KR20190103329A - 플라즈마 발생용의 안테나, 그것을 구비하는 플라즈마 처리 장치 및 안테나 구조 - Google Patents

플라즈마 발생용의 안테나, 그것을 구비하는 플라즈마 처리 장치 및 안테나 구조 Download PDF

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Abstract

안테나의 임피던스를 저감시킴과 아울러, 용량 소자를 구성하는 전극 및 유전체 사이에 생기는 간극을 없앤다. 유도 결합형의 플라즈마(P)를 발생시키기 위한 안테나(3)로서, 적어도 2개의 도체 요소(31)와, 서로 이웃하는 도체 요소(31) 사이에 설치되어 그들 도체 요소(31)를 절연하는 절연 요소(32)와, 서로 이웃하는 도체 요소(31)와 전기적으로 직렬접속된 용량 소자(33)를 구비하고, 용량 소자(33)는 서로 이웃하는 도체 요소(21)의 일방과 전기적으로 접속된 제1 전극(33A)과, 서로 이웃하는 도체 요소(31)의 타방과 전기적으로 접속된 제2 전극(33B)과, 제1 전극(33A) 및 제2 전극(33B) 사이의 공간을 채우는 액체의 유전체로 구성되어 있다.

Description

플라즈마 발생용의 안테나, 그것을 구비하는 플라즈마 처리 장치 및 안테나 구조
본 발명은 고주파 전류가 흘려져 유도 결합형의 플라즈마를 발생시키기 위한 안테나, 상기 안테나를 구비한 플라즈마 처리 장치 및 안테나 구조에 관한 것이다.
안테나에 고주파 전류를 흘리고, 그것에 의해 발생하는 유도 전계에 의해 유도 결합형의 플라즈마(약칭 ICP)를 발생시키고, 이 유도 결합형의 플라즈마를 사용해서 기판(W)에 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치가 종래부터 제안되어 있다.
이 종류의 플라즈마 처리 장치에 있어서는 대형의 기판에 대응하는 것 등을 위해서 안테나를 길게 하면 상기 안테나의 임피던스가 커지고, 그에 따라 안테나의 양단 간에 큰 전위차가 발생한다. 그 결과, 이 큰 전위차의 영향을 받아 플라즈마의 밀도 분포, 전위 분포, 전자 온도 분포 등의 플라즈마의 균일성이 나빠지고, 나아가서는 기판 처리의 균일성이 나빠진다는 문제가 있다. 또한, 안테나의 임피던스가 커지면 안테나에 고주파 전류를 흘리기 어려워진다는 문제도 있다.
이러한 문제를 해결하는 것 등을 위해서 특허문헌 1에 나타내는 바와 같이, 복수의 금속 파이프를 서로 이웃하는 금속 파이프 간에 중공 절연체를 개재시켜 접속함과 아울러, 중공 절연체의 외주부에 용량 소자인 콘덴서를 배치한 것이 고려되어 있다. 이 콘덴서는 중공 절연체의 양측의 금속 파이프에 전기적으로 직렬접속되어 있으며, 중공 절연체의 일방측의 금속 파이프에 전기적으로 접속된 제1 전극과, 중공 절연체의 타방측의 금속 파이프에 전기적으로 접속됨과 아울러 제1 전극과 겹치는 제2 전극과, 제1 전극 및 제2 전극 사이에 배치된 유전체 시트를 갖고 있다.
일본특허공개 2016-72168호 공보
그러나 상기 콘덴서는 제1 전극, 유전체 시트 및 제2 전극의 적층 구조이기 때문에, 전극 및 유전체 사이에 간극이 생길 가능성이 있다. 그렇게 하면, 이 간극에 있어서 아크 방전이 발생하여 콘덴서의 열화로 이어질 가능성이 생각되기 때문에 콘덴서의 구조에 개선의 여지가 있다.
여기에서 전극 및 유전체 사이에 간극이 생기지 않도록 하기 위해서, 유전체 시트의 양면에 접착제를 도포해서 전극을 접착시키는 것이 고려된다. 그런데 이 접착제의 전기적인 성능이 유전체 시트의 성능을 변화시켜버려 필요한 커패시턴스값 등의 제작이 곤란하게 되어버린다.
또한, 전극 및 유전체 사이에 생기는 간극을 메우는 데에 그들을 주위로부터 압압하는 구조를 형성하는 것도 고려된다. 그런데 압압 구조를 형성함으로써 안테나 주변의 구조가 복잡하게 되어버려 주위에 발생하는 플라즈마의 균일성을 나쁘게 할 가능성이 있다.
그래서 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 안테나에 용량 소자를 장착하여 안테나의 임피던스를 저감시킴과 아울러, 용량 소자를 구성하는 전극 및 유전체 사이에 생기는 간극을 없애는 것을 그 주된 과제로 하는 것이다.
즉, 본 발명에 의한 플라즈마 발생용의 안테나는 고주파 전류가 흘려져 플라즈마를 발생시키기 위한 안테나로서, 적어도 2개의 도체 요소와, 서로 이웃하는 상기 도체 요소 사이에 설치되며, 그들 도체 요소를 절연하는 절연 요소와, 서로 이웃하는 상기 도체 요소와 전기적으로 직렬접속된 용량 소자를 구비하고, 상기 용량 소자는 서로 이웃하는 상기 도체 요소의 일방과 전기적으로 접속된 제1 전극과, 서로 이웃하는 상기 도체 요소의 타방과 전기적으로 접속됨과 아울러, 상기 제1 전극에 대향하여 배치된 제2 전극과, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이의 공간을 채우는 유전체로 이루어지며, 상기 유전체는 액체인 것을 특징으로 한다.
이러한 플라즈마 발생용의 안테나라면, 절연 요소를 개재하여 서로 이웃하는 도체 요소에 용량 소자를 전기적으로 직렬접속하고 있으므로, 안테나의 합성 리액턴스는 간단히 말하면 유도성 리액턴스로부터 용량성 리액턴스를 뺀 형태가 되므로 안테나의 임피던스를 저감시킬 수 있다. 그 결과, 안테나를 길게 할 경우라도 그 임피던스의 증대를 억제할 수 있고, 안테나에 고주파 전류가 흐르기 쉬워져 플라즈마를 효율 좋게 발생시킬 수 있다.
특히, 본 발명에 의하면 제1 전극 및 제2 전극 사이의 공간을 액체의 유전체로 채우고 있으므로 용량 소자를 구성하는 전극 및 유전체 사이에 생기는 간극을 없앨 수 있다. 그 결과, 전극 및 유전체 사이의 간극에 발생할 수 있는 아크 방전을 없애 아크 방전에 기인하는 용량 소자의 파손을 없앨 수 있다. 또한, 간극을 고려하는 일 없이 제1 전극 및 제2 전극의 거리, 대향 면적 및 액체의 유전체의 비유전율로부터 커패시턴스값을 정밀도 좋게 설정할 수 있다. 또한, 간극을 메우기 위한 전극 및 유전체를 압압하는 구조도 필요하지 않게 할 수 있어, 상기 압압 구조에 의한 안테나 주변의 구조의 복잡화 및 그것에 의해 발생하는 플라즈마의 균일성의 악화를 방지할 수 있다.
안테나의 주변 구조를 보다 간략화하여 플라즈마의 균일성을 향상시키기 위해서는 상기 절연 요소는 관형상을 이루는 것이며, 상기 용량 소자는 상기 절연 요소의 내부에 설치되어 있는 것이 바람직하다.
안테나를 냉각해서 플라즈마를 안정적으로 발생시키기 위해서는 상기 도체 요소 및 상기 절연 요소를 관형상을 이루는 것으로 하고, 상기 도체 요소 및 상기 절연 요소의 내부에 냉각액을 유통시키는 구성으로 하는 것이 고려된다. 이 구성에 있어서, 상기 냉각액을 제1 전극 및 제2 전극 사이의 공간에 공급하고, 상기 냉각액을 상기 유전체로 하는 것이 바람직하다.
냉각액을 유전체로 함으로써 냉각액과는 별도로 유전체를 준비할 필요가 없고, 또한 제1 전극 및 제2 전극을 냉각할 수 있다. 통상, 냉각액은 온조(溫調) 기구에 의해 일정 온도로 조정되어 있으며, 이 냉각액을 유전체로서 사용함으로써 온도 변화에 의한 비유전율의 변화를 억제하여 커패시턴스값의 변화를 억제할 수 있다. 또한, 냉각액으로서 물을 사용했을 경우에는 물의 비유전율은 약 80(20℃)으로 수지제의 유전체 시트보다 크기 때문에, 고전압을 견딜 수 있는 용량 소자를 구성할 수 있다.
각 전극의 구체적인 실시형태로서는 상기 각 전극은 상기 도체 요소에 있어서의 상기 절연 요소측의 단부에 전기적으로 접촉하는 플랜지부와, 상기 플랜지부로부터 상기 절연 요소측으로 연장된 연장부를 갖는 것이 바람직하다.
이 구성이면, 플랜지부에 의해 도체 요소와의 접촉 면적을 크게 하면서 연장부에 의해 전극 사이의 대향 면적을 설정할 수 있다.
상기 각 전극의 연장부는 관형상을 이루는 것이며, 서로 동축상에 배치되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성이면, 전극 사이의 대향 면적을 크게 하면서 도체 요소에 흐르는 고주파 전류의 분포를 둘레 방향에 있어서 균일하게 해서 균일성이 좋은 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
상기 각 전극의 플랜지부는 상기 절연 요소의 측둘레벽에 형성된 오목부에 끼워 맞춰져 있는 것이 바람직하다.
이 구성이면, 절연 요소의 오목부에 플랜지부를 끼워 맞추게 함으로써, 각 전극의 연장부의 상대 위치를 결정할 수 있어 그 조립을 용이하게 할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 플라즈마 발생용의 안테나는 고주파 전류가 흘려져 플라즈마를 발생시키기 위한 안테나로서, 적어도 2개의 도체 요소와, 서로 이웃하는 제1 도체 요소 및 제2 도체 요소 사이에 설치되어 그들을 절연하는 절연 요소와, 상기 제1 도체 요소 및 상기 제2 도체 요소와 전기적으로 직렬접속된 용량 소자를 구비하고, 상기 용량 소자는 상기 제1 도체 요소의 일부로 이루어지는 전극 또는 상기 제1 도체 요소와 전기적으로 접속된 전극이며, 상기 절연 요소보다 상기 제1 도체 요소측에 배치된 제1 전극과, 상기 제2 도체 요소와 전기적으로 접속됨과 아울러, 상기 제2 도체 요소측으로부터 상기 절연 요소의 내부를 통과하여 상기 제1 도체 요소측으로 연장되며, 상기 제1 전극에 대향하여 배치된 제2 전극과, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이의 공간을 충족시키는 유전체로 이루어지고, 상기 유전체가 액체인 것을 특징으로 한다.
이러한 플라즈마 발생용의 안테나라면, 절연 요소를 개재하여 설치된 서로 이웃하는 도체 요소에 용량 소자를 전기적으로 직렬접속하고 있으므로, 안테나의 합성 리액턴스는 간단히 말하면 유도성 리액턴스로부터 용량성 리액턴스를 뺀 형태가 되므로 안테나의 임피던스를 저감시킬 수 있다. 그 결과, 안테나를 길게 할 경우에도 그 임피던스의 증대를 억제할 수 있고, 안테나에 고주파 전류가 흐르기 쉬워져 플라즈마를 효율 좋게 발생시킬 수 있다.
특히, 본 발명에 의하면 제1 전극 및 제2 전극 사이의 공간을 액체의 유전체로 채우고 있으므로 용량 소자를 구성하는 전극 및 유전체 사이에 생기는 간극을 없앨 수 있다. 그 결과, 전극 및 유전체 사이의 간극에 발생할 수 있는 아크 방전을 없애 아크 방전에 기인하는 용량 소자의 파손을 없앨 수 있다. 또한, 간극을 고려하는 일 없이 제1 전극 및 제2 전극의 거리, 대향 면적 및 액체의 유전체의 비유전율로부터 커패시턴스값을 정밀도 좋게 설정할 수 있다. 또한, 간극을 메우기 위한 전극 및 유전체를 압압하는 구조도 필요하지 않게 할 수 있어, 상기 압압 구조에 의한 안테나 주변의 구조의 복잡화 및 그것에 의해 발생하는 플라즈마의 균일성의 악화를 방지할 수 있다. 추가해서, 제2 전극을 제2 도체 요소측으로부터 절연 요소의 내부를 통해서 제1 도체 요소측으로 연장시킴으로써 제1 전극과 대향시키고 있으므로 그 연장 치수를 변경함으로써 용량 소자로서 필요한 커패시턴스값을 용이하게 얻을 수 있다.
용량 소자의 구조를 간소화하기 위한 실시형태로서는 상기 제1 전극은 관형상을 이루는 것이며, 상기 제2 전극은 상기 제1 전극의 내부 공간에 끼워 넣어지는 연장부를 갖고 있는 구성을 들 수 있다.
상기 제1 전극의 내주면과 상기 연장부의 외주면의 거리는 둘레 방향을 따라 일정한 것이 바람직하다.
이 구성이면, 도체 요소에 흐르는 고주파 전류의 분포를 둘레 방향에 있어서 균일하게 하여 균일성이 좋은 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
안테나를 냉각해서 플라즈마를 안정적으로 발생시키기 위해서는 상기 각 도체 요소를 관형상을 이루는 것으로 해서 상기 각 도체 요소의 내부에 냉각액을 유통시키는 구성으로 하는 것이 고려된다. 이 구성에 있어서, 상기 제1 도체 요소의 내부를 흐르는 냉각액이 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이로 유입해서 상기 유전체로서 기능하고, 상기 제2 전극에 형성된 1개 또는 복수 개의 관통 구멍으로부터 상기 제2 전극 내로 유도되어서 상기 제2 도체 요소의 내부로 유출하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.
이러한 구성이면, 냉각액을 유전체로 함으로써 냉각액과는 별도로 유전체를 준비할 필요가 없고, 또한 제1 전극 및 제2 전극을 냉각할 수 있다. 통상, 냉각액은 온조 기구에 의해 일정 온도로 조정되어 있으며, 이 냉각액을 유전체로서 사용함으로써 온도 변화에 의한 비유전율의 변화를 억제하여 커패시턴스값의 변화를 억제할 수 있다. 또한, 냉각액으로서 물을 사용했을 경우에는 물의 비유전율은 약 80(20℃)으로 수지제의 유전체 시트보다 크기 때문에, 고전압을 견딜 수 있는 용량 소자를 구성할 수 있다.
상술한 구성, 즉 제2 전극에 관통 구멍을 형성하여 이 관통 구멍으로부터 냉각액을 제2 전극 내로 유도하는 구성에 있어서, 냉각액의 흐름에 대한 저항을 저감시키기 위해서는 상기 제2 전극은 상기 관통 구멍에 연통함과 아울러, 상기 냉각액의 흐름 방향을 따라 연장되는 1개 또는 복수 개의 홈이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
용량 소자를 구성하는 금속제의 각 전극은 산화에 의해 커패시턴스값이 경시 변화될 우려가 있다. 그 결과, 안테나의 임피던스가 변화되어서 생성되는 플라즈마의 상태도 변화되고, 나아가서는 성막되는 막질이나 균일성이 경시 변화되어 버린다.
이 문제를 적합하게 해결하기 위해서는 상기 각 전극은 적어도 상기 각 전극끼리의 서로 대향하는 표면에 내식층을 갖는 것이 바람직하다.
여기에서 내식층으로서는 도금 피막, 또는 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 표면 산화막인 것이 고려된다.
또한, 본 발명에 의한 플라즈마 처리 장치는 진공 배기되며 또한 가스가 도입되는 진공 용기와, 상기 진공 용기 내 또는 상기 진공 용기 외에 배치된 안테나와, 상기 안테나에 고주파 전류를 흘리는 고주파 전원을 구비하고, 상기 안테나에 의해 발생시킨 플라즈마를 사용해서 기판에 처리를 실시하도록 구성되어 있고, 상기 안테나가 상술한 구성인 것을 특징으로 한다.
이 플라즈마 처리 장치에 의하면, 상술한 안테나에 의해 균일성이 좋은 플라즈마를 효율 좋게 발생시킬 수 있으므로 기판 처리의 균일성 및 효율을 높일 수 있다.
이 플라즈마 처리 장치에 있어서 대면적의 기판에 대하여 처리를 실시하기 위해서는 복수의 상기 안테나를 구비하는 것이 고려된다. 이 경우, 상기 안테나의 양단부는 상기 진공 용기 외로 뻗어 나와 있고, 서로 인접하는 상기 안테나에 있어서 일방의 상기 안테나의 단부와 타방의 상기 안테나의 단부를 접속 도체에 의해 전기적으로 접속해서 상기 서로 인접하는 상기 안테나에 서로 역방향의 고주파 전류가 흐르도록 구성하는 것이 바람직하다.
상기 접속 도체는 내부에 유로를 갖고 있으며, 그 유로에 냉각액이 흐르는 것이 바람직하다.
상기 도체 요소 및 상기 절연 요소의 내부에 냉각액이 흐르는 것이며, 서로 인접하는 상기 안테나에 있어서 일방의 상기 안테나를 흐른 냉각액이 상기 접속 도체의 유로를 통해 타방의 상기 안테나로 흐르는 것이 바람직하다.
이 구성이면, 공통의 냉각액에 의해 안테나 및 접속 도체 양쪽을 냉각할 수 있다. 또한, 1개의 유로에 의해 복수 개의 안테나를 냉각할 수 있으므로 냉각액을 순환시키는 순환 유로의 구성을 간략화할 수 있다. 또한, 안테나의 유로 및 접속 도체의 유로가 길어지면 냉각액의 상승에 의해 하류측에서의 유전율의 저하가 생길 가능성이 있다. 이 때문에, 접속 도체에 의해 접속되는 안테나의 개수는 냉각액의 온도 상승분을 고려해서 설정되며, 예를 들면 안테나의 개수는 4개 정도이다.
2개의 안테나의 급전측 단부와 접지측 단부를 접속 도체로 접속했을 경우에는 상기 접속 도체에 의한 임피던스의 증가가 생긴다. 그 결과, 고주파 전류의 통전에 의해 가장 접지측의 단부에 대하여 가장 급전측의 단부의 전위가 상승하는 경우가 있거나, 또는 접속 도체의 임피던스에 따라서는 전압의 상승·하강을 발생시킬 가능성이 있다. 이는 발생하는 플라즈마의 불균일의 원인이 된다.
이 문제를 적합하게 해결하기 위해서는 상기 접속 도체는 서로 인접하는 상기 안테나에 있어서 일방의 상기 안테나에 접속되는 일방의 도체부와, 타방의 상기 안테나에 접속되는 타방의 도체부와, 상기 일방의 도체부 및 상기 타방의 도체부에 전기적으로 직렬접속된 용량 소자를 갖는 것이 바람직하다. 이와 같이 접속 도체에 용량 소자를 설치함으로써 접속 도체의 임피던스를 0상당으로 할 수 있어 접속 도체에 의한 임피던스의 증가를 없앨 수 있다.
플라즈마 처리 장치에 있어서는 플라즈마 중의 하전 입자가 안테나를 구성하는 도체 요소에 입사하는 것을 억제할 목적 등에 의해 안테나를 덮는 절연 커버를 설치하는 구성이 고려된다. 이때, 상기 안테나의 구성에 의해 안테나를 길게 했을 경우에는 안테나가 휘어버려 절연 요소가 플라즈마에 의해 고온으로 되어 있는 절연 커버에 접촉해버린다. 절연 요소가 수지제인 경우에는 특히 열 손상의 문제가 현저해진다.
이 문제를 적합하게 해결하기 위해서는 상기 제1 도체 요소 또는 상기 제2 도체 요소의 적어도 한쪽의 외측 주면에 상기 절연 커버를 향해서 돌출하는 볼록부가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
이 구성이면, 안테나가 휘었다고 해도 볼록부가 절연 커버에 접촉함으로써 절연 요소가 절연 커버에 접촉하지 않도록 할 수 있다. 이것에 의해 절연 요소의 열 손상을 방지할 수 있다. 또한, 절연 요소와 절연 커버의 접촉을 방지함으로써 절연 요소가 절연 커버에 접촉하는 것에 의한 용량 소자의 유전체가 되는 냉각액의 온도 상승을 방지할 수 있다. 그 결과, 냉각액의 유전율의 변화를 억제할 수 있다.
절연 요소와 절연 커버의 접촉을 확실하게 방지하기 위해서는 상기 볼록부는 상기 외측 주면의 둘레 방향 전체에 걸쳐 연속적 또는 간헐적으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 이 구성에 의해 볼록부와 절연 커버의 접촉 면적을 크게 할 수 있어 절연 커버에 대한 하중을 분산시킬 수 있다.
절연 요소와 절연 커버의 접촉을 확실하게 방지하기 위해서는 상기 볼록부는 제1 도체 요소 및 상기 제2 도체 요소의 외측 주면에 있어서 상기 절연 요소에 인접한 위치에 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 의한 안테나 구조는 상술한 안테나와, 상기 안테나를 덮는 절연 커버를 구비하고, 상기 제1 도체 요소 또는 상기 제2 도체 요소의 적어도 한쪽의 외측 주면에 상기 절연 커버를 향해서 돌출하는 볼록부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 플라즈마 처리 장치는 진공 배기되며 또한 가스가 도입되는 처리실과, 상기 처리실 외에 배치된 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나에 기재된 안테나와, 상기 안테나에 고주파 전류를 흘리는 고주파 전원을 구비하고, 상기 안테나에 의해 발생시킨 플라즈마를 사용해서 상기 처리실 내의 기판에 처리를 실시하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이 플라즈마 처리 장치에 의하면, 처리실의 압력 등의 조건과, 안테나가 배치되는 안테나실의 압력 등의 조건을 개별로 제어할 수 있어 플라즈마의 발생을 효율적으로 할 수 있음과 아울러, 기판의 처리를 효율적으로 할 수 있다.
이 플라즈마 처리 장치에 있어서 대면적의 기판에 대하여 처리를 실시하기 위해서는 복수의 상기 안테나를 구비하고 있으며, 서로 인접하는 상기 안테나에 있어서 일방의 상기 안테나의 단부와 타방의 상기 안테나의 단부를 접속 도체에 의해 전기적으로 접속해서 상기 서로 인접하는 상기 안테나에 서로 역방향의 고주파 전류가 흐르도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 의한 안테나 구조는 고주파 전류가 흘려져 플라즈마를 발생시키기 위한 안테나와, 상기 안테나를 덮는 절연 커버를 구비하고, 상기 안테나는 적어도 2개의 도체 요소와, 서로 이웃하는 제1 도체 요소 및 제2 도체 요소 사이에 설치되어 그들을 절연하는 절연 요소와, 상기 제1 도체 요소 및 상기 제2 도체 요소와 전기적으로 직렬접속된 용량 소자를 구비하고, 상기 용량 소자는 서로 이웃하는 상기 도체 요소의 일방과 전기적으로 접속된 제1 전극과, 서로 이웃하는 상기 도체 요소의 타방과 전기적으로 접속됨과 아울러, 상기 제1 전극에 대향하여 배치된 제2 전극과, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이의 공간을 채우는 유전체로 이루어지고, 상기 유전체가 액체이며, 상기 제1 도체 요소 또는 상기 제2 도체 요소의 적어도 한쪽의 외측 주면에 상기 절연 커버를 향해서 돌출하는 볼록부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
(발명의 효과)
이와 같이 구성한 본 발명에 의하면 안테나에 용량 소자를 장착함으로써 안테나의 임피던스를 저감시킴과 아울러, 용량 소자를 구성하는 전극 및 유전체 사이에 생기는 간극을 없앨 수 있으므로, 균일성이 좋은 플라즈마를 효율 좋게 발생시킬 수 있다.
도 1은 제1 실시형태의 플라즈마 처리 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 종단면도이다.
도 2는 제1 실시형태의 안테나에 있어서의 용량 소자의 주변 구조를 모식적으로 나타내는 확대 단면도이다.
도 3은 변형 실시형태의 용량 소자를 모식적으로 나타내는 확대 단면도이다.
도 4는 변형 실시형태의 용량 소자를 모식적으로 나타내는 확대 단면도이다.
도 5는 변형 실시형태의 안테나에 있어서의 용량 소자의 주변 구조를 모식적으로 나타내는 확대 단면도이다.
도 6은 제2 실시형태의 안테나에 있어서의 용량 소자의 주변 구조를 모식적으로 나타내는 확대 단면도이다.
도 7은 변형 실시형태의 용량 소자를 모식적으로 나타내는 확대 단면도이다.
도 8은 변형 실시형태의 용량 소자를 모식적으로 나타내는 확대 단면도이다.
도 9는 변형 실시형태의 용량 소자를 모식적으로 나타내는 확대 단면도이다.
도 10은 변형 실시형태의 용량 소자를 모식적으로 나타내는 확대 단면도이다.
도 11은 변형 실시형태의 안테나에 있어서의 용량 소자의 주변 구조를 모식적으로 나타내는 확대 단면도이다.
도 12는 볼록부가 절연 커버에 접촉한 상태를 나타내는 확대 단면도이다.
도 13은 볼록부의 변형예를 나타내는 확대 단면도이다.
도 14는 변형 실시형태의 안테나에 있어서의 용량 소자의 주변 구조를 모식적으로 나타내는 확대 단면도이다.
도 15는 변형 실시형태의 안테나에 있어서의 용량 소자의 주변 구조를 모식적으로 나타내는 확대 단면도이다.
도 16은 변형 실시형태의 플라즈마 처리 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 횡단면도이다.
도 17은 변형 실시형태의 플라즈마 처리 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 횡단면도이다.
도 18은 변형 실시형태의 플라즈마 처리 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
<1. 제1 실시형태>
이하에, 본 발명에 의한 플라즈마 처리 장치의 제1 실시형태에 대해서 도면을 참조해서 설명한다.
<장치 구성>
본 실시형태의 플라즈마 처리 장치(100)는 유도 결합형의 플라즈마(P)를 사용해서 기판(W)에 처리를 실시하는 것이다. 여기에서 기판(W)은, 예를 들면 액정 디스플레이나 유기 EL 디스플레이 등의 플랫 패널 디스플레이(FPD)용의 기판, 플렉시블 디스플레이용의 플렉시블 기판 등이다. 또한, 기판(W)에 실시하는 처리는, 예를 들면 플라즈마 CVD법에 의한 막 형성, 에칭, 애싱, 스퍼터링 등이다.
또한, 이 플라즈마 처리 장치(100)는 플라즈마 CVD법에 의해 막 형성을 행할 경우에는 플라즈마 CVD 장치, 에칭을 행할 경우에는 플라즈마 에칭 장치, 애싱을 행할 경우에는 플라즈마 애싱 장치, 스퍼터링을 행할 경우에는 플라즈마 스퍼터링 장치라고도 불린다.
구체적으로 플라즈마 처리 장치(100)는 도 1에 나타내는 바와 같이, 진공 배기되며 또한 가스(7)가 도입되는 진공 용기(2)와, 진공 용기(2) 내에 배치된 직선형상의 안테나(3)와, 진공 용기(2) 내에 유도 결합형의 플라즈마(P)를 생성하기 위한 고주파를 안테나(3)에 인가하는 고주파 전원(4)을 구비하고 있다. 또한, 안테나(3)에 고주파 전원(4)으로부터 고주파를 인가함으로써 안테나(3)에는 고주파 전류(IR)가 흘러 진공 용기(2) 내에 유도 전계가 발생해서 유도 결합형의 플라즈마(P)가 생성된다.
진공 용기(2)는, 예를 들면 금속제의 용기이며, 그 내부는 진공 배기 장치(6)에 의해 진공 배기된다. 진공 용기(2)는 이 예에서는 전기적으로 접지되어 있다.
진공 용기(2) 내에, 예를 들면 유량 조정기(도시 생략) 및 안테나(3)를 따르는 방향으로 배치된 복수의 가스 도입구(21)를 경유해서 가스(7)가 도입된다. 가스(7)는 기판(W)에 실시하는 처리 내용에 따른 것으로 하면 좋다. 예를 들면, 플라즈마 CVD법에 의해 기판(W)에 막 형성을 행할 경우에는 가스(7)는 원료 가스 또는 그것을 희석 가스(예를 들면, H2)로 희석한 가스이다. 보다 구체예를 들면, 원료 가스가 SiH4인 경우에는 Si막을, SiH4+NH3인 경우에는 SiN막을, SiH4+O2인 경우에는 SiO2막을, SiF4+N2인 경우에는 SiN:F막(불소화실리콘질화막)을 각각 기판(W) 상에 형성할 수 있다.
또한, 진공 용기(2) 내에는 기판(W)을 유지하는 기판 홀더(8)가 설치되어 있다. 이 예와 같이 기판 홀더(8)에 바이어스 전원(9)으로부터 바이어스 전압을 인가하도록 해도 좋다. 바이어스 전압은, 예를 들면 음의 직류 전압, 음의 바이어스 전압 등이지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 이러한 바이어스 전압에 의해, 예를 들면 플라즈마(P) 중의 양이온이 기판(W)에 입사할 때의 에너지를 제어해서 기판(W)의 표면에 형성되는 막의 결정화도의 제어 등을 행할 수 있다. 기판 홀더(8) 내에 기판(W)을 가열하는 히터(81)를 설치해 두어도 좋다.
안테나(3)는 진공 용기(2) 내에 있어서의 기판(W)의 상방에 기판(W)의 표면을 따르도록(예를 들면, 기판(W)의 표면과 실질적으로 평행하게) 배치되어 있다. 진공 용기(2) 내에 배치하는 안테나(3)는 1개이어도 좋고, 복수 개이어도 좋다.
안테나(3)의 양단부 부근은 진공 용기(2)의 서로 대향하는 측벽을 각각 관통하고 있다. 안테나(3)의 양단부를 진공 용기(2) 밖으로 관통시키는 부분에는 절연 부재(11)가 각각 설치되어 있다. 이 각 절연 부재(11)를 안테나(3)의 양단부가 관통하고 있으며, 그 관통부는 예를 들면 패킹(12)에 의해 진공 시일링되어 있다. 각 절연 부재(11)와 진공 용기(2) 사이에도, 예를 들면 패킹(13)에 의해 진공 시일링되어 있다. 또한, 절연 부재(11)의 재질은, 예를 들면 알루미나 등의 세라믹스, 석영, 또는 폴리페닌술파이드(PPS), 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 등의 엔지니어링 플라스틱 등이다.
또한, 안테나(3)에 있어서, 진공 용기(2) 내에 위치하는 부분은 직관형상의 절연 커버(10)에 의해 덮여 있다. 이 절연 커버(10)의 양단부는 절연 부재(11)에 의해 지지되어 있다. 또한, 절연 커버(10)의 양단부와 절연 부재(11) 사이는 시일링하지 않아도 좋다. 절연 커버(10) 내의 공간에 가스(7)가 들어가도 상기 공간은 작아서 전자의 이동 거리가 짧으므로 통상은 공간에 플라즈마(P)는 발생하지 않기 때문이다. 또한, 절연 커버(10)의 재질은, 예를 들면 석영, 알루미나, 불소 수지, 질화실리콘, 탄화실리콘, 실리콘 등이다.
절연 커버(10)를 설치함으로써 플라즈마(P) 중의 하전 입자가 안테나(3)를 구성하는 금속 파이프(31)에 입사하는 것을 억제할 수 있으므로 금속 파이프(31)에 하전 입자(주로 전자)가 입사하는 것에 의한 플라즈마 전위의 상승을 억제할 수 있음과 아울러, 금속 파이프(31)가 하전 입자(주로 이온)에 의해 스퍼터링되어서 플라즈마(P) 및 기판(W)에 대하여 금속 오염(메탈 컨테미네이션)이 생기는 것을 억제할 수 있다.
안테나(3)의 일단부인 급전 단부(3a)에는 조정 회로(41)를 개재하여 고주파 전원(4)이 접속되어 있고, 타단부인 종단부(3b)는 직접 접지되어 있다. 또한, 종단부(3b)는 콘덴서 또는 코일 등을 개재하여 접지해도 좋다.
상기 구성에 의해, 고주파 전원(4)으로부터 조정 회로(41)를 개재하여 안테나(3)에 고주파 전류(IR)를 흘릴 수 있다. 고주파의 주파수는, 예를 들면 일반적인 13.56MHz이지만, 이것에 한정되는 것이 아니다.
안테나(3)는 내부에 냉각액(CL)이 유통하는 유로를 갖는 중공 구조의 것이다. 구체적으로 안테나(3)는 도 2에 나타내는 바와 같이, 적어도 2개의 관형상을 이루는 금속제의 도체 요소(31)(이하, 「금속 파이프(31)」라고 함)와, 서로 이웃하는 금속 파이프(31) 사이에 설치되며, 그들 금속 파이프(31)를 절연하는 관형상의 절연 요소(32)(이하, 「절연 파이프(32)」라고 함)와, 서로 이웃하는 금속 파이프(31)와 전기적으로 직렬 접속된 용량 소자인 콘덴서(33)를 구비하고 있다.
본 실시형태에서는 금속 파이프(31)의 수는 2개이며, 절연 파이프(32) 및 콘덴서(33)의 수는 각 1개이다. 이하의 설명에 있어서, 일방의 금속 파이프(31)를 「제1 금속 파이프(31A)」, 타방의 금속 파이프를 「제2 금속 파이프(31B)」라고도 한다. 또한, 안테나(3)는 3개 이상의 금속 파이프(31)를 갖는 구성이어도 좋고, 이 경우 절연 파이프(32) 및 콘덴서(33)의 수는 모두 금속 파이프(31)의 수보다 1개 적은 것이 된다.
또한, 냉각액(CL)은 진공 용기(2)의 외부에 형성된 순환 유로(14)에 의해 안테나(3)를 유통하는 것이며, 상기 순환 유로(14)에는 냉각액(CL)을 일정 온도로 조정하기 위한 열 교환기 등의 온조 기구(141)와, 순환 유로(14)에 있어서 냉각액(CL)을 순환시키기 위한 펌프 등의 순환 기구(142)가 설치되어 있다. 냉각액(CL)으로서는 전기 절연의 관점으로부터 고저항의 물이 바람직하고, 예를 들면 순수 또는 그에 가까운 물이 바람직하다. 그 외에, 예를 들면 불소계 불활성 액체 등의 물 이외의 액 냉매를 사용해도 좋다.
금속 파이프(31)는 내부에 냉각액(CL)이 흐르는 직선형상의 유로(31x)가 형성된 직관형상을 이루는 것이다. 그리고 금속 파이프(31)의 적어도 길이 방향 일단부의 외주부에는 수나사부(31a)가 형성되어 있다. 본 실시형태의 금속 파이프(31)는 수나사부(31a)가 형성된 단부와 그 이외의 부재를 별도 부품에 의해 형성해서 그들을 접합하고 있지만, 단일 부재로 형성해도 좋다. 또한, 복수 개의 금속 파이프(31)를 접속하는 구성과의 부품의 공통화를 도모하기 위해서 금속 파이프(31)의 길이 방향 양단부에 수나사부(31a)를 형성해서 호환성을 갖게 해 두는 것이 바람직하다. 금속 파이프(31)의 재질은, 예를 들면 구리, 알루미늄, 이들의 합금, 스테인리스 등이다.
절연 파이프(32)는 내부에 냉각액(CL)이 흐르는 직선형상의 유로(32x)가 형성된 직관형상을 이루는 것이다. 그리고 절연 파이프(32)의 축방향 양단부의 측둘레벽에는 금속 파이프(31)의 수나사부(31a)와 나사 결합해서 접속되는 암나사부(32a)가 형성되어 있다. 또한, 절연 파이프(32)의 축방향 양단부의 측둘레벽에는 암나사부(32a)보다 축방향 중앙측에 콘덴서(33)의 각 전극(33A, 33B)을 끼워 맞추게 하기 위한 오목부(32b)가 둘레 방향 전체에 걸쳐 형성되어 있다. 본 실시형태의 절연 파이프(32)는 단일 부재로 형성하고 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 또한, 절연 파이프(32)의 재질은, 예를 들면 알루미나, 불소 수지, 폴리에틸렌(PE), 엔지니어링 플라스틱(예를 들면, 폴리페닌술파이드(PPS), 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 등) 등이다.
콘덴서(33)는 절연 파이프(32)의 내부에 설치되어 있고, 구체적으로는 절연 파이프(32)의 냉각액(CL)이 흐르는 유로(32x)에 설치되어 있다.
구체적으로 콘덴서(33)는 서로 이웃하는 금속 파이프(31)의 일방(제1 금속 파이프(31A))과 전기적으로 접속된 제1 전극(33A)과, 서로 이웃하는 금속 파이프(31)의 타방(제2 금속 파이프(31B))과 전기적으로 접속됨과 아울러, 제1 전극(33A)에 대향하여 배치된 제2 전극(33B)을 구비하고 있고, 제1 전극(33A) 및 제2 전극(33B) 사이의 공간을 냉각액(CL)이 채우도록 구성되어 있다. 즉, 이 제1 전극(33A) 및 제2 전극(33B) 사이의 공간을 흐르는 냉각액(CL)이 콘덴서(33)를 구성하는 유전체가 된다.
각 전극(33A, 33B)은 개략 회전체 형상을 이룸과 아울러, 그 중심축을 따라 중앙부에 메인 유로(33x)가 형성되어 있다. 구체적으로 각 전극(33A, 33B)은 금속 파이프(31)에 있어서의 절연 파이프(32)측의 단부에 전기적으로 접촉하는 플랜지부(331)와, 상기 플랜지부(331)로부터 절연 파이프(32)측으로 연장된 연장부(332)를 갖고 있다. 본 실시형태의 각 전극(33A, 33B)은 플랜지부(331) 및 연장부(332)를 단일 부재로 형성해도 좋고, 별도 부품에 의해 형성해서 그들을 접합해도 좋다. 전극(33A, 33B)의 재질은, 예를 들면 알루미늄, 구리, 이들의 합금 등이다.
플랜지부(331)는 금속 파이프(31)에 있어서의 절연 파이프(32)측의 단부에 둘레 방향 전체에 걸쳐 접촉하고 있다. 구체적으로는 플랜지부(331)의 축방향 끝면은 금속 파이프(31)의 단부에 형성된 원통형상의 접촉부(311)의 선단면에 둘레 방향 전체에 걸쳐 접촉함과 아울러, 금속 파이프(31)의 접촉부(311)의 외주에 설치된 링형상 다면 접촉자(15)를 개재하여 금속 파이프(31)의 끝면에 전기적으로 접촉한다. 또한, 플랜지부(331)는 그들 중 어느 한쪽에 의해 금속 파이프(31)에 전기적으로 접촉하는 것이어도 좋다.
또한, 플랜지부(331)에는 두께 방향으로 복수의 관통 구멍(331h)이 형성되어 있다. 이 플랜지부(331)에 관통 구멍(331h)을 형성함으로써 플랜지부(331)에 의한 냉각액(CL)의 유로 저항을 작게 함과 아울러, 절연 파이프(32) 내에서의 냉각액(CL)의 체류 및 절연 파이프(32) 내에 기포가 고이는 것을 방지할 수 있다.
연장부(332)는 원통형상을 이루는 것이며, 그 내부에 메인 유로(33x)가 형성되어 있다. 제1 전극(33A)의 연장부(332) 및 제2 전극(33B)의 연장부(332)는 서로 동축상에 배치되어 있다. 즉, 제1 전극(33A)의 연장부(332)의 내부에 제2 전극(33B)의 연장부(332)가 삽입된 상태로 설치되어 있다. 이것에 의해, 제1 전극(33A)의 연장부(332)와 제2 전극(33B)의 연장부(332) 사이에 유로 방향을 따른 원통형상의 공간이 형성된다.
이와 같이 구성된 각 전극(33A, 33B)은 절연 파이프(32)의 측둘레벽에 형성된 오목부(32b)에 끼워 맞춰져 있다. 구체적으로는 절연 파이프(32)의 축방향 일단측에 형성된 오목부(32b)에 제1 전극(33A)이 끼워 맞춰지고, 절연 파이프(32)의 축방향 타단측에 형성된 오목부(32b)에 제2 전극(33B)이 끼워 맞춰져 있다. 이와 같이 각 오목부(32b)에 각 전극(33A, 33B)을 끼워 맞추게 함으로써 제1 전극(33A)의 연장부(332) 및 제2 전극(33B)의 연장부(332)는 서로 동축상에 배치된다. 또한, 각 오목부(32b)의 축방향 외측을 향하는 면에 각 전극(33A, 33B)의 플랜지부(331)의 끝면이 접촉함으로써 제1 전극(33A)의 연장부(332)에 대한 제2 전극(33B)의 연장부(332)의 삽입 치수가 규정된다.
또한, 절연 파이프(32)의 각 오목부(32b)에 각 전극(33A, 33B)을 끼워 맞추게 함과 아울러, 상기 절연 파이프(32)의 암나사부(32a)에 금속 파이프(31)의 수나사부(31a)를 나사 결합시킴으로써 금속 파이프(31)의 접촉부(311)의 선단면이 전극(33A, 33B)의 플랜지부(331)에 접촉하여 각 전극(33A, 33B)이 절연 파이프(32)와 금속 파이프(31) 사이에 끼워져서 고정된다. 이와 같이 본 실시형태의 안테나(3)는 금속 파이프(31), 절연 파이프(32), 제1 전극(33A) 및 제2 전극(33B)이 동축상에 배치된 구조가 된다. 또한, 금속 파이프(31) 및 절연 파이프(32)의 접속부는 진공 및 냉각액(CL)에 대한 시일링 구조를 갖고 있다. 본 실시형태의 시일링 구조는 수나사부(31a)의 기단부에 설치된 패킹 등의 시일링 부재(16)에 의해 실현되어 있다. 또한, 관용 테이퍼 나사 구조를 사용해도 좋다.
이와 같이, 금속 파이프(31) 및 절연 파이프(32) 사이의 시일링 구조, 금속 파이프(31)와 각 전극(33A, 33B)의 전기적 접촉이 수나사부(31a) 및 암나사부(32a)의 체결과 함께 행해지므로 조립 작업이 매우 간편해진다.
이 구성에 있어서, 제1 금속 파이프(31A)로부터 냉각액(CL)이 흘러나오면 냉각액(CL)은 제1 전극(33A)의 메인 유로(33x) 및 관통 구멍(331h)을 통해 제2 전극(33B)측으로 흐른다. 제2 전극(33B)측으로 흐른 냉각액(CL)은 제2 전극(33B)의 메인 유로(33x) 및 관통 구멍(331h)을 통해 제2 금속 파이프(31B)로 흐른다. 이때, 제1 전극(33A)의 연장부(332)와 제2 전극(33B)의 연장부(332) 사이의 원통형상의 공간이 냉각액(CL)으로 채워지고, 상기 냉각액(CL)이 유전체가 되어 콘덴서(33)가 구성된다.
<제1 실시형태의 효과>
이와 같이 구성한 제1 실시형태의 플라즈마 처리 장치(100)에 의하면, 절연 파이프(32)를 개재하여 서로 이웃하는 금속 파이프(31)에 콘덴서(33)를 전기적으로 직렬접속하고 있으므로, 안테나(3)의 합성 리액턴스는 간단히 말하면 유도성 리액턴스로부터 용량성 리액턴스를 뺀 형태가 되므로 안테나(3)의 임피던스를 저감시킬 수 있다. 그 결과, 안테나(3)를 길게 할 경우에도 그 임피던스의 증대를 억제할 수 있어 안테나(3)에 고주파 전류가 흐르기 쉬워져 유도 결합형의 플라즈마(P)를 효율 좋게 발생시킬 수 있다.
특히, 본 실시형태에 의하면, 제1 전극(33A) 및 제2 전극(33B) 사이의 공간을 액체의 유전체(냉각액(CL))로 채우고 있으므로, 콘덴서(33)를 구성하는 전극(33A, 33B) 및 유전체 사이에 생기는 간극을 없앨 수 있다. 그 결과, 전극(33A, 33B) 및 유전체 사이의 간극에 발생할 수 있는 아크 방전을 없애 아크 방전에 기인하는 콘덴서(33)의 파손을 없앨 수 있다. 또한, 간극을 고려하는 일 없이 제1 전극(33A)의 연장부(332)와 제2 전극(33B)의 연장부(332)의 이간 거리, 대향 면적 및 액체의 유전체(냉각액(CL))의 비유전율로부터 커패시턴스값을 정밀도 좋게 설정할 수 있다. 또한, 간극을 메우기 위한 전극(33A, 33B) 및 유전체를 압압하는 구조도 필요하지 않게 할 수 있어, 상기 압압 구조에 의한 안테나 주변의 구조의 복잡화 및 그것에 의해 발생하는 플라즈마(P)의 균일성의 악화를 방지할 수 있다.
안테나(3)를 냉각하는 냉각액(CL)을 유전체로 하고 있으므로 냉각액(CL)과는 별도로 유전체를 준비할 필요 없이 전극(33A, 33B)을 냉각할 수 있다. 또한, 통상 냉각액(CL)은 온조 기구(141)에 의해 일정 온도로 조정되어 있으며, 이 냉각액(CL)을 유전체로서 사용함으로써 온도 변화에 의한 비유전율의 변화를 억제하여 커패시턴스값의 변화를 억제할 수 있다. 또한, 냉각액(CL)으로서 물을 사용했을 경우에는 물의 비유전율은 약 80(20℃)으로 수지제의 유전체 시트보다 크기 때문에, 고전압을 견딜 수 있는 콘덴서(33)를 구성할 수 있다. 여기에서 큰 비유전율이므로 콘덴서(33)는 2개의 연장부(332)로 이루어지는 2통 구조이어도 충분한 커패시턴스값을 얻을 수 있다. 그 때문에, 각 전극(33A, 33B)의 플랜지부(331)에 대한 연장부(332)의 수직도를 정밀도 좋게 하면서 각 전극(33A, 33B)을 제작할 수 있고, 커패시턴스값을 정밀도 좋게 설정할 수 있다. 그 외에 물의 전기 분해에 의해 불순물이 혼입할 가능성이 있지만, 순환 유로(14) 상에 이온 교환막 필터 등의 필터를 설치함으로써 제거할 수 있어 콘덴서(33)의 커패시턴스값이 변화되는 것을 억제할 수 있다.
<제1 실시형태의 변형예>
예를 들면, 상기 실시형태에서는 콘덴서(33)가 2개의 원통형상의 연장부로 이루어지는 2통 구조이었지만, 도 3에 나타내는 바와 같이, 3개 이상의 원통형상의 연장부(332)를 동축상에 배치해도 좋다. 이 경우, 제1 전극(33A)의 연장부(332)와 제2 전극(33B)의 연장부(332)가 교대로 배치되도록 구성한다. 도 3에서는 3개의 연장부(332) 중, 내측 및 외측의 2개가 제1 전극(33A)의 연장부(332)이며, 중간의 1개가 제2 전극(33B)의 연장부(332)가 된다. 이 구성이면, 콘덴서(33)의 축방향 치수를 크게 하는 일 없이 대향 면적을 늘릴 수 있다.
또한, 콘덴서(33)의 대향 전극이 되는 연장부(332)의 선단각부에서의 전계 집중을 완화하기 위해서, 도 4에 나타내는 바와 같이, 연장부(332)의 선단각부(332a)의 일부를 테이퍼형상으로 잘라내도 좋다. 구체적으로는 제1 전극(33A)의 연장부(332)의 선단각부(332a)의 내측주면을 테이퍼상으로 잘라내고, 제2 전극(33B)의 연장부(332)의 선단각부(332a)의 외측 주면을 테이퍼상으로 잘라낸다.
또한, 전극(33A, 33B)과 금속 파이프(31)의 접촉은 그들 끝면끼리의 접촉 이외에 도 5에 나타내는 바와 같이, 전극(33A, 33B)에 접촉 단자(333)를 설치하고, 상기 접촉 단자(333)가 금속 파이프(31)에 접촉하도록 구성해도 좋다. 도 5의 구성은 전극(33A, 33B)의 플랜지부(331)로부터 축방향 외측으로 돌출한 접촉 단자(333)를 설치하고, 상기 접촉 단자(333)가 금속 파이프(31)의 접촉부(311)의 외측 주면에 압압 접촉하는 것이다. 이 구성에 있어서, 각 전극(33A, 33B)의 상대 위치는 절연 파이프(32)의 오목부(32b)의 축방향 외측을 향하는 면에 의해 규정된다.
상기 실시형태에서는 콘덴서를 절연 파이프 내에 수용한 구성이었지만, 절연 파이프의 외부에 설치한 구성으로 해도 좋다. 예를 들면, 콘덴서를 구성하는 제1 전극 및 제2 전극을 절연 파이프의 외주부에 설치함과 아울러, 그들 전극 사이에 액체의 유전체를 채우는 구성으로 한다. 또한, 제1 전극 및 제2 전극을 금속 파이프와 전기적으로 접속하면서 그들 전극을 절연 파이프로부터 이간된 구성으로 해도 좋다. 이들 구성에 있어서, 액체의 유전체는 안테나의 내부 유로로부터 분기된 분기 유로에 의해 공급되는 냉각액이어도 좋고, 냉각액과는 별도 경로에서 공급되는 액체의 유전체이어도 좋다. 또한, 제1 전극 및 제2 전극 사이에 액체의 유전체를 밀봉한 것이어도 좋다. 또한, 밀봉할 경우에는 상기 액체의 유전체의 온도를 일정하게 조정하기 위한 온조 기구를 설치할 필요가 있다.
<2. 제2 실시형태>
이어서, 본 발명의 제2 실시형태에 대해서 설명한다. 또한, 상기 제1 실시형태와 동일하거나 또는 대응하는 부재에는 동일 부호를 붙이고 있다.
제2 실시형태의 플라즈마 처리 장치(100)는 상기 제1 실시형태와는 안테나(3)의 구성, 특히 콘덴서(33)의 구성이 상이하다.
안테나(3)는 내부에 냉각액(CL)이 유통되는 유로를 갖는 중공 구조의 것이다. 구체적으로 안테나(3)는 도 6에 나타내는 바와 같이, 적어도 2개의 관형상을 이루는 금속제의 도체 요소(31)(이하, 「금속 파이프(31)」라고 함)와, 서로 이웃하는 금속 파이프(31) 사이에 설치되며, 그들 금속 파이프(31)를 절연하는 관형상의 절연 요소(32)(이하, 「절연 파이프(32)」라고 함)와, 서로 이웃하는 금속 파이프(31)와 전기적으로 직렬접속된 용량 소자인 콘덴서(33)를 구비하고 있다.
본 실시형태에서는 금속 파이프(31)의 수는 2개이며, 절연 파이프(32) 및 콘덴서(33)의 수는 각 1개이다. 이하의 설명에 있어서, 일방의 금속 파이프(31)를 「제1 금속 파이프(31A)」, 타방의 금속 파이프(31)를 「제2 금속 파이프(31B)」라고도 한다. 여기에서는 제1 금속 파이프(31A)는 냉각액(CL)의 흐름 방향 상류측에 배치된 금속 파이프(31)이며, 제2 금속 파이프(31B)는 냉각액(CL)의 흐름 방향 하류측에 배치된 금속 파이프(31)이다. 또한, 제1 금속 파이프(31A) 및 제2 금속 파이프(31B)는 여기에서는 외경 및 내경이 서로 같고, 또한 동축상에 배치되어 있다. 단, 금속 파이프(31)의 외경 및 내경은 적당히 변경해도 상관없고, 배치에 관해서도 반드시 동축상으로 할 필요는 없다. 또한, 안테나(3)는 3개 이상의 금속 파이프(31)를 갖는 구성이어도 좋고, 이 경우 절연 파이프(32) 및 콘덴서(33)의 수는 모두 금속 파이프(31)의 수보다 1개 적은 것이 된다.
금속 파이프(31)는 내부에 냉각액(CL)이 흐르는 직선형상의 유로(31x)가 형성된 직관형상을 이루는 것이다. 금속 파이프(31)의 재질은, 예를 들면 구리, 알루미늄, 이들의 합금, 스테인리스 등이다.
절연 파이프(32)는 내부에 냉각액(CL)이 흐르는 직선형상의 유로(32x)가 형성된 직관형상을 이루는 것이다. 본 실시형태의 절연 파이프(32)는 금속 파이프(31)와 외경이 같은 것이며, 금속 파이프(31)와 동축상에 배치되어 있다. 또한, 절연 파이프(32)는 단일 부재로 형성되어 있고, 그 재질은, 예를 들면 알루미나, 불소 수지, 폴리에틸렌(PE), 엔지니어링 플라스틱(예를 들면, 폴리페닌술파이드(PPS), 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 등) 등이다. 또한, 절연 파이프(32)의 치수나 배치나 부재에 대해서는 상기에 한정되지 않는다.
콘덴서(33)는 제1 금속 파이프(31A)와 제2 금속 파이프(32B) 사이에 개재되어 있으며, 그 내부에 제1 금속 파이프(31A)의 유로(31x)와 제2 금속 파이프(31B)의 유로(31x)를 연통하는 메인 유로(33x)가 형성된 것이다.
구체적으로 콘덴서(33)는 제1 금속 파이프(31A)와 전기적으로 접속되며 절연 파이프(32)보다 제1 금속 파이프(31A) 측에 배치된 제1 전극(33A)과, 제2 금속 파이프(31B)와 전기적으로 접속됨과 아울러, 제2 금속 파이프(31B)측으로부터 절연 파이프(32)의 내부를 통과하여 제1 금속 파이프(31A)측으로 연장되며, 제1 전극(33A)에 대향하여 배치된 제2 전극(33B)을 구비하고 있고, 제1 전극(33A) 및 제2 전극(33B) 사이의 공간(S)을 냉각액(CL)이 채우도록 구성되어 있다. 즉, 이 제1 전극(33A) 및 제2 전극(33B) 사이의 공간(S)을 흐르는 냉각액(CL)이 콘덴서(33)를 구성하는 유전체가 된다.
여기에서 제1 전극(33A)과 제1 금속 파이프(31A)는 일방의 축방향 단부에 형성된 수나사부와, 타방의 축방향 단부에 형성된 암나사부를 나사 결합시킴으로써 서로 연결되도록 구성되어 있다.
본 실시형태에서는 제1 금속 파이프(31A)의 축방향 단부에 있어서의 내주부에 수나사부(31a)를 형성함과 아울러, 제1 전극(33A)의 축방향 단부에 있어서의 외주부에 암나사부(33a)를 형성하고 있고, 이들을 나사 결합함으로써 제1 전극(33A)의 축방향 단부가 제1 금속 파이프(31A) 내에 끼워 넣어진 상태로 연결되도록 되어 있다.
또한, 제2 전극(33B)과 제2 금속 파이프(31B)는 일방의 축방향 단부에 형성된 수나사부와, 타방의 축방향 단부에 형성된 암나사부를 나사 결합시킴으로써 서로 연결되도록 구성되어 있다.
본 실시형태에서는 제2 금속 파이프(31B)의 축방향 단부에 있어서의 외주부에 수나사부(31a)를 형성함과 아울러, 제2 전극(33B)의 축방향 단부에 있어서의 내주부에 암나사부(33a)를 형성하고 있고, 이들을 나사 결합함으로써 제2 금속 파이프(31B)의 축방향 단부가 제2 전극(33B) 내에 끼워 넣어진 상태로 연결되도록 되어 있다.
이하, 각 전극(33A, 33B)에 대해서 상세하게 설명한다.
각 전극(33A, 33B)은 개략 회전체 형상을 이룸과 아울러, 그 중심축을 따라 중앙부에 메인 유로(33x)가 형성되어 있다. 여기에서의 각 전극(33A, 33B)은 관형상을 이루는 것이며, 축방향으로부터 볼 때 금속 파이프(31)보다 외측으로 돌출하는 일 없이 설치되어 있다. 각 전극(33A, 33B)의 재질은, 예를 들면 알루미늄, 구리, 이들의 합금 등이다.
구체적으로 각 전극(33A, 33B)은 금속 파이프(31)와 나사 결합함으로써 금속 파이프(31)에 있어서의 절연 파이프(32)측의 단부에 접촉하여 전기적으로 접속되는 접촉부(331)와, 상기 접촉부(331)로부터 절연 파이프(32)측으로 연장된 연장부(332)를 갖고 있다. 접촉부(331) 및 연장부(332)는 단일 부재로 형성되어 있어도 좋고, 별도 부재에 의해 형성하여 그들을 접합한 것이어도 좋다.
접촉부(331)는 금속 파이프(31)에 있어서의 절연 파이프(32)측의 단부에 둘레 방향 전체에 걸쳐 접촉하고 있다. 구체적으로 접촉부(331)는 원통형상을 이루는 것이며, 그 축방향 끝면이 금속 파이프(31)의 단부에 형성된 원통형상의 피접촉부(311)의 선단면에 둘레 방향 전체에 걸쳐 접촉한다. 또한, 접촉부(331)의 외경은 금속 파이프(31)의 외경 이하이며, 여기에서는 금속 파이프(31)의 외경과 같다.
또한, 이 접촉부(331)는 피접촉부(311)와의 사이에 설치된 링형상 다면 접촉자(15)를 개재하여 금속 파이프(31)의 끝면에 전기적으로 접촉하고 있다. 단, 반드시 피접촉부(311) 및 링형상 다면 접촉자(15)의 양쪽을 설치할 필요는 없고, 그들중 어느 한쪽에 의해 접촉부(331)와 금속 파이프(31)를 전기적으로 접촉해도 좋다.
또한, 접촉부(331)와 피접촉부(311) 사이에는 진공 및 냉각액(CL)에 대한 시일링 구조를 개재시키고 있다. 본 실시형태의 시일링 구조는 접촉부(331) 및 피접촉부(311) 사이에 설치한 O링 등의 시일링 부재(16)에 의해 실현되어 있다.
연장부(332)는 원통형상을 이루는 것이며, 그 내부에 메인 유로(33x)가 형성되어 있다. 제1 전극(33A)의 연장부(332)(이하, 「제1 연장부(332A)」라고 함) 및 제2 전극(33B)의 연장부(332)(이하, 「제2 연장부(332B)」라고 함)는 서로 동축상에 배치되어 있고, 도 6에 나타내는 바와 같이, 제1 연장부(332A)를 외측에, 제2 연장부(332B)을 내측에 배치시킨 2중 통 구조를 구성하고 있다.
제1 연장부(332A)는 제1 전극(33A)의 접촉부(331)와 절연 파이프(32) 사이에 개재되어 형성되어 있으며, 그 기단부가 접촉부(331)에 접합됨과 아울러, 선단부가 절연 파이프(32)에 고정되어 있다. 보다 상세하게 설명하면, 접촉부(331)의 절연 파이프(32)측의 축방향 단부는 외주부를 둘레 방향으로 잘라낸 노치부(331a)가 형성되어서 그 외의 부분보다 외경이 작아져 있어 그 노치부(331a)에 제1 연장부(332A)의 기단부가 끼워 맞추도록 구성되어 있다. 또한, 절연 파이프(32)의 제1 금속 파이프(31A)측의 축방향 단부는 외주부를 둘레 방향으로 잘라낸 외주 노치부(32a)가 형성되어서 그 외의 부분보다 외경이 작아져 있어 그 외주 노치부(32a)에 제1 연장부(332A)의 선단부가 끼워 맞추도록 구성되어 있다.
즉, 제1 연장부(332A)의 내경은 접촉부(331)의 절연 파이프(32)측의 축방향 단부의 외경과 같거나 또는 약간 크고, 또한 절연 파이프(32)의 제1 금속 파이프(31A)측의 축방향 단부의 외경과 같거나 또는 약간 크다. 한편, 제1 연장부(332A)의 외경은 금속 파이프(31)의 외경 이하로 설계되어 있으며, 여기에서는 금속 파이프(31)의 외경과 같다.
또한, 제1 연장부(332A)의 기단부 및 접촉부(331)는, 예를 들면 용접(M) 등에 의해 접합되어 있고, 제1 연장부(332A)의 선단부 및 절연 파이프(32)는, 예를 들면 납땜(B) 등에 의해 고정되어 있지만, 접합 방법이나 고정 방법은 이것에 한정되는 것은 아니다.
제2 연장부(332B)는 상술한 바와 같이, 제2 금속 파이프(31B)측으로부터 절연 파이프(32)의 내부를 통해 제1 금속 파이프(31A)측으로 연장되고, 제1 연장부(332A)와 함께 2중 통 구조를 구성하는 것이다.
거기에서 제2 연장부(332B)는 제2 전극(33B)의 접촉부(331) 및 절연 파이프(32) 사이에 개재되어 형성되고, 기단부의 외경보다 선단부의 외경이 작아지도록 구성된 축경 요소(333)와, 축경 요소(333)의 선단부로부터 절연 파이프(32)의 내부를 통해 제1 금속 파이프(31A)측으로 연장되는 직관 요소(334)를 갖고 있다. 또한, 축경 요소(333)와 직관 요소(334)는 단일 부재로 형성되어 있어도 좋고, 별도 부품에 의해 형성해서 그들을 용접 등에 의해 접합해도 좋다.
축경 요소(333)는 적어도 외경이 기단부로부터 선단부를 향해서 단계적으로 작게 또는 점차 작아지도록 구성되어 있고, 여기에서는 외경 및 내경이 단계적으로 작아지는 형상이다. 이 축경 요소(333)는 기단부가 접촉부(331)에 접합됨과 아울러, 선단부가 절연 파이프(32)에 고정되어 있다. 보다 상세하게 설명하면, 상술한 바와 같이 접촉부(331)의 절연 파이프(32)측의 축방향 단부는 외주부를 둘레 방향으로 잘라낸 노치부(331a)가 형성되어 그 외의 부분보다 외경이 작아져 있어 그 노치부(331a)에 축경 요소(333)의 기단부가 끼워 맞추도록 구성되어 있다. 또한, 절연 파이프(32)의 제2 금속 파이프(31B)측의 축방향 단부는 내주부를 둘레 방향으로 잘라낸 내주 노치부(32b)가 형성되어 그 외의 부분보다 내경이 작아져 있어 그 내주 노치부(32b)에 축경 요소(333)의 선단부가 끼워 맞추도록 구성되어 있다.
즉, 축경 요소(333)의 기단부의 내경은 접촉부(331)의 절연 파이프(32)측의 축방향 단부의 외경과 같거나 또는 약간 크고, 축경 요소(333)의 선단부의 외경은 절연 파이프(32)의 제1 금속 파이프측의 축방향 단부의 내경과 같거나 또는 약간 작다. 또한, 축경 요소(333)의 기단부의 외경은 금속 파이프(31)의 외경 이하로 설계되어 있으며, 여기에서는 금속 파이프(31)의 외경과 같다.
또한, 축경 요소(333)의 기단부 및 접촉부(331)는, 예를 들면 용접(M) 등에 의해 접합되어 있고, 축경 요소(333)의 선단부 및 절연 파이프(32)는, 예를 들면 납땜(B) 등에 의해 고정되어 있지만, 접합 방법이나 고정 방법은 이것에 한정되는 것은 아니다.
직관 요소(334)는 축경 요소(333)의 선단부로부터 제1 금속 파이프(31A)측으로 연장되고, 절연 파이프(32)의 내부를 통해 제1 연장부(332A)의 내부에 끼워 넣어진 상태로 설치되어 있다. 이것에 의해, 이 직관 요소(334)와 제1 연장부(332A) 사이에 유로 방향을 따른 원통형상의 공간(S)이 형성된다. 구체적으로 직관 요소(334)는 외경이 절연 파이프(32)의 내경 및 제1 연장부(332A)의 내경보다 작은 것이며, 제1 연장부(332A)와 동축상에 배치되어 있다. 이것에 의해, 제1 연장부(332A)의 내주면과, 직관 요소(334)의 외주면의 거리는 둘레 방향을 따라 일정하게 된다. 또한, 직관 요소(334)의 내경은 여기에서는 축경 요소(333)의 선단부의 내경과 같은 치수로 하고 있지만, 이것에 한정되지 않는다.
또한, 직관 요소(334)에는 그 주벽을 두께 방향으로 관통하는 복수 개의 관통 구멍(332h)이 형성되어 있다. 구체적으로 이들 관통 구멍(332h)은 절연 파이프(32)의 내주면의 적어도 일부와 대향하도록 냉각액(CL)의 흐름 방향을 따라 형성되어 있고, 직관 요소(334) 및 절연 파이프(32) 사이의 공간과 제2 전극(33B)의 메인 유로(33x)를 연통하고 있다. 이들의 관통 구멍(332h)은 둘레 방향으로 등간격으로 형성됨과 아울러, 축방향을 따라 직관 요소(334)의 기단으로부터 제1 연장부(332A)의 선단까지의 사이에 형성되어 있다. 이러한 관통 구멍(332h)을 형성함으로써 제2 전극(33B)에 의한 냉각액(CL)의 유로 저항을 작게 함과 아울러, 절연 파이프(32) 내에서의 냉각액(CL)의 체류 및 절연 파이프(32) 내에 기포가 고이는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이 구성된 각 전극(33A, 33B)에 의하면, 각 전극(33A, 33B)의 암나사부(33a)에 금속 파이프(31)의 수나사부(31a)를 나사 결합시킴으로써 금속 파이프(31)의 피접촉부(311)의 선단면이 전극(33A, 33B)의 접촉부(331)에 접촉함과 아울러, 이들 사이가 시일링 부재(16)에 의해 시일링되고, 또한 각 전극(33A, 33B)이 서로 동축상에 배치됨과 아울러, 제1 전극(33A)의 연장부(332A)에 대한 제2 전극(33B)의 연장부(332B)의 삽입 치수가 규정된다.
이와 같이 금속 파이프(31) 및 절연 파이프(32) 사이의 시일링이나, 금속 파이프(31)와 각 전극(33A, 33B)의 전기적 접촉이나, 각 전극(33A, 33B)의 배치가 수나사부(31a) 및 암나사부(33a)의 체결과 함께 행해지므로 조립 작업이 매우 간편해진다.
이 구성에 있어서, 제1 금속 파이프(31A)로부터 냉각액(CL)이 흘러들어오면 냉각액(CL)은 일부는 제1 전극(33A)의 메인 유로(33x)로부터 제2 전극(33B)의 메인 유로(33x)로 흘러서 제2 금속 파이프(31B)의 내부로 유도되고, 그 외에는 메인 유로(33x)로부터 분기되어서 제1 연장부(332A)와 제2 연장부(332B) 사이의 공간(S)으로 흐른다. 공간(S)으로 흘러들어 온 냉각액(CL)은 관통 구멍(332h)을 통해 제2 전극(33B)의 메인 유로(33x)에 합류하고, 제2 금속 파이프(31B)의 내부로 유도된다. 이때, 제1 전극(33A)의 연장부(332A)와 제2 전극(33B)의 연장부(332B) 사이의 원통형상의 공간(S)이 냉각액(CL)으로 채워져 상기 냉각액(CL)이 유전체로서 기능하고, 콘덴서(33)가 구성된다.
<제2 실시형태의 효과>
이와 같이 구성한 제2 실시형태의 플라즈마 처리 장치(100)에 의하면, 절연 파이프(32)를 개재하여 서로 이웃하는 금속 파이프(31)에 콘덴서(33)를 전기적으로 직렬접속하고 있으므로, 안테나(3)의 합성 리액턴스는 간단히 말하면 유도성 리액턴스로부터 용량성 리액턴스를 뺀 형태가 되므로 안테나(3)의 임피던스를 저감시킬 수 있다. 그 결과, 안테나(3)를 길게 할 경우에도 그 임피던스의 증대를 억제할 수 있고, 안테나(3)에 고주파 전류가 흐르기 쉬워져 유도 결합형의 플라즈마(P)를 효율 좋게 발생시킬 수 있다.
특히, 본 실시형태에 의하면 제1 전극(33A) 및 제2 전극(33B) 사이의 공간(S)을 액체의 유전체(냉각액(CL))로 채우고 있으므로 콘덴서(33)를 구성하는 전극(33A, 33B) 및 유전체 사이에 생기는 간극을 없앨 수 있다. 그 결과, 전극(33A, 33B) 및 유전체 사이의 간극에 발생할 수 있는 아크 방전을 없애 아크 방전에 기인하는 콘덴서(33)의 파손을 없앨 수 있다. 또한, 간극을 고려하는 일 없이 제1 전극(33A)의 연장부(332A)와 제2 전극(33B)의 연장부(332B)의 이간 거리, 대향 면적 및 액체의 유전체(냉각액(CL))의 비유전율로부터 커패시턴스값을 정밀도 좋게 설정할 수 있다. 또한, 간극을 메우기 위한 전극(33A, 33B) 및 유전체를 압압하는 구조도 필요하지 않게 할 수 있어, 상기 압압 구조에 의한 안테나 주변의 구조의 복잡화 및 그것에 의해 발생하는 플라즈마(P)의 균일성의 악화를 방지할 수 있다. 또한, 제2 전극(33B)을 제2 금속 파이프(31B)측으로부터 절연 파이프(32)의 내부를 통과하여 제1 금속 파이프(31A)측으로 연장시킴으로써 제1 전극(33A)과 대향시키고 있으므로 그 연장 치수를 변경함으로써 콘덴서(33)로서 필요한 커패시턴스값을 용이하게 얻을 수 있다.
안테나(3)를 냉각하는 냉각액(CL)을 유전체로 하고 있으므로 냉각액(CL)과는 별도로 유전체를 준비할 필요 없이 전극(33A, 33B)을 냉각할 수 있다. 또한, 통상 냉각액(CL)은 온조 기구(141)에 의해 일정 온도로 조정되어 있으며, 이 냉각액(CL)을 유전체로서 사용함으로써 온도 변화에 의한 비유전율의 변화를 억제하여 커패시턴스값의 변화를 억제할 수 있다. 또한, 냉각액(CL)으로서 물을 사용했을 경우에는 물의 비유전율은 약 80(20℃)으로 수지제의 유전체 시트보다 크기 때문에, 고전압을 견딜 수 있는 콘덴서(33)를 구성할 수 있다. 이와 같이 유전체가 큰 비유전율이라면, 콘덴서(33)는 2개의 연장부(332A, 332B)로 이루어지는 2중 통 구조이어도 충분한 커패시턴스값을 얻을 수 있다. 또한, 각 전극(33A, 33B)의 접촉부(331)에 대한 연장부(332)의 수직도를 정밀도 좋게 하면서 각 전극(33A, 33B)을 제작함으로써 커패시턴스값을 정밀도 좋게 설정할 수 있다. 그 외, 물의 전기 분해에 의해 불순물이 혼입할 가능성이 있지만, 순환 유로(14) 상에 이온교환막 필터 등의 필터를 설치함으로써 제거할 수 있어 콘덴서(33)의 커패시턴스값이 변화되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 제1 연장부(332A)의 내주면과, 제2 연장부(332B)의 외주면(보다 구체적으로는 직관 요소(334)의 외주면)의 거리를 둘레 방향을 따라 일정해지도록 구성하고 있으므로 금속 파이프(31)에 흐르는 고주파 전류의 분포를 둘레 방향에 있어서 균일하게 하여 균일성이 좋은 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
<제2 실시형태의 변형예>
예를 들면, 상기 제2 실시형태에서는 제2 전극(33B)이 관형상을 이루고, 제1 금속 파이프(31A)측으로부터 제2 금속 파이프(31B)측의 전체에 걸쳐 메인 유로(33x)가 형성된 것이었지만, 도 7에 나타내는 바와 같이, 제2 전극(33B)은 제2 금속 파이프(31B)측에 메인 유로(33x)를 형성함과 아울러, 제1 금속 파이프(31A)측을 중실(中實)로 한 것이어도 좋다.
이 경우, 제2 전극(33B)에 의한 냉각액(CL)의 유로 저항을 작게 하기 위해서 제2 전극(33B)은 관통 구멍(332h)에 연통함과 아울러, 냉각액(CL)의 흐름 방향을 따라 연장되는 1개 또는 복수 개의 홈(332g)이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로 이 홈(332g)은 각 관통 구멍(332h) 각각에 대하여 형성된 축 방향으로 연장되는 바닥이 있는 홈이며, 그 개구가 절연 파이프(32)의 내주면과 대향하도록 형성되어 있다.
또한, 제2 전극(33B)의 선단각부(332c)에서의 전계 집중을 완화하기 위해서 도 7에 나타내는 바와 같이, 제2 연장부(332B)의 선단각부(332c)를 테이퍼형상(원추형상)으로 해도 좋다.
또한, 상술한 바와 같이, 제2 전극(33B)의 일부가 중실인 경우, 제2 전극(33B)이 관형상인 경우에 비해 냉각액(CL)의 유로 저항이 커진다. 이 유로 저항을 작게 하는 양태로서는 제2 전극(33B)을 가늘게 하는 것이 고려되지만, 그러면 제1 전극(33A)의 내주면과 제2 전극(33B)의 외주면의 거리가 길어져 콘덴서(33)의 커패시턴스값이 작아져버려, 고전압을 견딜 수 없을 가능성이 생길 수 있다.
그래서 제2 전극(33B)에 의한 냉각액(CL)의 유로 저항을 작게 하면서 콘덴서(33)에 필요한 커패시턴스값을 담보하기 위해서는 도 8에 나타내는 바와 같이, 제1 전극(33A)이 제2 전극(33B)에 대향하는 위치에 형성되어 내경이 작아지는 스로틀부(335)를 갖고 있는 것이 바람직하다.
이러한 구성이면, 제2 전극(33B)을 가늘게 해서 냉각액(CL)의 유로 저항을 저감시키면서 제1 전극(33A)에 스로틀부(335)를 형성하고 있으므로, 이 스로틀부(335)에 의해 제1 전극(33A)의 외주면과 제2 전극(33B)의 내주면의 거리를 짧게 할 수 있어 콘덴서(33)에 필요한 커패시턴스값을 담보할 수 있다.
또한, 상기 제2 실시형태에서는 연통 구멍(332h)이 축방향을 따라 직관 요소(334)의 기단으로부터 제1 연장부(332A)의 선단까지의 사이에 형성되어 있지만, 도 9에 나타내는 바와 같이, 관통 구멍(332h)은 축방향을 따라 제1 연장부(332A)의 선단을 초과해서 형성되어 있어도 좋고, 도시되어 있지 않지만 직관 요소(334)의 기단까지 연장시키는 일 없이 그 바로 앞에서 그치게 해도 좋다.
또한, 상기 제2 실시형태에서는 제1 전극(33A)이 금속 파이프(31)와 별도 부재인 경우에 대해서 설명했지만, 도 10에 나타내는 바와 같이, 제1 전극(33A)은 금속 파이프(31)의 일부로 이루어지는 것이어도 좋다.
구체적인 실시형태로서는 제1 금속 파이프(31A)의 축방향 단부를 절연 파이프(32)측으로 연장시킴과 아울러, 제2 전극(33B)을 제2 금속 파이프(31B)측으로부터 절연 파이프(32)의 내부를 통과하여 제1 금속 파이프(31A)의 내부로 연장시킨 구성을 들 수 있다. 이 경우, 제1 금속 파이프(32)의 축방향 단부는 절연 파이프(32)에 고정되어 있으며, 구체적인 고정 방법으로서는 상기 실시형태와 마찬가지로 절연 파이프(32)의 제1 금속 파이프(31A)측의 축방향 단부에 외주부를 둘레 방향으로 잘라낸 외주 노치부(32a)를 형성하고, 이 외주 노치부(32a)에 제1 금속 파이프(31A)의 축방향 단부를 끼워 맞추게 해서, 예를 들면 납땜(B) 등에 의해 고정하는 방법을 들 수 있다.
이러한 구성이라면, 제1 금속 파이프(31A)에 있어서의 제2 전극과 대향한 부분을 제1 전극(33A)으로서 기능시킬 수 있고, 부품점수를 적게 하면서 상기 실시형태와 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다.
추가해서, 상기 제2 실시형태에서는 냉각액(CL)의 흐름 방향 상류측에 배치된 금속 파이프(31)를 제1 금속 파이프(31A)로 하고, 냉각액(CL)의 흐름 방향 하류측에 배치된 금속 파이프(31)를 제2 금속 파이프(31B)로 하고 있었지만, 이와는 반대로, 냉각액(CL)의 흐름 방향 하류측에 배치된 금속 파이프(31)를 제1 금속 파이프(31A)로 하고, 냉각액(CL)의 흐름 방향 상류측에 배치된 금속 파이프(31)를 제2 금속 파이프(31B)로 해도 좋다. 바꿔 말하면, 각 부재를 도 6에 나타내는 바와 같이 배치한 상태에 있어서, 냉각액(CL)의 흐름 방향을 상기 실시형태와 역방향으로 해도 좋다. 단, 냉각액(CL)을 흘리기 시작했을 때의 공기 빠짐의 용이함을 고려하면, 상기 실시형태 방향으로 냉각액(CL)을 흘린 편이 유리하다.
<3. 기타 변형 실시형태>
또한, 본 발명은 상기 각 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
또한, 도 11에 나타내는 바와 같이, 안테나(3)에 있어서 절연 파이프(32)의 축방향 양측의 적어도 일방측에 위치하는 금속 파이프(32) 또는 전극의 외측 주면에 절연 커버(10)를 향해서 돌출하는 볼록부(3T)를 형성해도 좋다. 또한, 도 12에는 안테나(3)가 휘어진 상태이며, 볼록부(3T)의 하부가 절연 커버(10)의 내면에 접촉한 상태를 나타내고 있다.
또한, 도 10에 나타내는 콘덴서(33)는 절연 파이프(32)의 일방측의 제1 금속 파이프(31A)와 전기적으로 접속된 제1 전극(33A)과, 절연 파이프(32)의 타방측의 제2 금속 파이프(31B)와 전기적으로 접속됨과 아울러, 제1 전극(33A)에 대향하여 배치된 제2 전극(33B)을 구비하고 있으며, 제1 전극(33A) 및 제2 전극(33B) 사이의 공간을 냉각액(CL)이 채우도록 구성되어 있다. 즉, 이 제1 전극(33A) 및 제2 전극(33B) 사이의 공간을 흐르는 냉각액(CL)이 콘덴서(33)를 구성하는 액체의 유전체가 된다. 각 전극(33A, 33B)은 개략 회전체 형상을 이룸과 아울러, 그 중심축을 따라 중앙부에 유로(33x)가 형성되어 있다. 구체적으로 각 전극(33A, 33B)은 금속 파이프(31)에 있어서의 절연 파이프(32)측의 단부에 전기적으로 접촉하는 플랜지부(331)와, 상기 플랜지부(331)로부터 절연 파이프(32)측으로 연장된, 예를 들면 원통형상의 연장부(332)를 갖고 있다. 플랜지부(331)는 금속 파이프(31) 및 절연 파이프(32) 사이에 협지된다. 또한, 플랜지부에도 냉각수가 흐르는 관통 구멍(331h)이 형성되어 있다.
안테나(3)에 형성되는 볼록부(3T)는 절연 파이프(32)의 축방향 양측에 인접해서 형성되는 것이 바람직하다. 이 볼록부(3T)는 절연 파이프(32)의 축방향 양측에 위치하는 부재(도 11에서는 금속 파이프(31A, 31B))의 둘레 방향 전체에 걸쳐 연속적 또는 간헐적으로 형성되어 있다. 또한, 안테나(3)의 자체 중량에 의한 휘어짐을 고려하면, 금속 파이프(31A, 31B)의 하측 부분에 형성하는 것뿐이어도 좋다. 여기에서 금속 파이프의 외측 주면으로부터의 볼록부의 돌출 치수는 안테나(3)의 휘어짐에 의해 절연 파이프(32)가 절연 커버(10)에 접촉하지 않을 정도이다. 볼록부(3T)의 단면 형상은 도 11에 나타내는 바와 같이, 직사각형상을 이루는 것 이외에 적어도 선단부가 원호형상을 이루는 것이어도 좋고, 적어도 선단부가 삼각형상을 이루는 것이어도 좋다.
이들 볼록부(3T)는 안테나(3)에 복수의 절연 파이프(32)가 설치되어 있을 경우에는 각 절연 파이프(32)의 축방향 양측에 인접하게 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 각 절연 파이프(32)의 축방향 일방측에 인접하게 설치하는 구성이어도 좋다. 이 구성이면, 안테나(3)의 휘어짐량이 커졌을 경우에 축방향의 배치된 복수의 볼록부(3T)가 절연 커버(10)에 접촉하게 되어 절연 커버(10)에 가해지는 하중을 분산시킬 수 있다.
또한, 절연 파이프(32)에 대하여 볼록부(3T)를 형성하는 위치는 절연 커버(32)에 인접한 위치에 한정되지 않고, 안테나(3)의 휘어짐에 의해 절연 파이프(32)가 절연 커버(10)에 접촉하지 않는 위치이면 좋다. 또한, 볼록부(3T)는 금속 파이프(31A, 31B)에 일체로 형성하는 구성 이외에 도 13에 나타내는 바와 같이, 금속 파이프(31A, 31B)의 외측 주면에 오목부(3M)를 형성하고, 상기 오목부(3M)에 볼록부(3T)가 되는 링형상 부재(3R)를 끼움으로써 구성해도 좋다.
이와 같이 안테나(3)에 볼록부(3T)를 형성함으로써 안테나(3)가 휘었다고 해도 볼록부(3T)가 절연 커버(10)에 접촉함으로써 절연 파이프(32)가 절연 커버(10)에 접촉하지 않도록 할 수 있다. 이것에 의해, 수지제 등의 절연 파이프(32)의 열 손상을 방지할 수 있다. 또한, 절연 파이프(32)와 절연 커버(10)의 접촉을 방지함으로써 절연 파이프(32)가 절연 커버(10)에 접촉하는 것에 의한 콘덴서(33)의 유전체가 되는 냉각액의 온도 상승을 방지할 수 있다. 그 결과, 냉각액의 유전율의 변화를 억제할 수 있다.
상기 실시형태에 예시한 안테나(3)에 있어서도 볼록부(3T)를 형성할 수도 있다. 이 경우, 상기 실시형태의 절연 파이프(32)의 축방향 양측의 적어도 일방측에 위치하는 부재(예를 들면, 제1 금속 파이프(31A), 제1 전극(33A), 제2 금속 파이프(31B), 제2 전극(33B)의 접촉부(331) 또는 축경 요소(333))에 볼록부(3T)를 형성한다.
제1 전극(33A) 및 제2 전극(33B)은 적어도 각 전극끼리의 서로 대향하는 표면에 내식층(33L)을 갖는 것이 바람직하다. 도 14에는 제1 전극(33A) 및 제2 전극(33B)에 있어서 서로 대향하는 표면에 내식층(33L)을 형성한 예를 나타내고 있고, 도 15에는 제1 전극(33A) 및 제2 전극(33B)에 있어서 전극의 표면 전체에 내식층(33L)을 형성한 예를 나타내고 있다. 그 외에 각 전극(33A, 33B)에 있어서 냉각액에 접촉하는 표면에 내식층을 형성해도 좋다. 또한, 도 14에 있어서는 각 전극(33A, 33B)에 있어서의 금속 파이프(31)와의 접촉면에도 내식층(33L)을 형성하고 있다.
여기에서 내식층(33L)으로서는, 예를 들면 니켈 도금 등의 도금 피막, 또는 제1 전극(33A) 및 제2 전극(33B)의 표면 산화막인 것이 고려된다. 니켈 도금으로서는 금속입계로의 영향이 없고, 핀홀이 없고, 미세·세관 내 구조에 균일하게 도금이 가능한 무전해 니켈 도금이 바람직하다. 또한, 제1 전극(33A) 및 제2 전극(33B)이 산화되기 쉬운 알루미늄 합금일 경우에는 상기 알루미늄 합금에 산화 피막을 형성하고, 상기 산화 피막을 내식층(33L)으로 해도 좋다.
이와 같이 내식층(33L)을 형성함으로써 각 전극의 산화를 억제해서 커패시턴스값이 경시 변화되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 안테나(3)의 임피던스의 변화를 억제해서 플라즈마의 상태를 유지할 수 있고, 나아가서는 성막되는 막질이나 균일성을 유지할 수 있다. 또한, 각 전극(33A, 33B)에 있어서의 금속 파이프(31)와의 접촉면에도 내식층(33L)을 형성하고 있으므로, 접촉면의 산화에 의한 저항 변화를 억제하여 안테나(3)의 임피던스의 변화를 억제할 수 있다.
또한, 도 16에 나타내는 바와 같이, 복수 개의 안테나(3)를 갖는 플라즈마 처리 장치(100)에 있어서, 각 안테나(3)의 양단부를 진공 용기(2) 외로 뻗어 나오게 해서 서로 인접하는 안테나(3)에 있어서 일방의 안테나(3)의 단부와 타방의 안테나(3)의 단부를 접속 도체(17)에 의해 전기적으로 접속해도 좋다. 여기에서 접속 도체(17)에 의해 접속되는 2개의 안테나의 단부는 동일 측벽측에 위치하는 단부이다. 이것에 의해, 복수 개의 안테나(3)는 서로 인접하는 안테나(4)에 서로 역방향의 고주파 전류가 흐르도록 구성된다. 이와 같이 복수 개의 안테나를 접속 도체(17)에 의해 1개의 안테나 구조로 함으로써 처리하는 기판의 대형화를 용이하게 전개할 수 있다.
그리고 접속 도체(17)는 내부에 유로를 갖고 있으며, 그 유로에 냉각액이 흐르도록 구성되어 있다. 구체적으로는 접속 도체(17)의 일단부는 일방의 안테나(3)의 유로와 연통하고 있고, 접속 도체(17)의 타단부는 타방의 안테나(3)의 유로와 연통하고 있다. 이것에 의해, 서로 인접하는 안테나(3)에 있어서 일방의 안테나(3)를 흐른 냉각액이 접속 도체(17)의 유로를 통해 타방의 안테나(3)로 흐른다. 이것에 의해, 공통의 냉각액에 의해 안테나(3) 및 접속 도체(17)의 양쪽을 냉각할 수 있다. 또한, 1개의 유로에 의해 복수 개의 안테나(3)를 냉각할 수 있으므로 순환 유로(14)의 구성을 간략화할 수 있다.
또한, 접속 도체(17)는 서로 인접하는 안테나(3)에 있어서 일방의 안테나(3)에 접속되는 일방의 도체부(17a)와, 타방의 안테나(3)에 접속되는 타방의 도체부(17c)와, 일방의 도체부(17a) 및 타방의 도체부(17b)에 전기적으로 직렬접속된 용량 소자인 콘덴서(17c)를 갖는다. 또한, 도체부(17a, 17b)의 구성은, 예를 들면 상기 실시형태의 도체 요소(31)와 마찬가지로 하는 것이 고려되며, 콘덴서(17c)의 구성은 예를 들면 상기 실시형태의 콘덴서(33)와 마찬가지로 하는 것이 고려된다. 이와 같이 접속 도체(17)에 콘덴서(17c)를 설치함으로써 접속 도체(17)의 임피던스를 0상당으로 할 수 있어 접속 도체(17)에 의한 임피던스의 증가를 없앨 수 있다. 또한, 콘덴서(17c)를 가변 콘덴서로 하여 정전 용량을 조정할 수 있는 것으로 해도 좋다.
접속 도체(17)의 구성은 도 16에 한정되지 않고, 예를 들면 도 17에 나타내는 바와 같이, 접속 도체(17)가 용량 소자를 갖지 않는 구성으로 해도 좋다. 이 구성의 경우에는 서로 인접하는 안테나(3)에 있어서, 일방의 안테나(3)의 급전측 단부(3a) 및 타방의 안테나(3)의 접지측 단부(3b) 및 접속 도체(17)를 합한 인덕턴스를 그 외의 도체 요소(31)의 인덕턴스와 같게 하여 복수 개의 안테나(3) 전체에 걸쳐 연속적으로 같은 유도성 리액턴스와 용량성 리액턴스가 반복되는 구성이 된다. 그 결과, 복수 개의 안테나(3) 전체적으로 접속 도체에 의한 임피던스의 외관상의 증가를 없앨 수 있다. 그 결과, 안테나(3)를 따라 길이 방향 및 배열 방향에 있어서 균일한 플라즈마(P)를 발생시킬 수 있다.
상기 실시형태의 플라즈마 처리 장치(100)에서는 안테나(3)가 기판(W)의 처리실 내에 배치된 것이었지만, 도 18에 나타내는 바와 같이, 안테나(3)를 처리실(18) 밖에 배치한 것이어도 좋다. 이 경우, 복수 개의 안테나(3)는 진공 용기(2) 내에 있어서 유전체 창(19)에 의해 처리실(18)과는 구획된 안테나실(20)에 배치되어 있다. 또한, 안테나실(20)은 진공 배기 장치(21)에 의해 진공 배기된다. 여기에서 복수 개의 안테나(3)는 상술한 도 16 및 도 17과 같이 접속 도체(17)에 의해 서로 접속된 것이어도 좋고, 접속 도체(17)에 의해 접속되는 일 없이 개별로 배치된 것이어도 좋다. 이 플라즈마 처리 장치(100)라면, 처리실(18)의 압력 등의 조건과, 안테나실(20)의 압력 등의 조건을 개별로 제어할 수 있어 플라즈마(P)의 발생을 효율적으로 할 수 있음과 아울러, 기판(W)의 처리를 효율적으로 할 수 있다.
게다가, 상기 실시형태에서는 안테나는 직선형상을 이루는 것이었지만, 만곡 또는 굴곡된 형상이어도 좋다. 이 경우, 금속 파이프가 만곡 또는 굴곡된 형상이어도 좋고, 절연 파이프가 만곡 또는 굴곡된 형상이어도 좋다.
추가해서, 도체 요소 및 절연 요소는 1개의 내부 유로를 갖는 관형상을 이루는 것이었지만, 2개 이상의 내부 유로를 갖는 것, 또는 분기된 내부 유로를 갖는 것이어도 좋다. 또한, 도체 요소 및/또는 절연 요소가 중실의 것이어도 좋다.
상기 실시형태의 전극에 있어서 연장부는 원통형상이었지만, 그 밖의 각통형상이어도 좋고, 평판형상 또는 만곡 또는 굴곡된 판형상이어도 좋다.
그 밖에, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변형이 가능한 것은 말할 필요도 없다.
(산업상의 이용 가능성)
본 발명에 의하면, 안테나에 용량 소자를 장착하여 안테나의 임피던스를 저감시킴과 아울러, 용량 소자를 구성하는 전극 및 유전체 사이에 생기는 간극을 없앨 수 있다.
100 : 플라즈마 처리 장치 W : 기판
P : 유도 결합 플라즈마 2 : 진공 용기
3 : 안테나 31 : 금속 파이프(도체 요소)
32 : 절연 파이프(절연 요소) 32b : 오목부
33 : 콘덴서 33A : 제1 전극
33B : 제2 전극 331 : 플랜지부
332 : 연장부 CL : 냉각액(액체의 유전체)
4 : 고주파 전원 17 : 접속 도체
17a : 일방의 도체부 17b : 타방의 도체부
17c : 용량 소자 18 : 처리실

Claims (26)

  1. 고주파 전류가 흘려져 플라즈마를 발생시키기 위한 안테나로서,
    적어도 2개의 도체 요소와, 서로 이웃하는 상기 도체 요소 사이에 설치되며, 그들 도체 요소를 절연하는 절연 요소와, 서로 이웃하는 상기 도체 요소와 전기적으로 직렬접속된 용량 소자를 구비하고,
    상기 용량 소자는 서로 이웃하는 상기 도체 요소의 일방과 전기적으로 접속된 제1 전극과, 서로 이웃하는 상기 도체 요소의 타방과 전기적으로 접속됨과 아울러, 상기 제1 전극에 대향하여 배치된 제2 전극과, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이의 공간을 채우는 유전체로 이루어지고, 상기 유전체가 액체인 안테나.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 요소는 관형상을 이루는 것이며,
    상기 용량 소자는 상기 절연 요소의 내부에 설치되어 있는 안테나.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 도체 요소는 관형상을 이루는 것이며,
    상기 도체 요소 및 상기 절연 요소의 내부에 냉각액이 흐르는 것이며,
    상기 냉각액이 상기 유전체가 되는 안테나.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 각 전극은 상기 도체 요소에 있어서의 상기 절연 요소측의 단부에 전기적으로 접촉하는 플랜지부와, 상기 플랜지부로부터 상기 절연 요소측으로 연장된 연장부를 갖는 안테나.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 각 전극의 연장부는 관형상을 이루는 것이며, 서로 동축상에 배치되어 있는 안테나.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 각 전극의 플랜지부는 상기 절연 요소의 측둘레벽에 형성된 오목부에 끼워 맞춰져 있는 안테나.
  7. 고주파 전류가 흘려져 플라즈마를 발생시키기 위한 안테나로서,
    적어도 2개의 도체 요소와, 서로 이웃하는 제1 도체 요소 및 제2 도체 요소 사이에 설치되어 그들을 절연하는 절연 요소와, 상기 제1 도체 요소 및 상기 제2 도체 요소와 전기적으로 직렬접속된 용량 소자를 구비하고,
    상기 용량 소자는,
    상기 제1 도체 요소의 일부로 이루어지는 전극 또는 상기 제1 도체 요소와 전기적으로 접속된 전극이며, 상기 절연 요소보다 상기 제1 도체 요소측에 배치된 제1 전극과,
    상기 제2 도체 요소와 전기적으로 접속됨과 아울러, 상기 제2 도체 요소측으로부터 상기 절연 요소의 내부를 통해 상기 제1 도체 요소측으로 연장되며, 상기 제1 전극에 대향하여 배치된 제2 전극과,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이의 공간을 채우는 유전체로 이루어지고,
    상기 유전체가 액체인 안테나.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 전극은 관형상을 이루는 것이며,
    상기 제2 전극은 상기 제1 전극의 내부공간에 끼워 넣어지는 연장부를 갖고 있는 안테나.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 전극의 내주면과 상기 연장부의 외주면의 거리는 둘레 방향을 따라 일정한 안테나.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각 도체 요소는 관형상을 이루는 것이며,
    상기 제1 도체 요소의 내부를 흐르는 냉각액이 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이로 유입해서 상기 유전체로서 기능하고, 상기 제2 전극에 형성된 1개 또는 복수 개의 관통 구멍으로부터 상기 제2 전극 내로 유도되어서 상기 제2 도체 요소의 내부로 유출하도록 구성되어 있는 안테나.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 관통 구멍에 연통함과 아울러, 상기 냉각액의 흐름 방향을 따라 연장되는 1개 또는 복수 개의 홈이 형성되어 있는 안테나.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각 전극은 적어도 상기 각 전극끼리의 서로 대향하는 표면에 내식층을 갖는 안테나.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 내식층은 도금 피막인 안테나.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 내식층은 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 표면 산화막인 안테나.
  15. 진공 배기되며 또한 가스가 도입되는 진공 용기와,
    상기 진공 용기 내 또는 상기 진공 용기 외에 배치된 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 기재된 안테나와,
    상기 안테나에 고주파 전류를 흘리는 고주파 전원을 구비하고,
    상기 안테나에 의해 발생시킨 플라즈마를 사용해서 기판에 처리를 실시하도록 구성되어 있는 플라즈마 처리 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    복수 개의 상기 안테나를 구비하고 있으며,
    상기 안테나의 양단부는 상기 진공 용기 외로 뻗어 나와 있고,
    서로 인접하는 상기 안테나에 있어서 일방의 상기 안테나의 단부와 타방의 상기 안테나의 단부를 접속 도체에 의해 전기적으로 접속하여 상기 서로 인접하는 상기 안테나에 서로 역방향의 고주파 전류가 흐르도록 구성되어 있는 플라즈마 처리 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 접속 도체는 내부에 유로를 갖고 있으며, 그 유로에 냉각액이 흐르는 것인 플라즈마 처리 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 도체 요소 및 상기 절연 요소의 내부에 냉각액이 흐르는 것이며,
    서로 인접하는 상기 안테나에 있어서 일방의 상기 안테나를 흐른 냉각액이 상기 접속 도체의 유로를 통해 타방의 상기 안테나로 흐르는 것인 플라즈마 처리 장치.
  19. 제 16 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접속 도체는 서로 인접하는 상기 안테나에 있어서 일방의 상기 안테나에 접속되는 일방의 도체부와, 타방의 상기 안테나에 접속되는 타방의 도체부와, 상기 일방의 도체부 및 상기 타방의 도체부에 전기적으로 직렬접속된 용량 소자를 갖는 플라즈마 처리 장치.
  20. 제 15 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안테나를 덮는 절연 커버를 더 구비하고,
    상기 제1 도체 요소 또는 상기 제2 도체 요소의 적어도 한쪽의 외측 주면에 상기 절연 커버를 향해서 돌출하는 볼록부가 형성되어 있는 플라즈마 처리 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 볼록부는 상기 외측 주면의 둘레 방향 전체에 걸쳐 연속적 또는 간헐적으로 형성되어 있는 플라즈마 처리 장치.
  22. 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서,
    상기 볼록부는 제1 도체 요소 및 상기 제2 도체 요소의 외측 주면에 있어서 상기 절연 요소에 인접한 위치에 형성되어 있는 플라즈마 처리 장치.
  23. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 기재된 안테나와,
    상기 안테나를 덮는 절연 커버를 구비하고,
    상기 제1 도체 요소 또는 상기 제2 도체 요소의 적어도 한쪽의 외측 주면에 상기 절연 커버를 향해서 돌출되는 볼록부가 형성되어 있는 안테나 구조.
  24. 진공 배기되며 또한 가스가 도입되는 처리실과,
    상기 처리실 외에 배치된 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 기재된 안테나와,
    상기 안테나에 고주파 전류를 흘리는 고주파 전원을 구비하고,
    상기 안테나에 의해 발생시킨 플라즈마를 사용해서 상기 처리실 내의 기판에 처리를 실시하도록 구성되어 있는 플라즈마 처리 장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    복수 개의 상기 안테나를 구비하고 있으며,
    서로 인접하는 상기 안테나에 있어서 일방의 상기 안테나의 단부와 타방의 상기 안테나의 단부를 접속 도체에 의해 전기적으로 접속하여 상기 서로 인접하는 상기 안테나에 서로 역방향의 고주파 전류가 흐르도록 구성되어 있는 플라즈마 처리 장치.
  26. 고주파 전류가 흘려져 플라즈마를 발생시키기 위한 안테나와,
    상기 안테나를 덮는 절연 커버를 구비하고,
    상기 안테나는 적어도 2개의 도체 요소와, 서로 이웃하는 제1 도체 요소 및 제2 도체 요소 사이에 설치되어 그들을 절연하는 절연 요소와, 상기 제1 도체 요소 및 상기 제2 도체 요소와 전기적으로 직렬접속된 용량 소자를 구비하고,
    상기 용량 소자는 서로 이웃하는 상기 도체 요소의 일방과 전기적으로 접속된 제1 전극과, 서로 이웃하는 상기 도체 요소의 타방과 전기적으로 접속됨과 아울러, 상기 제1 전극에 대향하여 배치된 제2 전극과, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이의 공간을 채우는 유전체로 이루어지고, 상기 유전체가 액체이며,
    상기 제1 도체 요소 또는 상기 제2 도체 요소의 적어도 한쪽의 외측 주면에 상기 절연 커버를 향해서 돌출하는 볼록부가 형성되어 있는 안테나 구조.
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