WO2020246523A1 - プラズマ処理装置 - Google Patents

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WO2020246523A1
WO2020246523A1 PCT/JP2020/022017 JP2020022017W WO2020246523A1 WO 2020246523 A1 WO2020246523 A1 WO 2020246523A1 JP 2020022017 W JP2020022017 W JP 2020022017W WO 2020246523 A1 WO2020246523 A1 WO 2020246523A1
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metal plate
processing apparatus
plasma processing
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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 plasma processing apparatus that processes an object to be processed using plasma.
  • Patent Document 1 states that an antenna is arranged outside the vacuum vessel, and a high-frequency magnetic field generated from the antenna is applied inside the vacuum vessel through a dielectric window provided so as to close the opening of the side wall of the vacuum vessel.
  • a device that generates plasma in a processing chamber by allowing it to permeate into a vacuum chamber.
  • the dielectric window since the dielectric window is used as a part of the side wall of the vacuum vessel, the dielectric window has sufficient strength to withstand the differential pressure inside and outside the vessel when the inside of the vacuum vessel is evacuated. Must have.
  • the dielectric material constituting the dielectric window is ceramics or glass having low toughness, it is necessary to sufficiently increase the thickness of the dielectric window in order to have sufficient strength to withstand the above-mentioned differential pressure. Therefore, when the distance from the antenna to the processing chamber in the vacuum vessel becomes long, the strength of the induced electric field in the processing chamber becomes weak, and there is a problem that the efficiency of plasma generation decreases.
  • the present invention has been made in view of such a problem, and provides a plasma processing apparatus capable of efficiently supplying a high-frequency magnetic field generated from an antenna to a processing chamber in an antenna arranged outside the processing chamber.
  • the main task is to do.
  • the plasma processing apparatus vacuum-treats the object to be processed arranged in the processing chamber by using plasma, and has a container body having an opening in the wall forming the processing chamber and the opening.
  • a metal plate provided so as to close and a slit penetrating in the thickness direction is formed, a dielectric plate which is supported in contact with the metal plate and closes the slit from the outside of the processing chamber, and the metal.
  • An antenna provided outside the processing chamber so as to face the plate and connected to a high-frequency power source to generate a high-frequency magnetic field is provided, and the following equation (1) is satisfied.
  • h is the distance (mm) between the central axis of the antenna and the surface of the metal plate on the antenna side
  • D is the diameter (mm) of the antenna.
  • the plasma processing apparatus forms a magnetic field transmission window for transmitting a high-frequency magnetic field generated from an antenna to the processing chamber side by a slit formed in a metal plate and a dielectric plate arranged on the slit. ing.
  • a part of the members forming the magnetic field transmission window is made of a metal material having a toughness higher than that of a dielectric material such as ceramics, the magnetic field transmission window is formed only by the dielectric material.
  • the thickness of the magnetic field transmission window can be reduced as compared with the case. Further, since the dielectric plate is supported in contact with the metal plate, deformation of the dielectric plate during vacuum processing can be reduced, and bending stress generated in the dielectric plate can be reduced.
  • the thickness of the dielectric plate itself can be reduced. As a result, the distance from the antenna to the processing chamber can be shortened, and the high-frequency magnetic field generated from the antenna can be efficiently supplied to the processing chamber. Further, if the thickness of the dielectric plate is too small, it cannot withstand the differential pressure during vacuum processing and may crack. However, as described above, the distance between the surface of the metal plate and the surface of the antenna is 0.7 mm. Since it is made larger, the thickness of the dielectric plate provided between the antenna and the metal plate can be designed to be thick enough to withstand the differential pressure during vacuum processing. Further, since the metal plate is provided so as to close the opening of the container body, all the members surrounding the processing chamber, which is the plasma generation space, can be electrically grounded. As a result, the influence of the antenna voltage on the plasma can be reduced, and the electron temperature and the ion energy can be reduced.
  • the plasma processing apparatus further satisfies the following formula (2). 15 ⁇ hd / 2 (2)
  • the slit is formed so as to be located between the antenna and the processing chamber when viewed from the thickness direction. With such a case, the high frequency magnetic field generated from the antenna can be more efficiently supplied to the processing chamber.
  • the antenna has a linear shape and a plurality of the slits are formed in parallel with each other.
  • the high-frequency magnetic field can be supplied more uniformly to the processing chamber, so that the plasma density generated in the processing chamber can be made more uniform.
  • a flow path through which the cooling fluid can flow is formed inside the metal plate.
  • the resistance heat generated by the induced current flowing through the metal plate can be transferred to the cooling fluid and released.
  • Examples of the metal plate include those in which the flow paths are formed so as to pass at least between slits adjacent to each other.
  • the flow paths are formed so as to pass at least between slits adjacent to each other.
  • the plasma processing device is attached to the container body so as to close the opening, and includes a window member that forms a magnetic field transmission window that allows a high-frequency magnetic field generated from the antenna to pass through the processing chamber. It is preferable to have a metal plate, the dielectric plate, and a holding frame for holding the metal plate and the dielectric plate. In such a case, since the window member forming the magnetic field transmission window and the container body are separate members, even if the metal plate is consumed or soiled due to corrosion due to gas or deterioration due to heat, etc. The metal plate can be easily replaced and cleaned by removing the entire window member.
  • the angle formed by the slit and the antenna becomes smaller (that is, when it approaches parallel) when viewed from the thickness direction of the metal plate, the induced current flowing through the metal plate increases so as to cancel the high-frequency magnetic field generated from the antenna, and the processing chamber becomes large.
  • the strength of the high-frequency magnetic field supplied to the antenna may decrease. Therefore, when viewed from the thickness direction of the metal plate, the angle formed by the slit and the antenna is preferably 30 ° or more and 90 ° or less. In this way, since the slit is formed so as to intersect the antenna when viewed from the thickness direction, the induced current flowing through the metal plate along the axial direction of the antenna is cut off by the slit.
  • the induced current flowing through the metal plate can be reduced, and the strength of the high-frequency magnetic field supplied to the processing chamber can be improved.
  • the angle formed by the slit and the antenna is larger (that is, closer to vertical). The angle is more preferably 45 ° or more and 90 ° or less, and even more preferably about 90 °.
  • the width dimension of the slit is preferably not less than or equal to the thickness of the metal plate, and more preferably not more than 1/2. As a result, it is possible to suppress the entry of the electric field into the processing chamber and reduce the influence on the generated plasma.
  • the "slit width dimension" as used herein means the length of the slit in the direction along the antenna at a portion overlapping the antenna when viewed from the thickness direction.
  • the width dimension of the metal plate between the slits adjacent to each other is preferably 15 mm or less, and more preferably 5 mm or less.
  • the dielectric plate is (i) laminated with an inorganic layer made of an inorganic material and an organic layer made of an organic material. It is preferable that the material contains a fiber-reinforced material obtained by impregnating an inorganic fiber with an organic material (ii).
  • the dielectric plate is formed by combining an inorganic material such as glass or ceramics having excellent magnetic field permeability and an organic material having more flexibility than this, so that the thickness of the dielectric plate is increased. It is possible to suppress abrupt damage to the dielectric plate due to the differential pressure inside and outside the processing chamber during vacuum processing.
  • the dielectric plate is a laminate of an inorganic layer and an organic layer
  • the inorganic layer has a plate shape and the organic layer has a sheet shape.
  • the organic layer for improving the flexibility of the dielectric plate is in the form of a sheet, the thickness of the dielectric plate itself can be reduced.
  • the "sheet shape” means a “rollable shape”
  • the “plate shape” means a “non-windable shape”.
  • the dielectric plate is a laminate of an inorganic layer and an organic layer
  • the inorganic layer and the organic layer are laminated in this order from the processing chamber toward the antenna.
  • the treatment chamber is evacuated excessively, a large stress is generated in the inorganic layer, which is less flexible than the organic layer, and the inorganic layer may be damaged such as cracking before the organic layer.
  • the organic layer is laminated on the inorganic layer (that is, the organic layer is located on the atmosphere side), so even if the inorganic layer is broken or damaged by any chance.
  • a flexible organic layer can seal this from the atmospheric side. Therefore, sudden pressure fluctuation in the processing chamber due to vacuum leakage can be prevented, and damage to the vacuum pump or the like can be prevented.
  • the inorganic layer and the organic layer are laminated in this order.
  • the dielectric plate is a laminate of an inorganic layer and an organic layer
  • the inorganic layer and the organic layer are bonded to each other. In this way, since the organic layer and the inorganic layer are laminated and bonded, even if the inorganic layer is broken or damaged due to excessive vacuum exhaust, the fragments are prevented from scattering. it can.
  • the inorganic material is selected from non-alkali glass, quartz glass or ceramics from the viewpoint of reducing dielectric loss and self-heating due to high frequency. It is preferable that the organic material is one selected from polytetrafluoroethylene or polyimide.
  • the dielectric plate contains a fiber reinforced material
  • the inorganic fiber is glass fiber and the organic material is polyimide from the viewpoint of reducing dielectric loss and self-heating due to high frequency.
  • the dielectric plate contains the fiber-reinforced material
  • the dielectric plate is preferably a laminate of a fiber-reinforced layer made of the fiber-reinforced material and an inorganic layer made of an inorganic material.
  • the fiber reinforced layer has a sheet shape and the inorganic layer has a plate shape.
  • the cross-sectional view orthogonal to the longitudinal direction of the antenna which shows typically the whole structure of the plasma processing apparatus of this embodiment.
  • the cross-sectional view along the longitudinal direction of the antenna which shows typically the whole structure of the plasma processing apparatus of the same embodiment.
  • the cross-sectional view along the longitudinal direction of the antenna which shows typically the structure of the window member of the plasma processing apparatus of the same embodiment.
  • the plan view seen from the antenna side which shows typically the structure of the window member of the plasma processing apparatus of the same embodiment.
  • FIG 5 is a cross-sectional view along the longitudinal direction of the antenna schematically showing the overall configuration of the plasma processing apparatus of another embodiment.
  • the plan view which shows typically the relationship between the antenna and the slit of the plasma processing apparatus of another embodiment.
  • the plan view (a) and the front view (b) schematically show the structure of the metal plate of another embodiment.
  • the cross-sectional view along the longitudinal direction of the antenna which shows typically the structure of the dielectric plate of the window member of another embodiment.
  • the cross-sectional view along the longitudinal direction of the antenna which shows typically the structure of the dielectric plate of the window member of another embodiment.
  • the cross-sectional view along the longitudinal direction of the antenna which shows typically the structure of the dielectric plate of the window member of another embodiment.
  • the cross-sectional view along the longitudinal direction of the antenna which shows typically the structure of the dielectric plate of the window member of another embodiment.
  • Plasma processing device 1 ⁇ ⁇ ⁇ Processing room 21 ⁇ ⁇ ⁇ Container body 211 ⁇ ⁇ ⁇ Opening 221 ⁇ ⁇ ⁇ Metal plate 221s ⁇ ⁇ ⁇ Slit 222 ⁇ ⁇ ⁇ Dielectric plate 3 ⁇ ⁇ ⁇ Antenna 4 ⁇ ⁇ High frequency power supply 5 ⁇ ⁇ ⁇ Magnetic field transmission window
  • the plasma processing apparatus according to the embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
  • the plasma processing apparatus described below is for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention is not limited to the following unless otherwise specified. Further, the contents described in one embodiment can be applied to other embodiments. In addition, the size and positional relationship of the members shown in each drawing may be exaggerated to clarify the explanation.
  • the plasma processing apparatus 100 vacuum-treats an object W to be processed such as a substrate by using an inductively coupled plasma P.
  • the substrate 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 treatment applied to the substrate is, for example, film formation, etching, ashing, sputtering, etc. by the plasma CVD method.
  • the plasma processing apparatus 100 of the present embodiment is a plasma CVD apparatus when forming a film by a plasma CVD method, a plasma etching apparatus when performing etching, a plasma ashing apparatus when performing ashing, and plasma sputtering when performing sputtering. Also called a device.
  • the plasma processing apparatus 100 includes a vacuum container 2 in which a processing chamber 1 that is evacuated and into which gas G is introduced is formed inside, and an antenna provided outside the processing chamber 1. 3 and a high frequency power supply 4 for applying a high frequency to the antenna 3.
  • the vacuum vessel 2 is formed with a magnetic field transmission window 5 for transmitting a high-frequency magnetic field generated from the antenna 3 into the processing chamber 1.
  • the high frequency magnetic field generated from the antenna 3 passes through the magnetic field transmission window 5 and is formed in the processing chamber 1, so that an induced electric field is generated in the space inside the processing chamber 1. , This produces an inductively coupled plasma P.
  • the vacuum container 2 includes a container body 21 and a window member 22 that forms a magnetic field transmission window 5.
  • the container body 21 is, for example, a metal container, and the processing chamber 1 is formed inside by the wall (inner wall) thereof.
  • An opening 211 penetrating in the thickness direction is formed on the wall of the container body 21 (here, the upper wall 21a).
  • the window member 22 is detachably attached to the container body 21 so as to close the opening 211.
  • the container body 21 is electrically grounded, and the window member 22 and the container body 21 are vacuum-sealed with a gasket such as an O-ring or an adhesive.
  • the vacuum vessel 2 is configured such that the processing chamber 1 is evacuated by the vacuum exhaust device 6. Further, the vacuum container 2 is configured such that the gas G is introduced into the processing chamber 1 via, for example, a flow rate regulator (not shown) and a plurality of gas introduction ports 212 provided in the container body 21.
  • the gas G may be set according to the processing content to be applied to the substrate W. For example, when performing film formation on a substrate by plasma CVD, the gas G is a gas diluted with the raw material gas or a dilution gas (e.g., H 2).
  • the raw material gas is SiH 4, a Si film is used, when SiH 4 + NH 3 is used, a SiN film is used, when SiH 4 + O 2 is used, a SiO 2 film is used, and when SiF 4 + N 2 is used, a SiN film is used.
  • F film fluoride silicon nitride film
  • a substrate holder 7 for holding the substrate W is provided in the vacuum container 2.
  • a bias voltage may be applied to the substrate holder 7 from the bias power supply 8.
  • 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 the positive ions in the plasma P are incident on the substrate W can be controlled to control the crystallinity of the film formed on the surface of the substrate W. ..
  • a heater 71 for heating the substrate W may be provided in the substrate holder 7.
  • each antenna 3 is arranged outside the processing chamber 1 so as to face the magnetic field transmission window 5.
  • the distance between each antenna 3 and the magnetic field transmission window 5 is set to about 2 mm.
  • Each antenna 3 is arranged so as to be substantially parallel to the surface of the substrate W provided in the processing chamber 1.
  • Each antenna 3 has the same configuration, and has a linear shape (specifically, a columnar shape) having a length of several tens of centimeters or more when viewed from the outside.
  • a high-frequency power supply 4 is connected to the feeding end 3a, which is one end of the antenna 3, via a matching circuit 41, and the terminal 3b, which is the other end, is directly grounded.
  • the terminal portion 3b may be grounded via a capacitor, a coil, or the like.
  • each antenna 3 has a hollow structure in which a flow path through which the coolant CL can flow is formed.
  • each antenna 3 includes at least two conductor elements 31 and a capacitor 32 which is a quantitative element electrically connected in series with the conductor elements 31 adjacent to each other.
  • each antenna 3 includes three conductor elements 31 and two capacitors 32.
  • Each conductor element 31 has the same shape as a straight tube (specifically, a circular tube) in which a linear flow path through which the cooling liquid flows is formed.
  • the material of each conductor element 31 is, for example, copper, aluminum, alloys thereof, or metals such as stainless steel, but the material is not limited to this, and may be changed as appropriate.
  • each antenna 3 By configuring each antenna 3 in this way, the combined reactance of the antenna 3 is simply the inductive reactance minus the capacitive reactance, so that the impedance of the antenna 3 can be reduced. As a result, even when the antenna 3 is lengthened, the increase in impedance can be suppressed, the high-frequency current IR easily flows through the antenna 3, and the inductively coupled plasma P can be efficiently generated in the processing chamber 1. ..
  • the high frequency power supply 4 can pass a high frequency current IR to the antenna 3 via the matching circuit 41.
  • the frequency of the high frequency is, for example, 13.56 MHz, which is generally used, but the frequency is not limited to this and may be changed as appropriate.
  • the window member 22 includes a metal plate 221 and a dielectric plate 222 provided in order from the processing chamber 1 side toward the antenna 3 side.
  • the metal plate 221 is formed with slits 221s penetrating in the thickness direction thereof, and is provided so as to close the opening 211 of the container body 21.
  • the dielectric plate 222 is supported in contact with the metal plate 221 and is provided on the surface of the metal plate 221 on the antenna 3 side so as to close the slit 221s from the outside side (that is, the antenna 3 side) of the processing chamber 1. ..
  • the magnetic field transmission window 5 is formed by the slit 221s of the metal plate 221 and the dielectric plate 222 that closes the slit 221s. That is, the high-frequency magnetic field generated from the antenna 3 passes through the dielectric plate 222 and the slit 221s and is supplied to the processing chamber 1.
  • the vacuum in the processing chamber 1 is maintained by the metal plate 221 that closes the opening 211 and the dielectric plate 222 that closes the slit 221s of the metal plate 221.
  • the thickness direction of the metal plate 221 is simply referred to as the "thickness direction".
  • the metal plate 221 transmits the high-frequency magnetic field generated from the antenna 3 into the processing chamber 1 and prevents the electric field from entering the processing chamber 1 from outside the processing chamber 1.
  • the metal material is rolled (for example, cold rolling or hot rolling) to form a flat plate.
  • the thickness of the metal plate 221 is set to about 5 mm, but the thickness is not limited to this and may be changed as appropriate according to the specifications.
  • the thickness of the metal plate 221 may be as long as it can withstand the differential pressure between the internal and external pressures of the processing chamber 1 during vacuum processing, and is preferably 1 mm or more.
  • the metal plate 221 has a shape (here, a rectangular shape) that can cover the entire opening 211 of the container body 21 in a plan view.
  • the area surrounded by the outer peripheral edge of the metal plate 221 is larger than the area of the opening 211 of the container body 21.
  • the metal plate 221 is provided so as to surround the peripheral edge of the opening 211 of the container body 21 on the antenna 3 side so as to be in contact with and supported by the container body 21.
  • the metal plate 221 is arranged so as to be substantially parallel to the surface of the substrate W arranged in the processing chamber 1.
  • the metal plate 221 and the container body 21 are vacuum-sealed by interposing a sealing structure (not shown) between them.
  • the sealing structure is realized by a sealing member such as an O-ring or a gasket or an adhesive provided between the metal plate 221 and the container body 21. These sealing members are provided so as to surround the outer peripheral edge of the opening 211.
  • the metal plate 221 is in electrical contact with the container body 21, and is grounded via the container body 21. Not limited to this, the metal plate 221 may be directly grounded.
  • the material constituting the metal plate 221 is, for example, one kind of metal selected from the group containing Cu, Al, Zn, Ni, Sn, Si, Ti, Fe, Cr, Nb, C, Mo, W or Co, or one of them. (For example, stainless alloy, aluminum alloy, etc.) may be used. It may also contain trace elements (unavoidable impurities) that are mixed depending on the conditions of raw materials, materials, manufacturing equipment, and the like. From the viewpoint of improving corrosion resistance and heat resistance, the surface of the metal plate 221 on the processing chamber 1 side may be coated.
  • the slit 221s has a rectangular shape having a longitudinal direction in a direction orthogonal to the antenna 3 when viewed from the thickness direction, and is located between the antenna 3 and the processing chamber 1. It is formed directly below the antenna 3.
  • the slits 221s are formed at positions corresponding to each antenna 3. Specifically, a plurality of slits 221s are formed at positions corresponding to one antenna 3. More specifically, one or a plurality of slits 221s are formed at positions corresponding to each conductor element 31 of the antenna 3. In the present embodiment, six slits 221s are formed at positions corresponding to each conductor element 31.
  • the number of slits 221s is not limited to this, and may be appropriately changed according to the specifications. Although each slit 221s has the same shape here, it may have a different shape.
  • the slits 221s are formed parallel to each other at positions corresponding to each antenna 3 (specifically, each conductor element 31). Specifically, as shown in FIG. 5, each slit 221s is formed so that the angle ⁇ s formed by the longitudinal direction thereof and the antenna 3 is substantially the same when viewed from the thickness direction. Here, the angle ⁇ s formed by the slit 221 s and the antenna 3 is set to about 90 °.
  • Each slit 221s is formed so that its width dimension d w is substantially the same.
  • the width d w of the slit 221s is preferably not more than the thickness of the metal plate 221, more preferably about 1/2 or less, more preferably about 1/3 or less.
  • the slits 221s are formed at equal intervals along the antenna 3 at a predetermined pitch length d p.
  • the “pitch length” is the distance between the center positions of the slits 221s adjacent to each other in the direction along the antenna 3.
  • the slits 221s are formed so that the width dimensions of the metal plates 221 between the slits 221s adjacent to each other are the same.
  • the "width dimension of the metal plate between the slits adjacent to each other" (hereinafter, also simply referred to as “the length between the slits") is the width dimension d w of the slit 221s from the pitch length d p of the slit 221s. It is the subtracted length.
  • the length d s between the slits is preferably 15mm or less, and more preferably 5mm or less.
  • the plasma processing device 100 of the present embodiment includes a cooling mechanism 9 for cooling the metal plate 221.
  • the cooling mechanism 9 has a flow path 91 formed inside the metal plate 221 through which the cooling fluid can flow and a cooling fluid supply for supplying the cooling fluid to the flow path 91. It is equipped with a mechanism (not shown). Both ends of the flow path 91 are open to the surface of the metal plate 221. The cooling fluid is supplied to the flow path 91 through one opening 91a and discharged from the other opening 91b.
  • the flow path 91 is formed so that the fluid flows in one direction from one opening 91a to the other opening 91b.
  • the flow path 91 is provided corresponding to each antenna 3 (specifically, the conductor element 31).
  • the flow path 91 includes a first flow path portion 91x formed parallel to the lateral direction of the slit 221s and a second flow path portion 91y formed parallel to the longitudinal direction of the slit 221s. Combined, they are formed to meander between the plurality of slits 221s.
  • the flow path 91 is formed so as to pass at least between the slits 221s adjacent to each other. More specifically, the second flow path portion 91y is formed so as to pass through the central portion between the slits 221s adjacent to each other.
  • the cooling fluid supplied to the flow path 91 may be either a liquid or a gas.
  • the dielectric plate 222 transmits the high-frequency magnetic field generated from the antenna 3 into the processing chamber 1 and closes the slit 221s to maintain the vacuum in the processing chamber 1.
  • the dielectric plate 222 has a flat plate shape entirely composed of a dielectric substance.
  • the plate thickness of the dielectric plate 222 is made smaller than the plate thickness of the metal plate 221, but the plate thickness is not limited to this. A thinner one is preferable from the viewpoint of shortening the distance between the antenna 3 and the processing chamber 1.
  • the thickness of the dielectric plate 222 may be sufficient to withstand the differential pressure between the inside and outside of the processing chamber 1 received from the slits 221s when the processing chamber 1 is evacuated, and the number and length of the slits 221s and the dielectric material may be sufficient. It may be appropriately set according to the specifications such as the material of the plate 222. For example, when the width dimension d w of the slit 221 s is 20 mm, the length dimension d l of the slit 221 s is 30 mm, the length between the slits d s is 5 mm, and the dielectric plate 222 is made of non-alkali glass, the dielectric plate The plate thickness of 222 is preferably 0.7 mm or more.
  • the material constituting the dielectric plate 222 is a known material such as ceramics such as alumina, silicon carbide and silicon nitride, inorganic materials such as quartz glass and non-alkali glass, and resin materials such as fluororesin (for example, Teflon). Good. From the viewpoint of reducing dielectric loss, the material constituting the dielectric preferably has a dielectric loss tangent of 0.01 or less, and more preferably 0.005 or less.
  • the dielectric plate 222 is provided on the surface of the metal plate 221 on the antenna 3 side so as to cover and close the plurality of slits 221s formed in the metal plate 221. Specifically, the dielectric plate 222 is in contact with the surface of the metal plate 221 on the antenna 3 side so as to surround and adhere to the periphery of the plurality of slits 221s.
  • the dielectric plate 222 and the metal plate 221 are vacuum-sealed by interposing a sealing structure (not shown) between them.
  • the sealing structure is realized by a sealing member such as an O-ring or a gasket or an adhesive provided between the dielectric plate 222 and the metal plate 221.
  • These sealing members may be provided so as to surround all of the plurality of slits 221s at once, or may be provided so as to individually surround the plurality of slits 221s. Further, when the dielectric plate 222 is made of a material having high elasticity such as a resin material, the sealing structure may be realized by the elastic force of the dielectric plate 222.
  • the window member 22 further includes a holding frame 223 for holding the metal plate 221 and the dielectric plate 222.
  • the holding frame 223 holds the metal plate 221 and the dielectric plate 222 by pressing them against the upper surface 21b of the container body 21.
  • the holding frame 223 has a flat plate shape and is arranged on the dielectric plate 222 so as to be substantially parallel to the surface of the substrate W provided in the processing chamber 1.
  • the lower surface of the holding frame 223 is arranged so as to be in contact with the upper surfaces of the dielectric plate 222 and the metal plate 221.
  • the holding frame 223 is detachably attached to the upper surface 21b of the container body 21 by a fixing member (not shown) such as a screw mechanism.
  • the material constituting the holding frame 223 is, for example, one kind of metal selected from the group containing Cu, Al, Zn, Ni, Sn, Si, Ti, Fe, Cr, Nb, C, Mo, W or Co. It may be an alloy thereof or the like. Further, from the viewpoint of reducing the induced current flowing inside, the holding frame 223 is preferably made of a dielectric material. Examples of such a dielectric material include ceramics such as alumina, silicon carbide and silicon nitride, inorganic materials such as quartz glass and non-alkali glass, and resin materials such as fluororesin (for example, Teflon). Further, it is preferable that the fixing member such as a bolt for fixing the holding frame 223 is also made of a dielectric material such as ceramic as in the holding frame 223.
  • a plurality of elongated hole-shaped openings 223 East penetrating in the thickness direction are formed in the holding frame 223, and the dielectric plate 222 is exposed from the openings 223 East.
  • the opening 223 East is formed at a position corresponding to each antenna 3 (specifically, each conductor element 31). More specifically, the opening 223 Europe is formed so as to surround each antenna 3 and the magnetic field transmission window 5 at a position corresponding thereto when viewed from the thickness direction.
  • nine openings 223 Europe are formed to correspond to the three antennas 3 (ie, the nine conductor elements 31).
  • the plasma processing device 100 of the present embodiment may include a holding frame cooling mechanism (not shown) for cooling the holding frame 223.
  • the holding frame cooling mechanism may cool the holding frame 223 by, for example, water cooling or air cooling means.
  • the holding frame 223 may be configured to be cooled by having a hollow structure having a flow path through which the coolant can flow.
  • the holding frame 223 may be cooled by blowing air from a fan or the like.
  • the plasma processing apparatus 100 of the present embodiment has the diameter of the antenna 3 (specifically, the diameter of each conductor element 31) D (mm) and the central axis of the antenna 3 (specifically, the central axis of the antenna 3). , The central axis of each conductor element 31) and the distance h (mm) between the surface of the metal plate 221 on the antenna 3 side so that the antenna 3 satisfies the following equations (1) and (2). The position of is set.
  • a part of the window member 22 forming the magnetic field transmission window 5 is made of a metal material having a toughness higher than that of a dielectric material such as ceramics. Therefore, the thickness of the magnetic field transmission window 5 can be reduced as compared with the case where the magnetic field transmission window 5 is formed only by the dielectric material. As a result, the distance from the antenna 3 to the processing chamber 1 can be shortened, and the high-frequency magnetic field generated from the antenna 3 can be efficiently supplied into the processing chamber 1. Further, since the metal plate 221 is provided so as to close the opening 211 of the container body 21, all the members surrounding the processing chamber 1 which is the plasma generation space can be electrically grounded. As a result, the influence of the voltage of the antenna 3 on the plasma can be reduced, and the electron temperature and the ion energy can be reduced.
  • the diameter D (mm) of the antenna 3 and the distance h (mm) between the central axis of the antenna 3 and the surface of the metal plate 221 on the antenna 3 side are as described above.
  • the position of the antenna 3 was set so as to satisfy the equations 1) and (2), but the present invention is not limited to this. In another embodiment, the position of the antenna 3 may be set so as not to satisfy the above equation (2) but only to satisfy the equation (1).
  • the metal plate 221 has a flat plate shape, but the present invention is not limited to this.
  • the surface on which the dielectric plate 222 is placed may be configured to be located closer to the substrate W than the upper wall 21a of the container body 21. With such a configuration, the antenna 3 can be brought closer to the processing chamber 1, so that the plasma density formed in the processing chamber 1 can be further improved.
  • the angle ⁇ s formed by the slit 221 s and the antenna 3 is about 90 °, but the angle is not limited to this. In other embodiments, the angle theta s is about 30 ° or more, it may be any angle theta s of less than about 90 °.
  • the angle ⁇ s is more preferably about 60 ° or more and about 90 ° or less, and most preferably about 90 °.
  • the angle formed with the antenna 3 is about 0 ° or more.
  • a slit 221t of less than about 30 ° may be further formed in the metal plate 221.
  • the angle formed by the slit 221t with the antenna 3 is preferably 0 °.
  • the slit 221t is formed so as to be located directly below the antenna 3.
  • the slits 221s are formed so as to be parallel to each other, but the present invention is not limited to this.
  • the slits 221s may be formed so that the angles formed with the antenna 3 are different from each other.
  • the slit 221s may not be formed at a constant pitch length d p.
  • the pitch length d p and the inter-slit length d s are increased in the vicinity of the center position in the longitudinal direction of the antenna 3 (specifically, the conductor element 31).
  • the pitch length d p and the slit length d s may be reduced as the antenna 3 approaches both ends in the longitudinal direction. In this way, the plasma density along the length direction of the antenna 3 can be made uniform in the processing chamber 1.
  • each of the width d w of the slit 221s may not be the same.
  • the slit 221s is formed at a constant pitch length d p, the center vicinity in the longitudinal direction of the antenna 3, to reduce the width dimension d w (i.e., increased inter-slit length d s)
  • the width dimension d w may be increased (that is, the interslit length d s may be decreased) as the antenna 3 approaches both ends in the longitudinal direction. In this way, the plasma density along the length direction of the antenna 3 can be made uniform in the processing chamber 1.
  • only one second flow path portion 91y is formed between the adjacent slits 221s, but the present invention is not limited to this, and a plurality of second flow path portions 91y may be formed.
  • the flow path 91 is not limited to the one formed without branching from one opening 91a to the other opening 91b, and may be formed so as to branch in the middle.
  • the openings 91a and 91b do not have to be provided at both ends of the flow path 91, and may be provided in the middle of the flow path 91.
  • the plasma processing apparatus of the above embodiment includes, but is not limited to, one metal plate 221.
  • a plurality of metal plates 221 stacked in the thickness direction may be provided.
  • the constituent materials of the metal plates 221 may be different from each other, or may be the same constituent material.
  • the window member 22 is attached to the upper surface 21b of the container body 21, but the present invention is not limited to this. In another embodiment, it may be attached to a flange or the like provided on the upper surface of the container body 21.
  • a plurality of openings 223 Kab of the holding frame 223 are formed at positions corresponding to each conductor element 31, but the present invention is not limited to this. In another embodiment, one opening may be formed so as to surround all the conductor elements 31 when viewed from the thickness direction.
  • the plasma processing device 100 of the above embodiment is provided with a plurality of antennas 3, but the present invention is not limited to this, and only one antenna 3 may be provided.
  • the antenna 3 includes a plurality of conductor elements 31 and a capacitor 32 which is a quantitative element electrically connected in series with the conductor elements 31 adjacent to each other. Not limited to. In other embodiments, the antenna 3 may include only one conductor element 31 and not the capacitor 32.
  • an opening is formed in the side surface 2211 of the metal plate 221 and the side plate 92 may be fitted so as to close the opening.
  • a part of the inner side wall of the flow path 91 (here, the first flow path portion 91x) may be formed by the side surface 921 of the side plate.
  • Such a flow path 91 forms a second flow path portion 91y by cutting from the side surface 2211 of the metal plate 221 along the longitudinal direction of the slit, and cuts along the direction orthogonal to the longitudinal direction of the slit.
  • the first flow path portion 91x can be formed, and the side plate 92 can be provided so as to close the opening formed on the side surface 2211 by the cutting process.
  • the flow path 91 may be formed by another method.
  • the antenna 3 is a linear conductor, but the antenna 3 is not limited to this, and may be a spiral type conductor or a dome-shaped coil.
  • the dielectric plate 222 has a single-layer structure made of a known material, but the present invention is not limited to this. Hereinafter, aspects of the dielectric plate 222 in other embodiments will be described.
  • the dielectric plate 222 has a laminated structure in which an inorganic layer 222a made of an inorganic material and an organic layer 222b made of an organic material are laminated, as shown in FIG. 10 (enlarged view of part A in FIG. 3). It may be configured to form.
  • the term "consisting of an inorganic material” as used herein means that the inorganic material is contained as a main component (more than 50%), and does not exclude the inclusion of a material other than the inorganic material. The same meaning applies to "consisting of organic materials”.
  • the inorganic layer 222a has a plate shape, and the plate thickness has a strength capable of withstanding the differential pressure inside and outside the processing chamber 1 received from the slit 221s in a state where the processing chamber 1 is evacuated. Is preferable.
  • the plate thickness is preferably, for example, about 0.7 mm to about 14.5 mm, but is not limited to this. From the viewpoint of efficiently supplying a high-frequency magnetic field to the processing chamber 1, the thinner the thickness, the more preferable.
  • the inorganic material constituting the inorganic layer 222a is preferably a material capable of transmitting a high-frequency magnetic field and exhibiting a pressure resistance superior to that of the organic layer 222b. Specifically, the inorganic material is preferably at least one selected from non-alkali glass, quartz glass and ceramics.
  • the organic layer 222b has a sheet shape, and the thinner the organic layer 222b, the more preferable. Specifically, the thickness of the organic layer 222b is preferably about 0.5 mm to about 2.0 mm.
  • the organic material constituting the organic layer 222b is preferably a material capable of transmitting a high frequency magnetic field and exhibiting more flexibility than the inorganic layer 222a. Specifically, the organic material is preferably at least one selected from polytetrafluoroethylene (Teflon) or polyimide.
  • such an inorganic layer 222a and an organic layer 222b may be laminated in this order from the processing chamber 1 toward the antenna 3.
  • the organic layer 222b may be laminated on the inorganic layer 222a so as to be located at least on each slit 221s in a plan view from the antenna 3 side.
  • the organic layer 222b may be laminated over the entire upper surface of the inorganic layer 222a.
  • the inorganic layer 222a and the organic layer 222b may be bonded to each other at the interface thereof.
  • the laminated bonding of the inorganic layer 222a and the organic layer 222b may be performed by any bonding method, but from the viewpoint of reducing self-heating due to high frequency, the inorganic layer 222a and the organic layer 222b are bonded to each other by an adhesive or the like. It is preferable that they are directly joined without using a member.
  • the dielectric plate 222 is formed by laminating an inorganic layer 222a made of an inorganic material having excellent magnetic field permeability and an organic layer 222b made of an organic material having more flexibility than this. Therefore, while reducing the thickness of the dielectric plate 222 itself, it is possible to prevent the dielectric plate 222 from being suddenly damaged due to the differential pressure inside and outside the processing chamber 1 during vacuum processing.
  • the plate-shaped inorganic layer 222a and the organic layer 222b on the sheet are laminated in this order from the processing chamber 1 side toward the antenna 3 side, the inorganic layer 222a is broken or damaged. However, the damaged portion can be closed and sealed by the organic layer 222b. As a result, even if the inorganic layer 222a is cracked, it is possible to prevent sudden pressure fluctuations in the processing chamber 1 due to vacuum leakage to prevent damage to the vacuum pump and the like, and to reduce the damage. Can be done.
  • the organic layer 222b and the inorganic layer 222a may be laminated in order from the processing chamber 1 toward the antenna 3.
  • the dielectric plate 222 is not limited to a two-layer structure in which one inorganic layer 222a and one organic layer 222b are laminated, and may have a structure in which three or more layers are laminated.
  • one inorganic layer 222a may be arranged between the two organic layers 222b.
  • the inorganic layer 222a may be provided with a linear reinforcing member such as a metallic wire inside.
  • a linear reinforcing member such as a metallic wire inside.
  • the reinforcing member is preferably provided so as to intersect the antenna 3 when viewed in a plan view from the antenna 3 side, and for example, the angle formed with the antenna 3 is preferably about 30 ° or more and about 90 ° or less. .. By doing so, it is possible to reduce the reverse current flowing in the direction along the antenna 3 in the reinforcing member, and reduce heat generation and a decrease in the transparency of the high frequency magnetic field.
  • the dielectric plate 222 of another embodiment may have a single-layer structure composed of a fiber-reinforced layer made of a fiber-reinforced material in which inorganic fibers are impregnated with an organic material. ..
  • the dielectric plate 222 is preferably made of a fiber-reinforced material in which glass fibers are impregnated with polyimide.
  • the dielectric plate 222 may have a multi-layer structure in which a fiber reinforced layer made of the above-mentioned fiber reinforced composite material and an inorganic layer made of an inorganic material (non-alkali glass, quartz glass, ceramics, etc.) are laminated. Good.
  • the fiber reinforced layer has a sheet shape and the inorganic layer has a plate shape, and the inorganic layer and the fiber reinforced layer are laminated in this order from the processing chamber 1 toward the antenna 3. ..
  • a high-frequency magnetic field is supplied to each metal plate from an antenna provided on one surface side, and the parallel magnetic field strength of the high-frequency magnetic field transmitted to the opposite surface side (processing chamber side) is measured using a one-turn pickup coil.
  • 150 W of high frequency power (frequency: 13.56 MHz) was supplied to the antenna to generate a high frequency magnetic field.
  • the ratio of the parallel magnetic field strength in each metal plate (magnetic field strength ratio) to the parallel magnetic field strength in the metal plate having a slit length of 0 mm was calculated. The result is shown in FIG.
  • the high-frequency magnetic field generated from the antenna can be efficiently supplied to the processing chamber side at any slit angle ⁇ s from 30 ° to 90 °. It was found that the larger the slit angle ⁇ s , that is, the closer to the right angle to the antenna, the more efficiently the high-frequency magnetic field can be supplied. In particular, it was found that the parallel magnetic field strength became stronger when the slit angle ⁇ s was set to about 45 ° or more, and further strengthened when the slit angle ⁇ s was set to about 60 ° or more.
  • a metal plate having a slit pitch of 0 mm (that is, the slits were formed so as to be continuous and completely opened) was prepared, and the parallel magnetic field strength was measured by the same procedure.
  • the ratio of the parallel magnetic field strength in each metal plate (magnetic field strength ratio) to the parallel magnetic field strength in the metal plate having a slit pitch of 0 mm was calculated. The result is shown in FIG.
  • the parallel magnetic field strength of the metal plate having a thickness of 1 mm was larger than the parallel magnetic field strength of the metal plate having a thickness of 3 mm, regardless of the magnitude of the high frequency power supplied to the antenna. From this, it was found that the smaller the thickness of the metal plate, the more efficiently the high-frequency magnetic field generated from the antenna can be supplied to the processing chamber side.
  • a plate 221 and a dielectric plate 222 having a plate thickness of 0.6 mm were prepared, and these were held by the holding frame 223 in the same manner as in the above embodiment and attached to the container body 21.
  • An antenna 3 having a diameter D of 6 mm was used, and the antenna 3 was provided so that the distance h between the central axis of the antenna 3 and the surface of the metal plate 221 on the antenna 3 side was 4.5 mm.
  • the pressure in the processing chamber 1 was adjusted to 18 ⁇ 10 -3 Torr while introducing 7.0 sccm of Ar gas.
  • high-frequency power (frequency: 13.56 MHz) was supplied to the antenna 3 while changing the power value, and the emission intensity of the plasma P generated in the processing chamber 1 was measured by an emission spectroscopic analyzer.
  • FIG. As can be seen from FIG. 18, by covering the metal plate 221 on which the slit 221s is formed with the dielectric plate 222 to form the magnetic field transmission window 5, the high-frequency magnetic field generated from the antenna 3 is transmitted through the magnetic field transmission window 5. It was confirmed that plasma P can be generated in the processing chamber 1.

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Abstract

処理室に配置された被処理物をプラズマを用いて真空処理するプラズマ処理装置であって、前記処理室を形成する壁に開口を有する容器本体と、前記開口を塞ぐように設けられ、厚さ方向に貫通するスリットが形成されている金属板と、前記金属板に接触して支持され、前記スリットを前記処理室の外部側から塞ぐ誘電体板と、前記金属板に対向するように前記処理室の外部に設けられ、高周波電源に接続されて高周波磁場を生じさせるアンテナとを備え、ｈ－Ｄ／２＞０．７（ｈは前記アンテナの中心軸と前記金属板における前記アンテナ側の表面との間の距離（ｍｍ）であり、Ｄは前記アンテナの直径（ｍｍ））を満足するプラズマ処理装置である。

Description

プラズマ処理装置
　本発明は、プラズマを用いて被処理物を処理するプラズマ処理装置に関するものである。
　アンテナに高周波電流を流し、それによって生じる誘導電界によって誘導結合型のプラズマ（略称ＩＣＰ）を発生させ、この誘導結合型のプラズマを用いて基板等の被処理物に処理を施すプラズマ処理装置が従来から提案されている。このようなプラズマ処理装置として、特許文献１には、アンテナを真空容器の外部に配置し、真空容器の側壁の開口を塞ぐように設けた誘電体窓を通じてアンテナから生じた高周波磁場を真空容器内に透過させることで、処理室内にプラズマを発生させるものが開示されている。
特開２０１７－００４６６５号公報
　しかしながら上記したプラズマ処理装置では、誘電体窓を真空容器の側壁の一部として用いるため、誘電体窓は真空容器内を真空排気した際に容器の内外の差圧に耐えられるよう十分な強度を有する必要がある。特に誘電体窓を構成する誘電体材料は靭性が低いセラミックスやガラスであるので、前記した差圧に耐えられる十分な強度を備えるためには誘電体窓の厚みを十分に大きくする必要がある。それ故アンテナから真空容器内の処理室までの距離が遠くなってしまうことで処理室における誘導電界の強度が弱くなり、プラズマ生成の効率が低下するという問題がある。
　本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、処理室の外部にアンテナを配置するものにおいて、アンテナから生じた高周波磁場を処理室に効率よく供給することができるプラズマ処理装置を提供することを主たる課題とするものである。
　すなわち本発明に係るプラズマ処理装置は、処理室に配置された被処理物をプラズマを用いて真空処理するものであって、前記処理室を形成する壁に開口を有する容器本体と、前記開口を塞ぐように設けられ、厚さ方向に貫通するスリットが形成されている金属板と、前記金属板に接触して支持され、前記スリットを前記処理室の外部側から塞ぐ誘電体板と、前記金属板に対向するように前記処理室の外部に設けられ、高周波電源に接続されて高周波磁場を生じさせるアンテナとを備え、下記（１）式を満足することを特徴とする。
　　ｈ－Ｄ／２＞０．７　　　（１）
　　ここで、ｈは前記アンテナの中心軸と前記金属板における前記アンテナ側の表面との間の距離（ｍｍ）であり、Ｄは前記アンテナの直径（ｍｍ）である。
　すなわち本発明に係るプラズマ処理装置は、金属板に形成されたスリットと、その上に配置された誘電体板とによって、アンテナから発生する高周波磁場を処理室側に透過させる磁場透過窓を形成している。このような構成であれば、磁場透過窓を形成する部材の一部をセラミックス等の誘電体材料よりも靭性が大きい金属材料で構成しているので、誘電体材料だけで磁場透過窓を構成する場合に比べて磁場透過窓の厚みを小さくすることができる。また、誘電体板が金属板に接触して支持されているので、真空処理時における誘電体板の変形を軽減し、誘電体板内に発生する曲げ応力を低減できる。そのため誘電板自体の厚みを小さくすることができる。これにより、アンテナから処理室までの距離を短くすることができ、アンテナから生じた高周波磁場を処理室内に効率よく供給することができる。
　また、誘電体板の厚みが小さすぎると真空処理時の差圧に耐えられず割れてしまう恐れがあるが、上記のように金属板の表面とアンテナの表面との間の距離を０．７ｍｍより大きくしているので、アンテナと金属板との間に設けられる誘電体板の厚みを、真空処理時の差圧に耐えられる程度の厚みに設計することができる。
　さらに、容器本体の開口を塞ぐように金属板を設けるので、プラズマ生成空間たる処理室を取り囲む部材を全て電気的に接地することができる。これにより、アンテナの電圧によるプラズマへの影響を低減することができ、電子温度の低減及びイオンエネルギーの低減を可能にすることができる。
　アンテナの表面と金属板の表面と間の距離が長すぎるとアンテナから生じた高周波磁場を処理室に効率よく供給するのが難しくなる。そのため、前記プラズマ処理装置は、更に下記式（２）を満足することが好ましい。
　　１５≧ｈ－Ｄ／２　　　（２）
　前記厚さ方向から視て、前記スリットが前記アンテナと前記処理室との間に位置するように形成されていることが好ましい。このようなものであれば、アンテナから生じた高周波磁場を処理室内により効率よく供給することができる。
　前記アンテナが直線状をなすものであり、複数の前記スリットが互いに平行に形成されていることが好ましい。このようなものであれば、高周波磁場を処理室内により均一に供給することができるので、処理室に生成されるプラズマ密度をより均一にすることができる。
　前記金属板の内部には冷却用流体が流通可能な流路が形成されていることが好ましい。
　このようなものであれば、金属板に流れる誘導電流により生じる抵抗熱を冷却用流体に熱伝達させて逃がすことができる。これにより使用中における金属板の温度上昇を抑制でき、被処理物に対する金属板からの輻射熱による温度上昇を抑えて、被処理物に対してプラズマ処理をより安定して行うことができる。
　前記金属板の態様として、前記流路が少なくとも互いに隣り合うスリットの間を通るように形成されているものを挙げることができる。
　厚さ方向から視てアンテナと処理室との間にスリットが形成されている場合、金属板のうち隣り合うスリット間（特にアンテナの直下）において比較的大きな誘導電流が流れ、当該部分において発生する熱量が最も大きくなる。そのため、互いに隣り合うスリットの間を通るように流路を形成することにより、金属板を効率よく冷却し、温度上昇を効率よく抑制することができる。
　前記プラズマ処理装置は、前記開口を塞ぐように前記容器本体に取り付けられ、前記アンテナから生じた高周波磁場を前記処理室内に透過させる磁場透過窓を形成する窓部材を備え、前記窓部材が、前記金属板と、前記誘電体板と、前記金属板及び前記誘電体板を保持する保持枠とを有することが好ましい。
　このようなものであれば、磁場透過窓を形成する窓部材と容器本体とが別部材であるので、ガスによる腐食や熱による劣化等によって金属板が消耗したり汚れた場合であっても、窓部材ごと取り外して、金属板の交換及び清掃を容易に行うことができる。
　前記金属板の厚さ方向から視てスリットとアンテナとの成す角度が小さくなると（すなわち平行に近づくと）、アンテナから生じた高周波磁場を打ち消すように金属板に流れる誘導電流が大きくなり、処理室に供給される高周波磁場の強度が低下する恐れがある。
　そのため、前記金属板の厚さ方向から視て、前記スリットと前記アンテナとの成す角度が３０°以上、９０°以下であることが好ましい。このようにすれば、厚さ方向から視てアンテナと交差するようにスリットが形成されるので、アンテナの軸方向に沿って金属板に流れる誘導電流はスリットにより寸断されようになる。これにより金属板に流れる誘導電流を小さくすることができ、処理室に供給される高周波磁場の強度を向上することができる。前記スリットと前記アンテナとの成す角度は大きいほど（すなわち垂直に近づくほど）好ましい。当該角度は４５°以上、９０°以下であることがより好ましく、約９０°であることがより一層好ましい。
　スリットの幅寸法が金属板の板厚に対して大きすぎると、アンテナと金属板との間に発生する電界がスリットを通って処理室内に入り込みやすくなり、生成されるプラズマに影響を及ぼす恐れがある。
　そのため前記スリットの幅寸法は、前記金属板の板厚以下であることが好ましく、１／２以下であることがより好ましい。これにより処理室内への電界の入り込みを抑制し、生成されるプラズマへの影響を低減することができる。なお本明細書でいう「スリットの幅寸法」とは、厚さ方向から視て、アンテナと重複する箇所における、アンテナに沿った方向のスリットの長さを意味する。
　互いに隣り合うスリット間における前記金属板の幅寸法が１５ｍｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以下であることがより好ましい。
　このようにすれば、金属板に流れる誘導電流をより小さくすることができ、処理室に供給される高周波磁場の強度をより向上することができる。
　真空処理時における誘電体窓の破損をより効果的に抑制するには、前記プラズマ処理装置は、前記誘電体板が、（ｉ）無機材料から成る無機層と有機材料から成る有機層とが積層したもの、又は（ｉｉ）無機繊維に有機材料を含浸させた繊維強化材料を含むものであることが好ましい。
　このようにすれば、磁場透過性に優れたガラスやセラミックス等の無機材料と、これよりも柔軟性に優れた有機材料とを組み合わせて誘電体板を構成しているので、誘電体板の厚みを小さくしながらも、真空処理時における処理室の内外の差圧による誘電体板の急激な破損を抑制することができる。
　前記誘電体板が無機層と有機層とが積層したものである場合、前記無機層が板状を成し、前記有機層がシート状を成すものであることが好ましい。
　このようなものであれば、誘電体板の柔軟性を向上させる有機層がシート状であるので、誘電体板自体の厚みを小さくできる。なお、“シート状”とは“巻き取り可能な形状”を意味し、“板状”とは“巻き取り不可能な形状”を意味する。
　前記誘電体板が無機層と有機層とが積層したものである場合、前記無機層と前記有機層とが、前記処理室から前記アンテナに向かってこの順に積層されていることが好ましい。
　処理室を過度に真空排気した際には、有機層に比べて柔軟性が低い無機層に大きな応力が生じ、有機層よりも先に無機層が割れる等破損する恐れがある。上記のような構成であれば、無機層の上に有機層が積層されている（すなわち有機層が大気側に位置する）ので、無機層が割れる等して万一破損した場合であっても、柔軟性のある有機層により大気側からこれをシールすることができる。そのため、真空漏れによる処理室内の急激な圧力変動を防止でき、真空ポンプ等の破損を防止することができる。
　また、スパッタリングガスによる有機層の腐食を防止する観点からも、無機層及び有機層がこのような順で積層されていることが好ましい。
　前記誘電体板が無機層と有機層とが積層したものである場合、前記無機層と前記有機層とが互いに接合されていることが好ましい。
　このようにすれば、有機層と無機層とが積層接合されているので、真空排気を過度に行う等して無機層が割れる等破損した場合であっても、その破片が飛散することを防止できる。
　前記誘電体板が無機層と有機層とが積層したものである場合、誘電損失を低減し、高周波による自己発熱を低減する観点から、前記無機材料が、無アルカリガラス、石英ガラス又はセラミックスから選択される１種であり、前記有機材料が、ポリテトラフルオロエチレン又はポリイミドから選択される１種であることが好ましい。
　前記誘電体板が繊維強化材料を含むものである場合、誘電損失を低減し、高周波による自己発熱を低減する観点から、前記無機繊維がガラス繊維であり、前記有機材料がポリイミドであることが好ましい。
　前記誘電体板が前記繊維強化材料を含むものである場合、前記誘電体板は、前記繊維強化材料から成る繊維強化層と、無機材料から成る無機層とが積層したものであることが好ましい。この場合、繊維強化層はシート状を成し、無機層が板状を成すものであることが好ましい。
　このようにした本発明によれば、処理室の外部にアンテナを配置するものにおいて、アンテナから生じた高周波磁場を処理室に効率よく供給することができるプラズマ処理装置を提供することができる。
本実施形態のプラズマ処理装置の全体構成を模式的に示すアンテナの長手方向に直交する断面図。 同実施形態のプラズマ処理装置の全体構成を模式的に示すアンテナの長手方向に沿った断面図。 同実施形態のプラズマ処理装置の窓部材の構成を模式的に示すアンテナの長手方向に沿った断面図。 同実施形態のプラズマ処理装置の窓部材の構成を模式的に示すアンテナ側から視た平面図。 同実施形態のプラズマ処理装置のアンテナとスリットとの関係を模式的に示す平面図。 同実施形態の金属板を冷却する冷却機構の構成を模式的に示す平面図。 他の実施形態のプラズマ処理装置の全体構成を模式的に示すアンテナの長手方向に沿った断面図。 他の実施形態のプラズマ処理装置のアンテナとスリットとの関係を模式的に示す平面図。 他の実施形態の金属板の構成を模式的に示す平面図（ａ）及び正面図（ｂ）。 他の実施形態の窓部材の誘電体板の構成を模式的に示すアンテナの長手方向に沿った断面図。 他の実施形態の窓部材の誘電体板の構成を模式的に示すアンテナの長手方向に沿った断面図。 他の実施形態の窓部材の誘電体板の構成を模式的に示すアンテナの長手方向に沿った断面図。 他の実施形態の窓部材の誘電体板の構成を模式的に示すアンテナの長手方向に沿った断面図。 スリット間長さによる高周波磁場の強度への影響を説明するグラフ。 スリット角度による高周波磁場の強度への影響を説明するグラフ。 スリット幅による高周波磁場の強度への影響を説明するグラフ。 金属板の厚みによる高周波磁場の強度への影響を説明するグラフ。 アンテナに印加する高周波電力とプラズマ発光強度との関係を説明するグラフ。 アンテナの中心軸－金属板の表面間の距離とプラズマ発光強度との関係を説明するグラフ。
　１００　・・・プラズマ処理装置
　１　　　・・・処理室
　２１　　・・・容器本体
　２１１　・・・開口
　２２１　・・・金属板
　２２１ｓ・・・スリット
　２２２　・・・誘電体板
　３　　　・・・アンテナ
　４　　　・・・高周波電源
　５　　　・・・磁場透過窓
　以下に、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明するプラズマ処理装置は本発明の技術的思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り本発明を以下のものに限定しない。また、一の実施形態において説明する内容は、他の実施形態にも適用可能である。また、各図面が示す部材の大きさや位置関係などは、説明を明確にするため誇張していることがある。
＜装置構成＞
　本実施形態に係るプラズマ処理装置１００は、誘導結合型のプラズマＰを用いて基板等の被処理物Ｗに真空処理を施すものである。ここで基板は、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。
　なお本実施形態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に示すように、真空排気され且つガスＧが導入される処理室１が内側に形成された真空容器２と、処理室１の外部に設けられたアンテナ３と、アンテナ３に高周波を印加する高周波電源４とを備えている。真空容器２にはアンテナ３から生じた高周波磁場を処理室１内に透過させる磁場透過窓５が形成されている。高周波電源４からアンテナ３に高周波を印加すると、アンテナ３から発生した高周波磁場が磁場透過窓５を透過して処理室１内に形成されることで処理室１内の空間に誘導電界が発生し、これにより誘導結合型のプラズマＰが生成される。
　真空容器２は、容器本体２１と、磁場透過窓５を形成する窓部材２２とを備えている。
　容器本体２１は例えば金属製の容器であり、その壁（内壁）によって処理室１が内側に形成されている。容器本体２１の壁（ここでは上壁２１ａ）には、厚さ方向に貫通する開口部２１１が形成されている。窓部材２２はこの開口部２１１を塞ぐように容器本体２１に着脱可能に取り付けられている。なお容器本体２１は電気的に接地されており、窓部材２２と容器本体２１との間はＯリング等のガスケットや接着剤により真空シールされている。
　真空容器２は、真空排気装置６によって処理室１が真空排気されるように構成されている。また真空容器２は、例えば流量調整器（図示省略）及び容器本体２１に設けられた複数のガス導入口２１２を経由して、処理室１にガスＧが導入されるように構成されている。ガスＧは、基板Ｗに施す処理内容に応じたものにすればよい。例えば、プラズマＣＶＤ法によって基板に膜形成を行う場合には、ガスＧは、原料ガス又はそれを希釈ガス（例えばＨ２）で希釈したガスである。より具体例を挙げると、原料ガスがＳｉＨ４の場合はＳｉ膜を、ＳｉＨ４＋ＮＨ３の場合はＳｉＮ膜を、ＳｉＨ４＋Ｏ２の場合はＳｉＯ２膜を、ＳｉＦ４＋Ｎ２の場合はＳｉＮ：Ｆ膜（フッ素化シリコン窒化膜）を、それぞれ基板上に形成することができる。
　また、真空容器２内には、基板Ｗを保持する基板ホルダ７が設けられている。この例のように、基板ホルダ７にバイアス電源８からバイアス電圧を印加するようにしてもよい。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７内に、基板Ｗを加熱するヒータ７１を設けておいてもよい。
　図１及び図２に示すように、アンテナ３は複数本設けられており、各アンテナ３は磁場透過窓５に対向するように処理室１の外部に配置されている。ここで、各アンテナ３と磁場透過窓５との間の距離が２ｍｍ程度とされている。各アンテナ３は、処理室１に設けられる基板Ｗの表面と実質的に平行になるように配置されている。
　各アンテナ３は同一構成のものであり、外観視して長さが数十ｃｍ以上の直線状（具体的には円柱状）をなすものである。アンテナ３の一端部である給電端部３ａは、整合回路４１を介して高周波電源４が接続されており、他端部である終端部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されてもよい。
　ここで各アンテナ３は、内部に冷却液ＣＬが流通可能な流路が形成されている中空構造のものである。具体的に各アンテナ３は、図２に示すように、少なくとも２つの導体要素３１と、互いに隣り合う導体要素３１と電気的に直列接続された定量素子であるコンデンサ３２とを備えている。ここでは各アンテナ３は、３つの導体要素３１と２つのコンデンサ３２とを備えている。各導体要素３１は、内部に冷却液が流れる直線状の流路が形成された直管状（具体的には円管状）をなす同一形状のものである。各導体要素３１の材質は、例えば、銅、アルミニウム、これらの合金又はステンレス等の金属であるが、これに限られるものではなく適宜変更してもよい。
　各アンテナ３をこのように構成することによって、アンテナ３の合成リアクタンスは、簡単に言えば、誘導性リアクタンスから容量性リアクタンスを引いた形になるので、アンテナ３のインピーダンスを低減させることができる。その結果、アンテナ３を長くする場合でもそのインピーダンスの増大を抑えることができ、アンテナ３に高周波電流ＩＲが流れやすくなり、処理室１内に誘導結合型のプラズマＰを効率良く発生させることができる。
　高周波電源４は、整合回路４１を介してアンテナ３に高周波電流ＩＲを流すことができる。高周波の周波数は例えば一般的な１３．５６ＭＨｚであるが、これに限られるものではなく適宜変更してもよい。
　しかして本実施形態のプラズマ処理装置１００では、図３に示すように、窓部材２２が、処理室１側からアンテナ３側に向かって順に設けられた金属板２２１と誘電体板２２２とを備える。金属板２２１は、その厚さ方向に貫通するスリット２２１ｓが形成されており、容器本体２１の開口部２１１を塞ぐように設けられている。誘電体板２２２は、金属板２２１に接触して支持され、スリット２２１ｓを処理室１の外部側（すなわちアンテナ３側）から塞ぐように、金属板２２１のアンテナ３側の表面に設けられている。本実施形態のプラズマ処理装置１００では、金属板２２１のスリット２２１ｓとこれを塞ぐ誘電体板２２２によって磁場透過窓５が形成されている。すなわち、アンテナ３から生じる高周波磁場は、誘電体板２２２とスリット２２１ｓを透過して処理室１に供給される。なお、開口２１１を塞ぐ金属板２２１と、金属板２２１のスリット２２１ｓを塞ぐ誘電体板２２２によって、処理室１内における真空が保持される。以下の説明において、金属板２２１の厚さ方向を単に「厚さ方向」という。
　金属板２２１は、アンテナ３から生じた高周波磁場を処理室１内に透過させるとともに、処理室１外から処理室１内への電界の入り込みを防ぐものである。具体的には、金属材料を圧延加工（例えば冷間圧延や熱間圧延）して平板状に形成したものである。ここでは金属板２２１の厚みを約５ｍｍとしているが、これに限らず仕様に応じて適宜変更してよい。金属板２２１の板厚は、真空処理時において処理室１の内外圧の差圧に耐えられる厚さであればよく、１ｍｍ以上が好ましい。
　図３及び図４に示すように、金属板２２１は、平面視して容器本体２１の開口２１１の全体を覆うことができる形状（ここでは矩形状）をなしている。金属板２２１の外周縁により囲まれた面積は、容器本体２１の開口２１１の面積よりも大きい。そして金属板２２１は、容器本体２１の開口２１１のアンテナ３側の周縁部を取り囲むようにして、容器本体２１に接触して支持されるように設けられている。金属板２２１は処理室１に配置される基板Ｗの表面と実質的に平行になるように配置されている。金属板２２１と容器本体２１とは、その間にシール構造（図示しない）を介在させていることにより真空シールされている。ここではシール構造は、金属板２２１と容器本体２１との間に設けられた、例えばＯリングやガスケット等のシール部材や接着剤により実現される。これらのシール部材は開口２１１の外周縁を取り囲むように設けられる。
　本実施形態では金属板２２１は容器本体２１と電気的に接触しており、容器本体２１を介して接地されている。これに限らず金属板２２１は直接接地されていてもよい。
　金属板２２１を構成する材料は、例えばＣｕ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｃ、Ｍｏ、Ｗ又はＣｏを含む群から選択される１種の金属又はそれらの合金（例えばステンレス合金、アルミニウム合金等）等であってよい。また原料、資材、製造設備等の状況によって混入する微量の元素（不可避的不純物）を含んでいてもよい。耐食性や耐熱性を向上させる観点から、金属板２２１の処理室１側の表面に対してコーティング処理が行われていてもよい。
　図４に示すように、スリット２２１ｓは、厚さ方向から視てアンテナ３と直交する方向に長手方向をとる矩形状を成すものであり、アンテナ３と処理室１との間に位置するようにアンテナ３の直下に形成されている。スリット２２１ｓは各アンテナ３に対応する位置に形成されている。具体的には１つのアンテナ３に対応する位置に、複数個のスリット２２１ｓが形成されている。より具体的にいうと、アンテナ３が有する各導体要素３１に対応する位置に１つ又は複数個のスリット２２１ｓが形成されている。本実施形態では、各導体要素３１に対応する位置に６つのスリット２２１ｓが形成されている。スリット２２１ｓの数はこれに限らず仕様に応じて適宜変更されてもよい。各スリット２２１ｓはここでは同一形状を成しているが、異なる形状であってもよい。
　スリット２２１ｓは、各アンテナ３（具体的には各導体要素３１）に対応する位置において互いに平行に形成されている。具体的には図５に示すように、各スリット２２１ｓは、厚さ方向から視て、その長手方向とアンテナ３との成す角度θｓが略同一になるように形成されている。ここでは、スリット２２１ｓとアンテナ３とが成す当該角度θｓを約９０°としている。
　各スリット２２１ｓはその幅寸法ｄｗが略同一になるように形成されている。スリット２２１ｓの幅寸法ｄｗは、金属板２２１の板厚以下であることが好ましく、約１／２以下であることがより好ましく、約１／３以下であることがさらに好ましい。
　またスリット２２１ｓは、アンテナ３に沿って所定のピッチ長さｄｐで等間隔に形成されている。ここでいう「ピッチ長さ」とは、図５に示すように、アンテナ３に沿った方向における、互いに隣り合うスリット２２１ｓのそれぞれの中心位置間の距離である。
　またスリット２２１ｓは、互いに隣り合うスリット２２１ｓ間における金属板２２１の幅寸法が同じになるように形成されている。ここでいう「互いに隣り合うスリット間における金属板の幅寸法」（以下において単に「スリット間長さ」ともいう）とは、スリット２２１ｓのピッチ長さｄｐから、スリット２２１ｓの幅寸法ｄｗを引いた長さである。スリット間長さｄｓは、１５ｍｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以下であることがより好ましい。
　本実施形態のプラズマ処理装置１００は、金属板２２１を冷却する冷却機構９を備えている。具体的にこの冷却機構９は、図６に示すように、金属板２２１の内部に形成された冷却用流体が流通可能な流路９１と、冷却用流体を流路９１に供給する冷却流体供給機構（図示しない）とを備えている。流路９１の両端は金属板２２１の表面に開口しており、冷却用流体は一方の開口９１ａから流路９１に供給され、他方の開口９１ｂから排出される。
　流路９１は、一方の開口９１ａから他方の開口９１ｂまで一方向に流体が流れるように形成されている。ここでは流路９１はアンテナ３（具体的には導体要素３１）毎に対応して設けられている。流路９１は、スリット２２１ｓの短手方向に平行に形成された第１流路部分９１ｘと、スリット２２１ｓの長手方向に平行に形成された第２流路部分９１ｙとを備えており、これらが組み合わせられて、複数のスリット２２１ｓの間を蛇行するように形成されている。流路９１は、少なくとも互いに隣り合うスリット２２１ｓの間を通るように形成されている。より具体的には、第２流路部分９１ｙが、互いに隣り合うスリット２２１ｓの間の中央部を通るように形成されている。なお、流路９１に供給される冷却用流体は液体又は気体のいずれでもよい。
　誘電体板２２２は、アンテナ３から生じた高周波磁場を処理室１内に透過させるとともに、スリット２２１ｓを塞いで処理室１内の真空を保持するものである。具体的にこの誘電体板２２２は、それ全体が誘電体物質で構成された平板状をなすものである。ここでは誘電体板２２２の板厚を金属板２２１の板厚よりも小さくしているが、これに限定されない。アンテナ３と処理室１との間の距離を短くする観点から薄い方が好ましい。誘電体板２２２の板厚は、処理室１を真空排気した状態において、スリット２２１ｓから受ける処理室１の内外の差圧に耐え得る強度を備えればよく、スリット２２１ｓの数や長さや誘電体板２２２の材質等の仕様に応じて適宜設定されてよい。例えば、スリット２２１ｓの幅寸法ｄｗが２０ｍｍ、スリット２２１ｓの長さ寸法ｄｌが３０ｍｍ、スリット間長さｄｓが５ｍｍであって、誘電体板２２２が無アルカリガラスからなる場合、誘電体板２２２の板厚は０．７ｍｍ以上であることが好ましい。
　誘電体板２２２を構成する材料は、アルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素等のセラミックス、石英ガラス、無アルカリガラス等の無機材料、フッ素樹脂（例えばテフロン）等の樹脂材料等の既知の材料であってよい。また誘電損を低減する観点から、誘電体を構成する材料は誘電正接が０．０１以下のものが好ましく、０．００５以下のものがより好ましい。
　誘電体板２２２は、金属板２２１に形成された複数のスリット２２１ｓを覆って塞ぐように、金属板２２１のアンテナ３側の表面に設けられている。具体的には、誘電体板２２２は、複数のスリット２２１ｓの周囲を取り囲んで密着するように、金属板２２１のアンテナ３側の表面に接触している。誘電体板２２２と金属板２２１は、その間にシール構造（図示しない）を介在させていることにより真空シールされている。ここではシール構造は、誘電体板２２２と金属板２２１の間に設けられた、例えばＯリングやガスケット等のシール部材や接着剤により実現される。これらのシール部材は、複数のスリット２２１ｓの全てを一挙に取り囲みように設けられてもよいし、複数のスリット２２１ｓを個別に取り囲むように設けられてもよい。また、誘電体板２２２が樹脂材料等の高弾性を有する材料から成る場合には、シール構造は誘電体板２２２の弾性力により実現されてもよい。
　窓部材２２は、金属板２２１と誘電体板２２２とを保持する保持枠２２３を更に備えている。保持枠２２３は、金属板２２１と誘電体板２２２を、容器本体２１の上面２１ｂに対して押さえ付けて保持するものである。図３及び図４に示すように、保持枠２２３は平板状をなすものであり、処理室１に設けられる基板Ｗの表面と実質的に平行になるように誘電体板２２２上に配置されている。具体的には保持枠２２３はその下面が、誘電体板２２２及び金属板２２１の上面に接触するように配置されている。保持枠２２３は、ネジ機構等の固定部材（図示しない）により容器本体２１の上面２１ｂに脱着可能に取り付けられている。
　保持枠２２３を構成する材料は、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｃ、Ｍｏ、Ｗ又はＣｏを含む群から選択される１種の金属又はそれらの合金等であってよい。また、内部を流れる誘導電流を小さくする観点から、保持枠２２３は誘電体により構成されていることが好ましい。このような誘電体材料として、例えばアルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素等のセラミックス、石英ガラス、無アルカリガラス等の無機材料、フッ素樹脂（例えばテフロン）等の樹脂材料等を挙げることができる。また、保持枠２２３を固定するためのボルト等の固定部材も、保持枠２２３と同様にセラミック等の誘電体材料から構成されていることが好ましい。
　保持枠２２３には厚さ方向に貫通する長孔状の開口２２３оが複数形成されており、当該開口２２３оから誘電体板２２２が露出している。図４に示すように、開口２２３оは各アンテナ３（具体的には各導体要素３１）に対応する位置に形成されている。より具体的には、開口２２３оは、厚さ方向から視て各アンテナ３とこれに対応する位置にある磁場透過窓５とを取り囲むように形成されている。ここでは、３本のアンテナ３（すなわち９本の導体要素３１）に対応するように、９個の開口２２３оが形成されている。
　本実施形態のプラズマ処理装置１００は、保持枠２２３を冷却する保持枠冷却機構（図示しない）を備えていてもよい。保持枠冷却機構は、例えば水冷や空冷の手段により保持枠２２３を冷却するものであってもよい。水冷の場合には、保持枠２２３を、その内部に冷却液が流通可能な流路を有する中空構造のものにすることで冷却するように構成してもよい。また空冷の場合には、ファン等による送風により保持枠２２３を冷却するように構成してもよい。
　そして本実施形態のプラズマ処理装置１００は、図３に示すように、アンテナ３の直径（具体的には各導体要素３１の直径）Ｄ（ｍｍ）と、アンテナ３の中心軸（具体的には、各導体要素３１の中心軸）と金属板２２１におけるアンテナ３側の表面との間の距離ｈ（ｍｍ）とが、以下の（１）式及び（２）式を満足するように、アンテナ３の位置が設定されている。
　　ｈ－Ｄ／２＞０．７　　　（１）
　　１５≧ｈ－Ｄ／２　　　（２）
　なお、上記（１）式及び（２）式における“ｈ－Ｄ／２”の値は、アンテナ３の表面と、金属板２２１のアンテナ３側の表面との間の距離が最も短くなる位置における、ｈ（ｍｍ）及びＤ（ｍｍ）の値を用いて算出される。
＜本実施形態の効果＞
　このように構成された本実施形態のプラズマ処理装置１００によれば、磁場透過窓５を形成する窓部材２２の一部をセラミックス等の誘電体材料よりも靭性が大きい金属材料で構成しているので、誘電体材料だけで磁場透過窓５を構成する場合に比べて磁場透過窓５の厚みを小さくすることができる。これにより、アンテナ３から処理室１までの距離を短くすることができ、アンテナ３から生じた高周波磁場を処理室１内に効率よく供給することができる。
　さらに、容器本体２１の開口２１１を塞ぐように金属板２２１を設けるので、プラズマ生成空間たる処理室１を取り囲む部材を全て電気的に接地することができる。これにより、アンテナ３の電圧によるプラズマへの影響を低減することができ、電子温度の低減及びイオンエネルギーの低減を可能にすることができる。
＜その他の変形実施形態＞
　なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
　前記実施系形態のプラズマ処理装置１００は、アンテナ３の直径Ｄ（ｍｍ）と、アンテナ３の中心軸と金属板２２１におけるアンテナ３側の表面との間の距離ｈ（ｍｍ）とが、上記（１）式及び（２）式を満足するように、アンテナ３の位置が設定されていたが、これに限らない。他の実施形態では、上記（２）式を満足せず、（１）式のみを満足するようにアンテナ３の位置が設定されていてもよい。
　前記実施形態では金属板２２１は平板状であったがこれに限定されない。他の実施形態では、図７に示すように、誘電体板２２２が載せられる面が容器本体２１の上壁２１ａよりも基板Ｗ側に位置するように構成されてもよい。このような構成であれば、アンテナ３を処理室１により近づけることができるので、処理室１に形成されるプラズマ密度をより向上することができる。
　前記実施形態においてスリット２２１ｓとアンテナ３とが成す角度θｓは約９０°であったがこれに限らない。他の実施形態では、当該角度θｓは約３０°以上、約９０°以下の任意の角度θｓであってよい。当該角度θｓは、約６０°以上、約９０°以下であることがより好ましく、約９０°であることが最も好ましい。
　また他の実施形態では図８に示すように、アンテナ３とのなす角度θｓが約３０°以上、約９０°以下であるスリット２２１ｓに加えて、アンテナ３とのなす角度が約０°以上、約３０°未満であるスリット２２１ｔが、金属板２２１に更に形成されていてもよい。この場合スリット２２１ｔは、アンテナ３とのなす角度が０°であることが好ましい。またこのスリット２２１ｔはアンテナ３の直下に位置するように形成されていることが好ましい。
　前記実施形態ではスリット２２１ｓは互いに平行になるように形成されていたが、これに限定されない。アンテナ３となす角度が互いに異なるようにスリット２２１ｓが形成されてもよい。
　また、スリット２２１ｓは一定のピッチ長さｄｐで形成されていなくてもよい。例えば、スリット２２１ｓの幅寸法ｄｗが一定である場合、アンテナ３（具体的には導体要素３１）の長手方向における中央位置近傍では、ピッチ長さｄｐ及びスリット間長さｄｓを大きくし、アンテナ３の長手方向における両端部に近づくほどピッチ長さｄｐ及びスリット間長さｄｓを小さくしてもよい。このようにすれば、処理室１内においてアンテナ３の長さ方向に沿ったプラズマ密度を均一に近づけることができる。
　また、スリット２２１ｓのそれぞれの幅寸法ｄｗは同一でなくてもよい。例えば、スリット２２１ｓは一定のピッチ長さｄｐで形成されている場合、アンテナ３の長手方向における中央位置近傍では、幅寸法ｄｗを小さく（すなわち、スリット間長さｄｓを大きく）し、アンテナ３の長手方向における両端部に近づくほど幅寸法ｄｗを大きく（すなわち、スリット間長さｄｓを小さく）してもよい。このようにすれば、処理室１内においてアンテナ３の長さ方向に沿ったプラズマ密度を均一に近づけることができる。
　前記実施形態では、隣り合うスリット２２１ｓの間には第２流路部分９１ｙが１本のみ形成されていたが、これに限らず複数本が形成されていてもよい。また流路９１は、一方の開口９１ａから他方の開口９１ｂまで分岐することなく形成されているものに限らず途中で分岐するように形成されてもよい。また開口９１ａ及び９１ｂは、流路９１の両端に設けられる必要はなく、流路９１の途中に設けられていてもよい。
　前記実施形態のプラズマ処理装置は、１枚の金属板２２１を備えるものであったがこれに限定されない。他の実施形態では、厚さ方向に重ねられた複数枚の金属板２２１を備えてもよい。この場合、各金属板２２１は構成材料が互いに異なってもよく、同じ構成材料であってもよい。
　前記実施形態では窓部材２２は容器本体２１の上面２１ｂに取り付けられていたが、これに限らない。他の実施形態では、容器本体２１の上面に設けられたフランジ等に取り付けられもよい。
　前記実施形態では、保持枠２２３の開口２２３оは各導体要素３１に対応する位置に複数形成されていたが、これに限定されない。他の実施形態では、厚さ方向から視て、全ての導体要素３１を取り囲むように１つの開口が形成されていてもよい。
　前記実施形態のプラズマ処理装置１００は、アンテナ３を複数本備えていたが、これに限らずアンテナ３を１本のみ備えていてもよい。
　前記実施形態のプラズマ処理装置１００は、アンテナ３は、複数の導体要素３１と、互いに隣り合う導体要素３１と電気的に直列接続された定量素子であるコンデンサ３２とを備えるものであったがこれに限らない。他の実施形態では、アンテナ３は１つの導体要素３１のみを備え、コンデンサ３２を備えていなくてもよい。
　他の実施形態のプラズマ処理装置１００では、図９に示すように、金属板２２１の側面２２１１に開口が形成されており、この開口を塞ぐように側板９２が嵌め込まれていてもよい。そして流路９１（ここでは第１流路部分９１ｘ）の内側壁の一部が、側板の側面９２１により形成されていてもよい。このような流路９１は、例えば金属板２２１の側面２２１１からスリットの長手方向に沿って切削することで第２流路部分９１ｙを形成し、スリットの長手方向に直交する方向に沿って切削することで第１流路部分９１ｘを形成し、当該切削加工により側面２２１１に形成された開口を塞ぐように側板９２を設けることで形成することができる。当然ながら他の方法により流路９１を形成してもよい。
　前記実施形態ではアンテナ３は直線状の導体であったが、これに限らず、スパイラル型の導体やドーム状コイルであってもよい。
　前記実施形態では、誘電体板２２２は既知の材料からなる単層構造のものであったが、これに限らない。以下、他の実施形態における誘電体板２２２の態様について説明する。
　他の実施形態では、誘電体板２２２は、図１０（図３のＡ部の拡大図）に示すように、無機材料から成る無機層２２２ａと有機材料から成る有機層２２２ｂとが積層した積層構造を成すように構成されていてもよい。なお本明細書で言う「無機材料から成る」とは、無機材料を主成分（５０％超）として含有することを意味し、無機材料以外の材料を含むことを除外するものではない。「有機材料から成る」についても同様の意味である。
　この場合、無機層２２２ａは板状を成すものであり、その板厚は、処理室１を真空排気した状態において、スリット２２１ｓから受ける処理室１の内外の差圧に耐え得る強度を備えていることが好ましい。板厚は、例えば約０．７ｍｍ～約１４．５ｍｍ程度が好ましいがこれに限らない。処理室１に効率よく高周波磁場を供給する観点から、その厚みは薄いほど好ましい。無機層２２２ａを構成する無機材料は、高周波磁場を透過することができ、かつ有機層２２２ｂよりも優れた耐圧性を発揮できる材料が好ましい。無機材料は、具体的には、無アルカリガラス、石英ガラス又はセラミックスから選択される少なくとも１種であることが好ましい。
　有機層２２２ｂはシート状を成すものであり、その厚みは薄いほど好ましい。具体的には有機層２２２ｂの厚みは、約０．５ｍｍ～約２．０ｍｍ程度が好ましい。有機層２２２ｂを構成する有機材料は、高周波磁場を透過でき、かつ無機層２２２ａよりも優れた柔軟性を発揮できる材料が好ましい。有機材料は、具体的には、ポリテトラフルオロエチレン（テフロン）又はポリイミドから選択される少なくとも１種であることが好ましい。
　他の実施形態の誘電体板２２２は、このような無機層２２２ａと有機層２２２ｂとが、処理室１からアンテナ３に向かってこの順に積層されていてもよい。有機層２２２ｂは、アンテナ３側から平面視して、少なくとも各スリット２２１ｓ上に位置するように無機層２２２ａ上に積層されていてよい。有機層２２２ｂは、無機層２２２ａの上面の全面にわたって積層されていてもよい。
　無機層２２２ａと有機層２２２ｂとは、その界面において互いに接合されていてもよい。無機層２２２ａと有機層２２２ｂとの積層接合は、任意の接合方法により行われてもよいが、高周波による自己発熱を低減する観点から、無機層２２２ａと有機層２２２ｂとが、接着剤等の接着部材を介することなく、直接的に接合していることが好ましい。
　このようにすれば、磁場透過性に優れた無機材料から成る無機層２２２ａと、これよりも柔軟性に優れた有機材料から成る有機層２２２ｂとを積層して誘電体板２２２を構成しているので、誘電体板２２２自体の厚みを小さくしながらも、真空処理時における処理室１の内外の差圧による誘電体板２２２の急激な破損を防止できる。ここで、板状の無機層２２２ａとシート上の有機層２２２ｂとを処理室１側からアンテナ３側に向かって順に積層しているので、無機層２２２ａが割れる等して破損した場合であっても、有機層２２２ｂにより当該破損個所を塞いでシールすることができる。これにより、無機層２２２ａが万一割れた場合であっても、真空漏れによる処理室内１の急激な圧力変動を防止して真空ポンプ等の破損を防止することができ、その被害を小さくすることができる。
　また別の実施形態では、図１１に示すように、処理室１からアンテナ３に向かって有機層２２２ｂと無機層２２２ａとが順に積層されていてもよい。
　また誘電体板２２２は、１つの無機層２２２ａと１つの有機層２２２ｂが積層された２層構造に限らず、３層以上が積層された構造であってもよい。例えば図１２に示すように、２つの有機層２２２ｂの間に１つの無機層２２２ａが配置されるように構成されていてもよい。
　また別の実施形態の誘電体板２２２は、無機層２２２ａが、その内部に金属性のワイヤー等の線状の補強部材を備えていてもよい。このようにすれば、真空排気を過度に行う等して無機層が割れる等破損した場合であっても、その破片が飛散することをより効果的に防止できる。この場合、補強部材は、アンテナ３側から平面視して、アンテナ３と交差するように設けられることが好ましく、例えばアンテナ３と成す角度が約３０°以上、約９０°以下であることが好ましい。このようにすれば、補強部材においてアンテナ３に沿った方向に流れる逆電流を低減し、発熱や及び高周波磁場の透過性の低下等を低減できる。
　また別の実施形態の誘電体板２２２は、図１３に示すように、無機繊維に有機材料を含浸させた繊維強化材料から成る繊維強化層により構成された単層構造のものであってもよい。この場合、誘電体板２２２は、ガラス繊維にポリイミドを含浸させた繊維強化型材料により構成されていることが好ましい。
　また誘電体板２２２は、前記した繊維強化型複合材料により構成された繊維強化層と、無機材料（無アルカリガラス、石英ガラス、セラミックス等）から成る無機層とが積層した多層構造であってもよい。この場合、繊維強化層がシート状を成し、無機層が板状を成しており、無機層と繊維強化層とが処理室１からアンテナ３に向かってこの順に積層されていることが好ましい。
　その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
＜高周波磁場強度の評価＞
　上記したプラズマ処理装置１００における、金属板２２１の仕様（スリット間長さｄｓ、スリットの角度θｓ、スリット幅ｄｗ、板厚等）の違いによる高周波磁場への影響を実験により評価した。なお本発明は以下の実験例によって制限を受けるものではなく、前記及び後記の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
（１）スリット間長さｄｓによる影響
　スリット間長さｄｓによる高周波磁場への影響を評価した。具体的には、ステンレス合金（ＳＵＳ３１６）からなる厚み１０μｍの金属板を６つ準備した。各金属板には、０．５ｍｍの幅寸法のスリットを、スリット間長さｄｓがそれぞれ異なるようにして（それぞれ０ｍｍ、５ｍｍ、１５ｍｍ、４５ｍｍ、７０ｍｍ、１４０ｍｍ）を形成した。なお各金属板に形成したスリットはいずれも、後にセットするアンテナとの成す角度θｓが９０°になるようにした。そして各金属板に対して一方の面側に設けたアンテナから高周波磁場を供給し、反対の面側（処理室側）に透過した高周波磁場の平行磁場強度を１ターンのピックアップコイルを用いて測定した。ここでアンテナには１５０Ｗの高周波電力（周波数：１３．５６ＭＨｚ）を供給して高周波磁場を発生させた。そして、スリット間長さが０ｍｍである金属板における平行磁場強度に対する、各金属板における平行磁場強度の比（磁場強度比）を算出した。その結果を図１４に示す。
　図１４に示す結果から、スリット間長さが短いほどアンテナから生じた高周波磁場を処理室側に効率よく供給できることが分かった。特にスリット間長さを約１５ｍｍ以下にすることで平行磁場強度がより強くなり、約５ｍｍ以下にすることでさらに強くなることが分かった。
（２）スリットの角度θｓによる影響
　スリットの角度θｓによる高周波磁場への影響を評価した。具体的には、ステンレス合金（ＳＵＳ３１６）からなる厚み１０μｍの金属板を４つ準備した。各金属板には、一定の幅寸法（０．５ｍｍ）のスリットを、一定のピッチ長さ（５ｍｍ）で平行に形成した。ここで各金属板に形成したスリットは、後にセットするアンテナとの成す角度θｓ（スリットの角度θｓ）がそれぞれ異なるようにした（それぞれ９０°、６０°、４５°、３０°）。そして上記（１）と同じ手順で、各金属板の処理室側における平行磁場強度を測定した。そして、スリットの角度θｓが９０°（すなわち、アンテナに対してスリットが直交する）である金属板における平行磁場強度に対する、各金属板における平行磁場強度の比（磁場強度比）を算出した。その結果を図１５に示す。
　図１５に示す結果から、３０°～９０°のいずれのスリット角度θｓにおいても、アンテナから生じた高周波磁場を処理室側に効率よく供給できることが分かった。そしてスリットの角度θｓが大きいほど、すなわちアンテナに対して直角に近づくほど、高周波磁場をより効率よく供給できることが分かった。特にスリットの角度θｓを約４５°以上にすることで平行磁場強度がより強くなり、約６０°以上にすることでさらに強くなることが分かった。
（３）スリット幅ｄｗによる影響
　スリット幅ｄｗによる高周波磁場への影響を評価した。具体的には、厚み１ｍｍの金属板（Ｃｕ）を３つ準備した。各金属板には、それぞれ異なる幅寸法（１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍ）のスリットを、所定のスリット間長さ（５ｍｍ）で形成した。すなわち、各金属板におけるスリットのピッチ長さをそれぞれ６ｍｍ、８ｍｍ、１０ｍｍとした。なお各金属板に形成したスリットはいずれも、後にセットするアンテナとの成す角度θｓが９０°になるようにした。そして上記（１）と同じ手順で、各金属板の処理室側における平行磁場強度を測定した。また、スリットピッチが０ｍｍの金属板（すなわち、スリットが連続するように形成されて、完全に開口している）を準備し、同様の手順で平行磁場強度を測定した。スリットピッチが０ｍｍである金属板における平行磁場強度に対する、各金属板における平行磁場強度の比（磁場強度比）を算出した。その結果を図１６に示す。
　図１６に示す結果から、１ｍｍ～５ｍｍのいずれのスリット幅であっても、アンテナから生じた高周波磁場を処理室側に効率よく供給できることが分かった。そしてスリット幅が大きいほど、高周波磁場をより効率よく供給できることが分かった。
（４）金属板の厚みによる影響
　金属板の厚みによる高周波磁場への影響を評価した。具体的には、厚み１ｍｍの金属板（Ｃｕ）と厚み３ｍｍの金属板（Ｃｕ）を準備した。各金属板に、幅寸法３ｍｍのスリットを、ピッチ長さ８ｍｍで形成した。なお各金属板に形成したスリットはいずれも、後にセットするアンテナとの成す角度θｓが９０°になるようにした。そして上記（１）と同じ手順で、各金属板の処理室側における平行磁場強度を測定した。ここでは、アンテナに供給する高周波電力を１００Ｗ～３００Ｗまで５０Ｗずつ変化させて平行磁場強度を測定した。そして供給する高周波電力の大きさ毎に、厚み１ｍｍである金属板における平行磁場強度に対する、厚み３ｍｍの金属板における平行磁場強度の比（磁場強度比）を算出した。その結果を図１７に示す。
　図１７に示す結果から、アンテナに供給する高周波電力の大きさによらず、厚み１ｍｍの金属板における平行磁場強度が、厚み３ｍｍの金属板における平行磁場強度よりの大きくなった。これにより金属板の板厚が小さい方が、アンテナから生じた高周波磁場を処理室側に効率よく供給できることが分かった。
＜プラズマの発光強度の評価＞
（１）高周波電力の大きさによるプラズマ発光強度への影響
　上記した実施形態のプラズマ処理装置１００において、アンテナ３から生じた高周波磁場を磁場透過窓５を通して透過させて処理室１内にプラズマＰを発生できることを次のようにして確認した。
　具体的には、厚み方向に複数のスリット２２１ｓ（幅寸法ｄｗが３ｍｍ、長さ寸法ｄｌが３０ｍｍ、スリット間長さｄｓが３ｍｍ）が形成されたＣｕ合金からなる板厚３ｍｍの金属板２２１と、板厚０．６ｍｍの誘電体板２２２とを準備し、これらを上記実施形態の要領で保持枠２２３で保持して容器本体２１に取り付けた。アンテナ３として直径Ｄが６ｍｍのものを使用し、当該アンテナ３を、アンテナ３の中心軸と金属板２２１のアンテナ３側の表面との間の距離ｈが４．５ｍｍになるように設けた。そして、真空容器２を真空排気した後に、７．０ｓｃｃｍのＡｒガスを導入しつつ処理室１内の圧力を１８×１０－３Ｔｏｒｒとなるように調整した。そしてアンテナ３に対して電力値を変更しながら高周波電力（周波数：１３．５６ＭＨｚ）を供給し、処理室１に発生するプラズマＰの発光強度を、発光分光分析装置により計測した。その結果を図１８に示す。図１８から分かるように、スリット２２１ｓが形成された金属板２２１を誘電体板２２２で覆って磁場透過窓５を形成することによって、アンテナ３から生じた高周波磁場を、磁場透過窓５を通して透過させて処理室１内にプラズマＰを発生できることを確認できた。
（２）アンテナ中心軸～金属板表面の距離によるプラズマ発光強度への影響
　次に、上記（１）の評価で用いたプラズマ処理装置１００において、アンテナ３の中心軸と金属板２２１の表面との間の距離を変化させて、これによるプラズマ発光強度への影響を評価した。具体的には、アンテナ３の中心軸と金属板２２１のアンテナ３側の表面との間の距離ｈを４．５ｍｍ～１１ｍｍまで変化させ、アンテナ３に対して１０００Ｗの高周波電力を供給して、処理室１に発生するプラズマＰの発光強度を、発光分光分析装置により計測した。その結果を図１９に示す。図１９から分かるように、処理室１に発生するプラズマＰの発光強度は、アンテナ３の中心軸と金属板２２１のアンテナ３側の表面との間の距離ｈの逆数に概して比例し、距離ｈが短くなるほど、プラズマＰの発光強度が強くなることが分かった。また、ｈ＝４．５ｍｍにおける発光強度を基準値（１００％）とし、その２５％の発光強度を真空処理が可能な下限と設定すると、当該下限における距離ｈは約１８ｍｍであり、「ｈ－Ｄ／２」の値は約１５ｍｍとなった。

Claims (20)

  1. 　処理室に配置された被処理物をプラズマを用いて真空処理するプラズマ処理装置であって、
    　前記処理室を形成する壁に開口を有する容器本体と、
    　前記開口を塞ぐように設けられ、厚さ方向に貫通するスリットが形成されている金属板と、
    　前記金属板に接触して支持され、前記スリットを前記処理室の外部側から塞ぐ誘電体板と、
    　前記金属板に対向するように前記処理室の外部に設けられ、高周波電源に接続されて高周波磁場を生じさせるアンテナとを備え、
    　下記（１）式を満足するプラズマ処理装置。
    　　ｈ－Ｄ／２＞０．７　　　（１）
    　　ここで、ｈは前記アンテナの中心軸と前記金属板における前記アンテナ側の表面との間の距離（ｍｍ）であり、Ｄは前記アンテナの直径（ｍｍ）である。
  2. 　更に下記式（２）を満足する請求項１に記載のプラズマ処理装置。
    　　１５≧ｈ－Ｄ／２　　　（２）
  3. 　前記厚さ方向から視て、前記スリットが前記アンテナと前記処理室との間に位置するように形成されている請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
  4. 　前記アンテナが直線状をなすものであり、
    　複数の前記スリットが互いに平行に形成されている請求項１～３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
  5. 　前記金属板の内部には冷却用流体が流通可能な流路が形成されている請求項１～４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
  6. 　前記流路が、少なくとも互いに隣り合うスリットの間を通るように形成されている請求項４を引用する請求項５に記載のプラズマ処理装置。
  7. 　前記開口を塞ぐように前記容器本体に取り付けられ、前記アンテナから生じた高周波磁場を前記処理室内に透過させる磁場透過窓を形成する窓部材を備え、
    　前記窓部材が、前記金属板と、前記誘電体板と、前記金属板及び前記誘電体板を保持する保持枠とを有する請求項１～６のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
  8. 　前記厚さ方向から視て、前記スリットと前記アンテナとの成す角度が３０°以上、９０°以下である請求項１～７のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
  9. 　前記スリットと前記アンテナとの成す角度が４５°以上、９０°以下である請求項８に記載のプラズマ処理装置。
  10. 　前記スリットの幅寸法が、前記金属板の板厚以下である請求項１～９のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
  11. 　前記スリットの幅寸法が、前記金属板の板厚の１／２倍以下である請求項１０に記載のプラズマ処理装置。
  12. 　互いに隣り合うスリット間における前記金属板の幅寸法が１５ｍｍ以下である請求項４又は請求項４を引用する請求項５～１１のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
  13. 　互いに隣り合うスリット間における前記金属板の幅寸法が５ｍｍ以下である請求項１２に記載のプラズマ処理装置。
  14. 　前記誘電体板が、
    　　（ｉ）無機材料から成る無機層と有機材料から成る有機層とが積層したもの、又は
    　　（ｉｉ）無機繊維に有機材料を含浸させた繊維強化材料を含むもの
    である請求項１～１３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  15. 　前記誘電体板が、（ｉ）前記無機層と前記有機層とが積層したものであり、
    　前記無機層が板状を成すものであり、
    　前記有機層がシート状を成すものである請求項１４に記載のプラズマ処理装置。
  16. 　前記誘電体板が、（ｉ）前記無機層と前記有機層とが積層したものであり、
    　前記無機層と前記有機層とが、前記処理室から前記アンテナに向かってこの順に積層されている請求項１４又は１５に記載のプラズマ処理装置。
  17. 　前記誘電体板が、（ｉ）前記無機層と前記有機層とが積層したものであり、
    　前記無機層と前記有機層とが互いに接合されている請求項１４～１６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
  18. 　前記誘電体板が、（ｉ）前記無機層と前記有機層とが積層したものであり、
    　前記無機材料が、無アルカリガラス、石英ガラス又はセラミックスから選択される１種であり、
    　前記有機材料が、ポリテトラフルオロエチレン又はポリイミドから選択される１種である請求項１４～１７のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
  19. 　前記誘電体板が（ｉｉ）前記繊維強化材料を含むものであり、
    　前記無機繊維がガラス繊維であり、前記有機材料がポリイミドである請求項１４に記載のプラズマ処理装置。
  20. 　前記誘電体板が、（ｉｉ）前記繊維強化材料を含むものであり、
    　　前記繊維強化材料から成る繊維強化層と、無機材料から成る無機層とが積層したものである請求項１４又は１９に記載のプラズマ処理装置。
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