KR102545951B1

KR102545951B1 - 활성 가스 생성 장치

Info

Publication number: KR102545951B1
Application number: KR1020217015760A
Authority: KR
Inventors: 렌 아리타; 겐스케 와타나베
Original assignee: 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤
Priority date: 2019-11-12
Filing date: 2019-11-12
Publication date: 2023-06-22
Also published as: US20220059322A1; EP3879946B1; CN113170567B; TWI750819B; JPWO2021095120A1; KR20210082215A; US11942310B2; TW202121931A; CN113170567A; EP3879946A1; WO2021095120A1; EP3879946A4; JP6873588B1

Abstract

본 발명은, 장치의 후단에 마련되는 처리 공간의 전계 강도를 의도적으로 약화시키고, 또한, 활성 가스의 실활량을 필요 최소한으로 억제할 수 있는, 활성 가스 생성 장치의 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그리고, 본 발명의 활성 가스 발생 장치(101)에 있어서, 전극용 유전체막(11) 상에 마련되는 보조 도전막(12)은, 평면으로 보아 활성 가스 유통 경로의 일부와 중복되도록 마련되고, 또한, 보조 도전막(12)은 접지 전위로 설정되어 있다. 전극용 유전체막(21) 상에 마련되는 활성 가스용 보조 부재(60)는, 전극용 유전체막(11 및 21) 간의 유전체 공간 내에 있어서, 방전 공간(6)과 가스 분출 구멍(23) 사이에, 활성 가스 유통 경로의 일부를 매립하여 활성 가스 유통용 간극으로 제한하도록 마련된다.

Description

활성 가스 생성 장치

본 발명은, 평행 평판 방식의 유전체 배리어 방전으로 활성 가스를 생성하고, 후단의 처리 공간에 활성 가스를 공급하는 활성 가스 생성 장치에 관한 것이다.

평행 평판 방식의 유전체 배리어 방전으로 활성 가스를 생성하는 활성 가스 생성 장치는, 예를 들어 특허문헌 1에서 개시되어 있다.

도 8은 특허문헌 1에 개시된 종래의 질소 라디칼 생성 시스템(300)의 개략 구성을 도시하는 설명도이다. 질소 라디칼 생성 시스템(300)은, 질소 라디칼 생성 장치(301), 교류 전압원(308) 및 처리 챔버(312)로 구성되어 있다.

활성 가스 생성 장치인 질소 라디칼 생성 장치(301)는, 유전체 배리어 방전을 이용하여, 질소 가스로부터 활성 가스인 질소 라디칼을 생성한다.

질소 라디칼 생성 장치(301) 내의 공간(302)에는, 유전체 배리어 방전을 생성하기 위한 방전 유닛이 배치되어 있다. 여기서, 상기 방전 유닛은, 제1 전극(303) 및 제2 전극(304)으로 구성된다.

제2 전극(304)은, 질소 라디칼 생성 장치(301)의 저면의 중앙부에 설치되어 있다. 그리고, 제2 전극(304)에 대면하여, 제1 전극(303)이 배치되어 있다. 여기서, 제1 전극(303)과 제2 전극(304)은, 소정의 간격만큼 이격하여 대면하고 있다. 즉, 제1 전극(303)과 제2 전극(304) 사이에는, 방전 공간(305)이 형성되어 있다.

또한, 방전 공간(305)에 면하는 제1 전극(303)의 주면(방전 공간 형성면) 및 방전 공간(305)에 면하는 제2 전극(304)의 주면(방전 공간 형성면) 중 적어도 한쪽에는, 유전체(도 8에 있어서 도시를 생략하고 있음)가 배치되어 있다.

상기 방전 유닛은, 제1 전극(303)과 제2 전극(304) 사이의 방전 공간(305)에 유전체 배리어 방전을 발생시킬 수 있다.

질소 라디칼 생성 장치(301)의 상면 중앙부에 있어서, 가스 공급구(306)가 배치되어 있다. 가스 공급구(306)를 통해, 질소 라디칼 생성 장치(301)의 외부로부터, 질소 라디칼 생성 장치(301) 내의 공간(302)으로, 원료 가스인 질소 가스가 공급된다.

제2 전극(304)의 중앙부에는, 질소 라디칼 가스가, 질소 라디칼 생성 장치(301) 외부로 출력되는 관통 구멍인, 가스 방출부(307)가 하나 뚫려 형성되어 있다.

교류 전압원(308)은, 상기 방전 유닛에 대하여, 고압의 교류 전압을 인가한다. 교류 전압원(308)의 한쪽 단자는, 제1 전극(303)과 전기적으로 접속된다. 또한, 교류 전압원(308)의 다른 쪽 단자는, 질소 라디칼 생성 장치(301)의 하우징(접지)과 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 상기로부터 알 수 있는 바와 같이, 질소 라디칼 생성 장치(301)의 저면에는, 제2 전극(304)이 배치되어 있다. 따라서, 교류 전압원(308)의 다른 쪽 단자는, 질소 라디칼 생성 장치(301)를 통해, 제2 전극(304)과 전기적으로 접속된다.

즉, 교류 전압원(308)은, 제1 전극(303)과 제2 전극(304) 사이에, 고압의 교류 전압을 인가한다. 그리고, 교류 전압의 인가에 의해, 제1 전극(303)과 제2 전극(304) 사이의 방전 공간(305)에 있어서, 유전체 배리어 방전이 발생한다.

가스 공급구(306)로부터 공급된 질소 가스는, 각 전극(303, 304)의 외주부로부터 방전 공간(305) 내에 침입한다. 그리고, 질소 가스는, 각 전극(303, 304)의 외주부로부터 내부로 전반된다. 방전 공간(305) 내에 발생한 유전체 배리어 방전에 의해, 전반 중인 질소 가스로부터 질소 라디칼 가스가 생성된다. 생성된 질소 라디칼 가스는, 가스 방출부(307)로부터, 질소 라디칼 생성 장치(301) 외부로 출력된다.

또한, 도 8에 도시한 바와 같이, 질소 라디칼 생성 장치(301)의 하측에는, 처리 챔버(312)가 배치되어 있다. 여기서, 질소 라디칼 생성 장치(301)의 저면과 처리 챔버(312)의 상면이 접하고 있다.

또한, 질소 라디칼 생성 장치(301)와 처리 챔버(312) 사이에는, 오리피스부(309)가 배치되어 있다. 오리피스부(309)는, 세공(310)을 통해 가스 방출부(307)와 처리 챔버(312) 내의 처리실(311)을 접속한다.

오리피스부(309)의 세공(310)의 직경은, 가스 방출부(307)의 구멍의 직경보다도 작다. 보다 구체적으로, 오리피스부(309)의 세공(310)의 입구의 직경은, 가스 방출부(307)의 구멍의 출구의 직경보다도 작다. 따라서, 오리피스부(309)의 세공(310)에 의해, 질소 라디칼 생성 장치(301) 내의 공간(302)과 처리실(311) 사이에 있어서의 압력 구분이, 형성된다.

처리 챔버(312) 내의 처리실(311)에서는, 질소 라디칼 생성 장치(301)에서 생성되어, 당해 질소 라디칼 생성 장치(301)(구체적으로는, 가스 방출부(307))로부터 출력되는 질소 라디칼을 이용한 처리가 실시된다.

도 8에 도시한 바와 같이, 처리 챔버(312) 내의 처리실(311)에는, 서셉터(314)가 배치되어 있고, 당해 서셉터(314) 상에는, 처리 대상물인 웨이퍼(기판)(313)가 적재되어 있다. 처리실(311) 내의 공간이, 질소 라디칼 생성 장치(301)의 후단에 배치되어 웨이퍼(313) 등의 처리 대상물을 수용하기 위한 처리 공간이 된다.

또한, 처리 챔버(312)의 측면에는, 가스 배기부(315)가 배치되어 있다. 가스 배기부(315)에 의해, 처리실(311) 내의 압력은, 예를 들어 1Torr 내지 300Torr 정도의 범위에서, 일정하게 유지되고 있다. 또한, 가스 배기부(315)에 의한 가스 배기 처리에 의해, 공간(302) 및 처리실(311)의 압력 설정뿐만 아니라, 질소 라디칼 생성 장치(301)로부터 처리 챔버(312)로의, 질소 가스 및 질소 라디칼 가스의 흐름도 발생시키고 있다.

이와 같이, 도 8에서 도시한 종래의 질소 라디칼 생성 시스템(300)에 있어서의 질소 라디칼 생성 장치(301)는, 유전체 배리어 방전을 제1 전극(303)과 제2 전극(304) 사이의 방전 공간(305)에서 발생시키고, 유전체 배리어 방전에 의해 얻어진 활성 가스를, 가스 방출부(307) 및 오리피스부(309)의 세공(310)을 경유하여, 후단의 장치인 처리실(311)에 공급하는 것이다.

일본 특허 제6239483호 공보

도 8에서 도시한 종래의 활성 가스 생성 장치인 질소 라디칼 생성 장치(301)는, 제1 전극(303)과 제2 전극(304) 사이의 방전 공간(305)에 있어서 유전체 배리어 방전을 발생시켜, 원료 가스를 활성화하여 활성 가스를 얻고 있다. 이 활성 가스는 가스 방출부(307)와 오리피스부(309)에 마련된 세공(310)을 경유하여 후단의 처리 챔버(312)에 공급되고 있다.

유전체 배리어 방전을 발생시키는 평행 평판형의 전극쌍에 있어서, 서로 대향하는 전극의 적어도 한쪽의 방전 공간 형성면은 절연체일 필요가 있다. 도체는 절연체와 비교하여 표면의 원소가 이온화되기 쉬운 경향이 있고, 반도체 제조 장치에 있어서는 이온화된 원소가 반도체의 콘타미네이션의 요인이 될 수 있다. 이 때문에, 제1 전극(303) 및 제2 전극(304) 각각에 있어서의 방전 공간 형성면은 모두 절연체인 것이 바람직하다.

그러나, 제1 전극(303)과 제2 전극(304)의 방전 공간 형성면이 모두 절연체인 경우, 유전체 배리어 방전 발생을 위해 부여한 전계가, 전극을 통해 후단의 처리 챔버(312)로 누설되어, 처리실(311) 내에서 절연 파괴가 발생한다.

왜냐하면, 후단의 처리 챔버(312)의 처리실(311)은 제1 전극(303)과 제2 전극(304)이 존재하는 공간보다도 고진공 분위기 하에 있기 때문이다.

또한, 처리실(311) 내의 처리 공간은 일반적으로 비교적 낮은 압력으로 설정되기 때문에, 상기 절연 파괴를 발생시키는 전계 강도는, 상기 처리 공간의 압력이 낮아짐에 따라 작아지는 경향이 있다. 이 때문에, 상기 처리 공간에 있어서의 전계 강도의 완화는 중요해진다.

전계 강도를 완화시키기 위한 방법으로서, 방전을 발생시키는 공간인 방전 공간(305)과, 후단의 처리실(311)의 접속 부분인, 오리피스부(309)나 가스 방출부(307)와 충분히 거리를 이격하는 방법이 있다.

그러나, 이 방법을 채용하면, 활성 가스를 생성하는 방전 공간(305)과 후단의 처리실(311) 사이의 거리가 필연적으로 길어지기 때문에, 활성 가스가 후단의 처리실(311)에 도달하는 시간이 길어지는 결과, 활성 가스가 실활(소멸)되어 버린다는 문제점이 있다.

다른 방법으로서, 교류 전압원(308)이 인가하는 교류 전압을 낮게 하는 방법도 있지만, 이 방법에서는, 생성하는 활성 가스의 절대량이 저하된다는 문제점이 있기 때문에, 실질적으로 채용할 수는 없다.

본 발명에서는, 상기와 같은 문제점을 해결하고, 장치의 후단(하방)에 마련되는 처리 공간의 전계 강도를 의도적으로 약화시키고, 또한, 활성 가스의 실활량을 필요 최소한으로 억제할 수 있는, 활성 가스 생성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 있어서의 활성 가스 생성 장치는, 방전 공간에 공급된 원료 가스를 활성화하여 얻어지는 활성 가스를 생성하는 활성 가스 생성 장치이며, 제1 전극 구성부와 상기 제1 전극 구성부의 하방에 마련되는 제2 전극 구성부를 구비하고, 상기 제1 전극 구성부는, 제1 전극용 유전체막과 상기 제1 전극용 유전체막의 상면 상에 형성되는 제1 금속 전극을 갖고, 상기 제2 전극 구성부는, 제2 전극용 유전체막과 상기 제2 전극용 유전체막의 하면 상에 형성되는 제2 금속 전극을 갖고, 상기 제1 및 제2 금속 전극간에 교류 전압이 인가되고, 상기 제1 및 제2 전극용 유전체막이 대향하는 유전체 공간 내에 있어서, 상기 제1 및 제2 금속 전극이 평면으로 보아 중복되는 영역을 상기 방전 공간으로서 포함하고, 상기 제2 전극용 유전체막은, 상기 활성 가스를 외부에 분출하기 위한 가스 분출 구멍을 갖고, 상기 방전 공간으로부터 상기 가스 분출 구멍에 이르는 경로가 활성 가스 유통 경로로서 규정되고, 상기 제1 전극 구성부는, 상기 제1 전극용 유전체막의 상면 상에 상기 제1 금속 전극과 독립하여 형성되는 보조 도전막을 더 갖고, 상기 보조 도전막은 평면으로 보아 상기 활성 가스 유통 경로의 일부와 중복되도록 설치되고, 또한, 상기 보조 도전막은 접지 전위로 설정되고, 상기 활성 가스 생성 장치는, 상기 유전체 공간 내에 있어서, 상기 방전 공간과 상기 가스 분출 구멍 사이에, 상기 활성 가스 유통 경로의 일부를 매립하도록 마련되는 활성 가스용 보조 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서의 활성 가스 생성 장치에 있어서, 보조 도전막은 평면으로 보아 활성 가스 유통 경로의 일부와 중복되도록 마련되고, 또한, 보조 도전막은 접지 전위로 설정되어 있는 것을 제1 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명에 있어서의 활성 가스 생성 장치는, 유전체 공간 내에 있어서, 방전 공간과 가스 분출 구멍 사이에, 활성 가스 유통 경로의 일부를 매립하도록 마련되는 활성 가스용 보조 부재를 더 구비하는 것을 제2 특징으로 하고 있다.

본 발명에 있어서의 활성 가스 생성 장치는, 상기 제1 특징을 가짐으로써, 접지 전위로 설정된 보조 도전막에 의해, 상기 활성 가스 유통 경로에 있어서의 전계 강도를 완화할 수 있다.

본 발명에 있어서의 활성 가스 생성 장치는, 상기 제2 특징을 가짐으로써, 상기 활성 가스 유통 경로의 일부를 활성 가스용 보조 부재로 매립하는 만큼, 활성 가스 유통 경로에 있어서의 공간 체적을 좁게 하여, 활성 가스가 상기 활성 가스 유통 경로를 통과하는 시간을, 활성 가스가 실활되지 않을 정도로 짧게 할 수 있다.

그 결과, 본 발명에 있어서의 활성 가스 생성 장치는, 상기 활성 가스 유통 경로에 있어서의 전계 강도를 완화하고, 또한, 활성 가스의 실활량을 필요 최소한으로 억제할 수 있는 효과를 발휘한다.

본 발명의 목적, 특징, 국면 및 이점은, 이하의 상세한 설명과 첨부 도면에 의해, 보다 명백해진다.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1인 활성 가스 발생 장치의 기본 구성을 도시하는 설명도이다.
도 2는 실시 형태 1의 제1 양태의 활성 가스 생성용 전극군의 전체 구성을 모식적으로 도시하는 설명도이다.
도 3은 실시 형태 1의 제2 양태의 활성 가스 생성용 전극군의 전체 구성을 모식적으로 도시하는 설명도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태 2인 활성 가스 발생 장치의 기본 구성을 도시하는 설명도이다.
도 5는 실시 형태 2의 제1 양태의 활성 가스 생성용 전극군의 전체 구성을 모식적으로 도시하는 설명도이다.
도 6은 실시 형태 2의 제2 양태의 활성 가스 생성용 전극군의 전체 구성을 모식적으로 도시하는 설명도이다.
도 7은 전제 기술인 활성 가스 생성 장치의 기본 구성을 도시하는 설명도이다.
도 8은 종래의 질소 라디칼 생성 시스템의 개략 구성을 도시하는 설명도이다.

<전제 기술>

(기본 구성)

도 7은 본 발명의 전제 기술인 활성 가스 생성 장치의 기본 구성을 도시하는 설명도이다. 도 7에 XYZ 직교 좌표계를 기재하고 있다. 전제 기술의 가스 발생 장치(200)는, 방전 공간(6)에 공급된 원료 가스(5)(질소 가스 등)를 활성화하여 얻어지는 활성 가스(7)(질소 라디칼 등)를 생성하는 활성 가스 생성 장치이다.

가스 발생 장치(200)는, 금속 하우징(31), 가스 공급구(32), 활성 가스 생성용 전극군(201) 및 오리피스부(40)를 주요 구성부로서 포함하고 있다.

금속 하우징(31)은, 접지 전위로 설정된 금속제의 가스 발생 장치(200)용의 하우징이며, 상부에 가스 공급구(32)가 설치되어, 가스 공급구(32)로부터 원료 가스(5)가 금속 하우징(31)의 하우징 내 공간(33)에 공급된다.

가스 발생 장치(200)에 있어서의 금속 하우징(31)의 하우징 내 공간(33)에 활성 가스 생성용 전극군(201)이 배치된다. 구체적으로는, 금속 하우징(31)의 저면 상에 활성 가스 생성용 전극군(201)이 배치된다. 그리고, 금속 하우징(31)의 저면의 일부에 오리피스부(40)가 내장되어 있다.

활성 가스 생성용 전극군(201)은, 제1 전극 구성부인 고전압 인가 전극부(1)와, 제2 전극 구성부인 접지 전위 전극부(2)의 조합에 의해 구성되고, 접지 전위 전극부(2)는 고전압 인가 전극부(1)의 하방에 마련된다.

고전압 인가 전극부(1)는, 제1 전극용 유전체막인 전극용 유전체막(11)과, 전극용 유전체막(11)의 상면 상에 형성되는 제1 금속 전극인 전극용 도전막(10)을 주요 구성부로서 갖고 있다. 고전압 인가 전극부(1)는, 전극용 유전체막(11)의 상면 상에 전극용 도전막(10)과 독립하여 형성되며, 도전성을 갖는 금속제의 보조 도전막(12)을 더 갖고 있다.

보조 도전막(12)은, 평면으로 보아 적어도 하나의 가스 분출 구멍(25)과 금속제의 전극용 도전막(10) 사이에 마련된다. 또한, 금속제의 보조 도전막(12)은, 평면으로 보아 적어도 하나의 가스 분출 구멍(25)과 중복되어도 된다.

또한, 전극용 도전막(10) 및 보조 도전막(12)은, 예를 들어 스퍼터링법이나 인쇄 소성법을 이용하여 전극용 유전체막(11)의 상면 상에 마련된다.

접지 전위 전극부(2)는, 제2 전극용 유전체막인 전극용 유전체막(21)과 전극용 유전체막(21)의 하면 상에 형성되는 제2 금속 전극인 전극용 도전막(20)을 주요 구성부로서 갖고 있다.

또한, 금속제이며 도전성을 갖는 전극용 도전막(20)은, 스퍼터링법이나 인쇄 소성법 등을 이용하여, 전극용 유전체막(21)의 하면 상에 마련된다.

고전압 인가 전극부(1)의 전극용 유전체막(11)과 접지 전위 전극부(2)의 전극용 유전체막(21)은 도시하지 않은 스페이서 등에 의해, 미리 정해진 일정 간격이 마련되도록 설치되어 있다.

그리고, 전극용 도전막(10)과 전극용 도전막(20) 사이에 고주파 전원(9)으로부터 교류 전압이 인가된다. 구체적으로는, 전극용 도전막(10)에는 고주파 전원(9)으로부터 교류 전압이 인가되고, 전극용 도전막(20) 및 보조 도전막(12)은, 접지 전위가 부여되는 금속 하우징(31)을 통해 접지 전위로 설정된다.

전극용 유전체막(11)과 전극용 유전체막(21)이 대향하는 유전체 공간 내에 있어서, 전극용 도전막(10 및 20)이 평면으로 보아 중복되는 영역을 포함하여 방전 공간(6)이 마련된다.

또한, 전극용 유전체막(11)의 상면, 전극용 유전체막(21)의 하면의 형상은 동일한 높이여도 되고, 소정의 형상을 마련해도 된다. 예를 들어, 전극용 유전체막(11)의 상면에 있어서, 전극용 도전막(10)과 보조 도전막(12) 사이에서 연면 방전이 발생하지 않도록, 장애가 되는 요철 형상을 마련하도록 해도 된다.

전극용 유전체막(21)은, 활성 가스(7)를 최종적으로 외부의 처리 공간(63)에 분출하기 위한 적어도 하나의 가스 분출 구멍(25)을 갖고 있다.

오리피스부(40)는, 전극용 유전체막(21)의 하방에 마련되며, 적어도 하나의 가스 분출 구멍(25)에 대응하는 적어도 하나의 관통 구멍(49)을 갖고 있다. 또한, 오리피스부(40)는 구성 재료를 세라믹, 유리 및 사파이어 중 하나로 하고 있다.

이와 같은 구성의 가스 발생 장치(200)에 있어서, 전극용 도전막(10 및 20) 간에, 고주파 전원(9)으로부터 교류 전압을 인가하여 활성 가스 생성용 전극군(201)의 방전 공간(6)에 유전체 배리어 방전을 발생시키고 있다. 동시에 가스 공급구(32)로부터 금속 하우징(31)의 하우징 내 공간(33) 내에 원료 가스(5)를 공급하여, 활성 가스 생성용 전극군(201)의 외주부로부터 내부에 원료 가스(5)를 유통시킨다.

그렇게 하면, 가스 발생 장치(200)에 있어서, 방전 공간(6) 내의 원료 가스(5)가 활성화됨으로써 활성 가스(7)가 생성되고, 생성된 활성 가스(7)는, 상기 유전체 공간 내에 있어서의 방전 공간(6)으로부터 적어도 하나의 가스 분출 구멍(25)에 이르는 경로인 활성 가스 유통 경로를 흐른다.

상기 활성 가스 유통 경로를 흐르는 활성 가스(7)는, 적어도 하나의 가스 분출 구멍(25) 및 오리피스부(40)의 관통 구멍(49)을 경유하여, 가스의 흐름(15)을 따라서 최종적으로 후단의 처리 공간(63)에 공급된다.

전제 기술의 가스 발생 장치(200)에 있어서, 상술한 바와 같이, 보조 도전막(12)은 평면으로 보아 상기 활성 가스 유통 경로의 일부와 중복되도록 마련되어 있다.

(전제 기술의 효과)

이와 같이, 전제 기술의 가스 발생 장치(200)는, 이하의 특징 (1) 및 특징 (2)를 갖고 있다.

(1) 보조 도전막(12)은 평면으로 보아 상기 활성 가스 유통 경로의 일부와 중복되도록 마련된다.

(2) 보조 도전막(12)은 접지 전위로 설정되어 있다.

본 실시 형태의 가스 발생 장치(200)는, 상기 특징 (1) 및 특징 (2)를 가짐으로써, 접지 전위로 설정된 보조 도전막인 보조 도전막(12)에 의해, 상기 활성 가스 유통 경로에 있어서의 전계 강도를 완화할 수 있다.

그 결과, 본 실시 형태의 가스 발생 장치(200)는, 오리피스부(40)의 구조를 변경하지 않고, 오리피스부(40)의 후단(하방)에 마련되는 처리 공간(63)의 전계 강도를 의도적으로 약화시킬 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.

(전제 기술의 문제점)

상술한 전제 기술인 가스 발생 장치(200)에서 생성되는 활성 가스(7)는, 평행 평판 방식의 고전압 인가 전극부(1) 및 접지 전위 전극부(2) 간의 방전 공간(6)에 있어서, 유전체 배리어 방전에 의해 생성된다. 이 활성 가스(7)는, 반도체 제조에 필요한 가스로서, 후단의 처리 공간(63)에 공급된다.

그러나, 상술한 바와 같이, 활성 가스(7)는 불안정하여 시간적으로 감쇠되는, 즉, 시간 경과에 수반하여 실활되는 성질을 갖고 있다.

방전 공간(6)에서 생성된 활성 가스(7)로서, 예를 들어 질소 분자 가스를 방전에 의해 해리시킨 질소 원자가 생각된다. 상기한 질소 원자는 다른 가스 분자와의 충돌에 의해 소멸된다. 즉, 방전 공간(6)에서 생성된 활성 가스(7)는, 시간의 경과에 수반하여 실활(소멸)되기 때문에, 활성 가스(7)의 생성 후, 활성 가스(7)를 빠르게 활성 가스(7)가 사용되는 공간, 즉, 처리 공간(63)에 공급할 필요가 있다.

그러나, 전제 기술의 가스 발생 장치(200)에서는, 상기 효과를 발휘시키기 위한 보조 도전막(12)을 마련하는 관계상, 반드시, 상기 활성 가스 유통 경로가 유전체 공간 내에 존재한다.

상기 활성 가스 유통 경로는, 전극용 도전막(10)과 보조 도전막(12) 사이의 거리를 짧게 함으로써 단축화가 가능하다. 그러나, 상기 활성 가스 유통 경로와 평면으로 보아 중복하여 보조 도전막(12)을 마련할 필요가 있기 때문에, 상기 활성 가스 유통 경로의 단축화에는 한계가 있다.

이와 같이, 전제 기술에서는, 활성 가스(7)가 상기 활성 가스 유통 경로를 통과하는 시간을 충분히 짧게 할 수 없기 때문에, 상기 활성 가스 유통 경로의 통과 시에 활성 가스(7)가 실활되어 버리는 문제점을 해소할 수는 없다.

이하에서 설명하는 실시 형태 1 및 실시 형태 2에서는, 상술한 전제 기술의 문제점을 해소하여, 장치의 후단(하방)에 마련되는 처리 공간의 전계 강도를 의도적으로 약화시키고, 또한, 활성 가스의 실활량을 필요 최소한으로 억제할 수 있는, 활성 가스 생성 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

<실시 형태 1>

(기본 구성)

도 1은 본 발명의 실시 형태 1인 활성 가스 발생 장치(101)의 기본 구성을 도시하는 설명도이다. 도 1에 XYZ 직교 좌표계를 기재하고 있다. 실시 형태 1의 활성 가스 발생 장치(101)는, 방전 공간(6)에 공급된 원료 가스(5)를 활성화하여 얻어지는 활성 가스(7)를 생성하는 활성 가스 생성 장치이다.

활성 가스 발생 장치(101)는, 금속 하우징(31) 및 활성 가스 생성용 전극군(51)을 주요 구성부로서 포함하고 있다.

금속제이며 도전성을 갖는 금속 하우징(31)은, 접지 전위로 설정된 금속제의 활성 가스 발생 장치(101)용의 하우징이며, 도시하지 않은 가스 공급구가 설치되어, 가스 공급구로부터 원료 가스(5)가 금속 하우징(31)의 하우징 내 공간(33)에 공급된다.

금속 하우징(31)은, 저부의 중앙 영역에 활성 가스(7)용의 활성 가스 통과 공간(31s)이 형성되도록, 부분적으로 상방(+Z 방향) 돌출된 중앙 돌출부(31a)를 갖고 있다. 활성 가스 통과 공간(31s)은 금속 하우징(31)의 저면의 일부를 관통하고 있고, 이 활성 가스 통과 공간(31s)의 주위에 중앙 돌출부(31a)가 마련된다.

활성 가스 발생 장치(101)에 있어서의 금속 하우징(31) 내의 원료 가스 공급 공간인 하우징 내 공간(33)에 활성 가스 생성용 전극군(51)이 배치된다. 구체적으로는, 금속 하우징(31)의 활성 가스 통과 공간(31s)을 포함하는 중앙 돌출부(31a) 상에 활성 가스 생성용 전극군(51)이 배치된다.

활성 가스 생성용 전극군(51)은, 제1 전극 구성부인 고전압 인가 전극부(1)와, 제2 전극 구성부인 접지 전위 전극부(2)의 조합에 의해 구성되고, 접지 전위 전극부(2)는 고전압 인가 전극부(1)의 하방에 마련된다.

고전압 인가 전극부(1)는, 제1 전극용 유전체막인 전극용 유전체막(11)과, 전극용 유전체막(11)의 상면 상에 형성되는 제1 금속 전극인 전극용 도전막(10)을 주요 구성부로서 갖고 있다. 고전압 인가 전극부(1)는, 도 7에서 도시한 전제 기술과 마찬가지로, 전극용 유전체막(11)의 상면 상에 전극용 도전막(10)과 독립하여 형성되는 보조 도전막(12)을 더 갖고 있다.

금속제이며 도전성을 갖는 보조 도전막(12)은, 평면으로 보아 가스 분출 구멍(23)과 중복되도록 마련된다.

그리고, 중앙 돌출부(31a)의 상면에 접지 전위 전극부(2)의 전극용 도전막(20)이 접촉하는 양태로, 금속 하우징(31)의 중앙 돌출부(31a)에 의해 활성 가스 생성용 전극군(51)이 지지된다.

또한, 전극용 도전막(20)은, 스퍼터링법이나 인쇄 소성법 등을 이용하여, 전극용 유전체막(21)의 하면 상에 마련된다.

고전압 인가 전극부(1)의 전극용 유전체막(11)과 접지 전위 전극부(2)의 전극용 유전체막(21)은 도시하지 않은 스페이서 등에 의해, 미리 정해진 일정 간격이 마련되도록 설치되어 있다. 이 일정 간격이 방전 공간(6)의 갭 길이가 된다.

그리고, 전극용 도전막(10)과 전극용 도전막(20) 사이에 고주파 전원(9)으로부터 교류 전압이 인가된다. 구체적으로는, 전극용 도전막(10)에는 고주파 전원(9)으로부터 교류 전압이 인가되고, 금속 하우징(31)은 접지 전위로 설정된다. 또한, 전극용 도전막(20) 및 보조 도전막(12)도 접지 전위로 설정된다. 전극용 도전막(20)은 금속 하우징(31)을 통해 접지 전위로 설정되고, 보조 도전막(12)은 금속 하우징(31) 혹은 다른 접속 수단을 통해 접지 전위로 설정된다.

전극용 유전체막(21)은, 활성 가스(7)을 후단(하방)의 처리 공간(63)에 분출하기 위한 가스 분출 구멍(23)을 갖고 있다.

금속 하우징(31)의 저면에 마련된 활성 가스 통과 공간(31s)은, 가스 분출 구멍(23)의 하방에 위치하도록 마련된다. 따라서, 후술하는 가스 분출용 개구부(65)를 경유하여 가스 분출 구멍(23)으로부터 분출되는 활성 가스(7)는, 활성 가스 통과 공간(31s)을 통과하여, 후단(하방)의 처리 공간(63)에 공급된다.

상술한 구성의 활성 가스 발생 장치(101)에 있어서, 유전체 배리어 방전이 발생되는 방전 공간(6) 내에서 원료 가스(5)가 활성화됨으로써 활성 가스(7)가 생성되고, 생성된 활성 가스(7)는, 상기 유전체 공간 내에 있어서의 방전 공간(6)으로부터 가스 분출 구멍(23)에 이르는 경로인 활성 가스 유통 경로를 흐른다.

접지 전위 전극부(2)는, 전극용 유전체막(21)의 상면 상에, 상기 활성 가스 유통 경로의 일부를 매립하도록 마련되는 활성 가스용 보조 부재(60)를 더 구비하고 있다. 활성 가스용 보조 부재(60)는, 가스 분출 구멍(23)의 상방에 위치하는 가스 분출용 개구부(65)를 갖고 있다. 가스 분출용 개구부(65)는 활성 가스용 보조 부재(60)의 중앙부에 있어서 높이 방향(Z 방향)을 따라서 활성 가스용 보조 부재(60)를 관통하여 마련되며, 상기 활성 가스 유통 경로의 일부가 된다.

활성 가스용 보조 부재(60)의 형성 높이는, 전극용 유전체막(11 및 21) 간의 거리(갭 길이)보다도 낮게 설정된다. 이 때문에, 이 활성 가스용 보조 부재(60)의 상면과 고전압 인가 전극부(1)의 전극용 유전체막(11)의 하면 사이에 약간의 간극(이하, 「활성 가스 유통용 간극」으로 약기하는 경우가 있음)이 마련된다.

이와 같이, 실시 형태 1의 활성 가스 발생 장치(101)에 있어서, 전극용 유전체막(21)의 상면 상에 마련되는 활성 가스용 보조 부재(60)는, 상기 유전체 공간 내에 있어서, 상기 활성 가스 유통 경로의 일부를 매립하여, 상기 활성 가스 유통 경로의 적어도 일부를 협소한 상기 활성 가스 유통용 간극으로 제한하고 있다.

이와 같은 구성의 활성 가스 발생 장치(101)에 있어서, 전극용 도전막(10 및 20) 간에 교류 전압을 인가하여 활성 가스 생성용 전극군(51)의 방전 공간(6)에 유전체 배리어 방전을 발생시킨다. 동시에 도시하지 않은 가스 공급구로부터 금속 하우징(31)의 하우징 내 공간(33) 내에 원료 가스(5)를 공급하여, 활성 가스 생성용 전극군(51)의 외주부로부터 내부에 원료 가스(5)를 유통시킨다. 하우징 내 공간(33)이 원료 가스(5)를 공급하는 원료 가스 공급 공간이 된다.

그렇게 되면, 활성 가스 발생 장치(101)에 있어서, 방전 공간(6) 내의 원료 가스(5)가 활성화됨으로써 활성 가스(7)가 생성되고, 생성된 활성 가스(7)는, 상기 활성 가스 유통 경로를 흐른다. 이때, 활성 가스용 보조 부재(60)에 의해 상기 활성 가스 유통용 간극의 일부가 매립되는 만큼, 상기 활성 가스 유통 경로의 공간 체적이 대폭 축소된다.

상기 활성 가스 유통용 간극을 통과한 활성 가스(7)는, 가스 분출용 개구부(65), 가스 분출 구멍(23) 및 활성 가스 통과 공간(31s)을 경유하여, 가스의 흐름(15)을 따라서 최종적으로 후단의 처리 공간(63)에 공급된다.

활성 가스 발생 장치(101)에 있어서, 전극용 유전체막(11)의 상면 상에 마련되는 보조 도전막(12)은, 평면으로 보아 상기 활성 가스 유통 경로의 일부와 중복되도록 마련되고, 또한, 보조 도전막(12)은 접지 전위로 설정되어 있는 것을 제1 특징으로 하고 있다.

또한, 활성 가스 발생 장치(101)의 접지 전위 전극부(2)는, 유전체 공간 내에 있어서, 방전 공간(6)과 가스 분출 구멍(23) 사이에, 상기 활성 가스 유통 경로의 일부를 매립하여, 상기 활성 가스 유통용 간극으로 제한하는 활성 가스용 보조 부재(60)를 구비하는 것을 제2 특징으로 하고 있다.

실시 형태 1의 활성 가스 발생 장치(101)는, 상기 제1 특징을 가짐으로써, 접지 전위로 설정된 보조 도전막(12)에 의해, 상기 활성 가스 유통 경로에 있어서의 전계 강도를 완화할 수 있다.

또한, 실시 형태 1의 활성 가스 발생 장치(101)는, 상기 제2 특징을 가짐으로써, 상기 활성 가스 유통 경로의 일부를 활성 가스용 보조 부재(60)로 매립하는 만큼, 상기 활성 가스 유통 경로에 있어서의 공간 체적을 좁게 하여, 활성 가스(7)가 상기 활성 가스 유통 경로를 통과하는 시간을, 활성 가스(7)가 실활되지 않을 정도로 짧게 할 수 있다.

그 결과, 실시 형태 1의 활성 가스 발생 장치(101)는, 상기 활성 가스 유통 경로에 있어서의 전계 강도를 완화하고, 또한, 상기 활성 가스 유통 경로를 통과하는 활성 가스의 실활량을 필요 최소한으로 억제할 수 있는 효과를 발휘한다.

또한, 활성 가스용 보조 부재(60)의 상면 상에 형성되는 상기 활성 가스 유통용 간극을 충분히 좁게 하여, 즉, 상기 활성 가스 유통용 간극의 높이 방향(Z 방향)에 있어서의 길이를 충분히 짧게 함으로써, 상기 활성 가스 유통용 간극에 오리피스 기능을 갖게 할 수 있다. 상기 활성 가스 유통용 간극에 오리피스 기능을 갖게 함으로써, 활성 가스 발생 장치(101)의 후단(하방)의 처리 공간(63)과 방전 공간(6) 사이에 압력차를 갖게 하여, 처리 공간(63)의 압력을 충분히 낮게 할 수 있다.

이때, 처리 공간(63)은, 충분히 낮은 전계 강도로 설정되어 있기 때문에, 비교적 낮은 압력 환경 하의 처리 공간(63)에 있어서도 절연 파괴를 방지할 수 있다.

게다가, 도 7에서 도시한 전제 기술과 같이, 가스 분출 구멍(23)의 후단에 오리피스부(40)를 마련할 필요가 없어진다.

도 1에서 도시한 실시 형태 1의 활성 가스 발생 장치(101)의 기본 구성을 실현하는 구체적 구성으로서 이하에서 설명하는 제1 양태 및 제2 양태가 생각된다.

(제1 양태)

도 2는 실시 형태 1의 활성 가스 발생 장치(101)에 있어서의 제1 양태의 활성 가스 생성용 전극군(51A)의 전체 구성을 모식적으로 도시하는 설명도이다. 도 2에 XYZ 직교 좌표계를 기재하고 있다.

활성 가스 발생 장치(101)의 제1 양태는, 도 1에서 도시한 기본 구성의 활성 가스 생성용 전극군(51)으로서, 도 2에서 도시한 활성 가스 생성용 전극군(51A)을 채용하고 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 활성 가스 생성용 전극군(51A)은, 제1 전극 구성부인 고전압 인가 전극부(1A)와, 제2 전극 구성부인 접지 전위 전극부(2A)의 조합에 의해 구성된다. 접지 전위 전극부(2A)는 고전압 인가 전극부(1A)의 하방에 마련된다. 도 2에 도시한 바와 같이, 활성 가스 생성용 전극군(51A)은 평행 평판 방식을 채용하고 있다.

고전압 인가 전극부(1A)는, 제1 전극용 유전체막인 전극용 유전체막(11A)과, 전극용 유전체막(11A)의 상면 상에 형성되는 제1 금속 전극인 전극용 도전막(10A)을 주요 구성부로서 갖고 있다. 고전압 인가 전극부(1A)는, 전극용 유전체막(11A)의 상면 상에 전극용 도전막(10A)과 독립하여 형성되는 보조 도전막(12A)을 더 갖고 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 전극용 유전체막(11A)은 원반형(원기둥형), 즉, 평면으로 보아 원형으로 형성되고, 전극용 도전막(10A)은 평면으로 보아 원환형으로 형성되고, 보조 도전막(12A)은 원반형으로 형성된다. 보조 도전막(12A)은 전극용 유전체막(11A)의 중심부 상에, 평면으로 보아 가스 분출 구멍(23A)과 중복되도록 배치된다. 전극용 도전막(10A)은, 보조 도전막(12A)의 주위를 둘러싸도록, 보조 도전막(12A)의 외주부로부터 소정 거리 이격하여 배치된다.

한편, 접지 전위 전극부(2A)는, 제2 전극용 유전체막인 전극용 유전체막(21A)과 전극용 유전체막(21A)의 하면 상에 형성되는 제2 금속 전극인 전극용 도전막(20A)을 주요 구성부로서 갖고 있다.

전극용 유전체막(11A)과 전극용 유전체막(21A)이 대향하는 유전체 공간 내에 있어서, 전극용 도전막(10A 및 20A)이 평면으로 보아 중복되는 영역을 포함하여 방전 공간(6)이 마련된다.

그리고, 전극용 유전체막(21A)은, 활성 가스(7)를 외부의 처리 공간(63)에 분출하기 위한, 전극용 유전체막(21A)을 관통하는 단일의 가스 분출 구멍(23A)을 중심부에 갖고 있다. 이 가스 분출 구멍(23A)이 도 1에서 도시한 기본 구성에 있어서의 가스 분출 구멍(23)에 대응한다.

전극용 유전체막(21A)은 원반형으로 형성되고, 전극용 도전막(20A)은 평면으로 보아 원환형으로 형성되고, 단일의 가스 분출 구멍(23A)은 평면으로 보아 원형으로 형성된다. 가스 분출 구멍(23A)은 평면으로 보아 전극용 유전체막(21A)의 중심에 마련된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 접지 전위 전극부(2A)에 있어서, 활성 가스용 보조 부재(60A)는, 전극용 유전체막(21A)의 상면 상에, 상기 활성 가스 유통 경로의 일부를 매립하도록 마련된다. 활성 가스용 보조 부재(60A)는, 가스 분출 구멍(23A)의 상방에 위치하는 가스 분출용 개구부(65A)를 갖고 있다. 가스 분출용 개구부(65A)는, 활성 가스용 보조 부재(60A)의 상면으로부터 하면에 걸쳐, 활성 가스용 보조 부재(60A)의 중앙부를 관통하여 마련되어, 상기 활성 가스 유통 경로의 일부가 된다.

활성 가스용 보조 부재(60A)의 형성 높이는, 전극용 유전체막(11A 및 21A) 간의 거리(갭 길이)보다도 낮게 설정된다. 이 때문에, 활성 가스용 보조 부재(60A)의 상면과 고전압 인가 전극부(1A)의 전극용 유전체막(11A)의 하면 사이에 상기 활성 가스 유통용 간극이 마련된다.

이와 같이, 실시 형태 1의 제1 양태의 활성 가스용 보조 부재(60A)는, 상기 유전체 공간 내에 있어서, 방전 공간(6)과 가스 분출 구멍(23A) 사이에, 상기 활성 가스 유통 경로의 일부를 매립하여, 상기 활성 가스 유통 경로의 적어도 일부를 협소한 상기 활성 가스 유통용 간극으로 제한하고 있다.

상술한 바와 같이, 활성 가스용 보조 부재(60A)는 중앙부에 가스 분출용 개구부(65A)를 갖고, 가스 분출용 개구부(65A)를 포함하여 원반형으로 형성되어 있다. 즉, 가스 분출용 개구부(65A)는 평면으로 보아 단일의 가스 분출 구멍(23A)과 거의 완전히 중복되도록 마련된다. 따라서, 활성 가스용 보조 부재(60A)는 평면으로 보아 원환형으로 형성된다.

이와 같이, 활성 가스 발생 장치(101)의 제1 양태의 접지 전위 전극부(2A)는, 전극용 유전체막(11A 및 21A) 간의 유전체 공간 내에 있어서, 상기 활성 가스 유통 경로의 일부를 매립하여, 상기 활성 가스 유통 경로의 적어도 일부를 상기 활성 가스 유통용 간극으로 제한하는 활성 가스용 보조 부재(60A)를 더 구비하고 있다.

전극용 도전막(20A)은 평면으로 보아 활성 가스용 보조 부재(60A)를 둘러싸도록, 평면으로 보아 활성 가스용 보조 부재(60A)의 외주를 따라서 원환형으로 배치된다.

상술한 구성의 제1 양태는, 전극용 유전체막(11A 및 21A) 간에 형성되는 유전체 공간 내에 있어서, 방전 공간(6)으로부터 단일의 가스 분출 구멍(23A)에 이르는 경로를 활성 가스 유통 경로로 하고 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 보조 도전막(12A)은 평면으로 보아 가스 분출 구멍(23A)과 중복되는 위치에 배치된다. 즉, 보조 도전막(12A)은, 평면으로 보아 상기 활성 가스 유통 경로의 적어도 일부와 중복되도록 배치된다.

그리고, 전극용 도전막(10A)과 전극용 도전막(20A) 사이에 고주파 전원(9)으로부터 교류 전압이 인가된다. 구체적으로는, 전극용 도전막(10A)에는 고주파 전원(9)으로부터 교류 전압이 인가되고, 금속 하우징(31)은 접지 전위로 설정된다. 또한, 전극용 도전막(20A) 및 보조 도전막(12A)도 접지 전위로 설정된다. 전극용 도전막(20A)은 금속 하우징(31)을 통해 접지 전위로 설정되고, 보조 도전막(12A)은 금속 하우징(31) 혹은 다른 접속 수단을 통해 접지 전위로 설정된다.

이와 같이, 활성 가스 발생 장치(101)의 제1 양태에 있어서, 보조 도전막(12A)은 평면으로 보아 상기 활성 가스 유통 경로의 일부와 중복되도록 마련되고, 또한, 보조 도전막(12A)은 접지 전위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하고 있다. 즉, 실시 형태 1의 제1 양태는, 실시 형태 1의 기본 구성과 마찬가지로, 상기 제1 특징을 갖고 있다.

이와 같은 구성의 활성 가스 발생 장치(101)의 제1 양태는, 전극용 도전막(10A 및 20A) 간에 교류 전압을 인가하여 활성 가스 생성용 전극군(51A)의 방전 공간(6)에 유전체 배리어 방전을 발생시킨다. 동시에, 활성 가스 발생 장치(101)의 제1 양태는, 도시하지 않은 가스 공급구로부터 금속 하우징(31)의 하우징 내 공간(33) 내에 원료 가스(5)를 공급하여, 활성 가스 생성용 전극군(51A)의 외주부로부터 단일의 가스 분출 구멍(23A)을 향하는 방향을 가스의 흐름(15)으로 하여 원료 가스(5)를 유통시킨다.

그렇게 하면, 활성 가스 발생 장치(101)의 제1 양태에 있어서, 방전 공간(6) 내의 원료 가스(5)가 활성화됨으로써 활성 가스(7)가 생성되고, 생성된 활성 가스(7)는, 상기 유전체 공간 내에 있어서의 방전 공간(6)으로부터 단일의 가스 분출 구멍(23A)에 이르는 경로인 상기 활성 가스 유통 경로를 흐른다.

이때, 상기 활성 가스 유통 경로의 일부를 활성 가스용 보조 부재(60A)로 매립하고 있는 만큼, 상기 활성 가스 유통 경로의 공간 체적은 대폭 축소된다.

상기 활성 가스 유통용 간극을 통과한 활성 가스(7)는, 가스 분출용 개구부(65A), 가스 분출 구멍(23A) 및 활성 가스 통과 공간(31s)을 경유하여, 가스의 흐름(15)을 따라서 최종적으로 후단의 처리 공간(63)에 공급된다.

실시 형태 1의 제1 양태는, 실시 형태 1의 기본 구성과 마찬가지로, 활성 가스용 보조 부재(60A)의 상면 상에 형성되는 상기 활성 가스 유통용 간극을 충분히 좁게 하여, 상기 활성 가스 유통용 간극에 오리피스 기능을 갖게 할 수 있다.

실시 형태 1의 제1 양태는, 상기 활성 가스 유통용 간극에 오리피스 기능을 갖게 함으로써, 활성 가스 발생 장치(101)의 후단(하방)의 처리 공간(63)과 방전 공간(6) 사이에 압력차를 갖게 하여, 처리 공간(63)의 압력을 충분히 낮게 할 수 있다.

(제2 양태)

도 3은 실시 형태 1의 활성 가스 발생 장치(101)에 있어서의 제2 양태의 활성 가스 생성용 전극군(51B)의 전체 구조를 모식적으로 도시하는 설명도이다. 도 3에 XYZ 직교 좌표계를 기재하고 있다.

활성 가스 발생 장치(101)의 제2 양태는, 도 1에서 도시한 기본 구성의 활성 가스 생성용 전극군(51)으로서, 도 3에서 도시한 활성 가스 생성용 전극군(51B)을 채용하고 있다.

이하, 도 3을 적절히 참조하여, 제2 양태의 활성 가스 생성용 전극군(51B)에 대하여 설명한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 활성 가스 생성용 전극군(51B)은, 제1 전극 구성부인 고전압 인가 전극부(1B)와, 제2 전극 구성부인 접지 전위 전극부(2B)의 조합에 의해 구성된다. 접지 전위 전극부(2B)는 고전압 인가 전극부(1B)의 하방에 마련된다. 도 3에 도시한 바와 같이, 활성 가스 생성용 전극군(51B)은 평행 평판 방식을 채용하고 있다.

고전압 인가 전극부(1B)는, 제1 전극용 유전체막인 전극용 유전체막(11B)과, 전극용 유전체막(11B)의 상면 상에 형성되는 제1 금속 전극인 전극용 도전막쌍(10H 및 10L)을 주요 구성부로서 갖고 있다. 고전압 인가 전극부(1B)는, 전극용 유전체막(11B)의 상면 상에 전극용 도전막쌍(10H 및 10L)과 독립하여 형성되는 보조 도전막(12B)를 더 갖고 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 전극용 유전체막(11B)은 평면으로 보아 X 방향을 긴 변 방향으로 한 직사각 형상으로 형성되고, 전극용 도전막쌍(10H 및 10L)은 각각 평면으로 보아 Y 방향을 긴 변 방향으로 한 직사각 형상으로 형성되고, 보조 도전막(12B)은 평면으로 보아 Y 방향을 긴 변 방향으로 한 직사각 형상으로 형성된다. 보조 도전막(12B)은 평면으로 보아 전극용 유전체막(11B)의 X 방향의 중심부 상에 배치된다.

전극용 도전막쌍(10H 및 10L)은 보조 도전막(12B)을 사이에 두도록, 보조 도전막(12B)으로부터 소정 거리 이격하여 배치된다. 즉, 전극용 도전막(10H)은 보조 도전막(12B)에 대하여 좌측(-X 방향측)에 배치되고, 전극용 도전막(10L)은 보조 도전막(12B)에 대하여 우측(+X 방향측)에 배치된다.

한편, 접지 전위 전극부(2B)는, 제2 전극용 유전체막인 전극용 유전체막(21B)과 전극용 유전체막(21B)의 하면 상에 형성되는 제2 금속 전극인 전극용 도전막쌍(20H 및 20L)을 주요 구성부로서 갖고 있다.

전극용 유전체막(11B)과 전극용 유전체막(21B)이 대향하는 유전체 공간 내에 있어서, 전극용 도전막쌍(10H 및 10L) 그리고 전극용 도전막(20H 및 20L)이 평면으로 보아 중복되는 영역을 포함하여 방전 공간(6)이 마련된다.

도 3에 도시한 바와 같이, 전극용 유전체막(21B)은 평면으로 보아 X 방향을 긴 변 방향으로 한 직사각 형상으로 형성된다.

그리고, 전극용 유전체막(21B)은, 활성 가스(7)를 외부의 처리 공간(63)에 분출하기 위해, 전극용 유전체막(21B)을 관통하는 단일의 가스 분출 구멍(23B)을 갖고 있다. 단일의 가스 분출 구멍(23B)이 도 1에서 도시한 기본 구성에 있어서의 가스 분출 구멍(23)에 대응한다. 단일의 가스 분출 구멍(23B)은 평면으로 보아 Y 방향을 긴 변 방향으로 한 직사각 형상으로 형성된다.

전극용 유전체막(21B)은 평면으로 보아 X 방향을 긴 변 방향으로 한 직사각 형상으로 형성되고, 전극용 도전막(20H 및 20L)은 각각 평면으로 보아 Y 방향을 긴 변 방향으로 한 직사각 형상으로 형성되고, 단일의 가스 분출 구멍(23B)은 평면으로 보아 Y 방향을 긴 변 방향으로 한 직사각 형상으로 형성된다. 가스 분출 구멍(23B)은 평면으로 보아 전극용 유전체막(21B)의 중심부에 마련된다.

도 3에 도시한 바와 같이, 접지 전위 전극부(2B)에 있어서, 활성 가스용 보조 부재(60B)는, 전극용 유전체막(21B)의 상면 상에 상기 활성 가스 유통 경로의 일부를 매립하도록 마련된다. 활성 가스용 보조 부재(60B)는, 가스 분출 구멍(23B)의 상방에 위치하는 가스 분출용 개구부(65B)를 갖고 있다. 가스 분출용 개구부(65B)는, 활성 가스용 보조 부재(60B)의 상면으로부터 하면에 걸쳐, 활성 가스용 보조 부재(60B)의 중앙부를 관통하여 마련되어, 상기 활성 가스 유통 경로의 일부가 된다.

활성 가스용 보조 부재(60B)의 형성 높이는, 전극용 유전체막(11B 및 21B) 간의 거리(갭 길이)보다도 낮게 설정된다. 따라서, 활성 가스용 보조 부재(60B)의 상면과 고전압 인가 전극부(1B)의 전극용 유전체막(11B)의 하면 사이에 상기 활성 가스 유통용 간극이 마련된다.

이와 같이, 실시 형태 1의 제2 양태의 활성 가스용 보조 부재(60B)는, 상기 유전체 공간 내에 있어서, 방전 공간(6)과 가스 분출 구멍(23B) 사이에, 상기 활성 가스 유통 경로의 일부를 매립하여, 상기 활성 가스 유통 경로의 적어도 일부를 협소한 상기 활성 가스 유통용 간극으로 제한하고 있다.

상술한 바와 같이, 활성 가스용 보조 부재(60B)는 중앙부에 가스 분출용 개구부(65B)를 갖고, 가스 분출용 개구부(65B)를 포함하여 직사각 형상으로 형성되어 있다. 즉, 가스 분출용 개구부(65B)는 평면으로 보아 단일의 가스 분출 구멍(23B)의 전체를 포함하여, 가스 분출 구멍(23B)과 중복되도록 마련된다. 따라서, 활성 가스용 보조 부재(60B)는 평면으로 보아 가스 분출용 개구부(65B)를 모두 포함하여 직사각 형상으로 형성된다.

이와 같이, 활성 가스 발생 장치(101)의 제2 양태의 접지 전위 전극부(2B)는, 전극용 유전체막(11B 및 21B) 간의 유전체 공간 내에 있어서, 상기 활성 가스 유통 경로의 일부를 매립하여, 상기 활성 가스 유통 경로의 적어도 일부를 상기 활성 가스 유통용 간극으로 제한하는 활성 가스용 보조 부재(60B)를 더 구비하고 있다.

전극용 도전막쌍(20H 및 20L)은, 활성 가스용 보조 부재(60B)를 사이에 두도록 배치된다. 전극용 도전막(20H)은 활성 가스용 보조 부재(60B)에 대하여 좌측(-X 방향측)에 배치되고, 전극용 도전막(20L)은 활성 가스용 보조 부재(60B)에 대하여 우측(+X 방향측)에 배치된다.

상술한 구성의 제2 양태는, 전극용 유전체막(11B 및 21B) 간에 형성되는 유전체 공간 내에 있어서, 방전 공간(6)으로부터 가스 분출 구멍(23B)에 이르는 경로를 활성 가스 유통 경로로 하고 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 보조 도전막(12B)은 평면으로 보아 단일의 가스 분출 구멍(23B)과 중복되는 위치에 배치된다. 즉, 보조 도전막(12B)은, 평면으로 보아 상기 활성 가스 유통 경로의 일부와 중복되도록 배치된다.

그리고, 전극용 도전막쌍(10H 및 10L)과 전극용 도전막쌍(20H 및 20L) 사이에 고주파 전원(9)으로부터 교류 전압이 인가된다. 구체적으로는, 전극용 도전막쌍(10H 및 10L)에는 고주파 전원(9)으로부터 교류 전압이 인가되고, 금속 하우징(31)은 접지 전위로 설정된다. 또한, 전극용 도전막(20H 및 20L) 그리고 보조 도전막(12B)도 접지 전위로 설정된다. 전극용 도전막(20H 및 20L)은 금속 하우징(31)을 통해 접지 전위로 설정되고, 보조 도전막(12B)은 금속 하우징(31) 혹은 다른 접속 수단을 통해 접지 전위로 설정된다.

금속 하우징(31)의 활성 가스 통과 공간(31s)은, 단일의 가스 분출 구멍(23B)의 하방에 마련된다. 따라서, 가스 분출용 개구부(65B) 및 가스 분출 구멍(23B)을 통과한 활성 가스(7)는, 활성 가스 통과 공간(31s)을 더 통과하여, 후단(하방)의 처리 공간(63)에 공급된다.

이와 같이, 활성 가스 발생 장치(101)의 제2 양태에 있어서, 보조 도전막(12B)은 평면으로 보아 상기 활성 가스 유통 경로의 일부와 중복되도록 마련되고, 또한, 보조 도전막(12B)은 접지 전위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하고 있다. 즉, 실시 형태 1의 제2 양태는, 실시 형태 1의 기본 구성과 마찬가지로, 제1 특징을 갖고 있다.

이와 같은 구성의 활성 가스 발생 장치(101)의 제2 양태는, 전극용 도전막쌍(10H 및 10L)과 전극용 도전막쌍(20H 및 20L) 사이에 교류 전압을 인가하여 활성 가스 생성용 전극군(51B)의 방전 공간(6)에 유전체 배리어 방전을 발생시킨다. 또한, 활성 가스 발생 장치(101)의 제2 양태는, 도시하지 않은 가스 공급구로부터 금속 하우징(31)의 하우징 내 공간(33) 내에 원료 가스(5)를 공급하여, 활성 가스 생성용 전극군(51B)의 X 방향 양단부로부터, X 방향에 평행한 가스의 흐름(15)을 따라서 내부에 원료 가스(5)를 유통시킨다.

그렇게 하면, 활성 가스 발생 장치(101)의 제2 양태에 있어서, 방전 공간(6) 내의 원료 가스(5)가 활성화됨으로써 활성 가스(7)가 생성되고, 생성된 활성 가스(7)는, 상기 유전체 공간 내에 있어서의 방전 공간(6)으로부터 가스 분출 구멍(23B)에 이르는 경로인 활성 가스 유통 경로를 흐른다.

이때, 상기 활성 가스 유통 경로의 일부를 활성 가스용 보조 부재(60B)로 매립하고 있는 만큼, 상기 활성 가스 유통 경로의 공간 체적은 대폭 축소된다.

상기 활성 가스 유통용 간극을 통과한 활성 가스(7)는, 가스 분출용 개구부(65B), 가스 분출 구멍(23B) 및 활성 가스 통과 공간(31s)을 경유하여, 가스의 흐름(15)을 따라서 최종적으로 후단의 처리 공간(63)에 공급된다.

실시 형태 1의 제2 양태는, 실시 형태 1의 기본 구성과 마찬가지로, 활성 가스용 보조 부재(60B)의 상면 상에 형성되는 상기 활성 가스 유통용 간극을 충분히 좁게 하여, 상기 활성 가스 유통용 간극에 오리피스 기능을 갖게 할 수 있다.

실시 형태 1의 제2 양태는, 상기 활성 가스 유통용 간극에 오리피스 기능을 갖게 함으로써, 활성 가스 발생 장치(101)의 후단(하방)의 처리 공간(63)과 방전 공간(6) 사이에 압력차를 갖게 하여, 처리 공간(63)의 압력을 충분히 낮게 할 수 있다.

<실시 형태 2>

(기본 구성)

도 4는 본 발명의 실시 형태 2인 활성 가스 발생 장치(102)의 기본 구성을 도시하는 설명도이다. 도 4에 XYZ 직교 좌표계를 기재하고 있다. 실시 형태 2의 활성 가스 발생 장치(102)는, 방전 공간(6)에 공급된 원료 가스(5)를 활성화하여 얻어지는 활성 가스(7)를 생성하는 활성 가스 생성 장치이다.

이하, 도 1 내지 도 3에서 도시한 실시 형태 1의 활성 가스 발생 장치(101)와 마찬가지의 구성 및 동작은, 동일한 부호를 부여함으로써 설명을 적절히 생략하고, 실시 형태 2의 활성 가스 발생 장치(102)의 특징 부분을 중심으로 설명한다.

활성 가스 발생 장치(102)는, 금속 하우징(31) 및 활성 가스 생성용 전극군(52)을 주요 구성부로서 포함하고 있다.

활성 가스 발생 장치(102)에 있어서, 방전 공간(6) 내의 원료 가스(5)가 활성화됨으로써 활성 가스(7)가 생성되고, 생성된 활성 가스(7)는, 상기 유전체 공간 내에 있어서의 방전 공간(6)으로부터 가스 분출 구멍(23)에 이르는 경로인 활성 가스 유통 경로를 흐른다.

접지 전위 전극부(2)에 있어서, 실시 형태 1과 마찬가지로, 전극용 유전체막(21)의 상면 상에, 가스 분출 구멍(23)의 상방에 가스 분출용 개구부(65)를 갖는 활성 가스용 보조 부재(60)가 마련된다. 활성 가스용 보조 부재(60)는, 활성 가스용 보조 부재(60)의 상면과 고전압 인가 전극부(1)의 전극용 유전체막(11)의 하면 사이에 미소한 상기 활성 가스 유통용 간극이 발생하도록, 전극용 유전체막(21)의 상면 상에 마련된다.

이와 같이, 실시 형태 2의 활성 가스 발생 장치(102)의 접지 전위 전극부(2)는, 실시 형태 1과 마찬가지로, 상기 유전체 공간 내에 있어서, 상기 활성 가스 유통 경로의 일부를 매립하여, 상기 활성 가스 유통용 간극으로 제한하는 활성 가스용 보조 부재(60)를 더 구비하고 있다.

게다가, 활성 가스 발생 장치(102)의 접지 전위 전극부(2)는, 전극용 유전체막(21)의 상면 상에 원료 가스용 보조 부재(72)를 더 갖고 있다.

하우징 내 공간(33)에 공급된 원료 가스(5)가 활성 가스 생성용 전극군(52)의 외주부로부터, 전극용 유전체막(11, 21) 간의 유전체 공간에 흐르는, 상기 유전체 공간 내에 있어서, 원료 가스(5)가 방전 공간(6)에 이르기까지의 경로가 원료 가스 유통 경로로서 규정된다.

원료 가스용 보조 부재(72)의 형성 높이는, 전극용 유전체막(11 및 21) 간의 거리(갭 길이)보다도 낮고, 활성 가스용 보조 부재(60)의 형성 높이와 동일 정도로 설정된다. 이 때문에, 원료 가스용 보조 부재(72)의 상면과 고전압 인가 전극부(1)의 전극용 유전체막(11)의 하면 사이에 약간의 간극(이하, 「원료 가스 유통용 간극」이라 약기하는 경우가 있음)이 발생한다.

따라서, 원료 가스용 보조 부재(72)는, 상기 유전체 공간 내에 있어서, 상기 원료 가스 유통 경로의 일부를 매립하여, 상기 원료 가스 유통용 간극으로 제한하고 있다.

이와 같은 구성의 활성 가스 발생 장치(102)에 있어서, 전극용 도전막(10 및 20) 사이에 교류 전압을 인가하여 활성 가스 생성용 전극군(52)의 방전 공간(6)에 유전체 배리어 방전을 발생시키고, 동시에 도시하지 않은 가스 공급구로부터 금속 하우징(31)의 하우징 내 공간(33) 내에 원료 가스(5)를 공급하여, 활성 가스 생성용 전극군(52)의 외주부로부터 내부에 원료 가스(5)를 유통시킨다.

그렇게 하면, 원료 가스(5)는, 활성 가스 발생 장치(102)의 상기 원료 가스 유통 경로를 경유하여, 방전 공간(6)에 도달한다. 이때, 상기 원료 가스 유통 경로는, 원료 가스용 보조 부재(72)의 상방에 있어서 상기 원료 가스 유통용 간극으로 제한된다.

원료 가스(5)가 방전 공간(6)에 도달한 후, 방전 공간(6) 내의 원료 가스(5)가 활성화됨으로써 활성 가스(7)가 생성되고, 생성된 활성 가스(7)는, 상기 활성 가스 유통 경로를 흐른다. 이때, 상기 활성 가스 유통 경로는, 활성 가스용 보조 부재(60)의 상방에 있어서 상기 활성 가스 유통용 간극으로 제한된다.

실시 형태 2의 활성 가스 발생 장치(102)에 있어서, 상술한 바와 같이, 보조 도전막(12)은 평면으로 보아 상기 활성 가스 유통 경로의 일부와 중복되도록 마련되어 있다.

실시 형태 2의 활성 가스 발생 장치(102)에 있어서, 실시 형태 1과 마찬가지로, 보조 도전막(12)은 평면으로 보아 상기 활성 가스 유통 경로의 일부와 중복되도록 마련되고, 또한, 보조 도전막(12)은 접지 전위로 설정되어 있는 것을 제1 특징으로 하고 있다.

또한, 활성 가스 발생 장치(102)는, 실시 형태 1과 마찬가지로, 유전체 공간 내에 있어서, 방전 공간(6)과 가스 분출 구멍(23) 사이에, 상기 활성 가스 유통 경로의 일부를 매립하여, 상기 활성 가스 유통용 간극으로 제한하는 활성 가스용 보조 부재(60)를 더 구비하는 것을 제2 특징으로 하고 있다.

실시 형태 2의 활성 가스 발생 장치(102)는, 상기 제1 및 제2 특징을 가짐으로써, 실시 형태 1과 마찬가지로, 상기 활성 가스 유통 경로에 있어서의 전계 강도를 완화하고, 또한, 상기 활성 가스 유통 경로를 통과하는 활성 가스의 실활량을 필요 최소한으로 억제할 수 있는 효과를 발휘한다.

게다가, 실시 형태 2의 활성 가스 발생 장치(102)는, 상기 제1 및 제2 특징에 더하여, 접지 전위 전극부(2)는, 유전체 공간 내에 있어서, 상기 원료 가스 유통 경로의 일부를 매립하여, 상기 원료 가스 유통용 간극으로 제한하는 원료 가스용 보조 부재(72)를 더 구비한다는 제3 특징을 갖고 있다.

실시 형태 2의 활성 가스 발생 장치(102), 상기 제3 특징을 갖기 때문에, 상기 원료 가스 유통 경로의 일부를 원료 가스용 보조 부재(72)로 매립하여, 상기 원료 가스 유통 경로의 적어도 일부에 협소한 상기 원료 가스 유통용 간극을 형성할 수 있다.

이 원료 가스 유통용 간극을 충분히 좁게 형성하는, 즉, 높이 방향(Z 방향)에 있어서의 길이를 충분히 짧게 함으로써, 원료 가스 유통용 간극에 오리피스 기능을 갖게 할 수 있다. 이 오리피스 기능에 의해, 방전 공간(6)과 방전 공간(6) 외부에서 원료 가스 공급하기 위한 원료 가스 공급 공간이 되는 하우징 내 공간(33) 사이에 원하는 압력차를 설정할 수 있다.

그 결과, 실시 형태 2의 활성 가스 발생 장치(102)는, 방전 공간(6)의 전단에 존재하고, 원료 가스 공급 공간이 되는 하우징 내 공간(33)의 압력을 충분히 높게 해도, 방전 공간(6)의 압력을 비교적 낮게 설정할 수 있다.

이 때문에, 하우징 내 공간(33)의 압력을 충분히 높게 함으로써, 하우징 내 공간(33)에 있어서의 가스의 절연 파괴를 효과적으로 억제할 수 있다.

게다가, 하우징 내 공간(33) 내의 절연 파괴의 억제 효과를 유지하면서, 하우징 내 공간(33)을 비교적 좁게 형성함으로써, 활성 가스 발생 장치(102)의 소형화를 도모할 수 있다.

또한, 원료 가스용 보조 부재(72)의 상방에 형성되는 상기 원료 가스 유통용 간극에 오리피스 기능을 갖게 함으로써, 방전 공간(6)의 압력을 비교적 낮게 설정할 수 있다.

활성 가스(7)로서, 예를 들어 질소 분자가 질소 원자가 된 경우를 생각한다. 이 경우, 질소 원자는 다른 질소 원자와의 충돌에 의해 실활되기 때문에, 방전 공간(6)의 압력을 비교적 낮게 설정함으로써, 활성 가스(7)가 되는 질소 원자의 실활량을 효과적으로 감소시킬 수 있다.

도 4에서 도시한 실시 형태 2의 활성 가스 발생 장치(102)의 기본 구성을 실현하는 구체적 구성으로서 이하에서 설명하는 제1 양태 및 제2 양태가 생각된다.

(제1 양태)

도 5는 실시 형태 2의 활성 가스 발생 장치(102)에 있어서의 제1 양태의 활성 가스 생성용 전극군(52A)의 전체 구성을 모식적으로 도시하는 설명도이다. 도 5에 XYZ 직교 좌표계를 기재하고 있다.

활성 가스 발생 장치(102)의 제1 양태는, 도 4에서 도시한 기본 구성의 활성 가스 생성용 전극군(52)으로서, 도 5에서 도시한 활성 가스 생성용 전극군(52A)을 채용하고 있다.

도 5에 도시한 바와 같이, 실시 형태 2의 제1 양태는, 실시 형태 1의 제1 양태와 마찬가지로, 전극용 유전체막(11A 및 21A) 간의 유전체 공간 내에 있어서, 방전 공간(6)과 가스 분출 구멍(23A) 사이에, 상기 활성 가스 유통 경로의 일부를 매립하여, 상기 활성 가스 유통용 간극으로 제한하는 활성 가스용 보조 부재(60A)를 더 구비하고 있다.

전극용 도전막(20A)은, 평면으로 보아 활성 가스용 보조 부재(60A)를 둘러싸도록, 활성 가스용 보조 부재(60A)의 외주를 따라서 배치된다.

또한, 실시 형태 2의 제2 양태에 있어서, 기본 구성의 원료 가스용 보조 부재(72)에 대응하는 원료 가스용 보조 부재(72A)는, 평면으로 보아 전극용 도전막(20A)을 둘러싸도록, 활성 가스용 보조 부재(60A)로부터 소정 거리 이격하여, 전극용 유전체막(21A)의 상면 상에 마련된다. 원료 가스용 보조 부재(72A)는 평면으로 보아 원환형으로 전극용 유전체막(21A)의 외주를 따라서, 활성 가스용 보조 부재(60A)와 동일 정도의 형성 높이로 마련된다.

원료 가스용 보조 부재(72A)의 형성 높이는, 전극용 유전체막(11A 및 21A) 간의 거리(갭 길이)보다도 낮게 설정된다. 이 때문에, 원료 가스용 보조 부재(72A)의 상면과 고전압 인가 전극부(1)의 전극용 유전체막(11A)의 하면 사이에 상기 원료 가스 유통용 간극이 마련된다.

이와 같이, 원료 가스용 보조 부재(72A)는, 상기 유전체 공간 내에 있어서, 상기 원료 가스 유통 경로의 일부를 매립하여, 상기 원료 가스 유통용 간극으로 제한하도록 마련된다.

상술한 구성의 실시 형태 2의 제1 양태는, 전극용 유전체막(11A 및 21A) 간에 형성되는 유전체 공간 내에 있어서, 방전 공간(6)으로부터 단일의 가스 분출 구멍(23A)에 이르는 경로를 활성 가스 유통 경로로 하고 있다.

도 5에 도시한 바와 같이, 보조 도전막(12A)은 평면으로 보아 가스 분출 구멍(23A)과 중복되는 위치에 배치된다. 즉, 보조 도전막(12A)은, 평면으로 보아 상기 활성 가스 유통 경로의 일부와 중복되도록 배치된다.

이와 같이, 활성 가스 발생 장치(102)의 제1 양태에 있어서, 보조 도전막(12A)은 평면으로 보아 상기 활성 가스 유통 경로의 일부와 중복되도록 마련되고, 또한, 보조 도전막(12A)은 접지 전위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하고 있다. 즉, 실시 형태 2의 제1 양태는, 실시 형태 2의 기본 구성과 마찬가지로, 상기 제1 특징을 갖고 있다.

이와 같은 구성의 활성 가스 발생 장치(102)의 제1 양태는, 전극용 도전막(10A 및 20A) 간에 교류 전압을 인가하여 활성 가스 생성용 전극군(52A)의 방전 공간(6)에 유전체 배리어 방전을 발생시킨다. 동시에, 활성 가스 발생 장치(102)의 제1 양태는, 도시하지 않은 가스 공급구로부터 금속 하우징(31)의 하우징 내 공간(33) 내에 원료 가스(5)를 공급하여, 활성 가스 생성용 전극군(52A)의 외주부로부터 단일의 가스 분출 구멍(23A)을 향하는 방향을 가스의 흐름(15)으로 하여 원료 가스(5)를 유통시킨다.

그렇게 하면, 원료 가스용 보조 부재(72A)의 상방에 형성되는 적어도 일부가 상기 원료 가스 유통용 간극으로 제한되어 있는 상기 원료 가스 유통 경로를 경유하여, 원료 가스(5)는 방전 공간(6)에 도달한다.

이때, 원료 가스용 보조 부재(72A)의 상방에 형성되는 상기 원료 가스 유통용 간극을 충분히 좁게 하는, 즉, 상기 원료 가스 유통용 간극의 높이 방향(Z 방향)에 있어서의 길이를 충분히 짧게 함으로써, 원료 가스 유통용 간극에 오리피스 기능을 갖게 할 수 있다. 이 오리피스 기능에 의해, 방전 공간(6)과 방전 공간(6) 외부에서 원료 가스 공급하기 위한 원료 가스 공급 공간이 되는 하우징 내 공간(33) 사이의 원하는 압력차를 설정할 수 있다.

따라서, 실시 형태 2의 제1 양태는, 방전 공간(6)의 전단에 존재하는, 하우징 내 공간(33)의 압력을 충분히 높게 해도, 방전 공간(6)의 압력을 비교적 낮게 설정할 수 있다.

그리고, 활성 가스 발생 장치(102)의 제1 양태에 있어서, 방전 공간(6) 내의 원료 가스(5)가 활성화됨으로써 활성 가스(7)가 생성되고, 생성된 활성 가스(7)는, 상기 유전체 공간 내에 있어서의 방전 공간(6)으로부터 단일의 가스 분출 구멍(23A)에 이르는 경로인 활성 가스 유통 경로를 흐른다.

이때, 상기 활성 가스 유통 경로의 일부가 활성 가스용 보조 부재(60A)에 의해 매립되는 만큼, 상기 활성 가스 유통 경로의 공간 체적은 축소화된다.

그리고, 상기 활성 가스 유통용 간극을 통과한 활성 가스(7)는, 가스 분출용 개구부(65A), 단일의 가스 분출 구멍(23A) 및 활성 가스 통과 공간(31s)을 경유하여, 가스의 흐름(15)을 따라서 최종적으로 후단의 처리 공간(63)에 공급된다.

(제2 양태)

도 6은 실시 형태 2의 활성 가스 발생 장치(102)에 있어서의 제2 양태의 활성 가스 생성용 전극군(52B)의 전체 구조를 모식적으로 도시하는 설명도이다. 도 6에 XYZ 직교 좌표계를 기재하고 있다.

활성 가스 발생 장치(102)의 제2 양태는, 도 4에서 도시한 기본 구성의 활성 가스 생성용 전극군(52)으로서, 도 6에서 도시한 활성 가스 생성용 전극군(52B)을 채용하고 있다.

이하, 도 6을 적절히 참조하여, 제2 양태의 활성 가스 생성용 전극군(52B)에 대하여 설명한다.

도 6에 도시한 바와 같이, 실시 형태 2의 제2 양태는, 실시 형태 1의 제2 양태와 마찬가지로, 전극용 유전체막(11B 및 21B) 간의 유전체 공간 내에 있어서, 상기 활성 가스 유통 경로의 일부를 매립하여, 상기 활성 가스 유통용 간극으로 제한하는 활성 가스용 보조 부재(60B)를 더 구비하고 있다.

또한, 기본 구성의 원료 가스용 보조 부재(72)에 대응하는 원료 가스용 보조 부재(72B)는, 평면으로 보아 활성 가스용 보조 부재(60B) 및 전극용 도전막(20H 및 20L)을 둘러싸도록, 활성 가스용 보조 부재(60B)로부터 소정 거리 이격하여, 전극용 유전체막(21B)의 상면 상에 마련된다. 원료 가스용 보조 부재(72B)는 평면으로 보아 직사각형 프레임형으로 전극용 유전체막(21B)의 외주를 따라서 마련된다.

원료 가스용 보조 부재(72B)는, 원료 가스용 보조 부재(72B)의 상면과 고전압 인가 전극부(1)의 전극용 유전체막(11B)의 하면 사이에 상기 원료 가스 유통용 간극이 발생하도록, 전극용 유전체막(21B) 상에 활성 가스용 보조 부재(60B)와 동일 정도의 형성 높이로 마련된다. 즉, 활성 가스용 보조 부재(60B)의 형성 높이는, 전극용 유전체막(11B 및 21B) 간의 거리(갭 길이)보다도 낮게 설정된다.

이와 같이, 원료 가스용 보조 부재(72B)는, 상기 유전체 공간 내에 있어서, 상기 원료 가스 유통 경로의 일부를 매립하여, 상기 원료 가스 유통용 간극으로 제한하도록 마련된다.

상술한 구성의 실시 형태 2의 제2 양태는, 전극용 유전체막(11B 및 21B) 간에 형성되는 유전체 공간 내에 있어서, 방전 공간(6)으로부터 가스 분출 구멍(23B)에 이르는 경로를 활성 가스 유통 경로로 하고 있다.

도 6에 도시한 바와 같이, 보조 도전막(12B)은 평면으로 보아 단일의 가스 분출 구멍(23B)과 중복되는 위치에 배치된다. 즉, 보조 도전막(12B)은, 평면으로 보아 상기 활성 가스 유통 경로의 일부와 중복되도록 배치된다.

금속 하우징(31)의 활성 가스 통과 공간(31s)은, 단일의 가스 분출 구멍(23B)의 하방에 마련된다. 따라서, 단일의 가스 분출 구멍(23B)을 통과한 활성 가스(7)는, 활성 가스 통과 공간(31s)을 통과하여, 후단(하방)의 처리 공간(63)에 공급된다.

이와 같이, 활성 가스 발생 장치(102)의 제2 양태에 있어서, 보조 도전막(12B)은 평면으로 보아 상기 활성 가스 유통 경로의 일부와 중복되도록 마련되고, 또한, 보조 도전막(12B)은 접지 전위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하고 있다. 즉, 실시 형태 2의 제2 양태는, 실시 형태 2의 기본 구성과 마찬가지로, 제1 특징을 갖고 있다.

이와 같은 구성의 활성 가스 발생 장치(102)의 제2 양태는, 전극용 도전막쌍(10H 및 10L)과 전극용 도전막쌍(20H 및 20L) 사이에 교류 전압을 인가하여 활성 가스 생성용 전극군(52B)의 방전 공간(6)에 유전체 배리어 방전을 발생시킨다. 동시에, 활성 가스 발생 장치(102)의 제2 양태는, 도시하지 않은 가스 공급구로부터 금속 하우징(31)의 하우징 내 공간(33) 내에 원료 가스(5)를 공급하여, 활성 가스 생성용 전극군(52B)의 X 방향 양단부로부터, X 방향에 평행한 가스의 흐름(15)을 따라서 내부에 원료 가스(5)를 유통시킨다.

그렇게 하면, 원료 가스용 보조 부재(72B)의 상방에 형성되는 상기 원료 가스 유통 경로를 경유하여, 원료 가스(5)는 방전 공간(6)에 도달한다.

이때, 원료 가스용 보조 부재(72B)의 상방에 있어서 상기 원료 가스 유통용 간극을 충분히 좁게 하여 오리피스 기능을 갖게 함으로써, 하우징 내 공간(33)을 포함하는 상기 원료 가스 유통 경로와 방전 공간(6) 사이에 원하는 압력차를 마련할 수 있다.

따라서, 실시 형태 2의 제2 양태는, 방전 공간(6)의 전단에 존재하는, 원료 가스 공급 공간인 하우징 내 공간(33)의 압력을 충분히 높게 해도, 방전 공간(6)의 압력을 비교적 낮게 설정할 수 있다.

그리고, 활성 가스 발생 장치(102)의 제2 양태에 있어서, 방전 공간(6) 내의 원료 가스(5)가 활성화됨으로써 활성 가스(7)가 생성되고, 생성된 활성 가스(7)는, 상기 유전체 공간 내에 있어서의 방전 공간(6)으로부터 가스 분출 구멍(23B)에 이르는 경로인 활성 가스 유통 경로를 흐른다.

이때, 상기 활성 가스 유통 경로의 일부를 활성 가스용 보조 부재(60B)로 매립하는 만큼, 상기 활성 가스 유통 경로의 공간 체적은 대폭 축소화된다.

<기타>

또한, 실시 형태 1 및 실시 형태 2의 활성 가스 발생 장치(101 및 102)에서 사용하는 원료 가스(5)는, 수소, 질소, 산소, 불소, 염소 가스 중 적어도 하나를 포함하는 가스인 것이 바람직하다.

활성 가스 발생 장치(101 및 102)는, 상술한 가스를 원료 가스로 함으로써, 질화막·산화막 등의 성막 처리, 에칭 가스나 세정 가스의 생성, 표면 개질 처리가 가능해진다.

이하, 이 점을 상세하게 설명한다. 질소나 산소를 원료 가스(5)로 하면 질화막이나 산화막의 절연막을 성막할 수 있다. 불소나 염소 가스를 원료 가스(5)로 하면, 활성화된 불화 가스나 염소 가스를 에칭 가스나 세정 가스로서 이용할 수 있다. 수소나 질소를 원료 가스(5)로 하면, 활성화된 수소 가스나 질화 가스에 의해 기판 등의 소정 대상물의 표면을 수소화, 질화하여 표면 개질 처리를 행할 수 있다.

상술한 실시 형태에서 나타낸 활성 가스용 보조 부재(60)(60A, 60B)의 재질로서, 세라믹 등의 절연체, 혹은 금속 등의 도전체가 생각된다. 단, 활성 가스용 보조 부재(60)로서 도전체를 사용하는 경우, 방전 공간(6)과의 사이에 충분한 거리를 확보하여 활성 가스용 보조 부재(60)를 배치하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 도전체는 방전되기 쉽기 때문에, 방전 공간(6)의 근처에 도전체를 구성 재료로 한 활성 가스용 보조 부재(60)가 존재하면, 활성 가스용 보조 부재(60)의 구성 원소가 이온화되어 활성 가스(7)와 함께 분출될 가능성이 높아지기 때문이다.

또한, 원료 가스용 보조 부재[72(72A, 72B)]의 재질로서, 세라믹 등의 절연체, 혹은 금속 등의 도전체가 생각된다.

또한, 활성 가스용 보조 부재(60) 및 원료 가스용 보조 부재(72)를 전극용 유전체막[21(21A, 21B)]과 일체적으로 형성하는 경우, 전극용 유전체막(21)의 구성 재료로서 사용되고 있는 유전체를, 활성 가스용 보조 부재(60) 및 원료 가스용 보조 부재(72)의 구성 재료로 하는 것이 바람직하다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 활성 가스용 보조 부재[60(60A, 60B)] 및 원료 가스용 보조 부재[72(72A, 72B)]를, 접지 전위 전극부(2)의 전극용 유전체막[21(21A, 21B)]의 상면 상에 형성하였지만, 상기 형성 대신에, 고전압 인가 전극부(1)의 전극용 유전체막[11(11A, 11B)]의 하면 상에 형성해도 된다.

이 경우, 활성 가스용 보조 부재(60)의 하방(-Z 방향)을 향하는 형성 높이는, 전극용 유전체막(11 및 21) 간의 거리(갭 길이)보다도 낮게 설정된다. 따라서, 활성 가스용 보조 부재(60)의 하면과 접지 전위 전극부(2)의 전극용 유전체막(21)의 상면 사이에 상기 활성 가스 유통용 간극이 마련된다.

이와 같이, 전극용 유전체막(11)의 하면 상에 활성 가스용 보조 부재(60)를 마련함으로써, 유전체 공간 내에 있어서, 방전 공간(6)과 가스 분출 구멍(23) 사이에, 상기 활성 가스 유통 경로의 일부를 매립하여, 상기 활성 가스 유통용 간극으로 제한할 수 있다.

마찬가지로 하여, 원료 가스용 보조 부재(72)의 하방을 향하는 형성 높이는, 전극용 유전체막(11 및 21) 간의 거리(갭 길이)보다도 낮게 설정된다. 따라서, 활성 가스용 보조 부재(60)의 하면과 접지 전위 전극부(2)의 전극용 유전체막(21)의 상면 사이에 상기 원료 가스 유통용 간극이 마련된다.

이와 같이, 전극용 유전체막(11)의 하면 상에 원료 가스용 보조 부재(72)를 마련함으로써, 유전체 공간 내에 있어서, 방전 공간(6)과 가스 분출 구멍(23) 사이에, 상기 원료 가스 유통 경로의 일부를 매립하여, 상기 원료 가스 유통용 간극으로 제한할 수 있다.

본 발명은 상세하게 설명되었지만, 상기한 설명은, 모든 국면에 있어서, 예시이며, 본 발명이 그것에 한정되는 것은 아니다. 예시되어 있지 않은 무수한 변형예가, 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 상정될 수 있는 것으로 이해된다.

1: 고전압 인가 전극부
2: 접지 전위 전극부
6: 방전 공간
10, 10A, 10H, 10L, 20, 20A, 20H, 20L: 전극용 도전막
11, 11A, 11B, 21, 21A, 21B: 전극용 유전체막
12, 12A, 12B: 보조 도전막
60, 60A, 60B: 활성 가스용 보조 부재
72, 72A, 72B: 원료 가스용 보조 부재

Claims

방전 공간에 공급된 원료 가스를 활성화하여 얻어지는 활성 가스를 생성하는 활성 가스 생성 장치이며,
제1 전극 구성부와,
상기 제1 전극 구성부의 하방에 마련되는 제2 전극 구성부를 구비하고,
상기 제1 전극 구성부는, 제1 전극용 유전체막과 상기 제1 전극용 유전체막의 상면 상에 형성되는 제1 금속 전극을 갖고, 상기 제2 전극 구성부는, 제2 전극용 유전체막과 상기 제2 전극용 유전체막의 하면 상에 형성되는 제2 금속 전극을 갖고, 상기 제1 및 제2 금속 전극간에 교류 전압이 인가되고, 상기 제1 및 제2 전극용 유전체막이 대향하는 유전체 공간 내에 있어서, 상기 제1 및 제2 금속 전극이 평면으로 보아 중복되는 영역을 상기 방전 공간으로서 포함하고,
상기 제2 전극용 유전체막은, 상기 활성 가스를 외부에 분출하기 위한 가스 분출 구멍을 갖고, 상기 방전 공간으로부터 상기 가스 분출 구멍에 이르는 경로가 활성 가스 유통 경로로서 규정되고,
상기 제1 전극 구성부는,
상기 제1 전극용 유전체막의 상면 상에 상기 제1 금속 전극과 독립하여 형성되는 보조 도전막을 더 갖고,
상기 보조 도전막은 평면으로 보아 상기 활성 가스 유통 경로의 일부와 중복되도록 마련되고, 또한, 상기 보조 도전막은 접지 전위로 설정되고,
상기 활성 가스 생성 장치는,
상기 유전체 공간 내에 있어서, 상기 방전 공간과 상기 가스 분출 구멍 사이에, 상기 활성 가스 유통 경로의 일부를 매립하도록 마련되는 활성 가스용 보조 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 활성 가스 생성 장치.
제1항에 있어서,
상기 유전체 공간 내에 있어서, 상기 원료 가스가 상기 방전 공간에 이르는 경로가 원료 가스 유통 경로로서 규정되고,
상기 활성 가스 생성 장치는,
상기 유전체 공간 내에 있어서, 상기 원료 가스 유통 경로의 일부를 매립하도록 마련되는 원료 가스용 보조 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 활성 가스 생성 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 원료 가스는, 수소, 질소, 산소, 불소, 염소 가스 중 적어도 하나를 포함하는 가스인, 활성 가스 생성 장치.