[发明专利]等离子体处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及通过电磁波使气体激励而对被处理体进行等离子体处理的等离子体处理装置，特别地涉及控制电磁波的传播的机构。

背景技术

在向等离子体处理装置供给低频率微波时，不仅产生在第一电介质和等离子体之间传播的表面波(以下也称为电介质表面波(DSW：Dielectric Surface Wave))，而且产生在处理容器内壁的金属面和等离子体之间传播的表面波(以下也称为金属表面波(MSW：Metal Surface Wave))。

金属表面波在等离子体中的电子密度低于截止密度n_c的2倍时无法传播。由于截止密度n_c与微波的频率的平方成比例，因此如果频率低、电子密度不高，则金属表面波无法传播。而且，金属表面波的频率越低越难以衰减。

在一般被用于等离子体的生成的2450MHz的频率中，如果截止密度n_c的值为7.5×10¹⁰cm^-3、电子密度不是1.5×10¹¹cm^-3以上，则金属表面波不进行传播。例如，在表面附近的电子密度是1×10¹¹cm^-3左右的低密度等离子体中，金属表面波完全不进行传播。即使在电子密度更高的情况下，由于衰减较大，因此金属表面波的传播几乎没有问题的情况居多。

另一方面，例如在915MHz的频率中，即使在表面附近的电子密度为1×10¹¹cm^-3左右的低密度等离子体中，金属表面波也沿处理室的内表面较长地传播。因而，在利用低频的微波进行等离子体处理时，不仅需要控制电介质表面波的传播的手段，而且需要采取控制金属表面波的传播的手段。

因此，发明者提出了以下机构：在等离子体处理装置的腔体内的金属面上设置槽或凸部，并使金属表面波在槽或凸部进行反射，由此阻碍金属表面波从槽或凸部向前传播的机构的方案。(例如，参照专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开2008/153054号手册。

发明内容

发明所要解决的问题

但是，在通过槽抑制金属表面波的传播时，在槽中传播的等离子体中的电子和离子在槽的侧面或底面再结合，由此，产生在槽中电子及离子减少的现象。因此，在槽中等离子体的密度容易下降，成为形成稳定的等离子体难以立起的状态。另一方面，一旦，若在槽中等离子体立起就有形成较强等离子体的倾向。

结果，在槽中产生等离子体立起的部分和等离子体没有立起的部分。也就是说，在槽中局部立起了等离子体。另外，由于在槽中立起了等离子体的部分等离子体的密度非常高，并且，因其密度高的部分在槽中移动，使槽中的等离子体在时间上和空间上均处于不稳定的状态。

金属表面波的传播方式随着槽中的等离子体的密度而变化。在等离子体的密度低时，金属表面波穿过槽而传播。另一方面，在等离子体密度高时，金属表面波被反射，不能穿过槽。如上所述，由于槽中的等离子体不稳定，因此金属表面波或者穿过槽、或者被反射，其传播状态时间上和空间上不确定地变化。这种不稳定的变化，对槽外的等离子体全体也产生影响，存在等离子体全体容易成为不稳定状态的问题。

另外，在通过凸部来抑制金属表面波传播时，虽然等离子体不会变的不稳定，但是存在难以使金属表面波充分反射的问题。

因此，本发明的目的在于提供了能够在考虑等离子体稳定性的同时控制处理容器内的电磁波的传播的等离子体处理装置。

用于解决问题的手段

为了解决所述问题，根据本发明的形态，提供一种等离子体处理装置，所述等离子体处理装置通过电磁波使气体激励来对被处理体进行等离子处理，包括：处理容器，所述处理容器由金属形成；电磁波源，所述电磁波源用于输出电磁波；第一电介质，所述第一电介质面向所述处理容器的内壁，将从所述电磁波源输出的电磁波向所述处理容器内透射；以及，第二电介质，所述第二电介质被设置在所述处理容器的内表面，抑制沿所述处理容器的内表面传播的电磁波。