JPH11293462A - 表面処理装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 原料ガスを高圧にしても電極、熱フィラメン
ト等の部品が消耗したり、活性化領域が狭くなったりす
るなどの不都合をなくして、成膜等各種表面処理を高速
かつ高品質で行うとともに、高い原料ガス利用効率、高
いエネルギー効率を達成する。 【解決手段】 原料ガス６がシリンダ１内に密閉され、
ピストン２が下死点２ａから上死点２ｂまで作動される
ことによってシリンダ１内の原料ガス６が断熱圧縮され
る。こうして断熱圧縮により、高い濃度の中性ラジカル
が得られ、この原料ガス６の中性ラジカルが、ピストン
２の上死点２ｂ側に配置された基板１０に供給されるこ
とで、成膜が高速かつ高品質に行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多結晶シリコン、
アモルファスシリコン、ダイヤモンド、ＣＢＮ等の機能
性多結晶薄膜を基板上に成膜するなど、基板を表面処理
する装置および方法に関し、特に、高成膜速度で高品質
の膜を成膜することができる装置および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
より、トーチで発生させたアーク放電の熱エネルギーに
より、原料ガスをプラズマ化し、これをノズルを介し
て、プラズマジェットとして基板に噴射させることによ
り、基板上にダイヤモンド薄膜を気相合成により成膜す
るなどの表面処理を行う装置が、成膜加工などの分野で
採用されている。この種の技術として特開昭６４−３３
０９６号公報に記載されたものがある。

【０００３】すなわち、多結晶シリコン、アモルファス
シリコン、ダイヤモンド、ＣＢＮ等の機能性多結晶薄膜
を成膜するには、直流アーク放電によりアーク放電経路
を生成し、このアーク放電経路で発生する熱エネルギー
を、原料ガス（メタンガスなど）および水素、酸素、ハ
ロゲンガス、不活性ガスなどの放電ガス（プラズマ形成
用のガス）に与えることで、原料ガスの分解した中性ラ
ジカルおよびプラズマ形成用ガスの分解した原子状ガス
を生成するようにしている。

【０００４】そして、これらアーク放電により励起され
た原料ガスおよびプラズマ形成用ガスが、ノズルを介し
て基板上まで到達され、基板上でダイヤモンド薄膜など
が成膜される。

【０００５】この場合に、アーク放電により励起された
原料ガスおよびプラズマ形成用ガスの活性化状態を維持
して基板上まで到達させることが、高成膜速度で高品質
の薄膜を成膜する上で必要となる。

【０００６】ここで、原料ガスの活性化率は、温度のみ
ならず、圧力も関係している。

【０００７】たとえば、ダイヤモンド薄膜を成膜する場
合を想定する。

【０００８】この場合、原料ガスであるＣＨ4（メタ
ン）がＣＨ3ラジカルと原子状水素Ｈに分解されるが、
この分解によって生成されたＣＨ3ラジカルが成膜に寄
与する。したがって、ＣＨ3ラジカルの濃度を高くすれ
ば、成膜が高速で品質よく行われる。反応が進行し過ぎ
てＣＨ3ラジカルが更に分解されると、成膜に寄与する
ＣＨ3ラジカルが減り、成膜が高速で品質よく行われな
くなる。

【０００９】結局、反応がＣＨ3ラジカルとＨの分解に
とどまり、ＣＨ3ラジカル濃度が高くなり、成膜が高速
で品質よく行われるという温度範囲、圧力範囲が存在
し、それは図３に示される。

【００１０】図３は、温度と圧力によって変化するＣＨ
3ラジカル濃度を示している。ただし、ＣＨ4とＨ2が体
積比でそれぞれ５％、９５％となっている場合である。

【００１１】この図３からもわかるように、概ね２９０
０Ｋ〜３２００ＫでＣＨ3ラジカル濃度は最大となり、
圧力を１００ｔｏｒｒから７６０ｔｏｒｒ（１気圧）へ
と高くするほど、ＣＨ3ラジカル濃度を高くすることが
できる。

【００１２】しかし、従来の直流アーク放電により原料
ガスの活性化を行う技術によれば、原料ガスを活性化に
適した温度にまで上昇させることはできるものの、さら
に活性化率を高めるために原料ガスの圧力を高くするこ
とはできない。

【００１３】これは、原料ガスの圧力を高くすると、ア
ーク放電自体が困難となったり、電極の消耗が激しくな
るからである。また、圧力上昇によって、活性化できる
領域が非常に狭くなってしまうという問題もある。

【００１４】また、アーク放電による方法は、原料ガス
の使用量が多く、電気エネルギーを投入したガスをチャ
ンバ外に排出しているため、原料ガスの利用効率および
電気エネルギーの利用効率が悪いという問題もある。

【００１５】また、マイクロ波を原料ガスに投入して原
料ガスを活性化する方法において原料ガスの圧力を高く
する試みがなされているが、圧力を高くするほど活性化
できる領域が狭くなってしまい、高速で高品質の成膜を
行うことは難しい。

【００１６】また、熱フィラメントにより原料ガスを加
熱して活性化する方法において原料ガスの圧力を高くし
た場合には、熱フィラメントの消耗が激しくなるので、
これを採用することはできない。

【００１７】本発明は、こうした実状に鑑みてなされた
ものであり、原料ガスを高圧にしても電極、熱フィラメ
ント等の部品が消耗したり、活性化領域が狭くなったり
するなどの不都合をなくして、成膜等各種表面処理に高
速かつ高品質で行うとともに、高い原料ガス利用効率、
高いエネルギー効率を達成することができる表面処理装
置および表面処理方法を提供することを解決課題とする
ものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段および効果】そこで、本発
明の第１発明では、上記解決課題を達成するために、原
料ガスを所定の温度範囲でかつ所定の圧力範囲となる条
件で活性化して、この活性化したガスを基板に供給する
ことにより、当該基板を前記原料ガスにより表面処理す
る表面処理装置において、前記原料ガスをシリンダ内に
密閉して、ピストンを下死点から上死点まで作動させる
ことにより前記シリンダ内の原料ガスを断熱圧縮して、
前記ピストンの上死点側に配置された基板に、前記原料
ガスを供給するようにしている。

【００１９】第１発明では、図１に示されるように、原
料ガス６がシリンダ１内に密閉され、ピストン２が下死
点２ａから上死点２ｂまで作動されることによってシリ
ンダ１内の原料ガス６が断熱圧縮される。これによっ
て、原料ガス６が活性化に適した高い温度範囲であって
高い圧力にされ、成膜に寄与する活性種である中性ラジ
カルの濃度が高められる。しかも、断熱圧縮によりシリ
ンダ１内に密閉された原料ガス６が隅々まで活性化さ
れ、従来のように活性化領域が狭くなることはない。さ
らに、断熱圧縮による方法をとっており電極、熱フィラ
メント等を必要としないので、従来のようにこれらの部
品が消耗することはない。

【００２０】こうして断熱圧縮により、高い濃度の中性
ラジカルが得られ、この多量の原料ガス６の中性ラジカ
ルが、ピストン２の上死点２ｂ側に配置された基板１０
に供給されることで、成膜が高速かつ高品質に行われ
る。さらに、断熱圧縮によりエネルギーを原料ガス６に
与えており、原料ガスの利用効率およびエネルギーの利
用効率を高めることができる。

【００２１】また、第２発明では、第１発明において、
前記ストンが上死点まで作動されたときに前記原料ガス
が活性化に適した温度となるように、前記ピストンが下
死点にあるときに前記シリンダ内の原料ガスを予め所定
の温度まで上昇させておく予備加熱手段を、さらに具え
るようにしている。

【００２２】第２発明によれば、予備加熱手段１１によ
り、ピストン２が下死点２ａにあるときにシリンダ１内
の原料ガス６が予め所定の温度まで上昇されておかれ、
ピストン２が上死点２ｂまで作動されたときに原料ガス
６が活性化に適した温度にされる。

【００２３】また、第３発明では、第１発明において、
前記ピストンが上死点まで作動されたときにスキッシュ
流となって、前記原料ガスが前記基板上に供給されるよ
うに、前記シリンダと前記ピストンとの間にスキッシュ
エリアを形成するようにしている。

【００２４】第３発明によれば、図２に示すように、シ
リンダ１とピストン２との間にスキッシュエリア２０が
形成されており、ピストン２が上死点２ｂまで作動され
たときにスキッシュ流２１となって、原料ガス６の中性
ラジカルが基板１０上に供給される。このスキッシュ流
２１は、流速の大きいジェット流であり、渦を発生する
スワール流である。

【００２５】よって、スキッシュ流２１によって、きわ
めて速い流速で原料ガス６の中性ラジカルが基板１０に
到達する。また、原料ガス６がスワール流となることに
よって原料ガス６全体の温度が均一になるとともに、基
板全体にわたって均一に原料ガス６の中性ラジカルが到
達する。また、スキッシュエリア２０から噴出されるジ
ェット流によって、シリンダ１とピストン２との間に存
在する全ての原料ガス６を隅々に至るまで、基板１０上
に搬送することができ、原料ガス６の利用効率がさらに
高められる。

【００２６】また、第４発明では、原料ガスを所定の温
度範囲でかつ所定の圧力範囲となる条件で活性化して、
この活性化したガスを基板に供給することにより、当該
基板を前記原料ガスにより表面処理する表面処理方法に
おいて、前記原料ガスをシリンダ内に密閉する密閉行程
と、前記ピストンを下死点から上死点まで作動させるこ
とにより前記シリンダ内の原料ガスを断熱圧縮する断熱
圧縮行程と、前記ピストンが上死点まで作動された際
に、前記ピストンによって断熱圧縮された前記原料ガス
を、上死点側に配置された基板に、供給するガス供給行
程とを具えている。

【００２７】第４発明の方法によれば、第１発明の装置
と同様の効果が得られる。

【００２８】また、第５発明では、第４発明において、
前記ピストンが上死点まで作動されたときに前記原料ガ
スが活性化に適した温度となるように、前記ピストンが
下死点にあるときに前記シリンダ内の原料ガスを予め所
定の温度まで上昇させておく予備加熱行程を、前記断熱
圧縮行程の前に実行するようにしている。

【００２９】第５発明の方法によれば、第２発明の装置
の同様の効果が得られる。

【００３０】また、第６発明では、原料ガスを所定の温
度範囲でかつ所定の圧力範囲となる条件で活性化して、
この活性化したガスを基板に供給することにより、当該
基板を前記原料ガスにより表面処理する表面処理方法に
おいて、前記原料ガスをシリンダ内に密閉する密閉行程
と、前記ピストンを下死点から上死点まで作動させるこ
とにより前記シリンダ内の原料ガスを断熱圧縮する断熱
圧縮行程と、前記ピストンが上死点まで作動された際
に、前記ピストンによって断熱圧縮された前記原料ガス
を、スキッシュ流にして、上死点側に配置された基板
に、供給するガス供給行程とを具えるようにしている。

【００３１】第６発明の方法によれば、第３発明の装置
と同様の効果が得られる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る表面処理装置および方法の実施の形態について説明す
る。

【００３３】なお、本実施形態では、表面処理として、
ダイヤモンド薄膜を成膜する場合を想定している。

【００３４】図１は、実施形態の全体構成図であり、ダ
イヤモンド薄膜を気相成長させる装置を示している。図
２は、スキッシュ流発生の様子を示す図であり、図１の
一部を取り出して示したものである。

【００３５】本実施形態装置は、図１、図２に示すよう
に、大きくは、原料ガス６が密閉されているシリンダ１
と、下死点２ａから上死点２ｂまで作動されることによ
りシリンダ１内の原料ガス６を断熱圧縮するピストン２
と、ピストン２の上死点２ｂ側に配置され、ピストン２
により圧縮された原料ガス６が供給される基板１０とか
ら構成されている。

【００３６】ピストン２は、油圧プレス３を駆動源とし
て、下死点２ａから上死点２ｂまでの方向Ａに向けてシ
リンダ１内を摺動しつつ下降移動されるとともに、上死
点２ｂから下死点２ａまでの方向Ｂに向けてシリンダ１
内を摺動しつつ上昇移動される。ここで、ピストン２が
Ａ方向に下降移動し、さらにＢ方向に上昇移動すること
で元の位置に復帰するまでの行程を、この実施形態では
１行程と呼ぶ。この明細書では、油圧プレス３に最も近
くなるピストン２の位置を下死点２ａと呼び、油圧プレ
ス３から最も遠くなるピストン２の位置を上死点２ｂと
呼ぶ。

【００３７】なお、油圧プレス３以外の駆動源を使用し
てもよい。

【００３８】シリンダ１内は、シリンダ径の大きい予備
加熱室８と、基板１０が配置された、シリンダ径の小さ
い成膜室９とに分かれている。

【００３９】これらシリンダ１とピストン２による圧縮
比は、たとえば１６に設定される。

【００４０】シリンダ１内には、ガス供給路４を介し
て、原料ガス６と希釈用ガス７が供給される。この実施
形態では、原料ガス６は、ＣＨ4（メタン）ガスが使用
される。また、この原料ガス６を希釈するための希釈用
ガス７は、Ｈ2（水素）ガスが使用される。

【００４１】水素ガス７に対するメタンガス６の体積比
は、１気圧下で、ＣＨ4/Ｈ2＝５/９５の比とする。

【００４２】このような体積比の原料ガス６および希釈
用ガス７は、ガス供給路４に設けられたバルブ５が開か
れることによりシリンダ１の予備加熱室８に導入され
る。

【００４３】シリンダ１には、予備加熱室８内に導入さ
れた原料ガス６および希釈用ガス７を、予め所定の温
度、たとえば５００°Ｃ程度まで上昇させておくヒータ
１１が配設されている。すなわち、ヒータ１１は、ヒー
タ用電源１２を電源として作動され、予備加熱室温度コ
ントローラ１３によって制御される。予備加熱室温度コ
ントローラ１３は、温度センサである熱電対１４で検出
された予備加熱室８内の温度検出信号をフィードバック
信号として、予備加熱室８内の温度をフィードバック制
御する。つまり、予備加熱室温度コントローラ１３から
ヒータ１１に対して駆動制御信号が出力されることで予
備加熱室８内の温度が上記所定の温度まで上昇され、こ
の所定の温度に維持される。

【００４４】また、基板１０の下方には、この基板１０
の温度を所定の温度に調整するための基板加熱用ヒータ
１５が配設されている。すなわち、基板加熱用ヒータ１
５は、基板加熱用ヒータ電源１７を電源として作動さ
れ、基板用温度コントローラ１８によって制御される。
基板用温度コントローラ１８は、温度センサである熱電
対１６で検出された基板１０の温度検出信号をフィード
バック信号として、基板１０の温度をフィードバック制
御する。つまり、基板用温度コントローラ１８から基板
加熱用ヒータ１５に対して駆動制御信号が出力されるこ
とで基板１０の温度が、ダイヤモンド薄膜生成のために
適正な反応温度、たとえば５００°Ｃ〜１２００°Ｃの
適正温度範囲内に保持される。なお、ピストン２が上死
点２ｂまで下降され、成膜がなされるときには、６００
°Ｃ〜１２００°Ｃの温度範囲内に保持される。

【００４５】なお、ヒータ１５以外に、冷却水を基板１
０の下面に向けて噴射することで基板１０を冷却する冷
却装置を設けて、上記温度制御を行うようにしてもよ
い。

【００４６】また、ピストン２の上昇下降の行程が数行
程がなされると、上記ＣＨ4/Ｈ2の体積比が５/９５から
ずれてくることがある。そこで、数工程が繰り返された
なら、排気管路１９を介して予備加熱室８内のガスを排
気して、体積比を調整してもよい。なお、この排気管路
１９は排気時以外は、シリンダ１内のガスが排出されな
いように排気管路１９は閉じられているものとする。

【００４７】また、上記ピストン２は下降移動によって
断熱圧縮を行うものであり、シリンダ１の壁は断熱材料
で構成されている。ただし、基板１０の下方に向かう方
向には熱が逃げられるようにしておく。

【００４８】また、図２に示すように、シリンダ１とピ
ストン２との間には、スキッシュエリア２０が形成され
ている。すなわち、シリンダ１の予備加熱室８の径に対
して成膜室９の径が小さくなっており、これによりスキ
ッシュエリア２０が形成される。スキッシュエリア２０
は、ピストン２が上死点２ｂに位置されたときにシリン
ダ１とピストン２との間に形成されるごく狭いすきまの
ことである。

【００４９】ピストン２が上死点２ｂまで圧縮される
と、スキッシュエリア２０から基板１０に向けてスキッ
シュ流２１が発生する。スキッシュ流２１は、流速の大
きいジェット流であり、渦を発生するスワール流であ
る。

【００５０】つぎに、図１に示す装置を用いて行われる
成膜処理の手順について説明する。

【００５１】（行程１）原料ガス６および希釈ガス７の
導入 まず、バルブ５が開かれ、ガス供給路４を介して、水素
ガス７に対するメタンガス６の体積比が、１気圧下で、
ＣＨ4/Ｈ2＝５/９５の比となるように、これら原料ガス
６および希釈用ガス７が、シリンダ１の予備加熱室８内
に導入される。ガス導入後は、バルブ５が閉じられる。

【００５２】（行程２）予備加熱および基板温度調整 つぎに、予備加熱室温度コントローラ１３によりヒータ
１１が制御され、シリンダ１の予備加熱室８内に導入さ
れた原料ガス６および希釈用ガス７の温度が、予め５０
０°Ｃ程度まで上昇され、この温度に保持される。

【００５３】また、基板用温度コントローラ１８により
基板加熱用ヒータ１５が制御され、基板１０の温度が、
ダイヤモンド薄膜生成のために適正な反応温度、たとえ
ば５００°Ｃ〜１２００°Ｃの適正温度範囲内に保持さ
れる。なお、ピストン２が上死点２ｂまで下降され、成
膜がなされるときには、６００°Ｃ〜１２００°Ｃの温
度範囲内に保持される。

【００５４】なお、つぎの断熱圧縮行程で、ピストン２
が上死点２ｂに到達したときに原料ガス６を活性化に適
した温度範囲（１５００°Ｃ〜３５００°Ｃ）まで上昇
させることができるのであれば、上記予備加熱の処理を
省略する実施も可能である。

【００５５】（行程３）断熱圧縮行程 つぎに、油圧プレス３が駆動されることにより、ピスト
ン２が下死点２ａから上死点２ｂまで矢印Ａ方向に下降
移動され、これによりシリンダ１内の原料ガス６および
希釈用ガス７が断熱圧縮される。これによって、原料ガ
スであるＣＨ4が活性化に適した高い温度範囲、たとえ
ば１５００°Ｃ〜３５００°Ｃまで上昇されるととも
に、活性化率の高い大きな圧力まで上昇される。このた
め、ＣＨ4の分解反応は、ＣＨ4→ＣＨ3＋Ｈにとどま
り、成膜に寄与する中性ラジカルＣＨ3の濃度が高めら
れる。

【００５６】しかも、断熱圧縮によってシリンダ１内に
密閉された原料ガス６が隅々まで活性化され、従来のよ
うに活性化領域が狭くなることはない。さらに、断熱圧
縮による方法をとっており電極、熱フィラメント等を必
要としないので、従来のようにこれらの部品が消耗する
ことはない。

【００５７】こうして断熱圧縮により、高い濃度の中性
ラジカルＣＨ3が得られ、この多量の中性ラジカルＣＨ3
が、ピストン２の上死点２ｂ側に配置された基板１０に
供給されることで、成膜が高速かつ高品質に行われる。
さらに、断熱圧縮によりエネルギーを原料ガス６に与え
ているので、原料ガス６の利用効率およびエネルギーの
利用効率を高めることができる。

【００５８】しかも、本実施形態によれば、シリンダ１
とピストン２との間にスキッシュエリア２０が形成され
ており、ピストン２が上死点２ｂまで作動されたときに
スキッシュ流２１となって、原料ガス６の中性ラジカル
ＣＨ3が基板１０上にきわめて速い流速で到達する。

【００５９】また、原料ガス６がスワール流となること
によって原料ガス６全体の温度が均一になるとともに、
基板１０の全体にわたって均一に原料ガス６の中性ラジ
カルＣＨ3が到達する。また、スキッシュエリア２０か
ら噴出されるジェット流によって、シリンダ１とピスト
ン２との間に存在する全ての原料ガス６を隅々に至るま
で、基板１０上に搬送することができ、原料ガス６の利
用効率がさらに高められる。

【００６０】このようにしてスキッシュエリア２０を設
けることによって、さらに成膜の速度、成膜の品質を高
めることができる。

【００６１】（行程４）ピストン保持 ピストン２は、上死点２ｂ位置に、０〜数分保持され
る。保持時間は、成膜の種類等に応じて決定される。

【００６２】（行程５）ピストン上昇 その後、油圧プレス３が駆動されることにより、ピスト
ン２が下死点２ａまで上昇移動される。そして、基板１
０上のダイヤモンド成膜で消費された分の炭素（Ｃ）を
補充するために、バルブ５が開かれ、原料ガスであるメ
タン（ＣＨ4）がガス供給路４からシリンダ１の予備加
熱室８内に、補充に必要な分だけ導入される。

【００６３】以上が１行程である。以後、手順は行程２
に移行され、同様の処理が繰り返し実行される。

【００６４】なお、数行程がなされると、上記ＣＨ4/Ｈ
2の体積比が理想の体積比５/９５からずれてくることが
ある。そこで、数行程が繰り返されたなら、排気管路１
９を開き、予備加熱室８内のガスを排気して、体積比を
調整してもよい。なお、この排気処理が不要であるなら
ば、排気管路１９の配設を省略する実施も可能である。

【００６５】以上説明した実施形態では、ダイヤモンド
薄膜を成膜加工する場合を想定しているが、本発明とし
ては、原料ガスを基板に到達させることで表面処理を行
うものであれば、エッチング、酸化、窒化等の各種表面
処理に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施形態装置の構成を示す図で
ある。

【図２】図２は図１に示す装置でスキッシュ流が発生す
る様子を示す図である。

【図３】図３は温度と圧力によって変化するラジカル濃
度を示す図である。

【符号の説明】

１ シリンダ ２ ピストン ４ ガス供給路 ６ 原料ガス ７ 希釈用ガス ８ 予備加熱室 ９ 成膜室 １０ 基板 １１ ヒータ １３ 予備加熱室温度コントローラ １５ 基板加熱用ヒータ １８ 基板用温度コントローラ ２０ スキッシュエリア ２１ スキッシュ流

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原料ガスを所定の温度範囲でかつ所
   定の圧力範囲となる条件で活性化して、この活性化した
   ガスを基板に供給することにより、当該基板を前記原料
   ガスにより表面処理する表面処理装置において、 前記原料ガスをシリンダ内に密閉して、ピストンを下死
   点から上死点まで作動させることにより前記シリンダ内
   の原料ガスを断熱圧縮して、前記ピストンの上死点側に
   配置された基板に、前記原料ガスを供給するようにした
   表面処理装置。
2. 【請求項２】 前記ピストンが上死点まで作動され
   たときに前記原料ガスが活性化に適した温度となるよう
   に、前記ピストンが下死点にあるときに前記シリンダ内
   の原料ガスを予め所定の温度まで上昇させておく予備加
   熱手段を、さらに具えるようにした請求項１記載の表面
   処理装置。
3. 【請求項３】 前記ピストンが上死点まで作動され
   たときにスキッシュ流となって、前記原料ガスが前記基
   板上に供給されるように、前記シリンダと前記ピストン
   との間にスキッシュエリアを形成するようにした請求項
   １記載の表面処理装置。
4. 【請求項４】 原料ガスを所定の温度範囲でかつ所
   定の圧力範囲となる条件で活性化して、この活性化した
   ガスを基板に供給することにより、当該基板を前記原料
   ガスにより表面処理する表面処理方法において、 前記原料ガスをシリンダ内に密閉する密閉行程と、 前記ピストンを下死点から上死点まで作動させることに
   より前記シリンダ内の原料ガスを断熱圧縮する断熱圧縮
   行程と、 前記ピストンが上死点まで作動された際に、前記ピスト
   ンによって断熱圧縮された前記原料ガスを、上死点側に
   配置された基板に、供給するガス供給行程とを具えた表
   面処理方法。
5. 【請求項５】 前記ピストンが上死点まで作動され
   たときに前記原料ガスが活性化に適した温度となるよう
   に、前記ピストンが下死点にあるときに前記シリンダ内
   の原料ガスを予め所定の温度まで上昇させておく予備加
   熱行程を、 前記断熱圧縮行程の前に実行するようにした請求項４記
   載の表面処理装置。
6. 【請求項６】 原料ガスを所定の温度範囲でかつ所
   定の圧力範囲となる条件で活性化して、この活性化した
   ガスを基板に供給することにより、当該基板を前記原料
   ガスにより表面処理する表面処理方法において、 前記原料ガスをシリンダ内に密閉する密閉行程と、 前記ピストンを下死点から上死点まで作動させることに
   より前記シリンダ内の原料ガスを断熱圧縮する断熱圧縮
   行程と、 前記ピストンが上死点まで作動された際に、前記ピスト
   ンによって断熱圧縮された前記原料ガスを、スキッシュ
   流にして、上死点側に配置された基板に、供給するガス
   供給行程とを具えた表面処理方法。