TWI402001B - 電漿處理裝置、電漿處理方法、及以該方法處理的被處理物 - Google Patents

電漿處理裝置、電漿處理方法、及以該方法處理的被處理物 Download PDF

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Description

電漿處理裝置、電漿處理方法、及以該方法處理的被處理物
本發明係關於電漿處理裝置，藉由使處理對象，即待處理物包含於真空系統之一部分，將電漿導引至該待處理物之內部，在待處理物之內面進行成膜處理。
自以往，有人提出使用電漿在環狀構件之內部進行成膜等處理的裝置。例如有以下之處理方法：於真空容器內呈同心圓狀配置著筒狀被加工材料及棒狀靶材的裝置中，利用在真空容器之端部以電子迴旋加速器共振(ECR，Electron Cyclotron Resonance)所點燃之電漿於施加負偏壓之靶材的表面形成電漿鞘層，並以該電漿鞘層所產生之電漿粒子使靶材飛散(濺鍍)，藉此在被加工材料進行成膜(例如參照專利文獻1)。
又，有人揭示使用中空陰極所形成之電漿在配管的內壁面進行成膜的處理方法(例如參照專利文獻2)。
【專利文獻1】日本特開2004-47207號公報
【專利文獻2】美國專利第7,300,684號
再者，近年來，為提高半導體製造裝置等之配管等的耐蝕性，有人提出在內面形成高耐蝕性的皮膜。半導體的製程中，由於有時利用高反應性的氣體或對人體有害的氣體，因此內面形成高耐蝕性皮膜的配管等需求今後有增加的可能性。
然而，習知的處理方法中，因為於真空容器內在筒狀被加工材料進行成膜，故被加工材料之長度受真空容器之長度的限制，難以進行可用作配管等之具有充分長度之筒狀構件的成膜，為其課題。
又，由於在真空容器內收納筒狀構件以成膜，因此不僅筒狀構件之內周面，連外周面也進行成膜，難以只在適合配管等之內周面進行皮膜處理。
又，使用中空陰極所形成之電漿的成膜方法由於施加電壓較高，因此電漿密度於軸方向較大地呈非線形不均一，為其課題。
由於例如距離陽極較遠之寬高比大之細管的被處理物中央部分之電漿密度變低，故難以在被處理物整體進行均一的處理。
因此，本發明之目的為：提供電漿處理裝置、電漿處理方法、及以該方法處理的被處理物，可僅在具有充分長度作為配管等之環狀構件或具有複雜內部形狀之構件的內面進行成膜處理。
本發明之一態樣的電漿處理裝置包含：電磁波產生源，產生電磁波；電磁波導引部，將該電磁波導引至電漿點燃區；真空容器，係介電材料製，因被導引至該電漿點燃區之電磁波，於內部空間內電漿點燃；被處理物，連接於該真空容器，內部空間維持於真空環境；氣體供給機構，將處理氣體供給至該被處理物之內部空間；排氣機構，將該被處理物之內部空間排氣；及電壓施加機構，連接於該被處理物，對該被處理物施加既定電壓；且利用被導引至受施加該既定電壓之該被處理物之內部空間的電磁波激發電漿以處理該被處理物之內壁面。
又，電壓施加機構也可連接於該被處理物之外部。
又，以該電壓施加機構所施加之該既定電壓在該被處理物之內部空間形成鞘層，並且可使用由該鞘層導引至該被處理物之內部空間的電磁波激發電漿以處理該被處理物之內壁面。
又，該真空容器係介電材料製的真空管，於該真空管之長邊方向的部分外周部配置著導電管；該電磁波導引部脫離於該導電管之外周而配置，並將該電磁波通過與該導電管之間的空間導引至該電漿點燃區而構成；且對該真空管內，可施加該導電管與該電磁波導引部之間產生的電場。
又，更包含將電磁波從該電磁波產生源導引至該電磁波導引部的導波管；該真空管從該導波管之內部朝外部而沿著與該電磁 波之傳來方向垂直的方向延伸，並於該導波管內由該導電管覆蓋；該電磁波導引部具有從該導波管之側壁部沿該真空管之延伸方向突出的突出部；該真空管於該突出部內具有未由該導電管覆蓋的非被覆部，並於該非被覆部，可對內部空間施加該導電管與該電磁波導引部之間產生的電場。
又，更包含將電磁波從該電磁波產生源導引至該電磁波導引部的導波管；該真空管於該導波管之內部沿著與該電磁波之傳來方向垂直的方向貫通，並於該導波管內由該導電管覆蓋；該電磁波導引部具有從該導波管之側壁部沿該真空管之貫通方向突出的突出部；該真空管於該突出部內具有未由該導電管覆蓋的非被覆部，並於該非被覆部，可對內部空間施加該導電管與該電磁波導引部之間產生的電場。
又，該電壓施加機構可對該被處理物施加脈衝電壓作為該既定電壓。
又，更包含連接於該電壓施加機構及該電磁波產生源的同步電路；從該電壓施加機構施加到該被處理物之該脈衝電壓的頻率，與該電磁波產生源產生之電磁波的頻率相同，並且可以該同步電路取得同步。
又，該被處理物可為不鏽鋼製。
又，該被處理物可配置於大氣環境中。
又，該被處理物可具有彎曲部。
又，該電磁波激發電漿之密度可在1.0×1011 cm-3 以上。
又，該電磁波之頻率可為50MHz~50GHz。
又，該電磁波之頻率為2.45 GHz，由該電磁波激發之電磁波激發電漿的密度可在1.0×1011 cm-3 以上。
又，該真空容器可以陶瓷或石英構成。
又，該處理氣體可含有碳基。
又，該處理氣體可含有四甲矽烷。
本發明之一態樣的電漿處理方法包含：第1步驟，將電磁波導引至真空容器內之電漿點燃區，使電漿點燃；第2步驟，由該 電漿將表面波導引至連接於該真空容器之被處理物的內部空間；第3步驟，將處理氣體供給至該被處理物；第4步驟，將該被處理物排氣；第5步驟，對該被處理物施加既定電壓；及第6步驟，利用被導引至受施加該既定電壓之該被處理物的電磁波激發電漿以處理該被處理物之內壁面。
又，以該電壓施加機構所施加之該既定電壓在該被處理物之內部空間形成鞘層，並且可使用由該鞘層導引至該被處理物之內部空間的電磁波激發電漿以處理該被處理物之內壁面。
本發明之一態樣的被處理物可以電漿處理方法處理，該電漿處理方法包含：第1步驟，將電磁波導引至真空容器內之電漿點燃區，使電漿點燃；第2步驟，由該電漿將表面波導引至連接於該真空容器之被處理物的內部空間；第3步驟，將處理氣體供給至該被處理物；第4步驟，將該被處理物排氣；第5步驟，對該被處理物施加既定電壓；及第6步驟，利用被導引至受施加該既定電壓之該被處理物的電磁波激發電漿以處理該被處理物之內壁面。
依本發明，能得到提供電漿處理裝置的特殊效果，可僅在具有充分長度作為配管等之環狀構件或具有複雜內部形狀之構件的內面進行成膜處理。
 實施發明之最佳形態
以下，說明適用本發明之電漿處理裝置、電漿處理方法、及以該方法處理之被處理物的實施形態。
本實施形態中，所謂電漿點燃區，指電磁波被導往環繞具有減壓內部空間之介電材料的導電材料之狹間距時，該導電材料之間距間產生的高頻電場通過介電材料進入減壓側的該間距之中點附近的區域。
又，所謂電磁波激發電漿，指由電磁波得到能量以維持電離 狀態的電漿。
又，所謂表面波激發電漿，為由沿電漿與介電材料之界面傳遞的表面波模式電磁波得到能量以維持電離狀態的電漿，指具有依投入電磁波之頻率與電漿接觸的介電材料之頻率而決定係可傳播表面波之最低電子密度以上的電子密度的電漿。
又，所謂鞘層，指為形成於基體中電子密度與離子密度平衡之準中性的電漿與固體壁接觸時，將正離子導入壁面的電場而在壁面附近形成電子密度比起離子密度變少之正電荷區(=低電子密度)的區域。
[實施形態1]
圖1顯示實施形態1之電漿處理裝置的結構。
實施形態1之電漿處理裝置10包含：導波管11；電磁波產生裝置12，連接於導波管11；導引部13，從導波管11之側壁部突出，並將傳遞於導波管11內的電磁波往圖中右方向導引；石英管14，沿寬度方向貫通導波管11；導電管15A，於導波管11內覆蓋石英管14；導電管15B，插於石英管14之內部；金屬管17，經由接頭16連接於石英管14；脈衝電壓源18，對金屬管17施加脈衝電壓；及金屬網格19，用以防止電磁波往外部漏洩。
導波管11係具有方形剖面之金屬製中空導波管，傳遞由電磁波產生裝置12供給之2.45(GHz)的電磁波而構成。
該導波管11之內壁形成錐體型的反射板11A，並且終端配置有柱塞11B。
該反射板11A係用以將由電磁波產生裝置12供給，且傳遞於導波管11內之電磁波往與傳遞方向(傳來方向)垂直之方向加以反射的錐體型反射板。此反射板11A以石英管14及導電管15A貫通於錐體形狀之頂部，且錐體形狀、石英管14、導電管15A及導引部13之所有中心軸一致的方式配置。又，反射板11A之外周面(反射面)與導波管11之側壁11C形成的角度α設定為45度。
具有此種反射板11A之導波管11中，於導波管11之內部從圖中下方向往上方向傳遞的電磁波，其部分由反射板11A所反射 而被導往圖中右方向。亦即，被導往對傳遞於導波管11內之方向(傳來方向)呈垂直的方向。
又，因導波管11內部之柱塞11B而反射，並從圖中上方向往下方向傳遞的電磁波由反射板11A所反射，被導往圖中右方向。
如此一來，傳遞於導波管11內之電磁波由反射板11A往圖中右方向反射，被導引過導引部13內。
電磁波產生裝置12係產生2.45(GHz)之電磁波的裝置，由於為了在金屬管17之內面將後述鑽石薄膜成膜而必須產生密度充足的電漿，因此必須具有可施加用以產生該電漿之電場的輸出。在此，例如輸出1.3(kW)之電磁波而構成。
導引部13係從導波管11之側壁11D突出，並將傳遞於導波管11內的電磁波往圖中右方向導引的金屬性中空導波管。該導引部13之內面13a形成管狀，且內面13a的開口剖面呈圓形。亦即，導引部13的開口剖面積設定成電磁波之導引方向的上游側與下游側相同。
又，於導引部13之前端係開孔部13A形成開口，通過該開孔部13A石英管14往外部延伸。
又，反射板11A與導引部13具有作為將傳遞於導波管11內之電磁波往與傳遞方向(傳來方向)垂直之方向導引的電磁波導引部的功能。
石英管14係內部維持於真空環境的管狀真空容器，以貫穿錐體型之反射板11A的頂部與導引部13的開孔部13A之方式沿寬度方向貫通導波管11。該石英管14之右端通過開孔部13A連接於接頭16，左端連接於氣體混合器20。
又，該石英管14之外周於導波管11及導引部13的內部，除導引部13之開孔部13A附近以外，由導電管15A所覆蓋。開孔部13A之附近不由導電管15A覆蓋，係非被覆部。又，石英管14之比介電常數約為3.7。
導電管15A係覆蓋石英管14外周之帶有導電性的管狀構件，以例如銅(Cu)構成。該導電管15A如上述，於導波管11及導引部 13的內部，被覆開孔部13A附近以外之石英管14的外周。
導電管15B係覆蓋石英管14內周面之帶有導電性的管狀構件，以例如銅(Cu)構成。該導電管15B中，長邊方向之長度設定成比導電管15A短，且於導波管11內覆蓋石英管14之內周面，並以導引部13內之端部比起石英管14之非被覆部位於導波管11的側壁11D側之方式(亦即，導引部13內之端部比起導電管15A之端部位於導波管11的側壁11D側之方式)配置。
又，反射板11A之錐體形狀的中心軸、導引部13之開口內剖面(圓形)的中心軸、石英管14的中心軸、及導電管15A的中心軸配置成全部一致。
接頭16係用以真空連接石英管14與金屬管17的金屬製接頭。
金屬管17係內面成膜有鑽石薄膜的被處理物，例如為不鏽鋼製，係依日本工業規格規定之長100mm、外徑6.35mm、內徑4.35mm等的管狀構件。
該金屬管17之左端以接頭16連接於石英管14，右端連接有旋轉泵21。藉由利用旋轉泵21進行真空抽吸，金屬管17與石英管14之內部空間維持於壓力1.0(Pa)左右的真空環境。亦即，金屬管17本身成為用以產生真空空間的腔室。
又，金屬管17連接著脈衝電壓源18，由於受施加脈衝狀之負電壓而內面形成鞘層。該金屬管17之內壁附近所產生之鞘層的比介電常數約為1.0。
脈衝電壓源18為在金屬管17之表面形成鞘層，係用以施加脈衝狀之負電壓的電源，且與金屬管17之間配置有開關18A。該脈衝電壓源18連接於金屬管17的外部(外周面)，從金屬管17的外周面施加(矩形波狀之)脈衝狀之負電壓。在此，以占空比3%施加200Hz之脈衝狀的-200V負電壓。
金屬網格19係銅製網格，以在導引部13與接頭16間覆蓋石英管14之非被覆部的方式配置。藉著該金屬網格19，吸收從導引部13之開孔部13A被放出的電磁波，防止其往外部漏洩。
氣體混合器20係用以混合欲供給至真空抽吸之石英管14及 導電管15A之內部空間的氣體之混合器。對該氣體混合器20，導入甲烷(CH4 )、氫(H2 )、氬(Ar)及四甲矽烷(TMS)作為處理氣體。
旋轉泵21係用以真空抽吸石英管14及金屬管17之內部空間的真空泵。例如可使用到達真空度為1.0(Pa)左右者。
透過該旋轉泵21所排出的氣體通過防爆風扇而被排到大氣中。
又，電磁波產生裝置12及脈衝電壓源18連接著脈衝同步電路22，取得從電磁波產生裝置12及脈衝電壓源18所振盪之脈衝電壓的同步而構成。
圖2係用以說明實施形態1之電漿處理裝置之電漿點燃原理的部分放大圖。又，於石英管14及金屬管17之內部，處理氣體(CH4 、H2 、Ar、TMS)從圖中左往右方向流通。
又，圖2所示之狀態中，脈衝電壓源18的開關18A斷開，對金屬管17不施加脈衝電壓。
由導波管11之反射板11A所反射之電磁波100往開孔部13A的方向被導引於導引部13之內面13a與導電管15A之外周面間，並到達石英管14的非被覆部。該非被覆部中，於導引部13與導電管15A之間隔產生電磁波所形成的電場，此電場施加到石英管14之內部。
當對石英管14之內部施加電壓時，石英管14之內面產生表面波(電磁波)200，並在內部空間電漿300點燃。該電漿300因CH4 氣體被激發而產生，就電漿粒子而言，係包含碳、氫、氬、矽之原子、離子、與組合該等成分之分子、自由基的表面波電漿。
在此，由於石英管14之內部配置著導電管15B，因此表面波200不傳遞到配置著導電管15B之區域，而電漿300於圖2所示之以非被覆部為中心的區域點燃。
又，如此於石英管14之內部電漿300點燃的區域稱電漿點燃區。
圖3(a)、3(b)係用以說明實施形態1之電漿處理裝置之電漿導引原理的部分放大圖；3(a)顯示緊接於閉合開關18A之前的狀態， 3(b)顯示緊接於閉合開關18A之後的狀態。
如圖3(a)所示，緊接於閉合開關18A之前，金屬管17之內表面產生鞘層400，表面波200沿金屬管17之內部所產生的鞘層400而傳遞到金屬管17之內部。又，當該表面波200傳播到金屬管17之內部時，金屬管17內的處理氣體被激發，因此產生表面波激發電漿。又，同時該表面波激發電漿與金屬管17之內壁間產生鞘層，表面波沿著該等界面進一步傳播。
如此一來，對金屬管17施加既定電壓前於起火點產生之表面波激發電漿伴隨電磁波之傳播而到達金屬管17的一端。
如圖3(b)所示，當閉合開關18A以施加既定電壓時，金屬管17之內部空間的鞘層距離內壁面的厚度進一步增加，而沿金屬管17內壁面擴張到另一端。
表面波200藉由施加該既定電壓，沿著與在金屬管17內壁面擴展之鞘層同樣進入金屬管17內部之表面波激發電漿300的界面而傳播到金屬管17的另一端。
又，同時因著傳播到金屬管17之另一端的表面波200而處理氣體被激發，並且表面波激發電漿於金屬管17之內部空間係該密度增加。
尤其，藉著脈衝同步電路22，由於取得電磁波產生裝置12及脈衝電壓源18所供給之脈衝的同步，故可取得表面波200及鞘層400的同步，因此電漿300變得容易導引至金屬管17之深處(圖中右側)。
如上述，依實施形態1之電漿處理裝置，由於將被處理物，即金屬管17本身用作真空腔室，藉由施加負偏壓以在內部表面產生鞘層400，並以該鞘層400將表面波200及電漿300導引至內部空間，因此可僅在細長配管狀之金屬管17的內面將鑽石薄膜成膜。
如上述，僅在內周面成膜有鑽石薄膜的細長配管狀之金屬管17由於耐蝕性非常高，故於例如半導體製造裝置中，適合作為用以供給高反應性氣體或對人體有害之氣體的配管。
以上已說明導波管11之內部包含錐體型之反射板11A的形 態，但即使不包含反射板11A，由於電磁波仍被導引至導引部13內，故也可不包含反射板11A。
又，以上已說明石英管14之內側包含導電管15B的形態，但即使在不包含導電管15B的結構，也可在金屬管17之內面導引電漿300以將鑽石薄膜成膜。
又，以上已說明金屬管17為不鏽鋼製的形態，但金屬管17的材質不限於不鏽鋼，而能以其他之所有金屬材料構成。
又，以上已說明金屬管17為直線上之管狀構件的形態，但金屬管17如圖4所示，亦可彎折。彎折方法(角度、方向)係任何方式均可，且彎折部之數目可為任意個。亦即，金屬管17有幾個彎曲部均可，彎曲部之數目可為任意個。
又，以上已說明使用對金屬管17施加(矩形波狀之)脈衝狀之負電壓的脈衝電壓源18的形態，但也可不施加此種脈衝狀之負電壓，而施加正弦波狀、三角波狀或鋸波狀之高頻電壓。又，其頻率可為10Hz~1MHz左右。
又，也可不使用脈衝電壓源18，而使用施加直流負電壓的電源。
又，並非必要包含脈衝同步電路22，亦可不取得從電磁波產生裝置12及脈衝電壓源18所振盪之脈衝電壓的同步。
又，以上已說明對僅具有二個端部之直管供給處理氣體的結構，但是被處理物為具有三個以上端部之多岐管時，處理氣體可從石英管14與金屬管17之間(配置接頭16的位置)供給，也可選擇複數個分歧端中之任一個作為排氣端、處理氣體供給端或者閉合端。
[實施形態2]
圖5顯示實施形態2之電漿處理裝置的主要部。實施形態2之電漿處理裝置不含實施形態1之導波管11及導引部13，而包含導波管50、同軸電纜60及高頻電源70，並藉由從高頻電源70供給高頻電力至該同軸電纜60以對導波管50內供給電磁波，此點與實施形態1之電漿處理裝置10不同。又，該電磁波之頻率比起 實施形態1之電磁波設定在低1位以上。
導波管50係內部具有方形剖面形狀的箱狀導波管，以鋁等之導電體構成。石英管14、導電管15A及導電管15B貫通導波管50；且在側壁部50a之貫通孔50b插有同軸電纜60，供給高頻電力之芯線60A的前端以脫離於導電管15A之外周方式配置。同軸電纜60的屏蔽線接地。
又，導波管50的開孔部50A係相當於實施形態1之導引部13的開孔部13A者，且石英管14、導電管15A及導電管15B與開孔部50A的位置關係設定成相同於實施形態1之石英管14、導電管15A及導電管15B與開孔部13A。
於此種結構之電漿處理裝置中，當從高頻電源70供給高頻電力至同軸電纜60時，導波管內產生電磁波100，石英管14之周圍產生電磁波，石英管14之內面產生表面波200，並且電漿300點燃。
於電漿點燃之狀態下，若開關18A閉合，金屬管17形成鞘層400，可將電漿300導引至金屬管17之內部。其原因為：藉著由鞘層400傳遞至金屬管17之內部的表面波200，於金屬管17之內部有處理氣體被激發而產生電磁波激發電漿。
藉此，與實施形態1同樣地，可在金屬管17之內面形成鑽石薄膜。
如上述，如實施形態2按照在石英管14捲繞同軸電纜60，並從高頻電源70供給高頻電力至該同軸電纜60的電漿點燃方法，與實施形態1同樣地，也可在金屬管17之內面形成鑽石薄膜。
[實施形態3]
圖6顯示實施形態3之電漿處理裝置的主要部。實施形態3之電漿處理裝置中，不將實施形態1之金屬管17而將腔室40連接到石英管14，此點與實施形態1之電漿處理裝置10不同。又，為方便說明，圖6僅顯示石英管14之前端，但是對石英管14係通過導波管11及導引部13供給電磁波。
腔室40呈內部複雜的形狀，且上部以蓋部41密封。該蓋部 41有3個洞孔部形成開口，以密封狀態貫通著石英管14、氣體導入管42及排氣管43。
又，腔室40經由開關18A連接著脈衝電壓源18，可在內外面產生鞘層400。
因此，當從脈衝電壓源18施加脈衝電壓以產生鞘層400時，由於從石英管14有表面波200遍佈於腔室40之內面，並於腔室40之內部有處理氣體被激發而產生電磁波激發電漿，故可在具有複雜之內部形狀的腔室40之內面形成鑽石薄膜。
又，石英管14前端與腔室40內面之間的距離D1必須設定為可導引表面波200及電漿300的距離。
以上，依實施形態3之電漿處理裝置，可在內部形狀複雜的腔室40之內面形成鑽石薄膜。若將此種腔室40用作半導體製造裝置的腔室，保護腔室表面免於受到基於藉由電漿等進行半導體晶圓處理之目的所採用之物理性、化學性暴露，減少沉積物往腔室表面沉積，可抑制異物從腔室表面剝離，並能使腔室本身之清洗循環變長，可延長腔室的壽命。
又，腔室40之內部形狀為任一種形狀均可。腔室40有幾個彎曲部均可，彎曲部之數目可為任意個。例如，可為汽車用之內燃機關的缸筒，也可製作內壁面形成有鑽石薄膜之內燃機關的缸筒。
圖7顯示實施形態3之變形例之電漿處理裝置的主要部。此電漿處理裝置係石英管14延伸到腔室40之內部的底面附近，此點與圖6所示之處理裝置不同。其他結構則與圖6所示之電漿處理裝置相同。
該電漿處理裝置中，石英管14前端與腔室40內部底面之間的距離D2必須設定為可導引表面波200及電漿300的距離。
於此種實施形態3之變形例之電漿處理裝置中，當從脈衝電壓源18施加脈衝電壓以產生鞘層400時，由於從石英管14有表面波200遍佈於腔室40之內面，並於腔室40之內部有處理氣體被激發而產生電磁波激發電漿，故可在具有複雜之內部形狀的腔 室40之內面形成鑽石薄膜。
以上已說明本發明之例示之實施形態的電漿處理裝置，但本發明不限於所具體揭示的實施形態，於不脫離申請專利之範圍內可進行各種之變化或修改。
10‧‧‧電漿處理裝置
11‧‧‧導波管
11A‧‧‧反射板
11B‧‧‧柱塞
11C、11D‧‧‧側壁
12‧‧‧電磁波產生裝置
13‧‧‧導引部
13A‧‧‧開孔部
13a‧‧‧內面
14‧‧‧石英管
15A、15B‧‧‧導電管
16‧‧‧接頭
17‧‧‧金屬管
18‧‧‧脈衝電壓源
18A‧‧‧開關
19‧‧‧金屬網格
20‧‧‧氣體混合器
21‧‧‧旋轉泵
22‧‧‧脈衝同步電路
40‧‧‧腔室
41‧‧‧蓋部
42‧‧‧氣體導入管
43‧‧‧排氣管
50‧‧‧導波管
41‧‧‧蓋部
42‧‧‧氣體導入管
43‧‧‧排氣管
50A‧‧‧開孔部
50a‧‧‧側壁部
50b‧‧‧貫通孔
60‧‧‧同軸電纜
60A‧‧‧芯線
70‧‧‧高頻電源
100‧‧‧電磁波
200‧‧‧表面波
300‧‧‧電漿(表面波激發電漿)
400‧‧‧鞘層
D1‧‧‧石英管之前端與腔室之內面間的距離
D2‧‧‧石英管之前端與腔室之內部底面間的距離
α‧‧‧反射板之外周面與導波管之側壁形成的角度
圖1顯示實施形態1之電漿處理裝置的結構。
圖2係用以說明實施形態1之電漿處理裝置之電漿點燃原理的部分放大圖。
圖3(a)、3(b)係用以說明實施形態1之電漿處理裝置之電漿導引原理的部分放大圖；3(a)顯示緊接於閉合開關18A之前的狀態，3(b)顯示緊接於閉合開關18A之後的狀態。
圖4顯示實施形態1之電漿處理裝置的主要部之變形例結構。
圖5顯示實施形態2之電漿處理裝置的主要部。
圖6顯示實施形態3之電漿處理裝置的主要部。
圖7顯示實施形態3之變形例之電漿處理裝置的主要部。
10．．．電漿處理裝置
11．．．導波管
11A．．．反射板
11B．．．柱塞
11C、11D．．．側壁
12．．．電磁波產生裝置
13．．．導引部
13A．．．開孔部
13a．．．內面
14．．．石英管
15A、15B．．．導電管
16．．．接頭
17．．．金屬管
18．．．脈衝電壓源
18A．．．開關
19．．．金屬網格
20．．．氣體混合器
21．．．旋轉泵
22．．．脈衝同步電路
α．．．反射板之外周面與導波管之側壁形成的角度

Claims (20)

  1. 一種電漿處理裝置，包含：電磁波產生源，產生電磁波；電磁波導引部，將該電磁波導引至電漿點燃區；真空容器，以介電材料製成，藉由被導引至該電漿點燃區之電磁波，將其內部空間內之電漿點燃；被處理物，連接於該真空容器，其內部空間維持於真空環境；氣體供給機構，將處理氣體供給至該被處理物之內部空間；排氣機構，將該被處理物之內部空間排氣；及電壓施加機構，連接於該被處理物，對該被處理物施加既定電壓；且利用自該電漿點燃區被導引至受施加該既定電壓之該被處理物之內部空間內的電磁波激發電漿以處理該被處理物之內壁面。
  2. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中，電壓施加機構連接於該被處理物之外部。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中，以該電壓施加機構所施加之該既定電壓在該被處理物之內部空間形成鞘層，使用由該鞘層導引至該被處理物之內部空間的電磁波激發電漿以處理該被處理物之內壁面。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中，該真空容器係介電材料製的真空管，於該真空管之長邊方向的部分外周部配置著導電管；該電磁波導引部與該導電管之外周間隔開而配置，並將該電磁波通過該電磁波導引部與該導電管之間的空間導引至該電漿點燃區，如此而構成；且對該真空管內，施加該導電管與該電磁波導引部之間產生的電場。
  5. 如申請專利範圍第4項之電漿處理裝置，其中，更包含將電磁波從該電磁波產生源導引至該電磁波導引部的導波管；該真空管從該導波管之內部朝外部，沿著與該電磁波之傳來方向垂直的方向延伸，並於該導波管內由該導電管覆蓋；該電磁波導引部具有從該導波管之側壁部朝該真空管之延伸方向突出的突出部；該真空管於該突出部內具有未由該導電管覆蓋的非被覆部，並於該非被覆部，對其內部空間施加產生於該導電管和該電磁波導引部之間的電場。
  6. 如申請專利範圍第4項之電漿處理裝置，其中，更包含將電磁波從該電磁波產生源導引至該電磁波導引部的導波管；該真空管沿著與該電磁波之傳來方向垂直的方向貫通該導波管之內部，並於該導波管內由該導電管覆蓋；該電磁波導引部具有從該導波管之側壁部沿該真空管之貫通方向突出的突出部；該真空管於該突出部內具有未由該導電管覆蓋的非被覆部，並於該非被覆部，對其內部空間施加產生於該導電管和該電磁波導引部之間的電場。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中，該電壓施加機構對該被處理物施加脈衝電壓作為該既定電壓。
  8. 如申請專利範圍第7項之電漿處理裝置，其中，更包含連接於該電壓施加機構及該電磁波產生源的同步電路；從該電壓施加機構施加到該被處理物之該脈衝電壓的頻率，與該電磁波產生源產生之電磁波的頻率相同，並以該同步電路取得同步。
  9. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中，該被處理物 為不鏽鋼製。
  10. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中，該被處理物配置於大氣環境中。
  11. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中，該被處理物具有彎曲部。
  12. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中，該電磁波激發電漿之密度在1.0×1011 cm-3 以上。
  13. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中，該電磁波之頻率為50MHz~50GHz。
  14. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中，該電磁波之頻率為2.45 GHz，由該電磁波所激發之電磁波激發電漿的密度在1.0×1011 cm-3 以上。
  15. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中，該真空容器係以陶瓷或石英構成。
  16. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中，該處理氣體含有碳基。
  17. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中，該處理氣體含有四甲矽烷。
  18. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中，該真空容器包含第一導電管、石英管與第二導電管。
  19. 一種電漿處理方法，包含：第1步驟，將電磁波導引至真空容器內之電漿點燃區，使電漿點燃；第2步驟，藉由該電漿將表面波導引至連接於該真空容器之被處理物的內部空間；第3步驟，將處理氣體供給至該被處理物；第4步驟，將該被處理物排氣；第5步驟，對該被處理物施加既定電壓；及第6步驟，利用被導引至受施加該既定電壓之該被處理物的電磁波激發電漿，以處理該被處理物之內壁面。
  20. 一種電漿處理方法，利用如申請專利範圍第17項之電漿處理裝置，其中，以該電壓施加機構所施加之該既定電壓在該被處理物之內部空間形成鞘層，並使用由該鞘層導引至該被處理物之內部空間的電磁波激發電漿以處理該被處理物之內壁面。
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