[发明专利]等离子体处理装置及等离子体处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用电磁波生成等离子体，在被处理体上施加等离子体处理的等离子体处理装置及等离子体处理方法。尤其是涉及传输路径的阻抗匹配。 

背景技术

在微波等离子体处理装置中，为了激发气体而生成等离子体，作为用于电离、离解气体的能量，将预期的微波沿传输路径传输，并释放到处理容器内。在处理容器的顶面设有通气路径、将顶面制成喷淋板(Shower Plate)，将气体从顶面导入到处理容器内的等离子体处理装置中，由于必须将气体流路设置在与传输微波的同轴管等不发生干涉的位置，故同轴管不能形成得过粗。 

另外，为了稳定地形成均匀的等离子体，需要很高的功率。例如，为了激发高密度等离子体，必须向同轴管传输数百W～数千W的微波，因此同轴管的内部导体的电流密度变大，产生被加热的问题。当同轴管的内部导体被加热后，用于保持内部导体的特氟隆(注册商标)环等有可能会变形、变质，内部导体表面被氧化，内部导体延长而在各部分受到应力，导致破损。 

为了在避免同轴管破损的同时将大功率的微波向等离子体供给，需要使同轴管的特性阻抗在各部分都达到最佳化，从而最小限度地抑制微波的反射。然而，在以往的等离子体处理装置中，是使用简单的直径相同的同轴管来向处理容器内供给微波的(例如，参照专利文献1)。因此特性阻抗在同轴管的长度方向上一致。 

专利文献1：日本特开平9-106900号公报 

然而，当减薄设置于处理容器的顶面、用于将沿同轴管传输来的微波释放到处理容器内的介电体板时，等离子体的均匀性虽得到提高，但 是为了缩小来自等离子体侧的微波的反射，因此需要将与介电体板邻接的同轴管的输出侧(同轴管的等离子体侧的端部)的特性阻抗抑制到10～20Ω程度。与此相对，为了供给高功率，与介电体板邻接的同轴管的输入侧(同轴管的微波源侧的端部)的特性阻抗需要大于10～20Ω。由此，如以往那样特性阻抗沿长度方向一致的粗细相同的同轴管中，来自等离子体侧的微波的反射较大，无法传输较大的功率。 

发明内容

因此，本发明是鉴于上记问题而做出的，本发明的目在于提供一种具有特性阻抗在输入侧与输出侧不同的同轴管构造的等离子体处理装置。 

即、为了解决上述课题，根据本发明一个观点，提供一种等离子体处理装置，其利用电磁波激发气体来对被处理体进行等离子体处理，具备：处理容器；输出电磁波的电磁波源；第1同轴管，其具有内部导体与外部导体的粗细之比沿长度方向上不一致的构造，且被用于传输从上述电磁波源输出的电磁波；以及介电体板，其面向上述处理容器的内部且与上述第1同轴管邻接，并用于将沿上述第1同轴管传输来的电磁波释放到上述处理容器的内部。 

同轴管的特性阻抗因同轴管的内部导体与外部导体的粗细之比的变化而变化。由此，根据内部导体与外部导体的粗细之比在长度方向时不一致的第1同轴管的构造，第1同轴管的特性阻抗变得沿长度方向上不一致。由此，能够使第1同轴管的输入侧的特性阻抗与第1同轴管的输出侧的特性阻抗不同。 

亦可设定上述第1同轴管的内部导体与外部导体的粗细之比，以使得上述第1同轴管的电磁波的输入侧的特性阻抗大于上述第1同轴管的电磁波的输出侧的特性阻抗。由此，能够将来自等离子体侧的电磁波的反射抑制得较小，同时将较大的功率传输给同轴管。 

作为内部导体与外部导体的粗细之比沿长度方向上不一致的第1同轴管的构造，例如，使上述第1同轴管的内部导体的输入侧的粗细比上述第1同轴管的内部导体的输出侧的粗细细的情形。此时，亦可使上述第1同 轴管的内部导体从上述输入侧朝向上述输出侧沿上述第1同轴管的长度方向连续变粗。 

亦可使上述第1同轴管的外部导体的输入侧的粗细比上述第1同轴管的外部导体的输出侧的粗细粗。此时，亦可使上述第1同轴管的内部导体从上述输入侧朝向上述输出侧沿上述第1同轴管的长度方向连续地变细。进而，亦可通过在上述第1同轴管的内部导体及外部导体的至少任一方上设置台阶部，来使上述第1同轴管的内部导体与外部导体的粗细之比不连续地变化。 

如图12所示，通过以第1同轴管的输入侧的特性阻抗为18Ω～46Ω的方式使第1同轴管的形状达到最佳化，采用细同轴管亦能供给大的功率。根据图12，如果将第1同轴管的输入侧的特性阻抗限定为22Ω～40Ω，能够供给更大的功率，则为优选。 

上述第1同轴管的内部导体亦可具有局部变细的缩颈部。这与在第1同轴管中串联地插入电感等效，通过根据缩颈部的直径、长度使插入的电感的值达到最佳化，能够抑制反射。