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JP6449091B2 - スリップリング、支持機構及びプラズマ処理装置 - Google Patents

スリップリング、支持機構及びプラズマ処理装置 Download PDF

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Description

本発明は、スリップリング、支持機構及びプラズマ処理装置に関する。
電子デバイスの製造では、被処理体のエッチングにプラズマ処理装置が広く用いられている。例えば、磁気ランダムアクセスメモリ（Magnetic Random Access Memory：ＭＲＡＭ）に含まれる磁性層のエッチングにもプラズマ処理装置が使用されている。プラズマ処理装置は、一般的に、その内部においてプラズマ処理が行われる処理容器を備える。処理容器内には、ステージが設けられている。
ステージは、一般的に、静電チャック、及び、下部電極を備えている。静電チャックは、誘電体によって囲まれた電極膜を有し、当該電極膜に電圧が印加されることにより静電力を発生する。この静電力によって、静電チャックは、被処理体を吸着して保持する。また、下部電極には、被処理体にイオンを引き込むための高周波バイアスが供給される。
このようなステージの一種として、被処理体に対するプラズマ処理の均一性を向上させるために回転可能に構成された回転ステージがある。回転ステージでは、静電チャックの電極膜に電圧を印加するために、また、下部電極に高周波バイアスを供給するために、スリップリングが用いられる。このような、回転ステージを備えるプラズマ処理装置は、例えば、特開平０１−１１７３１７号公報に記載されている。
また、スリップリングには、非接触式のスリップリングと接触式のスリップリングとがある。非接触式のスリップリングでは、特開平１０−１４３７９１号公報に記載されているように、電気伝導性を有する媒体が固定子と回転子との間に充填されている。このような媒体には、例えば水銀が用いられる。また、接触式のスリップリングでは、固定子と回転子の間に、これら固定子と回転子とを電気的に接続するブラシが設けられている。ブラシを用いたスリップリングについては、例えば、特開２００９−２２５５７８号公報及び特開平１１−２１４１０８号公報に記載されている。
特開平０１−１１７３１７号公報 特開平１０−１４３７９１号公報 特開２００９−２２５５７８号公報 特開平１１−２１４１０８号公報
非接触式のスリップリングでは、媒体として用いられる水銀が人体に有毒であり、また、水銀を密封するためのシール構造が必要なので、スリップリングが大型化する。さらに、長期間の使用によってシール構造が破損して水銀の漏洩が生じることにより、外部環境に深刻な影響を及ぼす恐れもある。
接触式のスリップリングでは、非接触式のスリップリングの上述した問題は避けられるものの、ブラシの点接触によって回転子と固定子とが電気的に接続されるので、接触抵抗が大きくなる。かかる背景から、接触式のスリップリングにおいて接触抵抗を低減させることが要請されている。
一態様においては、スリップリングが提供される。このスリップリングは、回転子、固定子、球体、及びコイルバネを備えている。回転子は導電性を有し、回転軸線周りで回転可能である。固定子は、導電性を有し、回転子と同軸に設けられている。球体は、導電性を有し、回転子と固定子との間に配置されている。球体は、回転子と固定子との間の電気的パスを形成する。コイルバネは、導電性を有し、回転子及び固定子のうち一方と球体との間において設けられており、回転軸線に対して周方向に延在している。コイルバネは、回転子及び固定子のうち一方と球体とに接触している。
上記スリップリングでは、導電性のコイルバネが、回転子及び固定子のうち一方と球体との間に設けられており、当該コイルバネが、回転子及び固定子のうち一方及び球体に多数の点で接触する。したがって、回転子及び固定子のうち一方と球体との間の接触抵抗が低減され、スリップリングの接触抵抗が低減される。
一実施形態のスリップリングは、導電性の別のコイルバネを更に備えていてもよい。この実施形態では、別のコイルバネは、回転子及び固定子のうち他方と球体との間に設けられ、回転軸線に対して周方向に延在し、回転子及び固定子のうち他方と球体とに接触する。この実施形態では、コイルバネが、回転子及び固定子のうち他方及び球体に多数の点で接触する。したがって、回転子及び固定子のうち他方と球体との間の接触抵抗が低減する。したがって、スリップリングの接触抵抗が更に低減される。
一実施形態において、コイルバネ及び別のコイルバネは、回転軸線が延在する方向に配列されていてもよい。この実施形態によれば、コイルバネ及び別のコイルバネ、即ち二つのコイルバネの回転軸線からの距離が同様の距離となる。したがって、二つのコイルバネのうち一方と球体との間のスリップ量と、二つのコイルバネのうち他方と球体との間のススリップ量との差異が小さくなり、二つのコイルバネと球体の摺動に起因する摩耗が低減される。その結果として、スリップリングの寿命が長くなる。なお、別の一実施形態では、コイルバネ及び別のコイルバネは、回転軸線に対して放射方向に配列されていてもよい。
一実施形態では、コイルバネは、斜め巻きスプリングであってもよい。斜め巻きスプリングが球体に対して発生する反力は、一般的なコイルスプリングが発生する反力よりも小さい。したがって、コイルバネと球体との接触面積が大きくなり、接触抵抗が更に小さくなる。また、接触抵抗が安定する。
一実施形態では、コイルバネ及び別のコイルバネの双方は、斜め巻きスプリングであってもよい。コイルバネと球体との接触面積、及び別のコイルバネと球体との接触面積が大きくなり、接触抵抗が更に小さくなる。また、接触抵抗が安定する。
別の態様においては、プラズマ処理装置の処理容器内において被処理体を支持するための支持機構が提供される。この支持機構は、保持部、駆動装置、及び回転コネクタを備えている。保持部は、被処理体を保持するよう構成されており、第１軸線中心に回転可能であるように構成されている。駆動装置は、保持部を回転させるよう構成されている。回転コネクタは、複数のスリップリングを有している。複数のスリップリングは、上述した一態様及び種々の実施形態のうち何れかのスリップリングであり、第１軸線に回転軸線が一致するように設けられている。保持部は、下部電極、静電チャック、及び複数の導体を有している。静電チャックは、下部電極上に設けられている。複数の導体は、それらの中心軸線が第１軸線に一致するように同軸に設けられている。複数の導体は、静電チャックの電極膜に接続された第１導体、及び、下部電極に接続された第２導体を含んでいる。複数のスリップリングのうち第１のスリップリングは、第１導体に電気的に接続されており、複数のスリップリングのうち第２のスリップリングは第２導体に電気的に接続されている。
上記支持機構では、上述した一態様及び種々の実施形態のうち何れかのスリップリングを採用した回転コネクタを有しているので、静電チャックの電極膜、及び下部電極への電気的パスにおける接触抵抗が低減される。したがって、静電チャックの電極膜に大きな電圧を印加することが可能となり、また、下部電極に大きなバイアスを与えることが可能となる。
一実施形態の支持機構は、容器部、傾斜軸部、及び別の駆動装置を更に備え得る。容器部は、保持部と共に密閉された空間を画成するように構成されている。傾斜軸部は、第１軸線に直交する第２軸線に沿って延びる中空形状を有しており、容器部に結合されている。別の駆動装置は、傾斜軸部を第２軸線周りで回転させるように構成されている。複数の導体、保持部を回転させる駆動装置、及び回転コネクタは、容器部及び保持部によって画成される空間内に設けられている。この実施形態の支持機構は、保持部を傾斜させ、且つ回転させることが可能であり、このような保持部の静電チャックの電極膜及び下部電極に対しても、接触抵抗の少ない電気的パスを提供することが可能である。また、複数の導体、保持部、及び回転コネクタが、容器部及び保持部によって画成される空間内に設けられるので、当該支持機構がプラズマ処理装置に用いられる場合に、プラズマ処理のための空間とは分離された空間内で、複数の導体、保持部、及び回転コネクタを保護することができる。
更に別の態様においては、被処理体に対してプラズマ処理を行うためのプラズマ処理装置が提供される。このプラズマ処理装置は、処理容器、ガス供給系、プラズマ源、支持機構、排気系、直流電源、及びバイアス電力供給部を備えている。ガス供給系は、処理容器内にガスを供給するよう構成されている。プラズマ源は、処理容器内に供給されたガスを励起させるよう構成されている。支持機構は、上述した別の態様及び実施形態のうち何れかの支持機構であり、処理容器内において保持部により被処理体を保持する。排気系は、処理容器内の空間に対する排気のために設けられている。直流電源は、処理容器の外部に設けられており、静電チャックの電極膜に与えられる電圧を発生する。バイアス電力供給部は、処理容器の外部に設けられており、下部電極に与えられるバイアスを発生する。直流電源は、第１配線を介して第１のスリップリングに接続されており、バイアス電力供給部は、第２配線を介して第２のスリップリングに接続されている。
この態様に係るプラズマ処理装置では、第１のスリップリング及び第２のスリップリングにそれぞれ接続される第１配線及び第２配線を介して、静電チャック及び下部電極に電力が安定的に供給される。
一実施形態では、保持部及び容器部は、処理容器内に設けられており、傾斜軸部は、処理容器の内部から該処理容器の外部まで延びるように設けられており、第１配線は、傾斜軸部内を通って、直流電源と第１のスリップリングとを接続しており、第２配線は、傾斜軸部内を通って、バイアス電力供給部と第２のスリップリングとを接続していてもよい。この実施形態によれば、第１配線及び第２配線を、プラズマに晒すことなく、回転コネクタに接続することができる。また、このプラズマ処理装置によれば、被処理体を傾斜させた状態で回転させつつ、当該被処理体に対するプラズマ処理を行うことができる。
一実施形態では、保持部は、ヒータを更に有し、複数の導体は、ヒータに接続する第３導体及び第４導体を更に有し、複数のスリップリングは、第３導体に接続する第３のスリップリング及び第４導体に接続する第４のスリップリングを更に含み、プラズマ処理装置は、処理容器の外部に設けられヒータに電力を供給するヒータ電源を更に備え、ヒータ電源は、傾斜軸部内を通る第３配線及び第４配線を介して第３及び第４のスリップリングに電気的に接続されていてもよい。
一実施形態では、支持機構は、保持部に設けられた温度センサを更に含み、複数の導体は、温度センサに接続する第４導体を更に有し、複数のスリップリングは、第５導体に接続する第５のスリップリングを更に含み、該プラズマ処理装置は、制御部を更に有し、制御部は、傾斜軸部内を通る第５配線を介して第５のスリップリングに電気的に接続されていてもよい。
一実施形態では、バイアス電力供給部は、パルス変調された直流電圧を下部電極に供給してもよい。この実施形態によれば、比較的低いエネルギー、且つ、狭いエネルギー帯域のイオンを被処理体に引き込むことが可能である。これにより、被処理体において特定物質から構成された領域を選択的にエッチングすることが可能となる。また、一実施形態では、バイアス電力供給部は、パルス変調された直流電圧及び高周波バイアスを選択的に下部電極に供給してもよい。
以上説明したように、接触式のスリップリングにおいて接触抵抗を低減させることが可能となる。
一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。 一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。 パルス変調された直流電圧を示す図である。 一実施形態のプラズマ源を示す図である。 一実施形態のプラズマ源を示す図である。 一実施形態に係る支持機構を示す断面図である。 一実施形態に係る支持機構を示す断面図である。 一実施形態に係る保持部及び回転軸部の上側部分を拡大して示す断面図である。 一実施形態に係る回転軸部の下側部分及び回転コネクタを拡大して示す断面図である。 一実施形態に係るスリップリングを概略的に示す図である。 一実施形態に係るスリップリングの各部品を概略的に示す図である。 球体とコイルバネの接触の様子を示す模式図である。 一実施形態に係るコイルバネの一例である斜め巻きスプリングを示す概略図である。 一実施形態に係るコイルバネの形状とバネの反発との関係を示す断面図である。 一実施形態に係る斜め巻きスプリングのつぶし率と接触抵抗との関係を示す図である。 一実施形態に係るスリップリングにおいて接触抵抗が生じる箇所を示す図である。 接触抵抗のみを考慮したスリップリングの等価回路を示す図である。 一実施形態に係る回転コネクタでの高周波特性を説明するための図である。 一実施形態に係る回転コネクタの高周波に対する等価回路を示す図である。 別の実施形態に係る回転コネクタの断面図である。
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
図１及び図２は、一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図であり、鉛直方向に延びる軸線ＰＸを含む一平面において処理容器を破断して、当該プラズマ処理装置を示している。なお、図１においては、後述する支持機構が傾斜していない状態のプラズマ処理装置が示されており、図２においては、支持機構が傾斜している状態のプラズマ処理装置が示されている。
図１及び図２に示すプラズマ処理装置１０は、処理容器１２、ガス供給系１４、プラズマ源１６、支持機構１８、排気系２０、バイアス電力供給部２２、直流電源２７、ヒータ電源２８、及び制御部Ｃｎｔを備えている。処理容器１２は、略円筒形状を有している。一実施形態では、処理容器１２の中心軸線は、軸線ＰＸと一致している。この処理容器１２は、被処理体（以下、「ウエハＷ」ということがある）に対してプラズマ処理を行うための空間Ｓを提供している。
一実施形態では、処理容器１２は、その高さ方向の中間部分１２ａ、即ち支持機構１８を収容する部分において略一定の幅を有している。また、処理容器１２は、当該中間部分の下端から底部に向かうにつれて徐々に幅が狭くなるテーパー状をなしている。また、処理容器１２の底部は、排気口１２ｅを提供しており、当該排気口１２ｅは軸線ＰＸに対して軸対称に形成されている。
ガス供給系１４は、処理容器１２内にガスを供給するよう構成されている。ガス供給系１４は、第１のガス供給部１４ａ、及び第２のガス供給部１４ｂを有している。第１のガス供給部１４ａは、第１の処理ガスを処理容器１２内に供給するよう構成されている。第２のガス供給部１４ｂは、第２の処理ガスを処理容器１２内に供給するよう構成されている。なお、ガス供給系１４の詳細については、後述する。
プラズマ源１６は、処理容器１２内に供給されたガスを励起させるよう構成されている。一実施形態では、プラズマ源１６は、処理容器１２の天部に設けられている。また、一実施形態では、プラズマ源１６の中心軸線は、軸線ＰＸと一致している。なお、プラズマ源１６の一例に関する詳細については後述する。
支持機構１８は、処理容器１２内においてウエハＷを保持するように構成されている。この支持機構１８は、第１軸線ＡＸ１中心にウエハＷを回転させるよう構成されている。また、支持機構１８は、軸線ＰＸ及び第１軸線ＡＸ１に直交する第２軸線ＡＸ２中心に回転可能であるよう構成されている。支持機構１８は、第２軸線ＡＸ２中心の回転により、軸線ＰＸに対して傾斜することが可能である。支持機構１８を傾斜させるために、プラズマ処理装置１０は、駆動装置２４を有している。駆動装置２４は、処理容器１２の外部に設けられており、第２軸線ＡＸ２中心の支持機構１８の回転のための駆動力を発生する。なお、支持機構１８が傾斜していない状態では、図１に示すように、第１軸線ＡＸ１は軸線ＰＸに一致する。一方、支持機構１８が傾斜している状態では、第１軸線ＡＸ１は軸線ＰＸに対して傾斜する。この支持機構１８の詳細については後述する。
排気系２０は、処理容器１２内の空間を減圧するよう構成されている。一実施形態では、排気系２０は、自動圧力制御器２０ａ、ターボ分子ポンプ２０ｂ、及び、ドライポンプ２０ｃを有している。ターボ分子ポンプ２０ｂは、自動圧力制御器２０ａの下流に設けられている。ドライポンプ２０ｃは、バルブ２０ｄを介して処理容器１２内の空間に直結されている。また、ドライポンプ２０ｃは、バルブ２０ｅを介してターボ分子ポンプ２０ｂの下流に設けられている。
自動圧力制御器２０ａ及びターボ分子ポンプ２０ｂを含む排気系は、処理容器１２の底部に取り付けられている。また、自動圧力制御器２０ａ及びターボ分子ポンプ２０ｂを含む排気系は、支持機構１８の直下に設けられている。したがって、このプラズマ処理装置１０では、支持機構１８の周囲から排気系２０までの均一な排気の流れを形成することができる。これにより、効率の良い排気が達成され得る。また、処理容器１２内で生成されるプラズマを均一に拡散させることが可能である。
一実施形態において、処理容器１２内には、整流部材２６が設けられていてもよい。整流部材２６は、下端において閉じられた略筒形状を有している。この整流部材２６は、支持機構１８を側方及び下方から囲むように、処理容器１２の内壁面に沿って延在している。一例において、整流部材２６は、上部２６ａ及び下部２６ｂを有している。上部２６ａは、一定の幅を円筒形状を有しており、処理容器１２の中間部分１２ａの内壁面に沿って延在している。また、下部２６ｂは、上部２６ａの下方において当該上部２６ａに連続している。下部２６ｂは、処理容器１２の内壁面に沿って徐々に幅が狭くなるテーパー形状を有しており、その下端において平板状をなしている。この下部２６ｂには、多数の開口（貫通孔）が形成されている。この整流部材２６によれば、当該整流部材２６の内側、即ちウエハＷが収容される空間と、当該整流部材２６の外側、即ち排気側の空間との間に圧力差を形成することができ、ウエハＷが収容される空間におけるガスの滞留時間を調整することが可能となる。また、均等な排気が実現され得る。
バイアス電力供給部２２は、処理容器１２の外部に設けられ、ウエハＷにイオンを引き込むためのバイアスを支持機構１８に与えるように構成されている。一実施形態では、バイアス電力供給部２２は、第１電源２２ａ及び第２電源２２ｂを有している。第１電源２２ａは、支持機構１８に与えるバイアスとして、パルス変調された直流電圧（以下、「変調直流電圧」という）を発生する。図３は、パルス変調された直流電圧を示す図である。図３に示すように、変調直流電圧は、電圧値が高レベルをとる期間ＴＨと低レベルをとる期間ＴＬが交互に繰り返す電圧である。変調直流電圧は、例えば、０Ｖ〜１２００Ｖの範囲内の電圧値に設定され得る。変調直流電圧の高レベルの電圧値は、当該電圧値の範囲内において設定される電圧値であり、変調直流電圧の高レベルの電圧値は、当該高レベルの電圧値よりも低い電圧値である。図３に示すように、期間ＴＨと当該期間ＴＨに連続する期間ＴＬとの合計が１周期ＴＣを構成する。また、変調直流電圧のパルス変調の周波数は、１／ＴＣである。パルス変調の周波数は、任意に設定され得るが、イオンの加速を可能とするシースを形成することが可能な周波数であり、例えば、４００ｋＨｚである。また、オン・デューティ比、即ち、１周期ＴＣにおいて期間ＴＨが占める比率は、１０％〜９０％の範囲内の比率である。
第２電源２２ｂは、ウエハＷにイオンを引き込むための高周波バイアスを支持機構１８に供給するように構成されている。この高周波バイアスの周波数は、イオンをウエハＷに引き込むのに適した任意の周波数であり、例えば、４００ｋＨｚである。プラズマ処理装置１０では、第１電源２２ａからの変調直流電圧と第２電源２２ｂからの高周波バイアスを選択的に支持機構１８に供給することができる。変調直流電圧が支持機構１８に与えられると、比較的低いエネルギー、且つ、狭いエネルギー帯域のイオンがウエハＷに引き込まれる。一方、高周波バイアスが支持機構１８に与えられると、比較的高いエネルギー、且つ比較的広いエネルギー帯域のイオンがウエハＷに引き込まれる。したがって、プラズマ処理装置１０によれば、第１電源２２ａからの変調直流電圧と第２電源２２ｂからの高周波バイアスを選択的に支持機構１８に供給することにより、膜種に応じたエッチングを行うことが可能である。例えば、ウエハ中の特定物質をエッチングするときに変調直流電圧が支持機構１８に供給され、また、エッチングレートを優先すべき膜をエッチングするときには、高周波バイアスを支持機構１８に供給することができる。このような変調直流電圧と高周波バイアスの選択的な供給は、制御部Ｃｎｔによって制御され得る。
制御部Ｃｎｔは、例えば、プロセッサ、記憶部、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータである。制御部Ｃｎｔは、入力されたレシピに基づくプログラムに従って動作し、制御信号を送出する。プラズマ処理装置１０の各部は、制御部Ｃｎｔからの制御信号により制御される。
以下、ガス供給系１４、プラズマ源１６、支持機構１８のそれぞれについて詳細に説明する。
［ガス供給系］
ガス供給系１４は、上述したように第１のガス供給部１４ａ、及び第２のガス供給部１４ｂを有している。第１のガス供給部１４ａは、一以上のガス吐出孔１４ｅを介して処理容器１２内の第１の処理ガスを供給する。また、第２のガス供給部１４ｂは、一以上のガス吐出孔１４ｆを介して処理容器１２内の第２の処理ガスを供給する。ガス吐出孔１４ｅは、ガス吐出孔１４ｆよりも、プラズマ源１６に近い位置に設けられている。したがって、第１の処理ガスは第２の処理ガスよりもプラズマ源１６に近い位置に供給される。なお、図１及び図２においては、ガス吐出孔１４ｅ及びガス吐出孔１４ｆそれぞれの個数は、「１」であるが、複数のガス吐出孔１４ｅ、及び複数のガス吐出孔１４ｆが設けられていてもよい。複数のガス吐出孔１４ｅは、軸線ＰＸに対して周方向に均等に配列されていてもよい。また、複数のガス吐出孔１４ｆも、軸線ＰＸに対して周方向に均等に配列されていてもよい。
一実施形態では、ガス吐出孔１４ｅによってガスが吐出される領域とガス吐出孔１４ｆによってガスが吐出される領域との間に、仕切板、所謂イオントラップが設けられていてもよい。これにより、第１の処理ガスのプラズマからウエハＷに向かうイオンの量を調整することが可能となる。
第１のガス供給部１４ａは、一以上のガスソース、一以上の流量制御器、一以上のバルブを有し得る。したがって、第１のガス供給部１４ａの一以上のガスソースからの第１の処理ガスの流量は調整可能となっている。また、第２のガス供給部１４ｂは、一以上のガスソース、一以上の流量制御器、一以上のバルブを有し得る。したがって、第２のガス供給部１４ｂの一以上のガスソースからの第２の処理ガスの流量は調整可能となっている。第１のガス供給部１４ａからの第１の処理ガスの流量及び当該第１の処理ガスの供給のタイミング、並びに、第２のガス供給部１４ｂからの第２の処理ガスの流量及び当該第２の処理ガスの供給のタイミングは、制御部Ｃｎｔによって個別に調整される。
以下、第１の処理ガス及び第２の処理ガスについて、二つの例を説明する。
第１例において、第１の処理ガスは、希ガスであり得る。希ガスは、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ａｒガス、Ｋｒガス、又はＸｅガスである。また、第１の処理ガスは、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ａｒガス、Ｋｒガス、及びＸｅガスのうちから選択されるガスであり得る。また、第１例において、第２の処理ガスは、水素含有ガスであり得る。水素含有ガスとしては、ＣＨ４ガス、又はＮＨ３ガスが例示される。かかる第１例においては、第１の処理ガス及び第２の処理ガスは、プラズマ源１６によって励起され得る。この第１例では、制御部Ｃｎｔによる制御により、プラズマ生成時の第１の処理ガス及び第２の処理ガスの供給量が個別に制御される。
第２例では、第１の処理ガスは、プラズマ源１６によって発生させたプラズマによって解離しラジカルを生成する分解性のガスであり得る。第１の処理ガスに由来するラジカルは、還元反応、酸化反応、塩化反応又はフッ化反応を起こすラジカルであってもよい。第１の処理ガスは、水素元素、酸素元素、塩素元素又はフッ素元素を含有するガスであってもよい。具体的には、第１の処理ガスは、Ａｒ、Ｎ２、Ｏ２、Ｈ２、Ｈｅ、ＢＣｌ３、Ｃｌ２、ＣＦ４、ＮＦ３、ＣＨ４、又はＳＦ６等であってもよい。還元反応のラジカルを生成する第１の処理ガスとしては、Ｈ２等が例示される。酸化反応のラジカルを生成する第１の処理ガスとしては、Ｏ２等が例示される。塩化反応のラジカルを生成する第１の処理ガスとしては、ＢＣｌ３、Ｃｌ２等が例示される。フッ化反応のラジカルを生成する第１の処理ガスとしては、ＣＦ４、ＮＦ３、ＳＦ６等が例示される。
また、第２例では、第２の処理ガスは、プラズマに晒すことなくエッチング対象の物質と反応するガスであり得る。この第２処理ガスとしては、例えば、エッチング対象の物質との反応が支持機構１８の温度に依存するガスを含んでもよい。具体的に、このような第２の処理ガスには、ＨＦ、Ｃｌ２、ＨＣｌ、Ｈ２Ｏ、ＰＦ３、Ｆ２、ＣｌＦ３、ＣＯＦ２、シクロペンタジエン又はＡｍｉｄｉｎａｔｏ等が用いられる。また、第２処理ガスは、電子供与性ガスを含み得る。電子供与性ガスとは、一般的には、電気陰性度又はイオン化ポテンシャルが大きく異なる原子で構成されるガス、或いは、孤立電子対を持つ原子を含むガスをいう。電子供与性ガスは、他の化合物に電子を与えやすい性質を有する。例えば、電子供与性ガスは、金属化合物等と配位子として結合し蒸発する性質を有する。電子供与性ガスとしては、ＳＦ６、ＰＨ３、ＰＦ３、ＰＣｌ３、ＰＢｒ３、ＰＩ３、ＣＦ４、ＡｓＨ３、ＳｂＨ３、ＳＯ３、ＳＯ２、Ｈ２Ｓ、ＳｅＨ２、ＴｅＨ２、Ｃｌ３Ｆ、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２等、又は、カルボニル基を含有するガスが例示される。
かかる第２例では、第１の処理ガス及び第２の処理ガスは、交互に供給され得る。第１の処理ガスの供給時にはプラズマ源１６によってプラズマが生成され、第２のガスの供給時にはプラズマ源１６によるプラズマの生成が停止される。このような第１の処理ガス及び第２の処理ガスの供給は制御部Ｃｎｔによって制御される。即ち、第２例においては、プラズマ生成時及びプラズマ消滅時のプラズマ状態に応じた第１の処理ガスの供給量及び第２の処理ガスの供給量は、制御部Ｃｎｔによる第１のガス供給部１４ａ及び第２のガス供給部１４ｂの制御によって実現され得る。
［プラズマ源］
図４は、一実施形態のプラズマ源を示す図であり、図１のＹ方向から視たプラズマ源を示す図である。また、図５は、一実施形態のプラズマ源を示す図であり、鉛直方向から視たプラズマ源を示している。図１及び図４に示すように、処理容器１２の天部には開口が設けられており、当該開口は、誘電体板１９４によって閉じられている。誘電体板１９４は、板状体であり、石英ガラス、又はセラミックから構成されている。プラズマ源１６は、この誘電体板１９４上に設けられている。
より具体的には、図４及び図５に示すように、プラズマ源１６は、高周波アンテナ１４０、及びシールド部材１６０を有している。高周波アンテナ１４０は、シールド部材１６０によって覆われている。一実施形態では、高周波アンテナ１４０は、内側アンテナ素子１４２Ａ、及び外側アンテナ素子１４２Ｂを含んでいる。内側アンテナ素子１４２Ａは、外側アンテナ素子１４２Ｂよりも軸線ＰＸの近くに設けられている。換言すると、外側アンテナ素子１４２Ｂは、内側アンテナ素子１４２Ａを囲むように、当該内側アンテナ素子１４２Ａの外側に設けられている。内側アンテナ素子１４２Ａ及び外側アンテナ素子１４２Ｂの各々は、例えば銅、アルミニウム、ステンレス等の導体から構成されており、軸線ＰＸを中心に螺旋状に延在している。
内側アンテナ素子１４２Ａ及び外側アンテナ素子１４２Ｂは共に、複数の挟持体１４４に挟持されて一体となっている。複数の挟持体１４４は、例えば、棒状の部材であり、軸線ＰＸに対して放射状に配置されている。
シールド部材１６０は、内側シールド壁１６２Ａ及び外側シールド壁１６２Ｂを有している。内側シールド壁１６２Ａは、鉛直方向に延在する筒形状を有しており、内側アンテナ素子１４２Ａと外側アンテナ素子１４２Ｂの間に設けられている。この内側シールド壁１６２Ａは、内側アンテナ素子１４２Ａを囲んでいる。また、外側シールド壁１６２Ｂは、鉛直方向に延在する筒形状を有しており、外側アンテナ素子１４２Ｂを囲むように設けられている。
内側アンテナ素子１４２Ａ上には、内側シールド板１６４Ａが設けられている。内側シールド板１６４Ａは、円盤形状を有しており、内側シールド壁１６２Ａの開口を塞ぐように設けられている。また、外側アンテナ素子１４２Ｂ上には、外側シールド板１６４Ｂが設けられている。外側シールド板１６４Ｂは、環状板であり、内側シールド壁１６２Ａと外側シールド壁１６２Ｂとの間の開口を塞ぐように設けられている。
内側アンテナ素子１４２Ａ、外側アンテナ素子１４２Ｂにはそれぞれ、高周波電源１５０Ａ、高周波電源１５０Ｂが接続されている。高周波電源１５０Ａ及び高周波電源１５０Ｂは、プラズマ生成用の高周波電源である。高周波電源１５０Ａ及び高周波電源１５０Ｂは、内側アンテナ素子１４２Ａ及び外側アンテナ素子１４２Ｂのそれぞれに、同じ周波数又は異なる周波数の高周波電力を供給する。例えば、内側アンテナ素子１４２Ａに高周波電源１５０Ａから所定の周波数（例えば４０ＭＨｚ）の高周波電力を所定のパワーで供給すると、処理容器１２内に形成された誘導磁界によって、処理容器１２内に導入された処理ガスが励起され、ウエハＷ上の中央部にドーナツ型のプラズマが生成される。また、外側アンテナ素子１４２Ｂに高周波電源１５０Ｂから所定の周波数（例えば６０ＭＨｚ）の高周波を所定のパワーで供給すると、処理容器１２内に形成された誘導磁界によって、処理容器１２内に導入された処理ガスが励起され、ウエハＷ上の周縁部に別のドーナツ型のプラズマが生成される。これらのプラズマによって、処理ガスからラジカルが生成される。
なお、高周波電源１５０Ａ及び高周波電源１５０Ｂから出力される高周波電力の周波数は、上述した周波数に限られるものではない。例えば、高周波電源１５０Ａ及び高周波電源１５０Ｂから出力される高周波電力の周波数は、１３．５６ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、６０ＭＨｚといった様々な周波数であってもよい。但し、高周波電源１５０Ａ及び高周波電源１５０Ｂから出力される高周波に応じて内側アンテナ素子１４２Ａ及び外側アンテナ素子１４２Ｂの電気的長さを調整する必要がある。
このプラズマ源１６は、１ｍＴｏｒｒ（０．１３３３Ｐａ）の圧力の環境下においても処理ガスのプラズマを着火することが可能である。低圧環境下では、プラズマ中のイオンの平均自由行程が大きくなる。したがって、希ガス原子のイオンのスパッタリングによるエッチングが可能となる。また、低圧環境下では、エッチングされた物質がウエハＷに再付着することを抑制しつつ、当該物質を排気することが可能である。
［支持機構］
図６及び図７は、一実施形態に係る支持機構を示す断面図である。図６には、Ｙ方向（図１参照）から視た支持機構の断面図が示されており、図７には、Ｘ方向（図１参照）から視た支持機構の断面図が示されている。図６及び図７に示すように、支持機構１８は、駆動装置２４、保持部３０、容器部４０、傾斜軸部５０、回転コネクタ５４、及び駆動装置７８を有している。
保持部３０は、ウエハＷを保持し、第１軸線ＡＸ１中心に回転することによって、ウエハＷを回転させる機構である。なお、上述したように、第１軸線ＡＸ１は、支持機構１８が傾斜していない状態では、軸線ＰＸと一致する。この保持部３０は、静電チャック３２、下部電極３４、絶縁部材３５、及び回転軸部３６を有している。上記複数の導体は、それらの中心軸線が第１軸線ＡＸ１に一致するように同軸に設けられている。
静電チャック３２は、その上面においてウエハＷを保持するように構成され、下部電極３４上に設けられている。静電チャック３２は、第１軸線ＡＸ１をその中心軸線とする略円盤形状を有しており、後述するように、絶縁膜の内層として設けられた電極膜３２ａを有している。静電チャック３２は、直流電源２７から電極膜３２ａに電圧が印加されることにより、静電力を発生する。この直流電源２７は、処理容器１２の外部に設けられている。静電チャック３２は、その上面に載置されたウエハＷを静電力によって吸着する。
下部電極３４は、第１軸線ＡＸ１をその中心軸線とする略円盤形状を有している。一実施形態では、下部電極３４は、第１部分３４ａ及び第２部分３４ｂを有している。第１部分３４ａは、第１軸線ＡＸ１に沿って延在する下部電極３４の中央側の部分であり、第２部分３４ｂは、第１部分３４ａよりも第１軸線ＡＸ１から離れて、即ち、第１部分３４ａよりも外側で延在する部分である。第１部分３４ａの上面及び第２部分３４ｂの上面は連続しており、第１部分３４ａの上面及び第２部分３４ｂの上面によって下部電極３４の略平坦な上面が構成されている。この下部電極３４の上面には、静電チャック３２が接している。また、第１部分３４ａは、第２部分３４ｂよりも下方に突出して、円柱状をなしている。即ち、第１部分３４ａの下面は、第２部分３４ｂの下面よりも下方において延在している。この下部電極３４は、アルミニウムといった導体から構成されている。下部電極３４は、上述したバイアス電力供給部２２と電気的に接続される。即ち、下部電極３４には、第１電源２２ａからの変調直流電圧、及び第２電源２２ｂからの高周波バイアスが選択的に供給可能となっている。また、下部電極３４には、冷媒流路３４ｆが設けられている。この冷媒流路３４ｆに冷媒が供給されることにより、ウエハＷの温度が制御されるようになっている。この下部電極３４は、絶縁部材３５上に設けられている。
絶縁部材３５は、石英、アルミナといった絶縁体から構成されており、中央において開口した略円盤形状を有している。一実施形態では、絶縁部材３５は、第１部分３５ａ及び第２部分３５ｂを有している。第１部分３５ａは、絶縁部材３５の中央側の部分であり、第２部分３５ｂは、第１部分３５ａよりも第１軸線ＡＸ１から離れて、即ち、第１部分３５ａよりも外側で延在する部分である。第１部分３５ａの上面は、第２部分３５ｂの上面よりも下方で延在しており、また、第１部分３５ａの下面も第２部分３５ｂの下面よりも下方で延在している。絶縁部材３５の第２部分３５ｂの上面は、下部電極３４の第２部分３４ｂの下面に接している。一方、絶縁部材３５の第１部分３５ａの上面は、下部電極３４の下面から離間している。
回転軸部３６は、下部電極３４の下方において延在している。この回転軸部３６の中心軸線は、第１軸線ＡＸ１と一致している。この回転軸部３６に対して回転力が与えられることにより、保持部３０が回転するようになっている。
このような種々の要素によって構成される保持部３０は、容器部４０と共に支持機構１８の内部空間として空間を形成している。容器部４０は、上側容器部４２、及び外側容器部４４を含んでいる。上側容器部４２は、略円盤形状を有している。上側容器部４２の中央には、回転軸部３６が通る貫通孔が形成されている。この上側容器部４２は、絶縁部材３５の第２部分３５ｂの下方において、当該第２部分３５ｂに対して僅かな間隙を提供するように設けられている。また、上側容器部４２の下面周縁には、外側容器部４４の上端が結合している。外側容器部４４は、下端において閉塞された略円筒形状を有している。
容器部４０と回転軸部３６との間には、磁性流体シール部５２が設けられている。磁性流体シール部５２は、内輪部５２ａ及び外輪部５２ｂを有している。内輪部５２ａは、回転軸部３６と同軸に延在する略円筒形状を有しており、回転軸部３６に対して固定されている。また、内輪部５２ａの上端部は、絶縁部材３５の第１部分３５ａの下面に結合している。この内輪部５２ａは、回転軸部３６と共に第１軸線ＡＸ１中心に回転するようになっている。外輪部５２ｂは、略円筒形状を有しており、内輪部５２ａの外側において当該内輪部５２ａと同軸に設けられている。外輪部５２ｂの上端部は、上側容器部４２の中央側部分の下面に結合している。これら内輪部５２ａと外輪部５２ｂとの間には、磁性流体５２ｃが介在している。また、磁性流体５２ｃの下方において、内輪部５２ａと外輪部５２ｂとの間には、軸受５３が設けられている。この磁性流体シール部５２は、支持機構１８の内部空間を気密に封止する封止構造を提供している。この磁性流体シール部５２により、支持機構１８の内部空間は、プラズマ処理装置１０の空間Ｓから分離される。なお、プラズマ処理装置１０では、支持機構１８の内部空間は大気圧に維持される。この支持機構１８の内部空間には、回転軸部３６、回転コネクタ５４、及び駆動装置７８が設けられており、回転軸部３６、回転コネクタ５４、及び、駆動装置７８は、空間Ｓにおいて生成されるプラズマから保護されている。
一実施形態では、磁性流体シール部５２と回転軸部３６との間に、第１部材３７及び第２部材３８が設けられている。第１部材３７は、回転軸部３６の外周面の一部分、即ち、後述する筒状部３６Ｃの上側部分の外周面及び下部電極３４の第１部分３４ａの外周面に沿って延在する略円筒形状を有している。また、第１部材３７の上端は、下部電極３４の第２部分３４ｂの下面に沿って延在する環状板形状を有している。この第１部材３７は、筒状部３６Ｃの上側部分の外周面、並びに、下部電極３４の第１部分３４ａの外周面及び第２部分３４ｂの下面に接している。
第２部材３８は、回転軸部３６の外周面、即ち、第６筒状部３６ｇの外周面、及び第１部材３７の外周面に沿って延在する略円筒形状を有している。第２部材３８の上端は、絶縁部材３５の第１部分３５ａの上面に沿って延在する環状板形状を有している。第２部材３８は、第６筒状部３６ｇの外周面、第１部材３７の外周面、絶縁部材３５の第１部分３５ａの上面、及び、磁性流体シール部５２の内輪部５２ａの内周面に接している。この第２部材３８と絶縁部材３５の第１部分３５ａの上面との間には、Ｏリングといった封止部材３９ａが介在している。また、第２部材３８と磁性流体シール部５２の内輪部５２ａの内周面との間には、Ｏリングといった封止部材３９ｂ及び３９ｃが介在している。かかる構造により、回転軸部３６と磁性流体シール部５２の内輪部５２ａとの間が封止される。これにより、回転軸部３６と磁性流体シール部５２との間に間隙が存在していても、支持機構１８の内部空間が、プラズマ処理装置１０の空間Ｓから分離される。
外側容器部４４には、第２軸線ＡＸ２に沿って開口が形成されている。外側容器部４４に形成された開口には、傾斜軸部５０の内側端部が嵌め込まれている。この傾斜軸部５０は、略円筒形状を有しており、その中心軸線は第２軸線ＡＸ２と一致している。傾斜軸部５０は、図１に示すように、処理容器１２の外側まで延在している。傾斜軸部５０の一方の外側端部には、上述した駆動装置２４が結合されている。この駆動装置２４は、傾斜軸部５０の一方の外側端部を軸支している。この駆動装置２４によって傾斜軸部５０が回転されることにより、支持機構１８が第２軸線ＡＸ２中心に回転し、その結果、支持機構１８が軸線ＰＸに対して傾斜するようになっている。例えば、支持機構１８は、軸線ＰＸに対して第１軸線ＡＸ１が０度〜６０度以内の範囲の角度をなすように傾斜され得る。
一実施形態では、第２軸線ＡＸ２は、第１軸線ＡＸ１方向における支持機構１８の中心位置を含んでいる。この実施形態では、傾斜軸部５０は、支持機構１８の当該中心を通る第２軸線ＡＸ２上で延在している。この実施形態では、支持機構１８が傾斜している時に、当該支持機構１８の上縁と処理容器１２（又は整流部材２６）との間の最短距離ＷＵ（図２参照）と、支持機構１８の下縁と処理容器１２（又は整流部材２６）との間の最短距離ＷＬ（図２参照）のうち最小距離を大きくすることが可能である。即ち、支持機構１８の外郭と処理容器１２（又は整流部材２６）との間の最小距離を最大化することができる。したがって、処理容器１２の水平方向の幅を小さくすることが可能となる。
別の実施形態では、第２軸線ＡＸ２は、第１軸線ＡＸ１方向における支持機構１８の中心と保持部３０の上面との間の位置を含んでいる。即ち、この実施形態では、傾斜軸部５０は、支持機構１８の中心よりも保持部３０側に偏った位置で延在している。この実施形態によれば、支持機構１８の傾斜時に、プラズマ源１６からウエハＷの各位置までの距離差を低減することができる。したがって、エッチングの面内均一性が更に向上される。なお、支持機構１８は６０度以内の角度で傾斜可能であってもよい。
更に別の実施形態では、第２軸線ＡＸ２は、支持機構１８の重心を含んでいる。この実施形態では、傾斜軸部５０は、当該重心を含む第２軸線ＡＸ２上で延在している。この実施形態によれば、駆動装置２４に要求されるトルクが小さくなり、当該駆動装置２４の制御が容易となる。
図６及び図７に戻り、傾斜軸部５０の内孔には、種々の電気系統用の配線、伝熱ガス用の配管、及び、冷媒用の配管が通されている。これらの配線及び配管は、回転軸部３６に連結されている。
回転軸部３６は、複数の導体を含む導体部３６Ａを有している。導体部３６Ａの複数の導体は、詳細には後述するが、第１軸線ＡＸ１をそれらの中心軸線として同軸に設けられている。導体部３６Ａの複数の導体は、静電チャック３２内の複数の要素、及び下部電極３４に対する電気的パスを形成する。これら、導体部３６Ａの複数の導体はそれぞれ、回転コネクタ５４の複数のスリップリングに電気的に接続されている。また、回転軸部３６は、導体部３６Ａの外側において当該導体部３６Ａと同軸に設けられた筒状部３６Ｂ、及び、当該筒状部３６Ｂの外側で当該筒状部３６Ｂと同軸に設けられた筒状部３６Ｃを有している。
筒状部３６Ｂには、伝熱ガス供給用のガスラインが形成されている。このガスラインは、スイベルジョイントといった回転継手を介して配管６６に接続されている。配管６６は、支持機構１８の内部空間から傾斜軸部５０の内孔を通って、処理容器１２の外部まで延びている。この配管６６は、処理容器１２の外部において、Ｈｅガスといった伝熱ガスのソース６８（図１参照）に接続されている。静電チャック３２とウエハＷとの間には、この伝熱ガスが供給される。
筒状部３６Ｃは、筒状部３６Ｂの外側において当該筒状部３６Ｂと同軸に設けられている。この筒状部３６Ｃには、冷媒流路３４ｆに冷媒を供給するための冷媒供給ライン、及び冷媒流路３４ｆに供給された冷媒を回収する冷媒回収ラインが形成されている。冷媒供給ラインは、スイベルジョイントといった回転継手７０を介して配管７２に接続されている。また、冷媒回収ラインは回転継手７０を介して配管７４に接続されている。配管７２及び配管７４は、支持機構１８の内部空間から傾斜軸部５０の内孔を通って、処理容器１２の外部まで延びている。そして、配管７２及び配管７４は、処理容器１２の外部においてチラーユニット７６（図１参照）に接続されている。
一実施形態では、回転コネクタ５４に軸受５５が設けられており、当該軸受５５は回転コネクタ５４を介して回転軸部３６を支持している。上述した軸受５３は回転軸部３６の上側部分を支持しているのに対して、軸受５５は回転軸部３６の下側部分を支持している。このように二つの軸受５３及び軸受５５によって、回転軸部３６がその上側部分及び下側部分の双方において支持されるので、回転軸部３６を第１軸線ＡＸ１中心に安定して回転させることが可能である。
図７に示すように、支持機構１８の内部空間には、回転モータといった駆動装置７８が設けられている。駆動装置７８は、回転軸部３６を回転させるための駆動力を発生する。一実施形態では、駆動装置７８は、回転軸部３６の側方に設けられている。この駆動装置７８は、回転軸部３６に取り付けられたプーリ８０に伝導ベルト８２を介して連結されている。これにより、駆動装置７８の回転駆動力が回転軸部３６に伝達され、保持部３０が第１軸線ＡＸ１中心に回転する。保持部３０の回転数は、例えば、４８ｒｐｍ以下の範囲内にある。例えば、保持部３０は、プロセス中に２０ｒｍｐの回転数で回転される。なお、駆動装置７８に電力を供給するための配線は、傾斜軸部５０の内孔を通って処理容器１２の外部まで引き出され、処理容器１２の外部に設けられたモータ用電源に接続される。
このように、支持機構１８は、大気圧に維持可能な内部空間に多様な機構を設けることが可能である。また、支持機構１８は、その内部空間に収めた機構と処理容器１２の外部に設けた電源、ガスソース、チラーユニット等の装置とを接続するための配線又は配管を処理容器１２の外部まで引き出すことが可能であるように構成されている。
以下、回転軸部３６及び回転コネクタ５４の詳細について説明する。図８は、保持部３０及び回転軸部３６の上側部分を拡大して示す断面図であり、同図には、図６のＹ方向から視た断面図が示されている。図８に示すように、静電チャック３２は、絶縁膜の内層として設けられた電極膜３２ａを有している。また、静電チャック３２は、ウエハＷを加熱するためのヒータ３２ｂを内蔵している。ヒータ３２ｂは、例えば、１６Ｗの発熱に抑えられ得る。静電チャック３２は、上述したように、下部電極３４上に設けられている。下部電極３４内には、ウエハＷの温度を検知する温度センサ３４ｃが設けられている。
回転軸部３６の導体部３６Ａは、一実施形態では、複数の導体として、導体３６ａ、導体３６ｂ、導体３６ｃ、導体３６ｄ、及び導体３６ｅを含んでいる。これらの導体は、第１軸線ＡＸ１に対して同軸に設けられている。導体３６ａは、円柱形状を有しており、静電チャック３２の電極膜３２ａに接続されている。導体３６ｂ及び導体３６ｃは、円筒形状を有している。導体３６ｂ及び導体３６ｃは、ヒータ３２ｂに電流を供給するための導体であり、ヒータ３２ｂの二つの端子にそれぞれ接続されている。導体３６ｄは、円筒形状を有している。導体３６ｄは、温度センサ３４ｃの信号を伝達するための導体であり、温度センサ３４ｃに接続されている。また、導体３６ｅは、円筒形状を有している。導体３６ｅは、バイアス電力供給部２２からのバイアスを下部電極３４に供給するための導体であり、下部電極３４に接続されている。
図９は、一実施形態に係る回転軸部３６の下側部分及び回転コネクタ５４を拡大して示す断面図であり、同図には、図６のＹ方向から視た断面図が示されている。回転軸部３６の導体部３６Ａの複数の導体は、それらの下端側において回転コネクタ５４の複数のスリップリングにそれぞれ接続されている。回転コネクタ５４の複数のスリップリングは、それらの回転軸線が第１軸線ＡＸ１に一致するように配列されている。一実施形態では、回転コネクタ５４は、第１軸線ＡＸ１方向に積まれた五つのスリップリング、即ち、スリップリング５６Ａ、スリップリング５６Ｂ、スリップリング５６Ｃ、スリップリング５６Ｄ、及びスリップリング５６Ｅを有している。図９に示すように、導体３６ａはスリップリング５６Ａの回転子９１Ａ、導体３６ｂはスリップリング５６Ｂの回転子９１Ｂ、導体３６ｃはスリップリング５６Ｃの回転子９１Ｃ、導体３６ｄはスリップリング５６Ｄの回転子９１Ｄ、導体３６ｅはスリップリング５６Ｅの回転子９１Ｅに接続されている。導体３６ａは、Ｚ方向に延在し、その下端で、例えばＺ方向に垂直な方向に延びて回転子９１Ａに接続されている。導体３６ｂ、導体３６ｃ、導体３６ｄ、及び導体３６ｅも同様に、Ｚ方向に延在し、それらの下端で、例えばＺ方向に垂直な方向に延びて、それぞれ回転子９１Ｂ、回転子９１Ｃ、回転子９１Ｄ、及び回転子９１Ｅに接続されている。なお、図９では、導体３６ａ、導体３６ｂ、導体３６ｃ、導体３６ｄ、及び導体３６ｅは、それぞれ対応する回転子９１Ａ、回転子９１Ｂ、回転子９１Ｃ、回転子９１Ｄ、及び回転子９１Ｅに２箇所で接続されているが、各導体は対応する回転子と一以上の箇所で接続されてもよい。
スリップリング５６Ａ〜５６Ｅの固定子には、複数の配線５７が接続されている。具体的には、複数の配線５７は、配線５７ａ、配線５７ｂ、配線５７ｃ、配線５７ｄ、及び配線５７ｅを含んでおり、配線５７ａはスリップリング５６Ａの固定子９２Ａに、配線５７ｂはスリップリング５６Ｂの固定子９２Ｂに、配線５７ｃはスリップリング５６Ｃの固定子９２Ｃに、配線５７ｄはスリップリング５６Ｄの固定子９２Ｄに、配線５７ｅはスリップリング５６Ｅの固定子９２Ｅに接続されている。これら複数の配線５７は、支持機構１８の内部空間から傾斜軸部５０の内孔を通って、処理容器１２の外部まで延びている。配線５７ａは、処理容器１２の外部において、直流電源２７に接続されている。配線５７ｂ及び配線５７ｃは、処理容器１２の外部において、ヒータ電源２８に接続されている。配線５７ｄは、処理容器１２の外部において、例えば制御部Ｃｎｔに接続されている。配線５７ｅは、処理容器１２の外部において、バイアス電力供給部２２、即ち、第１電源２２ａ及び第２電源２２ｂに接続されている。なお、第２電源２２ｂと配線５７ｅとの間には、インピーダンスマッチング用の整合器が設けられ得る。
図９に示すように、スリップリング５６Ａの回転子９１Ａの下面、スリップリング５６Ａの回転子９１Ａとスリップリング５６Ｂの回転子９１Ｂとの間、スリップリング５６Ｂの回転子９１Ｂとスリップリング５６Ｃの回転子９１Ｃとの間、スリップリング５６Ｃの回転子９１Ｃとスリップリング５６Ｄの回転子９１Ｄとの間、スリップリング５６Ｄの回転子９１Ｄとスリップリング５６Ｅの回転子９１Ｅとの間、及び、スリップリング５６Ｅの回転子９１Ｅの上面には、アイソレータ８７が設けられている。アイソレータ８７は、絶縁体から構成されており、回転軸線ＲＸ１に対して周方向に延在する環形状を有している。アイソレータ８７は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン製である。
また、スリップリング５６Ａの固定子９２Ａの下面、スリップリング５６Ａの固定子９２Ａとスリップリング５６Ｂの固定子９２Ｂとの間、スリップリング５６Ｂの固定子９２Ｂとスリップリング５６Ｃの固定子９２Ｃとの間、スリップリング５６Ｃの固定子９２Ｃとスリップリング５６Ｄの固定子９２Ｄとの間、スリップリング５６Ｄの固定子９２Ｄとスリップリング５６Ｅの固定子９２Ｅとの間、及び、スリップリング５６Ｅの固定子９２Ｅの上面には、アイソレータ８８が設けられている。アイソレータ８８は、絶縁体から構成されており、回転軸線ＲＸ１に対して周方向に延在する環形状を有している。アイソレータ８８は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン製である。
以下、図１０及び図１１を参照しつつ、回転コネクタ５４の複数のスリップリングについて説明する。図１０は、一実施形態に係るスリップリングを概略的に示す図である。図１０の（ａ）部には、回転軸線方向に視たスリップリングの平面図が示されており、図１０の（ｂ）部には、図１０の（ａ）部に示すＸｂ−Ｘｂ線に沿ってとった断面図が示されている。また、図１１は、一実施形態に係るスリップリングの各部品を概略的に示す図である。図１１の（ａ）部には、回転軸線方向に視たスリップリングの回転子の平面図が示されており、図１１の（ｂ）部には、図１１の（ａ）部に示すＸＩｂ−ＸＩｂ線に沿ってとった断面図が示されている。図１１の（ｃ）部には、回転軸線方向に視たスリップリングの固定子の平面図が示されており、図１１の（ｄ）部には、図１１の（ｄ）部に示すＸＩｄ−ＸＩｄ線に沿ってとった断面図が示されている。上述したスリップリング５６Ａ、スリップリング５６Ｂ、スリップリング５６Ｃ、スリップリング５６Ｄ、及びスリップリング５６Ｅは、図１０及び図１１に示すスリップリング５６と同様の構造を有する。以下では、スリップリング５６の構造を説明する。
図１０及び図１１に示すように、スリップリング５６は、回転子９１及び固定子９２を有している。また、スリップリング５６は、複数の球体９３、複数のリテーナ９４、コイルバネ９５、及びコイルバネ９６を更に有している。
回転子９１は、回転軸線ＲＸ１中心に周方向に延在する略環状の部材である。回転子９１は、回転軸線ＲＸ１周りで回転可能である。固定子９２は、回転軸線ＲＸ１中心に周方向に延在する略環状の部材である。固定子９２は、回転軸線ＲＸ１に対して回転子９１の外側で、当該回転子９１と同軸に設けられている。回転子９１と固定子９２は共に、導電性を有する材料から構成されている。回転子９１と固定子９２は、それらの間に、回転軸線ＲＸ１に対して周方向に延びる空間を提供している。
回転子９１と固定子９２とによって提供される上記空間には、複数の球体９３及び複数のリテーナ９４が収められている。具体的には、当該空間内において、複数の球体９３及び複数のリテーナ９４は、周方向に沿って交互に配列されている。複数の球体９３は、導電性を有しており、回転子９１と固定子９２との間の電気的パスを形成する。例えば、複数の球体９３は、回転子９１と固定子９２の双方に点接触し得る。複数のリテーナ９４は、複数の球体９３同士の接触を防止している。複数のリテーナ９４の各々は、一実施形態では、絶縁性の材料から構成されている。例えば、複数のリテーナ９４の各々は、ポリテトラフルオロエチレン製である。これらのリテーナ９４がポリテトラフルオロエチレンによって構成されている場合には、表面潤滑の効果によって球体９３とリテーナとの接触摩擦による当該球体９３の摩耗が低減される。
図１１に示すように、回転子９１は、溝９１ａを提供している。この溝９１ａは、回転軸線ＲＸ１に対して周方向に延在しており、複数の球体９３及び複数のリテーナ９４が収められる上記空間に連続している。この溝９１ａにはコイルバネ９５が収められている。コイルバネ９５は、回転軸線ＲＸ１に対して周方向に延在している。このコイルバネ９５は、導電性を有しており、複数の球体９３と回転子９１との間に設けられており、複数の球体９３と回転子９１とに接触している。なお、図１０の（ｂ）部に示すように、溝９１ａを画成する回転子９１の面内で最も回転軸線ＲＸ１に近い部分は、当該回転軸線ＲＸ１に対して半径ＲＳ１を有している。また、コイルバネ９５の円形の中心線の半径は、ＲＳ３であり、半径ＲＳ３は半径ＲＳ１よりも大きい。
また、図１１に示すように、固定子９２は、溝９２ａを提供している。この溝９２ａは、回転軸線ＲＸ１に対して周方向に延在しており、複数の球体９３及び複数のリテーナ９４が収められる上記空間に連続している。この溝９２ａにはコイルバネ９６が収められている。コイルバネ９６は、回転軸線ＲＸ１に対して周方向に延在している。このコイルバネ９６は、導電性を有しており、複数の球体９３と固定子９２との間に設けられており、複数の球体９３と固定子９２とに接触している。なお、図１０の（ｂ）部に示すように、溝９２ａを画成する固定子９２の面内で最も回転軸線ＲＸ１に近い部分は、当該回転軸線ＲＸ１に対して半径ＲＳ２を有している。また、コイルバネ９６の円形の中心線の半径は、ＲＳ４であり、半径ＲＳ４は、半径ＲＳ３よりも大きく、半径ＲＳ２よりも小さい。
図１０及び図１１に示した実施形態のスリップリング５６では、コイルバネ９５は、コイルバネ９６よりも回転軸線ＲＸ１から離れた位置で周方向に延在している。即ち、コイルバネ９５及びコイルバネ９６は、回転軸線ＲＸ１に対して放射方向に配列されている。以下、回転軸線ＲＸ１に対して放射方向におけるコイルバネ９５及びコイルバネ９６の配列を、ラジアル（ｒａｄｉａｌ）配列と呼ぶ。
回転子９１と固定子９２が互いに組み合わされた状態では、コイルバネ９５は複数の球体９３と回転子９１との間で応圧されて変形するようになっている。これにより、コイルバネ９５は、複数の球体９３及び回転子９１に多数の点で接触するようになっている。しまた、回転子９１と固定子９２が互いに組み合わされた状態では、コイルバネ９６は複数の球体９３と固定子９２との間で応圧されて変形するようになっている。これにより、コイルバネ９６は、複数の球体９３及び固定子９２に多数の点で接触するようになっている。
このスリップリング５６では、回転子９１と固定子９２との間の電気的パスは、複数の球体９３と回転子９１との点接触、及び、複数の球体９３と固定子との点接触によって提供されるパスのみならず、コイルバネ９５と複数の球体９３との多数の点接触、コイルバネ９５と回転子９１との多数の点接触、コイルバネ９６と複数の球体９３との多数の点接触、及び、コイルバネ９６と固定子９２との多数の点接触によって提供されるパスをも含む。したがって、このスリップリング５６では、接触面積が大きく、接触抵抗が低減されている。
ここで、図１２を参照する。図１２は、球体とコイルバネの接触の様子を示す模式図である。図１２は、図１０の（ａ）部に示す領域ＡＲ１内において、図１０の（ｂ）部に示すＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿った断面を図示している。また、図１２では、回転軸線ＲＸ１に対して周方向が、Ｙ１方向として示されている。図１２に示すように、固定子９２に対して、例えば、回転子９１がＹ１方向に移動すると、複数の球体９３は自転によりＹ２方向に回転する。これにより、コイルバネ９５複数の球体９３との間、及び、コイルバネ９６と複数の球体９３との間で転がり接触が生じ得る。但し、複数の球体９３に対する回転子９１及び固定子９２からの与圧が大きい状態で回転子９１が回転されると、複数の球体９３の自転力よりもコイルバネと球体９３との摩擦力が上回り、複数の球体９３は回転せずに、コイルバネ９５と複数の球体９３、及びコイルバネ９６と複数の球体９３との滑り摩擦が生じる。かかる滑り摩擦を防止するために、一実施形態では、複数の球体９３に対する回転子９１及び固定子９２からの与圧は、複数の球体９３とコイルバネ９５との摩擦力、及び、複数の球体９３とコイルバネ９６との摩擦力に対して、複数の球体９３の自転力が上回るように調整される。このように与圧が調整されると、複数の球体９３とコイルバネ９５との安定した接触抵抗、及び、複数の球体９３とコイルバネ９６との安定した接触抵抗が得られる。また、複数の球体９３、コイルバネ９５、及びコイルバネ９６といった部品の摩擦による消耗も低減される。
一実施形態では、コイルバネ９５及びコイルバネ９６には、図１３に示す斜め巻きスプリングＳＣＳが用いられ得る。図１３の（ａ）部には、斜め巻きスプリングの平面図が示されており、同図の（ｂ）部には当該斜め巻きスプリングの側面図が示されている。図１３に示す斜め巻きスプリングＳＣＳは、円形の中心線ＣＬの周りで巻き回されている。この斜め巻きスプリングＳＣＳの線材は、その全長にわたって、中心線ＣＬの接線方向Ｔ１に対して傾斜しつつ、当該中心線ＣＬの周りで巻き回されている。この斜め巻きスプリングＳＣＳが複数の球体９３に対して発生する反力は、一般的なコイルバネが発生する反力よりも小さい。
図１４は、コイルバネの形状とバネの反発との関係を示す断面図である。図１４の（ａ）部には、線材が巻かれる方向が中心線に対して略直交している一般的なコイルバネＧＣＳの断面図が示されており、当該断面図では、コイルバネＧＣＳに球体９３が接触している状態が表されている。また、図１４の（ｂ）部には、斜め巻きスプリングＳＣＳの断面図が示されており、当該断面図では、斜め巻きスプリングＳＣＳに球体９３が接触している状態が表されている。
図１４の（ａ）部に示されるように、一般的なコイルバネＧＣＳに球体９３から図示の荷重Ｆ１が加わると、荷重Ｆ１の方向に対して反対方向にバネ反力Ｆ２が発生する。したがって、コイルバネＧＣＳと球体９３との接触圧が大きくなる。また、このバネ反力Ｆ２の大きさは、コイルバネＧＣＳのピッチ及び当該コイルバネＧＣＳの線材の直径に依存する。一方、図１４の（ｂ）部に示されるように、斜め巻きスプリングＳＣＳに、球体９３から図示の荷重Ｆ１が加わると、荷重Ｆ１の方向に直交する方向にバネ反力Ｆ２が発生し、荷重Ｆ１の方向に対して反対方向のバネ反力は極めて小さいものとなる。また、斜め巻きスプリングＳＣＳは荷重Ｆ１の方向に容易に変形する。
したがって、斜め巻きスプリングＳＣＳがコイルバネ９５及びコイルバネ９６として用いられると、コイルバネ９５、コイルバネ９６、複数の球体９３といった部品の摩耗が抑制される。また、複数の球体９３とコイルバネ９５との接触面積、複数の球体９３とコイルバネ９６との接触面積が大きくなり、接触抵抗が更に小さくなり、また、接触抵抗が安定する。また、斜め巻きスプリングＳＣＳによれば、球体９３からの荷重の方向に対して反対方向のバネ反力に影響なく、線材の直径を大きくすることができ、斜め巻きスプリングＳＣＳにおける線材のピッチを小さくすることができる。
なお、球体９３からの荷重に対する斜め巻きスプリングＳＣＳのバネ反力の大きさは、斜め巻きスプリングＳＣＳの線材の傾斜角度によって調整可能である。また、斜め巻きスプリングＳＣＳと球体９３との接触抵抗は、斜め巻きスプリングＳＣＳのつぶし率によって調整可能である。以下、図１５を参照して詳細に説明する。図１５は、斜め巻きスプリングＳＣＳのつぶし率と接触抵抗との関係を示す図である。図１５の（ａ）部には、球体９３が接触していない状態（即ち、自由状体）の斜め巻きスプリングＳＣＳが示されており、図１５の（ｂ）部には、球体９３が接触している状態の斜め巻きスプリングＳＣＳが示されている。
図１５の（ａ）部に示す状態では、斜め巻きスプリングＳＣＳの線材は、当該線材が接触する面の接触位置における接線方向Ｔ３に対して傾斜角度θ１で傾斜している。この状態では、接線方向Ｔ３に直交する方向Ｔ２における斜め巻きスプリングＳＣＳの幅はＤ１である。図１５の（ｂ）部に示す状態では、斜め巻きスプリングＳＣＳに球体９３からの荷重が加わり、球体９３の接触箇所において、斜め巻きスプリングＳＣＳの線材の接線方向Ｔ３に対する傾斜角度θ２は、傾斜角度θ１よりも小さくなる。このとき、球体９３の接触箇所における斜め巻きスプリングＳＣＳの方向Ｔ２における幅はＤ１よりも小さいＤ２となる。
斜め巻きスプリングＳＣＳでは、傾斜角度θ１に対して傾斜角度θ２が小さくなるほど、バネ反力は大きくなる。したがって、斜め巻きスプリングＳＣＳでは、傾斜角度θ１と傾斜角度θ２を調整することによって、バネ反力の大きさを調整することができる。また、幅Ｄ２を幅Ｄ１で除した値、即ち、つぶし率（Ｄ２／Ｄ１）によって、斜め巻きスプリングＳＣＳと球体９３との接触抵抗を変化させることができる。例えば、つぶし率（Ｄ２／Ｄ１）が小さいほど、斜め巻きスプリングＳＣＳと球体９３との接触面積が大きくなり、斜め巻きスプリングＳＣＳと球体９３との接触抵抗は小さくなる。なお、斜め巻きスプリングＳＣＳのぶし率（Ｄ２／Ｄ１）は、線材同士が接触しないように、例えば、７５％以上となる範囲内で調整される。
以下、スリップリング５６の接触抵抗の合成抵抗値について説明する。図１６は、一実施形態に係るスリップリングにおいて接触抵抗が生じる箇所を示す図である。図１６に示すように、スリップリング５６では、処理容器１２の外部から延びる配線と固定子９２との接触箇所Ｐ１、固定子９２と球体９３との接触箇所Ｐ２、球体９３と回転子９１との接触箇所Ｐ３、回転子９１と導体部３６Ａの対応の導体から延びる配線との接触箇所Ｐ４、固定子９２とコイルバネ９６との接触箇所Ｐ５、球体９３とコイルバネ９６との接触箇所Ｐ６、球体９３とコイルバネ９５との接触箇所Ｐ７、及び、コイルバネ９５と回転子９１との接触箇所Ｐ８において、接触抵抗が生じる。以下、接触箇所Ｐ１、接触箇所Ｐ２、接触箇所Ｐ３、接触箇所Ｐ４、接触箇所Ｐ５、接触箇所Ｐ６、接触箇所Ｐ７、接触箇所Ｐ８それぞれでの接触抵抗値を、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８とする。
これら接触抵抗のみを考慮したスリップリング５６の等価回路を図１７に示す。図１７の（ａ）部には、接触抵抗のみを考慮したスリップリング５６の等価回路が示されている。また、図１７の（ｂ）部は、コイルバネ９５及びコイルバネ９６が存在しない場合の、スリップリング５６の等価回路が示されている。図１７の（ａ）に示すように、接触抵抗のみを考慮したスリップリング５６の等価回路では、接触箇所Ｐ１の接触抵抗と、接触箇所Ｐ４の接触抵抗との間に、二つの電気的パスが存在する。二つの電気的パスのうち第１のパスは、接触箇所Ｐ２の接触抵抗及び接触箇所Ｐ３の接触抵抗を含むパスである。即ち、第１のパスは、コイルバネ９５及びコイルバネ９６によってもたらされる接触抵抗を含んでおらず、固定子９２と球体９３の接触抵抗、及び、球体９３と回転子９１との接触抵抗の直列パスである。また、二つの電気的パスのうち第２のパスは、接触箇所Ｐ５、接触箇所Ｐ６、接触箇所Ｐ７、及び、接触箇所Ｐ８を含むパスである。即ち、第２のパスは、コイルバネ９５及びコイルバネ９６によってもたらされる接触抵抗を含む直列パスである。
コイルバネ９５及びコイルバネ９６を有さないスリップリングには、図１７の（ｂ）部に示されるように、第２のパスが存在せず、第１のパスのみが存在する。したがって、コイルバネ９５及びコイルバネ９６を有さないスリップリングの接触抵抗の合成抵抗値Ｒ０１は、式（１）に示す通りとなる。
Ｒ０１＝Ｒ１＋ＲＡ＋Ｒ４ …（１）
ここで、ＲＡは、Ｒ２＋Ｒ３である。
接触箇所Ｐ２及び接触箇所Ｐ３での接触は点接触であり、ＲＡは非常に大きい。また、球体９３の個数がｎ個である場合には、合成抵抗値Ｒ０１は、式（１ａ）で表されるが、接触箇所Ｐ２及び接触箇所Ｐ３での点接触の数は非常に少ないので、合成抵抗値Ｒ０１を小さくすることはできない。故に、コイルバネ９５及びコイルバネ９６を有さないスリップリングの抵抗値は、大きなものとなる。
Ｒ０１＝Ｒ１＋ＲＡ／ｎ＋Ｒ４ …（１ａ）
一方、図１７の（ａ）部に示されるように、コイルバネ９５及びコイルバネ９６を有するスリップリング５６では、接触箇所Ｐ１の接触抵抗と、接触箇所Ｐ４の接触抵抗との間で第１のパスと第２のパスが並列に接続している。このスリップリング５６における第２のパスの合成抵抗値ＲＢは、式（２）に示す通りとなる。
ＲＢ＝Ｒ５＋Ｒ６＋Ｒ７＋Ｒ８ …（２）
式（２）における接触抵抗値Ｒ５、接触抵抗値Ｒ６、接触抵抗値Ｒ７、接触抵抗値Ｒ８は、コイルバネによってもたらされる多数の接触点から得られる接触抵抗値であるので、非常に小さい値である。また、接触抵抗値Ｒ５、接触抵抗値Ｒ６、接触抵抗値Ｒ７、接触抵抗値Ｒ８は、安定している。さらに、複数の球体９３を有しているスリップリング５６の接触抵抗の合成抵抗値は、式（３）に示す通りとなる。
Ｒ０３＝Ｒ１＋１／（１／（ＲＡ／ｎ）＋１／（ＲＢ／ｎ））＋Ｒ４ （３）
式（３）からわかるように、コイルバネ９５及びコイルバネ９６を有するスリップリング５６の接触抵抗の合成抵抗値は、非常に小さいものとなる。なお、２１個の球体９３を有するスリップリング５６の一例を作成したところ、式（３）の合成抵抗値Ｒ０３として、２．６ｍΩという小さな合成抵抗値が得られることが確認された。
したがって、このスリップリング５６と同様の構成のスリップリング５６Ａ〜５６Ｅを有するプラズマ処理装置１０では、静電チャック３２の電極膜３２ａに対して、３０００Ｖの直流電圧、又は、徐電のための−数千Ｖの直流電圧を印加することが可能となる。また、ヒータ電源２８からヒータ２８ｂに対して、例えば、２００Ｖ、且つ、２０Ａ〜６０Ａの交流電力を供給することも可能となる。また、大きなバイアスを下部電極３４に供給することが可能である。
また、温度センサ３４ｃの信号は小さいレベルの電圧信号であるので抵抗の影響を受けやすく、一般的には、ブリッジ回路によって温度センサ３４ｃからの信号が処理容器１２内の外部に取り出される。しかしながら、プラズマ処理装置１０では、ブリッジ回路を用いなくとも、小さい抵抗値を有する電気的パスを介して温度センサ３４ｃからの信号を処理容器１２の外部に取り出すことが可能となる。
以下、回転コネクタ５４の高周波特性について説明する。図１８は、一実施形態に係る回転コネクタでの高周波特性を説明するための図であり、同図の（ａ）部には、当該回転コネクタにおいてキャパシタンスが発生する箇所が示されており、同図の（ｂ）部には、当該キャパシタンスのみを考慮した回路が示されている。
図１８の（ａ）部に示すように、スリップリング５６Ｅは、上述したように高周波バイアスを供給する電気的パスである。このスリップリング５６Ｅ、当該スリップリング５６Ｅ、アイソレータ８７、及びアイソレータ８８は、高周波に影響するキャパシタンスを発生する。具体的には、スリップリング５６Ｅの固定子９２Ｅ、スリップリング５６Ｄの固定子９２Ｄ、及び固定子９２Ｅと固定子９２Ｄの間に設けられたアイソレータ８８を含む箇所Ｐ１１は、キャパシタンスＣ１を有するコンデンサとなる。また、スリップリング５６Ｅの回転子９１Ｅ、スリップリング５６Ｄの回転子９１Ｄ、及び回転子９１Ｅと回転子９１Ｄの間に設けられたアイソレータ８７を含む箇所Ｐ１４は、キャパシタンスＣ４を有するコンデンサとなる。また、固定子９２Ｅと回転子９１Ｅを含む箇所Ｐ１５は、キャパシタンスＣ５を有するコンデンサとなり、固定子９２Ｅと回転子９１Ｅを含む箇所Ｐ１６は、キャパシタンスＣ６を有するコンデンサとなる。また、固定子９２Ｄと回転子９１Ｄを含む箇所Ｐ１７はキャパシタンスＣ５を有するコンデンサとなり、固定子９２Ｄと回転子９１Ｄを含む箇所Ｐ１８は、キャパシタンスＣ６を有するコンデンサとなる。
図１９は、一実施形態に係る回転コネクタの高周波に対する等価回路を示す図である。図１８を参照して説明したコンデンサ、及び上述した接触抵抗の合成抵抗は、高周波に対して図１９に示す等価回路を構成する。この等価回路では、端子Ｊ１及び端子Ｊ２との間に、箇所Ｐ１１のコンデンサが接続されており、箇所Ｐ１５のコンデンサ、箇所Ｐ１６のコンデンサ、箇所Ｐ１４のコンデンサ、箇所Ｐ１７のコンデンサ、及び、箇所Ｐ１８のコンデンサが、箇所Ｐ１１のコンデンサに対して並列に接続されている。箇所Ｐ１５のコンデンサと箇所Ｐ１６のコンデンサは並列に設けられており、箇所Ｐ１５のコンデンサと箇所Ｐ１６のコンデンサには、合成抵抗値Ｒ０３／ｎの合成抵抗が並列に接続している。また、箇所Ｐ１７のコンデンサと箇所Ｐ１８のコンデンサは並列に設けられており、箇所Ｐ１７のコンデンサと箇所Ｐ１８のコンデンサには合成抵抗値Ｒ０３／ｎの合成抵抗が並列に接続している。さらに、箇所Ｐ１４のコンデンサには、処理容器１２内に生じる負荷といった高周波に対する負荷Ｌｄが並列に接続されている。
キャパシタンスＣ５及びキャパシタンスＣ６は、回転子と固定子との間の狭いギャップによってもたらされるものであるので、小さいキャパシタンスである。一方、キャパシタンスＣ１及びキャパシタンスＣ４は、アイソレータ８７及びアイソレータ８８が、例えば、例えば、ポリテトラフルオロエチレンから構成されていることから、大きいキャパシタンスである。したがって、端子Ｊ１から箇所Ｐ１１のコンデンサ及び箇所Ｐ１４のコンデンサに分流される電流を低減させることができ、高周波を負荷Ｌｄに効率良く供給することが可能である。
例えば、回転コネクタ５４によれば、端子Ｊ１と端子Ｊ２との間のキャパシタンスを４６ｐＦに調整することができる。４６ｐＦのキャパシタンスは、１３．５６ＭＨｚの高周波に対しては、２５５Ωのインピーダンスとなる。したがって、負荷Ｌｄのインピーダンスを１Ωとすると、端子Ｊ１に与えられる電流のうち１／２５５の電流が、箇所Ｐ１１のコンデンサ及び箇所Ｐ１４のコンデンサに分流される。このように、回転コネクタ５４によれば、高周波の損失を抑制することが可能である。
なお、キャパシタンスＣ１及びキャパシタンスＣ４は、アイソレータ８７及びアイソレータ８８の厚さに依存する。例えば、アイソレータ８７及びアイソレータ８８の厚さを大きくすることで、キャパシタンスＣ１及びキャパシタンスＣ４を大きくすることができる。しかしながら、アイソレータ８７及びアイソレータ８８の厚さが大きくなると、回転コネクタ５４が大型化する。したがって、回転コネクタ５４の許容可能なサイズの範囲内で、アイソレータ８７及びアイソレータ８８の厚さは設定され得る。
また、回転コネクタ５４では、複数のスリップリング間での絶縁破壊や沿面放電を防止することが望まれる。このような絶縁破壊や沿面放電にも、アイソレータ８７及びアイソレータ８８の材料及び厚さが影響する。したがって、絶縁破壊や沿面放電を防止可能とするよう、アイソレータ８７及びアイソレータ８８の材料及び厚さが選択される。なお、ポリテトラフルオロエチレンは、２０ｋＶ／ｍｍの直流絶縁耐圧を有し、例えば、２ｋＶ／ｍｍの直流沿面放電耐圧を有しており、アイソレータ８７及びアイソレータ８８の材料として優れている。このような、アイソレータ８７及びアイソレータ８８の材料として採用され得るこのような材質としては、その他に、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）も例示される。
以上種々の実施形態について説明してきたが、上述の実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成することが可能である。例えば、コイルバネ９５及びコイルバネ９６の配列はラジアル配列に限定されるものではない。例えば、コイルバネ９５及びコイルバネ９６の配列は、図２０に示すように、アキシャル（Ａｘｉａｌ）配列であってもよい。具体的には、図２０に示す回転コネクタ５４では、コイルバネ９５及びコイルバネ９６は、回転軸線ＲＸ１が延在する方向に配列されている。
ラジアル配列を採用したスリップリングでは、図９に示すように、コイルバネ９６よりも回転軸線ＲＸ１の近くに設けられたコイルバネ９５と複数の球体９３との間のスリップ量が、コイルバネ９６と複数の球体９３との間のスリップ量よりも大きくなる。したがって、コイルバネ９５の摩耗がコイルバネ９６の摩耗よりも多くなる。
一方、図２０に示すように、アキシャル配列を採用したスリップリングでは、コイルバネ９５及びコイルバネ９６の回転軸線ＲＸ１からの距離が略同様の距離となる。したがって、コイルバネ９５と複数の球体９３との間のスリップ量、及び、コイルバネ９６と複数の球体９３との間のスリップ量と略同等となり、且つ、小さくなる。したがって、コイルバネ９５及びコイルバネ９６の摩耗が少なくなり、スリップリングの寿命が長くなる。
また、上述した実施形態のスリープリングは、回転子が固定子の内側に設けられている。即ち、内輪が回転子であり、外輪が固定子となっている。しかしながら、内輪が固定子であり、外輪が回転子であってもよい。
また、上述したプラズマ処理装置１０は、誘導結合型のプラズマ処理装置であったが、本明細書に開示された思想は、容量結合型のプラズマ処理装置、マイクロ波といった表面波を利用するプラズマ処理装置のように、任意のプラズマ処理装置に適用可能である。
１０…プラズマ処理装置、１２…処理容器、１４…ガス供給系、１４ａ…第１のガス供給部、１４ｂ…第２のガス供給部、１６…プラズマ源、１８…支持機構、２０…排気系、２０ｂ…ターボ分子ポンプ、２２…バイアス電力供給部、２２ａ…第１電源、２２ｂ…第２電源、２４…駆動装置、２６…整流部材、２７…直流電源、２８…ヒータ電源、３０…保持部、３２…静電チャック、３２ｂ…ヒータ、３４…下部電極、３４ｃ…温度センサ、３４ｆ…冷媒流路、３６…回転軸部、３６Ａ…導体部、３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ，３６ｅ…導体、４０…容器部、５０…傾斜軸部、５２…磁性流体シール部、５４…回転コネクタ、５７ａ，５７ｂ，５７ｃ，５７ｄ，５７ｅ…配線、５６，５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃ，５６Ｄ，５６Ｅ…スリップリング、６６…配管、７０…回転継手、７２…配管、７４…配管、７６…チラーユニット、７８…駆動装置、８０…プーリ、８２…伝導ベルト、９１，９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃ，９１Ｄ，９１Ｅ…回転子、９２，９２Ａ，９２Ｂ，９２Ｃ，９２Ｄ，９２Ｅ…固定子、９３…球体、９５…コイルバネ、９６…コイルバネ、１５０Ａ，１５０Ｂ…高周波電源、ＡＸ１…第１軸線、ＡＸ２…第２軸線、Ｃｎｔ…制御部、Ｗ…ウエハ。

Claims (14)

  1. 回転軸線周りで回転可能な導電性の回転子と、
    前記回転子と同軸に設けられた導電性の固定子と、
    前記回転子と前記固定子との間に配置される導電性の球体であり、前記回転子と前記固定子との間の電気的パスを形成する、該球体と、
    前記回転子及び前記固定子のうち一方と前記球体との間において設けられ、前記回転軸線に対して周方向に延在する導電性のコイルバネであり、前記回転子及び前記固定子のうち前記一方と前記球体とに接触する、該コイルバネと、
    を備え、
    前記回転子と前記固定子との間に設けられる電気的パスは、前記回転子及び前記固定子のうち前記一方と前記球体との点接触、前記球体と前記コイルバネとの複数の点接触、及び、前記回転子及び前記固定子のうち前記一方と前記コイルバネとの複数の点接触を含む、
    スリップリング。
  2. 導電性の別のコイルバネを更に備え、
    該別のコイルバネは、前記回転子及び前記固定子のうち他方と前記球体との間に設けられ、前記回転軸線に対して周方向に延在しており、前記回転子及び前記固定子のうち前記他方と前記球体とに接触し、
    前記回転子と前記固定子との間に設けられる前記電気的パスは、前記回転子及び前記固定子のうち前記他方と前記球体との点接触、前記球体と前記別のコイルバネとの複数の点接触、及び、前記回転子及び前記固定子のうち前記他方と前記別のコイルバネとの複数の点接触を更に含む、
    請求項１に記載のスリップリング。
  3. 前記コイルバネ及び前記別のコイルバネは、前記回転軸線が延在する方向に配列されている、請求項２に記載のスリップリング。
  4. 前記コイルバネ及び前記別のコイルバネは、前記回転軸線に対して放射方向に配列されている、請求項２に記載のスリップリング。
  5. 前記コイルバネは、斜め巻きスプリングである、請求項１に記載のスリップリング。
  6. 前記コイルバネ及び前記別のコイルバネは、斜め巻きスプリングである、請求項２〜４の何れか一項に記載のスリップリング。
  7. プラズマ処理装置の処理容器内において被処理体を支持するための支持機構であって、
    被処理体を保持するための保持部であり、第１軸線中心に回転可能な該保持部と、
    前記保持部を回転させる駆動装置と、
    各々が請求項１〜６の何れか一項に記載されたスリップリングであり、前記第１軸線に前記回転軸線が一致するように設けられた複数のスリップリングを有する回転コネクタと、
    を備え、
    前記保持部は、
    下部電極と、
    前記下部電極上に設けられた静電チャックと、
    各々の中心軸線が前記第１軸線に一致するように同軸に設けられた複数の導体であり、前記静電チャックの電極膜に接続された第１導体、及び、前記下部電極に接続された第２導体を含む、該複数の導体と、
    を有し、
    前記複数のスリップリングのうち第１のスリップリングは前記第１導体に電気的に接続されており、前記複数のスリップリングのうち第２のスリップリングは前記第２導体に電気的に接続されている、支持機構。
  8. 前記保持部と共に密閉された空間を画成する容器部と、
    前記容器部に結合され、前記第１軸線に直交する第２軸線に沿って延びる中空の傾斜軸部と、
    前記傾斜軸部を前記第２軸線周りで回転させる別の駆動装置と、
    を更に備え、
    前記複数の導体、前記保持部を回転させる前記駆動装置、及び前記回転コネクタは、前記空間内に設けられている、請求項７に記載の支持機構。
  9. 被処理体に対してプラズマ処理を行うためのプラズマ処理装置であって、
    処理容器と、
    前記処理容器内にガスを供給するガス供給系と、
    前記処理容器内に供給されたガスを励起させるプラズマ源と、
    請求項７又は８に記載された支持機構であり、前記処理容器内において前記保持部により被処理体を保持する、該支持機構と、
    前記処理容器内の空間の排気のための排気系と、
    前記処理容器の外部に設けられ、前記静電チャックの前記電極膜に与えられる電圧を発生する直流電源と、
    前記処理容器の外部に設けられ、前記下部電極に与えられるバイアスを発生するバイアス電力供給部と、
    を備え、
    前記直流電源は、第１配線を介して前記第１のスリップリングに接続されており、
    前記バイアス電力供給部は、第２配線を介して前記第２のスリップリングに接続されている、プラズマ処理装置。
  10. 前記支持機構は、請求項８に記載された支持機構であり、
    前記保持部及び前記容器部は、前記処理容器内に設けられており、
    前記傾斜軸部は、前記処理容器の内部から該処理容器の外部まで延びるように設けられており、
    前記第１配線は、前記傾斜軸部内を通って、前記直流電源と前記第１のスリップリングとを接続しており、
    前記第２配線は、前記傾斜軸部内を通って、前記バイアス電力供給部と前記第２のスリップリングとを接続している、請求項９に記載のプラズマ処理装置。
  11. 前記保持部は、ヒータを更に有し、
    前記複数の導体は、前記ヒータに接続する第３導体及び第４導体を更に有し、
    前記複数のスリップリングは、前記第３導体に接続する第３のスリップリングと前記第４導体に接続する第４のスリップリングとを更に含み、
    該プラズマ処理装置は、前記処理容器の外部に設けられ前記ヒータに電力を供給するヒータ電源を更に備え、
    前記ヒータ電源は、前記傾斜軸部内を通る第３配線及び第４配線を介して、それぞれ前記第３のスリップリング及び前記第４のスリップリングに電気的に接続されている、請求項１０に記載のプラズマ処理装置。
  12. 前記支持機構は、前記保持部に設けられた温度センサを更に含み、
    前記複数の導体は、前記温度センサに接続する第５導体を更に有し、
    前記複数のスリップリングは、前記第５導体に接続する第５のスリップリングを更に含み、
    該プラズマ処理装置は、制御部を更に有し、
    前記制御部は、前記傾斜軸部内を通る第５配線を介して前記第５のスリップリングに電気的に接続されている、請求項１０又は１１に記載のプラズマ処理装置。
  13. 前記バイアス電力供給部は、パルス変調された直流電圧を前記下部電極に供給する請求項９〜１２の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
  14. 前記バイアス電力供給部は、前記パルス変調された直流電圧及び高周波バイアスを選択的に前記下部電極に供給する請求項１３に記載のプラズマ処理装置。
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