微波等离子体处理装置、电介质窗制造方法和微波等离子体处理方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种抑制气体的流速的微波等离子体处理装置。微波等离子体处理装置（１００）具有：通过缝隙天线（３０）透过微波的由多个电介质零件（３１０）构成的电介质窗；固定在梁（２６）下面的多个气体喷嘴（２７）；供给规定的气体的气体供给部；用透过电介质窗的微波使规定的气体成为等离子体，对被处理体进行处理的处理室（Ｕ）。各电介质零件（３１）具有：具有第一气孔率的第一多孔材料（３１Ｐｈ）；和连接于第一多孔材料（３１Ｐｈ）并且具有小于第一气孔率的第二气孔率的第二多孔材料（３１Ｐ１）。气体供给部通过第一多孔材料（３１Ｐｈ），从第二多孔材料（３１Ｐ１）将氩气导入处理室内（Ｕ），并从气体喷嘴（２７）将硅烷气体导入处理室内（Ｕ）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种由透过电介质窗的微波生成等离子体、对被处理 体进行等离子体处理的微波等离子体处理装置、电介质窗的制造方法 和微波等离子体处理方法。本专利技术特别涉及用于生成等离子体的气体 供给。
技术介绍
为了抑制被喷射至等离子体处理室的气体在处理室内被过度地搅 拌，有必要充分减小被喷射至处理室内时的气体的流速，同时在遍及 处理室内整体，在方向偏移很小的状态下喷出气体，使气体喷射孔附 近的压力均匀。为了如上所述的那样在减小气体的流速之后均匀地喷 射气体至处理室内整体，扩大整体喷射孔即可，然而，在那种情况下， 气体喷射孔的位置距气体供给装置越远，从气体喷射孔喷射出来的气 体的流量变得越小，发生不均匀地生成等离子体的问题。因此，在气体的供给位置上使用多孔质体的装置被提案(例如， 参考专利文献1)。在此装置上，设置在与接地电极(阳极)相对的位 置的高频电极(阴极)，由阴极本体和多孔质体构成。如果利用此装置， 则在阴极本体与多孔质体之间导入气体，使气体通过多孔质体的气孔 从阴极表面喷出，由此，使气体的流速充分减小之后，再使气体喷射 至处理室。专利文献1:特开2001 —220678号公报
技术实现思路
然而，迄今为止，还不能在微波等离子体处理装置上原样转用此 方法。其原因在于，在微波等离子体处理装置中，气体从多个气体导 入管的开口部被喷出至处理室内，此时，如果在气体导入管的开口部 设置多孔质体，则不能将处于大气压状态的气体导入管内部与处于真空气压状态的处理室内部隔断，从而不能保持处理室的气密性。据此， 还未找到在微波等离子体处理装置中使喷射至处理室的气体的流速减 小的有效方法。为了解决上述课题，本专利技术提供一种通过抑制气体的流速，能够进 行良好的等离子体处理的新型且被改进的微波等离子体处理装置和微 波等离子体处理方法。艮口，为了解决上述课题，根据本专利技术的某些观点，提供一种微波等离子体处理装置，其具有使微波传播的缝隙天线(slot antenna); 使上述缝隙天线传播的微波透过的电介质窗；供给规定的气体的气体 供给部；由透过上述电介质窗的微波，使上述规定的气体成为等离子 体，对被处理体进行处理的处理室。该微波等离子体处理装置的电介质窗具有具有第一气孔率的第 一多孔质体；和连接于上述第一多孔质体并且具有小于上述第一气孔 率的第二气孔率的第二多孔质体。上述气体供给部，将规定的气体， 通过上述第一多孔质体，从上述第二多孔质体导入上述处理室内。一般地，通过中空的气体管的气体的流速，利用气体的流量Q和 气体管的截面积A，如下式(1)表示。V=Q/A (1)这里，当处理容器内的压力p为1Torr、喷射至处理容器内的气体 的总流量Q为2.0xl(T3m3 / min、气孔的总数为1176个时，每1个气 孔的气体流量Q为28344.7mmVsec。另外，例如，当喷射孔的直径 为0.5mm时，1个气孔的截面积A为0.19635mm2。在假定处理容器内的压力p和体积v—定的情况下，采用式(1)， 如下所示计算从直径为0.5mm的气体喷头的喷射孔喷射出的气体的流 速Vo。其中，latm二760Torr。Vo二28344.7x760/ 0.19635 = 109712.1m/ s另一方面，根据本专利技术的微波等离子体处理装置，电介质窗内的 气体的通路由多孔质体形成。通常，通过混合陶瓷的结晶、玻璃粉末(例如，Si02)和蒸馏水，形成多孔质体。g卩，多孔质体的结构为 其内部陶瓷的结晶保留其原型并被玻璃粉末互相结合在一起。陶瓷的 结晶与结晶之间的气孔连通。 在假定处理容器内的压力P和体积V—定的情况下，采用式(1)， 如下所示计算从多孔质体被喷射出的气体的流速Vt。其中，在这种的 情况下，总截面积A，利用多孔质体的喷出口的截面积和气孔率的乘积进行计算，当多孔质体的喷出口的直径为16mm、气孔率为50%时， 总截面积A为100.53mm2。因此，如下所示，求得气体的流速Vt。 V产28344.7x760/ 100.53二214.4m / s根据这些计算结果，从多孔质体的喷出口喷射出的气体的流速Vt， 远小于从直径为0.5mm左右的气体管的喷射孔喷射出的气体的流速Vo 的1 / 500左右，该流速在声速以下。实际上，以声速左右的流速将气体供给处理室内时，将用于成膜 处理的例如硅烷气体等的处理气体，与例如氩气等的等离子体激发气 体，喷射至各自的位置，各气体过度搅拌不能进行良好的等离子体处 理(参照图10)。对此，本专利技术的微波等离子体处理装置，能够以声速以下的气体 流速Vt从多孔质体喷出气体。由此，不过度地搅拌各气体，能够对被 处理体进行良好的等离子体处理。进一步，在本专利技术的情况下，上述气体供给部，在气孔率大于上 述第二多孔质体的第一多孔质体的内部，暂时贮存气体，在第一多孔 质体的内部暂时停留后，从上述第二多孔质体将气体导入处理室内。 据此，气体在流过气孔率大的第一多孔质体内部期间减速，同时均匀 地扩散至第一多孔质体整体，然后，流过气孔率小的第二多孔质体内 部被导入处理室内。这样，根据本专利技术的微波等离子体处理装置，当气体流过电介质 窗的多孔质内部时，为了减小气体的流速，不仅使气体流过多孔质体， 而且设置第一和第二 2种多孔质体，使第一多孔质体具有作为缓冲空 间的功能，由此，能够使气体在电介质内部有效地减速，同时均匀地 喷射至处理室内。其结果，使减速并向期望的位置均匀供给的气体等 离子体化，由此，能够在被处理体上实施品质优良且均匀的等离子体 处理。上述第二气孔率，可以在以下条件下预先设定为规定的值，该条 件为从上述第二多孔质体喷出的气体的流速在声速以下，气体不进 入上述第二多孔质体的气孔。由上所述，气体暂时停留于第一多孔质体之后，以声速以下的流 速从第二多孔质体导入上述处理室内。由此，能够将成为某种程度的 低速的气体均匀地供给处理室内。另外，第二多孔质体的气孔率被预先设定为气体不可进入的尺寸。 据此，可以避免如下情况进入第二多孔质体内部的气体在第二多孔 质体内部被等离子体化，发生异常放电而烧坏电介质窗；和反应性气 体在第二多孔质体内部引起化学反应而使反应生成物附着于第二多孔 质体内部。上述第一多孔质体可以设置在上述电介质窗内部的在上述电介质 窗的表面不露出的位置上。由此，将上述第一多孔质体配置在电介质 窗的内部，能够由致密质体形成电介质窗的外侧。据此，能够提高电 介质窗整体的强度，同时能够防止粘合第一多孔质体的气孔间的玻璃 粉末从第一多孔质体上剥落后落至处理室内，作为颗粒混入被处理体 上。另外，上述第一多孔质体其一部分可以在电介质窗的处理室侧的 面相对的面上露出。再者，上述第一多孔质体，在电介质窗上可以设 置1个，也可以设置多个。再者，上述第二多孔质体可以配置多个，各第二多孔质体的一端 分别连接于上述第一多孔质体，各第二多孔质体的另一端露出在上述 电介质窗的处理室侧的面上。此时，优选各第二多孔质体等间隔地露 出在上述电介质窗的处理室侧的面上。根据本专利技术，气体在某种程度上均匀且被减速的状态下从与第一 多孔质体连通的各第二多孔质体的一端流入，从在电介质窗的处理室 侧的面露出的各第二多孔质体的另一端喷出至处理室内。据此，气体在成为低速的状态下，从第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微波等离子体处理装置，其特征在于，具有：　　　　使微波传播的缝隙天线；　　　　使所述缝隙天线传播的微波透过的电介质窗；　　　　供给规定的气体的气体供给部；和　　　　由透过所述电介质窗的微波，使所述规定的气体成为等离子体，对被处理体进行处理的处理室；其中，　　　　所述电介质窗具有：具有第一气孔率的第一多孔质体；和连接于所述第一多孔质体并且具有小于所述第一气孔率的第二气孔率的第二多孔质体，　　　　所述气体供给部，将所述规定的气体，通过所述第一多孔质体，从所述第二多孔质体导入所述处理室内。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：堀口贵弘，大见忠弘，平山昌树，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，国立大学法人东北大学，
类型：发明
国别省市：JP[日本]