TWI580324B - 電漿產生用的天線及具備該天線的電漿處理裝置 - Google Patents

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Description

電漿產生用的天線及具備該天線的電漿處理裝置
本發明涉及一種天線以及電漿處理裝置，所述天線用於使高頻電流流經而使真空容器內產生電感耦合型電漿，所述電漿處理裝置通過使高頻電流流經配置在真空容器內的天線而使真空容器內產生感應電場以生成電感耦合型電漿，並使用該電漿來對基板實施處理。另外，本申請中，離子（ion）是指正離子。而且，對基板實施的處理例如是借助電漿化學氣相沉積（Chemical Vapor Deposition，CVD）法等的膜形成、蝕刻（etching）、灰化（ashing）、濺鍍（sputtering）等。
以往，提出有一種天線以及具備該天線的電漿處理裝置，其是用於使高頻電流流經天線，並利用由此產生的感應電場來使真空容器內產生電感耦合型電漿（簡稱ICP（Inductively Coupled Plasma））。
此種電漿處理裝置中，若為了應對大型基板等而加長天線，則該天線的阻抗（impedance）將變大，由此會在天線的兩端間產生大的電位差。其結果，存在下述問題：受到該大的電位差影響，電漿的密度分佈、電位分佈、電子溫度分佈等的電漿的均勻性將變差，甚而基板處理的均勻性將變差。而且，還存在下述問題：若天線的阻抗變大，將難以使高頻電流流經天線。
為了解決此類問題等，提出有若干種將天線與電容器串聯連接的結構的電漿處理裝置。
例如，專利文獻1中提出了一種具有外部天線（即配置在真空容器外部的天線，以下同樣）的電漿處理裝置，該裝置中，將構成環（loop）狀天線的多個直線導體排列配置在構成真空容器的一部分的介電體窗的上部（外部），且將電容器串聯連接於該環狀天線的遠離介電體窗的返回導體。
專利文獻2中記載了一種具有內部天線（即配置在真空容器內的天線，以下同樣）的電漿處理裝置，該裝置中，將多根使天線導體穿過絕緣管內而構成的直線狀的天線排列配置在真空容器內，且利用設置在真空容器外的電容器將各天線間串聯連接。
專利文獻3中記載了一種具有內部天線的電漿處理裝置，該裝置中，在其中一個主面位於真空容器內的平面狀天線（平面導體）的該主面上，形成1條以上的沿著與高頻電流的流動方向交叉的方向延伸的槽，以將該主面分割成多個區域，且在各槽內分別設置電容器，以將平面狀天線的各區域與各電容器彼此電性串聯連接。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1：日本專利特表2002-510841號公報（段落0014、段落0028、圖3、圖10）
專利文獻2：日本專利特開平11-317299號公報（段落0044、段落0109、圖1、圖12、圖22）
專利文獻3：日本專利特開2012-133899號公報（段落0006、圖1、圖2）
[發明所要解決的問題]
所述專利文獻1所記載的技術採用了將天線導體與電容器串聯連接的結構，因此儘管能夠使因電位反轉引起的環狀天線整體的兩端間的電位差降低，但由於與電漿產生直接相關的、接近介電體窗的導體為直線狀導體，因此若為了應對基板的大型化等而加長該直線狀導體，則伴隨於此，各直線狀導體的阻抗將增加。其結果，在接近介電體窗的各直線狀導體的兩端間產生的電位差將變大，從而導致電漿的均勻性下降。而且，伴隨各直線狀導體的阻抗增加，高頻電流變得難以流動，從而無法有效率地獲得電感耦合狀態。
進而，由於為外部天線且為通過介電體窗的電感耦合，因此，因介電體窗材的厚度，距電漿空間的距離遠，與內部天線相比，電漿生成的效率下降。
所述專利文獻2所記載的技術中，若為了應對基板的大型化等而加長各天線，則伴隨於此，各天線的阻抗將增加。其結果，在各天線的兩端間產生的電位差變大，從而導致電漿的均勻性下降。而且，伴隨各天線的阻抗增加，高頻電流變得難以流動，從而無法有效率地獲得電感耦合狀態。
所述專利文獻3所記載的技術具有下述優點，即，由於為內部天線，因此與外部天線相比，電漿生成的效率高，且由於在平面狀天線的真空容器內側的主面上所設置的1條以上的槽內分別設置有電容器，因此即使為了應對基板的大型化等而加長平面狀天線，也能夠將其兩端間產生的電位差抑制得較小，儘管如此，但平面狀天線容易在其平面內具備二維方向的電位分佈，從而產生與此相當的電漿分佈，且該電漿分佈容易被轉印到基板表面的膜上，因此，從改善此點的觀點考慮，天線導體優選為管狀導體。然而，在將天線導體設為管狀導體的情況下，無法適用專利文獻3中記載的在平面狀天線的槽內設置電容器的技術。必須對電容器周邊進行新的設計。
而且，所述專利文獻3所記載的技術具有下述優點，即，由於為內部天線，因此與外部天線相比，電漿生成的效率高，且由於在平面狀天線的真空容器內側的主面上所設置的1條以上的槽內分別設置有電容器，因此即使為了應對基板的大型化等而加長平面狀天線，也能夠將其兩端間產生的電位差抑制得較小，儘管如此，但存在下述問題，即：與管狀的天線相比，平面狀天線容易在其平面內具備二維方向的電位分佈，從而產生與此相當的電漿分佈，且該電漿分佈容易被轉印到基板表面的膜上。
因此，本發明的一個目的在於提供一種天線，該天線是配置在真空容器內以用於產生電感耦合型電漿的天線，對於天線導體使用金屬管，並且即使在加長天線的情況下，也能夠抑制其阻抗的增大。而且，因此，本發明的另一目的在於提供一種電漿處理裝置，該電漿處理裝置是通過使高頻電流流經配置在真空容器內的天線而使真空容器內生成電感耦合型電漿的裝置，對於天線導體使用金屬管，並且即使在加長天線的情況下，也能夠抑制其阻抗的增大。
[解決問題的技術手段]
本發明的天線之一配置在真空容器內，且用於使高頻電流流經而使所述真空容器內產生電感耦合型電漿，所述天線的特徵在於包括：絕緣管；以及中空的天線本體，配置於所述絕緣管中，且內部流經有冷卻水，所述天線本體（a）採用使中空絕緣體介隔在相鄰的金屬管間而將多個金屬管串聯連接的結構，各連接部具有相對於真空及所述冷卻水的密封功能。
所述天線的特徵在於，（b）還具有與所述中空絕緣體兩側的所述金屬管電性串聯地相連的電容器，所述中空絕緣體及所述電容器被配置在所述真空容器內，若將所述中空絕緣體的其中一個端部與所述金屬管的連接部稱作第1連接部，另一端部與所述金屬管的連接部稱作第2連接部，則所述電容器（a）兼用所述第1連接部側的所述金屬管的一部分來作為所述電容器的第1電極，且包括：（b）介電體，設置在從所述第1連接部側的所述金屬管的外周部直到所述中空絕緣體的外周部的區域內；以及（c）第2電極，所述第2電極是設置在從所述介電體的外周部直到所述第2連接部側的所述金屬管的外周部的區域內，並與所述第2連接部側的金屬管電連接的電極，且具有介隔所述介電體而重疊於所述第1連接部側的所述金屬管的區域。
所述天線的特徵在於，（b）還具有配置在各所述中空絕緣體外周部的層狀的電容器，並採用將各中空絕緣體兩側的所述金屬管與所述電容器電性串聯連接的結構，各所述電容器具有：（a）第1電極，所述第1電極是配置在所述中空絕緣體的外周部的電極，且與連接於所述中空絕緣體的其中一側的所述金屬管電連接；（b）第2電極，所述第2電極是以與所述第1電極重疊的方式配置在所述中空絕緣體的外周部的電極，且與連接於所述中空絕緣體的另一側的所述金屬管電連接；以及（c）介電體，配置在所述第1電極及第2電極間。
本發明的電漿處理裝置之一通過使高頻電流流經配置在真空容器內的天線而使所述真空容器內產生感應電場以產生電感耦合型電漿，並使用所述電漿來對基板實施處理，所述電漿處理裝置的特徵在於，所述天線包括：絕緣管；以及中空的天線本體，配置在所述絕緣管中，且內部流經有冷卻水，所述天線本體（a）採用使中空絕緣體介隔在相鄰的金屬管間而將多個金屬管串聯連接的結構，所述連接部具有相對於真空及所述冷卻水的密封功能。
所述電漿處理裝置的特徵在於，（b）還具有設置在所述中空絕緣體的部分的電容器，並採用將所述中空絕緣體兩側的所述金屬管與所述電容器電性串聯連接的結構，所述中空絕緣體及所述電容器被配置在所述真空容器內，所述電漿處理裝置還包括高頻電源，所述高頻電源連接於所述天線本體的其中一個端部即供電端部，以對所述天線本體供給所述高頻電流，且將所述天線本體的另一端部即末端部經由線圈而接地。
(1)在天線等的一實施方式圖1中，表示了具備本發明的一實施方式的天線的電漿處理裝置的一例，圖2放大表示圖1中的天線的電容器周邊的一例。
該電漿處理裝置具備：真空容器2，經真空排氣且導入有氣體8；天線20，配置在該真空容器2內，用於使高頻電流IR流經以使真空容器2內產生電感耦合型電漿16；以及高頻電源56，使高頻電流IR流經該天線20，且該電漿處理裝置使用所產生的電漿16來對基板10實施處理。
基板10例如是液晶顯示器(display)或有機電致發光(Electroluminescence，EL)顯示器等平板顯示器(Flat Panel Display，FPD)用的基板、柔性顯示器(flexible display)用的柔性基板等，但並不限於此。
對基板10實施的處理例如是借助電漿CVD法等的膜形成、蝕刻、灰化、濺鍍等。
該電漿處理裝置在借助電漿CVD法來進行膜形成的情況下也被稱作電漿CVD裝置，在進行蝕刻的情況下也被稱作電漿蝕刻裝置，在進行灰化的情況下也被稱作電漿灰化裝置，在進行濺鍍的情況下也被稱作電漿濺鍍裝置。
真空容器2例如是金屬制的容器，其內部經真空排氣裝置4而被真空排氣。真空容器2在本例中電性接地。
在真空容器2內，例如經由流量調節器（圖示省略）及氣體導入管6而導入有氣體8。氣體8只要與對基板10實施的處理內容相對應即可。例如，在借助電漿CVD來對基板10進行膜形成的情況下，氣體8是以稀釋氣體（例如H2 ）來將原料氣體稀釋所得的氣體。若舉更具體的示例，在原料氣體為SiH4 的情況下，可在基板10的表面形成Si膜，在原料氣體為SiH4 +NH3 的情況下，可在基板10的表面形成SiN膜，在原料氣體為SiH4 +O2 的情況下，可在基板10的表面形成SiO2 膜。
在真空容器2內，設置有保持基板10的基板支架（holder）12。也可如本例般，從偏壓（bias）電源14對基板支架12施加偏電壓。偏電壓例如為負的直流電壓、負的脈衝（pulse）電壓等，但並不限於此。利用此種偏電壓，例如對電漿16中的正離子入射至基板10時的能量（energy）進行控制，從而能夠對形成在基板10表面的膜的結晶度進行控制。也可如本例般，在基板支架12內設置有對基板10進行加熱的加熱器（heater）13。
天線20在本例中為直線狀的天線，以沿著基板10的表面的方式（例如，與基板10的表面實質上平行地）配置在真空容器2內的上部附近。配置在真空容器2內的天線20既可為一根，也可為多根。後文將參照圖11來說明設為多根時的一例。
天線20具備：絕緣管22；以及中空的天線本體24，配置在該絕緣管22中，且內部流經有冷卻水44。天線本體24在本例中，隔著空間23而配置在絕緣管22內。其理由後述。
絕緣管22的材質例如為石英、氧化鋁、氟樹脂、氮化矽、碳化矽、矽等，但並不限於此。
設置絕緣管22的理由如下。即，如公知般，在導體與高頻電漿接近的結構的情況下，比起電漿中的離子，電子更輕，從而遠比離子多地入射至導體，因此電漿電位較導體而上升至正側。與此相對，若設置有如上所述的絕緣管22，則可通過絕緣管22來抑制電漿16中的帶電粒子入射至構成天線本體24的金屬管26的現象，因此能夠抑制因帶電粒子（主要是電子）入射至金屬管26所造成的電漿電位的上升，並且能夠抑制金屬管26被帶電粒子（主要是離子）噴濺而相對於電漿16及基板10產生金屬污染（metal contamination）的現象。
天線本體24採用使中空絕緣體28介隔在相鄰的金屬管26間而將多個金屬管26串聯連接的結構，各連接部具有相對於真空及冷卻水44的密封（seal）功能。該密封功能可利用公知的密封部件來實現。例如，既可使用襯墊（packing），也可使用圖4所示般的管用錐形螺絲結構。對此將後述。
本例中，金屬管26的數量為兩根，因而中空絕緣體28（以及配置在其外周部的電容器30）的數量為一個，但金屬管26的數量也可為三根以上，無論如何，中空絕緣體28（以及配置在其外周部的電容器30）的數量總比金屬管26的數量少一個。
天線本體24具有配置在各中空絕緣體28外周部的層狀的電容器30，並採用將各中空絕緣體28左右兩側的金屬管26與該電容器30電性串聯連接的結構（參照圖5的等效電路）。因而，該中空絕緣體28及電容器30如圖1所示，配置在真空容器2內。
主要參照圖2，各電容器30具有：（a）第1電極32，該第1電極32是配置在中空絕緣體28外周部的電極，並與連接於該中空絕緣體28的其中一側的金屬管26電連接；（b）第2電極34，該第2電極34是以與第1電極32重疊的方式配置在中空絕緣體28外周部的電極，並與連接於該中空絕緣體28的另一側的金屬管26電連接；以及（c）介電體36，配置在第1電極32及第2電極34間。電極32、34的導線（lead）部與金屬管26例如也可通過借助焊接等的接合、使用熱縮管的壓接等而電連接。
金屬管26的材質例如為銅、鋁、他們的合金、不銹鋼（stainless）等，但並不限於此。
中空絕緣體28在圖2所示的示例中為絕緣管。中空絕緣體28的材質例如為玻璃（glass）、氧化鋁等陶瓷、氟樹脂、聚乙烯（Polyethylene，PE）、工程塑料（engineering plastic）（例如聚苯硫醚（Polyphenylene Sulfide，PPS）、聚醚醚酮（Polyether Ether Ketone，PEEK）等）等，但並不限於此。
電極32、34例如為金屬的膜、箔、薄膜、片材（sheet）等。電極32、34的材質例如為鋁、銅、他們的合金等，但並不限於此。
介電體36的材質例如為聚對苯二甲酸乙二醇酯（Polyethylene Terephthalate，PET）、聚丙烯（Polypropylene，PP）、聚苯硫醚（PPS）、聚萘二甲酸乙二醇酯（Polyethylene Naphthalate，PEN）、聚醯亞胺（Polyimide，PI）等，但並不限於此。
各電容器30既可分別各具有1層第1電極32、第2電極34及介電體36（圖2表示了此情況的示例），也可分別各具有多層。
第1電極32、第2電極34及介電體36既可分別單獨地配置在中空絕緣體28的外周部，也可通過將例如圖3所示的示例般的薄膜狀（也可稱作片材狀，以下同樣）的介電體及電極捲繞在中空絕緣體28的外周部而一體地配置。
圖3的示例採用了下述結構，即，在薄膜狀的介電體36的其中一個主面上，例如通過金屬蒸鍍等而形成第1電極32，在另一個主面（紙面的背側）且與電極32重疊的位置，例如通過金屬蒸鍍等而形成第2電極34，並將連接導體38、40分別連接於兩電極32、34的匯出部。
只要將此種薄膜狀的介電體及電極在所述中空絕緣體28的外周部捲繞所需次數（例如1次或多次），並將連接導體38、40分別連接於左右的金屬管26即可。在多次捲繞的情況下，只要在中間夾入另一片介電體薄膜即可。通過多次捲繞，能夠利用簡單的方法來將第1電極32、第2電極34及介電體36分別配置多層。也可將2片在薄膜狀介電體36的單面上設置有電極（其相當於電極32或電極34）的部件重疊並在中空絕緣體28的外周部捲繞所需次數。作為電極32、34，也可使用金屬箔。構成電容器30的所述要素的固定∙連接例如也可使用熱縮管等來進行。
各電容器30的靜電電容C能夠以周知的下式表達。S為相向的電極32、34的面積，d為兩電極32、34間的距離，ε為介電體36的介電常數。因而，通過改變所述S、d、ε中的一個以上，能夠調整靜電電容C。若將所述電極32、34及介電體36分別配置多層，則所述面積S將變大，因此靜電電容C將變大。
[數1]
C=ε∙S/d
對於左右的金屬管26與中空絕緣體28的各連接部，也可使用圖4所示的示例般的管用錐形螺絲結構。即，本例中，在左右的金屬管26的端部，分別接合金屬制且為母螺紋的錐形螺絲部42，並將兩端部具有公螺紋的錐形螺絲部29的中空絕緣體28螺入其中。該中空絕緣體28的材質優選前述材質中更硬者（例如工程塑料）。在各錐形螺絲部42與錐形螺絲部29之間，也可夾入密封帶（tape）。通過此種管用錐形螺絲結構，也能夠使所述各連接部具備相對於真空及冷卻水44的密封功能。在該中空絕緣體28的外周部配置前述的電容器30即可。
再次參照圖1，在使天線20的兩端部貫穿至真空容器2外的部分，分別設置有絕緣部46。天線本體24的兩端部的金屬管26貫穿所述各絕緣部46，該貫穿部例如通過襯墊48進行真空密封。各絕緣部46與真空容器2之間例如也通過襯墊50而真空密封。絕緣管22位於真空容器2內，其兩端部由絕緣部46予以支撐。如本例般，利用金屬管26的部分來進行將天線20從真空區域向大氣區域取出的做法在加工上更容易。另外，絕緣管22的兩端部與絕緣部46間也可不進行密封。這是因為，即使有氣體8進入絕緣管22內的空間23，但由於該空間23小而電子的移動距離短，因此通常空間23內不會產生電漿。
考慮到電絕緣的觀點，在天線本體24的內部、即在各金屬管26及各中空絕緣體28的內部流經的冷卻水44優選高電阻的水。例如優選純水或與此接近的水。當使高頻電流IR 流經各金屬管26時，各金屬管26因具有電阻而發熱（即，產生焦耳（Joule）熱）。儘管該熱也會傳遞至中空絕緣體28及電容器30，但這些要素26、28、30能夠利用所述冷卻水44進行冷卻而使溫度降低。電容器30也能夠通過主要與中空絕緣體28之間的導熱，來利用冷卻水44進行冷卻。
在天線20（更具體而言為其天線本體24）的其中一端即供電端52，經由匹配電路58而連接有高頻電源56，另一端即末端54經由返回導體62在接地點60處接地。末端54也可不經由電容器而直接接地，也可如本例般在返回導體62上串聯連接電容器64。其理由後述。通過所述結構，能夠使高頻電流IR 從高頻電源56經由匹配電路58而流向天線20（更具體而言為其天線本體24）。
從高頻電源56輸出的高頻電力、高頻電流IR 的頻率例如為一般的13.56 MHz，但並不限於此。
通過使高頻電流IR 流經天線20，在天線20的周圍產生高頻磁場，由此與高頻電流IR 逆向地產生感應電場。借助該感應電場，在真空容器2內，電子受到加速而使天線20附近的氣體8電離，從而在天線20的附近產生電漿（即電感耦合型電漿）16。該電漿16擴散至基板10的附近，從而能夠利用該電漿16來對基板10實施前述的處理。
所述天線20是配置在真空容器2內的內部天線，能夠將由流經該天線20的高頻電流IR 所形成的高頻磁場從近處有效地用於電漿16的生成，因此與外部天線相比，電漿生成的效率高。為了在後文進行參照，將該效果稱作效果1。
並且，構成天線20的天線本體24採用了利用配置在中空絕緣體28外周部的層狀的電容器30來將多個金屬管26電性串聯連接的結構，天線本體24的合成電抗（reactance）簡而言之為從感應性電抗減去電容性電抗的形式，因此能夠降低天線20的阻抗。為了在後文進行參照，將該效果稱作效果2。
對其進行詳述，將圖1所示的天線20（更具體而言為其天線本體24）的等效電路示於圖5（A）。此處，設各金屬管26的電感為L、電阻為R、電容器30的靜電電容為C。若將各金屬管26設為彼此實質上相同的長度，則各金屬管26的電感L與電阻R便可設為實質上相同的值。該天線20的阻抗Z能夠以下式表達。ω為高頻電流IR 的角頻率，j為虛數單位。
[數2]
Z=2R+j（2ωL-1/ωC）
所述式的虛數部為天線本體24的合成電抗，為從感應性電抗2ωL減去電容性電抗1/ωC的形式，因此通過將電容器30串聯連接，能夠降低天線20的阻抗Z。換言之，根據該天線20，能夠適當選定構成其天線本體24的金屬管26及電容器30的個數等，由此，無論天線20的長度如何，均可將天線20的阻抗Z設計成適當的值。
其結果，即使在為了應對基板10的大型化等而加長天線20的情況下，也能夠抑制其阻抗Z的增大。因而，能夠抑制在該天線20的兩端間產生大的電位差。由此，能夠產生均勻性良好的電漿16。甚而，能夠提高基板10的處理的均勻性。
而且，由於即使在加長天線20的情況下也能夠抑制其阻抗Z的增大，因此高頻電流IR 容易流經天線20，從而能夠效率良好地產生電感耦合型電漿16。甚而，能夠提高基板10的處理效率。為了在後文進行參照，將該效果稱作效果3。
根據所述說明也可知，電容器30的靜電電容C優選設定成：天線本體24的阻抗的虛數部（例如所述數2的虛數部）、更嚴格而言為電漿16生成時的該虛數部盡可能小。之所以說“電漿16生成時”，是因為根據經驗可知，在電漿生成時所述電感L會下降，優選預估該下降量來進行設計。所述虛數部為0時是滿足串聯共振條件的情況，雖然如此般最優選，但並非必須滿足串聯共振條件，所述虛數部例如也可為±50 Ω以下，優選為±10 Ω以下。
將在圖5（A）的電路中，當使高頻電流IR 流經天線20時，滿足所述串聯共振條件時的天線20的電位分佈的一例以實線A表示於圖5（B）中。該圖5（B）中，為了簡化說明，忽略電阻R，並且以天線20的末端54的電位為基準來表示。傾斜部S1 是感應性電抗ωL引起的電位上升量，傾斜部S2 是電容性電抗1/ωC引起的電位下降量。
圖5（B）中的兩點鏈線B是天線不具有相當於所述電容器30者而為以往的單純的導體時的電位分佈。
由該圖5（B）可知，在所述天線20的情況下，能夠將其兩端間的電位差抑制得較小。因而，能夠生成均勻性良好的電漿16，甚而能夠提高基板處理的均勻性。
在不滿足所述串聯共振條件的情況下，例如，圖5（B）中的點b的電位將稍微向正側或負側偏移（shift），與此相應地，其他部分的電位也會偏移。儘管如此，若與以兩點鏈線B所示的為以往的單純的導體的情況相比，仍能夠將天線的兩端間的電位差抑制得較小。
構成所述天線20的天線本體24具有配置在中空絕緣體28外周部的層狀的電容器30，因此無須太過增大金屬管26與其外側的絕緣管22之間的距離，且無須太過增大對流經內部的冷卻水44的流動的阻力。為了在後文進行參照，將該效果稱作效果4。
對其進行詳述，假設取代所述電容器30而將例如所述專利文獻3的圖2等中記載般的作為電子零件（零部件（parts））的電容器（即，其自身已作為電子零件而完成，能夠獨立地作為電子零件來進行處理的電容器）安裝於中空絕緣體28的外側，則為了確保耐壓及靜電電容，該電容器不得不採用大型電容器，因此必須相當程度地加粗絕緣管22。若如此，則會產生以下等問題，即：（a）該絕緣管22內側的金屬管26與外側的電漿16之間的距離將變大，因此電漿16的生成效率下降；（b）在加粗的絕緣管22內產生多餘的電漿的可能性提高。根據所述電容器30，則能夠防止此類問題的產生。
而且，假設將作為電子零件（零部件）的電容器安裝於中空絕緣體28的內側，則會產生以下等問題，即：（a）該電容器會大大阻礙冷卻水44的流動而導致天線的冷卻變得困難；（b）若為了改善此現象而相當程度地加粗金屬管26及中空絕緣體28，則如在所述專利文獻3的問題處也作出的說明般，金屬管26的面積會變大，其電位分佈容易轉印到基板表面的膜上，從而擾亂膜厚分佈。根據所述電容器30，則也能夠防止此類問題的產生。
另外，如前所述，也可將構成天線20的天線本體24的金屬管26設為三根以上，並在所述各金屬管26間分別設置所述中空絕緣體28及電容器30。若如此，則能夠較圖5（A）、圖5（B）所示的情況進一步細分天線20的電位分佈，從而能夠使天線20的兩端間的電位差更小。
各電容器30也可如前所述，分別具有多層第1電極32、第2電極34及介電體36。若如此，則容易增大各電容器30的靜電電容C，由此，更容易進一步減小天線本體24的所述合成電抗而降低天線20的阻抗Z。
構成天線20的天線本體24優選如圖1等所示的示例般，隔著空間23而配置在絕緣管22內。若如此，則能夠通過該空間23的存在而抑制絕緣管22表面的電位上升，由此，能夠抑制電漿電位的上升。
對其進行詳述，如前所述，通過使高頻電流IR 流經，天線本體24的電位將上升（例如參照圖5（A）、圖5（B））。此時，若在天線本體24與絕緣管22間存在空間23，則會成為下述形式，即，在天線本體24與絕緣管22的表面之間，存在於該空間23中的小的靜電電容C3與存在于絕緣管22的厚度內的相對較大的靜電電容C4串聯連接，因此該串聯合成靜電電容小。因而，絕緣管22的表面難以受到天線本體24的電位上升的影響，因此能夠抑制絕緣管22表面的電位上升。由此，能夠抑制電漿16的電位上升。與此相對，若天線本體24（具體而言為其金屬管26）不隔著所述空間23而與絕緣管22的內壁接觸，則不存在所述串聯的靜電電容C3，因此絕緣管22的表面將容易受到天線本體24的電位上升的影響，絕緣管22表面的電位上升也會變大。由此，電漿16的電位上升也會變大。
也可如圖1所示的示例般，將電容器64串聯連接於天線電路的返回導體62。在該返回導體62中也存在電感及電阻。若設置有電容器64，則能夠利用該電容性電抗來減小高頻電流IR 的閉合回路整體的阻抗的虛數部，從而能夠減小該阻抗。因而，容易使高頻電流IR 流經天線20。電容器64的靜電電容C2 例如只要設為下述程度即可，即，其電容性電抗能夠抵消返回導體62中存在的感應性電抗。
（2）天線等的其他實施方式
接下來，對天線20等的幾種其他實施方式進行說明。以下，對於與之前參照圖1～圖5（A）、圖5（B）所說明的實施方式相同或相當的部分標注相同的符號，主要說明與之前的實施方式的不同之處。而且，主要說明以下的各實施方式間的不同之處。
之前的實施方式的天線20採用了下述結構，即，例如參照圖2，在中空絕緣體28的外周面設置有電容器30，並從第1電極32及第2電極34將導線部（或圖3的連接導體38、40）引出並連接至各金屬管26上。
中空絕緣體28的材質如上所述，例如為玻璃、氧化鋁等陶瓷或者聚醚醚酮（PEEK）或聚苯硫醚（PPS）等工程塑料等，但一般而言，他們的導熱率遠小於金屬。將幾種材料的導熱率的示例表示如下。
PEEK：約0.26[W/mK]
PPS：約0.3～0.55[W/mK]
玻璃：約1[W/mK]
鋁：約236[W/mK]
銅：約398[W/mK]
因而，即便使冷卻水44流經中空絕緣體28內，但由於中空絕緣體28的導熱率小，因此電容器30的冷卻效果仍不太好，在此點上存在進一步改善的餘地。而且，還存在進一步簡化電容器30部分的結構的期望。
因此，以下對進一步改善了這些方面的天線20的幾種實施方式進行說明。
圖6所示的實施方式的天線20中，其天線本體24也具有與所述中空絕緣體28兩側的金屬管26電性串聯地相連的電容器30。即，採用了將中空絕緣體28兩側的金屬管26與電容器30電性串聯連接的結構。因而，在電容器30部分為一個的情況下，該天線20的等效電路與圖5所示的等效電路相同。
說明該電容器30的結構如下。即，若將中空絕緣體28的其中一個端部與金屬管26的連接部稱作第1連接部66，將另一端部與金屬管26的連接部稱作第2連接部68，則電容器30（a）兼用第1連接部66側的金屬管26的一部分來作為該電容器30的第1電極，且具備：（b）介電體36，設置在從第1連接部66側的金屬管26的外周部直到中空絕緣體28的外周部的區域；以及（c）第2電極34，該第2電極34是設置在從介電體36的外周部直到第2連接部68側的金屬管26的外周部的區域，且與第2連接部68側的金屬管26電連接的電極，其具有介隔介電體36而重疊於第1連接部66側的金屬管26的區域CA。換言之，介電體36是跨及第1連接部66側的金屬管26的外周部與中空絕緣體28的外周部而設置。第2電極34是從第1連接部66側的金屬管26上的介電體36的外周部跨及第2連接部68側的金屬管26的外周部而設置。
所述重疊的區域CA在此處形成靜電電容，因此可稱作靜電電容形成區域。電容器30兼用包含該靜電電容形成區域CA的部分的金屬管26來作為該電容器的第1電極。
金屬管26、中空絕緣體28、第2電極34及介電體36等的材質的示例如前所述。
介電體36的中空絕緣體28側的端部也可越過第2連接部68而延伸至第2連接部68側的金屬管26的外周部為止。但是，設為不會妨礙第2電極34與該側的金屬管26的電連接的情況。
第1連接部66側的金屬管26上的第2電極34優選以下述方式設置，即，除了從介電體36的軸方向的前端部算起的規定距離D1 以外覆蓋介電體36。若如此，則該側的金屬管26與第2電極34之間的沿面距離會增大，因此能夠提高兩者間的耐電壓。因而，該距離D1 的大小只要根據所需的耐電壓來決定即可。
該電容器30的靜電電容C能夠以與前述的數1相同的下式表達。S為所述靜電電容形成區域CA的面積，d為第2電極34與其下的金屬管26間的距離，ε為介電體36的介電常數。如後述的另一實施方式（參照圖7、圖9等）般，在介電體36或介電體片材36a的兩面形成有金屬膜70、72的情況下，S為兩金屬膜70、72相對向的靜電電容形成區域CA的面積，d為介電體36或介電體片材36a的厚度，ε為介電體36或介電體片材36a的介電常數。因而，通過改變所述S、d、ε中的一個以上，能夠調整電容器30的靜電電容C。
[數3]
C=ε∙S/d
本實施方式的情況下，對於中空絕緣體28與其兩側的金屬管26的連接部，也可使用圖4所示的示例般的管用錐形螺絲結構。此時，與金屬管26的端部接合的金屬制且為母螺紋的錐形螺絲部42（參照圖4）為金屬制且與金屬管26電性導通，因此在圖6所示的實施方式中，將所述錐形螺絲部42認為是金屬管26的一部分即可。在以下所述的其他實施方式中也同樣如此。
本實施方式的天線20也具有與中空絕緣體28兩側的金屬管26電性串聯地相連的所述電容器30，因此起到與之前的實施方式的天線20所起到的前述效果（即所述效果1～效果4）同樣的效果。關於所述效果4，本實施方式的電容器30採用了下述結構，即，兼用第1連接部66側的金屬管26的一部分來作為該電容器30的第1電極，在其外周部具有介電體36，進而在其外周部具有第2電極34，因此也無須太過增大金屬管26與其外側的絕緣管22之間的距離，且也無須太過增大對流經內部的冷卻水44的流動的阻力。
除此以外，本實施方式的天線20還起到下述進一步的效果。
電容器30兼用第1連接部66側的金屬管26的一部分來作為該電容器30的第1電極，且在從該金屬管26的外周部直到中空絕緣體28的外周部的區域內設置有介電體36，並且在該金屬管26內流經有冷卻水44，因此能夠利用該金屬管26的高導熱率來效率良好地冷卻介電體36。如之前已例示般，用於金屬管26的鋁、銅等的導熱率遠比用於中空絕緣體28的絕緣物大。其結果，能夠抑制伴隨高頻電力的施加而引起的介電體36的溫度上升所造成的損傷，從而能夠提高電容器30的耐熱性。
進而，電容器30兼用第1連接部66側的金屬管26的一部分來作為該電容器30的第1電極，因此無須單獨設置第1電極，因而能夠實現結構的簡化及零件個數的削減。
也可如圖7所示的實施方式般，在構成電容器30的介電體36的內側面及外側面上，以相對向的方式且彼此電絕緣地形成有金屬膜70、72。此時，內側面的金屬膜70電連接於第1連接部66側的金屬管26，外側面的金屬膜72電連接於第2電極34。
另外，圖7、圖9、圖10中，省略了絕緣管22的圖示，但天線與之前的實施方式的情況同樣具有絕緣管22。
作為在介電體36上形成金屬膜70、72的形成方法，例如只要使用真空蒸鍍、離子鍍敷（ion planting）、濺鍍等公知的薄膜形成方法即可。金屬膜70、72的材質例如為鋁、銅、他們的合金等，但並不限於此。
在所述實施方式的情況下，優選如圖7所示的示例般，在介電體36的外側面，除了從軸方向的前端部算起的規定距離D2 以外形成金屬膜72，在內側面，除了從軸方向的與所述為相反側的前端部算起的規定距離D3 以外形成金屬膜70。兩距離D2 、D3 例如設為D2 ≒D3 即可。若如此，則兩金屬膜70、72間及金屬管26與第2電極34間的沿面距離會增大，因此能夠提高他們間的耐電壓。因而，兩距離D2 、D3 的大小只要根據所需的耐電壓來決定即可。對於後述的介電體片材36a上形成的金屬膜70、72也同樣如此。
在電容器30部分為所述結構的情況下，還具有下述優點，即，其靜電電容形成區域CA成為兩金屬膜70、72相對向的區域，能夠比圖6所示的實施方式的情況擴大靜電電容形成區域CA。
通過將電容器30部分設為所述結構，從而由介電體36與形成在其兩面的金屬膜70、72來確實地規定電容器30的靜電電容，因此，關於構成電容器30的部分的金屬管26及第2電極34的加工以及安裝，不再需要高精度。其結果，電容器30部分的製作變得容易。
對其進行詳述，在圖6所示的結構的情況下，假設在介電體36與其內側的金屬管26之間或與外側的第2電極34之間存在間隙，則靜電電容有可能不符合設計，而偏離設計值。為了消除所述間隙，一個對策是提高構成電容器30的部分的金屬管26及第2電極34的加工精度以及他們的安裝精度，但在圖7所示的結構中，由介電體36與形成在其兩面的金屬膜70、72來確實地規定電容器30的靜電電容，而不受所述部分的金屬管26及第2電極34的加工精度以及他們的安裝精度的影響，因此，關於所述部分的金屬管26及第2電極34的加工以及安裝，不再需要高精度。其結果，電容器30部分的製作變得容易。
對圖7所示的電容器30部分的變形例進行說明，也可使所述介電體36由介電體片材36a構成，並在其兩個主面上，以相對向的方式且彼此電絕緣地形成有金屬膜70、72。將該帶金屬膜的介電體片材36a的一例的平面圖示於圖8。
另外，在圖8中，為了便於理解介電體片材36a背面的金屬膜70，是與表面的金屬膜72稍許錯開地加以圖示，但在實際的電容器中無須如此般錯開。而且，圖8中的影線（hatching）是為了讓金屬膜72的區域便於理解，並非表示剖面。
如圖8所示，在介電體片材36a的其中一個主面（圖的背面側）上形成有金屬膜70，在另一個主面（圖的表面側）上，以與金屬膜70相向的方式形成有金屬膜72，且兩金屬膜70、72彼此電絕緣。更具體而言，在形成於介電體片材36a的其中一個主面上的金屬膜70的三邊，設置有規定寬度的金屬膜非形成區域74～76。同樣，在形成於介電體片材36a的另一個主面上的金屬膜72的三邊，設置有規定寬度的金屬膜非形成區域77～79。設置這些區域的理由將後述。
在介電體片材36a上形成金屬膜70、72的形成方法及金屬膜70、72的材質的示例與所述相同。介電體片材36a的材質的示例與所述介電體36的材質的示例相同。
圖10為圖9的D-D剖面圖，但除了第2電極34的結構以外，與圖7的示例相同，因此也一邊參照該圖10一邊進一步說明圖7所示的電容器30部分的所述變形例，帶金屬膜的介電體片材36a除了圓周方向的端部以外，單層捲繞在從第1連接部66側的金屬管26的外周部直到中空絕緣體28的外周部的區域。若進行雙重捲繞，則表背的金屬膜70、72間會短路（short），因此要避免此情況。圓周方向的端部84、86的介電體片材36a彼此重疊。
本變形例中，第2電極34包含金屬片材，將該第2電極34以按壓該介電體片材36a的方式捲繞在從帶金屬膜的介電體片材36a的外周部直到第2連接部68側的金屬管26的外周部的區域。捲繞次數既可為1次，也可為多次。捲繞的金屬片材的末端部例如使用熱縮管等公知的部件來固定即可。通過如上所述般捲繞金屬片材，將介電體片材36a的其中一個主面的金屬膜70電連接于金屬管26，並且將另一個主面的金屬膜72電連接於第2電極34。
圖8所示的金屬膜非形成區域77、74分別為相當於圖7所示的距離D2 、D3 的部分，通過設置這些區域，能夠加大電容器30的軸方向（換言之，天線20的軸方向）上的沿面距離而提高耐電壓。而且，通過設置所述金屬膜非形成區域75、76、78、79，能夠在如圖10所示般捲繞的介電體片材36a的圓周方向上形成未形成有金屬膜70、72的端部84、86。由此，能夠加大從介電體片材36a的圓周方向上的端部直到金屬膜70、72為止的沿面距離而提高耐電壓。進而，通過使端部84、86彼此重疊，能夠起到以下所述的效果。
通過將電容器30部分設為所述結構，從而由介電體片材36a與形成在其兩面的金屬膜70、72來確實地規定電容器30的靜電電容，因此關於構成電容器30的部分的金屬管26及第2電極34的加工以及安裝，不再需要高精度。其結果，電容器30部分的製作變得容易。其詳細情況與在介電體36的兩面形成有金屬膜70、72時的所述說明相同。
而且，如參照圖10所說明般，使圓周方向的端部84、86的介電體片材36a彼此重疊，因此金屬管26與第2電極34之間的沿面距離進一步變大，從而能夠進一步提高金屬管26與第2電極34之間的耐電壓。
進而，構成第2電極34的金屬片材是以按壓帶金屬膜的介電體片材36a的方式而捲繞，因此能夠減小介電體片材36a與金屬管26之間的熱阻而進一步提高介電體片材36a的冷卻效果。同時，能夠確保介電體片材36a兩面的金屬膜70及金屬膜72與金屬管26及第2電極34之間的電連接。
將電容器30具有如上所述的帶金屬膜70、72的介電體片材36a時的天線的另一實施方式示於圖9、圖10。
對於電容器30的部分，主要說明與參照圖7所說明的所述變形例的不同之處，本實施方式中，對於電容器30的第2電極34，取代由所述金屬片材構成的情況而設為如下所述的結構。除此以外，與參照圖7所說明的所述變形例相同，因此，此處省略重複說明。
即，本實施方式中，電容器30的第2電極34包含一對半圓筒狀電極80、82，利用兩半圓筒狀電極80、82從彼此相反側按壓帶金屬膜的介電體片材36a，並且利用固定部件（本例中為螺絲88、90）來將兩半圓筒狀電極80、82固定於第2連接部68側的金屬管26，由此，將介電體片材36a的其中一個主面的金屬膜70電連接於第1連接部66側的金屬管26，並且將另一個主面的金屬膜72電連接於第2電極34。但是，固定部件也可為螺絲88、90以外的部件。
通過將電容器30部分設為所述結構，從而由介電體片材36a與形成在其兩面的金屬膜70、72來確實地規定電容器30的靜電電容，因此，關於構成電容器30的部分的金屬管26及第2電極34的加工以及安裝，不再需要高精度。其結果，電容器30部分的製作變得容易。其詳細情況與在介電體36的兩面形成有金屬膜70、72時的所述說明相同。
而且，如之前參照圖10所說明般，使圓周方向的端部84、86的介電體片材36a彼此重疊，因此金屬管26與第2電極34之間的沿面距離進一步變大，從而能夠進一步提高金屬管26與第2電極34之間的耐電壓。
進而，利用構成第2電極34的一對半圓筒狀電極80、82來按壓帶金屬膜的介電體片材36a，因此能夠減小介電體片材36a與金屬管26之間的熱阻而進一步提高介電體片材36a的冷卻效果。同時，能夠確保介電體片材36a兩面的金屬膜70及金屬膜72與金屬管26及第2電極34之間的電連接。
另外，在所述的任一實施方式的情況下，天線20均不限定於所述的直線狀天線，也可彎曲。此時也能夠起到前述的作用效果。例如，天線20也可以沿著基板10的平面形狀的方式而彎曲。而且，天線20也可為在中間部折返的形狀（例如細長的U字狀）等。
圖1所示的電漿處理裝置具備所述天線20，由此，能夠如之前所詳述般效率良好地產生均勻性良好的電漿16，因此能夠提高基板處理的均勻性及效率。
圖11是表示具有多個直線狀天線20的電漿處理裝置的一例的概略橫剖面圖。主要說明與圖1等所示的示例的不同之處，可如本例般，在真空容器2內，在沿著基板10的表面的方向上（例如與基板10的表面實質上平行地）並列配置多個直線狀的前述天線20。若如此，則能夠在更廣的區域內產生均勻性良好的電漿，因而能夠應對更大型的基板處理。
對於所述多個天線20，例如可使用共用的高頻電源及匹配電路來供給高頻電流。此時，也可使可變阻抗分別介隔在共用的匹配電路與各天線20之間，以使流經多個天線20的高頻電流的平衡性（balance）良好。而且，對於所述多個天線20，也可使用單獨的高頻電源及匹配電路來供給高頻電流。
在設置相當於圖1中的電容器64的電容器的情況下，只要將該電容器分別串聯連接於各天線20的返回導體（相當於圖1中的返回導體62）即可。
（3）電漿處理裝置等的其他實施方式
接下來，對電漿處理裝置等的幾種其他實施方式進行說明。以下，對於與之前參照圖1～圖5（A）、圖5（B）所說明的實施方式相同或相當的部分標注相同的符號，主要說明與之前的實施方式的不同之處。而且，主要說明以下的各實施方式間的不同之處。
圖12所示的實施方式的電漿處理裝置是如下所述的裝置，即，通過使高頻電流IR 流經配置在真空容器2內的天線20而使真空容器2內產生感應電場以生成電感耦合型電漿16，並使用該電漿16來對基板10實施處理。更具體而言，該電漿處理裝置具備：真空容器2，經真空排氣且導入有氣體8；天線20，配置在該真空容器2內，用於使高頻電流IR 流經而使真空容器2內產生感應電場以產生電感耦合型電漿16；以及高頻電源56，對該天線20供給高頻電流IR ，且該電漿處理裝置使用所產生的電漿16來對基板10實施處理。
在該真空容器2內，例如經由流量調節器（圖示省略）及氣體導入管6而導入有氣體8。氣體導入管6既可為一根，也可如本實施方式般沿著天線20的長邊方向（X方向）而配置多根。氣體8只要與對基板10實施的處理內容相對應即可。例如，在借助電漿CVD來對基板10進行膜形成的情況下，氣體8是以稀釋氣體（例如H2 ）來將原料氣體稀釋所得的氣體。若舉更具體的示例，在原料氣體為SiH4 的情況下，可在基板10的表面形成Si膜，在原料氣體為SiH4 +NH3 的情況下，可在基板10的表面形成SiN膜，在原料氣體為SiH4 +O2 的情況下，可在基板10的表面形成SiO2 膜，在原料氣體為SiF4 +N2 的情況下，可在基板10的表面形成SiN：F膜（氟化矽氮化膜）。
在本實施方式的電漿處理裝置中，在天線20（更具體而言為其天線本體24）的其中一個端部即供電端部51，經由匹配電路58而連接有對天線20（更具體而言為其天線本體24）供給高頻電流IR 的高頻電源56，另一端部即末端部55經由線圈67而接地。
本實施方式的電漿處理裝置的天線20例如也可參照所述圖2。第1電極32、第2電極34、介電體36及連接導體38、40的結構例如也可參照所述圖3。另外，金屬管26、中空絕緣體28、錐形螺絲部29及錐形螺絲部42的連接結構例如也可參照所述圖4。
對其進行詳述，將圖12所示的天線20（更具體而言為其天線本體24）的等效電路示於圖13（A）。此處，設各金屬管26的電感為L、電阻為R、電容器30的靜電電容為C。若將各金屬管26設為彼此實質上相同的長度，則各金屬管26的電感L與電阻R便可設為實質上相同的值。該天線20的阻抗ZA 能夠以下式表達。ω為高頻電流IR 的角頻率，j為虛數單位。
[數4]
ZA =2R+j（2ωL-1/ωC）
所述式的虛數部為天線本體24的合成電抗，為從感應性電抗2ωL減去電容性電抗1/ωC的形式，因此通過將電容器30串聯連接，能夠降低天線20的阻抗ZA 。換言之，根據該天線20，能夠適當選定構成該天線本體24的金屬管26及電容器30的個數等，由此，無論天線20的長度如何，均可將天線20的阻抗ZA 設計成適當的值。
其結果，即使在為了應對基板10的大型化等而加長天線20的情況下，也能夠抑制其阻抗ZA 的增大。因而，能夠抑制在該天線20的兩端間產生大的電位差。由此，能夠產生均勻性良好的電漿16。甚而，能夠提高基板10的處理的均勻性。
根據所述說明也可知，電容器30的靜電電容C優選設定成：天線本體24的阻抗的虛數部（例如所述數4的虛數部）、更嚴格而言為電漿16生成時的該虛數部盡可能小。之所以說“電漿16生成時”，是因為根據經驗可知，在電漿生成時所述電感L會下降，優選預估該下降量來進行設計。所述虛數部為0時是滿足串聯共振條件的情況，雖然如此般最優選，但並非必須滿足串聯共振條件。通常，感應性電抗大的情況較多，因而天線20的阻抗ZA 通常多為感應性的情況，儘管如此也並無問題。
將在圖13（A）的電路中，當使高頻電流IR 流經天線20時，滿足所述串聯共振條件時的天線20的電位分佈的一例以實線A表示於圖13（B）中。該圖13（B）中，為了簡化說明，忽略了電阻R。傾斜部S1 是感應性電抗ωL引起的電位上升量，傾斜部S2 是電容性電抗1/ωC引起的電位下降量。另外，天線20的供電端部51的電壓V1 及末端部55的電壓V2 將後述。
圖13（B）中的兩點鏈線B是天線不具有相當於所述電容器30者而為以往的單純的導體時的電位分佈。
由該圖13（B）可知，在所述天線20的情況下，能夠將其兩端部51、52間的電位差抑制得較小。因而，能夠生成均勻性良好的電漿16，甚而能夠提高基板處理的均勻性。
在不滿足所述串聯共振條件的情況下，例如，圖13（B）中的點b的電位將稍微向正側（感應性的情況）或負側（電容性的情況）偏移，與此相應地，其他部分的電位也會偏移。儘管如此，若與以兩點鏈線B所示的為以往的單純的導體的情況相比，仍能夠將天線的兩端部間的電位差抑制得較小。
而且，該電漿處理裝置將天線本體24的末端部55經由線圈67而接地，因此能夠通過在該線圈67的兩端產生的電壓V2 來提高天線20整體的電位。即，當設流經天線20的高頻電流為IR 、線圈67所具有的電阻為R1 、電感為L1 時，則在線圈67的兩端產生的電壓V2 以下式表達，其成為末端部55的電壓，與將末端部55直接接地（即，不經由線圈或電容器而接地，以下同樣）的情況相比，天線20整體的電位將提高與該電壓V2 相應的量。將該情況的示例示於圖5（B）。V1 表示供電端部51的電壓。
[數5]
V2 =（R1 +jωL1 ）IR
其結果，除了能夠通過所謂的電感耦合模式來生成電漿以外，還能夠通過所謂的電容耦合模式來生成電漿，所述電感耦合模式是指如前所述般，借助使高頻電流IR 流經天線20而產生的感應電場來生成電漿16，所述電容耦合模式是借助在天線20與真空容器2的內壁等之間產生的高頻電場來生成電漿16，因此能夠進一步提高電漿生成的效率，由此能夠進一步提高基板處理的效率。例如，在對基板10進行膜形成的情況下，成膜速度將增加。在對基板10實施蝕刻的情況下，蝕刻速度將增加。
此外，通過採用如前所述般利用電容器30將多個金屬管26電性串聯連接的結構，能夠減小天線20的兩端部間的電位差，但在將天線20的末端部55直接接地的情況下，該末端部55成為接地電位，因此天線20整體的電位也會變低，從而無法期待通過所述電容耦合模式來生成電漿。因而，與使末端部55經由線圈67而接地的情況相比，電漿的生成效率低。例如，在借助電漿CVD法在基板10上進行膜形成的情況下，成膜速度小（也參照後述的圖21及其說明）。
而且，儘管考慮將天線20的末端部55經由電容器而接地，但與此相比，經由線圈67而接地更為有利。以下對其進行說明。
如前所述，天線20的阻抗ZA 通常多為感應性的情況，將在天線20為感應性的情況下，使天線20的末端部55經由線圈67而接地時的天線20的電位分佈的示例簡化地示於圖14。由於串聯插入有電容器30，因此若細看，則天線20的電位例如在圖13（B）中如以實線A所示般起伏，但此處，其說明並不重要，因此進行簡化而以直線表示（圖15中也同樣如此）。即，該圖14相當於將圖13（B）中的實線A的情況簡化所得的圖。
若將天線20的供電端部51與末端部55間的電壓設為VA （=ZA /IR ），由於天線20的阻抗ZA 為感應性，因此在將末端部55經由具有相同的感應性電抗的線圈67而接地的情況下，簡而言之，天線20的所述電壓VA 與末端部55的電壓V2 的相位彼此接近，天線20整體的電位因電壓V2 而提高，因此如前所述，天線20整體的電位變得相當高。由此，如前所述，除了通過電感耦合模式來生成電漿以外，還能夠通過電容耦合模式來生成電漿，因此能夠提高電漿生成的效率。另外，由於流經天線20的是高頻電流IR ，因此天線20、供電端部51及末端部55的電壓以該頻率而在圖14中以實線所示的狀態與以虛線所示的狀態之間反轉振動。
另一方面，在將天線20的末端部55經由具有電容性電抗的電容器而接地的情況下，簡而言之，從相位的觀點來看，末端部55的電壓成為與經由線圈67而接地的圖6的情況為逆向的-V2 ，如圖15所示的示例般，天線20整體的電位因該電壓-V2 而下降，因此天線20整體的電位變得相當低。此時，天線20、供電端部51及末端部55的電壓也以流經天線20的高頻電流IR 的頻率而在圖15中以實線所示的狀態與以虛線所示的狀態之間反轉振動。
因而，在將末端部55經由電容器而接地的情況下，天線20整體的電位變得相當低，因此難以通過前述的電容耦合模式來生成電漿。因而，與經由線圈67而接地的情況相比，電漿生成的效率下降。
而且，在電容器接地的情況下，會產生如下的節53，即，如圖15所示的示例般，即便使高頻電流IR 流經，在天線20的電位分佈中電位也幾乎不發生變化。若產生此種節53，則與此對應的位置處的基板10的處理狀況有可能不同於其他部分。例如，當在基板10上形成膜時，與節53對應的位置的膜質有可能不同於其他位置。所述情況並不優選。在經由線圈67而接地的情況下，能夠防止此類問題的產生（參照圖14）。
進而，在使線圈67連通至末端部55的情況下，與電容器相比結構簡單，因此構件成本及製作成本低廉，且只要向中空的線圈內通水，則也易於進行冷卻，因此在成本及冷卻方面，比電容器更為有利。
另外，如前所述，在天線本體24的中空絕緣體28的部分設置的電容器30優選採用如前所述的層狀的電容器。若如此，則無須太過增大金屬管26與其外側的絕緣管22之間的距離，且無須太過增大對流經內部的冷卻水44的流動的阻力。
對其進行詳述，若取代層狀的電容器30而將前述的作為電子零件（零部件）的電容器安裝於例如中空絕緣體28的外側，則必須與該電容器相應地加粗絕緣管22。若如此，則有可能產生以下等問題，即：（a）該絕緣管22內側的金屬管26與外側的電漿16之間的距離將變大，因此成為電漿16的生成效率下降的因素；（b）有可能在加粗的絕緣管22內產生多餘的電漿。根據層狀的電容器30，則能夠防止此類問題的產生。
而且，若將作為電子零件（零部件）的電容器安裝於中空絕緣體28的內側，則有可能產生以下等問題，即：（a）該電容器有可能會大大阻礙冷卻水44的流動，從而天線的冷卻性能有可能下降；（b）若為了改善此現象而相當程度地加粗金屬管26及中空絕緣體28，則如在所述專利文獻3的問題處也作出的說明般，金屬管26的面積會變大，其電位分佈容易轉印到基板表面的膜上，從而有可能擾亂膜厚分佈。根據層狀的電容器30，則也能夠防止此類問題的產生。
接下來，對天線20的結構等的另一例進行說明。
如前所述，也可將構成天線20的天線本體24的金屬管26設為三個以上，並在所述各金屬管26間分別設置所述中空絕緣體28及電容器30。若如此，則可較圖13（A）、圖13（B）所示的情況進一步細分天線20的電位分佈，從而能夠使天線20的兩端間的電位差更小。
電容器30為層狀的情況下，也可如前所述，分別具有多層第1電極32、第2電極34及介電體36。若如此，則容易增大電容器30的靜電電容C，由此，更容易進一步減小天線本體24的所述合成電抗而降低天線20的阻抗ZA 。
構成天線20的天線本體24優選如圖12等所示的示例般，隔著空間23而配置在絕緣管22內。若如此，則能夠通過該空間23的存在而抑制絕緣管22表面的電位上升，由此，能夠抑制電漿電位的上升。
對其進行詳述，如前所述，通過使高頻電流IR 流經，天線本體24的電位上升（例如參照圖13（A）、圖13（B））。此時，若在天線本體24與絕緣管22間存在空間23，則會成為下述形式，即，在天線本體24與絕緣管22的表面之間，存在於該空間23中的小的靜電電容C3與存在于絕緣管22的厚度內的相對較大的靜電電容C4串聯連接，因此該串聯合成靜電電容小。因而，絕緣管22的表面難以受到天線本體24的電位上升的影響，因此能夠抑制絕緣管22表面的電位上升。由此，能夠抑制電漿16的電位上升。與此相對，若天線本體24（具體而言為其金屬管26）不隔著所述空間23而與絕緣管22的內壁接觸，則不存在所述串聯的靜電電容C3，因此絕緣管22的表面將容易受到天線本體24的電位上升的影響，絕緣管22表面的電位上升也會變大。天線20並不限定於所述的直線狀天線，也可彎曲。此時也能夠起到前述的作用效果。例如，天線20也可以沿著基板10的平面形狀的方式而彎曲。而且，天線20也可為在中間部折返的形狀（例如細長的U字狀）等。
接下來，對具有多個直線狀天線20的電漿處理裝置的幾種實施方式進行說明。以下，主要說明與之前參照圖12等所說明的實施方式的不同之處、及以下的各實施方式間的不同之處。
圖16是表示具有多個直線狀天線20的電漿處理裝置的一實施方式的概略橫剖面圖。也可如本實施方式般，在真空容器2內，在沿著基板10的表面的方向上（例如與基板10的表面實質上平行地）並列配置多個直線狀的前述天線20。若如此，則能夠在更廣的區域內產生均勻性良好的電漿，因而能夠應對更大型的基板處理。
本實施方式中，多個天線20的天線本體24的供電端部51分別位於同一側（圖中的左側），多個天線本體24的末端部55分別位於與供電端部51為相反側的同一側（圖中的右側）。在後述的另一實施方式中也同樣如此。並且，將多個天線20的天線本體24的供電端部51經由一個匹配電路58而連接於一個高頻電源56。但是，匹配電路58也可對應於各天線20中的每一個而設置。多個天線20的天線本體24的末端部55既可如本實施方式般分別經由線圈67而接地，也可將多個末端部55一體地經由一個線圈67而接地。若如後者般，則線圈67的數量較少即可。
另外，並列配置的天線20的數量並不限於圖示例的4根，為2根以上且任意。既可為偶數根也可為奇數根。在後述的另一實施方式中也同樣如此。
簡而言之，圖17所示的實施方式與圖16所示的實施方式的不同之處在於對各天線20供給高頻電流IR 的供給方式。即，本實施方式中，將多個天線20以相鄰的天線20屬於不同群組的方式（換言之，一個隔一個地）分成第1群組及第2群組，將屬於各群組的天線本體24的供電端部51分別電性並列連接。進而，本實施方式中，具備：第1高頻電源56a，對屬於第1群組的天線20的天線本體24（更具體而言，對其供電端部51，以下相同）供給高頻電流IR ；第2高頻電源56b，對屬於第2群組的天線20的天線本體24供給高頻電流IR ；以及相位控制器69，對從第1高頻電源56a輸出的高頻電流IR 與從第2高頻電源56b輸出的高頻電流IR 之間的相位差進行控制。
屬於兩群組的天線20的天線本體24的末端部55在本實施方式中分別經由線圈67而接地。
根據本實施方式，能夠對流經屬於兩群組的天線20的高頻電流IR 賦予相位差，因此能夠使相鄰的天線20間產生電位差。借助該電位差，能夠在相鄰的天線20間通過所謂的電容耦合模式而生成電漿，因此能夠進一步提高電漿生成的效率，並且能夠提高多個天線20的排列方向（本實施方式中為Y方向）上的電漿密度分佈的均勻性。
例如，若設所述相位差為f，則相鄰的天線20間的電位差ΔV以下式表達。V0 為振幅（最大值），ω為前述的高頻電流IR 的角頻率，t為時間。因而，能夠在相鄰的天線20間有效地使用該電位差ΔV。
[數6]
ΔV=V0 sin（ωt）-V0 sin（ωt+f）
對於所述的多個天線20的排列方向（Y方向）上的電漿密度分佈的均勻性的提高，參照圖19（A）、圖19（B）來進一步進行說明。圖19（A）、圖19（B）是表示將圖17中的天線沿著線D-D簡化表示的概略剖面的圖19（A）及此時的基板附近的電漿密度分佈的概略例的圖19（B）的圖。
在天線20的周邊，通過使前述的高頻電流IR 流經而產生高頻磁場，由此，通過前述的電感耦合模式而生成電漿16a。本圖中，顯示出電漿16a包括多個天線20的電漿。對於該電漿16a而言，由於高頻磁場的擴展大，因此電漿生成區域變廣，其結果，在多個天線20的排列方向（Y方向）的周邊部，相對容易引起電漿密度的下降，通過該電感耦合模式而生成的電漿16a在基板10附近的密度分佈例如在圖19（B）中如以虛線F所示，存在呈山形分佈的傾向。
另一方面，當利用所述相位差f來使相鄰的天線20間產生電位差ΔV時，利用該電位差ΔV，能夠在相鄰的天線20間通過前述的電容耦合模式而分別生成電漿16b。所述電位差ΔV容易在相鄰的天線20間的狹窄區域內產生，相鄰的天線20間的狹窄區域成為所述電漿16b的主要生成區域，各電漿16b的擴展變窄。
到達基板10附近的前述的電漿16是將所述電漿16a與電漿16b合成後的電漿，由此，基板10附近的電漿密度分佈例如在圖19（B）中如以實線G所示，多個天線20的排列方向（Y方向）的周邊部的密度下降小，均勻性提高。
相位控制器69優選將所述相位差f實質上控制成180度（即，180度或約180度）。在相位差f為180度的情況下，所述電位差ΔV以下式表達。即，能夠獲得為單一天線時的2倍的電位差ΔV。
[數7]
ΔV=2V0 sin（ωt）
通過如此般將所述相位差f實質上設為180度，從而能夠使相鄰的天線20間的電位差ΔV達到最大，因此能夠通過電容耦合模式來使相鄰的天線20間效率良好地生成電漿。其結果，能夠進一步提高電漿生成的效率，並且更容易提高多個天線20的排列方向上的電漿密度分佈的均勻性。
作為圖17所示的實施方式的線圈67側的變形例，也可如圖18所示的實施方式般，將屬於第1群組的天線20的天線本體24的末端部55一體地經由第1線圈67a而接地，將屬於第2群組的天線20的天線本體24的末端部55一體地經由第2線圈67b而接地。
若如此，則與圖17的實施方式相比，線圈67的數量較少即可。即，成為一半或約一半。
另外，在如上所述般將多個天線20分成2個群組來供給高頻電力的情況下，將兩群組的天線20的末端部55一體地經由一個線圈而接地並不優選。這是因為，若如此般一體地接地，則會產生下述等問題，即，高頻電力會從屬於其中一個群組的天線20的末端部55經由屬於另一個群組的天線20的末端部55而返回另一個高頻電源56a或56b，從而引起干涉。
與此相對，若如圖18所示的實施方式般，對應於天線20的每一個群組而設置線圈67a、67b，則能夠防止下述等問題的產生，即，高頻電力從屬於其中一個群組的天線20的末端部55經由屬於另一個群組的天線20的末端部55而返回另一個高頻電源56a或56b（例如，高頻電流以圖18中由兩點鏈線H所示的路徑（route）流動），從而引起干涉。
接下來，對幾個實驗結果進行說明。
圖20表示對於有無末端部線圈67的情況，對天線20的端部（供電端部51及末端部55）的電壓進行測定的實驗結果的一例。有末端部線圈67是指將天線20的末端部55經由所述線圈67而接地的情況，無末端部線圈67是指將末端部55不經由線圈67而直接接地的情況（以下相同）。
此時的主要實驗條件如下。
裝置結構：為圖9所示的實施方式的結構，天線20為6根
各天線20所具有的電容器30的數量：3個（因而金屬管26的數量為4個）
絕緣管22的材質：石英
2台高頻電源56a、56b間的相位差：180度
對各天線20的供給高頻電力：500 W/天線
對真空容器2內的氣體供給、電漿點燈：無
各線圈67的電感：180 nH
由該圖可知，在有末端部線圈67的情況下，與無末端部線圈67的情況相比，供電端部51及末端部55、以及天線20整體的電壓（電位）大幅提高。因而，除了能夠通過前述的電感耦合模式來生成電漿以外，還能夠有效地通過前述的電容耦合模式來生成電漿。
圖21表示對於有無末端部線圈67的情況，對借助電漿CVD法的基板10上的成膜速度進行測定的實驗結果的一例。形成在基板10上的膜為SiN：F膜（氟化矽氮化膜）。
此時的主要實驗條件如下。
裝置結構：圖9所示的實施方式的結構，天線20為6根
各天線20所具有的電容器30的數量：3個（因而金屬管26的數量為4個）
絕緣管22的材質：石英
2台高頻電源56a、56b間的相位差：180度
對各天線20的供給高頻電力：1.5 kW/天線
對真空容器2內的氣體種類與流量：SiF4 /N2 /H2 =500/500/500 ccm
真空容器2內的壓力：2.7 Pa
各線圈67的電感：180 nH
由該圖可知，在有末端部線圈67的情況下，與無末端部線圈67的情況相比，無論在何種基板溫度下，均可獲得大的成膜速度。考慮這是因為，除了能夠通過前述的電感耦合模式來生成電漿以外，還能夠有效地通過前述的電容耦合模式來生成電漿。
根據本發明的技術方案的天線，至少起到以下效果。
（a）由於是配置在真空容器內的內部天線，因此與外部天線相比，電漿生成的效率高。
（b）構成天線的天線本體採用了使中空絕緣體介隔在相鄰的金屬管間而將多個金屬管串聯連接的結構，且具有與該中空絕緣體兩側的金屬管電性串聯地相連的電容器，因此天線本體的合成電抗簡而言之為從感應性電抗減去電容性電抗的形式，由此能夠降低天線的阻抗。其結果，即使在加長天線的情況下也能夠抑制其阻抗的增大。因而，能夠抑制在該天線的兩端間產生大的電位差的現象。由此能夠產生均勻性良好的電漿。
（c）即使在加長天線的情況下也能夠抑制其阻抗的增大，因此，高頻電流容易流經天線，能夠效率良好地產生電感耦合型電漿。
（d）所述電容器採用下述結構，即，兼用第1連接部側的金屬管的一部分來作為該電容器的第1電極，在其外周部具有介電體，進而在其外周部具有第2電極，因此無須太過增大金屬管與其外側的絕緣管之間的距離，且無須太過增大對流經內部的冷卻水的流動的阻力。
（e）所述電容器兼用第1連接部側的金屬管的一部分來作為該電容器的第1電極，且在從該金屬管的外周部直到中空絕緣體的外周部的區域設置有介電體，並且在該金屬管內流經有冷卻水，因此能夠利用該金屬管的高導熱率來效率良好地冷卻介電體。其結果，能夠抑制伴隨高頻電力的施加而引起的介電體的溫度上升所造成的損傷，從而能夠提高電容器的耐熱性。
（f）所述電容器兼用第1連接部側的金屬管的一部分來作為該電容器的第1電極，因此無須單獨設置第1電極，因而能夠實現結構的簡化及零件個數的削減。
根據本發明的另一技術方案的天線，起到下述進一步的效果。即，由介電體與形成在其兩面的金屬膜來確實地規定電容器的靜電電容，因此關於構成電容器的部分的金屬管及第2電極的加工以及安裝，不再需要高精度。其結果，電容器部分的製作變得容易。
根據本發明的另一技術方案的天線，起到下述進一步的效果。即，由介電體片材與形成在其兩面的金屬膜來確實地規定電容器的靜電電容，因此關於構成電容器的部分的金屬管及第2電極的加工以及安裝，不再需要高精度。其結果，電容器部分的製作變得容易。
而且，由於使圓周方向的端部的介電體片材彼此重疊，因此能夠進一步提高金屬管與第2電極之間的耐電壓。
進而，構成第2電極的金屬片材以按壓帶金屬膜的介電體片材的方式而捲繞，因此能夠減小介電體片材與金屬管之間的熱阻而進一步提高介電體片材的冷卻效果。
根據本發明的另一技術方案的天線，起到下述進一步的效果。即，由介電體片材與形成在其兩面的金屬膜來確實地規定電容器的靜電電容，因此關於構成電容器的部分的金屬管及第2電極的加工以及安裝，不再需要高精度。其結果，電容器部分的製作變得容易。
而且，由於使圓周方向的端部的介電體片材彼此重疊，因此能夠進一步提高金屬管與第2電極之間的耐電壓。
進而，利用構成第2電極的一對半圓筒狀電極來按壓帶金屬膜的介電體片材，因此能夠減小介電體片材與金屬管之間的熱阻而進一步提高介電體片材的冷卻效果。
根據本發明的另一技術方案的天線，起到下述進一步的效果。
構成天線的天線本體採用了利用配置在中空絕緣體外周部的層狀的電容器將多個金屬管電性串聯連接的結構，天線本體的合成電抗簡而言之為從感應性電抗減去電容性電抗的形式，因此能夠降低天線的阻抗。其結果，即使在加長天線的情況下也能夠抑制其阻抗的增大。因而，能夠抑制在該天線的兩端間產生大的電位差的現象。由此能夠產生均勻性良好的電漿。
而且，即使在加長天線的情況下也能夠抑制其阻抗的增大，因此高頻電流容易流經天線，能夠效率良好地產生電感耦合型電漿。
進而，天線本體具有配置在中空絕緣體外周部的層狀的電容器，因此無須太過增大金屬管與其外側的絕緣管之間的距離，且無須太過增大對流經內部的冷卻水的流動的阻力。
根據本發明的另一技術方案的天線，起到下述進一步的效果。即，各電容器分別具有多層第1電極、第2電極及介電體，因此容易增大各電容器的靜電電容，由此，更容易進一步減小天線本體的所述合成電抗而降低天線的阻抗。
根據本發明的另一技術方案的天線，起到下述進一步的效果。即，天線本體隔著空間而配置在絕緣管內，因此能夠通過該空間的存在來抑制絕緣管表面的電位上升，由此能夠抑制電漿電位的上升。
根據本發明的技術方案的電漿處理裝置，至少起到以下效果。
由於天線是配置在真空容器內的內部天線，因此與外部天線相比，電漿生成的效率高。
並且，構成天線的天線本體採用了利用設置在中空絕緣體的部分的電容器將多個金屬管電性串聯連接的結構，天線本體的合成電抗簡而言之為從感應性電抗減去電容性電抗的形式，因此能夠降低天線的阻抗。其結果，即使在加長天線的情況下也能夠抑制其阻抗的增大。因而，能夠抑制在該天線的兩端間產生大的電位差的現象。由此能夠產生均勻性良好的電漿。
而且，即使在加長天線的情況下也能夠抑制其阻抗的增大，因此高頻電流容易流經天線，能夠效率良好地產生電感耦合型電漿。甚而能夠提高基板處理的效率。
進而，由於將天線本體的末端部經由線圈而接地，因此利用在該線圈的兩端產生的電壓，能夠提高天線整體的電位。其結果，除了能夠通過所謂的電感耦合模式來生成電漿以外，還能夠通過所謂的電容耦合模式來生成電漿，所述電感耦合模式是指借助使高頻電流流經天線而產生的感應電場來生成電漿，所述電容耦合模式是借助在天線與真空容器的內壁等之間產生的高頻電場來生成電漿，因此能夠進一步提高電漿生成的效率，由此能夠進一步提高基板處理的效率。
根據本發明的另一技術方案的電漿處理裝置，起到下述進一步的效果。即，天線本體具有配置在中空絕緣體外周部的層狀的電容器，因此無須太過增大金屬管與其外側的絕緣管之間的距離，且無須太過增大對流經內部的冷卻水的流動的阻力。
根據本發明的另一技術方案的電漿處理裝置，起到下述進一步的效果。即，由於在沿著基板表面的方向上並列配置有多個直線狀的天線，因此能夠在更廣的區域內產生均勻性良好的電漿，因而能夠應對更大型的基板處理。
根據本發明的另一技術方案的電漿處理裝置，起到下述進一步的效果。即，由於將多個天線的天線本體的末端部一體地經由線圈而接地，因此線圈的數量較少即可。
根據本發明的另一技術方案的電漿處理裝置，起到下述進一步的效果。即，由於在沿著基板表面的方向上並列配置有多個直線狀的天線，因此能夠在更廣的區域內產生均勻性良好的電漿，因而能夠應對更大型的基板處理。
並且，將多個天線以相鄰的天線屬於不同群組的方式分成第1群組及第2群組，且具備相位控制器，該相位控制器對從第1高頻電源輸出的高頻電流與從第2高頻電源輸出的高頻電流之間的相位差進行控制，所述第1高頻電源向屬於第1群組的天線供給高頻電流、所述第2高頻電源向屬於第2群組的天線供給高頻電流，從而能夠對流經屬於兩群組的天線的高頻電流賦予相位差，因此能夠使相鄰的天線間產生電位差。借助該電位差，能夠在相鄰的天線間通過所謂的電容耦合模式產生電漿，因此能夠進一步提高電漿生成的效率，並且能夠提高多個天線的排列方向上的電漿密度分佈的均勻性。
根據本發明的另一技術方案的電漿處理裝置，起到下述進一步的效果。即，將屬於第1群組的天線的天線本體的末端部一體地經由第1線圈而接地，將屬於第2群組的天線的天線本體的末端部一體地經由第2線圈而接地，因此線圈的數量較少即可。進而，若如上所述般對應於天線的每一個群組而設置線圈，則能夠防止下述等問題的產生，即，高頻電力從屬於其中一個群組的天線的末端部經由屬於另一個群組的天線的末端部而返回另一個高頻電源，從而引起干涉。
據本發明的另一技術方案的電漿處理裝置，起到下述進一步的效果。即，通過將從兩高頻電源輸出的高頻電流的相位差實質上設為180度，從而能夠使相鄰的天線間的電位差達到最大，因此能夠通過電容耦合模式而在相鄰的天線間效率良好地生成電漿。其結果，能夠進一步提高電漿生成的效率，並且更容易提高多個天線的排列方向上的電漿密度分佈的均勻性。
2‧‧‧真空容器
4‧‧‧真空排氣裝置
6‧‧‧氣體導入管
8‧‧‧氣體
10‧‧‧基板
12‧‧‧基板支架
13‧‧‧加熱器
14‧‧‧偏壓電源
16‧‧‧電感耦合型電漿
16a、16b‧‧‧電漿
20‧‧‧天線
22‧‧‧絕緣管
23‧‧‧空間
24‧‧‧天線本體
26‧‧‧金屬管
28‧‧‧中空絕緣體
29、42‧‧‧錐形螺絲部
30、64‧‧‧電容器
32‧‧‧第1電極
34‧‧‧第2電極
36‧‧‧介電體
36a‧‧‧介電體片材
38、40‧‧‧連接導體
44‧‧‧冷卻水
46‧‧‧絕緣部
48、50‧‧‧襯墊
51‧‧‧供電端部
52‧‧‧供電端
53‧‧‧節
54‧‧‧末端
55‧‧‧末端部
56‧‧‧高頻電源
56a‧‧‧第1高頻電源
56b‧‧‧第2高頻電源
58‧‧‧匹配電路
60‧‧‧接地點
62‧‧‧返回導體
66‧‧‧第1連接部
67‧‧‧線圈
67a‧‧‧第1線圈
67b‧‧‧第2線圈
68‧‧‧第2連接部
69‧‧‧相位控制器
70、72‧‧‧金屬膜
74～79‧‧‧金屬膜非形成區域
80、82‧‧‧半圓筒狀電極
84、86‧‧‧端部
88、90‧‧‧螺絲
A、G‧‧‧實線
B、H‧‧‧兩點鏈線
C、C2‧‧‧靜電電容
CA‧‧‧重疊的區域
F‧‧‧虛線
IR‧‧‧高頻電流
L‧‧‧電感
D1、D2、D3‧‧‧距離
R、R1‧‧‧電阻
S1、S2‧‧‧傾斜部
V1、V2、VA‧‧‧電壓
圖1是表示具備本發明的一實施方式的天線的電漿處理裝置的一例的概略縱剖面圖。 圖2是將圖1中的天線的電容器周邊的一例放大表示的概略剖面圖。 圖3是將天線的電容器形成時所用的薄膜狀的介電體及電極的一例展開表示的平面圖。 圖4是將天線的中空絕緣體周邊的另一例放大表示的概略剖面圖。 圖5（A）、圖5（B）是表示圖1所示的天線的等效電路（A）及滿足串聯共振條件時的電位分佈（B）的一例的圖。 圖6是表示本發明的另一實施方式的天線的電容器周邊的一例的概略剖面圖。 圖7是表示本發明的另一實施方式的天線的電容器周邊的另一例的概略剖面圖，絕緣管的圖示已省略。 圖8是表示帶金屬膜的介電體片材的一例的平面圖。 圖9是表示本發明的另一實施方式的天線的電容器周邊的又一例的概略剖面圖，絕緣管的圖示已省略。 圖10是沿著圖9中的線D-D的放大剖面圖。 圖11是表示具有多根直線狀天線的電漿處理裝置的一例的概略橫剖面圖。 圖12是表示本發明的電漿處理裝置的另一實施方式的概略縱剖面圖。 圖13（A）、圖13（B）是表示1根天線周邊的等效電路（A）及電位分佈（B）的示例的圖。 圖14是將感應性天線的末端部經由線圈而接地時的天線的電位分佈的示例簡化表示的概略圖。 圖15是將感應性天線的末端部經由電容器而接地時的天線的電位分佈的示例簡化表示的概略圖。 圖16是表示具有多根直線狀天線的電漿處理裝置的另一實施方式的概略橫剖面圖。 圖17是表示具有多根直線狀天線的電漿處理裝置的另一實施方式的概略橫剖面圖。
圖18是表示具有多根直線狀天線的電漿處理裝置的又一實施方式的概略橫剖面圖。
圖19(A)、圖19(B)是表示將圖17中的天線沿著線D-D簡化表示的概略剖面圖(A)及此時的基板附近的電漿密度分佈的概略例(B)的圖。
圖20是表示對於有無末端部線圈的情況，對天線的端部電壓進行測定的實驗結果的一例的概略圖。
圖21是表示對於有無末端部線圈的情況，對借助電漿CVD法的基板上的成膜速度進行測定的實驗結果的一例的概略圖。
2‧‧‧真空容器
4‧‧‧真空排氣裝置
6‧‧‧氣體導入管
8‧‧‧氣體
10‧‧‧基板
12‧‧‧基板支架
13‧‧‧加熱器
14‧‧‧偏壓電源
16‧‧‧電感耦合型電漿
20‧‧‧天線
22‧‧‧絕緣管
23‧‧‧空間
24‧‧‧天線本體
26‧‧‧金屬管
30、64‧‧‧電容器
44‧‧‧冷卻水
46‧‧‧絕緣部
48、50‧‧‧襯墊
52‧‧‧供電端
54‧‧‧末端
56‧‧‧高頻電源
58‧‧‧匹配電路
60‧‧‧接地點
62‧‧‧返回導體
IR‧‧‧高頻電流

Claims (17)

  1. 一種天線，配置在真空容器內，且用於使高頻電流流經而使所述真空容器內產生電感耦合型電漿，所述天線包括：絕緣管；以及中空的天線本體，配置於所述絕緣管中，且內部流經有冷卻水，所述天線本體採用使中空絕緣體介隔在相鄰的金屬管間而將多個金屬管串聯連接的結構，各連接部具有相對於真空及所述冷卻水的密封功能，所述天線本體還具有配置在各所述中空絕緣體外周部的電容器。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述的天線，其中，所述電容器與所述中空絕緣體兩側的所述金屬管電性串聯地相連，所述中空絕緣體及所述電容器被配置在所述真空容器內，若將所述中空絕緣體的其中一個端部與所述金屬管的連接部稱作第1連接部，另一端部與所述金屬管的連接部稱作第2連接部，則所述電容器兼用所述第1連接部側的所述金屬管的一部分來作為所述電容器的第1電極，且包括：介電體，設置在從所述第1連接部側的所述金屬管的外周部直到所述中空絕緣體的外周部的區域內；以及第2電極，所述第2電極是設置在從所述介電體的外周部直到所述第2連接部側的所述金屬管的外周部的區域內，並與所述第2連接部側的金屬管電連接的電極，且具有介隔 所述介電體而重疊於所述第1連接部側的所述金屬管的區域。
  3. 根據申請專利範圍第2項所述的天線，其中，在所述介電體的內側面及外側面，以相對向的方式且彼此電絕緣地形成有金屬膜，所述內側面的金屬膜電連接於所述第1連接部側的所述金屬管，所述外側面的金屬膜電連接於所述第2電極。
  4. 根據申請專利範圍第2項所述的天線，其中，所述介電體包含介電體片材，在其兩個主面上，以相對向的方式且彼此電絕緣地形成有金屬膜，所述介電體片材除了圓周方向的端部以外，單層捲繞在從所述第1連接部側的所述金屬管的外周部直到所述中空絕緣體的外周部的區域，而圓周方向的端部的介電體片材彼此重疊，所述第2電極包含金屬片材，且以按壓所述介電體片材的方式，捲繞在從所述介電體片材的外周部直到所述第2連接部側的所述金屬管的外周部的區域，由此，將所述介電體片材的其中一個主面的所述金屬膜電連接於所述第1連接部側的所述金屬管，並且將另一個主面的所述金屬膜電連接於所述第2電極。
  5. 根據申請專利範圍第2項所述的天線，其中，所述介電體包含介電體片材，在其兩個主面上，以相對向的方式且彼此電絕緣地形成有金屬膜，所述介電體片材除了圓周方向的端部以外，單層捲繞在從所 述第1連接部側的所述金屬管的外周部直到所述中空絕緣體的外周部的區域，而圓周方向的端部的介電體片材彼此重疊，所述第2電極包含一對半圓筒狀電極，利用兩半圓筒狀電極彼此從相反側按壓所述介電體片材，並且利用固定部件將兩半圓筒狀電極固定於所述第2連接部側的所述金屬管，由此，將所述介電體片材的其中一個主面的所述金屬膜電連接於所述第1連接部側的所述金屬管，並且將另一個主面的所述金屬膜電連接於所述第2電極。
  6. 根據申請專利範圍第1項所述的天線，其中，所述電容器為層狀的，且所述天線本體採用將各中空絕緣體兩側的所述金屬管與所述電容器電性串聯連接的結構，各所述電容器具有：第1電極，所述第1電極是配置在所述中空絕緣體的外周部的電極，且與連接於所述中空絕緣體的其中一側的所述金屬管電連接；第2電極，所述第2電極是以與所述第1電極重疊的方式配置在所述中空絕緣體的外周部的電極，且與連接於所述中空絕緣體的另一側的所述金屬管電連接；以及介電體，配置在所述第1電極及第2電極間。
  7. 根據申請專利範圍第6項所述的天線，其中，各所述電容器分別具有多層所述第1電極、第2電極及介電體。
  8. 根據申請專利範圍第6項所述的天線，其中，所述天線本體隔著空間而配置在所述絕緣管內。
  9. 一種電漿處理裝置，通過使高頻電流流經配置在真空容器內的天線而使所述真空容器內產生感應電場以產生電感耦合型電漿，並使用所述電漿來對基板實施處理，其中，所述天線包括：絕緣管；以及中空的天線本體，配置在所述絕緣管中，且內部流經有冷卻水，所述天線本體採用使中空絕緣體介隔在相鄰的金屬管間而將多個金屬管串聯連接的結構，各連接部具有相對於真空及所述冷卻水的密封功能，所述天線本體還具有配置在各所述中空絕緣體外周部的電容器。
  10. 根據申請專利範圍第9項所述的電漿處理裝置，其中，所述天線本體採用將所述中空絕緣體兩側的所述金屬管與所述電容器電性串聯連接的結構，所述中空絕緣體及所述電容器被配置在所述真空容器內，所述電漿處理裝置還包括高頻電源，所述高頻電源連接於所述天線本體的其中一個端部即供電端部，以對所述天線本體供給所述高頻電流，且將所述天線本體的另一端部即末端部經由線圈而接地。
  11. 根據申請專利範圍第10項所述的電漿處理裝置，其中，所述電容器是層狀的，且具有：第1電極，所述第1電極是配置在所述中空絕緣體外周部的電極，並與連接於所述中空絕緣體的其中一側的所述金屬管電連接；第2電極，所述第2電極是 以與所述第1電極重疊的方式配置在所述中空絕緣體外周部的電極，並與連接於所述中空絕緣體的另一側的所述金屬管電連接；以及介電體，配置在所述第1電極及第2電極間。
  12. 根據申請專利範圍第10項所述的電漿處理裝置，其中，所述天線是直線狀的天線，在沿著所述基板表面的方向上並列地配置有多個所述天線，將多個所述天線的天線本體的供電端部連接於一個所述高頻電源，將多個所述天線的天線本體的末端部分別經由線圈而接地。
  13. 根據申請專利範圍第10項所述的電漿處理裝置，其中，所述天線是直線狀的天線，在沿著所述基板表面的方向上並列地配置有多個所述天線，將多個所述天線的天線本體的供電端部連接於一個所述高頻電源，將多個所述天線的天線本體的末端部一體地經由線圈而接地。
  14. 根據申請專利範圍第10項所述的電漿處理裝置，其中，所述天線是直線狀的天線，在沿著所述基板表面的方向上並列地配置有多個所述天線，將多個所述天線以相鄰的天線屬於不同群組的方式而分成第1群組及第2群組，所述電漿處理裝置包括： 第1高頻電源，對屬於所述第1群組的天線的天線本體供給高頻電流；第2高頻電源，對屬於所述第2群組的天線的天線本體供給高頻電流；以及相位控制器，對從所述第1高頻電源輸出的高頻電流與從所述第2高頻電源輸出的高頻電流之間的相位差進行控制，進而，將屬於所述第1群組及第2群組的天線的天線本體的末端部分別經由線圈而接地。
  15. 根據申請專利範圍第14項所述的電漿處理裝置，其中，所述相位控制器將從所述第1高頻電源輸出的高頻電流與從所述第2高頻電源輸出的高頻電流之間的相位差控制為180度。
  16. 根據申請專利範圍第10項所述的電漿處理裝置，其中，所述天線是直線狀的天線，在沿著所述基板表面的方向上並列地配置有多個所述天線，將多個所述天線以相鄰的天線屬於不同群組的方式而分成第1群組及第2群組，所述電漿處理裝置包括：第1高頻電源，對屬於所述第1群組的天線的天線本體供給高頻電流；第2高頻電源，對屬於所述第2群組的天線的天線本體供給高頻電流；以及相位控制器，對從所述第1高頻電源輸出的高頻電流與從所 述第2高頻電源輸出的高頻電流之間的相位差進行控制，進而，將屬於所述第1群組的天線的天線本體的末端部一體地經由第1線圈而接地，且將屬於所述第2群組的天線的天線本體的末端部一體地經由第2線圈而接地。
  17. 根據申請專利範圍第16項所述的電漿處理裝置，其中，所述相位控制器將從所述第1高頻電源輸出的高頻電流與從所述第2高頻電源輸出的高頻電流之間的相位差控制為180度。
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