本体１２の内壁面、即ち、チャンバ１２ｃを画成する壁面には、耐プラズマ性を有する膜が形成されている。この膜は、陽極酸化処理によって形成された膜、又は、酸化イットリウムから形成された膜といったセラミック製の膜であり得る。チャンバ本体１２の側壁には、開口１２ｐが形成されている。被加工物Ｗは、チャンバ１２ｃに搬入されるとき、また、チャンバ１２ｃから搬出されるときに、開口１２ｐを通過する。チャンバ本体１２の側壁には、開口１２ｐを開閉するためのゲートバルブ１２ｇが取り付けられている。なお、被加工物Ｗは、例えば、シリコンといった素材から形成された円盤形状の板であり得る。
【００１７】
チャンバ１２ｃ内には、ステージ１４が設けられている。ステージ１４上には、被加工物Ｗが載置される。ステージ１４は、チャンバ１２ｃ内において、被加工物Ｗを支持するように構成されている。ステージ１４は、支持部１５によって支持されている。支持部１５は、一実施形態では、第１部材１５ａ及び第２部材１５ｂを有する。第１部材１５ａは、セラミックスといった絶縁体から形成されている。第１部材１５ａは、略円筒形状を有している。第１部材１５ａは、チャンバ本体１２の底部から上方に延在している。第２部材１５ｂは、第１部材１５ａの上端の上に設けられている。第２部材１５ｂは、セラミックスといった絶縁体から形成されている。第２部材１５ｂは、略環状板形状を有している。即ち、第２部材１５ｂは、その中央において開口した略円盤形状を有している。ステージ１４は、第２部材１５ｂ上に配置されている。ステージ１４と支持部１５は、チャンバ本体１２内の空間の気密を確保するように結合されている。
【００１８】
チャンバ本体１２の底部からは、筒状部１６が上方に延在している。筒状部１６は、導体から形成されており、略円筒形状を有している。筒状部１６は、支持部１５の第１部材１５ａの外周に沿って延在している。筒状部１６の電位は、接地電位に設定されている。筒状部１６の上方には、絶縁部材１７が設けられている。絶縁部材１７は、石英といった絶縁体から形成されており、略円筒形状を有している。絶縁部材１７は、ステージ１４及び支持部１５の第２部材１５ｂの外周に沿って延在している。筒状部１６とチャンバ本体１２の側壁との間、及び、絶縁部材１７とチャンバ本体１２の側壁との間には、排気路１８が形成されている。
【００１９】
排気路１８には、バッフル板１９が設けられている。バッフル板１９は、略環状板形状を有する。バッフル板１９は、例えば、アルミニウム製の母材に酸化イットリウム等のセラミックを被覆することにより構成され得る。バッフル板１９には、多数の貫通孔が形成されている。バッフル板１９の内縁部は、筒状部１６と絶縁部材１７との間に保持されている。バッフル板１９の外縁部は、チャンバ本体１２の側壁に結合している。バッフル板１９の下方では、排気管２０がチャンバ本体１２の底部に接続されている。排気管２０には、排気装置２２が接続されている。排気装置２２は、自動圧力制御弁といった圧力制御器、及び、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１２ｃを減圧することができる。
【００２０】
プラズマ処理装置１０は、上部電極３０を更に備えている。上部電極３０は、ステージ１４の上方に設けられている。上部電極３０は、部材３２と共にチャンバ本体１２の上部開口を閉じている。部材３２は、絶縁性を有している。上部電極３０は、部材３２を介してチャンバ本体１２の上部に支持されている。なお、上部電極３０の電位は、後述する第１の高周波電源がステージ１４の下部電極に電気的に接続される場合には、接地電位に設定される。
【００２１】
上部電極３０は、天板３４及び支持体３６を含んでいる。天板３４の下面は、チャンバ１２ｃを画成している。天板３４には、複数のガス吐出孔３４ａが設けられている。複数のガス吐出孔３４ａの各々は、天板３４を板厚方向（鉛直方向）に貫通している。この天板３４は、限定されるものではないが、例えばシリコンから形成されている。或いは、天板３４は、アルミニウム製の母材の表面に耐プラズマ性の膜を設けた構造を有し得る。この膜は、陽極酸化処理によって形成された膜、又は、酸化イットリウムから形成された膜といったセラミック製の膜であり得る。
【００２２】
支持体３６は、天板３４を着脱自在に支持する部品である。支持体３６は、例えばアルミニウムといった導電性材料から形成され得る。支持体３６の内部には、ガス拡散室３６ａが設けられている。ガス拡散室３６ａからは、複数のガス孔３６ｂが下方に延びている。複数のガス孔３６ｂは、複数のガス吐出孔３４ａにそれぞれ連通している。支持体３６には、ガス拡散室３６ａにガスを導くガス導入口３６ｃが形成されており、このガス導入口３６ｃには、ガス供給管３８が接続されている。
【００２３】
ガス供給管３８には、バルブ群４２及び流量制御器群４４を介して、ガスソース群４０が接続されている。ガスソース群４０は、複数のガスソースを含んでいる。バルブ群４２は複数のバルブを含んでおり、流量制御器群４４は複数の流量制御器を含んでいる。流量制御器群４４の複数の流量制御器の各々は、マスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器である。ガスソース群４０の複数のガスソースはそれぞれ、バルブ群４２の対応のバルブ及び流量制御器群４４の対応の流量制御器を介して、ガス供給管３８に接続されている。プラズマ処理装置１０は、ガスソース群４０の複数のガスソースのうち選択された一以上のガスソースからのガスを、個別に調整された流量で、チャンバ１２ｃに供給することが可能である。
【００２４】
プラズマ処理装置１０は、制御部ＭＣを更に備えている。制御部ＭＣは、プロセッサ、記憶装置、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータであり、プラズマ処理装置１０の各部を制御する。具体的に、制御部ＭＣは、記憶装置に記憶されている制御プログラムを実行し、当該記憶装置に記憶されているレシピデータに基づいてプラズマ処理装置１０の各部を制御する。かかる制御部ＭＣによる制御によって、プラズマ処理装置１０では、レシピデータによって指定されたプロセスが実行される。
【００２５】
以下、ステージ１４、及び、当該ステージ１４に関連するプラズマ処理装置１０の構成要素について詳細に説明する。以下、図１と共に、図２を参照する。図２は、図１に示すプラズマ処理装置のステージの拡大断面図である。図１及び図２に示すように、ステージ１４は、下部電極５０及び静電チャック５２を有する。一実施形態において、ステージ１４は、導電部材５４を更に有する。
【００２６】
下部電極５０は、略円盤形状を有しており、アルミニウムといった導体から形成されている。下部電極５０の内部には、流路５０ｆが形成されている。流路５０ｆには、チャンバ本体１２の外部に設けられたチラーユニットから冷媒が供給される。流路５０ｆに供給された冷媒はチラーユニットに戻される。
【００２７】
導電部材５４は、下部電極５０の下方に設けられている。導電部材５４は、導体、例えばアルミニウムから形成されている。導電部材５４は、下部電極５０に電気的に接続されている。導電部材５４は、下部電極５０と当該導電部材５４とによって囲まれた領域ＲＳを下部電極５０の下方に提供している。一実施形態において、導電部材５４は、略環状板形状を有している。一実施形態において、導電部材５４の中心軸線、下部電極５０の中心軸線、及び、静電チャック５２の中心軸線は、共通の中心軸線（以下、「軸線ＡＸ」という）である。なお、軸線ＡＸは、一実施形態においては、チャンバ本体１２及びチャンバ１２ｃの中心軸線でもある。導電部材５４の周縁部は、当該導電部材５４の他の部分よりも上方に突出している。導電部材５４の周縁部は、下部電極５０の下面の周縁領域に結合している。
【００２８】
図１に示すように、一実施形態において、プラズマ処理装置１０は、第１の高周波電源６１及び第２の高周波電源６２を更に備えている。第１の高周波電源６１及び第２の高周波電源６２は、チャンバ本体１２の外側に設けられている。第１の高周波電源６１は、主としてプラズマの生成に寄与する第１の高周波を発生する。第１の高周波の周波数は、例えば１００ＭＨｚである。第１の高周波電源６１は、インピーダンス整合用の整合器６４の整合回路６５を介して下部電極５０に電気的に接続されている。整合回路６５は、第１の高周波電源６１の出力インピーダンスと負荷側のインピーダンスを整合させるように構成された回路を有している。なお、第１の高周波電源６１は、整合回路６５を介して、上部電極３０に接続されていてもよい。
【００２９】
第２の高周波電源６２は、主として被加工物Ｗに対するイオンの引き込みに寄与する第２の高周波を出力する。第２の高周波の周波数は、第１の高周波の周波数よりも低く、例えば１３ＭＨｚである。第２の高周波電源６２は、整合器６４の整合回路６６を介して下部電極５０に電気的に接続されている。整合回路６６は、第２の高周波電源６２の出力インピーダンスと負荷側のインピーダンスを整合させるように構成された回路を有している。
【００３０】
プラズマ処理装置１０は、導体パイプ６８を更に備えている。導体パイプ６８は、アルミニウムといった導体から形成されており、略円筒形状を有している。導体パイプ６８は、第１の高周波電源６１及び第２の高周波電源６２を下部電極５０に電気的に接続するように設けられている。導体パイプ６８は、下部電極５０の側からチャンバ本体１２の外側まで延びている。
【００３１】
一実施形態において、導体パイプ６８は、軸線ＡＸをその中心軸線として共有するように設けられている。導体パイプ６８の一端（上端）は、導電部材５４に接続されている。導体パイプ６８の他端（下端）は、整合器６４を介して、第１の高周波電源６１及び第２の高周波電源６２に接続されている。一実施形態において、整合器６４は、導体パイプ６８の側方に設けられている。
【００３２】
図２に示すように、一実施形態において、導体パイプ６８は、第１パイプ６８ａ、第２パイプ６８ｂ、及び、第３パイプ６８ｃを有している。第１パイプ６８ａは、アルミニウムといった導体から形成されており、略円筒形状を有している。第２パイプ６８ｂは、アルミニウムといった導体から形成されており、略円筒形状を有している。第１パイプ６８ａの上端部分は、第２パイプ６８ｂの内孔の中に嵌め込まれている。第２パイプ６８ｂは、導電部材５４に接続されている。第３パイプ６８ｃは、アルミニウムといった導体から形成されており、略円筒形状を有している。第１パイプ６８ａの下端部分は、第３パイプ６８ｃの内孔の中に嵌め込まれている。第３パイプ６８ｃは、整合器６４を介して第１の高周波電源６１及び第２の高周波電源６２に電気的に接続されている。
【００３３】
チャンバ本体１２の底部の下方には、導体パイプ６８を囲むように、筒状部材６９が設けられている。筒状部材６９は、アルミニウムといった導体から形成されており、略円筒形状を有している。筒状部材６９の上端は、チャンバ本体１２の底部に結合している。筒状部材６９の電位は、接地電位に設定される。
【００３４】
静電チャック５２は、下部電極５０上に設けられている。静電チャック５２は、その上に載置される被加工物Ｗを保持するように構成されている。静電チャック５２は、略円盤形状を有しており、セラミックスといった絶縁体から形成された層を有している。静電チャック５２は、絶縁体から形成された層の内層として、電極５２ａを更に有している。電極５２ａには、スイッチ５５を介して電源５６が接続されている（図１参照）。電源５６からの電圧、例えば、直流電圧が電極５２ａに印加されると、静電チャック５２は静電引力を発生する。この静電引力により、静電チャック５２は被加工物Ｗを保持する。
【００３５】
図２に示すように、静電チャック５２は、中央部５２ｃ及び周縁部５２ｐを含んでいる。中央部５２ｃは、軸線ＡＸに交差する部分である。中央部５２ｃの上面の上には、被加工物Ｗが載置される。周縁部５２ｐは、中央部５２ｃの外側で周方向に延在している。一実施形態では、周縁部５２ｐの厚みは、中央部５２ｃの厚みよりも薄くなっており、周縁部５２ｐの上面は、中央部５２ｃの上面よりも低い位置で延在している。周縁部５２ｐ上には、被加工物Ｗのエッジを囲むように、フォーカスリングＦＲが配置される。
【００３６】
静電チャック５２内には、複数のヒータＨＴが設けられている。複数のヒータＨＴの各々は、抵抗発熱体から構成され得る。一例では、静電チャック５２は軸線ＡＸに対して同心の複数の領域を有しており、当該複数の領域の各々に一以上のヒータＨＴが設けられている。ステージ１４上に載置される被加工物Ｗの温度は、複数のヒータＨＴ、及び／又は、流路５０ｆに供給される冷媒によって調整される。なお、ステージ１４には、被加工物Ｗと静電チャック５２との間にＨｅガスといった伝熱ガスを供給するガスラインが設けられていてもよい。
【００３７】
一実施形態において、周縁部５２ｐには、複数の端子５２ｔが設けられている。複数の端子５２ｔの各々は、複数のヒータＨＴのうち対応のヒータに電気的に接続されている。複数の端子５２ｔの各々と対応のヒータとは、静電チャック５２内の内部配線を介して接続されている。
【００３８】
複数のヒータＨＴを駆動するための電力は、ヒータコントローラＨＣ（図１参照）から供給される。ヒータコントローラＨＣは、ヒータ電源を含んでおり、複数のヒータＨＴに個別に電力（交流出力）を供給するよう構成されている。ヒータコントローラＨＣからの電力を複数のヒータＨＴに供給するために、プラズマ処理装置１０は、複数の給電ライン７０を備える。複数の給電ライン７０はそれぞれ、ヒータコントローラＨＣからの電力を複数のヒータＨＴに供給する。プラズマ処理装置１０は、フィルタ装置ＦＤを更に備えている。フィルタ装置ＦＤは、複数の給電ライン７０を介してヒータコントローラＨＣに高周波が流入することを防止するよう構成されている。フィルタ装置ＦＤは、複数のフィルタを有している。
【００３９】
図３は、図１に示すプラズマ処理装置の複数のフィルタの回路構成を、複数のヒータ及びヒータコントローラと共に示す図である。以下、図１及び図２と共に、図３を参照する。複数のヒータＨＴは、上述したように複数の給電ライン７０を介してヒータコントローラＨＣに接続されている。複数の給電ライン７０は、複数の給電ライン対を含んでいる。図３に示すように、各給電ライン対は、給電ライン７０ａ及び給電ライン７０ｂを含んでいる。複数のヒータＨＴの各々とヒータコントローラＨＣは、一つの給電ライン対、即ち、給電ライン７０ａ及び給電ライン７０ｂを介して電気的に接続されている。
【００４０】
フィルタ装置ＦＤは、チャンバ本体１２の外側に設けられている。フィルタ装置ＦＤは、複数のフィルタＦＴを有している。また、フィルタ装置ＦＤは、複数のコイル８０及び複数のコンデンサ８２を有している。複数のコイル８０のうち一つのコイルと複数のコンデンサ８２のうち対応の一つのコンデンサは、一つのフィルタＦＴを構成している。複数のコイル８０はそれぞれ、複数の給電ライン７０の一部を構成している。即ち、複数のフィルタＦＴはそれぞれ、複数の給電ラインを部分的に構成している。
【００４１】
複数のコイル８０は、フレーム８４内に収容されている。図１に示すように、フレーム８４は、筒状の容器であり、導体から形成されている。フレーム８４は、電気的に接地されている。複数のコンデンサ８２は、コンデンサボックス８６内に収容されている。コンデンサボックス８６は、フレーム８４と電気的に接続されている。フレーム８４とコンデンサボックス８６は一体化されていてもよい。複数のコンデンサ８２の各々は、対応のコイル８０のヒータＨＴ側の一端とは反対側の他端とコンデンサボックス８６との間で接続されている。複数のフィルタＦＴの各々のコイル８０とフレーム８４は、分布定数線路を構成している。即ち、複数のフィルタＦＴの各々は、複数の共振周波数を含むインピーダンスの周波数特性を有している。
【００４２】
以下、複数のコイル８０について詳細に説明する。図４は、一実施形態に係るフィルタ装置の複数のコイルの斜視図である。図５は、図４に示す複数のコイルの断面図である。図６は、図４に示す複数のコイルの一部を拡大して示す断面図である。複数のコイル８０の各々は、空芯コイルであり得る。複数のコイル８０の各々は、導体と当該導体を覆う被膜から構成されている。被膜は、絶縁材料から形成されている。被膜は、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）又はＰＯＬＹＩＭＩＤＥ（ポリイミド）といった樹脂から形成され得る。一実施形態では、複数のコイル８０の各々の被膜は、０．１ｍｍ以下の厚みを有し得る。
【００４３】
複数のコイル８０の各々は、引出線８０ａ、引出線８０ｂ、及び、巻線部８０ｗを有している。巻線部８０ｗは、中心軸線ＡＸＣの周りで螺旋状に延在しており、複数のターンを提供している。引出線８０ａ及び引出線８０ａは、中心軸線ＡＸＣが延びる軸線方向Ｚに沿って延在している。引出線８０ａは巻線部８０ｗの一端に連続しており、引出線８０ｂは巻線部８０ｗの他端に連続している。巻線部８０ｗの他端は、対応のコンデンサ８２側の巻線部８０ｗの端部である。
【００４４】
複数のコイル８０の集合体は、コイルアセンブリＣＡを構成している。コイルアセンブリＣＡは、複数のコイル群ＣＧを含んでいる。即ち、複数のコイル８０は、複数のコイル群ＣＧを構成している。複数のコイル群ＣＧの個数は、二以上の任意の個数であり得る。図４〜図６に示す例では、複数のコイル群ＣＧは、コイル群ＣＧ１、コイル群ＣＧ２、及び、コイル群ＣＧ３を含んでいる。複数のコイル群ＣＧの各々は、二以上のコイル８０を含んでいる。複数のコイル群ＣＧの各々に含まれるコイル８０の個数は、二以上の任意の個数であり得る。図４〜図６に示す例では、コイル群ＣＧ１は９個のコイル８０を含んでおり、コイル群ＣＧ２は１３個のコイル８０を含んでおり、コイル群ＣＧ３は１４個のコイル８０を含んでいる。
【００４５】
複数のコイル群ＣＧの各々の二以上のコイル８０は、それぞれの巻線部８０ｗが中心軸線ＡＸＣの周りで螺旋状に延在し、且つ、軸線方向Ｚに沿って順に且つ繰り返し配列されるように、設けられている。即ち、複数のコイル群ＣＧの各々の二以上のコイル８０の巻線部８０ｗは、軸線方向Ｚに沿って多層状に並べられ、中心軸線ＡＸＣの周りに螺旋状に設けられている。一実施形態において、複数のコイル群ＣＧの各々では、軸線方向Ｚにおいて隣り合うターン間の間隙の軸線方向Ｚにおける距離は、０．２ｍｍ以下であり得る。
【００４６】
複数のコイル群ＣＧの各々の二以上のコイル８０の巻線部８０ｗは、中心軸線ＡＸＣを共有しており、互いに同一の内径を有している。図４〜図６に示す例では、コイル群ＣＧ１に含まれる二以上のコイル８０は、同一の内径ＩＤ１を有しており、コイル群ＣＧ２に含まれる二以上のコイル８０は、同一の内径ＩＤ２を有しており、コイル群ＣＧ３に含まれる二以上のコイル８０は、同一の内径ＩＤ３を有している。複数のコイル群ＣＧの各々の二以上のコイル８０の巻線部８０ｗの断面形状及び断面寸法は、互いに同一であり得る。複数のコイル８０の断面形状は、例えば平角形状である。
【００４７】
複数のコイル群ＣＧは、中心軸線ＡＸＣを共有するように同軸に設けられている。図４〜図６に示す例では、コイル群ＣＧ１〜ＣＧ３は、同軸に設けられている。図４〜図６に示す例では、コイル群ＣＧ１はコイル群ＣＧ２の内側に設けられており、コイル群ＣＧ２はコイル群ＣＧ３の内側に設けられている。即ち、コイル群ＣＧ３の二以上のコイル８０の巻線部８０ｗの内径ＩＤ３は、コイル群ＣＧ２の二以上のコイル８０の巻線部８０ｗの外径よりも大きく、コイル群ＣＧ２の二以上のコイル８０の巻線部８０ｗの内径ＩＤ２は、コイル群ＣＧ１の二以上のコイル８０の巻線部８０ｗの外径よりも大きい。
【００４８】
複数のコイル群ＣＧのうち任意の一つのコイル群の二以上のコイル８０の各々のターン間のピッチは、複数のコイル群ＣＧのうち当該一つのコイル群よりも内側に設けられたコイル群の二以上のコイル８０の各々のターン間のピッチよりも、大きい。図４〜図６に示す例では、コイル群ＣＧ３のコイル８０のターン間のピッチＰ３は、コイル群ＣＧ２のコイル８０のターン間のピッチＰ２よりも大きく、ピッチＰ２はコイル群ＣＧ１のコイル８０のターン間のピッチＰ１よりも大きい。一実施形態において、複数のコイル８０のターン間のピッチは、当該複数のコイル８０のインダクタンスが互いに略同一となるように設定されている。
【００４９】
上述したように、フィルタ装置ＦＤでは、各々が二以上のコイル８０を含む複数のコイル群ＣＧが中心軸線ＡＸＣを共有するように同軸状に設けられている。したがって、複数のコイル群ＣＧを構成する複数のコイル８０、即ちコイルアセンブリＣＡが占有するスペースは小さい。故に、複数のフィルタＦＴのコイル８０、即ちコイルアセンブリＣＡは、小さいスペースに配置され得る。また、単純に複数のコイルが並列化されている場合には、複数のフィルタのインピーダンスは低下するが、フィルタ装置ＦＤでは、複数のコイル８０間の結合により、インピーダンスの低下が抑制される。さらに、外側のコイル群の二以上のコイルの各々のターン間のピッチは、それよりも内側に配置されたコイル群の二以上のコイルの各々のターン間のピッチよりも大きいので、複数のコイル８０のインダクタンスの差異が低減される。故に、複数のフィルタＦＴのインピーダンスの周波数特性の差異が低減される。
【００５０】
一実施形態において、複数のコイル８０は、略同一のコイル長を有する。コイル長は、複数のコイル８０の各々の巻線部８０ｗの一端と他端との間の軸線方向Ｚにおける長さである。一実施形態において、複数のコイル８０のうち最大のコイル長を有するコイルと最小のコイル長を有するコイルとの間のコイル長の差は、当該最小のコイル長の３％以下である。これらの実施形態によれば、複数のフィルタＦＴのインピーダンスの周波数特性の差異が更に低減される。
【００５１】
一実施形態において、複数のコイル８０の巻線部８０ｗの一端（コンデンサ８２側の端部とは反対側の端部）は、中心軸線ＡＸＣに直交する面に沿って設けられている。一実施形態において、複数のコイル群ＣＧの各々の二以上のコイル８０の引出線８０ａは、中心軸線ＡＸＣに対して周方向に、等間隔に設けられている。一実施形態において、複数のコイル８０の引出線８０ａは、中心軸線ＡＸＣに対して９０°以上２７０°以下の角度を有する角度範囲内に設けられている。これらの実施形態によれば、複数のフィルタＦＴのインピーダンスの周波数特性の差異が更に低減される。なお、複数のコイル群ＣＧの各々の二以上のコイル８０の引出線８０ｂも、中心軸線ＡＸＣに対して周方向に、等間隔に設けられていてもよい。
【００５２】
一実施形態において、複数のコイル群ＣＧのうち径方向、即ち、中心軸線ＡＸＣに対して放射方向において隣り合う任意の二つのコイル群の間の間隙の当該径方向における距離は、１．５ｍｍ以下である。図４〜図６に示す例では、コイル群ＣＧ１とコイル群ＣＧ２との間の径方向における間隙の当該径方向における距離ＧＲ１、即ち、コイル群ＣＧ１の二以上のコイル８０の巻線部８０ｗの外径とコイル群ＣＧ２の二以上のコイル８０の巻線部８０ｗの内径との差の１／２は、１．５ｍｍ以下である。また、コイル群ＣＧ２とコイル群ＣＧ３との間の径方向における間隙の当該径方向における距離ＧＲ２、即ち、コイル群ＣＧ２の二以上のコイル８０の巻線部８０ｗの外径とコイル群ＣＧ３の二以上のコイル８０の巻線部８０ｗの内径との差の１／２は、１．５ｍｍ以下である。この実施形態では、複数のフィルタＦＴのインピーダンスの周波数特性の差異が更に低減される。
【００５３】
一実施形態において、複数のコイル群ＣＧのうち最も外側に設けられたコイル群の二以上のコイル８０の内径は、複数のコイル群ＣＧのうち最も内側に設けられたコイル群の二以上のコイルの内径の１．８３倍以下である。図４〜図６に示す例では、コイル群ＣＧ３の二以上のコイル８０の各々の内径ＩＤ３は、コイル群ＣＧ１の二以上のコイル８０の各々の内径ＩＤ１の１．８３倍以下である。この実施形態によれば、複数のフィルタＦＴのインピーダンスの周波数特性の差異が更に低減される。
【００５４】
複数のコイル８０を有する複数のフィルタＦＴは、チャンバ本体１２の外側に設けられている。したがって、複数の給電ライン７０は、静電チャック５２の複数の端子５２ｔを複数のフィルタＦＴ（複数のコイル８０）に接続するために、複数の配線７２をそれぞれ含んでいる。以下、図１、図２、及び、図７を参照して、複数のヒータＨＴと複数のフィルタＦＴを接続する複数の配線７２について詳細に説明する。図７は、一実施形態に係る静電チャックの複数の端子を示す平面図である。図７には、下部電極５０の下面と複数の端子５２ｔが示されている。
【００５５】
図１、図２、及び、図７に示すように、複数の配線７２の一端はそれぞれ、静電チャック５２の複数の端子５２ｔに接続されている。図７に示すように、一実施形態において、複数の端子５２ｔは、静電チャック５２の周縁部５２ｐに設けられている。複数の端子５２ｔは、周縁部５２ｐの下面に沿って設けられており、軸線ＡＸに対して周方向に配列されている。複数の端子５２ｔは、軸線ＡＸに対して同一の距離を有し得る。下部電極５０には、複数の端子５２ｔに接続された複数の配線７２が通る経路を提供するために、複数の貫通孔５０ｈが形成されている。複数の貫通孔５０ｈは、複数の端子５２ｔの直下において下部電極５０を貫通している。複数の貫通孔５０ｈの個数は、複数の端子５２ｔの個数と同数であってもよい。或いは、複数の貫通孔５０ｈの個数は、複数の端子５２ｔの個数よりも少なくてもよい。即ち、複数の貫通孔５０ｈの各々は、２以上の端子５２ｔを露出させるように形成されていてもよい。図２に示すように、一実施形態においては、複数の貫通孔５０ｈを画成する壁面は、絶縁部材５０ｉによって提供されている。絶縁部材５０ｉによって、下部電極５０に対する複数の配線７２の電気的な絶縁が確保される。
【００５６】
複数の配線７２は、導体パイプ６８の内孔を通って、チャンバ本体１２の外側まで延びている。複数の配線７２は、チャンバ本体１２の外側において、複数のフィルタＦＴのコイル８０の一端（引出線８０ａ）に接続されている。一実施形態では、複数の配線７２は、領域ＲＳを通って、導体パイプ６８の内孔の上方の領域まで延びている。複数の配線７２は、下部電極５０の下方では、下部電極５０と導電部材５４とによって囲まれた領域ＲＳ内で延びている。一実施形態においては、複数の配線７２の各々は、複数の端子５２ｔのうち対応の端子に接続された一端から対応の貫通孔５０ｈを通って下方に延び、領域ＲＳ内で軸線ＡＸに近付くように延び、導体パイプ６８の内孔を通ってチャンバ本体１２の外側に延びている。
【００５７】
一実施形態において、プラズマ処理装置１０は、コネクタ７３、コネクタ７４、コネクタ７５、及び、コネクタ７６を有している。コネクタ７３〜７６の各々は、本体及び複数の端子を有している。コネクタ７３〜７６の各々の本体は、絶縁体（例えばＰＥＥＫ）から形成されている。コネクタ７３〜７６の各々の本体には、複数の貫通孔が形成されている。コネクタ７３〜７６の各々の複数の貫通孔には、複数の端子がそれぞれ設けられている。コネクタ７３は、導電部材５４の中央の開口及び第２パイプ６８ｂの内孔の中に設けられている。コネクタ７４は、第１パイプ６８ａの上端部分の内孔の中に設けられている。コネクタ７３の複数の端子は、コネクタ７４の複数の端子にそれぞれ接続されている。コネクタ７５及びコネクタ７６は、第１パイプ６８ａの下端部分の内孔の中に設けられている。コネクタ７６は、コネクタ７５の直下に設けられており、第１パイプ６８ａの下端から筒状部材６９を突き抜けて、延在している。コネクタ７５の複数の端子は、コネクタ７６の複数の端子にそれぞれ接続されている。これらコネクタ７３〜７６の各々の複数の端子はそれぞれ、複数の配線７２を部分的に構成している。
【００５８】
以上説明したプラズマ処理装置１０の動作中には、第１の高周波電源６１及び第２の高周波電源６２からの高周波が、導体パイプ６８を介して下部電極５０に供給される。したがって、プラズマ処理装置１０の動作中には、導体パイプ６８の内孔はグランド電位から遮蔽される。プラズマ処理装置１０では、複数のヒータＨＴと複数のフィルタＦＴをそれぞれ電気的に接続する複数の配線７２が導体パイプ６８の内孔を通って、チャンバ本体１２の外側まで延びている。したがって、導体パイプ６８の内孔の中で、複数の配線７２の各々からグランド電位までの空間距離が確保される。故に、複数の配線７２の各々の浮遊容量が小さくなる。その結果、複数の給電ライン７０上の複数のフィルタのインピーダンスの低下が抑制され、高周波の損失が抑制される。
【００５９】
一実施形態では、上述したように、複数の配線７２は、領域ＲＳ及び導体パイプ６８を通って、チャンバ本体１２の外側に延在している。この実施形態において、プラズマ処理装置１０の動作中には、第１の高周波電源６１及び第２の高周波電源６２からの高周波は、導体パイプ６８及び導電部材５４を介して下部電極５０に供給される。したがって、この実施形態のプラズマ処理装置１０の動作中には、領域ＲＳは、グランド電位から遮蔽される。かかる領域ＲＳの中、及び、導体パイプ６８の内孔の中では、複数の配線７２の各々からグランド電位までの空間距離が確保される。故に、複数の配線７２の各々の浮遊容量が更に小さくなる。その結果、複数の給電ライン７０上の複数のフィルタのインピーダンスの低下が更に抑制され、高周波の損失が更に抑制される。
【００６０】
一実施形態では、上述したように、導体パイプ６８は、静電チャック５２、下部電極５０、及び、導電部材５４の共通の中心軸線、即ち軸線ＡＸを共有している。また、静電チャック５２の複数の端子５２ｔは、静電チャック５２の周縁部５２ｐに設けられており、軸線ＡＸに対して同一の距離を有している。複数の配線７２の各々は、複数の端子５２ｔのうち対応の端子に接続された一端から対応の貫通孔５０ｈを通って下方に延び、領域ＲＳ内で軸線ＡＸに近付くように延び、導体パイプ６８の内孔を通ってチャンバ本体１２の外側に延びている。この実施形態では、複数の配線７２の長さの差異が減少される。したがって、複数の給電ライン７０上のフィルタの高周波に対するインピーダンスの差異が減少される。結果的に、プラズマ処理の面内均一性が向上される。
【００６１】
一実施形態では、上述したように、整合器６４は、導体パイプ６８の側方に設けられている。この実施形態では、導体パイプ６８の下方に複数のフィルタＦＴ、即ちフィルタ装置ＦＤを配置するスペースが確保される。したがって、複数の配線７２の長さがより短くなる。その結果、複数の給電ライン７０上の複数のフィルタのインピーダンスの低下が更に抑制され、高周波の損失が更に抑制される。
【００６２】
以上、種々の実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、変形態様に係るプラズマ処理装置は、誘導結合型のプラズマ処理装置、マイクロ波といった表面波を用いてプラズマを生成するプラズマ処理装置のように、任意のプラズマ源を有するプラズマ処理装置であってもよい。
【００６３】
また、複数のコイル８０は、中心軸線ＡＸＣを共有していなくてもよい。即ち、複数のコイルは、互いに平行な個別の中心軸線を有するように、配列されていてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１０…プラズマ処理装置、１２…チャンバ本体、１２ｃ…チャンバ、１４…ステージ、１５…支持部、２２…排気装置、３０…上部電極、５０…下部電極、５２…静電チャック、５２ｐ…周縁部、５２ｔ…端子、ＨＴ…ヒータ、５４…導電部材、６１…第１の高周波電源、６２…第２の高周波電源、６４…整合器、６８…導体パイプ、７０…給電ライン、７２…配線、ＦＴ…フィルタ、８０…コイル、８２…コンデンサ、ＨＣ…ヒータコントローラ、ＡＸ…軸線。
【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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