CN106797698A - 原子团气体产生系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于，在远程等离子体型成膜处理系统中，提供一种即便为例如大面积的被处理体、也能够均匀地实施使用原子团气体的处理的原子团气体产生系统。而且，在本发明的原子团气体产生系统(500)中，处理室装置(200)具有使被处理体(202)旋转的转台(201)。原子团气体生成装置(100)具有多个放电单元(70)。此外，放电单元(70)具有开口部(102)，该开口部(102)与处理室装置(200)内连接，且与被处理体(202)相面对，并且输出原子团气体(G2)。而且，在俯视观察下，越是远离所述旋转的中心位置而配设的放电单元(70)，越增大第一电极构件(1)与第二电极构件(31)对置的区域即对置面积。

Description

原子团气体产生系统
技术领域
本发明是与能够进行原子团气体的生成且进行利用了该原子团气体的处理的原子团气体产生系统相关的发明，例如，能够在使高性能的绝缘膜在被处理体上成膜时使用。
背景技术
在包括半导体制造领域的多用途的领域中，谋求多功能且高品质的薄膜(例如高绝缘薄膜、半导体薄膜、高电介质薄膜、发光薄膜、高磁性体薄膜、超硬薄膜等)。
例如，在制造半导体装置的场合下，在半导体芯片内设置有相当于电路布线的低阻抗的高导电膜、具有电路的布线线圈功能和磁铁功能的高磁性膜、具有电路的电容功能的高电介质膜、以及具有电气方面的漏电流较少的高绝缘功能的高绝缘膜等。
作为使这些膜成膜的现有技术，例如使用热CVD(化学气相沉积：Chemical VaporDeposition)装置、光CVD装置或者等离子体CVD装置，尤其是大多使用等离子体CVD装置。这是因为，例如，与热CVD装置和光CVD装置相比，等离子体CVD装置的成膜温度低且成膜速度快，能够实现短时间内的成膜处理。
例如，在使氮化膜(SiON、HfSiON等)、氧化膜(SiO2、HfO2)等栅绝缘膜在半导体基板上成膜的情况下，通常采用以下的使用等离子体CVD装置的技术。
换句话说，将NH3(氨)或N3、O2、O3(臭氧)等气体与硅、铪等前驱体气体直接供给至实施CVD处理的处理室装置。在处理室装置内，使前驱体气体解离而生成金属粒子，并通过该金属粒子与上述的NH3(氨)等气体的化学反应，使氮化膜或氧化膜等薄膜在被处理体上成膜。
另一方面，在等离子体CVD装置中，在处理室装置内直接地产生了高频等离子体、微波等离子体。因此，被处理体暴露于原子团气体或具有高能量的等离子体离子(或电子)中。
需要说明的是，作为公开了与等离子体CVD装置相关的技术的在先文献，例如存在专利文献1。
然而，在等离子体CVD装置内的成膜处理中，如上所述，被处理体直接暴露于等离子体。因此，该被处理体因等离子体(离子、电子)而受到较大的使半导体功能的性能下降等的损害。
另一方面，在使用热CVD装置、光CVD装置的成膜处理中，在被处理体不受到等离子体(离子、电子)所带来的损害的状态下使高品质的氮化膜、氧化膜等成膜。然而，在该成膜处理中，难以获得高浓度且大量的原子团气体源，其结果是，存在需要非常长的成膜时间这样的问题。
在近来的热CVD装置、光CVD装置中，作为原料气体，使用容易通过热、光的照射而解离的高浓度的NH3气体、O3气体。此外，在CVD室装置内设置有加热催化剂体。由此，在该热CVD装置、光CVD装置中，通过催化剂的作用来促进气体的解离，也能够在短时间内使氮化膜、氧化膜等成膜。然而，该时间的缩短化具有局限性，难以大幅地改善成膜时间。
对此，作为能够减少等离子体对被处理体造成的损害且能够实现成膜时间的进一步的缩短化的装置，存在远程等离子体型成膜处理装置(例如参照专利文献2)。
在该专利文献2的技术中，等离子体生成区域与被处理体处理区域由隔壁(等离子体约束电极)分离。具体地说，在专利文献2的技术中，在高频施加电极与设置有被处理体的对置电极之间设置该等离子体约束电极。由此，在专利文献2的技术中，仅中性活性种被供给到被处理体上。
另外，在专利文献3的技术中，在远程等离子体源中，利用等离子体使原料气体的一部分活性化。在此，气体的流路在该远程等离子体源内环绕。在远程等离子体源中生成的活性气体被释放且供给至存在被处理体的装置侧。
在专利文献3那样的薄膜技术中，利用氮、氧、臭氧或者氢等的多种原料气体。而且，由该原料气体生成活性化后的原子团气体，利用该原子团气体，使薄膜在被处理体上成膜。
原子团气体的反应性非常高。因此，通过将微量(约1％∶10000ppm)以下的浓度的原子团气体碰撞到被处理体，来促进被处理体中的化学反应，从而能够在短时间内高效地制作氮化薄膜、氧化薄膜或者氢还原膜(促进了氢结合的金属膜)等。
在原子团气体生成装置中配设有放电单元，在该放电单元中，通过与大气压等离子体相当的电介质阻挡放电，来实现高电场的等离子体。由此，由暴露于放电单元的等离子体的原料气体生成高品质的原子团气体。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-266489号公报
专利文献2：日本特开2001-135628号公报
专利文献3：日本特开2004-111739号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，现有的原子团气体生成装置无法生成反应性非常高的有效的原子团气体。另外，难以获得大量的原子团气体。与此同时，所生成的原子团气体的寿命非常短。因此，从原子团气体生成装置到与该原子团气体生成装置分开设置的原子团气体处理场(薄膜生成场、处理室装置)都难以抑制浓度的下降，并且难以引导原子团。
例如，为了使从原子团气体生成装置喷出的原子团气体在短时间内碰撞到处理室装置内的被处理体，考虑了使原子团气体的出口呈孔口状的方法。换句话说，在从原子团气体生成装置连接到处理室装置的、作为原子团气体的传送路的开口部，考虑缩窄该开口部的开口径的方法。由此，在将处理室装置内的压力设为减压状态(真空状态)后，产生原子团气体生成装置内的压力与处理室装置内的压力之差，能够使原子团气体以高速度向处理室装置内喷出。换句话说，能够在维持了高浓度的状态下，将原子团气体从原子团气体生成装置引导至处理室装置内。
在采用上述方法的情况下，需要将开口部的直径设为例如几十mm左右。然而，在采用该尺寸的开口部时，向处理室装置内的被处理体照射原子团气体的区域具有局限性。换句话说，难以大面积(例如200mm直径以上的被处理体)地形成均匀的薄膜。
对此，本发明的目的在于，在原子团气体生成装置和处理室装置分开且相邻配设的原子团气体产生系统(远程等离子体型成膜处理系统)中，提供一种能够将原子团气体从原子团气体生成装置引导至处理室装置、且即便采用例如大面积的被处理体也能够均匀地实施使用原子团气体的处理的原子团气体产生系统。
解决方案
为了实现上述的目的，本发明的原子团气体产生系统具备：原子团气体生成装置，其利用电介质阻挡放电，从原料气体生成原子团气体；以及处理室装置，其与所述原子团气体生成装置连接，且在内部配设有被处理体，该处理室装置对该被处理体实施利用了所述原子团气体的处理，所述处理室装置具有转台，该转台载置有所述被处理体，且使该被处理体旋转，所述原子团气体生成装置具有：多个放电单元，其产生所述电介质阻挡放电；以及原料气体供给部，其向该原子团气体生成装置内供给所述原料气体，所述放电单元具有：第一电极部，其具有第一电极构件；第二电极部，其与所述第一电极对置配设，且具有第二电极构件；以及开口部，其与所述处理室装置内连接，且与在所述转台上配设的所述被处理体相面对，并且输出通过所述电介质阻挡放电而从所述原料气体生成的所述原子团气体，在俯视观察下，越是远离所述旋转的中心位置而配设的所述放电单元，越增大所述第一电极构件与所述第二电极构件对置的区域即对置面积。
发明效果
本发明的原子团气体产生系统具备：原子团气体生成装置，其利用电介质阻挡放电，从原料气体生成原子团气体，以及处理室装置，其与所述原子团气体生成装置连接，在内部配设有被处理体，并对该被处理体实施利用了所述原子团气体的处理，所述处理室装置具有转台，该转台载置有所述被处理体，且使该被处理体旋转，所述原子团气体生成装置具有：多个放电单元，其产生所述电介质阻挡放电；以及原料气体供给部，其向该原子团气体生成装置内供给所述原料气体，所述放电单元具有：第一电极部，其具有第一电极构件；第二电极部，其与所述第一电极对置配设，且具有第二电极构件；以及开口部，其与所述处理室装置内连接，且与在所述转台上配设的所述被处理体相面对，并且输出通过所述电介质阻挡放电而从所述原料气体生成的所述原子团气体，在俯视观察下，越是远离所述旋转的中心位置而配设的所述放电单元，越增大所述第一电极构件与所述第二电极构件对置的区域即对置面积。
因此，能够将由原子团气体生成装置生成的原子团气体经由开口部而直接引导至处理室装置。另外，不用相对于一个原子团气体生成装置而配设多个交流高压电源，而使用一个交流高压电源，就能够控制从各放电单元喷出的原子团气体的原子团气体量(浓度)。因此，能够对大面积的被处理体实施均匀的原子团气体处理。
附图说明
图1是示出本发明的原子团产生系统500的结构例的剖视图。
图2是示出本发明的放电单元70的结构例的放大剖视图。
具体实施方式
如上所述，在远程等离子体型成膜处理系统中，作为在维持了高浓度的状态下能够将原子团气体从原子团气体生成装置引导至处理室装置内的结构，发明人发现了减小开口部的开口径的结构。
在此，以原子团气体生成装置成为上级的方式使原子团气体生成装置与处理室装置上下相邻，开口部是从原子团气体生成装置连接到处理室装置的原子团气体的传送路。另外，该开口部配设有多个。需要说明的是，各开口部面向被处理体的主面。
然而，如上所述，在采用该结构的情况下，难以对处理室装置内的被处理体均匀地进行使用原子团气体的处理(以下，作为一例，称为成膜处理)。通过增加开口部的个数，能够消除若干的不均匀性，即便如此，也存在不均匀性的问题。
作为消除上述那样的不均匀的成膜的方法，发明人考虑了在处理室装置内使被处理体在俯视下旋转的结构。然而，在该结构中，随着在平面方向上远离旋转中心，该位置处的被处理体的速度增大(根据v(速度)＝r(半径)×ω(角速度))。因此，即便采用使被处理体旋转的结构而从各开口部向处理室装置内喷出原子团气体，也难以完全地解决上述不均匀的成膜处理这样的问题。
作为进一步消除成膜的不均匀性的方法，也考虑了以下结构。换句话说，如上所述，原子团的喷出部即开口部为多个。对此，采用如下结构：与各开口部对应地设置放电单元，在各放电单元中，对所产生的原子团气体量(原子团气体浓度)进行控制。
作为在各放电单元中改变原子团气体量(原子团气体浓度)的方法，考虑了按照放电单元而设置交流电源、并按照放电单元来控制(改变)从交流电源供给的电力的方法。然而，在该方法中必须设置多个交流电源和多个高压供给部。因此，存在原子团气体产生系统整体大型化而导致高成本的问题点。
另外，作为在各放电单元中改变原子团气体量的方法，还考虑了在各放电单元中改变开口部的开口径(改变孔口的孔径)的方法。然而，当使原子团气体的开口部的开口径发生变化时(当改变孔口的孔径时)，在各放电单元中，从开口部喷出的原子团气体的气体流速本身也发生变化。该气体流速的变化为妨碍均匀的成膜的重要因素。
对此，作为在各放电单元中改变原子团气体量的结构，发明者创作了下述的发明。以下，基于表示本发明的实施方式的附图对本发明进行具体说明。
＜实施方式＞
图1是示出本实施方式的原子团气体产生系统500的结构例的剖视图。另外，图2是示出在原子团气体生成装置100内配设的放电单元70的结构的放大剖视图。
以下，使用图1、2对本实施方式的原子团产生系统500的结构进行说明。
如图1所示，原子团气体产生系统500包括原子团气体生成装置100、处理室装置200、交流高压电源9以及真空泵300。
原子团气体产生系统500是远程等离子体型成膜处理系统，该远程等离子体型成膜处理系统分开设置有进行原子团气体G2的生成的原子团气体生成装置100和进行使用所生成的原子团气体G2的成膜处理等的处理室装置200。
如图1所示，原子团气体生成装置100的底面侧与处理室装置200的上表面侧相接。需要说明的是，如后所述，原子团气体生成装置100内与处理室装置200内经由开口部102而连接。如上所述，形成有多个开口部102。
在原子团气体生成装置100内，利用电介质阻挡放电从原料气体G1生成原子团气体G2(原料气体G1的一部分通过电介质阻挡放电而发生原子团化，生成原子团气体G2)。
如图1所示，在原子团气体生成装置100内配设有多个放电单元70。具体地说，各放电单元70设置在原子团气体生成装置100的底面上。
如图2所示，各放电单元70由第一电极部1、2和第二电极部5、31、3构成。第一电极部1、2隔开规定的间隔地与第二电极部5、31、3对置。
换句话说，在第一电极部1、2与第二电极部5、31、3之间形成有产生电介质阻挡放电的放电空间40。需要说明的是，为了将放电空间40内的间隙长度(图2中为第一电极部1、2与第二电极部5、31、3之间的距离)维持为恒定，在第一电极部1、2与第二电极部5、31、3之间配设有1个以上的隔离物4。
如图2所示，第一电极部1、2由低压电极(能够把握为第一电极构件)1和第一电介质2构成。
在此，低压电极1成为接地电势，且配设在原子团气体生成装置100的底面上。另外，在所有放电单元70中共用一个低压电极1。另外，第一电介质2形成在低压电极1上。
另外，第二电极部5、31、3由高压电极组件5、高压电极(能够把握为第二电极构件)31以及第二电介质3构成。
在此，在第二电介质3上形成有高压电极31，在该高压电极31上连接有高压电极组件5。向高压电极组件5供给交流电压的高压。另外，由于高压电极组件5与高压电极31电连接，因此高压也被施加于高压电极31。
另外，如图1所示，在放电单元70上，穿设有作为孔口发挥功能的开口部102。
在此，开口部102以贯穿第一电介质2以及低压电极1的方式形成。需要说明的是，开口部102形成于第一电介质2的中央部。另外，开口部102将原子团气体生成装置100(更具体地说为放电空间40)内与处理室装置200内连接起来。因此，在放电空间40内生成的原子团气体G2经由该开口部102向处理室装置200内输出。需要说明的是，开口部102面向在处理室装置200内配设的被处理体202的处理面。
作为一实施例，俯视观察时的放电单元70的轮廓形状呈圆盘状。换句话说，第一电介质2与第二电介质3均为圆盘形状，第一电介质2、第二电介质3平行地配置(需要说明的是，高压电极31也为圆盘形状)。在从上表面观察放电单元70时，第一电介质2的外周端与第二电介质3的外周端对齐。需要说明的是，俯视观察时的放电单元70的轮廓形状并非必须为圆盘状，只要能起到同样的效果，也可以为其他的形状。
在各放电单元70中，该轮廓形状是相同的。例如，如上所述，若放电单元70的轮廓形状为圆盘状，则俯视观察时的放电单元70的轮廓尺寸由第一电介质2(同样为第二电介质3)的直径来决定。
这样，参照图1，交流高压电源9向原子团气体生成装置100(更具体地说为各放电单元70)施加用于使其进行放电的交流高压。当向各放电单元70施加交流高压时，在各放电单元70的放电空间40内产生电介质阻挡放电。然后，在通过各放电空间40内的原料气体G1与电介质阻挡放电的作用下，在各放电空间40内生成原子团气体G2。换句话说，在原子团气体生成装置100内，利用电介质阻挡放电而生成原子团气体G2(原料气体G1的一部分通过电介质阻挡放电而发生原子团化，从而生成原子团气体G2)。
另外，原料气体供给部101配设于原子团气体生成装置100的上表面部。从该原料气体供给部101向原子团气体生成装置100内供给成为原子团气体G2的原料的原料气体G1。需要说明的是，从原料气体供给部101供给的原料气体G1充满原子团气体生成装置100内，且以均匀的量从各放电单元70的外侧向各放电单元70内侵入，并在各放电空间40内流动。
由原子团气体生成装置100生成的原子团气体G2向处理室装置200内喷出。在处理室装置200内，利用该原子团气体，对被处理体202的主面实施薄膜形成等处理。
例如假设向原子团气体生成装置100供给了作为原料气体G1的氮气。在该情况下，在原子团气体生成装置100的各放电单元70内，从该氮气体生成氮原子团气体来作为原子团气体G2。因此，在处理室装置200内，利用从原子团气体生成装置100喷出的氮原子团气体G2在被处理体202上形成氮化膜。
另外，假设向原子团气体生成装置100供给了作为原料气体G1的臭氧气体或氧气。在该情况下，在原子团气体生成装置100的各放电单元70内，从该臭氧气体或该氧气生成氧原子团气体来作为原子团气体G2。因此，在处理室装置200内，利用从原子团气体生成装置100喷出的氧原子团气体G2在被处理体202上形成氧化膜。
另外，假设向原子团气体生成装置100供给作为原料气体G1的氢气或水蒸气气体。在该情况下，在原子团气体生成装置100的各放电单元70内，从该氢气生成氢原子团气体来作为原子团气体G2。或者在原子团气体生成装置100的各放电单元70内，从该水蒸气气体生成OH原子团气体(羟基原子团气体)来作为原子团气体G2。因此，在处理室装置200中，利用从原子团气体生成装置100喷出的氢原子团气体G2或OH原子团气体G2，在被处理体202上形成氢还原膜(促进了氢结合的金属膜)。
另外，在处理室装置200的下方侧面配设有与真空泵300相连的气体排出部203。通过该真空泵300进行的气体排气，将处理室装置200内的压力维持在约几torr～几十torr(几kPa)左右。另外，利用真空泵300也形成了气体从原子团气体生成装置100向处理室装置200的流动。需要说明的是，由于开口部102作为孔口而发挥功能，因此，能够在原子团气体生成装置100内与处理室装置200内之间形成压力区划。
如图1所示，在处理室装置200中配设有转台201。而且，在该转台201上载置被处理体202。从原子团气体生成装置100的开口部102喷出的原子团气体G2碰撞到该被处理体202。然后，在被处理体202上实施利用了原子团气体G2的处理(例如形成薄膜)。需要说明的是，转台201在载置有被处理体202的状态下，在俯视观察下绕顺时针或绕逆时针旋转。通过该转台201的旋转，被处理体202同样也进行旋转。
需要说明的是，如上所述，各放电单元70的轮廓相同。另外，形成于各放电单元70的开口部102的开口径也是相同的。因此，因气体的流动而引起的压力损失在各放电单元70以及开口部102处相同。因此，气体均等地在各放电单元70内流动，向处理室装置200内喷出的原子团气体G2的喷出速度也大体恒定。
如图1所示，交流高压电源9的一端经由端子8而与低压电极1连接。需要说明的是，如上所述，在各放电单元70，低压电极1共用，且为接地电势。另外，交流高压电源9的另一端经由端子7而与各放电单元70的高压电极组件5分别连接。利用该连接关系，交流高压电源9能够向各放电单元70施加交流的高压。
如上所述，对各放电单元70使用一个交流高压电源9。另外，在低压电极1内以及高压电极组件5内形成有由冷却水等进行冷却而能够冷却所产生的热量的构造，但从简化附图的观点出发，与该冷却相关的结构在图2中省略图示。
这样，在各放电单元70中，高压电极31与低压电极1对置的区域成为放电空间40。向低压电极1施加交流高压电源9的低压电势，交流高压电源9的高压电势经由端子7和各高压电极组件5而被施加于各高压电极31。当在低压电极1与高压电极31之间施加交流高压时，在各放电空间40内产生电介质阻挡放电。然后，如上所述，利用原料气体G1和该电介质阻挡放电，在各放电空间40内生成原子团气体G2(原料气体G1的一部分通过电介质阻挡放电而发生原子团化，生成原子团气体G2)。
另外，如上所述，所生成的原子团气体G2经由各开口部102向处理室装置200内的被处理体202喷出。在此，向处理室装置200内喷出的原子团气体G2的浓度通常小于1％(10000ppm)，剩余的气体大部分为原料气体G1。因此，原料气体G1起到将生成的原子团气体G2在短时间内从各放电单元70向处理室装置200内输送的载气的作用。
换句话说，从各放电单元40开口部102喷出的原子团气体G2的喷出速度由原料气体G1决定。因此，若该喷出速度变慢，则原子团气体G2到达被处理体202耗费时间，所生成的原子团气体G2的一部分消失的可能性变高。换句话说，气体量(气体浓度)低的原子团气体G2被照射到被处理体202。这意味着，相对于被处理体202进行的使用原子团气体G2的处理的效率下降。
根据以上说明，需要将从各放电单元40的开口部102喷出的原子团气体G2的喷出速度确保为恒定以上，优选设为使开口部102的开口径较小的孔口形状。
这样，当减小开口部102的开口径时，原子团气体G2的喷出速度增加，能够抑制原子团气体G2的消失。然而，被处理体202中的由原子团气体G2照射的面积被限制。虽然开口部102在各放电单元70中形成，但当由原子团气体G2照射的区域被限制时，难以向被处理体202均匀地照射原子团气体G2。
另一方面，优选使原子团气体G2的喷出速度在各放电单元70中恒定。而且，为了使原子团气体G2的喷出速度恒定，在多个放电单元70中，将放电单元70的轮廓形状设为相同，且将各开口部102的开口径也设为相同。
换句话说，在各放电单元70中，不期望改变原子团气体G2的喷出速度。另一方面，为了使原子团气体G2高速喷出，需要减小开口部102的开口径，但当开口径变小时，难以大范围地进行均匀的原子团气体处理。
对此，在本发明中，通过以下的结构，能够在各放电单元70中高速且恒定地维持原子团气体G2的喷出速度的同时，针对被处理体202大范围地进行均匀的原子团气体处理。
首先，在原子团气体G2的照射时，利用转台201使被处理体202以恒定速度进行旋转。在此，在原子团气体生成装置100中配设有多个放电单元70，在各放电单元70中配设有开口部102。该开口部102的位置固定。
因此，从各开口部102喷出原子团气体G2，另一方面，若使被处理体202旋转，则能够在被处理体202的更大的范围内进行原子团气体处理。然而，由于被处理体202的旋转，周速度根据距被处理体202的旋转中心的位置而不同。当从放电单元70喷出的原子团气体G2的流量相同且周速度不同时，其结果是，根据距被处理体202的旋转中心的距离，相对于被处理体202的原子团气体处理能力不同。
对此，需要以被处理体202的旋转中心为起点，来改变、调整从各放电单元70喷出的原子团气体G2的流量。换言之，从相对于被处理体202的原子团气体处理的均匀性的观点出发，需要根据被处理体202(转台201)的旋转的周速度，来控制从各放电单元70喷出的原子团气体G2的原子团化后的流量成分。
在本发明中，在俯视观察下，该原子团气体G2的流量控制为，越是远离被处理体202的旋转中心位置而配设的放电单元70，越增大高压电极31与低压电极1对置的区域即对置面积。具体地说，越是远离被处理体202的旋转中心位置而配设的放电单元70，越增大形成于第二电介质3的高压电极31的面积。
由此，根据放电单元70的配设位置，放电空间40的大小不同，原子团气体G2的生成量也不同。因此，能够根据放电单元70的配设位置而使原子团化后的流量成分发生变化。
在远离被处理体202的旋转中心的位置处，周速度变快，因此，原子团气体G2的照射时间缩短。另一方面，在接近被处理体202的旋转中心的位置处，周速度变慢，因此，原子团G2的照射时间增长。在此，被处理体202的旋转速度(角速度)是恒定的。为了以与由放电单元70的配设位置决定的照射时间成反比例的方式增加由放电单元70产生的原子团气体量(原子团气体浓度)，使高压电极31紧贴或接合于第二电介质3，但例如能够通过下述的高压电极31的结构使放电空间40的大小发生变化。
例如，着眼于两个放电单元70。一方的放电单元70在俯视观察下与被处理体202的旋转中心分离有第一距离。与此相对地，另一方的放电单元70在俯视观察下与被处理体202的旋转中心分离有第二距离。在此，第一距离小于第二距离。在该情况下，使另一方的放电单元70中的高压电极31的面积大于一方的放电单元70中的高压电极31的面积。由此，能够使从另一方的放电单元70的开口部102喷出的原子团气体G2的原子团化后的流量成分大于从另一方的放电单元70的开口部102喷出的原子团气体G2的原子团化后的流量成分。
在此，原子团气体G2的喷出速度主要根据电介质2、3的外形而决定。因此，虽然已叙述过从原子团气体G2的喷出速度相同的观点出发而优选在各放电单元70中采用相同的轮廓外形，但若在各放电单元70中电介质2、3的外形相同，则即便使高压电极31的外形发生变化，也能够使从各放电单元70喷出的原子团气体G2的喷出速度大体相同。
如以上那样，在本实施方式的原子团气体产生系统500中，在原子团气体生成装置100内配设有多个放电单元70，在各放电单元70配设有开口部102。另外，将原子团气体G2经由开口部102从原子团气体生成装置100引导至处理室装置200。而且，使被处理体202旋转。此外，在各放电单元70中，根据距被处理体202的旋转中心的距离，使放电空间40的大小发生变化。
因此，能够将由原子团气体生成装置100生成的原子团气体G2(原料气体G1的一部分通过电介质阻挡放电而原子团化后的原子团气体G2)经由开口部102直接地引导至处理室装置200。另外，不用相对于一个原子团气体生成装置100而配设多个交流高压电源9，而使用一个交流高压电源9，就能够控制从各放电单元70喷出的原子团气体G2的原子团气体量(浓度)。因此，能够对大面积的被处理体202实施均匀的原子团气体处理。
另外，仅使高压电极31的面积(电极对置面积)发生变化，而其他的多个放电单元70的轮廓外形(尤其是电介质2、3的外形)在各放电单元70中相同，各开口部102的开口径在各放电单元70中也相同。因此，由放电空间40生成的原子团量(浓度)尽可能地小于1％而成为可变控制，因此，能够将从开口部102喷出的气体速度维持在大体相同的状态，并且能够根据放电单元70的配设位置来控制原子团量(浓度)。
另外，由于使被处理体202旋转，因此，能够减小从原子团气体G2喷出的开口部102的开口径，能够实现原子团气体G2的高速化。因此，能够使原子团气体G2在短时间内到达被处理体202，能够抑制原子团气体G2在到达被处理体202之前消失。
需要说明的是，在各放电单元70中，面向放电空间40而配设的各电介质2、3也可以由单晶蓝宝石或石英构成。
在放电空间40内，产生电介质阻挡放电，电介质2、3通过该电介质阻挡放电而受到放电损害。对此，若将各电介质2、3设为单结晶蓝宝石制或石英制，则提高了电介质2、3的放电耐性，其结果是，能够抑制因电介质阻挡放电而向电介质2、3析出的颗粒量。
然而，在原子团气体生成装置100中，为了通过放电空间40内的电介质阻挡放电而生成品质好的原子团气体G2，需要使放电空间40成为高电场等离子体状态。放电空间40的电场取决于放电空间40的气体压力与放电空间内的间隙长度的乘积，为了成为高电场等离子体状态，要求“P·d(kPa·cm)”乘积为规定的值以下。在此，P为原子团气体生成装置100内的压力，d为各放电单元70内的间隙长度(从第一电介质2到第二电介质3的距离，在各放电单元70中是均匀的)。
在原子团气体的情况下的P·d乘积为相同的值时，在采用大气压+短间隙长度的条件(称为前者的情况)和采用减压+长间隙长度的条件(称为后者的情况)的情况下，后者的情况在下述方面是有益的。换句话说，在后者的情况下，在放电空间40中流动的气体流速变高，并且间隙长度(放电面的壁)变宽，从而能够抑制因原子团气体G2向壁碰撞的碰撞量而引起的损失(换句话说，能够抑制所产生的原子团气体量(原子团气体浓度)的分解)。
根据以上的说明，从能够稳定地驱动电介质阻挡放电并得到良好的原子团气体这样的观点出发，发明人发现，原子团气体生成装置100优选满足以下的条件。
换句话说，优选为，在原子团气体生成装置100中，通过将内部的气体压力P设定为约10kPa～30kPa左右，将放电空间40的间隙长度d设定为约0.3～3mm，由此使P·d乘积成为约0.3～9(kPa·cm)。
附图标记说明：
1 低压电极；
2 第一电介质；
3 第二电介质；
4 隔离物；
5 高压电极组件；
9 交流高压电源；
31 高压电极；
40 放电空间；
70 放电单元；
101 原料气体供给部；
102 开口部；
100 原子团气体生成装置；
200 处理室装置；
201 转台；
202 被处理体；
203 气体排出部；
300 真空泵；
500 原子团气体产生系统；
G1 原料气体；
G2 原子团气体。

Claims (6)

1.一种原子团气体产生系统，其特征在于，
所述原子团气体产生系统具备：
原子团气体生成装置(100)，其利用电介质阻挡放电，从原料气体(G1)生成原子团气体(G2)；以及
处理室装置(200)，其与所述原子团气体生成装置连接，且在内部配设有被处理体(202)，所述处理室装置(200)对该被处理体实施利用了所述原子团气体的处理，
所述处理室装置具有转台(201)，该转台(201)载置有所述被处理体，且使该被处理体旋转，
所述原子团气体生成装置具有：
多个放电单元(70)，其产生所述电介质阻挡放电；以及
原料气体供给部(101)，其向该原子团气体生成装置内供给所述原料气体，
所述放电单元具有：
第一电极部(3、5、31)，其具有第一电极构件(5、31)；
第二电极部(1、2)，其与所述第一电极对置配设，且具有第二电极构件(1)；以及
开口部(102)，其与所述处理室装置内连接，且与在所述转台上配设的所述被处理体相面对，并且输出通过所述电介质阻挡放电而从所述原料气体生成的所述原子团气体，
在俯视观察下，越是远离所述旋转的中心位置而配设的所述放电单元，越增大所述第一电极构件与所述第二电极构件对置的区域即对置面积。
2.根据权利要求1所述的原子团气体产生系统，其特征在于，
所述放电单元还具有电介质(2、3)，该电介质(2、3)面向所述电介质阻挡放电产生的放电空间而配设，
所述电介质由单结晶蓝宝石或石英构成。
3.根据权利要求1所述的原子团气体产生系统，其特征在于，
所述原子团气体生成装置中的内部的气体压力为10kPa～30kPa，
所述第一电极部与所述第二电极部之间的距离为0.3～3mm。
4.根据权利要求1所述的原子团气体产生系统，其特征在于，
所述原料气体为氮气，
所述原子团气体生成装置从所述氮气生成氮原子团气体来作为所述原子团气体，
所述处理室装置利用所述氮原子团气体，在所述被处理体上形成氮化膜。
5.根据权利要求1所述的原子团气体产生系统，其特征在于，
所述原料气体为臭氧气体或氧气，
所述原子团气体生成装置从所述臭氧气体或氧气生成氧原子团气体来作为所述原子团气体，
所述处理室装置利用所述氧原子团气体，在所述被处理体上形成氧化膜。
6.根据权利要求1所述的原子团气体产生系统，其特征在于，
所述原料气体为氢气或水蒸气气体，
所述原子团气体生成装置从所述氢气或水蒸气气体生成氢原子团气体或OH原子团气体来作为所述原子团气体，
所述处理室装置利用所述氢原子团气体或OH原子团气体，在所述被处理体上形成促进了氢结合的金属膜。
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