特許 7022313 容量素子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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-02-09

(45)【発行日】2022-02-18

(54)【発明の名称】容量素子及びプラズマ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01G 5/013 20060101AFI20220210BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20220210BHJP

   C23C 16/509 20060101ALI20220210BHJP

【ＦＩ】

H01G5/013 200

H05H1/46 L

C23C16/509

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2018013771

(22)【出願日】2018-01-30

(65)【公開番号】P2019134022

(43)【公開日】2019-08-08

【審査請求日】2021-01-15

(73)【特許権者】

【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

(72)【発明者】

【氏名】中田 誓治

(72)【発明者】

【氏名】安東 靖典

(72)【発明者】

【氏名】久保田 清

【審査官】北原 昂

(56)【参考文献】

【文献】特開平８－６９９４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平２－３２５１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平６－４４２０７（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｇ ５／０１３

Ｈ０５Ｈ １／４６

Ｃ２３Ｃ １６／５０９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに対向して設けられた一対の固定電極と、
前記一対の固定電極の間に出入可能に設けられた固体誘電体と、
前記一対の固定電極及び前記固体誘電体を収容する収容容器と、
前記収容容器内に導入されて前記一対の固定電極の間に介在する液体誘電体とを具備する、容量素子。

【請求項2】

前記収容容器が、前記液体誘電体を導入する導入ポート及び前記液体誘電体を導出する導出ポートを有している、請求項１記載の容量素子。

【請求項3】

前記一対の固定電極の一方が、前記導入ポートに設けられた第１のフランジ部材と、前記第１のフランジ部材に支持された複数の第１の固定金属板とを有し、
前記一対の固定電極の他方が、前記導出ポートに設けられた第２のフランジ部材と、前記第１の固定金属板の間に位置するように前記第２のフランジ部材に支持された複数の第２の固定金属板とを有し、
前記第１のフランジ部材及び前記第２のフランジ部材に前記液体誘電体が流通可能な開口が形成されている、請求項２記載の容量素子。

【請求項4】

前記固体誘電体が、
前記収容容器の側壁に回転軸周りに回転可能に支持された回転軸体と、
前記回転軸体に支持されて前記回転軸周りに回転し、前記第１の固定金属板及び前記第２の固定金属板の間を出入する複数の誘電体板とを有している、請求項３記載の容量素子。

【請求項5】

前記複数の誘電体板が、前記第１の固定金属板及び前記第２の固定金属板の間から抜き出された状態において、前記第１の固定金属板及び前記第２の固定金属板の何れにも対向しない、請求項４記載の容量素子。

【請求項6】

前記液体誘電体が水である、請求項１乃至５のうち何れか一項に記載の容量素子。

【請求項7】

前記固体誘電体の比誘電率が水の比誘電率よりも小さい、請求項１乃至６のうち何れか一項に記載の容量素子。

【請求項8】

互いに対向して設けられた一対の固定電極と、
前記一対の固定電極の間に設けられた固体誘電体と、
前記一対の固定電極及び前記固体誘電体を収容する収容容器と、
前記収容容器内に導入されて前記一対の固定電極の間に介在する液体誘電体とを具備し、
前記収容容器内の前記液体誘電体の容量を変更可能に構成されている、容量素子。

【請求項9】

請求項１乃至８のうち何れか一項に記載の容量素子と、
前記容量素子と電気的に接続されるとともに、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導体とを具備し、
前記液体誘電体が前記アンテナ導体の冷却液である、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、容量素子及びこの容量素子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】

容量素子としては、特許文献１に示すように、互いに対向する一対の電極と、これらの電極の間に出入可能に設けられた誘電体とを備え、誘電体を出入させることにより静電容量が可変に構成された所謂可変コンデンサと称されるものがある。

【0003】

このような可変コンデンサにおいて、仮に一対の電極と誘電体との間に隙間が設けられていないと、一対の電極の間に誘電体を出入させることで電極や誘電体が傷ついてしまうという問題が生じる。

【0004】

一方、電極と誘電体との間に隙間を設けた場合は、空気の比誘電率が低い（約１．０）ので、静電容量が大幅に低下してしまうという問題が生じる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平８－６９９４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【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、一対の電極やこれらの電極の間に出入可能に設けられた誘電体を傷つけることなく、しかも静電容量の大幅な低下を防ぎつつ、静電容量を可変に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容量素子は、互いに対向して設けられた一対の固定電極と、前記一対の固定電極の間に出入可能に設けられた固体誘電体と、前記一対の固定電極及び前記固体誘電体を収容する収容容器と、前記収容容器内に導入されて前記一対の固定電極の間に介在する液体誘電体とを具備することを特徴とするものである。

【0008】

このように構成された容量素子であれば、一対の固定電極の間に液体誘電体を介在させているので、固定電極と固体誘電体との間に隙間を設ければ、この隙間を液体誘電体で満たすことができる。これにより、固定電極や固体誘電体を傷つけることなく、一対の固定電極の間に固体誘電体を出入させることができるうえ、静電容量の大幅な低下を防ぐことができる。

【0009】

前記収容容器が、前記液体誘電体を導入する導入ポート及び前記液体誘電体を導出する導出ポートを有していることが好ましい。
このような構成であれば、収容容器の内部を液体誘電体が流れるので、収容容器内の液体誘電体が置換される。これにより、液体誘電体の温度上昇による比誘電率の変化などに起因した静電容量の不意の変動を抑えることができる。

【0010】

前記一対の固定電極の一方が、前記導入ポートに設けられた第１のフランジ部材と、前記第１のフランジ部材に支持された複数の第１の固定金属板とを有し、前記一対の固定電極の他方が、前記導出ポートに設けられた第２のフランジ部材と、前記第１の固定金属板の間に位置するように前記第２のフランジ部材に支持された複数の第２の固定金属板とを有し、前記第１のフランジ部材及び前記第２のフランジ部材に前記液体誘電体が流通可能な開口が形成されていることが好ましい。
このような構成であれば、第１の固定金属板や第２の固定金属板を導入ポートや導出ポートを介して収容容器内に挿入しているので、これらの固定金属板を挿入するための別のポートを収容容器に形成する必要がなく、製造の容易化を図れる。

【0011】

具体的な実施態様としては、前記固体誘電体が、前記収容容器の側壁に回転軸周りに回転可能に支持された回転軸体と、前記回転軸体に支持されて前記回転軸周りに回転し、前記第１の固定金属板及び前記第２の固定金属板の間を出入する複数の誘電体板とを有している構成が挙げられる。
このような構成であれば、収容容器と回転軸体との間を軸シールによりシールすることができ、例えば第１の固定金属板及び第２の固定金属板の間で誘電体板を並進移動させる構成に比べてシール性が良い。

【0012】

前記複数の誘電体板が、前記第１の固定金属板及び前記第２の固定金属板の間から抜き出された状態において、前記第１の固定金属板及び前記第２の固定金属板の何れにも対向しないことが好ましい。
このような構成であれば、第１の固定金属板や第２の固定金属板を収容容器から取り外すことなく、誘電体板を収容容器に対して挿脱することができ、組み立て性やメンテナンス性が良い。

【0013】

前記液体誘電体が水であることが好ましい。これならば、液体誘電体として高抵抗の水を用いることにより、電気絶縁性を担保することができる。

【0014】

前記固体誘電体の比誘電率が水の比誘電率よりも小さいことが好ましい。これならば、液体誘電率として水を用いた場合に、固体誘電率と固体金属板との対向面積に比例して静電容量を減少させることができる。

【0015】

また、互いに対向して設けられた一対の固定電極と、前記一対の固定電極の間に設けられた固体誘電体と、前記一対の固定電極及び前記固体誘電体を収容する収容容器と、前記収容容器内に導入されて前記一対の固定電極の間に介在する液体誘電体とを具備し、前記収容容器内の前記液体誘電体の容量を変更可能に構成されていることを特徴とする容量素子も、本発明の１つである。
このように構成された容量素子によれば、液体誘電体の容量を変更することで静電容量を変えることができるので、一対の固定電極や固体誘電体が傷つくことを防ぐことができる。そのうえ、一対の固定電極の間に液体誘電体を介在させているので、これらの間が空気により満たされている場合に比べて、静電容量の大幅な低下を抑えることができる。

【0016】

さらに、本発明に係るプラズマ処理装置は、上述した容量素子と、前記容量素子と電気的に接続されるとともに、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導体とを具備し、前記液体誘電体が前記アンテナ導体の冷却液であ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、プラズマ生成時に生じる熱によって高温になりがちなアンテナ導体を、液体誘電体を用いてアンテナ導体を冷却することができるので、アンテナ自体の破損又はその周辺構造の破損などを防ぐことができ、安定してプラズマを発生させることが可能となる。

【発明の効果】

【0017】

このように構成した本発明によれば、一対の固定電極やこれらの電極の間に出入可能に設けられた誘電体を傷つけることなく、しかも静電容量の大幅な低下を防ぎつつ、静電容量を可変にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【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】同実施形態のプラズマ処理装置の構成を模式的に示す横断面図である。

【図3】同実施形態の可変コンデンサを模式的に示す横断面図である。

【図4】同実施形態の可変コンデンサを模式的に示す縦断面図である。

【図5】同実施形態の可変コンデンサを導入ポート側から見た側面図である。

【図6】同実施形態の固定金属板及び可動誘電体が対向しない状態を示す模式図である。

【図7】同実施形態の第１の固定電極及び第２の固定電極の構成を示す模式図である。

【図8】同実施形態の固定金属板及び可動金属板が対向した状態を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

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。

【0020】

＜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。

【0021】

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。

【0022】

具体的にプラズマ処理装置１００は、図１及び図２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導体３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導体３に印加する高周波電源４とを備えている。なお、アンテナ導体３に高周波電源４から高周波を印加することによりアンテナ導体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。

【0023】

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５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。

【0024】

真空容器２内に、例えば流量調整器（図示省略）及びアンテナ導体３に沿う方向に配置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。

【0025】

また、真空容器２内には、基板Ｗを保持する基板ホルダ６が設けられている。この例のように、基板ホルダ６にバイアス電源７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６内に、基板Ｗを加熱するヒータ６１を設けておいても良い。

【0026】

アンテナ導体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）複数配置されている。

【0027】

アンテナ導体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。アンテナ導体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８がそれぞれ設けられている。この各絶縁部材８を、アンテナ導体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９１によって真空シールされている。各絶縁部材８と真空容器２との間も、例えばパッキン９２によって真空シールされている。なお、絶縁部材８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。

【0028】

さらに、アンテナ導体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１０により覆われている。この絶縁カバー１０の両端部は絶縁部材８によって支持されている。なお、絶縁カバー１０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。

【0029】

そして、複数のアンテナ導体３は、内部に冷却液ＣＬが流通する流路３ｓを有する中空構造のものである。本実施形態では、直管状をなす金属パイプ３１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。

【0030】

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１１によりアンテナ導体３を流通するものであり、前記循環流路１１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１１１と、循環流路１１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１１２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。

【0031】

また、複数のアンテナ導体３は、図２に示すように、接続導体１２によって接続されて１本のアンテナ構造となるように構成されている。つまり、互いに隣接するアンテナ導体３における真空容器２の外部に延出した端部同士を接続導体１２によって電気的に接続している。具体的には、互いに隣接するアンテナ導体３において一方のアンテナ導体３の端部と他方のアンテナ導体３の端部とを接続導体１２により電気的に接続している。

【0032】

ここで、接続導体１２により接続される２つのアンテナ導体３の端部は同じ側壁側に位置する端部である。これにより、複数のアンテナ導体３は、互いに隣接するアンテナ導体３に互いに逆向きの高周波電流が流れるように構成される。

【0033】

そして、接続導体１２は内部に流路を有しており、その流路に冷却液ＣＬが流れるように構成されている。具体的には、接続導体１２の一端部は、一方のアンテナ導体３の流路と連通しており、接続導体１２の他端部は、他方のアンテナ導体３の流路と連通している。これにより、互いに隣接するアンテナ導体３において一方のアンテナ導体３を流れた冷却液ＣＬが接続導体１２の流路を介して他方のアンテナ導体３に流れる。これにより、共通の冷却液ＣＬにより複数のアンテナ導体３を冷却することができる。また、１本の流路によって複数のアンテナ導体３を冷却することができるので、循環流路１１の構成を簡略化することができる。

【0034】

複数のアンテナ導体３のうち接続導体１２で接続されていない一方の端部が給電端部３ａとなり、当該給電端部３ａには、整合回路４１を介して高周波電源４が接続される。また、他方の端部である終端部３ｂは直接接地されている。なお、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。

【0035】

上記構成によって、高周波電源４から、整合回路４１を介して、アンテナ導体３に高周波電流ＩＲを流すことができる。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い。

【0036】

＜接続導体１２の構成＞
次に接続導体１２について、図３～図７を参照して詳細に説明する。なお、図３及び図４などにおいて一部のシール部材などは記載を省略している。

【0037】

接続導体１２は、図３及び図４に示すように、アンテナ導体３に電気的に接続される容量素子たる可変コンデンサ１３と、当該可変コンデンサ１３と一方のアンテナ導体３の端部とを接続する第１の接続部１４と、可変コンデンサ１３と他方のアンテナ導体３の端部とを接続する第２の接続部１５とを有している。

【0038】

第１の接続部１４及び第２の接続部１５は、アンテナ導体３の端部を取り囲むことによって、アンテナ導体３に電気的に接触するとともに、アンテナ導体３の端部に形成された開口部３Ｈから冷却液ＣＬを可変コンデンサ１３に導くものである。これら接続部１４、１５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。

【0039】

本実施形態の各接続部１４、１５は、アンテナ導体３の端部において、開口部３Ｈよりも真空容器２側でＯリングなどのシール部材Ｓ１を介して液密に装着されるものであり、開口部３Ｈよりも外側は拘束しないように構成されている（図３参照）。これにより、接続部１４、１５に対するアンテナ導体３の若干の傾きを許容する構成としている。

【0040】

可変コンデンサ１３は、一方のアンテナ導体３に電気的に接続される第１の固定電極１６と、他方のアンテナ導体３に電気的に接続されるとともに、第１の固定電極１６との間でコンデンサを形成する第２の固定電極１７と、第１の固定電極１６及び第２の固定電極１７の間に出入可能に設けられた固体誘電体１８とを有している。

【0041】

本実施形態の可変コンデンサ１３は、固体誘電体１８が所定の回転軸Ｃ周りに回転することによって、その静電容量を変更できるように構成されている。そして、可変コンデンサ１３は、第１の固定電極１６、第２の固定電極１７及び固体誘電体１８を収容する絶縁性を有する収容容器１９を備えている。

【0042】

収容容器１９は、一方のアンテナ導体３からの冷却液ＣＬを導入する導入ポートＰ１と、冷却液ＣＬを他方のアンテナ導体３に導出する導出ポートＰ２とを有している。導入ポートＰ１は、収容容器１９の一方の側壁（図３では左側壁１９ａ）に形成され、導出ポートＰ２は収容容器１９の他方の側壁（図３では右側壁１９ｂ）に形成されており、導入ポートＰ１及び導出ポートＰ２は互いに対向した位置に設けられている。なお、本実施形態の収容容器１９は、内部に中空部を有する概略直方体形状をなすものであるが、その他の形状であってもよい。

【0043】

第１の固定電極１６及び第２の固定電極１７は、固体誘電体１８の回転軸Ｃに沿った互いに異なる位置に設けられている。本実施形態では、第１の固定電極１６は、収容容器１９の導入ポートＰ１から収容容器１９の内部に挿入して設けられている。また、第２の固定電極１７は、収容容器１９の導出ポートＰ２から収容容器１９の内部に挿入して設けられている。

【0044】

第１の固定電極１６は、互いに対向するように設けられた複数の第１の固定金属板１６１を有している。また、第２の固定電極１７は、第１の固定金属板１６１の間に位置するように設けられた複数の第２の固定金属板１７１を有している。これらの固定金属板１６１、１７１はそれぞれ、回転軸Ｃに沿って略等間隔に設けられており、第１の固定金属板１６１は、互いに隣り合う第２の固定金属板１７１の中間に位置し、第２の固定金属板１７１は、互いに隣り合う第１の固定金属板１６１の中間に位置している。なお、第１の固定金属板１６１と第２の固定金属板１７１とのギャップは例えば１．５ｍｍ～３．０ｍｍである。

【0045】

複数の第１の固定金属板１６１は、互いに同一形状をなすものであり、第１のフランジ部材１６２に支持されている。第１のフランジ部材１６２は、収容容器１９の導入ポートＰ１が形成された左側壁１９ａに固定されており、ここでは導入ポートＰ１に連通する貫通孔１６２Ｈが形成されている。また、複数の第２の固定金属板１７１は、互いに同一形状をなすものであり、第２のフランジ部材１７２に支持されている。第２のフランジ部材１７２は、収容容器１９の導出ポートＰ２が形成された右側壁１９ｂに固定されており、ここでは導出ポートＰ２に連通する貫通孔１７２Ｈが形成されている。

【0046】

第１の固定金属板１６１及び第２の固定金属板１７１は、図６及び図７に示すように、平板状をなすものであり、平面視において、互いに対向する対面領域Ｚを有する。なお、図７は説明の便宜上、第１の固定電極１６及び第２の固定電極１７を収容容器１９から取り外した状態を示している。

【0047】

対面領域Ｚは、各固定金属板１６１、１７１の先端側に設定されており、各固定金属板１６１、１７１の対面領域Ｚが平面視において重なり合うことにより、これらの対面領域Ｚの間がコンデンサとして形成される。ここでの対面領域Ｚは、例えば回転軸Ｃを中心とした部分円環状をなし、ここでは半円環状としてあるが、矩形状やその他の種々の形状としても構わない。

【0048】

固体誘電体１８は、図３に示すように、収容容器１９の側壁（図３では前側壁１９ｃ）に回転軸Ｃ周りに回転可能に軸支される回転軸体１８１と、当該回転軸体１８１に支持されて第１の固定電極１６及び第２の固定電極１７の間に出入する可動誘電体板１８２とを有している。

【0049】

回転軸体１８１は、回転軸Ｃに沿って延びる直線状をなすものである。この回転軸体１８１は、その一端部が収容容器１９の前側壁１９ｃから外部に延出するように構成されている。そして、この収容容器１９の前側壁１９ｃにおいてＯリングなどのシール部材Ｓ２により回転可能に支持される。ここでは、前側壁１９ｃにおいて２つのＯリングにより２点支持されている。また、回転軸体１８１の他端部は、収容容器１９の内面に設けられた位置決め凹部１９１に回転可能に接触している。

【0050】

また、回転軸体１８１は、可動誘電体板１８２を支持する部分１８１ｘが金属製などの導電材料から形成され、収容容器１９から外部に延出した部分１８１ｙが樹脂製などの絶縁材料から形成されている。

【0051】

可動誘電体板１８２は、第１の固定金属板１６１及び第２の固定金属板１７１の間それぞれに介在する平板状のものであり、回転軸Ｃに沿って互いに略等間隔に配置されている。ここでは、可動誘電体板１８２と第１の固定金属板１６１とが互いに離間するとともに、可動誘電体板１８２と第２の固定金属板１７１とが互いに離間しており、具体的には第１の固定金属板１６１及び第２の固定金属板１７１の中間に可動誘電体板１８２が配置されている。図３では、第１の固定金属板１６１を３枚、第２の固定金属板１７１を３枚とし、可動誘電体板１８２を５枚としているが、これに限られない。なお、可動誘電体板１８２の厚み寸法は例えば１ｍｍである。

【0052】

これらの可動誘電体板１８２は、回転軸Ｃに直交するとともに、第１の固定金属板１６１や第２の固定金属板１７１と平行に設けられており、互いに同一形状をなす。具体的に可動誘電体板１８２は、図６に示すように、少なくとも第１の固定金属板１６１及び第２の固定金属板１７１の対面領域Ｚを含む形状であり、ここでは平面視において、部分円環状、より具体的には半円環状である。この可動誘電体板１８２の外径は、対面領域Ｚの外径と略同一としてあるが、対面領域Ｚよりも外径が大きくても良いし、小さくても良い。また、可動誘電体板１８２の形状は、半円環状などの部分円環状に限らず、矩形状やその他の種々の形状としても構わない。

【0053】

このように構成された可変コンデンサ１３において固体誘電体１８を回転させることによって、図８に示すように、可動誘電体板１８２における第１の固定金属板１６１や第２の固定金属板１７１と対向する対向面積Ａ、すなわち可動誘電体板１８２における第１の固定金属板１６１及び第２の固定金属板１７１の間に介在している部分の対向面積Ａが変化する。本実施形態では、各固定金属板１６１、１７１の回転軸Ｃ側の先端辺１６１ａ、１７１ａが円弧状であり、固体誘電体１８を回転させることによって、対向面積Ａが固体誘電体１８の回転角度θに比例して変化する。

【0054】

また、可動誘電体板１８２は、その全体が第１の固定金属板１６１及び第２の固定金属板１７１の間に介在する介在位置と、可動誘電体板１８２が第１の固定金属板１６１及び第２の固定金属板１７１の何れにも対向しない非介在位置との間で回転移動する。そして、可動誘電体板１８２が非介在位置にある状態では、図６に示すように、平面視において、可動誘電体板１８２における固定金属板１６１、１７１に臨む端辺１８２ａと、固定金属板１６１、１７１における可動誘電体板１８２に臨む端辺１６１ｂ、１７１ｂとの間に隙間Ｘを設けている。これにより、固体誘電体１８を軸方向に取り外し可能にしている。本実施形態では、固体誘電体１８を支持している前側壁１９ｃを軸方向に沿って取り外すことによって固体誘電体１８が取り外される。

【0055】

上記の構成において、収容容器１９の導入ポートＰ１から冷却液ＣＬが流入すると、収容容器１９の内部が冷却液ＣＬにより満たされる。これにより、第１の固定金属板１６１及び第２の固定金属板１７１の間が冷却液ＣＬで満たされ、その冷却液ＣＬが、可変コンデンサ１３の誘電体となる。つまり、本実施形態の可変コンデンサ１３は、液体誘電体と上述した固体誘電体１８との２種類の誘電体を備えている。より詳細に説明すると、液体誘電体である冷却液ＣＬは、ここでは水であり２０℃で比誘電率が約８０である。一方、固体誘電体１８は、液体誘電体よりも比誘電率が小さいもの、すなわち水よりも比誘電率が小さいものである。より具体的には、固体誘電体１８は、比誘電率が１０以下のものであり、例えば比誘電率が３．８の石英や比誘電率が８．５のアルミナなどである。このように、固体誘電体１８の比誘電率が液体誘電体の比誘電率よりも小さいので、可動誘電体板１８２を非介在位置から介在位置に回転移動させることにより、その回転角度θに応じて静電容量が減少する。

【0056】

ここで、本実施形態では、固定金属板１６１、１７１と可動誘電体板１８２との対向方向が、導入ポートＰ１及び導出ポートＰ２の対向方向と直交するように構成されている。つまり、固定金属板１６１、１７１及び可動誘電体板１８２が導入ポートＰ１及び導出ポートＰ２の対向方向に沿って設けられている。この構成により、収容容器１９の内部を冷却液ＣＬが流れやすくなる。その結果、収容容器１９内の冷却液ＣＬの置換が容易となり、可変コンデンサ１３の冷却を効率良く行うことができる。また、導入ポートＰ１から流入した冷却液ＣＬは固定金属板１６１、１７１及び可動誘電体板１８２の間に流入しやすく、固定金属板１６１、１７１及び可動誘電体板１８２の間から流出しやすい。その結果、固定金属板１６１、１７１及び可動誘電体板１８２の間の冷却液の置換が容易となり、液体誘電体たる冷却液ＣＬの温度変化が抑えられる。これにより、可変コンデンサ１３の静電容量を一定に維持しやすくなる。さらに、固定金属板１６１、１７１及び可動誘電体板１８２の間に気泡が滞留しにくくなる。

【0057】

＜本実施形態の効果＞
このように構成した本実施形態のプラズマ処理装置１００によれば、第１の固定金属板１６１と可動誘電体板１８２との間や、第２の固定金属板１７１と可動誘電体板１８２との間に液体誘電体たる冷却液ＣＬが介在しているので、固定金属板１６１、１７１や可動誘電体板１８２を傷つけることなく可動誘電体板１８２を回転させることができる。
そのうえ、第１の固定金属板１６１と可動誘電体板１８２との間や、第２の固定金属板１７１と可動誘電体板１８２との間に例えば空気が介在する場合に比べて、静電容量の大幅な低下を防ぐことができる。

【0058】

また、固体誘電体１８が、回転軸体１８１を回転させることにより可動誘電体板１８２が第１の固定金属板１６１及び第２の固定金属板１７１の間を出入りするように構成されているので、例えば第１の固定金属板１６１及び第２の固定金属板１７１の間で可動誘電体板１８２を並進移動させる構成に比べてシール性が良い。

【0059】

さらに、可動誘電体板１８２が非介在位置にある状態において、可動誘電体板１８２が第１の固定金属板１６１及び第２の固定金属板１７１の何れにも対向しないので、第１の固定金属板１６１や第２の固定金属板１７１を収容容器１９から取り外すことなく、固体誘電体１８を収容容器１９に対して挿脱することができ、組み立て性やメンテナンス性が良い。

【0060】

加えて、固体誘電体１８として液体誘電体である冷却液ＣＬよりも比誘電率が小さいものを用いているので、冷却液ＣＬによって可変コンデンサの静電容量を大まかに定めつつ、その静電容量を固体誘電体１８の回転により細やかに調整することができる。

【0061】

そのうえ、アンテナ導体３を冷却液ＣＬにより冷却することができるので、プラズマＰを安定して発生させることができる。また、可変コンデンサ１３の誘電体をアンテナ導体３を流れる冷却液ＣＬにより構成しているので、可変コンデンサ１３を冷却しつつその静電容量の不意の変動を抑えることができる。

【0062】

＜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。

【0063】

例えば、液体誘電体として、前記実施形態では冷却液ＣＬたる水を用いていたが、水に限らず例えば油やイオン交換液など種々の液体を液体誘電体として用いて良い。なお、前記実施形態では、水の比誘電率が２０℃で約８０であることを述べたが、水等のように温度によって比誘電率が変化する液体誘電体を用いる場合、その使用温度は２０℃に限らず種々の温度を選択して構わない。固体誘電体としては、その使用温度における液体誘電体の比誘電率も小さい比誘電率のものを用いることができる。また、比誘電率が周波数によって変化する液体誘電体を用いる場合においても、その使用周波数は特に限定されるものではない。
さらに、固体誘電体１８としては、前記実施形態では液体誘電体の比誘電率よりも小さいものを用いていたが、液体誘電体の比誘電率よりも大きいものを用いても良い。この場合、可動誘電体板１８２を非介在位置から介在位置に回転移動させることにより、その回転角度θに応じて静電容量が増大する。

【0064】

前記実施形態では、可動誘電体板１８２が回転軸Ｃ周りに回転するものであったが、可動誘電体板１８２が一方向にスライド移動（並進移動）するものであってもよい。ここで、可動誘電体板１８２がスライド移動する構成としては、可動誘電体板１８２が固定金属板１６１、１７１との対向方向に直交する方向にスライドして対向面積が変化するものであってもよいし、可動誘電体板１８２が固定金属板１６１、１７１との対向方向に沿ってスライド移動して対向距離が変化するものであってもよい。

【0065】

さらに、前記実施形態では、可変コンデンサ１３が、固体誘電体１８を回転させることにより静電容量が変わるように構成されていたが、可変コンデンサ１３としては、固体誘電体１８を動かすことなく、収容容器１９内における液体誘電体の容量を増減させることにより静電容量が変わるように構成されていても良い。
この場合、循環流路１１を循環する冷却液とは別の液体を液体誘電体として収容容器１９に収容させることが好ましく、その液体誘電体の容量の調整は自動或いは手動で行えば良い。

【0066】

さらに、前記実施形態では、可変コンデンサ１３が互いに隣接するアンテナ導体３の間に設けられているが、アンテナ導体３と接地との間に設けられるものであってもよい。この場合、第１の固定電極１６はアンテナ導体３に電気的に接続され、第２の固定電極１７は接地される。さらに加えて、可変コンデンサ１３は、整合回路４１とアンテナ導体３との間に設けられても良い。この場合、第１の固定電極１６は整合回路４１に電気的に接続され、第２の固定電極１７はアンテナ導体３に電気的に接続される。

【0067】

その上、前記実施形態では、アンテナ導体３は直線状をなすものであったが、湾曲又は屈曲した形状であっても良い。この場合、金属パイプが湾曲又は屈曲した形状であっても良いし、絶縁パイプが湾曲又は屈曲した形状であっても良い。

【0068】

また、本発明の可変コンデンサは、必ずしもプラズマ処理装置に用いる必要はなく、種々の装置に適用して構わない。

【0069】

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】

【0070】

１００・・・プラズマ処理装置
Ｗ・・・基板
Ｐ・・・誘導結合プラズマ
２・・・真空容器
３・・・アンテナ導体
３Ｓ・・・流路
ＣＬ・・・冷却液
１３・・・可変コンデンサ
１６・・・第１の固定電極
１６１・・・固定金属板
１７・・・第２の固定電極
１７１・・・固定金属板
１８・・・固体誘電体
Ｃ・・・回転軸
１８２・・・可動誘電体板
１６１ａ、１７１ａ・・・先端辺
１６１ｂ、１７１ｂ・・・端辺
１８２ａ・・・端辺
１９・・・収容容器
Ｐ１・・・導入ポート
Ｐ２・・・導出ポート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】