JP2021136065A - アンテナセグメント及び誘導結合プラズマ処理装置 - Google Patents

アンテナセグメント及び誘導結合プラズマ処理装置 Download PDF

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Abstract

【課題】プラズマ密度の均一性を向上させるアンテナセグメント及び誘導結合プラズマ処理装置を提供する。【解決手段】筒状にアンテナ線を巻回して形成し、前記アンテナ線の一部によって第１平面を形成するアンテナセグメントであって、巻回軸方向の一方側で、少なくとも一部が前記第１平面を形成する第１のアンテナ線と、前記巻回軸方向の他方側で、前記第１平面を形成する第２のアンテナ線と、を備え、前記第１のアンテナ線は、前記第１平面を形成する平面上アンテナ部と、前記第２のアンテナ線の上方に離間して配置される積層アンテナ部と、前記平面上アンテナ部と前記積層アンテナ部とを接続する連結部と、を有する、アンテナセグメント。【選択図】図４

Description

本開示は、アンテナセグメント及び誘導結合プラズマ処理装置に関する。
特許文献１には、角部を構成する４つの第１のアンテナセグメントと、辺中央部を構成する４つの第２のアンテナセグメントとの合計８個のアンテナセグメントで構成される環状アンテナが開示されている。また、第１のアンテナセグメントおよび第２のアンテナセグメントを、基板に交差する方向にアンテナ線を巻回して縦巻螺旋状に構成することにより、誘電体壁に面したプラズマに寄与する誘導電界を生成する部分である平面部の誘導電界の向きが環状領域に沿った一方向とすることが開示されている。
特開２０１３−１６２０３５号公報
本開示は、プラズマ密度の均一性を向上させるアンテナセグメント及び誘導結合プラズマ処理装置を提供する。
本開示の一態様によるアンテナセグメントは、筒状にアンテナ線を巻回して形成し、前記アンテナ線の一部によって第１平面を形成するアンテナセグメントであって、巻回軸方向の一方側で、少なくとも一部が前記第１平面を形成する第１のアンテナ線と、前記巻回軸方向の他方側で、前記第１平面を形成する第２のアンテナ線と、を備え、前記第１のアンテナ線は、前記第１平面を形成する平面上アンテナ部と、前記第２のアンテナ線の上方に離間して配置される積層アンテナ部と、前記平面上アンテナ部と前記積層アンテナ部とを接続する連結部と、を有する。
本開示によれば、プラズマ密度の均一性を向上させるアンテナセグメント及び誘導結合プラズマ処理装置を提供することができる。
第１の実施形態に係る基板処理装置の一例を示す縦断面図。 金属窓及び高周波アンテナの配置の一例を示す平面図。 第２のアンテナセグメントの一例を示す斜視図。 第１のアンテナセグメントの一例を示す斜視図。 第１のアンテナセグメントの一例を示す正面図。 第１のアンテナセグメントの一例を示すＢ−Ｂ断面図。 第１のアンテナセグメントの一例を示すＣ−Ｃ断面図。 第１のアンテナセグメントの一例を示すＤ−Ｄ断面図。 第１のアンテナセグメントの他の一例を示す斜視図。 径方向の誘導電界の変化を示すグラフの一例。 第１のアンテナセグメントの他の一例を示す斜視図。 第２のアンテナセグメントの他の一例を示す斜視図。 電流の流れを示す模式図。 第１のアンテナセグメントの他の一例を示す斜視図。 第１のアンテナセグメントの他の一例を示す斜視図。
以下、本開示の実施形態に係るガス供給方法及び基板処理装置（誘導結合プラズマ処理装置）１０について、添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。
［第１の実施形態に係る基板処理装置］
図１を参照して、本開示の第１の実施形態に係る基板処理装置１０について説明する。ここで、図１は、第１の実施形態に係る基板処理装置１０の一例を示す縦断面図である。
図１に示す基板処理装置１０は、フラットパネルディスプレイ（Flat Panel Display、以下、「ＦＰＤ」という）用の平面視矩形の基板Ｇ（以下、単に「基板」という）に対して、各種の基板処理方法を実行する誘導結合型プラズマ（Inductive Coupled Plasma: ＩＣＰ）処理装置である。基板Ｇの材料としては、主にガラスが用いられ、用途によっては透明の合成樹脂などが用いられることもある。ここで、基板処理には、エッチング処理や、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いた成膜処理等が含まれる。ＦＰＤとしては、液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display: ＬＣＤ）やエレクトロルミネセンス（Electro Luminescence: ＥＬ）、プラズマディスプレイパネル（Plasma Display Panel;ＰＤＰ）等が例示される。基板Ｇは、その表面に回路がパターニングされる形態の他、支持基板も含まれる。また、ＦＰＤ用基板の平面寸法は世代の推移と共に大規模化しており、基板処理装置１０によって処理される基板Ｇの平面寸法は、例えば、第６世代の１５００ｍｍ×１８００ｍｍ程度の寸法から、第１０．５世代の３０００ｍｍ×３４００ｍｍ程度の寸法までを少なくとも含む。また、基板Ｇの厚みは０．２ｍｍ乃至数ｍｍ程度である。
図１に示す基板処理装置１０は、直方体状の箱型の処理容器２０と、処理容器２０内に配設されて基板Ｇが載置される平面視矩形の外形の基板載置台７０と、制御部９０とを有する。尚、処理容器は、円筒状の箱型や楕円筒状の箱型などの形状であってもよく、この形態では、基板載置台も円形もしくは楕円形となり、基板載置台に載置される基板も円形等になる。
処理容器２０は、金属窓５０により上下２つの空間に区画されており、上方空間であるアンテナ室Ａは上チャンバー１３により形成され、下方空間である処理領域Ｓ（処理室）は下チャンバー１７により形成される。処理容器２０において、上チャンバー１３と下チャンバー１７の境界となる位置には矩形環状の支持枠１４が処理容器２０の内側に突設するようにして配設されており、支持枠１４に金属窓５０が取り付けられている。
アンテナ室Ａを形成する上チャンバー１３は、側壁１１と天板１２とにより形成され、全体としてアルミニウムやアルミニウム合金等の金属により形成される。
処理領域Ｓを内部に有する下チャンバー１７は、側壁１５と底板１６とにより形成され、全体としてアルミニウムやアルミニウム合金等の金属により形成される。また、側壁１５は、接地線２１により接地されている。
さらに、支持枠１４は、導電性のアルミニウムやアルミニウム合金等の金属により形成されており、金属枠と称することもできる。
下チャンバー１７の側壁１５の上端には、矩形環状（無端状）のシール溝２２が形成されており、シール溝２２にＯリング等のシール部材２３が嵌め込まれ、シール部材２３を支持枠１４の当接面が保持することにより、下チャンバー１７と支持枠１４とのシール構造が形成される。
下チャンバー１７の側壁１５には、下チャンバー１７に対して基板Ｇを搬出入するための搬出入口１８が開設されており、搬出入口１８はゲートバルブ２４により開閉自在に構成されている。下チャンバー１７には搬送機構を内包する搬送室（いずれも図示せず）が隣接しており、ゲートバルブ２４を開閉制御し、搬送機構にて搬出入口１８を介して基板Ｇの搬出入が行われる。
また、下チャンバー１７の有する底板１６には複数の排気口１９が開設されており、各排気口１９にはガス排気管２５が接続され、ガス排気管２５は開閉弁２６を介して排気装置２７に接続されている。ガス排気管２５、開閉弁２６及び排気装置２７により、ガス排気部２８が形成される。排気装置２７はターボ分子ポンプ等の真空ポンプを有し、プロセス中に下チャンバー１７内を所定の真空度まで真空引き自在に構成されている。尚、下チャンバー１７の適所には圧力計（図示せず）が設置されており、圧力計によるモニター情報が制御部９０に送信されるようになっている。
基板載置台７０は、基材７３と、基材７３の上面７３ａに形成されている静電チャック７６とを有する。
基材７３は、平面視形状は矩形であり、基板載置台７０に載置されるＦＰＤと同程度の平面寸法を有する。例えば、基材７３は、載置される基板Ｇと同程度の平面寸法を有し、長辺の長さは１８００ｍｍ乃至３４００ｍｍ程度であり、短辺の長さは１５００ｍｍ乃至３０００ｍｍ程度の寸法に設定できる。この平面寸法に対して、基材７３の厚みは、例えば５０ｍｍ乃至１００ｍｍ程度となり得る。
基材７３には、矩形平面の全領域をカバーするように蛇行した温調媒体流路７２ａが設けられており、ステンレス鋼やアルミニウム、アルミニウム合金等から形成される。また、基材７３が、図示例のように単一の部材でなく、上方基材と下方基材の二部材の積層体から形成されてもよい。その際、温調媒体流路７２ａは、下方基材に設けられてもよく、上方基材に設けられてもよい。
下チャンバー１７の底板１６の上には、絶縁材料により形成されて内側に段部を有する箱型の台座７８が固定されており、台座７８の段部の上に基板載置台７０が載置される。
基材７３の上面には、基板Ｇが直接載置される静電チャック７６が形成されている。静電チャック７６は、アルミナ等のセラミックスを溶射して形成される誘電体被膜であるセラミックス層７４と、セラミックス層７４の内部に埋設されて静電吸着機能を有する導電層７５（電極）とを有する。
導電層７５は、給電線８４を介して直流電源８５に接続されている。制御部９０により、給電線８４に介在するスイッチ（図示せず）がオンされると、直流電源８５から導電層７５に直流電圧が印加されることによりクーロン力が発生する。このクーロン力により、基板Ｇが静電チャック７６の上面に静電吸着され、基材７３の上面に載置された状態で保持される。
基板載置台７０を構成する基材７３には、矩形平面の全領域をカバーするように蛇行した温調媒体流路７２ａが設けられている。温調媒体流路７２ａの両端には、温調媒体流路７２ａに対して温調媒体が供給される送り配管７２ｂと、温調媒体流路７２ａを流通して昇温または降温された温調媒体が排出される戻り配管７２ｃとが連通している。
図１に示すように、送り配管７２ｂと戻り配管７２ｃにはそれぞれ、送り流路８７と戻り流路８８が連通しており、送り流路８７と戻り流路８８は温調手段、例えば、チラー８６に連通している。チラー８６は、温調媒体の温度や吐出流量を制御する本体部と、温調媒体を圧送するポンプとを有する（いずれも図示せず）。温調媒体としては、例えば、冷媒が適用され、この冷媒には、ガルデン（登録商標）やフロリナート（登録商標）等が適用される。送り流路８７、戻り流路８８及びチラー８６により、温度制御装置８９が構成される。
基材７３には熱電対等の温度センサが配設されており、温度センサによるモニター情報は、制御部９０に随時送信される。そして、送信されたモニター情報に基づいて、基材７３及び基板Ｇの温調制御が制御部９０により実行される。より具体的には、制御部９０により、チラー８６から送り流路８７に供給される温調媒体の温度や流量が調整される。そして、温度調整や流量調整が行われた温調媒体が温調媒体流路７２ａに循環されることにより、基板載置台７０の温調制御が実行される。尚、熱電対等の温度センサは、例えば静電チャック７６に配設されてもよい。
静電チャック７６及び基材７３の外周と、台座７８の上面とにより段部が形成され、この段部には、矩形枠状のフォーカスリング７９が載置されている。段部にフォーカスリング７９が設置された状態において、フォーカスリング７９の上面の方が静電チャック７６の上面よりも低くなるよう設定されている。フォーカスリング７９は、アルミナ等のセラミックスもしくは石英等から形成される。
基材７３の下面には、給電部材８０が接続されている。給電部材８０の下端には給電線８１が接続されており、給電線８１はインピーダンス整合を行う整合器８２を介してバイアス電源である高周波電源８３に接続されている。基板載置台７０に対して高周波電源８３から例えば３．２ＭＨｚの高周波電力が印加されることにより、ＲＦバイアスを発生させ、以下で説明するプラズマ発生用のソース源である高周波電源５９にて生成されたイオンを基板Ｇに引き付けることができる。従って、プラズマエッチング処理においては、エッチングレートとエッチング選択比を共に高めることが可能になる。このように、基板載置台７０は、基板Ｇを載置しＲＦバイアスを発生させるバイアス電極を形成する。この時、チャンバー内部の接地電位となる部位がバイアス電極の対向電極として機能し、高周波電力のリターン回路を構成する。尚、金属窓５０を高周波電力のリターン回路の一部として構成してもよい。
金属窓５０は、複数の分割金属窓５７により形成される。金属窓５０を形成する分割金属窓５７の数（図１には断面方向に６個が示されている）は、１２個、２４個等、多様な個数が設定できる。
それぞれの分割金属窓５７は、絶縁部材５６により、支持枠１４や隣接する分割金属窓５７と絶縁されている。ここで、絶縁部材５６は、ＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）等のフッ素樹脂により形成される。
分割金属窓５７は、導体プレート３０と、シャワープレート４０とを有する。導体プレート３０とシャワープレート４０はいずれも、非磁性で導電性を有し、さらに耐食性を有する金属もしくは耐食性の表面加工が施された金属である、アルミニウムやアルミニウム合金、ステンレス鋼等により形成されている。耐食性を有する表面加工は、例えば、陽極酸化処理やセラミックス溶射などである。また、処理領域Ｓに臨むシャワープレート４０の下面には、陽極酸化処理やセラミックス溶射による耐プラズマコーティングが施されていてもよい。導体プレート３０は接地線（図示せず）を介して接地されていてもよい。シャワープレート４０と導体プレート３０とは、相互に導通するように接合されている。
図１に示すように、それぞれの分割金属窓５７の上方には、絶縁部材により形成されるスペーサ（図示せず）が配設され、該スペーサにより導体プレート３０から離間して高周波アンテナ５４が配設されている。高周波アンテナ５４は、銅等の良導電性の金属から形成されるアンテナ線を、環状もしくは渦巻き状に巻装することにより形成される。例えば、環状のアンテナ線を多重に配設してもよい。
また、高周波アンテナ５４には、上チャンバー１３の上方に延設する給電部材５７ａが接続されており、給電部材５７ａの上端には給電線５７ｂが接続され、給電線５７ｂはインピーダンス整合を行う整合器５８を介して高周波電源５９に接続されている。高周波アンテナ５４に対して高周波電源５９から例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が印加されることにより、分割金属窓５７に誘導電流が誘起され、分割金属窓５７に誘起された誘導電流により、下チャンバー１７内に誘導電界が形成される。この誘導電界により、シャワープレート４０から処理領域Ｓに供給された処理ガスがプラズマ化されて誘導結合型プラズマが生成され、プラズマ中のイオンが基板Ｇに提供される。尚、各分割金属窓５７が固有の高周波アンテナを有し、各高周波アンテナに対して個別に高周波電力が印加される制御が実行されてもよい。
高周波電源５９はプラズマ発生用のソース源であり、基板載置台７０に接続されている高周波電源８３は、発生したイオンを引き付けて運動エネルギを付与するバイアス源となる。このように、イオンソース源には誘導結合を利用してプラズマを生成し、別電源であるバイアス源を基板載置台７０に接続してイオンエネルギの制御を行うことより、プラズマの生成とイオンエネルギの制御が独立して行われ、プロセスの自由度を高めることができる。高周波電源５９から出力される高周波電力の周波数は、０．１乃至５００ＭＨｚの範囲内で設定されるのが好ましい。
金属窓５０は、複数の分割金属窓５７により形成され、各分割金属窓５７は複数本のサスペンダ（図示せず）により、上チャンバー１３の天板１２から吊り下げられている。プラズマの生成に寄与する高周波アンテナ５４は分割金属窓５７の上面に配設されていることから、高周波アンテナ５４は分割金属窓５７を介して天板１２から吊り下げられている。
導体プレート３０を形成する導体プレート本体３１の下面には、ガス拡散溝３２が形成されている。尚、ガス拡散溝は、シャワープレートの上面に開設されてもよい。また、ガス拡散溝を構成する形状には、長尺状に形成された凹部形状のみならず、面状に形成された凹部形状も含む。
シャワープレート４０を形成するシャワープレート本体４１には、シャワープレート本体４１を貫通して導体プレート３０のガス拡散溝３２と処理領域Ｓとに連通する、複数のガス吐出孔４２が開設されている。
図１に示すように、それぞれの分割金属窓５７の有するガス導入管５５は、アンテナ室Ａ内で一箇所に纏められ、上方に延びるガス導入管５５は上チャンバー１３の天板１２に開設されている供給口１２ａを気密に貫通する。そして、ガス導入管５５は、気密に結合されたガス供給管６１を介して処理ガス供給源６４に接続されている。
ガス供給管６１の途中位置には開閉バルブ６２とマスフローコントローラのような流量制御器６３が介在している。ガス供給管６１、開閉バルブ６２、流量制御器６３及び処理ガス供給源６４により、ガス供給装置６０が形成される。尚、処理領域Ｓ内の複数の領域にガスを供給するため、ガス供給管６１は途中で分岐しており、各分岐管には開閉バルブと流量制御器、及び処理ガス種に応じた処理ガス供給源が連通している（図示せず）。
プラズマ処理においては、ガス供給装置６０から供給される処理ガスがガス供給管６１及びガス導入管５５を介して、各分割金属窓５７の有する導体プレート３０のガス拡散溝３２に供給される。そして、各ガス拡散溝３２から各シャワープレート４０のガス吐出孔４２を介して、処理領域Ｓに吐出される。
さらに、各分割金属窓５７が固有の高周波アンテナ（後述するアンテナセグメント１１１，１１２）を有し、各高周波アンテナに対して個別に高周波電力が印加される制御が実行されてもよい。
制御部９０は、基板処理装置１０の各構成部、例えば、チラー８６や、高周波電源５９，８３、ガス供給装置６０、圧力計から送信されるモニター情報に基づくガス排気部２８等の動作を制御する。制御部９０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を有する。ＣＰＵは、ＲＡＭやＲＯＭの記憶領域に格納されたレシピに従い、所定の処理を実行する。レシピには、プロセス条件に対する基板処理装置１０の制御情報が設定されている。制御情報には、例えば、ガス流量や処理容器２０内の圧力、処理容器２０内の温度や基材７３の温度、プロセス時間等が含まれる。
レシピ及び制御部９０が適用するプログラムは、例えば、ハードディスクやコンパクトディスク、光磁気ディスク等に記憶されてもよい。また、レシピ等は、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、メモリカード等の可搬性のコンピュータによる読み取りが可能な記憶媒体に収容された状態で制御部９０にセットされ、読み出される形態であってもよい。制御部９０はその他、コマンドの入力操作等を行うキーボードやマウス等の入力装置、基板処理装置１０の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等の表示装置、及びプリンタ等の出力装置といったユーザーインターフェイスを有している。
図２は、金属窓５０及び高周波アンテナ５４の配置の一例を示す平面図である。なお、図２において、金属窓５０の中央から外周へ向かう方向を径方向とし、金属窓５０の外周を辿る方向を周方向として、説明する。また、図２において、高周波アンテナ５４の形状及び配置は、模式的に図示しており、図２に示す形状や配置に限定されるものではない。
金属窓５０は、絶縁部材５６を介して、複数の分割金属窓５７に分割される。具体的には、金属窓５０は、径方向に関して、３分割される。また、径方向に３分割された金属窓５０は、周方向に関して、中央側から順に、４分割、８分割、１２分割される。
また、絶縁部材５６によって分割される金属窓５０は、金属窓５０の四隅から４５°の方向に延びる第１分割線５１と、金属窓５０の短辺を挟む２つの第１分割線５１が交わる２つの交点を結ぶ長辺に平行な第２分割線５２と、を有している。ここで、金属窓５０の短辺の長さをＷとする。金属窓５０の短辺および２つの第１分割線５１で囲まれる三角形状の領域の径方向の幅は、Ｗ／２となる。また、金属窓５０の長辺、２つの第１分割線５１および第２分割線５２で囲まれる台形状の領域の径方向の幅は、Ｗ／２となる。このような構成により、三角形状の領域および台形状の領域において、高周波アンテナ５４の巻数を等しくし、径方向の幅を等しくすることにより、分割金属窓５７を介在して形成される誘導電界の電界強度を等しくすることができる。これにより、均一なプラズマを形成することができる。
また、絶縁部材５６によって分割される金属窓５０は、各辺の周方向に対し、外周側で３分割、中間側で２分割されている。このような構成により、金属窓５０の分割数を増やして各分割金属窓５７の大きさを小さくすることができ、誘導電界の電界強度分布を細かく調整することができる。これにより、プラズマ分布を精度良く制御することができる。
高周波アンテナ５４は、外側アンテナ１１０と、中間アンテナ１２０と、内側アンテナ１３０と、を有する。これら外側アンテナ１１０、中間アンテナ１２０、内側アンテナ１３０は、プラズマ生成に寄与する誘導電界を生成する平面領域、具体的には平面状の額縁状領域１４１，１４２，１４３を有している。額縁状領域１４１，１４２，１４３は、導体プレート３０に面して基板Ｇに対向するように形成されている。また、額縁状領域１４１，１４２，１４３は同心状をなすように配置されており、全体として矩形の基板Ｇに対応する矩形状平面を構成している。
また、外側アンテナ１１０と対応する額縁状領域１４１は、径方向に関して３分割された金属窓５０のうち、外周側の分割金属窓５７上に配置される。中間アンテナ１２０と対応する額縁状領域１４２は、径方向に関して３分割された金属窓５０のうち、中間の分割金属窓５７上に配置される。内側アンテナ１３０と対応する額縁状領域１４３は、径方向に関して３分割された金属窓５０のうち、中央側の分割金属窓５７上に配置される。
外側アンテナ１１０は、額縁状領域１４１の角部を構成する４つの第１のアンテナセグメント１１１と、額縁状領域１４１の辺中央部を構成する４つの第２のアンテナセグメント１１２と、の合計８個のアンテナセグメントで構成されており、全体として環状アンテナとなる多分割環状アンテナとして構成されている。アンテナセグメント１１１，１１２の配置領域を包括して額縁状領域１４１を構成している。
また、第１のアンテナセグメント１１１は、金属窓５０の外周側に設けられる分割金属窓５７のうち、金属窓５０の角部（四隅）に設けられる２つの分割金属窓５７に跨って配置される。第２のアンテナセグメント１１２は、金属窓５０の外周側に設けられる分割金属窓５７のうち、金属窓５０の辺中央部に設けられる分割金属窓５７に配置される。なお、第１のアンテナセグメント１１１及び第２のアンテナセグメント１１２については、詳細は後述する。
中間アンテナ１２０および内側アンテナ１３０は、いずれも渦巻き状の平面アンテナとして構成され（図２では便宜上、同心状に描いている）、それぞれのアンテナが導体プレート３０に面して形成する平面全体が額縁状領域１４２および額縁状領域１４３を構成している。中間アンテナ１２０、内側アンテナ１３０は、導電性材料、例えば銅などからなる複数本（例えば、４本）のアンテナ線を巻回して全体が渦巻状となるようにした多重（四重）アンテナを構成してもよい。また、中間アンテナ１２０、内側アンテナ１３０は、１本のアンテナ線を渦巻き状に巻回して構成してもよい。例えば、４本のアンテナ線を巻回して四重アンテナを構成する場合、アンテナ線を９０°ずつ位置をずらして巻回するとともに、プラズマが弱くなる傾向にある角部の巻数を辺の中央部の巻数よりも多くなるようにしてもよい。中間アンテナ１２０のアンテナ線の配置領域が額縁状領域１４２を構成している。内側アンテナ１３０のアンテナ線の配置領域が額縁状領域１４３を構成している。
なお、高周波アンテナ５４は、３つの環状アンテナ（外側アンテナ１１０、中間アンテナ１２０、内側アンテナ１３０）を有する構成に限られるものではなく、２つまたは４つ以上の環状アンテナを有する構成であってもよい。すなわち、アンテナセグメントを環状に配置した構造の多分割環状アンテナの他に、１または２以上の単一の環状アンテナを設けた構成としてもよい。また、外側アンテナ１１０と同様の、アンテナセグメントを環状に配置した構造の多分割環状アンテナのみを１または２以上設けて高周波アンテナ５４を構成してもよい。
＜アンテナセグメント＞
次に、外側アンテナ１１０のアンテナセグメント１１１，１１２について、更に説明する。
まず、第２のアンテナセグメント１１２について、図３を用いて説明する。図３は、第２のアンテナセグメント１１２の一例を示す斜視図である。
第２のアンテナセグメント１１２は、導電性材料、例えば銅などからなるアンテナ線２００を基板Ｇ（導体プレート３０）の表面に直交する方向である縦方向が巻回方向となる縦巻きで、かつ巻回軸が基板Ｇの表面と平行になるような螺旋状に巻回して構成されている。導体プレート３０に面した第１平面２０１には、複数のアンテナ線２００が配置されている。第１平面２０１に配置されたアンテナ線２００は、プラズマに寄与する誘導電界を生成する額縁状領域１４１の一部（辺中央部）を構成している。第１平面２０１においてはアンテナ線２００が７本平行に配置されている。
具体的には、第２のアンテナセグメント１１２は、アンテナ線２１１〜２１７、２２１〜２２６、２３１〜２３６、２４１〜２４６、接続部２５１，２５２を有している。なお、図３の説明において、第１平面２０１上のアンテナ線２１１〜２１７が一端から他端へ伸びる方向をＸ方向とし、アンテナ線２１１〜２１７のアンテナ線２１１からアンテナ線２１７への配列方向をＹ方向とし、第１平面２０１に垂直な方向（縦方向）をＺ方向として、説明する。
７本のアンテナ線２１１〜２１７は、第１平面２０１に配置されており、また、互いに平行に配置されている。換言すれば、アンテナ線２１１〜２１７によって、第１平面２０１が形成される。なお、第１平面２０１は、額縁状領域１４１の一部を構成する。
アンテナ線２１１の一端には、接続部２５１が接続されている。アンテナ線２１７の他端には、接続部２５２が接続されている。接続部２５１，２５２は、給電部材５７ａ（図１参照）を介して、高周波電源５９と接続される。
アンテナ線２１１〜２１６の他端には、＋Ｚ方向（第１平面２０１から離れる方向）に延びるアンテナ線２２１〜２２６がそれぞれ接続されている。また、アンテナ線２１２〜２１７の一端には、＋Ｚ方向（第１平面２０１から離れる方向）に延びるアンテナ線２４１〜２４６がそれぞれ接続されている。また、アンテナ線２２１〜２２６の上端と、アンテナ線２４１〜２４６の上端とは、水平（略Ｘ方向）に伸びるアンテナ線２３１〜２３６でそれぞれ接続されている。アンテナ線２３１〜２３６の一端はアンテナ線２２１〜２２６の上端に接続され、アンテナ線２３１〜２３６の他端はアンテナ線２４１〜２４６の上端に接続される。即ち、アンテナ線２３１〜２３６は、第１平面２０１と平行な第２平面（図示せず）に配置されている。なお、アンテナ線２４１〜２４６の上端は、アンテナ線２２１〜２２６の上端に対して、アンテナ線２１１〜２１７が配列されるピッチの分＋Ｙ方向にずれている。このため、平面視して、アンテナ線２３１〜２３６は、アンテナ線２１１〜２１７が伸びる方向に対して、斜めに形成されている。
また、第２のアンテナセグメント１１２は、巻回軸方向の一方側において、接続部２５１、アンテナ線２１１、アンテナ線２２１、アンテナ線２３１、で囲われれる第１端部を有している。また、第２のアンテナセグメント１１２は、巻回軸方向の他方側において、アンテナ線２３６、アンテナ線２４６、アンテナ線２１７、接続部２５２で囲われる第２端部を有している。また、第１端部と第２端部を貫く巻回軸は、Ｙ方向に配置されている。
ここで、接続部２５１から接続部２５２の向きに電流が流れる場合、プラズマの生成に寄与する誘導電界を生成する第１平面２０１上のアンテナ線２１１〜２１７には、額縁状領域１４１に沿った同じ向き（＋Ｘ方向）に電流が流れる。
また、アンテナ線２２１〜２２６には＋Ｚ方向に電流が流れ、アンテナ線２４１〜２４６には−Ｚ方向に電流が流れる。また、第１平面２０１から離間したアンテナ線２３１〜２３６には、略−Ｘ方向に電流が流れる。アンテナ線２３１〜２３６は、第１平面２０１から離間しているため、アンテナ線２３１〜２３６の誘導電界がプラズマの生成を阻害することを抑制する。
次に、第１のアンテナセグメント１１１について、図４から図８を用いて説明する。図４は、第１のアンテナセグメント１１１の一例を示す斜視図である。図５は、第１のアンテナセグメント１１１の一例を示す正面図である。図６は、第１のアンテナセグメント１１１の一例を示すＢ−Ｂ断面図である。図７は、第１のアンテナセグメント１１１の一例を示すＣ−Ｃ断面図である。図８は、第１のアンテナセグメント１１１の一例を示すＤ−Ｄ断面図である。
第１のアンテナセグメント１１１は、導電性材料、例えば銅などからなるアンテナ線３００を基板Ｇ（導体プレート３０）の表面に直交する方向である縦方向が巻回方向となる縦巻きで、かつ巻回軸が基板Ｇの表面と平行になるような螺旋状に巻回して構成されている。導体プレート３０に面した第１平面３０１には、複数のアンテナ線３００が配置されている。第１平面３０１に配置されたアンテナ線３００は、プラズマに寄与する誘導電界を生成する額縁状領域１４１の一部（角部）を構成している。第１平面３０１おいてはアンテナ線３００が７本平行にかつ角部を形成するように配置されている。また、７本のアンテナ線３００のうち、内側のアンテナ線３００は、外側のアンテナ線３００まで外廻りして配置されている。
具体的には、第１のアンテナセグメント１１１は、アンテナ線３１１〜３１７、３２１〜３２６、３３１〜３３６、３４１〜３４６、接続部３５１，３５２を有している。なお、図４等の説明において、第１平面３０１上のアンテナ線３１１〜３１７の一端側が一端側の端部（一端）から角部に向かって伸びる方向をＹ方向とし、第１平面３０１上のアンテナ線３１１〜３１７の他端側が角部から他端側の端部（他端）に向かって伸びる方向をＸ方向とし、第１平面３０１に垂直な方向（縦方向）をＺ方向として、説明する。
７本のアンテナ線３１１〜３１７は、少なくとも一部が第１平面３０１に配置されている。換言すれば、アンテナ線３１１〜３１７によって、第１平面３０１が形成される。なお、第１平面３０１は、額縁状領域１４１の一部を構成する。
外周側のアンテナ線３１４〜３１７は、角部を形成するようにＬ字状に形成されている。即ち、アンテナ線３１４〜３１７は、＋Ｙ方向に延びる一端側の直線部分と、９０°屈曲する角部と、＋Ｘ方向に延びる他端側の直線部分と、を有する。また、アンテナ線３１４〜３１７の一端側の直線部分は、間隔（一方のアンテナ線の近接面と他方のアンテナ線の近接面との距離）Ｇ１を有して互いに平行に配置されている。また、アンテナ線３１４〜３１７の他端側の直線部分は、間隔Ｇ１を有して互いに平行に配置されている。なお、間隔Ｇ１は、例えば、１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下が好適である。これにより、アンテナ線間の異常放電を防止することができる。
アンテナ線３１１は、平面上アンテナ部３１１ａ，３１１ｅと、外廻し部（積層アンテナ部）３１１ｃと、連結部３１１ｂ，３１１ｄと、を備える。
平面上アンテナ部３１１ａ，３１１ｅは、アンテナ線３１４〜３１７と同様に、第１平面３０１上に配置される。平面上アンテナ部３１１ａは、アンテナ線３１２〜３１７の一端側の直線部分と平行に配置される。平面上アンテナ部３１１ｅは、アンテナ線３１２〜３１７の他端側の直線部分と平行に配置される。
外廻し部３１１ｃは、角部を形成するようにＬ字状に形成されている。即ち、外廻し部３１１ｃは、＋Ｙ方向に延びる一端側の直線部分と、９０°屈曲する角部と、＋Ｘ方向に延びる他端側の直線部分と、を有する。また、外廻し部３１１ｃは、平面視して、アンテナ線３１５の角部の上に重なるように配置される。また、外廻し部３１１ｃは、水平視して、アンテナ線３１５の上端から外廻し部３１１ｃの下端まで、高さＨの隙間を有して配置される。ここで、高さＨは、間隔Ｇ１以下とすることが好ましい（Ｈ≦Ｇ１）。また、高さＨは、外廻し部３１１ｃとアンテナ線３１５との間で異常放電が生じない間隔以上とすることが好ましい。
連結部３１１ｂは、平面上アンテナ部３１１ａの他端と外廻し部３１１ｃの一端とを接続する。連結部３１１ｂは、例えば平面上アンテナ部３１１ａの他端から立ち上がる立ち上がり部と、径方向に延びて外廻し部３１１ｃの一端と接続する延伸部と、を有している。なお、図４〜図８の例において、連結部３１１ｂの延伸部は、平面視して、平面上アンテナ部３１１ａに対して９０°屈曲している。連結部３１１ｄは、平面上アンテナ部３１１ｅの一端と外廻し部３１１ｃの他端とを接続する。連結部３１１ｄは、例えば平面上アンテナ部３１１ｅの一端から立ち上がる立ち上がり部と、径方向に延びて外廻し部３１１ｃの他端と接続する延伸部と、を有している。なお、図４〜図８の例において、連結部３１１ｄの延伸部は、平面視して、平面上アンテナ部３１１ｅに対して９０°屈曲している。
同様に、アンテナ線３１２は、平面上アンテナ部３１２ａ，３１２ｅと、外廻し部３１２ｃと、連結部３１２ｂ，３１２ｄと、を備える。また、アンテナ線３１３は、平面上アンテナ部３１３ａ，３１３ｅと、外廻し部３１３ｃと、連結部３１３ｂ，３１３ｄと、を備える。外廻し部３１２ｃは、平面視して、アンテナ線３１６の角部の上に重なるように配置される。外廻し部３１３ｃは、平面視して、アンテナ線３１７の角部の上に重なるように配置される。また、外廻し部３１２ｃ，３１３ｃは、水平視して、アンテナ線３１６，３１７の上端から外廻し部３１２ｃ，３１３ｃの下端まで、高さＨの隙間を有して配置される。即ち、外廻し部３１１ｃ〜３１３ｃは、第１平面３０１と平行な第３平面（図示せず）に配置されている。換言すれば、外廻し部３１１ｃ〜３１３ｃによって、第３平面が形成される。また、第３平面は、アンテナ線３１１〜３１７によって形成される第１平面３０１とアンテナ線３３１〜３３６によって形成される第２平面（図示せず）との間に配置される。
なお、基板載置台７０に載置される基板Ｇとアンテナ線との位置関係については、例えば、アンテナ線３１５は、平面視した際、基板Ｇの端上に配置されている。その際、外廻し部３１２ｃ，３１３ｃは、平面視した際、基板載置台７０に載置される基板Ｇの端上から外側に配置されている。
また、平面上アンテナ部３１１ａ〜３１３ａ、アンテナ線３１４〜３１７の一端側の直線部分は、間隔Ｇ１で互いに平行に配置されている。また、平面上アンテナ部３１１ｅ〜３１３ｅ、アンテナ線３１４〜３１７の他端側の直線部分は、間隔Ｇ１で互いに平行に配置されている。また、連結部３１１ｂ〜３１３ｂの延伸部は、例えば間隔Ｇ１を有して互いに平行に配置されている。また、連結部３１１ｄ〜３１３ｄの延伸部は、例えば間隔Ｇ１を有して互いに平行に配置されている。
また、連結部３１１ｂと連結部３１１ｄとは、間隔Ｇ２を有している。間隔Ｇ２は、間隔Ｇ１以上とすることが好ましい。これにより、異常放電を確実に防止することができる。
また、連結部３１３ｂとアンテナ線３４１〜３４６とは、間隔Ｇ３を有している。間隔Ｇ３は、間隔Ｇ１以上とすることが好ましい。これにより、異常放電を確実に防止することができる。
アンテナ線３１１の一端には、接続部３５１が接続されている。アンテナ線３１７の他端には、接続部３５２が接続されている。接続部３５１，３５２は、給電部材５７ａ（図１参照）を介して、高周波電源５９と接続される。
アンテナ線３１１〜３１６の他端には、＋Ｚ方向（第１平面３０１から離れる方向）に延びるアンテナ線３２１〜３２６がそれぞれ接続されている。また、アンテナ線３１２〜３１７の一端には、＋Ｚ方向（第１平面３０１から離れる方向）に延びるアンテナ線３４１〜３４６がそれぞれ接続されている。また、アンテナ線３２１〜３２６の上端と、アンテナ線３４１〜３４６の上端とは、水平（Ｘ方向及びＹ方向）に伸びるアンテナ線３３１〜３３６でそれぞれ接続されている。即ち、アンテナ線３３１〜３３６は、第１平面３０１と平行な第２平面（図示せず）に配置されている。アンテナ線３３１〜３３６は、角部を形成するようにＬ字状に形成されている。即ち、アンテナ線３３１〜３３６は、それぞれ、一端がアンテナ線３２１〜３２６の上端に接続され、−Ｘ方向に延びる一端側の直線部分と、９０°屈曲する角部と、−Ｙ方向に延び、アンテナ線３４１〜３４６の上端に他端が接続される他端側の直線部分と、を有する。
アンテナ線３３１の一端側の直線部分は、平面視して、平面上アンテナ部３１１ｅと重なるように配置される。アンテナ線３３１の他端側の直線部分は、平面視して、平面上アンテナ部３１２ａと重なるように配置される。
アンテナ線３３２の一端側の直線部分は、平面視して、平面上アンテナ部３１２ｅと重なるように配置される。アンテナ線３３２の他端側の直線部分は、平面視して、平面上アンテナ部３１３ａと重なるように配置される。
アンテナ線３３３の一端側の直線部分は、平面視して、平面上アンテナ部３１３ｅと重なるように配置される。アンテナ線３３３の他端側の直線部分は、平面視して、アンテナ線３１４の一端側の直線部分と重なるように配置される。
アンテナ線３３４の一端側の直線部分は、平面視して、アンテナ線３１４の他端側の直線部分と重なるように配置される。アンテナ線３３４の他端側の直線部分は、平面視して、アンテナ線３１５の一端側の直線部分と重なるように配置される。
アンテナ線３３５の一端側の直線部分は、平面視して、アンテナ線３１５の他端側の直線部分と重なるように配置される。アンテナ線３３５の他端側の直線部分は、平面視して、アンテナ線３１６の一端側の直線部分と重なるように配置される。
アンテナ線３３６の一端側の直線部分は、平面視して、アンテナ線３１６の他端側の直線部分と重なるように配置される。アンテナ線３３６の他端側の直線部分は、平面視して、アンテナ線３１７の一端側の直線部と重なるように配置される。
なお、第２平面（図示せず）に配置されるアンテナ線３３１〜３３６は、図４等に示すようにＬ字状に形成されていてもよく、アンテナ線３２１〜３２６の上端と、アンテナ線３４１〜３４６の上端とをそれぞれ直線的に接続する（斜めに伸びる）ように形成されていてもよい。
また、第１のアンテナセグメント１１１は、巻回軸方向の一方側において、接続部３５１、アンテナ線３１１（平面上アンテナ部３１１ａ，３１１ｅ）、アンテナ線３２１、アンテナ線３３１、で囲われれる第１端部を有している。第１端部は、凹状（谷折り）に屈曲する。また、第１のアンテナセグメント１１１は、巻回軸方向の他方側において、アンテナ線３３６、アンテナ線３４６、アンテナ線３１７、接続部３５２で囲われる第２端部を有している。第２端部は、凸状（山折り）に屈曲する。また、第１端部と第２端部を貫く巻回軸は、径方向（水平方向）に配置されている。
また、第１のアンテナセグメント１１１を第１平面３０１へ投影した投影形状は、第１端部の側で凹状に屈曲し、第２端部の側で凸状に屈曲して形成されるＬ字形状を有している。
ここで、接続部３５１から接続部３５２の向きに電流が流れる場合、プラズマの生成に寄与する誘導電界を生成する第１平面３０１上の平面上アンテナ部３１１ａ，３１１ｅ、３１２ａ，３１２ｅ、３１３ａ，３１３ｅ、及び、アンテナ線３１４〜３１７には、額縁状領域１４１に沿った同じ向き（＋Ｙ方向及び＋Ｘ方向）に電流が流れる。
また、アンテナ線３２１〜３２６には＋Ｚ方向に電流が流れ、アンテナ線３４１〜３４６には−Ｚ方向に電流が流れる。また、第１平面３０１から離間したアンテナ線３３１〜３３６には、第１平面３０１上のアンテナ線とは逆向きに電流が流れる。アンテナ線３３１〜３３６は、第１平面３０１から離間しているため、アンテナ線３３１〜３３６の誘導電界がプラズマの生成を阻害することを抑制する。
また、外廻し部３１１ｃ〜３１３ｃには、第１平面３０１上のアンテナ線と同じ向きに電流が流れる。外廻し部３１１ｃ〜３１３ｃは、プラズマの生成に寄与する誘導電界を生成する。これにより、額縁状領域１４１（図２参照）の角部において、外側の誘導電界を強くすることができる。
即ち、第１のアンテナセグメント１１１は、第１平面３０１上に配置される第１のアンテナ群（３１１ａ，３１２ａ,３１３ａ、３１１ｅ，３１２ｅ,３１３ｅ、３１４，３１５，３１６，３１７）と、第１のアンテナ群の上方に離間して第２平面上に配置される第２のアンテナ群（３３１〜３３６）と、第１のアンテナ群の上方に近接して第３平面上に配置される第３のアンテナ群（３１１ｃ，３１２ｃ、３１３ｃ）と、を有している。また、第１のアンテナセグメント１１１に電流を流した際、第１のアンテナ群と第３のアンテナ群との電流の流れる向きが等しくなるように構成されている。そして、第１のアンテナ群および第３のアンテナ群によってプラズマを生成するための誘導電界を形成する。これにより、額縁状領域１４１（図２参照）の角部において、外側の誘導電界を強くすることができる。
なお、第１のアンテナセグメント１１１の形状は、図４等に示すものに限られない。図９は、第１のアンテナセグメント１１１Ａの他の一例を示す斜視図である。図９に示す第１のアンテナセグメント１１１Ａは、図４に示す第１のアンテナセグメント１１１と比較して、連結部３１１ｂ，３１１ｄ，３１２ｂ，３１２ｄ，３１３ｂ，３１３ｄの形状が異なっている。具体的には、連結部３１１ｂの延伸部は、平面視して、平面上アンテナ部３１１ａに対して斜めに伸びるように形成されている。連結部３１１ｄの延伸部は、平面視して、平面上アンテナ部３１１ｅに対して斜めに伸びるように形成されている。同様に、連結部３１２ｂ，３１２ｄ，３１３ｂ，３１３ｄについても斜めに伸びるように形成されている。その他の構成は同様であり、重複する説明は省略する。
また、図４及び図９に示す第１のアンテナセグメント１１１では、外廻しするアンテナ（３１１ｃ〜３１３ｃ）の本数は３本であるものとして説明したが、これに限られるものではなく、１本以上であればよい。また、外廻しするアンテナ（３１１ｃ〜３１３ｃ）の本数（図４の例では３本）は、総巻き数（図４の例では７本）の半分以下であることが好ましい。
図１０は、径方向の誘導電界の変化を示すグラフの一例である。ここでは、図６の線分３０２上における誘導電界の変化を示す。横軸は、径方向（中央側から外側に向かう方向）の位置を示し、縦軸は、電界の強さを示す。なお、図１０において、本実施形態における第１のアンテナセグメント１１１は、図９に示す連結部が斜めに伸びる構成のアンテナセグメントであって、外廻し本数が２本の場合を例に示す。また、参考例における第１のアンテナセグメントは、アンテナ線３１１〜３１７が全て第１平面３０１上にある場合、即ち、外廻し本数が０本（外廻し部がない）の場合を例に示す。また、参考例の第１のアンテナセグメントにおけるアンテナ線が配置される範囲の境界を太い実線４０１，４０２で示し、基板Ｇの基板端の位置を破線４０３で示す。
グラフを対比して示すように、本実施形態のアンテナセグメント１１１によれば、額縁状領域１４１の角部（外周側）の誘導電界を強くすることができる。これにより、プラズマが弱くなる傾向にある額縁状領域１４１の角部について、プラズマを強くすることができる。
高周波アンテナ５４のさらに他の一例について、図１１及び図１２を用いて更に説明する。図１１は、第１のアンテナセグメント１１１Ｂの他の一例を示す斜視図である。図１２は、第２のアンテナセグメント１１２Ｂの他の一例を示す斜視図である。図１１に示す第１のアンテナセグメント１１１Ｂは、図４に示す第１のアンテナセグメント１１１と比較して、アンテナ線３２１〜３２６及びアンテナ線３４１〜３４６の形状が異なっている。図１２に示す第２のアンテナセグメント１１２Ｂは、図３に示す第２のアンテナセグメント１１２と比較して、アンテナ線２２１〜２２６及びアンテナ線２４１〜２４６の形状が異なっている。具体的には、アンテナ線３２１は、内側（巻回軸側）に向けて屈曲する屈曲部と、＋Ｚ方向に延びる直立部と、を有する。アンテナ線３２２〜３２６、３４１〜３４６、２２１〜２２６、２４１〜２４６についても同様である。その他の構成は同様であり、重複する説明は省略する。なお、図９に示す第１のアンテナセグメント１１１Ａにおいて、アンテナ線３２１〜３２６及びアンテナ線３４１〜３４６に屈曲部を設ける構成であってもよい。
図１３は、電流の流れを示す模式図である。第１のアンテナセグメント１１１Ｂは、第２のアンテナセグメント１１２Ｂと隣接する側に、アンテナ線３２１を有している。アンテナ線３２１は巻回軸の内側に向けて屈曲する屈曲部３２１ａと、直立部３２１ｂと、を有する。同様に、第２のアンテナセグメント１１２Ｂは、第１のアンテナセグメント１１１Ｂと隣接する側に、アンテナ線２４１を有している。アンテナ線２４１は巻回軸の内側に向けて屈曲する屈曲部２４１ａと、直立部２４１ｂと、を有する。また、第１のアンテナセグメント１１１Ｂと第２のアンテナセグメント１１２Ｂとの間には、磁場の干渉を防止するための金属からなるシールド１５０が配置されている。また、第１のアンテナセグメント１１１Ｂには、電流Ｉａが流れる。屈曲部３２１ａを流れる電流Ｉａは、水平方向成分Ｉｂｘ及び垂直方向成分Ｉｂｚを有する。また、第２のアンテナセグメント１１２Ｂには、電流Ｉｂが流れる。屈曲部２４１ａを流れる電流Ｉｂは、水平方向成分Ｉｂｘ及び垂直方向成分Ｉｂｚを有する。
この様な構成を有することにより、直立部２４１ｂと直立部３２１ｂとの間隔を広げて、磁場の干渉を抑制する。また、第１のアンテナセグメント１１１Ｂは、アンテナ線３１１の端部において、アンテナ線３１１を流れる電流Ｉａによる磁場が、屈曲部３２１ａを流れる電流の水平方向成分Ｉａｘによる磁場で打ち消される。同様に、第２のアンテナセグメント１１２Ｂは、アンテナ線２１２の端部において、アンテナ線２１２を流れる電流Ｉｂによる磁場が、屈曲部２４１ａを流れる電流の水平方向成分Ｉｂｘによる磁場で打ち消される。これにより、第１のアンテナセグメント１１１Ｂと第２のアンテナセグメント１１２Ｂの間において一方のアンテナセグメントの磁場制御が他方のアンテナの磁場制御に干渉することを防止することができる。
換言すれば、シールド１５０の厚さを薄くして、第１のアンテナセグメント１１１Ｂの端部から第２のアンテナセグメント１１２Ｂの端部までの間隔Ｇ４を短くすることができる。これにより、外側アンテナ１１０で形成される誘導磁場において、アンテナセグメント間の不均一性を低減することができる。また、生成されるプラズマの不均一性を低減することができる。
高周波アンテナ５４のさらに他の一例について、図１４を用いて更に説明する。図１４は、第１のアンテナセグメント１１１Ｃの他の一例を示す斜視図である。図１４に示す第１のアンテナセグメント１１１Ｃは、図１１に示す第１のアンテナセグメント１１１Ｂと比較して、プラズマの生成に寄与しないアンテナ線３３１〜３３６にそれぞれコンデンサ３６１〜３６６が挿入されている。その他の構成は同様であり、重複する説明は省略する。なお、図４に示す第１のアンテナセグメント１１１、図９に示す第１のアンテナセグメント１１１Ａにおいて、アンテナ線３３１〜３３６にそれぞれコンデンサ３６１〜３６６が挿入される構成であってもよい。
これにより、アンテナ線間の電位差の上昇を抑制することができる。特に、外廻し部３１１ｃ〜３１３ｃと、アンテナ線３１４〜３１７との電位差は、巻廻しされる際の電位差（１巻あたりの電位差）よりも大きくなる。コンデンサ３６１〜３６６を介在させて、アンテナ線間の電位差を低減することにより、異常放電を防止することができる。
［第２の実施形態に係る基板処理装置］
本開示の第２の実施形態に係る基板処理装置１０について説明する。第２の実施形態に係る基板処理装置１０は、図１に示す第１の実施形態に係る基板処理装置１０と同様の構成を有している。また、第２の実施形態に係る基板処理装置１０の高周波アンテナ５４は、第１の実施形態に係る基板処理装置１０の高周波アンテナ５４（図２参照）と同様に、外側アンテナ１１０と、中間アンテナ１２０と、内側アンテナ１３０と、を有する。外側アンテナ１１０は、額縁状領域１４１の角部を構成する４つの第１のアンテナセグメント１１１Ｄと、額縁状領域１４１の辺中央部を構成する４つの第２のアンテナセグメント１１２Ｄと、の合計８個のアンテナセグメントで構成されており、全体として環状アンテナとなる多分割環状アンテナとして構成されている。アンテナセグメント１１１Ｄ，１１２Ｄの配置領域を包括して額縁状領域１４１を構成している。第２の実施形態は第１の実施形態の一例と同様に第１のアンテナセグメント及び第２のセグメントにおいてＺ方向のアンテナ線が内側に屈曲しているが、第１の実施形態と異なる点は、第１のアンテナセグメントが外廻し部を有さないことである。
＜アンテナセグメント＞
次に、外側アンテナ１１０のアンテナセグメント１１１Ｄ，１１２Ｄについて、更に説明する。
まず、第２のアンテナセグメント１１２Ｄについて、図１２を用いて説明する。図１２は、第２のアンテナセグメント１１２Ｄの一例を示す斜視図である。
第２のアンテナセグメント１１２Ｄは、導電性材料、例えば銅などからなるアンテナ線２００を基板Ｇ（導体プレート３０）の表面に直交する方向である縦方向が巻回方向となる縦巻きで、かつ巻回軸が基板Ｇの表面と平行になるような螺旋状に巻回して構成されている。導体プレート３０に面した第１平面２０１には、複数のアンテナ線２００が配置されている。第１平面２０１に配置されたアンテナ線２００は、プラズマに寄与する誘導電界を生成する額縁状領域１４１の一部（辺中央部）を構成している。第１平面２０１においてはアンテナ線２００が７本平行に配置されている。
具体的には、第２のアンテナセグメント１１２Ｄは、アンテナ線２１１〜２１７、２２１〜２２６、２３１〜２３６、２４１〜２４６、接続部２５１，２５２を有している。なお、図１２の説明において、第１平面２０１上のアンテナ線２１１〜２１７が一端から他端へ伸びる方向をＸ方向とし、アンテナ線２１１〜２１７のアンテナ線２１１からアンテナ線２１７への配列方向をＹ方向とし、第１平面２０１に垂直な方向（縦方向）をＺ方向として、説明する。
７本のアンテナ線２１１〜２１７は、第１平面２０１に配置されており、また、互いに平行に配置されている。換言すれば、アンテナ線２１１〜２１７によって、第１平面２０１が形成される。
アンテナ線２１１の一端には、接続部２５１が接続されている。アンテナ線２１７の他端には、接続部２５２が接続されている。接続部２５１，２５２は、給電部材５７ａ（図１参照）を介して、高周波電源５９と接続される。
アンテナ線２１１〜２１６の他端には、＋Ｚ方向（第１平面２０１から離れる方向）に延びるアンテナ線２２１〜２２６がそれぞれ接続されている。また、アンテナ線２１２〜２１７の一端には、＋Ｚ方向（第１平面２０１から離れる方向）に延びるアンテナ線２４１〜２４６がそれぞれ接続されている。また、アンテナ線２２１〜２２６の上端と、アンテナ線２４１〜２４６の上端とは、水平（略Ｘ方向）に伸びるアンテナ線２３１〜２３６でそれぞれ接続されている。アンテナ線２３１〜２３６の一端はアンテナ線２２１〜２２６の上端に接続され、アンテナ線２３１〜２３６の他端はアンテナ線２４１〜２４６の上端に接続される。即ち、アンテナ線２３１〜２３６は、第１平面２０１と平行な第２平面（図示せず）に配置されている。なお、アンテナ線２４１〜２４６の上端は、アンテナ線２２１〜２２６の上端に対して、アンテナ線２１１〜２１７が配列されるピッチの分＋Ｙ方向にずれている。このため、平面視して、アンテナ線２３１〜２３６は、アンテナ線２１１〜２１７が伸びる方向に対して、斜めに形成されている。
また、第２のアンテナセグメント１１２Ｄは、巻回軸方向の一方側において、接続部２５１、アンテナ線２１１、アンテナ線２２１、アンテナ線２３１、で囲われれる第１端部を有している。また、第２のアンテナセグメント１１２Ｄは、巻回軸方向の他方側において、アンテナ線２３６、アンテナ線２４６、アンテナ線２１７、接続部２５２で囲われる第２端部を有している。また、第１端部と第２端部を貫く巻回軸は、Ｙ方向に配置されている。
ここで、接続部２５１から接続部２５２の向きに電流が流れる場合、プラズマの生成に寄与する誘導電界を生成する第１平面２０１上のアンテナ線２１１〜２１７には、額縁状領域１４１に沿った同じ向き（＋Ｘ方向）に電流が流れる。
また、アンテナ線２２１〜２２６には＋Ｚ方向に電流が流れ、アンテナ線２４１〜２４６には−Ｚ方向に電流が流れる。また、第１平面２０１から離間したアンテナ線２３１〜２３６には、略−Ｘ方向に電流が流れる。アンテナ線２３１〜２３６は、第１平面２０１から離間しているため、アンテナ線２３１〜２３６の誘導電界がプラズマの生成を阻害することを抑制する。
次に、第１のアンテナセグメント１１１Ｄについて、図１５を用いて説明する。図１５は、第１のアンテナセグメント１１１Ｄの一例を示す斜視図である。
第１のアンテナセグメント１１１Ｄは、導電性材料、例えば銅などからなるアンテナ線３００を基板Ｇ（導体プレート３０）の表面に直交する方向である縦方向が巻回方向となる縦巻きで、かつ巻回軸が基板Ｇの表面と平行になるような螺旋状に巻回して構成されている。導体プレート３０に面した第１平面３０１には、複数のアンテナ線３００が配置されている。第１平面３０１に配置されたアンテナ線３００は、プラズマに寄与する誘導電界を生成する額縁状領域１４１の一部（角部）を構成している。第１平面３０１おいてはアンテナ線３００が７本平行にかつ角部を形成するように配置されている。
具体的には、第１のアンテナセグメント１１１Ｄは、アンテナ線３１１〜３１７、３２１〜３２６、３３１〜３３６、３４１〜３４６、接続部３５１，３５２を有している。なお、図１５の説明において、第１平面３０１上のアンテナ線３１１〜３１７の一端側が一端側の端部（一端）から角部に向かって伸びる方向をＹ方向とし、第１平面３０１上のアンテナ線３１１〜３１７の他端側が角部から他端側の端部（他端）に向かって伸びる方向をＸ方向とし、第１平面３０１に垂直な方向（縦方向）をＺ方向として、説明する。
７本のアンテナ線３１１〜３１７は、第１平面３０１に配置されている。換言すれば、アンテナ線３１１〜３１７によって、第１平面３０１が形成される。
アンテナ線３１１〜３１７は、角部を形成するようにＬ字状に形成されている。即ち、アンテナ線３１１〜３１７は、＋Ｙ方向に延びる一端側の直線部分と、９０°屈曲する角部と、＋Ｘ方向に延びる他端側の直線部分と、を有する。また、アンテナ線３１１〜３１７の一端側の直線部分は、間隔（一方のアンテナ線の近接面と他方のアンテナ線の近接面との距離）を有して互いに平行に配置されている。また、アンテナ線３１１〜３１７の他端側の直線部分は、間隔を有して互いに平行に配置されている。なお、間隔は、例えば、１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下が好適である。これにより、アンテナ線間の異常放電を防止することができる。
アンテナ線３１１の一端には、接続部３５１が接続されている。アンテナ線３１７の他端には、接続部３５２が接続されている。接続部３５１，３５２は、給電部材５７ａ（図１参照）を介して、高周波電源５９と接続される。
アンテナ線３１１〜３１６の他端には、＋Ｚ方向（第１平面３０１から離れる方向）に延びるアンテナ線３２１〜３２６がそれぞれ接続されている。また、アンテナ線３１２〜３１７の一端には、＋Ｚ方向（第１平面３０１から離れる方向）に延びるアンテナ線３４１〜３４６がそれぞれ接続されている。また、アンテナ線３２１〜３２６の上端と、アンテナ線３４１〜３４６の上端とは、水平（Ｘ方向及びＹ方向）に伸びるアンテナ線３３１〜３３６でそれぞれ接続されている。即ち、アンテナ線３３１〜３３６は、第１平面３０１と平行な第２平面（図示せず）に配置されている。アンテナ線３３１〜３３６は、角部を形成するようにＬ字状に形成されている。即ち、アンテナ線３３１〜３３６は、それぞれ、一端がアンテナ線３２１〜３２６の上端に接続され、−Ｘ方向に延びる一端側の直線部分と、９０°屈曲する角部と、−Ｙ方向に延び、アンテナ線３４１〜３４６の上端に他端が接続される他端側の直線部分と、を有する。
アンテナ線３３１の一端側の直線部分は、平面視して、アンテナ線３１１の他端側の直線部分と重なるように配置される。アンテナ線３３１の他端側の直線部分は、平面視して、アンテナ線３１２の一端側の直線部分と重なるように配置される。
アンテナ線３３２の一端側の直線部分は、平面視して、アンテナ線３１２の他端側の直線部分と重なるように配置される。アンテナ線３３２の他端側の直線部分は、平面視して、アンテナ線３１３の一端側の直線部分と重なるように配置される。
アンテナ線３３３の一端側の直線部分は、平面視して、アンテナ線３１３の他端側の直線部分と重なるように配置される。アンテナ線３３３の他端側の直線部分は、平面視して、アンテナ線３１４の一端側の直線部分と重なるように配置される。
アンテナ線３３４の一端側の直線部分は、平面視して、アンテナ線３１４の他端側の直線部分と重なるように配置される。アンテナ線３３４の他端側の直線部分は、平面視して、アンテナ線３１５の一端側の直線部分と重なるように配置される。
アンテナ線３３５の一端側の直線部分は、平面視して、アンテナ線３１５の他端側の直線部分と重なるように配置される。アンテナ線３３５の他端側の直線部分は、平面視して、アンテナ線３１６の一端側の直線部分と重なるように配置される。
アンテナ線３３６の一端側の直線部分は、平面視して、アンテナ線３１６の他端側の直線部分と重なるように配置される。アンテナ線３３６の他端側の直線部分は、平面視して、アンテナ線３１７の一端側の直線部と重なるように配置される。
なお、第２平面（図示せず）に配置されるアンテナ線３１１〜３１６は、図４等に示すようにＬ字状に形成されていてもよく、アンテナ線３２１〜３２６の上端と、アンテナ線３４１〜３４６の上端とをそれぞれ直線的に接続する（斜めに伸びる）ように形成されていてもよい。
また、第１のアンテナセグメント１１１Ｄは、巻回軸方向の一方側において、接続部３５１、アンテナ線３１１、アンテナ線３２１、アンテナ線３３１、で囲われれる第１端部を有している。第１端部は、凹状（谷折り）に屈曲する。また、第１のアンテナセグメント１１１Ｄは、巻回軸方向の他方側において、アンテナ線３３６、アンテナ線３４６、アンテナ線３１７、接続部３５２で囲われる第２端部を有している。第２端部は、凸状（山折り）に屈曲する。また、第１端部と第２端部を貫く巻回軸は、径方向（水平方向）に配置されている。
また、第１のアンテナセグメント１１１Ｄを第１平面３０１へ投影した投影形状は、第１端部の側で凹状に屈曲し、第２端部の側で凸状に屈曲して形成されるＬ字形状を有している。
ここで、接続部３５１から接続部３５２の向きに電流が流れる場合、プラズマの生成に寄与する誘導電界を生成する第１平面３０１上のアンテナ線３１１〜３１７には、額縁状領域１４１に沿った同じ向き（＋Ｙ方向及び＋Ｘ方向）に電流が流れる。
また、アンテナ線３２１〜３２６には＋Ｚ方向に電流が流れ、アンテナ線３４１〜３４６には−Ｚ方向に電流が流れる。また、第１平面３０１から離間したアンテナ線３３１〜３３６には、第１平面３０１上のアンテナ線とは逆向きに電流が流れる。アンテナ線３３１〜３３６は、第１平面３０１から離間しているため、アンテナ線３３１〜３３６の誘導電界がプラズマの生成を阻害することを抑制する。
また、アンテナ線３２１は、内側（巻回軸側）に向けて屈曲する屈曲部と、＋Ｚ方向に延びる直立部と、を有する。アンテナ線３２２〜３２６、３４１〜３４６、２２１〜２２６、２４１〜２４６についても同様である。
図１３は、電流の流れを示す模式図である。第１のアンテナセグメント１１１Ｄは、第２のアンテナセグメント１１２Ｄと隣接する側に、アンテナ線３２１を有している。アンテナ線３２１は巻回軸の内側に向けて屈曲する屈曲部３２１ａと、直立部３２１ｂと、を有する。同様に、第２のアンテナセグメント１１２Ｄは、第１のアンテナセグメント１１１Ｄと隣接する側に、アンテナ線２４１を有している。アンテナ線２４１は巻回軸の内側に向けて屈曲する屈曲部２４１ａと、直立部２４１ｂと、を有する。また、第１のアンテナセグメント１１１Ｄと第２のアンテナセグメント１１２Ｄとの間には、磁場の干渉を防止するための金属からなるシールド１５０が配置されている。また、第１のアンテナセグメント１１１Ｄには、電流Ｉａが流れる。屈曲部３２１ａを流れる電流Ｉａは、水平方向成分Ｉｂｘ及び垂直方向成分Ｉｂｚを有する。また、第２のアンテナセグメント１１２Ｄには、電流Ｉｂが流れる。屈曲部２４１ａを流れる電流Ｉｂは、水平方向成分Ｉｂｘ及び垂直方向成分Ｉｂｚを有する。
この様な構成を有することにより、直立部２４１ｂと直立部３２１ｂとの間隔を広げて、磁場の干渉を抑制する。また、第１のアンテナセグメント１１１Ｄは、アンテナ線３１１の端部において、アンテナ線３１１を流れる電流Ｉａによる磁場が、屈曲部３２１ａを流れる電流の水平方向成分Ｉａｘによる磁場で打ち消される。同様に、第２のアンテナセグメント１１２Ｄは、アンテナ線２１２の端部において、アンテナ線２１２を流れる電流Ｉｂによる磁場が、屈曲部２４１ａを流れる電流の水平方向成分Ｉｂｘによる磁場で打ち消される。これにより、第１のアンテナセグメント１１１Ｄと第２のアンテナセグメント１１２Ｄの間において一方のアンテナセグメントの磁場制御が他方のアンテナの磁場制御に干渉することを防止することができる。
換言すれば、シールド１５０の厚さを薄くして、第１のアンテナセグメント１１１Ｄの端部から第２のアンテナセグメント１１２Ｄの端部までの間隔Ｇ４を短くすることができる。これにより、外側アンテナ１１０で形成される誘導磁場において、アンテナセグメント間の不均一性を低減することができる。また、生成されるプラズマの不均一性を低減することができる。
上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、また、本開示はここで示した構成に何等限定されるものではない。この点に関しては、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
例えば、図１の基板処理装置１０は、処理容器２０の上部壁として金属窓５０を備えた誘導結合型のプラズマ処理装置として説明したが、これに限られるものではなく、上部壁として誘電体窓を備えた誘導結合型のプラズマ処理装置であってもよい。また、他の形態のプラズマ処理装置であってもよい。
図２において、外側アンテナ１１０は、縦巻きのアンテナセグメント１１１，１１２で構成され、中間アンテナ１２０および内側アンテナ１３０は、渦巻き状の平面アンテナで構成されるものとして説明したがこれに限られるものではない。中間アンテナ１２０においても、外側アンテナ１１０と同様に縦巻きのアンテナセグメント１１１，１１２で構成されてもよい。
また、額縁状領域１４１の辺部中央に配置される第２のアンテナセグメント１１２が、それぞれの辺部において１つずつ配置された場合を例に説明したが、これに限られるものではない。ぞれぞれの辺部に２つ以上のアンテナセグメント１１２が配置されてもよい。
また、額縁状領域１４１の角部に配置される第１のアンテナセグメント１１１に外廻し部１１１ｃを設ける場合を例に説明したが、これに限られるものではない。例えば、辺部におけるプラズマを強める必要がある場合などには、額縁状領域１４１の辺部に配置される第２のアンテナセグメント１１２において、外廻し部を設ける構成であってもよい。例えば、図３のアンテナ線２１１〜２１３において、アンテナ線２１５〜２１７の上方に離間して配置される外廻し部を設けてもよい。
Ｇ 基板
１０ 基板処理装置
２０ 処理容器
５０ 金属窓（上部壁）
５４ 高周波アンテナ
５７ 分割金属窓
７０ 基板載置台
１１０ 外側アンテナ（アンテナユニット）
１１１ 第１のアンテナセグメント（角部アンテナセグメント）
１１２ 第２のアンテナセグメント
１４１ 額縁状領域
３００ アンテナ線
３０１ 第１平面
３１１〜３１３ アンテナ線（第１のアンテナ線）
３１４〜３１７ アンテナ線（第２のアンテナ線）
３１１ａ，３１１ｅ 平面上アンテナ部
３１１ｃ 外廻し部（積層アンテナ部）
３１１ｂ，３１１ｄ 連結部

Claims (7)

  1. 筒状にアンテナ線を巻回して形成し、前記アンテナ線の一部によって第１平面を形成するアンテナセグメントであって、
    巻回軸方向の一方側で、少なくとも一部が前記第１平面を形成する第１のアンテナ線と、
    前記巻回軸方向の他方側で、前記第１平面を形成する第２のアンテナ線と、を備え、
    前記第１のアンテナ線は、
    前記第１平面を形成する平面上アンテナ部と、
    前記第２のアンテナ線の上方に離間して配置される積層アンテナ部と、
    前記平面上アンテナ部と前記積層アンテナ部とを接続する連結部と、を有する、
    アンテナセグメント。
  2. 前記積層アンテナ部を流れる電流は、前記第２のアンテナ線を流れる電流と同方向に流れる、
    請求項１に記載のアンテナセグメント。
  3. 前記巻回軸方向の一方側の第１端部は、凹状に屈曲し、
    前記巻回軸方向の他方側の第２端部は、凸状に屈曲して形成される、
    請求項１または請求項２に記載のアンテナセグメント。
  4. 前記積層アンテナ部を構成するアンテナ線の巻き数は、前記第１平面を形成するアンテナ線の全巻き数の半分以下である、
    請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のアンテナセグメント。
  5. 前記第２のアンテナ線の上端から前記積層アンテナ部の下端までの間隔は、１０ｍｍ以上、３０ｍｍ以下である、
    請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のアンテナセグメント。
  6. 前記第１平面と対向する位置に、前記アンテナ線の他の一部によって第２平面を形成する、
    請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のアンテナセグメント。
  7. 処理容器を構成する上部壁と、前記処理容器内において前記上部壁に対向する載置台と、前記上部壁の上方に配置されるアンテナユニットと、を備え、前記載置台上に載置された基板を処理する誘導結合プラズマ処理装置であって、
    前記アンテナユニットは、
    筒状にアンテナ線を巻回して形成し、前記アンテナ線の一部によって第１平面を形成するアンテナセグメントを、前記第１平面が額縁状領域を形成するように配列して形成され、
    前記アンテナユニットは、
    複数の前記アンテナセグメントのうち、前記額縁状領域の角部を構成する角部アンテナセグメントを有し、
    前記角部アンテナセグメントは、
    巻回軸方向の一方側で、少なくとも一部が前記第１平面を形成する第１のアンテナ線と、
    前記巻回軸方向の他方側で、前記第１平面を形成する第２のアンテナ線と、を備え、
    前記第１のアンテナ線は、
    前記第１平面を形成する平面上アンテナ部と、
    前記第２のアンテナ線の上方に離間して配置される積層アンテナ部と、
    前記平面上アンテナ部と前記積層アンテナ部とを接続する連結部と、を有する、
    誘導結合プラズマ処理装置。
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