TWI511623B - 電漿產生裝置及ｃｖｄ裝置 - Google Patents

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TWI511623B
TWI511623B TW101124183A TW101124183A TWI511623B TW I511623 B TWI511623 B TW I511623B TW 101124183 A TW101124183 A TW 101124183A TW 101124183 A TW101124183 A TW 101124183A TW I511623 B TWI511623 B TW I511623B
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Description

電漿產生裝置及CVD裝置
本發明係關於可從原料氣體來高濃度且大量地產生具有高能量的電漿激發氣體(活性氣體、自由基氣體(radical gas))之電漿產生裝置，以及設計成可有效且大量地將上述電漿產生裝置所產生的電漿激發氣體供給至CVD(Chemical Vapor Deposition：化學氣相沉積)裝置之電漿產生裝置構造。更詳言之，係關於設計成藉由在該電漿產生裝置內產生的電漿激發氣體(plasma excitation gas)、與供給至該電漿產生裝置之金屬原子的前驅物(precursor)之作用，來將該前驅物改質成金屬功能物質粒子，並有效率地將該經改質的金屬功能物質粒子導引到CVD裝置之電漿產生裝置以及CVD裝置。
在半導體裝置的製造中，形成高功能膜(在半導體晶片內用作為電路配線之低阻抗(low-impedance)的高導電膜、在半導體晶片內具有電路的配線線圈(coil)功能或磁鐵功能之高磁性膜、在半導體晶片內具有電路的電容器(condenser)功能之高介電質膜、及在半導體晶片內具有電性洩漏電流很小之高絕緣功能之藉氧化或氮化而形成之高絕緣膜等)之成膜方法所使用的成膜裝置，係為熱CVD裝置、光CVD裝置或電漿CVD裝置，其中尤以電漿CVD裝置最常為人使用。例如，相較於熱CVD裝置及光CVD裝置，電漿CVD裝置具有可降低成膜溫度、成膜速度較快而可短 時間完成成膜處理等之優點。
舉例來說，要在半導體基板上形成氮化膜(SiON、HfSiON等)或氧化膜(SiO2 、HfO2 )等的閘極絕緣膜之情況，一般係採用其中用到電漿CVD裝置之以下的技術。
亦即，將NH3 (氨)或N2 、O2 、O3 (臭氧)等之氣體以及矽或鉿(hafnium)等物質的前驅物氣體，直接供給至CVD處理裝置等的成膜處理室。藉此，促進利用熱及觸媒等而進行之化學反應，使前驅物氣體解離，且利用添加的NH3 或N2 、O2 、O3 等之氣體，使來自解離的前驅物之金屬粒子成為氧化或氮化物，並堆積在作為被處理體之半導體晶圓上，然後進行該堆積後的熱處理來使結晶成長。藉由以上的製程，而形成高功能膜。因此，CVD處理裝置係在處理室內直接地使高周波電漿(radiofrequency plasma)或微波電漿(microwave plasma)產生，使晶圓基板曝露在自由基氣體及具有高能量的電漿離子及電子之下，在此狀態下使氮化膜或氧化膜等之高功能膜在該晶圓基板上形成。
揭示有電漿CVD裝置的構成之先前技術文獻，有例如專利文獻1存在。
然而，電漿CVD裝置內之成膜處理，係如上述，使晶圓基板直接曝露在電漿下。因此，常會發生該晶圓基板受到很大的因為電漿(離子及電子)而造成之半導體功能的性能降低等的損害之問題。
另一方面，使用熱CVD裝置、光CVD裝置之成膜處理，係在晶圓基板不會受到電漿(離子及電子)所造成的損害之 情況下，使高品質的氮化膜、氧化膜等之高功能膜形成。不過，此成膜處理難以得到高濃度且大量的氮自由基氣體源及氧自由基源，因而有需要很長的成膜時間之問題。
最近的熱CVD裝置、光CVD裝置，係使用容易利用熱或光之照射使之解離之高濃度的NH3 氣體或O3 氣體來作為原料氣體，並在CVD室(CVD chamber)內設置加熱觸媒體。藉此，該熱CVD裝置、光CVD裝置利用觸媒作用促進CVD室內之氣體的解離，謀求氮化膜、氧化膜等之高功能膜的成膜時間之縮短。不過，此方法很難大幅改善成膜時間。
因此，有一種遠距電漿(remote plasma)型成膜處理裝置(參照例如專利文獻2)存在，用作為可減輕電漿之對於晶圓基板的損傷，可縮短成膜時間之裝置。
該專利文獻2之技術，係利用間隔壁(電漿吸持電極)來分隔出電漿產生區域及被處理材處理區域。具體而言，專利文獻2之技術係藉由在高周波施加電極與設置有晶圓基板之對向電極之間設置該電漿吸持電極，來只使中性活性種(neutral active species)供給至晶圓基板上。
[先前技術文獻]
(專利文獻)
(專利文獻1)日本特開2007-266489號公報
(專利文獻2)日本特開2001-135628號公報
然而，與半導體用的晶圓的成膜有關之專利文獻2的 技術，並無法完全抑制電漿對於被處理材(晶圓基板)之損傷，而且裝置構成會變複雜。
此外，傳統的CVD裝置係在高功能絕緣膜之成膜之際，直接將金屬前驅物氣體供給至進行成膜處理之CVD室內。然而，直接將金屬前驅物氣體供給至CVD室，CVD室本身的構造、操作條件等之控制操作就會複雜化，此為不希望有的情況。
另外，在採用遠距電漿型成膜處理裝置之情況中，則是希望能在形成高功能絕緣膜之際，有效率且大量的輸出氮化、氧化等的金屬功能物質粒子氣體。
因此，本發明之目的在於提供一種防止CVD室本身的構造的複雜化，且產生激發電漿氣體之電漿產生裝置。此外，本發明之目的亦在於提供一種利用該激發電漿氣體，而有效率且大量地輸出用來在被處理材上形成高功能膜的金屬功能物質粒子氣體之電漿產生裝置。另外，本發明之目的還在於提供一種可利用該電漿產生裝置，且在防止電漿對於被處理材造成損傷的情況下實現良質的高功能膜的成膜之CVD裝置。
為了達成上述目的，本發明之電漿產生裝置具備有：電極單元；施加交流電壓至前述電極單元之電源部；圍繞前述電極單元之框體；以及從前述框體外部供給原料氣體至前述框體內之原料氣體供給部；前述電極單元具有：第一電極、與前述第一電極相面對而形成放電空間之第二電 極、配置於面向前述放電空間之前述第一電極的主面及面向前述放電空間之前述第二電極的主面之至少任一方之介電質(dielectric)、以及從平面視看係形成於中央部且在前述第一電極與前述第二電極相面對之相面對方向貫通之貫通口；該電漿產生裝置復含有：形成為圓筒形狀，且配設於前述貫通口的內部，並在該圓筒形狀之側面部具有噴出孔之絕緣筒部；以及連接至前述絕緣筒部的空洞部之用來供給金屬前驅物(metal precursor)之前驅物供給部。
本發明之CVD裝置係具備有：電漿產生裝置、以及連接至前述電漿產生裝置之CVD室(CVD chamber)，前述電漿產生裝置具備有：電極單元；施加交流電壓至前述電極單元之電源部；圍繞前述電極單元之框體；以及從前述框體外部供給原料氣體至前述框體內之原料氣體供給部；前述電極單元具有：第一電極、與前述第一電極相面對而形成放電空間之第二電極、配置於面向前述放電空間之前述第一電極的主面及面向前述放電空間之前述第二電極的主面之至少任一方之介電質、以及從平面視看係形成於中央部且在前述第一電極與前述第二電極相面對之相面對方向貫通之貫通口；該電漿產生裝置復含有：形成為圓筒形狀，且配設於前述貫通口的內部，並在該圓筒形狀之側面部具有噴出孔之絕緣筒部；以及連接至前述絕緣筒部的空洞部之用來供給金屬前驅物之前驅物供給部，前述CVD室係連接至前述絕緣筒部的端部側。
本發明之電漿產生裝置，係具備有：電極單元，此電極單元具有：第一電極、與前述第一電極相面對而形成放電空間之第二電極、配置於面向前述放電空間之前述第一電極的主面及面向前述放電空間之前述第二電極的主面之至少任一方之介電質、以及從平面視看係形成於中央部且在前述第一電極與前述第二電極相面對之相面對方向貫通之貫通口；施加交流電壓至前述電極單元之電源部；圍繞前述電極單元之框體；以及從前述框體外部供給原料氣體至前述框體內之原料氣體供給部；且復含有：形成為圓筒形狀，且配設於前述貫通口的內部，並在該圓筒形狀之側面部具有噴出孔之絕緣筒部；以及連接至前述絕緣筒部的空洞部之用來供給金屬前驅物之前驅物供給部。
因此，藉由電漿激發氣體與金屬前驅物氣體接觸，在空洞部中，從金屬前驅物氣體解離出金屬原子。進而，在該空洞部中，該解離出的金屬原子與電漿激發氣體起化學反應。藉此，而可在空洞部中，有效率且大量地產生氮化、氧化等的金屬功能物質粒子氣體。
再者，並非在CVD室，而是在電漿激發氣體的產生側，亦即電漿產生裝置側，以噴出至真空狀態的空間之方式輸出電漿激發氣體。而且，係形成為使電漿激發氣體與供入的金屬前驅物氣體相交而相接觸之構成。
因此，可使更高濃度且大量產生的電漿激發氣體與金屬前驅物氣體接觸及反應。因而，可更有效率且更大量地產生經反應而改質生成的金屬功能物質粒子氣體。
另外，還形成為：並不直接將金屬前驅物氣體供給至CVD室，而是在電漿產生裝置內產生改質生成的金屬功能物質粒子氣體，然後才輸出至成膜CVD裝置之構成。
因此，在CVD室側並不需要具有利用電漿來改質生成金屬功能物質粒子氣體之功能，可防止構造及控制性之複雜化，可得到更良質的成膜。
本發明之目的、特徵、態樣、及優點，透過以下之詳細說明及添附圖式，將變得更加清楚明瞭。
以下，根據顯示本發明的實施形態之圖式來具體說明本發明。
<實施形態1>
本實施形態係針對將本發明之電漿產生裝置應用於CVD裝置中之構成進行說明。
第1圖係顯示本實施形態之CVD裝置300的構成之斷面圖。第1圖中以一點虛線圍起的區域的放大斷面圖係顯示於第2圖中(第2圖中顯示電極單元的詳細的斷面構成)。
如第1圖所示，CVD裝置300具備有：電漿產生裝置100、CVD室200及排放氣體分解處理裝置28。
首先，針對本發明之電漿產生裝置100的構成進行說明。
如第1圖所示，在電漿產生裝置100中，有複數個電極單元在圖面的上下方向堆疊設置。第2圖之放大斷面圖中顯示兩個電極單元。利用第2圖來說明堆疊構造的電極 單元的構成。
從第1、2圖的上下方向所見之各電極單元的平面形狀，係呈甜甜圈形狀。換言之，該電極單元之從平面視看的外形係大致為圓盤狀，且在該電極單元的中心部，穿設有在該上下方向(電極單元的堆疊方向)貫通之貫通口PH。
各電極單元係由低壓電極1、介電質2a,2b、高壓電極3、絕緣板4、及高壓冷卻板5所構成。而且，在第1、2圖之上下方向(高壓電極3與低壓電極1相面對之方向)堆疊有複數個電極單元。
該電極單元之從平面視看的形狀，係如上述，為具有貫通口PH之圓形。因此，各構件1,2a,2b,3,4,5之從平面視看的形狀，皆為圓形之板狀，且各構件1,2a,2b,3,4,5的中央部分別設有上述貫通口PH。
如第2圖所示，在低壓電極1及高壓電極3施加交流電源17所產生的交流電壓。此處，低壓電極1與後述之連結塊9、高壓冷卻板5及框體16都成為固定電位(接地電位)。
在低壓電極1的主面上，配置有介電質2a。亦即，將介電質2a的一個主面接合在低壓電極1的主面上。介電質2a的該一個主面藉由塗佈、印刷、蒸鍍等而形成有導電體。另外，與介電質2a隔著放電空間6而配置有與該介電質2a相面對之介電質2b。換言之，介電質2a的另一個主面，係隔著放電空間6而與介電質2b的一個主面相面對。此處，在介電質2a與介電質2b之間，存在有未圖示的複 數個間隔器(spacer)，藉由該間隔器來保持及固定放電空間6的空隙。放電空間6之在第2圖的上下方向之尺寸，係在例如0.05 mm至數mm左右。
在介電質2b的另一個主面上，配置有高壓電極3。亦即，將高壓電極3的一個主面接合在介電質2b的另一個主面上。而且，介電質2b的該另一個主面藉由塗佈、印刷、蒸鍍等而形成有導電體。再者，將絕緣板4的一個主面接合在高壓電極3的另一個主面上。以及，將高壓冷卻板5接合在該絕緣板4的另一個主面。本說明書揭示的雖然是設有絕緣板4及高壓冷卻板5之堆疊構成之一個實施例，但除此之外，當然也可容易地想出將絕緣板4及高壓冷卻板5予以省略而構成之堆疊構造。
此處，可採用將藉由塗佈等而形成有導電體之介電質2a、未圖示之間隔器以及藉由塗佈等而形成有導電體之介電質2b做成為一體之構成。
如第2圖所示，在各電極單元中，低壓電極1與高壓電極3係間隔著各介電質2a,2b及放電空間6而相面對。亦即，在面對放電空間6之低壓電極1的主面與面對放電空間6之高壓電極3的主面，分別配置各介電質2a,2b。由於要進行放電，所以要使放電空間6的兩面成為耐濺鍍性高且非導電性高之物質，而介電質為作為此物質很有效之物質，因此本實施形態採用設置該兩介電質2a,2b之構成。此處，亦可與第2圖之構成不同，採用將介電質2a及介電質2b之任一方省略之構成。
具有各構成1,2a,2b,3,4,5之電極單元，係如上述，在該各構成的堆疊方向穿設有貫通口PH。此處，各電極單元所具有的貫通口PH係在電極單元的堆疊方向相連結而形成連貫的貫通孔。本說明書中將該連貫的貫通孔成為「貫通連孔」。從上述說明可知，貫通連孔係在前述堆疊方向延伸。
如第2圖所示，本實施形態中，上下鄰接的電極單元共用一個低壓電極1的構成元件(將共用該一個低壓電極1之構成元件的兩個電極單元稱為電極單元對)。在電極單元採用共用低壓電極1之構成，可削減零件數。在目的不在於削減零件數之情況，則亦可採用不共用低壓電極1之構成。
第2圖之構成，係顯示一個電極單元對之構造，且將該電極單元對在第2圖的上下方向堆疊複數層。而且，在各低壓電極1與各高壓冷卻板5之間插入有各連結塊9。亦即，在各電極單元的一側，存在有各連結塊9。藉由該連結塊9之存在，可在各電極單元使低壓電極1到高壓冷卻板5之尺寸保持一定。此處，並非在電極單元的整個周邊都配設連結塊9，而是如第2圖所示，只在電極單元的一部份側邊(第2圖之斷面圖的左側)配設連結塊9。
如第2圖所示，電漿產生裝置100係在上述貫通連孔的內部配設有絕緣筒部21。此絕緣筒部21，係形成為具有在上述第2圖的上下方向貫通的空洞部21A之圓筒形狀。亦即，係以讓絕緣筒部21的圓筒軸方向、與電極單元的堆 疊方向平行之方式將絕緣筒部21配設在貫通連孔內(更具體言之，貫通連孔的軸方向與絕緣筒部21的圓筒軸方向係一致)。
另外，在絕緣筒部21的側面部，設有複數個微細的噴出孔(nozzle hole)21x。此處，在第2圖之構成例中，各噴出孔21x係以面向放電空間6之形態設於絕緣筒部21。而且，各噴出孔21x的開口徑，係比例如放電空間6之堆疊方向的尺寸小。此處，絕緣筒部21係由石英或氧化鋁(alumina)等所製成。
在上述說明中，說明的是藉由一根設有複數個微細的噴出孔21x之絕緣筒，來構成絕緣筒部21之形態。然而，亦可採用藉由將設有複數個微細的噴出孔21x之環狀的絕緣筒堆疊於貫通口PH中來構成絕緣筒部21之形態。
從在放電空間6與空洞部21A之間設定預定的壓力差之觀點來看，噴出孔21x最好為孔徑在0.05 mm至0.3 mm，孔長(可視為絕緣筒部21的厚度)在0.3 mm至3 mm左右者。
又，如第2圖所示，前述貫通連孔的孔內部周側面部與絕緣筒部21的外側的周側面部，係間隔著預定的間隔。亦即，在電極單元的貫通口PH(或貫通連孔)的側面部與絕緣筒部21的側面部之間，係如第2圖所示，設有管路22。從第2圖的上下方向來看，該管路22具有環狀的形狀。換言之，從平面視來看，電極單元的貫通口PH(或貫通連孔)的側面部係形成為外周，絕緣筒部21的側面部係形成為內周，該外周與該內周之間即形成為環狀的管路22。
此處，該管路22係在前述外周側與各放電空間6相連接。而且，該管路22的端部側係通過框體16的上表面的內部而連接至存在於該框體16的外部之後述的自動壓力控制裝置(Auto Pressure Controller：APC)26(參照第1圖)。
高壓冷卻板5、高壓電極3及低壓電極1皆為導電體。但是，在高壓冷卻板5之面對絕緣筒部21的部份，形成有絕緣體5a，在高壓電極3之面對絕緣筒部21的部份，形成有絕緣體3a，在低壓電極1之面對絕緣筒部21的部份，形成有絕緣體1a。
亦即，在各電極單元中，面對絕緣筒部21的部份，包含構件4,2a,2b，都是由絕緣性材料所形成。如此，使形成於各電極單元的貫通連孔內之管路22的內面都具有絕緣性。藉此，來防止在該管路22內發生之並不在放電空間6內之放電(異常放電)。
又，在第1、2圖的上下方向堆疊之各連結塊9內，形成有供冷媒流通之流路(未圖示)，且在各高壓冷卻板5內部及低壓電極1內部，也形成有流路(未圖示)。從外部供給來的冷媒，係流經連結塊9內的流路後，在各高壓冷卻板5內部的流路及各低壓電極1內部的流路循環，然後經由該連結塊9內的其他流路而輸出至外部。
藉由使調整為一定溫度之冷媒在高壓冷卻板5內的流路流通，而透過絕緣板4使高壓電極3冷卻到一定溫度。另外，藉由使調整為一定溫度之冷媒在低壓電極1內的流 路流通，使低壓電極1本身冷卻及保持在一定溫度，就可間接地使放電空間6內的氣體溫度也保持在一定溫度。冷媒的溫度係調整在例如數℃至25℃左右之範圍內的一定的溫度。
可依據供給至放電空間6之氣體的種類等，而採用調整在比較高的溫度範圍(例如100℃至200℃左右)內之一定的溫度之液體，來替代上述冷媒。從外部供給來的該液體，係流經連結塊9內的流路後，在各高壓冷卻板5內部的流路及各低壓電極1內部的流路循環，然後經由該連結塊9內的其他流路而輸出至外部。
藉由使調整為一定溫度之液體在各連結塊9內及低壓電極1內等之流路流通，而使各連結塊9及低壓電極1等保持在一定溫度，進而透過低壓電極1而間接地使放電空間6內的氣體溫度也保持在一定溫度。
本發明之電漿產生裝置100，係配設有用來將原料氣體供給至放電空間6之管路75。此處，該管路75並不與未配設電極單元之框體16內部的空間連接，而是從框體16外直接連接至放電空間6。亦即，在管路75內流通之氣體，並不供給至框體16內部之電極單元的外周區域，而是直接供給至各電極單元的各放電空間6。
如第1、2圖所示，管路75係從框體16的上部延伸到各連結塊9內。然後，管路75在各低壓電極1處分歧，而使得管路75配設到各低壓電極1內部。
此處，管路75具有緩衝部75a。此緩衝部75a係配設 成在各低壓電極1內繞一圈。而且，此緩衝部75a的上述堆疊方向的尺寸，係比配設在低壓電極1內之管路75的其他部份的上述堆疊方向的尺寸大。
另外，管路75具有噴出口75b。此噴出口75b貫通低壓電極1及與該低壓電極1接合之各介電質2a。因而，各噴出口75b連接至各電極單元的各放電空間6。如第2圖所示，緩衝部75a及噴出口75b係利用管路75而相連接。
此處，各低壓電極1及各介電質2a的從平面視看的形狀，係為圓形。該噴出口75b係沿著該圓形的圓周方向而在各低壓電極1及各介電質2a配設複數個。沿著圓周方向而配設之各噴出口75b的間隔最好為一定的間隔。各噴出口75b雖然只要面向放電空間6即可，但最好配設在該放電空間6的儘可能的外側(亦即，遠離絕緣筒部21之電極單元的外周側)。藉此，使活性氣體及金屬前驅物氣體等均等地從噴出口75b放出至各放電空間6內，使放出的各氣體從放電面的外周朝向內側(絕緣筒部21側)而呈逆放射狀流動。
當然，沿著圓周方向而配設之各噴出口75b係分別在各低壓電極1內，透過管路75而與繞一圈配設之緩衝部75a連接。
上述構成之管路75，係與配設在框體16外部之氣體用MFC(Mass Flow Controller)76連接。
從管路75的上述構成可知，從氣體用MFC 76輸出之各種氣體，係從框體16的上部輸入，然後流到各連結塊 9內，並在各低壓電極1處分歧而流到各低壓電極1內。然後，該氣體在充滿緩衝部75a內後，並未與框體16內之電極單元的外周區域相接觸，而從噴出口75b供給到各放電空間6。
此處，上述冷媒(溫度經過調整的液體)流通的流路及該管路75為分別獨立的路徑。
以不與框體16內部之未配設電極單元的空間接觸之方式，從框體16外直接將原料氣體供給到放電空間6之管路75(也包含75a,75b)的內面(內壁)，形成有對活性氣體不會因化學反應而發生腐蝕等之鈍化膜(passivation film)或對化學反應耐性很強之白金膜或金膜。
另外，為了確保各流路及管路75的氣密性，在連結塊9與高壓冷卻板5的連接部及連結塊9與低壓電極1的連接部，配設有O形環等的氣密裝置。
如第1圖所示，電漿產生裝置100具備有框體16。此框體16係為例如鋁製品或不銹鋼(SUS)製品。而且，在內部的氣密性得到確保之框體16的內部，以堆疊的狀態配置複數個電極單元。亦即，堆疊狀態的各電極單元，係由框體16的上下面及側面加以包覆。框體16的側面部與各電極單元的側面部之間存在有空間。框體16的底面部與各電極單元的最下部之間也存在有空間。如第1圖所示，堆疊的電極單元，係利用鎖定構件8而固定至框體16的頂面。
電漿產生裝置100還具備有第2圖所示之交流電源17，如第1圖所示，此交流電源17係由變頻器 (inverter)17a及高壓變壓器17b所構成。
變頻器17a係對於輸進來的60 Hz的交流電壓實施頻率變換處理，將之變換為15 kHz的交流電壓，然後予以輸出至高壓變壓器17b。然後，該高壓變壓器17b對於輸進來的200至300 V的交流電壓實施升壓處理，然後輸出數kV至數十kV的交流電壓。
高壓變壓器17b的一端經由電氣供給端子15而連接至各高壓電極3。另一方面，高壓變壓器17b的另一端則連接至框體16。框體16及高壓冷卻板5及連結塊9及低壓電極1係相互電性連接，且設定在固定電位(接地電位)。從第2圖之構成可知，高壓冷卻板5與高壓電極3係隔著絕緣板4而電性絕緣。
又，如第1圖所示，電漿產生裝置100還具備有氣體供給部20、氣體用MFC 24及副氣體用MFC 25。另外，如上述，電漿產生裝置100也具備有氣體用MFC 76。
在本實施形態中，係從氣體用MFC 76輸出活性氣體來作為原料氣體。依據載置於CVD室200內之被處理材18的成膜材料，將臭氧氣體、氨氣或氮氧化物氣體等之活性氣體，從氣體用MFC 76輸出至管路75。此外，亦可將該活性氣體與惰性氣體一起供給。
又，在本實施形態中，亦可從氣體用MFC 76輸出作為用來得到氮化、氧化等的金屬功能物質粒子氣體(高功能絕緣膜)之金屬前驅物(precursor)氣體，來作為原料氣體。亦可將鉿等的金屬予以蒸氣化然後將所成的金屬前驅 物氣體，從氣體用MFC 76輸出至管路75。此外，亦可將該金屬前驅物氣體與惰性氣體一起供給。
氣體供給部20係設於框體16的側面。此氣體供給部20係從框體16的外部將預定的氣體供給至該框體16內。具體而言，預定的氣體係通過氣體供給部20而供給至電極單元的外周部(亦即，框體16內之未配置堆疊狀態的電極單元之區域)。
從氣體用MFC 24供給氮氣、氧氣及惰性氣體來作為原料氣體，從副氣體用MFC 25供給稀有氣體(氦氣、氬氣等)。如第1圖所示，原料氣體及稀有氣體在途中的管路混合。然後，原料氣體及稀有氣體輸入至氣體供給部20。
此處，氣體用MFC 24可為了放電空間6中之反應而將原料氣體供給至框體16內，或者可將該預定的氣體當作是載氣(carrier gas)而供給至框體16內。
本實施形態中，雖然舉的是氣體供給部20將原料氣體及稀有氣體供給至框體16內的例子，但亦可只將原料氣體供給至框體16。
又，如第1圖所示，電漿產生裝置100具備有自動壓力控制裝置26。如上所述，自動壓力控制裝置26係與第2圖所示的管路22連接。環狀的管路22的外周側的側面部係如上述，與放電空間6相連接。藉由此構成，自動壓力控制裝置26透過管路22而使各放電空間6保持一定的壓力。例如，該自動壓力控制裝置26使各放電空間6的壓力在0.03 MPa至0.3 MPa之壓力範圍內保持一定。
再者，在本實施形態中，電漿產生裝置100具備有減壓裝置27。在第1圖之構成中，減壓裝置27係透過CVD室200而與絕緣筒部21的空洞部21A連接。此減壓裝置27可採用例如真空泵。藉由此構成，減壓裝置27可將絕緣筒部21的空洞部21A內的壓力減到比大氣壓低之壓力(例如1至5000 Pa)。在第1圖之構成例中，如上述，減壓裝置27也連接至CVD室200，所以利用該減壓裝置27也可將該CVD室200內部的壓力減到例如1至5000 Pa左右。
在上述構成之電漿產生裝置100中，絕緣筒部21的端部係透過兩個氣體輸出法蘭(flange)14b,14c而連接至CVD室200的上表面(與被處理材18的處理面相面對的面)(參照第1圖)。亦即，氣體輸出法蘭14b,14c，係作為絕緣筒部21的空洞部21A與CVD室200內部之接頭。從此構成可知，絕緣筒部21的空洞部21A內的氣體等可經由氣體輸出法蘭14b,14c而供給到CVD室200內(該氣體的流動可藉由減壓裝置27之吸引力而發生)。
CVD室200內部的反應室，可載置半導體晶圓等之被處理材18。在CVD室200內，被處理材18曝露於從絕緣筒部21的空洞部21A內輸送來的氣體之中。如此，便可在被處理材18的表面形成希望的高功能膜。
另外，在CVD室200的側面部，設有排放氣體輸出口30，此排放氣體輸出口30連接至減壓裝置27。減壓裝置27使絕緣筒部21的空洞部21A內及CVD室200內減壓。 而且，藉由此減壓之動作，也可使絕緣筒部21的空洞部21A→氣體輸出法蘭14b,14c內→CVD室200內→排放氣體輸出口30→減壓裝置27之所謂的氣體及粒子等的流動發生。
又，本發明之電漿產生裝置100還如第1圖所示，具備有前驅物供給部201。此前驅物供給部201係連接至絕緣筒部21的空洞部21A，係從框體16外將金屬前驅物供給到該空洞部21A內。前驅物供給部201係由供給管路201A及法蘭部201B所構成。
如第1圖所示，絕緣筒部21係以貫通鎖定構件8，也貫通框體16的底面之方式配設。此處，在鎖定構件8與框體16的內底面之間，絕緣筒部21雖於框體16內的空間中露出，但該露出的絕緣筒部21並未穿設有噴出孔21x。
如上所述，絕緣筒部21的端部側從框體16的底面露出(亦即，絕緣筒部21的空洞部21A係一直通到框體16的外側的下表面)。法蘭部201B係在框體16的外側在該框體16的下表面固定成與該空洞部21A相連接。
在該法蘭部201B的側面部，連接有供給管路201A，以從該供給管路201A供給金屬前驅物氣體。從供給管路201A供給來的金屬前驅物氣體，係經由法蘭部201B內而供給至絕緣筒部21之成為真空壓的空洞部21A。
如第1圖所示，減壓裝置27及自動壓力控制裝置26係連接至排放氣體分解處理裝置28。因此，從減壓裝置27及自動壓力控制裝置26輸出之氣體等，係由排放氣體分解 處理裝置28加以分解處理。經該分解處理的氣體係成為處理氣體301而從排放氣體分解處理裝置28排出去。
接著，針對包含電漿產生裝置100的動作在內之本實施形態之CVD裝置300的動作進行說明。
如第1圖所示，從氣體用MFC 76將活性氣體及金屬前驅物氣體等之原料氣體供給進來。供給進來之該原料氣體，係進入管路75，在管路75內流通然後直接供給至各放電空間6(亦即，原料氣體並不與框體16內之放電空間6以外的空間接觸，直接供給至放電空間6)。
以及，從氣體用MFC 24將有助於放電空間6中的反應之原料氣體或具有作為載氣(carrier gas)的功能之氣體等供給進來，從副氣體用MFC 25將稀有氣體供給進來。供給進來之該原料氣體等以及稀有氣體，在進入氣體供給部20之前，係匯流而相混合。然後，該混合的氣體從氣體供給部20供給到電漿產生裝置100的框體16內部(亦即，框體16內之未配置堆疊狀態的電極單元之區域)。
然後，該供給進來之混合氣體充滿該框體16內。充滿於框體16內之混合氣體，從平面視觀看的形狀為圓形之電極單元的外周方向侵入到形成於各電極單元中之各放電空間6內。
另一方面，如第2圖所示，在各電極單元，在高壓電極3與低壓電極1之間施加交流電源17所產生之高周波的交流電壓。藉由對電極1,3施加該交流電壓，在各電極單元中的各放電空間6內，在大氣壓附近的一定壓力下均勻 地發生由高周波電漿所形成之介電質屏障放電(dielectric barrier discharge)(無聲放電)。
如上述，將原料氣體等供給進入發生介電質屏障放電之各放電空間6中，就因為該介電質屏障放電而使得供入的原料氣體的放電解離反應在各放電空間6內發生。
假設例如：經由管路75而供給進入的原料氣體為臭氧氣體、氨氣及氮氧化物氣體等的活性氣體，經由氣體供給部20而供給進入的原料氣體為氧及氮等的惰性氣體。
在此情況，藉由在放電空間6內之介電質屏障放電，而從供入的氧及氮等的惰性氣體及臭氧及氨氣等的活性氣體來產生因放電而解離生成之大量且高濃度的電漿激發氣體。經由管路75而供給活性氣體來作為原料氣體之情況，會比供給氧及氮等的惰性氣體之情況，容易藉由放電而解離成電漿激發氣體，因而會產生大量且高濃度的電漿激發氣體。因此，會使得該高濃度且大量的電漿激發氣體輸出至被處理材18。
在此情況，係藉由在放電空間6內之介電質屏障放電，而從供入的惰性氣體來產生電漿激發氣體。而且，因為經由管路75而供給活性氣體作為原料氣體，所以可使被處理材18曝露在高濃度的活性氣體中。
另外，一方面藉由自動壓力控制裝置26，使各放電空間6的壓力保持在一定的壓力Pa，另一方面藉由真空泵等的減壓裝置27，將絕緣筒部21的空洞部21A內的壓力Pb設定為比放電空間6內的壓力Pa小(Pa>Pb)。
例如，將放電空間6內的壓力Pa設定在大氣壓(100kPa)附近，將絕緣筒部21的空洞部21A內的壓力Pb設定為在40kPa(約300Torr)以下之真空壓力。
如此，藉由減壓裝置27將空洞部21A內的壓力Pb減到比大氣壓低，所以在各放電空間6、及經由絕緣筒部21的微細的噴出孔21x而與放電空間6相通的空洞部21A之間，會產生壓力差(Pa-Pb)。因此，可因為該壓力差而使得從放電空間6經由噴出孔21x而噴出到空洞部21A之氣體的流動發生。
因而，藉由採用：在薄厚度的絕緣筒部21的筒壁設置微細的噴出孔21x，且設定上述壓力差(Pa-Pb)之構成，就可使在各放電空間6產生之電漿激發氣體等，與電漿激發氣體所通過的噴出孔21x的壁面的接觸時間很短，可使噴出孔21x之與氣體接觸的面積極小。
又，在噴嘴狀的噴出孔21x，利用斷熱膨脹效應，使電漿激發氣體噴出至空洞部21A。因此，可極力抑制由於噴出孔21x的內壁與電漿激發氣體之衝突所造成之衰減量、由於發熱所造成之衰減量，且經該衰減量之抑制之電漿激發氣體會高速地被導引到空洞部21A。
換言之，供給到從平面視看的外形為圓形之電極單元的放電空間6內的各氣體，會朝向該電極單元的中心部而呈逆放射狀流動，且在流動之間曝露在介電質屏障放電中，而產生電漿激發氣體，產生的該電漿激發氣體在極力抑制衰減量之狀態下，噴出至(合流至)位於電極單元的中 心部之絕緣筒部21的空洞部21A內。然後，該電漿激發氣體在空洞部21A內合流。
另一方面，本發明之電漿產生裝置100，係透過前驅物供給部201而將金屬前驅物氣體從框體16外供給到絕緣筒部21的空洞部21A。
如此，在絕緣筒部21的空洞部21A，從絕緣筒部21的噴出孔21x噴出的電漿激發氣體、與從前驅物供給部201供給來的金屬前驅物氣體相接觸。電漿激發氣體與金屬前驅物氣體接觸，而在空洞部21A中使金屬原子從金屬前驅物氣體中解離出來。進而，在該空洞部21A中，該解離出來的金屬原子與電漿激發氣體起化學反應，而有效率且大量的產生氮化、氧化等的金屬功能物質粒子氣體。
另外，藉由變更從前驅物供給部201供給的金屬前驅物氣體的種類，使各種金屬前驅物氣體解離為金屬粒子氣體，然後利用該金屬粒子氣體與電漿激發氣體之化學反應，來使金屬粒子氣體本身改質為氮化、氧化等的金屬功能物質粒子氣體。該金屬功能物質粒子氣體在空洞部21A內移動。
在該空洞部21A產生之各金屬功能物質粒子氣體，在減壓裝置27的吸引力作用下，通過空洞部21A及氣體輸出法蘭14b,14c後，放出到CVD室200內。
如上述，在CVD室200內載置有被處理材18。因此，使得該被處理材18曝露在所產生的金屬功能物質粒子氣體中，在該被處理材18上形成各種金屬功能物質粒子的氧 化、氮化等之膜。然後，對於該形成的膜進行熱處理，使微細的結晶成長發生，來得到高功能絕緣膜。
從到上述之記載可知，藉由電漿產生裝置100及CVD室200之組合，而構成可非常有效地實施大量的金屬功能粒子氣體之產生之遠距電漿型成膜處理裝置(遠距電漿型CVD裝置)。
接著，說明本實施形態之發明的效果。
本實施形態之電漿產生裝置100，係藉由上述之構成，在絕緣筒部21的空洞部21A，使從絕緣筒部21的噴出孔21x噴出的電漿激發氣體、與從前驅物供給部201供給來的金屬前驅物氣體接觸。因而，促進從金屬前驅物氣體到金屬粒子之解離以及促進金屬粒子本身的氧化、氮化等之改質。
藉由電漿激發氣體與金屬前驅物氣體接觸，在空洞部21A中促進從金屬前驅物氣體到金屬粒子之解離。進而，在空洞部21A中，該解離的金屬粒子與電漿激發氣體起化學反應。因此，可在空洞部21A中有效率且大量地產生氮化、氧化等的金屬功能物質粒子氣體。
再者，並不是在CVD室200，而是在電漿激發氣體之產生側，亦即在電漿產生裝置100側使金屬前驅物氣體與電漿激發氣體反應。因此，更高濃度的電漿激發氣體能夠與金屬前驅物氣體反應，所以可更有效率且更大量地產生金屬功能物質粒子氣體。此金屬功能物質粒子氣體被有效率地導引到CVD室200。
將已在電漿產生裝置100側產生之金屬功能物質粒子氣體供給至CVD室200。因此，相較於直接將金屬前驅物氣體供給至CVD室200內，在該CVD室200內使金屬前驅物氣體與電漿激發氣體反應，而產生金屬功能物質粒子氣體之情況，將已產生之金屬功能物質粒子氣體供給至CVD室200之本實施形態之發明，較能夠提升在被處理材18上之成膜速度以及得到良質的成膜。
又，由於並不直接將金屬前驅物氣體供給至CVD室200，因此也可防止CVD室200側之構造以及控制CVD室200側之操作條件之順序(sequence)的複雜化。
此外，本實施形態之電漿產生裝置100，係直接將金屬前驅物氣體供給至絕緣筒部21內，因而金屬前驅物氣體並不會通過放電空間6。因此，上述構成之電漿產生裝置100，也可防止金屬前驅物氣體在放電空間6中曝露在電漿中。亦即，該電漿產生裝置100可防止金屬前驅物氣體的性質因為電漿而受損之情形。
又，本實施形態之電漿產生裝置100，係在放電空間6與空洞部21A之間使壓力差△P(=Pa-Pb)產生。因此，可藉由該壓力差△P，使產生的電漿激發氣體從噴出口21x高速噴出至存在於電極單元的中心區域之絕緣筒部21之成為真空狀態的空洞部21A內，且使所產生的電漿激發氣體從噴出口21x以高速噴出。
因此，可抑制在從放電空間6到空洞部21A之期間該電漿激發氣體相互間之衝突，也可抑制該電漿激發氣體與 壁面等之衝突。因而，可抑制由於電漿激發氣體之各種衝突所造成之衰減量，可更有效率地將電漿激發氣體取出至該空洞部21A。因此，可有效率地使該電漿激發氣體與供給至空洞部21A內之金屬前驅物氣體接觸。
又，本實施形態之發明，可藉由減壓裝置27將絕緣筒部21的空洞部21A內的壓力設定為在40 kPa(約300 Torr)以下之真空狀態。因此，噴出至成為該真空狀態之該空洞部21A內的電漿激發氣體，會在其相互間的衝突受到抑制的情況下，與供給至該空洞部21A內之金屬前驅物氣體相衝突。藉由此衝突，使化學反應等發生，金屬前驅物氣體便成為金屬功能物質粒子氣體。此金屬功能物質粒子氣體被供給至CVD室200內。因此，可減少由於電漿激發氣體相互衝突所造成之衰減量，可使電漿激發氣體維持高濃度及大流量。因此，可使電漿激發氣體有效地與金屬功能性物質粒子氣體接觸。
又，本實施形態之發明，係在電極單元中利用屬於大氣壓放電之介電質屏障放電來產生電漿激發氣體。而且，藉由上述壓力差△P，而可使產生的電漿激發氣體從放電空間6經由噴出孔21x而放出到成為真空狀態之空洞部21A內。
再者，從上述說明可知，本實施形態之發明，係在電漿產生裝置100的框體16內的放電空間中實現在大氣壓狀態下之放電。因此，本實施形態之發明，可利用簡易構成的電漿產生裝置100來產生大量且高濃度的電漿激發氣 體。而且，產生的電漿激發氣體，係以由於各種衝突等所造成的衰減量經過抑制之狀態噴出至成為真空狀態的空洞部21A中。
又，本實施形態係在絕緣筒部21穿設有很小的噴出孔21x。因此，可抑制在放電空間6中產生的帶電粒子侵入到絕緣筒部21的空洞部21A內。
又，本實施形態之電漿產生裝置100，係具備有：不與框體16內部之未配設電極單元的空間接觸，直接從該框體16外將原料氣體供給至各放電空間6之管路75。
因此，透過該管路75，就可不與框體16內之放電空間6以外的空間接觸，直接將原料氣體供給至各放電空間6內。因此，可透過管路75將與來自氣體供給部20之惰性氣體等不同之活性氣體及金屬前驅物氣體等當作是原料氣體而供給至放電空間6。
通常，使用活性氣體及金屬前驅物氣體作為原料氣體，就可利用介電質屏障放電而大量地產生有效的電漿激發氣體。但另一方面，卻會造成裝置內的放電部以外的周邊部件腐蝕劣化等，或是金屬前驅物粒子堆積，而使得裝置的壽命變短。
因此，如本實施形態，透過該管路75而不與框體16內之放電空間6以外的空間接觸，直接將原料氣體供給至各放電空間6內。如此，就可防止活性氣體與電極單元等部件接觸，可防止由於該活性氣體所造成之裝置內的周邊部件腐蝕劣化等。而且，金屬前驅物氣體係直接供給至放 電空間6，因此可防止因該金屬前驅物氣體而產生的堆積物堆積在框體16內之該放電空間6以外的空間。亦即，可使得裝置長壽化。
綜合以上所述，本發明之電漿產生裝置100不會發生上述腐蝕及堆積物等之不良情形。因此，可針對介電質屏障放電而供給活性氣體及金屬前驅物氣體作為原料氣體，可大量地產生電漿激發氣體。
又，為了使供給活性氣體之管路'75(包含75a,75b)不發生腐蝕，最好對於管路75(包含75a,75b)的內壁進行耐腐蝕之鈍化膜處理。以及，為了使金屬前驅物氣體不會在管路75(包含75a,75b)內結露，最好具備用來調整及保持該管路75(包含75a,75b)內的溫度之溫度調整部。例如，在連結塊9內及低壓電極1內設置供溫度經過調整的液體流通之流路。
又，本發明提供一種遠距電漿型成膜處理裝置。亦即，將從原料氣體來產生電漿激發氣體之電漿產生裝置100、及利用該產生的電漿激發氣體來對被處理材18進行成膜處理之CVD室200分別獨立設置之裝置。
如此，將電漿產生源與成膜處理區域完全分離，因此可防止在電漿源電離產生的離子、電子等的帶電粒子與配置在該處理區域之被處理材18衝突之情形。因而，能夠只使大量且高濃度的電漿激發氣體、或氮化、氧化等的金屬功能物質粒子氣體與被處理材18接觸。如此，便可完全免除電漿對於被處理材18造成損傷之情形，可有效地成膜。 另外，在CVD室200中，只供給大量且高濃度的電漿激發氣體電漿或氮化、氧化等的金屬功能物質粒子氣體，而實施電漿CVD處理。因此，也可實現對於被處理材18之成膜時間的縮短。
又，本實施形態之電漿產生裝置100中，各放電空間6係透過存在於絕緣筒部21與各放電空間6的出口側端部之間之管路22而連接至自動壓力控制裝置26。而且，各放電空間6的壓力，係控制在大氣壓附近之一定的壓力。
因此，電漿產生裝置100可容易地將各放電空間6的壓力管理在一定值。如此，就因為電漿產生裝置100為可將放電空間6的壓力管理在預定壓力之構成，所以能夠容易地管理、設定、維持放電空間6的壓力，以使產生的電漿激發氣體的產生性能達到最佳。此外，電漿產生裝置100能夠使介電質屏障放電在將各放電空間6內的壓力保持在一定之狀態下發生。因此，會在各放電空間6中產生激發準位一致之電漿激發氣體。藉此，在CVD室200內之被處理材18上形成更良質的高功能膜。
又，本實施形態之電漿產生裝置10，係在低壓電極1內形成供溫度調整為一定溫度之冷媒流通之流路。
因此，可利用該冷媒來散去由於介電質屏障放電而在電極單元產生之熱，可容易地將低壓電極1本身的溫度管理、保持在一定溫度。而且，因為將該低壓電極1的溫度保持在一定溫度，所以也可容易地將各放電空間6內的溫度管理、保持在一定溫度。例如，以能使電漿激發氣體的 產生性能最佳之方式來管理、設定各放電空間6內的溫度。又，電漿產生裝置100能夠使介電質屏障放電在將各放電空間6內的溫度保持一定之狀態下發生。因此，會在各放電空間6中產生激發準位一致之電漿激發氣體。藉此，在CVD室200內之被處理材18上形成更良質的高功能膜。
又，本實施形態之電漿產生裝置100，不僅具備有氣體用MFC 24，也具備有輸出稀有氣體的副氣體用MFC 25。而且，使原料氣體及稀有氣體相混合然後從氣體供給部20供給到框體16內。
因此，即使採用各種混合氣體來作為原料氣體，也具有可有效率地產生利用介電質屏障放電而生成的電漿激發氣體之效果，容易得到更多樣的金屬功能物質粒子氣體。而且，也透過放電空間6將稀有氣體引導到真空壓的空洞部21A。因此，在噴出至空洞部21A之電漿激發氣體的移動路徑中，稀有氣體會抑制電漿激發氣體相互衝突所造成之活性種的衰減。因而，可提高電漿激發氣體的濃度、氣體流量。亦即，可有效率地將電漿激發氣體取出至絕緣筒部21內。
又，在本實施形態之電漿產生裝置100中，電極單元為複數個，且各電極單元係在高壓電極與低壓電極相面對的方向堆疊。藉由該電極單元之堆疊，在該電極單元的中心區域構成在堆疊方向延伸之上述貫通連孔。而且，在該貫通連孔內配置在該堆疊方向延伸設置之上述絕緣筒部 21。
因此，可從複數個電極單元產生電漿激發氣體，可使產生的電漿激發氣體在絕緣筒部21內的空洞部21A合流。因而，可在該空洞部21A取出大流量的電漿激發氣體。另外，因為使電極單元在第1、2圖的上下方向堆疊，所以不會使電漿產生裝置100的佔有面積增大，可使電漿激發氣體的產生量大幅增大。
另外，亦可在絕緣筒部21的端部側配設淋浴板(shower plate)。更具體言之，可採用如第3圖之放大斜視圖所示之構成者，來作為連接至CVD室200側之第1圖所示的氣體輸出法蘭14c。
如第3圖所示，氣體輸出法蘭14c設有淋浴板14S。此處，該淋浴板14S穿設有複數個噴出孔14t。
在電漿產生裝置100產生的金屬功能物質粒子氣體，係噴出至絕緣筒部21的空洞部21A，然後通過該空洞部21A及電漿產生裝置100側的氣體輸出法蘭14b而到達CVD室200側的氣體輸出法蘭14c。
另一方面，在該氣體輸出法蘭14c內，與淋浴板14S鄰接而設有大容量的緩衝室。亦即，在第3圖中，緩衝室的上面即為淋浴板14S。
到達該氣體輸出法蘭14c之金屬功能物質粒子氣體，係短暫在該氣體輸出法蘭14c內充滿大容量的該緩衝室。然後，金屬功能物質粒子氣體從該緩衝室經由設於淋浴板14S之複數個噴出孔14t而供給到CVD室200內。
採用第3圖所示構成之氣體輸出法蘭14c，就可將金屬功能物質粒子氣體均勻地從淋浴板14S的各噴出孔14t供給到CVD室200內。因此，即使CVD室200內載置有大面積的被處理材18，也可對該大面積的被處理材18的表面均勻地噴吹(噴出)金屬功能物質粒子氣體。藉由此均勻的金屬功能物質粒子氣體之噴出，在大面積的被處理材18的表面形成均勻且良質的高功能絕緣膜。
在上述說明中，說明的是前驅物供給部201將金屬前驅物氣體供給至絕緣筒部21的空洞部21A之例。然而，前驅物供給部201亦可在金屬前驅物氣體之外也將氮或氧系的活性化氣體(可想成是包含氧及氮之至少任一元素之活性氣體)供給至絕緣筒部21的空洞部21A。從供給管路201A供給來的金屬前驅物氣體及活性化氣體，經由法蘭部201B內而供給至絕緣筒部21的空洞部21A。
如此，前驅物供給部201也將活性化氣體供給至絕緣筒部21的空洞部21A。藉此，促進上述之在空洞部21A內的從金屬前驅物氣體到金屬粒子之解離及在空洞部21A內的解離的金屬粒子與電漿激發氣體之化學反應。因此，可在空洞部21A中更有效率且更大量地產生氮化、氧化等的金屬功能物質粒子氣體。
<實施形態2>
本實施形態之CVD裝置300的構成，係顯示於第4圖之斷面圖中。第4圖中所示之絕緣筒部21內部的構成，係顯示於第5圖之放大斷面圖中。此處，第5圖所示之構成， 係為了簡化圖面而將絕緣筒部21的周圍的構成(各電極1,3、介電質2a,2b、放電空間6、絕緣體1a,3a,5a、高壓冷卻板5、絕緣板4等之構成)的圖示予以省略。
如第4、5圖所示，本實施形態之電漿產生裝置具備有金屬觸媒絲(filament)23。此金屬觸媒絲23係配設於形成為真空壓之絕緣筒部21的空洞部21A中。亦即，金屬觸媒絲23的側面係與絕緣筒部21間隔預定的空間而由絕緣筒部21所圍繞。
另外，如第4圖所示，該金屬觸媒絲23連接有加熱器210。此處，金屬觸媒絲23係為高熔點金屬絲，可採用例如鎢絲、鉬絲、鋯絲等。
金屬觸媒絲23係沿著絕緣筒部21的空洞部21A的延伸方向而配設。而且，金屬觸媒絲23係如第4圖所示，在電極單元的堆疊方向縱貫空洞部21A的幾乎全域而配設，且該金屬觸媒絲23與所有的噴出孔21x的開口面相面對。
藉由加熱器210，使預定的電流流通過金屬觸媒絲23，該金屬觸媒絲23的表面就會被加熱到例如1200℃左右。如在實施形態1中說明過的，從放電空間6將電漿激發氣體供給到配設有該加熱狀態的金屬觸媒絲23之空洞部21A內，以及從前驅物供給部201將金屬前驅物氣體供給到配設有該加熱狀態的金屬觸媒絲23之空洞部21A內。
如以上所述，本實施形態之電漿產生裝置100，係在被供給電漿激發氣體及金屬前驅物氣體到其中之絕緣筒部21的空洞部21A內配設金屬觸媒絲23。
因此，藉由將金屬觸媒絲23的表面加熱到高溫，與該金屬觸媒絲23表面接觸之金屬前驅物氣體就會起觸媒化學反應。如此，就會促進上述之在空洞部21A中之從金屬前驅物氣體到金屬粒子之解離。此解離的金屬粒子與在電漿產生裝置100中產生的電漿激發氣體相接觸，在空洞部21A中促進金屬粒子之化學反應，而可更有效率且更大量地產生氮化、氧化等的金屬功能物質粒子氣體。
<實施形態3>
本實施形態之電漿產生裝置的放大斷面圖，係顯示於第6圖中。第6圖中顯示絕緣筒部21內部的構成。此處，與第5圖一樣，第6圖所示之構成，係為了簡化圖面而將絕緣筒部21的周圍的構成(各電極1,3、介電質2a,2b、放電空間6、絕緣體1a,3a,5a、高壓冷卻板5、絕緣板4等之構成)的圖示予以省略。
從第5、6圖之比較可知，本實施形態之電漿產生裝置係除了金屬觸媒絲23之外，還具備有紫外線燈41。此紫外線燈41也配設於絕緣筒部21的空洞部21A中。亦即，紫外線燈41的側面係與絕緣筒部21間隔預定的空間而由絕緣筒部21所圍繞。此處，該紫外線燈41發出波長400 nm以下之紫外線。
藉由加熱器210，使預定的電流流通過金屬觸媒絲23，該金屬觸媒絲23的表面就會被加熱。另一方面，從紫外線燈41發出特定波長的光。如在實施形態1中說明過的，從放電空間6將電漿激發氣體供給到配設有該加熱狀 態的金屬觸媒絲23及該發光狀態的紫外線燈41之空洞部21A內，以及從前驅物供給部201將金屬前驅物氣體供給到配設有該加熱狀態的金屬觸媒絲23及該發光狀態的紫外線燈41之空洞部21A內。
如以上所述，本實施形態之電漿產生裝置100，係除了在被供給電漿激發氣體及金屬前驅物氣體到其中之絕緣筒部21的空洞部21A內配設金屬觸媒絲23之外，亦在該空洞部21A內配設紫外線燈41。
因此，與加熱狀態的金屬觸媒絲23表面接觸之金屬前驅物氣體除了會起溫度觸媒化學反應之外，還會起光觸媒化學反應。如此，就因為也可利用光觸媒化學反應，所以會在壓低金屬觸媒絲23的加熱溫度(例如800℃左右)之情況下，促進在空洞部21A中之從金屬前驅物氣體到金屬粒子之解離。因此，可在空洞部21A中更有效率且更大量地產生氮化、氧化等的金屬功能物質粒子氣體。
另外，最好在絕緣筒部21的側面部全面形成反射面。此處，該反射面係能夠使從紫外線燈41射出的紫外線在該絕緣筒部21內漫反射之鏡面。該反射面可藉由在絕緣筒部21的內側全面以塗佈、蒸鍍、印刷等方式形成金、白金及鋁等之薄膜而形成。
如此，在絕緣筒部21形成反射面，使從紫外線燈41射出的紫外線均勻地在整個空洞部21A內傳播。因此，可在空洞部21A內均勻地利用上述光觸媒化學反應。
本發明雖已詳細說明如上，但上述之說明，只是在各 種態樣中舉出的例子而已，本發明並不限定於此。應知除此之外，還可在未脫離本發明的範圍內推想出未舉出的無數的變形例。
1‧‧‧低壓電極
1a,3a,5a‧‧‧絕緣體
2a,2b‧‧‧介電質
3‧‧‧高壓電極
4‧‧‧絕緣板
5‧‧‧高壓冷卻板
6‧‧‧放電空間
8‧‧‧鎖定構件
9‧‧‧連結塊
14b,14c‧‧‧氣體輸出法蘭
14S‧‧‧淋浴板
14t‧‧‧噴出孔
15‧‧‧電氣供給端子
16‧‧‧框體
17‧‧‧交流電源
17a‧‧‧變頻器
17b‧‧‧高壓變壓器
18‧‧‧被處理材
20‧‧‧氣體供給部
21‧‧‧絕緣筒部
21A‧‧‧空洞部
21x‧‧‧噴出孔
22‧‧‧管路
23‧‧‧金屬觸媒絲
24‧‧‧氣體用MFC
25‧‧‧副氣體用MFC
26‧‧‧自動壓力控制裝置
27‧‧‧減壓裝置
28‧‧‧排放氣體分解處理裝置
30‧‧‧排放氣體輸出口
41‧‧‧紫外線燈
75‧‧‧管路
75a‧‧‧緩衝部
75b‧‧‧噴出口
76‧‧‧氣體用MFC
100‧‧‧電漿產生裝置
200‧‧‧CVD室
201‧‧‧前驅物供給部
201A‧‧‧供給管路
201B‧‧‧法蘭部
210‧‧‧加熱器
300‧‧‧CVD裝置
301‧‧‧處理氣體
PH‧‧‧貫通口
第1圖係顯示實施形態1之CVD裝置300的全體構成之斷面圖。
第2圖係顯示電極單元的構成之放大斷面圖。
第3圖係顯示氣體輸出法蘭14c的構成之放大斜視圖。
第4圖係顯示實施形態2之CVD裝置300的全體構成之斷面圖。
第5圖係顯示實施形態2中之絕緣筒部21內的內部構成之放大斷面圖。
第6圖係顯示實施形態3中之絕緣筒部21內的內部構成之放大斷面圖。
8‧‧‧鎖定構件
14b,14c‧‧‧氣體輸出法蘭
15‧‧‧電氣供給端子
16‧‧‧框體
17a‧‧‧變頻器
17b‧‧‧高壓變壓器
18‧‧‧被處理材
20‧‧‧氣體供給部
24‧‧‧氣體用MFC
25‧‧‧副氣體用MFC
26‧‧‧自動壓力控制裝置
27‧‧‧減壓裝置
28‧‧‧排放氣體分解處理裝置
30‧‧‧排放氣體輸出口
75‧‧‧管路
76‧‧‧氣體用MFC
100‧‧‧電漿產生裝置
200‧‧‧CVD室
201‧‧‧前驅物供給部
201A‧‧‧供給管路
201B‧‧‧法蘭部
300‧‧‧CVD裝置
301‧‧‧處理氣體

Claims (12)

  1. 一種電漿產生裝置，具備有：電極單元；施加交流電壓至前述電極單元之電源部；圍繞前述電極單元之框體；以及從前述框體外部供給原料氣體至前述框體內之原料氣體供給部；前述電極單元具有：第一電極、與前述第一電極相面對而形成發生介電質屏障放電的放電空間之第二電極、配置於面向前述放電空間之前述第一電極的主面及面向前述放電空間之前述第二電極的主面之至少任一方之介電質、以及從平面視看係形成於前述電極單元之中央部且在前述第一電極與前述第二電極相面對之相面對方向貫通前述第一電極、前述第二電極及前述介電質之貫通口；且該電漿產生裝置復具備有：形成為圓筒形狀，且配設於前述貫通口的內部，並在該圓筒形狀之側面部具有面向前述放電空間的噴出孔之絕緣筒部；以及連接至前述絕緣筒部的空洞部之用來供給金屬前驅物之前驅物供給部。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電漿產生裝置，還具備有：配設於前述絕緣筒部的前述空洞部之金屬觸媒 絲；以及加熱前述金屬觸媒絲之加熱器。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之電漿產生裝置，還具備有：配設於前述絕緣筒部的前述空洞部之紫外線燈。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之電漿產生裝置，其中，前述絕緣筒部形成有使從前述紫外線燈射出之紫外線在該絕緣筒部內漫反射之反射面。
  5. 如申請專利範圍第1或2項所述之電漿產生裝置，還具備有：使前述放電空間的壓力保持一定之壓力控制裝置。
  6. 如申請專利範圍第1或2項所述之電漿產生裝置，其中，前述第二電極內形成有供冷媒流通之流路。
  7. 如申請專利範圍第1或2項所述之電漿產生裝置，其中，前述原料氣體供給部係連同稀有氣體而供給前述原料氣體。
  8. 如申請專利範圍第1或2項所述之電漿產生裝置，其中，前述前驅物供給部也將含有氧及氮之至少任一元素之活性氣體供給至前述絕緣筒部的前述空洞部。
  9. 如申請專利範圍第1或2項所述之電漿產生裝置，其 中，前述電極單元為複數個，且各電極單元係在前述相面對方向堆疊。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之電漿產生裝置，還具備有：配設於前述絕緣筒部的端部側之淋浴板。
  11. 一種CVD裝置，具備有：電漿產生裝置、以及連接至前述電漿產生裝置之CVD室，前述電漿產生裝置具備有：電極單元；施加交流電壓至前述電極單元之電源部；圍繞前述電極單元之框體；以及從前述框體外部供給原料氣體至前述框體內之原料氣體供給部；前述電極單元具有：第一電極、與前述第一電極相面對而形成發生介電質屏障放電的放電空間之第二電極、配置於面向前述放電空間之前述第一電極的主面及面向前述放電空間之前述第二電極的主面之至少任一方之介電質、以及從平面視看係形成於前述電極單元之中央部且在前述第一電極與前述第二電極相面對之相面對方向貫通前述第一電極、前述第二電極及前述介電質之貫通口；且該電漿產生裝置復具有： 形成為圓筒形狀，且配設於前述貫通口的內部，並在該圓筒形狀之側面部具有面向前述放電空間的噴出孔之絕緣筒部；以及連接至前述絕緣筒部的空洞部之用來供給金屬前驅物之前驅物供給部，前述CVD室係連接至前述絕緣筒部的端部側。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之CVD裝置，其中，前述電漿產生裝置還具備有：配設於前述絕緣筒部的前述空洞部之金屬觸媒絲；以及加熱前述金屬觸媒絲之加熱器。
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