JP2021018923A - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンデンサを介してアンテナを直列接続することで、アンテナのリアクタンスの増大を抑制しつつ、アンテナの冷却液をコンデンサの冷却に兼用して、静電容量の不意の変動を抑え、なおかつ、簡単にアンテナのインピーダンスを変更できるようにする。【解決手段】高周波電源と、高周波電源から高周波電流が供給される少なくも２本の直列接続されたアンテナ３と、これら２本のアンテナ３の間に介在するコンデンサ１３とを備え、アンテナ３の内部を流れる冷却液ＣＬが、コンデンサ１３の冷却に兼用されているプラズマ処理装置において、少なくとも一方のアンテナ３及びコンデンサ１３の間に介在する絶縁部材２０と、一方のアンテナ３及びコンデンサ１３に電気的に直列接続されたインピーダンス素子３０とをさらに備えるようにした。【選択図】図３

Description

本発明は、プラズマ処理装置に関するものである。

従来のプラズマ処理装置としては、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って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ものがある。

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。

そこで、特許文献１では、２本のアンテナをコンデンサを介して直列接続することで、アンテナの合成リアクタンスを、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している。これにより、アンテナのリアクタ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発生させることができる。

ところが、このようにコンデンサを用いた場合、プラズマ生成時に生じる熱により、コンデンサの誘電率が変化して静電容量が不意に変動してしまい、アンテナに流れる高周波電流を安定して制御することが難しくなる。

かかる問題を解決するためには、アンテナの内部を流れる冷却液を用いてコンデンサを冷却することにより、アンテナとコンデンサとをコンパクトに接続した状態で、静電容量の不意の変動を抑えることができ、アンテナに流れる高周波電流をより安定して制御することが可能となる。

しかしながら、アンテナの冷却液をコンデンサの冷却に兼用すると、アンテナのインピーダンスの調整範囲を変更するべく、コンデンサを別の静電容量のものに取り換えようとした場合、基板ホルダが加熱されている状態で、アンテナ冷却水の流れを停止すると、基板ホルダからの輻射によってアンテナが熱せられ、アンテナ内の冷却水が水蒸気化し、アンテナ内部の圧力上昇よってアンテナが破損する虞がある。このため、まずは基板ホルダが冷却されるのを待ち、その後に冷却液を停止して、コンデンサを交換することとなり、作業に多大な時間を要する。

特開２０１６−１３８５９８号公報

そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決すべくなされたものであり、コンデンサを介してアンテナを直列接続することで、アンテナのリアクタンスの増大を抑制しつつ、アンテナの冷却液をコンデンサの冷却に兼用して、静電容量の不意の変動を抑え、なおかつ、簡単にアンテナのインピーダンスを変更できるようにする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プラズマ処理装置は、高周波電源と、前記高周波電源から高周波電流が供給される少なくも２本の直列接続されたアンテナと、これら２本のアンテナの間に介在するコンデンサとを備え、前記アンテナの内部を流れる冷却液が、前記コンデンサの冷却に兼用されている構成において、少なくとも一方の前記アンテナ及び前記コンデンサの間に介在する絶縁部材と、前記一方のアンテナ及び前記コンデンサに電気的に直列接続されたインピーダンス素子とをさらに備え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によれば、少なくとも２本のアンテナをコンデンサを介して直列接続するとともに、アンテナの内部を流れる冷却液をコンデンサの冷却に兼用しているので、アンテナのリアクタンスの増大を抑制しつつ、コンデンサの静電容量の不意の変動を抑えることができる。
そのうえ、少なくとも一方のアンテナ及びコンデンサの間に絶縁部材を介在させるとともに、そのアンテナ及びコンデンサにインピーダンス素子を電気的に直列接続しているので、このインピーダンス素子を別のインピーダンスのものに取り換えることで、冷却液を停止させることなく、簡単にアンテナのインピーダンスを変更することが可能となる。

前記コンデンサが、静電容量を可変に構成された可変コンデンサであることが好ましい。
かかる構成によれば、可変コンデンサの静電容量を変えることでアンテナのリアクタンスを調整することができる。しかも、その静電容量の可変範囲では、アンテナを所望のリアクタンスに調整できない場合などには、インピーダンス素子を取り換えることで、アンテナのリアクタンスの調整可能範囲を変更することができ、アンテナのリアクタンスをより広い範囲で調整することができる。

前記可変コンデンサが、前記冷却液の導入ポート及び導出ポートが形成された収容容器と、前記収容容器に収容された固定電極と、前記固定電極に対して移動する可動電極とを備えており、前記固定電極が、前記収容容器の前記導入ポート又は前記導出ポートに設けられたフランジ部材と、前記フランジ部材に支持された固定金属板とを有し、前記フランジ部材に、前記インピーダンス素子を前記可変コンデンサに結線するための結線部材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、フランジ部材に結線部材を設けてあるので、インピーダンス素子を可変コンデンサの構成要素に直接結線する場合に比べて、作業性が良い。

前記冷却液が、前記コンデンサの誘電体であることが好ましい。
これならば、冷却液とは別の誘電体を準備することなくコンデンサを構成することができ、しかも冷却液として水を用いた場合には、水の比誘電率は約８０（２０℃）であり樹脂製の誘電体シートよりも大きいため、高電圧に耐えうるコンデンサとすることができる。

他方の前記アンテナ及び前記コンデンサが、導電性の接続部材を介して接続されており、前記他方のアンテナにおける前記接続部材側の端部に電流検出器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、アンテナやコンデンサ周りに生じるデッドスペースに電流検出器を設けることで、装置をコンパクトに保ちつつアンテナに流れる電流を検出することができる。

他方の前記アンテナ及び前記コンデンサの間に介在する第２の絶縁部材と、前記他方のアンテナ及び前記コンデンサに電気的に接続された第２のインピーダンス素子とをさらに備えることが好ましい。
このような構成であれば、アンテナのリアクタンスの調整可能範囲を２つのインピーダンス素子の巻き数や長さによって変更することができるので、１つのインピーダンス素子を用いる場合に比べて、装置をコンパクトに保ちつつ、リアクタンスの調整可能範囲を広げることができる。
さらに、２つのインピーダンス素子を取り外すことにより、２本のアンテナとコンデンサとをそれぞれ電気的に独立させることができるので、それらを個別にメンテナンスすることができ、メンテナンス性が良い。

このように構成した本発明によれば、コンデンサを介してアンテナを直列接続することで、アンテナのリアクタンスの増大を抑制しつつ、アンテナの冷却液をコンデンサの冷却に兼用して、静電容量の不意の変動を抑え、なおかつ、簡単にアンテナのインピーダンスを変更することができる。

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周りの構成を模式的に示す横断面図である。 同実施形態のコンデンサ周りの構成を模式的に示す縦断面図である。 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。 同実施形態のインピーダンス素子による効果を示すグラフである。 その他の実施形態の可変コンデンサ周りの構成を模式的に示す横断面図である。

以下に、本発明に係るプラズマ制御システムの一実施形態について、図面を参照して説明する。

＜システム構成＞
本実施形態のプラズマ処理装置１００は、図１に示すように、誘導結合型のプラズマを用いて基板Ｗに処理を施すものであり、より具体的には例えばプラズマＣＶＤ法による膜形成、エッチング、アッシング、スパッタリング等の処理を施すものである。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。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、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内に配置された長尺状のアンテナ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。

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）及び真空容器２の側壁に形成されたガス導入口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３は、図１及び図２に示すように、ここでは直線状のものであり、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。ここでは、直列接続した２本のアンテナ３を複数組並列に接続しているが、アンテナの本数等は適宜変更して構わない。

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、絶縁体８がそれぞれ設けられている。この各絶縁体８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９１によって真空シールされている。各絶縁体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、絶縁体８の材質は、例えば、アルミナ等のセラミックス、石英、又はポリフェニレンサルファイド（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の両端部は絶縁体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３は、図２及び図３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３において一方のアンテナ３の端部と他方のアンテナ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３は、互いに隣接するアンテナ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３において一方のアンテナ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。

ここでは、図２に示すように、一対のアンテナ３のうちの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６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３に電気的に接続される可変コンデンサ１３と、当該可変コンデンサ１３と一方のアンテナ３（以下、第１アンテナ３Ａともいう）の端部とを接続する第１の接続部材１４と、可変コンデンサ１３と他方のアンテナ３（以下、第２アンテナ３Ｂともいう）の端部とを接続する第２の接続部材１５とを有している。

第１の接続部材１４及び第２の接続部材１５は、アンテナ３Ａ、３Ｂの端部を取り囲むことによって、アンテナ３Ａ、３Ｂが機械的に接続されるものである。第１の接続部材１４は、第１アンテナ３Ａ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に導くものであり、第２の接続部材１５は、可変コンデンサ１３を通過した冷却液ＣＬを第２アンテナ３Ｂの端部に形成された開口部３Ｈに導くものであり、これによりアンテナ３Ａ、３Ｂの冷却液ＣＬが可変コンデンサ１３の冷却に兼用されている。

本実施形態の各接続部材１４、１５は、アンテナ３Ａ、３Ｂ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、接続部材１４、１５に対するアンテナ３Ａ、３Ｂ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、第１アンテナ３Ａに電気的に接続される第１の固定電極１６と、第２アンテナ３Ｂ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、第１アンテナ３Ａからの冷却液ＣＬを導入する導入ポートＰ１と、冷却液ＣＬを第２アンテナ３Ｂ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１３４の一方の側壁（図３では左側壁）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）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。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５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）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１８３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１８３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５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６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。

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１７１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。

然して、このプラズマ処理装置１００は、図３に示すように、少なくとも一方のアンテナ３である第１アンテナ３Ａ及び可変コンデンサ１３の間に介在する絶縁部材２０と、第１アンテナ３Ａ及び可変コンデンサ１３に電気的に接続されたインピーダンス素子３０とを備えてなる。

絶縁部材２０は、第１アンテナ３Ａと可変コンデンサ１３とを電気的に切り離すものであり、ここでは第１アンテナ３Ａと可変コンデンサ１３とを機械的に接続する第１の接続部材１４を例えば樹脂等の絶縁材料から形成してなるものである。また、この実施形態では、他方のアンテナ３である第２アンテナ３Ｂと可変コンデンサ１３とを機械的に接続する第２の接続部材１５は、例えば、銅、アルミニウム、これらの合金、ステンレス等からなる導電性のものであり、第２アンテナ３Ｂと可変コンデンサ１３とを電気的に接続している。なお、第２アンテナ３Ｂにおける第２の接続部材１５側には電流検出器Ｓが設けられている。

インピーダンス素子３０は、所定のインピーダンスを有するものであり、第１アンテナ３Ａと電気的に直列接続されることで、当該第１アンテナ３Ａの合成リアクタンスを増大させるものである。具体的にここでのインピーダンス素子３０は、所定の巻き数や所定の長さを有するコイルである。

より詳細に説明すると、インピーダンス素子３０は、第１アンテナ３Ａ及び可変コンデンサ１３に対して着脱可能に取り付けられており、ここでは第１アンテナ３Ａに設けた導電性の第１結線部材Ｚ１や、可変コンデンサ１３に設けた導電性の第２結線部材Ｚ２に結線されている。

第１結線部材Ｚ１は、導電性を有し、第１アンテナ３Ａの外周面を取り囲むように設けられた環状のものであり、この第１結線部材Ｚ１にインピーダンス素子３０の一方側が結線されている。

第２結線部材Ｚ２は、導線性を有し、可変コンデンサ１３の構成要素である第１のフランジ部材１６２に取り付けられたブロック状のものであり、この第２結線部材Ｚ２にインピーダンス素子３０の他方側が結線されている。

＜本実施形態の効果＞
このように構成された本実施形態のプラズマ処理装置１００によれば、図８に示すように、例えばインピーダンス素子３０のリアクタンスが０ｊΩである場合（言い換えれば、インピーダンス素子３０の代わりにリアクタンスが０ｊΩの導線によって第１アンテナ３Ａと可変コンデンサ１３とを電気的に接続した場合）と、０よりも大きい所定のリアクタンスを有するインピーダンス素子３０を取り付けた場合とでは、可変コンデンサ１３の回転角度それぞれにおいて、アンテナ３Ａ、３Ｂのリアクタンスを増大させることができる。

このように、本実施形態のプラズマ処理装置１００によれば、可変コンデンサ１３の静電容量を変えることでアンテナ３Ａ、３Ｂのリアクタンスを調整することができるうえ、その静電容量の可変範囲では、アンテナ３Ａ、３Ｂを所望のリアクタンスに調整できない場合などには、インピーダンス素子３０を別のリアクタンスのものに取り換えることで、可変コンデンサ１３によるアンテナ３Ａ、３Ｂのリアクタンスの調整可能範囲を変更することができる。これにより、可変コンデンサ１３を取り換えることなく、すなわち冷却液ＣＬを停止させることなく、アンテナ３Ａ、３Ｂのリアクタンスの調整可能範囲を簡単に変更することが可能となる。

そのうえ、一対のアンテナ３Ａ、３Ｂを可変コンデンサ１３を介して直列接続するとともに、アンテナ３Ａ、３Ｂの内部を流れる冷却液ＣＬを可変コンデンサ１３の冷却に兼用しているので、アンテナ３Ａ、３Ｂのリアクタンスの増大を抑制しつつ、可変コンデンサ１３の静電容量の不意の変動を抑えることができる。

また、インピーダンス素子３０を第１アンテナ３Ａや可変コンデンサ１３のフランジ部材１６２に設けた結線部材Ｚ１、Ｚ２に結線するので、第１アンテナ３Ａや可変コンデンサ１３に直接結線する場合に比べて、作業性が良い。

さらに、アンテナ３Ａ、３Ｂの冷却液ＣＬを可変コンデンサ１３の誘電体として用いているので、冷却液ＣＬとは別の誘電体を準備することなく可変コンデンサ１３を構成することができる。しかも、冷却液ＣＬが例えば水であれば、水の比誘電率は約８０（２０℃）であり樹脂製の誘電体シートよりも大きいため、可変コンデンサ１３を高電圧に耐えうるものにすることができる。

加えて、第２アンテナ３Ｂにおける第２の接続部材１５側に電流検出器Ｓを設けているので、第２アンテナ３Ｂや可変コンデンサ１３周りのデッドスペースを有効に活用することができ、ひいては装置全体をコンパクトに保ちつつアンテナ３Ａ、３Ｂに流れる電流を検出することができる。

＜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、図９に示すように、一方のアンテナ３Ａのみならず、他方のアンテナ３Ｂ及び可変コンデンサ１３の間に絶縁部材２０を介在させるとともに、当該他方のアンテナ３Ｂ及び可変コンデンサに対して第２のインピーダンス素子３１を電気的に直列接続しても良い。
この場合、他方のアンテナ３Ｂが機械的に接続される第２の接続部材１５を例えば樹脂等の絶縁材料から形成することで絶縁部材２０とすれば良い。また、双方のインピーダンス素子３０、３１としては、種々の巻き数や長さのものを適宜選択することができ、互いに異なるインピーダンスでも良いし、互いに等しいインピーダンスであっても良い。

より具体的には、第１アンテナ３Ａと同様、第２アンテナ３Ｂにも第１結線部材Ｚ１を設けるとともに、可変コンデンサ１３の構成要素である第２のフランジ部材１７２に第２結線部材Ｚ２を取り付けて、これらの結線部材Ｚ１、Ｚ２に第２のインピーダンス素子３１を結線している。

このような構成であれば、アンテナ３のリアクタンスの調整可能範囲を２つのインピーダンス素子３０、３１の巻き数や長さによって変更することができるので、１つのインピーダンス素子３０を用いる場合に比べて、装置をコンパクトに保ちつつ、リアクタンスの調整可能範囲を広げることができる。
さらに、２つのインピーダンス素子３０、３１を取り外すことにより、２本のアンテナ３Ａ、３Ｂと可変コンデンサ１３とをそれぞれ電気的に独立させることができるので、これらを個別にメンテナンスすることができ、メンテナンス性が良い。

また、前記実施形態では、一方のアンテナ及び他方のアンテナに直列接続するコンデンサは可変コンデンサであったが、所定（一定）の静電容量を有するコンデンサであっても良い。

さらに、アンテナの冷却液は、必ずしもコンデンサの誘電体として用いられている必要なく、冷却液とは別の誘電体を用いても良い。

加えて、前記実施形態のインピーダンス素子は、コイルであったが、コンデンサや可変コンデンサを用いても良い。

さらに加えて、一方のアンテナ及びコンデンサに接続されるインピーダンス素子は必ずしも１つである必要はなく、例えばインピーダンスが互いに異なる複数のインピーダンス素子を一方のアンテナ及びコンデンサに対して切り替え可能に設けても良い。

前記実施形態では、アンテナ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。

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 ・・・誘導結合型プラズマ
ＩＲ ・・・高周波電流
ＣＬ ・・・冷却液（液体の誘電体）
２ ・・・真空容器
３ ・・・アンテナ
１３ ・・・可変コンデンサ
１４ ・・・第１の接続部材
１５ ・・・第２の接続部材
１６ ・・・第１の固定電極
１７ ・・・第２の固定電極
１８ ・・・可動電極
２０ ・・・絶縁部材
３０ ・・・インピーダンス素子
４１ ・・・第１結線部材
４２ ・・・第２結線部材

Claims (6)

1. 高周波電源と、前記高周波電源から高周波電流が供給される少なくも２本の直列接続されたアンテナと、これら２本のアンテナの間に介在するコンデンサとを備え、前記アンテナの内部を流れる冷却液が、前記コンデンサの冷却に兼用されているプラズマ処理装置において、
   少なくとも一方の前記アンテナ及び前記コンデンサの間に介在する絶縁部材と、
   前記一方のアンテナ及び前記コンデンサに電気的に直列接続されたインピーダンス素子とをさらに備える、プラズマ処理装置。
2. 前記冷却液が、前記コンデンサの誘電体である、請求項１記載のプラズマ処理装置。
3. 前記コンデンサが、静電容量を可変に構成された可変コンデンサである、請求項１又は２記載のプラズマ処理装置。
4. 前記可変コンデンサが、
   前記冷却液の導入ポート及び導出ポートが形成された収容容器と、
   前記収容容器に収容された固定電極と、
   前記固定電極に対して移動する可動電極とを備えており、
   前記固定電極が、前記収容容器の前記導入ポート又は前記導出ポートに設けられたフランジ部材と、前記フランジ部材に支持された固定金属板とを有し、
   前記フランジ部材に、前記インピーダンス素子を前記可変コンデンサに結線するための結線部材が設けられている、請求項３記載のプラズマ処理装置。
5. 他方の前記アンテナ及び前記コンデンサが、導電性の接続部材を介して接続されており、
   前記他方のアンテナにおける前記接続部材側に電流検出器が設けられている、請求項１乃至４のうち何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
6. 他方の前記アンテナ及び前記コンデンサの間に介在する第２の絶縁部材と、
   前記他方のアンテナ及び前記コンデンサに電気的に接続された第２のインピーダンス素子とをさらに備える、請求項１乃至４のうち何れか一項に記載のプラズマ処理装置。