TW202114479A - 活性氣體生成裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之目的在於提供一種活性氣體生成裝置，其不用將放電空間分割切斷成複數個，且可以藉由一種類之交流電壓的施加，將包含活性氣體濃度互異之複數種部分活性氣體的活性氣體噴出至外部。再而，在本發明中，高電壓側電極構成部(1A)係由介電質電極(111)與形成在介電質電極(111)之上表面上的金屬電極(101H、101L)所構成。介電質電極(111)係成為膜厚沿著X方向連續地變化而得的結構。亦即，介電質電極(111)之右端的膜厚係設定為厚度dA1，左端的膜厚係設定為厚度dB1(>dA1)，且沿著X方向從右端至左端連續地變厚。

Description

活性氣體生成裝置
本發明係關於一種平行地設置高壓介電質電極與接地介電質電極，並對兩電極間施加高電壓，以使放電產生後的能量(energy)來獲得活性氣體的活性氣體生成裝置。
在習知的活性氣體生成裝置中，有一種將Au(金)膜等的金屬電極在陶瓷(ceramic)等的介電質電極上進行成膜處理以形成為電極構成部的裝置。如此的裝置，在電極構成部中主要的是介電質電極，而從屬的是形成於該處的金屬電極。
上述的活性氣體生成裝置，係指使半導體製造所需的活性氣體在比大氣壓更低的壓力環境下產生平行平板方式的介電質障壁放電(dielectric barrier discharge)，且將所生成後的活性氣體，往成為比本裝置更減壓下之環境的後段裝置供給的裝置。可考量例如以成膜處理室(film forming treatment chamber)作為後段裝置。
在上述成膜處理室內，為了能夠進行大型基板的成膜處理，需要將介電質電極形成為大型長方形狀並設置複數個氣體噴出孔，且從複數個氣體噴出孔產生活性氣體的活性氣體生成裝置。如此的活性氣體生成裝置，例如已揭 示於專利文獻1或專利文獻2。
又，有一種已在專利文獻3所揭示的放電產生器，該放電產生器係作為採用了在複數個氣體噴出孔中使來自各個氣體噴出孔的活性氣體濃度變化之方法的活性氣體生成裝置。在該放電產生器中，係對n個小型放電單元(discharge cell)，以n相反相器(inverter，也稱為「逆變器」)電源裝置來分別個別地實施放電控制。雖然該放電產生器所具有的電源裝置本身為一個，但是其特徵在於：使交流高電壓之相位變化，藉此就n個小型放電單元的每一個小型放電單元來使放電狀態變化。在上述放電產生器中，係具有以下的特徵：能夠就每一個氣體噴出孔對活性氣體濃度附加濃淡，另一方面，電源裝置一個就能完成。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：國際公開第2018/104988號
專利文獻2：國際公開第2017/126007號
專利文獻3：國際公開第2016/067380號
考慮利用從複數個氣體噴出孔產生活性氣體的習知之活性氣體生成裝置的情況。在此情況下，活性氣體係包含從複數個氣體噴出孔所噴出的複數種部分活性氣體。
此時，開始有必要藉由安裝於該活性氣體生成裝置之後段的成膜 處理室之結構，在複數種部分活性氣體間，對活性氣體濃度附加濃度。
作為用以在複數種部分活性氣體間對活性氣體濃度設置變化的最簡單之方法，係有以下所述的第一活性氣體產生方法。
第一活性氣體產生方法，係指準備複數個具有至少一個噴出孔的活性氣體產生器，將複數個活性氣體產生器安裝於成膜處理室之前段，且分別獨立地對複數個活性氣體產生器進行放電控制的方法。
在採用該第一活性氣體產生方法的情況下，因有必要準備複數個活性氣體產生器，進而對應於複數個活性氣體產生器而準備複數個氣體供給機構/電源機構等，故而有無法避免裝置設置區域之極大化及裝置之高額化等問題點。
又，作為用以在複數種部分活性氣體間對活性氣體濃度設置變化的第二活性氣體產生方法，係考慮採用專利文獻3所揭示之放電產生器的方法。
然而，即便在第二活性氣體生成方法中，另外需要用以使相位變化之反相器元件等的問題仍未被消除。
此外，在第二活性氣體生成方法中，因複數個小型放電單元間係有必要隔著絕緣距離來使其分離，且整體的放電空間會在(複數個小型放電單元中的)複數個部分放電空間被分割切斷，故而整體有招來活性氣體濃度之降低的問題點。
本發明之目的係在於解決如上述的問題點，且提供一種活性氣體生成裝置，其不用將放電空間分割切斷成複數個，且可以藉由一種類之交流電壓的施加，將包含活性氣體濃度互異之複數種部分活性氣體的活性氣體噴出至外部。
該發明的活性氣體生成裝置，其具有：第一電極構成部；第二電極構成部，係設置於前述第一電極構成部之下方；以及交流電源部，係對前述第一及第二電極構成部施加交流電壓；前述活性氣體生成裝置係藉由以前述交流電源部所為之前述交流電壓的施加，在前述第一及第二電極構成部間形成有放電空間，而生成將已供給至前述放電空間之原料氣體予以活性化而獲得的活性氣體；其中，前述第一電極構成部係具有第一介電質電極與選擇性地形成於前述第一介電質電極之上表面上的第一金屬電極，前述第二電極構成部係具有第二介電質電極與選擇性地形成於前述第二介電質電極之下表面上的第二金屬電極，在前述第一及第二介電質電極所相對向的介電質空間內，前述第一及第二金屬電極在俯視觀察下所重疊的區域被界定作為前述放電空間；前述第一及第二金屬電極係朝向電極形成方向延伸而形成；前述第二介電質電極係具有用以將前述活性氣體噴出至外部的複數個氣體噴出孔，前述活性氣體係包含從前述複數個氣體噴出孔所噴出的複數種部分活性氣體；前述複數個氣體噴出孔係沿著前述電極形成方向而形成，前述放電空間係對應於前述電極形成方向上的前述複數個氣體噴出孔之位置而分類成複數個部分放電空間；前述第一及第二介電質電極之中，一方之介電質電極係具有參數變化結構，該參數變化結構係沿著前述電極形成方向使放電電壓貢獻參數(discharge voltage contributing parameter)變化，俾使施加前述交流電壓時在前述複數個部分放電空間產生的複數個部分放電電壓成為互為不同的值。
第一態樣的本案發明之活性氣體生成裝置，其特徵在於：具有參 數變化結構，該參數變化結構係沿著電極形成方向使放電電壓貢獻參數變化，俾使施加交流電壓時在複數個部分放電空間產生的複數個部分放電電壓成為互為不同的值。
第一態樣的本案發明係藉由具有上述特徵來得到以下的功效：不用將放電空間分割切斷成複數個，且可以藉由從交流電源部所供給的一種類之交流電壓的施加，將包含活性氣體濃度互異之複數種部分活性氣體的活性氣體噴出至外部。
該發明之目的、特徵、態樣及優點，係藉由以下的詳細說明與所附圖式而更加明白。
1,1A~1D:高電壓側電極構成部
2,2A~2D:接地側電極構成部
5:高頻電源
6:原料氣體
7:活性氣體
10:金屬電極
11:介電質電極
14a~14e:部分介電質區域
20:金屬電極
21:介電質電極
51:楔形段差形狀部
51H,51L:端部
51s:菱形單體部
51t:三角單體部
52A,52B:直線形段差形狀部
53:主要區域
54A,54B:端部區域
55:氣體噴出孔
61H,61L,71H,71L:缺口部
101H~104H,101L~104L,201H~204H,201L~204L:金屬電極
111~114,211~214:介電質電極
113A,113B,114A,114B:部分介電質電極
301:活性氣體生成用電極群
D1:氣體供給方向
D2:氣體噴出方向
d25:非放電距離
dA1~dA3,dB1~dB3,d3:厚度
P1~P5:噴出孔位置
PD1~PD3:部分放電空間
PX1~PX5:介電質部分區域
R11,R12:著眼區域
R50,R60:中央區域
圖1係顯示實施型態1之活性氣體生成裝置中的接地側電極構成部之介電質電極之整體結構的立體圖。
圖2係顯示實施型態1的接地側電極構成部之上表面及下表面結構等的說明圖。
圖3係放大顯示圖2之著眼區域的說明圖。
圖4係放大顯示圖2之著眼區域的俯視圖。
圖5係顯示高電壓側電極構成部之上表面及下表面結構等的說明圖。
圖6係顯示高電壓側電極構成部與接地側電極構成部之組裝步驟的立體圖(其一)。
圖7係顯示高電壓側電極構成部與接地側電極構成部之組裝步驟的立體圖(其二)。
圖8係顯示高電壓側電極構成部與接地側電極構成部之組裝步驟的立體圖(其三)。
圖9係以表格形式來顯示實施型態1之伴隨介電質電極之膜厚變化所造成的部分放電電壓及產生N濃度之變化的說明圖。
圖10係顯示作為實施型態2的活性氣體生成裝置之高電壓側電極構成部之結構的說明圖。
圖11係顯示作為實施型態3的活性氣體生成裝置之高電壓側電極構成部之結構的說明圖。
圖12係分解顯示圖11所示之高電壓側電極構成部的剖視圖。
圖13係顯示作為實施型態4的活性氣體生成裝置之高電壓側電極構成部之結構的說明圖。
圖14係以表格形式來顯示實施型態4之藉由部分介電質電極之積層結構所致的部分放電電壓之變化的說明圖。
圖15係以表格形式來顯示介電質種類之具體例的部分放電電壓之變化的圖表。
圖16係示意性地顯示本案發明的活性氣體生成裝置中之基本構成的說明圖。
<前提技術>
圖16係示意性地顯示本案發明的活性氣體生成裝置中之基本構成的說明圖。如圖16所示，作為基本構成，係具有高電壓側電極構成部1(第一電極構成部)、設置於高電壓側電極構成部1之下方的接地側電極構成部2(第二電極構成部)、以及對高電壓側電極構成部1及接地側電極構成部2施加交流電壓的高頻電源5(交流電源部)。
高電壓側電極構成部1係具有介電質電極11(第一介電質電極)、與選擇性地形成於介電質電極11之上表面上的金屬電極10(第一金屬電極)，接地側電極構成部2係具有介電質電極21(第二介電質電極)、與選擇性地形成於介電質電極21之下表面上的金屬電極20(第二金屬電極)。接地側電極構成部2之金屬電極20被連接於接地位準，而在高電壓側電極構成部1之金屬電極10則被從高頻電源5施加有交流電壓。
然後，藉由高頻電源5之交流電壓的施加，在介電質電極11及21所相對向的介電質空間內，金屬電極10及20在俯視觀察下所重疊的區域被界定作為放電空間。藉由上述的高電壓側電極構成部1、接地側電極構成部2及高頻電源5來構成活性氣體生成用電極群。
在如此的構成中，利用作為交流電源部的高頻電源5所為之交流電壓的施加，在高電壓側電極構成部1與接地側電極構成部2之間形成有放電空間，當對該放電空間供給氮分子等的原料氣體6時，就可以獲得自由基(radical)化後的氮原子等的活性氣體7。
以下所述之實施型態1至實施型態4的活性氣體生成裝置，係指以圖16所示的活性氣體生成裝置作為基本構成，進而使其發展後的裝置。
[實施型態1]
圖1係顯示實施型態1之活性氣體生成裝置中的接地側電極構成部2A之介電質電極211之整體結構的立體圖。圖2係顯示實施型態1的接地側電極構成部2A之上表面及下表面結構等的說明圖。圖2中之(a)為俯視圖，圖2中之(b)為圖2中之(a)的A-A剖視圖，圖2中之(c)為仰視圖，(d)為圖2中之(a)的B-B剖視圖。圖3係放大顯示圖2中之(a)的著眼區域R11之說明圖，圖3中之(a)為俯視圖，圖3中之(b)為著眼區域R11中的A-A剖視圖。再者，在圖1至圖3的各圖中適當地顯示XYZ座標系。
如此等的圖所示，實施型態1之接地側電極構成部2A(第二電極構成部)係具有介電質電極211與金屬電極201H及201L(一對第二部分金屬電極、第二金屬電極)。
介電質電極211係在俯視觀察下呈以X方向作為長邊方向、以Y方向作為短邊方向的長方形狀之平板結構。以下，在介電質電極211中，有的情況是以後述的直線形段差形狀部52A及52B作為交界，將中心部稱為主要區域53，將兩端部稱為端部區域54A及54B。
有關介電質電極211(第二介電質電極)，係在主要區域53內的中央區域R50沿著X方向(第一方向、電極形成方向)，設置有複數個氣體噴出孔55(五個氣體噴出孔55)。複數個氣體噴出孔55係分別從介電質電極211之上表面貫通至下表面所設置。
如圖2中之(b)、(c)所示，金屬電極201H及201L(一對第二部分金屬電極)係形成於介電質電極211之下表面上，且在俯視觀察下隔著介電質電極211之中央區域R50而相互地相對向而配置。金屬電極201H及201L係在俯視觀察下呈大致長方形狀，且以X方向(第一方向)作為長邊方向(電極形成方向)，以與X方向交叉成直角的Y方向(第二方向)作為相互地相對向的電極相對向方向。金屬電 極201H及201L係在俯視觀察下的大小相同，其配置係以中央區域R50作為中心而成為對稱。
再者，金屬電極201H及201L係藉由在介電質電極211之下表面進行金屬化(metallization)處理所形成，結果，介電質電極211與金屬電極201H及201L係一體形成而構成接地側電極構成部2A(第二電極構成部)。作為金屬化處理，係考慮使用了印刷烘烤方法或濺鍍(sputtering)處理、蒸鍍處理等的處理。
圖5係顯示高電壓側電極構成部1A(第一電極構成部)之上表面及下表面結構等的說明圖。圖5中之(a)為俯視圖，圖5中之(b)為圖5中之(a)的C-C剖視圖，圖5中之(c)為仰視圖。再者，在圖5中適當地顯示XYZ座標系。
如圖5所示，高電壓側電極構成部1A係由介電質電極111、已形成於介電質電極111之上表面上的金屬電極101H及101L所構成。介電質電極111係與介電質電極211同樣，在俯視觀察下呈以X方向作為長邊方向、以Y方向作為短邊方向的長方形狀之平板結構。
如圖5中之(b)所示，介電質電極111係成為膜厚(厚度)沿著X方向連續地變化而得的結構。再者，介電質電極111的膜厚係沿著Y方向呈均一的厚度。
具體而言，如圖5中之(b)所示，介電質電極111之右端(+X方向之端部)的膜厚係設定為厚度dA1，左端(-X方向之端部)的膜厚係設定為厚度dB1(>dA1)。
然後，介電質電極111的膜厚係沿著X方向從右端(厚度dA1)至左端(厚度dB1)連續地變厚。從而，介電質電極111之上表面係相對於水平方向(X方向)具有固定的斜率。再者，作為厚度dA1與厚度dB1的高低差，例如是假定形成 為厚度dB1之80%左右。
又，金屬電極101H及101L(一對第一部分金屬電極、第一金屬電極)係形成於介電質電極111之上表面上，且在俯視觀察下隔著與介電質電極211之中央區域R50對應的同形狀之中央區域R60而相互地相對向而配置。金屬電極101H及101L的膜厚為均一。
此時，金屬電極101H及101L係與金屬電極201H及201L同樣，在俯視觀察下呈大致長方形狀，且以X方向(第一方向)作為長邊方向(電極形成方向)，以與X方向交叉成直角的Y方向(第二方向)作為相互地相對向的電極相對向方向。金屬電極101H及101L在俯視觀察下的大小為相同，其配置係以中央區域R60作為中心而成為對稱。但是，金屬電極101H及101L之短邊方向(Y方向)以及長邊方向(X方向)的寬度，係設定為比金屬電極201H及201L稍微短。再者，金屬電極101H及101L，亦可以與金屬電極201H及201L同樣地藉由金屬化處理而形成於介電質電極111之上表面上。
圖6至圖8係顯示高電壓側電極構成部1A與接地側電極構成部2A之組裝步驟的立體圖。再者，在圖6至圖8的各圖中係顯示XYZ座標系。再者，在圖6至圖8中係為了說明方便起見而省略了介電質電極111之上述的膜厚之變化及上表面之斜率的圖示。
如圖6所示，在接地側電極構成部2A上配置高電壓側電極構成部1A，藉此可以組裝活性氣體生成用電極群301。如圖6及圖7所示，一邊以高電壓側電極構成部1A中的介電質電極111之中央區域R60、與接地側電極構成部2A中的介電質電極211之中央區域R50在俯視觀察下重疊的方式來定位，一邊使高電壓側電極構成部1A堆疊組合於接地側電極構成部2A上，藉此最終可以如圖8所 示地完成活性氣體生成用電極群301。
在構成活性氣體生成用電極群301的介電質電極111與介電質電極211所相對向的介電質空間內，金屬電極101H及101L與金屬電極201H及201L在俯視觀察下所重疊的區域被界定作為放電空間。
在作為金屬化部的金屬電極101H及101L以及金屬電極201H及201L，係如圖16所示的金屬電極10及20般地連接於(高壓)高頻電源5。接地側電極構成部2A之金屬電極201H及201L係被接地，在本實施型態中，從高頻電源5將0峰值固定在2kV至10kV並將頻率設定在10kHz至100kHz的交流電壓，施加於金屬電極101H及101L、金屬電極201H及201L間。
如上面所述，高電壓側電極構成部1A之介電質電極111，係與接地側電極構成部2A之介電質電極211不同，都未形成於上表面上及下表面上。從而，在組合高電壓側電極構成部1A與接地側電極構成部2A時僅是從上部藉由彈簧(spring)或螺栓(bolt)等的緊固力來固定於接地側電極構成部2A側，且設置埋頭孔形狀等毫不與接地側電極構成部2A定位，藉此可以獲得已極力抑制在輸送時等因介電質電極111與介電質電極211之端面間的接觸所造成之污染(contamination)發生的可能性之結構的活性氣體生成用電極群301。
上述的放電空間(放電場)係為了抑制異常放電而保持一定間隔以上，無法靠近氣體噴出孔55。從而，脫離放電空間之後到達氣體噴出孔55的中央區域R50(R60)上之空間，係成為非放電空間(非放電場、閒置空間(dead space))，且在該非放電空間不會生成活性氣體而僅會減少下去。
活性氣體係在放電空間所生成，當通過放電空間時，會因其高能量而急遽地衰減，且在短時間內全部消滅。在活性氣體的衰減機制(attenuation mechanism)之中，依與基底狀態之其他分子的撞擊等而失去能量的形式之情況下，僅僅單純地降低壓力以減低撞擊頻率就能夠抑制活性氣體之消滅速度。換句話說，重要的是將在大氣壓附近之放電空間所生成後的活性氣體迅速地往減壓下的後段之成膜處理室噴出，為此，界定前面所述之非放電空間的中央區域R50(R60)之Y方向的寬度較佳是盡可能地縮窄。
因將非放電空間極小化故而無法使放電空間靠近氣體噴出孔55。為何如此，此是因當使氣體噴出孔55靠近放電空間時，活性氣體生成時恐有發生異常放電之虞所致。於是，實施型態1的活性氣體生成裝置，其特徵在於：為了填埋非放電空間，而將楔形段差形狀部51(中央區域段差部)在介電質電極211之上表面的中央區域R50中朝向上方突出，並一體形成地設置作為介電質電極211之構成要素。
亦即，楔形段差形狀部51係在俯視觀察下不重疊於複數個氣體噴出孔55，而是以Y方向(第二方向)之形成寬度隨著在俯視觀察下靠近複數個氣體噴出孔55的各個氣體噴出孔而變短的方式所形成。具體而言，在五個氣體噴出孔55間藉由四個菱形單體部51s(參照圖3中之(a))與在俯視觀察下呈大致二等邊三角形狀之二個三角單體部51t(參照圖3中之(a))的集合體而形成有楔形段差形狀部51，該四個菱形單體部51s係在俯視觀察下形成菱形狀且相互地離散，該二個三角單體部51t係設置於五個氣體噴出孔55之中兩端的氣體噴出孔55之外側。
從而，從外部將原料氣體沿著Y方向(圖6至圖8所示之氣體供給方向D1)，朝向介電質空間中的中央區域R50上(中央區域R60下)供給，藉此可以生成原料氣體通過放電空間時所獲得的活性氣體，且從複數個氣體噴出孔55沿著-Z方向(圖6至圖8所示的氣體噴出方向D2)將活性氣體噴出至外部。
此時，以Y方向之形成寬度隨著靠近複數個氣體噴出孔55的各個氣體噴出孔而變短的方式，利用具有分別離散所形成的四個菱形單體部51s與二個三角單體部51t的楔形段差形狀部51(中央區域段差部)之存在，可以在介電質空間內的中央區域R50上(中央區域R60下)，分別限縮與複數個氣體噴出孔55對應的活性氣體之複數個氣體流路。結果，實施型態1的活性氣體生成裝置，係可以在各個氣體噴出孔55中提高氣體流速，結果可以生成更高密度的活性氣體。
再者，除了如楔形段差形狀部51的平面形狀以外，例如平面形狀亦可為半圓形狀，且只要是在俯視觀察下不重疊於複數個氣體噴出孔55，而是以Y方向(第二方向)之形成寬度隨著在俯視觀察下靠近複數個氣體噴出孔55的各個氣體噴出孔而變短之方式所形成的形狀，當然就可以達成上述的功效。
再者，作為原料氣體，係考慮包含例如氮、氧、氟及氫之中至少一個的氣體。亦即，考慮將氧、稀有氣體類或氫、氟類的氣體作為原料氣體來供給的態樣。此等原料氣體從活性氣體生成用電極群301之外周部沿著氣體供給方向D1往內部前進，且經由內部的放電空間而成為活性氣體，活性氣體(包含自由基的氣體)係從已設置於介電質電極211的複數個氣體噴出孔55沿著氣體噴出方向D2往後段之成膜處理室噴出。在成膜處理室內，可以藉由利用反應性較高的活性氣體來對作為處理對象基板的晶圓(wafer)進行成膜處理。再者，活性氣體係包含從複數個氣體噴出孔55所噴出的複數種部分活性氣體。
如此，可以從包含氮、氧、氟及氫之中至少一個的原料氣體，生成更高密度的活性氣體。
楔形段差形狀部51並非設置於高電壓側電極構成部1A之介電質電極111，而是設置於接地側電極構成部2A之介電質電極211的上表面上。亦即， 複數個氣體噴出孔55與楔形段差形狀部51係形成於同一個介電質電極211。因此，如圖6至圖8所示，在組裝活性氣體生成用電極群301時，不需要複數個氣體噴出孔55與楔形段差形狀部51之定位，亦可以謀求裝置構成的簡單化。
該楔形段差形狀部51係具有作為間隔件(spacer)之功能，該間隔件係界定高電壓側電極構成部1A與接地側電極構成部2A間之放電空間中的間隙長度(gap length)(介電質電極111、介電質電極211間之Z方向的距離)。
從而，如圖6至圖8所示，藉由將高電壓側電極構成部1A積層於接地側電極構成部2A上的簡單之組裝步驟，就可以依楔形段差形狀部51之形成高度來設定放電空間中的間隙長度。
又，以往間隔件大多是形成於放電空間。在此情況下，會發生經由間隔件側面後的沿面放電，且一直造成放電損失或污染發生的原因。在本實施型態中，因朝向介電質電極211之上表面突出而設置的楔形段差形狀部51，係設置於放電空間外的中央區域R50，故而關係到污染發生等的抑制。
如圖1至圖3所示，介電質電極211係在存在於兩端側的主要區域53與端部區域54A及54B之交界區域中，復具有朝向上方突出而形成的直線形段差形狀部52A及52B(一對端部區域段差部)。直線形段差形狀部52A及52B係在俯視觀察下遍及於介電質電極211之短邊方向的全長朝向Y方向延伸而形成，且藉由楔形段差形狀部51之形成高度與直線形段差形狀部52A及52B之形成高度，來界定放電空間中的間隙長度。
利用此等直線形段差形狀部52A及52B之存在，來限制氣體從介電質電極211之X方向兩端部往放電空間之流入。因當氣體能夠從介電質電極211之兩端部流入時，介電質電極211之兩端部附近的氣體噴出孔55(圖1中存在於最右 邊或是存在於最左邊的氣體噴出孔55)之活性氣體的流入量就容易受到影響，故而來自各個氣體噴出孔55的活性氣體之氣體流量的計算會複雜化，且有控制變得困難的不良情形。藉由設置直線形段差形狀部52A及52B來消除該不良情形。
藉由設置有直線形段差形狀部52A及52B，高電壓側電極構成部1A及接地側電極構成部2A間的氣體之流入路徑係僅成為來自Y方向之雙面。從而，因氣體之流動本身比較安定化，故而放電空間內的壓力分布會成為固定，可以形成均一的放電空間。
如此，因藉由介電質電極211復具有直線形段差形狀部52A及52B，則即便在複數個氣體噴出孔55之中離X方向上的兩端部之距離較近的氣體噴出孔55中，仍不會發生活性氣體之流入量從該兩端部受到非預料的氣體之流入等的影響而變化的現象，故而能夠在複數個氣體噴出孔55間不會產生不均一地噴出活性氣體。結果，壓力分布為固定且複數個氣體噴出孔55之各自的流量可以設為相同。
再者，如後述的圖4所示，將非放電距離d25設定為10mm以上，該非放電距離d25係指從放電空間(金屬電極201H及201L之中央區域R50側的端部)到達複數個氣體噴出孔55之Y方向上的距離。
如此，藉由將非放電距離d25設定為10mm以上，就可以在生成活性氣體時不易產生異常放電。
圖4係放大顯示圖2中之(a)的著眼區域R12之俯視圖。再者，在圖4中適當地顯示XYZ座標系。如圖4所示，因非放電空間極小化，故而楔形段差形狀部51之Y方向的形成長度已成為最長的端部51H及51L，係延伸達至與形成放電空間的金屬電極201H及201L鄰接的位置。當楔形段差形狀部51之端部51H及 51L與金屬電極201H及201L重疊時，因在生成活性氣體時很有可能會誘發異常放電，故而在界定放電空間的金屬電極201H及201L中，會在與端部51H及51L對應的區域設置在俯視觀察下呈大致三角形狀的缺口部61H及61L。結果，會在楔形段差形狀部51與金屬電極201H及201L之間確保預定的基準距離(例如，2mm至3mm)。
同樣地，如圖5中之(a)、(b)所示，即便在金屬電極101H及101L中，仍會在與端部51H及51L對應的部位設置缺口部71H及71L。
如此，在由金屬電極101H及101L以及金屬電極201H及201L之在俯視觀察下重疊區域所界定的放電空間與楔形段差形狀部51之間，以在俯視觀察下的兩者之最短距離成為預定之基準距離以上的方式，設置金屬電極101H及101L以及金屬電極201H及201L之平面形狀，藉此可以在生成活性氣體時不易產生異常放電。
又，如上面所述，將金屬電極101H及101L之短邊方向(Y方向)以及長邊方向(X方向、電極形成方向)的寬度，設定為比金屬電極201H及201L還稍微短，藉此來使金屬電極101H及101L與金屬電極201H及201L之平面形狀的一部分不同。
結果，可以抑制在金屬電極101H及101L或是金屬電極201H及201L之端面容易產生的異常放電之發生。
再者，在不重視上述功效的情況下，亦可使金屬電極101H及101L與金屬電極201H及201L之平面形狀完全一致。
更且，較佳是在高電壓側電極構成部1A及接地側電極構成部2A(特別是介電質電極111及211)之中作為與活性氣體接觸之區域的氣體接觸區 域，形成石英、氧化鋁(alumina)、氮化矽或氮化鋁來作為構成材料。
由上述構成材料所形成的面，因是相對於活性氣體在化學上呈安定的物質，故而在與活性氣體接觸的氣體接觸區域之間，可以在已抑制活性氣體之鈍化的狀態下，將活性氣體從氣體噴出孔噴出。
再者，基本構成是複數個氣體噴出孔55分別由同一形狀(將直徑形成為同一圓狀)所形成。
另一方面，亦考慮將複數個氣體噴出孔之形狀(直徑)以在複數個氣體噴出孔55間互為不同之方式來設定的變形構成。
在實施型態1的活性氣體生成裝置中，採用了上述變形構成的情況下，會達成可以在複數個氣體噴出孔55間將噴出量設定為不同之內容的功效。再者，有關該變形構成將於後面詳述。
(介電質電極111)
如圖5中之(b)所示，介電質電極111及介電質電極211之中的作為一方之介電質電極的介電質電極111，係具有沿著作為電極形成方向的X方向使膜厚變化而得的膜厚變化結構。
在此，將X方向上的五個氣體噴出孔55之位置從右側(+X側)起作為噴出孔位置P1至P5。可以對應於噴出孔位置P1至P5將上述放電空間分類成五個第一至第五部分放電空間。亦即，第i個(i=1~5之其中任一個)部分放電空間，係在上述放電空間內沿著X方向成為包含噴出孔位置Pi及其附近的空間。再者，第一至第五部分放電空間係在放電空間內絲毫不被分割切斷。
如此，可以對應於電極形成方向(X方向)上的複數個氣體噴出孔55之位置，將上述放電空間分類成複數個部分放電空間。
從而，因實施型態1的活性氣體生成裝置，係具備具有上述之膜厚變化結構的介電質電極111，故而可以使第一至第五部分放電空間中的第一至第五部分放電電壓成為互為不同的值。
圖9係以表格形式來顯示實施型態1之伴隨介電質電極111之膜厚變化所造成的部分放電電壓及產生N濃度之變化的說明圖。在圖9中係顯示將氮氣作為原料氣體6且使自由基化後的氮原子產生來作為活性氣體7的情況。
如圖9所示，假定形成有介電質電極111的膜厚為1mm、3mm、6mm的情況之三個部分放電空間PD1、PD2及PD3的情況。
部分放電空間PD1至PD3間各自的間隙長度係同為1mm，且作為部分放電空間PD1至PD3各自之壓力的間隙部壓力亦同為30kPa，成為整體施加電壓的交流電壓亦共同為5000V。
另一方面，部分放電空間PD1、PD2及PD3之部分放電電壓係變化成4200V、3100V及2300V，在部分放電空間PD1、PD2及PD3產生的活性氣體7中的產生N濃度(產生氮濃度)，係變化成110ppm、80ppm及50ppm。產生N濃度，係意指活性氣體7中之自由基化後的氮原子之濃度，亦即活性氣體濃度。
如圖9所示，在部分放電空間PD1至PD3間，部分放電電壓係與介電質電極111的膜厚成反比。為何如此，此是因在介電質電極111之下表面，膜厚比較薄的下表面之電位，會成為比膜厚比較厚的下表面之電位還高膜厚較薄的份量所致。
另一方面，因產生N濃度係與部分放電電壓成正比，故而部分放電空間PD1至PD3各自的產生N濃度，會從高濃度側起成為部分放電空間PD1、PD2及PD3之順序。
如圖9所示，使介電質電極111具有上述膜厚變化結構，並在部分放電空間PD1至PD3間改變介電質電極111的膜厚(厚度)，藉此可以對部分放電空間PD1至PD3間的產生N濃度設置濃度梯度。
如此，介電質電極111之上述膜厚變化結構，係使膜厚沿著電極形成方向(X方向)變化，俾使從高頻電源5施加交流電壓時在複數個部分放電空間產生的複數個部分放電電壓成為互為不同的值。
亦即，介電質電極111(一方之介電質電極)的膜厚係成為放電電壓貢獻參數，介電質電極111之上述膜厚變化結構係具有作為使上述放電電壓貢獻參數變化的參數變化結構之功能。
如此的結構之實施型態1的活性氣體生成裝置，係將包含從設置於介電質電極211的複數個氣體噴出孔55所噴出之複數種部分活性氣體的活性氣體噴出至外部。
從而，在實施型態1的活性氣體生成裝置中，藉由適當地設定介電質電極111中之厚度dA1至厚度dB1間的膜厚差、複數個氣體噴出孔55之配置，就可以使作為在所噴出的活性氣體內之複數種部分活性氣體間自由基化後的原子或分子等之濃度的活性氣體濃度變化。
如此，實施型態1的活性氣體生成裝置，其特徵在於具有：膜厚變化結構(參數變化結構)，係沿著電極形成方向使膜厚(放電電壓貢獻參數)變化，俾使施加交流電壓時在複數個部分放電空間產生的複數個部分放電電壓成為互為不同的值。
實施型態1的活性氣體生成裝置，係藉由具有上述特徵而得到以下的功效：不用將放電空間分割切斷成複數個，且可以藉由來自高頻電源5的一 種類之交流電壓的施加，將包含活性氣體濃度互異之複數種部分活性氣體的活性氣體噴出至外部。
更且，實施型態1的活性氣體生成裝置，係採用沿著電極形成方向(X方向)使介電質電極111之膜厚變化而得的膜厚變化結構，來作為參數變化結構。因此，實施型態1的活性氣體生成裝置，係能夠以使介電質電極111及介電質電極211之中作為一方之介電質電極的介電質電極111之膜厚變化的比較簡單的改良結構，來達成上述的功效。
更且，在實施型態1中，作為上述膜厚變化結構，係採用沿著電極形成方向使介電質電極111的膜厚連續地變化的結構。在此結構中，例如有以下的優點：藉由使沿著介電質電極111之電極形成方向的兩端部之膜厚具有明顯的差異之所謂比較簡單的設定，就可以實現膜厚變化結構。
此外，實施型態1的活性氣體生成裝置，係從外部將氮氣等的原料氣體6沿著電極相對向方向朝向介電質空間的中央區域R60上供給，藉此可以在使通過放電空間之後，從設置於介電質電極211之中央區域R50的複數個氣體噴出孔55，將包含活性氣體濃度互異之複數種部分活性氣體的活性氣體噴出至外部。
在此，考慮在已配置於活性氣體生成裝置之後段的成膜處理室等中，利用活性氣體來進行基板之成膜處理的情況。
在此情況下，成膜處理內容係大幅地依存於比活性氣體濃度高之每一單位時間的絕對值(流通量(flux))。再者，所謂流通量，係意指從各個氣體噴出孔55所獲得之每一單位時間的活性氣體量(atms/sec)。
亦即，即便活性氣體濃度較高，只要氣體流量本身是微量的就需 要許多的成膜時間。於是，考慮以下的變形構成：使在複數個氣體噴出孔55間所噴出之每一單位時間的氣體流量變化，藉此在複數種部分活性氣體間設置實質的濃度差，亦即，對流通量設置差。
如此，考慮以下的變形構成：使介電質電極111的膜厚成為均一，且在複數個氣體噴出孔55使孔徑變化，藉此在複數個氣體噴出孔55間使氣體流量變化。
但是，在上述變形構成中，會在複數個部分放電空間中的間隙部壓力上產生明顯的差異。為何如此，此是因越是孔徑較大之氣體噴出孔附近的部分放電空間，壓力就會越降低所致。間隙部壓力係使放電之狀態大幅地變化的同時有以下的傾向：在間隙部壓力為10kPa至30kPa左右、間隙長度為1mm至3mm左右的部分放電空間，壓力越降低，放電電力亦會越降低。因此，因放電電力之降低會抵消氣體流量之增加份量，故而在上述變形構成中，要精度佳地控制流通量是非常困難的。
另一方面，在實施型態1的活性氣體生成裝置中，因複數個部分放電空間(放電場)之狀態係完全不用變更，換句話說，將複數個氣體噴出孔55之孔徑形成為相同，複數個部分放電空間之壓力設定為固定的間隙部壓力，藉此就可以在部分活性氣體間精度佳地設置活性氣體濃度差，故而根據上述變更構成會得到不可能達成的功效。
[實施型態2]
圖10係顯示作為該發明之實施型態2的活性氣體生成裝置之高電壓側電極構成部1B之結構的說明圖。圖10中之(a)為俯視圖，圖10中之(b)為圖10中之(a)的D-D剖視圖，圖10中之(c)係顯示接地側電極構成部2B中的介電質電極212之剖面 結構的剖視圖。在圖10中之(c)中係省略了金屬電極202H及202L之圖示。再者，在圖10適當地顯示XYZ座標系。
實施型態2的活性氣體生成裝置與實施型態1的差異點係在於：高電壓側電極構成部1A置換成高電壓側電極構成部1B，接地側電極構成部2A置換成接地側電極構成部2B。
再者，如圖10中之(c)所示，介電質電極212係與實施型態1的介電質電極211同樣，在中央區域R50內沿著電極形成方向設置有複數個氣體噴出孔55。再者，即便在介電質電極212中，仍與介電質電極211同樣，亦可採用復具有楔形段差形狀部51、直線形段差形狀部52A及52B的結構。
再者，雖然在圖10中省略了圖示，但是形成於介電質電極212之下表面的金屬電極202H及202L，係呈與形成於介電質電極211之下表面的金屬電極201H及201L等效的結構。
在圖10中之(c)中，將五個氣體噴出孔55以能夠識別的方式從右側起顯示為55(1)、55(2)、55(3)、55(4)及55(5)。
如圖10所示，高電壓側電極構成部1B係由介電質電極112、與已形成於介電質電極112之上表面上的金屬電極102H及102L所構成。
介電質電極112係與介電質電極111同樣，在俯視觀察下呈以X方向作為長邊方向、以Y方向作為短邊方向的長方形狀之平板結構。
如圖10中之(b)所示，介電質電極112係成為膜厚(厚度)沿著X方向階段地(離散地)變化而得的結構。再者，介電質電極112的膜厚係沿著Y方向呈均一的厚度。
具體而言，如圖10中之(b)所示，介電質電極112之右端(+X方向之 端部)的膜厚係設定為厚度dA2，左端(-X方向之端部)的膜厚係設定為厚度dB2(>dA2)。
然後，介電質電極112的膜厚，係沿著X方向從右端(厚度dA2)至左端(厚度dA2)階段地變厚。具體而言，膜厚係從介電質電極111之右端至左端以五個階段來變化。
如圖10中之(b)所示，介電質電極112係具有五個介電質部分區域PX1至PX5，來作為膜厚互異的複數個介電質部分區域。介電質部分區域PX1，係指包含在作為電極形成方向的X方向上存在於最右邊的氣體噴出孔55(1)之噴出孔位置P1的區域。
介電質部分區域PX2，係指包含在X方向上從右邊數起存在於第二個的氣體噴出孔55(2)之噴出孔位置P2的區域。介電質部分區域PX3，係指包含在X方向上從右邊數起存在於第三個的氣體噴出孔55(3)之噴出孔位置P3的區域。介電質部分區域PX4，係指包含在X方向上從右邊數起存在於第四個的氣體噴出孔55(4)之噴出孔位置P4的區域。介電質部分區域PX5，係指包含在X方向上存在於最左邊的氣體噴出孔55(5)之噴出孔位置P5的區域。
在介電質電極112中，介電質部分區域PX1中的膜厚為厚度dA2，介電質部分區域PX2中的膜厚為厚度dA2+△z，介電質部分區域PX3中的膜厚為厚度dA2+2×△z，介電質部分區域PX4中的膜厚為厚度dA2+3×△z，介電質部分區域PX5中的膜厚為厚度dB1(=厚度dA2+4×△z)。再者，雖然在上述之例中已顯示介電質部分區域PX1至PX5中之鄰接的介電質部分區域間之段差為△z且為均一的情況，但是沒有必要一定成為均一。例如，為了獲得所期望的活性氣體濃度，亦可將鄰接的介電質部分區域間之段差設定為不同的值。
如此，介電質電極112係在作為電極形成方向的X方向上，基於複數個氣體噴出孔55所設置的五個噴出孔位置P1至P5，而分類成五個介電質部分區域PX1至PX5。然後，在介電質部分區域PX1至PX5間使膜厚變化。
如圖10中之(a)所示，金屬電極102H及102L(一對第一部分金屬電極、第一金屬電極)係形成於介電質電極112之上表面上，且在俯視觀察下隔著與介電質電極212之中央區域R50對應的同形狀之中央區域R60而相互地相對向而配置。此時，金屬電極102H及102L係與金屬電極202H及202L同樣，在俯視觀察下呈大致長方形狀，且以X方向(第一方向)作為長邊方向(電極形成方向)，以與X方向交叉成直角的Y方向(第二方向)作為相互地相對向的電極相對向方向。
再者，圖10中之(a)所示的複數個氣體噴出孔55，係將存在於介電質電極212的複數個氣體噴出孔55，虛擬地顯示在俯視觀察下重疊於介電質電極112的位置，而實際上並未形成於介電質電極112。
如圖10中之(b)所示，金屬電極102H及102L係分別使膜厚形成為均一，且對應於介電質電極111之介電質部分區域PX1至PX5而形成五個階段的階梯狀。
再者，因金屬電極102H及102L之其他的結構特徵係與實施型態1的金屬電極101H及102L同樣，故而省略說明。
在實施型態2的活性氣體生成裝置中，在介電質電極112與介電質電極212所相對向的介電質空間內，金屬電極102H及102L與金屬電極202H及202L在俯視觀察下所重疊的區域被界定作為放電空間。
在實施型態2中，上述放電空間係沿著作為電極形成方向的X方向，分類成與介電質電極212中之介電質部分區域PX1至PX5對應的第一至第五 部分放電空間。
亦即，在介電質部分區域PXi(i=1至5之其中任一個)中，金屬電極102H及102L與金屬電極202H及202L在俯視觀察下所重疊的區域係成為第i個部分放電空間。再者，第一至第五部分放電空間係在放電空間內絲毫不被分割切斷。
如此，可以對應於電極形成方向(X方向)上的複數個氣體噴出孔55(五個氣體噴出孔55(1)至55(5))之噴出孔位置P1至P5，而將上述放電空間分類成第一至第五部分放電空間。
從而，因實施型態2的活性氣體生成裝置，係具備具有上述之膜厚變化結構的介電質電極112，故而與實施型態1同樣，可以使第一至第五部分放電空間中的第一至第五部分放電電壓形成互為不同的值。
如此，介電質電極112之上述膜厚變化結構，係沿著電極形成方向(X方向)使膜厚變化，俾使施加交流電壓時在複數個部分放電空間產生的複數個部分放電電壓成為互為不同的值。
亦即，介電質電極112(一方之介電質電極)的膜厚係成為放電電壓貢獻參數，介電質電極112之上述膜厚變化結構係具有作為使上述放電電壓貢獻參數變化而得的參數變化結構之功能。
如此的結構之實施型態2的活性氣體生成裝置，係將包含從設置於介電質電極212的複數個氣體噴出孔55所噴出之複數種部分活性氣體的活性氣體噴出至外部。
從而，在實施型態2的活性氣體生成裝置中，藉由適當地設定介電質電極112之介電質部分區域PX1至PX5中的各個膜厚、複數個氣體噴出孔55之 配置，就可以使作為在所噴出的活性氣體內之複數種部分活性氣體間自由基化後的原子或分子之濃度的活性氣體濃度變化。
如此，實施型態2的活性氣體生成裝置係與實施型態1同樣，其特徵在於：具有沿著電極形成方向使膜厚(放電電壓貢獻參數)變化的膜厚變化結構(參數變化結構)。
實施型態2的活性氣體生成裝置，係藉由具有上述特徵而得到以下的功效：不用將放電空間分割切斷成複數個，且可以藉由來自高頻電源5的一種類之交流電壓的施加，將包含活性氣體濃度互異之複數種部分活性氣體的活性氣體噴出至外部。
更且，實施型態2的活性氣體生成裝置，係與實施型態1同樣，採用沿著電極形成方向(X方向)使介電質電極112之膜厚變化而得的膜厚變化結構，來作為參數變化結構。因此，實施型態2的活性氣體生成裝置，係能夠以使介電質電極112及介電質電極212之中作為一方之介電質電極的介電質電極112之膜厚變化的所謂比較簡單的改良結構，來達成上述的功效。
此外，在實施型態2中，係採用在介電質部分區域PX1至PX5間使膜厚離散地變化的結構，來作為介電質電極112中的膜厚變化結構。因此，實施型態2的活性氣體生成裝置，係可以對介電質電極112中的介電質部分區域PX1至PX5單位精度佳地設定為所期望的膜厚。
更且，在介電質部分區域PX1至PX5間設置有段差的介電質電極112之離散的膜厚變化結構，係比介電質電極111之連續的膜厚變化結構還可以謀求加工所需的時間或費用之減低化。
再者，金屬電極102H及102L，雖然一般是使用濺鍍等的成膜處理 方法或是藉由金屬膏(metal paste)塗布所為的燒製加工方法等，來形成於介電質電極112之上表面上，但是有必要注意不在介電質部分區域PX1至PX5間之段差部進行分割切斷。
[實施型態3]
圖11係顯示作為該發明之實施型態3的活性氣體生成裝置之高電壓側電極構成部1C之結構的說明圖。圖11中之(a)為俯視圖，圖11中之(b)為圖11中之(a)的E-E剖視圖。
圖12係分解顯示高電壓側電極構成部1C的剖視圖，且顯示圖11中之(a)的E-E剖面。圖12中之(a)為部分介電質電極113B與金屬電極103H之積層結構的剖視圖，圖12中之(b)為部分介電質電極113A之剖面結構的剖視圖。再者，在圖11及圖12的各圖中適當地顯示XYZ座標系。
實施型態3的活性氣體生成裝置與實施型態1的差異點係在於：高電壓側電極構成部1A置換成高電壓側電極構成部1C，接地側電極構成部2A置換成接地側電極構成部2C。
再者，雖然未圖示，但是接地側電極構成部2C之結構，係與實施型態1的接地側電極構成部2A呈相同結構。亦即，接地側電極構成部2C係由介電質電極213與金屬電極203H及203L所構成，介電質電極213係與介電質電極211呈相同結構，金屬電極203H及203L係與金屬電極201H及201L呈相同結構，且以與金屬電極201H及201L相同內容來設置於介電質電極213之下表面。
再者，亦可以與實施型態2的接地側電極構成部2B相同構成來形成接地側電極構成部2C。亦即，在接地側電極構成部2C中，介電質電極213亦可與介電質電極212呈相同結構。
如圖11所示，高電壓側電極構成部1C係由介電質電極113、與已形成於介電質電極113之上表面上的金屬電極103H及103L所構成。
如圖11中之(a)所示，介電質電極113係與介電質電極111同樣，在俯視觀察下呈以X方向作為長邊方向、以Y方向作為短邊方向的長方形狀的平板結構。
如圖11中之(b)所示，介電質電極113(一方之介電質電極)係包含作為第一積層用部分介電質電極的部分介電質電極113A、與形成於部分介電質電極113A上之作為第二積層用部分介電質電極的部分介電質電極113B所構成。從而，介電質電極113係藉由部分介電質電極113A及113B的積層結構所構成。
如圖11及圖12所示，部分介電質電極113A係具有均一的膜厚，部分介電質電極113B係與實施型態1的介電質電極111同樣，具有膜厚連續地變化的膜厚變化結構。
具體而言，如圖12中之(a)所示，部分介電質電極113B之右端(+X方向之端部)的膜厚係設定為厚度dA3，左端(-X方向之端部)的膜厚係設定為厚度dB3(>dA3)。另一方面，如圖12中之(b)所示，部分介電質電極113A係設定為均一的厚度d3。
從而，部分介電質電極113B的膜厚，係沿著X方向從右端(厚度dA3)至左端(厚度dB3)連續地變厚。結果，介電質電極113整體的膜厚，係沿著X方向從右端(厚度dA3+d3)至左端(厚度dB3+d3)連續地變厚。從而，介電質電極113(部分介電質電極113B)之上表面係相對於水平方向(X方向)具有固定的斜率。
在此，若以成為「dA3+d3=dA1」及「dB3+d3=dB1」的方式來設定，則介電質電極113的膜厚係具有與實施型態1的介電質電極111等效的結構。
如圖11中之(b)及圖12中之(a)所示，具有部分介電質電極113B的介電質電極113(一方之介電質電極)，係與介電質電極111同樣，具有沿著作為電極形成方向的X方向使膜厚連續地變化而得的膜厚變化結構。
又，金屬電極103H及103L(一對第一部分金屬電極、第一金屬電極)係形成於介電質電極113(部分介電質電極113B)之上表面上，且在俯視觀察下隔著與介電質電極213之中央區域R50對應的同形狀之中央區域R60相互地相對向而配置。此時，金屬電極103H及103L係與金屬電極203H及203L同樣，在俯視觀察下呈大致長方形狀，且以X方向(第一方向)作為長邊方向(電極形成方向)，以與X方向交叉成直角的Y方向(第二方向)作為相互地相對向的電極相對向方向。
在實施型態3的活性氣體生成裝置中，係在介電質電極113與介電質電極213所相對向的介電質空間內，金屬電極103H及103L與金屬電極203H及203L在俯視觀察下所重疊的區域被界定作為放電空間。
從而，在實施型態3的活性氣體生成裝置中，與實施型態1同樣，可以沿著X方向將上述放電空間分類成五個第一至第五部分放電空間。亦即，第i個(i=1至5之其中任一個)部分放電空間，係在上述放電空間中，成為包含噴出孔位置Pi及其附近的空間。再者，第一至第五部分放電空間係在放電空間內絲毫不被分割切斷。
如此，可以對應於電極形成方向(X方向)上的複數個氣體噴出孔55之位置，將上述放電空間分類成複數個部分放電空間。
從而，因實施型態3的活性氣體生成裝置，係具備具有上述之膜厚變化結構的介電質電極113(部分介電質電極113B)，故而與實施型態1同樣，可以使第一至第五部分放電空間中的第一至第五部分放電電壓形成互為不同的值。
如此，介電質電極113(部分介電質電極113B)之上述膜厚變化結構，係沿著電極形成方向(X方向)使膜厚變化，俾使施加交流電壓時在複數個部分放電空間產生的複數個部分放電電壓成為互為不同的值。
亦即，介電質電極113(一方之介電質電極)的膜厚係成為放電電壓貢獻參數，介電質電極113之上述膜厚變化結構係具有作為使上述放電電壓貢獻參數變化而得的參數變化結構之功能。
如此的結構之實施型態3的活性氣體生成裝置，係將包含從設置於介電質電極213的複數個氣體噴出孔55所噴出之複數種部分活性氣體的活性氣體噴出至外部。
從而，在實施型態3的活性氣體生成裝置中，藉由適當地設定部分介電質電極113A的膜厚、部分介電質電極113B中之厚度dA3至厚度dB3間的膜厚差、複數個氣體噴出孔55之配置，就可以在所噴出的活性氣體內之複數種部分活性氣體間使活性氣體濃度變化。
如此，實施型態3的活性氣體生成裝置，係與實施型態1及實施型態2同樣，其特徵在於：具有沿著電極形成方向使膜厚(放電電壓貢獻參數)變化而得的膜厚變化結構(參數變化結構)。
實施型態3的活性氣體生成裝置，係藉由具有上述特徵而得到以下的功效：不用將放電空間分割切斷成複數個，且可以藉由來自高頻電源5的一種類之交流電壓的施加，將包含活性氣體濃度互異之複數種部分活性氣體的活性氣體噴出至外部。
更且，實施型態3的活性氣體生成裝置，係採用沿著電極形成方向(X方向)使介電質電極113中的部分介電質電極113B之膜厚變化而得的膜厚變化 結構，來作為參數變化結構，藉此能夠以使介電質電極113及介電質電極213之中作為一方之介電質電極的介電質電極113之膜厚變化的所謂比較簡單的改良結構，來達成上述的功效。
更且，在實施型態3中係採用沿著電極形成方向使部分介電質電極113B的膜厚連續地變化的結構，來作為上述膜厚變化結構。在此結構中，例如具有以下的優點：可以藉由使沿著部分介電質電極113B之電極形成方向的兩端部之膜厚具有明顯的差異的所謂比較簡單之設定來實現膜厚變化結構。
此外，在實施型態3中，係藉由部分介電質電極113A與部分介電質電極113B之積層結構來構成介電質電極113。
因此，實施型態3的活性氣體生成裝置，係僅僅一邊使用既有的介電質電極來作為用以作為第一積層用部分介電質電極的部分介電質電極113A，一邊新追加部分介電質電極113B作為第二積層用部分介電質電極，就能夠以介電質電極113形式來實現膜厚變化結構。結果，能夠以比較廉價地獲得實施型態3的活性氣體生成裝置。
<實施型態4>
圖13係顯示作為該發明之實施型態4的活性氣體生成裝置之高電壓側電極構成部1D之結構的說明圖。圖13中之(a)為俯視圖，圖13中之(b)為圖13中之(a)的F-F剖視圖。再者，在圖13中適當地顯示XYZ座標系。
實施型態4的活性氣體生成裝置係與實施型態1之差異點在於：高電壓側電極構成部1A置換成高電壓側電極構成部1D，接地側電極構成部2A置換成未圖示的接地側電極構成部2D。
雖然未圖示，但是接地側電極構成部2D係藉由介電質電極214、 與形成於介電質電極214之下表面的金屬電極204H及204L所構成。
介電質電極214係與實施型態1的介電質電極211呈相同結構，金屬電極204H及204L係與金屬電極201H及201L呈相同結構，且以與金屬電極201H及201L相同內容來設置於介電質電極214之下表面。再者，亦可使介電質電極214形成與實施型態2的介電質電極212相同結構。
如圖13所示，高電壓側電極構成部1D係由介電質電極114、與已形成於介電質電極114之上表面上的金屬電極104H及104L所構成。
如圖13中之(a)所示，介電質電極114係與介電質電極111同樣，在俯視觀察下呈以X方向作為長邊方向、以Y方向作為短邊方向的長方形狀的平板結構。
如圖13中之(b)所示，介電質電極114(一方之介電質電極)係包含作為第一積層用部分介電質電極的部分介電質電極114A、與形成於部分介電質電極114A上之作為第二積層用部分介電質電極的部分介電質電極114B所構成。從而，介電質電極114係藉由部分介電質電極114A及114B的積層結構所構成。
如圖13中之(b)所示，部分介電質電極114A及114B係皆具有均一的膜厚，部分介電質電極114B係沿著作為電極形成方向的X方向，具有介電常數互異之五種類的部分介電質區域14a至14e相互地鄰接所設置的介電常數變化結構。
部分介電質區域14a至14e，係以與電極形成方向(X方向)上的複數個氣體噴出孔55之噴出孔位置P1至P5(參照圖10中之(c))對應的位置關係所設置。
亦即，部分介電質區域14e係在X方向上包含噴出孔位置P1，部分介電質區域14d係在X方向上包含噴出孔位置P2，部分介電質區域14c係在X方向 上包含噴出孔位置P3，部分介電質區域14b係在X方向上包含噴出孔位置P4，部分介電質區域14a係在X方向上包含噴出孔位置P5。
具體而言，如圖13所示，從部分介電質電極114B之左端(-X方向之端部)至右端(+X方向之端部)，具有五個部分介電質區域14a至14e。部分介電質區域14a至14e係由具有互異之介電常數的構成材料所構成。另一方面，部分介電質電極114A係遍及於整體由相同材料所構成。
在此，部分介電質區域14a至14e係由介電常數以14a、14b、14c、14d及14e之順序變高的構成材料(介電質a、介電質b、介電質c、介電質d及介電質e)所形成。
從而，部分介電質電極114B之介電常數，係沿著X方向從左端(介電質a)至右端(介電質e)階段性地變高。結果，介電質電極114整體的介電質合成電容，係沿著X方向從左端至右端階段性地變高。
如此，在實施型態4中，具有部分介電質電極114B的介電質電極114(一方之介電質電極)，係具有沿著作為電極形成方向的X方向使介電常數階段性地變化的介電常數變化結構。
又，金屬電極104H及104L(一對第一部分金屬電極、第一金屬電極)係形成於介電質電極114(部分介電質電極114B)之上表上，且在俯視觀察下隔著與介電質電極214之中央區域R50對應的同形狀之中央區域R60相互地相對向而配置。此時，金屬電極104H及104L係與金屬電極204H及204L同樣，在俯視觀察下呈大致長方形狀，且以X方向(第一方向)作為長邊方向(電極形成方向)，以與X方向交叉成直角的Y方向(第二方向)作為相互地相對向的電極相對向方向。
在實施型態4的活性氣體生成裝置中，係在介電質電極114與介電 質電極214所相對向的介電質空間內，金屬電極104H及104L與金屬電極204H及204L在俯視觀察下所重疊的區域被界定作為放電空間。
在實施型態4中，上述放電空間係對應於在俯視觀察下與部分介電質區域14a至14e重疊的區域而分類成第一至第五部分放電空間。此等第一至第五部分放電空間係在放電空間內絲毫不被分割切斷。
如此，可以對應於電極形成方向(X方向)上的複數個氣體噴出孔55(五個氣體噴出孔55(1)至55(5))之噴出孔位置P1至P5，將上述放電空間分類成第一至第五部分放電空間。
從而，因實施型態4的活性氣體生成裝置，係具備具有上述之介電常數變化結構的介電質電極114(部分介電質電極114B)，故而可以使第一至第五部分放電空間中的第一至第五部分放電電壓形成互為不同的值。
圖14係以表格形式來顯示實施型態4之藉由部分介電質電極114A及114B之積層結構所致的部分放電電壓之變化的說明圖。在圖14中係以已分類成部分介電質區域14a至14e的內容來顯示。
如圖14所示，部分介電質電極114A的膜厚係均一為1mm，部分介電質電極114B的膜厚亦在部分介電質區域14a至14e間無變化而為均一的1mm。放電面積為3300mm2，成為整體施加電壓的交流電壓係成為5000V。再者，放電面積係成為在俯視觀察下介電質電極114(部分介電質電極114A及114B)與金屬電極104H及104L重疊的面積。
在此，部分介電質電極114A之相對介電常數(relative dielectric constant)為「10」。另一方面，作為部分介電質區域14a之構成材料的介電質a之相對介電常數為「10」，作為部分介電質區域14b之構成材料的介電質b之相對介 電常數為「20」，作為部分介電質區域14c之構成材料的介電質c之相對介電常數為「30」，作為部分介電質區域14d之構成材料的介電質d之相對介電常數為「40」，作為部分介電質區域14e之構成材料的介電質e之相對介電常數為「50」。
從而，有關部分介電質電極114A及114B之積層結構所致的介電質合成電容，係在部分介電質區域14a至14e中的積層區域間成為不同的值。
具體而言，在部分介電質區域14a中的積層區域成為7.34×10-11F，在部分介電質區域14b中的積層區域成為9.79×10-11F，在部分介電質區域14c中的積層區域成為1.10×10-10F，在部分介電質區域14d中的積層區域成為1.17×10-10F，在部分介電質區域14e中的積層區域成為1.22×10-10F。
結果，與部分介電質區域14a至14e對應的第一至第五部分放電空間之部分放電電壓係變化成3550V、3850V、3950V、4000V及4050V。
從而，實施型態4的活性氣體生成裝置，係可以將與部分放電電壓成正比的部分活性氣體之活性氣體濃度，在複數種部分活性氣體間設定為不同的值。
如此，在與部分介電質區域14a至14e對應的第一至第五部分放電空間中，部分放電電壓係相對於部分介電質區域14a至14e之介電常數具有正的函數。
另一方面，因部分活性氣體中的活性氣體濃度係與部分放電電壓成正比，故而分別在第一至第五部分放電空間所生成的部分活性氣體之活性氣體濃度，係從低濃度側起成為第一、第二、…、第五之順序。
如此，藉由使介電質電極114(部分介電質電極114B)具有上述介電常數變化結構，就可以對第一至第五部分放電空間間的活性氣體濃度設置濃度 梯度。
圖15係以表格形式來顯示介電質種類之具體例的部分放電電壓之變化的圖表。在圖15中係以已分類成部分介電質區域14a至14c的內容來顯示。
如圖15所示，部分介電質電極114A的膜厚係均一為1mm，部分介電質電極114B的膜厚亦在部分介電質區域14a至14c間無變化而為均一的1mm。放電面積為3300mm2，成為整體施加電壓的交流電壓係成為5000V。
在此，部分介電質電極114A之相對介電常數為「9.9」。另一方面，作為部分介電質區域14a之構成材料的石英之相對介電常數為「3.8」，作為部分介電質區域14b之構成材料的氧化鋁之相對介電常數為「9.9」，作為部分介電質區域14c之構成材料的HfO2(氧化鉿(hafnium oxide))之相對介電常數為「15」。
從而，部分介電質電極114A及114B之積層結構所致的介電質合成電容，係在部分介電質區域14a至14c間成為不同的值。
亦即，在部分介電質區域14a中的積層區域成為4.0×10-11F，在部分介電質區域14b中的積層區域成為7.0×10-11F，在部分介電質區域14c中的積層區域成為9.0×10-11F。
結果，與部分介電質區域14a至14c對應的第一至第三部分放電空間之部分放電電壓係變化成2900V、3550V及3750V。
從而，可以將在部分介電質區域14a至14c間與部分放電電壓成正比的部分活性氣體之活性氣體濃度，在複數種部分活性氣體間設定為不同的值。
如此，根據圖15，可以藉由在部分介電質區域14a至14c間使用不同的構成材料，來使部分介電質區域14a至14c間之介電常數具有明顯的差異。
如以上所述，介電質電極114之上述介電常數變化結構，係沿著電 極形成方向(X方向)使介電常數變化，俾使施加交流電壓時在複數個部分放電空間產生的複數個部分放電電壓成為互為不同的值。
亦即，介電質電極114(一方之介電質電極)中的部分介電質電極114B之介電常數係成為放電電壓貢獻參數，介電質電極114之上述介電常數變化結構係具有作為使上述放電電壓貢獻參數變化而得的參數變化結構之功能。
如此的結構之實施型態4的活性氣體生成裝置，係將包含從設置於介電質電極214的複數個氣體噴出孔55所噴出之複數種部分活性氣體的活性氣體噴出至外部。
從而，在實施型態4的活性氣體生成裝置中，藉由適當地設定部分介電質電極114A的介電常數、部分介電質電極114B之部分介電質區域14a至14e中的各個介電常數、複數個氣體噴出孔55之配置，就可以在所噴出的活性氣體內之複數種部分活性氣體間使活性氣體濃度變化。
如此，實施型態4的活性氣體生成裝置，其特徵在於具有：介電常數變化結構(參數變化結構)，係沿著電極形成方向使介電常數(放電電壓貢獻參數)變化，俾使施加交流電壓時在第一至第五部分放電空間產生的第一至第五部分放電電壓成為互為不同的值。
實施型態4的活性氣體生成裝置，係藉由具有上述特徵而得到以下的功效：不用將放電空間分割切斷成複數個，且可以藉由來自高頻電源5的一種類之交流電壓的施加，將包含活性氣體濃度互異之複數種部分活性氣體的活性氣體噴出至外部。
更且，在實施型態4中，因可以使作為一方之介電質電極的介電質電極114之膜厚成為均一，故而與習知結構同樣，介電質電極114及介電質電極 214皆可以使膜厚成為均一。
結果，實施型態4的活性氣體生成裝置，係可以在介電質電極114之上表面上精度佳地形成金屬電極104H及104L，且可以在介電質電極214之下表面上精度佳地形成金屬電極204H及204L。此外，即便在空間上難以使介電質電極具有厚度的條件下，實施型態4的活性氣體生成裝置仍能夠順利地對應。
又，因實施型態4係可以使用介電常數及膜厚為均一之既有的部分介電質電極114A，來作為第一積層用部分介電質電極，故而僅僅一邊使用既有的介電質電極，一邊新追加成為第二積層用部分介電質電極的部分介電質電極114B，就可以實現介電常數變化結構。
將分別具有高介電常數的介電質a至介電質e作為構成材料的部分介電質區域14a至14e，係既可構成板狀並裝載於部分介電質電極114A之上表面上，又可在介電常數十分高的情況下，將部分介電質區域14a至14e以濺鍍等來直接成膜於部分介電質電極114A之上表面上。
再者，從不使微粒子(particle)等之雜質產生的觀點來看，成為放電面的部分介電質電極114A之素材，係固定於高純度氧化鋁或是藍寶石(sapphire)。
另一方面，因成為金屬電極形成面的部分介電質電極114B係不被暴露於放電中，故而沒有必要考慮基板污染之觀點的限制。因此，可以最優先選擇介電常數，來作為部分介電質電極114B之部分介電質區域14a至14e的構成材料。
<其他>
在實施型態1至實施型態4中，一般當介電質電極111至114及介電質電極211至214的膜厚變得過厚而不更提高從高頻電源5所施加的交流電壓時，就無法在放電空間中獲得充分的放電電力。另一方面，當提高交流電壓時，因需要許多的 絕緣對策，故而施加電壓的交流電壓較佳是盡可能的低。因此，有無法無限制地提高交流電壓的關注問題。
採用了上述膜厚變化結構之實施型態1至實施型態3的活性氣體生成裝置，係具有上述關注問題。
另一方面，實施型態4的活性氣體生成裝置，係可以使介電質電極114及214的膜厚同時成為均一。從而，在想要抑制交流電壓之電壓位準(voltage level)的情況下，可以藉由下列方式來消除：全部以比預定之介電常數更高的介電常數素材來生成使用作為部分介電質區域14a至14e之構成材料的介電質a至介電質e。再者，考慮相對介電常數=10來作為預定之介電常數。
再者，在上述的實施型態1至實施型態4中，雖然已將上述參數變化結構(膜厚變化結構、或介電常數變化結構)設置於介電質電極111至1114(第一介電質電極)，但是並不是被限定於此。
亦即，亦可取代介電質電極111至114，而在介電質電極211至214(第二介電質電極)設置上述參數變化結構，或在介電質電極111至114及介電質電極211至214同時設置上述參數變化結構。
再者，因介電質電極111至114的下表面都未有任何的設置，故而比起介電質電極211至214，還會得到可以輕易地設置上述參數變化結構的優點。又，在介電質電極111至114及介電質電極211至214雙方設置上述參數變化結構的情況下，與在單方設置上述參數變化結構的情況相較，還會得到可以增大放電電壓貢獻參數(膜厚、介電常數)之變化的優點。
雖然已詳細地說明本發明，但是上述的說明係在全部的態樣中為例示，本發明並非被限定於此。可解釋為未被例示的無數個變化例不脫離本發明 之範圍就能假定。
亦即，本發明係在其發明的範圍內，能夠自由地組合各個實施型態，或適當地將各個實施型態予以變化、省略。
例如，在實施型態4的活性氣體生成裝置中，亦可將部分介電質區域14a至14e的膜厚以部分介電質區域14e至14a之順序來增厚，以實現上述介電係數變化結構及上述膜厚變化結構之組合結構。
又，在實施型態3的介電質電極113中，亦可將部分介電質電極113B之結構，如實施型態2之介電質電極112般地變更成膜厚呈階段性地變化的結構。
1A:高電壓側電極構成部
71H,71L:缺口部
101H,101L:金屬電極
111:介電質電極
dA1,dB1:厚度
R60:中央區域

Claims (8)

  1. 一種活性氣體生成裝置，其具有：
    第一電極構成部；
    第二電極構成部，係設置於前述第一電極構成部之下方；以及
    交流電源部，係對前述第一及第二電極構成部施加交流電壓；
    前述活性氣體生成裝置係藉由以前述交流電源部所為之前述交流電壓的施加，在前述第一及第二電極構成部間形成放電空間，而生成將已供給至前述放電空間之原料氣體予以活性化而獲得的活性氣體；其中，
    前述第一電極構成部係具有第一介電質電極與選擇性地形成於前述第一介電質電極之上表面上的第一金屬電極，前述第二電極構成部係具有第二介電質電極與選擇性地形成於前述第二介電質電極之下表面上的第二金屬電極，在前述第一及第二介電質電極所相對向的介電質空間內，前述第一及第二金屬電極在俯視觀察下所重疊的區域被界定作為前述放電空間；
    前述第一及第二金屬電極係朝向電極形成方向延伸而形成；
    前述第二介電質電極係具有用以將前述活性氣體噴出至外部的複數個氣體噴出孔，前述活性氣體係包含從前述複數個氣體噴出孔所噴出的複數種部分活性氣體；
    前述複數個氣體噴出孔係沿著前述電極形成方向而形成，前述放電空間係對應於前述電極形成方向上的前述複數個氣體噴出孔之位置而分類成複數個部分放電空間；
    前述第一及第二介電質電極之中，一方之介電質電極係具有參數變化結構，該參數變化結構係沿著前述電極形成方向使放電電壓貢獻參數變化，俾使施加 前述交流電壓時在前述複數個部分放電空間產生的複數個部分放電電壓成為互為不同的值。
  2. 如請求項1所述之活性氣體生成裝置，其中前述放電電壓貢獻參數係包含前述一方之介電質電極的膜厚；
    前述參數變化結構係包含沿著前述電極形成方向使前述一方之介電質電極的膜厚變化而得的膜厚變化結構。
  3. 如請求項2所述之活性氣體生成裝置，其中前述膜厚變化結構為沿著前述電極形成方向使前述一方之介電質電極的膜厚連續地變化而得的結構。
  4. 如請求項2所述之活性氣體生成裝置，其中前述一方之介電質電極係在前述電極形成方向上基於設置有前述複數個氣體噴出孔的位置而分類成複數個介電質部分區域；
    前述膜厚變化結構為在前述複數個介電質部分區域間使膜厚變化而得的結構。
  5. 如請求項2至4中任一項所述之活性氣體生成裝置，其中前述一方之介電質電極係包含第一積層用部分介電質電極與第二積層用部分介電質電極，前述第一及第二積層用部分介電質電極係經積層；
    前述第一積層用部分介電質電極係具有均一的膜厚；
    前述第二積層用部分介電質電極係具有前述膜厚變化結構。
  6. 如請求項1所述之活性氣體生成裝置，其中前述放電電壓貢獻參數係包含前述一方之介電質電極的介電常數；
    前述參數變化結構係包含沿著前述電極形成方向使前述一方之介電質電極的介電常數變化而得的介電常數變化結構。
  7. 如請求項6所述之活性氣體生成裝置，其中前述一方之介電質電極係包含第一積層用部分介電質電極與第二積層用部分介電質電極，前述第一及第二積層用部分介電質電極係經積層；
    前述第一積層用部分介電質電極係具有均一的介電常數；
    前述第二積層用部分介電質電極係具有前述介電常數變化變化結構。
  8. 如請求項1至7中任一項所述之活性氣體生成裝置，其中前述第二金屬電極係具有在俯視觀察下隔著前述第二介電質電極之中央區域相互地相對向而形成的一對第二部分金屬電極，前述一對第二部分金屬電極係沿著前述電極形成方向而形成，且以與前述電極形成方向交叉的方向作為相互地相對向的電極相對向方向；
    前述第一金屬電極係具有一對第一部分金屬電極，該一對第一部分金屬電極係具有在俯視觀察下與前述一對第二部分金屬電極重疊的區域；
    前述複數個氣體噴出孔係形成於前述中央區域。
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