JP7218478B2 - 活性ガス生成装置 - Google Patents

Description

本開示は、平行平板方式の誘電体バリア放電で活性ガスを生成し、後段の処理空間に活性ガスを供給する活性ガス生成装置に関する。

平行平板方式の誘電体バリア放電で活性ガスを生成する活性ガス生成装置として、例えば特許文献１に開示された活性ガス生成装置がある。

特許文献１で開示された従来の活性ガス生成装置では、装置後段に処理チャンバー等の処理空間が存在する。

従来の活性ガス生成装置は、誘電体バリア放電を利用して、窒素ガス等の原料ガスから窒素ラジカル等の活性ガスを生成し、活性ガスを処理空間に噴出している。

国際公開第２０１９／２２９８７３号

従来の活性ガス生成装置は、高電圧側電極に設けられた高電圧印加用の金属電極等が露出している高電圧給電部空間を経由したガスが放電空間へと導かれる構造となっている。この場合、高温や異常放電によって金属電極の成分等が蒸発するとその成分が放電空間へとそのまま混入し、処理空間にて実行される半導体成膜処理におけるパーティクルやメタルコンタミネーションの原因となる恐れがあった。

すなわち、従来の活性ガス生成装置では良質な活性ガスを出力できない恐れがあるという問題点があった。

本開示では、上記のような問題点を解決し、電極構成部及びその周辺部の形状・取付構造を工夫することにより、不純物を含まない良質な活性ガスを噴出する構造の活性ガス生成装置を提供することを目的とする。

本開示の活性ガス生成装置は、放電空間に供給された原料ガスを活性化して得られる活性ガスを生成する活性ガス生成装置であって、第１の電極構成部と前記第１の電極構成部の下方に設けられる第２の電極構成部とを備え、前記第１の電極構成部は、第１の電極用誘電体膜と前記第１の電極用誘電体膜の上面上に形成される第１の金属電極とを有し、前記第２の電極構成部は、第２の電極用誘電体膜と前記第２の電極用誘電体膜の下面上に形成される第２の金属電極とを有し、前記第１の金属電極に交流電圧が印加され、前記第２の金属電極が接地電位に設定され、前記第１及び第２の電極用誘電体膜が対向する誘電体空間内において、前記第１及び第２の金属電極が平面視して重複する領域を前記放電空間として含み、前記第２の電極用誘電体膜は、前記活性ガスを下方に噴出するためのガス噴出孔を有し、前記放電空間から前記ガス噴出孔に至る経路が活性ガス流通経路として規定され、前記活性ガス生成装置は、導電性を有し、断面構造が凹状であり、中央底面領域と、前記中央底面領域の外周に沿って設けられ高さ方向に突出した周辺突出部とを有するベースフランジをさらに備え、前記第２の電極構成部は前記中央底面領域上に前記第２の金属電極が接触する態様で設けられ、前記活性ガス生成装置は、前記ベースフランジの前記周辺突出部上に設けられ、前記第１の電極構成部と接触することなく、前記第１の電極構成部の上方に位置し、導電性を有する導電性構造体と、前記導電性構造体と前記第１の電極構成部との間に設けられ、上面が前記導電性構造体の下面に接触し、かつ、下面が前記第１の金属電極の上面に接触する絶縁材と、前記第１の電極構成部を下方から支持するように、前記導電性構造体の下面上に設けられる電極支持部材と、前記ベースフランジの前記周辺突出部上に設けられ、前記導電性構造体を収容する筐体内空間を有する金属製の筐体とをさらに備え、前記ベースフランジは、外部より前記原料ガスを受けるガス供給口と、前記原料ガスを前記放電空間に供給するためのガス通過経路と、前記ガス噴出孔から噴出される前記活性ガスを下方に噴出するためのベースフランジ用ガス噴出孔とを有し、前記ベースフランジには接地電位が付与され、前記導電性構造体、前記電極支持部材及び前記第１の電極構成部によって、前記筐体内空間と前記放電空間との間におけるガスの流れが分離されるガス分離構造が設けられ、前記活性ガス生成装置は、前記第１の電極用誘電体膜の上面上に前記第１の金属電極と独立して設けられる第３の金属電極をさらに有し、前記第３の金属電極は、平面視して前記活性ガス流通経路の一部と重複するように設けられ、かつ、接地電位に設定されることを特徴とする。

本開示の活性ガス生成装置は上記ガス分離構造を有することにより、筐体内空間で発生した不純物が放電空間に混入される混入現象を確実に回避することができる。

その結果、本開示の活性ガス生成装置は、第１及び第２の電極用誘電体膜を損傷させることなく、不純物を含まない良質な活性ガスを噴出することができる。

さらに、本開示の活性ガス生成装置は、接地電位に設定された第３の金属電極を有することにより、上記活性ガス流通経路における電界強度を緩和することができる。

その結果、本開示の活性ガス生成装置は、ガス噴出孔やベースフランジ用ガス噴出孔の構造を変更することなく、ベースフランジ用ガス噴出孔の下方に設けられる処理空間の電界強度を意図的に弱めることができる。

加えて、本開示の活性ガス生成装置は上記ガス分離構造を有することにより、第１及び第３の金属電極それぞれの第１の電極用誘電体膜の上面への密着度を高める必要性が低い。このため、第１及び第３の金属電極として製造が比較的容易なバルク金属を用いることができる分、製造工程の簡略化を図ることができる。

本開示の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。

本開示の実施の形態１である活性ガス生成装置の全体構成を示す説明図である。 図１で示した高電圧印加電極部の上面構造を示す平面図である。 高電圧印加電極部の断面構造を示す断面図である。 図１で示した接地電位電極部の下面構造を示す平面図である。 接地電位電極部の断面構造を示す断面図である。 図１で示したベースフランジの平面構造を示す平面図である。 ベースフランジの断面構造を示す断面図である。 ガスバッファ及びガス拡散経路の詳細を示す斜視図である。 図１で示した絶縁板の平面構造を示す平面図である。 絶縁板の断面構造を示す断面図である。 図１で示した電極押え部材の平面構造を示す平面図である。 電極押え部材の断面構造を示す断面図である。 図１で示した冷却板の平面構造を示す平面図である。 冷却板の断面構造を示す断面図である。 実施の形態２のベースフランジの平面構造を示す平面図である。 実施の形態２のベースフランジの断面構造を示す断面図である。 ガス拡散経路の形成方向の特徴を模式的に示す説明図である。 実施の形態３である活性ガス生成装置の全体構成を示す説明図である。 図１８で示した高電圧印加電極部及び補助用金属電極の上面構造を示す平面図である。 高電圧印加電極部及び補助用金属電極の断面構造を示す断面図である。 図１８で示した接地電位電極部の下面構造を示す平面図である。 接地電位電極部の断面構造を示す断面図である。 図１８で示した絶縁板の平面構造を示す平面図である。 絶縁板の断面構造を示す断面図である。 実施の形態４である活性ガス生成装置の全体構成を示す説明図である。 図２５で示した高電圧印加電極部及び補助用金属電極の上面構造を示す平面図である。 高電圧印加電極部及び補助用金属電極の断面構造を示す断面図である。 図２５で示した接地電位電極部の下面構造を示す平面図である。 接地電位電極部の断面構造を示す断面図である。 第１の比較用の活性ガス生成装置の全体構造を示す断面図である。 第２の比較用の活性ガス生成装置の全体構造を示す断面図である。

＜実施の形態１＞
（全体構成）
図１は本開示の実施の形態１である活性ガス生成装置の全体構成を示す説明図である。図１にＸＹＺ直交座標系を記している。実施の形態１の活性ガス生成装置１００は、放電空間６に供給された原料ガス５（窒素ガス等）を活性化して得られる活性ガス５２（窒素ラジカル等）を生成する活性ガス生成装置である。

活性ガス生成装置１００は、金属筐体３、ベースフランジ４、高電圧印加電極部１、接地電位電極部２、絶縁板７、電極押え部材８及び冷却板９を主要構成部として含んでいる。

ベースフランジ４は断面構造が凹状であり、中央底面領域４８と、中央底面領域４８の外周に沿って設けられ高さ方向（＋Ｚ方向）に突出した周辺突出部４６を有している。そして、ベースフランジ４は接地電位に設定される。

金属筐体３は、下方に開口部を有する金属製の筐体である。金属筐体３は主として冷却板９を収容する筐体内空間３３を有している。

金属筐体３は金属製のベースフランジ４を底面とする態様でベースフランジ４に固定される。具体的には、金属筐体３はベースフランジ４の周辺突出部４６上に固定される。したがって、金属筐体３の開口部がベースフランジ４によって遮蔽され、金属筐体３及びベースフランジ４によって筐体内空間３３を含む遮蔽空間が形成される。さらに、金属筐体３はベースフランジ４を介して接地電位に設定される。

活性ガス生成装置１００における筐体内空間３３の底面部として冷却板９が配置される。具体的には、ベースフランジ４の周辺突出部４６の上面に冷却板９の周辺端部が接触する態様で、ベースフランジ４の周辺突出部４６の上面上に冷却板９が配置される。冷却板９は金属板等の金属製の導電性構造体であり、金属筐体３と接触しないように配置される。

一方、ベースフランジ４の中央底面領域４８上に第２の電極構成部である接地電位電極部２が配置される。接地電位電極部２は、第２の電極用誘電体膜である電極用誘電体膜２１と、電極用誘電体膜２１の下面上に形成される第２の金属電極である金属電極２０とを主要構成部として有している。したがって、中央底面領域４８に金属電極２０が接触する態様で接地電位電極部２が中央底面領域４８上に載置される。

第１の電極構成部である高電圧印加電極部１と、第２の電極構成部である接地電位電極部２との組合せにより内部に放電空間６を有する電極対が構成され、接地電位電極部２は高電圧印加電極部１の下方に設けられる。

高電圧印加電極部１は、第１の電極用誘電体膜である電極用誘電体膜１１と、電極用誘電体膜１１の上面上に形成される第１の金属電極である金属電極１０とを主要構成部として有している。

金属電極１０と金属電極２０との間に高周波電源５０から交流電圧が印加される。具体的には、金属電極１０には高周波電源５０から交流電圧が印加され、金属電極２０はベースフランジ４を介して接地電位に設定される。

電極用誘電体膜１１と電極用誘電体膜２１とが対向する誘電体空間となる閉鎖空間内において、金属電極１０及び２０が平面視重複する領域を含んで放電空間６が設けられる。

電極用誘電体膜２１は、活性ガス５２をベースフランジ４のガス噴出孔４３を介して下方（後段）の処理空間６３に噴出するための、ガス噴出孔２３を有している。

ベースフランジ４の中央底面領域４８の中央部分において、金属電極２０を介することなく電極用誘電体膜２１のガス噴出孔２３に対応する位置にガス噴出孔４３（ベースフランジ用ガス噴出孔）が設けられる。

前述したように、ベースフランジ４の周辺突出部４６上に冷却板９が固定されている。冷却板９の下面上に絶縁板７が設けられ、高電圧印加電極部１は金属電極１０の上面が絶縁板７の下面に接触するように配置される。

冷却板９の下面に電極支持部材となる電極押え部材８が設けられる。電極押え部材８は絶縁板７及び高電圧印加電極部１の外周領域に設けられる。以下、絶縁板７及び高電圧印加電極部１の組合せ構造を「上部電極群」と略称する場合がある。

電極押え部材８は、下方の一部が内側（上部電極群の形成方向）に突出する押圧用突出部８ａを有している。この押圧用突出部８ａは、上面が電極用誘電体膜１１の下面に接触する態様で水平方向（ＸＹ平面）に沿って内側に突出して設けられる。

電極押え部材８の押圧用突出部８ａと冷却板９とによって、上部電極群を挟み込むことにより、冷却板９の下面上に上部電極群を固定している。

したがって、電極押え部材８は、高電圧印加電極部１を下方から支持するように、冷却板９の下面上に設けられる電極支持部材として機能する。

電極押え部材８の冷却板９への取り付けにステンレス製のボルトが用いられるが、このボルトが後述するガス中継領域Ｒ４において、原料ガス５のガスの流れ５１に晒されるとステンレス成分の不純物が混入する可能性がある。このため、ボルトは全て筐体内空間３３側から冷却板９を経由して電極押え部材８に向かうように取り付けられている。なお、ボルトの図示は省略している。このように、電極押え部材８は、押圧用突出部８ａと冷却板９との間に上部電極群を挟み込む態様で、冷却板９の下面に取り付けられる。

絶縁材である板状の絶縁板７は、冷却板９と高電圧印加電極部１との間に設けられ、上面が冷却板９の下面に接触し、かつ、下面が高電圧印加電極部１の金属電極１０の上面に接触する。

したがって、冷却板９は、絶縁板７を介することにより、高電圧印加電極部１と接触することなく、高電圧印加電極部１の上方に位置することになる。

このように、活性ガス生成装置１００では、高電圧印加電極部１は接地電位電極部２の上にスペーサを介して載せるのではなく、上方の冷却板９に取り付けられているという、取り付け特徴を有している。

活性ガス生成装置１００は上記取り付け特徴を有することにより、冷却板９の高さ方向の位置決めが、ベースフランジ４の周辺突出部４６との接触面のみで決定することができる。すなわち、ベースフランジ４の周辺突出部４６の上面の形成高さのみによって、冷却板９の高さ方向を位置決めすることができる。

このため、活性ガス生成装置１００は、冷却板９の形成位置を精度良く設定することにより、冷却板９とベースフランジ４との間のガスリークの遮断や冷却水のリークを完全に防ぐことが可能となる。

ベースフランジ４は、周辺突出部４６の一方側面にガス供給口３４及び内部にガス通過経路３５を有している。外部から供給される原料ガス５はガス供給口３４からガス通過経路３５を流れる。

加えて、ベースフランジ４は、中央底面領域４８の上方（かつ主として電極押え部材８の下方）に、ガス通過経路３５と放電空間６との原料ガス５の中継領域となるガス中継領域Ｒ４を有している。

したがって、ガス通過経路３５を流れる原料ガス５は、最終的にガス中継領域Ｒ４を介して放電空間６に供給される。なお、正確には、ガス通過経路３５とガス中継領域Ｒ４との間に、後述するガスバッファ４１及びガス拡散経路４２が存在する。

このように、ベースフランジ４は、外部より原料ガス５を受けるガス供給口３４と、原料ガス５を放電空間６に供給するためのガス通過経路３５とを有している。

上述したガス中継領域Ｒ４は、高電圧印加電極部１（第１の電極構成部）、絶縁板７（絶縁材）、電極押え部材８及び冷却板９によって筐体内空間３３と完全分離されている。

上記完全分離を行うべく、冷却板９とベースフランジ４の接触面、冷却板９と電極押え部材８の接触面、電極押え部材８と高電圧印加電極部１の接触面それぞれにＯリングによるシールがなされている（各Ｏリングは図示せず）。

したがって、少なくとも電極押え部材８、冷却板９及び高電圧印加電極部１によって、筐体内空間３３と放電空間６との間におけるガスの流れが分離されている。

すなわち、ガス中継領域Ｒ４を流れる原料ガス５が筐体内空間３３に混入することなく、逆に、筐体内空間３３に存在する不純物等がガス中継領域Ｒ４を介して放電空間６に混入することはない。

ベースフランジ４は、周辺突出部４６の一方側面に対向する他方側面に、冷却水供給口４４を有している。外部から供給される冷却媒体である冷却水は周辺突出部４６の内部を流れ冷却水通過口４５１から冷却板９に供給される。

冷却板９は内部に、冷却水通過口４５１を介して供給される冷却水を流通させる冷却媒体経路となる冷却水経路９０を有している。したがって、冷却板９は、冷却水経路９０に冷却水を流すことにより、絶縁板７を介して高電圧印加電極部１（電極用誘電体膜１１）を冷却する冷却機能を有している。

このように、ベースフランジ４は、冷却媒体である冷却水を受ける冷却媒体供給口である冷却水供給口４４と、冷却水を冷却板９に供給するための冷却媒体通過口である冷却水通過口４５１とを有している。

以下、上述した構造を有する活性ガス生成装置１００の取り付け手順を簡単に説明する。
(1) 冷却板９をひっくり返して、冷却板９の上面と下面の関係を逆にする。
(2) 冷却板９の下面上に絶縁板７を載せる。
(3) 絶縁板７上に高電圧印加電極部１を金属電極１０及び電極用誘電体膜１１の順で載せる。
(4) 冷却板９の下面上に電極押え部材８を載せ、冷却板９と電極押え部材８との間をボルト締めする。その結果、冷却板９の下面上に上部電極群が取り付けられる。この時、冷却板９，電極押え部材８間、高電圧印加電極部１，電極押え部材８間がシールされる。

(5) ベースフランジ４の中央底面領域４８上に接地電位電極部２を載せる。
(6) 上部電極群が取り付けられた冷却板９を元の上下関係に戻す。
(7) ベースフランジ４の周辺突出部４６上に冷却板９を載せて、冷却板９，ベースフランジ４間をボルト締めする。この際、冷却板９，ベースフランジ４間のシールがなされる。

このように、取り付け手順(1)～(7)を経て、実施の形態１の活性ガス生成装置１００を組み立てることができる。

上述したように組み立てられた活性ガス生成装置１００において、ベースフランジ４の周辺突出部４６の一方側面に設けたガス供給口３４から原料ガス５がベースフランジ４内に供給される。

ベースフランジ４の周辺突出部４６内において、原料ガス５のガスの流れ５１は、ガス通過経路３５から後述するガスバッファ４１及びガス拡散経路４２を経由してガス中継領域Ｒ４に向かう。ガスの流れ５１は、ガス中継領域Ｒ４から高電圧印加電極部１と接地電位電極部２との間の放電空間６に向かう。放電電力が印加された放電空間６に原料ガス５が通過することにより、原料ガス５が活性化され活性ガス５２が得られる。活性ガス５２は、ガス噴出孔２３及びガス噴出孔４３を介して下方の処理空間６３に供給される。ここで、放電空間６からガス噴出孔２３に至る経路が活性ガス流通経路として規定される。

この際、筐体内空間３３は１００ｋＰａ前後の大気圧近傍から１×１０^－１Ｐａ～１×１０^－３Ｐａ程度の高真空までの広い圧力範囲に設定が可能である。特に筐体内空間３３を高真空とした場合、筐体内空間３３と放電空間６との間で極僅かなリークが発生したとしても、全て筐体内空間３３側へのリークの流れとなるため、被処理物への影響は生じない利点がある。

実施の形態１の活性ガス生成装置１００は、冷却板９、絶縁板７、電極押え部材８及び高電圧印加電極部１によって、筐体内空間３３と放電空間６との間におけるガスの流れを分離するガス分離構造を有することを特徴としている。

なお、筐体内空間３３と放電空間６とのガスの流れの分離は、少なくとも冷却板９、電極押え部材８及び高電圧印加電極部１とを設けることにより実現できる。

実施の形態１の活性ガス生成装置１００は上述したガス分離構造を有することにより、筐体内空間３３で発生した不純物が放電空間６に混入される混入現象を確実に回避することができる。

その結果、実施の形態１の活性ガス生成装置１００は、電極用誘電体膜１１及び２１を損傷させることなく、不純物を含まない良質な活性ガス５２を噴出することができる。

さらに、冷却媒体経路となる冷却水経路９０を有する冷却板９の冷却機能により、絶縁板７（絶縁材）を介して高電圧印加電極部１を冷却することができる。このため、放電空間６を形成する下面を有する電極用誘電体膜１１（第１の電極用誘電体膜）に生じる誘電体膜内領域間温度差を最小限に抑えることができる。

以下、誘電体膜内領域間温度差について説明する。放電空間６での放電現象による熱膨張が電力密度の上限を決定する。高電圧印加電極部１の電極用誘電体膜１１において、放電空間６と平面視して重複する放電領域（金属電極１０が形成された領域）とそれ以外の非放電領域との間に温度差が生じる。電極用誘電体膜１１内における、上述した温度差が誘電体膜内領域間温度差となる。

誘電体膜内領域間温度差が大きくなると熱膨張に開きが生じるため、電極用誘電体膜１１の破損リスクが高くなる。そこで、冷却板９によって、絶縁板７及び金属電極１０を介して電極用誘電体膜１１を冷却することにより、可能な限り誘電体膜内領域間温度差を極小化することができれば、より高い放電電力を印加することが可能となる。

したがって、実施の形態１の活性ガス生成装置１００は、上記誘電体膜内領域間温度差を抑える分、放電空間６に印加する放電電力を高くすることできるため、活性ガス５２の生成量を増加させることができる。

また、冷却板９と金属電極１０との間に絶縁板７を設けることにより、金属電極１０と冷却板９とが電気的に接続される短絡現象を確実に回避することができる。

以下、上記効果について説明する。高電圧印加電極部１の金属電極１０には高周波電源５０から高電位が印加され、冷却板９はベースフランジ４を介して接地されている。したがって、冷却板９と金属電極１０とが直接接触する短絡現象を回避する必要がある。

そこで、絶縁物で形成された絶縁板７によって、高電圧印加電極部１の金属電極１０と冷却板９との間の短絡現象を確実に防止している。

（高電圧印加電極部１）
図２は図１で示した高電圧印加電極部１の上面構造を示す平面図であり、図３は高電圧印加電極部１の断面構造を示す断面図である。図２のＡ－Ａ断面が図３となる。図２及び図３それぞれにＸＹＺ直交座標系を記す。

図１～図３に示すように、高電圧印加電極部１の電極用誘電体膜１１は平面視して円状を呈している。

金属電極１０は電極用誘電体膜１１の上面上に設けられ、中心部に円状の開口部１５を有する円環状に形成される。

（接地電位電極部２）
図４は図１で示した接地電位電極部２の下面構造を示す平面図であり、図５は接地電位電極部２の断面構造を示す断面図である。図４のＢ－Ｂ断面が図５となる。図４及び図５それぞれにＸＹＺ直交座標系を記す。

図１、図４及び図５に示すように、接地電位電極部２の電極用誘電体膜２１は平面視して円状を呈している。

金属電極２０は電極用誘電体膜２１の下面上に設けられ、中心部に円状の開口部２５を有する円環状に形成される。

金属電極２０は平面視して金属電極１０を全て含むように形成されているため、金属電極２０と金属電極１０とが平面視して重複する放電空間６は、実質的に金属電極１０の形成領域によって規定される。したがって、放電空間６は金属電極１０のように平面視して、ガス噴出孔２３を中心として円環状に形成される。

接地電位電極部２は、放電空間６で生成された活性ガス５２を下方に噴出するためのガス噴出孔２３を中心位置に有している。ガス噴出孔２３は電極用誘電体膜２１を貫通して形成される。

図４に示すように、ガス噴出孔２３は、平面視して、金属電極２０と重複することなく、金属電極２０の開口部２５の中心位置に設けられる。

また、ガス噴出孔２３の孔径を十分小さく設定することにより、ガス噴出孔２３にオリフィス機能を持たせることができる。なお、本明細書において、「オリフィス機能」とは、ガス通過部（ガス噴出孔２３）の通過前後の領域に関し、通過後の領域の圧力を通過前の領域の圧力より低下させる機能を意味している。

具体的には、ガス噴出孔２３の径の長さφを０．６９ｍｍ、形成深さを１ｍｍとして、原料ガス５のガス流量１ｓｌｍとすると、ガス噴出孔２３の下流側圧２６６Ｐａ（絶対圧）に対し、その上流（放電空間６）を３０ｋＰａ程度に設定することができる。

このように、接地電位電極部２にはオリフィス機能を有するガス噴出孔２３が形成されている。このため、活性ガス生成装置１００の下流側と上流側の放電空間６とでは圧力差が生じ、放電空間６の圧力は１０ｋＰａ～３０ｋＰａ前後に維持される。

（ベースフランジ４）
図６は図１で示したベースフランジ４の平面構造を示す平面図であり、図７はベースフランジ４の断面構造を示す断面図である。図８は後述するガスバッファ４１及びガス拡散経路４２の詳細を示す斜視図である。なお、図６のＣ－Ｃ断面が図７となる。図６～図８それぞれにＸＹＺ直交座標系を記す。

金属製で導電性を有するベースフランジ４に接地電位が付与される。図１、図６～図８に示すように、ベースフランジ４は平面視して円状を呈し、断面視して凹状構造を呈している。ベースフランジ４は、平面視して円状の中央底面領域４８と中央底面領域４８の外周に沿って設けられ、上方（＋Ｚ方向）に突出した平面視して円環状の周辺突出部４６とを有している。

ベースフランジ４は中央底面領域４８の中心位置にガス噴出孔４３（ベースフランジ用ガス噴出孔）を有している。ガス噴出孔４３はベースフランジ４を貫通している。

ベースフランジ４のガス噴出孔４３はガス噴出孔２３に対応し、上面において平面視してガス噴出孔２３に合致する位置に形成される。すなわち、ガス噴出孔２３の直下にガス噴出孔４３が設けられる。

ガス噴出孔４３の孔径を十分小さく設定することにより、ガス噴出孔４３にオリフィス機能を持たせることができる。この場合、「オリフィス機能」とは、ガス通過部であるガス噴出孔４３の通過前後の領域に関し、通過後の領域の圧力を通過前の領域の圧力より低下させる機能を意味している。

ただし、放電空間６で生成される活性ガス５２は圧力が低い方が長寿命となるため、ガス噴出孔４３と比較して、放電空間６により近いガス噴出孔２３にオリフィス機能を持たせる方が望ましい。

ベースフランジ４の中心位置から周辺にかけて、中央底面領域４８、周辺突出部４６が設けられ、周辺突出部４６の内周領域に複数のガス拡散経路４２及びガスバッファ４１が設けられる。

ガス内部流路であるガスバッファ４１はガス通過経路３５につながっており、ガス中継領域Ｒ４を囲んで平面視して環状に形成される。図７及び図８に示すように、ガスバッファ４１は断面視して溝が形成される溝構造を有しているため、原料ガス５を一時的に収容することができる。

ガス内部流路となるガスバッファ４１とガス中継領域Ｒ４との間に複数のガス拡散経路４２が離散的に設けられる。したがって、複数のガス拡散経路４２を介してガスバッファ４１からガス中継領域Ｒ４にかけて原料ガス５が流れる。

図６に示すように、複数のガス拡散経路４２はガスバッファ４１の形成方向（円周方向）に沿って等間隔に互いに離散して設けられる。

各ガス拡散経路４２の形成幅及び形成深さを十分小さく設定することにより、ガス拡散経路４２にオリフィス機能を持たせることができる。この場合、「オリフィス機能」とは、ガス拡散経路４２の通過前後の領域に関し、通過後のガス中継領域Ｒ４の圧力を通過前のガスバッファ４１の圧力より低下させる機能を意味している。

具体的には、ガス進行方向に対して各ガス拡散経路４２の幅１ｍｍ、高さ０．４ｍｍ及び形成長（奥行長）３．６ｍｍの構造に設定し、各々が上記構造を有する総計２４個のガス拡散経路４２に対し、原料ガス５のガス流量を１ｓｌｍに設定する使用例が考えられる。

この使用例では、ガス拡散経路４２の下流側圧３０ｋＰａ（絶対圧）に対し、その上流であるガスバッファ４１内の圧力を７０Ｐａ以上高くすることができる。

ベースフランジ４内に供給された原料ガス５は、放電空間６に向けて外周３６０°全てから均等に流入させる必要がある。なぜなら、原料ガス５が不均等な状態で放電空間６に流入した場合、ガスの流れに比例した圧力差が放電空間６に発生し、それによって放電が不均一化することにより活性ガス５２の生成効率が低下するからである。

図７に示すように、ベースフランジ４において、ガス供給口３４から供給された原料ガス５はガス通過経路３５を通過する。その後、一周囲うように平面視して円環状に成された溝であるガスバッファ４１の全周全てに原料ガス５を一時的に滞留させることができる。

そして、ガスバッファ４１に一時的に滞留された原料ガス５は、複数のガス拡散経路４２を経由して中心方向へと流れる。この時、複数のガス拡散経路４２はそれぞれオリフィス機能を有しているため、複数のガス拡散経路４２の上流側と下流側とで圧力差を生じ、その圧力差故にガスバッファ４１に全周に渡って均等に原料ガス５が供給されることが可能となる。この際、上流側と下流側とで圧力差は、少なくとも７０Ｐａ以上あることが望ましい。

このように、活性ガス生成装置１００は、ガス内部流路であるガスバッファ４１の圧力がガス中継領域Ｒ４の圧力より高くなるように、各ガス拡散経路４２を比較的小さい寸法で形成することを特徴とする。

実施の形態１の活性ガス生成装置１００は、上記特徴を有することにより、環状のガスバッファ４１の全周に渡って均等に原料ガス５を流すことができる。

その結果、実施の形態１の活性ガス生成装置１００は、ガスバッファ４１に均等に流れている原料ガスを、複数のガス拡散経路４２及びガス中継領域Ｒ４を介して、比較的偏りの少ない状態で放電空間６に供給することができる。このため、活性ガス生成装置１００は、比較的高い生成効率で活性ガス５２を生成することができる。

上述したように、金属電極１０及び２０は平面視して円環状に形成されているため、放電空間６はガス中継領域Ｒ４を介してガスバッファ４１の内側に円環状に形成されることになる。そして、ガス噴出孔２３は放電空間６のさらに内側に設けられることになる。

互いに離散配置された複数のガス拡散経路４２は、ガスバッファ４１の形成方向に沿って均等間隔に設けられている。このため、実施の形態１の活性ガス生成装置１００は、ガス中継領域Ｒ４を経由して所定の量の原料ガス５を放電空間６に安定性良く供給することができる。

その結果、実施の形態１の活性ガス生成装置１００は、ガス噴出孔２３及びガス噴出孔４３を介して所定の生成量の活性ガスを安定性良く外部の処理空間６３に出力することができる。

（絶縁板７）
図９は図１で示した絶縁板７の平面構造を示す平面図であり、図１０は絶縁板７の断面構造を示す断面図である。図９のＤ－Ｄ断面が図１０となる。図９及び図１０それぞれにＸＹＺ直交座標系を記す。

図９に示すように、絶縁材である絶縁板７は平面視して円状に形成されており、一部に絶縁板７を貫通する通電穴７１を有している。通電穴７１は高周波電源５０から金属電極１０に交流電圧を印加する電線の通過口となっている。

絶縁板７は、アルミナやシェイパル、窒化アルミ等の絶縁体で形成されている。絶縁板７は高電圧印加電極部１の金属電極１０と密着することにより、高電圧印加電極部１に生じた放電熱が冷却板９へと除去される構造となっている。

後述すように、絶縁板７は平面視して冷却板９の冷却媒体経路である冷却水経路９０と重複する領域を有している。

活性ガス生成装置１００の絶縁板７は平面視して冷却板９の冷却水経路９０と重複する領域を有するため、冷却板９は絶縁板７を介して第１の電極構成部である高電圧印加電極部１を効率的に冷却することができる。

（電極押え部材８）
図１１は図１で示した電極押え部材８の平面構造を示す平面図であり、図１２は電極押え部材８の断面構造を示す断面図である。図１１のＥ－Ｅ断面が図１２となる。図１１及び図１２それぞれにＸＹＺ直交座標系を記す。

図１に示すように、金属製の電極支持部材である電極押え部材８は、高電圧印加電極部１及び絶縁板７を含む上部電極群を下方から押さえるための部材であり、平面視して円環状を呈している。電極押え部材８は下方に内周領域に向かって突出した押圧用突出部８ａを有している。すなわち、押圧用突出部８ａは平面視して円環状を呈している。

図１１及び図１２に示すように、電極押え部材８の押圧用突出部８ａは、電極用誘電体膜１１の内側に向けて所定の突出長で突出しており、押圧用突出部８ａの上面が電極用誘電体膜１１の下面の一部に接触するように設けられる。図１２に示すように、押圧用突出部８ａの突出方向は水平面（ＸＹ平面）に平行な方向となっている。

（冷却板９）
図１３は図１で示した冷却板９の平面構造を示す平面図であり、図１４は冷却板９の断面構造を示す断面図である。図１３のＦ－Ｆ断面が図１４となる。図１３及び図１４それぞれにＸＹＺ直交座標系を記す。

図１、図１３及び図１４に示すように、導電性構造体である冷却板９は内部に冷却水経路９０を有している。冷却水経路９０は冷却水供給口９２から流入される冷却水が通過する領域であり、冷却水排出口９３から冷却水が排出される。

また、冷却板９は一部に冷却板９を貫通する通電穴９１を有している。通電穴９１は冷却板９を貫通し、高周波電源５０から金属電極１０に交流電圧を印加する電線の通過口となっている。したがって、高周波電源５０から、冷却板９の通電穴９１及び絶縁板７の通電穴７１を介して金属電極１０に電線を接続することができる。なお、通電穴９１は電線と冷却板９とが電気的接続関係を有さないように十分に広い開口を有している。

冷却水供給口９２は冷却水通過口４５１から供給される冷却水を流入可能な位置に設けられる。また、冷却水排出口９３は冷却水経路９０が排出される冷却水をベースフランジ４の冷却水通過口４５２に提供可能な位置に設けられる。

したがって、ベースフランジ４において、冷却水通過口４５１は冷却水を冷却板９の冷却水経路９０に供給するための通過口となり、冷却水通過口４５２は冷却板９から冷却水をベースフランジ４を介して外部に排出するための通過口となる。

図１、図１３及び図１４に示すように、冷却板９は通電穴９１を除く大部分の領域が冷却水経路９０となっている。したがって、絶縁板７は平面視して冷却板９の冷却水経路９０の大部分と重複する領域を有することになる。

このように、活性ガス生成装置１００の絶縁板７は平面視して冷却板９の冷却水経路９０の大部分と重複する領域を有するため、冷却板９は、冷却水経路９０を流れる冷却水によって絶縁板７を介し高電圧印加電極部１を効率的に冷却する冷却機能を発揮することができる。

（他の装置との比較）
図３０は第１の比較装置である活性ガス生成装置１００Ｘの全体構造を示す断面図であり、図３１は第２の比較装置である活性ガス生成装置１００Ｙの全体構造を示す断面図である。図３０及び図３１それぞれにＸＹＺ座標系を記す。

図３０に示すように、第１の比較用の活性ガス生成装置１００Ｘは、ベースフランジ１０４の中央底面領域上に接地電位電極部１０２（金属電極１２０＋電極用誘電体膜１２１）を配置し、ベースフランジ１０４の周辺突出部上に高電圧印加電極部１０１（金属電極１１０＋電極用誘電体膜１１１）を配置している。この際、高電圧印加電極部１０１とベースフランジ１０４との接触面でシールしている。

そして、ベースフランジ１０４の周辺突出部の側面に設けられたガス供給口１４０から放電空間６に向けて原料ガス１０５を供給している。

活性ガス生成装置１００Ｘにおいて、ガス供給口１４０から供給される原料ガス１０５は、放電空間１０６に供給される。そして、電極用誘電体膜１２１のガス噴出孔１２３及びベースフランジ１０４のガス噴出孔１４３を介して活性ガス１５２として出力される。

活性ガス生成装置１００Ｘにおいても、高電圧印加電極部１０１の電極用誘電体膜１１１によって、金属筐体１０３内の筐体内空間１３３と放電空間１０６との間で原料ガス１０５のガスの流れ１５１を分離している。

しかしながら、活性ガス生成装置１００Ｘでは、冷却板９に相当する冷却手段を有していないため、放電空間６における放電電力密度を一定以上に上げることができない。このため、活性ガス１５２の生成量を高めることができない問題点がある。

図３１に示すように、第２の比較用の活性ガス生成装置１００Ｙにおいて、ベースフランジ２０４の中央底面領域上に接地電位電極部２０２（金属電極２２０＋電極用誘電体膜２２１）を配置している。ベースフランジ２０４の中間突出領域上に高電圧印加電極部２０１（金属電極２１０＋電極用誘電体膜２１１）を配置している。この際、高電圧印加電極部２０１とベースフランジ２０４との接触面でシールしている。さらに高電圧印加電極部２０１上に絶縁板２０７を配置している。

また、ベースフランジ２０４の端部突出領域上に冷却板２０９を設けている。このように、ベースフランジ２０４は断面視して中心から周辺部にかけて階段状に形成されている。

そして、ベースフランジ２０４の一方側面に設けられたガス供給口２４０から原料ガス２０５を供給し、ベースフランジ２０４の他方側面に設けられた冷却水供給口２４４から冷却板２０９に冷却水を供給している。

活性ガス生成装置１００Ｙにおいて、ガス供給口２４０から供給される原料ガス２０５は、放電空間２０６に供給される。そして、電極用誘電体膜２２１のガス噴出孔２２３及びベースフランジ２０４のガス噴出孔２４３を介して活性ガス２５２として出力される。

活性ガス生成装置１００Ｙにおいても、高電圧印加電極部２０１、絶縁板２０７及び冷却板２０９により、金属筐体２０３内の筐体内空間２３３と放電空間２０６との間で原料ガス２０５のガスの流れ２５１を分離している。さらに、活性ガス生成装置１００Ｙは冷却板２０９によって高電圧印加電極部２０１を冷却している。

しかしながら、活性ガス生成装置１００Ｙは、実施の形態１の電極押え部材８に相当する手段を有さないため、冷却板２０９のベースフランジ２０４への取り付けが、高電圧印加電極部２０１と絶縁板２０７を挟んで実施される構造となっている。

この場合、冷却板２０９の高さ方向の位置決めをベースフランジ２０４の端部突出領域の形成高さ（第１の寸法）に合わせて行い、かつ、高電圧印加電極部２０１と絶縁板２０７の重ね合わせた部材の組合せ膜厚（第２の寸法）に合わせて行う必要がある。

したがって、第１及び第２の寸法間にズレが生じると、冷却水や原料ガス２０５のリークが生じる恐れが出るという問題点があった。

以下、上記問題点を詳述する。ここで、第１の寸法を段差Ｄ１、第２の寸法を厚みＤ２とする。

厚みＤ２が段差Ｄ１より小さい場合にガスリークが発生する。冷却板９をベースフランジ４にボルトで取り付ける際に、高電圧印加電極部２０１は絶縁板２０７を介してベースフランジ２０４に押し付けられる。その結果、高電圧印加電極部２０１とベースフランジ２０４間のＯリング（図示せず）が潰されてシールされる。

このように、高電圧印加電極部２０１はベースフランジ２０４に直接取り付けられていない。なぜなら、高電圧印加電極部２０１を専用の締付ボルトでベースフランジ２０４に直接取り付けると、締付ボルトの配置スペースを確保するために高電圧印加電極２０１及びベースフランジ２０４の外径がより一層大きくなってしまうため、実用的でないからである。

しかしながら、厚みＤ２が段差Ｄ１よりも小さい場合には、高電圧印加電極部１のベースフランジ４への押し付けが十分ではなく、結果としてその間のＯリングが十分に潰されなくなる。さらに、絶縁板２０７と冷却板２０９との間に隙間が生じる可能性が高くなる。

その結果、高電圧印加電極部１とベースフランジ４との間、絶縁板２０７と冷却板２０９との間に隙間が生じる可能性が高くなるため、冷却水や原料ガス２０５のリークが生じる恐れがある。

このように、実施の形態１の絶縁板７、電極押え部材８及び冷却板９のうち、少なくとも一つが存在しない第１及び第２の比較構造では、問題点が生じてしまい、実施の形態１の活性ガス生成装置１００のような効果を発揮することはできない。

＜実施の形態２＞
図１５は実施の形態２のベースフランジ４Ｂの平面構造を示す平面図であり、図１６はベースフランジ４Ｂの断面構造を示す断面図である。図１７はガス拡散経路４２Ｂの拡散経路形成方向の特徴を模式的に示す説明図である。なお、図１５のＧ－Ｇ断面が図１６となる。図１５及び図１６それぞれにＸＹＺ直交座標系を記す。

実施の形態２の活性ガス生成装置１００Ｂは、ベースフランジ４がベースフランジ４Ｂに置き換わる点を除き、実施の形態１の活性ガス生成装置１００と同様な構造である。以下、ベースフランジ４Ｂを中心に説明する。

（ベースフランジ４Ｂ）
図１５～図１７に示すように、ベースフランジ４Ｂはベースフランジ４と同様、平面視して円状を呈し、ベースフランジ４Ｂは中央にガス噴出孔４３（ベースフランジ用ガス噴出孔）を有している。ガス噴出孔４３はベースフランジ４Ｂを貫通している。また、金属製で導電性を有するベースフランジ４Ｂに接地電位が付与される。

ガス内部流路であるガスバッファ４１はガス通過経路３５につながっており、ガス中継領域Ｒ４を囲んで平面視して環状に形成される。図１５及び図１６に示すように、ガスバッファ４１は断面視して溝が形成される溝構造を有しているため、原料ガス５を一時的に収容することができる。

ガス内部流路となるガスバッファ４１とガス中継領域Ｒ４との間に複数のガス拡散経路４２Ｂが離散的に設けられる。したがって、複数のガス拡散経路４２Ｂを介してガスバッファ４１からガス中継領域Ｒ４にかけて原料ガス５が流れる。

図１５に示すように、複数のガス拡散経路４２Ｂはガスバッファ４１の形成方向（円周方向）に沿って等間隔に離散して設けられる。

ガス拡散経路４２Ｂの形成幅及び形成深さを十分小さく設定することにより、ガス拡散経路４２と同様、ガス拡散経路４２Ｂにオリフィス機能を持たせることができる。

図１６に示すように、ベースフランジ４Ｂにおいて、ガス供給口３４から入った原料ガス５はガス通過経路３５を通過する。その後、一周囲うよう平面視して円環状に形成された溝であるガスバッファ４１の全周全てに原料ガス５は供給される。

そして、ガスバッファ４１に一時的に滞留された原料ガス５は、複数のガス拡散経路４２Ｂを経由してガス中継領域Ｒ４に流れる。この時、複数のガス拡散経路４２Ｂをオリフィス的な小さい溝として形成することで、ガス拡散経路４２Ｂの上流側と下流側とで圧力差を生じさせ、その圧力差故にガスバッファ４１に全周に渡って均等にガスが供給されることが可能となる。この際、上流側と下流側とで圧力差は、少なくとも７０Ｐａ以上あることが望ましい。

ここで、環状のガスバッファ４１の中心位置を仮想中心点ＰＣとする。仮想中心点ＰＣはガス噴出孔４３の中心点ともなる。さらに、図１７に示すように、各ガス拡散経路４２Ｂのガスバッファ４１との接続位置Ｐ４１から仮想中心点ＰＣに向かう線を仮想中心線ＬＣとする。

実施の形態２において、複数のガス拡散経路４２Ｂそれぞれの拡散経路形成方向Ｄ４２は、仮想中心線ＬＣに対する経路角度θ４２が、３０゜～６０゜の範囲に設定されることを特徴としている。なお、経路角度θ４２は複数のガス拡散経路４２Ｂ間で同一角度に設定することが望ましい。

実施の形態２の活性ガス生成装置１００Ｂは上記特徴を有することにより、複数のガス拡散経路４２Ｂそれぞれからガス中継領域Ｒ４に供給される原料ガス５は渦巻き状となり、ガス中継領域Ｒ４内で偏りを生じさせることなく原料ガス５を均等に放電空間６に供給することができる。

その結果、実施の形態２の活性ガス生成装置１００Ｂは、より高い生成効率で活性ガス５２を生成することができる。

以下、上記効果について詳述する。図６に示す実施の形態１のガス拡散経路４２のように、仮想中心点ＰＣに向かう方向を拡散経路形成方向としたガス拡散経路４２を設けた場合、すなわち、仮想中心線ＬＣに対する拡散経路形成方向の経路角度が０゜の場合、ガス拡散経路４２からガス中継領域Ｒ４に原料ガス５が供給される際、原料ガス５のガスの流れにムラが生じてしまう。

このムラが放電空間６までに解消されない場合、放電空間６において活性ガス５２の生成効率が劣化する恐れがある。

一方、図１５及び図１７に示すガス拡散経路４２Ｂ、仮想中心線ＬＣに対して４５°±１５゜の範囲で経路角度θ４２が設定されているため、原料ガス５の流れが渦流状態となり放電空間６へより均等となって流れるため、原料ガス５のガスの流れにムラが生じることはない。

なお、経路角度θ４２は４５゜の場合、原料ガス５のガスの流れにムラが生じる可能性を最小限にすることが期待される。

また、実施の形態２の活性ガス生成装置１００Ｂは、実施の形態１と同様、少なくとも冷却板９、電極押え部材８及び高電圧印加電極部１によって、筐体内空間３３と放電空間６との間におけるガスの流れを分離するガス分離構造を有している。

実施の形態２の活性ガス生成装置１００Ｂは上記ガス分離構造を有することにより、実施の形態１と同様、不純物を含まない良質な活性ガス５２を噴出することができる。

さらに、活性ガス生成装置１００Ｂは、実施の形態１と同様、絶縁板７及び冷却板９を備えるため、活性ガス５２の生成量を増加させることができる。

加えて、活性ガス生成装置１００Ｂのベースフランジ４Ｂは、実施の形態１と同様の特徴を有するガスバッファ４１を備えている。

このため、活性ガス生成装置１００Ｂは、複数のガス拡散経路４２Ｂ及びガス中継領域Ｒ４を介して、渦流にした偏りのない原料ガス５を放電空間６に供給することができるため、高い生成効率で活性ガス５２を生成することができる。

また、互いに離散配置された複数のガス拡散経路４２Ｂは、ガスバッファ４１の形成方向に沿って均等間隔に設けられているため、実施の形態１と同様、ガス噴出孔２３及びガス噴出孔４３を介して所定の生成量の活性ガスを安定性良く外部に出力することができる。

＜実施の形態３＞
（実施の形態１の第１の課題）
実施の形態１である活性ガス生成装置１００において、放電空間６とガス噴出孔２３とが比較的短い距離を隔てて配置されている。このため、ガス噴出孔２３とベースフランジ４との間で絶縁破壊が生じ、ベースフランジ４を構成する元素が気化し、汚染源となるという第１の課題があった。なぜなら、電極用誘電体膜１１及び２１の構成材料であるセラミックと比較して、ベースフランジ４の構成材料である金属は、放電にさらされると容易に元素が気化するからである。

上述した実施の形態１における第１の課題の解消を目的としたのが以下で述べる実施の形態３の活性ガス生成装置１００Ｃである。

（全体構成）
図１８は本開示の実施の形態３である活性ガス生成装置の全体構成を示す説明図である。図１８にＸＹＺ直交座標系を記している。実施の形態３の活性ガス生成装置１００Ｃは、放電空間６Ｃに供給された原料ガス５を活性化して得られる活性ガス５２を生成する活性ガス生成装置である。

活性ガス生成装置１００Ｃは、金属筐体３、ベースフランジ４、高電圧印加電極部１Ｃ、接地電位電極部２Ｃ、絶縁板７Ｃ、電極押え部材８、冷却板９及び補助用金属電極１２を主要構成部として含んでいる。

ベースフランジ４は断面構造が凹状であり、中央底面領域４８と、中央底面領域４８の外周に沿って設けられ高さ方向（＋Ｚ方向）に突出した周辺突出部４６を有している。そして、ベースフランジ４は接地電位に設定される。

金属筐体３は、下方に開口部を有する金属製の筐体である。金属筐体３は主として冷却板９を収容する筐体内空間３３を有している。

金属筐体３は金属製のベースフランジ４を底面とする態様でベースフランジ４に固定される。具体的には、金属筐体３はベースフランジ４の周辺突出部４６上に固定される。したがって、金属筐体３の開口部がベースフランジ４によって遮蔽され、金属筐体３及びベースフランジ４によって筐体内空間３３を含む遮蔽空間が形成される。さらに、金属筐体３はベースフランジ４を介して接地電位に設定される。

活性ガス生成装置１００Ｃにおける筐体内空間３３の底面部として冷却板９が配置される。具体的には、ベースフランジ４の周辺突出部４６の上面に冷却板９の周辺端部が接触する態様で、ベースフランジ４の周辺突出部４６の上面上に冷却板９が配置される。この際、冷却板９は金属筐体３と接触しないように配置される。冷却板９は金属製で導電性を有する導電性構造体である。

一方、ベースフランジ４の中央底面領域４８上に第２の電極構成部である接地電位電極部２Ｃが配置される。接地電位電極部２Ｃは、第２の電極用誘電体膜である電極用誘電体膜２１と、電極用誘電体膜２１の下面上に形成される第２の金属電極である金属電極２０Ｃとを主要構成部として有している。したがって、中央底面領域４８に金属電極２０Ｃが接触する態様で接地電位電極部２Ｃが中央底面領域４８上に載置される。

第１の電極構成部である高電圧印加電極部１Ｃと、第２の電極構成部である接地電位電極部２Ｃとの組合せにより内部に放電空間６Ｃを有する電極対が構成され、接地電位電極部２Ｃは高電圧印加電極部１Ｃの下方に設けられる。

高電圧印加電極部１Ｃは、第１の電極用誘電体膜である電極用誘電体膜１１と、電極用誘電体膜１１の上面上に形成される第１の金属電極である金属電極１０Ｃとを主要構成部として有している。

金属電極１０Ｃと金属電極２０Ｃとの間に高周波電源５０から交流電圧が印加される。具体的には、金属電極１０Ｃには高周波電源５０から交流電圧が印加され、金属電極２０Ｃはベースフランジ４を介して接地電位に設定される。

電極用誘電体膜１１と電極用誘電体膜２１とが対向する誘電体空間となる閉鎖空間内において、金属電極１０Ｃ及び２０Ｃが平面視重複する領域を含んで放電空間６Ｃが設けられる。

電極用誘電体膜２１は、活性ガス５２をベースフランジ４のガス噴出孔４３を介して下方（後段）の処理空間６３に噴出するための、ガス噴出孔２３を有している。したがって、放電空間６Ｃからガス噴出孔２３に至る経路が活性ガス流通経路として規定される。

さらに、電極用誘電体膜１１の上面上に第３の金属電極となる補助用金属電極１２が設けられる。補助用金属電極１２は、金属電極１０Ｃと独立して設けられる。このため、補助用金属電極１２は金属電極１０との間で電気的接続関係を有さない。

補助用金属電極１２は、平面視して上記活性ガス流通経路の一部と重複するように設けられる。さらに、補助用金属電極１２は、後に詳述するように接地電位に設定される。

ベースフランジ４の中央底面領域４８の中央部分において、金属電極２０Ｃを介することなく電極用誘電体膜２１のガス噴出孔２３に対応する位置にガス噴出孔４３（ベースフランジ用ガス噴出孔）が設けられる。

前述したように、ベースフランジ４の周辺突出部４６上に冷却板９が固定されている。冷却板９の下面上に絶縁板７Ｃが設けられ、高電圧印加電極部１Ｃは金属電極１０Ｃの上面が絶縁板７Ｃの下面に接触するように配置される。

冷却板９の下面に電極支持部材となる電極押え部材８が設けられる。電極押え部材８は絶縁板７Ｃ及び高電圧印加電極部１Ｃの外周領域に設けられる。実施の形態３において、絶縁板７Ｃ、高電圧印加電極部１Ｃ及び補助用金属電極１２の組合せ構造を「上部電極群」と略称する場合がある。

電極押え部材８は、下方の一部が内側（上部電極群の形成方向）に突出する押圧用突出部８ａを有している。この押圧用突出部８ａは、上面が電極用誘電体膜１１の下面に接触する態様で水平方向（ＸＹ平面）に沿って内側に突出して設けられる。

電極押え部材８の押圧用突出部８ａと冷却板９とによって、上部電極群を挟み込むことにより、冷却板９の下面上に上部電極群を固定している。

したがって、電極押え部材８は、高電圧印加電極部１Ｃを下方から支持するように、冷却板９の下面上に設けられる電極支持部材として機能する。

このように、電極押え部材８は、押圧用突出部８ａと冷却板９との間に上部電極群を挟み込む態様で、冷却板９の下面に取り付けられる。なお、実施の形態１と同様、電極押え部材８の冷却板９への取り付けにステンレス製のボルトが用いられる。

絶縁材である板状の絶縁板７Ｃは、冷却板９と高電圧印加電極部１Ｃ及び補助用金属電極１２との間に設けられ、上面が冷却板９の下面に接触し、かつ、下面が高電圧印加電極部１Ｃの金属電極１０Ｃと接触する。

したがって、冷却板９は、絶縁板７Ｃを介することにより、高電圧印加電極部１Ｃと接触することなく、高電圧印加電極部１Ｃの上方に位置することになる。

このように、活性ガス生成装置１００Ｃでは、高電圧印加電極部１Ｃは接地電位電極部２Ｃの上にスペーサを介して載せるのではなく、上方の冷却板９に取り付けられているという、取り付け特徴を有している。

活性ガス生成装置１００Ｃは上記取り付け特徴を有することにより、冷却板９の高さ方向の位置決めが、ベースフランジ４の周辺突出部４６との接触面のみで決定することができる。すなわち、ベースフランジ４の周辺突出部４６の上面の形成高さのみによって、冷却板９の高さ方向を位置決めすることができる。

このため、活性ガス生成装置１００Ｃは、冷却板９の形成位置を精度良く設定することにより、冷却板９とベースフランジ４との間のガスリークの遮断や冷却水のリークを完全に防ぐことが可能となる。

絶縁板７Ｃは、通電穴７１に加えて、冷却板９と補助用金属電極１２とを電気的に接続するための貫通孔７２をさらに有している。貫通孔７２は平面視して補助用金属電極１２と重複する領域に設けられる。したがって、補助用金属電極１２は貫通孔７２を介して冷却板９との電気的に接続を比較的簡単に図ることができる。

具体的には、貫通孔７２内に、絶縁板７と補助用金属電極１２とを電気的に接続するための電気的接続部材を設けることが考えられる。例えば、貫通孔７２内に金属製のバネ等、導電性を有するバネ（図示せず）を配置し、バネの上端を冷却板９の下面に接触させ、バネの下端を補助用金属電極１２の上面に接触させる。その結果、電気的接続部材であるバネによって、冷却板９と補助用金属電極１２との電気的接続を図ることができる。このように、絶縁板７Ｃの貫通孔７２内に導電性を有するバネ等の電気的接続部材を設けることによって、冷却板９と補助用金属電極１２とを電気的に接続することができる。

ベースフランジ４は、周辺突出部４６の一方側面にガス供給口３４及び内部にガス通過経路３５を有している。外部から供給される原料ガス５はガス供給口３４からガス通過経路３５を流れる。

加えて、ベースフランジ４は、中央底面領域４８の上方（かつ主として電極押え部材８の下方）に、ガス通過経路３５と放電空間６Ｃとの原料ガス５の中継領域となるガス中継領域Ｒ４を有している。

したがって、ガス通過経路３５を流れる原料ガス５は、最終的にガス中継領域Ｒ４を介して放電空間６Ｃに供給される。なお、正確には、ガス通過経路３５とガス中継領域Ｒ４との間に、ガスバッファ４１及びガス拡散経路４２が存在する。

このように、ベースフランジ４は、外部より原料ガス５を受けるガス供給口３４と、原料ガス５を放電空間６Ｃに供給するためのガス通過経路３５とを有している。

上述したガス中継領域Ｒ４は、高電圧印加電極部１Ｃ（第１の電極構成部）、絶縁板７Ｃ（絶縁材）、電極押え部材８及び冷却板９によって筐体内空間３３と完全分離されている。

上記完全分離を行うべく、冷却板９とベースフランジ４の接触面、冷却板９と電極押え部材８の接触面、電極押え部材８と高電圧印加電極部１Ｃの接触面それぞれにＯリングによるシールがなされている（各Ｏリングは図示せず）。

したがって、少なくとも電極押え部材８、冷却板９及び高電圧印加電極部１Ｃによって、筐体内空間３３と放電空間６Ｃとの間におけるガスの流れが分離されている。

すなわち、ガス中継領域Ｒ４を流れる原料ガス５が筐体内空間３３に混入することなく、逆に、筐体内空間３３に存在する不純物等がガス中継領域Ｒ４を介して放電空間６Ｃに混入することはない。

ベースフランジ４は、周辺突出部４６の一方側面に対向する他方側面に、冷却水供給口４４を有している。外部から供給される冷却媒体である冷却水は周辺突出部４６の内部を流れ冷却水通過口４５１から冷却板９に供給される。

冷却板９は内部に、冷却水通過口４５１を介して供給される冷却水を流通させる冷却媒体経路となる冷却水経路９０を有している。したがって、冷却板９は、冷却水経路９０に冷却水を流すことにより、絶縁板７Ｃを介して高電圧印加電極部１Ｃ（電極用誘電体膜１１）を冷却する冷却機能を有している。

このように、ベースフランジ４は、冷却媒体である冷却水を受ける冷却媒体供給口である冷却水供給口４４と、冷却水を冷却板９に供給するための冷却媒体通過口である冷却水通過口４５１とを有している。

以下、上述した構造を有する活性ガス生成装置１００Ｃの取り付け手順を簡単に説明する。
(1) 冷却板９をひっくり返して、冷却板９の上面と下面の関係を逆にする。
(2) 冷却板９の下面上の中央に絶縁板７Ｃを配置する。
(3) 冷却板９の下面上の中央部に導電性を有するバネ（図１８では図示省略）を、絶縁板７Ｃの貫通孔７２を通過させて配置する。
(4) 上記バネ上に補助用金属電極１２を配置する。
(5) 絶縁板７Ｃ上に高電圧印加電極部１Ｃを金属電極１０Ｃ及び電極用誘電体膜１１の順で載せる。
(6) 冷却板９の下面上に電極押え部材８を載せ、冷却板９と電極押え部材８との間をボルト締めする。その結果、冷却板９の下面上に上部電極群が取り付けされる。この時、冷却板９，電極押え部材８間、高電圧印加電極部１Ｃ，電極押え部材８間がシールされる。
(7) ベースフランジ４の中央底面領域４８上に接地電位電極部２Ｃを載せる。
(8) 上部電極群が取り付けられた冷却板９を元の上下関係に戻す。
(9) ベースフランジ４の周辺突出部４６上に冷却板９を載せて、冷却板９，ベースフランジ４間をボルト締めする。この際、冷却板９，ベースフランジ４間のシールがなされる。

このように、取り付け手順(1)～(9)を経て、実施の形態３の活性ガス生成装置１００Ｃを組み立てることができる。なお、手順(3)が可能なように、絶縁板７Ｃの貫通孔７２は、補助用金属電極１２と冷却板９を電気的に接続するための上記バネの径より広い形状を呈している。

上述したように組み立てられた活性ガス生成装置１００Ｃにおいて、ベースフランジ４の周辺突出部４６の一方側面に設けたガス供給口３４から原料ガス５がベースフランジ４内に供給される。

ベースフランジ４の周辺突出部４６内において、原料ガス５のガスの流れ５１は、ガス通過経路３５から後述するガスバッファ４１及びガス拡散経路４２を経由してガス中継領域Ｒ４に向かう。ガスの流れ５１は、ガス中継領域Ｒ４から高電圧印加電極部１Ｃと接地電位電極部２Ｃとの間の放電空間６Ｃに向かう。放電電力が印加された放電空間６Ｃに原料ガス５が通過することにより、原料ガス５が活性化され活性ガス５２が得られる。活性ガス５２は、ガス噴出孔２３及びガス噴出孔４３を介して下方の処理空間６３に供給される。

この際、筐体内空間３３は１００ｋＰａ前後の大気圧近傍から１×１０^－１Ｐａ～１×１０^－３Ｐａ程度の高真空までの広い圧力範囲に設定が可能である。特に筐体内空間３３を高真空とした場合、筐体内空間３３と放電空間６Ｃとの間で極僅かなリークが発生したとしても、全て筐体内空間３３側へのリークの流れとなるため、被処理物への影響は生じない利点がある。

実施の形態３の活性ガス生成装置１００Ｃは、冷却板９、絶縁板７Ｃ、電極押え部材８及び高電圧印加電極部１Ｃによって、筐体内空間３３と放電空間６Ｃとの間におけるガスの流れを分離するガス分離構造を有することを特徴としている。

なお、筐体内空間３３と放電空間６Ｃとのガスの流れの分離は、少なくとも冷却板９、電極押え部材８及び高電圧印加電極部１Ｃとを設けることにより実現できる。

実施の形態３の活性ガス生成装置１００Ｃは実施の形態１と同様、ガス分離構造を有することにより、筐体内空間３３で発生した不純物が放電空間６Ｃに混入される混入現象を確実に回避することができる。

その結果、実施の形態３の活性ガス生成装置１００Ｃは、実施の形態１と同様、電極用誘電体膜１１及び２１を損傷させることなく、不純物を含まない良質な活性ガス５２を噴出することができる。

さらに、導電性構造体である冷却板９は冷却媒体経路となる冷却水経路９０を有し、冷却機能を備えている。冷却板９の冷却機能により、絶縁板７Ｃ（絶縁材）を介して高電圧印加電極部１Ｃを冷却することができる。このため、放電空間６Ｃを形成する下面を有する電極用誘電体膜１１（第１の電極用誘電体膜）に生じる誘電体膜内領域間温度差を最小限に抑えることができる。

したがって、実施の形態３の活性ガス生成装置１００Ｃは、上記誘電体膜内領域間温度差を抑える分、放電空間６Ｃに印加する放電電力を高くすることできるため、活性ガス５２の生成量を増加させることができる。

また、冷却板９と金属電極１０Ｃとの間に絶縁板７Ｃを設けることにより、実施の形態１と同様、金属電極１０Ｃと冷却板９とが電気的に接続される短絡現象を確実に回避することができる。

（高電圧印加電極部１Ｃ）
図１９は図１８で示した高電圧印加電極部１Ｃ及び補助用金属電極１２の上面構造を示す平面図であり、図２０は高電圧印加電極部１Ｃ及び補助用金属電極１２の断面構造を示す断面図である。図１９のＨ－Ｈ断面が図２０となる。図１９及び図２０それぞれにＸＹＺ直交座標系を記す。

図１８～図２０に示すように、高電圧印加電極部１Ｃの電極用誘電体膜１１は平面視して円状を呈している。

金属電極１０Ｃは電極用誘電体膜１１の上面上に設けられ、中心部に円状の開口部１５Ｃを有する円環状に形成される。金属電極１０Ｃの開口部１５Ｃは、実施の形態１の金属電極１０の開口部１５よりも径が短い分、金属電極１０Ｃの形成領域は、実施の形態１の金属電極１０と比較して広くなっている。

補助用金属電極１２は、電極用誘電体膜１１の上面上の中心位置に設けられ、小さな円状に形成される。この際、補助用金属電極１２と金属電極１０Ｃとの間には開口部１５Ｃが存在しているため、補助用金属電極１２と金属電極１０Ｃとは電気的に独立した関係を保っている。

（接地電位電極部２Ｃ）
図２１は図１８で示した接地電位電極部２Ｃの下面構造を示す平面図であり、図２２は接地電位電極部２Ｃの断面構造を示す断面図である。図２１のＩ－Ｉ断面が図２２となる。図２１及び図２２それぞれにＸＹＺ直交座標系を記す。

図１８、図２１及び図２２に示すように、接地電位電極部２Ｃの電極用誘電体膜２１は平面視して円状を呈している。

金属電極２０Ｃは電極用誘電体膜２１の下面上に設けられ、中心部に円状の開口部２５Ｃを有する円環状に形成される。金属電極２０Ｃの開口部２５Ｃは、実施の形態１の金属電極２０の開口部２５よりも径が短い分、金属電極２０Ｃの形成領域は、実施の形態１の金属電極２０と比較して広くなっている。

金属電極２０Ｃは平面視して金属電極１０Ｃを全て含むように形成されているため、金属電極２０Ｃと金属電極１０Ｃとが平面視して重複する放電空間６Ｃは、実質的に金属電極１０Ｃの形成領域によって規定される。

したがって、放電空間６Ｃは金属電極１０Ｃのように平面視して、ガス噴出孔２３を中心として円環状に形成される。放電空間６Ｃは、実施の形態１の放電空間６と比較して、ガス噴出孔２３により近い位置まで延びて形成されているため、放電空間６より広い空間体積を有している。

接地電位電極部２Ｃは、放電空間６Ｃで生成された活性ガス５２を下方に噴出するためのガス噴出孔２３を中心位置に有している。ガス噴出孔２３は電極用誘電体膜２１を貫通して形成される。

図２１に示すように、ガス噴出孔２３は、平面視して、金属電極２０Ｃと重複することなく、金属電極２０Ｃの開口部２５Ｃの中心位置に設けられる。

したがって、第３の金属電極である補助用金属電極１２は、開口部１５Ｃ内において、平面視してガス噴出孔２３と重複する領域に設けられることになる。

加えて、金属電極１０Ｃは、実施の形態１の金属電極１０と比較して、平面視してガス噴出孔２３との距離の短縮化が図られている。同様に、金属電極２０Ｃは、実施の形態１の金属電極２０と比較して、ガス噴出孔２３との距離の短縮化が図られている。

したがって、実施の形態３の活性ガス生成装置１００Ｃにおいて、放電空間６Ｃが放電空間６よりガス噴出孔２３の近くまで延びて形成されている分、放電空間６Ｃからガス噴出孔２３に至る活性ガス流通経路の距離である活性ガス流通距離が短くなっている。

また、ガス噴出孔２３の孔径を十分小さく設定することにより、実施の形態１と同様、ガス噴出孔２３にオリフィス機能を持たせることができる。

（ベースフランジ４）
ベースフランジ４の構造は、図６～図８で示した実施の形態１のベースフランジ４と同様である。

（絶縁板７Ｃ）
図２３は図１８で示した絶縁板７Ｃの平面構造を示す平面図であり、図２４は絶縁板７Ｃの断面構造を示す断面図である。図２３のＪ－Ｊ断面が図２４となる。図２３及び図２４それぞれにＸＹＺ直交座標系を記す。

図２３に示すように、絶縁材である絶縁板７Ｃは平面視して円状に形成されており、一部に絶縁板７Ｃを貫通する通電穴７１及び貫通孔７２を有している。通電穴７１は高周波電源５０から金属電極１０Ｃに交流電圧を印加する電線の通過口となっている。

平面視して円状の貫通孔７２は、絶縁板７Ｃの中心を貫通して設けられ、上述したように、内部に導電性を有するバネ等の電気的接続部材を配置するために設けられる。前述したように、貫通孔７２の径は、補助用金属電極１２と冷却板９とを電気的に接続するためのバネの径よりも長くなるように設定される。

絶縁板７Ｃは、アルミナやシェイパル、窒化アルミ等の絶縁体で形成されている。絶縁板７Ｃは高電圧印加電極部１Ｃの金属電極１０Ｃと密着することにより、高電圧印加電極部１Ｃに生じた放電熱が冷却板９へと除去される構造となっている。

実施の形態１と同様、絶縁板７Ｃは平面視して冷却板９の冷却媒体経路である冷却水経路９０と重複する領域を有している。

（電極押え部材８）
電極押え部材８の構造は、図１１及び図１２で示した実施の形態１の電極押え部材８と同様である。

（冷却板９）
導電性構造体である冷却板９の構造は、図１３及び図１４で示した実施の形態１の冷却板９と同様である。

（効果）
実施の形態３の活性ガス生成装置１００Ｃは、上述した実施の形態１と同様な効果に加え、以下の効果を奏する。

実施の形態３の活性ガス生成装置１００Ｃは、接地電位に設定された補助用金属電極１２を有している。このため、補助用金属電極１２の周辺の電位が低下する。補助用金属電極１２は活性ガス流通経路に近接しているため、活性ガス流通経路の電位を低下させることができる。

したがって、活性ガス生成装置１００Ｃは、上記活性ガス流通経路における電界強度を緩和することができるため、放電空間６Ｃとガス噴出孔２３との距離が短い場合でも、ベースフランジ４に絶縁破壊が発生することはない。

その結果、実施の形態３の活性ガス生成装置１００Ｃは、ガス噴出孔２３やガス噴出孔４３の配置及び構造を変更することなく、ガス噴出孔４３の下方に設けられる処理空間６３の電界強度を意図的に弱めることができる。

以下、実施の形態３の活性ガス生成装置１００Ｃにおける上記効果について詳述する。前述したように、活性ガス生成装置１００Ｃは以下の特徴(1)及び(2)を有している。

(1) 補助用金属電極１２は平面視して上記活性ガス流通経路の一部と重複するように設けられる。
(2) 補助用金属電極１２は接地電位に設定されている。

実施の形態３の活性ガス生成装置１００Ｃは、上記特徴(1)及び特徴(2)を有することにより、接地電位に設定された第３の金属電極である補助用金属電極１２によって、上記活性ガス流通経路における電界強度を緩和することができる。

その結果、実施の形態３の活性ガス生成装置１００Ｃは、オリフィス部となるガス噴出孔２３やガス噴出孔４３の構造を変更することなく、ガス噴出孔４３の下方に設けられる処理空間６３の電界強度を意図的に弱めることができるという主要効果を奏する。さらに、上記主要効果に伴い、以下の第１～第４の副次的効果を得ることができる。

第１の副次的効果：処理空間６３での異常放電の発生が抑制され、処理空間６３内でのメタルコンタミネーションの発生を抑制し、処理空間６３におけるウェハ等の処理対象物へのダメージの低減化を図ることができる。

第２の副次的効果：活性ガス流通経路の距離である活性ガス流通距離がより短くなるように金属電極１０Ｃ及び２０Ｃを配置することができる。

その結果、実施の形態３の活性ガス生成装置１００Ｃは、処理空間６３での電界強度を高めることなく効率的に活性ガス５２を処理空間６３に供給することができる。さらに、上記活性ガス流通距離を短くする分、活性ガス生成装置１００Ｃの小型化を図ることができる。

なお、上記活性ガス流通距離を短くする方法として、実施の形態３では、金属電極１０Ｃにおける開口部１５Ｃの径を短くして金属電極１０Ｃの内周部をより中心に近づける構造を採用している。

第３の副次的効果：オリフィス部となるガス噴出孔２３やガス噴出孔４３の形成長さの短縮化を図ることができる。

その結果、実施の形態３の活性ガス生成装置１００Ｃは、処理空間６３での電界強度を高めることなく、効率的に活性ガス５２を処理空間６３に供給することができる。さらに、ガス噴出孔２３やガス噴出孔４３の形成長さを短縮する分、活性ガス生成装置１００Ｃの小型化を図ることができる。

第４の副次的効果：高周波電源５０より印加する交流電圧をより高電圧にすることができる。その結果、実施の形態３の活性ガス生成装置１００Ｃは、処理空間６３での電界強度を高めることなく、大容量な活性ガス５２を処理空間６３に供給することができる。

加えて、実施の形態３の活性ガス生成装置１００Ｃは上記ガス分離構造を有することにより、金属電極１０Ｃ及び補助用金属電極１２それぞれの電極用誘電体膜１１の上面への密着度を高める必要性が低い。なぜなら、バルク金属で構成される金属電極１０Ｃの下面にゆがみ等が発生し、金属電極１０Ｃの下面と電極用誘電体膜１１の上面との間に微小空間が生じても、この微小空間に放電現象が生じることはないからである。

補助用金属電極１２にバルク金属を用いる場合、補助用金属電極１２は、上述した取り付け手順の手順(3)のように、電気的接続手段となるバネ上に補助用金属電極１２を配置する処理を比較的簡単に実行することができる。

同様に金属電極１０Ｃにバルク金属を用いる場合、金属電極１０Ｃは、上述した取り付け手順の手順(5)のように、絶縁板７Ｃ上に金属電極１０Ｃを載せる処理を比較的簡単に実行することができる。

このように、金属電極１０Ｃ及び補助用金属電極１２として製造が比較的容易なバルク金属を用いることができる分、活性ガス生成装置１００Ｃの製造工程の簡略化を図ることができる。

さらに、実施の形態３では、活性ガス流通経路の活性ガス流通距離を比較的短く設定している。

このため、実施の形態３の活性ガス生成装置１００Ｃは、活性ガス流通経路の空間体積を、実施の形態１における活性ガス流通経路の空間体積より小さくすることにより、活性ガスが時間的に減衰（消失）して失活する現象を効果的に抑制することができる。

さらに、実施の形態３の活性ガス生成装置１００Ｃにおいて、冷却板９と金属電極１０Ｃとの間に絶縁板７Ｃを設けることにより、金属電極１０Ｃと冷却板９とが電気的に接続される短絡現象を確実に回避することができる。

実施の形態３の活性ガス生成装置１００Ｃにおいて、補助用金属電極１２は、絶縁板７Ｃの貫通孔７２を介して導電性構造体である冷却板９と電気的に接続されるため、ベースフランジ４及び冷却板９を介して、補助用金属電極１２を安定良く接地電位に設定することができる。

具体的には、上述したように、貫通孔７２内に導電性を有するバネを設け、補助用金属電極１２と冷却板９との電気的接続を図ることにより、バネ、冷却板９及びベースフランジ４を介して補助用金属電極１２を接地電位に設定することができる。上述したバネが電気的接続部材となる。

実施の形態３の活性ガス生成装置１００Ｃにおいて、円状の補助用金属電極１２は金属電極１０Ｃの開口部１５Ｃ内において、平面視してガス噴出孔２３と重複する領域に設けられている。

すなわち、開口部１５Ｃの中心位置と補助用金属電極１２の中心位置が一致するように、補助用金属電極１２は配置されている。このため、補助用金属電極１２と金属電極１０Ｃの電気的独立を図り、かつ、形状を比較的広く確保することができる。

なぜなら、開口部１５Ｃの中心位置が金属電極１０Ｃの内周部から最も離れた位置となるからである。

その結果、実施の形態３の活性ガス生成装置１００Ｃは、上記活性ガス流通経路における電界強度の緩和効果を最大限に発揮することができる。

＜実施の形態４＞
（実施の形態１の第２の課題）
実施の形態１である活性ガス生成装置１００において、放電空間６とガス噴出孔２３との間に活性ガス流通経路が存在している。

活性ガス流通経路の空間体積の大きさに比例して、活性ガスが活性ガス流通経路を通過する時間が長くなるため、活性ガスが時間的に減衰（消失）して失活する現象を完全に抑制することは難しいという第２の課題があった。

上述した実施の形態１の第２の課題を積極的に克服したのが以下で述べる実施の形態４の活性ガス生成装置１００Ｄである。なお、実施の形態３の活性ガス生成装置１００Ｃでは、活性ガス流通距離を短くすることにより第２の課題の解消を図っている。

（全体構成）
図２５は本開示の実施の形態４である活性ガス生成装置の全体構成を示す説明図である。図２５にＸＹＺ直交座標系を記している。実施の形態４の活性ガス生成装置１００Ｄは、放電空間６に供給された原料ガス５を活性化して得られる活性ガス５２を生成する活性ガス生成装置である。

活性ガス生成装置１００Ｄは、金属筐体３、ベースフランジ４、高電圧印加電極部１、接地電位電極部２Ｄ、絶縁板７Ｃ、電極押え部材８、冷却板９及び補助用金属電極１２を主要構成部として含んでいる。

なお、高電圧印加電極部１、金属筐体３、ベースフランジ４、電極押え部材８及び冷却板９は、図１～図３、図６～図８、図１３及び図１４で示した実施の形態１の活性ガス生成装置１００と同様である。したがって、同一符号を付して説明を適宜省略する。

また、絶縁板７Ｃ及び補助用金属電極１２は、図１８、図２３及び図２４で示した実施の形態３の活性ガス生成装置１００Ｃと同様である。したがって、同一符号を付して説明を適宜省略する。

以下、実施の形態４の活性ガス生成装置１００Ｄの特徴箇所を中心に説明する。

ベースフランジ４の中央底面領域４８上に第２の電極構成部である接地電位電極部２Ｄが配置される。接地電位電極部２Ｄは、第２の電極用誘電体膜である電極用誘電体膜２１Ｄと、電極用誘電体膜２１Ｄの下面上に形成される第２の金属電極である金属電極２０とを主要構成部として有している。したがって、中央底面領域４８に金属電極２０が接触する態様で接地電位電極部２Ｄが中央底面領域４８上に載置される。

第１の電極構成部である高電圧印加電極部１と、第２の電極構成部である接地電位電極部２Ｄとの組合せにより内部に放電空間６を有する電極対が構成され、接地電位電極部２Ｄは高電圧印加電極部１の下方に設けられる。

高電圧印加電極部１は、第１の電極用誘電体膜である電極用誘電体膜１１と、電極用誘電体膜１１の上面上に形成される第１の金属電極である金属電極１０とを主要構成部として有している。

金属電極１０と金属電極２０との間に高周波電源５０から交流電圧が印加される。具体的には、金属電極１０には高周波電源５０から交流電圧が印加され、金属電極２０はベースフランジ４を介して接地電位に設定される。また、補助用金属電極１２は、実施の形態３と同様、ベースフランジ４、冷却板９及び絶縁板７Ｃの貫通孔７２内に設けられた電気的接続部材を介して接地電位に設定される。

電極用誘電体膜１１と電極用誘電体膜２１とが対向する誘電体空間となる閉鎖空間内において、金属電極１０及び２０が平面視重複する領域を含んで放電空間６が設けられる。

電極用誘電体膜２１Ｄは、活性ガス５２をベースフランジ４のガス噴出孔４３を介して下方（後段）の処理空間６３に噴出するための、ガス噴出孔２３Ｄを有している。したがって、放電空間６からガス噴出孔２３Ｄに至る経路が活性ガス流通経路として規定される。

電極用誘電体膜２１Ｄは、上記活性ガス流通経路の一部を埋めるように、高さ方向に突出する誘電体突出部となる突出部２１ａを有している。したがって、上記活性ガス流通経路は、突出部２１ａの上面と電極用誘電体膜１１の下面と間の狭い経路に狭小化される。

さらに、実施の形態４の活性ガス生成装置１００Ｄは、実施の形態３と同様、電極用誘電体膜１１の上面上に第３の金属電極となる補助用金属電極１２を設けている。補助用金属電極１２は、金属電極１０と独立して形成される。

補助用金属電極１２は、平面視して上記活性ガス流通経路の一部と重複するように設けられる。さらに、補助用金属電極１２は、実施の形態３と同様に接地電位に設定される。

ベースフランジ４の中央底面領域４８の中央部分において、金属電極２０を介することなく電極用誘電体膜２１Ｄのガス噴出孔２３Ｄに対応する位置にガス噴出孔４３（ベースフランジ用ガス噴出孔）が設けられる。

前述したように、ベースフランジ４の周辺突出部４６上に冷却板９が固定されている。冷却板９の下面上に絶縁板７Ｃが設けられ、高電圧印加電極部１は金属電極１０の上面が絶縁板７Ｃの下面に接触するように配置される。

冷却板９の下面に電極支持部材となる電極押え部材８が設けられる。電極押え部材８は絶縁板７Ｃ及び高電圧印加電極部１の外周領域に設けられる。実施の形態４において、絶縁板７Ｃ、高電圧印加電極部１及び補助用金属電極１２の組合せ構造を「上部電極群」と略称する場合がある。

絶縁材である板状の絶縁板７Ｃは、冷却板９と高電圧印加電極部１との間に設けられ、上面が冷却板９の下面に接触し、かつ、下面が高電圧印加電極部１の金属電極１０の上面に接触する。絶縁板７Ｃは、実施の形態３と同様、通電穴７１に加えて、冷却板９と補助用金属電極１２とを電気的に接続するための貫通孔７２をさらに有している。

以下、上述した構造を有する活性ガス生成装置１００Ｄの取り付け手順を簡単に説明する。
(1) 冷却板９をひっくり返して、冷却板９の上面と下面の関係を逆にする。
(2) 冷却板９の下面の中央部に金属製で導電性を有するバネ（図２５では図示省略）を配置する。
(3) 上記バネ上に補助用金属電極１２を配置する。
(4) 冷却板９の下面上に絶縁板７Ｃを配置する。この際、絶縁板７Ｃの貫通孔７２内を補助用金属電極１２が通過し、絶縁板７Ｃに設けられた貫通孔７２内に上記バネが位置するようにする。
(5) 絶縁板７Ｃ上に高電圧印加電極部１を金属電極１０及び電極用誘電体膜１１の順で載せる。
(6) 冷却板９の下面上に電極押え部材８を載せ、冷却板９と電極押え部材８との間をボルト締めする。その結果、冷却板９の下面上に上部電極群が取り付けされる。この時、冷却板９，電極押え部材８間、高電圧印加電極部１，電極押え部材８間がシールされる。
(7) ベースフランジ４の中央底面領域４８上に接地電位電極部２Ｄを載せる。
(8) 上部電極群が取り付けられた冷却板９を元の上下関係に戻す。
(9) ベースフランジ４の周辺突出部４６上に冷却板９を載せて、冷却板９，ベースフランジ４間をボルト締めする。この際、冷却板９，ベースフランジ４間のシールがなされる。

このように、取り付け手順(1)～(9)を経て、実施の形態４の活性ガス生成装置１００Ｄを組み立てることができる。

実施の形態４の活性ガス生成装置１００Ｄは、冷却板９、絶縁板７Ｃ、電極押え部材８及び高電圧印加電極部１によって、筐体内空間３３と放電空間６との間におけるガスの流れを分離するガス分離構造を有することを特徴としている。

実施の形態４の活性ガス生成装置１００Ｄは実施の形態１と同様、ガス分離構造を有することにより、電極用誘電体膜１１及び２１Ｄを損傷させることなく、不純物を含まない良質な活性ガス５２を噴出することができる。

（高電圧印加電極部１）
図２６は図２５で示した高電圧印加電極部１及び補助用金属電極１２の上面構造を示す平面図であり、図２７は高電圧印加電極部１及び補助用金属電極１２の断面構造を示す断面図である。図２６のＫ－Ｋ断面が図２７となる。図２６及び図２７それぞれにＸＹＺ直交座標系を記す。

図２５～図２７に示すように、高電圧印加電極部１の電極用誘電体膜１１は平面視して円状を呈している。

金属電極１０は電極用誘電体膜１１の上面上に設けられ、実施の形態１と同様、中心部に円状の開口部１５を有する円環状に形成される。

補助用金属電極１２は、電極用誘電体膜１１の上面上の中心位置に設けられ、小さな円状に形成される。この際、補助用金属電極１２と金属電極１０との間には開口部１５が存在しているため、補助用金属電極１２と金属電極１０とは電気的に独立した関係を保っている。

（接地電位電極部２Ｄ）
図２８は図２５で示した接地電位電極部２Ｄの下面構造を示す平面図であり、図２９は接地電位電極部２Ｄの断面構造を示す断面図である。図２８のＬ－Ｌ断面が図２９となる。図２８及び図２９それぞれにＸＹＺ直交座標系を記す。

図２５、図２８及び図２９に示すように、接地電位電極部２Ｄの電極用誘電体膜２１Ｄは平面視して円状を呈している。

金属電極２０は電極用誘電体膜２１Ｄの下面上に設けられ、実施の形態１と同様、中心部に円状の開口部２５を有する円環状に形成される。

金属電極２０は平面視して金属電極１０を全て含むように形成されているため、金属電極２０と金属電極１０とが平面視して重複する放電空間６は、実質的に金属電極１０の形成領域によって規定される。したがって、放電空間６は金属電極１０のように平面視して、ガス噴出孔２３Ｄを中心として円環状に形成される。

図２９に示すように、電極用誘電体膜２１Ｄは、平面視して金属電極２０の開口部２５に対応する領域において、上記活性ガス流通経路の一部を埋めるように、高さ方向（＋Ｚ方向）に突出する突出部２１ａを有している。

図２９に示すように、電極用誘電体膜２１Ｄにおいて、突出部２１ａが形成されている領域を突出部形成領域ＲＴとし、突出部形成領域ＲＴを除く領域を誘電体膜主要領域ＲＭとする。さらに、突出部２１ａにおいて、誘電体膜主要領域ＲＭの上面から高さ方向（＋Ｚ方向）に突出した長さを、突出部２１ａの突出長とする。

突出部２１ａの突出長は、電極用誘電体膜１１の下面と電極用誘電体膜２１Ｄにおける誘電体膜主要領域ＲＭの上面との間の距離（ギャップ長）よりも少し短く設定される。このため、この突出部２１ａの上面と高電圧印加電極部１の電極用誘電体膜１１の下面との間に少し隙間（以下、「活性ガス流通用隙間」と略記する場合あり）が設けられる。

このように、実施の形態４の活性ガス生成装置１００Ｄにおいて、電極用誘電体膜２１Ｄの突出部２１ａは、上記誘電体空間内において、上記活性ガス流通経路の一部を埋めて、上記活性ガス流通経路の少なくとも一部を狭小な上記活性ガス流通用隙間に制限している。

すなわち、突出部２１ａは、誘電体空間内において、放電空間６とガス噴出孔２３との間に、活性ガス流通経路の一部を埋めるように設けられる活性ガス用補助構造として機能する。

接地電位電極部２Ｄは、放電空間６で生成された活性ガス５２を下方に噴出するためのガス噴出孔２３Ｄを中心位置に有している。ガス噴出孔２３Ｄは電極用誘電体膜２１Ｄにおける突出部２１ａを貫通して形成される。ガス噴出孔２３Ｄは突出部２１ａを貫通して形成されているため、実施の形態１のガス噴出孔２３に比べて長い形成長を有している。

図２８に示すように、ガス噴出孔２３Ｄは、平面視して、金属電極２０と重複することなく、金属電極２０の開口部２５の中心位置に設けられる。

したがって、第３の金属電極である補助用金属電極１２は、開口部１５内において、平面視してガス噴出孔２３Ｄと重複する領域に設けられることになる。

また、ガス噴出孔２３Ｄの孔径を十分小さく設定することにより、実施の形態１と同様、ガス噴出孔２３Ｄにオリフィス機能を持たせることができる。

（ベースフランジ４）
ベースフランジ４の構造は、図６～図８で示した実施の形態１のベースフランジ４と同様である。

（絶縁板７Ｃ）
絶縁板７Ｃの構造は、図２３及ぶ図２４で示した実施の形態３の絶縁板７Ｃと同様である。

したがって、絶縁板７Ｃは通電穴７１及び貫通孔７２を有している。そして、貫通孔７２は、絶縁板７Ｃの中心を貫通して設けられ、内部に導電性を有するバネ等の電気的接続部材を配置するために設けられる。

（電極押え部材８）
電極押え部材８の構造は、図１１及び図１２で示した実施の形態１の電極押え部材８と同様である。

（冷却板９）
導電性構造体である冷却板９の構造は、図１３及び図１４で示した実施の形態１の冷却板９と同様である。

（効果）
実施の形態４の活性ガス生成装置１００Ｄは、実施の形態３と同様、接地電位に設定された補助用金属電極１２を有している。このため、実施の形態４の活性ガス生成装置１００Ｄは、ガス噴出孔２３Ｄやガス噴出孔４３の配置及び構造を変更することなく、ガス噴出孔４３の下方に設けられる処理空間６３の電界強度を意図的に弱めることができる。

加えて、実施の形態４の活性ガス生成装置１００Ｄは、上記ガス分離構造を有することにより、実施の形態３と同様、金属電極１０及び補助用金属電極１２として製造が比較的容易なバルク金属を用いることができる分、製造工程の簡略化を図ることができる。

実施の形態４の活性ガス生成装置１００Ｄにおいて、補助用金属電極１２は、絶縁板７Ｃの貫通孔７２を介して導電性構造体である冷却板９と電気的に接続されるため、実施の形態３と同様、補助用金属電極１２を安定良く接地電位に設定することができる。

実施の形態４の活性ガス生成装置１００Ｄにおいて、円状の補助用金属電極１２は金属電極１０の開口部１５内において、平面視してガス噴出孔２３Ｄと重複する領域に設けられている。このため、補助用金属電極１２、金属電極１０の電気的独立を図り、かつ、形状を比較的広く確保することができる。

その結果、実施の形態４の活性ガス生成装置１００Ｄは、実施の形態３と同様、上記活性ガス流通経路における電界強度の緩和効果を最大限に発揮することができる。

さらに、実施の形態４の活性ガス生成装置１００Ｄにおける電極用誘電体膜２１Ｄは、固有の特徴として誘電体突出部である突出部２１ａを有している。この突出部２１ａは、上記活性ガス流通経路の一部を埋める活性ガス用補助構造として機能する。

したがって、実施の形態４の活性ガス生成装置１００Ｄは、上記活性ガス流通経路の一部を突出部２１ａで埋める分、上記活性ガス流通経路における空間体積を狭くして、活性ガスが上記活性ガス流通経路を通過する時間を、活性ガスが失活しない程度に十分短くすることができる。

その結果、実施の形態４の活性ガス生成装置１００Ｄは、活性ガスの失活量を必要最小限に抑えることができる効果を奏する。

さらに、実施の形態４では、突出部２１ａを電極用誘電体膜２１Ｄの一部として形成しているため、構成要素を増加させることなく、活性ガス用補助構造を実現している。

このため、実施の形態３と実質的に同じ取り付け手順で、実施の形態４の活性ガス生成装置１００Ｄを製造することができる。したがって、実施の形態４の活性ガス生成装置１００Ｄは、製造工程を複雑化することなく、活性ガスの失活量を必要最小限に抑えることができる。

さらに、突出部２１ａの上面上に形成される上記活性ガス流通用隙間を十分狭くして、すなわち、上記原料ガス流通用隙間の高さ方向（Ｚ方向）における長さを十分短くことにより、上記活性ガス流通用隙間にオリフィス機能を持たせることができる。上記活性ガス流通用隙間にオリフィス機能を持たせることにより、活性ガス生成装置１００Ｄの後段（下方）の処理空間６３と放電空間６との間に圧力差を持たせ、処理空間６３の圧力を十分低くすることができる。

この際、処理空間６３は、十分低い電界強度に設定されているため、比較的低い圧力環境下の処理空間６３においても絶縁破壊を防止することができる。

＜その他＞
なお、上述した実施の形態では、冷却水経路９０に供給する冷却媒体として水を示したが、他にガルデン等の冷却媒体を用いてもよい。

また、実施の形態４では、電極用誘電体膜２１Ｄの一部として突出部２１ａを設けたが、電極用誘電体膜２１と異なる別部材として誘電体補助部材を用いても良い。例えば、突出部２１ａを有しない電極用誘電体膜２１の上面において、平面視して開口部１５に対応する領域上に誘電体補助部材を配置する変形例が考えられる。

変形例において、誘電体補助部材の膜厚は、電極用誘電体膜１１及び２１間の距離（ギャップ長）よりも短く設定される。したがって、誘電体補助部材の上面と高電圧印加電極部１の電極用誘電体膜１１の下面との間に上記活性ガス流通用隙間が設けられる。

このように、電極用誘電体膜２１の上面上に誘電体補助部材を設けることにより、誘電体空間内において、放電空間６とガス噴出孔２３との間に、上記活性ガス流通経路の一部を埋めて、上記活性ガス流通用隙間に制限することができる。

その結果、誘電体補助部材は、突出部２１ａと同様、誘電体空間内において、放電空間６とガス噴出孔２３との間に、活性ガス流通経路の一部を埋めるように設けられる活性ガス用補助構造として機能する。

ただし、誘電体補助部材は電極用誘電体膜２１と別部材であるため、構成要素が増加することになる。このため、変形例では、構成要素が増加する分、図２５～図２９で示した実施の形態４と比較して製造工程が複雑化することになる。

本開示は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、本開示がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、本開示の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

１，１Ｃ 高電圧印加電極部
２，２Ｃ，２Ｄ 接地電位電極部
３ 金属筐体
４，４Ｂ ベースフランジ
５ 原料ガス
６，６Ｃ 放電空間
７，７Ｃ 絶縁板
８ 電極押え部材
９ 冷却板
１０，１０Ｃ，２０，２０Ｃ 金属電極
１１，２１，２１Ｄ 電極用誘電体膜
１２ 補助用金属電極
２１ａ 突出部
２３，２３Ｄ，４３ ガス噴出孔
３４ ガス供給口
３５ ガス通過経路
４１ ガスバッファ
４２，４２Ｂ ガス拡散経路
４４ 冷却水供給口
５０ 高周波電源
５２ 活性ガス
７２ 貫通孔
９０ 冷却水経路
４５１，４５２ 冷却水通過口
Ｒ４ ガス中継領域

Claims (6)

1. 放電空間に供給された原料ガスを活性化して得られる活性ガスを生成する活性ガス生成装置であって、
   第１の電極構成部と
   前記第１の電極構成部の下方に設けられる第２の電極構成部とを備え、
   前記第１の電極構成部は、第１の電極用誘電体膜と前記第１の電極用誘電体膜の上面上に形成される第１の金属電極とを有し、前記第２の電極構成部は、第２の電極用誘電体膜と前記第２の電極用誘電体膜の下面上に形成される第２の金属電極とを有し、前記第１の金属電極に交流電圧が印加され、前記第２の金属電極が接地電位に設定され、前記第１及び第２の電極用誘電体膜が対向する誘電体空間内において、前記第１及び第２の金属電極が平面視して重複する領域を前記放電空間として含み、
   前記第２の電極用誘電体膜は、前記活性ガスを下方に噴出するためのガス噴出孔を有し、前記放電空間から前記ガス噴出孔に至る経路が活性ガス流通経路として規定され、
   前記活性ガス生成装置は、
   導電性を有し、断面構造が凹状であり、中央底面領域と、前記中央底面領域の外周に沿って設けられ高さ方向に突出した周辺突出部とを有するベースフランジをさらに備え、前記第２の電極構成部は前記中央底面領域上に前記第２の金属電極が接触する態様で設けられ、
   前記活性ガス生成装置は、
   前記ベースフランジの前記周辺突出部上に設けられ、前記第１の電極構成部と接触することなく、前記第１の電極構成部の上方に位置し、導電性を有する導電性構造体と、
   前記導電性構造体と前記第１の電極構成部との間に設けられ、上面が前記導電性構造体の下面に接触し、かつ、下面が前記第１の金属電極の上面に接触する絶縁材と、
   前記第１の電極構成部を下方から支持するように、前記導電性構造体の下面上に設けられる電極支持部材と、
   前記ベースフランジの前記周辺突出部上に設けられ、前記導電性構造体を収容する筐体内空間を有する金属製の筐体とをさらに備え、
   前記ベースフランジは、
   外部より前記原料ガスを受けるガス供給口と、
   前記原料ガスを前記放電空間に供給するためのガス通過経路と、
   前記ガス噴出孔から噴出される前記活性ガスを下方に噴出するためのベースフランジ用ガス噴出孔とを有し、
   前記ベースフランジには接地電位が付与され、
   前記導電性構造体、前記電極支持部材及び前記第１の電極構成部によって、前記筐体内空間と前記放電空間との間におけるガスの流れが分離されるガス分離構造が設けられ、
   前記活性ガス生成装置は、
   前記第１の電極用誘電体膜の上面上に前記第１の金属電極と独立して設けられる第３の金属電極をさらに有し、
   前記第３の金属電極は、平面視して前記活性ガス流通経路の一部と重複するように設けられ、かつ、接地電位に設定されることを特徴とする、
   活性ガス生成装置。
2. 請求項１記載の活性ガス生成装置であって、
   前記絶縁材は貫通孔を有し、前記貫通孔は平面視して前記第３の金属電極と重複する領域に設けられ、
   前記第３の金属電極は前記貫通孔を介して前記導電性構造体と電気的に接続される、
   活性ガス生成装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の活性ガス生成装置であって、
   前記第１の金属電極は、平面視して中心に開口部を有する円環状に形成され、
   前記第３の金属電極は平面視して円状に形成され、
   前記第３の金属電極は前記開口部内において、平面視して前記ガス噴出孔と重複する領域に設けられる、
   活性ガス生成装置。
4. 請求項１から請求項３のうち、いずれか１項に記載の活性ガス生成装置であって、
   前記誘電体空間内において、前記放電空間と前記ガス噴出孔との間に、前記活性ガス流通経路の一部を埋めるように設けられる活性ガス用補助構造をさらに備えることを特徴する、
   活性ガス生成装置。
5. 請求項４記載の活性ガス生成装置であって、
   前記第２の電極用誘電体膜は、前記活性ガス流通経路の一部を埋めるように、高さ方向に突出した誘電体突出部を有し、
   前記誘電体突出部は、前記活性ガス用補助構造として機能する、
   活性ガス生成装置。
6. 請求項１から請求項５のうち、いずれか１項に記載の活性ガス生成装置であって、
   前記ベースフランジは、
   外部より冷却媒体を受ける冷却媒体供給口と、
   前記冷却媒体を前記導電性構造体に供給するための冷却媒体通過口とをさらに有し、
   前記導電性構造体は、
   前記冷却媒体通過口を介して供給される前記冷却媒体を内部に流通させる冷却媒体経路を内部に有する、
   活性ガス生成装置。

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