JP6218650B2

JP6218650B2 - プラズマ処理装置

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Publication number: JP6218650B2
Application number: JP2014047963A
Authority: JP
Inventors: 直彦奥西; 望永島
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2014-03-11
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2017-10-25
Anticipated expiration: 2034-03-11
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Description

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と外部回路（特に電源回路）との間に他のリアクタンス素子を伴わずに一定の共振特性を持つ空芯コイル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。

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空芯コイルを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。

さらに、本出願人は、上記特許文献１において、空芯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。

特開２０１１−１３５０５２

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。

プラズマ処理に高周波を用いるプラズマ処理装置は、チャンバの外に配置される高周波電源とチャンバの中または周囲に配置される電極とを電気的に接続する線路上に整合器、フィルタ回路、結合回路等の各種伝送回路を設ける。その場合、伝送回路に含まれるコイルに集中定数素子として機能する比較的短い空芯コイルを用いた場合、空芯コイル固有の自己インダクタンスとその周囲に形成される寄生容量との間に並列ＬＣ回路が形成され、自己共振が起こりやすい。一つの観点からすれば、このような空芯コイルの自己共振特性は、線路上で不所望な高周波たとえば高調波を遮断するのに利用することができる。

その場合、当該空芯コイルは、伝送回路内で求められる所要の自己インダクタンスを有し、かつ遮断対象の高調波の周波数に近い自己共振周波数を持たなければならない。通常は、コイル自体の口径、長さ、巻数から一義的に決定される自己インダクタンスの方が優先される。自己共振周波数は、空芯コイルの寄生容量つまりコイル線間容量やコイルと周囲の導体たとえば筺体との間に形成される浮遊容量等に依存するので、その方面から調整可能である。したがって、所与の自己インダクタンスの下で所望の自己共振周波数を与える寄生容量（コイル線間容量、浮遊容量）が形成されるように、空芯コイル回りを設計すればよい。しかしながら、実際には、空芯コイルの巻線構造に製作上のばらつきや個体差がある一方で、空芯コイル回りで自己共振周波数を調整できる有効な手段がないのが現状である。

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、特定の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。

さらに、本発明は、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と電力系または信号系の外部回路との間の線路上で集中定数素子として機能する空芯コイルの自己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プラズマ処理装置を提供する。

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、一定の口径と一定のコイル長を有する空芯コイルと、前記空芯コイルを収容または包囲し、前記空芯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、前記空芯コイルの各々の巻線ギャップに選択的に挿入される絶縁性の第１および第２の櫛歯とを有し、前記第１の櫛歯は、前記空芯コイルの全長に亘って均一な巻線ギャップを与える標準の厚みより小さな厚みを有し、前記フィルタの周波数−インピーダンス特性において特定の１つまたは複数の前記並列共振周波数を低い周波数領域側へシフトさせるために有効な前記空芯コイルのコイル長さ方向で離散的に存在する１つまたは複数の有効区間内に配置され、前記第２の櫛歯は、前記標準の厚みに等しいかまたはそれより大きな厚みを有し、前記有効区間の内外を問わず、前記第１の櫛歯が挿入されない全ての前記巻線ギャップに挿入される。

上記第１の観点におけるプラズマ処理装置においては、空芯コイルの各々の巻線ギャップに上記所定の相対的な厚み関係を有する第１および第２の櫛歯を選択的に挿入し、上記所定の有効区間を基準にして第１および第２の櫛歯の分布を適宜選定することにより、特定の１つまたは複数のＮ次の共振周波数を一定範囲内で任意の値に調整できる再現性が高くて個体差のない所望の周波数−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。

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と、前記線路上に設けられ、自己共振周波数を持つ空芯コイルと、前記空芯コイルの各々の巻線ギャップに選択的に挿入される絶縁性の第１および第２の櫛歯とを有し、前記第１の櫛歯は、前記空芯コイルの全長に亘って均一な巻線ギャップを与える標準の厚みより小さな厚みを有し、前記空芯コイルの周波数−インピーダンス特性において前記自己共振周波数を低い周波数領域側へシフトさせるために有効な前記空芯コイルのコイル長さ方向で離散的に存在する１つまたは複数の有効区間内に配置され、前記第２の櫛歯は、前記標準の厚みに等しいかまたはそれより大きな厚みを有し、前記有効区間の内外を問わず、前記第１の櫛歯が挿入されない全ての前記巻線ギャップに挿入される。

上記第２の観点におけるプラズマ処理装置においては、空芯コイルの各々の巻線ギャップに上記所定の相対的な厚み関係を有する第１および第２の櫛歯を選択的に挿入し、上記所定の有効区間を基準にして第１および第２の櫛歯の分布を適宜選定することにより、当該空芯コイルの自己共振周波数を一定の範囲内で任意の値に調整できる再現性が高くて個体差のない所望の周波数−インピーダンス特性を得ることができる。

本発明において、有効区間とは、当該フィルタまたは当該空芯コイルの周波数−インピーダンス特性において特定の共振周波数を所望の向き（低い周波数領域側もしくは高い周波数領域側）にシフトすることに関して、当該空芯コイルのコイル長さ方向において当該区間内の任意の巻線ギャップに第１の櫛歯を挿入すれば一定のシフト効果が得られる区間である。

また、通常は、有効区間の外の任意の位置に第１の櫛歯を配置すると、上記所望のシフト効果を弱める効果、あるいは上記特定の共振周波数を所望の向きとは反対の向きにシフトする逆シフト効果が得られる。

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。

さらに、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、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と電力系または信号系の外部回路との間の線路上で集中定数素子として機能する空芯コイルの自己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。

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。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。実施形態における発熱体の構成例を示す図である。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。上記フィルタユニットの構造を示す横断面図である。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。一変形例における櫛歯部材の構成を示す部分拡大斜視図である。上記フィルタユニットにおける空芯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。空芯コイルの巻線ピッチ（巻線ギャップ）をコイル全長に亘って均一にする標準の厚みを有する櫛歯のレイアウトを模式的に示す図である。図７Ａの櫛歯部材を空芯コイルに装着した場合にフィルタで得られる並列多重共振の周波数−インピーダンス特性を模式的に示す図である。１次の共振周波数を低い周波数領域側へシフトする調整を模式的に示す図である。空芯コイルの巻線ギャップに標準の厚みよりも小さな厚みを有する櫛歯を挿入する場合に、図８Ａの左シフト調整を実現するのに有効な有効区間の分布を模式的に示す図である。１次の共振周波数を高い周波数領域側へシフトする調整を模式的に示す図である。図９Ａの右シフト調整を実現するのに有効な有効区間の分布を模式的に示す図である。２次の共振周波数を低い周波数領域側へシフトする調整を模式的に示す図である。図１０Ａの左シフト調整を実現するのに有効な有効区間の分布を模式的に示す図である。２次の共振周波数を高い周波数領域側へシフトする調整を模式的に示す図である。図１１Ａの右シフト調整を実現するのに有効な有効区間の分布を模式的に示す図である。３次の共振周波数を低い周波数領域側へシフトする調整を模式的に示す図である。図１２Ａの左シフト調整を実現するのに有効な有効区間の分布を模式的に示す図である。３次の共振周波数を高い周波数領域側へシフトする調整を模式的に示す図である。図１３Ａの右シフト調整を実現するのに有効な有効区間と非有効区間の分布を模式的に示す図である。４次の共振周波数を低い周波数領域側へシフトする調整を模式的に示す図である。図１４Ａの左シフト調整を実現するのに有効な有効区間の分布を模式的に示す図である。４次の共振周波数を高い周波数領域側へシフトする調整を模式的に示す図である。図１５Ａの右シフト調整を実現するのに有効な有効区間の分布を模式的に示す図である。２次の共振周波数および４次の共振周波数をそれぞれ低い周波数領域側へシフトする調整を模式的に示す図である。図１６Ａの左シフト調整を実現するのに有効な有効区間の分布を模式的に示す図である。２次の共振周波数を高い周波数領域側へシフトし、４次の共振周波数を低い周波数領域側へシフトする調整を模式的に示す図である。図１７Ａの右シフト調整を実現するのに有効な有効区間の分布を模式的に示す図である。単一巻線ギャップ用の検査ブロックを含んで組み立てられる実験用の櫛歯部材を示す図である。図１８Ａと反対側（点対称）の部分を示す図である。櫛歯部材上で上記検査ブロックの位置を１ギャップ単位で順次変えて巻線ギャップ毎に各共振周波数のシフトの有無、シフト方向およびシフト量を調べる手法を示す図である。一実施例において空芯コイルの巻線ギャップをコイル全長に亘って均一にする標準の厚みを有する櫛歯のレイアウトを模式的に示す図である。図２０の櫛歯部材を空芯コイルに装着して得られたフィルタの並列多重共振の周波数−インピーダンス特性（標準特性）を示す図である。上記実施例において２つの巻線ギャップ毎に第１の櫛歯を挿入した場合の各共振周波数のシフトの有無、シフト方向およびシフト量を調べるために用いた櫛歯部材の組立て構造を示す図である。上記実施例で２つの巻線ギャップ毎に第１の櫛歯を挿入した場合の各共振周波数のシフトの有無、シフト方向およびシフト量を調べた手法を示す図である。上記実施例において２つの巻線ギャップ毎に第１の櫛歯を挿入した場合のシフトの有無、シフト方向およびシフト量について得られた測定データを示す図である。上記実施例において４次の共振周波数に対する左シフト量を最大化するために設定された櫛歯配置パターンを示す図である。図２３Ａの櫛歯配置パターンを有する櫛歯部材を空芯コイルに装着したフィルタの周波数−インピーダンス特性を比較基準の周波数−インピーダンス特性（標準特性）と対比して示す図である。上記実施例において４次の共振周波数に対する右シフト量を最大化するために設定された櫛歯配置パターンを示す図である。図２４Ａの櫛歯配置パターンを有する櫛歯部材を空芯コイルに装着したフィルタの周波数−インピーダンス特性を比較基準の周波数−インピーダンス特性（標準特性）と対比して示す図である。上記実施例において２次の共振周波数に対する右シフト調整と４次の共振周波数に対する左シフト調整を同時に行うために設定された櫛歯配置パターンを示す図である。図２５Ａの櫛歯配置パターンを有する櫛歯部材を空芯コイルに装着したフィルタの周波数−インピーダンス特性を比較基準の周波数−インピーダンス特性（標準特性）と対比して示す図である。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上記プラズマ処理装置における整合回路の回路構成を示す図である。

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。

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、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の整合回路１３２，１３４（図２７）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内の上記整合回路１３２，１３４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、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。

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。

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。

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。

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フィルタユニット５４(IN)，５４(OUT)内の回路構成を説明する。

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。

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。

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。

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空芯コイル１０４(1)，１０４(2)をそれぞれ有している。空芯コイル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、空芯コイル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、空芯コイル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。

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)、空芯コイル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)、空芯コイル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、空芯コイル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］

図４Ａ，図４Ｂおよび図５Ａ（図５Ｂ）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)の空芯コイル１０４(1)と第２フィルタ１０２(2)の空芯コイル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。

各々の空芯コイル１０４(1)，１０４(2)は、電線またはコイル導体を円筒形に巻いた鉄芯無しのソレノイドコイルであり、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。

円筒形の外導体１１０の内側で、両空芯コイル１０４(1)，１０４(2)は、絶縁体たとえば樹脂からなる支持部材（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。各空芯コイル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、重なり合って並進しながら各々複数段階に可変の巻線ピッチｐで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。

両空芯コイル１０４(1)，１０４(2)の周囲には、それらの外周面に隣接して、コイル長さ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、空芯コイル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。

図５Ａに示すように、各々の櫛歯部材１１４の内側面には、両空芯コイル１０４(1)，１０４(2)の各巻線ギャップに挿入される櫛歯Ｍが形成されている。別な見方をすれば、各空芯コイル１０４(1)，１０４(2)のコイル導体が、各隣接する２つの櫛歯Ｍ_i，Ｍ_i+1の間のスリットＫに挿入されている。ここで、スリットＫのギャップ幅ｋは、コイル導体の厚みに略等しく、コイルの端から端まで均一または一定である。

空芯コイル１０４(1)，１０４(2)の各位置における巻線ギャップｇおよび巻線ピッチｐは、その位置における櫛歯Ｍ_i，Ｍ_i+1の厚みｔ_i，ｔ_i+1に依存し、ｇ＝ｔ_i＋ｔ_i+1＋ｋ、ｐ＝ｇ＋ｋ＝ｔ_i＋ｔ_i+1＋２ｋで与えられる。コイルの全長に亘って均一な巻線ギャップｇ_Sおよび巻線ピッチｐ_Sを与える櫛歯Ｍの標準の厚みをｔ_Sとすると、ｇ_S＝２ｔ_S＋ｋ、ｐ_S＝２（ｔ_S＋ｋ）の関係が成立する。

図４Ａに示す構成においては、各々の空芯コイル１０４(1)，１０４(2)の中央部の櫛歯Ｍ−は標準の厚みｔ_Sよりも小さな厚みｔ−を有し、その両側ないし両端部の櫛歯Ｍ＋は標準の厚みｔ_Sに等しいかまたはそれより大きな厚みｔ＋を有している。このように空芯コイル１０４(1)，１０４(2)の巻線ギャップ位置に応じて櫛歯Ｍの厚みｔをｔ−＜ｔ_Sとｔ_S≦ｔ＋の二通りで選択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。

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部材および櫛歯部材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空芯コイル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。

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、上記支持部材および櫛歯部材１１４の下端が固定される。そして、両空芯コイル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。

なお、外導体１１０には、その中に収容される空芯コイル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。

図５Ｂに、櫛歯部材１１４の別の構成例を示す。この構成例は、櫛歯部材１１４をコイル長さ方向で複数のブロック・・，ＢＬ_i，ＢＬ_i+1，ＢＬ_i+2，・・に分割している。各ブロックＢＬは、独立した長さを有してよく、棒状のガイドまたは支持軸１１５にスライド可能に装着される。これら複数個のブロックＢＬ₁〜ＢＬ_nが一列に組み合わさって、コイル１０４(1)，１０４(2)の全ての巻線ギャップｇに櫛歯Ｍが挿入される。各々のブロックＢＬには、ｔ＜ｔ_Sもしくはｔ≦ｔ_Sのいずれかの条件を満たす一定の厚みｔを有する櫛歯ＭがスリットＫを挟んで一定間隔（ｔ＋ｋ）で形成されている。

図６に、この実施例における空芯コイル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）の棒状の櫛歯部材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を両空芯コイル１０４(1)，１０４(2) の巻線ギャップｇに食い込ませている（挿入している）。

両空芯コイル１０４(1)，１０４(2) の内側には、たとえば断面十字形のコイル支持部材１２６が挿入されている。このコイル支持部材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、コイル長さ方向ではコイル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。

［フィルタユニットの作用］

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)の空芯コイル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。

一般的に、伝送線路の特性インピーダンスＺ_o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、Ｚ_o＝√（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）

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)では円筒状の空芯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Ｚ_o＝√（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。

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。

このフィルタユニット５４(IN)では、空芯コイル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、中心導体に空芯コイル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。

かかる構成の分布定数線路においては、図７Ａに示すように、空芯コイル１０４(1)，１０４(2)のコイル全長Ｓに亘って櫛歯Ｍの厚みが均一または一定（ｔ_S）で、巻線ピッチが一定（ｐ_s）である場合は、各々のフィルタ１０２(1),１０２(2)において図７Ｂに示すように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。

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、上記のように空芯コイル１０４(1)，１０４(2)の巻線ピッチｐまたは巻線ギャップｇが全長Ｓに亘って均一または一定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。

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)において空芯コイル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Ｚ_o＝√（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。

これに対して、この実施形態では、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、櫛歯部材１１４の櫛歯Ｍにｔ−＜ｔ_Sの条件を満たす厚さｔ−を有する第１の櫛歯Ｍ−とｔ_S≦ｔ＋の条件を満たす厚さｔ＋を有する第２の櫛歯Ｍ＋とを用意し、調整（シフト）対象の共振周波数の次数（Ｎ）、シフト方向および必要なシフト量または調整目標値に応じて、第１の櫛歯Ｍ−が挿入される巻線ギャップｇの位置と第２の櫛歯Ｍ＋が挿入される巻線ギャップｇの位置とを適宜決定するようにしている。

たとえば、図８Ａに示すように、１次の並列および／または直列共振周波数（ｆ_1p／ｆ_1s）を低い周波数領域側（図の左側）へシフトする調整（以下、「左シフト調整」と称する。）を想定する。本発明によれば、１次の共振周波数（ｆ_1p／ｆ_1s）について左シフト調整を実現するには、図８Ｂに示すように、空芯コイル１０４(1)，１０４(2)において中心部から出口(OUT）側に延びる１箇所の一定区間つまり有効区間Ａ_1L内で１つまたは複数の巻線ギャップｇに第１の櫛歯Ｍ−を挿入すればよい。有効区間Ａ_1Lの外の区間つまり非有効区間Ｂ_1L内では、全ての巻線ギャップｇに第２の櫛歯Ｍ＋を挿入することが望ましい。もっとも、非有効区間Ｂ_1L内に第１の櫛歯Ｍ−を適宜混在させることで、左シフト調整の効き目を弱める効果、つまり左シフト量を低減する効果が得られる。後述する２次以上の共振周波数における有効区間Ａ_2L，Ａ_3L・・および非有効区間Ｂ_2L，Ｂ_3L・・においても同様である。

一般に、第１の櫛歯Ｍ−の厚みｔ−が一定であると仮定すると、有効区間Ａ_NL内で櫛歯Ｍの全部を第１の櫛歯Ｍ−にした場合に、当該Ｎ次の並列および／または直列共振周波数（ｆ_Np／ｆ_Ns）に対して最大のシフト量が得られる。また、有効区間Ａ_NL内でも、第１の櫛歯Ｍ−による左シフト調整の効き目は、各位置の巻線ギャップｇ毎に独立している。有効区間Ａ_NL内で第１の櫛歯Ｍ−を挿入する巻線ギャップｇの個数および／または組み合わせを選定することにより、Ｎ次の共振周波数（ｆ_Np／ｆ_Ns）のシフト量を一定範囲内（最大値以下）で任意に加減または調整することができる。

また、第１の櫛歯Ｍ−の厚みｔ−が小さいほど（標準の厚みｔ_Sとの差が大きいほど）、左シフト調整の効き目（感度あるいはシフト量）が大きくなる傾向がある。さらには、共振周波数の次数（Ｎ）が低いほど第１の櫛歯Ｍ−による左シフト調整の効き目は小さく、共振周波数の次数（Ｎ）が高いほど第１の櫛歯Ｍ−による左シフト調整の効き目は大きい傾向がある。

逆に、図９Ｂに示すように、１次の共振周波数（ｆ_1p／ｆ_1s）を高い周波数領域側（図の右側）へシフトする調整（以下、「右シフト調整」と称する。）を考える。本発明によれば、１次の共振周波数（ｆ_1p／ｆ_1s）に対する右シフト調整では、図９Ｂに示すように、第１の櫛歯Ｍ−による右シフト調整の効き目が得られる有効区間Ａとそれ以外の非有効区間Ｂとの位置関係が左シフト調整の場合（図８Ｂ）と逆転し、両端部の２箇所に有効区間Ａ_1Rが存在する。このように複数箇所に有効区間Ａ_1Rがある場合は、少なくとも１箇所の有効区間Ａ_1R内で少なくとも任意の１つの巻線ギャップｇに第１の櫛歯Ｍ−を挿入すれば、効き目の度合いは別にして、一定のシフト効果が得られる。また、中央部の非有効区間Ｂ_1Rでは、全ての巻線ギャップｇに第２の櫛歯Ｍ＋を挿入する構成が望ましい。もっとも、非有効区間Ｂ_1R内に第１の櫛歯Ｍ−を適宜混在させることで、右シフト調整の効き目を弱める効果、つまり右シフト量を低減する効果が得られる。後述する２次以上の共振周波数における有効区間Ａ_2R，Ａ_3R・・および非有効区間Ｂ_2R，Ｂ_3R・・においても同様である。

右シフト調整の場合でも、一般的には、第１の櫛歯Ｍ−の厚みｔ−が一定であると仮定すると、有効区間Ａ_NR内で櫛歯Ｍの全部を第１の櫛歯Ｍ−にした場合に、当該Ｎ次の共振周波数（ｆ_Np／ｆ_Ns）に対して最大のシフト量が得られる。また、有効区間Ａ_NR内でも、第１の櫛歯Ｍ−による右シフト調整の効き目は、各位置の巻線ギャップｇ毎に独立している。有効区間Ａ_NR内で第１の櫛歯Ｍ−を挿入する巻線ギャップｇの個数および／または組み合わせを選定することにより、シフト量を最大値以下の一定範囲内で任意に加減または調整することができる。

また、第１の櫛歯Ｍ−の厚さｔ−が小さいほど（標準の厚みｔ_Sとの差が大きいほど）、右シフト調整の効き目は大きくなる傾向がある。さらには、共振周波数の次数（Ｎ）が低いほど第１の櫛歯Ｍ−による右シフト調整の効き目は小さく、共振周波数の次数（Ｎ）が高いほど第１の櫛歯Ｍ−による右シフト調整の効き目は大きい傾向がある。

次に、図１０Ａに示すように、２次の並列および／または直列共振周波数（ｆ_2p／ｆ_2s）に対する左シフト調整を考える。この場合は、図１０Ｂに示すように、空芯コイル１０４(1)，１０４(2)において中心部を除くその両側または両端部の２箇所に有効区間Ａ_2Lが存在する。したがって、少なくとも１箇所の有効区間Ａ_2L内で１つまたは複数の巻線ギャップｇに第１の櫛歯Ｍ−を挿入すれば、左シフト調整の効果が得られる。それら２箇所全部の有効区間Ａ_2L内で第１の櫛歯Ｍ−を挿入する巻線ギャップｇの個数および／または組み合わせを選定することにより、２次の共振周波数（ｆ_2p／ｆ_2s）の左シフト量を最大値以下の一定範囲内で任意に加減または調整することができる。

図１１Ａに示すように２次の共振周波数（ｆ_2p／ｆ_2s）に対する右シフト調整では、図１１Ｂに示すように有効区間Ａと非有効区間Ｂとの位置関係が左シフト調整の場合（図１０Ｂ）と逆転し、中央部の１箇所に有効区間Ａ_2Rが存在する。したがって、この１箇所の有効区間Ａ_2R内で第１の櫛歯Ｍ−を挿入する巻線ギャップｇの個数および／または組み合わせを選定することにより、２次の共振周波数（ｆ_2p／ｆ_2s）の右シフト量を最大値以下の一定範囲内で任意に加減または調整することができる。

次に、図１２Ａに示すように、３次の並列および／または直列共振周波数（ｆ_3p／ｆ_3s）についての左シフト調整を考える。この場合は、図１２Ｂに示すように、空芯コイル１０４(1)，１０４(2)において中心部と両端部を含む３箇所の離散的な有効区間Ａ_3Lが存在する。したがって、これら３箇所全部の有効区間Ａ_3L内で第１の櫛歯Ｍ−を挿入する巻線ギャップｇの個数および／または組み合わせを選定することにより、３次の共振周波数（ｆ_3p／ｆ_3s）の左シフト量を一定範囲内で任意に加減または調整することができる。

また、図１３Ａに示すように３次の共振周波数（ｆ_3p／ｆ_3s）に対する右シフト調整では、図１３Ｂに示すように有効区間Ａと非有効区間Ｂとの位置関係が左シフトの場合（図１２Ｂ）と逆転し、中央部と両端部に挟まれた２箇所の中間部に有効区間Ａ_3Rが存在する。これら２箇所全部の有効区間Ａ_3R内で第１の櫛歯Ｍ−を挿入する巻線ギャップｇの個数および／または組み合わせを選定することにより、３次の共振周波数（ｆ_3p／ｆ_3s）の右シフト量を一定範囲内で任意に加減または調整することができる。

次に、図１４Ａに示すように４次の並列および／または直列共振周波数（ｆ_4p／ｆ_4s）についての左シフト調整では、図１４Ｂに示すように空芯コイル１０４(1)，１０４(2)において両端部の２箇所を含む４箇所の離散的な有効区間Ａ_4Lが存在する。これら４箇所全部の有効区間Ａ_4L内で第１の櫛歯Ｍ−を挿入する巻線ギャップｇの個数および／または組み合わせを選定することにより、４次の共振周波数（ｆ_4p／ｆ_4s）の左シフト量を一定範囲内で任意に加減または調整することができる。

また、図１５Ａに示すように４次の共振周波数（ｆ_4p／ｆ_4s）に対する右シフト調整では、図１５Ｂに示すように有効区間Ａと非有効区間Ｂとの位置関係が左シフトの場合（図１４Ｂ）と逆転し、中央部を含み両端部を含まない離散的な３箇所の有効区間Ａ_4Rが存在する。これら３箇所全部の有効区間Ａ_4R内で第１の櫛歯Ｍ−を挿入する巻線ギャップｇの個数および／または組み合わせを選定することにより、４次の共振周波数（ｆ_4p／ｆ_4s）の右シフト量を一定範囲内で任意に加減または調整することができる。

さらに、この実施形態においては、任意の異なる共振周波数についてそれぞれ独立に左シフト調整または右シフト調整を行うこともできる。

一例として、図１６Ａに示すように、２次の共振周波数（ｆ_2p／ｆ_2s）および４次の共振周波数（ｆ_4p／ｆ_4s）ついてそれぞれ左シフト調整を行う場合を考える。この場合は、２次の共振周波数（ｆ_2p／ｆ_2s）に対する左シフト調整のための有効区間Ａ_2Lの分布位置（図１０Ｂ）と、４次の共振周波数（ｆ_4p／ｆ_4s）に対する左シフト調整のための有効区間Ａ_4Lの分布位置（図１４Ｂ）とをＡＮＤ条件で重ね合わせると、図１６Ｂに示すように両端部の２箇所に有効区間Ａ_2L/4Lが存在する。これら２箇所全部の有効区間Ａ_2L/4L内で第１の櫛歯Ｍ−を挿入する巻線ギャップｇの個数および／または組み合わせを選定することにより、２次の共振周波数（ｆ_2p／ｆ_2s）および４次の共振周波数（ｆ_4p／ｆ_4s）の左シフト量をそれぞれ一定範囲内で任意に加減または調整することができる。

別の例として、図１７Ａに示すように、２次の共振周波数（ｆ_2p／ｆ_2s）について右シフト調整を行い、４次の共振周波数（ｆ_4p／ｆ_4s）について左シフト調整を行う場合を考える。この場合は、２次の共振周波数（ｆ_2p／ｆ_2s）に対する右シフト調整のための有効区間Ａ_2Rの分布位置（図１１Ｂ）と、４次の共振周波数（ｆ_4p／ｆ_4s）に対する左シフト調整のための有効区間Ａ_4Lの分布位置（図１４Ｂ）とをＡＮＤ条件で重ね合わせると、図１７Ｂに示すように中心部と両端部を除く離散的な２箇所に有効区間Ａ_2R/4Lが存在する。これら２箇所全部の有効区間Ａ_2L/4R内で第１の櫛歯Ｍ−を挿入する巻線ギャップｇの個数および／または組み合わせを選定することにより、２次の共振周波数（ｆ_2p／ｆ_2s）の右シフト量および４次の共振周波数（ｆ_4p／ｆ_4s）の左シフト量をそれぞれ一定範囲内で任意に加減または調整することができる。

もっとも、異なる共振周波数について独立したシフト調整を同時に行う場合は、それぞれ固有の有効区間Ａと非有効区間Ｂが競合し合う巻線ギャップｇが存在する。たとえば、図１７Ａの例では、専ら２次の共振周波数（ｆ_2p／ｆ_2s）について右シフト調整を行う場合は有効区間Ａ_2Rに属し、専ら４次の共振周波数（ｆ_4p，ｆ_4s）について左シフト調整を行う場合は有効区間Ａ_4Lに属する巻線ギャップｇが存在する。上記のようにＡＮＤ条件で重ね合わせた場合は、この巻線ギャップｇは非有効区間Ｂ_2R/4Lに属することになる。

しかし、たとえば、４次の共振周波数（ｆ_4p／ｆ_4s）の左シフト調整よりも２次の共振周波数（ｆ_2p／ｆ_2s）の右シフト調整を優先させる場合は、この巻線ギャップｇの位置を有効区間Ａ_2R/4Lにすることも可能である。したがって、図１７Ｂの配置パターンでは非有効区間Ｂ_2R/4Lとなっている中心部の区間を有効区間Ａ_2R/4Lに変更することも可能である（図２５Ａ参照）。

上記のように、本発明によれば、空芯コイル１０４(1)，１０４(2)に上記構成の櫛歯部材１１４を装着することで、つまり空芯コイル１０４(1)，１０４(2)の各巻線ギャップｇにｔ−＜ｔ_Sの条件を満たす厚さｔ−を有する第１の櫛歯Ｍ−もしくはｔ_S≦ｔ＋の条件を満たす厚さｔ＋を有する第２の櫛歯Ｍ＋のいずれかを挿入し、空芯コイル１０４(1)，１０４(2)のコイル長さ方向で離散的に分布する１つまたは複数の所定の有効区間Ａ内に第１の櫛歯Ｍ−を少なくとも１つ以上配置することによって、任意のＮ次の並列および／または直列共振周波数（ｆ_Np／ｆ_Ns）について左シフト調整または右シフト調整のいずれも一定範囲内の任意にシフト量で行うことができる。ここで、有効区間Ａの分布する位置は、上記のように各Ｎ次の共振周波数（ｆ_Np／ｆ_Ns）毎にパターン化されているので（図８Ｂ，図９Ｂ，・・図１７Ｂ）、これらの基本パターンを目安に櫛歯部材１１４および櫛歯Ｍを設計・製作することも可能である。

しかし、上述したように、有効区間Ａ内でも第１の櫛歯Ｍ−によるシフト調整の効き目は各位置の巻線ギャップｇ毎に独立しているので、実際には試作品または実製品の空芯コイル１０４(1)，１０４(2)を用いて各巻線ギャップｇに第１の櫛歯Ｍ−を挿入してシフト調整の効き目を測定し、巻線ギャップｇ毎にシフトの有無、シフト方向およびシフト量をデータベース化することが望ましい。

具体的には、ブロック組み合わせ方式（図５Ｂ）を用いて、たとえば図１８Ａおよび図１８Ｂに示すように解像度の面から数個以内（最も好ましくは１個）の連続する巻線ピッチ（つまり巻線ギャップ）においてのみｐ−＜ｐ_S（ｇ−＜ｇ_S）の条件を満たすための第１の櫛歯Ｍ−を有する単一の検査ブロックＸＢＬ_iと、いずれの巻線ピッチ（巻線ギャップ）においてもｐ_S≦ｐ＋（ｇ_S≦ｇ＋）の条件を満たすための第２の櫛歯Ｍ＋を有する１つまたは複数のブロック・・，ＢＬ_i−１，ＢＬ_i＋１，・・とを組み合わせて実験用の櫛歯部材１１４ＥＸを組み立てる。なお、図１８Ａの検査ブロックＸＢＬ_iと、図１８Ｂの検査ブロックＸＢＬ_iとは、空芯コイル１０４(1)，１０４(2)の中心軸線を基準にして互いに反対側（点対称）の位置関係つまり周回方向で１８０°離れた位置関係にある。

最初に、検査ブロックＸＢＬ_iを先頭に配置して組み立てた実験用の櫛歯部材１１４ＥＸを空芯コイル１０４(1)，１０４(2)に装着して、インピーダンスアナライザまたはネットワークアナライザによりフィルタ１０２(1)，１０２(2)のいずれか一方の周波数−インピーダンス特性を取得し、各Ｎ次の共振周波数（ｆ_Np／ｆ_Ns）を測定する。次いで、各Ｎ次の共振周波数（ｆ_Np／ｆ_Ns）の測定値を標準の巻線ギャップｇ_sまたは巻線ピッチｐ_Sの場合に得られた各Ｎ次の共振周波数（ｆ_Np／ｆ_Ns）の測定値つまり比較基準値と比較して、シフトの有無、シフト方向およびシフト量を求める。

そして、図１９に示すように、検査ブロックＸＢＬ_iの配置位置を空芯コイル１０４(1)，１０４(2)の先端から終端まで１単位（この場合は１巻線ギャップ単位）ずつ移動させて、上記の実験操作を先頭（Ｎｏ．１）の巻線ギャップｇから末尾（Ｎｏ．ｎ）の巻線ギャップｇまで巻線ギャップの個数ｎだけ繰り返し行うことで（ｉ＝１，２，・・ｎ）、空芯コイル１０４(1)，１０４(2)の各巻線ギャップｇ単独に第１の櫛歯Ｍ−を挿入した場合のシフトの有無、シフト方向およびシフト量の実測値データを取得し、データベースを構築することができる。

これにより、所与のフィルタユニット５４(IN)ないしフィルタ１０２(1)，１０２(2)に対して、上記データベースを基に、特定の１つまたは複数のＮ次の並列および／または直列共振周波数（ｆ_Np／ｆ_Ns）について所望のシフト方向で所望のシフト量が得られるように、第１の櫛歯Ｍ−と第２の櫛歯Ｍ＋とを最適な分布で混在させている櫛歯部材１１４を一体成形型（図５Ａ）またはブロック連結型（図５Ｂ）の試作品または実製品として構成することができる。

［実施例］

本発明者は、上述した本発明の技術思想および技法を実験によって検証した。この実験では、内径５０ｍｍ、外径６２ｍｍ、巻線数３１ターン、コイル導体の厚み（ｋ）１ｍｍ、コイル長さ（Ｓ）１２４ｍｍの空芯コイル１０４(1)，１０４(2)を用いた。この空芯コイル１０４(1)，１０４(2)に対して、図２０Ａに示すようにコイルの一端から他端まで均一の巻線ピッチｐ_S（４ｍｍ）を与える標準の厚みｔ_S（１ｍｍ）の櫛歯Ｍを有する櫛歯部材１１４を装着し、インピーダンスアナライザを用いて一方のフィルタユニット１０２(1)の周波数−インピーダンス特性を取得した。図２０Ｂに、この比較基準（標準）の周波数−インピーダンス特性を示す。

すなわち、第１〜第６の並列共振周波数ｆ_1P〜ｆ_6Pは、ｆ_1P＝９．７ＭＨｚ、ｆ_2P＝３３．９８ＭＨｚ、ｆ_3P＝５７．９８ＭＨｚ、ｆ_4P＝８１．３８ＭＨｚ、ｆ_5P＝１０５．７８ＭＨｚ、ｆ_6P＝１３０．４ＭＨｚであった。また、第２〜第６の直列共振周波数ｆ_2S〜ｆ_6Sは、ｆ_2S＝３１．０ＭＨｚ、ｆ_3S＝５６．４ＭＨｚ、ｆ_4S＝８０．３８ＭＨｚ、ｆ_5S＝１０４．８８ＭＨｚ、ｆ_6S＝１２９．４８ＭＨｚであった。

この検証実験では、図２１Ａに示すように連続する２つの巻線ピッチｐ（つまり連続する２つの巻線ギャップｇ）においてのみｐ−＜ｐ_S（ｇ−＜ｇ_S）の条件を満たす厚みｔ−（０．５ｍｍ）の櫛歯Ｍ−を有する１つの検査ブロックＸＢＬ_iを使用し、この検査ブロックＸＢＬ_iといずれの巻線ピッチ（巻線ギャップ）においてもｐ_S≦p＋（ｇ_S≦ｇ＋）の条件を満たす厚みｔ＋（１ｍｍ）の櫛歯Ｍ＋を有する多数のブロック・・，Ｂ_Li-1，Ｂ_Li+1，・・とを組み合わせて、実験用の櫛歯部材１１４ＥＸを組み立てた。

そして、図２１Ｂに示すように、検査ブロックＸＢＬ_iの配置位置を空芯コイル１０４(1)，１０４(2)の先頭（Ｎｏ．１）の巻線ギャップから末尾（Ｎｏ．３１）の巻線ギャップまで２ギャップ（２ｇ）単位で移動させて、上記と同様の実験操作を繰り返し行い、空芯コイル１０４(1)，１０４(2)の各２巻線ギャップ（２ｇ）単独に第１の櫛歯Ｍ−を挿入した場合のシフトの有無、シフト方向およびシフト量を実測した。その結果、図２２の表に示すようなデータベースが得られた。ただし、この実験で使用した空芯コイル１０４(1)，１０４(2)の巻線数は３１ｔ（ターン）なので、最後（１６回目）の実験操作では末尾の１つ（Ｎｏ．３１）の巻線ギャップにおいてのみｐ−＜ｐ_S（ｇ−＜ｇ_S）の条件を満たす図１８に示すような単一巻線ギャップ用の検査ブロックＸＢＬ₁₆を用いた。

図２２に示すように、各Ｎ次の共振周波数（ｆ_NP／ｆ_SP）について左シフト調整および右シフト調整が可能であり、各々のシフト調整において有効区間Ａと非有効区間Ｂが離散的に１つまたは複数存在することがわかる。

たとえば、４次の並列および／または直列共振周波数（ｆ_4p／ｆ_4s）に着目すると、空芯コイル１０４(1)，１０４(2)上で離散的に分布する４つの区間［Ｎｏ．１〜４］，［Ｎｏ．９〜１４］，［Ｎｏ．１９〜２２］，［Ｎｏ．２９〜３１］は、各区間内の任意の位置の巻線ギャップｇに第１の櫛歯Ｍ−を挿入することによって共振周波数（ｆ_4P／ｆ_4S）を負の方向つまり低い周波数領域側へシフトできる左シフト調整用の有効区間Ａ_4Lであることがわかる。この場合、これら４箇所の有効区間Ａ_4Lに挟まれた残りの３つの区間［Ｎｏ．５〜８］，［Ｎｏ．１５〜１８］，［Ｎｏ．２３〜２８］は非有効区間Ｂ_4Lである。

４次の共振周波数（ｆ_4p／ｆ_4s）について右シフト調整を考えると、上記とは反対に離散的な３つの区間［Ｎｏ．５〜８］，［Ｎｏ．１５〜１８］，［Ｎｏ．２３〜２８］は、その区間内の任意の位置の巻線ギャップｇに第１の櫛歯Ｍ−を挿入することによって共振周波数（ｆ_4p／ｆ_4s）を正の方向つまり高い周波数領域側へシフトできる右シフト調整用の有効区間Ａ_4Rとなる。そして、残りの４つの区間［Ｎｏ．１〜４］，［Ｎｏ．９〜１４］，［Ｎｏ．１９〜２２］、［Ｎｏ．２９〜３１］が非有効区間Ｂ_4Rとなる。

このように、４次の共振周波数（ｆ_4p／ｆ_4s）の左シフト調整および右シフト調整について図２２のデータベースから決定される有効区間Ａ_4L，Ａ_4Rの分布形態は、図１４Ｂおよび図１５Ｂの分布形態にそれぞれ似通っている。

同様に、１次の並列共振周波数ｆ_1Pの左シフト調整および右シフト調整について図２２のデータベースから決定される有効区間Ａ_1L，Ａ_1Rの分布形態は、図８Ｂおよび図９Ｂの分布形態に似通っている。また、２次の並列および／または直列共振周波数（ｆ_2p／ｆ_2s）の左シフト調整および右シフト調整について図２２のデータベースから決定される有効区間Ａ_2L，Ａ_2Rの分布形態は、図１０Ｂおよび図１１Ｂの分布形態に似通っている。３次の並列および／または直列共振周波数（ｆ_3p／ｆ_3s）の左シフト調整および右シフト調整について図２２のデータベースから決定される有効区間Ａ_3L，Ａ_4Rの分布形態は、図１２Ｂおよび図１３Ｂの分布形態に似通っている。また、４次の並列および／または直列共振周波数（ｆ_4p／ｆ_4s）の左シフト調整および右シフト調整について図２２のデータベースから決定される有効区間Ａ_4L，Ａ_4Rの分布形態は、図１４Ｂおよび図１５Ｂの分布形態に似通っている。

さらに、本発明者は、各Ｎ次の並列および／または直列共振周波数（ｆ_Np／ｆ_Ns）について最大の左シフト量または最大の右シフト量を得るために、全ての有効区間Ａ_NL，Ａ_NR内の全ての巻線ギャップｇに第１の櫛歯Ｍ−を挿入するとともに、全ての非有効区間Ｂ_NL，Ｂ_NR内の全ての巻線ギャップｇに第２の櫛歯Ｍ＋を挿入して、インピターダンスアナライザにより一方のフィルタ１０２(1)の周波数−インピーダンス特性を取得した。そして、各Ｎ次の並列共振周波数ｆ_NPの左シフト量および右シフト量について、上記データベース（図２２）から重ね合わせの理に基づいて得られる推定値（合計値）δｆ_NPと、周波数−インピーダンス特性の測定値から得られた実測値Δｆ_NPとを対比した。その結果、各Ｎ次の並列共振周波数ｆ_NPについて、左シフト調整および右シフト調整のいずれにおいても推定値（合計値）δｆ_NPと実測値Δｆ_NPとの間に大きな差は見られなかった。

一例として、図２３Ａに４次の並列共振周波数ｆ_4pの左シフト量を最大化するために行った実験で用いた櫛歯部材１１４ＥＸのブロック組立て構造（ＢＬ₁〜ＢＬ₉）および櫛歯Ｍ（Ｍ−，Ｍ＋）の配置パターンを示し、図２３Ｂにその櫛歯部材１１４ＥＸを空芯コイル１０４(1)，(2)に装着したフィルタ１０２(1)の周波数−インピーダンス特性を示す。

図２３Ａに示すように、この実験では、空芯コイル１０４(1)，１０４(2)の３１ｔ（ターン）の巻線ギャップＮｏ．１〜Ｎｏ．３１のうち、第１〜第４の巻線ギャップＮｏ．１〜４（有効区間Ａ_4L）には０．７ｍｍの厚みｔ−を有する第１の櫛歯Ｍ−を挿入し、第５〜第８の巻線ギャップＮｏ．５〜８（非有効区間Ｂ_4L）には１．３ｍｍの厚みｔ＋を有する第２の櫛歯Ｍ＋を挿入し、第９〜第１４の巻線ギャップＮｏ．９〜１４（有効区間Ａ_4L）には０．７ｍｍまたは０．６ｍｍの厚みｔ−を有する第１の櫛歯Ｍ−を挿入し、第１５〜第１８の巻線ギャップＮｏ．１５〜１８（非有効区間Ｂ_4L）には１．３ｍｍの厚みｔ＋を有する第２の櫛歯Ｍ＋を挿入し、第１９〜第２２の巻線ギャップＮｏ．１９〜２２（有効区間Ａ_4L）には０．７ｍｍの厚みｔ−を有する第１の櫛歯Ｍ−を挿入し、第２３〜第２８の巻線ギャップＮｏ．２３〜２８（非有効区間Ｂ_4L）には１．３ｍｍまたは１．２ｍｍの厚みｔ＋を有する第２の櫛歯Ｍ＋を挿入し、第２９〜第３１の巻線ギャップＮｏ．２９〜３１（有効区間Ａ_4L）には０．６ｍｍの厚みｔ−を有する第１の櫛歯Ｍ−を挿入した。

この場合、上記データベース（図２２）を参照すると、有効区間Ａ_4Lである４箇所の区間［Ｎｏ．１〜４］，［Ｎｏ．９〜１４］，［Ｎｏ．１９〜２２］、［Ｎｏ．２９〜３１］内で各２巻線ギャップ単位の左シフト量を全て足し合わせた合計値つまり推定値δｆ_4P'は次のとおりである。
ｆ_4P'＝−(1.0+0.5＋0.7+2.1＋0.3＋1.1＋2.1＋0.2+0.6）ＭＨｚ＝−8.6ＭＨｚ

一方、図２３Ｂに示すように、図２３Ａの櫛歯部材１１４ＥＸ（ＢＬ₁〜ＢＬ₉）を空芯コイル１０４(1)，(2)に装着したフィルタ１０２(1)の周波数−インピーダンス特性においては、４次の並列共振周波数ｆ_4pは標準値の81.38ＭＨｚから72.18ＭＨｚに変化した。すなわち、左シフト量の実測値Δｆ_4P'は次のとおりである。
Δｆ_4P'＝( 72.18−81.38)ＭＨｚ＝−9.2ＭＨｚ

このように、推定値δｆ_4P'（−8.6ＭＨｚ）と実測値Δｆ_4P'（−9.2ＭＨｚ）との間に大きな差はなかった。

別の例として、図２４Ａに４次の並列共振周波数ｆ_4pの右シフト量を最大化するために行った実験で用いた櫛歯部材１１４ＥＸのブロック組立て構造（ＢＬ₁〜ＢＬ₉）および櫛歯Ｍ（Ｍ−，Ｍ＋）の配置パターンを示し、図２４Ｂに櫛歯部材１１４ＥＸを空芯コイル１０４(1)，(2)に装着したフィルタ１０２(1)の周波数−インピーダンス特性を示す。

図２４Ａに示すように、この実験では、空芯コイル１０４(1)，１０４(2)の３１ｔ（ターン）の巻線ギャップＮｏ．１〜Ｎｏ．３１のうち、第１〜第４の巻線ギャップＮｏ．１〜４（非有効区間Ｂ_4R）には１．２ｍｍの厚みｔ＋を有する第２の櫛歯Ｍ＋を挿入し、第５〜第８の巻線ギャップＮｏ．５〜８（有効区間Ａ_4R）には０．６ｍｍの厚みｔ−を有する第１の櫛歯Ｍ−を挿入し、第９〜第１４の巻線ギャップＮｏ．９〜１４（非有効区間Ｂ_4R）には１．２ｍｍの厚みｔ＋を有する第２の櫛歯Ｍ＋を挿入し、第１５〜第１８の巻線ギャップＮｏ．１５〜１８（有効区間Ａ_4R）には０．６ｍｍの厚みｔ−を有する第１の櫛歯Ｍ−を挿入し、第１９〜第２２の巻線ギャップＮｏ．１９〜２２（非有効区間Ｂ_4R）には１．２ｍｍの厚みｔ＋を有する第２の櫛歯Ｍ＋を挿入し、第２３〜第２８の巻線ギャップＮｏ．２３〜２８（有効区間Ａ_4R）には０．５ｍｍまたは０．６ｍｍの厚みｔ−を有する第１の櫛歯Ｍ−を挿入し、第２９〜第３１の巻線ギャップＮｏ．２９〜３１（非有効区間Ｂ_4R）には１．３ｍｍの厚みｔ＋を有する第２の櫛歯Ｍ＋を挿入した。

この場合、上記データベース（図２２）を参照すると、有効区間Ａ_4Rである３つの区間［Ｎｏ．５〜８］，［Ｎｏ．１５〜１８］，［Ｎｏ．２３〜２８］内で各２巻線ギャップ単位の左シフト量を全て足し合わせた合計値つまり推定値δｆ_4P"は次のとおりである。
ｆ_4P"＝（1.4+2.0+2.0+1.3+0.1+2.2+0.8）ＭＨｚ＝9.8ＭＨｚ

一方、図２４Ｂに示すように、図２４Ａの櫛歯部材１１４ＥＸ（ＢＬ₁〜ＢＬ₉）を空芯コイル１０４(1)，(2)に装着したフィルタ１０２(1)の周波数−インピーダンス特性においては、４次の並列共振周波数ｆ_4pが標準値の81.38ＭＨｚから91.5ＭＨｚに変化した。すなわち、右シフト量の実測値Δｆ_4P"は次のとおりである。
Δｆ_4P"＝ (91.5−81.38)ＭＨｚ＝10.12ＭＨｚ

このように、推定値δｆ_4P'（9.8ＭＨｚ）と実測値Δｆ_4P'（10.12ＭＨｚ）との間に大きな差はなかった。

さらに、異なる共振周波数に対してそれぞれ独立したシフト調整を同時に行うモードとして、２次の並列共振周波数ｆ_2pの右シフト調整と４次の並列共振周波数ｆ_4pの左シフト調整を同時に行う検証実験を行った。

図２５Ａに示すように、この実験では、空芯コイル１０４(1)，１０４(2)の３１ｔ（ターン）の巻線ギャップＮｏ．１〜Ｎｏ．３１のうち、第１〜第８の巻線ギャップＮｏ．１〜８（非有効区間Ｂ_2R/4L）には１．３ｍｍの厚みｔ＋を有する第２の櫛歯Ｍ＋を挿入し、第９〜第２２の巻線ギャップＮｏ．９〜２２（有効区間Ａ_2R/4L）には０．７ｍｍの厚みｔ−を有する第１の櫛歯Ｍ−を挿入し、第２３〜第３１の巻線ギャップＮｏ．２３〜３１（非有効区間Ｂ_2R/4L）には１．３ｍｍまたは１ｍｍの厚みｔ＋を有する第２の櫛歯Ｍ＋を挿入した。

この場合、上記データベース（図２２）を参照すると、有効区間Ａ_2R/4Lである１箇所の区間［Ｎｏ．９〜２２］内でｆ_2pおよびｆ_4pの各２巻線ギャップ単位の右シフト量または左シフト量を全て足し合わせた合計値つまり推定値δｆ_2P" ，δｆ_4P'は次のとおりである。
δｆ_2P"＝(-0.1+0.2+0.0+0.7+0.8+0.7+0.5)ＭＨｚ＝2.8ＭＨｚ
δｆ_4P'＝ (-0.7)+(-2.1)+(-0.3)+2.0+1.3+(-1.1)+(-2.1) ＭＨｚ＝−3.0ＭＨｚ

一方、図２５Ｂに示すように、図２５Ａの櫛歯部材１１４ＥＸ（ＢＬ₁〜ＢＬ₉）を空芯コイル１０４(1)，(2)に装着したフィルタ１０２(1)の周波数−インピーダンス特性においては、２次の並列共振周波数ｆ_2pは標準値の3.98ＭＨｚから36.78ＭＨｚに変化し、４次の並列共振周波数ｆ_4pは標準値の81.38ＭＨｚから78.28ＭＨｚに変化した。すなわち、２次の並列共振周波数ｆ_2Pの右シフト量の実測値Δｆ_2P'および４次の並列共振周波数ｆ_4Pの左シフト量の実測値Δｆ_2P"は次のとおりである。
Δｆ_2P'＝ (36.78−33.98)ＭＨｚ＝2.8ＭＨｚ
Δｆ_4P"＝ (78.28−81.38)ＭＨｚ＝−3.1ＭＨｚ

このように、２次の並列共振周波数ｆ_2pの右シフト調整においては推定値δｆ_4P'（2.8ＭＨｚ）と実測値Δｆ_4P'（2.8ＭＨｚ）との間に差がなく、４次の並列共振周波数ｆ_4pの左シフト調整においても推定値δｆ_4P'（−3.0ＭＨｚ）と実測値Δｆ_4P'（ −3.1ＭＨｚ）との間に殆ど差がなかった。

なお、この実施形態のプラズマ処理装置において、たとえば、プラズマ生成用の第１高周波ＨＦの周波数が８０ＭＨｚである場合は、４次の並列共振周波数ｆ_4Pを左シフト調整により８０ＭＨｚより少し低い値（約７９ＭＨｚ）に調整すればよい。あるいは、第１高周波ＨＦの周波数が６０ＭＨｚである場合は、３次の並列共振周波数ｆ_4Pを右シフト調整により６０ＭＨｚより少し低い値（約５９ＭＨｚ）に調整すればよい。同様に、イオン引き込み用の第２高周波ＬＦの周波数についても、１次の並列共振周波数ｆ_1Pを左シフト調整または右シフト調整により最適な値に調整することができる。さらには、第１高周波ＨＦまたは第２高周波ＬＦの高調波に対しても、いずれかの高次の並列共振周波数ｆ_NPを左シフト調整または右シフト調整により最適な値に調整することができる。

このように、上記データベース（図２２）から、特定の１つまたは複数のＮ次の共振周波数について、有効区間Ａ内で第１の櫛歯Ｍ−を挿入する巻線ギャップｇの個数および／または組み合わせを選定することにより、各Ｎ次の共振周波数のシフト方向およびシフト量をそれぞれ一定範囲内（最大値以下）で任意に加減または調整することができる。

別な見方をすれば、第１の櫛歯Ｍ−と第２の櫛歯Ｍ＋とを一定の分布パターンで混在させた櫛歯部材１１４を実製品の空芯コイル１０４(1)，(2)に装着することにより、特定の１つまたは複数のＮ次の共振周波数が必ず設定値付近に現れる再現性が高くて個体差のない所望の周波数−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。この実施形態のプラズマ処理装置においては、上記構成の櫛歯部材１１４を用いることにより、空芯コイル１０４(1)，(2)の製作上のばらつきまたは個体差を吸収または補償することが可能であり、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の簡略化・高精度化・信頼性を容易に達成することができる。

また、空芯コイル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を介して速やかに放出される。したがって、櫛歯部材１１４により空芯コイル１０４(1)，１０４(2)を効率よく冷却できる利点もある。

さらに、この実施形態のフィルタユニット５４(IN)は、空芯コイル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空芯コイル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。

［他の実施形態または変形例］

上記の実施形態では、空芯コイル１０４(1)，１０４(2)に装着される櫛歯部材１１４の櫛歯Ｍの中で、標準の厚みｔ_Sより小さな厚みｔ−を有する櫛歯Ｍ−が、第１の櫛歯として有効区間Ａ内に分布するプロファイルにより、特定のＮ次の共振周波数に対する左シフト調整または右シフト調整のシフト量を左右した。この場合、標準の厚みｔ_Sに等しいかまたはそれより大きな厚みｔ＋を有する櫛歯Ｍ＋は第２の櫛歯として主に非有効区間Ｂに配置された。

しかし、容易に理解されるように、空芯コイル１０４(1)，１０４(2)に装着される櫛歯部材１１４の櫛歯Ｍとして、標準の厚みｔ_Sより大きな厚みｔ＋'を有する櫛歯Ｍ＋'と、標準の厚みｔ_Sに等しいかまたはそれより小さな厚みｔ−'を有する櫛歯Ｍ−'の２種類を設けても上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。この場合は、相対的に大きな厚みｔ＋'を有する櫛歯Ｍ＋'が、第１の櫛歯として、有効区間Ａ内に分布するプロファイルにより、特定のＮ次の共振周波数に対する左シフト調整または右シフト調整のシフト量を左右することになる。そして、相対的に小さな厚みｔ−'を有する櫛歯Ｍ−'が、第２の櫛歯として主に非有効区間Ｂに配置されることになる。

図２６に、一変形例における空芯コイル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、上記コイル支持部材１２６を構成している板状部材１２８の外側端面に櫛歯Ｍ（Ｍ−，Ｍ＋）を形成しており、板状部材１２８の櫛歯Ｍ（Ｍ−，Ｍ＋）が各空芯コイル１０４(1)，１０４(2)の巻線ギャップｇにコイル半径方向の内側から食い込んで（入って）いる。この場合は、コイル支持部材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を空芯コイル１０４(1)，１０４(2)の周囲に設ける必要がなくなる。なお、図２６において、コイル支持部材１２６およびフィルタ端子Ｔ(1)，Ｔ(2)を保持している板状の部材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。

別の変形例として、図２６のように空芯コイル１０４(1)，１０４(2)の内側に配置される板状部材１２８の外側端面に櫛歯Ｍ（Ｍ−，Ｍ＋）を形成するとともに、図６のように内側面に櫛歯Ｍ（Ｍ−，Ｍ＋）が形成されている棒状の櫛歯部材１１４を空芯コイル１０４(1)，１０４(2)の周囲に配置することにより、空芯コイル１０４(1)，１０４(2)の巻線ギャップｇ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（Ｍ−，Ｍ＋）を挿入する構成も可能である。また、更に別の変形例として、空芯コイル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（Ｍ−，Ｍ＋）をコイル１０４(1)，１０４(2)の巻線ギャップｇに挿入する構成も可能である。

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)の空芯コイル１０４(1)および第２フィルタ１０２(2)の空芯コイル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、両空芯コイル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)の空芯ドコイル１０４(1)と第２フィルタ１０２(2)の空芯コイル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。なお、単一の空芯コイル１０４に櫛歯部材１１４を装着する場合は、空芯コイル１０４の各位置における巻線ギャップｇ、巻線ピッチｐ、櫛歯Ｍ_iの厚みｔ_iおよびスリットＫのギャップ幅ｋの間に、ｇ＝ｔ_i、ｐ＝ｇ＋ｋ＝ｔ_i＋ｋの関係が成立する。

上記の実施形態では、並列多重共振の周波数−インピーダンス特性を有するフィルタ１０２(1),１０２(2)の空芯コイル１０４(1)，１０４(2)に上記構成の櫛歯Ｍ（Ｍ−，Ｍ＋）を有する櫛歯部材１１４を装着して、特定の１つまたは複数の共振周波数について左シフト調整または右シフト調整を行うようにした。

しかし、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伝送回路に適用可能である。

特に、実施形態のプラズマ処理装置においては、共振周波数の調整を必要とする他の任意のコイルに対しても、上記と同様の櫛歯Ｍ（Ｍ−，Ｍ＋）を有する櫛歯部材１１４を装着して、共振周波数の左シフト調整または右シフト調整を行うことができる。

たとえば、図２７に示すように、高周波電源２８，３０とチャンバ１０内のサセプタ１４との間の高周波給電ライン上にはマッチングユニット３２内の整合回路１３２，１３４が設けられている。たとえば、第１高周波ＨＦ用の第１の整合回路１３２は、第１の高周波電源２８の出力端子と負荷との間で直列に接続されるコンデンサ１３６およびコイル１３８と、コンデンサ１３６の入力側端子と接地電位部材（図示せず）との間に接続されるコンデンサ１４０とからなるＬ型の整合回路として構成されている。また、第２高周波ＬＦ用の第２の整合回路１３４も、第２の高周波電源３０の出力端子と負荷との間で直列に接続されるコンデンサ１４２およびコイル１４４と、コンデンサ１４２の入力側端子と接地電位部材（図示せず）との間に接続されるコンデンサ１４６とからなるＬ型の整合回路として構成されている。さらに、両整合回路１３２，１３４の出力端子間には、第２高周波ＬＦを通して第１高周波ＨＦを遮断するためのコイル１４８が接続されている。

これらのコイル１３８，１４４，１４８に空芯コイルを使用することができる。通常、それらの空芯コイル１３８，１４４，１４８は、集中定数素子として機能し、固有の自己インダクタンスを持つだけでなく、その周囲に存在する寄生容量と自己インダクタンスとの間で等価的に並列ＬＣ回路が形成されることで、自己共振周波数を持っている。したがって、これらの空芯コイル１３８，１４４，１４８の少なくとも１つにおいて、その自己共振周波数付近に得られる高いインピーダンスを線路上の不所望な高周波たとえば高調波を遮断するのに利用することができる。

その場合、高調波の遮断に用いられるたとえば全部の空芯コイル１３８，１４４，１４８に上記構成の櫛歯Ｍ（Ｍ−，Ｍ＋）を有する櫛歯部材１１４を装着し、それぞれの自己共振周波数について左シフト調整または右シフト調整を行うことにより、空芯コイル１３８，１４４，１４８の製作上のばらつきや個体差を吸収または補償して、自己共振周波数の調整を要するコイル設計の簡略化・高精度化・信頼性を容易に実現することができる。

上記実施形態は、チャンバ１０内のサセプタ１２にプラズマ生成用の第１高周波ＨＦとイオン引き込み用の第２高周波ＬＦとを重畳して印加する下部２周波印加方式の容量結合型プラズマエッチング装置において、サセプタ１２に組み込まれる発熱体４０とチャンバ１０の外に設置されるヒータ電源５８とを電気的に接続する一対のヒータ給電ライン１００(1)，ライン１００(2)上に両周波数のノイズを減衰させるためのフィルタに係わるものであった。しかしながら、上部電極６４にプラズマ生成用の第１高周波ＨＦを印加し、サセプタ１２にイオン引き込み用の第２高周波ＬＦを印加する上下部２周波印加方式の容量結合型プラズマエッチング装置、あるいはサセプタ１２に単一の高周波を印加する下部１周波印加方式の容量結合型プラズマエッチング装置においても、上記実施形態のフィルタまたはフィルタユニットをそのまま好適に適用することができる。

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。

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) 空芯コイル
１０６(1)，１０６(2) コンデンサ
１１０外導体
１１４棒状櫛歯部材
１１４ＥＸ実験またはデータベース構築用の櫛歯部材
１２８板状櫛歯部材
ＢＬ櫛歯部材を構成するブロック
Ｍ，Ｍ−，Ｍ＋櫛歯

Claims

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、
一定の口径と一定のコイル長を有する空芯コイルと、
前記空芯コイルを収容または包囲し、前記空芯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、
前記空芯コイルの各々の巻線ギャップに選択的に挿入される絶縁性の第１および第２の櫛歯と
を有し、
前記第１の櫛歯は、前記空芯コイルの全長に亘って均一な巻線ギャップを与える標準の厚みより小さな厚みを有し、前記フィルタの周波数−インピーダンス特性において特定の１つまたは複数の前記並列共振周波数を低い周波数領域側へシフトさせるために有効な前記空芯コイルのコイル長さ方向で離散的に存在する１つまたは複数の有効区間内に配置され、
前記第２の櫛歯は、前記標準の厚みに等しいかまたはそれより大きな厚みを有し、前記有効区間の内外を問わず、前記第１の櫛歯が挿入されない全ての前記巻線ギャップに挿入される、
プラズマ処理装置。
前記有効区間は、前記空芯コイルにおいて、特定のＮ次（Ｎは自然数）の前記並列共振周波数に対してＮ個存在する、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
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または請求項２に記載のプラズマ処理装置。
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と、
前記線路上に設けられ、自己共振周波数を持つ空芯コイルと、
前記空芯コイルの各々の巻線ギャップに選択的に挿入される絶縁性の第１および第２の櫛歯と
を有し、
前記第１の櫛歯は、前記空芯コイルの全長に亘って均一な巻線ギャップを与える標準の厚みより小さな厚みを有し、前記空芯コイルの周波数−インピーダンス特性において前記自己共振周波数を低い周波数領域側へシフトさせるために有効な前記空芯コイルのコイル長さ方向で離散的に存在する１つまたは複数の有効区間内に配置され、
前記第２の櫛歯は、前記標準の厚みに等しいかまたはそれより大きな厚みを有し、前記有効区間の内外を問わず、前記第１の櫛歯が挿入されない全ての前記巻線ギャップに挿入される、
プラズマ処理装置。
前記電気的部材は、被処理体を支持する載置台の中に設けられる高周波電極であり、
前記外部回路は、前記高周波電極にプラズマ処理に用いる高周波を供給するための高周波電源を含み、
前記線路上に、前記高周波電源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整合回路が設けられる、
請求項４に記載のプラズマ処理装置。
前記櫛歯は、前記空芯コイルの巻線ギャップに周回方向の複数箇所で局所的に挿入される、請求項４または請求項５に記載のプラズマ処理装置。
前記櫛歯は、前記空芯コイルの外周面に隣接して設けられ、コイル長さ方向において前記空芯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４または請求項５に記載のプラズマ処理装置。
前記櫛歯は、前記空芯コイルの内周面に隣接して設けられ、コイル長さ方向において前記空芯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４または請求項５に記載のプラズマ処理装置。
前記棒状部材は、コイル長さ方向において複数個のブロックに分割されており、各々の前記ブロックには前記第１の櫛歯もしくは前記第２の櫛歯のいずれか一方が前記空芯コイルのコイル導体の厚みに等しい隙間を挟んで一定間隔で設けられる、請求項７または請求項８に記載のプラズマ処理装置。
前記櫛歯は、前記空芯コイルの中に設けられ、コイル半径方向では前記空芯コイルの内周面に当たるように放射状に延び、コイル長さ方向では前記空芯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４または請求項５に記載のプラズマ処理装置。