TW202312791A - 高頻反應處理裝置及高頻反應處理系統 - Google Patents

Abstract

本發明具備：外容器40，其以介電性材料構成，可藉由2個端面將內腔封閉；被覆導體43，其以導電性材料構成，與高頻線路接地電位保持於同電位；1個或2個以上之高頻結合部42，其設置於被覆導體43之外表面之任意位置；1個或2個以上之內容器41，其以介電性材料構成，設置於不與介電質外容器40之內側面相接而透過高頻結合部42接收飛來之高頻之位置，且可藉由2個端面將內腔封閉；及蓋部，其以與高頻線路接地電位保持於同電位之導電體構成，於介電質內容器41之端面將上述內容器之內腔封閉。

Description

高頻反應處理裝置及高頻反應處理系統

本發明係關於一種藉由高頻激發所引起之電磁波處理被處理材料之高頻反應處理裝置及高頻反應處理系統。

於專利文獻1揭示有一種以藉由筒狀或球狀之介電質容器以環狀返回之方式形成高頻傳播線路之高頻反應處理裝置。該高頻反應處理裝置配置有以介電質形成之外容器、與於其內側以介電質形成之內容器，於外容器之外表面設置有高頻結合部，於其以外之外表面部分設置有保持於接地電位之導電體之被覆部。

專利文獻1記載之高頻反應處理裝置可使內容器內側之反應處理區域中具有因衰減表面波而產生之多個強電場點。又，可使電磁波自高頻波導管線路朝無限長介電質線路方向傳播，而可構成線路面積較大之無限長介電質線路。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利第3637397號

[發明所欲解決之問題]

於上述高頻反應處理裝置中，構成有無限長介電質線路。所謂無限長介電質線路是指因筒狀或球狀之介電質容器而以環狀返回之高頻傳播線路。且，藉由使電磁波自高頻波導管線路朝無限長介電質線路方向傳播，而於內容器內部連續產生並傳播衰減波，所供給之高頻能量被內容器內部之負荷吸收。

然而，於供於反應之內容器內部之負荷之吸收效率較差之情形時，高頻能量無法效率較佳地被內部負荷吸收。且，外容器引起之連續以環狀返回並通過無限長介電質傳播線路之電磁波之能量之一部分因介電質材料之介電損失而被吸收，一部分作為熱損失而被消耗。

本發明係鑑於此種事況而完成者，目的在於提供一種可減少連續以環狀返回並通過傳播線路之電磁波之能量之損失之高頻反應處理裝置及高頻反應處理系統。 [解決問題之技術手段]

(1)為了達成上述目的，本發明之高頻反應處理裝置之特徵在於具備：外容器，其以介電性材料構成，可藉由2個端面將內腔封閉；被覆部，其以導電性材料構成，與高頻線路接地電位保持於同電位；1個或2個以上之高頻結合部，其設置於上述被覆部之外表面之任意位置；1個或2個以上之內容器，其以介電性材料構成，設置於不與上述外容器之內側面相接而透過上述高頻結合部接收飛來之高頻之位置，且可藉由2個端面將內腔封閉；及蓋部，其以與高頻線路接地電位保持於同電位之導電體構成，於上述內容器之端面將上述內容器之內腔封閉；且上述蓋部具備嵌入上述內容器之端部之嵌入槽，上述嵌入槽具有深及上述導入之高頻之1/8波長以上且1/2波長以下之長度之深度，且不與上述內容器之側面相接而收納上述內容器之端部，且於上述內容器之內腔中藉由自上述高頻結合部導入之電磁波進行反應處理。

藉此，由於電磁波無法進入至嵌入槽而被阻塞，故可將內容器之端部之溫度維持為較低。

(2)又，本發明之高頻反應處理裝置之特徵在於，上述被覆部可於與上述外容器之外表面之間形成空間區域。對於如此藉由介電質之外容器而產生之衰減波，可藉由於被覆部與外容器之間設置空間，而抑制外容器對電磁波之吸收並提高處理效率。

(3)又，本發明之高頻反應處理系統之特徵在於具備：複數個上述之任一者所記載之高頻反應處理裝置；及單一之處理室，其經由上述複數個高頻反應處理裝置各者之上述內容器之一側之端面，連接於上述內容器之內腔。藉此，可大面積展開由大輸出引起之處理反應。 [發明之效果]

根據本發明，可減少傳播線路中連續以環狀返回並通過之電磁波能量之損失。

[第1實施形態] 圖1A及圖1B分別為第1實施形態之高頻反應處理裝置100之平剖視圖、及y1-y2中之正剖視圖。高頻反應處理裝置100具備介電質外容器40(外容器)、被覆導體43(被覆部)、高頻結合部42、介電質內容器41(內容器)及真空容器壁59(蓋部)。介電質外容器40由氟樹脂膜層53及石英管54構成。介電質內容器41由石英管55構成。高頻結合部42設置於被覆導體43之外表面之任意位置。可對1個被覆導體43設置複數個高頻結合部42。

介電質內容器41係以介電性材料構成，設置於不與介電質外容器40之內側面相接而透過高頻結合部42接收飛來之高頻之位置。介電質內容器41藉由真空容器壁59所構成之2個端面將內腔(內部空間)封閉。可對1個外容器設置複數個介電質內容器41。高頻反應處理裝置100於介電質內容器41之內腔中藉由自高頻結合部42導入之電磁波進行反應處理。

如圖1A及圖1B所示，可藉由高頻反應處理裝置100構成高頻電漿裝置之放電部。y1-y2表示與高頻線路平行之中心線(以下，同樣)。圖2係第1實施形態之高頻反應處理裝置100之放大正剖視圖。

介電質外容器40以介電性材料構成，藉由以真空容器壁59(蓋部)構成之2個端面將其內腔(內部空間)封閉。被覆導體43以介電性材料構成，於與介電質外容器40之外表面之間形成空間區域149，與高頻線路接地電位保持於同電位。雖藉由如此於成為波導之被覆導體43之內側存在介電質外容器40而產生衰減波，但可藉由於被覆導體43與介電質外容器40之間設置空間區域149，而抑制介電質外容器40對電磁波之吸收並提高處理效率。

空間區域149較佳為藉由使被覆導體43之內表面與介電質外容器40之外表面之間，分開飛來之高頻之1/60波長以上且1/4波長以下而形成。藉此，可將介電質內容器41配置於距形成衰減波之峰值之被覆導體43之內側面1/4波長之位置，可提高處理效率。

真空容器壁59形成於介電質內容器41、介電質外容器40及被覆導體43之各者之端面。真空容器壁59係以與高頻線路接地電位保持於同電位之導電體構成，於介電質外容器40及介電質內容器41之端面將介電質內容器41及介電質外容器40之內腔封閉。真空容器壁59具有將介電質外容器40自被覆導體43分離而保持之扣止部。藉此，可空開一定距離地配置於被覆導體43之內表面與介電質外容器40之外表面之間。扣止部例如可作為被覆導體43嵌入之槽而形成。

如圖1A及圖1B所示，於高頻反應處理裝置100中，高頻47自2個微波振盪部振盪，並分別經過高頻線路44而導入至真空容器12。真空容器12作為放電部之中心部發揮功能。高頻線路44是指波導管或藉由波導管及空間區域而形成之高頻之傳輸線路。

真空容器12由作為介電質內容器41之圓筒形之石英管55、上部及下部之鋁製之真空容器壁59、及鋁製之門試料台57構成，且藉由O型環58而真空密封。於真空容器壁59設置有排氣減壓用之減壓排氣口56。電漿化之氣體係一面控制流量，一面自處理氣體入路20導入。

概要說明使用如此構成之高頻反應處理裝置100產生電漿為止之過程。將處理試料於大氣中設置於門試料台57上後，使門試料台57上升，於下部之真空容器壁59藉由O型環進行接觸密封連接。將真空容器12減壓，自處理氣體入路20導入特定之處理氣體。藉由沿高頻47之行進方向導入高頻電磁波，於真空容器12內產生具有電漿邊界面16之高頻電漿。

介電質外容器40由氟樹脂膜層53及石英管54構成，石英管54之外側面由氟樹脂膜層53被覆。於氟樹脂膜層53之外側面(即，介電質外容器40之外側面)與接地電位即鋁製之被覆導體43之間設置有空間區域149，藉由被覆導體43及空間區域149形成高頻線路44。高頻線路44為由接地之被覆導體43所包圍之波導管中之空間線路，將波導管之線路擴張連接至空間區域149而形成。

再者，被覆導體43亦與鋁製之真空容器壁59電性連接。於本實施例中，介電質內容器41以介電質內容器41之內側面至介電質外容器40之氟樹脂膜層53之外側面之距離成為導入之高頻之1/4波長之方式配置於介電質外容器40之內部且同軸上。

又，出於使介電質外容器40與介電質內容器41冷卻之目的，成為如下之構造：使氣體或介電常數較小之液體自下部之真空容器壁59之冷卻介質入路71流入至介電質外容器40與介電質內容器41中狹窄之區域，並自上部之真空容器壁59之冷卻介質出路72排出。

高頻結合部42連接高頻線路44與介電質外容器40，高頻47經由高頻結合部42沿高頻線路44傳播。介電質外容器40與鋁製之被覆導體43之間之空間區域149作為高頻線路44發揮功能。通常，電場方向根據高頻47之電磁波模式而不同，但於高頻反應處理裝置100中，使用TM11模式，以電磁波沿圓管即介電質外容器40之圓管周圍方向傳播之方式，獲得電場方向。其結果，形成電磁波以環狀返回圓管側面之無限長介電質線路。

介電質外容器40之正剖面中之內廓線之長度以成為導入之高頻之1/4波長之整數倍之方式設計。藉此，將介電質外容器40之圓周方向作為介電質線路而傳播之高頻47進行傳輸線路共振。

又，可藉由介電質外容器40之外側面與接地之被覆導體43之間之空間區域形成空洞之高頻線路44，減少以環狀返回之無限長介電質線路中高頻之衰減。藉此，電磁波不會洩漏至外側，而於介電質外容器40之內徑方向沿線路廣泛產生形成洩漏電場之表面波。又，被覆導體43保持於接地電位。藉此，於導入至該導體表面之內側之表面波之1/4波長之整數倍之位置，以環狀廣泛地產生多個高電場點。

如上所述，構成真空容器12之壁面之介電質內容器41之內側面位置與上述表面波之高電場點一致。藉此，可自導入高頻47起瞬間且容易地使真空容器12內產生電漿。

當產生電漿時，於介電質內容器41之內側形成電漿邊界面16。由於電漿本身具有可變阻抗，故表面波之一部分被電漿吸收，且表面波之另一部分藉由電漿邊界面16而反射。經反射之波藉由被覆導體43，經由介電質外容器40與介電質內容器41，於由電漿邊界面16形成之區域中交替反射傳播。

該區域之高頻之線路阻抗藉由電漿之阻抗而連動地變化。且，該區域形成1/4波長阻抗變壓器匹配電路。藉此，與電漿連動產生共振。其結果，可於線路與電漿負荷之間實現電漿匹配，最終電磁波能量效率較佳地被電漿負荷所吸收。

又，隨著導入電力之增加，電漿密度上升且電漿邊界面16開始帶有與導體相近之性質。且，即便於上述1/4波長阻抗變壓器線路中反射駐波增加，線路之容量特性亦增加並整體形成並聯共振電路。因此，反射駐波之增加在相對於電漿負荷使電流值增加之方向上起作用，從而電漿電離效率上升。藉由以上，反射波不會返回至高頻線路44，自振盪側觀察負荷時，實現無反射狀態。

又，真空容器12於整體無電漿負荷之情形時作為圓筒空洞共振器發揮功能，於有電漿負荷之情形時作為介電質共振器發揮功能。因此，可於負荷中效率較佳地吸收電力。

如圖1A及圖1B所示，即便於自複數個高頻線路44導入高頻47之情形，駐波亦封閉於相當於1/4波長阻抗變壓器匹配電路之區域。藉此，複數個振盪部可互不干涉地將電力注入負荷，實現裝置之大電力化。

此處，作為一例顯示本實施形態之高頻反應處理裝置之具體之尺寸及容量。高頻47之波長為2.45 GHz，其電磁波模式為TM11模式，其最大輸出為1 Kw。高頻結合部42於寬度70 mm且高度130 mm之開口部中，與介電質外容器40相接。將外徑150 mm、壁厚3 mm且Z軸方向長度200 mm之石英管54之外側面，以厚度2 mm之PTFE(Polytetrafluoroethylene：聚四氟乙烯)製之氟樹脂膜層53被覆，並藉由該等形成介電質外容器40。介電質內容器41係以外徑115 mm、壁厚3 mm且Z軸方向長度200 mm之石英管55形成。將鋁製之被覆導體43以厚度0.5 mm之鋁板形成。於鋁製之被覆導體43、與以厚度2 mm之PTFE製之氟樹脂膜層53被覆外側面之介電質外容器40之外側面之間，設置有3 mm之空間區域。

鋁製之真空容器壁59係形成為厚度20 mm且外徑200 mm之圓板狀，下部之真空容器壁係於其中心具有100 mm徑之孔，該孔藉由門試料台封閉。減壓排氣口56為內徑20 mm且外徑1吋之管，藉由O型環密封連接接頭，與來自真空泵之真空配管連接。冷卻介質入路71連接有1/4吋氣體配管接頭，以30 psi供給乾燥空氣用於冷卻。

本實施形態中，雖處理氣體入路20及減壓排氣口56設置於相同之真空容器壁59，但亦可分別設置於對向之真空容器壁59。

[實施例1-1] 於以下說明本實施形態中產生電漿之測試例。使用上述構成例之高頻反應處理裝置。作為真空條件，將壓力設為13 Pa至1000 Pa，使用N ₂、O ₂及其混合氣體。將氣體流量設為50 cc/分至300 cc/分。作為微波功率，投入2台，每台50 W至1000 W。對真空排氣系統使用排氣量1000 L/分之旋轉泵。藉由真空排氣管線上之皮拉尼真空計測定真空度。藉由真空排氣管線上之手動開閉閥之開閉調整而進行壓力調整。於上述所有產生條件下，可自投入電力起瞬間獲得電漿放電。且，於真空容器整體獲得具有均等之電漿發光之電漿。又，即便進行1000小時以上之長期連續運轉，於磁控管振盪部中亦觀察不到異常。

[實施例1-2] 於以下說明本實施形態中處理效率之測試例。使用塗布於面積20 cm ²之矽基板上之厚度2 µm之有機光阻劑作為試料，進行剝離速度測試。作為處理條件，將基板溫度設為常溫，微波功率設為500 W，處理氣體設為氧(100 cc/分)，處理壓力設為150 Pa，處理時間設為20秒。於本實施例之高頻反應處理裝置中，光阻劑剝離速度為4 µm/分。此與先前相比為150%之結果。另，於比較例即先前之高頻反應處理裝置中，不同點僅在於鋁製之被覆導體之內徑配合介電質外容器之外徑而不設置空間區域，其他條件設為相同。處理後之基板溫度經測定後為60℃左右，可不使基板溫度上升而高速進行有機物剝離。

於使用通常之氧微波電漿之有機物剝離裝置之情形時，剝離速度隨著基板溫度之上升而增加。該情形時，若不將基板升溫至有機光阻膜之玻璃轉移點即140度以上，則無法獲得1 µm/分以上之剝離速度。可判斷於本實施例之高頻反應處理裝置中基板溫度不上升且剝離速度為高速之理由，係於介電質內容器41之內壁部附近之電漿邊界面16產生高密度激發電漿，且產生大量之氧自由基。

[第2實施形態] 於上述實施形態中，於內容器內部之負荷為減壓電漿放電之情形時，電漿放電體擴散至內容器內部整體、氣體導入部分及減壓配管部分。由於電漿放電體為電導體，故高頻於電漿放電體內傳播，亦傳播至內容器端部外表面之減壓密封部分。且，藉由具有介電損失之密封材料將高頻吸收，密封材料因熱而劣化，最終導致氣密密封劣化。又，亦受到電漿放電體對由發光輻射產生之紫外光之吸收及藉此產生之熱之影響。阻斷電磁波及放電發光所產生之真空紫外光到達該內容器端部之構件成為問題。

圖3A及圖3B分別為第2實施形態之高頻反應處理裝置200之平剖視圖、及y1-y2中之正剖視圖。高頻反應處理裝置200具備介電質外容器40(外容器)、被覆導體43(被覆部)、高頻結合部42、介電質內容器41(內容器)及真空容器壁259(蓋部)。介電質外容器40由氟樹脂膜層53及石英管54構成。介電質內容器41由石英管55構成。如圖3A及圖3B所示，可藉由高頻反應處理裝置200構成高頻電漿裝置之放電部。圖4係顯示高頻反應處理裝置200之放大正剖視圖。

真空容器壁259具備嵌入介電質內容器41之端部之槽231(嵌入槽)。槽231具有深及導入之高頻波長之1/8波長以上且1/2波長以下之長度之深度，且不與介電質內容器41之側面相接而收納介電質內容器41之端部。藉此，由於電磁波無法進入至槽231而被阻塞，故可將介電質內容器41之端部之溫度維持為較低。槽231具有導入之高頻波長之1/4波長以上之深度。藉此，可以使高頻不會到達介電質內容器41之端部之方式阻塞。

O型環58(密封構件)設置於介電質內容器41與真空容器壁259之間，將介電質內容器41之內腔密閉。O型環58設置於由槽231收納之位置中任一者。藉此，可將密閉介電質內容器41之O型環58之溫度維持為較低，可防止O型環58之破損。

介電質內容器41可設為氧化鋁製。藉此，可提高對高溫下腐蝕性較高之氣體之耐久性。例如，對在介電質內容器41之內腔中產生電漿之情形有效。藉此，可以高效率產生電漿。

於在介電質內容器41之內腔中藉由自高頻結合部導入之電磁波進行對象材料之反應處理之情形時，介電質內容器41較佳為石英製。藉此，亦可應用於氟氯碳化物之分解或洗滌器。

與第1實施形態同樣，真空容器12由圓筒形之石英管55、上部及下部之鋁製之真空容器壁59、及鋁製之門試料台57構成，且藉由O型環58而真空密封。藉由石英管55構成介電質內容器41。另，本實施形態不限於自第1實施形態之變化，亦可為自無空間區域之高頻反應處理裝置之變化。

於第1實施形態中，O型環58因自真空容器12內產生之具有電漿邊界面16之高頻電漿吸收洩漏電磁波、熱及電漿放電真空紫外光，可能會因裝置之長期使用及使用條件而被爆劣化。

於本實施形態中，將所使用之具有高頻波長之1/8波長以下之寬度、及1/4波長以上之深度之槽231分別形成於上部及下部之鋁製之真空容器壁259。且，圓筒形之石英管55之兩端面密封部分設置於上述槽231內部。

該構造阻塞高頻，使得高頻不會洩漏至構成於槽之密封部分。又，可藉由上述槽將電漿放電真空紫外光遮蔽，抑制O型環劣化。

進而較佳為將上部及下部之鋁製之真空容器壁259內部設為水冷構造。藉此，亦可應對因熱所致之劣化。

其結果，即便於長時間之連續高輸出高密度電漿產生條件中之嚴酷條件下，亦可抑制減壓密封劣化，實現免維護化。

此處，作為一例顯示本實施形態之高頻反應處理裝置之具體之尺寸及容量。高頻47之頻率為2.45 GHz，其電磁波模式為TM11模式，最大輸出為1 Kw。高頻結合部42於寬度70 mm且高度130 mm之開口部中，與介電質外容器40相接。介電質外容器40由外徑150 mm、壁厚3 mm且Z軸方向長度200 mm之石英管54、與被覆其外側面之厚度2 mm之PTFE製之氟樹脂膜層53形成。

介電質內容器41由外徑115 mm、壁厚3 mm且Z軸方向長度260 mm之石英管55形成。鋁製之被覆導體43由厚度0.5 mm之鋁板形成。於鋁製之被覆導體43與介電質外容器40之外側面之間設置有3 mm之空間區域。

鋁製之真空容器壁259為厚度50 mm且外徑200 mm之圓板狀之構件，具有水冷通道進行水冷。又，槽231形成為外徑160 mm、內徑140 mm且深度30 mm。

下部之真空容器壁於中心具有100 mm徑之孔，且該孔由門試料台封閉。減壓排氣口256為內徑20 mm且外徑1吋之管，藉由具有O型環密封之連接接頭，與來自真空泵之真空配管連接。冷卻介質入路71連接於1/4吋之氣體配管接頭，於使用時以30 psi供給冷卻用之乾燥空氣。

[實施例2] 於以下說明本實施形態中連續電漿產生之測試例。作為真空條件，壓力為130 Pa，使用氣體為N ₂氣體。作為微波功率，投入兩台，每台1000 W。於真空排氣系統中，使用排氣量1000 L/分之旋轉泵。藉由真空排氣管線上之皮拉尼真空計測定真空，藉由真空排氣管線上之手動開閉閥之開閉調整而調整壓力。於上述所有條件下，可自投入電力起瞬間獲得電漿放電，獲得於真空容器整體中產生均等之電漿發光之電漿。又，即便進行1000小時以上之長期連續運轉，真空密封亦不會產生問題，且於作為密封O型環使用之硬度50度透明矽O型環中未觀察到劣化。

又，本實施形態中，雖處理氣體入路220及減壓排氣口256設置於相同之真空容器壁259，但亦可分別設置於對向之真空容器壁259。

又，本實施形態中，雖O型環58設置於槽231之底部，且於石英管55端面構成有密封部，但亦可於石英管55端面附近之外側面或內側面構成密封部。

[第3實施形態] 於第1實施形態中，將內容器大口徑化，且將複數個高頻結合部結合於相同負荷，藉此可實現對大容積且大面積之負荷投入大輸出。然而，藉由因內容器之大口徑化而內容器側面之曲率成為恆定以上之側面之平面化，難以形成高頻傳播線路因介電質容器而以環狀返回之無限長介電質線路。尤其對於需大面積處理之減壓電漿反應處理裝置之用途中，其應對成為問題。

圖5A及圖5B分別為第3實施形態之高頻反應處理系統310之平剖視圖、及y1-y2中之正剖視圖。高頻反應處理系統310具備複數個高頻反應處理裝置300、與單一之降流處理室容器461(處理室)。高頻反應處理裝置300具備介電質外容器40(外容器)、被覆導體43(被覆部)、高頻結合部42、介電質內容器41(內容器)及真空容器壁359(蓋部)。複數個高頻反應處理裝置300形成為相同之形狀，且中心對稱地配置，互相共有真空容器壁359。藉此，可藉由平衡良好之配置進行高頻反應處理。

介電質外容器40由氟樹脂膜層53及石英管54構成。介電質內容器41由石英管55構成。如圖5A及圖5B所示，可藉由高頻反應處理系統310構成高頻電漿裝置之放電部。

降流處理室容器461經由複數個高頻反應處理裝置300之各者之介電質內容器41之一側之端面，連接於介電質內容器41之內腔(內部空間)。藉此，可大面積展開由大輸出引起之處理反應。

複數個高頻反應處理裝置300中之外容器為圓筒，圓筒之外容器之曲率半徑為150 mm以下。由於可如此縮小曲率半徑，故可維持電磁波之行進。

本實施形態係自第1實施形態之變化，目的在於大口徑之基板處理。且，本實施形態於效率較高且對相同負荷導入複數個高頻之情形時，容易實現大口徑之處理裝置。另，本實施形態不限於自第1實施形態之變化，亦可為自無空間區域之高頻反應處理裝置之變化，又可為自第2實施形態之變化。

如圖5A及圖5B所示，作為電漿放電部之中心部發揮作用之3個真空容器12由3個圓筒形之石英管55與1對上部及下部之鋁製之真空容器壁359構成。另，石英管55構成介電質內容器41。且，該等真空容器12於下部之鋁製之真空容器壁中與大口徑之降流處理室容器461連接，藉此構成真空容器整體。

形成於3個真空容器12之各者之高頻電漿具有電漿邊界面16，藉由多孔導電體板460與降流處理室容器461分離。本實施形態中，將高頻反應處理系統作為電漿自由基降流處理裝置之電漿源而使用。

概要說明電漿自由基降流處理裝置進行自由基表面處理之過程。首先，將處理試料自門462搬入至降流處理室容器461內之試料台463。將門封閉後，自減壓排氣口456進行排氣減壓，將電漿化之氣體一面控制流量，一面自3個處理氣體入路320等分配地導入。

藉由施加來自3個傳送源之高頻47，於各個真空容器12內形成電漿。將產生之反應活性種經由多孔導電體板460之孔部移送至減壓方向即降流處理室容器461，並對試料進行自由基表面反應處理。

作為放電部之中心部發揮功能之真空容器12之構成除減壓排氣口外與第1實施形態同樣。於圖5A及圖5B所示之例中，高頻線路44為1個，但亦可為複數個。

此處，作為一例顯示本實施形態之高頻反應處理系統之具體之尺寸及容量。3個傳送源之高頻47之頻率為2.45 GHz，其電磁波模式為TM11模式，其最大輸出為1 Kw。高頻結合部42於寬度70 mm且高度130 mm之開口部中與介電質外容器40相接。介電質外容器40由外徑150 mm、壁厚3 mm且Z軸方向長度200 mm之石英管54、與被覆其外側面之厚度4 mm之PTFE製之氟樹脂膜層53形成。介電質內容器41由外徑115 mm、壁厚3 mm且Z軸方向長度200 mm之石英管55形成。鋁製之被覆導體43係自一體之鋁塊切削加工而形成，包含3個真空容器12，且以內部所具有之水冷通道冷卻。

鋁製之真空容器壁359係加工厚度30 mm且外徑380 mm之板而成者。鋁製之真空容器壁359自一體之下部之真空容器壁之中心以P.C.D(Pitch Circle Diameter：節圓直徑)600ϕ之相等角度配置，具有3個100 mm徑之孔，利用O型環密封與鋁製之降流處理室容器461連接。3個多孔導電體板460自下部之真空容器壁之中心以P.C.D600ϕ之相等角度配置，安裝於100 mm徑之孔位置。各多孔導電體板460為不鏽鋼製，形成為厚度2 mm且直徑100 mm之開孔率30%之網格狀。各多孔導電體板460係於真空容器12與降流處理室容器461之間，將於真空容器12之區域形成之電漿分離。減壓排氣口456係作為真空配管之NW40口徑管，藉由具有O型環密封之連接接頭，與來自真空泵之真空配管連接。

於高頻線路44連接有冷卻介質入路之1/4吋之氣體配管接頭。對冷卻介質入路以30 psi供給乾燥空氣用於冷卻。

於本實施形態中，圖5A及圖5B所示之電離電漿放電之作動狀態及阻抗匹配，係與第1實施形態者同樣。

如此，藉由將具有曲率較小之高頻線路44之高效率之電漿產生源，搭載於複數個相同處理負荷，實現高性能之處理裝置。 [其他]

作為介電質內容器41之構造材料，雖於以上實施形態中使用石英，但亦可使用其他低介電常數介電質。例如，亦可使用任一氧化鋁系陶瓷。又，作為介電質外容器40可使用所有低介電常數之介電質。再者，介電質外容器40亦可藉由積層複數個不同材質之介電質之層而形成。

又，以上實施形態中，雖於介電質外容器40中使用以PTFE製之氟樹脂膜層53被覆石英管54之外側面者，但亦可使用具有空乏層之氟樹脂。該情形時，藉由選擇適當之空乏率調整氟樹脂層之介電常數，亦可提高介電線路之性能。或亦可於石英管54之外側面將較薄之雲母被覆於積層構造。又，亦可以同樣之目的將多孔質陶瓷作為介電質外容器40而使用。

又，以上實施形態中，雖具有2個高頻結合部42且對稱排列於圓筒軸中心，但亦可繞圓筒軸具有1個或3個以上之高頻結合部，又可進而於圓筒軸方向設置複數個。

又，以上實施形態中，雖介電質內容器41、介電質外容器40及被覆導體43皆形成為圓筒狀，但亦可形成為橢圓筒狀。又，以上實施形態之介電質內容器41係端面開口，但亦可將氣體之入路出路以外之上下之端面封閉而形成。考慮到製造之容易性，此種形狀之介電質內容器41較之氧化鋁製更佳為石英製。

另，本國際申請案係基於2020年3月23日申請之日本專利申請案第2020-51160號而主張優先權，並將日本專利申請案第2020-51160號之全部內容援引於本國際申請案中。

12:真空容器 16:電漿邊界面 20:處理氣體入路 40:介電質外容器 41:介電質內容器 42:高頻結合部 43:被覆導體 44:高頻線路 47:高頻 53:氟樹脂膜層 54:石英管 55:石英管 56:減壓排氣口 57:門試料台 58:O型環 59:真空容器壁 71:冷卻介質入路 72:冷卻介質出路 100:高頻反應處理裝置 149:空間區域 200:高頻反應處理裝置 220:處理氣體入路 231:槽 256:減壓排氣口 259:真空容器壁 271:冷卻介質入路 272:冷卻介質出路 300:高頻反應處理裝置 310:高頻反應處理系統 320:處理氣體入路 359:真空容器壁 456:減壓排氣口 460:多孔導電體板 461:降流處理室容器 462:門 463:試料台

圖1A及圖1B分別為第1實施形態之高頻反應處理裝置之平剖視圖、及y1-y2中之正剖視圖。 圖2係第1實施形態之高頻反應處理裝置之放大正剖視圖。 圖3A及圖3B分別為第2實施形態之高頻反應處理裝置之平剖視圖、及y1-y2中之正剖視圖。 圖4係第2實施形態之高頻反應處理裝置之放大正剖視圖。 圖5A及圖5B分別為第3實施形態之高頻反應處理系統之平剖視圖、及y1-y2中之正剖視圖。

12:真空容器

16:電漿邊界面

20:處理氣體入路

40:介電質外容器

41:介電質內容器

42:高頻結合部

43:被覆導體

44:高頻線路

47:高頻

53:氟樹脂膜層

54:石英管

55:石英管

56:減壓排氣口

57:門試料台

58:O型環

59:真空容器壁

71:冷卻介質入路

72:冷卻介質出路

100:高頻反應處理裝置

Claims (12)

1. 一種高頻反應處理裝置，其特徵在於包含： 外容器，其以介電性材料構成，可藉由2個端面將內腔封閉； 被覆部，其以導電性材料構成，與高頻線路接地電位保持於同電位； 1個或2個以上之高頻結合部，其設置於上述被覆部之外表面之任意位置； 1個或2個以上之內容器，其以介電性材料構成，設置於不與上述外容器之內側面相接而透過上述高頻結合部接收飛來之高頻之位置，且可藉由2個端面將內腔封閉；及 蓋部，其以與高頻線路接地電位保持於同電位之導電體構成，於上述內容器之端面將上述內容器之內腔封閉；且 上述蓋部具備嵌入上述內容器之端部之嵌入槽； 上述嵌入槽具有深及上述導入之高頻之1/8波長以上且1/2波長以下之長度之深度，且不與上述內容器之側面相接而收納上述內容器之端部；且 於上述內容器之內腔中，藉由自上述高頻結合部導入之電磁波進行反應處理。
2. 如請求項1之高頻反應處理裝置，其進而包含設置於上述內容器與上述蓋部之間，且密閉上述內容器之內腔之密封構件；且 上述密封構件係設置於藉由上述嵌入槽收容之位置之任一者。
3. 如請求項1或2之高頻反應處理裝置，其中上述內容器為氧化鋁製。
4. 如請求項1或2之高頻反應處理裝置，其中上述嵌入槽具有上述導入之高頻之1/4波長以上之深度。
5. 如請求項1之高頻反應處理裝置，其中上述被覆部係於與上述外容器之外表面之間形成空間區域。
6. 如請求項5之高頻反應處理裝置，其中上述空間區域係藉由使上述被覆部之內表面與上述外容器之外表面之間，分開上述飛來之高頻之1/60波長以上且1/4波長以下而形成。
7. 如請求項5或6之高頻反應處理裝置，其進而包含形成於上述外容器及上述被覆部之各者之端面之蓋部；且 上述蓋部具有將上述外容器自上述被覆部分開而保持之扣止部。
8. 如請求項1之高頻反應處理裝置，其中使上述內容器之內腔中產生電漿。
9. 如請求項1之高頻反應處理裝置，其中於上述內容器之內腔中，藉由自上述高頻結合部導入之電磁波進行對象材料之反應處理。
10. 一種高頻反應處理系統，其特徵在於包含： 複數個請求項1之高頻反應處理裝置；及 單一之處理室，其經由上述複數個高頻反應處理裝置各者之上述內容器之一側之端面，連接於上述內容器之內腔。
11. 如請求項10之高頻反應處理系統，其中上述複數個高頻反應處理裝置形成為相同之形狀，且中心對稱地配置，互相共有上述外容器及內容器之端面。
12. 如請求項10或11之高頻反應處理系統，其中上述複數個高頻反應處理裝置中之上述外容器為圓筒，上述圓筒之外容器之曲率半徑為150 mm以下。

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