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(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】2022-02-16
(45)【発行日】2022-02-25
(54)【発明の名称】アンテナ及びプラズマ処理装置
(51)【国際特許分類】
H05H 1/46 20060101AFI20220217BHJP
H01L 21/3065 20060101ALI20220217BHJP
H01L 21/205 20060101ALI20220217BHJP
H01L 21/31 20060101ALI20220217BHJP
C23C 16/509 20060101ALI20220217BHJP
【ＦＩ】
H05H1/46 L
H01L21/302 101C
H01L21/205
H01L21/31 C
C23C16/509
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2018046324
(22)【出願日】2018-03-14
(65)【公開番号】P2019160593
(43)【公開日】2019-09-19
【審査請求日】2021-03-04
(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】茨木 満雄
【審査官】右▲高▼ 孝幸
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－１３８５９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１１／０４１０８７（ＷＯ，Ａ２）
【文献】特表２０１５－５０８５６５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０５Ｈ １／４６
Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５
Ｈ０１Ｌ ２１／２０５
Ｈ０１Ｌ ２１／３１
Ｃ２３Ｃ １６／５０９
(57)【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であって、一対の導体要素がこれらの間に介在する絶縁要素にねじ締結されてなり、前記導体要素又は前記絶縁要素の一方は、ねじ部とは異なる位置に設けられた外向き面を有し、
前記導体要素又は前記絶縁要素の他方は、前記外向き面と接触する内向き面を有し、
前記外向き面及び前記内向き面とは異なる面であって、前記導体要素及び前記絶縁要素における互いに対向する対向面の間にシール部材が介在しているアンテナ。
【請求項2】
前記外向き面は、前記導体要素又は前記絶縁要素の一方の外周面全周に亘って設けられており、前記内向き面は、前記導体要素又は前記絶縁要素の他方の内周面全周に亘って設けられている、請求項１記載のアンテナ。
【請求項3】
前記導体要素又は前記絶縁要素の一方は、その外周面に雄ねじ部が形成されており、前記雄ねじ部よりも軸方向中央側に前記雄ねじ部よりも外径が大きい大径部が設けられたものであり、前記導体要素又は前記絶縁要素の他方は、その内周面に雌ねじ部が形成されており、前記雌ねじ部よりも軸方向外側に前記雌ねじ部よりも内径が大きく、前記大径部に嵌合する座繰り部が設けられたものであり、
前記大径部の外周面が前記外向き面であり、
前記座繰り部の内周面が前記内向き面である、請求項１又は２記載のアンテナ。
【請求項4】
前記導体要素又は前記絶縁要素の一方の端部に軸方向中央側に切り欠かれた凹部又は軸方向外側に突出した凸部が形成されており、前記導体要素又は前記絶縁要素の他方の外周面に、前記凹部又は前記凸部に係合する凸部又は凹部が形成された環状止め具が設けられている、請求項１乃至３のうち何れか一項に記載のアンテナ。
【請求項5】
前記環状止め具が、前記導体要素の外周面に設けられており、その外周面における環状止め具よりも軸方向中央側に螺合されたナットにより軸方向外側に押圧されている、請求項４記載のアンテナ。
【請求項6】
前記一対の導体要素と電気的に直列に接続された容量素子をさらに備え、前記容量素子が、
前記一対の導体要素の一方と電気的に接続されるとともに、前記絶縁要素の内部を通って前記一対の導体要素の他方側に延びる第１の電極と、
前記一対の導体要素の他方と電気的に接続されるとともに、前記絶縁要素の内部を通って前記一対の導体要素の一方側に延び、前記第１の電極と対向する第２の電極と、
前記第１の電極及び前記第２の電極の間の空間を満たす誘電体とからなり、
前記誘電体が液体である、請求項１乃至５のうち何れか一項に記載のアンテナ。
【請求項7】
前記一対の導体要素は、内部に冷却液が流れる流路を有しており、前記冷却液が前記誘電体である、請求項６記載のアンテナ。
【請求項8】
請求項１乃至７のうち何か一項に記載のアンテナと、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、プラズマ処理装置。
【請求項9】
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であって、一対の導体要素がこれらの間に介在する絶縁要素にねじ締結されてなり、
前記導体要素又は前記絶縁要素の一方は、ねじ部とは異なる位置に設けられた外向き面を有し、
前記導体要素又は前記絶縁要素の他方は、前記外向き面と接触する内向き面を有し、
前記導体要素又は前記絶縁要素の一方の端部に軸方向中央側に切り欠かれた凹部又は軸方向外側に突出した凸部が形成されており、
前記導体要素又は前記絶縁要素の他方の外周面に、前記凹部又は前記凸部に係合する凸部又は凹部が形成された環状止め具が設けられているアンテナ。
【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、及び、このアンテナ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、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、当該アンテナのインピーダンスが大きくなり、それによってアンテナの両端間に大きな電位差が発生する。その結果、この大きな電位差の影響を受けてプラズマの密度分布、電位分布、電子温度分布等のプラズマの均一性が悪くなり、ひいては基板処理の均一性が悪くなるという問題がある。また、アンテナのインピーダンスが大きくなると、アンテナに高周波電流を流しにくくなるという問題もある。
【0004】
このような問題を解決する等のために、特許文献１に示すように、複数の金属パイプを、隣り合う金属パイプ間に中空絶縁体を介在させて接続するとともに、中空絶縁体の外周部に容量素子であるコンデンサを配置したものが考えられている。具体的には、金属パイプの外周面に形成された雄ねじ部を、中空絶縁体の内周面に形成された雌ねじ部に螺合させてこれらをねじ締結している。そして、中空絶縁体の両側にねじ締結された金属パイプを、上述した容量素子と電気的に直列接続することで、アンテナの合成リアクタンスは、簡単に言えば、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ものとなる。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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１６－１３８５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上述したアンテナは、ねじ締結された金属パイプと中空絶縁体とのシール性を確保すべく、金属パイプの外周面と中空絶縁体の内周面との間にＯリングを介在させているので、これらの間には僅かな隙間が存在しており、この隙間を介して金属パイプと中空絶縁体とが相対的に動いてしまう。これにより、アンテナを長くすると撓む可能性があり、そうするとアンテナと基板との距離がアンテナの長手方向に沿って変わってしまう。その結果、基板とアンテナとの間に発生するプラズマの密度がアンテナの長手方向に沿って不均一になり、基板に形成される膜の厚み等も不均一になるという問題が生じる。
【0007】
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、アンテナを長くする場合でもアンテナの撓みを抑制し、アンテナの長手方向に沿って均一なプラズマを発生させることで、信頼性の向上を図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】
【0008】
すなわち本発明に係るアンテナは、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であって、一対の導体要素がこれらの間に介在する絶縁要素にねじ締結されてなり、前記導体要素又は前記絶縁要素の一方は、ねじ部とは異なる位置に設けられた外向き面を有し、前記導体要素又は前記絶縁要素の他方は、前記外向き面と接触する内向き面を有していることを特徴とするものである。
【0009】
このように構成されたアンテナであれば、導体要素又は絶縁要素の一方に設けられた外向き面と、導体要素又は絶縁要素の他方に設けられた内向き面とが互いに接触しているので、これらの面が導体要素や絶縁要素の相対的な動きを規制して、アンテナを長くする場合でも撓みを抑制することができる。これにより、アンテナの長手方向に沿って均一なプラズマを発生させることができるので、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。
【0010】
アンテナをより撓みにくくすべく、外向き面と内向き面との接触面積を大きくするためには、前記外向き面は、前記導体要素又は前記絶縁要素の一方の外周面全周に亘って設けられており、前記内向き面は、前記導体要素又は前記絶縁要素の他方の内周面全周に亘って設けられていることが好ましい。
【0011】
外向き面と内向き面との接触面積を大きくするための別の実施態様としては、前記導体要素又は前記絶縁要素の一方は、その外周面に雄ねじ部が形成されており、前記雄ねじ部よりも軸方向中央側に前記雄ねじ部よりも外径が大きい大径部が設けられたものであり、前記導体要素又は前記絶縁要素の他方は、その内周面に雌ねじ部が形成されており、前記雌ねじ部よりも軸方向外側に前記雌ねじ部よりも内径が大きく、前記大径部が嵌合する座繰り部が設けられたものであり、前記大径部の外周面が前記外向き面であり、前記座繰り部の内周面が前記内向き面である態様が挙げられる。
このような構成であれば、大径部の外周面を外向き面とするとともに、大径部が嵌合する座繰り部の内周面を内向き面としているので、外向き面や内向き面の接触面積を大きくすることができる。
このような構成であれば、大径部の外周面を外向き面とするとともに、大径部が嵌合する座繰り部の内周面を内向き面としているので、外向き面や内向き面の接触面積を大きくすることができる。
【0012】
導体要素と絶縁要素との間のシール性を確保すべく、これらの間にシール部材を介在させる場合、外向き面と内向き面との間にシール部材を介在させてしまうと、外向き面と内向き面との間に隙間が生じてアンテナの撓みが生じてしまう。そこで、アンテナの撓みを抑制しつつ、導体要素と絶縁要素との間のシール性を確保するためには、前記外向き面及び前記内向き面とは異なる面であって、前記導体要素及び前記絶縁要素における互いに対向する対向面の間にシール部材が介在していることが好ましい。
【0013】
前記導体要素又は前記絶縁要素の一方の端部に軸方向中央側に切り欠かれた凹部又は軸方向外側に突出した凸部が形成されており、前記導体要素又は前記絶縁要素の他方の外周面に、前記凹部又は前記凸部に係合する凸部又は凹部が形成された環状止め具が設けられていることが好ましい。
このような構成であれば、例えば環状止め具が設けられている導体要素又は絶縁要素に当該環状止め具をポンチング等によって固定することで、導体要素と絶縁要素とのねじ締結を緩みにくくすることができる。
このような構成であれば、例えば環状止め具が設けられている導体要素又は絶縁要素に当該環状止め具をポンチング等によって固定することで、導体要素と絶縁要素とのねじ締結を緩みにくくすることができる。
【0014】
前記環状止め具が、前記導体要素の外周面に設けられており、その外周面における環状止め具よりも軸方向中央側に螺合されたナットにより軸方向外側に押圧されていることが好ましい。
このような構成であれば、環状止め具が軸方向外側に押圧されているので、導体要素や絶縁要素が回転しようとするときに生じる環状止め具と絶縁要素との間の摩擦力を大きくすることができ、絶縁要素と導体要素とのねじ締結を緩みにくくすることができる。
このような構成であれば、環状止め具が軸方向外側に押圧されているので、導体要素や絶縁要素が回転しようとするときに生じる環状止め具と絶縁要素との間の摩擦力を大きくすることができ、絶縁要素と導体要素とのねじ締結を緩みにくくすることができる。
【0015】
ところで、プラズマ処理装置において、プラズマ中の荷電粒子がアンテナを構成する導体要素に入射するのを抑制する目的などにより、アンテナを絶縁カバーにより覆う場合がある。この場合、仮にアンテナが撓んでしまうと、絶縁要素がプラズマにより高温となっている絶縁カバーに接触して、絶縁要素が樹脂製の場合には特に熱損傷の問題が生じる。
かかる問題に対して、上述したように導体要素の外周面にナットを螺合させていれば、仮にアンテナが撓んだとしてもナットが絶縁カバーに接触することによって、絶縁要素が絶縁カバーに接触しないようにすることができ、絶縁要素の熱損傷を防止することができる。
かかる問題に対して、上述したように導体要素の外周面にナットを螺合させていれば、仮にアンテナが撓んだとしてもナットが絶縁カバーに接触することによって、絶縁要素が絶縁カバーに接触しないようにすることができ、絶縁要素の熱損傷を防止することができる。
【0016】
前記一対の導体要素と電気的に直列に接続された容量素子をさらに備え、前記容量素子が、前記一対の導体要素の一方と電気的に接続されるとともに、前記絶縁要素の内部を通って前記一対の導体要素の他方側に延びる第１の電極と、前記一対の導体要素の他方と電気的に接続されるとともに、前記絶縁要素の内部を通って前記一対の導体要素の一方側に延び、前記第１の電極と対向する第２の電極と、前記第１の電極及び前記第２の電極の間の空間を満たす誘電体とからなり、前記誘電体が液体であることが好ましい。
このような構成であれば、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、上述したように、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。
しかも、第１の電極及び第２の電極の間の空間を液体の誘電体で満たしているので、容量素子を構成する電極及び誘電体の間に生じる隙間を無くすことができる。その結果、電極及び誘電体の間の隙間に発生しうるアーク放電を無くし、アーク放電に起因する容量素子の破損を無くすことができる。また、隙間を考慮することなく、第１の電極及び第２の電極の距離、対向面積及び液体の誘電体の比誘電率からキャパシタンス値を精度良く設定することができる。さらに、隙間を埋めるための電極及び誘電体を押圧する構造も不要にすることができ、当該押圧構造によるアンテナ周辺の構造の複雑化及びそれにより生じるプラズマの均一性の悪化を防ぐことができる。
このような構成であれば、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、上述したように、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。
しかも、第１の電極及び第２の電極の間の空間を液体の誘電体で満たしているので、容量素子を構成する電極及び誘電体の間に生じる隙間を無くすことができる。その結果、電極及び誘電体の間の隙間に発生しうるアーク放電を無くし、アーク放電に起因する容量素子の破損を無くすことができる。また、隙間を考慮することなく、第１の電極及び第２の電極の距離、対向面積及び液体の誘電体の比誘電率からキャパシタンス値を精度良く設定することができる。さらに、隙間を埋めるための電極及び誘電体を押圧する構造も不要にすることができ、当該押圧構造によるアンテナ周辺の構造の複雑化及びそれにより生じるプラズマの均一性の悪化を防ぐことができる。
【0017】
前記一対の導体要素は、内部に冷却液が流れる流路を有しており、前記冷却液が前記誘電体であることが好ましい。
このような構成であれば、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冷却液によって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。
しかも、その冷却液を容量素子の誘電体として用いているので、容量素子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。
さらに、冷却液を温調機構により一定温度に調整しながら誘電体として用いることで、温度変化による比誘電率の変化を抑えることができ、それに伴って生じる静電容量の変化を抑えることができる。
このような構成であれば、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冷却液によって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。
しかも、その冷却液を容量素子の誘電体として用いているので、容量素子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。
さらに、冷却液を温調機構により一定温度に調整しながら誘電体として用いることで、温度変化による比誘電率の変化を抑えることができ、それに伴って生じる静電容量の変化を抑えることができる。
【0018】
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、上述したようにアンテナの撓みが抑制されるので、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。
このように構成されたプラズマ処理装置であれば、上述したようにアンテナの撓みが抑制されるので、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】
【0019】
このように構成した本発明によれば、アンテナを長くする場合でもアンテナの撓みを抑制することができ、アンテナの長手方向に沿って均一なプラズマを発生させることで、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。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【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】同実施形態の緩み抑制機構の構成を示す模式図である。
【図4】変形実施形態のアンテナの周辺構成を模式的に示す拡大断面図である。
【図5】変形実施形態のアンテナの周辺構成を模式的に示す拡大断面図である。
【図6】変形実施形態のアンテナの周辺構成を模式的に示す拡大断面図である。
【図7】変形実施形態の緩み抑制機構の構成を示す模式図である。
【図8】変形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。
【発明を実施するための形態】
【0021】
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。
【0022】
＜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。
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。
【0023】
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。
【0024】
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７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、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４とを備えている。なお、アンテナ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。
【0025】
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６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。
【0026】
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７が導入される。ガス７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７は、原料ガス又はそれを希釈ガス（例えばＨ２）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Ｗ上に形成することができる。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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１１によって支持されている。なお、絶縁カバー１０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１０内の空間にガス７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。
【0031】
絶縁カバー１０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。
【0032】
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４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４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。
【0033】
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。
【0034】
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、前記循環流路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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。そして、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。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。
【0038】
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。そして、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。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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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３１１の先端面に周方向全体に亘って接触している。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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３１１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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
然して、本実施形態のアンテナ３は、金属パイプ３１又は絶縁パイプ３２の一方に設けられた外向き面３４と、金属パイプ３１又は絶縁パイプ３２の他方に設けられて、外向き面３４と接触する内向き面３５とを備えており、これらの外向き面３４及び内向き面３５がアンテナ３の撓みを抑制する撓み抑制機構を構成している。
【0050】
まず、内向き面３５について説明すると、本実施形態の内向き面３５は、絶縁パイプ３２の内周面に設けられており、雌ねじ部３２ａとは異なる位置に形成されている。より具体的に説明すると、絶縁パイプ３２は、雌ねじ部３２ａよりも軸方向外側において内壁が座繰られた座繰り部３２１を有しており、この座繰り部３２１の内周面が内向き面３５である。
【0051】
座繰り部３２１は、絶縁パイプ３２の軸方向両端部それぞれに形成されており、具体的には両端開口それぞれから上述したシール部材１５の手前まで座繰られている。つまり、座繰り部３２１は、絶縁パイプ３２の内周面において雌ねじ部３２ａやシール部材１５が設けられた部分よりも内径が大きく、ここでは絶縁パイプ３２のうち最も内径が大きい部分である。内向き面３５は、この座繰り部３２１の内周面の全周に亘って形成されている。つまり、この内向き面３５は、絶縁パイプ３２の内周面において、雌ねじ部３２ａやシール部材１５が設けられている面とは異なる面であり、ここでは、絶縁パイプ３２の軸方向に沿うように（軸方向と実質的に平行に）延びている。
【0052】
一方、本実施形態の外向き面３４は、金属パイプ３１の外周面に設けられており、雄ねじ部３１ａとは異なる位置に形成されている。より具体的に説明すると、金属パイプ３１は、雄ねじ部３１ａよりも軸方向中央側に雄ねじ部３１ａよりも外径が大きく、上述した座繰り部３２１に嵌合する大径部３１２を有しており、この大径部３１２の外周面が外向き面３４である。
【0053】
大径部３１２は、金属パイプ３１のシール部材１５よりも軸方向中央側に形成されている。つまり、大径部３１２は、金属パイプ３１の外周面において雄ねじ部３１ａやシール部材１５が設けられた部分よりも外径が大きく、ここでは金属パイプ３１のうち最も外径が大きい部分である。具体的に大径部３１２の外径は座繰り部３２１の内径と等しく、これにより大径部３１２及び座繰り部３２１はインロー構造によりガタなく嵌め合わされている。外向き面３４は、この大径部３１２において座繰り部３２１に嵌合している部分の外周面、言い換えれば大径部３１２の外周面において座繰り部３２１の内周面に対向する部分である。つまり、この外向き面３４は、金属パイプ３１の外周面において、雄ねじ部３１ａやシール部材１５が設けられている面とは異なる面であり、ここでは、金属パイプ３１の軸方向に沿うように（軸方向と実質的に平行に）延びている。
【0054】
さらに本実施形態のアンテナ３は、図２及び図３に示すように、ねじ締結されている金属パイプ３１及び絶縁パイプ３２が緩むことを抑制する緩み抑制機構５を備えている。ただし、本発明に係るアンテナ３としては、必ずしも緩み抑制機構５を備えている必要はない。
【0055】
緩み抑制機構５は、金属パイプ３１に外嵌された環状止め具５１を用いて構成されている。この環状止め具５１は、金属パイプ３１の軸周りに回転自在に且つ軸方向にスライド可能に設けられたものであり、絶縁パイプ３２に対向する端面には、絶縁パイプ３２に向かって突出する１又は複数の凸部５２が設けられている。なお、凸部５２の個数、形状、配置などは適宜変更して構わない。
【0056】
一方、絶縁パイプ３２における環状止め具５１に対向する端面には、軸方向中央側に向かって切り欠かれた凹部５３が形成されている。具体的に凹部５３は、凸部５２と対応する形状であり、凸部５２と対応する１又は複数の位置に形成されている。
【0057】
そして、これらの凸部５２及び凹部５３が、上述した緩み抑制機構５を構成しており、凸部５２が凹部５３に係合することで、金属パイプ３１及び絶縁パイプ３２の緩みが抑制される。
【0058】
ここでは、金属パイプ３１と絶縁パイプ３２とがねじ締結されている状態において、金属パイプ３１の外周面における絶縁パイプ３２よりも軸方向中央側に第２の雄ねじ部３１ｂが形成されており、上述した緩み抑制機構５は、この第２の雄ねじ部３１ｂに螺合するナット５４をさらに備えている。具体的にこのナット５４は、絶縁パイプ３２より外径が大きいものであり、上述した環状止め具５１よりも軸方向中央側に設けられている。そして、上述した凸部５２を凹部５３に係合させた状態で、ナット５４を回して軸方向外側に移動させ、ナット５４によって環状止め具５１を絶縁パイプ３２の端面に押圧することで、金属パイプ３１及び絶縁パイプ３２の緩みを抑えることができる。
【0059】
＜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、金属パイプ３１と絶縁パイプ３２をねじ締結すると、金属パイプ３１に設けられた外向き面３４と、絶縁パイプ３２に設けられた内向き面３５とが互いに接触するので、アンテナ３を長くする場合でも撓みを抑制することができる。これにより、アンテナ３の長手方向に沿って均一なプラズマを発生させることができるので、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。
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、金属パイプ３１と絶縁パイプ３２をねじ締結すると、金属パイプ３１に設けられた外向き面３４と、絶縁パイプ３２に設けられた内向き面３５とが互いに接触するので、アンテナ３を長くする場合でも撓みを抑制することができる。これにより、アンテナ３の長手方向に沿って均一なプラズマを発生させることができるので、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。
【0060】
また、大径部３１２の外周面を外向き面３４とするとともに、大径部３１２が嵌合する座繰り部３２１の内周面を内向き面３５としており、しかも大径部３１２の外周面の全周が外向き面３４であり、座繰り部３２１の内周面の全周が内向き面３５であるので、外向き面３４と内向き面３５との接触面積を大きくすることができ、アンテナ３の撓みをより抑えることができる。
【0061】
さらに、外向き面３４及び内向き面３５とは異なる面であって、金属パイプ３１及び絶縁パイプ３２における互いに対向する対向面の間にシール部材１５を介在させているので、外向き面３４及び内向き面３５との間に隙間やガタを生じさせることなく、シール性を担保することができる。
【0062】
加えて、環状止め具５１の端面に設けられた凸部５２を、絶縁パイプ３２の端面に設けられた凹部５３に係合させるとともに、環状止め具５１をナット５４によって絶縁パイプ３２に押圧しているので、金属パイプ３１と絶縁パイプ３２とのねじ締結が緩むことを抑制することができる。
【0063】
さらに加えて、金属パイプ３１に外嵌させたナット５４の外径が絶縁パイプ３２の外径よりも大きいので、仮にアンテナ３が撓んだとしても、ナット５４が絶縁カバー１０に接触して、絶縁パイプ３２が絶縁カバー１０に接触しないようにすることができる。これにより、絶縁パイプ３２の熱損傷を防止することができる。また、絶縁パイプ３２と絶縁カバー１０の接触を防ぐことにより、絶縁パイプ３２が絶縁カバー１０に接触することによるコンデンサ３３の誘電体となる冷却液ＣＬの温度上昇を防止でき、その結果、冷却液ＣＬの誘電率の変化を抑制することができる。
【0064】
＜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。
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【0065】
例えば、前記実施形態では、金属パイプ３１が外向き面３４を有し、絶縁パイプ３２が内向き面３５を有していたが、図４に示すように、金属パイプ３１が内向き面３５を有し、絶縁パイプ３２が外向き面３４を有していても良い。
なおこの場合は、図４に示す構成のように、コンデンサ３３が絶縁パイプ３２の外側に設けられていても良い。
なおこの場合は、図４に示す構成のように、コンデンサ３３が絶縁パイプ３２の外側に設けられていても良い。
【0066】
また、外向き面３４は、前記実施形態では金属パイプ３１における雄ねじ部３１ａよりも外径の大きい大径部３１２の外周面であったが、図５に示すように、金属パイプ３１における雄ねじ部３１ａよりも軸方向外側に設けられた雄ねじ部３１ａよりも外径の小さい小径部３１４の外周面であっても良い。
この場合、絶縁パイプ３２の座繰り部３２１は、雌ねじ部３２ａよりも軸方向中央側に設けられていれば良く、この座繰り部３２１の内周面を内向き面３５とすれば良い。なお、ここでの座繰り部３２１には、上述した小径部３１４とともに電極３３Ａ、３３Ｂのフランジ部３３１がインロー構造によりガタなく嵌め合わされている。
この場合、絶縁パイプ３２の座繰り部３２１は、雌ねじ部３２ａよりも軸方向中央側に設けられていれば良く、この座繰り部３２１の内周面を内向き面３５とすれば良い。なお、ここでの座繰り部３２１には、上述した小径部３１４とともに電極３３Ａ、３３Ｂのフランジ部３３１がインロー構造によりガタなく嵌め合わされている。
【0067】
さらに、前記実施形態の外向き面３４及び内向き面３５は、金属パイプ３１や絶縁パイプ３２の軸方向に沿って延びていたが、図６に示すように、金属パイプ３１や絶縁パイプ３２の軸方向に対して傾いていても良い。
【0068】
加えて、前記実施形態では、座繰り部３２１の内周面の全周が内向き面３５であったが、例えば座繰り部３２１の内周面において周方向に沿って間欠的に内向き面３５を設けるなど、必ずしも内周面の全周に亘って内向き面３５を設ける必要はない。
外向き面３４も同様に、例えば大径部３１２の外周面において周方向に沿って間欠的に設けるなど、必ずしも外周面の全周に亘って外向き面３４を設ける必要はない。
外向き面３４も同様に、例えば大径部３１２の外周面において周方向に沿って間欠的に設けるなど、必ずしも外周面の全周に亘って外向き面３４を設ける必要はない。
【0069】
さらに加えて、外向き面３４及び内向き面３５は、例えば軸方向に沿ったねじ部３１ａ、３２ａの両側など、軸方向の複数箇所に設けられていても良い。
【0070】
また、ねじ部３１ａ、３２ａに関しては、金属パイプ３１に雌ねじ部３２ａが設けられており、絶縁パイプ３２に雄ねじ部３１ａが設けられていても良い。
【0071】
緩み抑制機構５に関しては、図７に示すように、絶縁パイプ３２の環状止め具５１に対向する端面に環状止め具５１に向かって突出する凸部５２が設けられており、環状止め具５１の絶縁パイプ３２に対向する端面に凸部５２が係合する凹部５３が設けられていても良い。
さらに、環状止め具５１は、前記実施形態では金属パイプ３１に外嵌されていたが、絶縁パイプ３２に外嵌されていても良い。この場合のナット５４の配置としては、絶縁パイプ３２における環状止め具５１よりも軸方向中央側に螺合されている態様が挙げられる。
さらに、環状止め具５１は、前記実施形態では金属パイプ３１に外嵌されていたが、絶縁パイプ３２に外嵌されていても良い。この場合のナット５４の配置としては、絶縁パイプ３２における環状止め具５１よりも軸方向中央側に螺合されている態様が挙げられる。
【0072】
加えて、環状止め具５１を金属パイプ３１に固定すべく、凹部５３に凸部５２が係合した状態において、環状止め具５１と金属パイプ３１とをポンチングにより固定しても良い。
【0073】
前記実施形態のプラズマ処理装置１００ではアンテナ３が基板Ｗの処理室内に配置されたものであったが、図８に示すように、アンテナ３を処理室１８外に配置したものであってもよい。この場合、複数のアンテナ３は、真空容器２内において誘電体窓１９によって処理室１８とは区画されたアンテナ室２０に配置されている。なお、アンテナ室２０は真空排気装置２１によって真空排気される。このプラズマ処理装置１００であれば、処理室１８の圧力などの条件と、アンテナ室２０の圧力などの条件とを個別に制御することができ、プラズマＰの発生を効率的にできるとともに、基板Ｗの処理を効率的にできる。
【0074】
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、金属パイプや絶縁パイプは中実のものであっても良い。
【0075】
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。
【0076】
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】
【0077】
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
３１ ・・・金属パイプ（導体要素）
３２ ・・・絶縁パイプ（絶縁要素）
３２ｂ・・・凹部
３３ ・・・コンデンサ
３３Ａ・・・第１の電極
３３Ｂ・・・第２の電極
３３１・・・フランジ部
３３２・・・延出部
３４ ・・・外向き面
３５ ・・・内向き面
３１２・・・大径部
３２１・・・座繰り部
５ ・・・緩み抑制機構
５１ ・・・環状止め具
５２ ・・・凸部
５３ ・・・凹部
５４ ・・・ナット
ＣＬ ・・・冷却液（液体の誘電体）
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）
３２ｂ・・・凹部
３３ ・・・コンデンサ
３３Ａ・・・第１の電極
３３Ｂ・・・第２の電極
３３１・・・フランジ部
３３２・・・延出部
３４ ・・・外向き面
３５ ・・・内向き面
３１２・・・大径部
３２１・・・座繰り部
５ ・・・緩み抑制機構
５１ ・・・環状止め具
５２ ・・・凸部
５３ ・・・凹部
５４ ・・・ナット
ＣＬ ・・・冷却液（液体の誘電体）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
