CN101547549B

CN101547549B - 等离子体处理装置和方法、及用该方法处理后的被处理体

Info

Publication number: CN101547549B
Application number: CN2008101892706A
Authority: CN
Inventors: 中尾贤; 守谷修司; 上坂裕之
Original assignee: Nagoya University NUC; Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Nagoya University NUC; Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2008-03-26
Filing date: 2008-12-30
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2028-12-30
Also published as: JP2009235469A; CN101547549A; US20090246542A1; TW201004492A; TWI402001B; KR101022833B1; JP5073545B2; KR20090102616A

Abstract

本发明提供可只对配管等具有足够长的环状构件、具有复杂内部形状的构件的内表面进行成膜处理的等离子体处理装置和方法、及用该方法处理后的被处理体。该等离子体处理装置包括：用于产生电磁波的电磁波产生源；将上述电磁波引导到等离子体点火区域的电磁波引导部；利用被引导到上述等离子体点火区域的电磁波在内部空间内对电磁波激励等离子体点火的电介质制的真空容器；具有与上述真空容器真空连接的内部空间的被处理体；对上述被处理体施加用于在上述被处理体的内表面上形成衬层的规定电压的电压施加部件，该等离子体处理装置用由形成在上述被处理体的内表面上的衬层引导到上述被处理体的内部的电磁波激励等离子体来处理上述被处理体的内表面。

Description

等离子体处理装置和方法、及用该方法处理后的被处理体

技术领域

本发明涉及一种通过将作为处理对象的被处理体包含在真空系统的局部中、并将等离子体引导到该被处理体的内部来对被处理体的内表面进行成膜处理的等离子体处理装置。

背景技术

以往提出有使用等离子体在环状构件的内部进行成膜等处理的装置。例如如下处理方法：在真空容器内，在将筒状的被加工材料和棒状的靶配置成同心状的装置中，利用通过E CR(Electron Cyclotron Resonance，电子回旋共振)共振在真空容器的端部点火的等离子体，在施加有负偏压的靶的表面形成等离子体衬层，利用由该等离子体衬层产生的等离子体粒子使靶飞散(溅射)，从而对被加工材料进行成膜(例如，参照专利文献1)。

另外，还公开了使用空心阴极(hollow cathode)产生的等离子体对配管的内壁面进行成膜的处理方法(例如、参照专利文献2)。

专利文献1：日本特开2004-47207号公报

专利文献2：美国专利第7300684号公报

但是，近年来为了提高半导体制造装置等的配管等的耐腐蚀性，提出了在配管内表面形成耐腐蚀性高的保护膜。由于在半导体制造工序中有时利用反应性高的气体、对人体有害的气体，因此今后可能增大对在内表面形成有耐腐蚀性高的保护膜的配管等的需要。

但是，在以往的处理方法中，由于在真空容器内对筒状的被加工材料进行成膜，因此有被加工材料的长度受到真空容器的长度的制约，难以对具有可用于配管等中的那样足够长度的筒状构件进行成膜的问题。

另外，由于将筒状构件收容在真空容器内而进行成膜，因此不只是对筒状构件的内周面、甚至对外周面也进行成膜，难以在配管等中只对内周面进行较佳的保护膜处理。

另外，由于使用了空心阴极产生的等离子体的成膜方法所需的施加电压较高，因此有等离子体的密度在轴向上非线性较大地不均匀的问题。

例如，由于在远离阳极(anode)的长宽比大的细管那样的被处理体的中央部分中的等离子体密度降低，因此难以对整个被处理体进行均匀的处理。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供能够只对配管等具有足够长的环状构件、具有复杂的内部形状的构件的内表面进行成膜处理的等离子体处理装置、等离子体处理方法、以及用该方法处理后的被处理体。

本发明的一个方面的等离子体处理装置包括：电磁波产生源，其用于产生电磁波；电介质制的真空容器，当该真空容器的内部被施加电场并被施加电压时，在真空容器的内表面上产生表面波，上述表面波在该真空容器的内部空间内对等离子体点火；电磁波引导部，其用于将上述电磁波引导到上述真空容器的非覆盖部；导电管，其配置在上述真空容器的长度方向的局部处的外周部上，在该导电管与上述电磁波引导部之间因上述电磁波产生上述电场；气体供给部件，其用于将处理气体供给到被处理体的内部空间中，该被处理体与上述真空容器相连接；排气部件，其用于对上述被处理体的内部空间进行排气；电压施加部件，其与上述被处理体相连接，对上述被处理体施加规定电压；该等离子体处理装置利用被引导到施加有上述规定电压的上述被处理体的内部空间中的电磁波激励等离子体来处理上述被处理体的内壁面。

另外，电压施加部件也可以与上述被处理体的外部相连接。

另外，也可以利用由上述电压施加部件施加的上述规定电压在上述被处理体的内部空间形成衬层，使用被上述衬层引导到上述被处理体的内部空间中的电磁波激励等离子体来处理上述被处理体的内壁面。

另外，上述真空容器也可以是电介质制的真空管，上述电磁波引导部与上述导电管的外周分离地配置，将上述电磁波经过上述电磁波引导部与上述导电管之间的空间引导到上述非覆盖部。

另外，还可以包括将上述电磁波自上述电磁波产生源引导到上述电磁波引导部中的波导管，上述真空管自上述波导管的内部朝向外部沿与上述电磁波的来向正交的方向延伸，在上述波导管内被上述导电管覆盖，上述电磁波引导部具有自上述波导管的侧壁部向上述真空管的延伸方向突出的突出部，上述真空管具有在上述突出部内未被上述导电管覆盖的上述非覆盖部，在上述真空管的上述非覆盖部的内部空间中施加有产生于上述导电管与上述电磁波引导部之间的电场。

另外，还可以包括将电磁波自上述电磁波产生源引导到上述电磁波引导部中的波导管，上述真空管沿与上述电磁波的来向正交的方向穿过上述波导管的内部，在上述波导管内被上述导电管覆盖，上述等离子体引导部件具有自上述波导管的侧壁部向上述真空管的贯穿方向突出的突出部，上述真空管具有在上述突出部内未被上述导电管覆盖的上述非覆盖部，在上述真空管的上述非覆盖部的内部空间中施加有产生于上述导电管与上述电磁波引导部之间的电场。

另外，上述电压施加部件也可以对上述被处理体施加脉冲电压作为上述规定电压。

另外，还可以包括与上述电压施加部件和上述电磁波产生源相连接的同步电路，自上述电压施加部件施加给上述被处理体的上述脉冲电压的频率与在上述电磁波产生源产生的电磁波的频率相同，且利用上述同步电路可获取同步。

另外，上述被处理体可以是不锈钢制。

另外，上述被处理体可以配置在大气气氛中。

另外，上述被处理体可以具有弯曲部。

另外，上述电磁波激励等离子体的密度可以是1.0×10¹¹cm^-3以上。

另外，上述电磁波的频率可以是50MHz～50GHz。

另外，上述电磁波的频率可以是2.45GHz，被上述表面波激励的电磁波激励等离子体的密度可以是1.0×10¹¹cm^-3以上。

另外，上述真空容器可以由陶瓷或石英构成。

另外，上述处理气体可以含有碳基。

另外，上述处理气体可以含有四甲基硅烷。

本发明的一技术方案的等离子体处理方法包括：第1工序，将电磁波引导到电介质制的真空容器的非覆盖部，对该真空容器的内部施加电场并施加电压，在真空容器的内表面上产生表面波，从而利用表面波对等离子体点火；第2工序，对与上述真空容器相连接的被处理体施加规定电压；第3工序，利用由上述第2工序施加的规定电压在上述被处理体的内部空间形成衬层，利用该衬层将上述表面波引导到该被处理体的内部空间中；第4工序，将处理气体供给到上述被处理体中；第5工序，对上述被处理体进行排气；第6工序，利用被引导到施加有上述规定电压的上述被处理体的电磁波激励等离子体来处理上述被处理体的内壁面。

本发明的一技术方案的被处理体包括：将电磁波引导到真空容器内的等离子体点火区域中，对等离子体点火的第1工序；利用上述等离子体将表面波引导到与上述真空容器相连接的被处理体的内部空间中的第2工序；将处理气体供给到上述被处理体的第3工序；对上述被处理体进行排气的第4工序；对上述被处理体施加规定电压的第5工序；利用被引导到施加了上述规定电压的上述被处理体上的电磁波激励等离子体来处理上述被处理体的内壁面的第6工序。

采用本发明，能够获得如下特有效果：可提供一种能够只对配管等具有足够长的环状构件、具有复杂的内部形状的构件的内表面进行成膜处理的等离子体处理装置。

附图说明

图1是表示实施方式1的等离子体处理装置的结构的图。

图2是用于说明实施方式1的等离子体处理装置中的等离子体点火的原理的局部放大图。

图3是用于说明实施方式1的等离子体处理装置中的等离子体引导的原理的局部放大图，(a)是表示在即将闭合开关18A时的状态的图，(b)是表示在刚刚闭合开关18A时的状态的图。

图4是表示实施方式1的等离子体处理装置的主要部分的变形例的结构的图。

图5是表示实施方式2的等离子体处理装置的主要部分的结构的图。

图6是表示实施方式3的等离子体处理装置的主要部分的图。

图7是表示实施方式3的变形例的等离子体处理装置的主要部分的图。

具体实施方式

下面，说明应用了本发明的等离子体处理装置、等离子体处理方法、以及用该方法处理了的被处理体的实施方式。

在本实施方式中，所谓的等离子体点火区域是指，在电磁波被导入到将具有减压后的内部空间的电介质围绕起来的导电体的狭窄的间隙中时，使在该导电体的间隙之间产生的高频电场透过电介质而进入了减压侧的上述间隙的中点附近的区域。

另外，所谓的电磁波激励等离子体是指，从电磁波获得能量而保持电离状态的等离子体。

另外，所谓的表面波激励等离子体是指，从沿着等离子体和电介质的界面传播的表面波模式的电磁波获得能量而保持电离状态的等离子体，具有由投入电磁波的频率和等离子体接触的电介质的介电常数决定的、可传播表面波的最低电子密度以上的电子密度。

另外，所谓的衬层是指，为了形成在容积(bulk)中电子密度和离子密度平衡的准中性的等离子体与固体壁接触时、将正离子拉向壁的那样的电场，而在壁近旁形成有电子密度比离子密度少的那样的正电荷(＝低电子密度)区域的区域。

实施方式1

图1是表示实施方式1的等离子体处理装置的结构的图。

实施方式1的等离子体处理装置10包括：波导管11；与波导管11相连接的电磁波产生装置12；自波导管11的侧壁部突出、向图中右方引导在波导管11内传播的电磁波的引导部13；横向贯穿波导管11的石英管14；在波导管11内覆盖石英管14的导电管15A；插入在石英管14的内部的导电管15B；借助接头16与石英管14相连接的金属管17；对金属管17施加脉冲电压的脉冲电压源18；用于防止电磁波向外部泄露的金属网19。

波导管11是具有方形截面的金属制的空心波导管，用于传播自电磁波产生装置12供给的2.45(GHz)的电磁波。

在该波导管11的内壁上形成有圆锥形的反射板11A，并且在终端配设有短路器(plunger)11B。

该反射板11A是用于使自电磁波产生装置12供给的、在波导管11内传播的电磁波向与传播方向(来向)正交的方向反射的圆锥形的反射板。该反射板11A如下配置：石英管14以及导电管15A贯穿圆锥形状的顶部，呈圆锥形状、石英管14、导电管15A、以及引导部13这三者的中心轴线相重合。另外，反射板11A的外周面(反射面)、和波导管11的侧壁11C所成的角α设定成45度。

在具有这样的反射板11A的波导管11中，在波导管11的内部自图中下方向上方传播的电磁波的一部分被反射板11A反射而被引导向图中右方。即、被引导向与在波导管11内传播的方向(来向)正交的方向。

另外，被波导管11内部的短路器11B反射的、自图中上方向下方传播的电磁波被反射板11A反射而被引导向图中右方。

这样，在波导管11内传播的电磁波被反射板11A向图中右方反射，在引导部13内被引导。

电磁波产生装置12是用于产生2.45(GHz)的电磁波的装置，由于为了在金属管17的内表面进行成膜后述的金刚石薄膜而需要产生足够密度的等离子体，因此必须具有可以施加用于产生该等离子体的电场的输出。在此，例如输出1.3(kW)的电磁波。

引导部13是自波导管11的侧壁11D突出，用于将在波导管11内传播的电磁波向图中右方引导的金属性的空心波导管。该引导部13的内表面13a形成为管状，内表面13a的开口截面为圆形。即、引导部13的开口截面面积被设定成在电磁波的引导方向上的上游侧和下游侧相同。

另外，在引导部13的前端开设有孔部13A，石英管14通过该孔部13A向外部延伸。

另外，反射板11A和引导部13作为向与传播方向(来向)正交的方向引导在波导管11内传播的电磁波的电磁波引导部来发挥作用。

石英管14是内部保持为真空气氛的管状的真空容器，以穿过圆锥型的反射板11A的顶部和引导部13的孔部13A的方式横向贯穿波导管11。石英管14的右端穿过孔部13A与接头16相连接，左端与气体混合器20相连接。

另外，在波导管11和引导部13的内部，该石英管14的外周的除了引导部13的孔部13A近旁之外的部分都被导电管15A覆盖。孔部13A近旁的石英管14未被导电管15A覆盖而形成非覆盖部。另外，石英管14的相对介电常数大约是3.7。

导电管15A是覆盖石英管14的外周的具有导电性的管状构件，由例如铜(Cu)构成。该导电管15A如上所述，在波导管11和引导部13的内部覆盖除了孔部13A近旁之外的石英管14的外周。

导电管15B是覆盖石英管14的内周面的具有导电性的管状构件，由例如铜(Cu)构成。该导电管15B在长度方向上的长度短于导电管15A，在波导管11内覆盖石英管14的内周面，并且导电管15B在引导部13内的端部比石英管14的非覆盖部位于更靠近波导管11的侧壁11D侧(即、导电管15B在引导部13内的端部比导电管15A的端部位于更靠近波导管11的侧壁11D)。

另外，反射板11A的圆锥形状的中心轴线、引导部13的开口内截面(圆形)的中心轴线、石英管14的中心轴线、以及导电管15A的中心轴线都相重合。

接头16是用于真空连接石英管14和金属管17的金属制的接头。

金属管17是在内表面进行金刚石薄膜的成膜的被处理体，例如是不锈钢制的，是由日本工业标准规定的长100mm、外径6.35mm、内径4.35mm等的管状构件。

该金属管17的左端利用接头16与石英管14相连接，右端与回转泵21相连接。利用回转泵21进行抽真空，从而金属管17和石英管14的内部空间保持为压力为1.0(Pa)左右的真空气氛。即、金属管17本身成为用于生成真空空间的腔。

另外，脉冲电压源18与金属管17相连接，对金属管17施加脉冲状的负电压，从而在金属管17的内表面上形成有衬层。在该金属管17的内壁近旁生成的衬层的相对介电常数大约为1.0。

脉冲电压源18是用于为了使在金属管17的表面形成衬层而施加脉冲状的负电压的电源，在脉冲电压源18与金属管17之间配设有开关18A。该脉冲电压源18与金属管17的外部(外周面)相连接，自金属管17的外周面对金属管17施加(矩形波状的)脉冲状的负电压。在此，施加例如占空比为3％、200Hz的脉冲状的-200V的负电压。

金属网19是铜制的网，以在引导部13和接头16之间覆盖石英管14的非覆盖部的方式配置。利用该金属网19吸收自引导部13的孔部13A排出的电磁波，防止电磁波向外部泄露。

气体混合器20是用于将供给到被抽真空的石英管14以及导电管15A的内部空间中的气体混合起来的混合器。在该气体混合器20中导入甲烷(CH₄)、氢(H₂)、氩(Ar)、以及四甲基硅烷(TMS)为处理气体。

回转泵21是用于对石英管14和金属管17的内部空间进行抽真空的真空泵。可采用例如、极限真空度为1.0(Pa)左右的真空泵。

通过该回转泵21被排出的气体经过防爆风扇被排出到大气中。

另外，脉冲同步电路22与电磁波产生装置12和脉冲电压源18相连接，自电磁波产生装置12和脉冲电压源18获取振荡的脉冲电压的同步。

图2是用于说明实施方式1的等离子体处理装置中的等离子体点火的原理的局部放大图。另外，在石英管14以及金属管17的内部在沿图中自左向右的方向流通有处理气体(CH₄、H₂、Ar、TMS)。

另外，图2所示的状态是脉冲电压源18的开关18A被打开、未对金属管17施加脉冲电压的状态。

被波导管11的反射板11A反射的电磁波100在引导部13的内表面13a与导电管15A的外周面之间被引导向孔部13A的方向，到达石英管14的非覆盖部。在该非覆盖部中，在引导部13与导电管15A的间隙中因电磁波而产生电场，该电场被施加在石英管14的内部。

在对石英管14的内部施加电压时，在石英管14的内表面上生成表面波(电磁波)200，并且在内部空间对等离子体300进行点火。该等离子体300通过激励CH₄气体而产生，是含有碳、氢、氩、硅的原子、离子以及组合了上述元素的分子、自由基作为等离子体粒子的表面波等离子体。

在此，由于在石英管14的内部配置有导电管15B，因此表面波200不会传播到配置有导电管15B的区域中，等离子体300在以图2所示的非覆盖部为中心的区域被点火。

另外，这样将在石英管14的内部对等离子体300进行点火的区域称作等离子体点火区域。

图3是用于说明实施方式1的等离子体处理装置中的等离子体引导的原理的部分放大图，(a)是表示在即将闭合开关18A时的状态的图，(b)是表示在刚刚闭合了开关18A时的状态的图。

如图3的(a)所示，在刚刚闭合了开关18A时，金属管17的内表面生成衬层400，表面波200沿着生成于金属管17内部的衬层400被传播到金属管17内部。另外，在该表面波200传播到金属管17内部时，金属管17内的处理气体被激励，从而生成表面波激励等离子体。还同时在该表面波激励等离子体与金属管17内壁之间生成衬层，使表面波沿上述界面进一步传播。

这样在对金属管17施加规定电压之前在点火点处生成的表面波激励等离子体随着电磁波的传播到达金属管17的一端。

如图3的(b)所示，在闭合开关18A而施加规定电压时，金属管17的内部空间的衬层进一步增加自内壁面起的厚度而沿着金属管17的内壁面扩展到另一端。

表面波200沿着与因被施加了该规定电压而在金属管17的内壁面扩展的衬层同样地进入到金属管17内部的表面波激励等离子体300的界面传播到金属管17的另一端。

还同时通过传播到金属管17的另一端的表面波200使处理气体被激励的表面波激励等离子体在金属管17的内部空间中的密度增加。

特别是，由于利用脉冲同步电路22可获取自电磁波产生装置12和脉冲电压源18供给的脉冲的同步，因此由于可以获取表面波200和衬层400同步，所以等离子体300易于被引导到金属管17的深处(图中右侧)。

这样，采用实施方式1的等离子体处理装置，使用作为被处理体的金属管17本身为真空腔，通过施加负偏压，从而在金属管17的内部表面产生衬层400，利用该衬层400将表面波200以及等离子体300引导到内部空间中，因此能够只对细长的配管状的金属管17的内表面进行金刚石薄膜的成膜。

这样，只是内周面被进行了金刚石薄膜的成膜的细长配管状的金属管17的耐腐蚀性非常高，因此，用作例如在半导体制造装置中、用于供给反应性高的气体、对人体有害的气体的配管较佳。

以上说明了波导管11的内部具有圆锥型的反射板11A的实施方式，但是即使不具有反射板11A电磁波也会被引导到引导部13内，因此并不是必须具有反射板11A。

另外，以上说明了石英管14的内侧具有导电管15B的实施方式，但是即使在不具有导电管15B的结构中，也可将等离子体300引导到金属管17的内表面上从而对金属管17进行金刚石薄膜的成膜。

另外，以上说明了金属管17为不锈钢制的实施方式，但是金属管17的材质并不限定于不锈钢，也可以由其它所有的金属材料构成。

另外，以上说明了金属管17为直线性的管状构件的实施方式，但是金属管17如图4所示，也可以是折曲的。折曲方式(角度、方向)任意，另外折曲部的数量也可以是几个。即、金属管17可以具有几个弯曲部，弯曲部的数量可以是几个。

另外，以上说明了使用对金属管17施加(矩形波状的)脉冲状的负电压的脉冲电压源18的实施方式，但是也可以施加正弦波状、三角波状、或者锯齿波状的高频电压来代替这样的脉冲状的负电压。另外，其频率可以在10Hz～1MHz左右。

也可以使用施加直流的负电压的电源来代替脉冲电压源18。

另外，不一定必须包含脉冲同步电路22，也可以不用自电磁波产生装置12和脉冲电压源18获取振荡的脉冲电压的同步。

另外，以上说明了将处理气体供给到只有2个端的直管中的结构，但是在被处理体为具有3个以上的端的交叉管的情况下，可以自石英管14与金属管17之间(配置有接头16的位置)供给处理气体，另外也可以选择多个分支端中的任意一个为排气端、处理气体供给端、或封闭端。

实施方式2

图5是表示实施方式2的等离子体处理装置的主要部分的图。实施方式2的等离子体处理装置与实施方式1的等离子体处理装置10的不同点是包括波导管50、同轴电缆60、以及高频电源70代替实施方式1中的波导管11以及引导部13，通过自高频电源70对该同轴电缆60供给高频电力来向波导管50内供给电磁波。另外，该电磁波的频率低于实施方式1的电磁波1个数量级以上。

波导管50是内部具有方形截面形状的箱状的波导管，由铝等导电体构成。石英管14、导电管15A、以及导电管15B贯穿波导管50，另外在侧壁部50a的通孔50b中贯穿有同轴电缆60，供给有高频电力的芯线60A的前端与导电管15A的外周分开。同轴电缆60的屏蔽(shield)线是接地的。

另外，波导管50的孔部50A相当于实施方式1中的引导部 13的孔部13A，石英管14、导电管15A、以及导电管15B与孔部50A的位置关系和实施方式1中的石英管14、导电管15A、以及导电管15B与孔部13A的位置关系相同。

在该种结构的等离子体处理装置中，在自高频电源70向同轴电缆60供给高频电力时，在波导管50内产生电磁波100，在石英管14的周围产生电磁波，在石英管14的内表面上产生表面波200，等离子体300被点火。

在以等离子体被点火的状态下闭合开关18A时，在金属管17中形成衬层400，能够将等离子体300引导到金属管17的内部。这是由于利用被衬层400传播到金属管17的内部的表面波200在金属管17的内部激励处理气体而生成电磁波激励等离子体的缘故。

从而，能够与实施方式1同样地在金属管17的内表面形成金刚石薄膜。

这样，如同实施方式2所述，在石英管14中卷绕同轴电缆60，利用自电磁波产生装置12向该同轴电缆60供给电磁波的等离子体的点火方法，也能够与实施方式1同样地在金属管17的内表面形成金刚石薄膜。

实施方式3

图6是表示实施方式3的等离子体处理装置的主要部分的图。实施方式3的等离子体处理装置与实施方式1的等离子体处理装置10的不同点是使腔40代替金属管17与石英管14相连接。另外，为了方便说明，在图6中只表示石英管14的前端，通过波导管11以及引导部13向石英管14供给电磁波。

腔40的内部形状非常复杂，上部由盖41密封。在该盖41上开口有3个孔部，石英管14、气体导入管42、以及排气管43以密封的状态贯穿在上述孔部中。

另外，脉冲电压源18借助开关18A与腔40相连接，能够在内外表面生成衬层400。

因此，在自脉冲电压源18施加脉冲电压而生成衬层400时，表面波200自石英管14遍布腔40的内表面，在腔40的内部激励处理气体而生成电磁波激励等离子体，因此能够在具有复杂的内部形状的腔40的内表面上形成金刚石薄膜。

另外，石英管14的前端与腔40的内表面之间的距离D1需要设定成可以引导表面波200以及等离子体300的距离。

以上，采用实施方式3的等离子体处理装置，能够在内部形状复杂的腔40的内表面上形成金刚石薄膜。在采用这样的腔40为半导体制造装置的腔时，可保护腔的表面不被利用等离子体等处理半导体晶圆时所用的物理性、化学性爆炸影响，抑制堆向腔表面的堆积物的减少、异物自腔表面剥落，可使腔本身的清洗循环变长，增长腔的寿命。

另外，腔40的内部形状可是任意形状。腔40可以具有几个弯曲部，弯曲部的数量可以是几个。例如，可以是汽车用的内燃机的汽缸，也可以制作在内壁面上形成有金刚石薄膜的内燃机的汽缸。

图7是表示实施方式3的变形例的等离子体处理装置的主要部分的图。该等离子体处理装置的石英管14延伸到腔40内部的底面近旁，到达图6所示的处理装置底部。其它结构与图6所示的等离子体处理装置相同。

在该等离子体处理装置中，石英管14的前端和腔40内部的底面之间的距离D2必须设定成可引导表面波200以及等离子体300的距离。

在这样的实施方式3的变形例的等离子体处理装置中，在自脉冲电压源18施加脉冲电压而产生衬层400时，表面波200 自石英管14遍布腔40的内表面，处理气体在腔40的内部被激励而生成等离子体，因此能够在具有复杂的内部形状的腔40的内表面上形成金刚石薄膜。

以上说明了本发明例示的实施方式的等离子体处理装置，但是本发明并不限定于具体公开了的实施方式，可以不脱离权利要求书地进行各种变形、变更。

Claims

1.一种等离子体处理装置，

该等离子体处理装置包括：

电磁波产生源，其用于产生电磁波；

电介质制的真空容器，当该真空容器的内部被施加电场并被施加电压时，在真空容器的内表面上产生表面波，上述表面波在该真空容器的内部空间内对等离子体点火；

电磁波引导部，其用于将上述电磁波引导到上述真空容器的非覆盖部；

导电管，其配置在上述真空容器的长度方向的局部处的外周部上，在该导电管与上述电磁波引导部之间因上述电磁波产生上述电场；

气体供给部件，其用于将处理气体供给到被处理体的内部空间中，该被处理体与上述真空容器相连接；

排气部件，其用于对上述被处理体的内部空间进行排气；以及

电压施加部件，其与上述被处理体相连接，对上述被处理体施加规定电压；

上述电磁波引导部具有孔部；

上述真空容器在上述孔部近旁具有未被上述导电管覆盖的上述非覆盖部；

该等离子体处理装置利用被引导到施加有上述规定电压的上述被处理体的内部空间中的等离子体来处理上述被处理体的内壁面。

2.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其中，

上述电压施加部件与上述被处理体的外部相连接。

3.根据权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其中，

利用由上述电压施加部件施加的上述规定电压在上述被处理体的内部空间形成衬层，使用被上述衬层引导到上述被处理体的内部空间中的等离子体来处理上述被处理体的内壁面。

4.根据权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其中，

上述真空容器是电介质制的真空管；

上述电磁波引导部与上述导电管的外周分离地配置，将上述电磁波通过上述电磁波引导部与上述导电管之间的空间引导到上述非覆盖部。

5.根据权利要求4所述的等离子体处理装置，其中，

该等离子体处理装置还包括将上述电磁波自上述电磁波产生源引导到上述电磁波引导部中的波导管；

上述真空管自上述波导管的内部朝向外部而沿与上述电磁波的来向正交的方向延伸，在上述波导管内被上述导电管覆盖；

上述电磁波引导部具有自上述波导管的侧壁部向上述真空管的延伸方向突出的突出部；

上述真空管具有在上述突出部内未被上述导电管覆盖的上述非覆盖部，在上述非覆盖部的内部空间中施加有产生于上述导电管与上述电磁波引导部之间的电场。

6.根据权利要求4所述的等离子体处理装置，其中，

该等离子体处理装置还包括将电磁波自上述电磁波产生源引导到上述电磁波引导部中的波导管；

上述真空管沿与上述电磁波的来向正交的方向贯穿上述波导管的内部，在上述波导管内被上述导电管覆盖；

上述电磁波引导部具有自上述波导管的侧壁部向上述真空管的贯穿方向突出的突出部；

7.根据权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其中，

上述电压施加部件对上述被处理体施加脉冲电压作为上述规定电压。

8.根据权利要求7所述的等离子体处理装置，其中，

该等离子体处理装置还包括与上述电压施加部件和上述电磁波产生源相连接的同步电路；

自上述电压施加部件施加给上述被处理体的上述脉冲电压的频率与在上述电磁波产生源产生的电磁波的频率相同，且利用上述同步电路获取同步。

9.根据权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其中，

上述被处理体是不锈钢制。

10.根据权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其中，

上述被处理体配置在大气气氛中。

11.根据权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其中，

上述被处理体具有弯曲部。

12.根据权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其中，

上述等离子体的密度是1.0×10¹¹cm^-3以上。

13.根据权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其中，

上述电磁波的频率是50MHz～50GHz。

14.根据权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其中，

上述电磁波的频率是2.45GHz，被上述表面波激励的等离子体的密度在1.0×10¹¹cm^-3以上。

15.根据权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其中，

上述真空容器由陶瓷或石英构成。

16.根据权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其中，

上述处理气体含有碳基。

17.根据权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其中，

上述处理气体含有四甲基硅烷。

18.一种等离子体处理方法，

该等离子体处理方法包括：

第1工序，将电磁波引导到电介质制的真空容器的位于电磁波引导部的孔部近旁并未被导电管覆盖的非覆盖部，对该真空容器的内部施加电场，在真空容器的内表面上产生表面波，从而利用表面波对等离子体点火；

第2工序，对与上述真空容器相连接的被处理体施加规定电压；

第3工序，利用由上述第2工序施加的规定电压在上述被处理体的内部空间形成衬层，利用该衬层将上述表面波引导到该被处理体的内部空间中；

第4工序，将处理气体供给到上述被处理体中；

第5工序，对上述被处理体进行排气；以及

第6工序，利用被引导到施加有上述规定电压的上述被处理体的等离子体来处理上述被处理体的内壁面。