(57)【要約】      （修正有）【課題】アンテナを長くする場合でも、導体要素及び中空絶縁体の間のシール性を担保できるようにする。【解決手段】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３であって、少なくとも一対の筒状の導体要素３１と、互いに隣り合う導体要素３１の間に設けられて、これらの導体要素３１の内部空間と連通する中空絶縁体３２と、一対の導体要素３１及び中空絶縁体３２の間それぞれに設けられたメタルシールＳとを具備するようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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であって、
少なくとも一対の筒状の導体要素と、
互いに隣り合う前記導体要素の間に設けられて、これらの導体要素の内部空間と連通する中空絶縁体と、
前記一対の導体要素及び前記中空絶縁体の間それぞれに設けられたメタルシールとを具備する、アンテナ。
【請求項２】
前記中空絶縁体の両端部に設けられて前記メタルシールが当たる受け部材をさらに具備し、
前記受け部材が、前記中空絶縁体よりも強度の強い材質からなる、請求項１記載のアンテナ。
【請求項３】
前記一対の導体要素と電気的に直列に接続された容量素子をさらに具備し、
前記容量素子が、
前記一対の導体要素の一方と電気的に接続されるとともに、前記中空絶縁体の内部を通って前記一対の導体要素の他方側に延びる第１の電極と、
前記一対の導体要素の他方と電気的に接続されるとともに、前記中空絶縁体の内部を通って前記一対の導体要素の一方側に延び、前記第１の電極と対向する第２の電極とを有し、
前記第１の電極が、一方の前記受け部材に設けられており、
前記第２の電極が、他方の前記受け部材に設けられている、請求項２記載のアンテナ。
【請求項４】
前記受け部材が前記中空絶縁体に溶接されている、請求項３記載のアンテナ。
【請求項５】
前記メタルシールが、
前記受け部材に当てられる第１フェルールと、
前記第１フェルールよりも前記導体要素側に配置される第２フェルールと、
前記第２フェルールを軸方向に沿って前記第１フェルール側に押し込むとともに、前記受け部材に螺合する押込部材とを有する、請求項２乃至４のうち何れか一項に記載のアンテナ。
【請求項６】
前記容量素子の誘電体が、前記第１の電極及び前記第２の電極の間の空間を満たす液体である、請求項３、４、又は請求項３を引用する請求項５のうち何れか一項に記載のアンテナ。
【請求項７】
前記誘電体が、前記一対の導体要素の内部を流れる冷却液である、請求項６記載のアンテナ。
【請求項８】
請求項１乃至７のうち何か一項に記載のアンテナと、
前記アンテナが内部又は外部に配置された真空容器と、
前記アンテナに高周波電流を印加する高周波電源とを具備する、プラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波電流が流されて誘導結合型のプラズマを発生させるためのアンテナ、及び、このアンテナを備えたプラズマ処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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り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。
【０００３】
この種のプラズマ処理装置においては、大型の基板に対応する等のためにアンテナを長くすると、当該アンテナのインピーダンスが大きくなり、それによってアンテナの両端間に大きな電位差が発生する。その結果、この大きな電位差の影響を受けてプラズマの密度分布、電位分布、電子温度分布等のプラズマの均一性が悪くなり、ひいては基板処理の均一性が悪くなるという問題がある。また、アンテナのインピーダンスが大きくなると、アンテナに高周波電流を流しにくくなるという問題もある。
【０００４】
このような問題を解決する等のために、特許文献１に示すように、複数の金属パイプを、隣り合う金属パイプ間に中空絶縁体を介在させて接続するとともに、中空絶縁体の外周部に容量素子であるコンデンサを配置したものが考えられている。具体的には、金属パイプと中空絶縁体とをねじ締結するとともに、これらの間のシール性を確保すべく、金属パイプの外周面と中空絶縁体の内周面との間にゴム製のＯリングを介在させている。そして、中空絶縁体の両側にねじ締結された金属パイプを、上述した容量素子と電気的に直列接続することで、アンテナ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差し引いたものとなる。その結果、アンテナのインピーダンスを低減させることができ、アンテナを長くする場合でもそのインピーダンスの増大が抑制され、アンテナに高周波電流が流れやすくなり、均一性の良いプラズマを効率良く発生させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１３８５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した構成であると、経年劣化や熱影響などによりＯリングの弾性力が低下してしまい、シール性を長期にわたり担保することが困難である。
【０００７】
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、アンテナを長くする場合でも、導体要素及び中空絶縁体の間のシール性を担保できるようにすることをその主たる課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち本発明に係るアンテナは、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であって、少なくとも一対の筒状の導体要素と、互いに隣り合う前記導体要素の間に設けられて、これらの導体要素の内部空間と連通する中空絶縁体と、前記一対の導体要素及び前記中空絶縁体の間それぞれに設けられたメタルシールとを具備することを特徴とするものである。
【０００９】
このように構成されたアンテナであれば、一対の導体要素及び中空絶縁体の間それぞれに、ゴム製のＯリングよりも経年劣化や熱影響に強いメタルシールを設けているので、アンテナを長くした場合でも導体要素及び中空絶縁体の間のシール性を担保することができる。
【００１０】
中空絶縁体が例えば樹脂などのメタルシールよりも強度の弱い材質からなると、メタルシールを潰そうとしても中空絶縁体が変形してしまい、シール性が悪くなる。
そこで、前記中空絶縁体の両端部に設けられて前記メタルシールが当たる受け部材をさらに具備し、前記受け部材が、前記中空絶縁体よりも強度の強い材質からなることが好ましい。
このような構成であれば、中空絶縁体よりも強度の強い材質からなる受け部材がメタルシールを受けるので、中空絶縁体の変形を抑えつつ、メタルシールを確実に潰すことができる。
【００１１】
前記一対の導体要素と電気的に直列に接続された容量素子をさらに具備し、前記容量素子が、前記一対の導体要素の一方と電気的に接続されるとともに、前記中空絶縁体の内部を通って前記一対の導体要素の他方側に延びる第１の電極と、前記一対の導体要素の他方と電気的に接続されるとともに、前記中空絶縁体の内部を通って前記一対の導体要素の一方側に延び、前記第１の電極と対向する第２の電極とを有し、前記第１の電極が、一方の前記受け部材に設けられており、前記第２の電極が、他方の前記受け部材に設けられていることが好ましい。
このような構成であれば、容量素子が一対の導体要素と電気的に直列接続されているので、上述したように、アンテナの合成リアクタンスを、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することができる。その結果、アンテナのインピーダンスを低減させることができ、アンテナを長くする場合でもそのインピーダンスの増大が抑制され、アンテナに高周波電流が流れやすくなり、均一性の良いプラズマを効率良く発生させることができる。
そのうえ、第１の電極及び第２の電極それぞれが、受け部材に設けられているので、受け部材を中空絶縁体に取り付ければ第１の電極と第２の電極とを対向させることができ、容量素子を簡単に形成することができる。
【００１２】
受け部材が中空絶縁体に着脱可能に設けられている場合、受け部材を中空絶縁体に取り付ける度に第１の電極及び第２の電極の相対的な位置関係が変わり得るので、容量素子の静電容量の再現性が悪い。
そこで、前記受け部材が前記中空絶縁体に溶接されていることが好ましい。
これならば、受け部材と中空絶縁体とが一体化されるので、静電容量の再現性の低下を招かない。しかも、受け部材と中空絶縁体とを溶接しているので、これらの間にシールを設ける必要がなく、部品点数を少なくすることができる。
【００１３】
前記メタルシールの具体的な構成としては、前記受け部材に当たる第１フェルールと、前記第１フェルールよりも前記導体要素側に配置される第２フェルールと、前記第２フェルールを軸方向に沿って前記第１フェルール側に押し込むとともに、前記受け部材に螺合する押込部材とを有することが好ましい。
このような構成であれば、受け部材と第１フェルールとの間を面シールすることができるので、例えばメタルシールとして金属製のガスケットや金属製のＯリングを用いた軸シールに比べてシール性が良い。
【００１４】
前記容量素子の誘電体が、前記第１の電極及び前記第２の電極の間の空間を満たす液体である、ことが好ましい。
このような構成であれば、第１の電極及び第２の電極の間の空間を液体の誘電体で満たしているので、容量素子を構成する電極及び誘電体の間に生じる隙間を無くすことができる。その結果、電極及び誘電体の間の隙間に発生しうるアーク放電を無くし、アーク放電に起因する容量素子の破損を無くすことができる。また、隙間を考慮することなく、第１の電極及び第２の電極の距離、対向面積及び液体の誘電体の比誘電率からキャパシタンス値を精度良く設定することができる。さらに、隙間を埋めるための電極及び誘電体を押圧する構造も不要にすることができ、当該押圧構造によるアンテナ周辺の構造の複雑化及びそれにより生じるプラズマの均一性の悪化を防ぐことができる。
【００１５】
前記誘電体が、前記一対の導体要素の内部を流れる冷却液であることが好ましい。
このような構成でれば、プラズマ生成時に生じる熱によって高温になりがちなアンテナを冷却液によって冷却することができるので、アンテナ自体の破損又はその周辺構造の破損などを防ぐことができ、安定してプラズマを発生させることが可能となる。
しかも、その冷却液を容量素子の誘電体として用いているので、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。
さらに、冷却液を温調機構により一定温度に調整しながら誘電体として用いることで、温度変化による比誘電率の変化を抑えることができ、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。
【００１６】
また、本発明に係るプラズマ処理装置は、上述したアンテナと、前記アンテナが内部又は外部に配置された真空容器と、前記アンテナに高周波電流を印加する高周波電源とを具備することを特徴とするものである。
このように構成されたプラズマ処理装置であれば、上述したアンテナと同様の作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
このように構成した本発明によれば、アンテナを長くする場合でも、導体要素及び中空絶縁体の間のシール性を担保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】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。
【図２】同実施形態のアンテナの周辺構成を模式的に示す拡大断面図である。
【図３】同実施形態のメタルシールの構成を示す模式図である。
【図４】変形実施形態のメタルシールの構成を示す模式図である。
【図５】変形実施形態のメタルシールの構成を示す模式図である。
【図６】変形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。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
＜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。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。
【００２１】
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。
【００２２】
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７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。
【００２３】
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６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。
【００２４】
真空容器２内に、例えば流量調整器（図示省略）及び真空容器２の側壁に形成された複数のガス導入口２１を経由して、ガス７が導入される。ガス７は、基板Ｗに施す処理内容に応じたものにすれば良い。例えば、プラズマＣＶＤ法によって基板Ｗに膜形成を行う場合には、ガス７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Ｗ上に形成することができる。
【００２５】
また、真空容器２内には、基板Ｗを保持する基板ホルダ８が設けられている。この例のように、基板ホルダ８にバイアス電源９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、負のパルス電圧等であるが、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８内に、基板Ｗを加熱するヒータ８１を設けておいても良い。
【００２６】
アンテナ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）配置されている。真空容器２内に配置するアンテナ３は、１つでも良いし、複数でも良い。
【００２７】
アンテナ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１１がそれぞれ設けられている。この各絶縁部材１１を、アンテナ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１２によって真空シールされている。各絶縁部材１１と真空容器２との間も、例えばパッキン１３によって真空シールされている。なお、絶縁部材１１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。
【００２８】
さらに、アンテナ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１１によって支持されている。なお、絶縁カバー１０の両端部と絶縁部材１１間はシールしなくても良い。絶縁カバー１０内の空間にガス７が入っても、当該空間は小さくて電子の移動距離が短いので、通常は空間にプラズマＰは発生しないからである。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。
【００２９】
絶縁カバー１０を設けることによって、プラズマＰ中の荷電粒子がアンテナ３を構成する金属パイプ３１に入射するのを抑制することができるので、金属パイプ３１に荷電粒子（主として電子）が入射することによるプラズマ電位の上昇を抑制することができると共に、金属パイプ３１が荷電粒子（主としてイオン）によってスパッタされてプラズマＰおよび基板Ｗに対して金属汚染（メタルコンタミネーション）が生じるのを抑制することができる。
【００３０】
アンテナ３の一端部である給電端部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、給電端部３ａは、コンデンサ又はコイル等を介して高周波電源４に接続されていても良いし、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いても良い。
【００３１】
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３に高周波電流ＩＲを流すことができる。高周波電流ＩＲ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。
【００３２】
アンテナ３は、内部に冷却液ＣＬが流通する流路を有する中空構造のものである。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１４によりアンテナ３を流通するものであり、前記循環流路１４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１４１と、循環流路１４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１４２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。
【００３３】
具体的にアンテナ３は、図２に示すように、少なくとも一対の管状をなす金属製の導体要素３１（以下、「金属パイプ３１」という。）と、互いに隣り合う金属パイプ３１の間に設けられて、それら金属パイプ３１を絶縁する管状の中空絶縁体３２（以下、「絶縁パイプ３２」という。）とを備えている。
【００３４】
本実施形態では金属パイプ３１の数は２つであり、絶縁パイプ３２の数は１つである。以下の説明において、一方の金属パイプ３１を「第１の金属パイプ３１Ａ」、他方の金属パイプを「第２の金属パイプ３１Ｂ」ともいう。なお、アンテナ３は、３つ以上の金属パイプ３１を有する構成であっても良く、この場合、絶縁パイプ３２の数はいずれも金属パイプ３１の数よりも１つ少ないものになる。
【００３５】
金属パイプ３１は、内部に冷却液ＣＬが流れる直線状の流路３１ｘが形成された直管状をなすものであり、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。
【００３６】
絶縁パイプ３２は、内部に冷却液ＣＬが流れる直線状の流路３２ｘが形成された直管状をなすものである。本実施形態の絶縁パイプ３２は、単一の部材から形成しているが、複数の部材を接合して形成しても良い。なお、絶縁パイプ３２の材質は、例えば、アルミナ、フッ素樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）、エンジニアリングプラスチック（例えば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）など）等である。
【００３７】
そして、本実施形態のアンテナ３は、図２及び図３に示すように、第１の金属パイプ３１Ａと絶縁パイプ３２との間、及び、第２の金属パイプ３１Ｂと絶縁パイプ３２との間それぞれに設けられたメタルシールＳを具備している。
【００３８】
より具体的に説明すると、メタルシールＳは、各金属パイプ３１Ａ、Ｂと絶縁パイプ３２との間のシール性を確保するためのものであり、ここでは絶縁パイプ３２の両端部に設けられた受け部材Ｚに押し当てられることで少なくとも一部が押圧変形するように構成されている。
【００３９】
まず、受け部材Ｚについて説明する。
受け部材Ｚは、メタルシールＳを押圧変形させる際に絶縁パイプ３２が変形してしまうことを防ぐためのものであり、絶縁パイプ３２よりも強度が強い材質からなり、例えばアルミニウム、銅、これらの合金等の金属から形成されている。
【００４０】
この受け部材Ｚは、図２に示すように、絶縁パイプ３２に連通するものであり、一端部Ｚ１が絶縁パイプ３２の内壁を座繰った座繰り部３２１に嵌合するとともに、他端部Ｚ２から金属パイプ３１の端部３１ｔが差し込まれる。なお、金属パイプ３１の端部３１ｔの外径は、ここでは金属パイプ３１の中央部の外径よりも小さく、受け部材Ｚの内径は、金属パイプ３１の端部３１ｔの外径とほぼ同じか僅かに大きい。
【００４１】
受け部材Ｚの一端部Ｚ１には、他端部Ｚ２から差し込まれた金属パイプ３１の端部３１ｔが当接する当接面Ｚａが形成されている。
当接面Ｚａは、金属パイプ３１の端面が当接する面であり、この当接面Ｚａに金属パイプ３１の端面が当接することで、受け部材Ｚと金属パイプ３１とが電気的に接続される。
【００４２】
受け部材Ｚの他端部Ｚ２には、メタルシールＳが押し当てられる第１被押圧面Ｘ１が形成されている。
第１被押圧面Ｘ１は、受け部材Ｚの他端部Ｚ２の内周面に形成されており、一端部Ｚ１側から他端部Ｚ２側に向かって徐々に拡径する切頭円錐形状の傾斜面であって、アンテナ３の軸方向に対して傾斜している。また、他端部Ｚ２の外周面には雄ねじ部Ｎ１が形成されており、後述のメタルシールＳの構成要素たる押込部材Ｓ３が螺合するように構成されている。
【００４３】
この受け部材Ｚにおいて、一端部Ｚ１と他端部Ｚ２との間には絶縁パイプ３２よりも外径の大きい大径部Ｚ３が設けられている。そして、この大径部Ｚ３を絶縁パイプ３２の端面に当接させるとともに、その当接箇所を溶接することで、受け部材Ｚと絶縁パイプ３２とを分離不能に一体的に設けてある。
【００４４】
次に、メタルシールＳについて説明する。
メタルシールＳは、図３に示すように、受け部材Ｚと金属パイプ３１との間に介在する所謂ダブルフェルールと称されるものである。具体的にこのメタルシールＳは、受け部材Ｚに押し当てられる第１フェルールＳ１と、第１フェルールＳ１よりも金属パイプ３１側に位置する第２フェルールＳ２と、第２フェルールＳ２を金属パイプ３１側から第１フェルールＳ１側に向かって押し込む押込部材Ｓ３とを有している。第１フェルールＳ１、第２フェルールＳ２、及び押込部材Ｓ３は、金属パイプ３１の端部３１ｔに外嵌されるリング状をなすものであり、ここでは金属パイプ３１と同じ材質、すなわち銅、アルミニウム、これらの合金、ステンレス等から形成されているが、金属パイプ３１とは異なる材質から形成されていても良い。
【００４５】
第１フェルールＳ１は、金属パイプ３１の端部３１ｔの外径とほぼ同じか僅かに大きい内径を有し、後端部Ｓ１ｂが第２フェルールＳ２によって押されるとともに、先端部Ｓ１ａが受け部材Ｚに押し込まれるものである。第１フェルールＳ１の外周面は、先端部Ｓ１ａから後端部Ｓ１ｂに向かって徐々に拡径する切頭円錐形状の傾斜面である。そして、この外周面の先端部Ｓ１ａ側が上述した第１被押圧面Ｘ１に押し当てられる第１押圧面Ｙ１として形成されており、アンテナ３の軸方向に対して傾斜している。また、第１フェルールＳ１の後端部Ｓ１ｂには、第２フェルールＳ２の先端部Ｓ２ａが押し当てられる第２被押圧面Ｘ２が形成されている。第２被押圧面Ｘ２は、例えば第１フェルールＳ１の後端部Ｓ１ｂを切り欠いて形成されており、ここでは該後端部Ｓ１ｂの内周面に設定されている。ここでの第２被押圧面Ｘ２は、後方に向かって徐々に拡径する傾斜面であり、アンテナ３の軸方向に対して傾斜している。
【００４６】
第２フェルールＳ２は、金属パイプ３１の端部３１ｔの外径とほぼ同じか僅かに大きい内径の前側内周面Ｓ２１と、前側内周面Ｓ２１から後方に向かって徐々に拡径する後側内周面Ｓ２２とを有しており、後端部Ｓ２ｂが押込部材Ｓ３によって押されるとともに、先端部Ｓ２ａが第１フェルールＳ１の後端部Ｓ１ｂに押し込まれるものである。第２フェルールＳ２の先端部Ｓ２ａには、上述した第２被押圧面Ｘ２に押し当てられる第２押圧面Ｙ２が形成されている。第２押圧面Ｙ２は、例えば先端部Ｓ２ａから後方に向かって徐々に拡径する傾斜面であり、アンテナ３の軸方向に対して傾斜している。また、第２フェルールＳ２の後端部Ｓ２ｂには、押込部材Ｓ３により押圧される第３被押圧面Ｘ３と、後側内周面Ｓ２２から径方向内側に突出する環状突出部Ｓ２３とが形成されている。第３被押圧面Ｘ３は、後方に向かうに連れて徐々に縮径する傾斜面であり、アンテナ３の軸方向に対して傾斜している。第３被押圧面Ｘ３をこのように傾斜させることにより、押込部材Ｓ３が第２フェルールＳ２を第１フェルールＳ１に向かって押し込む際に、第２フェルールＳ２を径方向内側に押圧する力が発生する。その結果、環状突出部Ｓ２３が金属パイプ３１の外周面に向かって縮まるように押圧変形され、金属パイプ３１に対して第２フェルールＳ２が固定される。
【００４７】
押込部材Ｓ３は、上述した受け部材Ｚの外周面に形成された雄ねじ部Ｎ１に螺合する雌ねじ部Ｎ２が形成された前側内周面Ｓ３１と、金属パイプ３１の端部３１ｔの外径とほぼ同じか僅かに大きい内径の後側内周面Ｓ３２とを有している。押込部材Ｓ３の内周面において、前側内周面Ｓ３１及び後側内周面Ｓ３２の間には、上述した第３被押圧面Ｘ３を押圧する第３押圧面Ｙ３が設けられている。ここでの第３押圧面Ｙ３は、後方に向かうに連れて徐々に縮径する傾斜面であり、アンテナ３の軸方向に対して傾斜している。
【００４８】
上述した構成により、押込部材Ｓ３の雌ねじ部Ｎ２を受け部材Ｚの雄ねじ部Ｎ１に螺合させることにより、押込部材Ｓ３の第３押圧面Ｙ３が第２フェルールＳ２の第３被押圧面Ｘ３を押圧し、第２フェルールＳ２が第１フェルールＳ１に向かって軸方向に沿って押し込まれる。これにより、第２フェルールＳ２の第２押圧面Ｙ２が第１フェルールＳ１の第２被押圧面Ｘ２を押圧し、第１フェルールＳ１が受け部材Ｚに向かって軸方向に沿って押し込まれる。そして、第１フェルールＳ１の第１押圧面Ｙ１が受け部材Ｚの第１被押圧面Ｘ１に押し当てられて第１フェルールＳ１の先端部Ｓ１ａが押圧変形し、第１押圧面Ｙ１と第１被押圧面Ｘ１との間が気密又は液密に保たれる。
また、上述したように押込部材Ｓ３を受け部材Ｚに螺合させて、第１押圧面Ｙ１と第１被押圧面Ｘ１との間をシールする過程で、第１フェルールＳ１や第２フェルールＳ２や受け部材Ｚの一端部Ｚ１が径方向に押圧変形されるので、これにより受け部材Ｚや第１フェルールＳ１や第２フェルールＳ２が一体的に金属パイプ３１を締め付けて挟持する。
【００４９】
このように構成されたアンテナ３は、図２に示すように、互いに隣り合う金属パイプ３１と電気的に直列接続された容量素子であるコンデンサ３３をさらに備えている。このコンデンサ３３は、絶縁パイプ３２の内部に設けられており、ここでは絶縁パイプ３２の冷却液ＣＬが流れる流路３２ｘの内部に設けられている。
【００５０】
具体的にコンデンサ３３は、互いに隣り合う金属パイプ３１の一方（第１の金属パイプ３１Ａ）と電気的に接続された第１の電極３３Ａと、互いに隣り合う金属パイプ３１の他方（第２の金属パイプ３１Ｂ）と電気的に接続されるとともに、第１の電極３３Ａに対向して配置された第２の電極３３Ｂとを備えており、第１の電極３３Ａ及び第２の電極３３Ｂの間の空間を冷却液ＣＬが満たすように構成されている。つまり、この第１の電極３３Ａ及び第２の電極３３Ｂの間の空間を流れる冷却液ＣＬが、コンデンサ３３を構成する誘電体となる。
【００５１】
各電極３３Ａ、３３Ｂは、概略回転体形状をなすとともに、その中心軸に沿って中央部に主流路３３ｘが形成されている。具体的に各電極３３Ａ、３３Ｂは、円筒形状をなすものであり、互いに同軸上に配置されている。ここでは第１の電極３３Ａの内径が、第２の電極３３Ｂの外径よりも大きく、第１の電極３３Ａの内部に第２の電極３３Ｂが挿し込まれている。これにより、第１の電極３３Ａと第２の電極３３Ｂとの間に、流路方向に沿った円筒状の空間が形成される。
【００５２】
このように構成された各電極３３Ａ、３３Ｂは、上述した受け部材Ｚに一体的に設けられている。ここでは、各電極３３Ａ、３３Ｂ及び受け部材Ｚを単一の部材から形成して一体的に設けているが、これらを別部品により形成してそれらを接合しても良い。なお、各電極３３Ａ、３３Ｂの材質は、例えばアルミニウム、銅、これらの合金等である。
【００５３】
このように各電極３３Ａ、３３Ｂを受け部材Ｚに一体的に設けているので、受け部材Ｚを上述したように絶縁パイプ３２の両端部に溶接することで、第１の電極３３Ａ及び第２の電極３３Ｂが互いに同軸上に配置されるとともに、第１の電極３３Ａに対する第２の電極３３Ｂの挿入寸法が規定される。
そして、金属パイプ３１Ａ、３１Ｂを上述したように受け部材Ｚの他端部Ｚ２から差し込んで、受け部材Ｚの一端部Ｚ１に形成された当接面Ｚａに当接させることにより、第１の金属パイプ３１Ａが第１の電極３３Ａと電気的に接続されるとともに、第２の金属パイプ３１Ｂが第２の電極３３Ｂとが電気的に接続される。
【００５４】
この構成において、第１の金属パイプ３１Ａから冷却液ＣＬが流れてくると、冷却液ＣＬは、第１の電極３３Ａの主流路３３ｘを通じて第２の電極３３Ｂ側に流れる。第２の電極３３Ｂ側に流れた冷却液ＣＬは、第２の電極３３Ｂの主流路３３ｘを通じて第２の金属パイプ３１Ｂに流れる。このとき、第１の電極３３Ａと第２の電極３３Ｂとの間の円筒状の空間が冷却液ＣＬに満たされて、当該冷却液ＣＬが誘電体となりコンデンサ３３が構成される。
なお、受け部材Ｚの一端部Ｚ１には、厚み方向に複数の貫通孔Ｚｈが形成されている。このような貫通孔Ｚｈを設けることによって、受け部材による冷却液ＣＬの流路抵抗を小さくするとともに、絶縁パイプ３２内での冷却液ＣＬの滞留、及び、絶縁パイプ３２内に気泡が溜まることを防ぐことができる。
【００５５】
＜本実施形態の効果＞
このように構成した本実施形態のアンテナ３によれば、一対の金属パイプ３１及び絶縁パイプ３２の間それぞれに、ゴム製のＯリングよりも経年劣化や熱影響に強いメタルシールＳを設けているので、アンテナ３を長くした場合でも金属パイプ３１及び絶縁パイプ３２の間のシール性を担保することができる。
しかも、絶縁パイプ３２に受け部材Ｚを溶接するとともに、受け部材Ｚや第１フェルールＳ１や第２フェルールＳ２が一体的に金属パイプ３１を締め付けて挟持しているので、各金属パイプ３１や絶縁パイプ３２のがたつきを抑制すことでき、この点においてもシール性を担保することができる。
【００５６】
また、絶縁パイプ３２の両端部に設けた受け部材Ｚを絶縁パイプ３２よりも強度の強い材質から形成しているので、メタルシールＳを押圧変形させる際に絶縁パイプ３２が変形してしまうことを防ぐことができ、メタルシールＳを確実に押圧変形させることができる。
【００５７】
さらに、コンデンサ３３が一対の金属パイプ３１と電気的に直列接続されているので、アンテナ３の合成リアクタンスを、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することができる。その結果、アンテナ３のインピーダンスを低減させることができ、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が抑制され、アンテナ３に高周波電流が流れやすくなり、均一性の良いプラズマＰを効率良く発生させることができる。
【００５８】
そのうえ、各電極３３Ａ、３３Ｂそれぞれが、受け部材Ｚに設けられているので、受け部材Ｚを絶縁パイプ３２に溶接すれば、第１の電極３３Ａ及び第２の電極の相対的な位置関係が規定され、溶接後は各電極３３Ａ、３３Ｂの位置関係が維持されるので、コンデンサの静電容量の再現性の低下を招かない。しかも、受け部材Ｚと絶縁パイプ３２とを溶接しているので、これらの間にシールを設ける必要がなく、部品点数を少なくすることができる。
【００５９】
加えて、第１フェルールの第１押圧面Ｙ１や受け部材Ｚの第１被押圧面Ｘ１が傾斜面であり、アンテナ３の軸方向に沿った成分を有しているので、第１押圧面Ｙ１及び第１被押圧面Ｘ１の間を面シールすることができる。これにより、例えば第１押圧面Ｙ１や第１被押圧面Ｘ１がアンテナ３の軸方向と垂直な面であり、これらの間が軸シールされる構成に比べてシール性が良い。
【００６０】
コンデンサ３３の誘電体が、第１の電極３３Ａ及び第２の電極３３Ｂの間の空間を満たす液体であるので、コンデンサ３３を構成する各電極３３Ａ、３３Ｂ及び誘電体の間に生じる隙間を無くすことができる。その結果、各電極３３Ａ、３３Ｂ及び誘電体の間の隙間に発生しうるアーク放電を無くし、アーク放電に起因するコンデンサ３３の破損を無くすことができる。また、隙間を考慮することなく、第１の電極３３Ａ及び第２の電極３３Ｂの距離、対向面積及び液体の誘電体の比誘電率からキャパシタンス値を精度良く設定することができる。さらに、隙間を埋めるための各電極３３Ａ、３３Ｂ及び誘電体を押圧する構造も不要にすることができ、当該押圧構造によるアンテナ周辺の構造の複雑化及びそれにより生じるプラズマＰの均一性の悪化を防ぐことができる。
【００６１】
誘電体が、金属パイプ３１の内部を流れる冷却液であるので、プラズマ生成時に生じる熱によって高温になりがちな金属パイプ３１を冷却液ＣＬによって冷却することができるので、アンテナ３自体の破損又はその周辺構造の破損などを防ぐことができ、安定してプラズマＰを発生させることが可能となる。
しかも、その冷却液ＣＬをコンデンサ３３の誘電体として用いているので、コンデンサ３３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。
さらに、冷却液ＣＬを温調機構１４１により一定温度に調整しながら誘電体として用いることで、温度変化による比誘電率の変化を抑えることができ、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。
【００６２】
＜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。
【００６３】
例えば、メタルシールＳとしては、前記実施形態ではダブルフェルールタイプのものを用いていたが、図４に示すように、メタルガスケットＳ４を用いたものであっても良い。
より具体的に説明すると、ここでは金属パイプ３１の端部にフランジＦを設けてあり、メタルシールＳは、そのフランジＦと受け部材Ｚとの間に配置される例えば円環状のメタルガスケットＳ４と、メタルガスケットＳ４を受け部材Ｚに向かって押し込むための押込部材Ｓ３とを備えている。
そして、押込部材Ｓ３が、前記実施形態と同様に受け部材Ｚに螺合するように構成されるとともに、フランジＦの背面Ｘ４を押圧する押圧面Ｙ４を有している。
【００６４】
上述した構成により、押込部材Ｓ３を受け部材Ｚに螺合させることにより、押込部材Ｓ３の押圧面Ｙ４がフランジＦの背面Ｘ４を押圧し、金属パイプ３１が受け部材Ｚに向かって軸方向に沿って押し込まれる。これにより、金属パイプ３１のフランジＦと受け部材Ｚとの間でメタルガスケットＳ４が潰され、これらの間が気密又は液密に保たれる。
【００６５】
また、メタルシールＳとしては、図５に示すように、メタルＯリングＳ５を用いたものであっても良いし、図示していないが、単一のフェルールを用いたものであっても良い。
【００６６】
さらに、前記実施形態では、第１被押圧面Ｘ１、第１押圧面Ｙ１、第２被押圧面Ｘ２、第２押圧面Ｙ２、第３被押圧面Ｘ３、及び第３押圧面Ｙ３がいずれもアンテナ３の軸方向に対して傾斜した傾斜面であったが、これらの面Ｘ１〜Ｘ３、Ｙ１〜Ｙ３の一部がアンテナ３の軸方向に垂直な面であっても良い。
【００６７】
前記実施形態では、絶縁パイプと受け部材とを溶接により分離不能に一体化していたが、溶接とは異なる接合方法で一体化しても良い。さらに、絶縁パイプと受け部材とは必ずしも一体化されている必要はなく、これらの間のシール性を担保できれば、受け部材が絶縁パイプに対して例えばねじ締結などにより着脱可能に設けられていても良い。
【００６８】
前記実施形態のプラズマ処理装置１００ではアンテナ３が基板Ｗの処理室内に配置されたものであったが、図６に示すように、アンテナ３を処理室１８外に配置したものであってもよい。この場合、複数のアンテナ３は、真空容器２内において誘電体窓１９によって処理室１８とは区画されたアンテナ室２０に配置されている。なお、アンテナ室２０は真空排気装置６によって真空排気される。このプラズマ処理装置１００であれば、処理室１８の圧力などの条件と、アンテナ室２０の圧力などの条件とを個別に制御することができ、プラズマＰの発生を効率的にできるとともに、基板Ｗの処理を効率的にできる。
【００６９】
加えて、金属パイプ及び絶縁パイプは、１つの内部流路を有する管状をなすものであったが、２以上の内部流路を有するもの、或いは、分岐した内部流路を有するものであっても良い。また、金属パイプや絶縁パイプは中実のものであっても良い。
【００７０】
前記実施形態の電極において延出部は、円筒状であったが、その他の角筒状であっても良いし、平板状又は湾曲又は屈曲した板状であっても良い。
【００７１】
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。
【符号の説明】
【００７２】
１００・・・プラズマ処理装置
Ｗ    ・・・基板
Ｐ    ・・・誘導結合型プラズマ
２    ・・・真空容器
３    ・・・アンテナ
３１  ・・・金属パイプ（導体要素）
３２  ・・・絶縁パイプ（中空絶縁体）
３３  ・・・コンデンサ
３３Ａ・・・第１の電極
３３Ｂ・・・第２の電極
４    ・・・高周波電源
ＣＬ  ・・・冷却液（液体の誘電体）
Ｓ    ・・・メタルシール
Ｓ１  ・・・第１フェルール
Ｓ２  ・・・第２フェルール
Ｓ３  ・・・押込部材
Ｚ    ・・・受け部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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