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(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】P2024080184
(43)【公開日】2024-06-13
(54)【発明の名称】プラズマ処理装置
(51)【国際特許分類】
H05H 1/46 20060101AFI20240606BHJP
H01L 21/205 20060101ALI20240606BHJP
H01L 21/31 20060101ALI20240606BHJP
C23C 16/509 20060101ALI20240606BHJP
【ＦＩ】
H05H1/46 L
H01L21/205
H01L21/31 C
C23C16/509
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022193151
(22)【出願日】2022-12-01
(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】110000338
【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ
(72)【発明者】
【氏名】大丸 智弘
【テーマコード（参考）】
2G084
4K030
5F045
【Ｆターム（参考）】
2G084AA01
2G084AA03
2G084AA04
2G084AA05
2G084BB05
2G084BB23
2G084CC13
2G084CC33
2G084DD04
2G084DD12
2G084DD22
2G084DD38
2G084DD40
2G084DD55
2G084FF32
4K030AA04
4K030AA06
4K030AA13
4K030AA14
4K030AA17
4K030AA18
4K030BA29
4K030BA40
4K030BA44
4K030CA12
4K030FA03
4K030KA30
5F045AA08
5F045AB02
5F045AB32
5F045AB33
5F045AC01
5F045AC02
5F045AC11
5F045AC12
5F045BB02
5F045DP04
5F045EB03
5F045EB10
5F045EE04
5F045EH02
5F045EH03
5F045EH11
5F045EJ04
5F045EK07
(57)【要約】
【課題】真空容器の内部に発生するプラズマを均一にする。
【解決手段】プラズマ処理装置（１００）は、真空容器（１）の外部に設けられ、高周波電流が導入されて磁界を発生させる通電アンテナ（２）と、真空容器（１）の内部の気密を保持する誘電体板（７）と、真空容器（１）の内部に、通電アンテナ（２）が延伸する方向と同じ方向に延伸するように設けられ、両端部が接地される誘導アンテナ（８）と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】プラズマ処理装置（１００）は、真空容器（１）の外部に設けられ、高周波電流が導入されて磁界を発生させる通電アンテナ（２）と、真空容器（１）の内部の気密を保持する誘電体板（７）と、真空容器（１）の内部に、通電アンテナ（２）が延伸する方向と同じ方向に延伸するように設けられ、両端部が接地される誘導アンテナ（８）と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
真空容器と、
前記真空容器の外部に設けられ、高周波電流が導入されて磁界を発生させることにより、前記真空容器の内部にプラズマを発生させるための通電アンテナと、
前記真空容器における前記通電アンテナに臨む位置に形成される開口部での気体の移動を遮断することにより、前記真空容器の内部の気密を保持する誘電体板と、
前記真空容器の内部に、前記通電アンテナが延伸する方向と同じ方向に延伸するように設けられ、両端部が接地される誘導アンテナと、を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
前記真空容器の外部に設けられ、高周波電流が導入されて磁界を発生させることにより、前記真空容器の内部にプラズマを発生させるための通電アンテナと、
前記真空容器における前記通電アンテナに臨む位置に形成される開口部での気体の移動を遮断することにより、前記真空容器の内部の気密を保持する誘電体板と、
前記真空容器の内部に、前記通電アンテナが延伸する方向と同じ方向に延伸するように設けられ、両端部が接地される誘導アンテナと、を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項2】
前記誘導アンテナの両端部は、接地される前記真空容器に接続されることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項3】
前記誘導アンテナの内部に設けられる冷却機構をさらに備え、
前記冷却機構は、前記誘導アンテナに発生するジュール熱を前記誘導アンテナの外部に導くことを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
前記冷却機構は、前記誘導アンテナに発生するジュール熱を前記誘導アンテナの外部に導くことを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項4】
前記誘導アンテナの周囲を覆うように設けられ、前記真空容器の内部に発生するプラズマから前記誘導アンテナを保護する保護筒をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項5】
前記開口部を塞ぐように前記真空容器に設けられ、厚さ方向に貫通するスリットが形成される導体板をさらに備え、
前記誘電体板は、前記導体板に形成される前記スリットを前記真空容器の外側から塞ぐように設けられることにより、前記真空容器の内部の気密を保持することを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
前記誘電体板は、前記導体板に形成される前記スリットを前記真空容器の外側から塞ぐように設けられることにより、前記真空容器の内部の気密を保持することを特徴とする請求項１または２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、プラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、基板を収容する真空容器と、真空容器の内部にプラズマを発生させるための長尺状のアンテナと、アンテナに高周波電流を供給する高周波電源と、を備えるプラズマ処理装置が開示されている。特許文献１に開示のプラズマ処理装置では、真空容器の内部における基板の上方にアンテナが配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１９－１５３５６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に開示のプラズマ処理装置では、高周波電源がアンテナに高周波電流を供給する場合、アンテナのインピーダンスに応じて電位差が発生することにより、真空容器の内部に発生するプラズマが均一にならないという問題がある。本発明の一態様は、真空容器の内部に発生するプラズマを均一にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るプラズマ処理装置は、真空容器と、前記真空容器の外部に設けられ、高周波電流が導入されて磁界を発生させることにより、前記真空容器の内部にプラズマを発生させるための通電アンテナと、前記真空容器における前記通電アンテナに臨む位置に形成される開口部での気体の移動を遮断することにより、前記真空容器の内部の気密を保持する誘電体板と、前記真空容器の内部に、前記通電アンテナが延伸する方向と同じ方向に延伸するように設けられ、両端部が接地される誘導アンテナと、を備える。
【発明の効果】
【0006】
本発明の一態様によれば、真空容器の内部に発生するプラズマを均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
〔実施形態１〕
＜プラズマ処理装置１００の構成＞
図１は、本発明の実施形態１に係るプラズマ処理装置１００の構成の一例を示す断面図である。プラズマ処理装置１００は、誘導結合型のプラズマＰ１を用いて基板Ｗ１の表面に処理を施すものである。基板Ｗ１は、例えば、液晶ディスプレイもしくは有機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、または、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Ｗ１に施す処理は、例えば、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法もしくはスパッタ法による膜形成、プラズマによるエッチング、アッシングまたは被覆膜除去等である。
＜プラズマ処理装置１００の構成＞
図１は、本発明の実施形態１に係るプラズマ処理装置１００の構成の一例を示す断面図である。プラズマ処理装置１００は、誘導結合型のプラズマＰ１を用いて基板Ｗ１の表面に処理を施すものである。基板Ｗ１は、例えば、液晶ディスプレイもしくは有機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、または、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Ｗ１に施す処理は、例えば、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法もしくはスパッタ法による膜形成、プラズマによるエッチング、アッシングまたは被覆膜除去等である。
【0009】
図１に示すように、プラズマ処理装置１００は、真空容器１と、通電アンテナ２と、高周波電源３と、整合回路３１と、真空排気装置４と、基板ホルダ５と、ヒータ５１と、を備える。また、プラズマ処理装置１００は、バイアス電源６と、誘電体板７と、誘導アンテナ８と、保護筒９と、冷却機構１０と、を備える。
【0010】
＜真空容器１の構成＞
真空容器１は、例えば金属製の容器であり、真空容器１の上壁１Ａには、開口部ＯＰが形成されている。開口部ＯＰは、上壁１Ａにおける通電アンテナ２に臨む位置に形成される。真空容器１は、グランドＧ１と接続されることにより電気的に接地されている。真空容器１の内部は真空排気装置４によって真空排気される。真空容器１の内部には、例えば図示しない流量調整器、または、真空容器１に形成される少なくとも１つのガス導入口１Ｂを経由して、ガスＧＳが導入される。
真空容器１は、例えば金属製の容器であり、真空容器１の上壁１Ａには、開口部ＯＰが形成されている。開口部ＯＰは、上壁１Ａにおける通電アンテナ２に臨む位置に形成される。真空容器１は、グランドＧ１と接続されることにより電気的に接地されている。真空容器１の内部は真空排気装置４によって真空排気される。真空容器１の内部には、例えば図示しない流量調整器、または、真空容器１に形成される少なくとも１つのガス導入口１Ｂを経由して、ガスＧＳが導入される。
【0011】
ガスＧＳは、基板Ｗ１に施す処理内容に応じたものにすればよい。例えば、プラズマＣＶＤ法によって基板Ｗ１に膜形成を行う場合には、ガスＧＳは、原料ガスまたはそれを希釈ガス（例えばＨ２）で希釈したガスである。原料ガスがＳｉＨ４の場合はＳｉ膜を、ＳｉＨ４＋ＮＨ３の場合はＳｉＮ膜を、ＳｉＨ４＋Ｏ２の場合はＳｉＯ２膜を、ＳｉＦ４＋Ｎ２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Ｗ１上に形成することができる。
【0012】
＜基板ホルダ５の構成＞
真空容器１の内部には、基板Ｗ１を保持する基板ホルダ５が設けられている。基板ホルダ５にはバイアス電源６からバイアス電圧が印加されてもよい。バイアス電圧は、例えば負の直流電圧または負のバイアス電圧等であるが、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Ｐ１中の正イオンが基板Ｗ１に入射する時のエネルギーを制御して、基板Ｗ１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５内には、基板Ｗ１を加熱するヒータ５１が設けられていてもよい。バイアス電源６はグランドＧ４に接続されている。
真空容器１の内部には、基板Ｗ１を保持する基板ホルダ５が設けられている。基板ホルダ５にはバイアス電源６からバイアス電圧が印加されてもよい。バイアス電圧は、例えば負の直流電圧または負のバイアス電圧等であるが、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Ｐ１中の正イオンが基板Ｗ１に入射する時のエネルギーを制御して、基板Ｗ１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５内には、基板Ｗ１を加熱するヒータ５１が設けられていてもよい。バイアス電源６はグランドＧ４に接続されている。
【0013】
＜通電アンテナ２の構成＞
通電アンテナ２は、真空容器１の外部に設けられており、開口部ＯＰに臨む位置に配置されている。通電アンテナ２は、高周波電流Ｉ１が導入されて磁界を発生させることにより、真空容器１の内部にプラズマＰ１を発生させるためのものである。通電アンテナ２の形状は、棒状または円筒状である。通電アンテナ２の本数は１本に限らず、複数本であってもよい。
通電アンテナ２は、真空容器１の外部に設けられており、開口部ＯＰに臨む位置に配置されている。通電アンテナ２は、高周波電流Ｉ１が導入されて磁界を発生させることにより、真空容器１の内部にプラズマＰ１を発生させるためのものである。通電アンテナ２の形状は、棒状または円筒状である。通電アンテナ２の本数は１本に限らず、複数本であってもよい。
【0014】
通電アンテナ２の一端部である給電端部２Ａは、整合回路３１を介して、高周波電源３に接続されている。通電アンテナ２の他端部である終端部２Ｂは、グランドＧ３と接続されることにより電気的に接地されている。なお、終端部２Ｂは、コンデンサまたはコイル等を介してグランドＧ３と接続されてもよい。
【0015】
＜高周波電源３の構成＞
高周波電源３は、整合回路３１を介して、通電アンテナ２に高周波電流Ｉ１を通電させることができる。高周波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く適宜変更されてもよい。高周波電源３はグランドＧ２と接続されている。高周波電源３によって通電アンテナ２に高周波電流Ｉ１が導入されることにより、通電アンテナ２の周囲に磁界が発生する。
高周波電源３は、整合回路３１を介して、通電アンテナ２に高周波電流Ｉ１を通電させることができる。高周波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く適宜変更されてもよい。高周波電源３はグランドＧ２と接続されている。高周波電源３によって通電アンテナ２に高周波電流Ｉ１が導入されることにより、通電アンテナ２の周囲に磁界が発生する。
【0016】
＜誘電体板７の構成＞
誘電体板７は、開口部ＯＰを真空容器１の外側から塞ぐように、上壁１Ａに設けられている。誘電体板７は、全体が誘電体物質で構成された平板状をなすものであり、例えばアルミナ、炭化ケイ素もしくは窒化ケイ素等のセラミックス、石英ガラス、無アルカリガラス等の無機材料、または、フッ素樹脂等の樹脂材料等からなる。
誘電体板７は、開口部ＯＰを真空容器１の外側から塞ぐように、上壁１Ａに設けられている。誘電体板７は、全体が誘電体物質で構成された平板状をなすものであり、例えばアルミナ、炭化ケイ素もしくは窒化ケイ素等のセラミックス、石英ガラス、無アルカリガラス等の無機材料、または、フッ素樹脂等の樹脂材料等からなる。
【0017】
誘電体板７は、開口部ＯＰでの気体の移動を遮断することにより、真空容器１の内部の気密を保持する。誘電体板７は、通電アンテナ２の周囲に発生する磁界を真空容器１の内部に透過させる。これにより、真空容器１の内部において、磁界が形成されて誘導電界が発生し、誘導電界によってガスＧＳが電離されることによりプラズマＰ１が発生する。なお、誘電体板７は、開口部ＯＰを真空容器１の内側から塞ぐように、真空容器１の内壁に設けられていてもよい。
【0018】
＜誘導アンテナ８の構成＞
誘導アンテナ８は、真空容器１の内部に、通電アンテナ２が延伸する方向と同じ方向に延伸するように設けられている。また、誘導アンテナ８は、誘電体板７に臨む位置に配置されている。誘導アンテナ８の形状は、棒状または円筒状である。誘導アンテナ８の本数は１本に限らず、複数本であってもよい。誘導アンテナ８と通電アンテナ２との間の距離は、例えば約５ｃｍである。誘導アンテナ８は通電されていない。
誘導アンテナ８は、真空容器１の内部に、通電アンテナ２が延伸する方向と同じ方向に延伸するように設けられている。また、誘導アンテナ８は、誘電体板７に臨む位置に配置されている。誘導アンテナ８の形状は、棒状または円筒状である。誘導アンテナ８の本数は１本に限らず、複数本であってもよい。誘導アンテナ８と通電アンテナ２との間の距離は、例えば約５ｃｍである。誘導アンテナ８は通電されていない。
【0019】
誘導アンテナ８の両端部、つまり、一端部８Ａ及び他端部８Ｂは、電気的に接地される真空容器１の内壁に接続されている。一端部８Ａ及び他端部８Ｂが、接地される真空容器１に接続されることにより、一端部８Ａ及び他端部８Ｂは電気的に接地される。誘導アンテナ８の各部には、真空容器１の内部に形成される磁界により誘導電流が流れる。これにより、通電アンテナ２と誘導アンテナ８との間の磁界強度及び誘導電界強度が大きくなる。
【0020】
＜保護筒９の構成＞
保護筒９は、誘導アンテナ８の周囲を覆うように設けられ、真空容器１の内部に発生するプラズマＰ１から誘導アンテナ８を保護する。保護筒９は絶縁性材料から構成される。保護筒９が真空容器１の内部に発生するプラズマＰ１から誘導アンテナ８を保護することにより、プラズマＰ１によって誘導アンテナ８が摩耗することを低減できる。保護筒９の両端部は、真空容器１の内壁に接続されている。
保護筒９は、誘導アンテナ８の周囲を覆うように設けられ、真空容器１の内部に発生するプラズマＰ１から誘導アンテナ８を保護する。保護筒９は絶縁性材料から構成される。保護筒９が真空容器１の内部に発生するプラズマＰ１から誘導アンテナ８を保護することにより、プラズマＰ１によって誘導アンテナ８が摩耗することを低減できる。保護筒９の両端部は、真空容器１の内壁に接続されている。
【0021】
＜冷却機構１０の構成＞
冷却機構１０は、温調機構１１と、循環機構１２と、循環流路１３と、を備える。温調機構１１は、循環流路１３を循環して流通する冷却液を一定温度に調整するための熱交換器等である。循環機構１２は、循環流路１３に冷却液を循環させるためのポンプ等である。循環流路１３は、通電アンテナ２の内部に設けられており、真空容器１を貫通して誘導アンテナ８の内部に設けられている。
冷却機構１０は、温調機構１１と、循環機構１２と、循環流路１３と、を備える。温調機構１１は、循環流路１３を循環して流通する冷却液を一定温度に調整するための熱交換器等である。循環機構１２は、循環流路１３に冷却液を循環させるためのポンプ等である。循環流路１３は、通電アンテナ２の内部に設けられており、真空容器１を貫通して誘導アンテナ８の内部に設けられている。
【0022】
循環流路１３は、通電アンテナ２に発生するジュール熱を通電アンテナ２の外部に導くものであり、誘導アンテナ８に発生するジュール熱を誘導アンテナ８の外部に導くものである。よって、ジュール熱が発生することによって温度が上昇した通電アンテナ２及び誘導アンテナ８を冷却機構１０によって冷却することができる。したがって、通電アンテナ２及び誘導アンテナ８の温度が過度に上昇することを防ぐことができる。
【0023】
通電アンテナ２には、通電アンテナ２に高周波電流Ｉ１が通電される場合にジュール熱が発生する。また、誘導アンテナ８には、誘導アンテナ８に誘導電流が流れる場合にジュール熱が発生する。循環流路１３を流通する冷却液としては、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。また、当該冷却液としては、例えばフッ素系不活性液体等の水以外の液冷媒を用いてもよい。
【0024】
＜誘導アンテナ８に発生する起電力及び電圧降下＞
図２は、図１に示すプラズマ処理装置１００が備える通電アンテナ２及び誘導アンテナ８の等価回路の一例と、誘導アンテナ８の電位分布と、を示す図である。図２に示すように、通電アンテナ２は、通電アンテナ２が延伸する方向における各微小領域において、インダクタンス成分Ｌ２及びインピーダンス成分Ｒ２を有する。インダクタンス成分Ｌ２は、通電アンテナ２の微小長さあたりのインダクタンスである。インピーダンス成分Ｒ２は、通電アンテナ２の微小長さあたりのインピーダンスである。
図２は、図１に示すプラズマ処理装置１００が備える通電アンテナ２及び誘導アンテナ８の等価回路の一例と、誘導アンテナ８の電位分布と、を示す図である。図２に示すように、通電アンテナ２は、通電アンテナ２が延伸する方向における各微小領域において、インダクタンス成分Ｌ２及びインピーダンス成分Ｒ２を有する。インダクタンス成分Ｌ２は、通電アンテナ２の微小長さあたりのインダクタンスである。インピーダンス成分Ｒ２は、通電アンテナ２の微小長さあたりのインピーダンスである。
【0025】
また、誘導アンテナ８は、誘導アンテナ８が延伸する方向における各微小領域において、インダクタンス成分Ｌ８及びインピーダンス成分Ｒ８を有する。インダクタンス成分Ｌ８は、誘導アンテナ８の微小長さあたりのインダクタンスである。インピーダンス成分Ｒ８は、誘導アンテナ８の微小長さあたりのインピーダンスである。
【0026】
通電アンテナ２及び誘導アンテナ８の等価回路の下側に示す誘導アンテナ８の電位分布について、横軸の位置Ｘ１は、誘導アンテナ８の延伸方向における位置を示し、縦軸の電位Ｖ１は、誘導アンテナ８の位置Ｘ１に対する電位を示す。
【0027】
インダクタンス成分Ｌ８により、誘導アンテナ８において位置ＳＰ１と位置ＳＰ２との間に起電力が発生し、誘導アンテナ８において位置ＳＰ４と位置ＳＰ５との間に起電力が発生する。インピーダンス成分Ｒ８により、誘導アンテナ８において位置ＳＰ２と位置ＳＰ３との間に電圧降下が発生し、誘導アンテナ８において位置ＳＰ５と位置ＳＰ６との間に電圧降下が発生する。
【0028】
誘導アンテナ８の両端部が接地されているため、誘導アンテナ８が延伸する方向における各微小領域において、誘導アンテナ８に発生する起電力及び電圧降下の大きさは、いずれもＶ２となる。よって、誘導アンテナ８が延伸する方向における各微小領域において、誘導アンテナ８のインダクタンスによる起電力と、誘導アンテナ８のインピーダンスによる電圧降下と、が一致する。これにより、誘導アンテナ８の全体の電位差をほとんどゼロにすることができる。
【0029】
以上により、プラズマ処理装置１００では、真空容器１の外部に通電アンテナ２が設けられ、真空容器１の内部に誘導アンテナ８が設けられる。これにより、通電アンテナ２に高周波電流Ｉ１が導入されることにより真空容器１の内部に誘導電界が発生し、真空容器１の内部に発生した誘導電界によって誘導アンテナ８に誘導電流が流れる。
【0030】
また、誘導アンテナ８の両端部が接地されているため、誘導アンテナ８が延伸する方向における微小領域において、誘導電界によって誘導アンテナ８に発生する起電力と、誘導アンテナ８のインピーダンスによる電圧降下と、が一致する。これにより、誘導アンテナ８の全体を接地させることができる。
【0031】
磁界により発生する誘導電界によって誘導アンテナ８に誘導電流を流し、誘導アンテナ８の全体を接地させることにより、真空容器１の内部に発生するプラズマＰ１を均一にすることができる。さらに、誘導アンテナ８の電位は、通電アンテナ２のインピーダンスとは無関係である。このため、通電アンテナ２のインピーダンスを低減するために、通電アンテナ２に容量性リアクタンス等を組み込む必要がなく、通電アンテナ２の構造を単純化することができる。
【0032】
〔実施形態２〕
本発明の実施形態２について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。図３は、本発明の実施形態２に係るプラズマ処理装置１０１の構成の一例を示す断面図である。
本発明の実施形態２について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。図３は、本発明の実施形態２に係るプラズマ処理装置１０１の構成の一例を示す断面図である。
【0033】
＜プラズマ処理装置１０１の構成＞
プラズマ処理装置１０１は、プラズマ処理装置１００に比べて、導体板１４を備える点と、誘電体板７の位置と、が異なる。導体板１４は、開口部ＯＰを真空容器１の外側から塞ぐように真空容器１の上壁１Ａに設けられている。導体板１４は、通電アンテナ２から真空容器１に向かう方向から視認した場合において開口部ＯＰよりも大きいものである。
プラズマ処理装置１０１は、プラズマ処理装置１００に比べて、導体板１４を備える点と、誘電体板７の位置と、が異なる。導体板１４は、開口部ＯＰを真空容器１の外側から塞ぐように真空容器１の上壁１Ａに設けられている。導体板１４は、通電アンテナ２から真空容器１に向かう方向から視認した場合において開口部ＯＰよりも大きいものである。
【0034】
導体板１４には、導体板１４の厚さ方向に貫通する複数のスリット１４１が形成されている。導体板１４の厚さ方向は、通電アンテナ２から誘導アンテナ８に向かう方向である。複数のスリット１４１は互いに平行になるように形成されている。通電アンテナ２から発生する磁界は、誘電体板７を介して複数のスリット１４１から真空容器１の内部に導入される。導体板１４は、接地される真空容器１に設けられることにより、電気的に接地される。
【0035】
導体板１４は、電気的に接地されることにより、通電アンテナ２から発生する磁界を真空容器１の内部に透過させるとともに、通電アンテナ２に高周波電流Ｉ１が導入される場合に通電アンテナ２の電位に由来して発生する電界を遮断するものとなる。導体板１４の形状は平板状である。導体板１４の機械強度は誘電体板７の機械強度よりも高いことが好ましく、導体板１４の厚さは誘電体板７の厚さよりも大きいことが好ましい。
【0036】
導体板１４は、例えばＣｕ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｃ、Ｍｏ、ＷもしくはＣｏを含む群から選択される１種の金属またはそれらの合金（例えばステンレス合金またはアルミニウム合金等）等の金属材料から構成される。導体板１４と上壁１Ａとの間には、Ｏリングまたはガスケット等のシール部材が介在しており、これらの間は真空シールされている。
【0037】
誘電体板７は、導体板１４に形成される複数のスリット１４１を真空容器１の外側から塞ぐように設けられることにより、複数のスリット１４１での気体の移動を遮断する、つまり、開口部ＯＰでの気体の移動を遮断する。これにより、誘電体板７は、真空容器１の内部の気密を保持する。
【0038】
導体板１４が開口部ＯＰを塞ぐように真空容器１に設けられるため、通電アンテナ２に高周波電流Ｉ１が導入される場合に、通電アンテナ２の電位に由来して発生する電界を導体板１４によって遮断することができる。よって、通電アンテナ２の電位差によるプラズマＰ１への影響を抑制でき、真空容器１の内部に発生するプラズマＰ１をより均一にすることができる。
【0039】
また、誘電体板７が導体板１４に形成されるスリット１４１を塞ぐ構造により、通電アンテナ２から発生する磁界を真空容器１の内部に導入させつつ、真空容器１の内部の気密を保持することができる。
【0040】
ここでは誘電体板７の厚さを導体板１４の厚さよりも小さくしているが、これに限られない。例えば真空容器１を真空排気した状態において、誘電体板７はスリット１４１から受ける真空容器１の内外の差圧に耐え得る強度を備えればよく、スリット１４１の数または長さ等の仕様に応じて誘電体板７の厚さが適宜設定されてもよい。ただし、通電アンテナ２と真空容器１との間の距離を短くする観点から、誘電体板７の厚さは薄いことが好ましい。
【0041】
誘電体板７及び導体板１４は、磁界を透過させる磁界透過窓として機能する。つまり、通電アンテナ２から発生した磁界が、誘電体板７及び導体板１４からなる磁界透過窓を透過して真空容器１の内部に形成される。これにより、真空容器１の内部の空間に誘導電界が発生し、誘導結合型のプラズマＰ１が生成される。
【0042】
なお、導体板１４は、開口部ＯＰを真空容器１の内側から塞ぐように、真空容器１の内壁に設けられていてもよい。この場合、誘電体板７は、複数のスリット１４１を真空容器１の内側から塞ぐように設けられる。
【0043】
＜通電アンテナ２及び誘導アンテナ８付近の磁界分布＞
図４は、図３に示すＡ１－Ａ１線矢視断面図であり、プラズマ処理装置１０１が備える通電アンテナ２に通電した際の磁界分布を示す図である。図４において、誘電体板７よりも上側は真空容器１の外部であり、誘電体板７よりも下側は真空容器１の内部である。図４に示すように、通電アンテナ２に高周波電流Ｉ１が流れると、誘導アンテナ８には、高周波電流Ｉ１が流れる方向とは逆方向に誘導電流Ｉ２が流れる。
図４は、図３に示すＡ１－Ａ１線矢視断面図であり、プラズマ処理装置１０１が備える通電アンテナ２に通電した際の磁界分布を示す図である。図４において、誘電体板７よりも上側は真空容器１の外部であり、誘電体板７よりも下側は真空容器１の内部である。図４に示すように、通電アンテナ２に高周波電流Ｉ１が流れると、誘導アンテナ８には、高周波電流Ｉ１が流れる方向とは逆方向に誘導電流Ｉ２が流れる。
【0044】
通電アンテナ２と誘導アンテナ８との間の空間での磁界強度は、当該空間の外側での磁界強度よりも強くなる。通電アンテナ２と誘導アンテナ８との間の空間のうち、通電アンテナ２の近傍及び誘導アンテナ８の近傍で磁界強度は特に強くなる。
【0045】
図４に示すように、通電アンテナ２に高周波電流Ｉ１が流れる場合、真空容器１の内部には、プラズマＰ１を発生させるために十分な磁界強度を有する磁界が発生する。なお、通電アンテナ２の直径は、誘導アンテナ８の直径よりも大きくてもよい。これにより、通電アンテナ２のインピーダンスがより小さくなるため、通電アンテナ２に高周波電流Ｉ１が流れやすくなる。
【0046】
図５は、図４に示す磁界分布を示す図において、通電アンテナ２に通電した際の磁力線Ｍ１を示す図である。通電アンテナ２に高周波電流Ｉ１が流れ、誘導アンテナ８に誘導電流Ｉ２が流れることにより、通電アンテナ２及び誘導アンテナ８の磁力線Ｍ１の方向は図４に示す方向となる。具体的には、通電アンテナ２の周囲において磁力線Ｍ１の方向は、通電アンテナ２に対して右回りの方向であり、誘導アンテナ８の周囲において磁力線Ｍ１の方向は、誘導アンテナ８に対して左回りの方向である。
【0047】
〔変形例１〕
図６は、図３に示すプラズマ処理装置１０１の変形例１において、通電アンテナ２及び誘導アンテナ８付近を示す断面図である。図６に示すように、変形例１に係るプラズマ処理装置は、プラズマ処理装置１０１に比べて、複数の通電アンテナ２と複数の誘導アンテナ８とが１対１に対応して配置されている点が異なる。
図６は、図３に示すプラズマ処理装置１０１の変形例１において、通電アンテナ２及び誘導アンテナ８付近を示す断面図である。図６に示すように、変形例１に係るプラズマ処理装置は、プラズマ処理装置１０１に比べて、複数の通電アンテナ２と複数の誘導アンテナ８とが１対１に対応して配置されている点が異なる。
【0048】
複数の通電アンテナ２のそれぞれは、誘電体板７及びスリット１４１を介して、対応する誘導アンテナ８に対向するように配置されている。なお、複数のスリット１４１は、複数の通電アンテナ２と１対１に対応して導体板１４に形成されていてもよく、複数の誘導アンテナ８と１対１に対応して導体板１４に形成されていてもよい。
【0049】
〔変形例２〕
図７は、図３に示すプラズマ処理装置１０１の変形例２において、通電アンテナ２及び誘導アンテナ８付近を示す断面図である。図７に示すように、変形例２に係るプラズマ処理装置は、プラズマ処理装置１０１に比べて、１本の通電アンテナ２に対して複数の誘導アンテナ８が対応して配置されている点と、導体板１４が導体板１４Ａに変更されている点と、が異なる。このように、複数の通電アンテナ２と複数の誘導アンテナ８とは１対１に対応して配置されていなくてもよい。
図７は、図３に示すプラズマ処理装置１０１の変形例２において、通電アンテナ２及び誘導アンテナ８付近を示す断面図である。図７に示すように、変形例２に係るプラズマ処理装置は、プラズマ処理装置１０１に比べて、１本の通電アンテナ２に対して複数の誘導アンテナ８が対応して配置されている点と、導体板１４が導体板１４Ａに変更されている点と、が異なる。このように、複数の通電アンテナ２と複数の誘導アンテナ８とは１対１に対応して配置されていなくてもよい。
【0050】
導体板１４Ａは、水平部１４２及び突出部１４３を有する。水平部１４２は、水平方向に延伸しており、真空容器１の上壁１Ａに設けられている。突出部１４３は、水平部１４２から下方に突出するように形成されており、突出部１４３における真空容器１の外側には凹部１４４が形成されている。
【0051】
通電アンテナ２は、凹部１４４に囲まれる位置に配置されている。凹部１４４には、複数のスリット１４１が形成されている。誘電体板７は、複数のスリット１４１を真空容器１の外側から塞ぐように凹部１４４に設けられる。複数の誘導アンテナ８はそれぞれ、誘電体板７及びスリット１４１を介して、１本の通電アンテナ２に対向するように配置されている。なお、複数のスリット１４１と複数の誘導アンテナ８とが１対１に対応して配置されていてもよい。
【0052】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係るプラズマ処理装置は、真空容器と、前記真空容器の外部に設けられ、高周波電流が導入されて磁界を発生させることにより、前記真空容器の内部にプラズマを発生させるための通電アンテナと、前記真空容器における前記通電アンテナに臨む位置に形成される開口部での気体の移動を遮断することにより、前記真空容器の内部の気密を保持する誘電体板と、前記真空容器の内部に、前記通電アンテナが延伸する方向と同じ方向に延伸するように設けられ、両端部が接地される誘導アンテナと、を備える。
本発明の態様１に係るプラズマ処理装置は、真空容器と、前記真空容器の外部に設けられ、高周波電流が導入されて磁界を発生させることにより、前記真空容器の内部にプラズマを発生させるための通電アンテナと、前記真空容器における前記通電アンテナに臨む位置に形成される開口部での気体の移動を遮断することにより、前記真空容器の内部の気密を保持する誘電体板と、前記真空容器の内部に、前記通電アンテナが延伸する方向と同じ方向に延伸するように設けられ、両端部が接地される誘導アンテナと、を備える。
【0053】
真空容器の外部に通電アンテナが設けられ、真空容器の内部に誘導アンテナが設けられる。これにより、通電アンテナに高周波電流が導入されることにより真空容器の内部に誘導電界が発生し、真空容器の内部に発生した誘導電界によって誘導アンテナに誘導電流が流れる。
【0054】
また、誘導アンテナの両端部が接地されているため、誘導アンテナが延伸する方向における微小領域において、誘導電界によって誘導アンテナに発生する起電力と、誘導アンテナのインピーダンスによる電圧降下と、が一致する。これにより、誘導アンテナの全体を接地させることができる。
【0055】
磁界により発生する誘導電界によって誘導アンテナに誘導電流を流し、誘導アンテナの全体を接地させることにより、真空容器の内部に発生するプラズマを均一にすることができる。
【0056】
本発明の態様２に係るプラズマ処理装置は、上記態様１において、前記誘導アンテナの両端部は、接地される前記真空容器に接続されてもよい。誘導アンテナの両端部が、接地される真空容器に接続されることにより、誘導アンテナの両端部は接地される。
【0057】
本発明の態様３に係るプラズマ処理装置は、上記態様１または２において、前記誘導アンテナの内部に設けられる冷却機構をさらに備え、前記冷却機構は、前記誘導アンテナに発生するジュール熱を前記誘導アンテナの外部に導いてもよい。ジュール熱が発生することによって温度が上昇した誘導アンテナを冷却機構によって冷却することができる。
【0058】
本発明の態様４に係るプラズマ処理装置は、上記態様１から３のいずれかにおいて、前記誘導アンテナの周囲を覆うように設けられ、前記真空容器の内部に発生するプラズマから前記誘導アンテナを保護する保護筒をさらに備えてもよい。保護筒が真空容器の内部に発生するプラズマから誘導アンテナを保護することにより、プラズマによって誘導アンテナが摩耗することを低減できる。
【0059】
本発明の態様５に係るプラズマ処理装置は、上記態様１から４のいずれかにおいて、前記開口部を塞ぐように前記真空容器に設けられ、厚さ方向に貫通するスリットが形成される導体板をさらに備え、前記誘電体板は、前記導体板に形成される前記スリットを前記真空容器の外側から塞ぐように設けられることにより、前記真空容器の内部の気密を保持してもよい。
【0060】
導体板が開口部を塞ぐように真空容器に設けられるため、通電アンテナに高周波電流が導入される場合に、通電アンテナの電位に由来して発生する電界を導体板によって遮断することができる。よって、通電アンテナの電位差によるプラズマへの影響を抑制でき、真空容器の内部に発生するプラズマをより均一にすることができる。また、誘電体板が導体板に形成されるスリットを塞ぐ構造により、通電アンテナから発生する磁界を真空容器の内部に導入させつつ、真空容器の内部の気密を保持することができる。
【0061】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0062】
１ 真空容器
２ 通電アンテナ
７ 誘電体板
８ 誘導アンテナ
９ 保護筒
１０ 冷却機構
１４ 導体板
１００、１０１ プラズマ処理装置
１４１ スリット
Ｉ１ 高周波電流
ＯＰ 開口部
Ｐ１ プラズマ
２ 通電アンテナ
７ 誘電体板
８ 誘導アンテナ
９ 保護筒
１０ 冷却機構
１４ 導体板
１００、１０１ プラズマ処理装置
１４１ スリット
Ｉ１ 高周波電流
ＯＰ 開口部
Ｐ１ プラズマ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】