(57)【要約】低温で電子密度が高いプラズマを生成し、それを用いてプラズマ処理を行うことができるようにする。プラズマ生成用ガスをマイクロ波励起してプラズマを生成し、それを被処理物に照射して被処理物をプラズマ処理する方法であって、プラズマ生成用ガスとしてＸｅガスとＮｅガスの混合ガス、またはＸｅガスを使用する。
2008004318.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ生成用ガスをマイクロ波励起してプラズマを生成し、該プラズマを被処理物に照射して該被処理物をプラズマ処理する方法であって、
前記プラズマ生成用ガスとして、ＸｅガスとＮｅガスの混合ガスを使用することを特徴とするマイクロ波プラズマ処理方法。
【請求項２】
プラズマ生成用ガスをマイクロ波励起してプラズマを生成し、該プラズマを被処理物に照射して該被処理物をプラズマ処理する方法であって、
前記プラズマ生成用ガスとしてＸｅガスを使用することを特徴とするマイクロ波プラズマ処理方法。
【請求項３】
前記プラズマ処理は、プラズマエッチングまたはプラズマＣＶＤまたはプラズマアッシングまたはプラズマ表面改質であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマイクロ波プラズマ処理方法。
【請求項４】
被処理物が導入されるプラズマ処理室と、前記プラズマ処理室にプラズマを供給するプラズマ生成部と、前記プラズマ生成部にプラズマ生成用ガスを供給するガス供給源と、前記プラズマ生成部にプラズマ生成用ガスを励起するためのマイクロ波を供給するマイクロ波発生源とを備えたマイクロ波プラズマ処理装置であって、
前記ガス供給源は、ＸｅガスとＮｅガスの混合ガス供給源からなっていることを特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項５】
被処理物が導入されるプラズマ処理室と、前記プラズマ処理室にプラズマを供給するプラズマ生成部と、前記プラズマ生成部にプラズマ生成用ガスを供給するガス供給源と、前記プラズマ生成部にプラズマ生成用ガスを励起するためのマイクロ波を供給するマイクロ波発生源とを備えたマイクロ波プラズマ処理装置であって、
前記ガス供給源は、Ｘｅガス供給源からなっていることを特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項６】
前記プラズマ処理は、プラズマエッチングまたはプラズマＣＶＤまたはプラズマエッチングまたはプラズマ表面改質であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ生成用ガスをマイクロ波励起してプラズマを生成し、該プラズマを被処理物に照射して該被処理物をプラズマ処理する方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来技術においては、被処理物にプラズマを照射し、被処理物に対してエッチング、ＣＶＤ、アッシングおよび表面改質等のプラズマ処理を行うことがなされている。例えば、グロー放電またはコロナ放電によってプラズマ生成ガスを励起してプラズマを生成し、生成したプラズマをプラスチックフィルムに照射し、プラスチックフィルム表面をプラズマ処理する装置が知られている。ところが、プラズマは、通常、２００〜５００℃と高温であるため、プラスチックフィルムがプラズマ照射によって熱的なダメージを受けるという問題があり、このため、プラズマ処理に際してプラスチックフィルムを冷却しなければならなかった（特許文献１〜３参照）。【０００３】
この問題は、プラスチックフィルム以外の被処理物についても同様に生じていた。加えて、被処理物を冷却する手段を講じたとしても、被処理物自体の熱伝導性が悪ければ、冷却手段による冷却作用が弱められ、結局、被処理物の表面が破壊されてしまうという問題があった。また、グロー放電やコロナ放電によるプラズマは、電子密度が比較的低く、プラズマ処理効率があまりよくなかった。【０００４】
【特許文献１】特開平１０−６０１４０号公報
【特許文献２】特開２００１−４９４７０号公報
【特許文献３】特開２００５−１２３１５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明の課題は、低温で電子密度が高いプラズマを生成し、それを用いてプラズマ処理を行うことができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、第１発明は、プラズマ生成用ガスをマイクロ波励起してプラズマを生成し、該プラズマを被処理物に照射して該被処理物をプラズマ処理する方法であって、前記プラズマ生成用ガスとして、ＸｅガスとＮｅガスの混合ガスを使用することを特徴とするマイクロ波プラズマ処理方法を構成したものである。【０００７】
上記課題を解決するため、また、第２発明は、プラズマ生成用ガスをマイクロ波励起してプラズマを生成し、該プラズマを被処理物に照射して該被処理物をプラズマ処理する方法であって、前記プラズマ生成用ガスとしてＸｅガスを使用することを特徴とするマイクロ波プラズマ処理方法を構成したものである。【０００８】
第１および第２発明の構成において、前記プラズマ処理は、プラズマエッチングまたはプラズマＣＶＤまたはプラズマアッシングまたはプラズマ表面改質であることが好ましい。【０００９】
上記課題を解決するため、第３発明は、被処理物が導入されるプラズマ処理室と、前記プラズマ処理室にプラズマを供給するプラズマ生成部と、前記プラズマ生成部にプラズマ生成用ガスを供給するガス供給源と、前記プラズマ生成部にプラズマ生成用ガスを励起するためのマイクロ波を供給するマイクロ波発生源とを備えたマイクロ波プラズマ処理装置であって、前記ガス供給源は、ＸｅガスとＮｅガスの混合ガス供給源からなっていることを特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置を構成したものである。【００１０】
上記課題を解決するため、また、第４発明は、被処理物が導入されるプラズマ処理室と、前記プラズマ処理室にプラズマを供給するプラズマ生成部と、前記プラズマ生成部にプラズマ生成用ガスを供給するガス供給源と、前記プラズマ生成部にプラズマ生成用ガスを励起するためのマイクロ波を供給するマイクロ波発生源とを備えたマイクロ波プラズマ処理装置であって、前記ガス供給源は、Ｘｅガス供給源からなっていることを特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置を構成したものである。【００１１】
第３および第４発明の構成において、前記プラズマ処理は、プラズマエッチングまたはプラズマＣＶＤまたはプラズマエッチングまたはプラズマ表面改質であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ＸｅガスとＮｅガスとの混合ガス、またはＸｅガスをプラズマ生成用ガスとして使用し、それをマイクロ波励起することにより、電子密度が高く、しかも低温のプラズマを生成することができる。そして、この低温で電子密度の高いプラズマを被処理物に照射し、プラズマ処理を行うことができるので、プラズマ処理の際に被処理物を冷却する必要がなく、さらには、プラズマ処理を短時間に効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明によるマイクロ波プラズマ処理方法の効果を確認するための実験に使用したプラズマトーチの概略構成を示す縦断面図である。
【図２】図１のプラズマトーチに異なる種類のプラズマ生成用ガスを供給したときの、放電管先端開口を原点とするｚ軸方向の距離とプラズマの温度との関係を示すグラフである。
【図３】図１のプラズマトーチに異なる種類のプラズマ生成用ガスを供給したときの、放電管先端開口を原点とするｚ軸方向の距離とプラズマの電子密度との関係を示したグラフである。
【図４】本発明の１実施例によるマイクロ波プラズマ処理装置の概略構成を示した斜視図である。
【図５】図４のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【図６】図５のＩ−Ｉ‘線に沿った断面図である。
【図７】図５のＩＩ−ＩＩ‘線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００１４】
１  放電管
２  グランド電極
３  ガス導入管
４  アンテナ
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好ましい実施例について説明する。本発明のマイクロ波プラズマ処理方法によれば、プラズマ生成用ガスとしてＸｅガスとＮｅガスの混合ガス、またはＸｅガスを使用し、該プラズマ生成用ガスをマイクロ波励起してプラズマを生成し、該プラズマを被処理物に照射して該被処理物をプラズマ処理する。この場合、ＸｅガスとＮｅガスの混合ガスを使用するときは、混合ガス中にＸｅガスが０．０５％以上含まれるようにすることが好ましい。【００１６】
こうして、本発明の方法によれば、低温でしかも電子密度の高いプラズマを生成することができ、そして、生成したプラズマを被処理物に照射することで、被処理物を冷却するための特別の手段を設けずに、被処理物に熱的なダメージを及ぼすことなく、プラズマ処理を行うことができる。【００１７】
上記本発明による方法の効果を確認すべく、実験を行った。実験は、図１に示されるようなプラズマトーチを使用し、これに異なる種類のプラズマ生成用ガスを供給して同一の条件でプラズマを生成し、生成されたプラズマの温度および電子密度を測定するという方法で行った。【００１８】
プラズマトーチは、図１に示されるように、石英ガラス製の放電管１（内径１０ｍｍ）と、放電管１の外側を被覆するステンレス製のグランド電極２を備えており、放電管１の内部には、その中心軸に沿ってマイクロ波を供給するステンレス製のアンテナ４が配置されている。さらに、放電管１の上部には、石英ガラス製のガス導入管３が接続されている。【００１９】
そして、このプラズマトーチをチャンバに装着し、プラズマ生成用ガスとして、Ｈｅガス、ＨｅガスとＸｅガスの混合ガス（Ｘｅガスの割合が４％と１０％の２種類）、Ｎｅガス、ＮｅガスとＸｅガスの混合ガス（Ｘｅガスの割合が４％と１０％の２種類）、Ａｒガスを供給し、３０Ｔｏｒｒ、２０Ｗ、１．５ＳＬＭの条件でプラズマを生成し、プラズマトーチの放電管１の先端開口を原点として放電管１の軸方向にｚ軸を設定し（図１参照）、ｚ軸方向の距離を変化させながら、プラズマの温度および電子密度を測定した。【００２０】
そして、プラズマの温度の測定結果を図２のグラフに、プラズマの電子密度の測定結果を図３のグラフにそれぞれ示した。図２および図３のグラフからわかるように、ＮｅガスとＸｅガスの混合ガスの励起によって生成されたプラズマは、他のガスの場合と比較して、温度が低くかつ電子密度が格段に高いことがわかる。なお、図２のグラフでは、Ｈｅガスの励起によって生成されたプラズマの温度が格段に低くなっているが、このプラズマは、図３のグラフからわかるように、電子密度が極めて低い。【００２１】
また、ＸｅガスとＮｅガスの混合ガスを使用して、このプラズマトーチにおいてプラズマが着火する圧力の範囲を調べたところ、大気圧〜数Ｔｏｒｒの範囲内の圧力下で確実にプラズマが着火することが確認できた。
さらには、Ｘｅガスが０．０５%以上含まれた混合ガスを使用した場合に、所望の効果が得られることが確認された。また、この実験では、Ｘｅガスのみをプラズマトーチに供給することはしなかったが、Ｘｅガスのみの場合にも、ＸｅガスとＮｅガスの混合ガスの場合と同様の結果を得ることができる。【００２２】
図４は、本発明の１実施例によるマイクロ波プラズマ処理装置の概略構成を示した斜視図である。図４を参照して、本発明によれば、被処理物が導入されるプラズマ処理室１０と、プラズマ処理室１０にプラズマを供給するプラズマ生成部１１が備えられる。また、プラズマ生成部１１にプラズマ生成用ガスを供給するガス供給源１２ａと、プラズマ生成部１１に反応ガスを供給するガス供給源１２ｂと、プラズマ生成部にプラズマ生成用ガスを励起するためのマイクロ波を供給するマイクロ波発生源１３が備えられる。ガス供給源１２ａは、プラズマ生成用ガスとして、ＸｅガスとＮｅガスの混合ガス、またはＸｅガスのみを供給する。
この装置では、プラズマ生成部１１にプラズマ生成用ガスと反応ガスを供給し、両方のガスを略同時にプラズマ状態に励起するようになっている。【００２３】
図５は、図４のＸ−Ｘ線に沿った断面図であり、図６は、図５のＩ−Ｉ‘線に沿った断面図であり、図７は、図５のＩＩ−ＩＩ‘線に沿った断面図である。なお、図６および図７において、導波管１６の縦方向の長さｙが厚さｂに比べて長いので、左側部分は一部省略されている。【００２４】
図５を参照して、導波管１６に、マイクロ波の伝播方向にのびる縦長の開口部が形成され、この開口部に放電管１４が装着される。放電管１４は、石英ガラスやセラミックなどの誘電体から形成され、両端部が閉じられるとともに、中間部は逆Ｕ字状の断面を有している。そして、放電管１４は、その周壁の一部１４”が導波管１６の内部空間に侵入し、かつ、当該周壁の一部１４”に対向する縦長の開口が下向きになるように配置される。この縦長の開口は、プラズマ放出口１５を形成する。【００２５】
導波管１６は支持ブロックＢによって支持されるとともに、放電管１４はこの支持ブロックＢに保持される。支持ブロックＢの両側には、放電管１４にガスを供給するガス導入路Ｇ１、Ｇ２が設けられる。図６に示されるように、ガス導入路Ｇ１、Ｇ２は、支持ブロックＢ内において放電管１４の周壁に向かってその長手方向に沿って等間隔に複数本配置される。【００２６】
プラズマ生成部１１のプラズマ処理室１０への取付けに関し、装置を略大気圧付近で作動させる場合には、導波管１６と放電管１４との装着部、支持ブロックＢと放電管との接合部、および支持ブロックＢとプラズマ処理室１０との接合部等の気密シールは不要であるが、数Ｔｏｒｒ程度の低圧状態で作動させる場合には、従来の減圧状態で作動するプラズマ処理装置のような気密シールが必要となる。【００２７】
再び図４を参照して、Ｇ１は、プラズマ生成用ガス導入路であり、ガス供給パイプ２０を介してガス供給源１２ａに接続され、Ｇ２は、反応ガス導入路であり、ガス供給パイプ２１を介してガス供給源１２ｂに接続される。また、Wは、プラズマによる放電管１４の発生熱を冷却するための冷却液還流路である。冷却液還流路Ｗは、放電管内のプラズマ熱によって導波管１６や支持ブロックＢが高温になるのを防止するためのもので、必要に応じて導波管１６とプラズマ生成用ガス導入路Ｇ１の間や、放電管１４の側部にも設けられ得る。【００２８】
図７に示されるように、放電管１４の側部には、長手方向に沿って、スリット状のガス導入用開口部１４“が設けられる。このスリット状のガス導入用開口部１４”は、放電管の機械的強度を保持するために巣孔状の開口列となっている。また、プラズマ生成用ガス導入路Ｇ１は、放電管１４へのガス導入部近辺に拡張部Ｇ１’を備えており、拡張部Ｇ１’においてガス導入用開口部１４”に接続されている。そして、プラズマ生成用ガス導入路Ｇ１から導入されたガスは、拡張部Ｇ１’において放電管１４の長さ方向に拡散されて放電管１４内に導入される。なお、図示されないが、反応ガス導入路Ｇ２と放電管１４との接続部もこれと同様の構成を有している。
Ｓ１、Ｓ２は、ガス導入路Ｇ１、Ｇ２の拡張部Ｇ１’に配置されたバッフルプレート、即ち多数の孔を設けたガス拡散板で、ガス導入路Ｇ１、Ｇ２から導入されたガスの流れを、放電管１４の縦軸方向に広げて放電管１４内に均一に案内する。【００２９】
この実施例では、導波管１６の長手方向に均一なプラズマを発生させるため、ガスの流れもできるだけ均一にすることが重要である。そのために、本実施例では、プラズマ生成用ガスも反応ガスも放電管の側方から長手方向に沿って均一に導入されるように、バッフルプレートＳ１、Ｓ２を通してガスを長手方向に拡散させた状態で、放電管１４に均一に導入する。それによって、プラズマ反応によって生成されるラジカルも均一にすることができ、長手方向に安定した均一なプラズマが得られる。【００３０】
以上の実施例では、Ｇ１にプラズマ生成用ガス、Ｇ２に反応ガスを導入するようにしたが、両方のガスを混合した状態で両方のガス導入路Ｇ１、Ｇ２から同時に導入してもよく、この場合には、放電管１４内においてガスの混合もよくなりプラズマの安定化に貢献できる。さらに、ガス導入路を３層、４層に設け、各管路にそれぞれ別種類の反応ガスを個別に導入するようにしてもよい。
また、プラズマ処理において反応ガスを使用しない場合には、両方のガス導入路Ｇ１、Ｇ２にプラズマ生成用ガスを供給するか、あるいは反応ガス導入管路Ｇ２を封鎖するようにしてもよい。【００３１】
こうして、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置によれば、ＸｅガスとＮｅガスの混合ガス、またはＸｅガスの単体をマイクロ波励起して生成された、低温でしかも電子密度の高いプラズマを被処理物に照射することで、被処理物を冷却するための特別の手段を設けずに、被処理物に熱的なダメージを及ぼすことなく、エッチング、ＣＶＤ、アッシングおよび表面改質等のプラズマ処理を行うことができる。
【図１】
2008004318.tif 000003
【図２】
2008004318.tif 000004
【図３】
2008004318.tif 000005
【図４】
2008004318.tif 000006
【図５】
2008004318.tif 000007
【図６】
2008004318.tif 000008
【図７】
2008004318.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成20年4月30日(2008.4.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ生成用ガスをマイクロ波励起してプラズマを生成し、該プラズマを被処理物に照射して該被処理物をプラズマ処理する方法であって、
前記プラズマ生成用ガスとして、ＸｅガスとＮｅガスの混合ガスを使用することを特徴とするマイクロ波プラズマ処理方法。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
前記プラズマ処理は、プラズマエッチングまたはプラズマＣＶＤまたはプラズマアッシングまたはプラズマ表面改質であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波プラズマ処理方法。
【請求項４】
被処理物が導入されるプラズマ処理室と、前記プラズマ処理室にプラズマを供給するプラズマ生成部と、前記プラズマ生成部にプラズマ生成用ガスを供給するガス供給源と、前記プラズマ生成部にプラズマ生成用ガスを励起するためのマイクロ波を供給するマイクロ波発生源とを備えたマイクロ波プラズマ処理装置であって、
前記ガス供給源は、ＸｅガスとＮｅガスの混合ガス供給源からなっていることを特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項５】
（削除）
【請求項６】
前記プラズマ処理は、プラズマエッチングまたはプラズマＣＶＤまたはプラズマエッチングまたはプラズマ表面改質であることを特徴とする請求項４に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
課題を解決するための手段
［０００６］
上記課題を解決するため、第１発明は、プラズマ生成用ガスをマイクロ波励起してプラズマを生成し、該プラズマを被処理物に照射して該被処理物をプラズマ処理する方法であって、前記プラズマ生成用ガスとして、ＸｅガスとＮｅガスの混合ガスを使用することを特徴とするマイクロ波プラズマ処理方法を構成したものである。
［０００７］
［０００８］
第１発明の構成において、前記プラズマ処理は、プラズマエッチングまたはプラズマＣＶＤまたはプラズマアッシングまたはプラズマ表面改質であることが好ましい。
［０００９］
上記課題を解決するため、第２発明は、被処理物が導入されるプラズマ処理室と、前記プラズマ処理室にプラズマを供給するプラズマ生成部と、前記プラズマ生成部にプラズマ生成用ガスを供給するガス供給源と、前記プラズマ生成部にプラズマ生成用ガスを励起するためのマイクロ波を供給するマイクロ波発生源とを備えたマイクロ波プラズマ処理装置であって、前記ガス供給源は、ＸｅガスとＮｅガスの混合ガス供給源からなっていることを特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置を構成したものである。
［００１０］
［００１１］
第２発明の構成において、前記プラズマ処理は、プラズマエッチングまたはプラズマＣＶＤまたはプラズマエッチングまたはプラズマ表面改質であることが好ましい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
発明の効果
［００１２］
本発明によれば、ＸｅガスとＮｅガスとの混合ガスをプラズマ生成用ガスとして使用し、それをマイクロ波励起することにより、電子密度が高く、しかも低温のプラズマを生成することができる。そして、この低温で電子密度の高いプラズマを被処理物に照射し、プラズマ処理を行うことができるので、プラズマ処理の際に被処理物を冷却する必要がなく、さらには、プラズマ処理を短時間に効率的に行うことができる。
図面の簡単な説明
［００１３］
［図１］本発明によるマイクロ波プラズマ処理方法の効果を確認するための実験に使用したプラズマトーチの概略構成を示す縦断面図である。
［図２］図１のプラズマトーチに異なる種類のプラズマ生成用ガスを供給したときの、放電管先端開口を原点とするｚ軸方向の距離とプラズマの温度との関係を示すグラフである。
［図３］図１のプラズマトーチに異なる種類のプラズマ生成用ガスを供給したときの、放電管先端開口を原点とするｚ軸方向の距離とプラズマの電子密度との関係を示したグラフである。
［図４］本発明の１実施例によるマイクロ波プラズマ処理装置の概略構成を示した斜視図である。
［図５］図４のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
［図６］図５のＩ−Ｉ’線に沿った断面図である。
［図７］図５のＩＩ−ＩＩ’線に沿った断面図である。
符号の説明
［００１４］
１  放電管
２  グランド電極
３  ガス導入管
４  アンテナ
発明を実施するための最良の形態
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
［００１５］
以下、本発明の好ましい実施例について説明する。本発明のマイクロ波プラズマ処理方法によれば、プラズマ生成用ガスとしてＸｅガスとＮｅガスの混合ガスを使用し、該プラズマ生成用ガスをマイクロ波励起してプラズマを生成し、該プラズマを被処理物に照射して該被処理物をプラズマ処理する。この場合、ＸｅガスとＮｅガスの混合ガス中にＸｅガスが０．０５％以上含まれるようにすることが好ましい。
［００１６］
こうして、本発明の方法によれば、低温でしかも電子密度の高いプラズマを生成することができ、そして、生成したプラズマを被処理物に照射することで、被処理物を冷却するための特別の手段を設けずに、被処理物に熱的なダメージを及ぼすことなく、プラズマ処理を行うことができる。
［００１７］
上記本発明による方法の効果を確認すべく、実験を行った。実験は、図１に示されるようなプラズマトーチを使用し、これに異なる種類のプラズマ生成用ガスを供給して同一の条件でプラズマを生成し、生成されたプラズマの温度および電子密度を測定するという方法で行った。
［００１８］
プラズマトーチは、図１に示されるように、石英ガラス製の放電管１（内径１０ｍｍ）と、放電管１の外側を被覆するステンレス製のグランド電極２を備えており、放電管１の内部には、その中心軸に沿ってマイクロ波を供給するステンレス製のアンテナ４が配置されている。さらに、放電管１の上部には、石英ガラス製のガス導入管３が接続されている。
［００１９］
そして、このプラズマトーチをチャンバに装着し、プラズマ生成用ガスとして、Ｈｅガス、ＨｅガスとＸｅガスの混合ガス（Ｘｅガスの割合が４％と１０％の２種類）、Ｎｅガス、ＮｅガスとＸｅガスの混合ガス（Ｘｅガスの割合が４％と１０％の２種類）、Ａｒガスを供給し、３０Ｔｏｒｒ、２０Ｗ、１．５ＳＬＭの条件でプラズマを生成し、プラズマトーチの放電管１の先端開口を原点として放電管１の軸方向にｚ軸を設定し（図１参照）、ｚ軸方向の距離を変化させながら、プラズマの温度および電子密度を測定した。
［００２０］
そして、プラズマの温度の測定結果を図２のグラフに、プラズマの電子密度の測定結果を図３のグラフにそれぞれ示した。図２および図３のグラフからわかるように、ＮｅガスとＸｅガスの混合ガスの励起によって生成されたプラズマは、他のガスの場合と比
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
較して、温度が低くかつ電子密度が格段に高いことがわかる。なお、図２のグラフでは、Ｈｅガスの励起によって生成されたプラズマの温度が格段に低くなっているが、このプラズマは、図３のグラフからわかるように、電子密度が極めて低い。
［００２１］
また、ＸｅガスとＮｅガスの混合ガスを使用して、このプラズマトーチにおいてプラズマが着火する圧力の範囲を調べたところ、大気圧〜数Ｔｏｒｒの範囲内の圧力下で確実にプラズマが着火することが確認できた。
さらには、Ｘｅガスが０．０５％以上含まれた混合ガスを使用した場合に、所望の効果が得られることが確認された。また、この実験では、Ｘｅガスのみをプラズマトーチに供給することはしなかったが、Ｘｅガスのみの場合にも、ＸｅガスとＮｅガスの混合ガスの場合と同様の結果を得ることができる。
［００２２］
図４は、本発明の１実施例によるマイクロ波プラズマ処理装置の概略構成を示した斜視図である。図４を参照して、本発明によれば、被処理物が導入されるプラズマ処理室１０と、プラズマ処理室１０にプラズマを供給するプラズマ生成部１１が備えられる。また、プラズマ生成部１１にプラズマ生成用ガスを供給するガス供給源１２ａと、プラズマ生成部１１に反応ガスを供給するガス供給源１２ｂと、プラズマ生成部にプラズマ生成用ガスを励起するためのマイクロ波を供給するマイクロ波発生源１３が備えられる。ガス供給源１２ａは、プラズマ生成用ガスとして、ＸｅガスとＮｅガスの混合ガスを供給する。
この装置では、プラズマ生成部１１にプラズマ生成用ガスと反応ガスを供給し、両方のガスを略同時にプラズマ状態に励起するようになっている。
［００２３］
図５は、図４のＸ−Ｘ線に沿った断面図であり、図６は、図５のＩ−Ｉ‘線に沿った断面図であり、図７は、図５のＩＩ−ＩＩ‘線に沿った断面図である。なお、図６および図７において、導波管１６の縦方向の長さｙが厚さｂに比べて長いので、左側部分は一部省略されている。
［００２４］
図５を参照して、導波管１６に、マイクロ波の伝播方向にのびる縦長の開口部が形成され、この開口部に放電管１４が装着される。放電管１４は、石英ガラスやセラミックなどの誘電体から形成され、両端部が閉じられるとともに、中間部は逆Ｕ字状の断面を有している。そして、放電管１４は、その周壁の一部１４”が導波管１６の内部空間に侵
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
多数の孔を設けたガス拡散板で、ガス導入路Ｇ１、Ｇ２から導入されたガスの流れを、放電管１４の縦軸方向に広げて放電管１４内に均一に案内する。
［００２９］
この実施例では、導波管１６の長手方向に均一なプラズマを発生させるため、ガスの流れもできるだけ均一にすることが重要である。そのために、本実施例では、プラズマ生成用ガスも反応ガスも放電管の側方から長手方向に沿って均一に導入されるように、バッフルプレートＳ１、Ｓ２を通してガスを長手方向に拡散させた状態で、放電管１４に均一に導入する。それによって、プラズマ反応によって生成されるラジカルも均一にすることができ、長手方向に安定した均一なプラズマが得られる。
［００３０］
以上の実施例では、Ｇ１にプラズマ生成用ガス、Ｇ２に反応ガスを導入するようにしたが、両方のガスを混合した状態で両方のガス導入路Ｇ１、Ｇ２から同時に導入してもよく、この場合には、放電管１４内においてガスの混合もよくなりプラズマの安定化に貢献できる。さらに、ガス導入路を３層、４層に設け、各管路にそれぞれ別種類の反応ガスを個別に導入するようにしてもよい。
また、プラズマ処理において反応ガスを使用しない場合には、両方のガス導入路Ｇ１、Ｇ２にプラズマ生成用ガスを供給するか、あるいは反応ガス導入管路Ｇ２を封鎖するようにしてもよい。
［００３１］
こうして、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置によれば、ＸｅガスとＮｅガスの混合ガスをマイクロ波励起して生成された、低温でしかも電子密度の高いプラズマを被処理物に照射することで、被処理物を冷却するための特別の手段を設けずに、被処理物に熱的なダメージを及ぼすことなく、エッチング、ＣＶＤ、アッシングおよび表面改質等のプラズマ処理を行うことができる。
【国際調査報告】
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