KR20190077488A - 활성 가스 생성 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 양질의 활성 가스를 생성할 수 있는 활성 가스 생성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그리고, 본 발명은 활성 가스 생성용 전극군(301)의 고압측 전극 구성부(1A)와 접지측 전극 구성부(2A)의 사이에 형성되는 방전 공간(66)에 의한 방전에 의해, 공급된 원료 가스를 활성화하여 활성 가스를 생성한다. 커버(31 및 32)의 조합 구조는, 방전 공간(66)과 교류 전압 인가 공간(R31)을 완전 분리하며, 또한 교류 전압 인가 공간(R31)과 독립적으로, 외부로부터 공급되는 원료 가스를 방전 공간(66)으로 유도하는, 원료 가스 공급 경로용 원료 가스 유로(31h, 32h)를 갖는다. 금속 하우징(34)과 커버(31 및 32) 및 전극 구성부 설치대(33)의 사이에 형성되는 하우징 접촉 공간(R34)은, 교류 전압 인가 공간(R31), 방전 공간(66) 각각과 완전 분리된다.

Description

활성 가스 생성 장치
본 발명은 2개의 전극을 평행으로 설치하여, 양쪽 전극간에 고전압을 인가하고, 방전을 발생시킨 에너지로 활성 가스를 얻는 활성 가스 생성 장치에 관한 것이다.
2개의 전극을 평행으로 설치하여, 양쪽 전극간에 고전압을 인가하고, 양쪽 전극간의 방전 공간에 방전 현상을 발생시킨 에너지로 활성 가스를 얻는 활성 가스 생성 장치는, 한쪽 전극에 교류의 고전압이 인가되고, 다른 쪽 전극은 접지 레벨 등의 기준 전압으로 설정되는 것이 일반적이다.
이러한 활성 가스 생성 장치는, 고전압의 급전부로 되는 한쪽 전극에는 수 kVrms(Root Mean Square)의 고전압을 인가하고 있다. 또한, 한 쌍의 전극간에 형성되는 방전 공간 이외의 공간에 있어서는, 그곳에 존재하는 가스가 절연 파괴되지 않도록 급전부/접지부(다른 쪽 전극 및 그것에 전기적으로 접속되는 부품 개소)의 거리는 충분히 이격되어 있다. 그러나, 미시적인 시점에 있어서 급전부의 금속 부품의 형상이나 표면 상태에 따라 주변 가스층의 절연 파괴를 야기하기에 충분한 전계 강도의 집중은 어떻게 해도 피할 수 없다.
그리고, 방전 공간 이외에서 절연 파괴가 발생한 경우, 근방 부품의 구성 원소의 증발을 초래하는 현상이 생겨, 근방 부품이 금속제인 경우, 상기 현상이 반도체 성막 공정에 있어서는 메탈 콘타미네이션의 요인으로 되어 버린다.
이러한 메탈 콘타미네이션을 고려한 활성 가스 생성 장치로서 예를 들어 특허문헌 1에서 개시된 플라스마 발생 장치나 특허문헌 2에서 개시된 플라스마 처리 장치가 있다.
특허문헌 1에서 개시된 플라스마 발생 장치는, 대향하는 고압측 전극 구성부/접지측 전극 구성부간에 마련한 방전부에서 유전체 배리어 방전을 행하고, 그곳에 원료 가스를 통과시킴으로써 활성 가스를 생성하는 장치이다. 이 장치는, 방전부와 교류 전압 인가부가 분리되어 있지 않고, 동일 공간에 존재하고 있으며, 원료 가스는 교류 전압 인가부를 통과한 후에 방전 공간으로 공급되고, 최종적으로는 처리 챔버로 공급된다.
특허문헌 2에서 개시된 플라스마 처리 장치는, 대향하는 전극 구성부의 외측 에지부에 절연체를 삽입ㆍ밀폐하는 구조가 사용되고 있다. 이러한 구조로 함으로써, 방전부로부터 전극 구성부가 설치되어 있는 하우징(접지극을 포함함)으로의 이상 방전을 억제하는 것을 의도하고 있다.
일본 특허 제5694543호 공보 일본 특허 제5328685호 공보(도 10)
그러나, 특허문헌 1에서 개시된 플라스마 발생 장치에서는, 원료 가스의 절연 파괴에 의한 방전은 반드시 방전부에서만 발생하는 것은 아니다. 거시적 관점에서는, 절연 거리를 충분히 취함으로써 방전부 이외에서의 불필요한 방전을 억제하도록 설계하고 있다. 불필요한 방전으로서, 예를 들어 교류 전압을 인가하고 있는 고압측 전극 구성부의 금속 전극과 전극 구성부를 수납하고 있는 금속 하우징간의 이상 방전이 고려된다.
그러나, 미시적 관점에 서면 교류 전압을 인가하는 전류 도입 단자나 그것에 접속되는 금속 부품 등의 표면에는 반드시 요철이 형성되어 있고, 그 볼록부 주변에서는 장소에 따라서는 강전계 영역이 형성되어, 그 결과 가스의 절연 파괴, 즉 이상 방전이 발생한다고 하는 가능성을 "0"으로 하기는 매우 곤란하다.
따라서, 특허문헌 1에서 개시된 플라스마 발생 장치는, 상술한 절연 파괴에 의해 근방에 설치되어 있는 부품 구성 원소의 증발을 유발하고, 그것이 원료 가스에 혼입되어 방전부ㆍ처리 챔버로 공급됨으로써 반도체의 메탈 콘타미네이션으로 되어 버리는 문제점이 있었다.
또한, 특허문헌 2에서 개시된 플라스마 처리 장치에 있어서도, 이상 방전이 발생해 버렸을 때의 메탈 콘타미네이션 혼입 방지 처치로서는 불충분하다. 왜냐하면, 방전부와 교류 전압 인가부는 여전히 동일 공간 내에 존재하고 있고, 교류 전압 인가부를 경유한 원료 가스가 방전부로 진행함으로써 활성 가스를 생성하는 구조에는 변함이 없기 때문이다. 즉, 특허문헌 2에서 개시된 플라스마 처리 장치는, 특허문헌 1에서 개시된 플라스마 발생 장치와 마찬가지로 메탈 콘타미네이션의 발생을 피할 수 없기 때문에, 그만큼, 생성되는 활성 가스의 품질을 열화시켜 버리는 문제점이 있었다.
본 발명에서는, 상기와 같은 문제점을 해결하여, 양질의 활성 가스를 생성할 수 있는 활성 가스 생성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 활성 가스 생성 장치는, 제1 전극 구성부와 상기 제1 전극 구성부의 하방에 마련되는 제2 전극 구성부를 갖는 활성 가스 생성용 전극군과, 상기 제1 및 제2 전극 구성부에 상기 제1 전극 구성부가 고전압으로 되도록 교류 전압을 인가하는 교류 전원부를 구비하고, 상기 교류 전원부에 의한 상기 교류 전압의 인가에 의해, 상기 제1 및 제2 전극 구성부간에 방전 공간이 형성되고, 상기 방전 공간에 공급된 원료 가스를 활성화하여 얻어지는 활성 가스가 상기 제2 전극 구성부에 마련된 가스 분출구로부터 분출되고, 상기 제1 전극 구성부와의 사이에 상기 방전 공간과 분리하여 교류 전압 인가 공간을 형성하도록 마련되는 제1 보조 부재와, 비금속 재료로 구성되고, 상기 활성 가스 생성용 전극군을 상기 제2 전극 구성부측에서 지지하는 제2 보조 부재를 구비하고, 상기 제2 보조 부재는 상기 가스 분출구로부터 분출되는 활성 가스를 통과시키는 보조 부재용 가스 배출구를 갖고, 상기 활성 가스 생성용 전극군 및 상기 제2 보조 부재 모두와, 상기 제1 보조 부재의 적어도 일부를 수용하는 금속제 하우징을 더 구비하고, 상기 하우징은 보조 부재용 가스 배출구를 통과하는 활성 가스를 외부로 배출하는 하우징용 가스 배출구를 갖고, 상기 하우징과 상기 제1 및 제2 보조 부재의 사이에 상기 방전 공간과 분리된 하우징 접촉 공간이 마련되고, 상기 제1 보조 부재는, 상기 교류 전압 인가 공간 및 상기 하우징 접촉 공간 각각과 독립적으로, 외부로부터 공급되는 원료 가스를 상기 방전 공간으로 유도하는, 원료 가스 공급 경로용 원료 가스 유로를 가짐으로써, 상기 방전 공간과 상기 교류 전압 인가 공간의 가스의 흐름을 분리하며, 또한 상기 방전 공간과 상기 하우징 접촉 공간의 가스의 흐름을 분리한다.
청구항 1 기재의 본원 발명인 활성 가스 생성 장치에 있어서, 교류 전압 인가 공간은 방전 공간으로부터 분리되어 마련되어 있고, 제1 보조 부재는, 교류 전압 인가 공간과 독립적으로, 외부로부터 공급되는 원료 가스를 상기 방전 공간으로 유도하는, 원료 가스 공급 경로용 원료 가스 유로를 가짐으로써, 방전 공간과 교류 전압 인가 공간의 가스의 흐름을 분리하고 있다.
이 때문에, 교류 전압 인가 공간에서 이상 방전이 발생한 경우에 생성되는, 제1 전극 구성부의 구성 재료 등의 증발 물질이, 직접 혹은 원료 가스 공급 경로를 경유하여 방전 공간에 혼입되는 제1 혼입 현상을 확실하게 피할 수 있다.
게다가, 청구항 1 기재의 본원 발명에 있어서, 하우징 접촉 공간은 방전 공간으로부터 분리되어 마련되어 있고, 제1 보조 부재는, 하우징 접촉 공간과 독립적으로, 원료 가스 공급 경로용 원료 가스 유로를 가짐으로써, 방전 공간과 하우징 접촉 공간의 가스의 흐름을 분리하고 있다.
이 때문에, 하우징 접촉 공간에서 생성된 증발 물질이 방전 공간에 혼입되는 제2 혼입 현상도 확실하게 피할 수 있다.
그 결과, 청구항 1 기재의 본원 발명인 활성 가스 생성 장치는, 상술한 제1 및 제2 혼입 현상을 확실하게 피하여, 양질의 활성 가스를 외부로 배출할 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 생성 장치의 단면 구조를 모식적으로 도시하는 설명도이다.
도 2는, 실시 형태 1의 활성 가스 생성 장치의 주요 구성부를 분해한 상태로 도시하는 설명도이다.
도 3은, 본 발명의 실시 형태 2인 활성 가스 생성 장치의 단면 구조를 모식적으로 도시하는 설명도이다.
도 4는, 종래의 활성 가스 생성 장치의 일반적인 구조를 모식적으로 도시하는 설명도이다.
<활성 가스 생성 장치의 개략>
이하에서 설명하는 실시 형태 1 내지 실시 형태 3에서 공통되는 활성 가스 생성 장치의 특징 개소에 대하여 설명한다. 고압측 전극 구성부 및 접지측 전극 구성부를 갭 길이만큼 이격하여 대향적으로 한 쌍 배치함으로써, 유전체 배리어 방전의 활성 가스 생성용 전극군으로 하고 있다. 활성 가스 생성용 전극군에 있어서, 고압측 전극 구성부 및 접지측 전극 구성부간에 형성되는 공간이 방전 공간으로 된다.
이 활성 가스 생성용 전극군은 금속제 하우징 내에 수납되어 있고, 활성 가스 생성용 전극군 및 하우징을 포함하는 활성 가스 생성 장치는 실리콘 웨이퍼를 성막 처리하는 처리 챔버의 바로 위에 설치되어 있다. 활성 가스 생성용 전극군의 유전체 전극 표면의 일부에는 금속 전극이 메탈라이즈 처리되어 있고, 그에 의해 유전체 전극과 금속 전극은 일체 형성되어 있다. 메탈라이즈 처리는 인쇄 소성 방법이나 스퍼터링 처리, 증착 처리 등을 사용하여 형성되어 있다.
금속 전극부에는 고주파 전원이 접속되어 있다. 접지측 전극 구성부는 하우징과 함께 접지되어 있고, 기준 전위로 고정되어 있다. 고주파 전원으로부터 활성 가스 생성용 전극군에 10kHz 내지 100kHz, 2 내지 10kV의 교류 전압 V0p(0 피크값)를 인가함으로써, 활성 가스 생성용 전극군의 방전 공간에 있어서 유전체 배리어 방전을 발생시키고 있다.
활성 가스 생성 장치에는 외부로부터 가스 공급구(원료 가스 유로)를 경유하여 질소나 산소, 희가스류나 수소, 불소류의 원료 가스를 공급하고 있다. 이들 원료 가스가 활성 가스 생성용 전극군의 외주부에 마련된 원료 가스 공급 경로를 경유하여 전극 내부의 방전 공간으로 진행하여, 내부의 방전 공간에서 활성화되고, 이 활성 가스를 포함한 가스는 접지측 전극 구성부에 마련된 가스 분출구로부터 하우징 외부의 처리 챔버로 분출되어, 성막 처리를 행하는 것이다.
<실시 형태 1>
도 1은, 본 발명의 실시 형태 1인 활성 가스 생성 장치의 단면 구조를 모식적으로 도시하는 설명도이다. 도 2는, 실시 형태 1의 활성 가스 생성 장치의 주요 구성부를 분해한 상태로 도시하는 설명도이다. 또한, 도 1 및 도 2, 그리고 이후에 설명하는 도 3 및 도 4 각각에 XYZ 직교 좌표계를 도시하고 있다.
도 2의 (b) 및 (c)에 도시하는 바와 같이, 활성 가스 생성용 전극군(301)은, 고압측 전극 구성부(1A)(제1 전극 구성부)와 고압측 전극 구성부(1A)의 하방에 마련되는 접지측 전극 구성부(2A)(제2 전극 구성부)를 갖고 있다.
접지측 전극 구성부(2A)는 유전체 전극(211)과 금속 전극(201H 및 201L)을 갖고 있으며, 유전체 전극(211)은 X 방향을 긴 변 방향, Y 방향을 짧은 변 방향으로 한 직사각 형상의 평판 구조를 나타내고 있다.
유전체 전극(211)에 관하여, 중앙에 있어서 X 방향을 따라, 복수의 가스 분출구(55)가 마련된다. 복수의 가스 분출구(55)는 각각 유전체 전극(211)의 상면으로부터 하면으로 관통되어 마련된다.
또한, 쐐기형 단차 형상부(51)는, 평면으로 보아 복수의 가스 분출구(55)에 중복되지 않고, 평면으로 보아 복수의 가스 분출구(55) 각각에 근접함에 따라 Y 방향의 형성폭이 짧아지도록 형성된다. 구체적으로는, 5개의 가스 분출구(55) 사이에 평면으로 보아 마름모 형상으로 형성되고, 서로 이산된 4개의 마름모형 단체부(51s)와, 5개의 가스 분출구(55) 중 양단의 가스 분출구(55)의 외측에 마련된 평면으로 보아 대략 이등변 삼각 형상의 2개의 삼각 단체부(51t)의 집합체에 의해 쐐기형 단차 형상부(51)가 형성된다.
게다가, 유전체 전극(211)은 X 방향의 양단측에 상방으로 돌출되어 형성되는 직선형 단차 형상부(52A 및 52B)를 더 갖고 있다. 직선형 단차 형상부(52A 및 52B)는 평면으로 보아, 유전체 전극(211)의 짧은 변 방향의 전체 길이에 걸쳐 Y 방향으로 연장되어 형성되고, 쐐기형 단차 형상부(51)의 형성 높이와 함께 직선형 단차 형상부(52A 및 52B)의 형성 높이에 의해, 방전 공간(66)에 있어서의 갭 길이를 규정하고 있다.
도 2의 (b)에 도시하는 바와 같이, 금속 전극(201H 및 201L)은 유전체 전극(211)의 하면 상에 형성되고, 평면으로 보아 유전체 전극(211)의 중앙 영역을 사이에 두고 서로 대향하여 배치된다. 금속 전극(201H 및 201L)은 평면으로 보아 대략 직사각 형상을 나타내며, X 방향을 긴 변 방향으로 하고, X 방향에 직각으로 교차하는 Y 방향을 서로 대향하는 방향으로 하고 있다.
또한, 금속 전극(201H 및 201L)은 유전체 전극(211)의 하면에서 메탈라이즈 처리됨으로써 형성되며, 그 결과, 유전체 전극(211)과 금속 전극(201H 및 201L)은 일체 형성되어 접지측 전극 구성부(2A)를 구성한다. 메탈라이즈 처리로서 인쇄 소성 방법이나 스퍼터링 처리, 증착 처리 등을 사용한 처리가 고려된다.
한편, 고압측 전극 구성부(1A)의 유전체 전극(111)은 유전체 전극(211)과 마찬가지로, X 방향을 긴 변 방향, Y 방향을 짧은 변 방향으로 한 직사각 형상의 평판 구조를 나타내고 있다. 또한, 유전체 전극(111) 및 유전체 전극(211)은 예를 들어 세라믹을 구성 재료로 하고 있다.
또한, 금속 전극(101H 및 101L)은 유전체 전극(111)의 상면 상에 형성되고, 평면으로 보아 유전체 전극(211)의 중앙 영역에 대응하는 동일 형상의 중앙 영역을 사이에 두고 서로 대향하여 배치된다. 이때, 금속 전극(101H 및 101L)은, 금속 전극(201H 및 201L)과 마찬가지로, 평면으로 보아 대략 직사각 형상을 나타내며, X 방향을 긴 변 방향으로 하고, X 방향에 직각으로 교차하는 Y 방향을 서로 대향하는 방향으로 하고 있다. 금속 전극(101H 및 101L)도, 금속 전극(201H 및 201L)과 마찬가지로 메탈라이즈 처리에 의해 유전체 전극(111)의 상면 상에 형성할 수 있다.
그리고, 도 2의 (c)에 도시하는 바와 같이, 접지측 전극 구성부(2A) 상에 고압측 전극 구성부(1A)를 배치함으로써 활성 가스 생성용 전극군(301)을 조립할 수 있다. 이때, 고전압 전극 구성부(1A)에 있어서의 유전체 전극(111)의 중앙 영역과, 접지측 전극 구성부(2A)에 있어서의 유전체 전극(211)의 중앙 영역이 평면으로 보아 중복되도록 위치 결정되면서, 고압측 전극 구성부(1A)를 접지측 전극 구성부(2A) 상에 쌓아 올려 조합함으로써, 최종적으로 활성 가스 생성용 전극군(301)을 완성할 수 있다.
또한, 활성 가스 생성용 전극군(301)의 X 방향으로 연장되는 양측면의 직선형 단차 형상부(52A 및 52B)간에 있어서 한 쌍의 스페이서(37)가 마련된다. 한 쌍의 스페이서(37)는 고압측 전극 구성부(1A), 접지측 전극 구성부(2A)간에 마련되며, 상술한 쐐기형 단차 형상부(51), 직선형 단차 형상부(52A 및 52B)와 함께, 그 형성 높이에 의해, 방전 공간(66)에 있어서의 갭 길이를 규정하고 있다. 스페이서(37)는 비금속 재료로 구성되어 있고, 유전체 전극(111 및 211)과 동일한 재질로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 한 쌍의 스페이서(37)에는 Y 방향으로 연장되는 복수의 관통구(37h)가 마련되고, 활성 가스 생성용 전극군(301)의 외부로부터, 복수의 관통구(37h)를 통하여 고압측 전극 구성부(1A) 및 접지측 전극 구성부(2A)간의 방전 공간(66) 내로 원료 가스를 공급할 수 있다.
활성 가스 생성용 전극군(301)을 구성하는 유전체 전극(111)과 유전체 전극(211)이 대향하는 유전체 공간 내에 있어서, 금속 전극(101H 및 101L)과 금속 전극(201H 및 201L)이 평면으로 보아 중복되는 영역이 방전 공간으로서 규정된다.
금속 전극(101H 및 101L) 및 금속 전극(201H 및 201L)은, (고압) 고주파 전원(5)(교류 전원부)에 접속되어 있다. 구체적으로는, 접지측 전극 구성부(2A)의 금속 전극(201H 및 201L)은, 금속 하우징(34) 및 전극 구성부 설치대(33)의 내부에 선택적으로 마련된 금속 부품(도시하지 않음)을 통하여 접지되어 있고, 본 실시 형태에서는, 고주파 전원(5)으로부터 0 피크값을 2 내지 10kV로 고정하고, 주파수를 10kHz 내지 100kHz로 설정한 교류 전압을 금속 전극(101H 및 101L), 금속 전극(201H 및 201L)간에 인가하고 있다. 또한, 전극 구성부 설치대(33)는 상기 금속 부품을 제외하고 절연성을 갖는 구성 재료로 형성되어 있으며, 예를 들어 세라믹을 구성 재료로 하고 있다. 또한, 상기 금속 부품의 설치 양태로서는, 후술하는 활성 가스 배출구(33k)와 같이 전극 구성부 설치대(33)를 상하로 관통하는 관통 구멍을 복수개 마련하고, 복수의 관통 구멍 내 각각에 접지측 전극 구성부(2A)의 금속 전극(201H 및 201L)과 금속 하우징(44)을 전기적으로 접속하도록, 상기 금속 부품을 마련하는 등의 양태가 고려된다.
그리고, 실시 형태 1의 활성 가스 생성 장치는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 상술한 구성의 활성 가스 생성용 전극군(301)(고압측 전극 구성부(1A), 접지측 전극 구성부(2A)를 포함함)이 금속 하우징(34) 내에 커버(31), 커버(32) 및 전극 구성부 설치대(33)를 사용하여 수용되어 있다.
전술한 바와 같이, 활성 가스 생성용 전극군(301)에 대하여 고압측 전극 구성부(1A)가 고전압으로 되도록 교류 전압을 인가하는 고주파 전원(5)(교류 전원부)이 마련된다. 고주파 전원(5)에 의한 교류 전압의 인가에 의해, 고압측 전극 구성부(1A) 및 접지측 전극 구성부(2A)간에 방전 공간(66)이 형성되고, 이 방전 공간(66)에 공급된 원료 가스를 활성화하여 얻어지는 활성 가스가 접지측 전극 구성부(2A)에 마련된 복수의 가스 분출구(55)로부터 하방을 향하여 분출된다.
커버(31 및 32)의 조합 구조로 구성되는 제1 보조 부재는, 고압측 전극 구성부(1A)에 의해, 방전 공간(66)과 분리된 교류 전압 인가 공간(R31)을 형성하도록, 고압측 전극 구성부(1A)의 상방에 마련된다.
한편, 제2 보조 부재인 전극 구성부 설치대(33)는, 그 주요면(33b)(도 2의 (d) 참조) 상에 접지측 전극 구성부(2A)의 하면 전체면을 배치하고, 활성 가스 생성용 전극군(301)을 접지측 전극 구성부(2A)측에서 지지하고 있다. 또한, 전극 구성부 설치대(33)의 외주부는 주요면(33b)보다 상방(+Z 방향)으로 돌출되어 있는 외주 돌출부(33x)를 갖고 있으며, 외주 돌출부(33x)에 의해 활성 가스 생성용 전극군(301) 전체를 둘러싸고 있고, 외주 돌출부(33x)와 스페이서(37)의 사이가 측면 공간(R33)(도 1, 도 2의 (c) 참조)으로 된다.
또한, 도 1 및 도 2의 (d)에 도시하는 바와 같이, 전극 구성부 설치대(33)는 복수의 가스 분출구(55)로부터 분출되는 활성 가스를 통과시켜, 하방으로 유도하는 복수의 활성 가스 통과구(33i) 및 복수의 활성 가스 배출구(33k)를 갖고 있다. 복수의 활성 가스 통과구(33i)는 복수의 가스 분출구(55)와 평면으로 보아 일치하도록 배치되고, 복수의 활성 가스 통과구(33i)의 하방에 복수의 활성 가스 배출구(33k)가 각각 마련된다. 활성 가스 통과구(33i) 및 활성 가스 배출구(33k)의 조합에 의해, 대응하는 가스 분출구(55)로부터 분출되는 활성 가스를 통과시키는 보조 부재용 가스 배출구가 구성된다.
제1 보조 부재의 일부를 구성하는 커버(32)는, 도 2의 (a)에 도시하는 바와 같이, 평면으로 보아 직사각형 환형으로 형성되고, 고압측 전극 구성부(1A)의 단부 및 전극 구성부 설치대(33)의 외주 돌출부(33x) 상에 배치된다. 커버(32)의 내주 영역인 중공 영역(32c)은 평면으로 보아 고압측 전극 구성부(1A)의 형상보다 작아서, 고압측 전극 구성부(1A) 내에 수용되도록 고압측 전극 구성부(1A) 상에 배치된다. 한편, 전극 구성부 설치대(33)의 외주 영역은, 평면으로 보아 고압측 전극 구성부(1A)보다 크며, 고압측 전극 구성부(1A) 전체를 포함하도록 배치된다.
또한, 커버(32)는, 도 1 및 도 2의 (a)에 도시하는 바와 같이, 커버(32)를 상하 방향(Z 방향)으로 관통하는 원료 가스 유로(32h)를 갖고 있다. 원료 가스 유로(32h)는 커버(32)의 X 방향으로 연장되는 긴 변 영역에 있어서, 중앙부에 X 방향으로 연장되어 직선형으로 형성된다. 그리고, 원료 가스 유로(32h)의 하방에 측면 공간(R33)이 위치한다.
또한, 커버(32) 상에 커버(31)가 배치된다. 커버(31)는 하부가 평면으로 보아, 커버(32)와 동일한 직사각형 환형으로 형성되고, 상부가 평면으로 보아 직사각형으로 형성되며, 상부의 단부가 금속 하우징(34)의 상면 상에 배치된다. 커버(31)의 내주 영역인 중공 영역(31c)은 평면으로 보아 커버(32)의 중공 영역(32c)과 동일 형상을 나타내고 있다. 그리고, 커버(31)의 상부의 단부가 볼트 등의 고정 수단을 사용하여, 금속 하우징(34)의 상면에 고정된다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 커버(31)는 상하 방향으로 관통되는 원료 가스 유로(31h)를 갖고 있으며, 원료 가스 유로(31h)는 원기둥형으로 형성되어 있고, 원료 가스 유로(31h)의 하방에 원료 가스 유로(32h)의 일부가 위치한다. 또한, 원료 가스 유로(31h)를 원료 가스 유로(32h)와 마찬가지로, 커버(31)의 X 방향으로 연장되는 긴 변 영역에 있어서, 중앙부에 X 방향으로 연장하여 직선형으로 형성하고, 원료 가스 유로(31h)의 하방에 원료 가스 유로(32h)의 전체가 위치하도록 해도 된다.
또한, 커버(31)는 상부에 있어서, 상하 방향으로 관통되는, 원료 가스 이외의 제2 가스인 퍼지 가스용의 제2 가스 공급구인 퍼지 가스 공급구(31p)와 제2 가스 배출구인 퍼지 가스 배출구(31e)를 갖고 있다. 퍼지 가스 공급구(31p) 및 퍼지 가스 배출구(31e)는 각각 원기둥형으로 마련된다. 퍼지 가스 공급구(31p) 및 퍼지 가스 배출구(31e)는 모두 하방이 중공 영역(31c)에 달하도록 마련된다. 또한, 퍼지 가스 공급구(31p) 및 퍼지 가스 배출구(31e)는 원료 가스 유로(31h)와는 독립적으로 마련되어 있어, 퍼지 가스와 원료 가스가 혼재하는 일이 없도록 하고 있다. 또한, 퍼지 가스 공급구(31p)로부터 공급하는 퍼지 가스로서, 질소 혹은 불활성 가스가 사용된다. 또한, 퍼지 가스 공급구(31p) 및 퍼지 가스 배출구(31e)는 방전 공간(66) 및 후술하는 하우징 접촉 공간(R34)과도 독립적으로 형성되어 있다.
커버(31 및 32)의 조합 구조에 의해 구성되는 제1 보조 부재에 의해, 고압측 전극 구성부(1A)의 상방에, 커버(31)의 중공 영역(31c)과 커버(32)의 중공 영역(32c)을 포함하는 교류 전압 인가 공간(R31)이 마련된다.
전술한 바와 같이, 커버(31 및 32)는 모두 평면으로 보아 직사각형 환형으로 형성되어 있기 때문에, 교류 전압 인가 공간(R31)은 고압측 전극 구성부(1A), 커버(31 및 32)에 의해, 다른 공간과는 완전히 분리된 독립된 공간으로 된다. 측면 공간(R33)도 커버(32)의 저면과 전극 구성부 설치대(33)의 주요면(33b)의 단부 영역과 외주 돌출부(33x)에 의해, 방전 공간(66) 및 원료 가스 유로(31h 및 32h)를 제외한 다른 공간으로부터 완전히 분리되어 있다.
게다가, 원료 가스 유로(31h), 원료 가스 유로(32h), 측면 공간(R33) 및 스페이서(37)에 마련되는 복수의 관통구(37h)에 의해, 원료 가스 유로(31h)의 상방인 외부로부터 방전 공간(66)으로 이어지는 원료 가스 공급 경로를 형성하고 있다. 이때, 원료 가스 유로(31h 및 32h)는 중공 영역(31c 및 32c)과 독립적으로 마련된다.
따라서, 원료 가스 유로(31h 및 32h), 측면 공간(R33) 및 스페이서(37)의 복수의 관통구(37h)에 의해, 원료 가스 유로(31h)의 상방으로부터 방전 공간(66)으로 유도하는 원료 가스 공급 경로는, 교류 전압 인가 공간(R31)으로부터 독립적으로 형성된다.
그 결과, 원료 가스 공급 경로를 통하여 교류 전압 인가 공간(R31)과 방전 공간(66)이 공간적으로 이어지는 일은 없으므로, 교류 전압 인가 공간(R31)은 방전 공간(66)과의 가스의 흐름을 완전히 분리할 수 있다.
또한, 커버(32)는 비금속 재료를 구성 재료로 하고 있다. 커버(32)는, 원료 가스 유로(32h) 내에서 이상 방전이 발생해도 대응 가능하도록, 유전체 전극(111 및 211)의 구성 재료와 동일 재료를 구성 재료로 하는 것이 바람직하다. 또한, 커버(31)는 금속 재료를 구성 재료로 한 금속제이다. 커버(31)를 전계 강도가 낮은 영역에 설치하기 때문에, 커버(32)의 형성 높이는, 고전압 인가 영역인 금속 전극(101H 및 101L)으로부터 충분한 거리를 확보하도록 설정된다.
또한, 활성 가스에 의해 생성되는 생성 디바이스에 따라서는 혼입되어도 문제가 없는 절연 물질, 예를 들어 석영이나 질화실리콘 등을 커버(32)의 구성 재료로 해도 된다. 이 경우, 가령 원료 가스 공급 경로(예를 들어 커버(32)나 스페이서(37))에서 이상 방전이 발생하여 그 구성 원소가 증발되고, 원료 가스 중에 혼입되어도 성막 처리 상은 전혀 문제가 없다.
이와 같이, 강전계 영역인 고압측 전극 구성부(1A)에 비교적 가까운 위치에 마련되는 원료 가스 공급 경로로부터 금속 재료를 완전히 배제함으로써, 금속 부품 유래의 메탈 콘타미네이션을 방지하는 것이 가능하게 된다.
금속제 하우징인 금속 하우징(34)은, 활성 가스 생성용 전극군(301)(고압측 전극 구성부(1A), 접지측 전극 구성부(2A)), 커버(32) 및 전극 구성부 설치대(33) 모두와, 커버(31)의 하부를 내부의 공동부 내에 수용한다.
금속 하우징(34)의 공동부의 저면(34b) 상에 전극 구성부 설치대(33)가 배치되며, 이때, 활성 가스 배출구(33k)의 하방에 활성 가스 배출구(34k)(하우징용 가스 배출구)가 위치한다. 따라서, 가스 분출구(55)로부터 분출되는 활성 가스는, 가스의 흐름(8)을 따라, 활성 가스 통과구(33i), 활성 가스 배출구(33k) 및 활성 가스 배출구(34k)를 통하여, 하방에 마련되는 외부의 처리 챔버 등으로 분출된다.
또한, 금속 하우징(34)의 공동부의 측면(34d)과 전극 구성부 설치대(33), 커버(32) 및 커버(31)의 하부의 측면 영역, 그리고 커버(31)의 상부의 저면 영역의 일부의 사이에 하우징 접촉 공간(R34)이 마련된다. 이와 같이, 커버(31 및 32) 및 전극 구성부 설치대(33)의 외부에 있어서 금속 하우징(34)과의 사이에 하우징 접촉 공간(R34)이 마련된다. 하우징 접촉 공간(R34)은 주로 활성 가스 생성용 전극군(301)의 금속 전극(101H 및 101L)과의 절연 거리를 확보하기 위해 마련된다.
전술한 바와 같이, 교류 전압 인가 공간(R31)은 고압측 전극 구성부(1A), 커버(31 및 32)에 의해, 다른 공간으로부터 완전히 독립된 내부 공간으로 되도록 구성되어 있고, 방전 공간(66)도 원료 가스 공급 경로 이외를 제외하고 다른 공간으로부터 독립된 내부 공간으로 되도록 구성되어 있다. 따라서, 하우징 접촉 공간(R34)은 교류 전압 인가 공간(R31) 및 방전 공간(66)과 분리하여 마련된다.
또한, 원료 가스 공급 경로용 원료 가스 유로(31h, 32h)를 하우징 접촉 공간(R34)과 독립적으로 마련함으로써, 방전 공간(66)에 이르는 상술한 원료 가스 공급 경로도 다른 공간으로부터 독립된 내부 공간으로 되도록 구성되어 있기 때문에, 방전 공간(66)과 하우징 접촉 공간(R34)의 가스의 흐름을 완전히 분리하고 있다.
이와 같이, 교류 전압 인가 공간(R31), 방전 공간(66), 그리고 원료 가스 유로(31h 및 32h)를 포함하는 원료 가스 공급 경로는 각각, 하우징 접촉 공간(R34)과의 사이에 가스의 흐름이 분리되도록, 하우징 접촉 공간(R34)으로부터 독립적으로 마련된다.
또한, 커버(31)와 커버(32)의 접촉면에 있어서 원료 가스 유로(31h 및 32h)를 둘러싸도록 O링(70)이 마련된다. 마찬가지로 하여, 커버(32)와 전극 구성부 설치대(33)의 접촉면에 있어서의 원료 가스 유로(32h) 및 측면 공간(R33)을 둘러싸도록 O링(70)이 마련된다. 이들 O링(70)에 의해 원료 가스 공급 경로의 다른 공간과의 사이의 밀봉 정도를 높이고 있다.
또한, 접지측 전극 구성부(2A)와 전극 구성부 설치대(33)의 접촉면에 있어서 활성 가스 통과구(33i)를 둘러싸도록 O링(70)이 마련되고, 전극 구성부 설치대(33)와 금속 하우징(34)의 접촉면에 있어서 활성 가스 배출구(33k 및 34k)를 둘러싸도록 O링(70)이 마련된다. 이들 O링(70)에 의해 활성 가스 통과구(33i), 활성 가스 배출구(33k) 및 활성 가스 배출구(34k)의 다른 공간과의 사이의 밀봉 정도를 높이고 있다. 또한, 도 1에 있어서, 작은 동그라미 표시는 모두 O링(70)을 나타내고 있다.
도 4는, 종래의 활성 가스 생성 장치의 일반적인 구조를 모식적으로 도시하는 설명도이다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 금속 하우징(84) 내에 고압측 전극 구성부(81) 및 접지측 전극 구성부(82)를 포함하는 활성 가스 생성용 전극군이 수납된다. 고압측 전극 구성부(81)는 유전체 전극(811) 상에 금속 전극(801)에 마련되어 형성되고, 접지측 전극 구성부(82)는 유전체 전극 아래에 금속 전극에 마련되어 형성된다.
그리고, 고압측 전극 구성부(81)의 금속 전극(801)과 금속 하우징(84)의 사이에 고주파 전원(5)이 마련되고, 접지 레벨은 금속 하우징(84)을 통하여 접지측 전극 구성부(82)의 금속 전극에 전기적으로 접속된다.
고주파 전원(5)에 의한 고전압의 인가에 의해, 고압측 전극 구성부(81)와 접지측 전극 구성부(82)의 사이에 방전 공간(86)이 형성된다. 접지측 전극 구성부(82)에 마련된 가스 분출구(85)로부터 활성 가스를 하방으로 분출하고 있다.
또한, 금속 하우징(84)의 공동부의 저면에 주요면(84b)과, 주요면(84b)의 외주를 따라 주요면(84b)보다 상방(+Z 방향)으로 돌출되어 있는 외주 돌출부(84x)를 갖고 있다. 주요면(84b) 상에 접지측 전극 구성부(82)가 배치되고, 외주 돌출부(84x) 상에 고압측 전극 구성부(81)의 유전체 전극(812)의 단부가 배치된다.
또한, 금속 하우징(84)의 상부에는 원료 공급구(84h)가 마련되고, 하부에는 가스 분출구(85)의 하방에 위치하는 활성 가스 배출구(84k)가 마련된다. 따라서, 가스 분출구(55)로부터 분출되는 활성 가스는, 가스의 흐름(88)을 따라, 활성 가스 배출구(84k)를 통하여 외부로 배출된다.
한편, 고압측 전극 구성부(81)와 금속 하우징(84)에 의해 교류 전압 인가 공간(R81)이 형성되고, 교류 전압 인가 공간(R81)은 외주 돌출부(84x)에 마련된 유로(84y)를 경유하여, 방전 공간(86)에 이어져 있다.
이하, 실시 형태 1의 활성 가스 생성 장치의 효과에 대하여, 도 4에서 도시한 종래의 활성 가스 생성 장치와 대비하여 설명한다.
실시 형태 1의 활성 가스 생성 장치에 있어서, 교류 전압 인가 공간(R31)은 방전 공간(66)으로부터 분리되어 마련되어 있고, 커버(31 및 32)로 구성되는 제1 보조 부재는, 교류 전압 인가 공간(R31)과 독립적으로, 외부로부터 공급되는 원료 가스를 방전 공간(66)으로 유도하는, 원료 가스 공급 경로용 원료 가스 유로(31h 및 32h)를 가짐으로써, 방전 공간(66)과 교류 전압 인가 공간(R31)의 가스의 흐름을 완전 분리하고 있다.
이 때문에, 교류 전압 인가 공간(R31)에서 이상 방전(D2)이 발생한 경우에 생성되는, 고압측 전극 구성부(1A)(특히 금속 전극(101H 및 101L))의 구성 재료 등의 증발 물질이, 직접 혹은 원료 가스 공급 경로를 경유하여 방전 공간(66)에 혼입되는 제1 혼입 현상을 확실하게 피할 수 있다.
한편, 도 4에서 도시한 종래의 활성 가스 생성 장치에서는, 교류 전압 인가 공간(R81)과 방전 공간(86)이 유로(84y)를 통하여 공간적으로 이어져 있기 때문에, 교류 전압 인가 공간(R31)에서 생성되는 상기 증발 물질이, 원료 가스 공급 경로인 유로(84y)에 혼입되는 제1 혼입 현상을 피할 수 없다.
게다가, 실시 형태 1의 활성 가스 생성 장치에 있어서, 하우징 접촉 공간(R34)은 방전 공간(66)으로부터 분리되어 마련되어 있고, 커버(31 및 32)로 구성되는 제1 보조 부재는, 하우징 접촉 공간(R34)과 독립적으로, 원료 가스 공급 경로용 원료 가스 유로(31h 및 32h)를 가짐으로써, 방전 공간(66)과 하우징 접촉 공간(R34)의 가스의 흐름을 완전 분리하고 있다.
이 때문에, 하우징 접촉 공간(R34)에 있어서의 이상 방전(D3) 등에 의해 생성된 증발 물질이 방전 공간(66)에 혼입되는 제2 혼입 현상도 확실하게 피할 수 있다.
한편, 종래의 활성 가스 생성 장치에서는, 고압측 전극 구성부(81) 및 접지측 전극 구성부(82)를 통과하여 교류 전압 인가 공간(R81)으로부터, 금속 하우징(84)을 향하여 이상 방전(D4)이 발생하는 경우를 생각한다. 이 경우, 접지측 전극 구성부(82)가 상부에 배치되어 있지 않아, 상부가 노출된 주요면(84b) 상의 공간(실시 형태 1의 하우징 접촉 공간(R34)에 상당하는 공간)에서 생성된 증발 물질이 방전 공간(86)에 혼입되는 제2 혼입 현상을 피할 수 없다.
그 결과, 실시 형태 1의 활성 가스 생성 장치는, 종래의 활성 가스 생성 장치로는 피할 수 없는 상술한 제1 및 제2 혼입 현상을 확실하게 피할 수 있기 때문에, 양질의 활성 가스를 외부로 배출할 수 있는 효과를 발휘한다.
또한, 실시 형태 1의 활성 가스 생성 장치는, 원료 가스 이외의 제2 가스로서 퍼지 가스를 퍼지 가스 공급구(31p)로부터 교류 전압 인가 공간(R31) 내로 공급할 수 있다. 이 때문에, 교류 전압 인가 공간(R31) 내에 이상 방전이 발생한 경우에 생성되는 증발 물질을 퍼지 가스 배출구(31e)로부터 외부로 제거할 수 있다.
또한, 상기한 원료 가스 공급 경로는 교류 전압 인가 공간(R31)과 독립적으로 마련되어 있기 때문에, 퍼지 가스의 공급에 의해 원료 가스가 영향을 받는 일은 없다.
<실시 형태 2>
도 3은, 본 발명의 실시 형태 2인 활성 가스 생성 장치의 단면 구조를 모식적으로 도시하는 설명도이다.
고압측 전극 구성부(1A), 접지측 전극 구성부(2A) 및 스페이서(37)를 포함하는 활성 가스 생성용 전극군의 구성은 실시 형태 1의 활성 가스 생성용 전극군(301)과 동일하다.
또한, 제1 보조 부재를 구성하는 커버(41) 및 가스 시일 유닛 커버(42)는, 실시 형태 1의 커버(31) 및 커버(32)에 대응한다. 커버(41)에 형성되는 원료 가스 유로(41h), 퍼지 가스 공급구(41p)(제2 가스 공급구) 및 퍼지 가스 배출구(41e)(제2 가스 배출구)는, 커버(31)에 형성되는 원료 가스 유로(31h), 퍼지 가스 공급구(31p) 및 퍼지 가스 배출구(31e)에 대응한다.
또한, 가스 시일 유닛 커버(42)에 형성되는 원료 가스 유로(42h)는, 커버(32)에 형성되는 원료 가스 유로(32h)에 대응한다.
제2 보조 부재인 전극 구성부 설치대(43)는, 실시 형태 1의 전극 구성부 설치대(33)에 대응하고, 활성 가스 통과구(43i) 및 활성 가스 배출구(43k)는, 활성 가스 통과구(33i) 및 활성 가스 배출구(33k)에 대응한다. 활성 가스 통과구(43i) 및 활성 가스 배출구(44k)에 의해 보조 부재용 가스 배출구를 구성한다.
금속 하우징(44)은 실시 형태 1의 금속 하우징(34)에 대응하고, 활성 가스 배출구(44k)는 활성 가스 배출구(34k)에 대응한다.
또한, 교류 전압 인가 공간(R41)은 교류 전압 인가 공간(R31)에 대응하고, 하우징 접촉 공간(R44)은 하우징 접촉 공간(R34)에 대응한다.
이하, 실시 형태 2의 특징 부분을 중심으로 설명한다. 또한, 동일 부호, 또는 상기 대응 관계를 갖는 개소는, 이하에서 설명한 내용을 제외하고, 실시 형태 1과 마찬가지의 특징을 갖고 있기 때문에, 설명을 생략한다.
가스 시일 유닛 커버(42)는 고압측 전극 구성부(1A) 및 접지측 전극 구성부(2A) 각각의 외주부를 상하에서 끼워 넣도록 하여 보유 지지한다. 즉, 가스 시일 유닛 커버(42)는, 활성 가스 생성용 전극군(301)을 단독으로 보유 지지하는 전극군 보유 지지 부재로서 기능한다.
또한, 가스 시일 유닛 커버(42)에 있어서, 원료 가스 유로(42h)는 도중에 스페이서(37)의 방향으로 굴곡되어 마련되고, 스페이서(37)의 복수의 관통구(37h)와 직결되도록 마련된다.
전극 구성부 설치대(43)는 상부의 주요면(43s) 상에 접지측 전극 구성부(2A)를 배치함과 함께, 주요면(43s)의 외주 영역에 마련되고, 주요면(43s)보다 형성 높이가 낮은 단차부(43d) 상에 가스 시일 유닛 커버(42)의 일부를 배치함으로써, 가스 시일 유닛 커버(42)를 포함하는 활성 가스 생성용 전극군(301)을, 접지측 전극 구성부(2A)측에서 지지하고 있다.
이와 같이, 제2 보조 부재인 전극 구성부 설치대(43)는, 가스 시일 유닛 커버(42)와 함께 활성 가스 생성용 전극군(301)을 접지측 전극 구성부(2A)측에서 지지하고 있다.
실시 형태 1의 커버(31 및 32)와 마찬가지로, 커버(41)와 가스 시일 유닛 커버(42)의 조합 구조인 제1 보조 부재에 의해, 고압측 전극 구성부(1A)의 상방에, 교류 전압 인가 공간(R41)이 마련된다.
또한, 실시 형태 2에 있어서, 원료 가스 유로(41h), 원료 가스 유로(42h) 및 스페이서(37)에 마련되는 복수의 관통구(37h)에 의해, 원료 가스 유로(41h)의 상방인 외부로부터 방전 공간(66)으로 이어지는 원료 가스 공급 경로를 형성하고 있다.
따라서, 실시 형태 2의 활성 가스 생성 장치는, 원료 가스 유로(41h)의 상방으로부터 방전 공간(66)으로 유도하는 상기 원료 가스 공급 경로는, 교류 전압 인가 공간(R41)으로부터 독립적으로 형성된다. 즉, 방전 공간(66)과 교류 전압 인가 공간(R41)의 가스의 흐름을 완전 분리하고 있다.
또한, 금속 하우징(44)의 공동부의 측면(44d)과 전극 구성부 설치대(43), 가스 시일 유닛 커버(42) 및 커버(41)의 하부의 측면 영역, 그리고 커버(41)의 상부의 저면 영역의 일부의 사이에 하우징 접촉 공간(R44)이 마련된다.
교류 전압 인가 공간(R41)은, 실시 형태 1의 교류 전압 인가 공간(R31)과 마찬가지로, 고압측 전극 구성부(1A), 커버(41) 및 가스 시일 유닛 커버(42)에 의해, 다른 공간으로부터 완전히 독립된 공간으로 되도록 구성되어 있고, 방전 공간(66)에 이르는 원료 가스 공급 경로도 다른 공간으로부터 완전히 분리되어 있다. 따라서, 하우징 접촉 공간(R44)은, 교류 전압 인가 공간(R41) 및 방전 공간(66)과 완전 분리되어 있다. 즉, 방전 공간(66)과 하우징 접촉 공간(R44)의 가스의 흐름을 완전 분리하고 있다.
따라서, 실시 형태 2의 활성 가스 생성 장치는, 실시 형태 1과 마찬가지로, 제1 및 제2 혼입 현상을 확실하게 피할 수 있기 때문에, 양질의 활성 가스를 외부로 배출할 수 있는 효과를 발휘한다.
또한, 실시 형태 2의 활성 가스 생성 장치는, 실시 형태 1과 마찬가지로, 퍼지 가스를 퍼지 가스 공급구(41p)로부터 교류 전압 인가 공간(R41)으로 공급할 수 있기 때문에, 교류 전압 인가 공간(R41) 내에 이상 방전이 발생한 경우에 생성되는 증발 물질을 퍼지 가스 배출구(41e)로부터 외부로 제거할 수 있다.
또한, 실시 형태 2는, 원료 가스 공급 경로로서, 실시 형태 1과 같이 측면 공간(R33)을 마련하지 않는 만큼, 원료 가스 공급 경로와 교류 전압 인가 공간(R41) 및 하우징 접촉 공간(R44)의 사이에서 원료 가스의 실드 기능을 높일 수 있다.
또한, 실시 형태 2의 활성 가스 생성 장치는, 활성 가스 생성용 전극군(301)을 단독으로 보유 지지하는 전극군 보유 지지 부재로서 기능하는 가스 시일 유닛 커버(42)를 갖고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
실시 형태 2는 상기 특징을 가짐으로써, 메인터넌스 등에서 활성 가스 생성용 전극군(301)의 교환이 필요할 때, 활성 가스 생성용 전극군(301)과 가스 시일 유닛 커버(42)의 조합 구조체를 필요 최소 구성으로서 운반할 수 있기 때문에, 편리성의 향상을 도모할 수 있다.
한편, 실시 형태 1의 활성 가스 생성 장치에서 활성 가스 생성용 전극군(301)의 교환이 필요한 경우, 활성 가스 생성용 전극군(301)을 단독으로 운반하거나, 「전극 구성부 설치대(33)+활성 가스 생성용 전극군(301)+커버(31 및 32)」를 통합하여 하나의 조합 구조체로서 운반할 필요가 있다.
전자의 운반인 경우, 고압측 전극 구성부(1A) 및 접지측 전극 구성부(2A)를 각각 개별적으로 운반할 필요가 생겨 번거로우며, 또한 고정이 용이하지는 않으므로 세라믹이 주재료인 고압측 전극 구성부(1A) 혹은 접지측 전극 구성부(2A)의 파손 리스크가 높아진다고 하는 문제점을 갖고 있다. 한편, 후자의 운반인 경우, 조합 구조체는 최소 구성 단위로서는 지나치게 크다는 문제를 갖고 있다.
한편, 실시 형태 2의 활성 가스 생성 장치에서는, 활성 가스 생성용 전극군(301)과 가스 시일 유닛 커버(42)의 조합 구조체를 필요 최소 구성으로서 운반할 수 있기 때문에, 상술한 실시 형태 1의 문제가 발생하는 일은 없다.
<실시 형태 3>
실시 형태 3에 있어서, 기본적인 구성은 도 1 및 도 2에서 도시한 실시 형태 1 혹은 도 3에서 도시한 실시 형태 2와 동일하다. 즉, 방전 공간(66), 교류 전압 인가 공간(R31(R41)) 및 하우징 접촉 공간(R34(R34))은 서로 완전 분리되어 있어, 한쪽 공간에서 발생한 가스가, 다른 쪽 공간으로 혼입되는 일은 없다.
실시 형태 3에서는, 방전 공간(66)의 압력은 대략 10kPa 내지 30kPa 정도의 비교적 약한 약대기압으로 설정되어 있다. 또한, 상기 압력 설정에 있어서의 원료 가스로서 예를 들어 질소 가스 100％가 고려된다.
방전 공간(66)에서는, 방전(D1)을 발생시켜 원료 가스를 활성화시키는 공간이라는 점에서, 보다 낮은 전압으로 방전을 개시시키는 것이 바람직하다. 방전(D1) 자체는 전계 강도가 어떤 값을 초과하면 가스가 절연 파괴를 일으킴으로써 야기된다.
절연 파괴를 야기하는 전계 강도는 원료 가스의 종류와 압력에 의해 결정되며, 대기압 근방에 있어서는 압력이 낮을수록, 절연 파괴에 이르는 전계 강도도 낮아진다. 이상의 관점에서 방전 공간(66)에서는 상술한 압력 설정으로 하고 있다.
한편, 교류 전압 인가 공간(R31(R41))이나 하우징 접촉 공간(R34(R44))에서는 방전은 가능한 한 발생시키지 않는 것이 바람직하다. 예기치 않은 방전인 이상 방전을 발생시키지 않는 가장 확실한 방법은 절연 거리를 충분히 취하는 것이지만, 활성 가스 생성용 전극군(301)의 설치 스페이스의 문제로부터 그 거리에는 한계가 있기 때문에, 실시 형태 3에서는, 압력을 높임으로써 절연 파괴 전계 강도를 보다 높이는 방법을 채용하고 있다. 단, 압력의 상한값은 구성 부품의 강도에 의해 대략 결정되기 때문에, 교류 전압 인가 공간(R31) 및 하우징 접촉 공간(R34)의 압력은 100kPa 내지 300kPa(절대압) 정도로 하는 것이 바람직하다.
실시 형태 1 혹은 실시 형태 2에서 나타낸 구조는, 방전 공간(66)과 교류 전압 인가 공간(R31) 및 하우징 접촉 공간(R34) 내의 가스층을 서로 분리한 구조로 되어 있기 때문에, 방전 공간(66)의 압력을, 교류 전압 인가 공간(R31) 및 하우징 접촉 공간(R34)의 압력보다 낮게 설정함으로써, 방전 공간(66)에 있어서의 방전(D1)이 보다 낮은 인가 전압으로도 발생하도록 하며, 또한 교류 전압 인가 공간(R31) 및 하우징 접촉 공간(R34)의 압력을 비교적 높게 함으로써, 방전을 억제한다고 하는, 방전 공간(66), 교류 전압 인가 공간(R31) 및 하우징 접촉 공간(R34) 각각에 적합한 압력 설정이 가능하게 된다.
이와 같이, 실시 형태 3의 활성 가스 생성 장치는, 방전 공간(66)의 압력을 비교적 낮게 설정하여 방전 현상이 보다 낮은 인가 전압으로도 발생하도록 하며, 또한 교류 전압 인가 공간(R31) 및 하우징 접촉 공간(R34)의 압력을 비교적 높게 설정하여 방전 현상이 발생하지 않도록 할 수 있는 효과를 발휘한다.
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 것이라고 이해된다.
1A: 고압측 전극 구성부
2A: 접지측 전극 구성부
31, 32, 41: 커버
31h, 32h, 41h, 42h: 원료 가스 유로
31e, 41e: 퍼지 가스 배출구
31p, 41p: 퍼지 가스 공급구
33, 43: 전극 구성부 설치대
37: 스페이서
42: 가스 시일 유닛 커버
301: 활성 가스 생성용 전극군

Claims (4)

  1. 제1 전극 구성부(1A)와 상기 제1 전극 구성부의 하방에 마련되는 제2 전극 구성부(2A)를 갖는 활성 가스 생성용 전극군(301)과,
    상기 제1 및 제2 전극 구성부에 상기 제1 전극 구성부가 고전압으로 되도록 교류 전압을 인가하는 교류 전원부(5)를 구비하고, 상기 교류 전원부에 의한 상기 교류 전압의 인가에 의해, 상기 제1 및 제2 전극 구성부간에 방전 공간이 형성되고, 상기 방전 공간에 공급된 원료 가스를 활성화하여 얻어지는 활성 가스가 상기 제2 전극 구성부에 마련된 가스 분출구(55)로부터 분출되고,
    상기 제1 전극 구성부와의 사이에 상기 방전 공간과 분리되어 교류 전압 인가 공간(R31, R41)을 형성하도록 마련되는 제1 보조 부재(31, 32, 41, 42)와,
    비금속 재료로 구성되고, 상기 활성 가스 생성용 전극군을 상기 제2 전극 구성부측에서 지지하는 제2 보조 부재(33, 43)를 구비하고, 상기 제2 보조 부재는 상기 가스 분출구로부터 분출되는 활성 가스를 통과시키는 보조 부재용 가스 배출구(33i, 33k, 43i, 43k)를 갖고,
    상기 활성 가스 생성용 전극군 및 상기 제2 보조 부재 모두와, 상기 제1 보조 부재의 적어도 일부를 수용하는 금속제 하우징(34, 44)을 더 구비하고, 상기 하우징은 보조 부재용 가스 배출구를 통과하는 활성 가스를 외부로 배출하는 하우징용 가스 배출구(34k, 44k)를 갖고, 상기 하우징과 상기 제1 및 제2 보조 부재의 사이에 상기 방전 공간과 분리된 하우징 접촉 공간(R34, R44)이 마련되고,
    상기 제1 보조 부재는, 상기 교류 전압 인가 공간 및 상기 하우징 접촉 공간 각각과 독립적으로, 외부로부터 공급되는 원료 가스를 상기 방전 공간으로 유도하는, 원료 가스 공급 경로용 원료 가스 유로(31h, 32h, 41h, 42h)를 가짐으로써, 상기 방전 공간과 상기 교류 전압 인가 공간의 가스의 흐름을 분리하며, 또한 상기 방전 공간과 상기 하우징 접촉 공간의 가스의 흐름을 분리하는,
    활성 가스 생성 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 보조 부재는 외부로부터 원료 가스 이외의 제2 가스를 상기 교류 전압 인가 공간으로 공급하는 제2 가스 공급구(31p, 41p)를 더 갖고, 상기 제2 가스 공급구는 상기 원료 가스 유로와 독립적으로 마련되는,
    활성 가스 생성 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 방전 공간의 압력에 비하여, 상기 교류 전압 인가 공간의 압력을 높게 설정한 것을 특징으로 하는,
    활성 가스 생성 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 보조 부재는 상기 활성 가스 생성용 전극군을 단독으로 보유 지지하는 전극군 보유 지지 부재(42)를 포함하고,
    상기 제2 보조 부재(43)는, 상기 전극군 보유 지지 부재와 함께 상기 활성 가스 생성용 전극군을 상기 제2 전극 구성부측에서 지지하는,
    활성 가스 생성 장치.
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