TW202005479A - 活性氣體產生裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明以提供不用變更孔口部的構造，就可有目的地減弱設於孔口部的下方之處理空間的電場強度之活性氣體產生裝置的構造為目的。本發明中，高電壓側電極構成部(1)另外具有在介電質電極(11)的上表面上與金屬電極(10)獨立而形成的導電膜(12)。導電膜(12)從平面圖看係設於至少一個氣體噴出孔(9)與金屬電極(10)之間，而且導電膜(12)係設在接地電位。
Description
本發明係關於利用平行平板方式的介電質屏蔽放電來產生活性氣體，並將活性氣體供給到後段的處理空間之活性氣體產生裝置。
利用平行平板方式的介電質屏蔽放電來產生活性氣體之活性氣體產生裝置，係揭示於例如專利文獻1中。
第14圖係顯示專利文獻1所揭示的以往的氮自由基(nitrogen radical)產生系統100的概略構成之圖。氮自由基產生系統100係由氮自由基產生裝置101、交流電壓源108及處理腔室112所構成。
作為活性氣體產生裝置之氮自由基產生裝置101，係利用介電質屏蔽放電從氮氣產生出屬於活性氣體之氮自由基。
在氮自由基產生裝置101內的空間102，配設有產生介電質屏蔽放電之放電單元。上述放電單元係由第一電極103及第二電極104所構成。
第二電極104係設置於氮自由基產生裝置 101的底面的中央部。第一電極103係面向第二電極104而設置。第一電極103與第二電極104係分開預定的間隔而相向。換言之，第一電極103與第二電極104之間係形成有放電空間105。
另外，在面向放電空間105之第一電極103的主面及面向放電空間105之第二電極104的主面之至少其中之一，配設有介電質(第14圖中將其圖示省略)。
上述放電單元可使介電質屏蔽放電在第一電極103與第二電極104之間的放電空間105發生。
在氮自由基產生裝置101的上面中央部，配設有氣體供給口106。屬於原料氣體之氮氣從氮自由基產生裝置101的外部通過氣體供給口106而供給到氮自由基產生裝置101內的空間102。
在第二電極104的中央部，穿設有一個用來將氮自由基氣體輸出到氮自由基產生裝置101外之氣體放出部107。
交流電壓源108係對於上述放電單元施加高壓的交流電壓。交流電壓源108的一個端子與第一電極103電性連接，交流電壓源108的另一個端子與氮自由基產生裝置101的殼體(接地)電性連接。如前述，第二電極104係配設於氮自由基產生裝置101的底面。因此，交流電壓源108的另一個端子透過氮自由基產生裝置101而與第二電極104電性連接。
換言之，交流電壓源108係在第一電極103 與第二電極104之間施加高壓的交流電壓。藉由交流電壓之施加，在第一電極103與第二電極104之間的放電空間105使介電質屏蔽放電發生。
從氣體供給口106供給進來的氮氣，從各電極103、104的外周部侵入到放電空間105內。然後，氮氣從各電極103、104的外周部向內部傳遞。藉由在放電空間105內發生的介電質屏蔽放電，而於傳遞中的氮氣使氮自由基產生。產生的氮自由基從氣體放出部107輸出到氮自由基產生裝置101外。
又，如第14圖所示，在氮自由基產生裝置101的下側配設有處理腔室112。氮自由基產生裝置101的底面與處理腔室112上表面相接。
在氮自由基產生裝置101與處理腔室112之間，配設有孔口(orifice)部109。孔口部109係透過細孔110使氣體放出部107與處理腔室112內的處理室111相連接。
孔口部109的細孔110的孔徑，係比氣體放出部107的孔的孔徑小。更具體地說，孔口部109的細孔110的入口的口徑，係比氣體放出部107的孔的出口的口徑小。因此，孔口部109的細孔110，會使得氮自由基產生裝置101內的空間102與處理室111之間形成不同的壓力。
處理腔室112內的處理室111，係實施利用在氮自由基產生裝置101產生，從該氮自由基產生裝置 101(具體地說係從氣體放出部107)輸出的氮自由基而進行之處理。
如第14圖所示，處理腔室112內的處理室111中配設有基座(susceptor)114，在該基座114上載置屬於處理對象物之晶圓(基板)113。在處理腔室112的側面配設有氣體排氣部115。利用氣體排氣部115，將處理室111內的壓力維持在例如1Torr~100Torr程度之範圍內的定值。氣體排氣部115所做的排氣處理，不僅可設定空間102及處理室111的壓力，而且可使從氮自由基產生裝置101到處理腔室112之氮氣及氮自由基氣體的流動產生。
如上所述，第14圖所示之以往的氮自由基產生系統100中的氮自由基產生裝置101，係使介電質屏蔽放電在第一電極103與第二電極104之間的放電空間105發生，且使利用介電質屏蔽放電而得到之活性氣體經由氣體放出部107及孔口部109的細孔110而供給到屬於後段的裝置的處理室111。
專利文獻1：日本特許第6239483號公報
就第14圖所示之以往的氮自由基產生裝置101而言，在孔口部109的構成材料為絕緣體之情況，可 想像得到會有施加於第一電極103與第二電極104之電壓所產生的電場的強度使得處理室111側的孔口部109表面發生絕緣破壞，引發異常放電之情形。
亦即，為了使介電質屏蔽放電發生而施加的電壓，也會在屬於後段的裝置之處理腔室112的處理室111內產生出具有使絕緣破壞發生的電場強度之區域，會在處理室111內發生屬於成為金屬汙染(metal contamination)的發生原因之放電之異常放電。
處理室111因為是在與氮自由基產生裝置101內的空間102相比較為減壓的環境下，所以會有因為異常放電而產生的離子在電場作用下加速而撞擊晶圓113，對晶圓113造成損傷之問題點。
因此，在以往的活性氣體產生裝置中，抑制異常放電發生很重要。要抑制異常放電，必須使氣體放出部107的附近區域R107的電場強度緩和。
抑制異常放電之方法，可考慮將孔口部109的細孔110的形成長度加長之第一方法。
採用第一方法的話，因可使第一電極103等之接受高電壓的施加之部位(以下，有時將之稱為「電壓施加部」)與後段的裝置(處理腔室112)相隔充分的距離，而可使後段的裝置內的電場強度減弱。
然而，使上述距離增長的話，活性氣體到達處理對象物(晶圓113)所需的時間也會變長，所以活性氣體失去活性的可能性會變高。因此，使上述距離增長並不 是很好的方法。
抑制異常放電之方法，亦可考慮減低交流電壓源108所供給的交流電壓的電壓值之第二方法等。不過，採用第二方法會使得產生的活性氣體量降低，並不算好。
如上所述，上述的第一及第二方法都具有作為抑制異常放電的方法而言難以說是很好的方法之問題點。
本發明之目的在解決如上述之問題點，提供不用變更孔口部的構造，就可有目的地減弱設於孔口部的下方之處理空間的電場強度之活性氣體產生裝置。
本發明之活性氣體產生裝置，係產生使供給至放電空間之原料氣體活性化而得到的活性氣體之活性氣體產生裝置，具備有：第一電極構成部以及設於前述第一電極構成部的下方之第二電極構成部，前述第一電極構成部係具有第一介電質電極及形成於前述第一介電質電極的上表面上之第一金屬電極，前述第二電極構成部係具有第二介電質電極及形成於前述第二介電質電極的下表面上之第二金屬電極，在前述第一與第二金屬電極間施加交流電壓，在前述第一與第二介電質電極相向之介電質空間內，包含前述第一與第二金屬電極之從平面圖看重疊之區域作為前述放電空間，前述第二介電質電極係具有用來將前述活性氣體噴出到外部之至少一個氣體噴出孔，且將從 前述放電空間到前述至少一個氣體噴出孔之路徑規定作為活性氣體流通路徑，前述活性氣體產生裝置還具備有：設於前述第二介電質電極本身或前述第二介電質電極的下方，具有與前述至少一個氣體噴出孔對應的至少一個貫通孔之孔口部，前述第一電極構成部還具有在前述第一介電質電極的上表面上與前述第一金屬電極獨立而形成之輔助導電膜，前述輔助導電膜係設成從俯視觀看與前述活性氣體流通路徑的一部分重疊，且前述輔助導電膜係設定在接地電位。
申請專利範圍第1項記載的本發明之活性氣體產生裝置具有上述特徵，因此可藉由設定在接地電位之輔助導電膜緩和上述活性氣體流通路徑的電場強度。
結果，申請專利範圍第1項記載之本發明就會產生不用變更孔口部的構造，就可有目的地減弱設於孔口部的下方之處理空間的電場強度之主要效果。
本發明的目的、特徵、各種實施形態及優點，經以下的詳細的說明及隨附的圖式，將變得更加清楚明瞭。
1、1A、1B‧‧‧高電壓側電極構成部
2、2A、2B‧‧‧接地側電極構成部
9、9A、9B‧‧‧氣體噴出孔
5‧‧‧高頻電源
6‧‧‧原料氣體
7‧‧‧活性氣體
10、10A、10H、10L、20、20A、20H、20L‧‧‧金屬電極
11、11A、11B、21、21A、21B‧‧‧介電質電極
12、12A、12B、12H、12L‧‧‧導電膜
15‧‧‧放電空間
18‧‧‧氣體的流動
31‧‧‧殼體
32‧‧‧氣體供給口
33‧‧‧內部空間
40‧‧‧孔口部
49‧‧‧貫通孔
51、51S‧‧‧活性氣體產生裝置
60‧‧‧處理腔室
63‧‧‧處理空間
100‧‧‧氮自由基生成系統
101‧‧‧氮自由基生成裝置
102‧‧‧空間
103‧‧‧第一電極
104‧‧‧第二電極
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106‧‧‧氣體供給口
107‧‧‧氣體放出部
108‧‧‧交流電壓電源
109‧‧‧孔口部
110‧‧‧細孔
111‧‧‧處理室
112‧‧‧處理腔室
113‧‧‧晶圓
114‧‧‧基座
115‧‧‧氣體排氣部
301、301A、301B‧‧‧活性氣體產生用電極群
第1圖係顯示本發明的實施形態之活性氣體產生裝置的構造之說明圖。
第2圖係從上方看第一態樣的高電壓側電極構成部所 見之平面圖。
第3圖係從下方看第一態樣的接地側電極構成部所見之平面圖。
第4圖係顯示第一態樣的活性氣體產生用電極群的剖面構造之剖面圖。
第5圖係以示意圖顯示第一態樣的活性氣體產生用電極群的全體構成之說明圖。
第6圖係從上方看第二態樣的高電壓側電極構成部所見之平面圖。
第7圖係從下方看第二態樣的接地側電極構成部所見之平面圖。
第8圖係顯示第二態樣的活性氣體產生用電極群的剖面構造之剖面圖。
第9圖係以示意圖顯示第二態樣的活性氣體產生用電極群的全體構成之說明圖。
第10圖係以示意圖顯示模擬對象的構造之說明圖。
第11圖係顯示傳統構造的模擬結果之說明圖。
第12圖係顯示本實施形態的模擬結果之說明圖。
第13圖係顯示本實施形態的變形例的模擬結果之說明圖。
第14圖係顯示傳統的氮自由基產生系統的概略構成之說明圖。
<實施形態>
(基本構成)
第1圖係顯示本發明的實施形態之活性氣體產生裝置的基本構成之說明圖。第1圖中標記有XYZ直角座標系。本實施形態之活性氣體產生裝置51，係產生使供給至放電空間15之原料氣體6活性化而得到的活性氣體7之活性氣體產生裝置。
活性氣體產生裝置51其主要構成部係包含有金屬殼體31、氣體供給口32、活性氣體產生用電極群301及孔口部40。
金屬殼體31係設定在接地電位之金屬製的活性氣體產生裝置51用的殼體，其上部安裝有氣體供給口32，原料氣體6從氣體供給口32供給到金屬殼體31的內部空間33。
活性氣體產生用電極群301係配置於活性氣體產生裝置51的金屬殼體31的內部空間33內。具體而言，活性氣體產生用電極群301係配置於金屬殼體31的底面上。另外，孔口部40係組裝於金屬殼體31的底面而構成為金屬殼體31的底面的一部分。
活性氣體產生用電極群301係由作為第一電極構成部之高電壓側電極構成部1與作為第二電極構成部之接地側電極構成部2的組合所構成，接地側電極構成部2係設於高電壓側電極構成部1的下方。
高電壓側電極構成部1其主要構成部係具 有作為第一介電質電極之介電質電極11及形成於介電質電極11的上表面上之屬於第一金屬電極之金屬電極10。高電壓側電極構成部1還具有在介電質電極11的上表面上與金屬電極10獨立而形成之屬於輔助導電膜之導電膜12。
金屬製的導電膜12從平面圖看係設於至少一個氣體噴出孔9與金屬製的金屬電極10之間。金屬製的導電膜12從平面圖看亦可與至少一個氣體噴出孔9重疊。
金屬電極10及導電膜12係利用例如濺鍍法或印刷燒結法而設於介電質電極11的上表面上。
接地側電極構成部2其主要構成部係具有作為第二介電質電極之介電質電極21及形成於介電質電極21的下表面上之屬於第二金屬電極之金屬電極20。
金屬電極20係利用濺鍍法或印刷燒結法等而設於介電質電極21的下表面上。
高電壓側電極構成部1的介電質電極11及接地側電極構成部2的介電質電極21係利用未圖示的間隔件(spacer)等而設置成兩者之間相隔預定的一定的間隔。
高頻電源5施加交流電壓至金屬電極10與金屬電極20之間。具體而言，高頻電源5係施加交流電壓到金屬電極10，金屬電極20及導電膜12則是經由金屬殼體31而設定在接地電位。
在介電質電極11與介電質電極21相向之介電質空間內設有放電空間15，放電空間15係包含金屬電 極10及20兩者在平面圖上看時相重疊的區域。
介電質電極11的上表面、介電質電極21的下表面的形狀可為平坦的，亦可設為預定的形狀。例如，可將介電質電極11的上表面設為會成為障礙之凹凸形狀，來使金屬電極10與導電膜12之間不會發生沿面放電。
介電質電極21係具有用來使活性氣體7噴出到外部的處理空間63之至少一個氣體噴出孔9。
孔口部40係設於介電質電極21的下方，具有與至少一個氣體噴出孔9對應之至少一個貫通孔49。孔口部40的構成材料係為陶瓷、玻璃及藍寶石(sapphire)之一。
在如此的構成的活性氣體產生裝置51中，在金屬電極10與20間施加交流電壓使介電質屏蔽放電在活性氣體產生用電極群301的放電空間15發生，同時從氣體供給口32供給原料氣體6到金屬殼體31的內部空間33內，使原料氣體6從活性氣體產生用電極群301的外周部流通到內部。
於是，在活性氣體產生裝置51中，放電空間15內的原料氣體6受到活性化而產生活性氣體7，產生的活性氣體7流經過活性氣體流通路徑，亦即流經過從上述介電質空間內的放電空間15到至少一個氣體噴出口9之路徑。
流經過上述活性氣體流通路徑之活性氣體7，通過至少一個氣體噴出口9及孔口部40的貫通孔49 而隨著氣體的流動18最終到達後段的處理空間63。
在本實施形態之活性氣體產生裝置51中，如上述，導電膜12係設成從平面圖看與上述活性氣體流通路徑的一部分重疊。
如上所述，本實施形態之活性氣體產生裝置51具有以下的特徵(1)及特徵(2)。
(1)導電膜12係設成從平面圖看與上述活性氣體流通路徑的一部分重疊。
(2)導電膜12係設定在接地電位。
用來實現第1圖所示的實施形態之活性氣體產生裝置51的基本構成之具體的構成，可考慮以下說明的第一態樣及第二態樣。
(第一態樣)
第2至5圖皆為顯示實施形態之活性氣體產生裝置51的第一態樣的活性氣體產生用電極群301A的構造之圖。第2至5圖中都標記有XYZ直角座標系。
活性氣體產生裝置51的第一態樣，係採用第2至5圖所示的活性氣體產生用電極群301A來作為第1圖所示的基本構成的活性氣體產生用電極群301。
第2圖係從上方(+Z方向側)看第一態樣的高電壓側電極構成部1A所見之平面圖。第3圖係從下方(-Z方向側)看第一態樣的接地側電極構成部2A所見之平面圖。第4圖係顯示活性氣體產生用電極群301A的XZ 平面的剖面構造之剖面圖。第5圖係以示意圖顯示活性氣體產生用電極群301A的全體構成之說明圖。
以下，適當地參照第2至5圖來說明第一態樣之活性氣體產生用電極群301A。
如第4及5圖所示，活性氣體產生用電極群301A係由屬於第一電極構成部之高電壓側電極構成部1A與屬於第二電極構成部之接地側電極構成部2A的組合所構成。接地側電極構成部2A係設於高電壓側電極構成部1A的下方。如第2至5圖所示，活性氣體產生用電極群301A係採用平行平板型式。
高電壓側電極構成部1A其主要構成部係具有屬於第一介電質電極之介電質電極11A及形成於介電質電極11A的上表面上之屬於第一金屬電極之金屬電極10A。高電壓側電極構成部1A還具有在介電質電極11A的上表面上與金屬電極10A獨立而形成之屬於輔助導電膜之導電膜12A。
如第2圖所示，介電質電極11A係形成為從平面圖看呈圓形，金屬電極10A係形成為從平面圖看呈圓環狀，導電膜12A係形成為從平面圖看呈圓形。導電膜12A係在介電質電極11A的中心部上配置成從平面圖看與氣體噴出孔9A重疊。金屬電極10A係以包圍導電膜12A之方式與導電膜12A的外周部相隔預定的距離而配置。第2圖的A-A剖面為第4圖之剖面構造。
另一方面，接地側電極構成部2A其主要構 成部係具有屬於第二介電質電極之介電質電極21A及形成於介電質電極21A的下表面上之屬於第二金屬電極之金屬電極20A。
另外，介電質電極21A係具有：用來使活性氣體7噴出到外部的處理空間63之單一個氣體噴出孔9A。此單一個氣體噴出孔9A係對應於第1圖所示的基本構成中之至少一個氣體噴出孔9。
如第3圖所示，介電質電極21A係形成為從平面圖看呈圓形，金屬電極12A係形成為從平面圖看呈圓環狀，單一個氣體噴出孔9A係形成為從平面圖看呈圓形。氣體噴出孔9A係從平面圖看設於介電質電極21A的中心部。金屬電極20A係以包圍於氣體噴出孔9A的周圍之形態與氣體噴出孔9A的外周部相隔預定的距離而配置。第3圖的B-B剖面為第4圖之剖面構造。
上述構成的第一態樣，係以在形成於介電質電極11A與21A之間的介電質空間內，從放電空間15到單一個氣體噴出孔9A之路徑作為活性氣體流通路徑。
如第2至5圖所示，導電膜12A係配置於從平面圖看與氣體噴出孔9A重疊之位置。亦即，導電膜12A係配置成從平面圖看與上述活性氣體流通路徑的一部分重疊。
高頻電源5施加交流電壓至金屬電極10A與金屬電極20A之間。具體而言，高頻電源5係施加交流電壓到金屬電極10A，金屬電極20A及導電膜12A則是透 過金屬殼體31而設定在接地電位。
第一態樣之孔口部40係設於介電質電極21A的下方，具有與單一個氣體噴出孔9A對應之單一個貫通孔49。
如上所述，在活性氣體產生裝置51的第一態樣中，導電膜12A係設成從平面圖看與上述活性氣體流通路徑的一部分重疊且導電膜12A係設定在接地電位。亦即，第一態樣具有基本構成的上述特徵(1)及特徵(2)。
如此構成的活性氣體產生裝置51的第一態樣，係在金屬電極10A與20A間施加交流電壓使介電質屏蔽放電在活性氣體產生用電極群301A的放電空間15發生。同時，活性氣體產生裝置51的第一態樣，係從氣體供給口32供給原料氣體6到金屬殼體31的內部空間33內，使原料氣體6從活性氣體產生用電極群301A的外周部朝向單一個氣體噴出孔9A之方向流通而作為氣體的流動8(參照第5圖)。
於是，在活性氣體產生裝置51的第一態樣中，放電空間15內的原料氣體6受到活性化而產生活性氣體7，產生的活性氣體7流經活性氣體流通路徑，亦即流經從上述介電質空間內的放電空間15到該單一個氣體噴出口9A之路徑。
流經過上述活性氣體流通路徑之活性氣體7，通過該單一個氣體噴出口9A及孔口部40的貫通孔49而隨著氣體的流動18最終到達後段的處理空間63。
(第二態樣)
第6至9圖皆為顯示實施形態之活性氣體產生裝置51的第二態樣的活性氣體產生用電極群301B的構造之圖。第6至9圖中都標記有XYZ直角座標系。
活性氣體產生裝置51的第二態樣，係採用第6至9圖所示的活性氣體產生用電極群301B來作為第1圖所示的基本構成的活性氣體產生用電極群301。
第6圖係從上方(+Z方向側)看第二態樣的高電壓側電極構成部1B所見之平面圖。第7圖係從下方(-Z方向側)看第二態樣的接地側電極構成部2B所見之平面圖。第8圖係顯示活性氣體產生用電極群301B的XZ平面的剖面構造之剖面圖。第9圖係以示意圖的顯示活性氣體產生用電極群301B的全體構成之說明圖。
以下，適當地參照第6至9圖來說明第二態樣之活性氣體產生用電極群301B。
如第8及9圖所示，活性氣體產生用電極群301B係由作為第一電極構成部之高電壓側電極構成部1B，與作為第二電極構成部之接地側電極構成部2B的組合所構成，接地側電極構成部2B係設於高電壓側電極構成部1B的下方。如第6至9圖所示，活性氣體產生用電極群301B係採用平行平板型式。
高電壓側電極構成部1B其主要構成部係具有屬於第一介電質電極之介電質電極11B，及形成於介電質電極11B的上表面上之屬於第一金屬電極之金屬電極對 10H及10L。高電壓側電極構成部1B還具有在介電質電極11B的上表面上與金屬電極對10H及10L獨立而形成之屬於輔助導電膜之導電膜12B。
如第6圖所示，介電質電極11B係形成為從平面圖看以Y方向為長邊方向之矩形，金屬電極對10H及10L係形成為從平面圖看以Y方向為長邊方向之矩形，導電膜12B係形成為從平面圖看以Y方向為長邊方向之矩形。導電膜12B從平面圖看係配置於介電質電極11B的X方向的中心部上。
金屬電極對10H及10L係以其間隔著導電膜12B之方式，配置成與導電膜12B相隔預定的距離。亦即，金屬電極10H係相對於導電膜12B配置於左側(-X方向側)，金屬電極10L係相對於導電膜12B配置於右側(+X方向側)。第6圖的C-C剖面為第8圖之剖面構造。
另一方面，接地側電極構成部2B其主要構成部係具有屬於第二介電質電極之介電質電極21B，及形成於介電質電極21B的下表面上之屬於第二金屬電極之金屬電極對20H及20L。
另外，介電質電極21B係具有：用來使活性氣體7噴出到外部的處理空間63之複數個氣體噴出孔9B。此複數個氣體噴出孔9B係對應於第1圖所示的基本構成中之至少一個氣體噴出孔9。
如第7圖所示，介電質電極21B係形成為從平面圖看呈以Y方向為長邊方向之矩形，金屬電極對 20H及20L係形成為從平面圖看呈以Y方向為長邊方向之矩形，複數個氣體噴出孔9B係形成為從平面圖看呈圓形。
複數個氣體噴出孔9B係沿著Y方向相分離地設於介電質電極21B。複數個氣體噴出孔9B都設於介電質電極21B的X方向的中心位置。
金屬電極對20H及20L係以其間隔著複數個氣體噴出孔9B之方式，相隔預定的距離而配置。金屬電極20H係相對於複數個氣體噴出孔9B配置於左側(-X方向側)，金屬電極20L係相對於複數個氣體噴出孔9B配置於右側(+X方向側)。第7圖的D-D剖面為第8圖之剖面構造。
上述構成的第二態樣，係以在形成於介電質電極11B與21B間的介電質空間內，從放電空間15到複數個氣體噴出孔9B之路徑作為活性氣體流通路徑。
如第6至9圖所示，導電膜12B係配置於從平面圖看與複數個氣體噴出孔9B重疊之位置。亦即，導電膜12B係配置成從平面圖看與上述活性氣體流通路徑的一部分重疊。
高頻電源5施加交流電壓至金屬電極對10H及10L與金屬電極對20H及20L之間。具體而言，高頻電源5係施加交流電壓到金屬電極對10H及10L，金屬電極對20H及20L及導電膜12B則是經由金屬殼體31而設定在接地電位。
第二態樣之孔口部40係設於介電質電極 21B的下方，具有與複數個氣體噴出孔9B對應之複數個貫通孔49。
如上所述，在活性氣體產生裝置51的第二態樣中，以導電膜12B係設成從平面圖看與上述活性氣體流通路徑的一部分重疊且導電膜12B係設定在接地電位為其特徵。亦即，第二態樣係具有基本構成的上述特徵(1)及特徵(2)。
如此構成的活性氣體產生裝置51的第二態樣，係在金屬電極對10H及10L與金屬電極對20H及20L之間施加交流電壓使介電質屏蔽放電在活性氣體產生用電極群301B的放電空間15發生。並且，活性氣體產生裝置51的第二態樣，係從氣體供給口32供給原料氣體6到金屬殼體31的內部空間33內，使原料氣體6從活性氣體產生用電極群301B的X方向兩端部順著與X方向平行之氣體的流動8(參照第9圖)而流通到內部。
於是，在活性氣體產生裝置51的第二態樣中，放電空間15內的原料氣體6受到活性化而產生活性氣體7，產生的活性氣體7流經活性氣體流通路徑，亦即流經從上述介電質空間內的放電空間15到該複數個氣體噴出口9B之路徑。
流經過上述活性氣體流通路徑之活性氣體7，通過該複數個氣體噴出口9B及孔口部40的複數個貫通孔49而隨著氣體的流動18最終到達後段的處理空間63。
(模擬結果)
第10圖係以示意圖顯示模擬對象的構造之說明圖。第10圖中標記有XYZ直角座標系。第11圖係顯示不具有導電膜12(12A、12B)之傳統構造的模擬結果之說明圖。第12圖係顯示本實施形態的基本構成(第二態樣)的模擬結果之說明圖。第13圖係顯示本實施形態的變形例的模擬結果之說明圖。
第10圖所示的構造係模擬對象之活性氣體產生裝置51S及處理腔室60的組合構造。活性氣體產生裝置51S係呈現與第1圖所示的基本構成的活性氣體產生裝置51同樣之構成，採用第一及第二態樣之中的第6至9圖所示的第二態樣。另外，第10圖省略了導電膜12B及處理腔室60的氣體排氣部的圖示。
活性氣體產生裝置51S具有以下的尺寸特性。內部空間33的形成高度為17.25mm，X方向的形成寬度為90(45+45)mm，與X方向的中心之距離為45mm。
介電質電極11B及12B的膜厚皆為1.5mm，放電空間15的間隙寬度為1.5mm，氣體噴出孔9B的半徑為8mm，貫通孔49的半徑為0.5(8-7.5)mm，貫通孔49的形成長度為5mm。
金屬電極對10H及10L各自之在X方向的形成寬度都為10mm，與X方向的中心之距離都為15.5mm，從介電質電極11B的端部到金屬電極10H及金屬電極10L之各者之X方向的距離為10mm。處理腔室60的 處理空間63的形成高度為10.5mm。
第11至13圖係第10圖的框示區域R40的放大圖，框示區域R40係在氣體噴出孔9B的附近之活性氣體產生用電極群301B及孔口部40的剖面構造。
另外，使高電壓側電極構成部1B的介電質電極11B及接地側電極構成部2B的介電質電極21B的介電質材料的介電常數為“10”，使施加於金屬電極對10H及10L之電壓為6000V而執行模擬。
以及，使金屬殼體31及處理腔室60的殼體都為金屬製，使其電位為接地電位“0”V而執行模擬。
因為電場強度的評價對象為處理腔室60的處理空間63，所以在第11至13圖中以可視化的方式顯示孔口部40的下方的處理空間63的電場強度。
第11圖係高電壓側電極構成部1B不具有接地電位設定用的導電膜12B之傳統構造的活性氣體產生裝置的模擬結果。
如第11圖所示，活性氣體產生裝置之面向後段的處理空間63之孔口部40的電場強度有超過27V/mm之區域，且屬於評估對象區域之處理空間63的一半以上係具有5V/mm以上的電場強度之區域。
第12圖係高電壓側電極構成部1B設有導電膜12B之實施形態的第二態樣的構造，且導電膜12B係配置成從平面圖看與活性氣體流通路徑P7的一部分重疊。
如第12圖所示，活性氣體產生裝置51的第二態樣其面向處理空間63之孔口部的電場強度雖然變強，但在5V/mm以下，與第11圖所示之傳統構造相比較，可看到藉由導電膜12B使處理空間63內的電場強度緩和之效果。
第13圖係於高電壓側電極構成部1B設有相分離的兩個導電膜12B之變形例的構造。
變形例係使導電膜12B分離成兩個導電膜12H及12L，且將導電膜12H配置於金屬電極10H側，將導電膜12L配置於金屬電極10L側。
而且，導電膜12H及12L從平面圖看係配置成其間隔著複數個氣體噴出孔9B。導電膜12H及12L也與第6至9圖所示之導電膜12B一樣形成為從平面圖看呈矩形。
在變形例也一樣，導電膜12H及12L從平面圖看係設成與活性氣體流通路徑P7的一部分重疊，且導電膜12H及12L係設定在接地電位。
如第13圖所示，在變形例也一樣，與第11圖所示之傳統構造相比較，可確認到藉由導電膜12H及12L使處理空間63內的電場強度緩和之效果。不過，在變形例中，1~5V/mm之區域與第12圖所示之實施形態的基本構成(第二態樣)相比較則增大了。
從第10至13圖所示的模擬結果可清楚得知：在高電壓側電極構成部1(1B)設置設定在接地電位之 導電膜12(12B)，且將導電膜12設成從平面圖看與上述活性氣體流通路徑的一部分重疊，會使處理空間63的電場強度緩和。
上述的模擬的施加電壓的大小、金屬電極10(金屬電極對10H及10L)等的尺寸等只是例子，後段的處理空間63內的電場強度的大小會隨著施加電壓的大小、金屬電極10的尺寸、配置方法而變化。
不過，只要具有本發明的實施形態的上述特徵(1)及特徵(2)，就可發揮使後段的處理空間63的電場強度緩和之效果。
(效果等)
如以上所說明的，本實施形態之活性氣體產生裝置51具有以下的特徵(1)及特徵(2)。
(1)導電膜12(12A、12B)係設成從平面圖看與上述活性氣體流通路徑的一部分重疊。
(2)導電膜12係設定在接地電位。
本實施形態之活性氣體產生裝置51因為具有上述特徵(1)及特徵(2)，所以可利用設定在接地電位之作為輔助導電膜之導電膜12使在上述活性氣體流通路徑之電場強度緩和。
結果，本實施形態之活性氣體產生裝置51就會產生不用變更孔口部的構造，就可有目的地減弱設於孔口部40的下方之處理空間63的電場強度之主要效果。 而且，除了上述主要效果，還可得到以下的第一至第四次要效果。
第一次要效果：可抑制在處理空間63之異常放電之發生，抑制在處理空間63內之金屬汙染之發生，減低對於處理空間63內的晶圓等的處理對象物之損傷。
第二次要效果：可將金屬電極10及20配置成使得屬於從放電空間15到至少一個氣體噴出孔9之距離之活性氣體流通距離變得更短。
結果，本實施形態之活性氣體產生裝置51就不會使處理空間63內的電場強度變高且可有效率地將活性氣體7供給至處理空間63。以及，可使活性氣體產生裝置51因應上述活性氣體流通距離縮短之量而小型化。
使上述活性氣體流通距離縮短之方法，在第一態樣(第2至5圖)方面，可考慮採用使金屬電極10A及20A的內周部更靠近中心之構成，在第二態樣(第6至9圖)方面，可考慮採用將金屬電極對10H及10L及金屬電極對20H及20L更靠近X方向的中心而配置之構成。
第三次要效果：可使孔口部的至少一個貫通孔49的形成長度縮短。
結果，本實施形態之活性氣體產生裝置51就不會使處理空間63內的電場強度變高且可有效率地將活性氣體7供給至處理空間63。以及，可使活性氣體產生裝置51因應上述至少一個貫通孔49的形成長度縮短之量而小型化。
第四次要效果：可使施加的交流電壓為更高電壓。結果，本實施形態之活性氣體產生裝置51就可不升高處理空間63內的電場強度而將大容量的活性氣體7供給至處理空間63。
另外，本實施形態之活性氣體產生裝置51係採用陶瓷、玻璃及藍寶石之中的至少一者來作為孔口部40的構成材料。
採用具有耐蝕性的陶瓷、玻璃及藍寶石之中的至少一者來作為孔口部40的構成材料，可減低其與活性氣體7之反應，抑制活性氣體7失去活性。結果，本實施形態之活性氣體產生裝置51就可將更高濃度的活性氣體7供給至孔口部40的下方的處理空間63。亦可採用不具有導電性但具有耐蝕性之其他的固體結晶來取代藍寶石。
又，本實施形態之活性氣體產生裝置51中使用的原料氣體6，最好為包含氫氣、氮氣、氧氣、氟氣、氯氣之中的至少一者之氣體。
本實施形態之活性氣體產生裝置51採用上述的氣體作為原料氣體，而能夠進行氮化膜、氧化膜等之成膜處理、蝕刻氣體或清洗氣體之產生、表面改質處理。
以下，詳細說明此點。採用氮氣或氧氣作為原料氣體6的話可進行氮化膜或氧化膜之絕緣膜的成膜，採用氟氣或氯氣作為原料氣體6的話可將活性化的氟化氣體或氯化氣體利用作為蝕刻氣體或清洗氣體，採用氫 氣或氮氣作為原料氣體6的話可藉由活性化的氫氣或氮氣使基板等之預定對象物的表面氫化、氮化而進行表面改質處理。
<其他>
第1圖所示的活性氣體產生裝置51的基本構成，係形成為使孔口部40與接地側電極構成部2的介電質電極21相分離之構成，但亦可形成為使孔口部40與介電質電極21成為一體之構成。例如，可形成為將設於介電質電極21之至少一個氣體噴出孔9的各個的孔徑如同孔口部40的貫通孔49的孔徑之方式做得充分小之構成。
在此情況，設於介電質電極21之至少一個氣體噴出孔9會發揮孔口部的至少一個貫通孔的作用，介電質電極21本身會發揮作為孔口部之功能。如此，可將活性氣體產生裝置51予以變形而形成為在介電質電極21本身設置孔口部之構成。
雖然在實現第1圖所示的實施形態之活性氣體產生裝置51的基本構成之具體的構成方面揭示了第一態樣(第2至5圖)及第二態樣(第6至9圖)，但只要在條件上滿足基本構成的上述特徵(1)及特徵(2)，也可採用第一及第二態樣以外的構成。
本發明已詳細說明如上，但上述的說明在各種實施形態中僅是例示，本發明並不限於此。其他的未舉例說明的無數的變形例都應將之解釋成是可在本發明的範圍內得以設想者。
1‧‧‧高壓側電極構成部
2‧‧‧接地側電極構成部
5‧‧‧高頻電源
6‧‧‧原料氣體
7‧‧‧活性氣體
9‧‧‧氣體噴出口
10‧‧‧金屬電極
11‧‧‧介電質電極
12‧‧‧導電膜
15‧‧‧放電空間
18‧‧‧氣體的流動
20‧‧‧金屬電極
21‧‧‧介電質電極
31‧‧‧殼體
32‧‧‧氣體供給口
33‧‧‧內部空間
40‧‧‧孔口部
49‧‧‧貫通孔
51‧‧‧活性氣體產生裝置
63‧‧‧處理空間
301‧‧‧活性氣體產生用電極群
Claims (3)
- 一種活性氣體產生裝置，係產生使供給至放電空間(15)之原料氣體(6)活性化而得到的活性氣體(7)，該活性氣體產生裝置係具備有：第一電極構成部(1、1A、1B)；以及第二電極構成部(2、2A、2B)，係設於前述第一電極構成部的下方，前述第一電極構成部係具有第一介電質電極(11、11A、11B)及形成於前述第一介電質電極的上表面上之第一金屬電極(10、10A、10H、10L)，前述第二電極構成部係具有第二介電質電極(21、21A、21B)及形成於前述第二介電質電極的下表面上之第二金屬電極(20、20A、20H、20L)，在前述第一與第二金屬電極間施加交流電壓，在前述第一與第二介電質電極相向之介電質空間內，包含前述第一與第二金屬電極之從平面圖看重疊之區域作為前述放電空間，前述第二介電質電極係具有用來將前述活性氣體噴出到外部之至少一個氣體噴出孔(9、9A、9B)，且將從前述放電空間到前述至少一個氣體噴出孔之路徑規定作為活性氣體流通路徑，前述活性氣體產生裝置還具備有孔口部(40)，該孔口部(40)係設於前述第二介電質電極本身或前述第二介電質電極的下方，具有與前述至少一個氣體噴出孔對應的至少一個貫通孔(49)， 前述第一電極構成部還具有輔助導電膜(12、12A、12B)，該輔助導電膜(12、12A、12B)係在前述第一介電質電極的上表面上與前述第一金屬電極獨立而形成，前述輔助導電膜係設成從平面圖看與前述活性氣體流通路徑的一部分重疊，且前述輔助導電膜係設定在接地電位。
- 如申請專利範圍第1項所述之活性氣體產生裝置，其中，前述孔口部的構成材料係包含陶瓷、玻璃及藍寶石之中的至少一者。
- 如申請專利範圍第1或2項之活性氣體產生裝置，其中，前述原料氣體係為包含氫氣、氮氣、氧氣、氟氣、氯氣之中的至少一者之氣體。
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