JPH07161491A - マイクロ波プラズマ処理装置 - Google Patents

マイクロ波プラズマ処理装置

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Publication number
JPH07161491A
JPH07161491A JP5338912A JP33891293A JPH07161491A JP H07161491 A JPH07161491 A JP H07161491A JP 5338912 A JP5338912 A JP 5338912A JP 33891293 A JP33891293 A JP 33891293A JP H07161491 A JPH07161491 A JP H07161491A
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JP
Japan
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antenna
plasma
processing
microwave
processed
Prior art date
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Pending
Application number
JP5338912A
Other languages
English (en)
Inventor
Koji Matsui
宏司 松井
Sueyoshi Ookura
末代史 大倉
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Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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Publication date
Application filed by Daido Steel Co Ltd filed Critical Daido Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 マイクロ波の放射により処理容器内のガスを
プラズマ化し、そのプラズマによって被処理物の表面処
理を行う装置において、長寸の被処理物の処理を可能に
する為に処理容器及びアンテナを長く形成しても、アン
テナの元部の周囲の領域から先部の周囲の領域までの全
範囲にわたりプラズマを形成して何れの場所においても
被処理物を適正に表面処理できるようにする。 【構成】 被処理物の処理用空間を備える処理容器内
に、そこのガスをプラズマ化させる為のマイクロ波を放
射するアンテナが突設されている。ガスをプラズマ化さ
せる領域をアンテナの長手方向に広める為に、アンテナ
の周囲はマイクロ波透過性物質製の包囲筒で包囲されて
おり、しかもアンテナ外周面と包囲筒外周面との間の距
離を10mm以上としてある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は処理容器内において被処
理物が置かれた処理用空間にマイクロ波を放射してその
処理用空間にあるガスをプラズマ化し、そのプラズマに
よって上記被処理物の表面処理を行うマイクロ波プラズ
マ処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図3の(A)に示す如く、内部に被処理
物11fの処理用空間を備える処理容器1f内には、上記処
理用空間のプラズマ化用ガスをプラズマ化する為にその
処理用空間にマイクロ波を放射する為のアンテナ14fを
突設させ、上記処理容器1f内においては、上記マイクロ
波の放射により上記プラズマ化用ガスをプラズマ化させ
る領域を上記アンテナ14fの長手方向に広める為に、上
記アンテナ14fの周囲をマイクロ波透過性物質製の包囲
筒15fで包囲している(例えば特公昭57−53858
号公報参照)。
【0003】このようなマイクロ波プラズマ処理装置に
おいては、容器1f内において被処理物11fの表面処理を
行う場合、上記包囲筒15fの存在により、処理容器1f内
においてはアンテナ14fの長手方向に沿った広い領域で
ガスをプラズマ41fにすることが出来、その広い領域で
多量の被処理物11fを同時に表面処理したり、長寸の被
処理物を表面処理したりすることが出来る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】そこで出願人会社にお
いては、図3の(B)に示す如く、より長寸L3の被処
理物11f'の表面処理を行おうとして処理容器1fを長寸に
構成すると共にそれに応じてアンテナ14f及びそれを覆
う包囲筒15fも長く構成することを試みた。しかしその
ようにした場合、アンテナ14fの元部14cfの周囲の領域
ではプラズマ41fが適正に形成されて被処理物11f'は適
正な表面処理が行われるが、アンテナ14fの先部14dfの
周囲の領域ではプラズマが形成されず被処理物11f'の表
面処理が不備となる問題点が生じた。
【0005】本願発明は上記従来技術の問題点(技術的
課題)を解決する為になされたもので、処理容器及びア
ンテナが短い場合は勿論のこと、それらを長く形成して
も、アンテナの元部の周囲の領域から先部の周囲の領域
まで何れの場所においてもマイクロ波エネルギーを放射
できるようにしてプラズマを発生させて被処理物を適正
に表面処理できるようにしたマイクロ波プラズマ処理装
置を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為
に、本願発明におけるマイクロ波プラズマ処理装置は、
内部に被処理物をプラズマ処理する為の処理用空間を備
える処理容器内には、上記処理用空間のプラズマ化用ガ
スをプラズマ化する為にその処理用空間にマイクロ波を
放射する為のアンテナを突設させ、上記処理容器内にお
いては、上記マイクロ波の放射により上記プラズマ化用
ガスをプラズマ化させる領域を上記アンテナの長手方向
に広める為に、上記アンテナの周囲をマイクロ波透過性
物質製の包囲筒で包囲しているマイクロ波プラズマ処理
装置において、上記アンテナ外周面と上記包囲筒外周面
との間の距離を10mm以上としたものである。
【0007】
【作用】アンテナから放射されるマイクロ波によって処
理用空間のプラズマ化用ガスがプラズマ化される。この
場合、包囲筒がアンテナを包囲し、しかもアンテナ外周
面と包囲筒外周面との間の距離を10mm以上としてあ
るので、アンテナの長さが長くても、アンテナの周囲に
おいてはその元部の周囲の領域から先部の周囲の領域ま
でどの場所においてもそこのガスをプラズマ化でき、上
記領域の全範囲において適正な表面処理を行うことが出
来る。
【0008】
【実施例】以下本願の実施例を示す図面について説明す
る。図1において、1は内部に被処理物の処理用空間2
を備える処理容器を示す。該処理容器1は、内部を真空
化或いはガス圧を任意の値に保持できるよう密閉構造で
あり、又マイクロ波の漏洩防止、エネルギー注入効率の
向上、外部の影響例えば外部インピーダンスの変化の防
止の為にマイクロ波非透過体製例えばステンレス等の金
属製である。導電膜を備えた非金属製でも良い。該処理
容器1は例えば凹状の本体3と本体内部のメンテナンス
及び被処理物11の出し入れの為に開閉自在な蓋4とから
構成される。5は密閉用のパッキンである。6は排気口
で、真空排気装置7例えば真空ポンプが接続してある。
8はガス導入口で、プラズマ化用のガスの供給手段9例
えばボンベが接続してある。10は被処理物11を処理用空
間2において保持するための保持体である。被処理物11
は種々の金属製機械部品或いはプラスチック等の高分子
材料その他の非金属製の部品その他である。14はアンテ
ナで、上記処理用空間2のプラズマ化用ガスをプラズマ
化する為にその処理用空間2にマイクロ波を放射する為
のものである。15は上記アンテナ14の周囲を包囲する包
囲筒で、アンテナ14からのマイクロ波の放射により上記
プラズマ化用ガスをプラズマ化させる領域を上記アンテ
ナの長手方向に広める為のものである。16はマイクロ波
発生装置で、例えば2.45GHzのマイクロ波を発生
する。17はマイクロ波発生装置16からのマイクロ波を上
記アンテナ14に伝える為の導波管である。
【0009】次に上記処理容器1の壁1aとアンテナ14と
包囲筒15との関係を示す図2について説明する。上記ア
ンテナ14はマイクロ波をロス少なく導く為に良導電材料
製例えば銅製であり、内部に冷却用流体例えば冷却用ガ
スを通ずることが出来るようパイプが用いてある。該ア
ンテナ14は処理容器1の壁1aにアンテナを壁1aとは絶縁
状態で挿入する為に設けた透孔20を通して図示の如く処
理容器1内に突設してある。図1に示される突出長さL
は例えば430mm程度(それより長く例えば600m
m程度であっても良い)である。アンテナ14の外径D1
は例えば12mm程度である。上記包囲筒15は処理容器
1の内部を密閉する為の非通気性と、アンテナ14から放
射されるマイクロ波を通過させる為のマイクロ波透過性
と、プラズマ処理中の昇温に耐える為の耐熱性と、所定
形状への加工性とを備えた材料例えば石英ガラスで形成
される。該包囲筒15の外径D2は、アンテナ14の長さの
大小にかかわらずアンテナ14の元部14cの周囲の領域か
ら先部14dの周囲の領域に至る全域においてプラズマ化
用ガスをプラズマ化出来るようにする為に、アンテナ14
の外周面14aと包囲筒15の外周面15aとの間の距離L1
が10mm以上となるように、例えば32mm程度に設
定される。上記包囲筒15はアンテナ14の長手方向へ向け
てのマイクロ波の伝達が安定に行われるようにする為に
アンテナ14と同軸状態に配置してある。上記包囲筒15に
おけるアンテナ元部側の端は上記透孔20を封ずる状態で
上記壁1aに取付けてある。例えば、21は包囲筒15を保持
する為の筒状のジャケットで、包囲筒15は該ジャケット
21に挿通し、端部の鍔15bをジャケット21における受部
21aと対峙させて、包囲筒15が容器1内へ移動すること
を防止してある。22はジャケット21が容器1内へ移動す
ることを防止する為の係合部、22aはパッキンの保持部
を示す。ジャケット21は導電材料製例えば金属製で、マ
イクロ波用導波管の役割を果たし、壁1aの近くの領域で
プラズマが点火されることを防止する。23は包囲筒15と
ジャケット21との間の気密を保持する為の部材であり、
Oリングを例示する。
【0010】25は処理容器1に対し導波管17を接続する
為の第1の接続部材を示し、筒状で、一端は壁1aに気密
及び機械的に強固な取付手段26例えば溶接によって取付
けてあり、他端には第2の接続部材28との気密連結用の
フランジ27を備える。該接続部材25はジャケット21の保
持部材でもあって、ジャケット21の保持を行うと共に、
ジャケット21が容器1の内部側に移動することを防止す
るための上記係合部22の受部25aを備える。上記第2の
接続部材28の一端は導波管17に固着した連結部材29例え
ばねじ込みユニットと着脱自在なようにねじ接続してあ
り、他端には上記フランジ27に対応するフランジ30を備
える。31は両フランジ27,30とを結合する為の結合部材
でクランプリングを例示する。32は両フランジ27,30と
ジャケット21との間の気密保持部材例えばOリングであ
る。次に33はマイクロ波の収斂用部材で、先端33aが壁
1aの側を向くように導波管17の壁に止めプレート34及び
取付用ねじ35で取付けてある。該部材33はアンテナ14の
保持部材としても機能しており、アンテナ14を上記包囲
筒15と同軸位置に固定的に保持している。
【0011】上記構成のプラズマ処理装置によるプラズ
マ処理を説明する。被処理物11を保持体10にセットし、
処理容器1内部を例えば1×10-2Torr程度まで真
空排気する。次にプラズマ化用ガスを導入口8から処理
用空間2を通って排気口6に所定の流量で流通させる。
プラズマ化用ガス及びその流量は、プラズマ処理の種類
に応じて知られている種類のガス及び流量値を用いるこ
とができる。ガスとしては例えば窒素、水素、アルゴン
等があり、流量は処理容器1の大きさに応じて設定す
る。上記状態において、マイクロ波発生装置16により発
生されるマイクロ波は、矢印39の如く導波管17を通って
アンテナ14に至る。アンテナ14はそのマイクロ波を受け
取り、そして処理容器1内に位置している放射部14b、
即ちマイクロ波の非透過性部材例えばジャケット21で覆
われず処理用空間2に対して露出している部分から、矢
印40の如く処理用空間2に向けて上記マイクロ波を放射
する。上記処理用空間2に放射されたマイクロ波により
処理用空間2のプラズマ化用ガスがプラズマ化される。
そのプラズマ41により被処理物11の表面がプラズマ処理
される。上記プラズマ処理を行っているときの処理容器
1内のガス圧力はプラズマ処理の種類に応じて設定し、
例えばガスとして水素と窒素を用いて行う金属製品のプ
ラズマ窒化処理の場合には1Torr前後、ガスとして
アルゴンなどの不活性ガスを用いて行う高分子材料の表
面処理の場合には1×10-1Torrにする。所定時間
のプラズマ処理が終了すると、マイクロ波発生装置16を
停止し、処理容器1内を大気圧に復圧し、処理を終えた
被処理物11を取り出す。
【0012】上記プラズマ処理の場合、アンテナ14は包
囲筒15で覆われしかも上記距離L1を10mm以上とし
ているから、処理容器1内部の処理用空間2において
は、アンテナ14の元部14cの周囲の領域R1からアンテ
ナ14の先部14dの周囲の領域R2にわたる広い領域に対
してそのどこにもマイクロ波が放射され、ガスのプラズ
マ化が行われる。従ってその広い領域の何処においても
被処理物11のプラズマ処理が出来る。尚、種々実験によ
れば、上記アンテナ外周面14aと上記包囲筒外周面15a
との間の距離L1が10mm以上であると、アンテナ14
の長さが短小の場合は勿論のこと、その長さを更に大き
くのばしても、処理容器1内においてはアンテナの元部
の周囲の領域から先部の周囲の領域までの全体において
プラズマ化用ガスをプラズマ化出来ることが判明した。
【0013】
【発明の効果】以上のように本願発明にあっては、アン
テナ外周面14aと包囲筒外周面15aとの間の距離を10
mm以上としているから、処理容器1内において被処理
物11をプラズマ処理する場合、処理容器1やアンテナ14
及びそれを覆う包囲筒15の長さが短い場合は勿論のこ
と、長寸の被処理物の表面処理の為に上記処理容器1や
アンテナ14及び包囲筒15を長く形成した場合において
も、上記アンテナ14の周囲においてはその元部14cの周
囲の領域R1から先部14dの周囲の領域R2までどの場
所においてもそこのガスをプラズマ化して、上記領域の
全範囲において適正な表面処理を行いうる効果がある。
このことは例えば長寸の被処理物に応じた長寸のプラズ
マ処理装置の設計を容易化する利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】マイクロ波プラズマ処理装置の断面略示図。
【図2】処理容器の壁とアンテナと包囲筒との関係を示
す断面図。
【図3】(A)は従来のマイクロ波プラズマ処理装置の
断面略示図、(B)はより長寸に構成したマイクロ波プ
ラズマ処理装置の断面略示図。
【符号の説明】
1 処理容器 2 処理用空間 11 被処理物 14 アンテナ 15 包囲筒
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/285 C 8826−4M 21/31

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部に被処理物をプラズマ処理する為の
    処理用空間を備える処理容器内には、上記処理用空間の
    プラズマ化用ガスをプラズマ化する為にその処理用空間
    にマイクロ波を放射する為のアンテナを突設させ、上記
    処理容器内においては、上記マイクロ波の放射により上
    記プラズマ化用ガスをプラズマ化させる領域を上記アン
    テナの長手方向に広める為に、上記アンテナの周囲をマ
    イクロ波透過性物質製の包囲筒で包囲しているマイクロ
    波プラズマ処理装置において、上記アンテナ外周面と上
    記包囲筒外周面との間の距離を10mm以上としたこと
    を特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置。
JP5338912A 1993-12-02 1993-12-02 マイクロ波プラズマ処理装置 Pending JPH07161491A (ja)

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JPH07161491A true JPH07161491A (ja) 1995-06-23

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JP5338912A Pending JPH07161491A (ja) 1993-12-02 1993-12-02 マイクロ波プラズマ処理装置

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JP (1) JPH07161491A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015530694A (ja) * 2012-07-11 2015-10-15 ユニヴェルシテ ジョセフ フーリエ−グレノーブル アンUniversite Joseph Fourier−Grenoble 1 プラズマ生成用の表面波アプリケータ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015530694A (ja) * 2012-07-11 2015-10-15 ユニヴェルシテ ジョセフ フーリエ−グレノーブル アンUniversite Joseph Fourier−Grenoble 1 プラズマ生成用の表面波アプリケータ

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