JP2013062270A - Plasma generation apparatus and cvd apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma generation apparatus which generates a metal function material particle gas and supplies the generated metal functional material particle gas to the CVD chamber side.SOLUTION: A plasma generation apparatus includes: an electrode cell and a housing enclosing the electrode cell. The electrode cell has: a first electrode 3; a discharge space 6; a second electrode 1; dielectric bodies 2a, 2b; and a through port PH formed at a center part when viewed in a plan view. An insulation cylindrical part 21, having a cylindrical shape, is disposed in the through port PH and has jet holes 21x at a side surface part of the insulation cylindrical part 21 having the cylindrical shape. Further, the plasma generation apparatus includes a conductive member disposed in a cavity part 21A of the insulation cylindrical part 21.

Description

この発明は、原料ガスから高エネルギーを有するプラズマ励起ガス(活性ガス、ラジカルガス)を高濃度で、多量に生成することができるプラズマ発生装置、および当該プラズマ発生装置内で、出力したプラズマ励起ガスをターゲット材に衝突させ、被堆積物質粒子のスパッタ反応をさせ、堆積処理物質粒子をCVD装置に効率良く導くようにしたCVD装置に関するものである。   The present invention relates to a plasma generator capable of generating a large amount of plasma excited gas (active gas, radical gas) having high energy from a source gas in a large amount, and the plasma excited gas output in the plasma generator The present invention relates to a CVD apparatus in which a target material is collided to cause a sputter reaction of deposited material particles, and the deposition treated material particles are efficiently guided to the CVD device.

半導体装置の製造において、半導体チップ内で、回路配線相当になる低インピーダンスの高導電膜、回路の配線コイル機能や磁石機能を有する高磁性膜、回路のコンデンサ機能を有する高誘電体膜および電気的な漏洩電流の少ない高絶縁機能を有する酸化や窒化による高絶縁膜などの高機能膜の成膜方法には、熱CVD(化学気相成長:Chemical Vapor Deposition)装置、光CVD装置またはプラズマCVD装置が用いられており、特に、プラズマCVD装置が多々使用されている。例えば、熱・光CVD装置よりも、プラズマCVD装置の方が、成膜温度を低くでき、かつ、成膜速度が大きく短時間の成膜処理ができるなどの利点がある。   In the manufacture of semiconductor devices, a low impedance high conductive film equivalent to circuit wiring in a semiconductor chip, a high magnetic film having a circuit wiring coil function and a magnet function, a high dielectric film having a circuit capacitor function, and electrical As a method for forming a highly functional film such as a highly insulating film by oxidation or nitridation having a high insulating function with a small leakage current, a thermal CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus, a photo CVD apparatus or a plasma CVD apparatus In particular, a plasma CVD apparatus is often used. For example, the plasma CVD apparatus has an advantage that the film forming temperature can be lowered, the film forming speed is high, and the film forming process can be performed in a short time than the thermal / photo CVD apparatus.

たとえば、窒化膜(SiON、HfSiONなど)や酸化膜(SiO2,HfO2)などのゲート絶縁膜を半導体基板に成膜する場合には、プラズマCVD装置を用いた以下の技術が一般的に採用されている。 For example, when a gate insulating film such as a nitride film (SiON, HfSiON, etc.) or an oxide film (SiO 2 , HfO 2 ) is formed on a semiconductor substrate, the following technique using a plasma CVD apparatus is generally adopted. Has been.

つまり、NH3(アンモニア)やN2、O2、O3(オゾン)などのガスとシリコンやハフニウム物質の金属前駆体ガスとが、CVD処理装置などの成膜処理チャンバーに直接供給される。当該成膜処理チャンバーでは、熱や触媒等による化学反応が促進され、前駆体ガスを解離させ、解離させた前駆体からの金属粒子を添加したNH3(アンモニア)やN2、O2、O3(オゾン)などのガスによって酸化や窒化物にして、被処理体である半導体ウェハー上に堆積させることで、高機能膜を成膜している。 That is, a gas such as NH 3 (ammonia), N 2 , O 2 , or O 3 (ozone) and a metal precursor gas of silicon or hafnium material are directly supplied to a film forming chamber such as a CVD processing apparatus. In the film forming chamber, chemical reaction by heat, catalyst, etc. is promoted, the precursor gas is dissociated, and NH 3 (ammonia) or N 2 , O 2 , O, to which metal particles from the dissociated precursor are added. 3 A highly functional film is formed by oxidizing or nitriding with a gas such as (ozone) and depositing it on a semiconductor wafer that is the object to be processed.

そのため、CVD処理装置では、成膜処理チャンバー内で直接的に、高周波プラズマやマイクロ波プラズマが発生させられ、ウェハー基板はラジカルガスや高エネルギーを有したプラズマイオンや電子に晒された状態で、当該ウェハー基板上には、窒化膜や酸化膜等の高機能膜が成膜される。   Therefore, in the CVD processing apparatus, high-frequency plasma and microwave plasma are generated directly in the film-forming processing chamber, and the wafer substrate is exposed to radical gas, high-energy plasma ions and electrons, A highly functional film such as a nitride film or an oxide film is formed on the wafer substrate.

なお、プラズマCVD装置の構成が開示されている先行文献として、たとえば特許文献1が存在する。   For example, Patent Document 1 exists as a prior document disclosing the configuration of a plasma CVD apparatus.

しかしながら、プラズマCVD装置内の成膜処理では、上記のように、ウェハー基板がプラズマに直接晒される。したがって、当該ウェハー基板は、プラズマ(イオンや電子)による半導体機能の性能を低下させる等のダメージを大きく受ける、という問題が常に生じていた。   However, in the film forming process in the plasma CVD apparatus, the wafer substrate is directly exposed to the plasma as described above. Therefore, there has always been a problem that the wafer substrate is greatly damaged by plasma (ion or electron) due to deterioration of performance of the semiconductor function.

他方、熱・光CVD装置を用いた成膜処理では、ウェハー基板はプラズマ(イオンや電子)によるダメージを受けず、高品質の窒化膜や酸化膜等の高機能膜が成膜される。しかしながら、当該成膜処理では、高濃度で、かつ多量の窒素ラジカルガス源や酸素ラジカル源を得ることが困難であり、結果として、成膜時間が非常に長く要するという問題がある。   On the other hand, in the film forming process using the thermal / photo CVD apparatus, the wafer substrate is not damaged by plasma (ions or electrons), and a high-functional film such as a high-quality nitride film or oxide film is formed. However, in the film forming process, it is difficult to obtain a high concentration and a large amount of nitrogen radical gas source or oxygen radical source, and as a result, there is a problem that a film forming time is very long.

最近の熱・光CVD装置では、原料ガスとして、熱や光の照射によって解離しやすい、NH3ガスやO3ガスの高濃度のものを用い、CVDチャンバー内に加熱触媒体を設けている。これにより、当該熱・光CVD装置では、触媒作用でチャンバー内のガスの解離が促進し、窒化膜や酸化膜等の高機能膜の成膜時間の短縮化も図れているが、大幅な成膜時間の改善は困難である。 In a recent thermal / photo CVD apparatus, a source gas having a high concentration of NH 3 gas or O 3 gas that is easily dissociated by irradiation with heat or light is used, and a heating catalyst is provided in the CVD chamber. As a result, in the thermal / photo CVD apparatus, the dissociation of the gas in the chamber is promoted by a catalytic action, and the film formation time of a high-functional film such as a nitride film or an oxide film can be shortened. Improvement of film time is difficult.

そこで、プラズマによるウェハー基板に対するダメージを軽減でき、成膜時間の短縮化が可能な装置として、リモートプラズマ型成膜処理装置が存在する(たとえば、特許文献2参照)。   Thus, there is a remote plasma type film forming apparatus that can reduce damage to the wafer substrate due to plasma and shorten the film forming time (for example, see Patent Document 2).

当該特許文献2に係る技術では、プラズマ生成領域と被処理材処理領域とが、隔壁(プラズマ閉込電極)により分離されている。具体的に、特許文献2に係る技術では、高周波印加電極とウェハー基板が設置された対向電極との間に、当該プラズマ閉込電極を設けることで、中性活性種だけをウェハー基板上に供給させている。   In the technology according to Patent Document 2, the plasma generation region and the material processing region are separated by a partition wall (plasma confining electrode). Specifically, in the technique according to Patent Document 2, only the neutral active species is supplied onto the wafer substrate by providing the plasma confining electrode between the high-frequency applying electrode and the counter electrode on which the wafer substrate is installed. I am letting.

特開2007−266489号公報JP 2007-266489 A 特開2001−135628号公報JP 2001-135628 A

しかしながら、半導体用のウェハー成膜に関する特許文献2に係る技術では、被処理材(ウェハー基板)に対するプラズマダメージの抑制は完全ではなく、また装置構成が複雑になる。   However, in the technique according to Patent Document 2 relating to semiconductor wafer film formation, suppression of plasma damage to a material to be processed (wafer substrate) is not complete, and the apparatus configuration is complicated.

また、リモートプラズマ型成膜処理装置の場合には、プラズマ発生装置側で、窒化や酸化等の金属機能物質粒子ガスを生成させ、当該生成した金属機能物質粒子ガスをCVDチャンバーに供給し、当該CVDチャンバーでは、加熱状態の被処理材に対する成膜を行う機能のみに特化させることが好ましい。つまり、CVDチャンバー内において、成膜以外に、金属機能物質粒子ガスの生成などを行うことは、好適な金属機能物質粒子を得る条件と好適な成膜条件の2種の条件をCVDチャンバー内で実現することは難しく、好ましくない。   In the case of a remote plasma type film forming apparatus, a metal functional material particle gas such as nitridation or oxidation is generated on the plasma generator side, the generated metal functional material particle gas is supplied to a CVD chamber, In the CVD chamber, it is preferable to specialize only in the function of forming a film on a heated material to be processed. In other words, in addition to film formation in the CVD chamber, the generation of metal functional material particle gas or the like can be performed in two conditions: conditions for obtaining suitable metal functional material particles and suitable film formation conditions. It is difficult and unpreferable to realize.

そこで、本発明は、金属機能物質粒子ガスを生成し、当該生成金属機能物質粒子ガスをCVDチャンバー側に供給することが可能な、プラズマ発生装置を提供することを目的とする。さらには、本発明は、当該プラズマ発生装置を利用し、被処理材に対するプラズマダメージを防止することができる、CVD装置を提供することも目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the plasma generator which can produce | generate metal functional substance particle gas and can supply the said production | generation metal functional substance particle gas to the CVD chamber side. Furthermore, an object of the present invention is to provide a CVD apparatus that can prevent plasma damage to a material to be processed by using the plasma generator.

上記の目的を達成するために、本発明に係るプラズマ発生装置は、電極セルと、前記電極セルに交流電圧を印加する電源部と、前記電極セルを囲繞する筐体と、前記筐体外部から前記筐体内に原料ガスを供給する原料ガス供給部とを、備えており、前記電極セルは、第一の電極と、放電空間を形成するように、前記第一の電極と対面している第二の電極と、前記放電空間に面する前記第一の電極の主面および前記放電空間に面する前記第二の電極の主面の少なくとも何れか一方に配置される誘電体と、平面視において中央部に形成され、前記第一の電極と前記第二の電極とが対面する対面方向に貫通している貫通口とを、有しており、円筒形状であり、前記貫通口の内部に配設されており、当該円筒形状の側面部に噴出孔を有する、絶縁筒部と、前記絶縁筒部の空洞部に配設される導電性部材とを、さらに備えている。   In order to achieve the above object, a plasma generating apparatus according to the present invention includes an electrode cell, a power supply unit that applies an AC voltage to the electrode cell, a casing that surrounds the electrode cell, and an outside of the casing. A source gas supply unit configured to supply a source gas into the housing, and the electrode cell faces the first electrode so as to form a first electrode and a discharge space. Two electrodes, a dielectric disposed on at least one of the main surface of the first electrode facing the discharge space and the main surface of the second electrode facing the discharge space; A through hole formed in a central portion and penetrating in a facing direction where the first electrode and the second electrode face each other, and has a cylindrical shape and is disposed inside the through hole. Insulating cylinder part which is provided and has an ejection hole in the cylindrical side part And a conductive member disposed in the hollow portion of the insulating cylinder portion includes further.

本発明に係るプラズマ発生装置は、電極セルと、前記電極セルに交流電圧を印加する電源部と、前記電極セルを囲繞する筐体と、前記筐体外部から前記筐体内に原料ガスを供給する原料ガス供給部とを、備えており、前記電極セルは、第一の電極と、放電空間を形成するように、前記第一の電極と対面している第二の電極と、前記放電空間に面する前記第一の電極の主面および前記放電空間に面する前記第二の電極の主面の少なくとも何れか一方に配置される誘電体と、平面視において中央部に形成され、前記第一の電極と前記第二の電極とが対面する対面方向に貫通している貫通口とを、有しており、円筒形状であり、前記貫通口の内部に配設されており、当該円筒形状の側面部に噴出孔を有する、絶縁筒部と、前記絶縁筒部の空洞部に配設される導電性部材とを、さらに備えている。   The plasma generator according to the present invention supplies an electrode cell, a power supply unit that applies an AC voltage to the electrode cell, a casing that surrounds the electrode cell, and a raw material gas that is supplied from the outside of the casing into the casing. A source gas supply unit, and the electrode cell includes a first electrode, a second electrode facing the first electrode so as to form a discharge space, and the discharge space. A dielectric disposed on at least one of the main surface of the first electrode facing and the main surface of the second electrode facing the discharge space; A through-hole penetrating in the facing direction facing the second electrode and the second electrode, and having a cylindrical shape, disposed inside the through-hole, and having the cylindrical shape An insulating cylinder part having a jet hole in the side part and a cavity part of the insulating cylinder part And a conductive member to be provided with further.

したがって、絶縁筒部の空洞部で、絶縁筒部の噴出孔から噴出されたプラズマ励起ガスを、導電性部材に当てる(粒子衝突をさせる)ことで、スパッタ化した粒子金属を生成しにし、かつプラズマ励起ガスと粒子金属とを接触させることができる。導電性部材にプラズマ励起ガスを衝突させ、両者が接触すると、スパッタ化した粒子金属と化学反応が起こり、当該化学反応により、窒化や酸化等の金属機能物質粒子ガスが生成される。つまり、本発明に係るプラズマ発生装置は、金属機能物質粒子ガスを生成し、当該生成した金属機能物質粒子ガスを、CVDチャンバー側に供給することが可能である。   Therefore, the plasma excited gas ejected from the ejection hole of the insulating cylinder portion is applied to the conductive member in the cavity portion of the insulating cylinder portion (to cause particle collision), thereby generating sputtered particle metal, and The plasma excitation gas and the particle metal can be brought into contact. When the plasma excitation gas collides with the conductive member and the two come into contact with each other, a chemical reaction occurs with the sputtered particle metal, and a metal functional material particle gas such as nitriding or oxidation is generated by the chemical reaction. That is, the plasma generating apparatus according to the present invention can generate a metal functional material particle gas and supply the generated metal functional material particle gas to the CVD chamber side.

実施の形態1に係るCVD装置300の全体構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the whole structure of the CVD apparatus 300 which concerns on Embodiment 1. FIG. 電極セルの構成を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the structure of an electrode cell. ガス出力フランジ14cの構成を示す拡大斜視図である。It is an expansion perspective view which shows the structure of the gas output flange 14c. 実施の形態2に係るプラズマ発生装置における、絶縁筒部21内部等の構成を示す拡大断面図である。FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing a configuration inside an insulating cylinder portion 21 and the like in a plasma generator according to Embodiment 2.

以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings showing embodiments thereof.

<実施の形態1>
本実施の形態では、本発明に係るプラズマ装置をCVD装置に適用した構成について説明する。
<Embodiment 1>
In this embodiment mode, a structure in which the plasma apparatus according to the present invention is applied to a CVD apparatus will be described.

図1は、本実施の形態に係るCVD装置300の構成を示す断面図である。また、図1の一点破線で囲まれた領域の拡大断面図を、図2に示す(図2には、電極セルの詳細な断面構成が開示されている)。ここで、図2では、図面簡略化のために、導電性部材42の図示を省略している。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of CVD apparatus 300 according to the present embodiment. Further, FIG. 2 shows an enlarged cross-sectional view of a region surrounded by a dashed line in FIG. 1 (a detailed cross-sectional configuration of the electrode cell is disclosed in FIG. 2). Here, in FIG. 2, the conductive member 42 is not shown for simplification of the drawing.

図1に示すように、CVD装置300は、プラズマ発生装置100、CVDチャンバー200および排気ガス分解処理装置28を備えている。   As shown in FIG. 1, the CVD apparatus 300 includes a plasma generation apparatus 100, a CVD chamber 200, and an exhaust gas decomposition processing apparatus 28.

まず、本発明に係るプラズマ発生装置100の構成について説明する。   First, the configuration of the plasma generator 100 according to the present invention will be described.

図1に示すように、プラズマ発生装置100において、複数の電極セルは、図面の上下方向に積層されている。図2の拡大断面図には、2つの電極セルが示されている。図2を用いて、積層構造の電極セルの構成を説明する。   As shown in FIG. 1, in the plasma generator 100, the plurality of electrode cells are stacked in the vertical direction in the drawing. In the enlarged cross-sectional view of FIG. 2, two electrode cells are shown. The structure of the electrode cell having a laminated structure will be described with reference to FIG.

図1,2の上下方向から眺めた各電極セルの平面形状はドーナツ形状である。つまり、当該電極セルの平面視外形は略円盤状であり、当該電極セルの中心部には、当該上下方向(電極セルの積層方向)に貫通した貫通口PHが穿設されている。   The planar shape of each electrode cell viewed from the vertical direction in FIGS. 1 and 2 is a donut shape. That is, the outer shape of the electrode cell in plan view is substantially disk-shaped, and a through-hole PH penetrating in the vertical direction (electrode cell stacking direction) is formed in the center of the electrode cell.

各電極セルは、低圧電極1、誘電体2a,2b、高圧電極3、絶縁板4、および高圧冷却板5から構成されている。そして、図1,2の上下方向(高圧電極3と低圧電極1とが対面する方向)に、複数の電極セルが積層している。   Each electrode cell includes a low-voltage electrode 1, dielectrics 2 a and 2 b, a high-voltage electrode 3, an insulating plate 4, and a high-pressure cooling plate 5. A plurality of electrode cells are stacked in the vertical direction of FIGS. 1 and 2 (the direction in which the high voltage electrode 3 and the low voltage electrode 1 face each other).

ここで、各電極セルの平面視形状は、上記の通り、貫通口PHを有する円形である。したがって、各部材1,2a,2b,3,4,5は、平面視外形が円形である板状であり、各部材1,2a,2b,3,4,5の中央部には、上記貫通口PHが各々設けられている。   Here, the planar view shape of each electrode cell is a circle having the through hole PH as described above. Therefore, each of the members 1, 2a, 2b, 3, 4, 5 is a plate shape having a circular shape in plan view. Each mouth PH is provided.

図2に示すように、低圧電極1および高圧電極3には、交流電源17による交流電圧が印加される。ここで、低圧電極1は、後述する、連結ブロック9、高圧冷却板5および筺体16と共に、固定電位(接地電位)となる。   As shown in FIG. 2, an AC voltage from an AC power source 17 is applied to the low voltage electrode 1 and the high voltage electrode 3. Here, the low-voltage electrode 1 becomes a fixed potential (ground potential) together with the connection block 9, the high-pressure cooling plate 5 and the casing 16 described later.

低圧電極1の主面上には、誘電体2aが配置されている。つまり、低圧電極1の主面上には、誘電体2aの一方の主面が接している。なお、誘電体2aの当該一方の主面には、導電体が塗布・印刷・蒸着等されている。また、誘電体2aと放電空間6だけ隔てて、当該誘電体2aと対面して、誘電体2bが配置されている。つまり、誘電体2aの他方の主面は、放電空間6だけ隔てて、誘電体2bの一方の主面と対面している。ここで、誘電体2aと誘電体2bとの間には、図示していない複数のスペーサが存在しており、当該スペーサにより、放電空間6の空隙が保持・固定されている。なお、放電空間6の図2の上下方向の寸法は、たとえば0.05mm〜数mm程度である。   On the main surface of the low-voltage electrode 1, a dielectric 2a is disposed. That is, one main surface of the dielectric 2 a is in contact with the main surface of the low-voltage electrode 1. A conductor is applied, printed, vapor-deposited, etc. on the one main surface of the dielectric 2a. In addition, a dielectric 2b is disposed facing the dielectric 2a, separated from the dielectric 2a by the discharge space 6. That is, the other main surface of the dielectric 2a faces the one main surface of the dielectric 2b with the discharge space 6 therebetween. Here, there are a plurality of spacers (not shown) between the dielectric 2a and the dielectric 2b, and the gaps in the discharge space 6 are held and fixed by the spacers. Note that the vertical dimension of the discharge space 6 in FIG. 2 is, for example, about 0.05 mm to several mm.

また、誘電体2bの他方の主面上には、高圧電極3が配置されている。つまり、誘電体2bの他方の主面上には、高圧電極4の一方の主面が接している。なお、誘電体2bの当該他方の主面には、導電体が塗布・印刷・蒸着等されている。また、高圧電極3の他方の主面上には、絶縁板4の一方の主面が接している。さらに、当該絶縁板4の他方の主面には、高圧冷却板5が接している。   The high voltage electrode 3 is disposed on the other main surface of the dielectric 2b. That is, one main surface of the high-voltage electrode 4 is in contact with the other main surface of the dielectric 2b. Note that a conductor is applied, printed, evaporated, or the like on the other main surface of the dielectric 2b. One main surface of the insulating plate 4 is in contact with the other main surface of the high-voltage electrode 3. Further, the high-pressure cooling plate 5 is in contact with the other main surface of the insulating plate 4.

本実施の形態では、絶縁板4や高圧冷却板5を設けた積層構成の1実施例を示している。しかしながら、絶縁板4や高圧冷却板5を省いた構成での積層構成も、当然採用することができる。   In the present embodiment, one example of a laminated configuration in which an insulating plate 4 and a high-pressure cooling plate 5 are provided is shown. However, it is of course possible to adopt a laminated structure in which the insulating plate 4 and the high-pressure cooling plate 5 are omitted.

ここで、導電体が塗布等された誘電体2a、図示していないスペーサおよび導電体が塗布等された誘電体2bは、一体構成のものを採用できる。   Here, the dielectric 2a coated with a conductor, the spacer 2 (not shown), and the dielectric 2b coated with a conductor can be integrated.

なお、図2に示すように、各電極セルにおいて、低圧電極1と高圧電極3とは、各誘電体2a,2bと放電空間6を介して、対面している。つまり、放電空間6に面する低圧電極1の主面および放電空間6に面する高圧電極3の主面の各々に、各誘電体2a,2bが配置されている。放電空間6の両面を放電によって、耐スパッタ性かつ非導電性の高い物質として、誘電体物質は有効であるため、本実施の形態では、当該両誘電体2a,2bを設ける構成を採用している。ここで、図2の構成と異なり、誘電体2aおよび誘電体2bの何れか一方のみは、省略することが可能である。   As shown in FIG. 2, in each electrode cell, the low voltage electrode 1 and the high voltage electrode 3 face each other through the dielectrics 2 a and 2 b and the discharge space 6. That is, the dielectrics 2 a and 2 b are arranged on the main surface of the low voltage electrode 1 facing the discharge space 6 and the main surface of the high voltage electrode 3 facing the discharge space 6. Since the dielectric material is effective as a material having high resistance to sputtering and non-conductivity by discharging both surfaces of the discharge space 6, the present embodiment adopts a configuration in which both the dielectrics 2 a and 2 b are provided. Yes. Here, unlike the configuration of FIG. 2, only one of the dielectric 2a and the dielectric 2b can be omitted.

各構成1,2a,2b,3,4,5を有する電極セルは、上記の通り、当該各構成の積層方向に、貫通口PHが穿設されている。ここで、各電極セルが有する貫通口PHが、電極セルの積層方向に連結され、一続きの貫通孔が形成されている。本願明細書では、当該一続きの貫通孔を、「貫通連孔」と称することとする。上記から分かるように、貫通連孔は、前記積層方向に延設している。   As described above, the electrode cell having each configuration 1, 2a, 2b, 3, 4, 5 has a through hole PH formed in the stacking direction of each configuration. Here, the through-hole PH which each electrode cell has is connected in the lamination direction of an electrode cell, and the continuous through-hole is formed. In the present specification, the continuous through hole is referred to as a “through hole”. As can be seen from the above, the through-holes extend in the stacking direction.

また、図2に示すように、本実施の形態では、上下に隣接する電極セルにおいて、1つの低圧電極1は共通の構成要素となっている(当該、一つの低圧電極1を共通の構成要素とする二つの電極セルを、電極セル対と称する)。これは、電極セルにおいて低圧電極1を共通に使用する構成を採用することで、部品数を削減することができる。当該部品数の削減を目的としない場合には、低圧電極1を共通に使用しない構成を採用してもかまわない。   As shown in FIG. 2, in the present embodiment, one low voltage electrode 1 is a common component in the vertically adjacent electrode cells (the one low voltage electrode 1 is a common component). Are referred to as electrode cell pairs). This can reduce the number of parts by adopting a configuration in which the low voltage electrode 1 is commonly used in the electrode cell. If the purpose is not to reduce the number of parts, a configuration in which the low-voltage electrode 1 is not commonly used may be employed.

図2の構成では、1つの電極セル対の構造が開示されており、当該電極セル対が、図2の上下方向に、複数積層されている。なお、各低圧電極1と各高圧冷却板5との間には、各連結ブロック9が介在している。つまり、各電極セルの側方には、各連結ブロック9が存在している。当該連結ブロック9の存在により、各電極セルにおいて、低圧電極1から高圧冷却板5までの寸法を一定に保持することができる。ここで、連結ブロック9は、電極セルの全側方に配設されているのではなく、図2に示すように、電極セルの一部の側方(図2の断面図の左側)にのみ配設されている。   In the configuration of FIG. 2, the structure of one electrode cell pair is disclosed, and a plurality of electrode cell pairs are stacked in the vertical direction of FIG. Each connecting block 9 is interposed between each low-voltage electrode 1 and each high-pressure cooling plate 5. That is, each connection block 9 exists on the side of each electrode cell. Due to the presence of the connection block 9, the dimensions from the low voltage electrode 1 to the high voltage cooling plate 5 can be kept constant in each electrode cell. Here, the connecting block 9 is not disposed on all sides of the electrode cell, but only on a part of the side of the electrode cell (left side of the sectional view of FIG. 2) as shown in FIG. It is arranged.

また、プラズマ発生装置100では、図2に示すように、上記貫通連孔の内部において、絶縁筒部21が配設されている。当該絶縁筒部21は、上記図2の上下方向に貫通した空洞部21Aを有する円筒形状である。つまり、絶縁筒部21の円筒軸方向は、電極セルの積層方向と平行となるように、絶縁筒部21は、貫通連孔内に配置されている(より具体的には、貫通連孔の軸方向と絶縁筒部21の円筒軸方向とは、一致している)。   Moreover, in the plasma generator 100, as shown in FIG. 2, the insulating cylinder part 21 is arrange | positioned inside the said through-hole. The insulating cylinder portion 21 has a cylindrical shape having a hollow portion 21A penetrating in the vertical direction of FIG. That is, the insulating cylinder part 21 is disposed in the through-hole so that the cylindrical axis direction of the insulating cylinder part 21 is parallel to the stacking direction of the electrode cells (more specifically, the through-holes of the through-holes). The axial direction coincides with the cylindrical axial direction of the insulating cylinder portion 21).

また、絶縁筒部21の側面部には、複数の微細な噴出孔(ノズル孔)21xが設けられている。ここで、図2の構成例では、各噴出孔21xは、放電空間6に面するように、絶縁筒部21に設けられている。また、各噴出孔21xの開口径は、放電空間6で生成された各荷電粒子が通過できる程度以上の大きさである。たとえば、各噴出孔21xの開口径は、放電空間6の図1,2の上下方向の寸法よりも大きいことが望ましい。ここで、絶縁筒部21は、石英またはアルミナ等製である。   In addition, a plurality of fine ejection holes (nozzle holes) 21 x are provided on the side surface portion of the insulating cylinder portion 21. Here, in the configuration example of FIG. 2, each ejection hole 21 x is provided in the insulating cylinder portion 21 so as to face the discharge space 6. Moreover, the opening diameter of each ejection hole 21x is larger than the extent that each charged particle generated in the discharge space 6 can pass through. For example, it is desirable that the opening diameter of each ejection hole 21x is larger than the vertical dimension of the discharge space 6 in FIGS. Here, the insulating cylinder part 21 is made of quartz or alumina.

上記では、1本の複数の微細な噴出孔21xを設けた絶縁筒により、絶縁筒部21を構成する形態に言及している。しかしながら、複数の微細な噴出孔21xを設けたリング状の絶縁筒を貫通口PHに積層することにより、絶縁筒部21を構成する形態を採用しても良い。   In the above, the form which comprises the insulating cylinder part 21 with the insulating cylinder which provided the one some fine jet hole 21x is mentioned. However, a configuration in which the insulating cylinder portion 21 is configured by stacking a ring-shaped insulating cylinder provided with a plurality of fine ejection holes 21x on the through-hole PH may be employed.

なお、放電空間6と空洞部21Aとの間に所望の圧力差を設定するという観点において、噴出孔21xは、孔径0.05mm〜0.3mm、孔長(絶縁筒部21の厚さと把握できる)0.3mm〜3mm、程度であることが望ましい。   In addition, in terms of setting a desired pressure difference between the discharge space 6 and the cavity portion 21A, the ejection hole 21x has a hole diameter of 0.05 mm to 0.3 mm and a hole length (the thickness of the insulating cylinder portion 21 can be grasped. ) It is desirable that it is about 0.3 mm to 3 mm.

また、図2に示すように、前記貫通連孔の孔内部周側面部と絶縁筒部21の外側の周側面部とは、所定の間隔だけ離れている。つまり、電極セルの貫通口PH(または貫通連孔)の側面部と絶縁筒部21の側面部との間には、図2に示すように、管路22が設けられている。当該管路22を図2の上下方向から眺めると、環状の形状を有している。つまり、平面視における電極セルの貫通口PH(または貫通連孔)の側面部が外周となり、平面視における絶縁筒部21の側面部が内周となり、当該外周と当該内周との間が、平面視における環状の管路22となる。   Further, as shown in FIG. 2, the inner peripheral side surface portion of the through communication hole and the outer peripheral side surface portion of the insulating cylinder portion 21 are separated by a predetermined distance. That is, as shown in FIG. 2, a pipe line 22 is provided between the side surface portion of the through hole PH (or the through hole) of the electrode cell and the side surface portion of the insulating cylinder portion 21. When the said pipe line 22 is seen from the up-down direction of FIG. 2, it has an annular shape. That is, the side surface portion of the through hole PH (or the through hole) of the electrode cell in plan view is the outer periphery, the side surface portion of the insulating cylinder portion 21 in plan view is the inner periphery, and the gap between the outer periphery and the inner periphery is An annular pipe line 22 in plan view is obtained.

ここで、当該管路22は、前記外周側において各放電空間6と接続されている。そして、当該管路22の端部側は、筺体16の上面の内部を通って、当該筺体16の外部に存在する後述の自動圧力制御装置(Auto Pressure Controler:APC)26に接続される(図1参照)。   Here, the said duct 22 is connected with each discharge space 6 in the said outer peripheral side. And the end part side of the said pipe line 22 passes through the inside of the upper surface of the housing 16, and is connected to the below-mentioned automatic pressure controller (Auto Pressure Controller: APC) 26 which exists in the exterior of the said housing 16 (FIG. 1).

また、高圧冷却板5、高圧電極3および低圧電極1は、導電体である。そして、高圧冷却板5の絶縁筒部21に対面する部分には、絶縁体5aが形成されている。また、高圧電極3の絶縁筒部21に対面する部分には、絶縁体3aが形成されている。また、低圧電極1の絶縁筒部21に対面する部分には、絶縁体1aが形成されている。   Moreover, the high voltage | pressure cooling plate 5, the high voltage electrode 3, and the low voltage electrode 1 are conductors. And the insulator 5a is formed in the part which faces the insulation cylinder part 21 of the high voltage | pressure cooling plate 5. As shown in FIG. In addition, an insulator 3 a is formed on the portion of the high-voltage electrode 3 that faces the insulating cylinder portion 21. In addition, an insulator 1 a is formed on the portion of the low-voltage electrode 1 that faces the insulating cylinder portion 21.

つまり、各電極セルにおいて、絶縁筒部21に対面する部分は、部材4,2a,2bを含め、全て絶縁性材料となっている。このように、各電極セルの貫通連孔内に形成された管路22の内面は、全て絶縁性を有する。これにより、当該管路22内における放電空間6以外での放電(異常放電)等が防止される。   That is, in each electrode cell, the part facing the insulating cylinder portion 21 is made of an insulating material, including the members 4, 2a, and 2b. As described above, the inner surface of the pipe line 22 formed in the through communication hole of each electrode cell has an insulating property. Thereby, discharge (abnormal discharge) other than the discharge space 6 in the pipeline 22 is prevented.

また、図1,2の上下方向に積層している各連結ブロック9内には、冷媒が通る流路(図示せず)が形成されており、また、各高圧冷却板5内部および低圧電極1内部においても、流路(図示せず)が形成されている。外部から供給される冷媒は、連結ブロック9内の流路を流れ、各高圧冷却板5内部の流路および各低圧電極1内部の流路を循環し、当該連結ブロック9内の他の流路を介して、外部へと出力される。   1 and 2, a flow path (not shown) through which a refrigerant passes is formed in each connection block 9 stacked in the vertical direction in FIGS. 1 and 2, and the inside of each high-pressure cooling plate 5 and the low-pressure electrode 1. A flow path (not shown) is also formed inside. The refrigerant supplied from the outside flows through the flow path in the connection block 9, circulates through the flow path in each high-pressure cooling plate 5 and the flow path in each low-voltage electrode 1, and the other flow paths in the connection block 9. And output to the outside.

高圧冷却板5内の流路に一定温度に調整された冷媒が流れることにより、絶縁板4を介して、高圧電極3は一定温度に冷却される。また、低圧電極1内の流路に一定温度に調整された冷媒が流れることにより、低圧電極1自身が一定温度に冷却・保持され、間接的に放電空間6内のガス温度も一定温度に保持することができる。なお、冷媒は、たとえば、数℃〜25℃程度の範囲で一定温度に温度調整される。   When the refrigerant adjusted to a constant temperature flows through the flow path in the high-pressure cooling plate 5, the high-voltage electrode 3 is cooled to a constant temperature via the insulating plate 4. In addition, the refrigerant adjusted to a constant temperature flows through the flow path in the low-pressure electrode 1 so that the low-pressure electrode 1 itself is cooled and maintained at a constant temperature, and the gas temperature in the discharge space 6 is also indirectly maintained at a constant temperature. can do. Note that the temperature of the refrigerant is adjusted to a constant temperature in the range of, for example, about several degrees C. to 25 degrees C.

なお、放電空間6に供給されるガスの種類等に応じて、上記冷媒の代わりに、当該比較的高い温度(たとえば100℃〜200℃程度)の温度範囲で、一定温度調整された液体を採用しても良い。外部から供給される当該液体は、連結ブロック9内の流路を流れ、各高圧冷却板5内部の流路および各低圧電極1内部の流路を循環し、当該連結ブロック9内の他の流路を介して、外部へと出力される。   In addition, according to the type of gas supplied to the discharge space 6, a liquid whose temperature is adjusted at a constant temperature in the relatively high temperature range (for example, about 100 ° C. to 200 ° C.) is used instead of the refrigerant. You may do it. The liquid supplied from the outside flows in the flow path in the connection block 9, circulates in the flow path in each high-pressure cooling plate 5 and the flow path in each low-voltage electrode 1, and flows in the other flow in the connection block 9. It is output to the outside via the road.

各連結ブロック9内および低圧電極1内等の流路に一定温度に調整された液体が流れることにより、各連結ブロック9および低圧電極1等が一定温度に保持され、さらに低圧電極1を介して間接的に放電空間6内のガス温度も一定温度に保持される。   As the liquid adjusted to a constant temperature flows through the flow paths in each connection block 9 and the low-pressure electrode 1, each connection block 9 and the low-pressure electrode 1 are held at a constant temperature. The gas temperature in the discharge space 6 is indirectly maintained at a constant temperature.

また、本発明に係るプラズマ発生装置100では、放電空間6へ原料ガスを供給する管路75が配設されている。ここで、当該管路75は、電極セルが配設されていない筺体16内部の空間と接続すること無く、筺体16外から放電空間6へと直接接続される。つまり、管路75内を流れるガスは、筺体16内部の電極セルの外周領域へ供給されず、各電極セルの各放電空間6に直接供給される。   Further, in the plasma generating apparatus 100 according to the present invention, a conduit 75 for supplying the source gas to the discharge space 6 is provided. Here, the pipe line 75 is directly connected to the discharge space 6 from the outside of the casing 16 without being connected to the space inside the casing 16 in which no electrode cell is disposed. That is, the gas flowing in the duct 75 is not supplied to the outer peripheral region of the electrode cell inside the housing 16 but is directly supplied to each discharge space 6 of each electrode cell.

図1,2に示すように、管路75は、筺体16の上部から、各連結ブロック9内に延設している。そして、各低圧電極1において管路75は分岐し、各低圧電極1内部に管路75は配設されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the pipe line 75 extends from the upper part of the housing 16 into each connection block 9. In each low voltage electrode 1, the pipe 75 is branched, and the pipe 75 is disposed inside each low voltage electrode 1.

ここで、管路75は、バッファ部75aを有している。当該バッファ部75aは、各低圧電極1内を周回するように配設されている。また、当該バッファ部75aの上記積層方向の寸法は、低圧電極1内に配設される管路75の他の部分の上記積層方向の寸法よりも、大きい。   Here, the pipe line 75 has a buffer part 75a. The buffer portion 75a is arranged so as to go around each low-voltage electrode 1. Further, the dimension in the stacking direction of the buffer portion 75 a is larger than the dimension in the stacking direction of the other part of the pipe line 75 disposed in the low voltage electrode 1.

また、管路75は、噴出口75bを有している。当該噴出口75bは、低圧電極1および当該低圧電極1に接する各誘電体2aを貫通する。そして、各噴出口75bは、各電極セルの各放電空間6に接続されている。なお、図2に示すように、バッファ部75aと噴出口75bとは、管路75により接続されている。   Moreover, the pipe line 75 has the jet nozzle 75b. The jet port 75b penetrates the low voltage electrode 1 and each dielectric 2a in contact with the low voltage electrode 1. Each ejection port 75b is connected to each discharge space 6 of each electrode cell. In addition, as shown in FIG. 2, the buffer part 75a and the jet nozzle 75b are connected by the pipe line 75. As shown in FIG.

ここで、各低圧電極1および各誘電体2aの平面視形状は、円形である。当該噴出口75bは、当該円形の円周方向に沿って、各低電圧電極1および各誘電体2aにおいて複数配設されている。なお、円周方向に沿って配設されている各噴出口75bの間隔は、一定であることが望ましい。また、各噴出口75bは、放電空間6に面しているが、当該放電空間6の極力外側(つまり、絶縁筒部21の非存在側である電極セルの外周側)に配設されることが望ましい。これにより、噴出口75bから各放電空間6内に均等に活性ガスや金属前駆体ガスなどが放出され、当該放出された各ガスは、放電面の外周から内側(絶縁筒部21側)へ向かって逆放射状に伝搬される。   Here, the planar view shape of each low-voltage electrode 1 and each dielectric 2a is circular. A plurality of the ejection openings 75b are arranged in each low voltage electrode 1 and each dielectric 2a along the circumferential direction of the circle. In addition, as for the space | interval of each jet nozzle 75b arrange | positioned along the circumferential direction, it is desirable that it is constant. In addition, each spout 75b faces the discharge space 6, but is disposed as much as possible outside the discharge space 6 (that is, on the outer peripheral side of the electrode cell that is the non-existing side of the insulating cylinder portion 21). Is desirable. As a result, the active gas, the metal precursor gas, and the like are evenly discharged into each discharge space 6 from the jet outlet 75b, and each of the discharged gases travels from the outer periphery of the discharge surface to the inside (insulating tube portion 21 side). Is propagated in the reverse radial direction.

なお、当然ではあるが、円周方向に沿って配設された各噴出口75bは各々、各低圧電極1内において、周回状に配設されたバッファ部75aと管路75を介して接続されている。   Needless to say, each of the spouts 75b disposed along the circumferential direction is connected to each of the low voltage electrodes 1 via a pipe 75 with a buffer portion 75a disposed in a circular shape. ing.

上記構成の管路75は、筺体16外部に配設されたガス用MFC(Mass Flow Controller)76と接続されている。   The conduit 75 having the above-described configuration is connected to a gas MFC (Mass Flow Controller) 76 disposed outside the housing 16.

管路75の上記構成から分かるように、ガス用MFC76から出力された各種ガスは、筺体16の上部から入力し、各連結ブロック9内を伝搬し、各低圧電極1で分岐し、各低圧電極1内を伝搬する。そして、当該ガスは、バッファ部75a内で充満した後、筺体16内の電極セルの外周領域と接すること無く、噴出口75bから各放電空間6へと供給される。   As can be seen from the above configuration of the pipe line 75, various gases output from the gas MFC 76 are input from the upper part of the housing 16, propagated through the connection blocks 9, branched at the low-pressure electrodes 1, and each low-pressure electrode. Propagating within 1. Then, after the gas is filled in the buffer portion 75 a, the gas is supplied from the ejection port 75 b to each discharge space 6 without being in contact with the outer peripheral region of the electrode cell in the housing 16.

ここで、上記冷媒(温度調整された液体)の通る流路と当該管路76とは、別個独立の経路である。   Here, the flow path through which the refrigerant (temperature-adjusted liquid) passes and the pipe line 76 are separate independent paths.

電極セルが配設されていない筺体16内部の空間と接触すること無く、筺体16外から放電空間6へと直接、原料ガスを供給する管路75(75a,75bも含む)の内面(内壁)には、活性ガスに対して化学反応で腐食等が生じない不動態膜や化学反応性に強い、白金膜や金膜が形成されている。   An inner surface (inner wall) of a pipe 75 (including 75a and 75b) for supplying the raw material gas directly from the outside of the housing 16 to the discharge space 6 without contacting the space inside the housing 16 where no electrode cell is disposed. A passive film that does not cause corrosion or the like due to a chemical reaction with an active gas, or a platinum film or a gold film that is strong in chemical reactivity is formed.

なお、各流路および管路75の気密性を担保するために、連結ブロック9と高圧冷却板5との接続部および連結ブロック9と低圧電極1との接続部には、Oリング等の気密手段が配設されている。   In order to ensure the airtightness of each flow path and the pipe 75, the connection part between the connection block 9 and the high-pressure cooling plate 5 and the connection part between the connection block 9 and the low-pressure electrode 1 are airtight such as an O-ring. Means are provided.

図1に示すように、プラズマ発生装置100は、筺体16を備えている。当該筺体16は、たとえばアルミニウム製またはSUS製である。そして、内部の気密性が担保された筺体16の内部に、複数の電極セルが積層された状態で配置される。つまり、積層状態の各電極セルは、筺体16の上下面および側面により覆われている。なお、筺体16の側面部と各電極セルの側面部との間には、空間が存在する。また、筺体16の底面部と各電極セルの最下部との間にも、空間が存在する。そして、図1に示すように、積層された電極セルは、締め付け部材8を用いて、筺体16の上面に固着されている。   As shown in FIG. 1, the plasma generation apparatus 100 includes a housing 16. The casing 16 is made of, for example, aluminum or SUS. And it arrange | positions in the state in which the several electrode cell was laminated | stacked inside the housing | casing 16 by which internal airtightness was ensured. That is, each electrode cell in the stacked state is covered with the upper and lower surfaces and side surfaces of the housing 16. There is a space between the side surface of the housing 16 and the side surface of each electrode cell. A space also exists between the bottom surface of the housing 16 and the lowermost part of each electrode cell. As shown in FIG. 1, the stacked electrode cells are fixed to the upper surface of the housing 16 using a fastening member 8.

また、プラズマ発生装置100は、図2で示した交流電源17を備えており、図1に示すように、当該交流電源17は、インバータ17aと高圧トランス17bとから構成されている。   The plasma generating apparatus 100 includes the AC power source 17 shown in FIG. 2, and as shown in FIG. 1, the AC power source 17 includes an inverter 17a and a high-voltage transformer 17b.

インバータ17aでは、入力される60Hzの交流電圧に対して、周波数変換処理実施し、15kHzの交流電圧として、高圧トランス17bに対して出力する。そして、当該高圧トランス17bでは、入力される200〜300Vの交流電圧に対して、昇圧処理を実施し、数kV〜数十kVの交流電圧を出力する。   In the inverter 17a, frequency conversion processing is performed on the input 60 Hz AC voltage, and is output to the high voltage transformer 17b as a 15 kHz AC voltage. In the high-voltage transformer 17b, the boosting process is performed on the input AC voltage of 200 to 300V, and an AC voltage of several kV to several tens of kV is output.

高圧トランス17bの一方端は、電気供給端子15を介して、各高圧電極3に接続される。他方、高圧トランス17bの他方端は、筺体16に接続される。なお、筺体16と高圧冷却板5と連結ブロック9と低圧電極1とは、電気的に接続されており、固定電位(接地電位)に設定されている。なお、図2の構成からも分かるように、高圧冷却板5と高圧電極3とは、絶縁板4により電気的に絶縁されている。   One end of the high-voltage transformer 17 b is connected to each high-voltage electrode 3 via the electric supply terminal 15. On the other hand, the other end of the high-voltage transformer 17 b is connected to the housing 16. The housing 16, the high-pressure cooling plate 5, the connecting block 9, and the low-voltage electrode 1 are electrically connected and set to a fixed potential (ground potential). As can be seen from the configuration of FIG. 2, the high-pressure cooling plate 5 and the high-voltage electrode 3 are electrically insulated by the insulating plate 4.

また、図1に示すように、プラズマ発生装置100は、ガス供給部20、ガス用MFC24およびサブガス用MFC25を、備えている。さらに、上述したように、プラズマ発生装置100は、ガス用MFC76も備えている。   As shown in FIG. 1, the plasma generating apparatus 100 includes a gas supply unit 20, a gas MFC 24, and a sub gas MFC 25. Furthermore, as described above, the plasma generator 100 also includes the gas MFC 76.

本実施の形態では、ガス用MFC76からは、原料ガスとして活性ガスが出力される。CVDチャンバー200内に載置された被処理材18に対する処理に応じて、オゾンガス、アンモニアガスまたは窒素酸化物ガスなどの活性ガスが、ガス用MFC76から、管路75に向けて出力される。なお、当該活性ガスを不活性ガスと共に供給しても良い。   In the present embodiment, the active gas is output as the source gas from the gas MFC 76. An active gas such as ozone gas, ammonia gas or nitrogen oxide gas is output from the gas MFC 76 toward the pipe line 75 in accordance with the processing on the material 18 to be processed placed in the CVD chamber 200. Note that the active gas may be supplied together with the inert gas.

また、本実施の形態では、ガス用MFC76からは、原料ガスとして、窒化や酸化等の金属機能物質粒子ガス(高機能絶縁膜)を得るための金属前駆体(プリカーサ)ガスを出力されても良い。ハフニウムなどの金属を蒸気化してなる金属前駆体ガスが、ガス用MFC76から、管路75に向けて出力されても良い。また、金属前駆体ガスを不活性ガスと共に供給しても良い。   In the present embodiment, the gas MFC 76 outputs a metal precursor (precursor) gas for obtaining a metal functional material particle gas (high-functional insulating film) such as nitriding or oxidation as a source gas. good. A metal precursor gas obtained by vaporizing a metal such as hafnium may be output from the gas MFC 76 toward the pipe 75. Moreover, you may supply metal precursor gas with an inert gas.

ガス供給部20は、筺体16の側面に設けられている。当該ガス供給部20は、筺体16外部から当該筐体16内に、所定のガスを供給する。具体的に、所定のガスは、ガス供給部20を通って、電極セルの外周部(つまり、筺体16内における積層状態の電極セルが配置されていない領域)へと供給される。   The gas supply unit 20 is provided on the side surface of the housing 16. The gas supply unit 20 supplies a predetermined gas into the housing 16 from the outside of the housing 16. Specifically, the predetermined gas passes through the gas supply unit 20 and is supplied to the outer peripheral portion of the electrode cell (that is, the region where the stacked electrode cell is not disposed in the housing 16).

ガス用MFC24からは、原料ガスとして、窒素ガス、酸素ガスおよび不活性ガスが供給され、サブガス用MFC25からは、希ガス(ヘリウムガスやアルゴンガスなど)が供給される。図1に示すように、途中の管路において原料ガスと希ガスとが混合する。そして原料ガスおよび希ガスは、ガス供給部20に入力される。   From the gas MFC 24, nitrogen gas, oxygen gas, and inert gas are supplied as source gases, and from the sub-gas MFC 25, a rare gas (such as helium gas or argon gas) is supplied. As shown in FIG. 1, the raw material gas and the rare gas are mixed in the pipeline on the way. The source gas and the rare gas are input to the gas supply unit 20.

ここで、ガス用MFC24は、放電空間6における反応のために、原料ガスを筺体16内に供給しても良く、または、キャリアガスとして、当該所定のガスを筺体16内に供給しても良い。   Here, the gas MFC 24 may supply the raw material gas into the housing 16 for the reaction in the discharge space 6, or may supply the predetermined gas as the carrier gas into the housing 16. .

なお、本実施の形態では、ガス供給部20は、原料ガスを希ガスと共に、筺体16内に供給するが、原料ガスのみを筺体16に供給する場合であっても良い。   In the present embodiment, the gas supply unit 20 supplies the raw material gas together with the rare gas into the housing 16, but may supply only the raw material gas to the housing 16.

また、図1に示すように、プラズマ発生装置100は、自動圧力制御装置26を備えている。上述したように、自動圧力制御装置26は、図2で示した管路22と接続されている。さらに、上述したように、環状の管路22の外周側の側面部は、放電空間6と接続されている。当該構成により、管路22を介して、自動圧力制御装置26により、各放電空間6は、一定の圧力に保持されている。たとえば、当該自動圧力制御装置26により、各放電空間6は、0.03MPa(メガパスカル)〜0.3MPaの圧力範囲内において、圧力が一定に保持されている。   Further, as shown in FIG. 1, the plasma generator 100 includes an automatic pressure control device 26. As described above, the automatic pressure control device 26 is connected to the pipe line 22 shown in FIG. Furthermore, as described above, the outer peripheral side surface of the annular conduit 22 is connected to the discharge space 6. With this configuration, each discharge space 6 is held at a constant pressure by the automatic pressure control device 26 via the conduit 22. For example, the pressure is kept constant in each discharge space 6 within the pressure range of 0.03 MPa (megapascal) to 0.3 MPa by the automatic pressure control device 26.

さらに、本実施の形態では、プラズマ発生装置100は、減圧装置27を備えている。図1の構成では、減圧装置27は、CVDチャンバー200を介して、絶縁筒部21の空洞部21Aと接続されている。当該減圧装置27は、たとえば真空ポンプを採用できる。当該構成により、減圧装置27は、絶縁筒部21の空洞部21A内の圧力を大気圧より低い圧力に減圧(たとえば、1〜5000Pa(パスカル))することができる。なお、図1の構成例では、上記の通り、減圧装置27はCVDチャンバー200にも接続されているので、当該減圧装置27により、当該CVDチャンバー200内部の圧力も、たとえば1〜5000Pa程度に減圧される。   Furthermore, in the present embodiment, the plasma generator 100 includes a decompressor 27. In the configuration of FIG. 1, the decompression device 27 is connected to the cavity portion 21 </ b> A of the insulating cylinder portion 21 via the CVD chamber 200. For example, a vacuum pump can be used as the decompression device 27. With this configuration, the decompression device 27 can reduce the pressure in the hollow portion 21A of the insulating cylinder portion 21 to a pressure lower than the atmospheric pressure (for example, 1 to 5000 Pa (pascal)). In the configuration example of FIG. 1, as described above, the pressure reducing device 27 is also connected to the CVD chamber 200, so that the pressure inside the CVD chamber 200 is reduced to, for example, about 1 to 5000 Pa by the pressure reducing device 27. Is done.

上記構成のプラズマ発生装置100において、二つのガス出力フランジ14b,14cを介して、絶縁筒部21の端部は、CVDチャンバー200の上面(被処理材18の処理面と対面する面)と接続される(図1参照)。つまり、ガス出力フランジ14b,14cは、絶縁筒部21の空洞部21AとCVDチャンバー200内との繋手となる。当該構成から分かるように、絶縁筒部21の空洞部21A内のガス等は、ガス出力フランジ14b,14cを介して、CVDチャンバー200内に供給可能である(当該ガスの流れは、減圧装置27の吸引力により、発生可能である)。   In the plasma generator 100 configured as described above, the end of the insulating cylinder portion 21 is connected to the upper surface of the CVD chamber 200 (the surface facing the processing surface of the workpiece 18) via the two gas output flanges 14b and 14c. (See FIG. 1). That is, the gas output flanges 14 b and 14 c serve as a joint between the cavity portion 21 </ b> A of the insulating cylinder portion 21 and the inside of the CVD chamber 200. As can be seen from the configuration, the gas or the like in the hollow portion 21A of the insulating cylinder portion 21 can be supplied into the CVD chamber 200 via the gas output flanges 14b and 14c (the flow of the gas is reduced by the decompression device 27). Can be generated by the suction force of

CVDチャンバー200内部の反応室には、半導体ウェハーなどの被処理材18が載置される。CVDチャンバー200内で被処理材18は、絶縁筒部21の空洞部21A内から伝搬されたガスにより、晒される。これにより、被処理材18の表面に、所望の高機能膜を成膜することができる。   In the reaction chamber inside the CVD chamber 200, a processing object 18 such as a semiconductor wafer is placed. In the CVD chamber 200, the workpiece 18 is exposed by the gas propagated from the hollow portion 21 </ b> A of the insulating cylinder portion 21. Thereby, a desired high function film can be formed on the surface of the material 18 to be processed.

また、CVDチャンバー200の側面部には、排気ガス出力口30が設けられており、当該排気ガス出力口30は、さらに、減圧装置27に接続されている。減圧装置27は、絶縁筒部21の空洞部21A内およびCVDチャンバー200内を減圧する。また、当該減圧の動作により、絶縁筒部21の空洞部21A→ガス出力フランジ14b,14c内→CVDチャンバー200内→排気ガス出力口30→減圧装置27という、ガスや粒子等の流れを発生させることもできる。   Further, an exhaust gas output port 30 is provided in the side surface portion of the CVD chamber 200, and the exhaust gas output port 30 is further connected to the decompression device 27. The decompression device 27 decompresses the inside of the hollow portion 21 </ b> A of the insulating cylinder portion 21 and the inside of the CVD chamber 200. Further, by the decompression operation, a flow of gas, particles, and the like is generated in the order of the cavity 21A of the insulating cylinder portion 21 → the gas output flanges 14b and 14c → the CVD chamber 200 → the exhaust gas output port 30 → the decompression device 27. You can also

また、本発明に係るプラズマ発生装置100は、図1に示すように、キャリアガス供給部201をさらに備えている。当該キャリアガス供給部201は、絶縁筒部21の空洞部21Aに接続され、筺体16外から当該空洞部21A内にキャリアガスを供給する。キャリアガス供給部201は、供給管路201Aとフランジ部201Bとから構成されている。   Moreover, the plasma generator 100 according to the present invention further includes a carrier gas supply unit 201 as shown in FIG. The carrier gas supply unit 201 is connected to the cavity portion 21A of the insulating cylinder portion 21, and supplies the carrier gas from the outside of the housing 16 into the cavity portion 21A. The carrier gas supply unit 201 includes a supply pipeline 201A and a flange portion 201B.

図1に示すように、絶縁筒部21は、締め付け部材8を貫通し、さらに筺体16の下面も貫通するように、配設されている。ここで、締め付け部材8と筺体16の下面との間において、絶縁筒部21は、筺体16内の空間に露出するが、当該露出している絶縁筒部21には、噴出孔21xは穿設されていない。   As shown in FIG. 1, the insulating cylinder portion 21 is disposed so as to penetrate the fastening member 8 and also penetrate the lower surface of the housing 16. Here, between the fastening member 8 and the lower surface of the housing 16, the insulating cylinder portion 21 is exposed to the space in the housing 16, and the ejection hole 21 x is formed in the exposed insulating cylinder portion 21. It has not been.

上記のように、筺体16の下面からは、絶縁筒部21の端部側が露出している(つまり、筺体16の外側の下面において、絶縁筒部21の空洞部21Aが臨んでいる)。フランジ部201Bは、当該空洞部21Aと接続するように、筺体16の外側において当該筺体16の下面に固着されている。   As described above, the end portion side of the insulating cylinder portion 21 is exposed from the lower surface of the casing 16 (that is, the cavity portion 21A of the insulating cylinder portion 21 faces the lower surface outside the casing 16). The flange portion 201B is fixed to the lower surface of the casing 16 on the outer side of the casing 16 so as to be connected to the hollow portion 21A.

また当該フランジ部201Bの側面部には、供給管路201Aが接続され、当該供給管路201Aからは、不活性ガスなどのキャリアガスが供給される。供給管路201Aから供給されたキャリアガスは、フランジ部201B内を介して、絶縁筒部21の空洞部21Aに供給される。   In addition, a supply pipe line 201A is connected to the side surface of the flange part 201B, and a carrier gas such as an inert gas is supplied from the supply pipe line 201A. The carrier gas supplied from the supply pipeline 201A is supplied to the hollow portion 21A of the insulating cylinder portion 21 through the flange portion 201B.

また、本発明に係るプラズマ発生装置100では、図1に示すように、導電性部材42を備えている。当該導電性部材42は、絶縁筒部21の空洞部21Aに配設されている。つまり、導電性部材42の側面は、所定の空間だけ離れて絶縁筒部21により囲繞されている。   In addition, the plasma generating apparatus 100 according to the present invention includes a conductive member 42 as shown in FIG. The conductive member 42 is disposed in the hollow portion 21 </ b> A of the insulating cylinder portion 21. That is, the side surface of the conductive member 42 is surrounded by the insulating cylinder portion 21 while being separated by a predetermined space.

導電性部材42は、絶縁筒部21の空洞部21の延設方向に沿って配設されている。また、導電性部材42は、図1に示すように、電極セルの積層方向において、空洞部21Aのほぼ全域に渡って配設されており、全ての噴出孔21xの開口面には、当該導電性部材42が対面している。   The conductive member 42 is disposed along the extending direction of the cavity portion 21 of the insulating cylinder portion 21. Further, as shown in FIG. 1, the conductive member 42 is disposed over almost the entire area of the cavity 21A in the stacking direction of the electrode cells, and the conductive surfaces 42 are disposed on the opening surfaces of all the ejection holes 21x. The sex member 42 faces.

ここで、導電性部材42は棒状であり、当該導電性部材42は、ハフニウム、ケイ素およびチタンなどの、金属または半導体から構成される。つまり、ここで、半導体は、金属性電気伝導を有するが、通常の金属より電気抵抗が大きい元素である。   Here, the conductive member 42 has a rod shape, and the conductive member 42 is made of metal or semiconductor such as hafnium, silicon, and titanium. That is, here, the semiconductor is an element that has metallic electrical conduction but has an electrical resistance larger than that of a normal metal.

また、図1に示すように、減圧装置27および自動圧力制御装置26は、排気ガス分解処理装置28に接続されている。したがって、減圧装置27および自動圧力制御装置26から出力されたガス等は、排気ガス分解処理装置28によって分解処理される。なお、当該分解処理されたガスは、処理ガス301として、排気ガス分解処理装置28から排気される。   As shown in FIG. 1, the decompression device 27 and the automatic pressure control device 26 are connected to an exhaust gas decomposition processing device 28. Therefore, the gas output from the decompression device 27 and the automatic pressure control device 26 is decomposed by the exhaust gas decomposition processing device 28. The decomposed gas is exhausted from the exhaust gas decomposition processing device 28 as a processing gas 301.

次に、プラズマ発生装置100の動作を含む本実施の形態に係るCVD装置300の動作について説明する。   Next, the operation of CVD apparatus 300 according to the present embodiment including the operation of plasma generation apparatus 100 will be described.

図1において、ガス用MFC76から、活性ガスなどの原料ガスが供給される。当該供給された原料ガスは、管路75に入力され、管路75内を通って、各放電空間6へと直接供給される(つまり、筺体16内の放電空間6以外の空間と接すること無く、放電空間6へと原料ガスは供給される)。   In FIG. 1, a raw material gas such as an active gas is supplied from a gas MFC 76. The supplied source gas is input to the pipe line 75, passes through the pipe line 75, and is directly supplied to each discharge space 6 (that is, without contacting any space other than the discharge space 6 in the housing 16. The source gas is supplied to the discharge space 6).

また、ガス用MFC24からは、放電空間6における反応に寄与する原料ガスまたはキャリアガスとして機能するガスなどが供給され、サブガス用MFC25からは、希ガスが供給される。当該供給された原料ガス等および希ガスは、ガス供給部20に入力する前に、合流し混合される。そして、当該混合されたガスは、ガス供給部20から、プラズマ発生装置100の筺体16内部(つまり、筺体16内における積層状態の電極セルが配置されていない領域)へと供給される。   Further, from the gas MFC 24, a gas that functions as a source gas or a carrier gas contributing to the reaction in the discharge space 6 is supplied, and from the sub gas MFC 25, a rare gas is supplied. The supplied raw material gas and the like and the rare gas are mixed and mixed before being input to the gas supply unit 20. Then, the mixed gas is supplied from the gas supply unit 20 to the inside of the casing 16 of the plasma generating apparatus 100 (that is, a region in which no stacked electrode cells are disposed in the casing 16).

そして、当該供給された混合されたガスは、当該筺体16内に充満する。当該筺体16内に充満した混合されたガスは、平面視外形が円形である電極セルの外周方向から、各電極セルに形成された各放電空間6内に侵入する。   The supplied mixed gas fills the housing 16. The mixed gas filled in the housing 16 enters each discharge space 6 formed in each electrode cell from the outer peripheral direction of the electrode cell having a circular outer shape in plan view.

一方、図2に示すように、各電極セルにおいて、高圧電極3と低圧電極1との間には、交流電源17による高周波の交流電圧が印加されている。電極1,3に対する当該交流電圧の印加により、各電極セルにおける各放電空間6内に、大気圧付近の一定圧力下で、高周波プラズマから成る誘電体バリア放電(無声放電)が均一に発生する。   On the other hand, as shown in FIG. 2, a high-frequency AC voltage from an AC power source 17 is applied between the high-voltage electrode 3 and the low-voltage electrode 1 in each electrode cell. By applying the AC voltage to the electrodes 1 and 3, dielectric barrier discharge (silent discharge) composed of high-frequency plasma is uniformly generated in each discharge space 6 in each electrode cell under a constant pressure near atmospheric pressure.

誘電体バリア放電が発生している各放電空間6において、上記のように、原料ガスなどが供給される。すると、当該誘電体バリア放電により、各放電空間6内において供給原料ガスの放電解離反応が起こる。   In each discharge space 6 where the dielectric barrier discharge is generated, the source gas or the like is supplied as described above. Then, a discharge dissociation reaction of the feed gas occurs in each discharge space 6 due to the dielectric barrier discharge.

たとえば、原料ガスとして、オゾンガス、アンモニアガスや窒素酸化物ガスなどの活性ガスが、管路75を介して供給され、原料ガスとして、酸素や窒素などの不活性ガスが、ガス供給部20を介して供給されたとする。   For example, an active gas such as ozone gas, ammonia gas, or nitrogen oxide gas is supplied as a source gas via a pipe 75, and an inert gas such as oxygen or nitrogen is supplied as a source gas via a gas supply unit 20. Is supplied.

この場合には、放電空間6内における誘電体バリア放電により、供給された酸素や窒素などの不活性ガスやオゾンやアンモニアガス等の活性ガスから、放電によって解離された多量で高濃度のプラズマ励起ガスが生成される。なお、管路75を介して原料ガスとして活性ガスが供給されているので、酸素や窒素などの不活性ガスよりも、放電によってプラズマ励起ガスに解離されやすく、結果として、多量で高濃度のプラズマ励起ガスが発生する。したがって、被処理材18に対して、高濃度の活性ガスを晒すことができる。   In this case, a large amount of high-density plasma excited dissociated by the discharge from the supplied inert gas such as oxygen or nitrogen or active gas such as ozone or ammonia gas due to the dielectric barrier discharge in the discharge space 6. Gas is generated. Since the active gas is supplied as the raw material gas via the pipe line 75, it is more easily dissociated by the discharge into the plasma excitation gas than the inert gas such as oxygen or nitrogen, and as a result, a large amount of high-concentration plasma is obtained. Excited gas is generated. Therefore, a high concentration of active gas can be exposed to the material 18 to be processed.

さて、自動圧力制御装置26により、各放電空間6は一定の圧力Paに保持されており、他方で、真空ポンプ等の減圧装置27により、絶縁筒部21の空洞部21A内の圧力Pbは、放電空間6内の圧力Paよりも小さく設定されている(Pa>Pb)。   Now, each discharge space 6 is maintained at a constant pressure Pa by the automatic pressure control device 26, and on the other hand, the pressure Pb in the hollow portion 21 </ b> A of the insulating cylinder portion 21 is reduced by the decompression device 27 such as a vacuum pump. The pressure is set smaller than the pressure Pa in the discharge space 6 (Pa> Pb).

例えば、放電空間6内の圧力Paを大気圧(100kPa)付近とし、絶縁筒部21の空洞部21A内の圧力Pbを40kPa(約300Torr)以下の真空圧力に設定している。   For example, the pressure Pa in the discharge space 6 is set to near atmospheric pressure (100 kPa), and the pressure Pb in the hollow portion 21A of the insulating cylinder portion 21 is set to a vacuum pressure of 40 kPa (about 300 Torr) or less.

このように、減圧装置27により空洞部21A内の圧力Pbが大気圧より低く減圧されているので、各放電空間6と、絶縁筒部21の微細な噴出孔21xを介して空洞部21Aとの間に、圧力差(Pa−Pb)が発生する。よって、噴出孔21xからは、当該圧力差に起因して、放電空間6から空洞部21Aへガスの噴出する流れを発生させることができる。   Thus, since the pressure Pb in the cavity portion 21A is reduced to a pressure lower than the atmospheric pressure by the decompression device 27, the discharge space 6 and the cavity portion 21A via the fine ejection holes 21x of the insulating cylinder portion 21 are reduced. In the meantime, a pressure difference (Pa-Pb) is generated. Therefore, from the ejection hole 21x, it is possible to generate a flow of gas ejection from the discharge space 6 to the cavity portion 21A due to the pressure difference.

したがって、厚みの薄い絶縁筒部21の壁に微細な噴出孔21xを設け、上記圧力差(Pa−Pb)を設ける構成を採用することより、各放電空間6で生成されたプラズマ励起ガスなどは、プラズマ励起ガスが通過する噴出孔21xの壁面と、プラズマ励起ガスとの接触時間は非常に短くでき、噴出孔21xにおけるガスとの接触面積を極小に出来る。   Therefore, by adopting a configuration in which the fine injection hole 21x is provided in the wall of the thin insulating cylinder portion 21 and the pressure difference (Pa−Pb) is employed, the plasma excitation gas generated in each discharge space 6 is The contact time between the wall of the ejection hole 21x through which the plasma excitation gas passes and the plasma excitation gas can be made very short, and the contact area with the gas in the ejection hole 21x can be minimized.

また、ノズル条の噴出孔21xにおいて、断熱膨張効果を利用して、プラズマ励起ガスを空洞部21Aに噴出させている。したがって、噴出孔21xの内壁とプラズマ励起ガスとの衝突による減衰量や、発熱による減衰量を極力抑制でき、当該減衰量が抑制されたプラズマ励起ガスは、高速に空洞部21Aへと導ける。   Moreover, in the ejection hole 21x of the nozzle strip, the plasma excitation gas is ejected into the cavity 21A by utilizing the adiabatic expansion effect. Therefore, the amount of attenuation due to the collision between the inner wall of the ejection hole 21x and the plasma excitation gas and the amount of attenuation due to heat generation can be suppressed as much as possible, and the plasma excitation gas in which the attenuation amount is suppressed can be led to the cavity 21A at high speed.

つまり、平面視外形が円形である電極セルの放電空間6内に供給された各ガスは、当該電極セルの中心部へ向かって逆放射状に進み、当該進む間に誘電体バリア放電に晒され、プラズマ励起ガスが生成され、当該生成されたプラズマ励起ガスは、減衰量を極力抑制した状態で、電極セルの中心部である絶縁筒部21の空洞部21A内に噴出さし、空洞部21A内で合流する。   That is, each gas supplied into the discharge space 6 of the electrode cell having a circular shape in plan view proceeds in a reverse radial direction toward the center of the electrode cell, and is exposed to a dielectric barrier discharge during the progress. Plasma excitation gas is generated, and the generated plasma excitation gas is jetted into the cavity 21A of the insulating cylinder 21 that is the central part of the electrode cell while suppressing the attenuation as much as possible. Join at.

また、空洞部21Aでは、成膜に有効な真空度に減圧されている。そして、複数の噴出孔21xから噴出したプラズマ励起ガスが、当該空洞部21Aにおいて合流する。このため、当該合流によるプラズマ励起ガス減衰量は、大気中での合流よりも、ガス粒子間衝突が非常に少なく押えることができる。つまり、プラズマ励起ガスの数段の減衰量抑制が、可能となる。   Further, in the cavity portion 21A, the pressure is reduced to a vacuum level effective for film formation. And the plasma excitation gas which ejected from the several ejection hole 21x merges in the said cavity part 21A. For this reason, the plasma excitation gas attenuation amount by the said confluence can suppress the collision between gas particles very much rather than the confluence in air | atmosphere. That is, it is possible to suppress the attenuation amount of the plasma excitation gas by several stages.

一方、上述したように、絶縁筒部21の空洞部21A内には、金属機能物質を含む導電性部材42が配設されている。したがって、噴出孔21xを通って空洞部21A内に出力されたプラズマ励起ガスは、当該空洞部21A内において、導電性部材42に対して高速で衝突し、接触する。このように、導電性部材42にプラズマ励起ガスが衝突し、接触すると(つまり、導電性部材42に対するスパッタにより)、導電性部材42の金属物質が蒸発し、微粒子ガス化(金属粒子ガス)する。そして、プラズマ励起ガスと金属粒子ガスとの化学反応により、窒化や酸化等の金属機能物質粒子ガスが、多量に生成される。   On the other hand, as described above, the conductive member 42 containing the metal functional material is disposed in the hollow portion 21A of the insulating cylinder portion 21. Therefore, the plasma excitation gas output into the cavity 21A through the ejection hole 21x collides with and contacts the conductive member 42 at a high speed in the cavity 21A. As described above, when the plasma excitation gas collides with and comes into contact with the conductive member 42 (that is, by sputtering with respect to the conductive member 42), the metal material of the conductive member 42 is evaporated and gasified into fine particles (metal particle gas). . A large amount of functional metal particle gas such as nitridation and oxidation is generated by the chemical reaction between the plasma excitation gas and the metal particle gas.

なお、導電性部材42の材質を変更することにより、上記一連の反応(スパッタ+化学反応)を通じて、種々の金属機能物質粒子ガスが、空洞部21Aにおいて生成できる。   By changing the material of the conductive member 42, various metal functional material particle gases can be generated in the cavity 21A through the series of reactions (sputtering + chemical reaction).

当該空洞部21Aで生成された各金属機能物質粒子ガスは、キャリアガス供給部201から空洞部21A内に供給されたキャリアガスに乗って、また減圧装置27による吸引力により、空洞部21Aおよびガス出力フランジ14b,14c内を通って、CVDチャンバー200内へと放出される。   Each metal functional material particle gas generated in the hollow portion 21A rides on the carrier gas supplied into the hollow portion 21A from the carrier gas supply portion 201, and by the suction force of the decompression device 27, the hollow portion 21A and the gas It is discharged into the CVD chamber 200 through the output flanges 14b and 14c.

上記のように、CVDチャンバー200内には、被処理材18が載置されている。したがって、当該被処理材18に対して生成された金属機能物質粒子ガスが晒され、当該被処理材18に対して、種々の金属機能物質粒子の酸化または窒化などの高機能絶縁膜が成膜される。   As described above, the material 18 to be processed is placed in the CVD chamber 200. Accordingly, the metal functional material particle gas generated is exposed to the material 18 to be processed, and high-functional insulating films such as oxidation or nitridation of various metal functional material particles are formed on the material 18 to be processed. Is done.

上記までの記載から分かるように、プラズマ発生装置100とCVDチャンバー200との組合せにより、多量の金属機能物質粒子ガスを生成した多量の金属機能物質粒子ガスの生成が非常に有効なリモートプラズマ型成膜処理装置(リモートプラズマ型CVD装置)が構成されている。   As can be seen from the above description, the combination of the plasma generator 100 and the CVD chamber 200 generates a large amount of metal functional material particle gas, which is a highly effective remote plasma type composition. A film processing apparatus (remote plasma type CVD apparatus) is configured.

次に、本実施の形態に係る発明の効果を説明する。   Next, the effect of the invention according to the present embodiment will be described.

本実施の形態に係るプラズマ発生装置100では、上述した構成により、絶縁筒部21の空洞部21Aで、絶縁筒部21の噴出孔21xから噴出されたプラズマ励起ガスと、導電性部材42とを高速で衝突(接触)させることができる。プラズマ励起ガスを導電性部材42に高速で衝突すると(つまり、プラズマ励起ガスによる導電性部材42のスパッタにより)、導電性部材42の表面から金属物質粒子が蒸発する。すると、当該金属物質粒子とプラズマ励起ガスとの化学反応により、窒化や酸化等の金属機能物質粒子ガスが生成される。つまり、プラズマ発生装置100は、金属機能物質粒子ガスを生成し、当該生成した金属機能物質粒子ガスを、絶縁筒部21を介して、CVDチャンバー200に供給することができる。   In the plasma generator 100 according to the present embodiment, the plasma excitation gas ejected from the ejection hole 21x of the insulating cylinder portion 21 and the conductive member 42 in the cavity portion 21A of the insulating cylinder portion 21 by the configuration described above. It can collide (contact) at high speed. When the plasma excitation gas collides with the conductive member 42 at a high speed (that is, by sputtering of the conductive member 42 by the plasma excitation gas), the metal substance particles are evaporated from the surface of the conductive member 42. Then, a metal functional material particle gas such as nitridation or oxidation is generated by a chemical reaction between the metal material particles and the plasma excitation gas. That is, the plasma generating apparatus 100 can generate the metal functional material particle gas and supply the generated metal functional material particle gas to the CVD chamber 200 via the insulating cylinder portion 21.

また、本実施の形態に係るプラズマ発生装置100では、放電空間6と空洞部21Aとの間で圧力差ΔP(=Pa−Pb)を発生させている。よって、当該圧力差ΔPにより、電極セルの中心領域に存在する絶縁筒部21の真空状態の空洞部21A内に、生成したプラズマ励起ガスを噴出口21xを介して高速度で噴出させることができる。   Further, in plasma generating apparatus 100 according to the present embodiment, pressure difference ΔP (= Pa−Pb) is generated between discharge space 6 and cavity portion 21A. Therefore, by the pressure difference ΔP, the generated plasma excitation gas can be ejected at a high speed through the ejection port 21x into the vacuum cavity 21A of the insulating cylinder 21 existing in the central region of the electrode cell. .

したがって、放電空間6から空洞部21Aに至るまでの間に、当該プラズマ励起ガス同士の衝突を抑制し、かつ、壁等に当該プラズマ励起ガスが衝突することも抑制できる。よって、プラズマ励起ガスの各種衝突による減衰量を抑制することができ、より効率良く当該空洞部21A内にプラズマ励起ガスを取り出すことができる。   Therefore, it is possible to suppress collision of the plasma excitation gases between the discharge space 6 and the hollow portion 21A, and to prevent the plasma excitation gas from colliding with a wall or the like. Therefore, the amount of attenuation due to various collisions of the plasma excitation gas can be suppressed, and the plasma excitation gas can be taken out into the cavity 21A more efficiently.

また、本実施の形態に係る発明では、減圧装置27により、絶縁筒部21の空洞部21A内の圧力を、40kPa(300Torr)以下の真空状態に設定できる。したがって、当該真空状態となった当該空洞部21A内に噴出されたプラズマ励起ガスは、当該プラズマ励起ガス同士の衝突を抑制しつつ、導電性部材42まで導かれ、当該導電性部材42と衝突する。当該衝突により、導電性部材42からスパッタされた金属微粒子ガスが発生し、プラズマ励起ガスは当該金属微粒子ガスと化学反応を起こす。当該化学反応により生成されたガス状の金属機能物質粒子にしたガスは、CVDチャンバー200内に供給される。よって、プラズマ励起ガス同士の衝突による減衰量を少なくでき、プラズマ励起ガスを高濃度および大流量に維持し、金属物質粒子との有効な化学反応を促進することができる。   In the invention according to the present embodiment, the pressure in the hollow portion 21A of the insulating cylinder portion 21 can be set to a vacuum state of 40 kPa (300 Torr) or less by the decompression device 27. Therefore, the plasma excitation gas ejected into the hollow portion 21A in the vacuum state is guided to the conductive member 42 while colliding with the conductive member 42 while suppressing the collision between the plasma excitation gases. . Due to the collision, a metal fine particle gas sputtered from the conductive member 42 is generated, and the plasma excitation gas causes a chemical reaction with the metal fine particle gas. The gas in the form of gaseous functional metal particles generated by the chemical reaction is supplied into the CVD chamber 200. Therefore, the amount of attenuation due to the collision between the plasma excitation gases can be reduced, the plasma excitation gas can be maintained at a high concentration and a large flow rate, and an effective chemical reaction with the metal substance particles can be promoted.

また、本実施の形態に係る発明では、電極セルにおいて、誘電体バリア放電を利用して、プラズマ励起ガスを生成している。なお、本実施の形態に係る発明では、生成したプラズマ励起ガスを圧損ΔPを持たせた噴出孔21xから、真空状態の空洞部21Aに放出させる方式を採用している。   In the invention according to the present embodiment, the plasma excitation gas is generated in the electrode cell using dielectric barrier discharge. In the invention according to the present embodiment, a method is employed in which the generated plasma excitation gas is discharged from the ejection hole 21x having the pressure loss ΔP to the vacuum cavity 21A.

このため、プラズマ発生装置100の筺体16内の放電空間6は大気圧を保った放電が実現できる。これにより、本実施の形態に係る発明は、簡易な構成であるプラズマ発生装置100で、多量で高濃度のプラズマ励起ガスを生成することができ、生成したプラズマ励起ガスを減衰量を抑制しつつ、真空状態の空洞部21Aに供給している。よって、結果として、高濃度で多量のプラズマ励起ガスを、当該空洞部21A内に出力できる。   For this reason, the discharge space 6 in the housing 16 of the plasma generating apparatus 100 can realize a discharge maintaining the atmospheric pressure. Thus, the invention according to the present embodiment can generate a large amount of high-concentration plasma excitation gas with the plasma generator 100 having a simple configuration, while suppressing the attenuation amount of the generated plasma excitation gas. , And supplied to the cavity 21A in a vacuum state. Therefore, as a result, a large amount of plasma excitation gas with a high concentration can be output into the cavity 21A.

また、本実施の形態に係るプラズマ発生装置100では、電極セルが配設されていない筺体16内部の空間と接続すること無く、当該筺体16外から各放電空間6へと直接、原料ガスを供給する管路75を、備えている。   Further, in plasma generating apparatus 100 according to the present embodiment, source gas is supplied directly from the outside of casing 16 to each discharge space 6 without being connected to the space inside casing 16 in which no electrode cell is disposed. The pipe line 75 is provided.

したがって、当該管路75を介して、放電空間6以外の筺体16内の空間と接すること無く、各放電空間6内に、直接、原料ガスを供給することができる。そのため、当該管路75に、ガス供給部20から不活性ガス等とは別に、活性ガスや金属前駆体ガスなども原料ガスとして放電空間6に供給することができる。   Therefore, the source gas can be directly supplied into each discharge space 6 without contacting the space in the casing 16 other than the discharge space 6 via the duct 75. Therefore, an active gas, a metal precursor gas, or the like can be supplied to the discharge space 6 from the gas supply unit 20 as a source gas to the pipe line 75 separately from the inert gas.

通常、原料ガスとして、活性ガスや金属前駆体ガスを用いると、誘電体バリア放電によって、有効なプラズマ励起ガスを多量に生成することはできる。しかしんがら、装置内の放電部以外の周辺部品が腐食等で劣化したり、金属前駆体粒子が堆積したりして、装置の寿命が短くなり実現出来なかった。   Usually, when an active gas or a metal precursor gas is used as a source gas, a large amount of effective plasma excitation gas can be generated by dielectric barrier discharge. However, the peripheral parts other than the discharge part in the apparatus deteriorated due to corrosion or the like, and metal precursor particles were deposited, and the life of the apparatus was shortened and could not be realized.

本実施の形態に係る発明では、当該管路75を介して、放電空間6以外の筺体16内の空間と接すること無く、各放電空間6内に、直接、原料ガスを供給している。これにより、活性ガスが電極セルの電極等の部品と接することを防止でき、当該活性ガスによる電極部の腐食を防止できる。また、金属前駆体ガスは、放電空間6に直接供給されるので、当該放電空間6以外の筺体16内の空間に、当該金属前駆体ガスに起因した堆積物が発生することも防止できる。   In the invention according to the present embodiment, the raw material gas is directly supplied into each discharge space 6 without contacting the space in the casing 16 other than the discharge space 6 via the pipe line 75. Thereby, it can prevent that active gas contacts components, such as an electrode of an electrode cell, and can prevent the corrosion of the electrode part by the said active gas. Further, since the metal precursor gas is directly supplied to the discharge space 6, it is possible to prevent deposits due to the metal precursor gas from being generated in the space inside the casing 16 other than the discharge space 6.

以上により、本発明に係るプラズマ装置100では、上記腐食や堆積物等の不具合が生じないで、誘電体バリア放電によりプラズマ励起ガスを多量に生成することはできる活性ガスや金属前駆体ガスを、原料ガスとして供給することが可能となる。   As described above, in the plasma apparatus 100 according to the present invention, the active gas or the metal precursor gas capable of generating a large amount of plasma excitation gas by dielectric barrier discharge without causing the above-described problems such as corrosion and deposits, It can be supplied as a raw material gas.

なお、活性化ガスを供給する管路面が腐食しないように、管路75(符号75a,75b含む)の内壁を、耐腐食性の不動態膜処理をすることが望ましい。また、管路75(符号75a,75b含む)内において金属前駆体ガスが結露しないように、当該管路75(符号75a,75b含む)内の温度を調整保持する温度調整部を備えることが、望ましい。たとえば、連結ブロック9内および低圧電極1内に、温度調整された液体が流れる流路を設ける。   In addition, it is desirable that the inner wall of the pipe 75 (including reference numerals 75a and 75b) is subjected to a corrosion-resistant passive film treatment so that the pipe surface supplying the activated gas does not corrode. In addition, a temperature adjusting unit that adjusts and maintains the temperature in the pipe 75 (including the signs 75a and 75b) is provided so that the metal precursor gas does not condense in the pipe 75 (including the signs 75a and 75b). desirable. For example, a flow path through which the temperature-controlled liquid flows is provided in the connection block 9 and the low voltage electrode 1.

また、本願発明では、リモートプラズマ型成膜処理装置を提供している。つまり、原料ガスからプラズマ励起ガスを生成するプラズマ発生装置100と、当該生成したプラズマ励起ガスを用いて被処理材18に対して成膜処理を行うCVDチャンバー200とは、別個独立の装置である。   The present invention also provides a remote plasma type film forming apparatus. That is, the plasma generation apparatus 100 that generates plasma excitation gas from the source gas and the CVD chamber 200 that performs film formation on the material 18 to be processed using the generated plasma excitation gas are independent apparatuses. .

このように、プラズマ発生源と成膜処理領域とは完全に分離しているので、プラズマ源において電離して生成したイオンや電子等の荷電粒子が、当該処理領域に配置された被処理材18に衝突することを防止できる。これにより、多量でかつ高濃度のプラズマ励起ガスのみもしくは窒化や酸化等の金属機能物質粒子ガスを、被処理材18に接触させることができる。これにより、被処理材18に対するプラズマによるダメージを完全になくすことができ、効率よく、成膜ができる。さらに、CVDチャンバー200では、多量でかつ高濃度のプラズマ励起ガスのみもしくは窒化や酸化等の金属機能物質粒子ガスを供給することで、プラズマCVD処理が実施される。よって、被処理材18に対する成膜時間の短縮化を、図ることもできる。   Thus, since the plasma generation source and the film formation processing region are completely separated, charged particles such as ions and electrons generated by ionization in the plasma source are processed material 18 arranged in the processing region. Can be prevented from colliding. As a result, only a large amount of high-concentration plasma excitation gas or metal functional substance particle gas such as nitriding or oxidizing can be brought into contact with the material 18 to be processed. Thereby, the plasma damage to the material 18 can be completely eliminated, and the film can be formed efficiently. Furthermore, in the CVD chamber 200, plasma CVD processing is performed by supplying only a large amount of high-concentration plasma excitation gas or metal functional material particle gas such as nitriding or oxidizing. Therefore, the film formation time for the material 18 can be shortened.

また、本実施の形態に係るプラズマ発生装置100は、各放電空間6は、絶縁筒部21と各放電空間6の出口側端部との間に存在する管路22を介して、自動圧力制御装置26に接続されている。そして、自動圧力制御装置26は、各放電空間6内の圧力を大気圧付近で一定に制御している。   Further, in the plasma generator 100 according to the present embodiment, each discharge space 6 is automatically pressure controlled via a pipe line 22 existing between the insulating cylinder portion 21 and the outlet side end portion of each discharge space 6. It is connected to the device 26. The automatic pressure control device 26 controls the pressure in each discharge space 6 to be constant near atmospheric pressure.

したがって、プラズマ発生装置100は、各放電空間6の圧力を、容易に一定値に管理。保持することができる。このように、プラズマ発生装置100は、放電空間6の圧力を所望圧力に管理出来る構成であるため、生成されるプラズマ励起ガスの発生性能が最適になるように、容易に管理・設定・維持することができる。また、プラズマ発生装置100では、各放電空間6内の圧力を一定にした状態で、誘電体バリア放電を発生させることができる。よって、各放電空間6において、励起準位が揃ったプラズマ励起ガスが生成される。これにより、CVDチャンバー200内の被処理材18において、より良質な高機能膜が成膜される。   Therefore, the plasma generator 100 easily manages the pressure in each discharge space 6 to a constant value. Can be held. As described above, since the plasma generator 100 is configured to be able to manage the pressure in the discharge space 6 to a desired pressure, it is easily managed, set, and maintained so that the generation performance of the generated plasma excitation gas is optimized. be able to. In the plasma generator 100, dielectric barrier discharge can be generated with the pressure in each discharge space 6 kept constant. Therefore, in each discharge space 6, plasma excitation gas with uniform excitation levels is generated. As a result, a higher-quality high-performance film is formed on the material 18 to be processed in the CVD chamber 200.

また、本実施の形態に係るプラズマ発生装置100では、低圧電極1内には、温度調整された一定温度の冷媒が流れる流路が形成されている。   In plasma generating apparatus 100 according to the present embodiment, a flow path through which a temperature-controlled refrigerant having a constant temperature flows is formed in low-pressure electrode 1.

したがって、誘電体バリア放電により電極セルで発生した熱を、当該冷媒を介して放熱することができ、低圧電極1自身を一定温度に容易に管理・保持できる。さらに、当該低圧電極1が一定温度に保持されることに起因して、各放電空間6内における温度も、一定温度に容易に管理・保持することが可能となる。たとえば、各放電空間6内の温度は、プラズマ励起ガスの発生性能が最適になるように、管理・設定される。また、プラズマ発生装置100では、各放電空間6内の温度を一定にした状態で、誘電体バリア放電を発生させることができる。よって、各放電空間6において、励起準位が揃ったプラズマ励起ガスが生成される。これにより、CVDチャンバー200内の被処理材18において、より良質な高機能膜が成膜される。   Therefore, the heat generated in the electrode cell by the dielectric barrier discharge can be dissipated through the refrigerant, and the low voltage electrode 1 itself can be easily managed and maintained at a constant temperature. Furthermore, due to the low voltage electrode 1 being held at a constant temperature, the temperature in each discharge space 6 can be easily managed and held at a constant temperature. For example, the temperature in each discharge space 6 is managed and set so that the generation performance of the plasma excitation gas is optimized. In the plasma generator 100, dielectric barrier discharge can be generated in a state where the temperature in each discharge space 6 is constant. Therefore, in each discharge space 6, plasma excitation gas with uniform excitation levels is generated. As a result, a higher-quality high-performance film is formed on the material 18 to be processed in the CVD chamber 200.

また、本実施の形態に係るプラズマ発生装置100では、ガス用MFC24のみならず、希ガスを出力するサブガス用MFC25をも備えている。そして、ガス供給部20から筺体16内に、原料ガスと希ガスとを混合して供給している。   In addition, the plasma generator 100 according to the present embodiment includes not only the gas MFC 24 but also the sub-gas MFC 25 that outputs a rare gas. The source gas and the rare gas are mixed and supplied from the gas supply unit 20 into the housing 16.

したがって、原料ガスとして種々の混合ガスを採用したとしても、誘電体バリア放電によるプラズマ励起ガスを効率良く生成できる効果があり、より多岐の金属機能物質粒子ガスを得ることが容易となる。また、希ガスも放電空間6を介して、真空圧の空洞部21Aに誘導される。したがって、空洞部21Aを含み当該空洞部21Aに至るまでのプラズマ励起ガスの移動経路において、プラズマ励起ガス同士の衝突による活性種の減衰が、希ガスによって抑制される。よって、プラズマ励起ガスの濃度・ガス流量が高められる。つまり、絶縁筒部21内に、プラズマ励起ガスを効率的に取り出すことができる。   Therefore, even if various mixed gases are used as the source gas, there is an effect that the plasma excitation gas by the dielectric barrier discharge can be efficiently generated, and it becomes easy to obtain a wider variety of metal functional substance particle gases. Further, the rare gas is also guided to the vacuum pressure cavity 21 </ b> A through the discharge space 6. Therefore, in the movement path of the plasma excitation gas including the cavity portion 21A and reaching the cavity portion 21A, the attenuation of the active species due to the collision between the plasma excitation gases is suppressed by the rare gas. Therefore, the concentration and gas flow rate of the plasma excitation gas can be increased. That is, the plasma excitation gas can be efficiently taken out into the insulating cylinder portion 21.

また、本実施の形態に係るプラズマ発生装置100では、電極セルは複数であり、各電極セルは、対面方向に積層している。そして、当該電極セルの積層により、当該電極セルの中心領域に、積層方向に延設した上記貫通連孔が構成されている。また、当該貫通連孔内には、当該積層方向に延請した上記絶縁筒部21が配置されている。   In plasma generating apparatus 100 according to the present embodiment, there are a plurality of electrode cells, and each electrode cell is stacked in the facing direction. And the said through-hole extended in the lamination direction is comprised in the center area | region of the said electrode cell by lamination | stacking of the said electrode cell. Moreover, the said insulation cylinder part 21 extended in the said lamination direction is arrange | positioned in the said through-hole.

したがって、複数の電極セルからプラズマ励起ガスを生成させることができ、当該生成したプラズマ励起ガスを、絶縁筒部21内の空洞部21Aで合流させることができる。よって、当該空洞部21Aにおいて、大流量のプラズマ励起ガスを取り出すことができる。なお、電極セルは図1,2の上下方向に積層されているので、プラズマ発生装置100の占有面積を増大させることなく、プラズマ励起ガスの生成量を大幅に増大させることができる。   Therefore, plasma excitation gas can be generated from the plurality of electrode cells, and the generated plasma excitation gas can be merged in the cavity portion 21 </ b> A in the insulating cylinder portion 21. Therefore, a large flow rate of plasma excitation gas can be taken out from the hollow portion 21A. Since the electrode cells are stacked in the vertical direction in FIGS. 1 and 2, the generation amount of the plasma excitation gas can be greatly increased without increasing the area occupied by the plasma generator 100.

なお、絶縁筒部21の端部側において、シャワープレートを配設しても良い。より具体的には、CVDチャンバー200側に接続される、図1に示すガス出力フランジ14cとして、図3の拡大斜視図に示す構成のものを採用しても良い。   A shower plate may be provided on the end side of the insulating cylinder portion 21. More specifically, the gas output flange 14c shown in FIG. 1 connected to the CVD chamber 200 side may have the configuration shown in the enlarged perspective view of FIG.

図3に示すように、ガス出力フランジ14cは、シャワープレート14Sが設けられている。ここで、当該シャワープレート14Sには、複数の噴出孔14tが穿設されている。   As shown in FIG. 3, the gas output flange 14c is provided with a shower plate 14S. Here, a plurality of ejection holes 14t are formed in the shower plate 14S.

プラズマ発生装置100で発生した金属機能物質粒子ガスは、絶縁筒部21の空洞部21Aに噴出され、当該空洞部21Aおよびプラズマ発生装置100側のガス出力フランジ14bを通って、CVDチャンバー200側のガス出力フランジ14cに到達する。   The metal functional material particle gas generated in the plasma generator 100 is jetted into the cavity 21A of the insulating cylinder part 21, passes through the cavity 21A and the gas output flange 14b on the plasma generator 100 side, and reaches the CVD chamber 200 side. The gas output flange 14c is reached.

一方、当該ガス出力フランジ14c内には、シャワープレート14Sに隣接して、大容量のバッファ室が設けられている。つまり、図3において、バッファ室の上面がシャワープレート14Sとなる。   On the other hand, a large-capacity buffer chamber is provided in the gas output flange 14c adjacent to the shower plate 14S. That is, in FIG. 3, the upper surface of the buffer chamber is the shower plate 14S.

当該ガス出力フランジ14cに到達した金属機能物質粒子ガスは、当該ガス出力フランジ14c内において一旦、大容量の当該バッファ室に充満する。そして、当該バッファ室から、シャワープレート14Sに設けられた複数の噴出孔14tを介して、金属機能物質粒子ガスは、CVDチャンバー200内に供給される。   The metal functional substance particle gas that has reached the gas output flange 14c once fills the large-capacity buffer chamber in the gas output flange 14c. Then, the metal functional material particle gas is supplied from the buffer chamber into the CVD chamber 200 through the plurality of ejection holes 14t provided in the shower plate 14S.

図3に示す構成のガス出力フランジ14cを採用することにより、シャワープレート14Sの各噴出孔14tからCVDチャンバー200内へ、均一に、金属機能物質粒子ガスを供給できる。したがって、CVDチャンバー200内に大面積の被処理材18を載置したとしても、当該大面積の被処理材18の表面に対して、均一に、金属機能物質粒子ガスを晒す(噴出する)ことができる。当該均一な金属機能物質粒子ガスの噴出により、大面積の被処理材18の表面には、均一で良質な高機能絶縁膜が成膜される。   By adopting the gas output flange 14c having the configuration shown in FIG. 3, the metal functional material particle gas can be uniformly supplied from the respective ejection holes 14t of the shower plate 14S into the CVD chamber 200. Therefore, even if the large-area workpiece 18 is placed in the CVD chamber 200, the metal functional material particle gas is uniformly exposed (spouted) to the surface of the large-area workpiece 18. Can do. Due to the ejection of the uniform metal functional substance particle gas, a uniform and high-quality insulating film having a high quality is formed on the surface of the material 18 to be processed having a large area.

<実施の形態2>
本実施の形態に係るプラズマ発生装置100には、実施の形態1の構成に加えて、絶縁筒部21の空洞部21Aの壁面に形成された導電性膜43、導電性部材42と導電性膜43との間に電圧を印加する電圧印加器44とを、有する。以下の説明では、実施の形態1に係るプラズマ発生装置100と共通する構成については説明を省略し、本実施の形態で新たに追加された構成に関して、説明を行う。
<Embodiment 2>
In addition to the configuration of the first embodiment, the plasma generator 100 according to the present embodiment includes a conductive film 43, a conductive member 42, and a conductive film formed on the wall surface of the hollow portion 21A of the insulating cylinder portion 21. 43, and a voltage applicator 44 for applying a voltage between them. In the following description, the description of the configuration common to the plasma generator 100 according to Embodiment 1 is omitted, and the configuration newly added in the present embodiment is described.

図4は、本実施の形態に係るプラズマ発生装置の絶縁筒部21内部の構成等を示す拡大断面図である。ここで、図4に示す構成では、図面簡略化のために、絶縁筒部21の周囲の構成(各電極1,3、誘電体2a,2b、放電空間6、絶縁体1a,3a,5a、高圧冷却板5、絶縁板4等の構成)は、図示を省略している。   FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a configuration and the like inside the insulating cylinder portion 21 of the plasma generator according to the present embodiment. Here, in the configuration shown in FIG. 4, in order to simplify the drawing, the configuration around the insulating cylinder portion 21 (each electrode 1, 3, dielectrics 2 a and 2 b, discharge space 6, insulators 1 a, 3 a, 5 a, The configuration of the high-pressure cooling plate 5 and the insulating plate 4 is not shown.

図4に示すように、絶縁筒部21の空洞部21Aの内壁面には、導電性膜43が形成されている(濃い砂地部分参照)。当該導電性膜43としては、たとえば、金、銀、アルミニウム、モリブデンまたはタンタル等を採用することができる。当該導電性膜43は、塗布、蒸着、印刷等の方法で、絶縁筒部21の内壁面に成膜できる。   As shown in FIG. 4, a conductive film 43 is formed on the inner wall surface of the hollow portion 21 </ b> A of the insulating cylinder portion 21 (see the thick sandy portion). As the conductive film 43, for example, gold, silver, aluminum, molybdenum, tantalum, or the like can be employed. The conductive film 43 can be formed on the inner wall surface of the insulating cylinder portion 21 by a method such as coating, vapor deposition, or printing.

さらに、図4に示すように、電圧印加器44が配設されている。当該電圧印加器44は、導電性部材42と導電性膜43との間に電圧を印加する。ここで、電圧印加器44は、たとえば1kV程度の直流電圧を印加する。なお、図4に示す構成例では、導電性部材42に「+」極性が印加され、導電性膜43に「−」の極性が印加されているが、その逆であっても良い。つまり、導電性部材42に「−」極性が印加され、導電性膜43に「+」の極性が印加されても良い。   Furthermore, as shown in FIG. 4, a voltage applicator 44 is provided. The voltage applicator 44 applies a voltage between the conductive member 42 and the conductive film 43. Here, the voltage applicator 44 applies a DC voltage of about 1 kV, for example. In the configuration example shown in FIG. 4, the “+” polarity is applied to the conductive member 42 and the “−” polarity is applied to the conductive film 43, but the opposite is also possible. In other words, the “−” polarity may be applied to the conductive member 42, and the “+” polarity may be applied to the conductive film 43.

なお、プラズマ発生装置の放電空間6では、プラズマを利用した反応により、プラズマ励起ガスと共に、放電によって荷電粒子が生成される。絶縁筒部21に穿設される噴出孔21xには、プラズマ励起ガスが通過する他に、極一部の前記荷電粒子も通過する。   In the discharge space 6 of the plasma generator, charged particles are generated by the discharge together with the plasma excitation gas by a reaction using plasma. In addition to the plasma excitation gas passing through the ejection hole 21x formed in the insulating cylinder portion 21, a part of the charged particles also pass through.

以上のように、本実施の形態に係るプラズマ発生装置では、絶縁筒部21内に配設された導電性部材42と、絶縁筒部21の内壁面に形成された導電性膜43との間に、電圧を印加することができる。そして、噴出孔21xを通過した極一部の荷電粒子は、当該電圧印加による発生する電界により、加速され、導電性膜43に高速で衝突する。   As described above, in the plasma generating apparatus according to the present embodiment, between the conductive member 42 disposed in the insulating cylinder portion 21 and the conductive film 43 formed on the inner wall surface of the insulating cylinder portion 21. In addition, a voltage can be applied. Then, some of the charged particles that have passed through the ejection holes 21x are accelerated by the electric field generated by the voltage application, and collide with the conductive film 43 at a high speed.

したがって、放電空間6で生成された極一部の荷電粒子は、絶縁筒部21内において導電性部材42に向かって電界加速し、導電性部材42の表面をスパッタリングする。当該スパッタリングにより、導電性部材42からは、被微粒子ガスが発生する。そして、当該被微粒子ガスとプラズマ励起ガスとが、絶縁筒部21内部で接触することにより化学反応が起こり、当該化学反応により、窒化や酸化等の金属機能物質粒子ガスが生成される。このように、本実施の形態では、導電性部材42のスパッタリングを行うことにより、実施の形態1の構成に比べて、絶縁筒部21内における金属機能物質粒子ガスの生成を促進させることができる。   Therefore, a part of the charged particles generated in the discharge space 6 is accelerated in the electric field toward the conductive member 42 in the insulating cylinder portion 21, and the surface of the conductive member 42 is sputtered. Due to the sputtering, a fine particle gas is generated from the conductive member 42. Then, the fine particle gas and the plasma excitation gas come into contact with each other inside the insulating cylinder portion 21, and a chemical reaction occurs, and a metal functional substance particle gas such as nitriding or oxidizing is generated by the chemical reaction. As described above, in the present embodiment, by performing sputtering of the conductive member 42, the generation of the metal functional material particle gas in the insulating cylinder portion 21 can be promoted as compared with the configuration of the first embodiment. .

なお、導電性部材42に「+」極性が印加され、導電性膜43に「−」の極性が印加されている場合には、電子が導電性部材42に向かって電界加速する。他方、導電性部材42に「−」極性が印加され、導電性膜43に「+」の極性が印加されている場合には、プラスのイオンが導電性部材42に向かって電界加速する。   When the “+” polarity is applied to the conductive member 42 and the “−” polarity is applied to the conductive film 43, the electrons are accelerated toward the conductive member 42. On the other hand, when the “−” polarity is applied to the conductive member 42 and the “+” polarity is applied to the conductive film 43, positive ions accelerate the electric field toward the conductive member 42.

1 低圧電極
1a,3a,5a 絶縁体
2a,2b 誘電体
3 高圧電極
4 絶縁板
5 高圧冷却板
6 放電空間
8 締め付け板
9 連結ブロック
PH 貫通口
14b,14c ガス出力フランジ
14S シャワープレート
14t 噴出孔
15 電気供給端子
16 筺体
17 交流電源
17a インバータ
17b 高圧トランス
18 被処理材
20 ガス供給部
21 絶縁筒部
21A 空洞部
21x 噴出孔
22 管路
24,76 ガス用MFC
25 サブガス用MFC
26 自動圧力制御装置
27 減圧装置
28 排気ガス分解処理装置
30 排気ガス出力口
42 導電性部材
43 導電性膜
44 電圧印加部
75 管路
75a バッファ部
75b 噴出口
100 プラズマ発生装置
200 CVDチャンバー
201 キャリアガス供給部
201A 供給管路
201B フランジ部
300 CVD装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Low voltage electrode 1a, 3a, 5a Insulator 2a, 2b Dielectric material 3 High voltage electrode 4 Insulation plate 5 High voltage cooling plate 6 Discharge space 8 Tightening plate 9 Connection block PH Through-hole 14b, 14c Gas output flange 14S Shower plate 14t Ejection hole 15 Electric supply terminal 16 Housing 17 AC power supply 17a Inverter 17b High-voltage transformer 18 Material to be processed 20 Gas supply part 21 Insulating cylinder part 21A Cavity part 21x Ejection hole 22 Pipe lines 24, 76 MFC for gas
25 MFC for sub-gas
26 automatic pressure control device 27 decompression device 28 exhaust gas decomposition processing device 30 exhaust gas output port 42 conductive member 43 conductive film 44 voltage application unit 75 pipe line 75a buffer unit 75b jet port 100 plasma generator 200 CVD chamber 201 carrier gas Supply part 201A Supply pipe line 201B Flange part 300 CVD apparatus

Claims (9)

電極セルと、
前記電極セルに交流電圧を印加する電源部と、
前記電極セルを囲繞する筐体と、
前記筐体外部から前記筐体内に原料ガスを供給する原料ガス供給部とを、
備えており、
前記電極セルは、
第一の電極と、
放電空間を形成するように、前記第一の電極と対面している第二の電極と、
前記放電空間に面する前記第一の電極の主面および前記放電空間に面する前記第二の電極の主面の少なくとも何れか一方に配置される誘電体と、
平面視において中央部に形成され、前記第一の電極と前記第二の電極とが対面する対面方向に貫通している貫通口とを、
有しており、
円筒形状であり、前記貫通口の内部に配設されており、当該円筒形状の側面部に噴出孔を有する、絶縁筒部と、
前記絶縁筒部の空洞部に配設される導電性部材とを、
さらに備えている、
ことを特徴とするプラズマ発生装置。
An electrode cell;
A power supply for applying an alternating voltage to the electrode cell;
A housing surrounding the electrode cell;
A source gas supply unit for supplying source gas into the casing from the outside of the casing;
Has
The electrode cell is
A first electrode;
A second electrode facing the first electrode so as to form a discharge space;
A dielectric disposed on at least one of the main surface of the first electrode facing the discharge space and the main surface of the second electrode facing the discharge space;
A through-hole formed in the center in plan view and penetrating in the facing direction where the first electrode and the second electrode face each other,
Have
An insulating cylinder having a cylindrical shape, disposed inside the through-hole, and having an ejection hole in a side surface of the cylindrical shape;
A conductive member disposed in the hollow portion of the insulating tube portion;
In addition,
A plasma generator characterized by that.
前記絶縁筒部の内壁には、
導電性膜が形成されており、
前記導電性部材と前記導電性膜との間に電圧を印加する電圧印加器を、
さらに備えている、
ことを特徴とする請求項1に記載のプラズマ発生装置。
On the inner wall of the insulating cylinder part,
A conductive film is formed,
A voltage applicator for applying a voltage between the conductive member and the conductive film;
In addition,
The plasma generator according to claim 1.
前記放電空間の圧力を一定に保つ圧力制御装置を、
さらに備えている、
ことを特徴とする請求項1に記載のプラズマ発生装置。
A pressure control device for maintaining a constant pressure in the discharge space;
In addition,
The plasma generator according to claim 1.
前記第二の電極内には、
冷媒が流れる流路が形成されている、
ことを特徴とする請求項1に記載のプラズマ発生装置。
In the second electrode,
A flow path through which the refrigerant flows is formed,
The plasma generator according to claim 1.
前記原料ガス供給部は、
前記原料ガスを希ガスと共に、供給する、
ことを特徴とする請求項1に記載のプラズマ発生装置。
The source gas supply unit
Supplying the source gas together with a rare gas;
The plasma generator according to claim 1.
前記電極セルは、
複数であり、
各電極セルは、
前記対面方向に積層している、
ことを特徴とする請求項1に記載のプラズマ発生装置。
The electrode cell is
Multiple
Each electrode cell
Laminated in the facing direction,
The plasma generator according to claim 1.
前記絶縁筒部の端部側に配設されるシャワープレートを、
さらに備えている、
ことを特徴とする請求項6に記載のプラズマ発生装置。
A shower plate disposed on the end side of the insulating cylinder portion,
In addition,
The plasma generating apparatus according to claim 6.
プラズマ発生装置と、
前記プラズマ装置に接続されるCVDチャンバーとを、
備えており、
前記プラズマ発生装置は、
電極セルと、
前記電極セルに交流電圧を印加する電源部と、
前記電極セルを囲繞する筐体と、
前記筐体外部から前記筐体内に原料ガスを供給する原料ガス供給部とを、
備えており、
前記電極セルは、
第一の電極と、
放電空間を形成するように、前記第一の電極と対面している第二の電極と、
前記放電空間に面する前記第一の電極の主面および前記放電空間に面する前記第二の電極の主面の少なくとも何れか一方に配置される誘電体と、
平面視において中央部に形成され、前記第一の電極と前記第二の電極とが対面する対面方向に貫通している貫通口とを、
有しており、
円筒形状であり、前記貫通口の内部に配設されており、当該円筒形状の側面部に噴出孔を有する、絶縁筒部と、
前記絶縁筒部の空洞部に配設される導電性部材とを、
さらに備えており、
前記CVDチャンバーは、
前記絶縁筒部の端部側に接続されている、
ことを特徴とするCVD装置。
A plasma generator;
A CVD chamber connected to the plasma device;
Has
The plasma generator comprises:
An electrode cell;
A power supply for applying an alternating voltage to the electrode cell;
A housing surrounding the electrode cell;
A source gas supply unit for supplying source gas into the casing from the outside of the casing;
Has
The electrode cell is
A first electrode;
A second electrode facing the first electrode so as to form a discharge space;
A dielectric disposed on at least one of the main surface of the first electrode facing the discharge space and the main surface of the second electrode facing the discharge space;
A through-hole formed in the center in plan view and penetrating in the facing direction where the first electrode and the second electrode face each other,
Have
An insulating cylinder having a cylindrical shape, disposed inside the through-hole, and having an ejection hole in a side surface of the cylindrical shape;
A conductive member disposed in the hollow portion of the insulating tube portion;
In addition,
The CVD chamber is
Connected to the end side of the insulating cylinder part,
A CVD apparatus characterized by that.
前記絶縁筒部の内壁には、
導電性膜が形成されており、
前記プラズマ発生装置は、
前記導電性部材と前記導電性膜との間に電圧を印加する電圧印加器を、
さらに備えている、
ことを特徴とする請求項8に記載のCVD装置。
On the inner wall of the insulating cylinder part,
A conductive film is formed,
The plasma generator comprises:
A voltage applicator for applying a voltage between the conductive member and the conductive film;
In addition,
The CVD apparatus according to claim 8.
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