特開 2024-100104 アンテナ装置及びプラズマ処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024100104

(43)【公開日】2024-07-26

(54)【発明の名称】アンテナ装置及びプラズマ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20240719BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20240719BHJP

   C23C 16/509 20060101ALI20240719BHJP

【ＦＩ】

H05H1/46 L

H01L21/302 101C

C23C16/509

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023003845

(22)【出願日】2023-01-13

(71)【出願人】

【識別番号】000003942

【氏名又は名称】日新電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121441

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 竜平

(74)【代理人】

【識別番号】100154704

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 真大

(74)【代理人】

【識別番号】100206151

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 惇志

(74)【代理人】

【識別番号】100218187

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 治子

(74)【代理人】

【識別番号】100227673

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 光起

(72)【発明者】

【氏名】長町 学

(72)【発明者】

【氏名】安藤 瞭汰

(72)【発明者】

【氏名】辰巳 夏生

(72)【発明者】

【氏名】中尻 佳秀

(72)【発明者】

【氏名】安東 靖典

【テーマコード（参考）】

2G084

4K030

5F004

【Ｆターム（参考）】

2G084AA02

2G084AA03

2G084AA04

2G084AA05

2G084BB05

2G084BB23

2G084BB26

2G084BB28

2G084CC13

2G084CC33

2G084DD04

2G084DD12

2G084DD22

2G084DD25

2G084DD33

2G084DD34

2G084DD38

2G084DD55

2G084FF22

2G084FF32

4K030AA06

4K030AA13

4K030AA14

4K030BA40

4K030BA44

4K030FA04

4K030KA02

4K030KA30

5F004BB13

5F004BD04

5F004CA06

(57)【要約】

【課題】アンテナを長くしてプラズマ処理を行う場合であっても、絶縁カバーの損傷を防止する。
【解決手段】高周波電流が流されてプラズマＰを発生させるためのアンテナ装置１０であって、直線状をなすアンテナ３と、アンテナ３の外側周面３ｃを覆い、直管状をなす絶縁カバー４と、アンテナ３の軸方向両端部３ａ、３ｂの間に設けられ、アンテナ３の外側周面３ｃよりも絶縁カバー４の内側周面４ａ側に突出するとともに、絶縁材料からなる突出絶縁部５とを備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

高周波電流が流されてプラズマを発生させるためのアンテナ装置であって、
直線状をなすアンテナと、
前記アンテナの外側周面を覆い、直管状をなす絶縁カバーと、
前記アンテナの軸方向両端部の間に設けられ、前記アンテナの外側周面よりも前記絶縁カバーの内側周面側に突出するとともに、絶縁材料からなる突出絶縁部とを備える、アンテナ装置。

【請求項2】

前記アンテナは、
少なくとも２つの導体要素と、
互いに隣り合う前記導体要素の間に設けられて、それら導体要素を絶縁する絶縁要素と、
互いに隣り合う前記導体要素と電気的に直列接続された容量素子とをさらに備える、請求項１記載のアンテナ装置。

【請求項3】

前記アンテナの外側周面には、前記突出絶縁部を構成する絶縁体を収容する収容凹部が形成されている、請求項２記載のアンテナ装置。

【請求項4】

前記導体要素の軸方向端面と前記絶縁要素の軸方向端面との間に前記収容凹部が形成されている、請求項３に記載のアンテナ装置。

【請求項5】

前記導体要素の外側周面に前記収容凹部が形成されている、請求項３に記載のアンテナ装置。

【請求項6】

請求項１乃至５のうち何か一項に記載のアンテナ装置と、
前記アンテナが内部又は外部に配置された真空容器と、
前記アンテナに高周波電流を印加する高周波電源とを備える、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、高周波電流が流されて誘導結合型のプラズマを発生されるためのアンテナ装置、及び、このアンテナ装置を備えたプラズマ処理装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

アンテナに高周波電流を流し、それによって生じる誘導電界により誘導結合型のプラズマ（略称ＩＣＰ）を発生させ、この誘導結合型のプラズマを用いて基板に処理を施すプラズマ処理装置が従来から提案されている。

【0003】

この種のプラズマ処理装置においては、直線状のアンテナと、アンテナを覆う絶縁カバーとを備えるアンテナ装置が提案されている。そして、大型の基板に対応する等のためにアンテナを長くするとアンテナが撓む可能性があるので、アンテナの外径よりも大きい外径を有するナットをアンテナに外嵌させている。これにより、仮にアンテナが撓んだとしても、ナットによってアンテナが絶縁カバーに接触しないようにすることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９－１６０５９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、このようなアンテナ装置を用いてプラズマ処理を行う場合、ナットの外径がアンテナの外径よりも大きいので、ナットの突出部分において電界が集中する。その結果、プラズマ処理を行う場合、プラズマ中のイオンが、ナットの突出部分に近接した絶縁カバーに衝突することによって、絶縁カバーがエッチングされ損傷する可能性がある。

【0006】

そこで本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、アンテナを長くしてプラズマ処理を行う場合であっても、絶縁カバーの損傷を防止することをその主たる課題とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

すなわち本発明に係るアンテナ装置は、高周波電流が流されてプラズマを発生させるためのアンテナ装置であって、直線状をなすアンテナと、前記アンテナの外側周面を覆い、直管状をなす絶縁カバーと、前記アンテナの軸方向両端部の間に設けられ、前記アンテナの外側周面よりも前記絶縁カバーの内側周面側に突出するとともに、絶縁材料からなる突出絶縁部とを備えることを特徴とするものである。

【0008】

このような構成であれば、突出絶縁部において電界が集中しないので、プラズマ中のイオンが、突出絶縁部に近接した絶縁カバーに衝突せず、絶縁カバーがエッチングされ損傷することを防ぐことができる。
また、アンテナ又は絶縁カバーが撓んだ場合であっても、突出絶縁部によってアンテナと絶縁カバーとの接触を回避することができる。

【0009】

アンテナを長くすると撓みが発生しやすい。そして、特に撓みが発生しやすいアンテナの具体的態様として、前記アンテナは、少なくとも２つの導体要素と、互いに隣り合う前記導体要素の間に設けられて、それら導体要素を絶縁する絶縁要素と、互いに隣り合う前記導体要素と電気的に直列接続された容量素子とをさらに備えるＬＣアンテナが挙げられる。
このような構成であれば、撓みが発生しやすいＬＣアンテナであっても、突出絶縁部によってアンテナと絶縁カバーとの接触を回避することができる。
また、容量素子が一対の導体要素と電気的に直列接続されているので、アンテナの合成リアクタンスを、誘導性リアクタンスから容量性リアクタンスを差し引いた形にすることができる。その結果、アンテナのインピーダンスを低減させることができ、アンテナを長くする場合でもそのインピーダンスの増大が抑制され、アンテナに高周波電流が流れやすくなり、均一性の良いプラズマを効率良く発生させることができる。

【0010】

前記アンテナ装置は、前記アンテナの外側周面において、前記突出絶縁部を構成する絶縁体を収容する収容凹部が形成されているものが好ましい。
このような構成であれば、突出絶縁部が収容凹部に設けられるので、軸方向における突出絶縁部の移動は収容凹部内に規制される。したがって、アンテナが撓みやすい箇所に収容凹部を設けることによって、アンテナと絶縁カバーとの接触をより回避することができる。

【0011】

導体要素及び絶縁要素の接続部分でアンテナの撓みが発生しやすいので、前記アンテナ装置は、前記導体要素の軸方向端面と前記絶縁要素の軸方向端面との間に前記収容凹部が形成されているものが好ましい。
このような構成であれば、撓みが発生しやすい箇所に突出絶縁部が設けられるので、アンテナと絶縁カバーとの接触をさらに回避することができる。

【0012】

前記アンテナ装置は、前記導体要素の外側周面に前記収容凹部が形成されているものが望ましい。
このような構成であれば、突出絶縁部は、絶縁要素から離れて設けられるので、軸方向において突出絶縁部と絶縁要素との接触を防ぐことができ、突出絶縁部が絶縁要素に与える温度影響を抑制することができる。その結果、絶縁要素の間で温度差の発生を防止することができるので、絶縁要素の破損を防止することができる。

【0013】

また、本発明に係るプラズマ処理装置は、上述したアンテナと、前記アンテナが内部又は外部に配置された真空容器と、前記アンテナに高周波電流を印加する高周波電源とを具備することを特徴とするものである。
このように構成されたプラズマ処理装置であれば、上述したように絶縁カバーの損傷が防止されるので、膜の厚み等の品質を担保することができ、信頼性の向上を図れる。

【発明の効果】

【0014】

このように構成した本発明によれば、アンテナを長くしてプラズマ処理を行う場合であっても、絶縁カバーの損傷を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本実施形態のプラズマ処理装置の構成を模式的に示す縦断面図である。

【図2】同実施形態のアンテナ装置の周辺構成を模式的に示す拡大断面図である。

【図3】同実施形態の突出絶縁部の周辺構成を模式的に示す拡大断面図である。

【図4】同実施形態の突出絶縁部の周辺構成におけるＡ－Ａ線断面図である。

【図5】変形実施形態の突出絶縁部の周辺構成を模式的に示す拡大断面図である。

【図6】変形実施形態の突出絶縁部の周辺構成におけるＡ－Ａ線断面図である。

【図7】変形実施形態の突出絶縁部の周辺構成を模式的に示す拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下に、本発明に係るプラズマ処理装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に示すいずれの図についても、わかりやすくするために、適宜省略し又は誇張して模式的に描かれている場合がある。同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を適宜省略する。

【0017】

＜装置構成＞
本実施形態のプラズマ処理装置１００は、誘導結合型のプラズマＰを用いて基板Ｗに処理を施すものである。ここで、基板Ｗは、例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用の基板、フレキシブルディスプレイ用のフレキシブル基板等である。また、基板Ｗに施す処理は、例えば、プラズマＣＶＤ法による膜形成、エッチング、アッシング、スパッタリング等である。

【0018】

なお、このプラズマ処理装置１００は、プラズマＣＶＤ法によって膜形成を行う場合はプラズマＣＶＤ装置、エッチングを行う場合はプラズマエッチング装置、アッシングを行う場合はプラズマアッシング装置、スパッタリングを行う場合はプラズマスパッタリング装置とも呼ばれる。

【0019】

具体的にプラズマ処理装置１００は、図１に示すように、真空排気され且つガスＧが導入される真空容器２と、真空容器２内に配置された直線状のアンテナ３と、直管状をなす絶縁カバー４と、絶縁材料からなる突出絶縁部５と、真空容器２内に誘導結合型のプラズマＰを生成するための高周波をアンテナ３に印加する高周波電源６とを備えている。なお、アンテナ３に高周波電源６から高周波を印加することによりアンテナ３には高周波電流ＩＲが流れて、真空容器２内に誘導電界が発生して誘導結合型のプラズマＰが生成される。また、本実施形態において、アンテナ３、絶縁カバー４、及び、突出絶縁部５によりアンテナ装置１０が構成される。

【0020】

真空容器２は、例えば金属製の容器であり、その内部は真空排気装置７によって真空排気される。真空容器２はこの例では電気的に接地されている。

【0021】

真空容器２内に、例えば流量調整器（図示省略）及び真空容器２の側壁に形成された複数のガス導入口２１を経由して、ガスＧが導入される。ガスＧは、基板Ｗに施す処理内容に応じたものにすれば良い。例えば、プラズマＣＶＤ法によって基板Ｗに膜形成を行う場合には、ガスＧは、原料ガス又はそれを希釈ガス（例えばＨ_２）で希釈したガスである。より具体例を挙げると、原料ガスがＳｉＨ_４の場合はＳｉ膜を、ＳｉＨ_４＋ＮＨ_３の場合はＳｉＮ膜を、ＳｉＨ_４＋Ｏ_２の場合はＳｉＯ_２膜を、ＳｉＦ_４＋Ｎ_２の場合はＳｉＮ：Ｆ膜（フッ素化シリコン窒化膜）を、それぞれ基板Ｗ上に形成することができる。

【0022】

また、真空容器２内には、基板Ｗを保持する基板ホルダ８が設けられている。この例のように、基板ホルダ８にバイアス電源９からバイアス電圧を印加するようにしても良い。バイアス電圧は、例えば負の直流電圧、負のパルス電圧等であるが、これに限られるものではない。このようなバイアス電圧によって、例えば、プラズマＰ中の正イオンが基板Ｗに入射する時のエネルギーを制御して、基板Ｗの表面に形成される膜の結晶化度の制御等を行うことができる。基板ホルダ８内に、基板Ｗを加熱するヒータ８１を設けておいても良い。

【0023】

アンテナ３は、真空容器２内における基板Ｗの上方に、基板Ｗの表面に沿うように（例えば、基板Ｗの表面と実質的に平行に）配置されている。真空容器２内に配置するアンテナ３は、１つでも良いし、複数でも良い。

【0024】

アンテナ３の両端部付近は、真空容器２の相対向する側壁をそれぞれ貫通している。アンテナ３の両端部を真空容器２外へ貫通させる部分には、絶縁部材１１がそれぞれ設けられている。この各絶縁部材１１を、アンテナ３の両端部が貫通しており、その貫通部は例えばパッキン１２によって真空シールされている。各絶縁部材１１と真空容器２との間も、例えばパッキン１３によって真空シールされている。なお、絶縁部材１１の材質は、例えば、アルミナ等のセラミックス、石英、又はポリフェニンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等のエンジニアリングプラスチック等である。

【0025】

さらに、アンテナ３において、真空容器２内に位置する部分は、直管状の絶縁カバー４により覆われている。この絶縁カバー４の両端部は絶縁部材１１によって支持されている。なお、絶縁カバー４の両端部と絶縁部材１１間はシールしなくても良い。絶縁カバー４内の空間にガスＧが入っても、当該空間は小さくて電子の移動距離が短いので、通常は空間にプラズマＰは発生しないからである。なお、絶縁カバー４の材質は、例えば、石英、アルミナ、フッ素樹脂、窒化シリコン、炭化シリコン、シリコン等である。

【0026】

絶縁カバー４を設けることによって、プラズマＰ中の荷電粒子がアンテナ３を構成する金属パイプ３１に入射するのを抑制することができるので、金属パイプ３１に荷電粒子（主として電子）が入射することによるプラズマ電位の上昇を抑制することができると共に、金属パイプ３１が荷電粒子（主としてイオン）によってスパッタされてプラズマＰおよび基板Ｗに対して金属汚染（メタルコンタミネーション）が生じるのを抑制することができる。

【0027】

アンテナ３の一端部である給電端部３ａには、整合回路４１を介して高周波電源６が接続されており、他端部である終端部３ｂは直接接地されている。なお、給電端部３ａは、コンデンサ又はコイル等を介して高周波電源６に接続しても良いし、終端部３ｂは、コンデンサ又はコイル等を介して接地しても良い。

【0028】

上記構成によって、高周波電源６から、整合回路４１を介して、アンテナ３に高周波電流ＩＲを流すことができる。高周波電流ＩＲの周波数は、例えば、一般的な１３．５６ＭＨｚであるが、これに限られるものではない。

【0029】

アンテナ３は、内部に冷却液ＣＬが流通する流路を有する中空構造のものである。なお、冷却液ＣＬは、真空容器２の外部に設けられた循環流路１４によりアンテナ３を流通するものであり、循環流路１４には、冷却液ＣＬを一定温度に調整するための熱交換器などの温調機構１４１と、循環流路１４において冷却液ＣＬを循環させるためのポンプなどの循環機構１４２とが設けられている。冷却液ＣＬとしては、電気絶縁の観点から、高抵抗の水が好ましく、例えば純水またはそれに近い水が好ましい。その他、例えばフッ素系不活性液体などの水以外の液冷媒を用いても良い。

【0030】

具体的にアンテナ３は、図２に示すように、少なくとも２つの管状をなす金属製の導体要素３１（以下、「金属パイプ３１」という。）と、互いに隣り合う金属パイプ３１の間に設けられて、それら金属パイプ３１を絶縁する管状の絶縁要素３２（以下、「絶縁パイプ３２」という。）と、互いに隣り合う金属パイプ３１と電気的に直列接続された容量素子であるコンデンサ３３とを備えている。

【0031】

本実施形態では金属パイプ３１の数は２つであり、絶縁パイプ３２及びコンデンサ３３の数は各１つである。以下の説明において、一方の金属パイプ３１を「第１の金属パイプ３１Ａ」、他方の金属パイプを「第２の金属パイプ３１Ｂ」ともいう。なお、アンテナ３は、３つ以上の金属パイプ３１を有する構成であってもしても良く、この場合、絶縁パイプ３２及びコンデンサ３３の数はいずれも金属パイプ３１の数よりも１つ少ないものになる。

【0032】

金属パイプ３１は、内部に冷却液ＣＬが流れる直線状の流路３１ｘが形成された直管状をなすものである。金属パイプ３１の材質は、例えば、銅、アルミニウム、これらの合金、ステンレス等である。

【0033】

また、金属パイプ３１の少なくとも長手方向一端部の外周部には、雄ねじ部３１ａが形成されている。なお、複数の金属パイプ３１を接続する構成との部品の共通化を図るべく、金属パイプ３１の長手方向両端部に雄ねじ部３１ａを形成して互換性を持たせておくことが望ましい。

【0034】

絶縁パイプ３２は、内部に冷却液ＣＬが流れる直線状の流路３２ｘが形成された直管状をなすものである。なお、絶縁パイプ３２の材質は、例えば、アルミナ、フッ素樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）、エンジニアリングプラスチック（例えばポリフェニンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）など）等である。

【0035】

さらに、絶縁パイプ３２の内周面には、金属パイプ３１の雄ねじ部３１ａと螺合して接続される雌ねじ部３２ａが形成されている。また、絶縁パイプ３２の内壁には、それぞれの雌ねじ部３２ａよりも軸方向中央側に、コンデンサ３３を構成する一対の電極３３Ａ、３３Ｂを嵌合させるための凹部３２ｂが周方向全体に亘って形成されている。本実施形態の絶縁パイプ３２は、単一の部材から形成しているが、複数の部材を接合して形成しても良い。

【0036】

コンデンサ３３は、絶縁パイプ３２の内部に設けられており、具体的には、絶縁パイプ３２の冷却液ＣＬが流れる流路３２ｘの内部に設けられている。

【0037】

具体的にコンデンサ３３は、互いに隣り合う金属パイプ３１の一方（第１の金属パイプ３１Ａ）と電気的に接続された第１の電極３３Ａと、互いに隣り合う金属パイプ３１の他方（第２の金属パイプ３１Ｂ）と電気的に接続されるとともに、第１の電極３３Ａに対向して配置された第２の電極３３Ｂとを備えており、第１の電極３３Ａ及び第２の電極３３Ｂの間の空間を冷却液ＣＬが満たすように構成されている。つまり、この第１の電極３３Ａ及び第２の電極３３Ｂの間の空間を流れる冷却液ＣＬが、コンデンサ３３を構成する誘電体となる。

【0038】

各電極３３Ａ、３３Ｂは、概略回転体形状をなすとともに、その中心軸に沿って中央部に主流路３３ｘが形成されている。具体的に各電極３３Ａ、３３Ｂは、金属パイプ３１における絶縁パイプ３２側の端部に電気的に接触するフランジ部３３１と、当該フランジ部３３１から絶縁パイプ３２側に延出した延出部３３２とを有している。各電極３３Ａ、３３Ｂは、フランジ部３３１及び延出部３３２を単一の部材から形成しても良いし、別部品により形成してそれらを接合しても良い。電極３３Ａ、３３Ｂの材質は、例えば、アルミニウム、銅、これらの合金等である。

【0039】

フランジ部３３１は、金属パイプ３１における絶縁パイプ３２側の端部に周方向全体に亘って接触している。具体的には、フランジ部３３１の軸方向端面は、金属パイプ３１の端部に形成された円筒状の接触部３１３の先端面に周方向全体に亘って接触している。

【0040】

延出部３３２は、円筒形状をなすものであり、その内部に主流路３３ｘが形成されている。第１の電極３３Ａの延出部３３２及び第２の電極３３Ｂの延出部３３２は、互いに同軸上に配置されている。つまり、第１の電極３３Ａの延出部３３２の内部に第２の電極３３Ｂの延出部３３２が挿し込まれた状態で設けられている。これにより、第１の電極３３Ａの延出部３３２と第２の電極３３Ｂの延出部３３２との間に、流路方向に沿った円筒状の空間が形成される。

【0041】

このように構成された各電極３３Ａ、３３Ｂは、絶縁パイプ３２の内壁に形成された凹部３２ｂに嵌合されている。具体的には、絶縁パイプ３２の軸方向一端側に形成された凹部３２ｂに第１の電極３３Ａが嵌合され、絶縁パイプ３２の軸方向他端側に形成された凹部３２ｂに第２の電極３３Ｂが嵌合されている。このように各凹部３２ｂに各電極３３Ａ、３３Ｂを嵌合させることによって、第１の電極３３Ａの延出部３３２及び第２の電極３３Ｂの延出部３３２は、互いに同軸上に配置される。また、各凹部３２ｂの軸方向外側を向く面に各電極３３Ａ、３３Ｂのフランジ部３３１の端面が接触することによって、第１の電極３３Ａの延出部３３２に対する第２の電極３３Ｂの延出部３３２の挿入寸法が規定される。

【0042】

また、絶縁パイプ３２の各凹部３２ｂに各電極３３Ａ、３３Ｂを嵌合させるとともに、当該絶縁パイプ３２の雌ねじ部３２ａに金属パイプ３１の雄ねじ部３１ａを螺合させることによって、金属パイプ３１の接触部３１３の先端面が電極３３Ａ、３３Ｂのフランジ部３３１に接触して各電極３３Ａ、３３Ｂが、絶縁パイプ３２と金属パイプ３１との間に挟まれて固定される。このように本実施形態のアンテナ３は、金属パイプ３１、絶縁パイプ３２、第１の電極３３Ａ及び第２の電極３３Ｂが同軸上に配置された構造となる。

【0043】

この構成において、第１の金属パイプ３１Ａから冷却液ＣＬが流れてくると、冷却液ＣＬは、第１の電極３３Ａの主流路３３ｘを通じて第２の電極３３Ｂ側に流れる。第２の電極３３Ｂ側に流れた冷却液ＣＬは、第２の電極３３Ｂの主流路３３ｘを通じて第２の金属パイプ３１Ｂに流れる。このとき、第１の電極３３Ａの延出部３３２と第２の電極３３Ｂの延出部３３２との間の円筒状の空間が冷却液ＣＬに満たされて、当該冷却液ＣＬが誘電体となりコンデンサ３３が構成される。

【0044】

さらに本実施形態では、金属パイプ３１及び絶縁パイプ３２の接続部が、真空及び冷却液ＣＬに対するシール構造を有している。このシール構造は、雄ねじ部３１ａの基端部に設けられたパッキン等のシール部材１５により実現されているが、例えば管用テーパねじ構造を用いても良い。

【0045】

上述した構成により、金属パイプ３１及び絶縁パイプ３２の間のシール構造、金属パイプ３１と各電極３３Ａ、３３Ｂとの電気的接触が、雄ねじ部３１ａ及び雌ねじ部３２ａの締結と共に行われるので、組み立て作業が非常に簡便となる。

【0046】

然して、本実施形態のアンテナ装置１０は、アンテナ３の軸方向両端部３ａ、３ｂの間に設けられ、アンテナ３の外側周面３ｃよりも絶縁カバー４の内側周面４ａ側に突出するとともに、絶縁材料からなる突出絶縁部５をさらに備える。具体的に突出絶縁部５は、絶縁カバー４で覆われているアンテナ３の外側周面３ｃに設けられ、アンテナ３の外側周面３ｃから突出している。より詳細には、図３及び図４に示すように、突出絶縁部５を構成する絶縁体５１は環状をなしており、絶縁体５１の外側周面５１ａは、アンテナ３の外側周面３ｃよりも絶縁カバー４の内側周面４ａ側に位置している。これにより、アンテナ３が撓んだとしても、アンテナ３と絶縁カバー４との接触を回避している。なお、絶縁材料は、例えば石英、アルミナといった高融点セラミックスであり、長時間のプラズマ処理を行う場合でも、変形しにくい材料が好ましい。

【0047】

また、アンテナ３の外側周面３ｃには、絶縁体５１を収容する収容凹部３４が形成されている。具体的に収容凹部３４は、絶縁カバー４で覆われているアンテナ３の外側周面３ｃに形成され、本実施形態において、金属パイプ３１の軸方向端面３１１ａと絶縁パイプ３２の軸方向端面３２ｃとの間に設けられている。

【0048】

より詳細には、金属パイプ３１は、大径部３１１と、大径部３１１の軸方向端面３１１ａに形成され、軸方向に延びる小径部３１２とを有する。また、絶縁パイプ３２は、軸方向端面３２ｃに形成され、軸方向に延びるとともに、小径部３１２が差し込まれる差し込み凹部３２１を有する。この構成により、収容凹部３４は、大径部３１１の軸方向端面３１１ａ、小径部３１２の外側周面３１２ａ、及び、絶縁パイプ３２の軸方向端面３２ｃにより形成される。すなわち、大径部３１１の軸方向端面３１１ａ、及び、絶縁パイプ３２の軸方向端面３２ｃが、それぞれ絶縁体５１の端面５１ｃ、５１ｄに対向する対向面３４ａ、３４ｂを形成し、小径部３１２の外側周面３１２ａが、収容凹部３４の底面３４ｃを形成する。

【0049】

そして、絶縁体５１は収容凹部３４に取り付けられる。具体的に絶縁体５１は、小径部３１２の外側周面３１２ａに沿って、大径部３１１の軸方向端面３１１ａに移動させることにより金属パイプ３１に取り付けられる。その後、小径部３１２を差し込み凹部３２１に差し込むことによって、絶縁体５１は、収容凹部３４に設けられる。

【0050】

絶縁体５１が収容凹部３４に取り付けられた状態において、絶縁体５１の内側周面５１ｂは、小径部３１２の外側周面３１２ａに接し、絶縁体５１の一方の端面５１ｃの一部が大径部３１１の軸方向端面３１１ａに接し、他方の端面５１ｄの一部が絶縁パイプ３２の軸方向端面３２ｃに接している。これにより、絶縁体５１は、軸方向において収容凹部３４に固定される。また、絶縁体５１が環状をなし、小径部３１２の外側周面３１２ａに亘って設けられるので、絶縁体５１が小径部３１２の径方向の移動を規制することにより、アンテナ３の撓みが抑制される。

【0051】

また、この状態において、絶縁体５１の端面５１ｃ、５１ｄの径方向の長さが、軸方向端面３１１ａ、３２ｃの径方向の長さよりも長く構成されている。したがって、絶縁体５１の端面５１ｃ、５１ｄは、軸方向端面３１１ａ、３２ｃに対して突出しており、絶縁体５１の外側周面５１ａは、大径部３１１の外側周面３１１ｂよりも絶縁カバー４の内側周面４ａ側に位置する。すなわち、突出絶縁部５は、絶縁体５１の外側周面５１ａ、端面５１ｃ、５１ｄの突出部分により構成されている。

【0052】

＜実験例＞
本実施形態におけるプラズマ処理装置１００において、アンテナ３に高周波を印加させてＡｒプラズマ（１５Ｐａ、３ｋＷ）を生成したところ、１０００時間安定してＡｒプラズマが点灯した。一方、従来のプラズマ処理装置において、アンテナに高周波を印加させてＡｒプラズマ（１５Ｐａ、３ｋＷ）を生成したところ、累計４００時間程度で金属パイプ３１と絶縁パイプ３２の突合せ部付近で絶縁カバーに穴が開き、容量素子が破損した。

【0053】

＜本実施形態の効果＞
本実施形態によれば、突出絶縁部５において電界が集中しないので、プラズマ中のイオンが、突出絶縁部５に近接した絶縁カバー４に衝突することがなく、絶縁カバー４がエッチングされて損傷することを防ぐことができる。また、仮にアンテナ３又は絶縁カバー４が撓んだ場合であっても、突出絶縁部５によってアンテナ３と絶縁カバー４との接触を回避することができる。

【0054】

本実施形態によれば、アンテナ３は、導体要素３１、絶縁要素３２、及び、容量素子であるコンデンサ３３を備えるＬＣアンテナであるので、コンデンサ３３が一対の導体要素３１と電気的に接続されており、アンテナ３の合成リアクタンスを、誘導性リアクタンスから容量性リアクタンスを差し引いた形にすることができる。その結果、アンテナ３のインピーダンスを低減させることができ、アンテナ３を長くする場合でもそのインピーダンスの増大が抑制され、アンテナ３に高周波電流が流れやすくなり、均一性の良いプラズマを効率良く発生させることができる。

【0055】

本実施形態によれば、突出絶縁部５が収容凹部３４に設けられるので、軸方向における突出絶縁部５の移動は収容凹部３４内に規制される。したがって、アンテナ３が撓みやすい箇所に収容凹部３４を設けることによって、アンテナ３と絶縁カバー４との接触を回避することができる。

【0056】

特に本実施形態によれば、アンテナ３はＬＣアンテナであるので、アンテナ３を長くした場合に、金属パイプ３１及び絶縁パイプ３２の接続部分で撓みを発生しやすい。ここで、金属パイプ３１の軸方向端面３１１ａと絶縁パイプ３２の軸方向端面３２ｃとの間に収容凹部３４が設けられ、絶縁体５１が収容凹部３４に収容されるので、アンテナ３の撓みが発生したとしても、突出絶縁部５によってアンテナ３と絶縁カバー４との接触をより回避することができる。

【0057】

＜その他の変形実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。

【0058】

前記実施形態において、アンテナ３は、導体要素３１、絶縁要素３２、及び、コンデンサ３３とを備えるＬＣアンテナであったが、アンテナ３は、ＬＣアンテナに限られず、その他のアンテナであってもよい。

【0059】

前記実施形態において、突出絶縁部５を構成する絶縁体５１は環状をなすものであったが、絶縁体５１の形状はこれに限られない。例えば、絶縁体５１は、部分環状をなすものであってもよいし、突起形状をなすものであってもよいし、その他の形状であってもよい。

【0060】

前記実施形態において、Ａ－Ａ断面図において、絶縁体５１の外側周面５１ａは、絶縁カバー４の内側周面４ａに沿った形状であったが、これに限られない。Ａ－Ａ断面図において、絶縁体５１の外側周面５１ａは、凸状をなすもの、湾曲形状をなすもの、又は、その他の形状をなすものであってもよい。

【0061】

前記実施形態において、収容凹部３４は、金属パイプ３１の軸方向端面３１１ａと絶縁パイプ３２の軸方向端面３２ｃとの間に設けられていたが、収容凹部３４が設けられる位置はこれに限られない。例えば、図５に示すように、収容凹部３４は、金属パイプ３１の大径部３１１の外側周面３１１ｂに形成されていてもよい。具体的に収容凹部３４は、大径部３１１の軸方向端面３１１ａ及び他方の端面の間の外側周面３１１ｂに形成される。

【0062】

この場合、図６に示すように、絶縁体５１は、分割された２つの部分環状をなしており、２つの絶縁体５１を、収容凹部３４を挟むように被せることにより、２つの絶縁体５１が収容凹部３４に取り付けられる。絶縁体５１が収容凹部３４に取り付けられた状態において、絶縁体５１の内側周面５１ｂは、収容凹部３４を形成する外側周面３１１ｂと接し、絶縁体５１の端面５１ｃ、５１ｄは、収容凹部３４の対向面３４ａ、３４ｂと接している。これにより、突出絶縁部５は、絶縁要素３２から離れて収容凹部３４に設けられるので、突出絶縁部５と絶縁要素３２との接触を防ぐことができ、突出絶縁部５が絶縁要素３２に与える温度影響を抑制することができる。その結果、絶縁パイプ３２の間で温度差の発生を防止することができるので、絶縁パイプ３２の破損を防止することができる。なお、図６において部分環状をなす絶縁体５１は、２つであったが、３つ以上であってもよいし、１つであってもよい。

【0063】

または、収容凹部３４が、金属パイプ３１の大径部３１１の外側周面３１１ｂに形成される場合、図７に示すように、絶縁体５１の端面５１ｃ、５１ｄが、収容凹部３４の対向面３４ａ、３４ｂから離れて設けられていてもよい。この場合、突出絶縁部５は、絶縁要素３２に加えて導体要素３１からも離れて設けられるので、突出絶縁部５が導体要素３１及び絶縁要素３２に与える温度影響を抑制することができる。

【0064】

前記実施形態において、小径部３１２は導体パイプ３１に形成され、差し込み凹部３２１は絶縁パイプ３２に形成されていたが、小径部が絶縁パイプ３２に形成され、差し込み凹部が導体パイプ３１に形成されていてもよい。

【0065】

加えて、金属パイプ及び絶縁パイプは、１つの内部流路を有する管状をなすものであったが、２以上の内部流路を有するもの、或いは、分岐した内部流路を有するものであっても良い。また、金属パイプ及び絶縁パイプは中実のものであっても良い。

【0066】

前記実施形態の電極において延出部は、円筒状であったが、その他の角筒状であっても良いし、平板状又は湾曲又は屈曲した板状であっても良い。

【0067】

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

【符号の説明】

【0068】

１００・・・プラズマ処理装置
１０ ・・・アンテナ装置
Ｗ ・・・基板
Ｐ ・・・誘導結合プラズマ
２ ・・・真空容器
３ ・・・アンテナ
３１ ・・・金属パイプ（導体要素）
３２ ・・・絶縁パイプ（絶縁要素）
３３ ・・・コンデンサ
３３Ａ・・・第１の電極
３３Ｂ・・・第２の電極
３４ ・・・収容凹部
４ ・・・絶縁カバー
５ ・・・突出絶縁部
５１ ・・・絶縁体
ＣＬ ・・・冷却液（液体の誘電体）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】