专利名称：等离子体加工装置和处理装置的制作方法
技术领域：
本发明是涉及等离子体加工装置和处理装置，特别是涉及利用了微波的等离子体加工装置和处理装置。
背景技术：
以往在半导体器件和液晶显示装置的制造工程中，为了在半导体器件和液晶显示装置的衬底上进行成膜和腐蚀处理，使用利用了等离子体的等离子体加工装置。近年来，随着半导体器件和液晶显示装置的衬底的大型化，能够处理大面积衬底的等离子体加工装置被开发。特别是关于液晶显示装置，为了研究所用的衬底尺寸大于1m2的矩形衬底，而开发可能处理这样大型衬底的等离子体加工装置。对这样的等离子体加工装置而言，提高加工的均匀性和可控性，即改善改善等离子体的均匀性和可控性，将成为大的课题之一。
这里电感耦合型的等离子体源和利用了微波的等离子体源，与以往主要被使用的电容耦合型的等离子体源不同，由于能独立地控制等离子体源和衬底的偏置状态，所以，在加工控制上，自由度大。因此，当考虑上述的加工均匀性和可控性时，电感耦合型的等离子体源和利用了微波的等离子体源，比以往主要被使用的电容耦合型的等离子体源更被广泛使用。
但是，上述方式的等离子体源，在把为了产生等离子体的能量，供给到进行等离子体处理的处理室的内部时，利用了如电介质窗等由电介质所构成的构件。因而，为了有效地向处理室内部供给上述能量，则必须适当地设定由电介质构成的构件的形状和大小。特别是，关于如微波那样的波长短的电磁波，由于它的波长与处理室的尺寸相比十分小，所以，由电介质构成的构件的尺寸和透过由电介质构成的构件的微波的模式，对微波的传播效率影响很大。微波的传播效率，影响到对等离子体生成效率，即对能使等离子体产生的加工条件范围的广度。
为使上述微波的传播效率达到最佳值，而规定了由电介质构成的构件的尺寸的技术，可以举出如特开平8-315998号公报。特开平8-315998号公报是通过将由电介质构成的微波透过构件的板厚，设定为微波透过构件中的微波的波长的约1/2的整数倍，从而，能使微波的透过率达到最佳化。
另外，为了均匀性良好地生成等离子体，而考虑了微波模式的技术，可以举出如特开平5-275196号公报。特开平5-275196号公报，为了提高微波的传播效率，使用模式滤波器来限制具有含高次模式的复数模式的微波的传播模式数，而获得大致单一模式的微波。然后，使用这种单一模式的微波，则能生成均匀性高的等离子体。
但是，在上面所讲的以往的技术中，尚存在以下的问题。
特开平8-315998号公报所披露的技术，如同已叙述过的那样，是将微波透过构件的板厚，设为微波的波长的约1/2的整数倍。并且，在上述特开平8-315998号公报中，石英作为构成微波透过构件的材料被例举出来，同时，作为在由石英所构成的微波透过构件中的微波的波长，是用考虑了石英相对介电常数的自由空间内的微波的波长。然而，微波透过构件是具有有限大小的构件。因而，在微波透过构件中传播的微波的波长，比在自由空间内传播的微波的波长变长。而且，在上述微波透过构件中传播的微波的波长，按照微波的模式和形状发生变化。在上述特开平8-315998号公报中，由于未考虑到这样的问题，所以可以认为有效地使微波传播效率达到最佳化是困难的。
另外，在特开平5-275196号公报中，如同已叙述过的那样，通过限制具有含高次模式的复数模式的微波的传播模式数，使用大致单一模式的微波进行等离子体的生成。但是，上述特开平5-275196号公报，指出在使微波传播的波导管内部，设微波为大致单一模式，而对在由使微波传播的电介质构成的构件内部的微波的模式未作特别的考虑。因此，被认为存在难以有效地改善改善由电介质构成的构件中的微波的传播效率的情况。
本发明是为解决上述那样的课题的发明，本发明的目的在于提供通过提高微波传播效率，能扩大可形成等离子体的加工条件范围的等离子体加工装置和处理装置。
发明内容
本发明的1局面下的等离子体加工装置，是具有使用了等离子体进行处理的处理室、和使被供给到处理室的反应气体变成等离子体状态所用的微波导入到处理室的微波导入单元的等离子体加工装置，微波导入单元包括使微波透过的电介质构件。与微波透过电介质构件的透过方向大致垂直的方向上的电介质构件的断面形状是可以使大致单一模式的微波透过的形状。当设透过电介质构件的单一模式的微波的波长为λ，任意整数为m时，在透过方向上的电介质构件的厚度T，满足(λ×(2m+0.7)/4)≤T≤(λ×(2m+1.3)/4)这样的条件。
如果这样，则能使电介质构件的微波的透过效率成为足够大。因此，当作为微波的发生源，在使用了与以往同等性能的装置时，通过电介质构件，能够比以往更有效地向处理室的内部导入微波。其结果，在处理室内部，在用于形成等离子体的反应气体的压力比以往低的条件(即，以往等离子体产生是困难的条件)下，能容易地产生等离子体。另外，由于改善了在电介质构件中的微波透过率，所以，即使向电介质构件传播的微波的功率降低得比以往小，也能在处理室内部产生等离子体。从而，使能产生等离子体的气体压力和微波的功率等加工条件的范围，能比以往更扩宽。
还有，在电介质构件的厚度T不满足上述的(λ×(2m+0.7)/4)≤T≤(λ×(2m+1.3)/4)这样的条件时，电介质构件中的微波的透过率下降(例如，变成60％以下)，因此，扩宽用于产生等离子体的加工条件范围变得困难。
另外，这里所讲的使大致单一模式的微波透过的电介质构件包括，当向电介质构件上照射单一模式(例如TE(1，0)模式)的微波时，在电介质构件的内部，使微波的模式改变，发射与被照射的微波模式不同的单一模式(例如TE(2，1)模式)的微波的电介质构件。
上述局面下的等离子体加工装置，期望与透过方向大致垂直方向上的电介质构件的断面形状大致为矩形。
这时，大致单一模式的微波能确实地透过电介质构件。因此，在等离子体的形成工程中，能有效地利用单一模式的微波。
上述局面下的等离子体加工装置，当设任意整数为n和1时，电介质构件可以为能使TE(n，1)模式中的一个模式的微波通过。
这时，能把仅在与透过方向大致垂直方向上的电介质构件的断面内，存在电场的模式-TE模式的微波，通过电介质构件导入处理室内部。从而，如使用这样的TE模式的微波，则能高效率地产生均匀的等离子体。
上述局面下的等离子体加工装置，透过方向上的电介质构件的厚度T，也可以是透过电介质构件的单一模式的微波的波长λ的大致((2m+1)/4)倍。
这时，能特别改善电介质构件上的微波透过效率，因而，能确实地扩大可形成等离子体加工条件的范围。
上述局面下的等离子体加工装置，也可用于液晶显示装置的制造工程中。
本发明的另一局面下的处理装置是利用微波的处理装置，具有使实质上单一模式的微波透过的电介质构件，当设透过电介质构件的单一模式的微波的波长为λ，任意整数为m时，在微波透过电介质构件的透过方向上的电介质构件的厚度T，满足(λ×(2m+0.7)/4)≤T≤(λ×(2m+1.3)/4)这样的条件。
如果这样，能使在电介质构件中的微波的透过效率变为足够大。因而，例如在通过电介质构件向处理装置的处理室内部导入微波时，作为微波的发生源，即使用与以往相同性能的装置，也能比以往更有效地向处理室的内部导入微波。其结果，在处理室内部进行利用微波的处理时，也能改善这种处理中的微波的利用效率。
并且，例如，在利用微波在处理室内部产生等离子体时，如果利用本发明，由于能比以往有效地向处理室的内部导入微波，所以在处理室内部，在用于形成等离子体的反应气体的压力，比以往变低的条件下，能容易地产生等离子体。另外，由于电介质构件中的微波的透过效率的改善，即使向电介质构件传播的微波的功率比以往小，也能在处理室内部产生等离子体。从而，使能够产生等离子体的气体压力和微波的功率等加工条件的范围，能比以往更扩宽。
上述的另一局面下的处理装置，与透过方向大致垂直的方向上的电介质构件的断面形状，也可以是能使实质上单一模式的微波透过的形状。
这时，由于使电介质构件的断面形状最佳化，而能容易地实现使大致单一模式的微波能够透过的电介质构件。
上述的另一局面下的处理装置，与透过方向大致垂直方向上的电介质构件的断面形状，也可以大致为矩形。
这时，大致单一模式的微波，能大致确实地透过电介质构件。从而，在等离子体的形成工程等所规定的处理中，能有效地利用单一模式的微波。
上述的另一局面下的处理装置，在设任意整数为n和1时，电介质构件也可为能使TE(n，1)模式中的一个模式的微波透过。
这里所谓的微波的TE(n，1)模式的微波，如已经叙述过的那样，是仅在与微波透过电介质构件的透过方向大致垂直的方向上的电介质构件的断面内，存在电场的模式。而且上述的另一局面下的处理装置，能通过电介质构件，向处理室内部等导入TE模式的微波。这样的TE模式的微波，如用于形成等离子体，则能高效率地产生均匀的等离子体。
上述的另一局面下的处理装置，其电介质构件的厚度T，也可是单一模式的微波的波长λ的大致((2m+1)/4)倍。
这时，能特别改善电介质构件的微波的透过效率。
上述的另一局面下的处理装置，也可以是利用由透过电介质构件的微波，使反应气体变成等离子体状态而获得的等离子体，进行处理的处理装置。
上述的另一局面下的处理装置，也可用于液晶显示装置的制造工程中。
图1是示出了利用本发明的等离子体加工装置的实施方式1的断面模式图。
图2是有关图1的沿线II-II的断面模式图。
图3是示出了图1和图2所示的等离子体加工装置中被使用的电介质形状的斜视模式图。
图4是示出了电介质的厚度和微波透过率之间的关系曲线图。
图5是示出了利用本发明的等离子体加工装置的实施方式2的断面模式图。
图6是示出了在图5所示的等离子体加工装置中，电介质厚度与透过电介质而被发射到室内部的微波的透过率之间的关系曲线图。
图7是示出使用不同厚度的电介质样品时的放电范围的曲线图。
具体实施例方式
下面，基于图来说明本发明的实施方式。而且在下面图中相同或相当部分，附有相同参照号，不再重复说明。
(实施方式1)参照图1～图3，说明利用本发明的等离子体加工装置的实施方式1。
参照图1～图3，等离子体加工装置18，是为了进行采用等离子体的成膜处理或腐蚀处理等的等离子体处理的处理装置，具有由铝或在铝上施行了涂层处理的构件等所构成的加工室主体2、配置在加工室主体2上部的室盖1、配置在室盖1上部的导入波导管4a，4b、分别与导入波导管4a，4b相接的波导管3a，3b。由加工室主体2和室盖1构成作为处理室的室。在室内部13中，配置为了保持被处理物衬底9的衬底支架7。衬底支架7是由金属等导电体构成。在衬底支架7的下面，设置了支持衬底支架7的架台。架台穿透加工室主体2的底壁。在架台和加工室主体2之间配置绝缘体14。通过绝缘体14，加工室主体2和衬底支架7以及架台之间被电绝缘。另外，衬底支架7通过架台与电源电连接。
室盖1配置在与衬底支架7上的装载衬底9的面相对的位置上。室盖1和加工室主体2之间由垫圈10密封。在室盖1上形成平面形状为矩形的开口部15a，15b。在开口部15a，15b分别插入并固定有如图3所示的形状的电介质5a，5b。电介质5a，5b如下面所述的那样，被形成为能使大致单一模式的微波透过的形状。构成作为电介质构件的电介质5a，5b的材料，可使用例如二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)或者氮化铝(AlN)等材料。
在室盖1和电介质5a，5b的结合面上，配置垫圈11。由垫圈11，使室盖1和电介质5a，5b之间密封。这样，由于设置有垫圈10、11，所以能使室内部13与等离子体加工装置18的外部隔离，保持气密性。从而，通过利用与加工室主体2相连接的真空泵(图中未示出)，排出室内部13的气体，能使室内部13的压力保持在10-4～10-5Pa程度的真空状态。
在电介质5a，5b上分别配置形成了多个缝隙17的缝隙天线板6a，6b。在缝隙天线板6a，6b上，分别配置导入波导管4a，4b。在导入波导管4a，4b的上部分别配置波导管3a，3b。图中虽未示出，但波导管3a，3b与作为微波振荡源的磁控管相连接。磁控管和波导管3a，3b之间，通过单向波导管、自动匹配器、还有，直波导管、角形波导管、锥形波导管、分路波导管等规定形状的波导管相连接。这些单向波导管、自动匹配器、直波导管、角形波导管、锥形波导管、分路波导管等构成微波立体回路。磁控管、微波立体回路、波导管3a，3b、导入波导管4a，4b、缝隙天线板6a，6b、以及电介质5a，5b构成微波导入单元。通过调整微波立体回路的形状和尺寸，而使TE(1，0)模式等的单一模式的微波传播到波导管3a，3b。
在室盖1上，位于开口部15a，15b之间的区域，形成穿透室盖1的气体供给用孔16。在室盖1的上部表面上，配置与气体供给用孔16相连接的气体供给管12。图中虽未示出但气体供给管12与反应气体或加工气体等的罐，并且与用来按所规定的流量向室内部13供给这些气体的供给用泵等相连接。室盖1接地。另外，为了使各构件的温度保持在所规定的值，在室盖1、加工室主体2、衬底支架7等上，设置加热器和冷却装置等温度调节构件。
下面对图1～3所示出的等离子体加工装置18的操作进行简单说明。首先，由图中未示出的磁控管使微波振荡。微波的频率采用了，例如2.45GHz的值。该微波通过由单向波导管、自动匹配器、直波导管等构成的微波立体回路，传播到波导管3a，3b。传播到波导管3a，3b上的微波是TE(1，0)模式等的单一模式的微波。进而，通过选择导入波导管4a，4b的尺寸(宽W1和高W2等)为恰当的尺寸，则可将微波的模式变换成TE(m，0)模式(m为整数)等的单一模式的微波。并且模式被变换了的微波，通过缝隙天线板6a，6b的缝隙17，被导入到电介质5a，5b上。
这时的电介质5a，5b的形状，为大致单一模式的微波能透过的形状。具体讲，就是在图1～3所示的等离子体加工装置18中，从室盖1的上表面看到的电介质5a，5b的上表面的平面形状和与微波入射到电介质5a，5b的方向大致垂直方向(与室盖1的上部表面大致平行的方向)上的断面形状为矩形形状。因此，在等离子体的形成工程中，能有效地利用单一模式的微波。
另外，设电介质5a，5b的厚度T为在电介质5a，5b的内部传播并辐射出的单一模式的微波的波长λg的大致((2n+1)/4)倍(n为整数)的厚度。还希望电介质5a，5b的厚度T满足(λg.(2n+0.7)/4)≤T≤(λg.(2n+1.3)/4)这样的条件。
通过缝隙17被导入到电介质5a，5b的微波，在电介质5a，5b的内部，被变换成TE(m1，n1)模式(m1，n1为整数)的大致单一模式的微波。并从电介质5a，5b的下部表面向室内部13发射大致单一模式的微波。这样的大致单一的TE模式的微波，适用于均匀的等离子体的形成。
然后，在电介质5a，5b内部的微波的模式是大致单一模式，并且如同上面所叙述的那样设定电介质5a，5b的厚度T时，发明者发现了能够提高被发射到室内部13的微波的发射效率。也就是，通过如同上面所讲到的那样设定电介质5a，5b的厚度T，则能使微波的驻波的波节位于电介质5a，5b的上表面(大气侧的面)，同时能使微波的驻波的波腹位于电介质5a，5b的下表面(保持真空的室内部13侧的面)。如此，因能改善透过电介质5a，5b的微波的透过效率，所以能够提高被发射到室内部13的微波的发射效率。
然后，通过气体供给管12，气体供给孔16，从用于等离子体加工的反应气体的罐，向室内部13导入反应气体。在将室内部13的压力调节成为所规定的值之后，如上面所讲的那样，通过电介质5a，5b，将微波导入室内部13。其结果，能在室内部13中生成等离子体。并且，能用该等离子体对衬底9的表面进行成膜处理或腐蚀处理等。
这时，由于从电介质5a，5b向室内部13导入的微波的发射效率，比以往高，所以与使用以往的等离子体加工装置相比，即便是在室内部13中的反应气体的压力和微波的功率低时，也能在室内部13中发生放电。其结果，即便在气体压力和微波的功率比以往低的条件下，也能在室内部13中产生等离子体。也就是说，能够扩宽可生成等离子体的加工条件的范围。
这里，对图1～3所示的等离子体加工装置的微波导入部分的结构进行更详细地说明。参照图1～3，波导管3a，3b具有，例如，像JIS规格的波导管那样的只能传播TE(1，0)模式的断面形状。而导入波导管4a，4b，在其上部表面中央有分别与波导管3a，3b相连接的开口部。导入波导管4a，4b作为将由波导管3a，3b分别导入的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而发挥作用。
至于导入波导管4a，4b，可设纵方向上的内侧壁之间的距离W1例如为530mm，与导入波导管4a，4b的纵方向的垂直方向上内侧壁面之间的距离W8例如为16mm，从位于导入波导管4a，4b下方的缝隙天线板6a，6b的上部表面到导入波导管4a，4b的上部的内壁面之间的距离W2例如为100mm。
并且，在设置在导入波导管4a，4b下的缝隙天线板6a，6b上，在6个地方形成缝隙17。并且缝隙17的个数和配置，可如适应于加工条件等任意变更。
在缝隙天线板6a，6b下，分别配置电介质5a，5b。电介质5a，5b的形状是概略图3所示那样的形状。于是，参照图3，对电介质5a，可以设在与微波的发射方向大致垂直方向上延伸的上部表面的长度W3例如为580mm，宽度W4例如为110mm。另外，对电介质5a，可以设与室内部13相对的表面的长度W5例如为551mm，宽度W6为81mm。电介质5b的形状大致与电介质5a的形状相同。如从图1～图3所知道的那样，在与电介质5a，5b的微波的发射方向平行的方向上的断面形状是所谓的逆凸形。
又，如图1～3所示的那样，使单一模式的微波透过的电介质5a，5b，如像上述那样规定它的厚度T为电介质5a，5b内部的微波的波长的((2n+1)/4)倍(n为整数)的话，则如同所讲过的那样，在反应气体的压力和等离子体的功率比以往还低时，也能充分地产生等离子体。根据发明者的研究，像上述那样规定电介质5a，5b的厚度T，被认为在理论上可以进行如下说明。
也就是说，图1～3所示的等离子体加工装置18，当根据与电介质5a，5b的微波的发射方向大致垂直的面的平面形状(电介质5a，5b的上部表面形状和与发射方向大致垂直方向的断面形状)来考虑时，可以认为在电介质5a，5b上，传播大致TE(7，1)模式的单一模式的微波。这时，当用下面所示的矩形波导管的逻辑数式1时，则能算出电介质内部的微波的波长。
λg＝(λ/SQRT(εr))/SQRT{1-(λ/SQRT(εr))2/2×((7/L1)2+(1/L2)2)} (数式1)λg矩形电介质内部的波长λ在空气或者真空中的自由空间传播的微波波长εr电介质的相对介电常数L1电介质的长边长度L2电介质的短边长度这里，例如，在构成电介质5a，5b的材料为氧化铝(Al2O3)，在微波的频率为2.45GHz时的电介质5a，5b的相对介电常数为9的条件下，由上述数式1，计算出电介质5a，5b内部的TE(6，1)模式的微波的波长为44.8mm。如果像相当于该微波的波长的((2n+1)/4)倍(n为整数)的长度的值那样，来决定沿微波透过电介质5a，5b方向上的电介质5a，5b的厚度T的话，则同上述所说那样，能提高微波的发射效率。
也就是说，例如，当设电介质5a，5b的厚度T，为与上述微波的波长(44.8mm)的((2n+1)/4)倍(n为整数)的长度的值相对应的11.2mm或者33.6mm的话，则能提高电介质5a，5b中的微波的透过效率。再者，当厚度T变成为相当于上述微波的波长的(n/2)倍(n为整数)的值——22.4mm那样来形成电介质5a，5b时，电介质5a，5b中的微波透过效率变低。
发明者还考虑了图1～3所示的等离子体加工装置上的波导管3a，3b以及导入波导管4a，4b等的形状，并根据模拟求出了电介质5a，5b中的微波发射方向上的厚度T和微波透过效率(微波透过率)之间的关系。其结果示于图4。再者，在该图4中示出的数据，表示电介质5a，5b中的微波的波长如上面所讲的那样为44.8mm时的数据。
从图4还可以知道，在电介质5a，5b的厚度T，为电介质5a，5b中的微波的波长λg的大致((2n+1)/4)倍(n为整数)(具体讲，电介质5a，5b的厚度T约为11.2mm和约为33.6mm)时，微波透过率显示出极大值。并且，从图4还可以知道，在电介质的厚度T，满足(λg(2n+0.7)/4)≤T≤(λg(2n+1.3)/4)这样的条件时，微波透过率为足够大，约60％以上。
再者，对图1～3已示出的等离子体加工装置18的电介质5a，5b而言，平面形状(与微波的传播方向大致垂直方向上的断面形状)也可是矩形。另外，在与微波发射方向大致平行方向上的电介质5a，5b的断面形状，也可以不是图1～3所示出的逆凸形，而是矩形。尽管如此，也能得到与图1～3所示的等离子体加工装置同样的效果。
再者，上述那样的电介质的厚度和微波透过率之间的关系，也适用于与图1～3所示的电介质5a，5b不同形状的电介质。例如，在电介质5a，5b的平面形状为矩形以外的形状时，比如，是圆形时，本发明也适用。也就是说，即便在电介质5a，5b的平面形状为圆形时，如果电介质5a，5b的平面形状是可以传播TM(n，1)模式(n、1为整数)等的大致单一模式的微波的形状的话，通过像上述那样来规定电介质的厚度，则能提高微波的发射效率。
具体讲，设，在与电介质的微波发射方向平行的方向上的厚度T，为电介质内部传播的上述单一模式的微波的波长λg的((2n+0.7)/4)倍以上，((2n+1.3)/4)倍以下(但n为整数)。另外，更希望能设电介质的厚度T为微波的波长λg的((2n+1)/4)倍(n为整数)。如果这样，则能提高电介质中的微波的透过率。其结果，能扩宽在室内部13中能形成等离子体的加工条件的范围。
另外，在等离子体加工装置18中被处理的衬底9是大型的矩形衬底时，在室盖1，与衬底9相对的位置上，也可以配置多个矩形形状的电介质。在这种情况下，在室盖1上，能容易地配置与衬底9的尺寸和形状等相适应的多个矩形电介质。因此，在与衬底9相对的区域能有效地产生等离子体。
另外，图1～3所示的等离子体加工装置18，使用了缝隙天线板6a，6b，但对不使用缝隙天线板6a，6b那样的等离子体加工装置，本发明也能适用。也就是说，在导入波导管4a，4b和电介质5a，5b具有所谓的模式变换器的功能，并电介质的形状为能传播大致单一模式的微波那样的形状时，如上所述，设在电介质5a，5b的微波的发射方向上的厚度T，为在电介质内传播的单一模式的微波的波长λg的((2n+0.7)/4)倍以上，((2n+1.3)/4)倍以下(但n为整数)。如这样，则能提高在电介质5a，5b中的微波的透过率。因此，能扩宽在室内部13中可能产生等离子体的加工条件的范围。
另外，图1～3所示的等离子体加工装置18，由作为微波源的磁控管发射2.45GHz频率的微波，并被使用，但被使用的微波的频率并非只限于2.45GHz。本发明能适用于所用的微波的波长，比由等离子体加工装置18的加工室主体2和室盖1所构成的室的尺寸小的情况。
(实施方式2)参照图5，说明用本发明的等离子体加工装置的实施方式2。并图5与图2相对应。
参照图5，等离子体加工装置18，基本上具有与图1～图3所示的等离子体加工装置同样的结构，但电介质19a，19b的配置和个数不同。图5所示的等离子体加工装置18中，在位于导入波导管4a的下方的区域，沿导入波导管4a的纵方向，在室盖1上形成两个开口部20a，20b。在开口部20a，20b上，分别嵌入在与微波发射方向大致垂直方向上的断面形状为矩形的电介质19a，19b。另外，在导入波导管4b(参照图1)的下方，也同样在室盖1形成2个开口部。并在2个开口部上，分别嵌入同在图5中所示的电介质19a，19b形状相同的电介质。
对于电介质19a，19b，可设，与导入波导管4a的纵方向大致平行的方向上的上部表面的长度W7，如为283mm。另外，可设，与导入波导管4a的纵方向垂直方向上的电介质19a，19b的宽度，如为80mm。另外，从图5还可以知道，与微波发射方向平行的方向上的电介质19a，19b的断面形状，大致成逆凸形。
对于图5所示的等离子体加工装置，同本发明的实施方式1的情况一样，根据模拟也能求出了电介质19a，19b的厚度T和微波透过率之间的关系。其结果，示于图6。再者，与作为模拟对象的电介质19a，19b的微波发射方向大致垂直方向上的平面形状(断面形状)，是能够传播大致TE(7，1)模式的微波的形状。
当用上述数式1来计算在电介质19a，19b内的TE(7，1)模式的微波的波长时，其波长为68.9mm。又，如从图6所示的曲线还知道的那样，当设，电介质19a，19b的厚度T，为相当于在上述电介质19a，19b内传播的微波的波长λg的(1/4)倍(1/4波长)的17.2mm(设电解质的厚度T为微波的波长λg的((2n+1)/4)倍时，n＝0的情况)时，微波的透过率变成为足够大。
(实施例)为了确认上述实施方式2所示的模拟结果，在图5所示的等离子体加工装置上，关于电介质19a，19b，准备了其厚度T为15.0mm和27.5mm的2种电介质试样。然后，将这些电解质试样分别设置到等离子体加工装置18上，并测定了放电开始功率的值。作为测定条件，为模拟反应气体，将氩(Ar)气供给到室内部13的状态下，使其发生放电。设氩气的流量条件为500sccm(0.5l/分)。其结果，示于图7。
参照图7，横轴表示室内部的气体压力，纵轴表示微波功率。而且，用实线表示电介质19a，19b的厚度T为15.0mm时的放电范围(能发生等离子体的条件范围)的下限。另外，用虚线表示在电介质19a，19b的厚度T为27.5mm时的放电范围的下限。
参照图7可知，在气体压力低且微波功率小的区域内，使用电介质19a，19b的厚度T为15.0mm的试料，比使用厚度T为27.5mm的试料，更能发生放电。也就是说，在设电介质19a，19b的厚度T为15.0mm时，能放宽可发生等离子体的加工条件的范围。
还有在电介质内的微波的波长λg为68.9mm时，作为其一试料的电介质的厚度T为15.0mm，是被包括在上述波长λg的((2n+0.7)/4)倍以上，((2n+1.3)/4)倍以下(n为整数)这样的数值范围内。具体而言，15.0mm这样的数值，被包括在设n为0时的上述数值范围内。同时作为另一试料的另一个电介质的厚度T的值为27.5mm这样的数值，不包含在上述的数值范围内。
这样，图5所示的等离子体加工装置，在设电介质19a，19b的厚度T为在电介质内传播的单一模式的微波的波长λg的((2n+0.7)/4)倍以上，((2n+1.3)/4)倍以下(但n为整数)时，也能改善透过电介质19a，19b的微波的透过率。从而，能扩展室内部13中的等离子体的放电范围(能产生等离子体的加工条件范围)。
这一次所展示的实施方式和实施例，在各个方面应该被认为是例示性的的和非限制性的。本发明的范围不仅包括上述的实施方式和实施例，而且还意图包括按权利要求书所示出的，与权利要求范围等价意义上和范围内的所有变更。
产业上的可利用性像上述那样，与本发明有关的等离子体加工装置和处理装置，能用于半导体存储装置等的半导体装置和液晶显示装置的制造工程中，特别适用于大面积的衬底的处理。
权利要求
1.一种等离子体加工装置，具有使用等离子体进行处理的处理室(1，2)和向上述处理室(1，2)导入使已被供给到上述处理室(1，2)的反应气体变成等离子体状态所用的微波的微波导入单元(3a～6a，3b～6b，19a，19b)，其特征在于上述微波导入单元(3a～6a，3b～6b，19a，19b)包括使上述微波透过的电介质构件(5a，5b，19a，19b)，在与上述微波透过上述电介质构件(5a，5b，19a，19b)的透过方向大致垂直的方向上的上述电介质构件(5a，5b，19a，19b)的断面形状，是可以使大致单一模式的上述微波透过的形状，当设透过上述电介质构件(5a，5b，19a，19b)的上述单一模式的微波的波长为λ、任意整数为m时，上述透过方向上的上述电介质构件(5a，5b，19a，19b)的厚度T满足(λ×(2m+0.7)/4)≤T≤(λ×(2m+1.3)/4))这样的条件。
2.权利要求1所记载的等离子体加工装置，其特征在于与上述透过方向大致垂直的方向上的上述电介质构件(5a，5b，19a，19b)的断面形状大致为矩形。
3.权利要求1所记载的等离子体加工装置，其特征在于当设任意整数为n和1时，上述电介质构件(5a，5b，19a，19b)能使TE(n，1)模式中的一个模式的微波透过。
4.权利要求1所记载的等离子体加工装置，其特征在于在上述透过方向上的上述电介质构件(5a，5b，19a，19b)的厚度T，大致是透过上述电介质构件(5a，5b，19a，19b)的上述单一模式的微波的波长λ的((2m+1)/4)倍。
5.一种利用微波的处理装置，其特征在于具备使实质上单一模式的微波透过的电介质构件(5a，5b，19a，19b)，在设透过上述电介质构件(5a，5b，19a，19b)的上述单一模式的微波的波长为λ、任意整数为m时，在上述微波透过上述电介质构件(5a，5b，19a，19b)的透过方向上的上述电介质构件(5a，5b，19a，19b)的厚度T，满足(λ×(2m+0.7)/4)≤T≤(λ×(2m+1.3)/4)这样的条件。
6.权利要求5所记载的处理装置，其特征在于与上述透过方向大致垂直方向上的上述电介质构件(5a，5b，19a，19b)的断面形状，是能使实质上单一模式的上述微波透过的形状。
7.权利要求6所记载的处理装置，其特征在于与上述透过方向大致垂直方向上的上述电介质构件(5a，5b，19a，19b)的断面形状，大致为矩形。
8.权利要求6所记载的处理装置，其特征在于在设任意整数为n和1时，上述电介质构件能使TE(n，1)模式中的一个模式的微波透过。
9.权利要求5所记载的处理装置，其特征在于上述电介质构件(5a，5b，19a，19b)的厚度T，大致是上述单一模式的微波的波长λ的((2m+1)/4)倍。
全文摘要
通过提高微波的传播效率，得到能扩宽可形成等离子体加工条件范围的等离子体加工装置和处理装置。等离子体加工装置是具有用等离子体进行处理的处理室(1，2)和将微波导入处理室的微波导入单元(3a～6a，3b～6b，19a，19b)的等离子体加工装置，微波导入单元(3a～6a，3b～6b，19a，19b)包括使微波透过的电介质构件(5a，5b，19a，19b)。与微波透过的电介质构件的透过方向大致垂直方向上的电介质构件的断面形状，是可使大致单一模式的微波透过的形状。在设透过电介质构件的单一模式的微波的波长为λ，任意整数为m时，透过方向上的电介质构件的厚度T，满足(λ×(2m+0.7)/4)≤T≤(λ×(2m+1.3)/4)这样的条件。
文档编号C23C16/511GK1613279SQ0282688
公开日2005年5月4日 申请日期2002年10月11日 优先权日2001年11月8日
发明者大见忠弘, 山本直子, 山本达志, 平山昌树 申请人:夏普株式会社, 大见忠弘