TWI675121B - 活性氣體生成裝置 - Google Patents

活性氣體生成裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI675121B
TWI675121B TW107118297A TW107118297A TWI675121B TW I675121 B TWI675121 B TW I675121B TW 107118297 A TW107118297 A TW 107118297A TW 107118297 A TW107118297 A TW 107118297A TW I675121 B TWI675121 B TW I675121B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
electrode
space
gas
active gas
discharge
Prior art date
Application number
TW107118297A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201930637A (zh
Inventor
渡辺謙資
西村真一
有田廉
山田義人
田畑要一郎
Original Assignee
日商東芝三菱電機產業系統股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商東芝三菱電機產業系統股份有限公司 filed Critical 日商東芝三菱電機產業系統股份有限公司
Publication of TW201930637A publication Critical patent/TW201930637A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI675121B publication Critical patent/TWI675121B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/32568—Relative arrangement or disposition of electrodes; moving means
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/2406—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes
    • H05H1/2418—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes the electrodes being embedded in the dielectric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J12/00—Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor
    • B01J12/002—Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor carried out in the plasma state
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/087—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy
    • B01J19/088—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/0021—Reactive sputtering or evaporation
    • C23C14/0026—Activation or excitation of reactive gases outside the coating chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • C23C16/452—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by activating reactive gas streams before their introduction into the reaction chamber, e.g. by ionisation or addition of reactive species
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32348—Dielectric barrier discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/2406—Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/30—Plasma torches using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/0803—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy
    • B01J2219/0805—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges
    • B01J2219/0807—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges involving electrodes
    • B01J2219/0809—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges involving electrodes employing two or more electrodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/0803—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy
    • B01J2219/0805—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges
    • B01J2219/0807—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges involving electrodes
    • B01J2219/0815—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges involving electrodes involving stationary electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/002—Cooling arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/332—Coating

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本發明以提供可生成良好品質的活性氣體之活性氣體生成裝置為目的。本發明具有特徵(1)~特徵(3)。特徵(1)係「以接地側電極構成部(2X)支撐著高壓側電極構成部(1X)之態樣構成活性氣體生成用電極群(300)」。特徵(2)係「具有設於高壓側電極構成部(1X)的介電質電極(110)的放電空間外區域且向下方突出之段差部(115H,115M,115L)，利用此等段差部的形成高度(S15)來規定放電空間(68)的間隙寬度」。特徵(3)係「高壓側電極構成部(1X)及接地側電極構成部(2X)都將放電空間形成區域(R68)的厚度形成得較薄，將上述放電空間外區域的厚度形成得較厚」。

Description

活性氣體生成裝置
本發明係關於將兩個電極平行設置，在兩電極間施加高電壓以使放電發生，利用放電產生的能量得到活性氣體之活性氣體生成裝置。
將兩個電極平行設置，在兩電極間施加高電壓以使放電現象在兩電極間的放電空間發生，利用放電產生的能量得到活性氣體之活性氣體生成裝置，一般而言係在一方的電極施加交流的高電壓，另一方的電極則是設定在接地準位(ground level)等之基準電壓。
如此的活性氣體生成裝置，在作為高電壓的供電部之一方的電極係施加數kV rms(Root Mean Square)的高電壓。另外，在形成於一對的電極間之放電空間以外的空間，供電部與接地部(另一方的電極及與之電性連接的零組件部位)的距離係分得很開使存在於該空間之氣體不會發生絕緣破壞。然而，從微觀的角度來看供電部的金屬零組件的形狀及表面狀態並不平坦，因而無論如何都無法避免足以引發周邊氣體層的絕緣破壞之電場強度的集中。
在放電空間以外的空間發生絕緣破壞，就會 發生使附近零組件的構成元素蒸發之現象，在附近零組件為金屬製的情況，上述現象在半導體成膜製程中會成為金屬污染的主要原因。
考慮到如此的金屬污染而完成的活性氣體生成裝置有例如專利文獻1中揭示之電漿產生裝置及專利文獻2中揭示之電漿處理裝置。
專利文獻1中揭示之電漿產生裝置，係在設於相對向的高壓側電極構成部與接地側電極構成部間之放電部進行介電質屏蔽放電(dielectric barrier discharge)，並使原料氣體通過該處來使活性氣體生成之裝置。此裝置並未使放電部與交流電壓施加部相分離，而是使之存在於同一空間，原料氣體係在通過交流電壓施加部後供給至放電空間，最後供給至處理腔室(chamber)。
專利文獻2中揭示之電漿處理裝置，係採用在相對向的電極構成部的外緣部插入絕緣體使中間密閉之構造。採用如此的構造，希望能夠抑制從放電部到設置有電極構成部之殼體(包含接地極)之異常放電。
〔先行技術文獻〕 〔專利文獻〕
專利文獻1：日本特許第5694543號公報
專利文獻2：日本特許第5328685號公報(第10圖)
然而，在專利文獻1所揭示的電漿產生裝置中，由於原料氣體的絕緣破壞而發生之放電並不會只在放電部發生。要抑制在放電部以外之不希望有的放電，從巨觀的觀點來看，將絕緣距離設計得很充分即可。所謂的不希望有的放電，有例如在施加交流電壓之高壓側電極構成部的金屬電極與收納電極構成部之金屬殼體間之異常放電。
然而，從微觀的觀點來看，施加交流電壓之電流導入端子及與之連接之金屬零組件等的表面一定會形成有凹凸，在其凸部周邊依場所而定會形成強電場區域，因而要使氣體的絕緣破壞，亦即異常放電完全不會發生(亦即發生的可能性為“0”)非常困難。
因此，專利文獻1所揭示的電漿產生裝置具有：由於上述的絕緣破壞導致設置於附近之零組件構成元素的蒸發，並混入到原料氣體中而供給到放電部、處理腔室，造成半導體的金屬污染之問題點。
專利文獻2所揭示的電漿處理裝置也一樣，在發生異常放電之際的金屬污染混入防止措施方面仍嫌不足。這是因為其構造仍舊是放電部與交流電壓施加部存在於同一空間內，原料氣體先經過交流電壓施加部再供給到放電部而使活性氣體生成之構造的緣故。換言之，專利文獻2所揭示的電漿處理裝置與專利文獻1所揭示的電漿產生裝置一樣無法避免金屬污染之發生，因此，存在有會使生成的活性氣體的品質劣化之問題點。
本發明之目的在解決如上述之問題點，提供可生成良好品質的活性氣體之活性氣體生成裝置。
本發明之活性氣體生成裝置，係具有：具有第一電極構成部及設於前述第一電極構成部的下方之第二電極構成部之活性氣體生成用電極群；以及以讓前述第一電極構成部為高電壓之形態對前述第一及第二電極構成部施加交流電壓之交流電源部，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，藉由前述交流電壓之施加，在前述第一與第二介電質電極相對向之介電質空間內包含屬於放電空間形成區域之從平面圖看前述第一與第二金屬電極重疊的區域作為放電空間，藉由前述交流電源部所供應之前述交流電壓的施加，使放電現象在前述放電空間發生，使供給至前述放電空間之原料氣體活性化而得到活性氣體並使活性氣體從設於前述第二電極構成部之氣體噴出口噴出，前述活性氣體生成裝置具備有：設成包圍前述活性氣體生成用電極群的側面及上面之第一輔助構件、以及將前述活性氣體生成用電極群及前述第一輔助構件配置在上部的主要面上之第二輔助構件，利用前述第一及第二輔助構件，在與前述活性氣體生成用電極群之間形成與前述放電空間分離之交流電壓施加空間，前述第二輔助構件係具有供從前述氣體噴出 口噴出之活性氣體通過之輔助構件用氣體排出口，前述第一與第二輔助構件係連結成一體，前述活性氣體生成裝置還具備有金屬製的殼體，此殼體具有收容前述活性氣體生成用電極群及前述第二輔助構件的全部、及前述第一輔助構件的至少一部分之空洞部，前述殼體還具有將通過前述輔助構件用氣體排出口之活性氣體排出到外部之殼體用氣體排出口，在前述殼體與前述第一及第二輔助構件之間設有殼體接觸空間，前述第一及第二輔助構件係具有與前述交流電壓施加空間獨立地將從外部供給來的原料氣體導引到前述放電空間之原料氣體供給路徑用的原料氣體流路，藉此而使前述放電空間與前述交流電壓施加空間的氣體的流動相分離，前述活性氣體生成裝置還具有以下的特徵(1)~(5)：(1)以由前述第二電極構成部支撐前述第一電極構成部的態樣構成前述活性氣體生成用電極群；(2)前述第一介電質電極係在前述放電空間形成區域以外的放電空間外區域具有向下方突出之段差部，利用前述段差部的形成高度來規定前述放電空間的間隙寬度；(3)前述第一及第二介電質電極都將前述放電空間形成區域的厚度形成得比前述放電空間外區域薄；(4)前述殼體係只在空洞部外的上表面與前述第一輔助構件相連結，藉此不與前述第一輔助構件的側面及前述第二輔助構件的底面接觸而在空洞部內形成前述殼體接觸空間；(5)前述第一及第二輔助構件係完全以金屬材料構成。
在申請專利範圍第1項記載的本發明之活性氣體生成裝置中，交流電壓施加空間係與放電空間相分離而設置，第一及第二輔助構件係具有與交流電壓施加空間相獨立地將從外部供給來的原料氣體導引到放電空間之原料氣體供給路徑用的原料氣體流路，藉此使放電空間與交流電壓施加空間的氣體的流動相分離。
因此，可確實避免在有異常放電在交流電壓施加空間內發生的情況產生的第一電極構成部的構成材料等的蒸發物質直接混入到或經由原料氣體供給路徑而混入到放電空間內之混入現象。
其結果，申請專利範圍第1項記載的本發明之活性氣體生成裝置會產生可確實避免上述的混入現象而將良好品質的活性氣體排出到外部之效果。
申請專利範圍第1項記載之發明由於具有上述特徵(1)而成為第一與第二電極構成部間不易發生位置偏移之構造，因此可減低異常放電在因為位置偏移而產生的間隙發生的可能性。
申請專利範圍第1項記載之發明由於具有上述特徵(2)，而可精度良好地設定間隙寬度，而且由於不需要間隙寬度形成用的間隔件等的其他零組件而可減低製品成本。
申請專利範圍第1項記載之發明由於具有上述特徵(3)，而可避免為了使放電現象在放電空間發生所需之施加電壓之増大，減低異常放電發生的可能性。而且， 由於在第一及第二介電質電極都使放電空間外區域的厚度較厚，因此可提高第一及第二電極構成部的強度。
申請專利範圍第1項記載之發明由於具有上述特徵(4)，而使殼體與第一輔助構件之密封(seal)可只在殼體的上表面一處完成，因此可在此部分使設計形狀具有餘裕。
申請專利範圍第1項記載之發明由於具有上述特徵(5)，而可有效地防止設於殼體與第一及第二輔助構件之間之殼體接觸空間內存在的氣體所導致的絕緣破壞。
本發明的目的、特徵、面向及優點，經以下的詳細的說明及隨附的圖式之圖示，將變得更加清楚明瞭。
1A、1X‧‧‧高壓側電極構成部
2m,11h,12h,13h,13m、31h、32h‧‧‧原料氣體流路
2A、2X‧‧‧接地側電極構成部
5‧‧‧高頻電源
11,12‧‧‧蓋
11e‧‧‧吹掃氣體排出口
11p‧‧‧吹掃氣體供給口
11w,12w,13w‧‧‧冷却水路徑
13‧‧‧冷却台
13k、14k‧‧‧活性氣體排出口
14‧‧‧側面
14b‧‧‧底面
14d‧‧‧側面
25‧‧‧氣體噴出孔
25i‧‧‧氣體通過口
31、32‧‧‧蓋
31c、32c‧‧‧中空區域
31e‧‧‧吹掃氣體排出口
31p‧‧‧吹掃氣體供給口
33‧‧‧電極構成部設置台
33b‧‧‧主要面
33i‧‧‧活性氣體通過口
33k、34K‧‧‧活性氣體排出口
33x‧‧‧外周突出部
34‧‧‧金屬殼體
34b‧‧‧底面
37‧‧‧間隔件
37h‧‧‧貫通口
51‧‧‧楔形段差形狀部
51s‧‧‧菱形單體部
51t‧‧‧三角單體部
52A、52B‧‧‧直線形段差形狀部
55‧‧‧氣體噴出口
66‧‧‧放電空間
68‧‧‧放電空間
70、71、72‧‧‧O形環
76‧‧‧鎖固機構
82、85、87‧‧‧O形環溝槽
101H、101L、200H、200L、201H、201L‧‧‧金屬電極
111、211‧‧‧介電質電極
115H、115M、115L‧‧‧段差部
126‧‧‧放電用凹部
300、301‧‧‧活性氣體生成用電極群
R11、R31‧‧‧交流電壓施加空間
R14‧‧‧殼體接觸空間
R33‧‧‧側面空間
R34‧‧‧殼體接觸空間
R68‧‧‧放電空間形成區域
S15‧‧‧突出高度
第1圖係以示意圖的方式顯示本發明的實施形態之活性氣體生成裝置的斷面構造之說明圖。
第2圖係顯示第1圖中顯示的活性氣體生成用電極群的斷面構成之說明圖。
第3圖係以將實施形態之活性氣體生成裝置的主要構成部予以分解的狀態顯示之說明圖。
第4圖係以示意圖的方式顯示前提技術之活性氣體生成裝置的斷面構造之說明圖。
第5圖係以將前提技術之活性氣體生成裝置的主要構成部予以分解的狀態顯示之說明圖。
<活性氣體生成裝置的概略>
首先，針對以下將說明之實施形態所共通的活性氣體生成裝置的特徵部分進行說明。將高壓側電極構成部及接地側電極構成部相對向配置成一對，藉此成為介電質屏蔽放電之活性氣體生成用電極群。在活性氣體生成用電極群中，在高壓側電極構成部與接地側電極構成部間形成放電空間。
該活性氣體生成用電極群係收納於金屬製的殼體內，包含活性氣體生成用電極群及殼體之活性氣體生成裝置係設置於用來進行在矽晶圓上形成薄膜的處理之處理腔室的正上方。高壓側電極構成部及接地側電極構成部都是藉由在介電質電極表面的一部分進行金屬化處理來形成金屬電極，而使介電質電極與金屬電極形成為一體。金屬化處理係採用印刷燒結方法或濺鍍、蒸鍍等方法而進行。
金屬電極與高頻電源連接。接地側電極構成部與殼體都接地，而固定在基準電位。從高頻電源施加10kHz~100kHz、2~10kV之交流電壓V0p(0-P值)至活性氣體生成用電極群，使介電質屏蔽放電在活性氣體生成用電極群的放電空間內發生。
另外，從外部經由氣體供給口(原料氣體流路)將氮氣或氧氣、稀有氣體類或氫氣、氟氣類之原料氣體供 給至活性氣體生成裝置。此等原料氣體經由設在活性氣體生成用電極群的外周部之原料氣體供給路徑而進入到內部的放電空間，在放電空間被活性化，包含此活性氣體之氣體從設於接地側電極構成部之氣體噴出口噴出到殼體外部的處理腔室，以進行成膜處理。
<前提技術>
第4圖係以示意圖的方式顯示作為本發明的前提技術之活性氣體生成裝置的斷面構造之說明圖。第5圖係以將前提技術之活性氣體生成裝置的主要構成部分予以分解的狀態進行顯示之說明圖。此外，第4及5圖中顯示的都是XYZ正交座標系。
如第5圖(b)及第5圖(c)所示，活性氣體生成用電極群301係具有高壓側電極構成部1A(第一電極構成部)及設於高壓側電極構成部1A的下方之接地側電極構成部2A(第二電極構成部)。
接地側電極構成部2A係具有介電質電極211及金屬電極201H及201L，介電質電極211係呈現以X方向為長邊方向，以Y方向為短邊方向之長方形的平板構造。
介電質電極211係在中央沿著X方向設有複數個氣體噴出口55。複數個氣體噴出口55皆設成從介電質電極211的上表面貫通到下表面。
另外，楔形段差形狀部51係從平面圖看不 與複數個氣體噴出口55重疊，且從平面圖看其Y方向的形成寬度越接近氣體噴出口55越變窄。具體而言，楔形段差形狀部51係由在五個氣體噴出口55間形成為從平面圖看呈菱形且相分離的四個菱形單體部51s、及設於五個氣體噴出口55之中的兩端的氣體噴出口55的外側且從平面圖看大致呈等腰三角形之兩個三角單體部51t的集合體所形成。
而且，介電質電極211還具有在X方向的兩端側向上方突出而形成之直線形段差形狀部52A及52B。直線形段差形狀部52A及52B係從平面圖看沿著介電質電極211的整個短邊方向在Y方向延伸而形成，楔形段差形狀部51的形成高度及直線形段差形狀部52A及52B的形成高度，共同規定了放電空間66的間隙寬度(gap length)。
如第5圖(b)所示，金屬電極201H及201L係形成於介電質電極211的下表面上，從平面圖看係兩者中間隔著介電質電極211的中央區域而相對向配置。金屬電極201H及201L從平面圖看係呈大致長方形，以X方向為長邊方向，以與X方向呈直角交叉之Y方向為兩者相對向的方向。
此外，金屬電極201H及201L係以在介電質電極211的下表面進行金屬化處理的方式形成，其結果，介電質電極211與金屬電極201H及201L會形成為一體而構成接地側電極構成部2A。金屬化處理可為採用印刷燒結方法或濺鍍處理、蒸鍍處理等的處理。
另一方面，高壓側電極構成部1A的介電質電極111與介電質電極211一樣，係呈現以X方向為長邊方向，以Y方向為短邊方向之長方形的平板構造。此外，介電質電極111及介電質電極211係以例如陶瓷作為構成材料。
金屬電極101H及101L係形成於介電質電極111的上表面上，從平面圖看係兩者中間隔著介電質電極111的中央區域而相對向配置。此時，金屬電極101H及101L係與金屬電極201H及201L一樣，從平面圖看係呈大致長方形，以X方向為長邊方向，以與X方向呈直角交叉之Y方向為兩者相對向的方向。金屬電極101H及101L可與金屬電極201H及201L一樣採用金屬化處理而形成於介電質電極111的上表面上。
如第5圖(c)所示，可將高壓側電極構成部1A配置在接地側電極構成部2A上而組裝成活性氣體生成用電極群301。此時，可進行使高壓側電極構成部1A的介電質電極111的中央區域、與接地側電極構成部2A的介電質電極211的中央區域從平面圖看相重疊之定位，並且將高壓側電極構成部1A疊放在接地側電極構成部2A上使兩者相組合，來完成最終的活性氣體生成用電極群301。
此外，在活性氣體生成用電極群301之在X方向延伸的兩側面在直線形段差形狀部52A及52B間設有一對間隔件(spacer)37。一對間隔件37係設於高壓側電極構成部1A與接地側電極構成部2A之間，與上述的楔形段 差形狀部51、直線形段差形狀部52A及52B一起藉由其形成高度來規定放電空間66的間隙寬度。間隔件37係以非金屬材料構成，且最好以與介電質電極111及211相同的材質形成。
另外，一對間隔件37設有沿著Y方向延伸之複數個貫通口37h，而可將原料氣體從活性氣體生成用電極群301的外部經由複數個貫通口37h而供給到高壓側電極構成部1A及接地側電極構成部2A間的放電空間66內。
在構成活性氣體生成用電極群301之介電質電極111與介電質電極211兩者相對向而形成的介電質空間內，金屬電極101H及101L與金屬電極201H及201L之從平面圖看相重疊的區域係為放電空間。
金屬電極101H及101L以及金屬電極201H及201L，係與(高壓)高頻電源5(交流電源部)連接。具體而言，接地側電極構成部2A的金屬電極201H及201L係透過選擇性地設於金屬殼體34及電極構成部設置台33的內部之金屬零組件(未圖示)而接地，在本實施形態中，由高頻電源5在金屬電極101H及101L與金屬電極201H及201L之間施加將峰值(0-P值)固定在2~10kV，將頻率設定在10kHz~100kHz之交流電壓。此外，電極構成部設置台33係以除了上述金屬零組件之外具有絕緣性之構成材料形成，係以例如陶瓷作為構成材料。再者，上述金屬零組件的設置態樣，可為先設置複數個如後述的活性氣體排 出口33k之上下貫通電極構成部設置台33之穿孔，然後將上述金屬零組件設置在該複數個穿孔內來使接地側電極構成部2A的金屬電極201H及201L與金屬殼體34電性連接等之態樣。
另外，前提技術之活性氣體生成裝置係如第4圖所示，利用蓋31、蓋32及電極構成部設置台33將上述構成的活性氣體生成用電極群301(包含高壓側電極構成部1A、接地側電極構成部2A)收容在金屬殼體34內。
如前述，設置高頻電源5(交流電源部)以讓高壓側電極構成部1A為高電壓之形態對活性氣體生成用電極群301施加交流電壓。藉由高頻電源5所做的交流電壓之施加，在高壓側電極構成部1A與接地側電極構成部2A之間形成放電空間66，使供給至該放電空間66之原料氣體活性化而得到活性氣體並使活性氣體從設於接地側電極構成部2A之複數個氣體噴出口55向下方噴出。
利用由蓋31及32所組合成的構造加以構成之第一輔助構件，係以會與高壓側電極構成部1A一起形成與放電空間66分離的交流電壓施加空間R31之形態設於高壓側電極構成部1A的上方。
另一方面，作為第二輔助構件之電極構成部設置台33，係以讓接地側電極構成部2A的整個下表面配置在其主要面33b(參照第5圖(d))上之形態從接地側電極構成部2A側支撐活性氣體生成用電極群301。而且，電極構成部設置台33的外周部具有比主要面33b要為向上方 (+Z方向)突出之外周突出部33x，利用外周突出部33x將活性氣體生成用電極群301整個包圍住，外周突出部33x與間隔件37之間形成為側面空間R33(參照第4圖、第5圖(c))。
又，如第4圖及第5圖(d)所示，電極構成部設置台33具有讓從複數個氣體噴出口55噴出的活性氣體通過，將之導引到下方之複數個活性氣體通過口33i及複數個活性氣體排出口33k。複數個活性氣體通過口33i係配置成從平面圖看與複數個氣體噴出口55對齊，複數個活性氣體排出口33k分別設於複數個活性氣體通過口33i的下方。藉由活性氣體通過口33i及活性氣體排出口33k之組合，構成使從對應的氣體噴出口55噴出之活性氣體通過之輔助構件用氣體排出口。
構成第一輔助構件的一部分之蓋32係如第5圖(a)所示，形成為從平面圖看呈矩形環狀，且配置於高壓側電極構成部1A的端部及電極構成部設置台33的外周突出部33x上。屬於蓋32之內周區域的中空區域32c係從平面圖看比高壓側電極構成部1A的形狀小，且在高壓側電極構成部1A上配置成整個落在高壓側電極構成部1A內。另一方面，電極構成部設置台33的外周區域係從平面圖看比高壓側電極構成部1A大，且配置成使整個高壓側電極構成部1A都落在其範圍內。
再者，蓋32係如第4圖及第5圖(a)所示，具有在垂直方向(Z方向)貫通蓋32之原料氣體流路32h。 原料氣體流路32h係在蓋32之在X方向延伸的長邊區域在中央部沿著X方向而形成為直線狀。而且，前述的側面空間R33位於原料氣體流路32h的下方。
另外，蓋31係配置於蓋32上。蓋31係下部形成為從平面圖看呈與蓋32相同之矩形環狀，上部形成為從平面圖看呈矩形，且上部的端部配置於金屬殼體34的上表面上。屬於蓋31之內周區域的中空區域31c從平面圖看呈現與蓋32的中空區域32c相同之形狀。而且，蓋31的上部的端部係利用螺栓等之固定手段而固定在金屬殼體34的上表面。
如第4圖所示，蓋31具有在垂直方向貫通之原料氣體流路31h，原料氣體流路31h係形成為圓柱狀，前述的原料氣體流路32h的一部分位於原料氣體流路31h的下方。亦可使原料氣體流路31h與原料氣體流路32h一樣，在蓋31之在X方向延伸之長邊區域在中央部沿著X方向而形成為直線狀，使原料氣體流路32h全體位於原料氣體流路31h的下方。
又，蓋31在上部具有在垂直方向貫通之作為原料氣體以外之第二氣體的吹掃氣體用的作為第二氣體供給口的吹掃氣體供給口31p及作為第二氣體排出口的吹掃氣體排出口31e。吹掃氣體供給口31p及吹掃氣體排出口31e皆設成為圓柱狀。吹掃氣體供給口31p及吹掃氣體排出口31e皆設成為其下方到達中空區域31c。吹掃氣體供給口31p及吹掃氣體排出口31e係與原料氣體流路31h 相獨立而設置，使吹掃氣體不會與原料氣體相混。從吹掃氣體供給口31p供給之吹掃氣體，可採用氮氣或惰性氣體。此外，吹掃氣體供給口31p及吹掃氣體排出口31e也與放電空間66及後述的殼體接觸空間R34相獨立而形成。
利用由蓋31及32的組合構造所構成之第一輔助構件，在高壓側電極構成部1A的上方，設置由蓋31的中空區域31c及蓋32的中空區域32c所構成之交流電壓施加空間R31。
如前述，蓋31及32皆形成為從平面圖看呈矩形環狀，因此交流電壓施加空間R31係藉由高壓側電極構成部1A、蓋31及32而形成為與其他空間完全分離之獨立的空間。側面空間R33也藉由蓋32的底面及電極構成部設置台33的主要面33b的端部區域及外周突出部33x，而與除了放電空間66及原料氣體流路31h及32h之外的其他的空間完全分離。
另外，原料氣體流路31h、原料氣體流路32h、側面空間R33及設於間隔件37之複數個貫通口37h，共同形成從屬於原料氣體流路31h的上方的外部連通到放電空間66之原料氣體供給路徑。此時，原料氣體流路31h及32h係與中空區域31c及32c獨立而設置。
因此，藉由原料氣體流路31h及32h、側面空間R33及設於間隔件37之複數個貫通口37h而形成之從原料氣體流路31h的上方連通到放電空間66之原料氣體供給路徑，係與交流電壓施加空間R31獨立而形成。
結果，交流電壓施加空間R31與放電空間66並不會經由原料氣體供給路徑而有空間上的連結，所以交流電壓施加空間R31可與放電空間66的氣體的流動完全分離。
此外，蓋32係以非金屬材料作為構成材料。為了即使在原料氣體流路32h內發生異常放電也可應付，蓋32最好以與介電質電極111及211的構成材料相同之材料作為構成材料。另外，蓋31係以金屬材料作為構成材料之金屬製品。為了將蓋31設置在電場強度低之區域，蓋32的形成高度係設定成可確保蓋31與屬於高電壓施加區域之金屬電極101H及101L相距充分的距離。
又，亦可採用對於要利用活性氣體來產生的器件(device)而言即使混入也沒有問題之絕緣物質，例如石英或氮化矽等來作為蓋32的構成材料。在此情況，就算在原料氣體供給路徑(例如蓋32或間隔件37)發生了異常放電使得其構成元素蒸發並混入到原料氣體中，也不會在成膜處理上造成任何問題。
如上所述，將金屬材料完全從設於較靠近屬於強電場區域之高壓側電極構成部1A的位置之原料氣體供給路徑排除，可防止源自於金屬零組件之金屬污染。
本身為金屬製的殼體之金屬殼體34，將活性氣體生成用電極群301(高壓側電極構成部1A、接地側電極構成部2A)、蓋32及電極構成部設置台33的全部、以及蓋31的下部收容在其內部的空洞部內。
電極構成部設置台33配置在金屬殼體34的空洞部的底面34b上之際，活性氣體排出口34k(殼體用氣體排出口)係位於活性氣體排出口33k的下方。因此，從氣體噴出口55噴出的活性氣體會沿著氣體的流動8會經由活性氣體通過口33i、活性氣體排出口33k及活性氣體排出口34k而噴出到設於下方之外部的處理腔室等。
又，在金屬殼體34的空洞部的側面34d與電極構成部設置台33、蓋32、及蓋31的下部的側面區域、以及蓋31的上部的底面區域的一部分之間設有殼體接觸空間R34。如此，在蓋31及32以及電極構成部設置台33的外部在與金屬殼體34之間設置殼體接觸空間R34。殼體接觸空間R34主要係為了確保與活性氣體生成用電極群301的金屬電極101H及101L的絕緣距離而設置。
如前述，交流電壓施加空間R31藉由高壓側電極構成部1A、蓋31及32而構成為與其他的空間完全獨立之內部空間，放電空間66也構成為與除了原料氣體供給路徑之外之其他空間獨立之內部空間。因此，殼體接觸空間R34係與交流電壓施加空間R31及放電空間66都分離而設置。
另外，藉由將原料氣體供給路徑用的原料氣體流路31h、32h設成與殼體接觸空間R34獨立，將連通至放電空間66之上述的原料氣體供給路徑也構成為與其他的空間獨立之內部空間，所以放電空間66與殼體接觸空間R34的氣體的流動會完全分離。
如此，將交流電壓施加空間R31、放電空間66、以及包含原料氣體流路31h及32h之原料氣體供給路徑，都設成與殼體接觸空間R34獨立，以在與殼體接觸空間R34之間使氣體的流動相分離。
另外，在蓋31與蓋32的接觸面以環繞原料氣體流路31h及32h之形態設有O形環70。同樣的，在蓋32與電極構成部設置台33的接觸面以環繞原料氣體流路32h及側面空間R33之形態設有O形環70。利用此等O形環70提高原料氣體供給路徑與其他的空間之間的密封度。
又，在接地側電極構成部2A與電極構成部設置台33的接觸面以環繞活性氣體通過口33i之形態設有O形環70，在電極構成部設置台33與金屬殼體34的接觸面以環繞活性氣體排出口33k及34k之形態設有O形環70。利用此等O形環70提高活性氣體通過口33i、活性氣體排出口33k及活性氣體排出口34k與其他的空間之間的密封度。第4圖中，每個小圓圈記號都表示O形環70。
以下，針對前提技術之活性氣體生成裝置的效果進行說明。
在前提技術之活性氣體生成裝置中，交流電壓施加空間R31與放電空間66相分離而設置，由蓋31及32所構成之第一輔助構件具有與交流電壓施加空間R31相獨立地將從外部供給來的原料氣體導引到放電空間66之原料氣體供給路徑用的原料氣體流路31h及32h，使放 電空間66與交流電壓施加空間R31的氣體的流動完全分離。
因此，可確實避免在有異常放電D2於交流電壓施加空間R31內發生的情況產生之高壓側電極構成部1A(尤其是金屬電極101H及101L)的構成材料等的蒸發物質直接混入或經由原料氣體供給路徑而混入放電空間66之第一混入現象。
另外，在前提技術之活性氣體生成裝置中，殼體接觸空間R34係與放電空間66相分離而設置，且由蓋31及32所構成之第一輔助構件所具有之原料氣體供給路徑用的原料氣體流路31h及32h也與殼體接觸空間R34獨立，使放電空間66與殼體接觸空間R34之氣體的流動完全分離。
因此，也可確實避免由於在殼體接觸空間R34內之異常放電D3等而產生的蒸發物質混入到放電空間66之第二混入現象。
其結果，由於前提技術之活性氣體生成裝置可確實避免上述的第一及第二混入現象，所以會產生可將良好品質的活性氣體排出到外部之效果。
此外，前提技術之活性氣體生成裝置可將作為原料氣體以外的第二氣體之吹掃氣體從吹掃氣體供給口31p供給到交流電壓施加空間R31內。因此，可從吹掃氣體排出口31e將有異常放電在交流電壓施加空間R31內發生的情況產生之蒸發物質吹掃到外部。
此外，由於上述的原料氣體供給路徑係與交流電壓施加空間R31獨立而設置，因此不會因為吹掃氣體之供給而使原料氣體受到影響。
<前提技術的課題>
(第一課題)
在蓋31、蓋32及電極構成部設置台33(以下，有時將三者簡稱為「蓋31等」)與金屬殼體34之間在垂直方向各兩處實施密封。
具體而言，係利用在金屬殼體34的上表面設於金屬殼體34與蓋31之間之O形環70、及在金屬殼體34的空洞部的底面34b設於金屬殼體34與電極構成部設置台33之間之O形環70，而實施蓋31等與金屬殼體34之間之密封。
蓋31等的垂直方向的定位，必須在以O形環70進行之兩處密封之中的任一個密封處實施，在此情況，必須在另一個密封處設定不會使O形環70被壓潰之尺寸公差，所以為幾何公差及尺寸公差等要非常嚴格之設計形狀。其結果，有在兩個密封處都無法確實實施密封、或會使得加工費增大之虞。
(第二課題)
只利用蓋31與金屬殼體34之間之螺栓等之鎖固機構76的鎖固來進行第4圖中顯示的所有O形環70的迫緊。 在此情況，就鎖固機構76的整體而言必須使之具有很大的螺栓軸力，因而會使屬於非金屬零組件之電極構成部設置台33及蓋32破損的風險增大，同時會有無法確實使各O形環70密封之可能性。
(第三課題)
沒有從正上方壓緊設於接地側電極構成部2A與電極構成部設置台33之間之中央部附近的O形環70之機構。前提技術之情況，施加於接地側電極構成部2A之鎖固力係為透過接地側電極構成部2A本身而壓緊下方的O形環70之形態，所以在接地側電極構成部2A產生過度的彎曲應力而導致破損之風險會增高，而且會有無法確實地實施下方的O形環70的密封之可能性。
(第四課題)
將從接地側電極構成部2A側支撐活性氣體生成用電極群301之電極構成部設置台33設成與活性氣體生成用電極群301為不同之零組件，因此接地側電極構成部2A與電極構成部設置台33之間產生些微的間隙，都有在該間隙發生異常放電之可能性。
為了抑制異常放電之發生要將尺寸公差、幾何公差設計得很嚴格，必須提高接地側電極構成部2A及電極構成部設置台33的尺寸精度。然而，會有難以將構成接地側電極構成部2A之介電質電極211加工到所要求的 公差水準之情況或加工費用増大之風險。
(第五課題)
前提技術整體的O形環70的數目過多。O形環70的個數增多不僅會導致所需的鎖固力増大，而且有會升高洩漏風險之問題。
(第六課題)
前提技術係將O形環70設在放電空間66及金屬殼體34的空洞部的底面34b的附近等溫度會變高之處所。已知，O形環70一般而言即使在其耐熱上限温度以下也會在接近該溫度之區域發生構成物質之蒸發而且會發生微小的洩漏。
(第七課題)
殼體接觸空間R34係為利用O形環70將周圍密封起來而成之密閉空間。由於組裝起來時就成為密閉空間所以殼體接觸空間R34為大氣壓，運転開始之後金屬殼體34的温度上升，會因為熱傳導而使殼體接觸空間R34內的氣體的温度上升。不過，殼體接觸空間R34為密閉空間所以氣體沒地方跑而會導致壓力上升，結果就會有可能會成為對於金屬殼體34及蓋32等的過大的負荷源之顧慮。
(第八課題)
如第5圖所示，設有楔形段差形狀部51、直線形段差形狀部52A及52B、間隔件37來作為規定高壓側電極構成部1A與接地側電極構成部2A間的放電空間66的間隙寬度之部位。
楔形段差形狀部51、直線形段差形狀部52A及52B都是在接地側電極構成部2A上而為相同的零組件，所以高度容易做成相同。另一方面，間隔件37為與各段差形狀部不同之另外的零組件，為了將相互的高度做成相同，必須將接地側電極構成部2A、間隔件37的尺寸公差、幾何公差都設計得很嚴格。然而，即使將尺寸公差、幾何公差加嚴，也無法在楔形段差形狀部51、直線形段差形狀部52A及52B與間隔件37之間使形成高度完全一致，仍會從因為兩者的誤差而產生的間隙發生意想不到的氣體的洩漏。
另外，在間隔件37方面設有複數個貫通口37h，要考慮因為是微細的孔使得加工工數增大及由於孔的尺寸公差的參差不齊所造成之氣體流量的偏差、以及因為孔的表面無法加工得很光滑而成為污染微粒(particle)的產生源頭等各種風險。
由於間隔件37係為了承受施加於進行蓋32與高壓側電極構成部1A之間的密封之O形環70的負荷而設置，所以難以將之省略。
如上所述，第4圖及第5圖所示之前提技術雖然會產生上述的效果，但仍留有上述的第一至第八課題 而有改善的餘地。因此，提出可解決前提技術的課題之以下所述的實施形態。
<實施形態>
第1圖係以示意圖的方式顯示本發明的實施形態之活性氣體生成裝置的斷面構造之說明圖。第2圖係顯示活性氣體生成用電極群300的斷面構成之說明圖。第3圖係以將實施形態之活性氣體生成裝置的主要構成部予以分解的狀態顯示之說明圖。第1至3圖都是顯示XYZ正交座標系。
如第2圖、第3圖(b)及第3圖(c)所示，活性氣體生成用電極群300係具有高壓側電極構成部1X(第一電極構成部)及設於高壓側電極構成部1X的下方之接地側電極構成部2X(第二電極構成部)。
高壓側電極構成部1X的介電質電極110(第一介電質電極)及接地側電極構成部2X的介電質電極210(第二介電質電極)係呈現以X方向為長邊方向、以Y方向為短邊方向之長方形的平板構造。此外，介電質電極110及介電質電極210係以例如陶瓷作為構成材料。
如第2圖及第3圖(b)所示，從平面圖看，介電質電極110設有隔著介電質電極110的中央區域而相對向之一對放電用凹部116，一對放電用凹部116係在X方向延伸且從介電質電極110的上表面向下方(-Z方向)凹入。而且，在一對放電用凹部116的凹部底面設有金屬電 極100H及100L(第一金屬電極)。
如上所述，作為第一金屬電極之金屬電極100H及100L係形成於作為第一介電質電極之介電質電極110的上表面(放電用凹部116的凹部底面)，從平面圖看係呈大致長方形，係以X方向為長邊方向，以與X方向垂直相交之Y方向為相對向之方向。
金屬電極100H及100L可藉由在介電質電極110的上表面進行金屬化處理而形成。
如第2圖及第3圖(c)所示，在介電質電極210的中央區域沿著X方向設有複數個氣體噴出孔25。複數個氣體噴出孔25都是設成從介電質電極210的上表面貫通到下表面，在每個氣體噴出孔25的下方分別設有一個氣體通過口25i。氣體噴出孔25及氣體通過口25i係形成為圓柱狀，氣體通過口25i具有比氣體噴出孔25寬之底面。第3圖(c)中省略了氣體通過口25i的圖示，只顯示氣體噴出孔25作為代表。
如第2圖及第3圖(c)所示，從平面圖看，介電質電極210設有隔著介電質電極210的中央區域而相對向之一對放電用凹部126，一對放電用凹部126係在X方向延伸且從介電質電極210的下表面向上方(+Z方向)凹入。而且，在一對放電用凹部126的凹部底面設有金屬電極200H及200L(第二金屬電極)。另外，在介電質電極210的上表面內設有從平面圖看包圍在金屬電極200H及200L之O形環71形成用的O形環溝槽82。
如上所述，作為第二金屬電極之金屬電極200H及200L係形成於作為第二介電質電極之介電質電極210的下表面(放電用凹部126的凹部底面)，係從平面圖看呈大致長方形，係以X方向為長邊方向，以與X方向垂直相交之Y方向為相對向之方向。
金屬電極200H及200L可藉由在介電質電極210的下表面進行金屬化處理而形成。
活性氣體生成用電極群300係設成由接地側電極構成部2X支撐著高壓側電極構成部1X之態樣。
在組裝活性氣體生成用電極群300之際，係以使高壓側電極構成部1X的介電質電極110的中央區域、與接地側電極構成部2X的介電質電極210的中央區域從平面圖看相重疊之方式進行定位，並且將高壓側電極構成部1X疊放在接地側電極構成部2X上，來完成最終的活性氣體生成用電極群300。然後，利用螺栓等之鎖固機構(未圖示)使高壓側電極構成部1X的介電質電極110與接地側電極構成部2X的介電質電極210緊密結合成一體。
在構成活性氣體生成用電極群300之介電質電極110與介電質電極210兩者相對向之介電質空間內，存在於金屬電極100H及100L與金屬電極200H及200L之從平面圖看相重疊之放電空間形成區域R68內之空間為放電空間68。因此，在介電質電極110的放電空間形成區域R68設置放電用凹部116，在介電質電極210的放電空間形成區域R68設置放電用凹部126。
如第2圖所示，介電質電極110係在放電空間形成區域R68以外的區域(稱為“放電空間外區域”)，具有與放電空間形成區域R68相比較而言下表面向下方(-Z方向)突出S15之高度之段差部115H、115M及115L，利用此等段差部115H、115M及115L的突出高度S15來規定放電空間68的間隙寬度。
另外，高壓側電極構成部1X的介電質電極110係將放電空間形成區域R68的厚度形成得較薄，將上述放電空間外區域形成得較厚以確保強度。
亦即，如第2圖所示，若放電用凹部116之向下方的凹入深度為S16，則在介電質電極110，放電空間形成區域R68可形成得比上述放電空間外區域薄「S16+S15」之程度。
接地側電極構成部2X的介電質電極210係將放電空間形成區域R68的厚度形成得較薄，並且將上述放電空間外區域形成得較厚以確保強度。
亦即，如第2圖所示，若放電用凹部126之向上方的凹入深度為S26，則在介電質電極120，放電空間形成區域R68可形成得比上述放電空間外區域薄「S26」之程度。另外，介電質電極210的上表面係形成為在放電空間形成區域R68與上述放電空間外區域之間沒有段差之平坦的面。
如上所述，接地側電極構成部2X的介電質電極210具有較高的強度，所以可利用接地側電極構成部 2X來穩定性良好地支撐高壓側電極構成部1X。
金屬電極100H及100L以及金屬電極200H及200L係與(高壓)高頻電源5(交流電源部)連接。具體而言，接地側電極構成部2X的金屬電極200H及200L係經由冷却台13及金屬零組件(未圖示)而接地，在本實施形態中，由高頻電源5在金屬電極100H及100L與金屬電極200H及200L之間施加將峰值(0-P值)固定在2~10kV，將頻率設定在10kHz~100kHz之交流電壓。
本實施形態之活性氣體生成裝置係如第1圖所示，利用蓋11、蓋12及冷却台13而將上述構成的活性氣體生成用電極群300收容在金屬殼體14內。
如前述，設置高頻電源5以讓高壓側電極構成部1X為高電壓之形態對活性氣體生成用電極群300施加交流電壓。利用高頻電源5所做之交流電壓的施加，使放電現象(介電質屏蔽放電)在高壓側電極構成部1X與接地側電極構成部2X之間的放電空間68發生，使供給至該放電空間68之原料氣體活性化而得到活性氣體並使活性氣體從設於接地側電極構成部2X之複數個氣體噴出口25向下方噴出。
作為第一輔助構件之蓋11及12的組合構造及作為第二輔助構件之冷却台13，係設成以高壓側電極構成部1X的上方作為主要區域，而在與活性氣體生成用電極群300之間形成交流電壓施加空間R11。
亦即，如第1圖及第3圖(a)所示，將蓋12 設成包圍在活性氣體生成用電極群300的周邊，將配置於蓋12上之蓋11設成位於高壓側電極構成部1X的上方，利用蓋11及蓋12包圍住活性氣體生成用電極群300的側面及上表面。另一方面，冷却台13係將活性氣體生成用電極群300的接地側電極構成部2X配置在主要面13b(參照第3圖(d))上。其結果，可利用蓋11、蓋12及冷却台13而形成交流電壓施加空間R11。
又，因為接地側電極構成部2X的介電質電極210係將上述放電空間外區域形成得比放電空間形成區域R68厚，所以冷却台13可用金屬電極200H及200L不會與主要面13b接觸，只有介電質電極210會與主要面13b接觸之態樣，從接地側電極構成部2X側來載置活性氣體生成用電極群300載置。
又，如第1圖及第3圖(d)所示，冷却台13具有使從複數個氣體噴出孔25及複數個氣體通過口25i噴出之活性氣體通過，將之往下方導引之複數個活性氣體排出口13k。複數個活性氣體排出口13k係配置成從平面圖看與複數個氣體通過口25i對齊，活性氣體排出口13k發揮作為使從對應的氣體噴出孔25及氣體通過口25i噴出之活性氣體通過之輔助構件用氣體排出口的機能。
又，在冷却台13的主要面13b內，設有從平面圖看包圍住複數個活性氣體排出口13k之O形環71形成用的O形環溝槽83，在原料氣體流路13h的周邊設有O形環72形成用的O形環溝槽86，在冷却水路徑13w的周 邊設有O形環72形成用的O形環溝槽87。
構成第一輔助構件的一部分之蓋12係如第3圖(a)所示，形成為從平面圖看呈矩形環狀，且以包圍住活性氣體生成用電極群300全體之形態配置在冷却台13上。
因此，屬於蓋12的內周區域的中空區域12c為了在內部收容活性氣體生成用電極群300，而設成從平面圖看比活性氣體生成用電極群300略大。
另一方面，冷却台13的主要面13b的形成面積，係設成從平面圖看比活性氣體生成用電極群300大且與蓋12的外周面積相同之程度，而可將活性氣體生成用電極群300及蓋12配置在主要面13b上。
另外，蓋12係如第1圖及第3圖(a)所示，具有在垂直方向(Z方向)貫通蓋12之圓柱狀的原料氣體流路12h。而且，冷却台13的原料氣體流路13h位於原料氣體流路12h的下方。
如第1圖及第3圖(d)所示，原料氣體流路13h係形成為從蓋12的表面向垂直方向(-Z方向)延伸後，在中途彎曲而向水平方向(+Y方向)延伸。另外，與原料氣體流路13h連通之原料氣體流路13m係形成為從原料氣體流路13h的端部開始沿著垂直方向(+Z方向)而延伸到主要面13b。
如第1圖所示，設於接地側電極構成部2X的介電質電極210之原料氣體流路2m係位於原料氣體流路13m的上方。另外，如第2圖所示，原料氣體流路2m 係以與放電空間68連通之形態設於介電質電極210內。
蓋12係如第1圖及第3圖(a)所示，還具有在垂直方向(Z方向)貫通蓋12之圓柱狀的冷却水路徑12w。而且，冷却台13的冷却水路徑13w係位於冷却水路徑12w的下方。
又，如第3圖(a)所示，在蓋12的上表面內，在沿著中空區域12c的外周之區域設有O形環71形成用的O形環溝槽81，在原料氣體流路12h的周邊設有O形環72形成用的O形環溝槽84，在冷却水路徑12w的周邊設有O形環72形成用的O形環溝槽85。
如第1圖及第3圖(d)所示，冷却水路徑13w係從冷却台13的表面向垂直方向(-Z方向)延伸，然後在中途彎曲而向水平方向延伸。在水平方向延伸而形成之冷却水路徑13w在第1圖中只顯示出一部分，實際上係設成可供冷卻水在整個冷却台13與外部之間循環。
蓋11係配置在蓋12上。蓋11係下部形成為從平面圖看呈與蓋12相同之矩形環狀，上部形成為從平面圖看呈矩形，且上部的端部係配置在金屬殼體14的上表面上。蓋11的內周區域與蓋12的內周區域(中空區域12c)，共同形成包圍活性氣體生成用電極群300的上面及側面之交流電壓施加空間R11。
如上所述，利用蓋11、蓋12及冷却台13完全包圍活性氣體生成用電極群300，來主要在高壓側電極構成部1X的上方形成封閉的交流電壓施加空間R11。
此外，蓋11與蓋12之間、蓋12與冷却台13之間係利用未圖示的螺栓等之鎖固機構加以固定，使蓋11、蓋12及冷却台13連結成一體。
如上所述，與連結成一體之蓋11、蓋12及冷却台13之連結，係只在金屬殼體14的上表面利用鎖固機構76使蓋11的上部與金屬殼體14緊密連結。
如第1圖所示，蓋11具有在垂直方向貫通之原料氣體流路11h，原料氣體流路11h係形成為圓柱狀，原料氣體流路12h的一部分位於原料氣體流路11h的下方。
又，如第1圖所示，蓋11具有在垂直方向貫通之冷却水路徑11w，冷却水路徑11w係形成為圓柱狀，冷却水路徑12w位於冷却水路徑11w的下方。
另外，蓋11在上部具有在垂直方向貫通之屬於原料氣體以外之第二氣體之吹掃氣體用的作為第二氣體供給口之吹掃氣體供給口11p及作為第二氣體排出口之吹掃氣體排出口11e。吹掃氣體供給口11p及吹掃氣體排出口11e皆設成圓柱狀。吹掃氣體供給口11p及吹掃氣體排出口11e都是設成其下方到達交流電壓施加空間R11。此外，吹掃氣體供給口11p及吹掃氣體排出口11e係設成與原料氣體流路11h及冷却水路徑11w獨立，使吹掃氣體與原料氣體及冷却水不會相混合。從吹掃氣體供給口11p供入之吹掃氣體可採用氮氣或惰性氣體。吹掃氣體供給口11p及吹掃氣體排出口11e亦形成為與放電空間68及殼體 接觸空間R14獨立。
如前述，由於蓋11的下部及蓋12的全體都是形成為從平面圖看呈矩形環狀，且以讓活性氣體生成用電極群300會位於蓋12的中空區域12c內之形態將活性氣體生成用電極群300載置於冷却台13上，所以交流電壓施加空間R11為形成於蓋11、蓋12及冷却台13內之封閉空間，為與其他空間完全分離之獨立的空間。
透過原料氣體流路11h、原料氣體流路12h、原料氣體流路13h、原料氣體流路13m、及原料氣體流路2m，形成從屬於原料氣體流路11h的上方之外部連通到放電空間68之原料氣體供給路徑。此時，原料氣體流路11h、12h、13h、13m及2m係與交流電壓施加空間R11獨立而設置。
因此，透過原料氣體流路11h~13h、13m及2m而從原料氣體流路11h的上方導引到放電空間68之原料氣體供給路徑係與交流電壓施加空間R11獨立而形成。
結果，就因為交流電壓施加空間R11與放電空間68不會通過原料氣體供給路徑而有空間上的連通，所以交流電壓施加空間R11係與放電空間68完全分離形成，交流電壓施加空間R11可與放電空間68的氣體的流動完全分離。
另外，透過冷却水路徑11w、冷却水路徑12w、及冷却水路徑13w，形成從蓋11的上方之外部通入之用來使冷却台13冷却之冷却水流通路徑。此時，冷却水路徑 11w、12w及13w係與交流電壓施加空間R11及放電空間68獨立而設置。
因此，由冷却水路徑11w~13w所構成，設於冷却水路徑11w的上方與冷却台13的內部之間之冷却水流通路徑，不會對於交流電壓施加空間R11及放電空間68造成不良的影響。
蓋11、蓋12及冷却台13都以金屬材料作為構成材料。
屬於金屬製的殼體之金屬殼體14，係將活性氣體生成用電極群300(高壓側電極構成部1X、接地側電極構成部2X)、蓋12及冷却台13的全部、以及蓋11的下部收容在其內部的空洞部內。
只在金屬殼體14的上表面，利用鎖固機構76使蓋11的上部與金屬殼體緊密連結。因此，能夠不發生蓋11的下部、蓋12及冷却台13的側面與金屬殼體14的側面14d之接觸、以及冷却台13的底面與金屬殼體14的底面14b之接觸，而在金屬殼體14的空洞部內形成殼體接觸空間R14。
亦即，設於金屬殼體14的空洞部的側面14d與冷却台13、蓋12及蓋11的下部之間之側面空間、以及設於金屬殼體14的空洞部的底面14b與冷却台13之間之底面空間合起來的空間即為殼體接觸空間R14。
如上所述，在蓋11、蓋12及冷却台13的外部在與金屬殼體14之間設置殼體接觸空間R14。殼體接觸 空間R14主要係為了使蓋11、蓋12及冷却台13與金屬殼體14隔熱而設置。
而且，冷却台13係隔著殼體接觸空間R14而位於金屬殼體14的空洞部的底面14b的上方，活性氣體排出口14k(殼體用氣體排出口)係隔著殼體接觸空間R14而位於活性氣體排出口13k的下方。
因此，從氣體噴出孔25噴出之活性氣體會隨著朝向垂直方向(-Z方向)之氣體的流動，經由氣體通過口25i、活性氣體排出口13k、殼體接觸空間R14及活性氣體排出口14k而噴出到設於下方之外部的處理腔室等內。
如前述，交流電壓施加空間R11係構成為藉由一體化的蓋11、蓋12及冷却台13而成為與其他的空間完全獨立之內部空間。因此，殼體接觸空間R14係與交流電壓施加空間R11相分離而設置。
而且，藉由將原料氣體供給路徑用的原料氣體流路11h、12h等設成與殼體接觸空間R14獨立，而使通到放電空間68之上述的原料氣體供給路徑、與殼體接觸空間R14的氣體的流動完全分離。
如上所述，交流電壓施加空間R11、以及包含原料氣體流路11h及12h之原料氣體供給路徑，都是以與殼體接觸空間R14之間的氣體的流動相分離之形態，與殼體接觸空間R14相獨立而設置。而且，包含冷却水路徑11w及12w之冷却水流通路徑也與原料氣體供給路徑一樣 與殼體接觸空間R14相獨立而設置。
另外，在蓋11與蓋12的接觸面，在原料氣體流路11h及12h的周邊設有O形環72，在冷却水路徑11w及12w的周邊設有O形環72，且以圍繞活性氣體生成用電極群300之形態設有O形環71。
同樣的，在蓋12與冷却台13的接觸面，在原料氣體流路12h及13h的周邊設有O形環72，在冷却水路徑12w及13w的周邊設有O形環72，且以圍繞活性氣體生成用電極群300之形態設有O形環71。
利用上述的O形環72提高原料氣體供給路徑或冷却水流通路徑與其他的空間之間的密封度。利用上述的O形環71提高交流電壓施加空間R11與其他的空間之間的密封度。
又，在接地側電極構成部2X的介電質電極210與冷却台13的接觸面且在活性氣體排出口13k的周邊設有O形環72。利用此O形環72提高與活性氣體排出口13k之間的密封度。在第1圖中，留白的小方框都是表示O形環71或O形環72。
(效果等)
在本實施形態之活性氣體生成裝置中，交流電壓施加空間R11係與放電空間68相分離而設置，作為第一及第二輔助構件之蓋11、蓋12及冷却台13係具有與交流電壓施加空間R11獨立地將從外部供給來的原料氣體導引到放 電空間68之原料氣體供給路徑用的原料氣體流路11h、12h、13h、及13m，藉此使放電空間68與交流電壓施加空間R11的氣體的流動相分離。
因此，本實施形態之活性氣體生成裝置可確實避免：在交流電壓施加空間R11中發生了異常放電的情況產生的高壓側電極構成部1X及接地側電極構成部2X的構成材料等的蒸發物質直接混入到或經由原料氣體供給路徑而混入到放電空間68內之混入現象(相當於前提技術之「第一混入現象」)。
因而，本實施形態之活性氣體生成裝置會產生可確實避免上述的混入現象而將良好品質的活性氣體排出到外部之效果。
再者，本實施形態之活性氣體生成裝置具有以下的特徵(1)~(5)。
特徵(1)...以由接地側電極構成部2X支撐高壓側電極構成部1X之態樣構成活性氣體生成用電極群300。
特徵(2)...具有設於高壓側電極構成部1X的介電質電極110的上述放電空間外區域，向下方突出之段差部115H,115M,115L，利用此等段差部115H,115M,115L的形成高度S15來規定放電空間68的間隙寬度。
特徵(3)...高壓側電極構成部1X的介電質電極110及接地側電極構成部2X的介電質電極210皆將放電空間形成區域R68的厚度形成得較薄，並且將上述放電 空間外區域的厚度形成得較厚。
特徵(4)...金屬殼體14係只在上表面與蓋11的上部緊密連結，藉此不與蓋11、蓋12及冷却台13的側面及冷却台13的底面接觸，而在金屬殼體14的空洞部內形成殼體接觸空間R14。
特徵(5)...蓋11、蓋12及冷却台13皆以金屬材料構成。
本實施形態之活性氣體生成裝置由於具有上述特徵(1)，所以為高壓側電極構成部1X與接地側電極構成部2X之對位比較容易，且不易在高壓側電極構成部1X與接地側電極構成部2X之間發生位置偏移之構造，因此，可減低在因位置偏移而產生的間隙發生異常放電之可能性。
亦即，藉由使接地側電極構成部2X發揮作為高壓側電極構成部1X的設置台之機能，而不需要冷却台13與活性氣體生成用電極群300之間之嚴格的對位，所以不僅不需要多餘的加工精度，也可增大活性氣體生成用電極群300的強度。因此，可解決前提技術的第四課題。
本實施形態之活性氣體生成裝置由於具有上述特徵(2)，所以可精度良好地設定放電空間68的間隙寬度，而且不需要間隙寬度形成用的間隔件等之其他的零組件而可減低製品成本。
亦即，只利用屬於一個零組件之高壓側電極構成部1X的段差部115H,115M,115L的形成高度S15來 規定放電空間68的間隙寬度。使段差部115H,115M,115L的形成高度都為S15之工作較簡單且可精度良好地進行，所以可提高放電空間68的間隙寬度的精度。
又，活性氣體生成用電極群300只要可配置在冷却台13上即可，活性氣體生成用電極群300與蓋12之間並沒有接觸關係，可免除在活性氣體生成用電極群300與蓋12之間設置用來進行密封的O形環之必要性。
本實施形態不需要如前提技術的間隔件37之用來承受負荷之零組件，所以可解決前提技術的第八課題。
本實施形態之活性氣體生成裝置由於具有上述特徵(3)，因此可在介電質電極110及210將放電空間形成區域R68的厚度形成得夠薄，避免用來使放電現象在活性氣體生成用電極群300的放電空間68發生所需的施加電壓之増大，減低異常放電發生的可能性。
而且，藉由在高壓側電極構成部1X及接地側電極構成部2X將上述放電空間外區域的厚度形成得夠厚，可提高高壓側電極構成部1X及接地側電極構成部2X各自的強度。
如此之本實施形態，藉由在高壓側電極構成部1X及接地側電極構成部2X將上述放電空間外區域的厚度形成得夠厚來提高強度，可解決前提技術的第三課題。
本實施形態之活性氣體生成裝置由於具有上述特徵(4)，因此金屬殼體14與構成第一輔助構件之蓋11 之連結只要在金屬殼體14的上表面的一處進行即可，可使設計的形狀在此部分具有餘裕。
因此，實施形態之活性氣體生成裝置可解決前提技術的第一課題。
本實施形態之活性氣體生成裝置由於具有上述特徵(5)，因此可有效地防止設於金屬殼體14與蓋11、蓋12及冷却台13之間之殼體接觸空間R14內存在的氣體的絕緣破壞。
亦即，交流電壓施加空間R11由金屬製的蓋11、蓋12及冷却台13完全加以覆蓋，所以在交流電壓施加空間R11產生的高電場不會對於外部的殼體接觸空間R14造成影響。因此，不會在殼體接觸空間R14發生異常放電。
又，如上述，蓋11與金屬殼體14之密封係只在金屬殼體14的上表面的一處，且在冷却台13的底面與金屬殼體14之間也設有殼體接觸空間R14。
在冷却台13的底面下，由於殼體接觸空間R14與活性氣體排出口14k相連通，所以殼體接觸空間R14成為開放到外部之開放空間。因此，在殼體接觸空間R14不會有氣體的壓力上升的情形，可解決前提技術的第七課題。
前提技術必須考慮在殼體接觸空間R34發生異常放電的場合而在電極構成部設置台33與金屬殼體34之間施行密封，本實施形態之構造則因為活性氣體生成用 電極群300係設於由全部接地之金屬零組件(蓋11、蓋12及冷却台13)所形成之封閉空間內，所以為不會在存在於封閉空間內之交流電壓施加空間R11發生異常放電之構造。
另外，在蓋11與蓋12之間、蓋12與冷却台13之間、活性氣體生成用電極群300內的高壓側電極構成部1X與接地側電極構成部2X之間都設置O形環71。
因此，雖然第1圖中並未圖示，但在金屬殼體14與蓋11之間、蓋11與蓋12之間、蓋12與冷却台13之間、高壓側電極構成部1X與接地側電極構成部2X之間的O形環71周邊最好都利用螺栓等的鎖固機構實施確實的密封處理，且將各鎖固機構的鎖固力設定在必要的最小限來抑制不必要的彎曲應力等之發生。形成為如此的構成，本實施形態之活性氣體生成裝置就可解決前提技術的第二課題。
由於金屬殼體14、蓋11、蓋12及冷却台13係以金屬材料構成且高壓側電極構成部1X的介電質電極110及接地側電極構成部2X的介電質電極210係將上述放電空間外區域的厚度形成得夠厚，所以可不會對此等構成部1X、2X及11~14造成損害地使用螺栓等之鎖固機構。
又，比較第1至3圖所示的實施形態與第4及5圖所示的前提技術，實施形態中，由於接地側電極構成部2X兼具有電極構成部設置台33之機能，所以無需設置與前提技術中必須有的蓋32與高壓側電極構成部1A之 間之密封用的O形環70及電極構成部設置台33與接地側電極構成部2A之間之密封用的O形環70相當之O形環71。
因此，可將本實施形態中必需的O形環71及72的數目減得比前提技術所必需的O形環70的數目少，因此可藉由減少與O形環有關的零組件個數而抑制密封部位，可解決前提技術的第五課題。
又，在實施形態之活性氣體生成裝置中，作為第一及第二輔助構件之蓋11、蓋12及冷却台13係具有將從外部供給來之冷却水導引到冷却台13之冷却水流通路徑用的冷却水流路11w、12w、及13w，因此可從接地側電極構成部2X側冷卻活性氣體生成用電極群300而將熱應變的影響抑制在最小限度。
如上所述，實施形態係形成為使冷卻水通到活性氣體生成裝置內部以進行冷却之構造。藉由實施形態之上述構造可使得O形環71及72能保持在比耐熱上限温度低很多的温度，可解決前提技術的第六課題。
另一方面，金屬殼體14雖然必須加熱到100℃以上，但因為在金屬殼體14的空洞部內設置殼體接觸空間R14，在金屬殼體14的空洞部內，蓋11、蓋12及冷却台13並不與金屬殼體14接觸，且殼體接觸空間R14為1~5Torr程度之減壓區域，所以成為抑制從金屬殼體14到活性氣體生成用電極群300的熱傳導的構造。
又，本實施形態之活性氣體生成裝置可將作 為原料氣體以外的第二氣體之吹掃氣體從吹掃氣體供給口11p供給到交流電壓施加空間R11內。因此，可將交流電壓施加空間R11內有異常放電發生之情況產生的蒸發物質從吹掃氣體排出口11e吹掃到外部。
而且，上述的原料氣體供給路徑及冷却水流通路徑係與交流電壓施加空間R11獨立而設置，所以原料氣體及冷却水不會因為吹掃氣體之供給而受到影響。
<變形例>
本實施形態之活性氣體生成裝置中，放電空間68的壓力係設定在大約10kPA~30kPA之程度之較弱的弱大氣壓。在上述壓力設定中之原料氣體可為例如氮氣(100%)。
放電空間68因為是使放電D1發生以使原料氣體活性化之空間，所以最好能以較低的電壓使放電開始。放電D1本身係在電場強度超過某值時使氣體發生絕緣破壞所引發的。
能使絕緣破壞發生之電場強度係依原料氣體的種類及壓力而定，在大氣壓附近，壓力越低，能使絕緣破壞發生之電場強度越低。放電空間68係基於以上的觀點而做上述的壓力設定。
另一方面，在交流電壓施加空間R11則是最好儘可能地使放電不會發生。使非預期的放電(亦即異常放電)不會發生之最確實的方法係取得充分的絕緣距離，但因為活性氣體生成用電極群300的設置空間的問題所以能取 的絕緣距離有其限制，因此在變形例採用提高壓力來使絕緣破壞電場強度變得更高之方法。然而，壓力的上限值係大致由構成零組件的強度所決定，因此交流電壓施加空間R11的壓力最好設定在100kPA~300kPA(絕對壓力)之程度。
實施形態所揭示之構造，係放電空間68及交流電壓施加空間R11使氣體層相分離之構造。因此，可進行將放電空間68的壓力設定得比交流電壓施加空間R11的壓力低，使在放電空間68之放電D1即使在較低的施加電壓也會發生，使交流電壓施加空間R11的壓力較高以抑制放電這樣的分別適於放電空間68及交流電壓施加空間R11之壓力設定。
如上所述，實施形態的變形例會產生：可將放電空間68的壓力設定得較低使放電現象即使在較低的施加電壓也會發生，並且將交流電壓施加空間R11的壓力設定得較高來使放電現象不要發生之效果。
本發明已詳細說明如上，但上述的說明只是在各種面向中舉出的例子，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想到者。

Claims (4)

  1. 一種活性氣體生成裝置，包含：具有第一電極構成部(1X)及設於前述第一電極構成部的下方之第二電極構成部(2X)之活性氣體生成用電極群(300)；以及以讓前述第一電極構成部為高電壓之形態對前述第一及第二電極構成部施加交流電壓之交流電源部(5)，前述第一電極構成部係具有第一介電質電極(110)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(100H,100L)，前述第二電極構成部係具有第二介電質電極(210)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(200H,200L)，藉由前述交流電壓之施加，在前述第一及第二介電質電極相對向之介電質空間內包含屬於放電空間形成區域之前述第一及第二金屬電極從平面圖看相重疊的區域作為放電空間，藉由前述交流電源部所做的前述交流電壓之施加，使放電現象在前述放電空間發生，使供給至前述放電空間之原料氣體活性化而得到活性氣體並將活性氣體從設於前述第二電極構成部之氣體噴出口(25)噴出，前述活性氣體生成裝置具備有：設成包圍前述活性氣體生成用電極群的側面及上面之第一輔助構件(11,12)；以及將前述活性氣體生成用電極群及前述第一輔助構件配置在上部的主要面上之第二輔助構件(13)，藉由前述第一及第二輔助構件，在與前述活性氣 體生成用電極群之間形成與前述放電空間分離之交流電壓施加空間(R11)，前述第二輔助構件係具有供從前述氣體噴出口噴出的活性氣體通過之輔助構件用氣體排出口(13k)，前述第一及第二輔助構件係連結成一體，前述活性氣體生成裝置還具備有：具有收容前述活性氣體生成用電極群及前述第二輔助構件的全部、及前述第一輔助構件的至少一部分之空洞部之金屬製的殼體(14)，前述殼體係具有將通過前述輔助構件用氣體排出口之活性氣體排出到外部之殼體用氣體排出口(14k)，在前述殼體與前述第一及第二輔助構件之間設有殼體接觸空間(R14)，前述第一及第二輔助構件係具有與前述交流電壓施加空間獨立地將從外部供給來的原料氣體導引到前述放電空間之原料氣體供給路徑用的原料氣體流路(11h,12h,13h,13m)，藉此使前述放電空間與前述交流電壓施加空間的氣體的流動相分離，前述活性氣體生成裝置還包含以下的特徵(1)~(5)：(1)以由前述第二電極構成部支撐前述第一電極構成部之態樣構成前述活性氣體生成用電極群，(2)前述第一介電質電極係在前述放電空間形成區域以外的放電空間外區域具有向下方突出之段差部(115H,115M,115L)，利用前述段差部的形成高度來規 定前述放電空間的間隙寬度，(3)前述第一及第二介電質電極都將前述放電空間形成區域的厚度形成得比前述放電空間外區域薄，(4)前述殼體係只在空洞部外的上表面與前述第一輔助構件相連結，藉此不與前述第一輔助構件的側面及前述第二輔助構件的底面接觸而在空洞部內形成前述殼體接觸空間，(5)前述第一及第二輔助構件皆以金屬材料構成。
  2. 如申請專利範圍第1項之活性氣體生成裝置，其中，前述第一及第二輔助構件係具有將從外部供給來的冷却水導引到前述第二輔助構件之冷却水流通路徑用的冷却水路徑(11w,12w,13w)。
  3. 如申請專利範圍第1項之活性氣體生成裝置，其中，前述第一輔助構件係還具有從外部將原料氣體以外的第二氣體供給到前述交流電壓施加空間之第二氣體供給口(11p)，前述第二氣體供給口係與前述原料氣體流路獨立而設置。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之活性氣體生成裝置，其中，將前述交流電壓施加空間的壓力設定得比前述放電空間的壓力高。
TW107118297A 2018-01-10 2018-05-29 活性氣體生成裝置 TWI675121B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2018/000254 WO2019138456A1 (ja) 2018-01-10 2018-01-10 活性ガス生成装置
??PCT/JP2018/000254 2018-01-10

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201930637A TW201930637A (zh) 2019-08-01
TWI675121B true TWI675121B (zh) 2019-10-21

Family

ID=67219428

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107118297A TWI675121B (zh) 2018-01-10 2018-05-29 活性氣體生成裝置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11239059B2 (zh)
EP (1) EP3740045B1 (zh)
JP (1) JP6821281B2 (zh)
KR (1) KR102465845B1 (zh)
CN (1) CN111527796B (zh)
TW (1) TWI675121B (zh)
WO (1) WO2019138456A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3806586B1 (en) * 2018-05-30 2022-07-13 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Active gas generation device
EP3879946B1 (en) 2019-11-12 2023-02-15 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Activated gas generation device
KR102524433B1 (ko) * 2019-11-27 2023-04-24 도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤 활성 가스 생성 장치
WO2022123615A1 (ja) * 2020-12-07 2022-06-16 東芝三菱電機産業システム株式会社 活性ガス生成装置
US20230025809A1 (en) * 2020-12-24 2023-01-26 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Active gas generator
WO2024084640A1 (ja) * 2022-10-20 2024-04-25 東芝三菱電機産業システム株式会社 活性ガス生成装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201738409A (zh) * 2016-01-18 2017-11-01 東芝三菱電機產業系統股份有限公司 活性氣體產生裝置及成膜處理裝置
TW201741496A (zh) * 2016-05-27 2017-12-01 東芝三菱電機產業系統股份有限公司 活性氣體生成裝置
TW201800601A (zh) * 2016-06-28 2018-01-01 東芝三菱電機產業系統股份有限公司 活性氣體產生裝置及成膜處理裝置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5139811A (en) 1974-09-30 1976-04-03 Senyo Kiko Kk Norikagokurumanado no futenseigyosochi
JP2006302623A (ja) * 2005-04-19 2006-11-02 Matsushita Electric Works Ltd プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
KR100708212B1 (ko) * 2005-10-07 2007-04-16 주식회사 피에스엠 대기압 플라즈마 샤워유닛 이를 이용한 와이어본딩 장치 및방법
CN101658076A (zh) * 2007-03-27 2010-02-24 积水化学工业株式会社 等离子处理装置
JP4647705B2 (ja) * 2007-04-19 2011-03-09 積水化学工業株式会社 プラズマ処理装置
US8857371B2 (en) * 2007-08-31 2014-10-14 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation Apparatus for generating dielectric barrier discharge gas
WO2009069204A1 (ja) * 2007-11-28 2009-06-04 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation 誘電体バリア放電装置
JP2010108665A (ja) * 2008-10-29 2010-05-13 Sekisui Chem Co Ltd プラズマ処理装置
JP5437715B2 (ja) * 2009-07-06 2014-03-12 東芝三菱電機産業システム株式会社 活性ガス生成装置およびリモートプラズマ型成膜処理装置
KR101236397B1 (ko) * 2009-12-31 2013-02-25 엘아이지에이디피 주식회사 기판 처리 장치
JP5328685B2 (ja) 2010-01-28 2013-10-30 三菱電機株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
US10297423B2 (en) 2011-09-08 2019-05-21 Toshiba Mitsubishi—Electric Industrial Systems Corporation Plasma generation apparatus, CVD apparatus, and plasma-treated particle generation apparatus
CN102814109B (zh) * 2012-08-29 2014-07-02 西安交通大学 一种基于介质阻挡电晕放电等离子体处理废气的装置
KR101503906B1 (ko) * 2013-08-01 2015-03-19 주식회사 다원시스 유전체 장벽 방전 플라스마 반응기
CN105246241B (zh) * 2015-10-30 2018-06-26 西安交通大学 一种产生大面积冷等离子体的装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201738409A (zh) * 2016-01-18 2017-11-01 東芝三菱電機產業系統股份有限公司 活性氣體產生裝置及成膜處理裝置
TW201741496A (zh) * 2016-05-27 2017-12-01 東芝三菱電機產業系統股份有限公司 活性氣體生成裝置
TW201800601A (zh) * 2016-06-28 2018-01-01 東芝三菱電機產業系統股份有限公司 活性氣體產生裝置及成膜處理裝置

Also Published As

Publication number Publication date
CN111527796B (zh) 2022-08-19
WO2019138456A1 (ja) 2019-07-18
TW201930637A (zh) 2019-08-01
JP6821281B2 (ja) 2021-01-27
KR102465845B1 (ko) 2022-11-11
US20200343078A1 (en) 2020-10-29
EP3740045A1 (en) 2020-11-18
US11239059B2 (en) 2022-02-01
EP3740045B1 (en) 2022-09-28
EP3740045A4 (en) 2021-09-29
CN111527796A (zh) 2020-08-11
JPWO2019138456A1 (ja) 2020-10-01
KR20200096607A (ko) 2020-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI675121B (zh) 活性氣體生成裝置
TWI639724B (zh) 活性氣體生成裝置
KR101672078B1 (ko) 성막 장치, 기판 처리 장치 및 성막 방법
KR100404778B1 (ko) 진공 처리 장치
TWI692796B (zh) 載置台及電漿處理裝置
KR20010013553A (ko) 반응 챔버에 기체 및 고주파 전력을 공급하는 적층샤우어헤드 어셈블리
TWI788034B (zh) 活性氣體產生裝置
KR102524433B1 (ko) 활성 가스 생성 장치
TW202046371A (zh) 電漿處理腔室中用於高偏壓射頻(rf)功率應用的靜電夾盤
JPWO2019049230A1 (ja) 活性ガス生成装置
WO2020116250A1 (ja) プラズマ処理装置
KR20050116230A (ko) 플라즈마 강화 화학기상증착 장치
WO2024084640A1 (ja) 活性ガス生成装置
KR100686284B1 (ko) 상부 전극 유닛 및 이를 이용한 플라즈마 처리 장치