微波等离子体处理装置制造方法及图纸

本发明专利技术的课题在于提供一种微波激发等离子体处理装置，其即便在中间气压及高气压下也能够产生较高的均匀性与高密度、且低温的宽幅的等离子体射流，该微波等离子体处理装置的特征在于具备：介电质基板；锥形部，设置在所述介电质基板的一端部，且为该介电质基板的厚度慢慢变小的形状；微波传输带线路；接地导体；微波输入部；气体输入口，用以将气体输入至所述介电质基板内；等离子体产生部；气流宽幅化部，用以对所述等离子体产生部供给具有均匀流速的宽幅的气流而设置在所述介电质基板内部，且以随着气流前进而气流宽度变宽的方式形成；气体流路，用以将气体供给至所述气流宽幅化部；以及喷嘴，用以喷出等离子体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种通过微波电力产生等离子体而对晶片等被处理基板实施使用等离子体的CVD(chemicalvapordeposition，化学气相沉积)(化学气相合成)、蚀刻、灰化(抗蚀剂灰化处理)、等离子体氮化等处理的微波等离子体处理装置。
技术介绍
近年来，在材料开发或生产技术等的多个领域中等离子体处理技术成为不可缺少的技术。由于等离子体具有较高的非热平衡性，并且可产生高密度的自由基，所以在低温干式制程技术中被广泛使用。另外，以往作为中间气压(1托～100托)至大气压间的压力下的等离子体源之一而利用等离子体射流。等离子体射流由于从装置的喷嘴喷出等离子体，所以为对晶片等被处理基板实施使用等离子体的CVD(化学气相合成)、蚀刻、灰化(抗蚀剂灰化处理)、等离子体氮化等处理的有用者。目前，为了产生等离子体射流，众所周知的有使用直流电弧放电或直流脉冲放电的方法。然而，使用直流电弧放电或直流脉冲放电的方法具有电极容易劣化及无法使用反应性气体等各种问题。另外，众所周知有使用介电质阻挡放电的方法。然而，在使用介电质阻挡放电的方法中，具有产生丝状的放电及无法产生高密度的自由基等各种问题。另外，也已知有无电极方式的等离子体射流产生装置。例如，提出有使用VHF频带(30-300MHz)的高频的感应耦合式热等离子体产生装置(参照专利文献1)。然而，所提出的等离子体射流产生装置由于阻抗匹配复杂、及因构造上的问题而无法大规模化、且使用高电压的电路，所以具有装置的制作上及运转上的各种极限与问题点。另一方面，如果使用微波放电产生等离子体射流则具有如下优点。(1)微波电源便宜。(2)可实现无电极运转，且放电维持寿命较长。(3)可利用阻抗匹配简单的元件来实现。(4)微波与等离子体的耦合效率良好。(5)向外部的辐射损耗较少，可使电力集中在需要的地方。(6)包含大气压在内在广泛的压力范围产生稳定的高密度等离子体。然而，在以往的使用微波电力的等离子体产生装置中，作为微波传输线路而使用金属管即波导管，具有微波传输回路的构造大型且价格高、及难以在低电力下运转等问题点。最近，提出有代替以往的波导管而使用小电力用微波传输线路即微波传输带线路来制作等离子体射流产生装置的方法(参照专利文献2与非专利文献1)。图19表示以往的使用微波传输带线路的等离子体射流产生装置的示意图。该装置包括：微波输入部31；介电质基板1，在一端部设置有锥形构造及在内部设置有气体流路；微波电力传输用微波传输带线路11；以及接地导体12，覆盖介电质基板的一表面。气体从两个气体输入口21输入并通过气体流路22，且在锥形部14上在微波传输带线路11与接地导体12之间合流，并从宽度10mm的喷嘴24喷出至介电质基板1的外部。在以往的装置中，为了在宽度10mm的喷嘴24形成具有均匀流速的气流，而在介电质基板1的两侧面分别设置气体输入口21，通过倾斜的气体流路22供给气体。微波(2.45GHz)电力通过同轴用微波连接器31导入至介电质基板1内，并在微波传输带线路11与接地导体12之间传输，且在喷嘴24处集中。由此，产生等离子体，并与气流一起从喷嘴24喷出至介电质基板1的外部。另一方面，为了在等离子体制程中提高生产性，而强烈要求开发具有能够大面积地进行等离子体处理的较宽宽度的等离子体射流。使用微波传输带线路的等离子体产生装置通过在构造上使微波传输带线路形成阵列而可实现大规模化，所以期待其将来。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利公开第2003-109795号公报专利文献2：日本专利公开第2007-299720号公报非专利文献非专利文献1：JaehoKim，et.al.，“Microwave-excitedatmospheric-pressureplasmajetsusingamicrostripline”，AppliedPhysicsLetters，Vol.93，191505(2008).
技术实现思路
[专利技术要解决的问题]然而，由于以往的使用等离子体的低温处理在低气压(0.01托～1托)下进行，所以不仅需要价格高的高真空装置且装置花费成本，而且处理花费时间，结果导致产品的成本变高等工业上的不利。因此，需要在较高压的中间气压(1托～100托)或高气压(100托～760托)的压力下产生非热平衡等离子体的方法。另外，以往，未开发出使等离子体射流大规模化的具体技术，例如对宽幅的喷嘴供给均匀气流的方法等，从而难以提供宽幅的等离子体射流。本专利技术是鉴于以上的情况而完成的，其目的在于提供一种不限定于低气压，即便在中间气压至大气压的高气压下也可稳定地产生低温的较宽宽度的等离子体射流的微波等离子体处理装置。[解决问题的手段]本专利技术的微波等离子体处理装置的主要特征在于具备：介电质基板；锥形部，设置在所述介电质基板的一端部，且为该介电质基板的厚度慢慢变小的形状；微波传输带线路，从所述介电质基板的正面与背面中的任一面即第1面的一端部横跨至另一端部而设置；接地导体，从所述介电质基板的所述第1面的相反侧的面即第2面的一端部横跨至另一端部而设置；微波输入部，用以在所述介电质基板的一端部将微波输入至所述微波传输带线路与所述接地导体之间；气体输入口，用以将气体输入至所述介电质基板内；等离子体产生部，为用以通过从所述微波输入部输入的微波来产生等离子体的空间，且为所述锥形部的设置在所述介电质基板内的空间；气流宽幅化部，用以对所述等离子体产生部供给具有均匀流速的宽幅的气流而设置在所述介电质基板内部，且以随着气流前进而气流宽度变宽的方式形成；气体流路，用以将从所述气体输入口输入的气体供给至所述气流宽幅化部；以及喷嘴，用以喷出通过供给至所述等离子体产生部的气体与微波而产生的等离子体。另外，本专利技术的微波等离子体处理装置的主要特征在于具备：介电质基板；锥形部，设置在所述介电质基板的一端部，且为该介电质基板的厚度慢慢变小的形状；微波传输带线路，从所述介电质基板的正面与背面中的任一面即第1面的一端部横跨至另一端部而设置；接地导体，从所述介电质基板的所述第1面的相反侧的面即第2面的一端部横跨至另一端部而设置；微波输入部，用以在所述介电质基板的一端部将微波输入至所述微波传输带线路与所述接地导体之间；微波集中间隙，为所述锥形部的夹在所述接地导体的端部与所述微波传输带线路的端部之间的空间，且形成在所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微波等离子体处理装置，其特征在于具备：介电质基板；锥形部，设置在所述介电质基板的一端部，且为该介电质基板的厚度慢慢变小的形状；微波传输带线路，从所述介电质基板的正面与背面中的任一面即第1面的一端部横跨至另一端部而设置；接地导体，从所述介电质基板的所述第1面的相反侧的面即第2面的一端部横跨至另一端部而设置；微波输入部，用以在所述介电质基板的一端部将微波输入至所述微波传输带线路与所述接地导体之间；气体输入口，用以将气体输入至所述介电质基板内；等离子体产生部，为用以通过从所述微波输入部输入的微波来产生等离子体的空间，且为所述锥形部的设置在所述介电质基板内的空间；气流宽幅化部，用以对所述等离子体产生部供给具有均匀流速的宽幅的气流而设置在所述介电质基板内部，且以随着气流前进而气流宽度变宽的方式形成；气体流路，用以将从所述气体输入口输入的气体供给至所述气流宽幅化部；以及喷嘴，用以喷出通过供给至所述等离子体产生部的气体与微波而产生的等离子体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.30 JP 2013-1792861.一种微波等离子体处理装置，其特征在于具备：
介电质基板；
锥形部，设置在所述介电质基板的一端部，且为该介电质基板的厚度慢慢变小的形状；
微波传输带线路，从所述介电质基板的正面与背面中的任一面即第1面的一端部横跨至另一端部而设置；
接地导体，从所述介电质基板的所述第1面的相反侧的面即第2面的一端部横跨至另一端部而设置；
微波输入部，用以在所述介电质基板的一端部将微波输入至所述微波传输带线路与所述接地导体之间；
气体输入口，用以将气体输入至所述介电质基板内；
等离子体产生部，为用以通过从所述微波输入部输入的微波来产生等离子体的空间，且为所述锥形部的设置在所述介电质基板内的空间；
气流宽幅化部，用以对所述等离子体产生部供给具有均匀流速的宽幅的气流而设置在所述介电质基板内部，且以随着气流前进而气流宽度变宽的方式形成；
气体流路，用以将从所述气体输入口输入的气体供给至所述气流宽幅化部；以及
喷嘴，用以喷出通过供给至所述等离子体产生部的气体与微波而产生的等离子体。
2.一种微波等离子体处理装置，其特征在于具备：
介电质基板；
锥形部，设置在所述介电质基板的一端部，且为该介电质基板的厚度慢慢变小的形状；
微波传输带线路，从所述介电质基板的正面与背面中的任一面即第1面的一端部横跨至另一端部而设置；
接地导体，从所述介电质基板的所述第1面的相反侧的面即第2面的一端部横跨至另一端部而设置；
微波输入部，用以在所述介电质基板的一端部将微波输入至所述微波传输带线路与所述接地导体之间；
微波集中间隙，为在所述锥形部中夹在所述接地导体的端部与所述微波传输带线路的端部之间的空间，且形成在所述介电质基板的所述第2面；
气体供给板，与所述接地导体接触，且具有气流宽幅化部，所述气流宽幅化部是用以对所述微波集中间隙供给均...

【专利技术属性】
技术研发人员：金载浩，神田创，
申请(专利权)人：独立行政法人产业技术综合研究所，
类型：发明
国别省市：日本;JP