專利名稱：等離子處理方法以及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在例如接近大氣壓的壓力(大致常壓)環(huán)境下通過(guò)輝光放電等形成等離子，對(duì)半導(dǎo)體基板等被處理物進(jìn)行表面處理的方法以及裝置。
背景技術(shù)：
人們提出了各種在接近大氣壓的壓力的處理氣氛下進(jìn)行等離子處理的方法。這些方法中，給一對(duì)電極之間施加電場(chǎng)引起大氣壓輝光放電，對(duì)處理氣體進(jìn)行等離子化。將該等離子化后的處理氣體用到半導(dǎo)體基板等的被處理物上，進(jìn)行成膜或蝕刻等表面處理。
例如，專利文獻(xiàn)特開(kāi)平10-36537號(hào)公報(bào)所記載的，對(duì)置配置有一對(duì)電極，在至少一方的電極的對(duì)置面設(shè)置有固體電介質(zhì)。并且，在接近大氣壓的壓力下，給電極之間施加脈沖電場(chǎng)，形成輝光放電等離子。用于穩(wěn)定的等離子處理的優(yōu)選脈沖的頻率，在0.5kHz～100kHz的范圍內(nèi)。
專利文獻(xiàn)特開(kāi)2001-284099號(hào)公報(bào)中，作為不依賴于氣氛氣體的種類能夠進(jìn)行輝光放電的條件，在電極上被覆蓋的電介質(zhì)的靜電電容與供電頻率的比在1400pF/(m2·kHz)以下。
專利文獻(xiàn)特開(kāi)平10-154598號(hào)公報(bào)中，雖然規(guī)定電極之間的電場(chǎng)強(qiáng)度為0.1～10kV/mm，頻率為0.5～100kHz等，但這些數(shù)值限于施加電場(chǎng)為脈沖波的情況，無(wú)法應(yīng)用于正弦波等連續(xù)波。
給電極之間施加電場(chǎng)用的電源，一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)變壓器對(duì)一次電壓進(jìn)行升壓，將升壓后的二次電壓供應(yīng)給電極。例如，當(dāng)電極之間的距離為1mm時(shí)峰值之間電壓Vpp為5kV左右的情況下，僅在稀有氣體氣氛中進(jìn)行輝光放電，輸出的大小本身也不充分。若在電極之間的距離為1mm時(shí)的峰值之間的電壓Vpp為10～20kV，則即使在空氣或氮等稀有氣體以外的氣氛中也能夠引起輝光放電。頻率被固定在確保輸出穩(wěn)定的數(shù)值(例如10kHz)。但是，功率的供給效率較低，得不到足夠的輸出。另外，若峰值之間的電壓Vpp超過(guò)20kV則成為電弧放電。
上述以往的方法中，雖然提出了各種用于在大致常壓環(huán)境下引起輝光放電的頻率等具體的數(shù)值條件，但那些數(shù)值僅在電場(chǎng)的波形或處理氣體的種類等為給定的情況下才具有意義，無(wú)法通用。并且，有些情況下不考慮電源裝置的輸出效率，損耗較大。能夠確保來(lái)自電源的功率供給效率、和輸出的穩(wěn)定性進(jìn)而被處理物對(duì)應(yīng)的較高處理能力，然而尚未確立能夠通用性地適用的條件。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明者，鑒于上述情況，進(jìn)行了精心研究、考察。即，由一對(duì)對(duì)置電極組成的電極構(gòu)造，能夠考慮電極之間的空間的阻抗、和在至少一方的電極的對(duì)置面設(shè)置的固體電介質(zhì)的電容的串聯(lián)連接。并且，一般地，在電極構(gòu)造和電源之間插入變壓器，該變壓器的二次線圈與熱側(cè)的電極連接。由于在變壓器中存在漏電感，因此可見(jiàn)由它與電極構(gòu)造，便構(gòu)成LC串聯(lián)共振電路。眾所周知，在LC串聯(lián)共振電路中，當(dāng)以共振頻率對(duì)電源進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)，可使輸出為最大。另一方面，在上述電極構(gòu)造中，雖然可容易求出固體電介質(zhì)的電容，但是電極之間的空間的阻抗因等離子的狀態(tài)等產(chǎn)生變動(dòng)，容易對(duì)它直接進(jìn)行解析。
然而，如果處于未放電狀態(tài)那么電極之間的空間的阻抗也為恒定。這時(shí)的共振頻率，如果知道處理氣體的介電常數(shù)等物性，那么通過(guò)計(jì)算便能夠求出，當(dāng)然，即便實(shí)際測(cè)量也能夠容易求出。
考慮在放出電時(shí)電極之間的空間的阻抗降低，則共振頻率比非放電時(shí)要小。
進(jìn)而，若超過(guò)輝光放電成為電弧放電的狀態(tài)，則由于能夠視電極之間的空間為導(dǎo)體，因此電極構(gòu)造全體的阻抗，僅考慮固體電介質(zhì)的電容的量。這時(shí)的共振頻率能夠通過(guò)計(jì)算求出。并且，通過(guò)采用將電極之間的空間置換為導(dǎo)體的等效電路，從而也可測(cè)定。
如此研究考察的結(jié)果，得到以下見(jiàn)解。即，若給電極的通電頻率在非放電時(shí)的共振頻率，與將電極之間的空間看作導(dǎo)體時(shí)的共振頻率之間的范圍內(nèi)，則能夠得到穩(wěn)定的輝光放電。并且，在該范圍內(nèi)，必定存在可高輸出的頻率。
本發(fā)明的第1特征，在于以下見(jiàn)解。
一種等離子處理方法，具備電極電路1，其含相互對(duì)置的一對(duì)電極11、12和電感器22b，采用在至少一方的電極的對(duì)置面設(shè)置有固體電介質(zhì)13的等離子處理裝置，在上述那些電極之間的空間10p導(dǎo)入處理氣體，同時(shí)給上述電極電路1供電后進(jìn)行等離子處理，將給在該處理時(shí)的電極電路1的供電頻率fs，設(shè)定在非放電時(shí)的共振頻率fr1(以下適當(dāng)稱作“第1共振頻率”)，和在將上述電極之間的空間看作導(dǎo)體時(shí)的共振頻率fr2(以下適當(dāng)稱作“第2共振頻率”)之間。
或者，一種等離子處理裝置，其通過(guò)來(lái)自電源21的供電對(duì)處理氣體進(jìn)行等離子化后進(jìn)行等離子處理，具備電極電路1，其含有一對(duì)電極11、12和電感器22b，該一對(duì)電極11、12在其相互對(duì)置的空間形成導(dǎo)入處理氣體的空間10p，同時(shí)在其至少一方的對(duì)置面設(shè)置有固體電介質(zhì)13，由上述電源21供電；和頻率設(shè)定部23，其將由上述電源21向上述電極電路1的供電頻率fs，設(shè)定在上述電極之間的空間10p在非放電時(shí)的共振頻率fr1，和在將上述電極之間的空間10p看作導(dǎo)體時(shí)的共振頻率fr2之間。
這樣，可得到穩(wěn)定的放電狀態(tài)，并且可將存在成為高輸出效率的峰值頻率的頻率范圍設(shè)定得通用。
這里，優(yōu)選一邊在上述電極之間的空間10p引起放電，一邊在上述第1共振頻率fr1與第2共振頻率fr2之間對(duì)給電極電路1的供電頻率fs進(jìn)行調(diào)節(jié)，求出電流為峰值的頻率fPEAK，將供電頻率fs設(shè)定在該峰值頻率fPEAK或者其附近后執(zhí)行處理。這樣，能夠確切地得到高輸出效率。
可將上述一對(duì)電極11、12，作為充滿處理氣體的電極之間的空間10p、在非放電時(shí)的電容成分Cp和固體電介質(zhì)13的電容成分Cd的串聯(lián)連接，算出上述第1共振頻率fr1。并且，也可將上述一對(duì)電極11、12，僅作為固體電介質(zhì)13的電容成分Cd，算出上述第2共振頻率fr2。
代替上述算出，也可根據(jù)給上述電極電路1的供電，給電極之間施加不足引起放電的閾值的振幅的電場(chǎng)，同時(shí)調(diào)節(jié)該供電頻率，將電流為峰值的頻率，作為上述第1共振頻率fr1。并且，還可在使上述一對(duì)電極11、12挾住固體電介質(zhì)13且抵接而不存在電極之間的空間10p的狀態(tài)(圖3的右側(cè)的電路圖)下調(diào)節(jié)供電頻率，將電流為峰值的頻率，作為上述第2共振頻率fr2。
優(yōu)選上述等離子處理裝置，按照由變壓器22對(duì)來(lái)自電源21的電壓進(jìn)行升壓后供電給上述電極電路1的方式，由上述變壓器22的漏電感L構(gòu)成上述電感器。
通過(guò)在由上述漏電感L組成的電感器以及由上述一對(duì)電極11、12組成的電容器中，添加實(shí)物電感器Lx、Ly或者電容器Cx、Cy，從而也可構(gòu)成上述電極電路1。這樣，可調(diào)節(jié)第1、第2共振頻率fr1、fr2，甚至，還可調(diào)節(jié)在處理時(shí)的供電頻率fs的設(shè)定范圍。
并且，發(fā)明者們精心研究的結(jié)果為，判明放電時(shí)的固有振蕩頻率對(duì)應(yīng)的供電頻率的偏離量，與功率效率以及輸出的穩(wěn)定性之間存在一定的關(guān)系。
即，如圖12的實(shí)線所示，與放電時(shí)(推斷的)的固有振蕩頻率f0對(duì)應(yīng)的供電頻率fs的偏離在正·負(fù)兩個(gè)方向非常大的區(qū)域R3中，功率供給效率非常低，并且對(duì)于供電頻率fs的值幾乎沒(méi)有變化處于平坦?fàn)顟B(tài)。這里，采用輸入電壓V和熱電極11的峰值·前端(トウ)·峰值電壓Vpp的比Vpp/V，作為功率供給效率的指標(biāo)。在比平坦區(qū)域R3更接近固有振蕩頻率f0一側(cè)的恒定區(qū)域R2中，按照隨著與固有振蕩頻率f0的接近Vpp/V變大的方式描繪坡度。在區(qū)域R2、R3，Vpp/V相對(duì)供電頻率fs能夠大致唯一地決定。即，Vpp/V在時(shí)間上沒(méi)有變動(dòng)，處于穩(wěn)定狀態(tài)。
若處于比坡度區(qū)域R2更靠近固有振蕩頻率f0一側(cè)的恒定范圍的區(qū)域R1，則Vpp/V隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)的同時(shí)在上升。但是，其上升度比較緩慢，可控制。進(jìn)而，若接近固有振蕩頻率f0，且處于含有固有振蕩頻率f0的恒定范圍的區(qū)域R0，則Vpp/V瞬間上升，變得不可控制。圖12的虛線，表示緩慢變動(dòng)區(qū)域R1和瞬間變動(dòng)區(qū)域R0中的放電開(kāi)始之后的Vpp/V。該Vpp/V，在固有振蕩頻率f0處為峰值。
固有振蕩頻率f0，因放電的狀態(tài)而變動(dòng)，雖然特定較困難，但因基本上可認(rèn)為依賴于電極11、12之間的施加電壓，故能夠根據(jù)在相同的施加電壓下的實(shí)驗(yàn)等推斷。
本發(fā)明的第2特征，是基于上述見(jiàn)解形成的。
一種等離子處理方法，通過(guò)給構(gòu)成LC電路的電極電路1供電，該LC電路含一對(duì)電極11、12和電感器22b，從而給上述那些電極之間的大致常壓下的空間10p施加電場(chǎng)后引起放電并進(jìn)行等離子處理，其執(zhí)行過(guò)程包括推斷工序，其對(duì)上述電極之間的大致常壓空間10p在放電時(shí)的上述電極電路1即LC電路的固有振蕩頻率f0進(jìn)行預(yù)先推斷；設(shè)定工序，其設(shè)定給上述LC電路1的供電頻率fs，從上述推斷固有振蕩頻率f0偏離；等離子處理工序，其通過(guò)以所設(shè)定的頻率fs供電從而進(jìn)行等離子處理。
這樣，便可提供一種供電頻率fs的范圍的通用設(shè)定方法，該范圍的供電頻率fs能夠提高功率效率同時(shí)確保穩(wěn)定性。
該第2特征中，氣氛氣體，可以是氦或氬等稀有氣體，也可以是空氣或氮等稀有氣體以外的氣體。給LC電路1的供電波形，可以是正弦波或方形波等連續(xù)波，還可以是脈沖波等間歇波。
這里，所謂大致常壓(接近大氣壓的壓力)，是指1.013×104～50.663×104Pa的范圍，若考慮壓力調(diào)整的容易化或裝置構(gòu)成的簡(jiǎn)便化，優(yōu)選，為1.333×104～10.664×104Pa，更優(yōu)選為9.331×104～10.397×104Pa在上述固有振蕩頻率f0的推斷工序中，在給上述LC電路1暫時(shí)進(jìn)行供電之后，不但因該供電的切斷會(huì)使上述LC電路1產(chǎn)生阻尼振蕩，并且按照使在該阻尼振蕩的初期給電極11、12之間的施加電壓與在等離子處理工序中的設(shè)定施加電壓大致相等的方式，測(cè)定該阻尼振蕩的初期的頻率，可將該測(cè)定值作為上述推斷固有振蕩頻率f0(參照?qǐng)D11)。這樣，可確切地推斷放電時(shí)的固有振蕩頻率。上述暫時(shí)放電，可以是間歇波，也可以是連續(xù)波。在間歇波供電時(shí)，通過(guò)間歇波的各波要素的截止，使上述供電切斷。因此，可在間歇波的1個(gè)波要素與接下來(lái)的波要素之間的休止期間內(nèi)對(duì)在上述LC電路中產(chǎn)生的阻尼振蕩的初期頻率進(jìn)行測(cè)定。優(yōu)選休止期間，為阻尼充分集中的長(zhǎng)度。在連續(xù)波供電時(shí)，可使該連續(xù)波截止，對(duì)其后的阻尼振蕩的初期頻率進(jìn)行測(cè)定。上述間歇波的各波要素或者連續(xù)波的波形，可有各種選擇，例如可以是方形波，也可以是正弦波，還可以是三角波。間歇波，也可以是脈沖波。
并且，上述推斷工序中，一邊使給上述電極之間的施加電壓與等離子處理工序中的設(shè)定施加電壓大致相等同時(shí)掃描供電頻率，求出在輸入輸出比極大的點(diǎn)的頻率，將其作為上述推斷固有振蕩頻率f0。
在上述設(shè)定工序中，優(yōu)選設(shè)定供電頻率fs為，至少?gòu)脑谏鲜鐾茢喙逃姓袷庮l率f0的周邊的、輸入輸出比瞬間變動(dòng)的區(qū)域R0偏離。這樣，可防止輸出失控。根據(jù)輸出的穩(wěn)定性的一面，優(yōu)選設(shè)定不僅從上述推斷固有振蕩頻率f0的周邊的輸入輸出比在時(shí)間上產(chǎn)生變動(dòng)的區(qū)域、即上述瞬間變動(dòng)區(qū)域R0，而且還從緩慢的變動(dòng)區(qū)域R1偏離。即，優(yōu)選設(shè)定在輸入輸出比在時(shí)間上穩(wěn)定的區(qū)域R2、R3。但是，在短時(shí)間的處理時(shí)，可設(shè)定在上述緩慢變動(dòng)區(qū)域R1。
更優(yōu)選，上述等離子處理工序中，將供電頻率fs設(shè)定在，輸入輸出比在時(shí)間上穩(wěn)定且依據(jù)供電頻率fs而增減的坡度區(qū)域R2。更優(yōu)選，將供電頻率fs設(shè)定在，輸入輸出比在時(shí)間上穩(wěn)定的區(qū)域R2、R3中的、與在時(shí)間上變動(dòng)的區(qū)域R0、R1的邊界、即坡度區(qū)域R2與緩慢變動(dòng)區(qū)域R1的邊界。這樣，可確保輸出的穩(wěn)定同時(shí)可提高功率效率。
給上述LC電路1的供電，是通過(guò)由變壓器22對(duì)變換器21a的輸出電壓進(jìn)行升壓而進(jìn)行的，優(yōu)選上述變壓器22，構(gòu)成上述LC電路1的電感器成分22b。
在由變換器21a將直流轉(zhuǎn)換成交流，進(jìn)而通過(guò)由變壓器22進(jìn)行升壓，從而給上述LC電路1供電的情況下，將上述電極11、12之間的峰值之間的電壓Vpp，與上述直流輸入電壓V的比(Vpp/V)作為上述“輸入輸出比”，可采用其作為執(zhí)行上述推斷工序或者設(shè)定工序時(shí)的參數(shù)。
如圖12所示，根據(jù)發(fā)明者的實(shí)驗(yàn)，供電頻率fs的偏離在推斷固有振蕩頻率f0的大致±25％內(nèi)的范圍(fs＝0.75f0～1.25f0)，為瞬間變動(dòng)區(qū)域R0，在大致±25％～大致±50％的范圍(fs＝0.5f0～0.75f0，1.25f0～1.5f0)，為緩慢變動(dòng)區(qū)域R1，在大致±50％～大致±80％的范圍(fs＝0.2f0～0.5f0，1.5f0～1.8f0)，為輸入輸出比穩(wěn)定的坡度區(qū)域R2，在大致±80％以上的范圍(fs≤0.2f0，fs≥1.8f0)，為平坦區(qū)域R3。因此，上述等離子處理工序中為了至少防止輸出的失控，在設(shè)定工序中，設(shè)定供電頻率fs偏離推斷固有振蕩頻率f0的大致±25％以上。為了確切地確保穩(wěn)定性，優(yōu)選設(shè)定供電頻率fs偏離推斷固有振蕩頻率f0的大致±50％以上。為了穩(wěn)定且功率效率良好，優(yōu)選設(shè)定供電頻率fs在推斷固有振蕩頻率f0的大致±50％(fs＝0.5f0、1.5f0)。
代替推斷固有振蕩品f0以輸入輸出比(例如Vpp/V)為基準(zhǔn)，也可設(shè)定處理時(shí)的供電頻率fs。例如，預(yù)備工序，其在使給上述電極11、12之間的施加電壓與在大致常壓下的處理時(shí)的設(shè)定施加電壓相等之后，掃描供電頻率fs，預(yù)先求出供電頻率fs與輸入輸出比的關(guān)系；設(shè)定工序，其將處理時(shí)的供電頻率fs設(shè)定在，上述輸入輸出比相對(duì)其極大值在給定百分比(例如大致70％)以下的范圍內(nèi)；和等離子處理工序，其通過(guò)以所設(shè)定的頻率fs供電從而進(jìn)行等離子處理。這樣，能夠至少避開(kāi)瞬間變動(dòng)區(qū)域R0。
本發(fā)明，由于不是通過(guò)電暈放電等，而是通過(guò)輝光放電進(jìn)行等離子處理，因此優(yōu)選電極，為形成平等電場(chǎng)的形狀。優(yōu)選電極(或者電介質(zhì))的放電部分，為面狀(以下，將該面狀部分稱作“放電面”)。并且，優(yōu)選一對(duì)電極之間的距離，為大致恒定(一對(duì)電極的放電面彼此平行)。這樣，可防止因電場(chǎng)集中導(dǎo)致電弧放電，同時(shí)可使均一的輝光放電產(chǎn)生。優(yōu)選放電面之間的距離，為0.5mm、20mm以下，更優(yōu)選在1mm以上7mm以下。放電面，可以是曲面的，但優(yōu)選曲率半徑較大一方(R＝5mm以上)，更優(yōu)選為平面。并且，優(yōu)選放電面，為平滑(光滑)的。若存在凸凹或突起，則由于火花引人注目，因此不優(yōu)選。作為滿足這些條件的電極構(gòu)造，列舉有使一對(duì)平板狀電極平行對(duì)置的平行平板電極型、由滾輪狀(圓筒狀)電極和沿著其周面具有圓筒凹面的凹面電極組成的滾輪凹面電極型、為同軸的內(nèi)外一對(duì)圓筒狀電極組成的同軸圓筒電極型等。


圖1為表示本發(fā)明第1特征的實(shí)施方式，常壓等離子處理裝置的概略電路2為上述裝置的電極電路的等效電路圖。
圖3為上述裝置中測(cè)定第2共振頻率的方法的解說(shuō)圖。
圖4為表示上述裝置的電極電路的變形例的電路圖。
圖5為表示上述裝置的電極電路的其它變形例的電路圖。
圖6為表示第1實(shí)施例的頻率與電流的關(guān)系的測(cè)定結(jié)果的曲線圖。
圖7為表示第1實(shí)施例的輸出與等離子的發(fā)光強(qiáng)度的關(guān)系的測(cè)定結(jié)果的曲線圖。
圖8為表示第1實(shí)施例的處理?xiàng)l件與處理能力(每種傳播速度的接觸角)的關(guān)系的測(cè)定結(jié)果的曲線圖。
圖9為表示第3實(shí)施例的處理?xiàng)l件與處理能力(每種傳播速度的接觸角)的關(guān)系的測(cè)定結(jié)果的曲線圖。
圖10為表示本發(fā)明第2特征的實(shí)施方式，常壓等離子處理裝置的概略電路圖。
圖11為用于以阻尼波式推斷圖10的裝置中的固有振蕩頻率的變換器輸出電壓V1和電極電壓V2的波形曲線圖。
圖12為表示放電時(shí)的供電頻率對(duì)應(yīng)的輸入輸出比的關(guān)系的曲線圖。
圖中1-電極電路(LC電路)，10-電極構(gòu)造，10p-電極之間的空間，11-熱電極，12-接地電極，13-固體電介質(zhì)，20-電場(chǎng)施加裝置(電源裝置)，21-交變電源，21a-變換器，22-變壓器，22a-一次線圈，22b-二次線圈(電感器)，23-頻率設(shè)定部，Lx、Ly-實(shí)物電感器，Cx、Cy-實(shí)物電容器，fs-供電頻率，fPEAK-峰值頻率，fr1-第1共振頻率，fr2-第2共振頻率，f0-推斷固有頻率，R0-瞬間變動(dòng)區(qū)域，R1-緩慢變動(dòng)區(qū)域，R2-穩(wěn)定坡度區(qū)域，R3-穩(wěn)定平坦區(qū)域。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
(有關(guān)上述第1特征的實(shí)施方式)如圖1模式地所示，常壓等離子處理裝置，具備電極構(gòu)造10和電場(chǎng)施加裝置(電源裝置)20。電極構(gòu)造10，由相互對(duì)置的一對(duì)電極11、12構(gòu)成。在一對(duì)電極11、12中至少一方的對(duì)置面上，設(shè)置有固體電介質(zhì)13。這里，雖然僅設(shè)置在接地電極12上，但也可設(shè)置在熱電極11上，還可設(shè)置在雙方的電極11、12上。這些電極11、12之間的空間10p(在熱電極11與接地電極12的固體電介質(zhì)13之間)，通過(guò)未圖示的處理氣體導(dǎo)入部導(dǎo)入處理氣體。
電場(chǎng)施加裝置20，具有交變電源21和變壓器22。交變電源21，具有例如對(duì)工業(yè)交流電壓進(jìn)行整流后變成直流電壓的整流部，和對(duì)該直流電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換后輸出期望頻率的交變電壓的變換器(參照?qǐng)D10的符號(hào)21a)。交變電源21的變換器，與頻率設(shè)定部23連接，通過(guò)該頻率設(shè)定部23便能夠?qū)蛔冸妷旱妮敵鲱l率即給電極電路1供電的供電頻率fs進(jìn)行設(shè)定·調(diào)節(jié)。另外，輸出可以是正弦波等連續(xù)波，也可以是脈沖波等間歇波。
變壓器22，具有與交變電源21的變換器連接的一次線圈22a、和與電極11連接的二次線圈22b，對(duì)交變電源21的輸出電壓進(jìn)行升壓后提供給電極11。
這樣，給電極之間的空間10p施加交變電場(chǎng)后引起輝光放電，對(duì)來(lái)自上述處理氣體導(dǎo)入部的處理氣體進(jìn)行等離子化(含活性化、離子化等)。通過(guò)將該等離子化后的處理氣體用到半導(dǎo)體基板等被處理物上，以施以被處理物的表面處理。另外，該處理是在接近大氣壓的壓力(大致常壓)下進(jìn)行的。
通過(guò)變壓器22的二次線圈22b和電極構(gòu)造10，構(gòu)成電極電路1。在變壓器22中，存在漏電感L。并且，將電極構(gòu)造10看作電容器。因此，電極電路1能夠被認(rèn)為是LC串聯(lián)共振電路。其共振頻率fr，由下式表示。
fr=12πLC]]>(式1)這里，L為線圈22b的漏電感，C為電極構(gòu)造10的電容。
圖2為電極電路1的等效電路。電極構(gòu)造10，為電極之間的空間10p的阻抗成分Zp、和固體電介質(zhì)13的電容成分Cd的串聯(lián)連接所構(gòu)成。在電極之間的空間10p的阻抗成分Zp，由該電極之間的空間10p的電容Cp和電阻R的并聯(lián)連接表示。固體電介質(zhì)13的電容Cd，由該固體電介質(zhì)13的厚度以及剖面面積等尺寸形狀或介電常數(shù)決定，能夠容易算出。
在電極之間的空間10p未產(chǎn)生放電時(shí)(非放電時(shí))，在等效電路中，R＝∞。因此，電極構(gòu)造10的電容C(＝C1)，如下
1C1=1Cp+1Cd]]>(式2)非放電時(shí)的電極之間的空間10p的電容Cp，基于該空間10p的厚度以及剖面面積等尺寸形狀、還有該空間10p內(nèi)充滿的處理氣體的介電常數(shù)等物性，能夠容易算出?；蛘撸鶕?jù)式(2)，能夠容易算出非放電時(shí)的電容C1。
并且，在非放電時(shí)的電極電路1的共振頻率fr(＝fr1)，由下式表示。
fr1=12πLC1]]>(式1a)根據(jù)上述式(1a)、(2)，能夠容易地算出非放電時(shí)的電極電路1的共振頻率fr1。以下，將非放電時(shí)的共振頻率fr1適當(dāng)稱作“第1共振頻率fr1”。
另一方面，在電極之間的空間10p正產(chǎn)生電弧放電時(shí)，則能夠?qū)㈦姌O之間的空間10p看作導(dǎo)體。這時(shí)，圖2的等效電路中，R＝0。因此，電極構(gòu)造10的電容C(＝C2)為C2＝Cd (式3)并且，電弧放電時(shí)的電極電路1的共振頻率fr(＝fr2)，由下式表示。
fr2=12πLC2]]>(式1b)根據(jù)這些式(1b)、(3)，能夠容易地算出電弧放電時(shí)的電極電路1的共振頻率fr2。以下，將電弧放電時(shí)(將電極之間的空間10p看作導(dǎo)體時(shí))的共振頻率fr2適當(dāng)稱作“第2共振頻率fr2”。第2共振頻率fr2，比第1共振頻率fr1小。即，fr2＜fr1(式4)另外，第1、第2共振頻率fr1、fr2，即使實(shí)際測(cè)量也能夠求出。即，在電極11、12之間，按照施加不足產(chǎn)生放電的閾值的振幅的電場(chǎng)那樣，設(shè)定交變電源21的輸出電壓。并且，掃描輸出頻率，測(cè)定變壓器22的初級(jí)側(cè)(或者次級(jí)側(cè))的電流。該電流測(cè)定值為峰值的頻率，為第1共振頻率fr1(參照?qǐng)D6)。
并且，如圖3所示，通過(guò)將一對(duì)電極11、12僅靠近電極之間的空間10p的厚度量，從而制作挾住固體電介質(zhì)13使之抵接且沒(méi)有電極之間的空間10p的電極構(gòu)造10X。由此，能夠與電弧放電狀態(tài)(將電極之間的空間10p看作導(dǎo)體的狀態(tài))在電路上等效。并且，與上述同樣，掃描輸出頻率，進(jìn)行電流測(cè)定。該電流測(cè)定值為峰值的頻率，為第2共振頻率fr2(參照?qǐng)D6)。
通過(guò)等離子處理裝置在執(zhí)行等離子表面處理時(shí)，通過(guò)頻率設(shè)定部23，對(duì)交變電源21的輸出頻率即給電極電路1供電的供電頻率fs的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，使之在通過(guò)上述計(jì)算或者測(cè)定所得到的第1、第2共振頻率fr1、fr2之間。即，調(diào)節(jié)使之在下式的范圍內(nèi)。
fr2＜fs＜fr1(式5)這樣，在電極之間的空間10p，能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的輝光放電，能夠進(jìn)行良好的等離子表面處理。
并且，在滿足式(5)的范圍內(nèi)，必定存在輸出效率為峰值的頻率fPEAK(參照?qǐng)D6)。即，成立下式的關(guān)系。
fr2＜fPEAK＜fr1(式6)通過(guò)將供電頻率fs設(shè)定為該峰值fPEAK，從而能夠得到極其良好的輸出效率。另外，由于在電極之間的空間10p若反應(yīng)進(jìn)行過(guò)度，則在被處理物的表面的反應(yīng)也會(huì)減退，因此在那種情況下，可設(shè)定供電頻率fs從峰值偏離。
供電頻率fs的上限和下限、即第1、第2共振頻率fr2、fr2的值，能夠任意變更。例如，如圖4所示，在電極電路1的電極構(gòu)造10的前段或后段，串聯(lián)插入實(shí)物電感器Lx或?qū)嵨镫娙萜鰿x；或者如圖5所示，設(shè)置有實(shí)物電感器Ly或?qū)嵨镫娙萜鰿y與電極構(gòu)造10并聯(lián)。這樣，能夠使第1、第2共振頻率fr1、fr2偏離，甚至能夠?qū)︻l率設(shè)定范圍進(jìn)行變更。當(dāng)然，電極電路1的變形例，不限于圖4、圖5所示，還能夠采用很多形式的電路構(gòu)成。
上述式(5)所示的頻率設(shè)定范圍，不依賴于輸出波形或處理氣體的種類或處理內(nèi)容或裝置構(gòu)成等，能夠通用性地應(yīng)用。即，輸出波形，可以是脈沖波也可以是正弦膜還可以是方形波。并且，普遍應(yīng)用于成膜、蝕刻、洗凈、灰化、表面改性等各種等離子表面處理，處理氣體的種類或裝置構(gòu)成也未被限定。能夠應(yīng)用于將被處理物配置在電極之間的空間10p的外部的所謂遠(yuǎn)程式，和將被處理物配置在電極之間的空間10p內(nèi)部的所謂直接式的任一種方式。另外，并非限于在接近大氣壓下進(jìn)行的常壓等離子處理，還能夠應(yīng)用于減壓等離子處理。
(第1實(shí)施例)發(fā)明者，在與圖1同樣的等離子處理裝置中，用上述實(shí)施方式的方法對(duì)第1、第2共振頻率fr1、fr2進(jìn)行實(shí)際測(cè)量。即，令電源21的輸出電壓為50V，使電極11、12之間的電場(chǎng)低于放電的閾值。之后對(duì)頻率進(jìn)行掃描，對(duì)變壓器22的初級(jí)側(cè)的電流進(jìn)行測(cè)定時(shí)，如圖6的一點(diǎn)劃線所示，在大致65kHz(＝fr1)處出現(xiàn)電流的峰值。
并且，如圖3所示使2個(gè)電極11、12抵接，進(jìn)行電流測(cè)定時(shí)，如圖6的兩點(diǎn)劃線所示，在大致20kHz(＝fr2)處出現(xiàn)電流的峰值。
另外，圖6的電流值，為將各測(cè)定中的最大值作為100標(biāo)準(zhǔn)化表示的電流值(與后述圖7也同樣)。并且，在求出共振頻率fr1、fr2的階段的電流值，即使在峰值處也微弱，與后述的輝光放電處理時(shí)的電流值相比相當(dāng)小。
其后，一邊向電極之間的空間10p導(dǎo)入100％氮?dú)庾鳛樘幚須怏w，一邊令電源21的電壓為250V，給電極11、12之間施加交變電場(chǎng)。然后，測(cè)定頻率與電流的關(guān)系。其結(jié)果為，如圖6的實(shí)線所示，在55kHz(＝fPEAK)處，出現(xiàn)電流的峰值。由此，確認(rèn)成立上述式(6)所示的關(guān)系式fr2＜fPEAK＜fr1。另外，在fs＝55kHz時(shí)的初級(jí)側(cè)電流為9.2A，投入功率即輸出為2300W。若按電極的每個(gè)單位面積換算，則為12W/cm2。
并且，如圖7所示，確認(rèn)放電的發(fā)光強(qiáng)度與輸出成比例地變大，當(dāng)fPEAK＝55kHz時(shí)，為最大，極其良好且穩(wěn)定的輝光放電。
在成立如式(5)所示的關(guān)系式fr2＜fs＜fr1的20kHz～65kHz的范圍內(nèi)，在電極之間的空間10p的整個(gè)區(qū)域能夠得到穩(wěn)定的放電。在65kHz(＝f1)以上以及20kHz(＝f2)以下，得到期望的放電很困難。
另外，比較在輸出2500W，頻率55kHz的條件(A)，和其大致1/2的輸出1200W，頻率30kHz的條件(B)下，氣體的洗凈能力(接觸角和傳播速度)。氣體的傳播速度為1m/min和2m/min2種。并且，在條件(A)下，對(duì)于施加從直流變換的交變電場(chǎng)，在條件(B)下，施加脈沖電場(chǎng)。其結(jié)果為，如圖8所示，確認(rèn)條件(A)，以相對(duì)條件(B)2倍的傳播速度呈同等的接觸角，處理能力與輸出大致成比例。
(第2實(shí)施例)采用與上述第1實(shí)施例相同的裝置，用氬代替處理氣體，測(cè)定頻率與電流的關(guān)系時(shí)，得到與圖6大致相同的結(jié)果。在成立如式(5)所示的關(guān)系式的fr2＜fs＜fr1的20kHz～65kHz的范圍內(nèi)，在電極之間的空間10p的整個(gè)區(qū)域能夠得到穩(wěn)定的放電。若在20kHz以下提高輸出，則過(guò)渡至火花放電。在65kHz以上，則瞬時(shí)過(guò)渡至電弧放電，無(wú)法穩(wěn)定放電。
(第3實(shí)施例)在第1共振頻率fr1＝190kHz，第2共振頻率fr2＝75kHz的裝置中，采用氮?dú)怏w作為處理氣體，與上述第1實(shí)施例同樣測(cè)定頻率fPEAK。其結(jié)果為，確認(rèn)fPEAK＝150kHz，成立如上述式(6)所示的關(guān)系式fr2＜fPEAK＜fr1。在190kHz以上為針?lè)烹?。?5kHz以下不會(huì)產(chǎn)生放電。
另外，比較在輸出2000W，頻率150kHz，從直流變換的交變電場(chǎng)的條件(C)，和上述輸出大致1/2的輸出1200W，頻率30kHz，脈沖電場(chǎng)的條件(D)下，氣體的洗凈能力(接觸角和傳播速度)。其結(jié)果為，確認(rèn)如圖9所示，條件(C)，以相對(duì)條件(D)2倍的傳播速度呈同等的接觸角，處理能力與輸出大致成比例。
(有關(guān)上述第2特征的實(shí)施方式)接著，說(shuō)明第2特征的實(shí)施方式。有關(guān)與上述第1實(shí)施方式重復(fù)的構(gòu)成，附加同一符號(hào)，酌情省略說(shuō)明。
如圖10所示，本實(shí)施方式的常壓等離子處理裝置的電極11、12，配置在大氣壓的空氣氣氛中。氣氛氣體，代替空氣，也可以是氮，還可以是氦或氬等稀有氣體。在電極11、12之間的空間10p，通過(guò)未圖示的處理氣體導(dǎo)入部導(dǎo)入處理氣體。電極之間的空間10p的厚度，為例如1mm。在一對(duì)電極11、12中的至少一方的對(duì)置面，設(shè)置有固體電介質(zhì)13，省略其圖示。
電源裝置(電場(chǎng)施加裝置)20，具有變換器21a和變壓器22。變換器21a，對(duì)直流電壓V進(jìn)行轉(zhuǎn)換后變換成交流。
變壓器22，具有與變換器21a連接的一次線圈22a、和與電極11連接的二次線圈22b，對(duì)變換器21a的輸出電壓進(jìn)行升壓后提供給熱電極11。由此，給厚度1mm的電極之間的空間10p，施加例如Vpp＝10kV，供電頻率fs的交流電壓，產(chǎn)生大氣壓輝光放電，對(duì)來(lái)自處理氣體導(dǎo)入部的處理氣體施以等離子化，并執(zhí)行被處理物的常壓等離子表面處理。
如上述第1實(shí)施方式所說(shuō)明的那樣，由變壓器22的二次線圈22b(漏電感L)和電極11、12(電容器)組成的電極電路1，構(gòu)成LC串聯(lián)共振電路。
雖然電極之間的空間10p的電導(dǎo)，在非放電時(shí)為零，但在放電時(shí)為表示零以外的、且因放電狀態(tài)而變動(dòng)的值。因此，電極電路1即LC電路在放電時(shí)的固有振蕩頻率，因放電狀態(tài)而不同。
另一方面，放電狀態(tài)，基本上因給電極之間施加的施加電壓而變動(dòng)。因此，認(rèn)為放電時(shí)的固有振蕩頻率，依賴于施加電壓。
以下針對(duì)在上述構(gòu)成的常壓等離子處理裝置中，設(shè)定在處理時(shí)給電極電路1供電的供電頻率fs的過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明。
(固有振蕩頻率的推斷工序)在實(shí)際的等離子處理(以下稱作“本處理”)之前，預(yù)先推斷電極電路1在本處理時(shí)(放電時(shí))的固有振蕩頻率f0。作為推定方法，有例如接下來(lái)的掃描式、阻尼波式等。
(掃描式的推斷方法)一邊按照將給電極11施加的施加電壓維持在本處理時(shí)的大小(Vpp＝10kV)的方式對(duì)變換器21a的輸入電壓V進(jìn)行調(diào)節(jié)，一邊在0～數(shù)百kHz的范圍內(nèi)對(duì)供電頻率fs進(jìn)行掃描。并且，根據(jù)電壓V的調(diào)節(jié)值算出輸入輸出比Vpp/V。由此，能夠得到如圖12所示的數(shù)據(jù)。并且，將輸入輸出比Vpp/V非常大時(shí)的頻率f0推斷為電極電路1的固有振蕩頻率。在該掃描式中，要注意Vpp/V為峰值附近即在瞬間變動(dòng)區(qū)域R0的輸出失控。
(阻尼波式的推斷方法)如圖11所示，從變換器21a向變壓器22輸入頻率f1的間歇波狀的電壓V1。該間歇波V1的各波要素，為短周期(1/f1A)的方形波。各波要素的振幅，由變換器21a的輸入電壓V決定。通過(guò)該間歇波電壓V1的供電使電極電路1的電極11中產(chǎn)生振蕩電壓V2。該電壓V2，在上述間歇波電壓V1的各波要素正被輸出期間內(nèi)，以與該波要素相同的頻率產(chǎn)生振蕩。另一方面，從波要素處于截止的瞬間開(kāi)始，電壓V2，以電極電路1中固有的振蕩數(shù)產(chǎn)生振蕩的同時(shí)進(jìn)行阻尼。按照該阻尼振蕩的初期的峰值之間的電壓V2pp，與上述本處理時(shí)的峰值之間的電壓Vpp(＝10kV)相等那樣，設(shè)定上述間歇波V1的各波要素的振幅即變換器21a的輸入電壓V。
這樣，在阻尼振蕩的至少初期，可使電極之間的空間10p處于與本處理時(shí)同樣的放電狀態(tài)，可成為與本處理時(shí)相同的固有振蕩數(shù)。對(duì)該阻尼振蕩的初期的、尤其第1波的頻率f0進(jìn)行測(cè)定。即，對(duì)從間歇波V1的波要素處于截止的瞬間開(kāi)始的電壓V2的1個(gè)循環(huán)量的時(shí)間(周期1/f0)進(jìn)行測(cè)定。將其推斷為本處理時(shí)的固有振蕩頻率f0。
優(yōu)選上述測(cè)定，在每次間歇波V1的波要素處于截止時(shí)重復(fù)進(jìn)行，取其平均值。這樣，能夠使推斷精度提高。優(yōu)選間歇波V1的1個(gè)波要素與接下來(lái)的波要素之間的休止期間t1(＝(1/f1)-(1/f1A))，設(shè)定為阻尼十分集中的程度。這樣，能夠避免與接下來(lái)的阻尼波的重疊。
推斷固有振蕩頻率f0，為例如100kHz至120kHz。
(設(shè)定工序)接著，基于上述推斷固有振蕩頻率f0設(shè)定本處理時(shí)的供電頻率fs。最優(yōu)選，按照成為上述推斷固有振蕩頻率f0的±50％的大小的方式設(shè)定。即，設(shè)定為fs＝f0×(1-0.5)＝0.5f0……(式7)或者fs＝f0×(1+0.5)＝1.5f0……(式8)這是在穩(wěn)定坡度區(qū)域R2中與變動(dòng)區(qū)域R1的邊界的頻率。例如，在f0＝120kHz時(shí)，fs＝60kHz。
并且，在本處理工序中，一邊以設(shè)定頻率fs供電同時(shí)執(zhí)行常壓等離子處理。這樣能夠使輸出穩(wěn)定化，并且能夠提高功率效率。
另外，如圖12所示，根據(jù)輸出的穩(wěn)定性的觀點(diǎn)，供電頻率fs，不限于推斷固有振蕩頻率f0的剛好±50％，也可以偏離至其以上。即，只要在下式9、10所示的穩(wěn)定區(qū)域R2、R3內(nèi)即可。
fs≤f0×(1-0.5)＝0.5f0……(式9)或者fs≥f0×(1+0.5)＝1.5f0……(式10)但是，優(yōu)選偏離的范圍，止于±80％左右。若偏離至其以上則功率效率過(guò)低，得到期望的輸出變得困難。即，如下式11、12所示，去除穩(wěn)定區(qū)域中的平坦區(qū)域R3。
fs≥f0×(1-0.8)＝0.2f0……(式11)或者fs≤f0×(1+0.8)＝1.8f0……(式12)若綜合式9～12，則可確保輸出的穩(wěn)定性，且功率效率也可工作的供電頻率fs的設(shè)定范圍，為由下式13、14所示的穩(wěn)定坡度區(qū)域R2。
0.2f0≤fs≤0.5f0……(式13)或者1.5f0≤fs≤1.8f0……(式14)并且，當(dāng)處理時(shí)間較短(例如數(shù)分～10分左右)時(shí)，只要使供電頻率fs相對(duì)推斷固有振蕩頻率f0至少偏離±25％以上即可，還可設(shè)定在比±50％靠近推斷固有振蕩頻率f0側(cè)。即，可設(shè)定在下式15、16所示的緩慢變動(dòng)區(qū)域R1內(nèi)。
0.5f0＜fs≤0.75f0(＝f0×(1-0.25)) ……(式15)或者1.5f0＞fs≥1.25f0(＝f0×(1+0.25)) ……(式16)在該緩慢變動(dòng)區(qū)域R1中，功率效率非常高，可得到大輸出。輸入輸出比隨時(shí)間經(jīng)過(guò)而上升，但其程度緩慢，不會(huì)瞬時(shí)上升。因此，若在短時(shí)間內(nèi)結(jié)束處理并處于截止，變換器21a或電極11就不會(huì)受破壞。
通過(guò)使供電頻率fs相對(duì)推斷固有針對(duì)頻率f0至少偏離±25％以上，從而輸入輸出可避免瞬間變動(dòng)的區(qū)域R0(0.75f0＜fs＜1.25f0)，能夠防止因大電流導(dǎo)致變換器21a的元件或電極11、12被破壞。
如上所述，雖然以推斷固有振蕩頻率f0為基準(zhǔn)，但也可以輸入輸出比Vpp/V為基準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行代替它，設(shè)定供電頻率fs。
若詳細(xì)描述，則首先，作為預(yù)備工序，預(yù)先求出供電頻率fs與輸入輸出比Vpp/V的關(guān)系。其方法，與上述的“掃描式”實(shí)質(zhì)上相同。即，一邊按照將給電極11施加的施加電壓維持在本處理時(shí)的大小(Vpp＝10kV)的方式對(duì)變換器21a的初級(jí)側(cè)電壓V進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)在0～數(shù)百kHz的范圍內(nèi)對(duì)供電頻率fs進(jìn)行掃描。并且，對(duì)電壓V進(jìn)行測(cè)定，算出供電頻率fs對(duì)應(yīng)的輸入輸出比Vpp/V并數(shù)據(jù)化。
接著，作為設(shè)定工序，在上述輸入輸出比Vpp/V相對(duì)其極大值在例如70％或以下的范圍內(nèi)設(shè)定本處理時(shí)的供電頻率fs。這樣，至少能夠避開(kāi)瞬間變動(dòng)區(qū)域R0，能夠防止電極11、12或變換器21a的破壞。
產(chǎn)業(yè)上的利用可能性本發(fā)明，能夠利用于例如在半導(dǎo)體的制造工序中，半導(dǎo)體基板的洗凈、成膜(CVD)、蝕刻等表面處理技術(shù)中。
權(quán)利要求
1.一種等離子處理方法，具備包括相互對(duì)置的一對(duì)電極和電感器的電極電路，采用在至少一方的電極的對(duì)置面設(shè)置有固體電介質(zhì)的等離子處理裝置，在所述電極彼此之間的空間導(dǎo)入處理氣體，同時(shí)給所述電極電路供電后進(jìn)行等離子處理，其特征在于，將在該處理時(shí)給電極電路的供電頻率，設(shè)定在非放電時(shí)的共振頻率(以下稱作“第1共振頻率”)，和在將所述電極之間的空間看作導(dǎo)體時(shí)的共振頻率(以下稱作“第2共振頻率”)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子處理方法，其特征在于，邊在所述電極之間的空間引起放電，邊在所述第1共振頻率與第2共振頻率之間對(duì)給電極電路的供電頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，求出電流為峰值的頻率，將供電頻率設(shè)定為該峰值頻率或者其附近后執(zhí)行處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子處理方法，其特征在于，將所述一對(duì)電極，作為充滿處理氣體的、非放電時(shí)的電極之間的空間的電容成分和固體電介質(zhì)的電容成分的串聯(lián)連接，算出所述第1共振頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子處理方法，其特征在于，將所述一對(duì)電極，僅作為固體電介質(zhì)的電容成分，算出所述第2共振頻率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子處理方法，其特征在于，給所述電極之間施加未達(dá)到引起放電的閾值的振幅的電場(chǎng)，同時(shí)調(diào)節(jié)該頻率，將電流為峰值的頻率，作為所述第1共振頻率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子處理方法，其特征在于，在使所述一對(duì)電極彼此挾住固體電介質(zhì)而抵接的狀態(tài)下，調(diào)節(jié)供電頻率，將電流為峰值的頻率，作為所述第2共振頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子處理方法，其特征在于，所述等離子處理裝置，構(gòu)成為由變壓器對(duì)來(lái)自電源的電壓進(jìn)行升壓后向所述電極電路進(jìn)行供電，由所述變壓器的漏電感構(gòu)成所述電感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的等離子處理方法，其特征在于，通過(guò)在由所述漏電感構(gòu)成的電感器以及由所述一對(duì)電極構(gòu)成的電容器中，添加實(shí)物電感器或者電容器，構(gòu)成所述電極電路，由此，對(duì)第1、第2共振頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)。
9.一種離子處理裝置，通過(guò)來(lái)自電源的供電對(duì)處理氣體進(jìn)行等離子化后進(jìn)行等離子處理，具備電極電路，其包括一對(duì)電極和電感器，由所述電源供電，該一對(duì)電極在相互對(duì)置之間的空間形成導(dǎo)入處理氣體的空間，同時(shí)在至少一方的對(duì)置面設(shè)置有固體電介質(zhì)；和頻率設(shè)定部，其將從所述電源向所述電極電路的供電頻率，設(shè)定在所述電極之間的空間在非放電時(shí)的共振頻率，和在將所述電極之間的空間看作導(dǎo)體時(shí)的共振頻率之間。
10.一種等離子處理方法，通過(guò)給包括一對(duì)電極和電感器的LC電路供電，給所述電極彼此之間的大致常壓下的空間施加電場(chǎng)而引起放電，并進(jìn)行等離子處理，其特征在于，執(zhí)行以下工序預(yù)先對(duì)所述電極彼此之間的大致常壓空間在放電時(shí)的所述LC電路的固有振蕩頻率進(jìn)行推斷的工序；設(shè)定工序，其按照偏離所述推斷固有振蕩頻率的方式設(shè)定對(duì)所述LC電路的供電頻率；和等離子處理工序，其通過(guò)以所設(shè)定的頻率供電，進(jìn)行等離子處理。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的等離子處理方法，其特征在于，所述推斷工序中，在對(duì)所述LC電路暫時(shí)進(jìn)行供電之后，由該供電的切斷使所述LC電路產(chǎn)生阻尼振蕩，而且使在該阻尼振蕩的初期的電極之間的施加電壓與在等離子處理工序中的設(shè)定施加電壓大致相等，測(cè)定該阻尼振蕩的初期的頻率，將該測(cè)定值作為所述推斷固有振蕩頻率。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的等離子處理方法，其特征在于，所述推斷工序中，邊使給所述電極之間的施加電壓與等離子處理工序中的設(shè)定施加電壓大致相等，邊掃描供電頻率，求出在輸入輸出比為極大的點(diǎn)的頻率，將該頻率作為所述推斷固有振蕩頻率。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的等離子處理方法，其特征在于，在所述設(shè)定工序中，按照從所述推斷固有振蕩頻率的周邊的輸入輸出比瞬間產(chǎn)生變動(dòng)的區(qū)域偏離的方式設(shè)定供電頻率。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的等離子處理方法，其特征在于，在所述設(shè)定工序中，按照從在所述推斷固有振蕩頻率的周邊的輸入輸出比在時(shí)間上產(chǎn)生變動(dòng)的區(qū)域偏離的方式設(shè)定供電頻率。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的等離子處理方法，其特征在于，在所述設(shè)定工序中，將供電頻率設(shè)定在，輸入輸出比在時(shí)間上穩(wěn)定且依據(jù)供電頻率而增減的區(qū)域中。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的等離子處理方法，其特征在于，在所述設(shè)定工序中，將供電頻率設(shè)定在，輸入輸出比在時(shí)間上穩(wěn)定的區(qū)域中的、與在時(shí)間上變動(dòng)的區(qū)域之間的邊界上。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的等離子處理方法，其特征在于，在所述設(shè)定工序中，按照偏離所述推斷固有振蕩頻率的大致±25％以上的方式設(shè)定供電頻率。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的等離子處理方法，其特征在于，在所述設(shè)定工序中，按照偏離所述推斷固有振蕩頻率大致±50％以上的方式設(shè)定供電頻率。
19.根據(jù)權(quán)利要求10所述的等離子處理方法，其特征在于，在所述設(shè)定工序中，將供電頻率設(shè)定為所述推斷固有振蕩頻率的大致士50％。
20.根據(jù)權(quán)利要求10所述的等離子處理方法，其特征在于，給所述LC電路的供電，通過(guò)由變壓器對(duì)變換器的輸出電壓進(jìn)行升壓而進(jìn)行，所述變壓器，構(gòu)成所述LC電路的電感器成分。
21.根據(jù)權(quán)利要求10所述的等離子處理方法，其特征在于，給所述LC電路的供電，通過(guò)由變換器將直流變換成交流，進(jìn)而由變壓器進(jìn)行升壓而進(jìn)行，將所述電極之間的峰值之間的電壓Vpp，與所述直流輸入電壓V的輸入輸出比(Vpp/V)，作為執(zhí)行所述推斷工序或者設(shè)定工序時(shí)的參數(shù)。
22.一種等離子處理方法，通過(guò)給包括一對(duì)電極和電感器的LC電路供電，對(duì)所述電極彼此之間的大致常壓下的空間施加電場(chǎng)后引起放電，并進(jìn)行等離子處理，其特征在于，執(zhí)行下述工序預(yù)備工序，其在使對(duì)所述電極之間的施加電壓與在處理時(shí)的設(shè)定施加電壓相等之后，掃描供電頻率，預(yù)先求出供電頻率與輸入輸出比之間的關(guān)系；設(shè)定工序，其將給所述LC電路的供電頻率設(shè)定在，所述輸入輸出比相對(duì)其極大值在給定百分比以下的范圍內(nèi)；和等離子處理工序，其通過(guò)以所設(shè)定的頻率進(jìn)行供電，從而進(jìn)行等離子處理。
全文摘要
在等離子處理中，按照得到穩(wěn)定的放電和較高的輸出效率的方式設(shè)定給電極之間供電的供電頻率的范圍。在等離子處理裝置中，設(shè)置有由對(duì)電源電壓進(jìn)行升壓的變壓器(22)的二次線圈(22b)，和相互對(duì)置的一對(duì)電極(11)、(12)組成的電極電路(1)。在電極(11)、(12)的至少一方的對(duì)置面上設(shè)置有固體電介質(zhì)(13)。電極電路(1)，由二次線圈的漏電感和電極的電容組成LC串聯(lián)共振電路。將給電極電路(1)供電的供電頻率，設(shè)定在非放電時(shí)的共振頻率，與將電極之間的空間(10p)看作導(dǎo)體時(shí)的共振頻率之間。
文檔編號(hào)H01L21/304GK1833473SQ20048002273
公開(kāi)日2006年9月13日 申請(qǐng)日期2004年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月8日
發(fā)明者高妻誠(chéng), 小宮廣實(shí) 申請(qǐng)人:積水化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社