JP2019129266A - 容量素子及びプラズマ処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】誘電体として液体のものを用いた容量素子において、静電容量が変化してしまうことを防ぐ。【解決手段】誘電体となる液体を導入する導入ポート及び前記液体を導出する導出ポートを有し、前記液体で満たされる収容容器と、前記収容容器内に設けられて互いに対向する少なくとも一対の電極とを具備する容量素子であって、前記収容容器の上壁に該収容容器内の気泡を排出するための開口部が形成されている。【選択図】図４

Description

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。
容量素子としては、特許文献１に示すように、一対の電極と、これらの電極の間に介在する誘電体とを備え、その誘電体として液体のものを用いたものがある。
しかしながら、誘電体として液体のものを用いると、容量素子を構成する容器内に気泡が流れ込んだり、容器内で気泡が発生したりすることがあり、こうした気泡は容器内で発生する渦に巻き込まれて容器から抜けていかない。そうすると、気泡が電極に付着して静電容量が変化してしまい、信頼性を損なうという問題が生じる。
特開２００９−２７２３５４号公報
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、誘電体として液体のものを用いた容量素子において、静電容量が変化してしまうことを防ぐことをその主たる課題とするものである。
すなわち本発明に係る容量素子は、誘電体となる液体を導入する導入ポート及び前記液体を導出する導出ポートを有し、前記液体で満たされる収容容器と、前記収容容器内に設けられて互いに対向する少なくとも一対の電極とを具備する容量素子であって、前記収容容器の上壁に該収容容器内の気泡を排出するための開口部が形成されていることを特徴とするものである。
このような容量素子であれば、収容容器の上壁に気泡を排出するための開口部が形成されているので、収容容器内に流れ込んだ気泡や収容容器内で生じた気泡を開口部から排出することができ、静電容量が変化してしまうことを防ぐことができる。
前記開口部が、前記上壁における外周部よりも内側に形成されており、前記上壁の内面に、前記上壁における外周部から前記開口部に向かうに連れて上方に傾き、気泡を前記開口部に導く気泡案内部が形成されていることが好ましい。
この構成であれば、収容容器内において浮上した気泡が気泡案内部によって開口部に導かれるので、気泡をより確実に排出することができる。
前記気泡案内部が平面又は曲面であることが好ましい。
この構成であれば、気泡案内部に段差がなく、気泡を滞留させずに開口部に導くことができる。
ところで、前記導入ポートが、前記収容容器の側壁に形成されており、前記一対の電極の一方が、前記側壁に固定されるとともに前記導入ポートに連通する貫通孔が形成されたフランジ部材と、前記フランジ部材に支持された電極板とを有している構成において、導入ポートと貫通孔との間に段差が形成されると、その段差部分に渦が生じやすく、気泡は角部に滞留しがちである。
そこで、上記構成において気泡の滞留を防ぐためには、前記導入ポートと前記貫通孔の少なくも一部とが段差なく連通していることが好ましい。
前記開口部に配管部材が接続されており、当該配管部材が前記収容容器の下流側に接続されていることが好ましい。
この構成であれば、開口部が収容容器の下流側の負圧領域に連通するので、気泡を液体とともに開口部から排出させることができる。
前記開口部又は前記開口部と前記収容容器の下流側とを接続する流路にバルブが設けられていることが好ましい。
この構成であれば、例えばバルブとして開閉バルブを用いれば、必要に応じて適宜開閉バルブを開くことで収容容器内の気泡を排出することができるし、バルブとして減圧弁を用いれば、例えば液体の流れが止まっている間に収容容器内に気泡が発生したとしても、収容容器内の圧力が一定以上になった場合に減圧弁が開くようにすることで、気泡を自動的に排出することができる。
容量素子の具体的な実施態様としては、前記一対の電極の一方が固定電極であり、前記一対の電極の他方が前記固定電極に対して移動可能な可動電極であり、静電容量を可変に構成されているものが挙げられる。
また、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することを特徴とするものである。
このような構成であれば、上述した容量素子による作用効果、すなわち容量素子の誘電体として液体のものを用いつつ、その静電容量が変化してしまうことを防ぐといった作用効果を発揮するプラズマ処理装置を提供することができる。
前記アンテナ導体は、内部に冷却液が流れる流路を有しており、前記容量素子の誘電体となる前記液体は、少なくとも前記冷却液により構成されていることが好ましい。
このような構成であれば、容量素子の誘電体を少なくともアンテナ導体の冷却液により構成しているので、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。
また、冷却液を温調機構により一定温度に調整することで、この冷却液を誘電体として用いることにより、温度変化による比誘電率の変化を抑えて、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。
さらに、冷却液として水を用いた場合には、水の比誘電率は２０℃で約８０であり、高電圧に耐え得る容量素子を構成することができる。
このように構成した本発明によれば、誘電体として液体のものを用いた容量素子において、静電容量が変化してしまうことを防ぐことができる。
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。 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。 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。 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。 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。 同実施形態の固定金属板及び可動金属板が対向しない状態を示す模式図である。 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。 その他の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。 その他の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。 その他の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。
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。
＜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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
＜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。
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。
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。
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。
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第２の固定電極１７と、第１の固定電極１６との間で第１のコンデンサを形成するとともに、第２の固定電極１７との間で第２のコンデンサを形成する可動電極１８とを有している。
本実施形態の可変コンデンサ１３は、可動電極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及び可動電極１８を収容する絶縁性を有する収容容器１９を備えている。
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。
第１の固定電極１６及び第２の固定電極１７は、可動電極１８の回転軸Ｃ周りに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。これにより、第１の固定電極１６及び第２の固定電極１７は、回転軸Ｃに関して対称となる位置に設けられている。
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、互いに対向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に沿って互いに略等間隔に設けられている。
そして、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に固定される。ここで、第１のフランジ部材１６２には、導入ポートＰ１に連通する貫通孔１６２Ｈが形成されている（図５参照）。この貫通孔１６２Ｈは、平面視において略矩形状をなしており、ここでは貫通孔１６２Ｈを形成する内周面のうちの上面及び下面が櫛歯状をなす。つまり、上面には下方に突出する凸部１６２ａと上方に凹んだ凹部１６２ｂとが交互に形成されており、それぞれの凸部１６２ａに第１の固定金属板１６１の上端部が支持されている。また、下面には上方に突出する凸部１６２ｃと下方に凹んだ凹部１６２ｄとが交互に形成されており、それぞれの凸部１６２ｃに第１の固定金属板１６１の下端部が支持されている。
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に固定される。ここで、第２のフランジ部材１７２には、導出ポートＰ２に連通する貫通孔１７２Ｈが形成されている。この貫通孔１７２Ｈは、ここでは１６２Ｈと同一形状であり、平面視において略矩形状をなし、貫通孔１７２Ｈを形成する内周面のうちの上面及び下面が櫛歯状をなす。つまり、上面には下方に突出する凸部と上方に凹んだ凹部とが交互に形成されており、それぞれの凸部に第２の固定金属板１７１の上端部が支持されている。また、下面には上方に突出する凸部と下方に凹んだ凹部とが交互に形成されており、それぞれの凸部に第２の固定金属板１７１の下端部が支持されている。
これら複数の第１の固定金属板１６１及び複数の第２の固定金属板１７１は、収容容器１９に固定された状態で、回転軸Ｃに関して対称となる位置に設けられる。
また、第１の固定金属板１６１及び第２の固定金属板１７１は平板状をなすものであり、図６に示すように、平面視において、回転軸Ｃに向かうに従って幅が縮小する形状をなしている。そして、各固定金属板１６１、１７１において、幅が縮小する端辺１６１ａ、１７１ａは回転軸Ｃの径方向に沿って形成されている。なお、互いに対向する端辺１６１ａ、１７１ａのなす角度は、９０度である。また、各固定金属板１６１、１７１の回転軸Ｃ側の先端辺１６１ｂ、１７１ｂは円弧状をなしている。
可動電極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に対向する第１の可動金属板１８２と、回転軸体１８１に支持されて第２の固定電極１７に対向する第２の可動金属板１８３とを有している。
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。
また、回転軸体１８１は、第１の可動金属板１８２及び第２の可動金属板１８３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。
第１の可動金属板１８２は、第１の固定金属板１６１に対応して複数設けられている。なお、第１の可動金属板１８２はそれぞれ同一形状をなすものである。また、第２の可動金属板１８２は、第２の固定金属板１７１に対応して複数設けられている。なお、第２の可動金属板１８２はそれぞれ同一形状をなすものである。これら可動金属板１８２、１８３はそれぞれ、回転軸Ｃに沿って互いに略等間隔に設けられている。また、本実施形態では、各可動金属板１８２、１８３が各固定金属板１６１、１７１の間に挟まれる構成としてある。図３では、固定金属板１６１、１７１を６枚とし、可動金属板１８２、１８３を５枚としているが、これに限られない。なお、可動金属板１８２、１８３と固定金属板１６１、１７１とのギャップは例えば１ｍｍである。
第１の可動金属板１８２及び第２の可動金属板１８３は、図４に示すように、回転軸Ｃに関して対称となる位置に設けられるとともに、互いに同一形状をなすものである。具体的に各可動金属板１８２、１８３は、図６に示すように、平面視において、回転軸Ｃから径方向外側に行くに従って拡開する扇形状をなすものである。本実施形態では、中心角が９０度の扇形状をなすものである。
このように構成された可変コンデンサ１３において可動電極１８を回転させることによって、図７に示すように、第１の固定金属板１６１及び第１の可動金属板１８２の対向面積（第１の対向面積Ａ１）が変化し、第２の固定金属板１７１及び第２の可動金属板１８３の対向面積（第２の対向面積Ａ２）が変化する。本実施形態では、第１の対向面積Ａ１と第２の対向面積Ａ２とは同じように変化する。また、各固定金属板１６１、１７１の回転軸Ｃ側の先端辺１６１ｂ、１７１ｂが円弧状であり、可動電極１８を回転させることによって、第１の対向面積Ａ１と第２の対向面積Ａ２とは、可動電極１８の回転角度θに比例して変化する。
また、本実施形態では、図６に示すように、各固定金属板１６１、１７１及び各可動金属板１８２、１８３が対向しない状態では、平面視において、可動金属板１８２、１８３の拡開する端辺１８２ａ、１８３ａと、固定金属板１６１、１７１の縮小する端辺１６１ａ、１７１ａとの間に隙間Ｘを設けている。これにより、可動電極１８を軸方向に取り外し可能にしている。本実施形態では、可動電極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可動電極１８が取り外される。
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。このとき、第１の固定金属板１６１及び第１の可動金属板１８２の間が冷却液ＣＬで満たされるとともに、第２の固定金属板１６１及び第２の可動金属板１８３の間が冷却液ＣＬで満たされる。これにより、冷却液ＣＬが第１のコンデンサの誘電体及び第２のコンデンサの誘電体となる。本実施形態では、第１のコンデンサの静電容量と第２のコンデンサの静電容量とは同じである。また、このように構成される第１のコンデンサ及び第２のコンデンサは直列に接続されており、可変コンデンサ１３の静電容量は、第１のコンデンサ（又は第２のコンデンサ）の静電容量の半分となる。
ここで、本実施形態では、第１の固定電極１６及び第２の固定電極１７と可動電極１８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及び可動金属板１８２、１８３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及び可動金属板１８２、１８３の間に流入しやすく、固定金属板１６１、１７１及び可動金属板１８２、１８３の間から流出しやすい。その結果、固定金属板１６１、１７１及び可動金属板１８２、１８３の間の冷却液の置換が容易となり、誘電体となる冷却液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及び可動金属板１８２、１８３の間に気泡が滞留しにくくなる。
然して本実施形態では、図４に示すように、収容容器１９の上壁１９ｄに、収容容器１９内の気泡を排出するための開口部Ｚが形成されている。具体的に開口部Ｚは、上壁１９ｄにおける外周部よりも内側、すなわち上壁１９ｄの中央部に形成されており、ここでは可動電極１８の回転軸Ｃの上方に位置している。なお、開口部Ｚの形状や数は適宜変更して構わないが、ここでは平面視において略円形状の開口部Ｚが１つ形成されている。
開口部Ｚには、配管部材Ｐの一端が接続されており、この配管部材Ｐの他端は収容容器１９の下流側に接続されている。より具体的には、配管部材Ｐの他端を真空容器２の外部において循環機構１１２の上流側に接続しており、これにより収容容器１９内の気泡が、冷却液ＣＬとともに開口部Ｚを介して収容容器１９から排出されるようにしてある。本実施形態では、図１及び図２に示すように、循環機構１１２の上流側に例えば上方に開口したバッファ容器などの除泡装置１１３を設けてあり、この除泡装置１１３の上流側に配管部材Ｐの他端を接続してある。
さらに収容容器１９は、上壁１９ｄの内面に形成されて気泡を開口部Ｚに導く気泡案内部１９２を有している。この気泡案内部１９２は、上壁１９ｄの外周部から開口部Ｚに向かうに連れて上方に傾いた例えば曲面である。ここでは図６に示すように、回転軸Ｃと直交する断面において、気泡案内部１９２は、可動電極１８の外端辺１８３ｂに沿った形状、すなわち円弧状をなす。本実施形態では、開口部Ｚを跨ぐように開口部Ｚの上流側から下流側に亘って、言い換えれば第１の接続部１４側から第２の接続部１５側に亘って気泡案内部１９２が形成されている。
本実施形態の気泡案内部１９２は、上壁１９ｄの内面における一部の領域に設けられており、それ以外の領域には気泡案内部１９２と連続して形成された平坦部１９３が設けられている。この平坦部１９３は、気泡案内部１９２から外側に向かって延びる平面であり、ここでは図６に示すように、回転軸Ｃと直交する断面において、固定電極１６１、１７１の上辺部１６１ｄ、１７１ｄに沿った形状をなす。
上述した気泡案内部１９２及び平坦部１９３は、収容容器１９の底壁１９ｅの内面においても設けられており、ここでは上壁１９ｄの内面と底壁１９ｅの内面とにおいて回転軸Ｃに関して対称となる位置それぞれに設けられている。すなわち、底壁１９ｅに設けられた気泡案内部１９２は、可動電極１８の外端辺１８２ｂに沿った形状、すなわち円弧状をなし、底壁１９ｅに設けられた平坦部１９３は、固定電極１６１、１７１の下辺部１６１ｃ、１７１ｃに沿った形状をなす。
さらに本実施形態では、図３〜図６に示すように、収容容器１９の左側壁１９ａに形成された導入ポートＰ１が、第１のフランジ部材１６２に形成された貫通孔１６２Ｈの少なくとも一部と段差なく連通している。
より具体的に説明すると、図５に示すように、貫通孔１６２Ｈを形成する内周面のうちの上面及び下面には凸部１６２ａ、１６２ｃと凹部１６２ｂ、１６２ｄとが交互に形成されており、このうちの各凹部１６２ｂ、１６２ｄの底面と、上述した平坦部１９３とが同一平面状に設けられている。
また、本実施形態では図３に示すように、導入ポートＰ１を形成する内周面のうちの前側の面Ｐ１ａと貫通孔１６２Ｈを形成する内周面のうちの前側の面１６２ｅとが同一平面状であり、導入ポートＰ１を形成する内周面のうちの後ろ側の面Ｐ１ｂと貫通孔１６２Ｈを形成する内周面のうちの後ろ側の面１６２ｆとが同一平面状である。
これにより、導入ポートＰ１の外周と貫通孔１６２Ｈの外周の一部とが重なり合っている。
収容容器１９の右側壁１９ａに形成された導出ポートＰ２においても同様であり、導出ポートＰ２が、第２のフランジ部材１７２に形成された貫通孔１７２Ｈの少なくとも一部と段差なく連通している。
より具体的に説明すると、貫通孔１７２Ｈを形成する内周面のうちの上面及び下面には凸部と凹部とが交互に形成されており、このうちの各凹部の底面と、上述した平坦部１９３とが同一平面状に設けられている。
また、本実施形態では図３に示すように、導出ポートＰ２を形成する内周面のうちの前側の面Ｐ２ａと貫通孔１７２Ｈを形成する内周面のうちの前側の面１７２ｅとが同一平面状であり、導出ポートＰ２を形成する内周面のうちの後ろ側の面Ｐ２ｂと貫通孔１７２Ｈを形成する内周面のうちの後ろ側の面１７２ｆとが同一平面状である。
これにより、導出ポートＰ２の外周と貫通孔１７２Ｈの外周の一部とが重なり合っていることになる。
ここでは、上述した前側の各面Ｐ１ａ、１６２ｅ、Ｐ２ａ、１７２ｅの全てが同一平面状であり、収容容器１９の内壁面における前側が、導入ポートＰ１から導出ポートＰ２に亘って段差なく平面状に形成されている。
また、上述した後側の各面Ｐ１ｂ、１６２ｆ、Ｐ２ｂ、１７２ｆの全てが同一平面状であり、収容容器１９の内壁面における後側が、導入ポートＰ１から導出ポートＰ２に亘って段差なく平面状に形成されている。
＜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、収容容器１９の上壁１９ｄに気泡を排出するための開口部Ｚが形成されているので、収容容器１９内に流れ込んだ気泡や収容容器１９内で生じた気泡を開口部Ｚから排出することができ、可変コンデンサ１３の静電容量が気泡によって変化してしまうことを防ぐことができる。
また、収容容器１９の上壁１９ｄの内面に気泡を開口部Ｚに導く気泡案内部１９２が形成されているので、収容容器１９内において浮上した気泡が開口部Ｚに導かれ、気泡をより確実に排出することができる。
さらに、導入ポートＰ１が貫通孔１６２Ｈの少なくとも一部と段差なく連通するとともに、導出ポートＰ２が貫通孔１７２Ｈの少なくとも一部と段差なく連通しているので、収容容器１９内における冷却液ＣＬの渦や滞留を抑制することができ、収容容器１９内における気泡の滞留を防ぐことができる。具体的には、例えば貫通孔１６２Ｈから導入ポートＰ１へ向かう冷却液ＣＬが、貫通孔１６２を形成する内面のうちの凹部１６２ｂを通り抜けて凸部１６２ａの裏側に回り込みながら導入ポートＰ１へ導かれるので、貫通孔１６２や導入ポートＰ１における気泡の滞留が抑制される。
加えて、気泡案内部１９３が可動電極１８の外端辺１８２ｂ、１８３ｂに沿った形状であり、平坦部１９３が固定電極１６１、１７１の上辺部１６１ｄ、１７１ｄや下辺部１６１ｃ、１７１ｃに沿った形状をなすので、収容容器１９内の容積を可及的に小さくすることができる。これにより、収容容器１９内の冷却液ＣＬを速く置換することができ、可変コンデンサ１３の冷却の高効率化を図れる。
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。
＜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。
例えば、前記実施形態では、収容容器１９の上壁１９ｄに１つの開口部Ｚが形成されていたが、複数の開口部Ｚが形成されていても良い。この場合の一例としては、複数の開口部Ｚが、上壁において回転軸Ｃに沿って列状に形成されている構成が挙げられる。
気泡案内部１９２は、前記実施形態では曲面であったが、図８に示すように、開口部Ｚに向かって傾斜する平面であっても良い。
また、平坦部１９３は必ずしも設ける必要はなく、図８に示すように、上壁１９ｄの内面において外端部から開口部に亘り、気泡案内部１９２が設けられていても良い。
さらに、開口部Ｚ又は開口部Ｚと収容容器１９とを接続する流路にバルブを設けても良い。
一例としては、図９に示すように、開口部Ｚに自動又は手動で開閉可能な開閉バルブＶ１を設けた構成を挙げることができ、このような構成であれば、必要に応じて適宜開閉バルブＶ１を開くことで、収容容器１９内の気泡を排出することができる。
別の例としては、図１０に示すように、図９における開閉バルブＶ１に代えて減圧弁Ｖ２を設けた構成を挙げることができる。
具体的にこの減圧弁Ｖ２は、ばねＶ２ａの弾性力を利用して弁体Ｖ２ｂを移動させるように構成された自動減圧弁であり、収容容器１９の内圧が所定値以上になった場合に閉状態から開状態に切り替わるものである。
このような構成であれば、例えば冷却液の流れが止まっている間に収容容器１９内に気泡が発生したとしても、収容容器１９の内圧が所定値以上になった場合に減圧弁Ｖ２が開くので、気泡を自動的に排出することができる。
加えて、前記実施形態では、貫通孔１６２Ｈを形成する内周面のうちの上面及び下面が櫛歯状であったが、貫通孔１６２Ｈを形成する内周面を櫛歯状にすることなく、導入ポートＰ１を形成する内周面のうちの上面及び下面を櫛歯状にして、その上面及び下面に形成された凹部に第１の固定金属板１６１が差し込まれるようにしても良い。
また、貫通孔１７２Ｈについても同様、貫通孔１７２Ｈを形成する内周面を櫛歯状にすることなく、導出ポートＰ２を形成する内周面のうちの上面及び下面を櫛歯状にして、その上面及び下面に形成された凹部に第２の固定金属板１７１が差し込まれるようにしても良い。
前記実施形態では、可動電極が回転軸周りに回転するものであったが、可動電極が一方向にスライド移動するものであってもよい。ここで、可動電極がスライドする構成としては、可動電極が固定電極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、可動電極が固定電極との対向方向に沿ってスライドして対向距離が変化するものであってもよい。
また、可動金属板及び固定金属板の形状は前記実施形態に限られず、種々の形状とすることができる。
さらに、前記実施形態では、可変コンデンサが互いに隣接するアンテナ導体の間に設けられているが、アンテナ導体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の固定電極はアンテナ導体に電気的に接続され、第２の固定電極は接地される。
その上、前記実施形態では、アンテナ導体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。
なお、収容容器の上壁に該収容容器内の気泡を排出するための開口部を形成するといった技術的思想を電池や固定コンデンサなどの電気素子に適用しても構わない。
すなわち、かかる電気素子は、内部液となる液体を導入する導入ポート及び前記液体を導出する導出ポートを有し、前記液体で満たされる収容容器と、前記収容容器内に設けられて互いに対向する少なくとも一対の電極とを具備する電気素子であって、前記収容容器の上壁に該収容容器内の気泡を排出するための開口部が形成されていることを特徴とするものである。
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。
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
１６２・・・第１のフランジ部材
１６２Ｈ・・・貫通孔
１７・・・第２の固定電極
１７１・・・固定金属板
１７２・・・第２のフランジ部材
１７２Ｈ・・・貫通孔
１８・・・可動電極
Ｃ・・・回転軸
１８２・・・第１の可動金属板
１８３・・・第２の可動金属板
１６１ａ、１７１ａ・・・縮小する端辺
１６１ｂ、１７１ｂ・・・先端辺
１９・・・収容容器
Ｐ１・・・導入ポート
Ｐ２・・・導出ポート
１９ａ・・・左側壁
１９ｂ・・・右側壁
１９ｄ・・・上壁
Ｚ・・・開口部
１９２・・・気泡案内部
Ｐ・・・配管部材
Ｖ１・・・開閉バルブ
Ｖ２・・・減圧弁

Claims (9)

  1. 誘電体となる液体を導入する導入ポート及び前記液体を導出する導出ポートを有し、前記液体で満たされる収容容器と、前記収容容器内に設けられて互いに対向する少なくとも一対の電極とを具備する容量素子であって、
    前記収容容器の上壁に該収容容器内の気泡を排出するための開口部が形成されている、容量素子。
  2. 前記開口部が、前記上壁における外周部よりも内側に形成されており、
    前記上壁の内面に、前記上壁における外周部から前記開口部に向かうに連れて上方に傾き、気泡を前記開口部に導く気泡案内部が形成されている、請求項１記載の容量素子。
  3. 前記気泡案内部が平面又は曲面である、請求項２記載の容量素子。
  4. 前記導入ポートが、前記収容容器の側壁に形成されており、
    前記一対の電極の一方が、前記側壁に固定されるとともに前記導入ポートに連通する貫通孔が形成されたフランジ部材と、前記フランジ部材に支持された電極板とを有しており、
    前記導入ポートと前記貫通孔の少なくも一部とが段差なく連通している、請求項２又は３記載の容量素子。
  5. 前記開口部に配管部材が接続されており、当該配管部材が前記収容容器の下流側に接続されている、請求項１乃至４のうち何れか一項に記載の容量素子。
  6. 前記開口部又は前記開口部と前記収容容器の下流側とを接続する流路にバルブが設けられている、請求項１乃至５のうち何れか一項に記載の容量素子。
  7. 前記一対の電極の一方が固定電極であり、前記一対の電極の他方が前記固定電極に対して移動可能な可動電極であり、静電容量を可変に構成されている、請求項１乃至６のうち何れか一項に記載の容量素子。
  8. 請求項１乃至７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する、プラズマ処理装置。
  9. 前記アンテナ導体は、内部に冷却液が流れる流路を有しており、
    前記容量素子の誘電体となる前記液体は、少なくとも前記冷却液により構成されている、請求項８記載のプラズマ処理装置。
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