CN101155463A - 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 - Google Patents

Abstract

本发明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)。

Description

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

技术领域

本发明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。本发明特别涉及用于生成等离子体的气体供给。

背景技术

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

发明内容

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，本发明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。

即，为了解决上述课题，根据本发明的某些观点，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2.0×10^-3m³/min、气孔的总数为1176个时，每1个气孔的气体流量Q为28344.7mm³/sec。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一定的情况下，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V₀。其中，1atm＝760Torr。

V₀＝28344.7×760/0.19635＝109712.1m/s

另一方面，根据本发明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，SiO₂)和蒸馏水，形成多孔质体。即，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一定的情况下，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V_t。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V_t。

V_t＝28344.7×760/100.53＝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V_t，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V₀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，本发明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，在本发明的情况下，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，根据本发明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。

根据本发明，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，从第二多孔质体的露出面被均等地喷出。其结果，不被过度地搅拌，从等间隔地配置的气体出口等方向地扩散。据此，能够均匀地生成期望的等离子体，用生成的等离子体对被处理体实施良好的等离子体处理。

另外，一般地，在制造上，各部件的尺寸越小，越能够抑制各部件的特性的波动，容易制造出同质的部件。因此，在将第一多孔质体和第二多孔质体分别分为多个小的零件(parts)而配置于电介质窗的情况下，利用具有相同特性的多孔质体，能够使气体在各多孔质体内部更均匀地流过。

再者，各多孔质体的各零件的粒径越均匀，介电正切(tanδ)的值越小。另一方面，介电正切越小，微波透过电介质窗时的电场能量的损失越小。因此，将第一多孔质体和第二多孔质体分别分为多个小的零件，使各多孔质体的各零件的粒径均匀，能够减小介电正切。其结果，能够抑制微波透过电介质窗时的电场能量的损失，由此，将具有高电场能量的微波射入处理室内。再者，通过减少在使多孔质体内的气孔之间接合的接合材料所含有的杂质，也能够减小介电正切。

另外，根据致密质体的介电常数/气孔率，可以求得多孔质体的介电常数。根据上述构成，第一气孔率大于第二气孔率。因此，第一多孔质体的介电常数ε₁小于第二多孔质体的介电常数ε₂。

另一方面，管内波长λg，等于自由空间内的波长λc/ε。因此，透过第一多孔质体的微波的管内波长λg₁，比透过第二多孔质体的微波的管内波长λg₂长。

微波具有容易从管内波长λg长的地方向短的地方移动的性质。因此，微波容易由第一多孔质体向第二多孔质体移动。其结果，由于具有第一多孔质体的气孔率大于第二多孔质体的气孔率这样的单纯构成，能够引导微波，使其通过第一多孔质体、第二多孔质体顺利地射入处理室内。

上述电介质窗还可以含有致密质体，可以将第一多孔质体和第二多孔质体与致密质体烧制成一体。根据本发明，通过一体烧制，使多孔质体与致密质体毫无间隙地紧密接合。其结果，能够通过一体烧制的致密质体，将处于大气压状态的气体导入管内部、缝隙开口与处于真空气压状态的处理室内部隔断。据此，能够一边保持处理室U的气密性，一边将在各多孔质体流过并减速的气体供给处理室内。

另外，不是个别地制造多孔质体和致密质体，而是一体地烧制进行制造，由此不需要将多孔质体和致密质体的接合面进行接合的加工等，所以能够大幅度地削减制造成本。进一步地讲，能够制造出与个别制造多孔质体和致密质体后，再用接合剂进行接合这样的现有技术相比抗热膨胀的电介质部件。因此，电介质部件在加工处理中不易破损。据此，可以使微波等离子体装置稳定地工作。

可以通过溶胶-凝胶法对上述电介质窗进行封孔处理。根据本发明，则通过使耐蚀性良好的Y₂O₃溶胶浸渍于电介质窗上所用的多孔质体内，用Y₂O₃溶胶涂覆(封孔)多孔质体后，通过加热使多孔质体凝胶化，由此，能够避免多孔质体内的玻璃部分(SiO₂)被氟系气体和氯系气体腐蚀。

上述微波等离子体处理装置可以配备具有多个贯通孔的贯通部件，来代替上述第二多孔质体，上述气体供给部通过上述第一多孔质体，将上述规定的气体从上述贯通部件的多个贯通孔导入上述处理室内。

上述贯通部件可以按照以下条件预先设定上述贯通孔的直径和上述贯通孔的数量，该条件为：从上述多个贯通孔喷出的气体的流速在声速以下，并且气体不进入上述多个贯通孔。此时，上述气体供给部，在使气体在第一多孔质体内暂时贮存并停留后，以声速以下的流速，从设置在上述贯通部件的多个贯通孔导入上述处理室内。据此，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，通过将各贯通孔的直径设定为气体不可进入的尺寸，能够避免以下的情况：使进入贯通孔的气体等离子体化，在贯通孔的内部发生异常放电，由此烧坏电介质零件31；在贯通孔内部使反应性气体发生化学反应，而使反应生成物附着于贯通孔的内部。

上述微波等离子体处理装置还配备多个气体喷射部件，该多个气体喷射部件固定在支撑上述各电介质零件的梁上，上述各气体喷射部件的气体的喷出口可以设置在比上述电介质窗的处理室侧的面接近于被处理体的载置位置的位置上。此时，上述气体供给部，可以在上述规定的气体中，使第一气体流过电介质窗的内部，从上述电介质窗的处理室侧的面导入处理室内，使第二气体从设置在比上述电介质窗的处理室侧的面接近被处理体的载置位置的位置上的多个气体喷射部件的喷出口导入上述处理室内。

根据本发明，第一气体(例如，氩气等的等离子体激发气体)，流过设置在电介质窗上的第一多孔质体和第二多孔质体，从上述电介质窗的处理室侧的面被供给。而第二气体(例如，硅烷等的处理气体)，流过气体喷射部件，从设置在比上述电介质窗的处理室侧的面接近于被处理体的载置位置的位置上的多个气体喷射部件的喷出口被供给。此时，第一气体，在减速到某种程度的状态下，从各位置上均匀地喷出。因此，第一气体和第二气体均未被过度地搅拌。

据此，能够在电介质窗的附近充分地使第一气体等离子体化。进一步地讲，通过将第二气体喷射到比第一气体被喷射的位置接近被处理体的载置位置的位置上，利用由第一气体生成的等离子体和在第一气体的生成中被消耗在某种程度上被减弱的微波的能量，由第二气体均匀地生成等离子体。其结果，能够在被处理体上实施良质且均匀的等离子体处理。

各气体喷射部件，由一体烧制的多孔质体和致密质体形成。上述气体供给部，可以进一步地使上述第二气体流过形成于上述各气体喷射部件上的多孔质体，并将其供给上述处理室内。

根据本发明，与个别制造多孔质体和致密质体后，再用接合剂进行接合的现有技术相比，能够制造抗热膨胀的气体喷射部件。其结果，能够通过一体烧制的致密质体，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。据此，能够一边保持处理室U的气密性，一边将流过多孔质体并减速的第二气体供给处理室内。

上述第一气体或上述第二气体中的至少一种为混合多个气体的混合气体，除了该混合气体发生过量反应的情况，优选上述第一气体为键能比上述第二气体的键能大的气体。

根据本发明，首先，键能大的第一气体，被刚射入的强的微波的电场能量等离子体化。在第一气体等离子体点火后，其键能比第一气体的键能小的第二气体，被吹出至第一气体被吹出的位置的下方的位置。此时，第一气体和第二气体一边减速，一边被吹出至各自的位置上。因此，各气体不会被过度地搅拌、混合。据此，利用为了使第一气体等离子体化消耗功率而被减弱的微波的电场能量，将第二气体解离成例如形成优良品质的膜所需的前体(precursor)(在这以上不进行解离)。其结果，可以高精度地对被处理体进行等离子体处理。

但是，上述第一气体或上述第二气体中的至少一种为混合多个气体的混合气体，该混合气体发生过量反应的情况等的特殊情况，与第一气体和第二气体的键能的大小关系无关，以不引起过量反应而决定各气体的喷射位置。

另外，为了解决上述课题，根据本发明的另一个观点，提供一种微波等离子体处理装置用的电介质窗的制造方法，该电介质窗用于将微波透过设置在微波等离子体处理装置的处理室，在具有第一气孔率的第一多孔质体上，等间隔地触接具有小于上述第一气孔率的第二气孔率的多个第二多孔质体，以不露出上述第一多孔质体，但露出上述多个第二多孔质体的端部的方式，在上述第一多孔质体和上述多个第二多孔质体的周围设置致密质体，一体烧制上述第一多孔质体、上述第二多孔质体和上述致密质体，形成为板状。

再者，为了解决上述课题，根据本发明的其它观点，提供一种微波等离子体处理方法，使上述微波通过缝隙天线，透过电介质窗供给处理室，通过上述电介质窗所含有的具有第一气孔率的第一多孔质体，将硅定气体从连接于上述第一多孔质体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导入上述处理室内，通过被供向上述处理室的微波使上述被导入的规定的气体等离子体化，对被处理体进行处理。。

此时，可以通过上述第一多孔质体，从代替上述第二多孔质体而设置的贯通部件的多个贯通孔，将上述规定的气体导入上述处理室内。

另外，上述电介质窗，可以由分别透过微波的多个的电介质零件构成。根据本发明，通过将电介质窗分成多个电介质零件，使在各电介质零件下面传播表面波时的电场能量的损失增加。其结果，可以通过抑制表面波的传播和抑制驻波的发生，生成均匀的等离子体。再者，在这种情况下，只要在各电介质零件上设置至少1处的上述第一多孔质体就可以。

发明的效果

如以上说明，根据本发明，能够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。

附图说明

图1为本发明的第一实施方式的微波等离子体处理装置的截面图。

图2为表示同一实施方式的处理容器的顶面的图。

图3为同一实施方式的图1的电介质零件和气体喷嘴附近的放大图。

图4为表示同一实施方式的电介质零件的俯视图和构成电介质零件的多孔材料和块状材料内部构成的图。

图5(a)为同一实施方式的电介质零件31的仰视图，图5(b)为图5(a)所示的电介质零件31在A1-A1面截断的纵截面图，图5(c)为图5(a)所示的电介质零件31在B1-B1面截断的纵截面图。

图6为用于说明向同一实施方式的微波等离子体处理装置供给气体时的气体流动的图。

图7为表示多孔材料与流速之间的关系的示意图。

图8(a)为本发明的第一实施方式的变形例1的电介质零件31的俯视图，图8(b)为图8(a)所示的电介质零件31在A2-A2面截断的纵截面图，图8(c)为图8(a)所示的电介质零件31在B2-B2面截断的纵截面图。

图9为表示本发明的第一实施方式的变形例2的贯通部件的图。

图10为作为比较例用于说明向中空的气体管供给气体时的气体流动的图。

符号说明

10    处理容器

11    基座

20    盖体

21    盖本体

26    梁

27    气体喷嘴

27B   块状(bulk)材料

27P   多孔材料

29a   第一气体导入管

29b   第二气体导入管

30             缝隙天线

31             电介质零件

31t            贯通部件

31ta           贯通孔

31B            块状材料

31P            多孔材料

31Ph           第一多孔材料

31Pl           第二多孔材料

32、51、52     O形环

33             方形波导管

37             缝隙

40             微波发生器

43             气体供给源

43a4           氩气供给源

43b4           硅烷气体供给源

43b8           氢气供给源

100            微波等离子体处理装置

U              处理室

G              基板

具体实施方式

以下，参照附图，详细说明本发明优选的实施方式。另外，在以下的说明和附图中，对于具有相同构成和功能的要素，赋予相同的符号，省略重复的说明。

另外，在本说明书中，规定1mTorr为(10^-3×101325/760)Pa，1sccm为(10^-6/60)m³/sec。

(第一实施方式)

首先，参照沿纵向(垂直于Y轴方向)切断本装置的截面图1、和表示处理室顶面的图2，说明本发明的第一实施方式的微波等离子体处理装置的构成。另外，在以下的说明中，举例说明利用本实施方式的微波等离子体处理装置的无定形硅CVD(Chemical Vapor Deposition：化学蒸镀薄膜成膜法)工艺。

(微波等离子体处理装置的构成)

微波等离子体处理装置100具有处理容器10和盖体20。处理容器10具有其上部开口的有底立方体形状。处理容器10和盖体20，通过在盖本体21的下面外周部与处理容器10的上面外周部之间配置的O形环32，保持处理室U的气密性，由此形成实施等离子体处理的处理室U。处理容器10和盖体20例如由铝等金属制成，且被电接地。

在处理容器10上设置有基座11(载置台)，用于在其内部载置玻璃基板(以下，简称为“基板”。)G。基座11例如由氮化铝制成，在其内部设置有供电部11a和加热器11b。

供电部11a通过匹配器12a(例如，电容器)与高频电源12b连接。另外，供电部11a还通过线圈13a与高压直流电源13b连接。匹配器12a、高频电源12b、线圈13a和高压直流电源13b被设置在处理容器10的外部。再者，高频电源12b和高压直流电源13b被接地。

供电部11a利用由高频电源12b输出的高频电力向处理容器10的内部施加规定的偏压。另外，供电部11a利用由高压直流电源13b输出的直流电压静电吸附基板G。

加热器11b与设置在处理容器10的外部的交流电源14连接，利用由交流电源14输出的交流电压，将基板G保持在规定的温度。

处理容器10的底面被开口成筒状，其外部周缘安装有波纹管15的一端。而波纹管15的另一端被固定在升降板16。如此，通过波纹管15和升降板16密封处理容器10底面的开口部分。

基座11被支撑在设置在升降板16上的筒体17，与升降板16和筒体17成为一体地升降，据此，可以调整基座11至对应于处理工艺的高度。另外，在基座11的周围设置有挡板18，用于将处理室U的气体的流动控制于优选状态。

在处理容器10的底部配备有设置在处理容器10的外部的真空泵(未图示)。真空泵通过气体排出管19排出处理容器10内的气体，使处理室U减压至所期望的真空度。

在盖体20上设置有盖本体21、6个方形波导管33、缝隙天线30和由几片电介质零件31构成的电介质窗。

如图1所示，6个方形波导管33，其截面形状均为矩形，被平行地排列设置在盖本体21的内部。方形波导管33的内部用氟树脂(例如特氟隆(注册商标))、氧化铝(Al₂O₃)、石英等的介电部件34填充。通过其介电部件34，根据式λg₁＝λc/(ε₁)^1/2，可以控制各方形波导管33的管内波长λg₁。这里，λc为自由空间的波长，ε₁为介电部件34的介电常数。

各方形波导管33在上部开口，可动部35可自由升降地插入其开口。可动部35由作为铝等的非磁性体的导电性材料形成。

在盖本体21的外部且在可动部35的上面，分别设置升降机构36，使可动部35升降移动。根据相关构成，方形波导管33，以介电部件34的上面为限度使可动部35升降移动，由此改变其高度。

缝隙天线30，在盖本体21的下方与盖本体21一体地形成。缝隙天线30由作为铝等的非磁性体的金属形成。在缝隙天线30上，在各方形波导管33的下面，如图2所示的13个缝隙37(开口)分别被串联排列地设置。各缝隙37的内部用氟树脂、氧化铝(Al₂O₃)、石英等的介电部件填充，通过其介电部件，根据式λg₂＝λc/(ε₂)^1/2，可以控制各缝隙37的管内波长λg₂。这里，ε₂为缝隙37内部的介电部件的介电常数。

(电介质窗)

电介质窗由39片电介质零件31构成。各电介质零件31形成为瓦(tile)状。以横跨1个微波发生器40通过Y分支管41连接的2根方形波导管33的方式设置3列13片的电介质零件31。

各电介质零件31邻接安装在设置于相互邻接的2根方形波导管33(即，通过Y分支管41连接于相同的微波发生器40的2根方形波导管33)的下面的26个(＝13个×2列)缝隙37中、Y坐标相同的2个缝隙的下面。由以上构成，在缝隙天线30的下面一共安装39片(＝13片×3列)的电介质零件31。另外，各电介质零件31的内部构成如下所述。

在各电介质零件31上，在相对于基板G的面上可以形成凹凸。由此，通过在各电介质零件31上设置凹部或凸部中的至少一个，增加表面波在各电介质零件31表面上传播时的电场能量的损失，能够抑制表面波的传播。其结果，能够抑制驻波的发生而生成均匀的等离子体。

如图3所示，在各电介质零件31的上面且在各缝隙37的下端外周部，安装有O形环51。由此，将处于大气压状态的缝隙37内与处于真空气压状态的处理室U内隔断，保持处理室U的气密性。

形成于各方形波导管33的下面的缝隙37的个数为任意。例如，可以在各方形波导管33的下面分别设置12个缝隙37，在缝隙天线30的下面一共配置36片(＝12片×3列)电介质零件31。另外，设置在各电介质零件31的上面的缝隙37的个数也不限于2个。1个或3个以上均可。

如图2所示，为了将39片的电介质零件31在配置成13片×3列的状态下支撑在缝隙天线30的下面，设置形成为格状的梁26。梁26由铝等非磁性体形成。

(气体喷嘴)

如图3所示，在梁26的下面设置有多个内面经过螺纹切削加工的插入孔。气体喷嘴27(相当于气体喷射部件)其上部也同样被螺纹切削加工。将如此形成的气体喷嘴27从设置在梁26的插入孔插入，将气体喷嘴27上部的螺纹切削部分和插入孔内面的螺纹切削部分进行螺纹结合，由此，气体喷嘴27在梁26的下面，被固定在梁26上。另外，气体喷嘴27也可以用粘合剂固定在梁26上；也可以用固定器具固定在梁26上。

在梁26的下面且在气体喷嘴27的上部外周部安装O形环52。据此，将处于大气压状态的第二气体导入管29b内与处于真空气压状态的处理室U内隔断。保持处理室U的气密性。这样，如图2所示的56个(14个×4列)的多个气体喷嘴27被均匀地配置于梁26的下面。

配置于微波等离子体处理装置100的外部的冷却水供给源45连接于图1的冷却水配管44，由冷却水供给源45供给的冷却水在冷却水配管44内循环返回至冷却水供给源45，由此，将盖本体21的温度保持为所期望的温度。

气体供给源43，由多个阀(阀43a1、43a3、43b1、43b3、43b5、43b7)、多个质量流量控制器(质量流量控制器43a2、43b2、43b6)、氩气供给源43a4、硅烷气体供给源43b4和氢气供给源43b8构成。

气体供给源43通过分别控制各阀(阀43a1、43a3、43b1、43b3、43b5、43b7)的开闭和质量流量控制器(质量流量控制器43a2、43b2、43b6)的开度，将期望的浓度的气体分别供给处理容器10内。具体地讲，氩气通过第一流路42a和第一气体导入管29a，流过各电介质零件31的内部，被供给处理容器10内。而硅烷气体和氢气，通过第二流路42b和第二气体导入管29b，流过各气体喷嘴27的内部，被供给处理容器10内。另外，这样由气体供给源43将各种气体供给处理室内的机构，相当于供给规定的气体的气体供给部。

根据以上说明的构成，从图2所示的3个微波发生器40输出的例如2.45GHz×3的微波，经由各Y分支管41，在方形波导管33中传播，通过缝隙天线30的各缝隙37，透过各电介质零件31，射入处理室U内。由气体供给源43供给的气体，由射入的微波的电场能量进行等离子体化，利用生成的等离子体，在被处理体上实施成膜处理。

(电介质窗的内部构成)

以下，参照图4和图5，详细说明构成电介质窗的各电介质零件31。图4上部和图5(a)表示电介质零件31的俯视图。图4下部表示电介质零件31的仰视图。图5(b)表示将图5(a)的电介质零件31在A1-A1面截断的纵截面图。图5(c)表示将图5(a)的电介质零件31在B 1-B 1面截断的纵截面图。各电介质零件31由多孔质体(多孔材料31P、31Ph、31Pl)和致密质体(块状材料31B)构成。

(多孔材料和致密质体的构成要素)

如图4的右上的放大图所示，多孔材料31P(第一多孔材料31Ph和第二多孔材料31Pl也同样)，通过混合由氧化铝和碳化硅等的陶瓷的结晶31Pa、SiO₂等形成的颗粒状的玻璃31Pb和蒸馏水而形成。即，多孔材料31P形成为如下结构：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。在陶瓷的结晶31Pa与结晶31Pa之间存在连通的气孔。气体流过该连通的气孔，由此，气体均匀地扩散至多孔材料31P的内部整体，并浸透至多孔材料31P的下部，从多孔材料31P的下部吹出。

另一方面，如图4的右下的放大图所示，块状材料31B通过选自氧化铝、氮化硅、碳化硅、氧化锆等中的陶瓷31Ba进行热处理并烧固而形成。因此，块状材料31B，在其内部陶瓷的结晶未保留其原型，在结晶与结晶之间不存在间隙。因此，气体和大气不能通过块状材料31B内。

作为多孔材料31P的一个构成要素的玻璃31Pb的热膨胀系数，优选小于作为多孔材料31P的另一个构成要素的陶瓷31Pa的热膨胀系数、以及作为块状材料31B的构成要素的陶瓷31Ba的热膨胀系数。其理由为：通过使用低热膨胀的玻璃，可以消除烧结后的多孔材料31P块状材料31B之间的间隙，另外，通过使多孔材料31P中作为结合材料发挥作用的玻璃31Pb处于施加压缩应力的状态，能够提高多孔材料31P的强度。

另外，玻璃粉末的平均粒径优选小于陶瓷粉末的平均粒径。其理由为：如果玻璃粉末的平均粒径大于陶瓷粉末的平均粒径，由于玻璃粉末阻碍陶瓷粉末的填充，在玻璃软化点以上烧结时引起烧制收缩。考虑到这些，玻璃粉末的平均粒径优选为陶瓷粉末的平均粒径的1/2以下，最优选为1/3以下。

添加的玻璃粉末的量没有特别限定，但与玻璃粉末的平均粒径大的情况相同，大量添加时，阻碍陶瓷粉末的填充，引起烧制收缩，所以优选少量添加。但是，玻璃粉末的量过少时，产生陶瓷粉末的结合强度下降、脱粒和缺损的问题，因此，有必要添加不造成脱粒和缺损且能够维持一定的结合强度的量。具体来讲，考虑作为目标的气孔率、陶瓷粉末的粒度、烧制温度和玻璃粘性等而调整玻璃粉末的量，一般地，优选相对于陶瓷粉末添加5％～30％左右的质量，并混合。

(多孔材料在电介质零件内部的配置)

以下，说明多孔材料在电介质零件31内部的配置。如图5所示，在电介质零件31的上面中央，露出圆柱状的多孔材料31P的端部，成为气体的入口IN。另外，多孔材料31P既可以在电介质零件31的上面露出1个，也可以露出2个以上。

如图5(a)(b)所示，第一多孔材料Ph具有例如0.6的气孔率(第一气孔率的一例)，被形成为长方体形状，以在电介质零件31的表面不露出的方式被埋入电介质零件31的内部。第一多孔材料31Ph与多孔材料31P连接。另外，第一多孔材料31Ph相当于第一多孔质体。

如图5(a)所示，在第一多孔材料31Ph的下方，具有例如0.4的气孔率(第二气孔率的一例)并形成为圆柱状的第二多孔材料31Pl，在x轴方向上等间隔地配置7个、在y轴方向上等间隔地配置4个。第二气孔率小于第一气孔率。

如图5(b)(c)所示，第二多孔材料31Pl，其一端与第一多孔材料31Ph连接，其另一端露出在电介质零件31的处理室侧的面(这里，为电介质零件31的下面)上。在电介质零件31的下面露出的第二多孔材料31Pl的部分，成为气体的出口OUT。另外，第二多孔材料31Pl相当于第二多孔质体。

根据该构成，气体供给部从气体入口IN供给氩气，使氩气流过多孔材料31P、第一多孔材料31Ph、第二多孔材料31Pl，从气体的出口被导入至处理室U内。

另外，具有气体的入口IN的多孔材料31P可以为多孔质体，也可以为中空的气体管，另外，例如可以利用与第一多孔材料31Ph相同的部件形成，还可以利用与第二多孔材料31Pl相同的部件形成。

(气体喷嘴27的内部构成)

如图3所示，气体喷嘴27也与电介质零件31一样，由多孔材料27P和块状材料27B构成。具体地讲，气体喷嘴27中、与第二气体导入管29b连通的配管部分由块状材料27B形成，其内部用多孔材料27P填充。另外，在气体喷嘴27的下部，多孔材料27P从块状材料27B突出，多孔材料27P的一部分在处理室U露出。

(电介质零件31的制造方法)

这里，形成电介质零件31的多孔材料31P和块状材料31B被一体烧制，形成气体喷嘴27的多孔材料27P和块状材料27B被一体烧制。气体喷嘴27的制造方法与电介质零件31的制造方法一样，所以以下仅说明形成电介质零件31的多孔材料31P和块状材料31B的一体烧制。

首先，向氧化铝粉末(陶瓷粉末)和玻璃粉末中添加水或乙醇并进行混合，调制成作为多孔材料的浆料。接着，将所得到的浆料填充到配置在上述的规定位置上的块状材料，由此，形成电介质零件31。

使填充有浆料的电介质零件31充分干燥之后，在玻璃的软化点以上的温度下，一体烧制多孔材料和块状材料。此时，如果烧制温度低于玻璃的软化点，则不能使多孔材料和块状材料充分地一体化。另一方面，烧制温度过高时，引起多孔材料和块状材料的变形和收缩。因此，烧制温度优选为使多孔材料和块状材料充分一体化的温度，尽可能为低温。

这样，使多孔材料与块状材料一体地烧制，制造电介质零件31。由此，使多孔质体与块状材料之间毫无间隙地紧密接合。其结果，与个别制造多孔质体和块状材料后，再用接合剂进行接合的现有技术相比，能够制造出抗热膨胀的电介质零件31。

即，因为采用现有的制造方法，多孔材料和块状材料与接合剂为不同的物质，所以这些部件因加热反复膨胀和压缩时，受其各自的热膨胀系数的不同的影响，多孔材料和块状材料与接合剂之间产生变形。但是，采用本实施方式的制造方法，由于被一体烧制的多孔材料和粒状材料为同一物质(热膨胀系数相同)，所以这些部件不会因热而产生变形。因此，采用本实施方式的制造方法，可以制造出与现有技术相比抗热膨胀性非常好的电介质零件31。

这样，在本实施方式的微波等离子体处理装置100中，通过一体地烧制第一多孔材料31Ph与块状材料31B，使第一多孔材料31Ph、第二多孔材料31Pl和块状材料31B毫无间隙地紧密接合，其结果，通过块状材料，将处于大气压状态的气体导入管29的内部和间缝37的开口与处于真空气压状态的处理室U内部隔断。因此，可以保持处理室U的气密性，通过使气体流过各多孔材料，使气体减速，并均匀地供给处理室U内。

另外，因为不是个别地制造多孔质体和块状材料，而是一体地烧制，不需要现有进行的用于接合多孔质体和块状材料的接合面的加工等，所以可以大幅度地削减制造成本。进一步地讲，电介质零件31(和气体喷嘴27)由于抗热膨胀，在加工处理中不易破损。因此，可以使微波等离子体装置100稳定地工作。

(采用溶胶-凝胶法的封孔处理)

电介质零件31和气体喷嘴27由溶胶-凝胶法施有封孔处理。另外，因为气体喷嘴27的封孔处理与电介质零件31的封孔处理一样，所以以下仅说明电介质零件31的封孔处理。

具体地讲，通过使耐蚀性高的Y₂O₃溶胶-凝胶浸渍于电介质零件31的多孔材料31P内，用Y₂O₃溶胶涂覆多孔材料31P(即，用分散于有机溶剂的溶胶(胶体溶液)，将多孔材料31封孔)，然后，由加热使其凝胶化。据此，可以避免多孔材料31P内的玻璃部分(SiO₂)被F系气体和氯系气体腐蚀。另外，在这种情况下，封孔处理所使用的溶液，并不限于Y₂O₃溶胶，可以使用选自属于周期表第3b族的元素。

其次，参照图6和图10，说明向本实施方式的微波等离子体处理装置100供给气体时的气体的流动。图6为用于说明向本实施方式的微波等离子体处理装置100供给气体时的气体的流动的图。图10为说明作为与本装置对比的比较例、向设置在电介质窗内部的中空的气体管供给气体时的气体的流动的图。

(氩气的供给)

一般地讲，流过气体管的气体的流速V，利用气体的流量Q和气体管的截面积A，由下式(1)表示。

V＝Q/A    (1)

以下，图10的上侧表示电介质窗91的俯视图(仰视图也一样)、下侧表示其截面图，在电介质窗91中贯通数根直径0.5mm的中空的气体管92，向各气体管供给作为等离子体激发气体的氩气，对该情况进行考察。

在处理容器内的压力p₁为1(Torr)、喷射至处理容器内的气体的总流量Q为2.0×10^-3(m³/min)、气孔总数为1176个时，每1个气孔的气体流量Q为28344.7mm³/sec。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0.19635(mm²)。

因此，在假定处理容器内的压力p₁和体积v一定的情况下，如下所示计算从直径为0.5mm的气体管92喷射出的气体的流速V₀。其中，规定1(atm)＝760(Torr)。

V₀＝28344.7×760/0.19635＝109712.1m/s

根据上述计算结果，从电介质窗91喷出的气体的流速V₀，在声速以上。实际上，当用声速左右的流速，向处理室内供给例如氩气等的等离子体激发气体时，即使将硅烷气体等处理气体喷射至与等离子体激发气体不同的位置上，各气体也被过度地搅拌。因此，例如，想将硅烷气体被解离成用于形成优良品质的膜所需的前体的SiH₃自由基时，在其以上进行解离(即，解离成SiH₂自由基)，不能在基板G上良好地成膜。

另一方面，图6的上侧表示本实施方式的电介质零件31的俯视图，下侧表示其截面图，在电介质零件31内填充多孔材料31P、第一多孔材料31Ph、第二多孔材料31Pl。在这种情况下，氩气(第一气体的一例)，从气体入口IN流过形成于电介质零件31上的多孔材料31P内，进一步，通过第一多孔材料Ph和多个第二多孔材料Pl，喷出至处理室U内。

此时，在假定处理容器内的压力p₁和体积v一定的情况下，采用式(1)，如下所示计算从多孔材料喷射出的气体的流速V_t。其中，总截面积A利用多孔材料的喷出口的截面积和气孔率的乘积计算，当多孔材料的喷出口的直径为16mm时，总截面积A在气孔率为50％时为100.53mm²。

V_t＝28344.7×760/100.53＝214.4m/s

根据上述计算结果，从电介质零件31喷射出的气体的流速V_t小于声速。其理由为：氩气流过多孔材料31P、第一多孔材料31Ph和第二多孔材料31Pl内的陶瓷的结晶与结晶之间的连通的气孔间，一边减速，一边等方向地扩散至各多孔材料的内部整体，在方向的偏移非常小的状态下，被均匀地吹出至处理室U内。

(气孔率)

在本实施方式的电介质零件31中，第一多孔材料31Ph的气孔率(第一气孔率)大于第二多孔材料31Pl的气孔率(第二气孔率)。即，第一多孔材料31Ph的内部存在的间隙比第二多孔材料31Pl的内部存在的间隙多。据此，可以进一步使减速的气体在均匀化的状态下从气体出口OUT喷出。以下，说明该机理。

氩气在其气孔率大于第二多孔材料31Pl的气孔率的第一多孔材料31Ph的内部暂时贮存，在气体暂时停留于第一多孔材料31Ph的内部之后，从第二多孔材料31Pl喷出至处理室内。

这样，在本实施方式的电介质零件31中，为了减小气体的流速，不仅在内部设置通过气体的多孔材料，而且设置第一和第二2种多孔材料，使第一多孔材料具有作为缓冲空间的功能。据此，在电介质零件31的第一多孔材料31Ph内暂时贮存气体，在气体存在于第一多孔材料31Ph内的期间，使气体减速并且均匀化，然后，一边使输出至第二多孔材料31Pl的气体进一步地减速，一边均匀地喷出至处理室内。其结果，按照所期望的速度，在期望的位置上均匀供给的气体，由于未被过度地搅拌，所以可以均匀且稳定地生成等离子体。

(硅烷气体和氢气的供给)

由硅烷气体和氢气构成的混合气体(第二气体的一例)，流过形成于多个气体喷嘴27的多孔材料27P。据此，混合气体从氩气的吹出位置的下方位置，在被减速的状态下喷出处理室U内。

其结果，氩气的等离子体点火后，被供给的硅烷气体和氢气的混合气体，未被过度地搅拌，在期望的位置上通过消耗氩气处于等离子体化的程度的能量而减弱的电场能量，解离成作为用于形成优良品质的膜的前体的SiH₃自由基。即，不解离成SiH₂自由基。利用这样生成的等离子体，能够在基板G上形成品质非常优良的无定形硅膜。

另外，如上所述，在本实施例中，第一多孔材料31Ph被设置在电介质零件31的内部的在电介质零件31的表面不露出的位置上，而电介质零件31的表面的大部分由致密质体形成。据此，能够提高电介质零件31的强度，同时能够防止用于接合第一多孔材料31Ph的气孔间的粉末状的玻璃剥落、落至处理室内，作为颗粒混入基板G上。

除此之外，构成电介质零件31的多孔材料和块状材料，如上所述被一体烧制。据此，使多孔材料和块状材料毫无间隙地紧密接合。其结果，可以通过一体烧制的块状材料，将处于大气压状态的气体导入管29内部和缝隙37的开口与处于真空气压状态的处理室U内部隔断。据此，能够一边保持处理室U的气密性，一边将流过各多孔材料被减速的气体供给处理室内。

(气孔率的最佳值)

如图7所示，本发明人们，基于式(1)，根据模拟算出形成于多孔质陶瓷上的多孔材料的气孔率和流速的关系。根据这些计算结果，当多孔材料的气孔率为0.4以上时，气体的流速小于声速。

另一方面，如果多孔材料的气孔率在0.6以上，则在多孔材料内部生成等离子体。即，因为当压力为1mTorr、温度为室温时，氩气的平均自由程(mean free path)为75mm左右，所以当压力为1Torr、温度为室温时，处理室U内的氩气的平均自由程为75μm左右。

另一方面，如果多孔材料的气孔率小于0.6，则由于多孔材料内部的平均气孔径小于75μm，所以氩气即使进入多孔材料的内部，其大部分与内壁冲撞。因此，如果多孔材料的气孔率小于0.6，考虑到在多孔材料内部不会生成等离子体，这样就可以避免如下的情况：进入多孔材料内部的气体成为等离子体，发生异常放电而烧坏电介质零件31；和在多孔材料内部，反应性气体引起化学反应，由此使反应生成物附着于多孔材料内部。

因此，本发明人作出以下结论：优选以第一多孔材料31Ph所具有的第一气孔率和第二多孔材料31Pl所具有的第二气孔率在0.4～0.6的范围内，并且第一气孔率大于第二气孔率的方式选择各多孔材料。

(变形例1)

其次，参照图8，说明第一实施方式的变形例1。在本变形例中，在以下两点上，与在各电介质零件31上设置1个第一多孔材料31Ph、各第一多孔材料31Ph埋入各电介质零件31的内部的第一实施方式的电介质零件31相比，具有结构上的不同，即：在各电介质零件31上设置6个第一多孔材料31Ph；各第一多孔材料31Ph在各电介质零件31的上面露出。因此，以该不同点为中心，说明本实施方式的微波等离子体处理装置100。

一般地，在制造上，各部件的尺寸越小，越可以抑制各部件的特性的波动，容易制造出同质的部件。因此，在将第一多孔材料31Ph和第二多孔材料31Pl分别分为多个小的零件(parts)，配置于电介质零件31的本变形例中，利用具有相同特性的多孔材料，能够使更均匀地流过各多孔材料内部。

另外，各多孔质体材料的各零件的粒径越均一，介电正切(tanδ)的值越小。而介电正切越小，微波透过电介质零件31时的电场能量的损失也越小。因此，将第一多孔材料31Ph和第二多孔材料31Pl分别分为多个小的零件，使各多孔材料的各零件的粒径均匀，能够减小介电正切。其结果，可以通过抑制微波透过电介质零件31时的电场能量的损失，将具有高电场能量的微波射入处理室内。再者，通过减少包含于接合多孔质材料内的气孔彼此之间的接合剂中的杂质，也可以减小介电正切。

另外，根据块状材料的介电常数/气孔率，可以求得多孔材料的介电常数。根据本变形例的电介质零件31的内部构成，第一气孔率大于第二气孔率。因此，第一多孔材料31Ph的介电常数ε₁小于第二多孔材料31Pl的介电常数ε₂。

另一方面，管内波长λg，等于自由空间内的波长λc/介电常数ε。因此，透过第一多孔材料31Ph的微波的管内波长λg₁，比透过第二多孔材料31Pl的微波的管内波长λg₂长。

微波具有容易从管内波长λg长的地方向短的地方移动的性质。因此，微波容易从第一多孔材料31Ph向第二多孔材料31Pl移动。其结果，在本变形例中，通过具有使第一多孔材料31Ph的气孔率大于第二多孔材料31Pl的气孔率的单纯构成，能够以通过第一多孔材料31Ph和第二多孔材料31Pl顺利地入射处理室U内的方式，引导微波。

另外，通过由多个零件构成第一多孔材料31Ph，以及通过在设置在第一多孔材料31Ph之间的电介质零件31上面的块状材料部分与盖本体21之间设置O形环(未图示)，能够缩小O形环的尺寸。其结果，在按压O形环时，能够减小施加于O形环上的力，据此，能够防止电介质零件31的破损。

(变形例2)

其次，参照图9，说明第一实施方式的变形例2。在本变形例中，在电介质零件31的内部，代替图3所示的第二多孔材料31Pl，配置图9所示的贯通部件31t。

在贯通部件31t的内部贯通多个贯通孔31ta。各通孔31ta在以下条件下预先设定贯通孔31ta的直径和贯通孔31ta的数量，该条件为：从这些贯通孔31ta喷出的气体的流速在声速以下，并且气体不进入这些贯通孔31ta。

据此，气体供给部，一边使气体暂时贮存于第一多孔材料31Ph内，一边使之停留后，以声速以下的流速，从设置在贯通部件31t的多个贯通孔31ta导入处理室U内。据此，能够均匀地向处理室内供给成为某种程度的低速的气体。

另外，基于氩气的平均自由程，按照氩气不能进入的尺寸(例如，直径0.5mm)，预先设定各贯通孔31ta的直径。据此，能够避免以下情况：进入贯通孔31ta的气体被等离子化，在贯通孔31ta内部发生异常放电，而烧坏电介质零件31；和在贯通孔31ta内部，反应性气体引起化学反应，而使反应生成物附着于通孔31ta内部。

如以上说明，利用上述实施方式和上述各变形例的微波等离子处理装置100，能够抑制气体的流速，在基板G上形成良好的无定形硅膜。

另外，对于利用以上说明的微波等离子处理装置100进行的栅极氧化膜形成处理，处理室内的压力p1为几mTorr左右，相对于此，第二多孔材料31Pl内部的压力p2和第一多孔材料31Ph内部的压力p3为几Torr左右。因此，气体一边减速，一边均匀地扩散至第一多孔材料31Ph整体，其后，通过第二多孔材料31Pl内，导入处理室U内，此时，将流过多孔材料内部的气体的流速限速的主要条件被认为是处理室内的压力与第二多孔材料31Pl内部的压力p2的压力差。

但是，根据处理室U内的工艺条件，由因第一气孔率大于第二气孔率而产生的第一多孔材料31Ph内部的压力p3与第二多孔材料31Pl内部的压力p2的压力差，和处理室内的压力p1与第二多孔材料31Pl内部的压力p2的压力差的关系，认为对流过多孔材料内部的气体的流动的限速条件有时也会改变。

更详细地进行说明时，第一多孔材料31Ph的气孔率大于第二多孔材料31Pl的气孔率。由此，根据上述压力差的关系，认为第一多孔材料31Ph内部的压力p3与第二多孔材料31Pl内部的压力p2的压力差，有时也会成为流过多孔材料内部的气体的流动的限速条件。在这种情况下，根据压力p2与压力p3的压力差，进入第一多孔材料31Ph的气体中，超过规定量的气体并不能立即移动至第二多孔材料31Pl，一边在第一多孔材料31Ph中扩散，一边暂时停留于第一多孔材料31Ph。据此，第一多孔材料31Ph保持规定的压力(密度)，气体一边在停留于第一多孔材料31Ph内的期间混合，一边在第一多孔材料31Ph成为某种程度均匀的状态。其后，气体进入第二多孔材料31Pl内部，通过第二多孔材料31Pl，喷出至处理室U。

如以上说明的那样，当气体通过电介质零件31的多孔材料内部时，不仅使气体的流速减小，而且设置第一多孔材料31Ph和第二多孔材料31Pl的2种多孔材料，使第一多孔材料31Ph具有作为缓冲空间的功能，由此，能够使气体在电介质零件31的内部有效地减速，同时均匀地向处理室内喷射气体。其结果，由减速且向期望的位置均匀供给的气体均匀地生成期望的等离子体。因此，可以在基板G上实施品质优良且均匀的等离子体处理。

(气体的供给方法)

另外，在上述实施方式中，从多个电介质零件31的多孔材料31P供给第一气体，从气体喷嘴27的多孔材料27P供给第二气体。但是，气体的供给方法，并不局限于此。例如，可以在多个电介质零件31中，从几个电介质零件31的多孔材料31P供给第一气体，从其它的电介质零件31的多孔材料31P供给第二气体。

再者，也可以在多个气体喷嘴27中，从几个气体喷嘴27的多孔材料27P供给第一气体，从其它的气体喷嘴27的多孔材料27P供给第二气体。

另外，一般地，优选从各电介质零件31的下面吹出的第一气体(例如，氩气)其键能大于从气体喷嘴27的下面被吹出的第二气体(例如，硅烷气体)。

这里，Ar的离子化能量为15.759(eV)。另外，H与H的分子键能为4.48(eV)，Si和H的分子键能为3.2(eV)。由此，在无定形硅CVD工艺中，如本实施方式，比硅烷气体或氢气、分子键能大的氩气作为第一气体从处理容器10的上部供给，硅烷气体和氢气的混合气体优选作为第二气体从处理容器10的下方供给。

但是，在混合多种气体时，发生其混合气体过度反应等的特殊情况下，不论第一气体和第二气体的键能的大小关系如何，以不引起过度反应的方式决定各气体的喷射位置。

在上述实施方式中，各单元的动作相互关联，可以在考虑相互关联的同时，作为一系列的动作进行调换。而且，根据这种调换，可以将本发明的微波等离子体处理装置的发明实施方式作为微波等离子体处理方法的实施方式。

以上，参照附图，说明本发明的最佳实施方式，本发明并不限定于这些例子。很明显，如果是所属领域的技术人员，则能够在请求保护的范围内，容易想到各种的变更例或修正例，当然这些例子也属于本发明的技术范围。

例如，在上述实施方式中，说明在制造大型显示装置中用于处理大型的玻璃基板的微波等离子体处理装置。然而，本发明也可以适用于半导体装置制造用的等离子体处理装置。即，如特开平11-297672号公报所述，一种等离子体处理装置，为了对圆形的半导体晶片进行等离子体处理而使用的、将微波通过设置在RLSA(Radial Line SlotAntenna)天线的线状的缝隙进行供给，该装置具有电介质的喷淋板，透过该喷淋板将微波供给处理室，同时通过设置在该喷淋板上的多个小孔将气体导入处理室内，在这样的装置中，代替该喷淋板，使用具有多孔质体和致密质体的电介质圆板，使气体流过上述多孔质体导入。另外，也可以在特开2002-299331号公报中所述的具有2段喷淋板的等离子体处理装置中，代替上段的喷淋板，使用具有多孔质体和致密质体的电介质圆板，将流过上述多孔质体的等离子体发生用气体导入上下的喷淋板之间的空间，在那里通过微波使等离子体发生。

另外，使用本发明的微波等离子体处理装置实施的等离子体处理，并不局限于CVD处理。能够用于灰化处理、蚀刻处理等所有等离子体处理。

另外，玻璃基板的尺寸，可以为720mm×720mm以上。例如，G3基板的尺寸为720mm×720mm(腔室内的直径为400mm×500mm)、G4.5基板的尺寸为730mm×920mm(腔室内的直径为1000mm×1190mm)、G5基板的尺寸为1100mm×1300mm(腔室内的直径为1470mm×15900mm)。向上述尺寸的处理室内供给具有1～8W/cm2的功率的微波。

Claims (17)

1.一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。

2.如权利要求1所述的微波等离子体处理装置，其特征在于：

所述第一多孔质体设置在所述电介质窗内部的在所述电介质窗的表面不露出的位置。

3.如权利要求1或2中任一项所述的微波等离子体处理装置，其特征在于：

具有多个所述第二多孔质体，

各第二多孔质体的一端分别连接于所述第一多孔质体，所述各第二多孔质体的另一端在所述电介质窗的处理室侧的面上露出。

4.如权利要求3所述的微波等离子体处理装置，其特征在于：

所述各第二多孔质体等间隔地露出在所述电介质窗的处理室侧的面上。

5.如权利要求1或2中任一项所述的微波等离子体处理装置，其特征在于：

所述气体供给部一边使气体在气孔率大于所述第二多孔质体的所述第一多孔质体的内部暂时停留，一边将气体从所述第二多孔质体导入所述处理室内。

6.如权利要求1或2中任一项所述的微波等离子体处理装置，其特征在于：

所述第二气孔率在以下条件下预先设定为规定的值，该条件为：从所述第二多孔质体喷出的气体的流速在声速以下，并且气体不进入所述第二多孔质体的气孔。

7.如权利要求1或2中任一项所述的微波等离子体处理装置，其特征在于：

所述电介质窗还含有致密质体，

所述第一多孔质体和所述第二多孔质体与致密质体烧制成一体。

8.如权利要求7所述的微波等离子体处理装置，其特征在于：

所述电介质窗通过溶胶-凝胶法施有封孔处理。

9.一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多个贯通孔的贯通部件，

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，从所述贯通部件导入所述处理室内。

10.如权利要求9所述的微波等离子体处理装置，其特征在于：

所述贯通部件按以下条件预先设定所述贯通孔的直径和所述贯通孔的数量，该条件为：从所述多个贯通孔喷出的气体的流速在声速以下，并且气体不进入所述多个贯通孔。

11.如权利要求1、2、9、10中任一项所述的微波等离子体处理装置，其特征在于：

所述电介质窗由使微波分别透过的多片电介质零件构成，

各电介质零件在至少1处设置有所述第一多孔质体。

12.如权利要求1、2、9、10中任一项所述的微波等离子体处理装置，其特征在于：

所述微波等离子体处理装置还具有固定在支撑所述各电介质零件的梁的多个气体喷射部件，

所述各气体喷射部件的气体的喷出口被设置在比所述电介质窗的处理室侧的面接近被处理体的载置位置的位置，

所述气体供给部，使所述规定的气体中的第一气体通过所述电介质窗的内部，从所述电介质窗的处理室侧的面导入所述处理室内，并使第二气体从设置在比所述电介质窗的处理室侧的面接近被处理体的载置位置的位置的多个气体喷射部件的喷出口导入所述处理室内。

13.如权利要求12所述的微波等离子体处理装置，其特征在于：

气体喷射部件由一体烧制的多孔质体和致密质体形成，

所述气体供给部，进一步将所述第二气体，通过形成于所述各气体喷射部件的多孔质体，供给所述处理室内。

14.如权利要求12所述的微波等离子体处理装置，其特征在于：

所述第一气体或所述第二气体中的至少任意一种为混合多种气体的混合气体，除了该混合气体过量反应的情况以外，所述第一气体为键能大于所述第二气体的气体。

15.一种微波等离子体处理装置用的电介质窗的制造方法，该电介质窗用于将微波透过设置在微波等离子体处理装置的处理室，其特征在于：

在具有第一气孔率的第一多孔质体上，等间隔地触接具有小于所述第一气孔率的第二气孔率的多个第二多孔质体，

以不露出所述第一多孔质体，但露出所述第二多孔质体的端部的方式，在所述第一多孔质体和所述第二多孔质体的周围设置致密质体，

一体烧制所述第一多孔质体、所述第二多孔质体和所述致密质体，形成为板状。

16.一种微波等离子体处理方法，其特征在于：

使微波通过缝隙天线并透过电介质窗，供给处理室，

将所述气体，通过所述电介质窗中的具有第一气孔率的第一多孔质体，从连接于所述第一多孔质体并具有小于所述第一气孔率的第二多孔质体导入所述处理室内，

通过被供向所述处理室的微波，使所述导入的规定的气体成为等离子体，对被处理体进行处理。

17.一种微波等离子体处理方法，其特征在于：

使微波通过缝隙天线并透过电介质窗，供给处理室，

将所述气体，通过所述电介质窗中的具有第一气孔率的第一多孔质体，从连接于所述第一多孔质体的贯通部件的多个贯通孔导入所述处理室内，

通过被供向所述处理室的微波，使所述导入的规定的气体成为等离子体，对被处理体进行处理。

Images