本发明专利技术的课题是提供一个在高洁净、高纯度的状态下，能够产生并维持稳定的高密度等离子体的等离子体装置。解决上述课题的技术方案是：配有第１等离子体生成室１０（配有气体供应口１２和等离子体出口１３）、第１等离子体生成装置１１（在不暴露在第１等离子体生成室空间内的情况下配置）、第２等离子体生成室２０（配有等离子体供应口２２，供应通过等离子体出口在第１等离子体生成室产生的等离子体）和第２等离子体生成装置２１（在不暴露在第２等离子体生成室空间内的情况下配置，在第２等离子体生成室内产生比第１等离子体生成室产生的等离子体更高密度的等离子体）的等离子体生成装置。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是关于等离子体生成装置及等离子体生成方法，特别是在大气压下也能生成混入少量杂质的高纯度高密度的等离子体生成装置及等离子体生成方法。
技术介绍
虽然等离子体电离的正负带电粒子(典型的有正离子和电子)是自由运动的状态，但整体处于电中性状态，其中的活性激发分子(原子团)或者离子有很多用途。例如 在半导体和显示器等领域被用于膜被的形成、蚀刻、掺杂、清洗等，而在化学领域则被用于化合物反应、合成、高分子的聚合、试料的分析等。在这些领域，一般都利用通过真空中高频放电而产生的等离子体。但是，这样的真空放电方式需要真空排气系统、压力保持部件和维持真空的筐体结构等，由于设备变得庞大被处理物的大小受到筐体大小的限制。另外，将筐体内抽成真空花费时间，每次放入和拿出被处理物都需要恢复大气压，所以应该改善等离子体处理复杂且耗时等缺点。对这些要求，正在研究在大气压下生成等离子体进行等离子体处理。专利文献1 中显示了以电感耦合方式生成等离子体的反应装置，该装置有等离子体喷嘴(在与试料气体导管连接的等离子体喷嘴外管内部设置的与等离子体气体导管连接的等离子体喷嘴内管而形成的管状装置)、高频线圈(设置在等离子体喷嘴内管出口附近的外侧，用于激发等离子体)和高熔点导线(设置在等离子体喷嘴内管内的导线尖端部位)。专利文献1中的等离子体反应装置通过给绕有高频线圈的等离子体喷嘴内管外加高频电功率来给喷嘴内设置的高熔点导线端部进行高频加热，在该状态下，通过使用点火装置给高熔点导线外加高电压和通过高频线圈供给的高频波电功率，可以在常温常压下生成电感耦合等离子体 (Inductively coupled plasma :ICP)。另外，专利文献2中显示了同轴型微波等离子体喷嘴，它有配备了气体导入管线的管状放电管、微波传送用同轴光缆、放电管中同轴光缆的内部导体上连接着的天线。专利文献2中的微波等离子体喷嘴，在大气压下，通过气体导入管道从气体供给源向放电管内导入气体，同时，通过同轴连接器以同轴模式在同轴光缆中向天线传送由微波振荡器输出的微波，从而在天线端部产生最强电场，进而在天线前端和放电管内壁之间生成微波放电等离子体。而且，专利文献3中明示了在大气压下，给电极表面附着介质的高压电极或相向的高压电极和接地电极之间的放电空间外加高频高压，就通过介阻放电产生等离子体，并且向放电空间外部喷出大量等离子体的装置。像这样呈流状延长等离子体的方式被称为 “等离子体流”特别是开发出了能产生多种直径在数毫米以下的细微等离子体流(微波等离子体流)的多种方式。在专利文献3中，给电极外加了高频高电压，但是在非专利文件1中， 给石英管的周围呈同轴状分开配置的2个电极上供给了低频高压电功率，使其在大气压下产生微波等离子体流。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开2006-104545号公报专利文献2 日本特开2005-293955号公报专利文献3 日本专利第2589599号公报非专利文献非专利文献1 北野胜久著《液体中辉光等离子体产生的先进反应场的生成和解析、科学研究费补助金《特定领域研究》2006年度研究成果报告书使用了等离子体的微米反应场的专利技术和应用2007年3月67页
技术实现思路
专利技术要解决的课题电感耦合等离子体或微波等离子体可外加大的电功率，它可对多种气体产生等离子体，是通过高密度等离子体确保高反应性的卓越的等离子体生成工具。但是，与真空状态相比，在大气压下生成等离子体比较困难，为了在大气压中生成电感耦合等离子体或微波等离子体，有必要使用像专利文献1中的高熔点导线或专利文献2中的天线点火工具(专利文献1中第0019段、专利文献2中的第0002段)。也有报告说，氦(He)气或氩(Ar)气等稀有气体由于绝缘破坏电压低，即使没有点火工具也可生成等离子体。但是，作为等离子体气体，在使用稀有气体以外的气体时，没有点火工具则不能生成等离子体。这些等离子体装置中，由于在等离子体生成空间中存在高熔点导线或天线，所以这些成分必然会作为杂质混入等离子体中。高熔点导线或天线的成分成为金属污染或者杂质混入的原因，所以这些等离子体装置不能用于对环境纯度要求高的半导体或显示器的制造工序或者化学领域。另一方面，利用介阻放电的微波等离子流，即使不用点火工具也能通过给局部外加高压而比较容易的生成等离子体。但作为等离子体气体，基本上就限定在了绝缘破坏电压较低的氦气(He)和氩气(Ar)上。另外，微等离子体流隶属于电子温度高而气体温度低的低非热平衡低温等离子体，与ICP或微波等离子体相比，它的等离子体密度低且反应性差。另外，等离子体本身较小，并不适合用于对大面积被处理物进行等离子体处理的半导体制造领域。本专利技术是鉴于这些课题而完成的，目标是提供在大气压下没有点火工具也能生成稳定的高密度等离子体的等离子体生成装置或者提供生成方法，还有提供可生成高清洁高纯度等离子体的等离子体生成装置或者生成方法。另外，本专利技术还有以下几个目的一是提供以较小电功率生成等离子体的等离子体生成装置或生成方法，二是提供可用各种气体和条件生成等离子体的等离子体生成装置或生成方法，三是提供可持续地维持稳定的等离子体的等离子体生成装置或生成方法，四是提供生成可在各种各样的环境和更广的领域使用的等离子体的等离子体生成装置或生成方法。解决课题的方法为达到上述目的，本专利技术的等离子体生成装置有以下几个特点一是具有气体供给口和等离子体出口的第1等离子体生成室；二是具有前面所述隐蔽地装配在第1等离子体生成室内空间的第1等离子体生成装置和等离子体供给口 ；三是具有在第1等离子体生成室生成的等离子体通过前述等离子体出口和前述等离子体供给口进行供给的第2等离子体生成室；四是具有前述隐蔽地设置在第2等离子体生成室内空间的第2等离子体生成直ο在上述等离子体生成装置中，前述第1等离子体生成装置有一对电极，可在前述第1等离子体生成室外设置防止前述一对电极间放电的绝缘装置。此时，前述一对电极间的距离最好保持在2mm以上IOmm以下。在上述等离子体生成装置中，前述第1等离子体生成装置有线圈，也可以在前述第1等离子体生成室内生成电感耦合等离子体。在上述等离子体生成装置中，从第1等离子体生成装置到第2等离子体生成装置的距离最好是比在前述第2等离子体生成室由前述第2等离子体生成装置生成的等离子体长度长一些。在上述等离子体生成装置中，前述第1等离子体生成室被设置在配管的一部分上，前述第2等离子体生成室也可以是由前述配管连接的等离子体喷嘴。此时，从前述第2 等离子体生成装置到前述等离子体喷嘴前端的距离最好是5mm 15mm。在上述等离子体生成装置中，前述第2等离子体生成室最好有不用通过前述第1 等离子体生成室就可以导入气体的气体导入口，前述气体导入口的供给气体最好在前述第 2等离子体生成室内沿着侧面螺旋式流入。上述等离子体生成装置中，前述第1等离子体生成室被设置在一根配管连接的直线部分上，可以在其他部分设置第2等离子体生成室。此时，从前述第2的等离子体生成装置到前述配管前段的距离最好是5mm 15mm。在上述等离子体生成装置中，前述第2等离子体生成装置最好有线圈，前述第2等离子体生成室内最好可生成电感耦合等离子体。在上述等离子体生成装置中，在大气压、比大气压更高的压力本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．具有气体供应口和等离子体出口的第１等离子体生成室在未暴露在上述第１等离子体生成室空间内的情况下配置的第１等离子体生成装置上述第１等离子体生成室中产生的等离子体具有等离子体供应口，通过上述等离子体出口和上述等离子体供应口供应的第２等离子体生成室在未暴露在上述第２等离子体生成室空间内的情况下配置的以具有第二等离子体生成工具为特征的等离子体生成装置。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：钟江正巳，
申请(专利权)人：里巴贝鲁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP
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