专利名称：等离子加工装置的制作方法
技术领域：
本发明有关一般的等离子加工装置，更特定为有关例如半导体、液晶显示元件及太阳能电池等制造过程中所用的干法刻蚀装置、成膜装置及去胶(ashing)装置之类的等离子加工装置。
背景技术：
近些年里，由于半导体或LCD(Liquid Crystal Display液晶显示器)等FPD(Flat Panel Display平板显示器)等制造用的基板面积越来越大，所以正在研发处理大面积基板的等离子加工装置。尤其是在FPD的制造装置中，正在开始研发以尺寸大于等于1m见方的基板为对象的装置。而且在利用等离子加工装置对如此大型的基板进行精细加工及成膜等情况下，如何保持等离子的均匀性、以及加工及成膜等工艺的均匀性上都存在着问题。
关于等离子及工艺均匀性、以及可控性，与现有主要使用的电容耦合型等离子加工装置相比，其比较结果显示使用电感耦合型或微波区域的频率(频率＝100MHz至10GHz)的电源的等离子加工装置较好。这是由于这些等离子加工装置采用能独立控制等离子源的电功率和基板偏置的电功率的结构。由此，因能方便地控制工艺，所以，目前现状是广泛应用这些等离子加工装置。
其中，在使用微波频域的电源的等离子加工装置中，大多采用以下的结构，即将用波导管或同轴电缆引导的微波的能量通过兼作缝隙天线和真空密封用的介质引入处理室内部。
在处理大型基板的等离子加工装置中，在缝隙天线上通常设置多个缝隙。设置该多个缝隙的中心位置和相互间的间隔与能否将来自电源的微波的能量有效地引入处理室有很大的关系。
作为有关设置该缝隙的位置而揭示的已有文献有特开平11-121196号公报及特开平10-241892号公报。图8示出特开平11-121196号公报中揭示的微波等离子处理装置的剖面图。
参照图8，在内部规定为处理室102的反应器101的上部设置由介质组成的密封板104。密封板104的上表面被罩盖构件110覆盖。在罩盖构件110的上表面设置将微波引入处理室102用的波导管型天线部112。波导管型天线部112通过波导管121与产生微波振荡的微波振荡器120连接。做成直线状的波导管型天线部112的一端接波导管121。做成圆弧形的波导管型天线部112的另一端在反应器101的上方形成封闭的端部。在罩盖构件110上设置在与波导管型天线部112相对的位置处开口的多个缝隙115。
由微波振荡器120振荡的微波在波导管型天线部112的内部和来自波导管型天线部112的端部的反射波叠加。由此，在波导管型天线部112的内部产生驻波。缝隙115设在离波导管型天线部112的端部n·λg/2(n为自然数、λg为微波波长)的位置。
图9为表示特开平10-241892号公报揭示的等离子处理装置的剖面图。参照图9，等离子处理装置220具有由腔室221规定的处理室222、和位于处理室222上方的等离子生成室226。在离开腔室221的位置上设置产生微波振荡的振荡器229。在等离子生成室226的上方设置波导管230。波导管230的一端接振荡器229，波导管230的另一端做成反射微波的短路面230a。波导管230的另一端设置形成图中未示出的缝隙天线的顶板231。在顶板231的下方设置由介质形成的微波透过窗口233。微波透过窗口233安装在规定为等离子生成室226的外壁的安装部234上。
在微波透过窗口233中，由微波向着安装部234的入射波和微波被安装部234反射的反射波形成合成波。根据W＝λSW/2×n(λSW为微波波长、n为整数)的关系，决定微波透过窗口233的宽度W。另外，缝隙天线设置在离微波透过窗口233的端部隔开λSW/2的位置。
在特开平11-121196号公报揭示的微波等离子处理装置中，微波振荡器120振荡的微波靠波导管型天线112引导至处理室102。其后，从缝隙115到达密封板104的微波向处理室102辐射。但是，对于设置缝隙115的位置只考虑沿波导管型天线部112传播的微波波长，至于密封板104则丝毫未作考虑。由此产生的问题是由于密封板104的形状及形成密封板104的介质的相对介电常数的原因，无法高效地将微波引入处理室102。
另外，在特开平10-241892号公报揭示的等离子处理装置220中，振荡器229振荡的微波靠波导管230引向等离子生成室226一侧。此后，从缝隙天线到达微波透过窗口233的微波被引入等离子生成室226。但对于设置缝隙天线的位置，完全没有考虑到波导管230的形状等。因此，产生的问题是由于波导管230的形状的原因，无法高效地将微波引入等离子生成室226。另外，离微波透过窗口233的端部隔开λSW/2设置的缝隙天线的位置作为高效地引入微波用的位置也是不适合的。
因此，本发明是为解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种通过提高穿过缝隙天线开口部的微波传播效率、从而能将微波的能量高效地引入处理室的等离子加工装置。
发明内容
本申请的等离子加工装置包括利用等离子进行处理用的处理室；具有靠谐振形成微波的第1驻波的内部空间、并将微波引向处理室的微波引入单元；为了对处理室内辐射微波而在处理室和微波引入单元之间面向内部空间设置的、并在内部靠谐振形成微波的第2驻波的介质；及设置成覆盖介质面向内部空间一侧的缝隙天线。缝隙天线具有让微波从内部空间通向介质用的开口部。开口部设置成大致位于将形成第1驻波波腹的位置对于缝隙天线垂直地投影的地点和将形成第2驻波波腹的位置对于缝隙天线垂直地投影的地点一致的地点。
根据这样构成的等离子加工装置，在与第1及第2驻波波腹相当的位置处形成缝隙天线的开口部。所谓驻波波腹系指微波的电场强度变成极大的部分，所谓驻波波节系指微波的电场强度变成极小的部分。驻波波腹和波节按照规定的间隔(微波波长的1/4的间隔)交替出现。因此，在微波通过开口部从内部空间向介质传播之际，能使微波沿一定方向保持传播方向不变前进。通过这样，提高微波的传播效率，能高效地将微波的能量引入处理室。
另外，最好开口部按照间隔d设置多个。在形成第1驻波的内部空间中微波波长为λp、在形成第2驻波的内部空间中微波波长为λq的场合，开口部的间隔d满足d＝m·λp/2(m为自然数)及d＝n·λq/2(n为自然数)的关系。根据这样构成的等离子加工装置，在第1驻波及第2驻波的各个驻波中，驻波波腹每隔λp/2及λq/2出现一次。因此，在求出满足m·λp/2＝n·λq/2的关系的自然数m及n后，根据该m及n决定设置开口部的间隔d。然后，通过每隔间隔d设置开口部，能将开口部定位于与驻波波腹相当的位置。
另外，最好在将设置开口部的同一地点投影的形成第1及第2驻波波腹的位置处，第1及第2驻波的电场方向大致相同。根据这样构成的等离子加工装置，在多个开口部中的任何开口部中，由于也能减少电场方向的变化，所以能将反射波抑制在最低限度。通过这样，能更加高效地将微波的能量引入处理室。
图1为表示本发明的实施方式1的等离子加工装置的剖面图。
图2为沿图1中的II-II线的剖面图。
图3为表示在实施方式1的仿真中、在内部空间及介质中形成的驻波的电场强度的剖面图。
图4为表示在比较用的仿真中、在内部空间及介质中形成的驻波和缝隙间的位置关系用的示意图。
图5为表示在比较用的仿真中、在内部空间及介质中形成的驻波和缝隙间的位置关系用的其它的示意图。
图6为表示在比较用的仿真中、在内部空间及介质中形成的驻波和缝隙间的位置关系用的又一其它的示意图。
图7为表示在实施方式2的仿真中、在内部空间及介质中形成的驻波的电场强度的剖面图。
图8为表示特开平11-121196号公报揭示的微波等离子处理装置的剖面图。
图9为表示特开平10-241892号公报揭示的微波等离子处理装置的剖面图。
具体实施例方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
(实施方式1)本实施方式中，设沿图1的纸面展开的平面为X-Z平面，沿图2的纸面展开的平面为Y-Z平面，以下对等离子加工装置的结构进行说明。
参照图1及图2，等离子加工装置包括在上表面有开口、在内部规定为处理室13的加工室本体2；设置在加工室本体2的上面的室盖1；设在室盖1上的介质5；以及缝隙天线6和引入波导管4。
在处理室13中，设置隔着绝缘体12安装在加工室本体2上的基板保持台7。在基板保持器7的顶面放置在处理室13内进行等离子处理的基板9。在室盖1和加工室本体2之间的接触部分上设置确保密封用的垫圈10。处理室13与图中未示出的真空泵连接。
在室盖1上，在隔着规定间隔的位置处形成多个开口1a分别呈矩形的开口。开口1a沿X轴方向并排形成4个，沿Y轴方向并排形成2个。在各开口1a处，通过密封用的垫圈11将板状的介质5嵌入。介质5由氧化铝(Al2O3)形成。
设置介质5的目的在于将处理室13真空密封、及传播微波。通过图中未示出的真空泵的工作，能使处理室13保持在10-4(Pa)至10-5(Pa)左右的真空状态。室盖1上设置引入加工气体用的气体引入通路14。
再有，虽然图中未示出，但为了让温度保持一定，将温度调节机构设置在室盖1、加工室本体2、及基板保持器7上。
在介质5的顶面即在和面向处理室13的面相反一侧的面上，设置缝隙天线6。缝隙天线6延伸并覆盖介质5的整个顶面。在缝隙天线6上形成多个沿Y轴方向延伸并开口的缝隙6a。
在缝隙天线6上设置引入波导管4。引入波导管4在与缝隙天线6上形成的缝隙6a面对面的位置上规定了内部空间20。内部空间20具有X轴方向短、Y轴方向长而延伸的形状。在引入波导管4上设置连通内部空间20的波导管3。波导管3通过图中未示出的微波立体回路与同样图中未示出的磁控管连接。微波立体回路由隔离器、自动匹配器、及符合JIS标准等的直波导管、角形波导管、锥形波导管及分叉波导管等构成。
设想将图1及图2示出的等离子加工装置作为干法刻蚀装置使用的情形，以下将继续进行说明。
由图中未示出的磁控管振荡产生的例如2.45(GHz)的微波通过图中未示出的微波立体回路到达波导管3，再从波导管3进入内部空间20的微波通过缝隙天线6上形成的缝隙6a传向介质5。然后，微波从介质5向处理室13辐射。
向处理室13辐射的微波将能量供给从气体引入通路14引入的由CF4、Cl2、O2、或Ar、或者它们的混合气体组成的加工气体。由此，加工气体成为等离子体(电离气体)。该等离子体在对放置在基板保持台7上的基板9(例如，在玻璃基板上形成由Al等的金属膜或绝缘体膜等组成的单层膜或层叠膜，再在其上设置形成布线或接触孔用的抗蚀剂膜)进行刻蚀时使用。
通常，被处理物即基板面积越大，将加工气体等离子化所需的能量亦就越大。因此，在对具有比1m见方的方形面积大的大面积基板进行处理时，整个等离子加工装置全部的电源输出功率需要几(kW)至几十(kW)。因此，尽可能效率高地将微波的能量引入处理室13就十分重要。
尤其在引入的微波频率高的情况下，例如设微波的频率为2.4(GHz)时，自由空间中微波波长为122mm。这时，微波波长比基板的尺寸短。因而，在使用频率为GHz等级的微波时，波导管的尺寸、设置缝隙的位置及间隔、介质的相对介电常数及介质的尺寸等在适当地控制微波的传播特性及工艺的均匀性上成为非常重要的因素。
也就是说，将微波引入到处理室13之前通过的引入波导管4及介质5变成谐振器，在内部空间20及介质5的内部形成微波的驻波。在设微波波长为λ时，在驻波上每隔λ/2出现一次电场强度为极小的波节。从波节开始在隔开λ/4的位置上每隔λ/2出现一次电场强度为极大的波腹。内部空间20的端部及介质5的端部因为成为电场的固定端，所以一定成为驻波波节。
引入波导管4及介质5的形状以及介质5的相对介电常数这样决定，使得在将形成于内部空间20的驻波波腹位置对缝隙天线6垂直地投影的地点、和形成于介质5的驻波波腹位置对缝隙天线6垂直地投影的地点间，存在一致的地点。这时，形成于内部空间20及介质5的驻波波腹位置可以利用将引入波导管4及介质5的形状、以及介质5的相对介电常数作为参数的计算机仿真来求出。
缝隙6a形成在位于内部空间20中形成的驻波波腹位置对缝隙天线6垂直地投影的地点、和介质5中形成的驻波波腹位置对缝隙天线6垂直地投影的地点一致的地点。即，在位于内部空间20中形成的驻波波腹的正下方、再在位于介质5中形成的驻波波腹正上方的缝隙天线6上的地点形成缝隙6a。
在将缝隙6a定位于这样的位置上时，由于微波的驻波每隔λ/2有一个波腹，所以能将设置缝隙6a的间隔d表示为d＝m·λp/2＝n·λq/2(m及n为满足本式的关系的任意的自然数、λp为形成于内部空间20的微波波长、λq为形成于介质5的微波波长)。
按照本发明的实施方式1的等离子加工装置具有用等离子体进行处理用的处理室13；有利用谐振形成微波的第1驻波的内部空间20、并作为将微波引向处理室13的微波引入单元的引入波导管4；为了使微波向处理室13内辐射在处理室13和引入波导管4之间面向内部空间20设置的、并利用谐振在内部形成微波的第2驻波的介质5；以及有作为让微波从内部空间20通向介质5用的开口部的缝隙6a、并设置成覆盖介质5的面向内部空间20的一侧的缝隙天线6。缝隙6a设置成大致位于将形成第1驻波波腹位置对缝隙天线6垂直投影的地点和形成第2驻波波腹位置对缝隙天线6垂直投影的地点一致的地点。
缝隙6a按照间隔d设置多个。在形成第1驻波的内部空间20中的微波波长为λp、在形成第2驻波的介质5中的微波波长为λq时，间隔d满足d＝n·λp/2(n为自然数)及d＝m·λq/2(m为自然数)的关系。
根据这样构成的等离子加工装置，微波的能量能高效地引入处理室。即，由于在内部空间20在形成驻波波腹的位置的正下方为磁场变大的地点，通过在该地点设缝隙6a，从而能在缝隙6a的周围感应出大电流。而且利用这一电流从缝隙6a感应出大磁场。另外，微波等波动基本上是笔直传播的其传播效率高，反之在波动弯曲传播时，由于在弯曲处产生反射波，传播效率就降低。本实施方式中，形成缝隙6a的地点由于也是在介质5形成驻波波腹的位置之正上方，所以在微波通过缝隙6a从内部空间20进入介质5时，能使微波笔直地传播。通过这样，能抑制传播时微波能量的损耗。基于以上的理由，从而能提高微波的传播效率，能高效地将微波的能量引入处理室13。
以下，为了实际设计本实施方式的等离子加工装置，进行了计算机仿真。
首先，其构成为设从图中未示出的磁控管振荡产生的微波利用JIS波导管为TE(1、0)模式的单一模式，通过直波导管、角形波导管、锥形波导管及分叉波导管等，能以TE(1、0)模式的单一模式传播微波。然后，能将该TE(1、0)模式的单一模式高效地变换成其它模式，将微波引入处理室13。
还有，TE(s、t)模式时的s及t表示波的模式。所谓TE波(TransverseElectric Wave横电波)系指只在电场方向与电磁波的前进方向(例如Z轴方向)垂直的平面(例如X-Y平面)上存在的波。s表示示出该电场方向的一个方向(例如X轴方向)分量的模式，t表示与用s示出的方向垂直方向(例如Y轴方向)分量的模式。TE(1、0)模式表示能利用方形(矩形)波导管传播的基波，s及t的值越大，就越成为高次谐波模式。
首先，将引入波导管4设计成内部空间20的大小为16mm(X轴方向)、530mm(Y轴方向)、100mm(Z轴方向)。通过这样，引入波导管4起到将TE(1、0)模式的微波变换成TE(7、0)模式的微波的模式变换器的作用。
图3为表示将图2示出的内部空间20附近的剖面放大后的图，部分详细的形状被省略。
参照图3，通过进行电磁场仿真，从而求出形成于内部空间20的微波的驻波的电场强度分布。图中近似圆形的线为表示驻波的电场强度的等高线，越靠近近似圆形的中心，表示电场强度越强。画在近似圆形的中心的记号表示电场的方向，中心处涂黑的圆形记号表示从纸面向面前的方向，打叉的圆形记号表示从纸面向里的方向。
在内部空间20中形成Y轴方向的波长λp约为154mm的微波的驻波。通过这样，在设内部空间20的Y轴方向上的中心为Y坐标的0时，Y坐标在-226mm、-149mm、-72mm、0、72mm、149mn、226mm的位置上形成驻波波腹A7至G7。还有，从驻波波腹C7至D7的距离和从驻波波腹D7至E7的距离变得比其它相邻的驻波波腹间的距离小的原因是，内部空间20在Y坐标0的上方与波导管3连通，在弯曲部产生反射波，使波产生变形。
表1表示缝隙6a对于内部空间20中形成的驻波波腹的位置的配置例子。
表1
参照表1，设相邻的缝隙6a的间隔d为d＝m·λp/2，表示使m＝1、2、3变化时的缝隙6a的配置例子。例如，m＝1时，能够在从内部空间20中形成驻波波腹A7～G7的位置对缝隙天线6垂直地投影的地点形成缝隙6a。
参照图3，本仿真中，由于介质5的面积一大，在强度方面就存在问题，所以，以Y坐标的0为中心将两块介质5p及5q对称配置。作为形成介质5p及5q的材料，可以用相对介电常数9左右的氧化铝(Al2O3)。另外假设设置缝隙6a的间隔d为d＝λp/2，在位于除D7外的驻波波腹A7、B7、C7、E7、F7及G7正下方的缝隙天线6上的地点处设置缝隙6a。
在位于驻波波腹D7的正下方的缝隙天线6上的地点处不设缝隙6a的理由之一为在驻波波腹D7的上方设置将微波引入内部空间20中用的波导管3。在这样的位置上设缝隙6a时，会对在内部空间20前进方向改变90度后传播的微波的传播特性产生相当大的影响。另外，其它的理由是为了支持介质5p及5q分开的部分而想利用位于驻波波腹D7正下方的缝隙天线6。
本仿真中的等离子加工装置的结构由于是以Y坐标的0为中心左右对称，故以后主要以Y坐标大于等于0的区域进行说明。
被空气占据的内部空间20的相对介电常数为1左右。所以，形成于内部空间20的微波波长λp比形成于介质5p的内部的微波波长λq要长。由于内部空间20中微波波长λp已定，所以通过取介质5p的微波波长λq为λp的整数/整数倍，从而容易使形成驻波波腹的位置一致。这里，先对介质5p中的微波波长λq为λp的1/2、即77mm那样的结构进行分析。
表2表示对于内部空间20中的驻波波腹D7至G7、在介质5p上设置驻波波腹的位置的研究例子。
表2
参照表2，表示形成于内部空间20的驻波波腹D7至G7的位置的Y坐标、在该位置上有无缝隙6a、及在介质5p中设置驻波波腹的位置的研究例子。
研究例子之1为在介质5p中发生TE(5、t)(t为整数)模式的微波的情况，研究例子之2-1及之2-2为在介质5p中发生TE(6、t)(t为整数)模式的微波的情况，研究例子之3为在介质5p中发生TE(7、t)(t为整数)模式的微波的情况。例如，在比较例之3中，在介质5p中形成驻波波腹a7至g7。
为了对设置在处理室13中的基板9均匀地进行处理，最好介质5p的面积要大。所以采用研究例子之3，尝试决定介质5p的形状及相对介电常数用的仿真。
具体为参照图2及图3，通过在Y坐标0的位置处设梁1b，支撑介质5p及5q分开的部分。在强度上判断面向缝隙天线6一侧的梁1b的宽度C所要的长度大于等于10mm。如设想在内部空间20中形成驻波波腹E7的Y坐标72mm的位置处形成介质5中的驻波波腹b7，在该Y坐标72mm的位置处设置缝隙6a，则从该缝隙6a至面向介质5q的介质5p的端部为止的距离要取小于等于67mm。由于从驻波波腹b7至d7的距离为77mm，故介质5p的Y轴方向的最大长度为288mm。
另外，为了加大介质5p的面积，最好介质5p的宽度(X轴方向的长度)也大，但要考虑到X轴方向上与相邻的介质间的设置间隔等的制约。再有，由于处理室13在真空或低压的状态下为高温，故为了防止介质5p的损坏，还要使介质5p具有一定程度的厚度。此外，由于将介质5p支撑在形成于室盖1的开口1a上，所以采用将介质5p的底下部分切去一部分的形状。为此，也要考虑因这一形状的影响而造成的局部的微波波长变化。
基于以上的内容，对于在介质5p中形成的驻波模式为TE(7、0)、TE(7、1)、TE(7、2)等的介质5p的形状进行了电磁场仿真。此时，通过输入引入波导管4、缝隙天线6、缝隙6a及介质5p的形状、以及介质5p的相对介电常数，从而获得有关微波的电场强度及方向的分布。
通过对某几种电磁场仿真的研究，选出一种合适的介质5p的形状。即，介质5p的大小为283mm(Y轴方向)、80mm(X轴方向)、15mm(Z轴方向)。
另外，只改变缝隙6a的位置另作电磁场仿真。其结果可知，形成于介质5p的驻波模式几乎与缝隙6a的位置无关，大致为TE(7、1)模式。另外，形成于介质5p的微波波长约为77mm。即可知，在内部空间20形成的驻波波腹以约77mm的间隔出现，在介质5p形成的驻波波腹以约39mm的间隔出现。
因此，在根据内部空间20及介质5p的两者中形成驻波波腹的位置考虑设置较多的缝隙6a时，可以在Y坐标72mm、149mm、226mm的位置处设置缝隙6a。而在整个缝隙天线6上在Y坐标-226mm、-149mm、-72mm、72mm、149mm、226mm的位置处设置缝隙6a。
缝隙6a的Y轴方向长度会对微波向处理室13辐射的辐射量产生影响。所以，通过进行仿真，决定缝隙6a的Y轴方向长度，使得从缝隙6a的各条缝隙向处理室13辐射的微波的辐射量大致均匀。
在具有通过以上的仿真得到的形状的等离子加工装置中，试着对实际的电场进行测量。其结果可以确认微波的能量能有效地引入处理室13。
另外，介质5中的微波波长约78mm，其值与仿真给出的介质中的微波波长稍有不同。但是，例如，在使形成于内部空间20的驻波波腹F7的位置和形成于介质5p的驻波波腹d7的位置一致的情况下，位于其两侧的驻波波腹的位置误差为1mm左右。此值与微波波长比可以说非常短。此外，如考虑到缝隙6a以某种程度的大小(Y轴方向的长度)形成，则若是这种程度的误差，就可以认为对微波的传播效率几乎无多大的影响。
通过在根据上述的设计方针决定的位置上设置具有规定大小的缝隙6a，从而能高效地将微波的能量引入处理室13。通过这样，能构成放宽可生成等离子体的条件(压力范围等)、还能以更少的功率生成等离子体的等离子加工装置。
再有，引入波导管4及介质5的尺寸以及缝隙6a的数量等是按照等离子加工装置的尺寸相应进行设计的，但并不限于上述的值。另外，是在引入波导管4的E面(方形波导管的与电场平行的面)设置的缝隙，但即使在引入波导管4的H面(方形波导管上与磁场平行的面)设置缝隙，也能取得同样的效果。这是由于内部空间20中的微波波长没有变化。
另外，作为形成介质5的材料，也可以用AlN或SiO2等介质。通过选择形成介质5的材料，能改变介质5的相对介电常数。另外，在以氧化铝为主要组分形成介质5时，通过改变氧化铝的组分比或副组分的组成，也能调整介质5的相对介电常数。通过这样，即使介质5的形状及大小相同，通过选择有规定的相对介电常数的介质为介质5的材料，也能使介质5中的微波波长为所要的值。因此，能够提高设计等离子加工装置时的自由度。另外，通过将介质填入内部空间20，能适当调整内部空间20的相对介电常数。在这种情况下，能使设计等离子加工装置时的自由度进一步提高。
另外，以上是对一处的内部空间20在两个部位设置介质5的情况进行了说明，但依照上述的设计方针，只要设置缝隙6a，就可不管介质5的数量，能够构成微波的传播效率极佳的等离子加工装置。
另外，本实施方式中，是对将等离子加工装置作为干法刻蚀装置使用的情况进行了说明，但由于本发明是一种用缝隙天线将微波高效地向处理室辐射的技术，所以能适用于成膜装置及去胶装置等进行等离子处理的所有等离子加工装置。
以下，为了确认按照本实施方式的等离子加工装置的效果，进行用于比较的仿真。在用于比较的仿真中，通过改变形成于内部空间20及介质5中的驻波和缝隙6a间的位置关系，对各个位置关系中的微波传播效率进行比较。
参照图4，使在内部空间20和介质5中形成的驻波波节位置一致，在该位置上设置缝隙6a。这时，微波的传播效率成为极低的值。可以认为在进入缝隙6a之际，微波的大部分能量被缝隙天线6反射。
参照图5，将缝隙6a设在形成于内部空间20中的驻波波腹位置上，但又将缝隙6a设在形成于介质5中的驻波波节位置上。此时，微波的传播效率成为远比依照本实施方式的仿真结果低的值，但成为比图4示出的仿真结果高的值。可以认为这是由于虽然微波的能量能高效地从内部空间20向缝隙6a传播，但在从缝隙6a进入介质5之际，微波的大部分能量被反射。
参照图6，将缝隙6a设在形成于内部空间20中的驻波波腹位置上，但又将缝隙6a在稍偏离形成于介质5中的驻波波腹及波节位置上形成。此时，微波的传播效率虽然成为远比依照本实施方式的仿真结果低的值，但成为比图4及图5示出的仿真结果高的值。可以认为这是由于和图5示出的情况一样，在从缝隙6a进入介质5之际，微波的能量被反射，但该反射量比图5示出的情况小。
(实施方式2)实施方式2的等离子加工装置具有基本上和实施方式1的等离子加工装置同样的构成。但实施方式2的等离子加工装置中，在形成于内部空间20及介质5的内部、并隔着相同的缝隙6a的位置的驻波波腹处设置缝隙6a，使得电场方向相同。
按照本发明实施方式2的等离子加工装置，在形成将设置缝隙6a的同一地点投影的第1及第2驻波波腹的位置处，第1及第2驻波的电场方向大致相同。
根据这样构成的等离子加工装置，由于在多个开口部中无论哪个开口部都能使电场方向的变化减小，所以能将反射波抑制在最低限度。通过这样，能更有效地将微波的能量引入处理室13。
以下，为了实际地设计本实施方式的等离子加工装置，进行了计算机仿真。图7为与实施方式1的图3相当的剖面图。还有，对于图7中所述的近似圆形及在近似圆形中心所画的记号，作为和实施方式1所述的图3的说明同样地予以理解。
参照图7，设由引入波导管4形成的内部空间20的大小为16mm(X轴方向)、530mm(Y轴方向)、71.5mm(Z轴方向)。此时，形成于内部空间20中的微波波长λp约为234mm，在内部空间20中按照约117mm的间隔形成驻波波腹A5至E5。驻波波腹A5至E5的电场主要分量的方向为X轴方向，在相邻的驻波波腹处的电场方向相反。
另一方面，设介质5使用具有根据实施方式1的仿真得到的形状的介质5p及5q。形成于介质5p中的微波波长λq约为77mm，在介质5p中按照约39mm的间隔形成驻波波腹a7至g7。在内部空间20中形成的驻波波腹D5及E7的位置和在介质5p中形成的驻波波腹b7及e7的位置分别一致。在该介质5p中也同样，驻波波腹a7至g7的电场主要分量的方向为X轴方向，在相邻的驻波波腹处的电场的方向相反。
所以，考虑隔着同一缝隙6a的驻波波腹的电场方向为相同方向，在形成于内部空间20中的驻波波腹A5、B5、D5、及E5的正下方形成缝隙6a。
在具有通过以上的仿真得到的形状的等离子加工装置中，试着对实际的电场进行测量。其结果，确认能更加有效地将微波的能量引入处理室13。
应该这样认为本次揭示的实施方式在所有的方面均是示例，而不应限于此。本发明的范围不是上述说明过的范围，而是根据权利要求的范围所示出的、并包括在和权利要求的范围同等的意义及范围内的所有的变更在内的范围。
如以上所述，根据本发明，通过提高穿过缝隙天线开口部的微波的传播效率，从而能提供可将微波的能量高效地引入处理室的等离子加工装置。
工业上的实用性本发明能用于在液晶显示元件或太阳电池等制造过程中使用的干法刻蚀装置、成膜装置及去胶装置等。
权利要求
1.一种等离子加工装置，其特征在于，包括利用等离子进行处理用的处理室(13)；具有靠谐振形成微波的第1驻波的内部空间(20)、并将微波导向所述处理室(13)的微波引入单元(4)；为了对所述处理室(13)内辐射微波而在所述处理室(13)和所述微波引入单元(4)之间面向所述内部空间(20)设置的、并在内部靠谐振形成微波的第2驻波的介质(5)；以及具有让微波从所述内部空间(20)通向所述介质(5)用的开口部(6a)、并设置成覆盖所述介质(5)面向所述内部空间(20)一侧的缝隙天线(6)，所述开口部(6a)设置成大致位于将形成第1驻波波腹的位置对于所述缝隙天线(6)垂直地投影的地点和将形成第2驻波波腹的位置对于所述缝隙天线(6)垂直地投影的地点一致的地点。
2.如权利要求1所述的等离子加工装置，其特征在于，所述开口部(6a)按照间隔d设置多个，在形成第1驻波的所述内部空间(20)中微波波长为λp、在形成第2驻波的所述介质(5)中微波波长为λq的场合，间隔d满足d＝m·λp/2(m为自然数)及d＝n·λq/2(n为自然数)的关系。
3.如权利要求1所述的等离子加工装置，其特征在于，在将设置所述开口部(6a)的同一地点投影的形成第1及第2驻波波腹的位置处，第1及第2驻波的电场方向大致相同。
全文摘要
一种等离子加工装置包括处理室；具有靠谐振形成微波的第1驻波的内部空间(20)的引入波导管(4)；在内部靠谐振形成微波的第2驻波的介质(5p、5q)；以及具有使微波从内部空间(20)通向介质(5p、5q)用的缝隙(6a)的缝隙天线(6)。缝隙(6a)设置成近似位于将形成第1驻波波腹的位置对于缝隙天线(6)垂直地投影的地点和将形成第2驻波波腹的位置对于缝隙天线(6)垂直地投影的地点一致的地点。根据本发明，能提供一种通过提高穿过缝隙天线开口部的微波的传播效率、从而将微波的能量高效地引入处理室的等离子加工装置。
文档编号H01J37/32GK1751384SQ20048000478
公开日2006年3月22日 申请日期2004年2月20日 优先权日2003年2月25日
发明者山本直子, 山本达志, 平山昌树, 大见忠弘 申请人:夏普株式会社, 大见忠弘