WO2019146758A1 - 容量素子及びプラズマ処理装置 - Google Patents

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WO2019146758A1
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capacitive element
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liquid
introduction port
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PCT/JP2019/002497
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李　東偉
靖典 安東
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日新電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a capacitive element and a plasma processing apparatus provided with the capacitive element.
  • a capacitive element there is a capacitive element including a pair of electrodes and a dielectric interposed between these electrodes, and using a liquid as the dielectric.
  • air bubbles may flow into the container constituting the capacitive element, or air bubbles may be generated in the container, and such air bubbles are caught in the vortex generated in the container. It does not go out of the container. As a result, air bubbles adhere to the electrodes to change the capacitance, resulting in a problem of deteriorating the reliability.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its main object is to prevent the capacitance from changing in a capacitive element using a liquid as a dielectric. It is.
  • the capacitive element according to the present invention has an introduction port for introducing a liquid to be a dielectric and an outlet port for extracting the liquid, and the container filled with the liquid is provided in the container and opposed to each other. And an opening for discharging air bubbles in the storage container is formed on the upper wall of the storage container.
  • an opening for discharging air bubbles is formed on the upper wall of the storage container, so that air bubbles flowing into the storage container and air bubbles generated in the storage container are discharged from the opening. It is possible to prevent the capacitance from changing.
  • the opening is formed inside the outer periphery of the upper wall, and the inner surface of the upper wall is inclined upward from the outer periphery of the upper wall toward the opening, and the air bubbles are opened.
  • a bubble guiding portion leading to the portion is formed.
  • the bubble guiding portion is a flat surface or a curved surface. With this configuration, there is no step in the bubble guiding portion, and the bubble can be guided to the opening without staying.
  • the said introduction port is formed in the side wall of the said storage container,
  • the flange member by which the through-hole connected with one side of the said pair of electrodes fixed to the said side wall and communicating with the said introduction port was formed,
  • the introduction port and at least a part of the through hole communicate with each other without any step.
  • a piping member is connected to the opening, and the piping member is connected to the downstream side of the storage container.
  • the opening communicates with the negative pressure region on the downstream side of the storage container, so that the air bubbles can be discharged from the opening together with the liquid.
  • a valve be provided in a flow path connecting the opening or the opening and the downstream side of the storage container.
  • a valve for example, if an on-off valve is used as the valve, air bubbles in the storage container can be discharged appropriately by opening the on-off valve as needed, and if a pressure reducing valve is used as the valve, for example, liquid Even if air bubbles are generated in the storage container while the flow is stopped, the air pressure can be automatically discharged by opening the pressure reducing valve when the pressure in the storage container exceeds a certain level. it can.
  • one of the pair of electrodes is a fixed electrode
  • the other of the pair of electrodes is a movable electrode movable with respect to the fixed electrode, and the capacitance is made variable. What is comprised is mentioned.
  • a plasma processing apparatus comprises: the above-described capacitive element; and an antenna conductor which is electrically connected to the capacitive element and to which high-frequency current flows to generate plasma. It is a feature. With such a configuration, the plasma processing exerts an operation and effect by the above-described capacitance element, that is, an effect of preventing the capacitance from changing while using a liquid as the dielectric of the capacitance element.
  • An apparatus can be provided.
  • the antenna conductor has a flow path in which a cooling fluid flows, and the liquid to be the dielectric of the capacitive element is made of at least the cooling fluid.
  • the dielectric of the capacitive element is formed at least by the coolant of the antenna conductor, it is possible to suppress the unexpected fluctuation of the electrostatic capacity while cooling the capacitive element.
  • the coolant as a dielectric by adjusting the coolant to a constant temperature by the temperature control mechanism, the change in relative permittivity due to the temperature change is suppressed, and the change in capacitance generated accordingly is obtained. It can be suppressed.
  • the relative dielectric constant of water is about 80 at 20 ° C., and a capacitive element that can withstand high voltage can be configured.
  • the plasma processing apparatus 100 of the present embodiment is for processing the substrate W using an inductive coupling type plasma P.
  • the substrate W is, for example, a substrate for a flat panel display (FPD) such as a liquid crystal display or an organic EL display, a flexible substrate for a flexible display, or the like.
  • the processing to be performed on the substrate W is, for example, film formation by plasma CVD, etching, ashing, sputtering or the like.
  • the plasma processing apparatus 100 is a plasma CVD apparatus for film formation by plasma CVD, a plasma etching apparatus for etching, a plasma ashing apparatus for ashing, and a plasma sputtering apparatus for sputtering. be called.
  • the plasma processing apparatus 100 includes a vacuum vessel 2 evacuated and introduced with a gas G, and a linear antenna conductor 3 disposed in the vacuum vessel 2;
  • a high frequency power source 4 for applying a high frequency to the antenna conductor 3 for generating an inductive coupling type plasma P in the vacuum vessel 2 is provided.
  • a high frequency current IR is applied to the antenna conductor 3 by applying a high frequency to the antenna conductor 3 from the high frequency power source 4, and an induction electric field is generated in the vacuum vessel 2 to generate inductively coupled plasma P.
  • the vacuum vessel 2 is, for example, a metal vessel, and the inside thereof is evacuated by a vacuum evacuation device 5.
  • the vacuum vessel 2 is electrically grounded in this example.
  • Gas G is introduced into the vacuum vessel 2 via, for example, a flow rate regulator (not shown) and a plurality of gas inlets 21 arranged in a direction along the antenna conductor 3.
  • the gas G may be made to correspond to the processing content to be applied to the substrate W.
  • a substrate holder 6 for holding a substrate W is provided.
  • a bias voltage may be applied to the substrate holder 6 from the bias power supply 7.
  • the bias voltage is, for example, a negative DC voltage, a negative bias voltage or the like, but is not limited thereto.
  • the energy when positive ions in the plasma P are incident on the substrate W can be controlled to control the degree of crystallization of a film formed on the surface of the substrate W, etc. .
  • a heater 61 for heating the substrate W may be provided in the substrate holder 6.
  • a plurality of antenna conductors 3 are disposed above the substrate W in the vacuum vessel 2 along the surface of the substrate W (for example, substantially parallel to the surface of the substrate W).
  • the two end portions of the antenna conductor 3 pass through opposite side walls of the vacuum vessel 2.
  • Insulating members 8 are respectively provided at portions through which both end portions of the antenna conductor 3 pass through to the outside of the vacuum vessel 2. Both ends of the antenna conductor 3 pass through the respective insulating members 8, and the through portions are vacuum-sealed by, for example, a packing 91.
  • the space between each insulating member 8 and the vacuum vessel 2 is also vacuum sealed, for example, by a packing 92.
  • the material of the insulating member 8 is, for example, ceramics such as alumina, quartz, or engineering plastics such as polyphenylene sulfide (PPS), polyetheretherketone (PEEK), or the like.
  • a portion located inside the vacuum vessel 2 is covered by a straight tubular insulating cover 10. Both ends of the insulating cover 10 are supported by an insulating member 8.
  • the material of the insulating cover 10 is, for example, quartz, alumina, fluorine resin, silicon nitride, silicon carbide, silicon or the like.
  • the plurality of antenna conductors 3 have a hollow structure having a flow path 3S in which the coolant CL flows.
  • the metal pipe is a straight pipe.
  • the material of the metal pipe 31 is, for example, copper, aluminum, an alloy thereof, stainless steel or the like.
  • the cooling fluid CL flows through the antenna conductor 3 through the circulation flow passage 11 provided outside the vacuum vessel 2, and the circulation flow passage 11 is used to adjust the cooling fluid CL to a constant temperature.
  • a temperature control mechanism 111 such as a heat exchanger, and a circulation mechanism 112 such as a pump for circulating the cooling fluid CL in the circulation flow path 11 are provided.
  • the coolant liquid CL is preferably water of high resistance, for example, pure water or water near it.
  • liquid refrigerant other than water such as fluorine-based inert liquid may be used.
  • the plurality of antenna conductors 3 are configured to be connected by the connection conductor 12 to form a single antenna structure. That is, the end portions of the antenna conductors 3 adjacent to each other extending to the outside of the vacuum vessel 2 are electrically connected by the connection conductor 12. Specifically, in the antenna conductors 3 adjacent to each other, the end of one antenna conductor 3 and the end of the other antenna conductor 3 are electrically connected by the connection conductor 12.
  • the ends of the two antenna conductors 3 connected by the connection conductor 12 are ends located on the same side wall.
  • the plurality of antenna conductors 3 are configured such that high frequency currents in mutually opposite directions flow in the antenna conductors 3 adjacent to each other.
  • connection conductor 12 has a flow passage inside, and the cooling fluid CL is configured to flow in the flow passage. Specifically, one end of the connection conductor 12 is in communication with the flow path of one antenna conductor 3, and the other end of the connection conductor 12 is in communication with the flow path of the other antenna conductor 3. Thereby, the cooling fluid CL which flowed through one antenna conductor 3 in the antenna conductor 3 which adjoins each other flows into the other antenna conductor 3 via the channel of connection conductor 12. Thereby, the plurality of antenna conductors 3 can be cooled by the common cooling liquid CL. Further, since the plurality of antenna conductors 3 can be cooled by one flow passage, the configuration of the circulation flow passage 11 can be simplified.
  • One end of the plurality of antenna conductors 3 not connected by the connection conductor 12 is the feed end 3 a, and the high frequency power supply 4 is connected to the feed end 3 a via the matching circuit 41.
  • the other end 3b, which is the other end, is directly grounded.
  • the termination 3b may be grounded via a capacitor or a coil.
  • the high frequency current IR can be flowed from the high frequency power source 4 to the antenna conductor 3 via the matching circuit 41.
  • the frequency of the high frequency is, for example, general 13.56 MHz, but is not limited thereto.
  • connection conductor 12 ⁇ Configuration of connection conductor 12>
  • the connecting conductor 12 will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 7.
  • a part of sealing member etc. are abbreviate
  • connection conductor 12 connects the variable capacitor 13 which is a capacitive element electrically connected to the antenna conductor 3 to the variable capacitor 13 and the end of the one antenna conductor 3 as shown in FIGS. 3 and 4.
  • a first connection portion 14 and a second connection portion 15 connecting the variable capacitor 13 and the end of the other antenna conductor 3 are provided.
  • connection portion 14 and the second connection portion 15 electrically contact the antenna conductor 3 by surrounding the end portion of the antenna conductor 3 and an opening 3H formed at the end portion of the antenna conductor 3
  • the cooling fluid CL is led to the variable capacitor 13 from the above.
  • the material of the connection portions 14 and 15 is, for example, copper, aluminum, an alloy thereof, stainless steel or the like.
  • connection portions 14 and 15 in the present embodiment is mounted at the end portion of the antenna conductor 3 in a fluid-tight manner on the vacuum vessel 2 side with respect to the opening 3H via a sealing member S1 such as an O ring.
  • the outside of the opening 3H is not restrained (see FIG. 3). Thereby, a slight inclination of the antenna conductor 3 with respect to the connection portions 14 and 15 is allowed.
  • the variable capacitor 13 includes a first fixed electrode 16 electrically connected to one antenna conductor 3, a second fixed electrode 17 electrically connected to the other antenna conductor 3, and a first fixed electrode.
  • the movable electrode 18 forms a first capacitor with the second fixed electrode 17 and a second capacitor with the second fixed electrode 17.
  • variable capacitor 13 of the present embodiment is configured such that the electrostatic capacitance can be changed by rotating the movable electrode 18 around a predetermined rotation axis C.
  • the variable capacitor 13 includes a container 19 having an insulating property for housing the first fixed electrode 16, the second fixed electrode 17, and the movable electrode 18.
  • the storage container 19 has an introduction port P1 for introducing the cooling fluid CL from one of the antenna conductors 3 and a lead port P2 for leading the cooling fluid CL to the other antenna conductor 3.
  • the introduction port P1 is formed on one side wall (left side wall 19a in FIG. 3) of the storage container 19, and the outlet port P2 is formed on the other side wall (right side wall 19b in FIG. 3) of the storage container 19
  • the port P1 and the outlet port P2 are provided at positions facing each other.
  • the storage container 19 of this embodiment makes a substantially rectangular parallelepiped shape which has a hollow part inside, other shapes may be sufficient.
  • the first fixed electrode 16 and the second fixed electrode 17 are provided at different positions around the rotation axis C of the movable electrode 18.
  • the first fixed electrode 16 is inserted from the introduction port P1 of the storage container 19 into the inside of the storage container 19 and provided.
  • the second fixed electrode 17 is inserted from the outlet port P2 of the storage container 19 into the inside of the storage container 19 and provided.
  • the first fixed electrode 16 and the second fixed electrode 17 are provided at symmetrical positions with respect to the rotation axis C.
  • the first fixed electrode 16 has a plurality of first fixed metal plates 161 provided so as to face each other.
  • the second fixed electrode 17 has a plurality of second fixed metal plates 171 provided so as to face each other.
  • the fixed metal plates 161 and 171 are provided at substantially equal intervals along the rotation axis C, respectively.
  • the plurality of first fixed metal plates 161 have the same shape as each other, and are supported by the first flange member 162.
  • the first flange member 162 is fixed to the left side wall 19a in which the introduction port P1 of the storage container 19 is formed.
  • a through hole 162H communicating with the introduction port P1 is formed in the first flange member 162 (see FIG. 5).
  • the through hole 162H has a substantially rectangular shape in a plan view, and here, the upper surface and the lower surface of the inner peripheral surface forming the through hole 162H have a comb shape.
  • convex portions 162a protruding downward and concave portions 162b recessed upward are alternately formed on the upper surface, and the upper end portion of the first fixed metal plate 161 is supported by the respective convex portions 162a.
  • convex portions 162c projecting upward and concave portions 162d recessed downward are alternately formed, and the lower end portion of the first fixed metal plate 161 is supported by the respective convex portions 162c.
  • the plurality of second fixed metal plates 171 have the same shape, and are supported by the second flange member 172.
  • the second flange member 172 is fixed to the right side wall 19 b in which the outlet port P 2 of the storage container 19 is formed.
  • a through hole 172H communicating with the outlet port P2 is formed in the second flange member 172.
  • the through hole 172H has the same shape as 162H here, and has a substantially rectangular shape in a plan view, and the upper and lower surfaces of the inner peripheral surface forming the through hole 172H have a comb shape.
  • a convex portion protruding downward and a concave portion recessed upward are alternately formed, and the upper end portion of the second fixed metal plate 171 is supported on each convex portion.
  • a convex portion protruding upward and a concave portion recessed downward are alternately formed, and the lower end portion of the second fixed metal plate 171 is supported on each convex portion.
  • the plurality of first fixed metal plates 161 and the plurality of second fixed metal plates 171 are provided at symmetrical positions with respect to the rotation axis C in a state of being fixed to the storage container 19.
  • first fixed metal plate 161 and the second fixed metal plate 171 have a flat plate shape, and as shown in FIG. ing. And in each fixed metal plate 161, 171, the edge sides 161a and 171a whose width is reduced are formed along the radial direction of the rotation axis C. The angle between the end sides 161a and 171a facing each other is 90 degrees. Further, tip sides 161b and 171b of the fixed metal plates 161 and 171 on the side of the rotation axis C are arc-shaped.
  • the movable electrode 18 is, as shown in FIG. 3, a rotary shaft 181 rotatably supported around the rotation axis C on the side wall of the storage container 19 (the front side wall 19c in FIG. 3).
  • a first movable metal plate 182 supported and opposed to the first fixed electrode 16; and a second movable metal plate 183 supported on the rotary shaft 181 and opposed to the second fixed electrode 17 There is.
  • the rotating shaft 181 has a linear shape extending along the rotation axis C.
  • the rotary shaft 181 is configured such that one end thereof extends from the front side wall 19 c of the storage container 19 to the outside.
  • the front side wall 19 c of the container 19 is rotatably supported by a seal member S 2 such as an O-ring.
  • the front side wall 19c is supported at two points by two O-rings.
  • the other end of the rotating shaft 181 is rotatably in contact with a positioning recess 191 provided on the inner surface of the storage container 19.
  • a portion 181x for supporting the first movable metal plate 182 and the second movable metal plate 183 is formed of a conductive material such as metal, and the portion 181y extended from the container 19 to the outside. Is made of an insulating material such as resin.
  • a plurality of first movable metal plates 182 are provided corresponding to the first fixed metal plate 161.
  • the first movable metal plates 182 have the same shape.
  • a plurality of second movable metal plates 182 are provided corresponding to the second fixed metal plate 171.
  • the second movable metal plates 182 have the same shape.
  • the movable metal plates 182 and 183 are provided at substantially equal intervals along the rotation axis C, respectively. Further, in the present embodiment, the movable metal plates 182 and 183 are sandwiched between the fixed metal plates 161 and 171, respectively.
  • six fixed metal plates 161 and 171 are provided and five movable metal plates 182 and 183 are provided, but the present invention is not limited to this.
  • the gap between the movable metal plates 182 and 183 and the fixed metal plates 161 and 171 is, for example, 1 mm.
  • the first movable metal plate 182 and the second movable metal plate 183 are provided at symmetrical positions with respect to the rotation axis C as shown in FIG. 4 and have the same shape. Specifically, as shown in FIG. 6, each of the movable metal plates 182 and 183 has a fan-like shape that expands in the radial direction from the rotation axis C in a plan view. In the present embodiment, it has a fan shape with a central angle of 90 degrees.
  • the facing area of the first fixed metal plate 161 and the first movable metal plate 182 (first facing area) A1) changes, and the facing area (second facing area A2) of the second fixed metal plate 171 and the second movable metal plate 183 changes.
  • the first facing area A1 and the second facing area A2 change in the same manner.
  • the tip sides 161b and 171b of the fixed metal plates 161 and 171 on the side of the rotation axis C are arc-shaped, and by rotating the movable electrode 18, the first facing area A1 and the second facing area A2 are Changes in proportion to the rotation angle ⁇ of the movable electrode 18.
  • the spread ends of the movable metal plates 182 and 183 in plan view A gap X is provided between the sides 182 a and 183 a and the shrinking ends 161 a and 171 a of the fixed metal plates 161 and 171.
  • the movable electrode 18 is made removable in the axial direction.
  • the movable electrode 18 is removed by removing the front side wall 19c supporting the movable electrode 18 along the axial direction.
  • the coolant CL becomes the dielectric of the first capacitor and the dielectric of the second capacitor.
  • the capacitance of the first capacitor and the capacitance of the second capacitor are the same.
  • the first capacitor and the second capacitor thus configured are connected in series, and the capacitance of the variable capacitor 13 is the capacitance of the capacitance of the first capacitor (or the second capacitor). It will be half.
  • the facing direction of the first fixed electrode 16 and the second fixed electrode 17 and the movable electrode 18 is configured to be orthogonal to the facing direction of the introduction port P1 and the lead port P2. . That is, the fixed metal plates 161 and 171 and the movable metal plates 182 and 183 are provided along the opposing direction of the introduction port P1 and the derivation port P2.
  • This configuration facilitates the flow of the coolant CL through the storage container 19. As a result, the replacement of the cooling liquid CL in the storage container 19 is facilitated, and the variable capacitor 13 can be cooled efficiently.
  • the cooling fluid CL flowing from the introduction port P1 easily flows between the fixed metal plates 161 and 171 and the movable metal plates 182 and 183, and flows out from between the fixed metal plates 161 and 171 and the movable metal plates 182 and 183.
  • Cheap As a result, the replacement of the cooling fluid between the fixed metal plates 161 and 171 and the movable metal plates 182 and 183 becomes easy, and the temperature change of the cooling fluid CL to be the dielectric is suppressed.
  • the capacitance of the variable capacitor 13 can be easily maintained constant. Furthermore, air bubbles are less likely to stay between the fixed metal plates 161 and 171 and the movable metal plates 182 and 183.
  • an opening Z for discharging air bubbles in the storage container 19 is formed in the upper wall 19 d of the storage container 19.
  • the opening portion Z is formed inside the outer peripheral portion of the upper wall 19d, that is, in the central portion of the upper wall 19d, and is located above the rotation axis C of the movable electrode 18 here.
  • the shape and the number of the openings Z may be changed as appropriate, here, one substantially circular opening Z is formed in a plan view.
  • a piping member P is connected to the opening Z, and the other end of the piping member P is connected to the downstream side of the storage container 19. More specifically, the other end of the piping member P is connected to the upstream side of the circulation mechanism 112 outside the vacuum vessel 2, whereby the air bubbles in the storage vessel 19 together with the cooling liquid CL pass through the opening Z. Thus, the container 19 is discharged from the container 19.
  • a defoaming device 113 such as a buffer container opened upward is provided on the upstream side of the circulation mechanism 112, for example. The other end of the member P is connected.
  • the storage container 19 has a bubble guiding portion 192 which is formed on the inner surface of the upper wall 19 d and guides the bubbles to the opening Z.
  • the bubble guiding portion 192 is, for example, a curved surface inclined upward from the outer peripheral portion of the upper wall 19 d toward the opening Z.
  • the bubble guiding portion 192 has a shape along the outer end side 183b of the movable electrode 18, that is, an arc shape.
  • the air bubble guiding portion 192 extends from the upstream side to the downstream side of the opening Z so as to straddle the opening Z, in other words, from the first connecting portion 14 side to the second connecting portion 15 side. It is formed.
  • the bubble guiding portion 192 of the present embodiment is provided in a partial region of the inner surface of the upper wall 19 d, and a flat portion 193 continuously formed with the bubble guiding portion 192 is provided in the other region.
  • the flat portion 193 is a plane extending outward from the bubble guiding portion 192, and here, as shown in FIG. 6, in the cross section orthogonal to the rotation axis C, the upper sides 161d and 171d of the fixed electrodes 161 and 171 are provided. Shape along.
  • the bubble guiding portion 192 and the flat portion 193 described above are also provided on the inner surface of the bottom wall 19e of the storage container 19, and here, the inner surface of the upper wall 19d and the inner surface of the bottom wall 19e are symmetrical with respect to the rotation axis C. It is provided in each position. That is, the bubble guiding portion 192 provided on the bottom wall 19 e has a shape along the outer edge 182 b of the movable electrode 18, that is, an arc shape, and the flat portion 193 provided on the bottom wall 19 e is a fixed electrode 161, It has a shape along the lower side portions 161c and 171c of the line 171.
  • convex portions 162a and 162c and concave portions 162b and 162d are alternately formed on the upper surface and the lower surface of the inner peripheral surface forming the through hole 162H.
  • the bottom surface of each of the recesses 162 b and 162 d and the flat portion 193 described above are provided in the same plane.
  • the front surface P1a of the inner peripheral surface forming the introduction port P1 and the front surface 162e of the inner peripheral surface forming the through hole 162H are flush with each other
  • the rear surface P1b of the inner peripheral surface forming the introduction port P1 and the rear surface 162f of the inner peripheral surface forming the through hole 162H are coplanar.
  • the outer periphery of the introduction port P1 and a part of the outer periphery of the through hole 162H overlap each other.
  • outlet port P2 formed in the right side wall 19a of the storage container 19 communicates with at least a part of the through hole 172H formed in the second flange member 172 without any step.
  • convex portions and concave portions are alternately formed on the upper surface and the lower surface of the inner peripheral surface forming the through hole 172H, and the bottom surface of each of the concave portions and the flat portion described above 193 are provided in the same plane.
  • the surface P2a on the front side of the inner peripheral surface forming the lead port P2 and the surface 172e on the front side of the inner peripheral surface forming the through hole 172H are coplanar.
  • the rear surface P2b of the inner peripheral surface forming the outlet port P2 and the rear surface 172f of the inner peripheral surface forming the through hole 172H are coplanar.
  • all the front surfaces P1a, 162e, P2a, and 172e described above are in the same plane, and the front side of the inner wall surface of the storage container 19 is flat without steps from the inlet port P1 to the outlet port P2. It is formed.
  • all the rear surfaces P1b, 162f, P2b, and 172f described above are in the same plane, and the rear side of the inner wall surface of the storage container 19 is flat without steps from the inlet port P1 to the outlet port P2. It is formed.
  • the air bubble guiding portion 192 for guiding the air bubbles to the opening Z is formed on the inner surface of the upper wall 19 d of the containing case 19, the air bubbles floating in the containing case 19 are guided to the opening Z, and the air bubbles are made more reliable. Can be discharged.
  • the introduction port P1 communicates with at least a part of the through hole 162H without a step
  • the outlet port P2 communicates with at least a part of the through hole 172H without a step
  • the vortex of the coolant CL in the storage container 19 And stagnation can be suppressed, and stagnation of air bubbles in the storage container 19 can be prevented.
  • the cooling fluid CL directed from the through hole 162H to the introduction port P1 is led to the introduction port P1 while passing through the concave portion 162b of the inner surface forming the through hole 162 and going around to the back side of the convex portion 162a. The stagnation of air bubbles in the through hole 162 and the introduction port P1 is suppressed.
  • the bubble guiding portion 193 has a shape along the outer end sides 182b and 183b of the movable electrode 18, and the flat portion 193 has a shape along the upper sides 161d and 171d and the lower sides 161c and 171c of the fixed electrodes 161 and 171.
  • the volume in the storage container 19 can be made as small as possible.
  • the cooling fluid CL in the storage container 19 can be quickly replaced, and the efficiency of cooling the variable capacitor 13 can be improved.
  • the antenna conductor 3 can be cooled by the cooling liquid CL, the plasma P can be generated stably. Further, since the dielectric of the variable capacitor 13 is formed of the cooling liquid CL flowing through the antenna conductor 3, it is possible to suppress the unexpected fluctuation of the electrostatic capacity while cooling the variable capacitor 13.
  • one opening Z is formed in the upper wall 19d of the storage container 19 in the embodiment, a plurality of openings Z may be formed.
  • One example in this case is a configuration in which the plurality of openings Z are formed in a row along the rotation axis C in the upper wall.
  • the air bubble guide portion 192 is a curved surface in the above embodiment, but may be a flat surface inclined toward the opening Z as shown in FIG. Further, the flat portion 193 is not necessarily provided, and as shown in FIG. 8, a bubble guiding portion 192 may be provided on the inner surface of the upper wall 19 d from the outer end to the opening.
  • a valve may be provided in the flow path connecting the opening Z or the opening Z and the storage container 19.
  • the structure which provided the opening / closing valve V1 which can be opened or closed automatically or manually at the opening part Z can be mentioned, and if it is such composition, an opening / closing valve is suitably selected. By opening V1, the air bubbles in the storage container 19 can be discharged.
  • the pressure reducing valve V2 is an automatic pressure reducing valve configured to move the valve body V2b by utilizing the elastic force of the spring V2a, and is closed when the internal pressure of the storage container 19 becomes equal to or more than a predetermined value. It switches from the state to the open state.
  • the pressure reducing valve V2 opens when the internal pressure of the storage container 19 becomes equal to or higher than a predetermined value. So, air bubbles can be discharged automatically.
  • the inner peripheral surface forming the through hole 162H is not comb-like.
  • the upper surface and the lower surface of the inner peripheral surface forming the introduction port P1 may be formed into a comb shape, and the first fixed metal plate 161 may be inserted into the recess formed in the upper surface and the lower surface.
  • the through hole 172H without making the inner peripheral surface forming the through hole 172H into a comb shape, the upper surface and the lower surface of the inner peripheral surface forming the lead port P2 into a comb shape
  • the second fixed metal plate 171 may be inserted into the recesses formed on the upper surface and the lower surface.
  • the movable electrode is rotated around the rotation axis, but the movable electrode may slide in one direction.
  • the movable electrode may slide in a direction perpendicular to the facing direction to the fixed electrode to change the facing area, or the movable electrode faces the fixed electrode.
  • the facing distance may be changed by sliding along the direction.
  • the shapes of the movable metal plate and the fixed metal plate are not limited to the above embodiment, and can be various shapes.
  • variable capacitor is provided between the adjacent antenna conductors, but may be provided between the antenna conductor and the ground.
  • first fixed electrode is electrically connected to the antenna conductor, and the second fixed electrode is grounded.
  • the antenna conductor has a linear shape in the embodiment, it may have a curved or bent shape.
  • the metal pipe may have a curved or bent shape, or the insulating pipe may have a curved or bent shape.
  • an electric element such as a battery or a fixed capacitor. That is, such an electric element has an introduction port for introducing a liquid to be an internal liquid, and an outlet port for discharging the liquid, and a container filled with the liquid and at least opposed to each other provided in the container.
  • An electric element comprising a pair of electrodes, wherein an opening for discharging air bubbles in the storage container is formed on the upper wall of the storage container.

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Abstract

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

Description

容量素子及びプラズマ処理装置
  本発明は、容量素子及びこの容量素子を備えたプラズマ処理装置に関するものである。
  容量素子としては、特許文献１に示すように、一対の電極と、これらの電極の間に介在する誘電体とを備え、その誘電体として液体のものを用いたものがある。
  しかしながら、誘電体として液体のものを用いると、容量素子を構成する容器内に気泡が流れ込んだり、容器内で気泡が発生したりすることがあり、こうした気泡は容器内で発生する渦に巻き込まれて容器から抜けていかない。そうすると、気泡が電極に付着して静電容量が変化してしまい、信頼性を損なうという問題が生じる。
特開２００９－２７２３５４号公報
  そこで本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、誘電体として液体のものを用いた容量素子において、静電容量が変化してしまうことを防ぐことをその主たる課題とするものである。
  すなわち本発明に係る容量素子は、誘電体となる液体を導入する導入ポート及び前記液体を導出する導出ポートを有し、前記液体で満たされる収容容器と、前記収容容器内に設けられて互いに対向する少なくとも一対の電極とを具備する容量素子であって、前記収容容器の上壁に該収容容器内の気泡を排出するための開口部が形成されていることを特徴とするものである。
  このような容量素子であれば、収容容器の上壁に気泡を排出するための開口部が形成されているので、収容容器内に流れ込んだ気泡や収容容器内で生じた気泡を開口部から排出することができ、静電容量が変化してしまうことを防ぐことができる。
  前記開口部が、前記上壁における外周部よりも内側に形成されており、前記上壁の内面に、前記上壁における外周部から前記開口部に向かうに連れて上方に傾き、気泡を前記開口部に導く気泡案内部が形成されていることが好ましい。
  この構成であれば、収容容器内において浮上した気泡が気泡案内部によって開口部に導かれるので、気泡をより確実に排出することができる。
  前記気泡案内部が平面又は曲面であることが好ましい。
  この構成であれば、気泡案内部に段差がなく、気泡を滞留させずに開口部に導くことができる。
  ところで、前記導入ポートが、前記収容容器の側壁に形成されており、前記一対の電極の一方が、前記側壁に固定されるとともに前記導入ポートに連通する貫通孔が形成されたフランジ部材と、前記フランジ部材に支持された電極板とを有している構成において、導入ポートと貫通孔との間に段差が形成されると、その段差部分に渦が生じやすく、気泡は角部に滞留しがちである。
  そこで、上記構成において気泡の滞留を防ぐためには、前記導入ポートと前記貫通孔の少なくも一部とが段差なく連通していることが好ましい。
  前記開口部に配管部材が接続されており、当該配管部材が前記収容容器の下流側に接続されていることが好ましい。
  この構成であれば、開口部が収容容器の下流側の負圧領域に連通するので、気泡を液体とともに開口部から排出させることができる。
  前記開口部又は前記開口部と前記収容容器の下流側とを接続する流路にバルブが設けられていることが好ましい。
  この構成であれば、例えばバルブとして開閉バルブを用いれば、必要に応じて適宜開閉バルブを開くことで収容容器内の気泡を排出することができるし、バルブとして減圧弁を用いれば、例えば液体の流れが止まっている間に収容容器内に気泡が発生したとしても、収容容器内の圧力が一定以上になった場合に減圧弁が開くようにすることで、気泡を自動的に排出することができる。
  容量素子の具体的な実施態様としては、前記一対の電極の一方が固定電極であり、前記一対の電極の他方が前記固定電極に対して移動可能な可動電極であり、静電容量を可変に構成されているものが挙げられる。
  また、本発明に係るプラズマ処理装置は、上述した容量素子と、前記容量素子と電気的に接続されるとともに、高周波電流が流されて、プラズマを発生させるためのアンテナ導体とを具備することを特徴とするものである。
  このような構成であれば、上述した容量素子による作用効果、すなわち容量素子の誘電体として液体のものを用いつつ、その静電容量が変化してしまうことを防ぐといった作用効果を発揮するプラズマ処理装置を提供することができる。
  前記アンテナ導体は、内部に冷却液が流れる流路を有しており、前記容量素子の誘電体となる前記液体は、少なくとも前記冷却液により構成されていることが好ましい。
  このような構成であれば、容量素子の誘電体を少なくともアンテナ導体の冷却液により構成しているので、容量素子を冷却しつつその静電容量の不意の変動を抑えることができる。
  また、冷却液を温調機構により一定温度に調整することで、この冷却液を誘電体として用いることにより、温度変化による比誘電率の変化を抑えて、それに伴って生じる静電容量の変化を抑えることができる。
  さらに、冷却液として水を用いた場合には、水の比誘電率は２０℃で約８０であり、高電圧に耐え得る容量素子を構成することができる。
  このように構成した本発明によれば、誘電体として液体のものを用いた容量素子において、静電容量が変化してしまうことを防ぐことができる。
本実施形態のプラズマ処理装置の構成を模式的に示す縦断面図である。 同実施形態のプラズマ処理装置の構成を模式的に示す横断面図である。 同実施形態の可変コンデンサを模式的に示す横断面図である。 同実施形態の可変コンデンサを模式的に示す縦断面図である。 同実施形態の可変コンデンサを導入ポート側から見た側面図である。 同実施形態の固定金属板及び可動金属板が対向しない状態を示す模式図である。 同実施形態の固定金属板及び可動金属板が対向した状態を示す模式図である。 その他の実施形態の可変コンデンサを模式的に示す縦断面図である。 その他の実施形態の可変コンデンサを模式的に示す縦断面図である。 その他の実施形態の可変コンデンサを模式的に示す縦断面図である。
  以下に、本発明に係るプラズマ処理装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。
＜装置構成＞
  本実施形態のプラズマ処理装置１００は、誘導結合型のプラズマＰを用いて基板Ｗに処理を施すものである。ここで、基板Ｗは、例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用の基板、フレキシブルディスプレイ用のフレキシブル基板等である。また、基板Ｗに施す処理は、例えば、プラズマＣＶＤ法による膜形成、エッチング、アッシング、スパッタリング等である。
  なお、このプラズマ処理装置１００は、プラズマＣＶＤ法によって膜形成を行う場合はプラズマＣＶＤ装置、エッチングを行う場合はプラズマエッチング装置、アッシングを行う場合はプラズマアッシング装置、スパッタリングを行う場合はプラズマスパッタリング装置とも呼ばれる。
  具体的にプラズマ処理装置１００は、図１及び図２に示すように、真空排気され且つガスＧが導入される真空容器２と、真空容器２内に配置された直線状のアンテナ導体３と、真空容器２内に誘導結合型のプラズマＰを生成するための高周波をアンテナ導体３に印加する高周波電源４とを備えている。なお、アンテナ導体３に高周波電源４から高周波を印加することによりアンテナ導体３には高周波電流ＩＲが流れて、真空容器２内に誘導電界が発生して誘導結合型のプラズマＰが生成される。
  真空容器２は、例えば金属製の容器であり、その内部は真空排気装置５によって真空排気される。真空容器２はこの例では電気的に接地されている。
  真空容器２内に、例えば流量調整器（図示省略）及びアンテナ導体３に沿う方向に配置された複数のガス導入口２１を経由して、ガスＧが導入される。ガスＧは、基板Ｗに施す処理内容に応じたものにすれば良い。
  また、真空容器２内には、基板Ｗを保持する基板ホルダ６が設けられている。この例のように、基板ホルダ６にバイアス電源７からバイアス電圧を印加するようにしても良い。バイアス電圧は、例えば負の直流電圧、負のバイアス電圧等であるが、これに限られるものではない。このようなバイアス電圧によって、例えば、プラズマＰ中の正イオンが基板Ｗに入射する時のエネルギーを制御して、基板Ｗの表面に形成される膜の結晶化度の制御等を行うことができる。基板ホルダ６内に、基板Ｗを加熱するヒータ６１を設けておいても良い。
  アンテナ導体３は、真空容器２内における基板Ｗの上方に、基板Ｗの表面に沿うように（例えば、基板Ｗの表面と実質的に平行に）複数配置されている。
  アンテナ導体３の両端部付近は、真空容器２の相対向する側壁をそれぞれ貫通している。アンテナ導体３の両端部を真空容器２外へ貫通させる部分には、絶縁部材８がそれぞれ設けられている。この各絶縁部材８を、アンテナ導体３の両端部が貫通しており、その貫通部は例えばパッキン９１によって真空シールされている。各絶縁部材８と真空容器２との間も、例えばパッキン９２によって真空シールされている。なお、絶縁部材８の材質は、例えば、アルミナ等のセラミックス、石英、又はポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等のエンジニアリングプラスチック等である。
  さらに、アンテナ導体３において、真空容器２内に位置する部分は、直管状の絶縁カバー１０により覆われている。この絶縁カバー１０の両端部は絶縁部材８によって支持されている。なお、絶縁カバー１０の材質は、例えば、石英、アルミナ、フッ素樹脂、窒化シリコン、炭化シリコン、シリコン等である。
  そして、複数のアンテナ導体３は、内部に冷却液ＣＬが流通する流路３Ｓを有する中空構造のものである。本実施形態では、直管状をなす金属パイプである。金属パイプ３１の材質は、例えば、銅、アルミニウム、これらの合金、ステンレス等である。
  なお、冷却液ＣＬは、真空容器２の外部に設けられた循環流路１１によりアンテナ導体３を流通するものであり、前記循環流路１１には、冷却液ＣＬを一定温度に調整するための熱交換器などの温調機構１１１と、循環流路１１において冷却液ＣＬを循環させるためのポンプなどの循環機構１１２とが設けられている。冷却液ＣＬとしては、電気絶縁の観点から、高抵抗の水が好ましく、例えば純水またはそれに近い水が好ましい。その他、例えばフッ素系不活性液体などの水以外の液冷媒を用いても良い。
  また、複数のアンテナ導体３は、図２に示すように、接続導体１２によって接続されて１本のアンテナ構造となるように構成されている。つまり、互いに隣接するアンテナ導体３における真空容器２の外部に延出した端部同士を接続導体１２によって電気的に接続している。具体的には、互いに隣接するアンテナ導体３において一方のアンテナ導体３の端部と他方のアンテナ導体３の端部とを接続導体１２により電気的に接続している。
  ここで、接続導体１２により接続される２つのアンテナ導体３の端部は同じ側壁側に位置する端部である。これにより、複数のアンテナ導体３は、互いに隣接するアンテナ導体３に互いに逆向きの高周波電流が流れるように構成される。
  そして、接続導体１２は内部に流路を有しており、その流路に冷却液ＣＬが流れように構成されている。具体的には、接続導体１２の一端部は、一方のアンテナ導体３の流路と連通しており、接続導体１２の他端部は、他方のアンテナ導体３の流路と連通している。これにより、互いに隣接するアンテナ導体３において一方のアンテナ導体３を流れた冷却液ＣＬが接続導体１２の流路を介して他方のアンテナ導体３に流れる。これにより、共通の冷却液ＣＬにより複数のアンテナ導体３を冷却することができる。また、１本の流路によって複数のアンテナ導体３を冷却することができるので、循環流路１１の構成を簡略化することができる。
  複数のアンテナ導体３のうち接続導体１２で接続されていない一方の端部が給電端部３ａとなり、当該給電端部３ａには、整合回路４１を介して高周波電源４が接続される。また、他方の端部である終端部３ｂは直接接地されている。なお、終端部３ｂは、コンデンサ又はコイル等を介して接地しても良い。
  上記構成によって、高周波電源４から、整合回路４１を介して、アンテナ導体３に高周波電流ＩＲを流すことができる。高周波の周波数は、例えば、一般的な１３．５６ＭＨｚであるが、これに限られるものではない。
＜接続導体１２の構成＞
  次に接続導体１２について、図３～図７を参照して詳細に説明する。なお、図３及び図４などにおいて一部のシール部材などは記載を省略している。
  接続導体１２は、図３及び図４に示すように、アンテナ導体３に電気的に接続される容量素子たる可変コンデンサ１３と、当該可変コンデンサ１３と一方のアンテナ導体３の端部とを接続する第１の接続部１４と、可変コンデンサ１３と他方のアンテナ導体３の端部とを接続する第２の接続部１５とを有している。
  第１の接続部１４及び第２の接続部１５は、アンテナ導体３の端部を取り囲むことによって、アンテナ導体３に電気的に接触するとともに、アンテナ導体３の端部に形成された開口部３Ｈから冷却液ＣＬを可変コンデンサ１３に導くものである。これら接続部１４、１５の材質は、例えば、銅、アルミニウム、これらの合金、ステンレス等である。
  本実施形態の各接続部１４、１５は、アンテナ導体３の端部において、開口部３Ｈよりも真空容器２側でＯリングなどのシール部材Ｓ１を介して液密に装着されるものであり、開口部３Ｈよりも外側は拘束しないように構成されている（図３参照）。これにより、接続部１４、１５に対するアンテナ導体３の若干の傾きを許容する構成としている。
  可変コンデンサ１３は、一方のアンテナ導体３に電気的に接続される第１の固定電極１６と、他方のアンテナ導体３に電気的に接続される第２の固定電極１７と、第１の固定電極１６との間で第１のコンデンサを形成するとともに、第２の固定電極１７との間で第２のコンデンサを形成する可動電極１８とを有している。
  本実施形態の可変コンデンサ１３は、可動電極１８が所定の回転軸Ｃ周りに回転することによって、その静電容量を変更できるように構成されている。そして、可変コンデンサ１３は、第１の固定電極１６、第２の固定電極１７及び可動電極１８を収容する絶縁性を有する収容容器１９を備えている。
  収容容器１９は、一方のアンテナ導体３からの冷却液ＣＬを導入する導入ポートＰ１と、冷却液ＣＬを他方のアンテナ導体３に導出する導出ポートＰ２とを有している。導入ポートＰ１は、収容容器１９の一方の側壁（図３では左側壁１９ａ）に形成され、導出ポートＰ２は収容容器１９の他方の側壁（図３では右側壁１９ｂ）に形成されており、導入ポートＰ１及び導出ポートＰ２は互いに対向した位置に設けられている。なお、本実施形態の収容容器１９は、内部に中空部を有する概略直方体形状をなすものであるが、その他の形状であってもよい。
  第１の固定電極１６及び第２の固定電極１７は、可動電極１８の回転軸Ｃ周りに互いに異なる位置に設けられている。本実施形態では、第１の固定電極１６は、収容容器１９の導入ポートＰ１から収容容器１９の内部に挿入して設けられている。また、第２の固定電極１７は、収容容器１９の導出ポートＰ２から収容容器１９の内部に挿入して設けられている。これにより、第１の固定電極１６及び第２の固定電極１７は、回転軸Ｃに関して対称となる位置に設けられている。
  第１の固定電極１６は、互いに対向するように設けられた複数の第１の固定金属板１６１を有している。また、第２の固定電極１７は、互いに対向するように設けられた複数の第２の固定金属板１７１を有している。これらの固定金属板１６１、１７１はそれぞれ、回転軸Ｃに沿って互いに略等間隔に設けられている。
  そして、複数の第１の固定金属板１６１は、互いに同一形状をなすものであり、第１のフランジ部材１６２に支持されている。第１のフランジ部材１６２は、収容容器１９の導入ポートＰ１が形成された左側壁１９ａに固定される。ここで、第１のフランジ部材１６２には、導入ポートＰ１に連通する貫通孔１６２Ｈが形成されている（図５参照）。この貫通孔１６２Ｈは、平面視において略矩形状をなしており、ここでは貫通孔１６２Ｈを形成する内周面のうちの上面及び下面が櫛歯状をなす。つまり、上面には下方に突出する凸部１６２ａと上方に凹んだ凹部１６２ｂとが交互に形成されており、それぞれの凸部１６２ａに第１の固定金属板１６１の上端部が支持されている。また、下面には上方に突出する凸部１６２ｃと下方に凹んだ凹部１６２ｄとが交互に形成されており、それぞれの凸部１６２ｃに第１の固定金属板１６１の下端部が支持されている。
  複数の第２の固定金属板１７１は、互いに同一形状をなすものであり、第２のフランジ部材１７２に支持されている。第２のフランジ部材１７２は、収容容器１９の導出ポートＰ２が形成された右側壁１９ｂに固定される。ここで、第２のフランジ部材１７２には、導出ポートＰ２に連通する貫通孔１７２Ｈが形成されている。この貫通孔１７２Ｈは、ここでは１６２Ｈと同一形状であり、平面視において略矩形状をなし、貫通孔１７２Ｈを形成する内周面のうちの上面及び下面が櫛歯状をなす。つまり、上面には下方に突出する凸部と上方に凹んだ凹部とが交互に形成されており、それぞれの凸部に第２の固定金属板１７１の上端部が支持されている。また、下面には上方に突出する凸部と下方に凹んだ凹部とが交互に形成されており、それぞれの凸部に第２の固定金属板１７１の下端部が支持さ
れている。
  これら複数の第１の固定金属板１６１及び複数の第２の固定金属板１７１は、収容容器１９に固定された状態で、回転軸Ｃに関して対称となる位置に設けられる。
  また、第１の固定金属板１６１及び第２の固定金属板１７１は平板状をなすものであり、図６に示すように、平面視において、回転軸Ｃに向かうに従って幅が縮小する形状をなしている。そして、各固定金属板１６１、１７１において、幅が縮小する端辺１６１ａ、１７１ａは回転軸Ｃの径方向に沿って形成されている。なお、互いに対向する端辺１６１ａ、１７１ａのなす角度は、９０度である。また、各固定金属板１６１、１７１の回転軸Ｃ側の先端辺１６１ｂ、１７１ｂは円弧状をなしている。
  可動電極１８は、図３に示すように、収容容器１９の側壁（図３では前側壁１９ｃ）に回転軸Ｃ周りに回転可能に軸支される回転軸体１８１と、当該回転軸体１８１に支持されて第１の固定電極１６に対向する第１の可動金属板１８２と、回転軸体１８１に支持されて第２の固定電極１７に対向する第２の可動金属板１８３とを有している。
  回転軸体１８１は、回転軸Ｃに沿って延びる直線状をなすものである。この回転軸体１８１は、その一端部が収容容器１９の前側壁１９ｃから外部に延出するように構成されている。そして、この収容容器１９の前側壁１９ｃにおいてＯリングなどのシール部材Ｓ２により回転可能に支持される。ここでは、前側壁１９ｃにおいて２つのＯリングにより２点支持されている。また、回転軸体１８１の他端部は、収容容器１９の内面に設けられた位置決め凹部１９１に回転可能に接触している。
  また、回転軸体１８１は、第１の可動金属板１８２及び第２の可動金属板１８３を支持する部分１８１ｘが金属製などの導電材料から形成され、収容容器１９から外部に延出した部分１８１ｙが樹脂製などの絶縁材料から形成されている。
  第１の可動金属板１８２は、第１の固定金属板１６１に対応して複数設けられている。なお、第１の可動金属板１８２はそれぞれ同一形状をなすものである。また、第２の可動金属板１８２は、第２の固定金属板１７１に対応して複数設けられている。なお、第２の可動金属板１８２はそれぞれ同一形状をなすものである。これら可動金属板１８２、１８３はそれぞれ、回転軸Ｃに沿って互いに略等間隔に設けられている。また、本実施形態では、各可動金属板１８２、１８３が各固定金属板１６１、１７１の間に挟まれる構成としてある。図３では、固定金属板１６１、１７１を６枚とし、可動金属板１８２、１８３を５枚としているが、これに限られない。なお、可動金属板１８２、１８３と固定金属板１６１、１７１とのギャップは例えば１ｍｍである。
  第１の可動金属板１８２及び第２の可動金属板１８３は、図４に示すように、回転軸Ｃに関して対称となる位置に設けられるとともに、互いに同一形状をなすものである。具体的に各可動金属板１８２、１８３は、図６に示すように、平面視において、回転軸Ｃから径方向外側に行くに従って拡開する扇形状をなすものである。本実施形態では、中心角が９０度の扇形状をなすものである。
  このように構成された可変コンデンサ１３において可動電極１８を回転させることによって、図７に示すように、第１の固定金属板１６１及び第１の可動金属板１８２の対向面積（第１の対向面積Ａ１）が変化し、第２の固定金属板１７１及び第２の可動金属板１８３の対向面積（第２の対向面積Ａ２）が変化する。本実施形態では、第１の対向面積Ａ１と第２の対向面積Ａ２とは同じように変化する。また、各固定金属板１６１、１７１の回転軸Ｃ側の先端辺１６１ｂ、１７１ｂが円弧状であり、可動電極１８を回転させることによって、第１の対向面積Ａ１と第２の対向面積Ａ２とは、可動電極１８の回転角度θに比例して変化する。
  また、本実施形態では、図６に示すように、各固定金属板１６１、１７１及び各可動金属板１８２、１８３が対向しない状態では、平面視において、可動金属板１８２、１８３の拡開する端辺１８２ａ、１８３ａと、固定金属板１６１、１７１の縮小する端辺１６１ａ、１７１ａとの間に隙間Ｘを設けている。これにより、可動電極１８を軸方向に取り外し可能にしている。本実施形態では、可動電極１８を支持している前側壁１９ｃを軸方向に沿って取り外すことによって可動電極１８が取り外される。
  上記の構成において、収容容器１９の導入ポートＰ１から冷却液ＣＬが流入すると、収容容器１９の内部が冷却液ＣＬにより満たされる。このとき、第１の固定金属板１６１及び第１の可動金属板１８２の間が冷却液ＣＬで満たされるとともに、第２の固定金属板１６１及び第２の可動金属板１８３の間が冷却液ＣＬで満たされる。これにより、冷却液ＣＬが第１のコンデンサの誘電体及び第２のコンデンサの誘電体となる。本実施形態では、第１のコンデンサの静電容量と第２のコンデンサの静電容量とは同じである。また、このように構成される第１のコンデンサ及び第２のコンデンサは直列に接続されており、可変コンデンサ１３の静電容量は、第１のコンデンサ（又は第２のコンデンサ）の静電容量の半分となる。
  ここで、本実施形態では、第１の固定電極１６及び第２の固定電極１７と可動電極１８との対向方向が、導入ポートＰ１及び導出ポートＰ２の対向方向と直交するように構成されている。つまり、固定金属板１６１、１７１及び可動金属板１８２、１８３が導入ポートＰ１及び導出ポートＰ２の対向方向に沿って設けられている。この構成により、収容容器１９の内部を冷却液ＣＬが流れやすくなる。その結果、収容容器１９内の冷却液ＣＬの置換が容易となり、可変コンデンサ１３の冷却を効率良く行うことができる。また、導入ポートＰ１から流入した冷却液ＣＬは固定金属板１６１、１７１及び可動金属板１８２、１８３の間に流入しやすく、固定金属板１６１、１７１及び可動金属板１８２、１８３の間から流出しやすい。その結果、固定金属板１６１、１７１及び可動金属板１８２、１８３の間の冷却液の置換が容易となり、誘電体となる冷却液ＣＬの温度変化が抑えられる。これにより、可変コンデンサ１３の静電容量を一定に維持しやすくなる。さらに、固定金属板１６１、１７１及び可動金属板１８２、１８３の間に気泡が滞留しにくくなる。
  然して本実施形態では、図４に示すように、収容容器１９の上壁１９ｄに、収容容器１９内の気泡を排出するための開口部Ｚが形成されている。具体的に開口部Ｚは、上壁１９ｄにおける外周部よりも内側、すなわち上壁１９ｄの中央部に形成されており、ここでは可動電極１８の回転軸Ｃの上方に位置している。なお、開口部Ｚの形状や数は適宜変更して構わないが、ここでは平面視において略円形状の開口部Ｚが１つ形成されている。
  開口部Ｚには、配管部材Ｐの一端が接続されており、この配管部材Ｐの他端は収容容器１９の下流側に接続されている。より具体的には、配管部材Ｐの他端を真空容器２の外部において循環機構１１２の上流側に接続しており、これにより収容容器１９内の気泡が、冷却液ＣＬとともに開口部Ｚを介して収容容器１９から排出されるようにしてある。本実施形態では、図１及び図２に示すように、循環機構１１２の上流側に例えば上方に開口したバッファ容器などの除泡装置１１３を設けてあり、この除泡装置１１３の上流側に配管部材Ｐの他端を接続してある。
  さらに収容容器１９は、上壁１９ｄの内面に形成されて気泡を開口部Ｚに導く気泡案内部１９２を有している。この気泡案内部１９２は、上壁１９ｄの外周部から開口部Ｚに向かうに連れて上方に傾いた例えば曲面である。ここでは図６に示すように、回転軸Ｃと直交する断面において、気泡案内部１９２は、可動電極１８の外端辺１８３ｂに沿った形状、すなわち円弧状をなす。本実施形態では、開口部Ｚを跨ぐように開口部Ｚの上流側から下流側に亘って、言い換えれば第１の接続部１４側から第２の接続部１５側に亘って気泡案内部１９２が形成されている。
  本実施形態の気泡案内部１９２は、上壁１９ｄの内面における一部の領域に設けられており、それ以外の領域には気泡案内部１９２と連続して形成された平坦部１９３が設けられている。この平坦部１９３は、気泡案内部１９２から外側に向かって延びる平面であり、ここでは図６に示すように、回転軸Ｃと直交する断面において、固定電極１６１、１７１の上辺部１６１ｄ、１７１ｄに沿った形状をなす。
  上述した気泡案内部１９２及び平坦部１９３は、収容容器１９の底壁１９ｅの内面においても設けられており、ここでは上壁１９ｄの内面と底壁１９ｅの内面とにおいて回転軸Ｃに関して対称となる位置それぞれに設けられている。すなわち、底壁１９ｅに設けられた気泡案内部１９２は、可動電極１８の外端辺１８２ｂに沿った形状、すなわち円弧状をなし、底壁１９ｅに設けられた平坦部１９３は、固定電極１６１、１７１の下辺部１６１ｃ、１７１ｃに沿った形状をなす。
  さらに本実施形態では、図３～図６に示すように、収容容器１９の左側壁１９ａに形成された導入ポートＰ１が、第１のフランジ部材１６２に形成された貫通孔１６２Ｈの少なくとも一部と段差なく連通している。
  より具体的に説明すると、図５に示すように、貫通孔１６２Ｈを形成する内周面のうちの上面及び下面には凸部１６２ａ、１６２ｃと凹部１６２ｂ、１６２ｄとが交互に形成されており、このうちの各凹部１６２ｂ、１６２ｄの底面と、上述した平坦部１９３とが同一平面状に設けられている。
  また、本実施形態では図３に示すように、導入ポートＰ１を形成する内周面のうちの前側の面Ｐ１ａと貫通孔１６２Ｈを形成する内周面のうちの前側の面１６２ｅとが同一平面状であり、導入ポートＰ１を形成する内周面のうちの後ろ側の面Ｐ１ｂと貫通孔１６２Ｈを形成する内周面のうちの後ろ側の面１６２ｆとが同一平面状である。
  これにより、導入ポートＰ１の外周と貫通孔１６２Ｈの外周の一部とが重なり合っている。
  収容容器１９の右側壁１９ａに形成された導出ポートＰ２においても同様であり、導出ポートＰ２が、第２のフランジ部材１７２に形成された貫通孔１７２Ｈの少なくとも一部と段差なく連通している。
  より具体的に説明すると、貫通孔１７２Ｈを形成する内周面のうちの上面及び下面には凸部と凹部とが交互に形成されており、このうちの各凹部の底面と、上述した平坦部１９３とが同一平面状に設けられている。
  また、本実施形態では図３に示すように、導出ポートＰ２を形成する内周面のうちの前側の面Ｐ２ａと貫通孔１７２Ｈを形成する内周面のうちの前側の面１７２ｅとが同一平面状であり、導出ポートＰ２を形成する内周面のうちの後ろ側の面Ｐ２ｂと貫通孔１７２Ｈを形成する内周面のうちの後ろ側の面１７２ｆとが同一平面状である。
  これにより、導出ポートＰ２の外周と貫通孔１７２Ｈの外周の一部とが重なり合っていることになる。
  ここでは、上述した前側の各面Ｐ１ａ、１６２ｅ、Ｐ２ａ、１７２ｅの全てが同一平面状であり、収容容器１９の内壁面における前側が、導入ポートＰ１から導出ポートＰ２に亘って段差なく平面状に形成されている。
  また、上述した後側の各面Ｐ１ｂ、１６２ｆ、Ｐ２ｂ、１７２ｆの全てが同一平面状であり、収容容器１９の内壁面における後側が、導入ポートＰ１から導出ポートＰ２に亘って段差なく平面状に形成されている。
＜本実施形態の効果＞
  このように構成した本実施形態のプラズマ処理装置１００によれば、収容容器１９の上壁１９ｄに気泡を排出するための開口部Ｚが形成されているので、収容容器１９内に流れ込んだ気泡や収容容器１９内で生じた気泡を開口部Ｚから排出することができ、可変コンデンサ１３の静電容量が気泡によって変化してしまうことを防ぐことができる。
  また、収容容器１９の上壁１９ｄの内面に気泡を開口部Ｚに導く気泡案内部１９２が形成されているので、収容容器１９内において浮上した気泡が開口部Ｚに導かれ、気泡をより確実に排出することができる。
  さらに、導入ポートＰ１が貫通孔１６２Ｈの少なくとも一部と段差なく連通するとともに、導出ポートＰ２が貫通孔１７２Ｈの少なくとも一部と段差なく連通しているので、収容容器１９内における冷却液ＣＬの渦や滞留を抑制することができ、収容容器１９内における気泡の滞留を防ぐことができる。具体的には、例えば貫通孔１６２Ｈから導入ポートＰ１へ向かう冷却液ＣＬが、貫通孔１６２を形成する内面のうちの凹部１６２ｂを通り抜けて凸部１６２ａの裏側に回り込みながら導入ポートＰ１へ導かれるので、貫通孔１６２や導入ポートＰ１における気泡の滞留が抑制される。
  加えて、気泡案内部１９３が可動電極１８の外端辺１８２ｂ、１８３ｂに沿った形状であり、平坦部１９３が固定電極１６１、１７１の上辺部１６１ｄ、１７１ｄや下辺部１６１ｃ、１７１ｃに沿った形状をなすので、収容容器１９内の容積を可及的に小さくすることができる。これにより、収容容器１９内の冷却液ＣＬを速く置換することができ、可変コンデンサ１３の冷却の高効率化を図れる。
  そのうえ、アンテナ導体３を冷却液ＣＬにより冷却することができるので、プラズマＰを安定して発生させることができる。また、可変コンデンサ１３の誘電体をアンテナ導体３を流れる冷却液ＣＬにより構成しているので、可変コンデンサ１３を冷却しつつその静電容量の不意の変動を抑えることができる。
＜その他の変形実施形態＞
  なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
  例えば、前記実施形態では、収容容器１９の上壁１９ｄに１つの開口部Ｚが形成されていたが、複数の開口部Ｚが形成されていても良い。この場合の一例としては、複数の開口部Ｚが、上壁において回転軸Ｃに沿って列状に形成されている構成が挙げられる。
  気泡案内部１９２は、前記実施形態では曲面であったが、図８に示すように、開口部Ｚに向かって傾斜する平面であっても良い。
  また、平坦部１９３は必ずしも設ける必要はなく、図８に示すように、上壁１９ｄの内面において外端部から開口部に亘り、気泡案内部１９２が設けられていても良い。
  さらに、開口部Ｚ又は開口部Ｚと収容容器１９とを接続する流路にバルブを設けても良い。
  一例としては、図９に示すように、開口部Ｚに自動又は手動で開閉可能な開閉バルブＶ１を設けた構成を挙げることができ、このような構成であれば、必要に応じて適宜開閉バルブＶ１を開くことで、収容容器１９内の気泡を排出することができる。
  別の例としては、図１０に示すように、図９における開閉バルブＶ１に代えて減圧弁Ｖ２を設けた構成を挙げることができる。
  具体的にこの減圧弁Ｖ２は、ばねＶ２ａの弾性力を利用して弁体Ｖ２ｂを移動させるように構成された自動減圧弁であり、収容容器１９の内圧が所定値以上になった場合に閉状態から開状態に切り替わるものである。
  このような構成であれば、例えば冷却液の流れが止まっている間に収容容器１９内に気泡が発生したとしても、収容容器１９の内圧が所定値以上になった場合に減圧弁Ｖ２が開くので、気泡を自動的に排出することができる。
  加えて、前記実施形態では、貫通孔１６２Ｈを形成する内周面のうちの上面及び下面が櫛歯状であったが、貫通孔１６２Ｈを形成する内周面を櫛歯状にすることなく、導入ポートＰ１を形成する内周面のうちの上面及び下面を櫛歯状にして、その上面及び下面に形成された凹部に第１の固定金属板１６１が差し込まれるようにしても良い。
  また、貫通孔１７２Ｈについても同様、貫通孔１７２Ｈを形成する内周面を櫛歯状にすることなく、導出ポートＰ２を形成する内周面のうちの上面及び下面を櫛歯状にして、その上面及び下面に形成された凹部に第２の固定金属板１７１が差し込まれるようにしても良い。
  前記実施形態では、可動電極が回転軸周りに回転するものであったが、可動電極が一方向にスライド移動するものであってもよい。ここで、可動電極がスライドする構成としては、可動電極が固定電極との対向方向に直交する方向にスライドして対向面積が変化するものであってもよいし、可動電極が固定電極との対向方向に沿ってスライドして対向距離が変化するものであってもよい。
  また、可動金属板及び固定金属板の形状は前記実施形態に限られず、種々の形状とすることができる。
  さらに、前記実施形態では、可変コンデンサが互いに隣接するアンテナ導体の間に設けられているが、アンテナ導体と接地との間に設けられるものであってもよい。この場合、第１の固定電極はアンテナ導体に電気的に接続され、第２の固定電極は接地される。
  その上、前記実施形態では、アンテナ導体は直線状をなすものであったが、湾曲又は屈曲した形状であっても良い。この場合、金属パイプが湾曲又は屈曲した形状であっても良いし、絶縁パイプが湾曲又は屈曲した形状であっても良い。
  なお、収容容器の上壁に該収容容器内の気泡を排出するための開口部を形成するといった技術的思想を電池や固定コンデンサなどの電気素子に適用しても構わない。
  すなわち、かかる電気素子は、内部液となる液体を導入する導入ポート及び前記液体を導出する導出ポートを有し、前記液体で満たされる収容容器と、前記収容容器内に設けられて互いに対向する少なくとも一対の電極とを具備する電気素子であって、前記収容容器の上壁に該収容容器内の気泡を排出するための開口部が形成されていることを特徴とするものである。
  その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
１００・・・プラズマ処理装置
Ｗ・・・基板
Ｐ・・・誘導結合プラズマ
２・・・真空容器
３・・・アンテナ導体
３Ｓ・・・流路
ＣＬ・・・冷却液
１３・・・可変コンデンサ
１６・・・第１の固定電極
１６１・・・固定金属板
１６２・・・第１のフランジ部材
１６２Ｈ・・・貫通孔
１７・・・第２の固定電極
１７１・・・固定金属板
１７２・・・第２のフランジ部材
１７２Ｈ・・・貫通孔
１８・・・可動電極
Ｃ・・・回転軸
１８２・・・第１の可動金属板
１８３・・・第２の可動金属板
１６１ａ、１７１ａ・・・縮小する端辺
１６１ｂ、１７１ｂ・・・先端辺
１９・・・収容容器
Ｐ１・・・導入ポート
Ｐ２・・・導出ポート
１９ａ・・・左側壁
１９ｂ・・・右側壁
１９ｄ・・・上壁
Ｚ・・・開口部
１９２・・・気泡案内部
Ｐ・・・配管部材
Ｖ１・・・開閉バルブ
Ｖ２・・・減圧弁

Claims (9)

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