(57)【要約】  本発明は、高密度の活性ガスを均一性良く、比較的高速に生成することができる活性ガス生成装置を提供することを目的とする。そして、本発明は、活性ガス生成用電極群及びノズル構成部の下方にガス噴流用整流器（７０）を設けて活性ガス生成装置を構成している。ガス噴流用整流器（７０）は、活性ガスが複数のノズル通過後ガスをガス整流通路（７１）の入口部（７１１）で一括して受ける。ガス整流通路（７１）は、出口部（７１０）の出口開口面積が入口部（７１１）の入口開口面積より狭く設定され、かつ、ガス整流通路（７１）による整流動作によって、複数のノズル通過後活性ガスそれぞれの円柱状のガス噴流が、ライン状の整流後活性ガスに変換されるように形成される。
2017203674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象基板（３４）を収容する基板収容部（３５Ｘ）と、
第１及び第２の電極構成部（１Ａ，１Ｂ）を有し、原料ガスから放電現象を利用して得られた活性ガスを、前記第２の電極構成部に離散形成される複数のガス噴出孔から噴出する活性ガス生成用電極群（３０１）とを備え、前記複数のガス噴出孔はそれぞれ平面視した開口部断面形状が第１の径で円状に形成された第１の制限筒（１３）として機能し、前記第１の径は、前記ガス噴出孔の通過前の一次圧力と通過後の二次圧力との圧力差が所定圧力比以上になるように設定され、
前記活性ガス生成用電極群の前記複数の噴出孔に１対１に対応して設けられ、各々が前記複数のガス噴出孔から噴出された活性ガスを通過させてノズル通過後活性ガスを得る複数のノズル部（１２）を含むノズル構成部（４０）と、
前記ノズル構成部を通過した複数のノズル通過後活性ガスを入口部で受け、ガス整流通路（７１，７１Ｂ，７１Ｃ）内に前記複数のノズル通過後活性ガスを通過させる整流動作によって、出口部より整流後活性ガスを前記処理対象基板に向けて噴射するガス噴流用整流器（７０）とを備え、
前記複数のノズル部は、それぞれ、
平面視した開口部断面形状が第２の径で円状に形成され、前記第１の制限筒から供給される活性ガスを前記ガス噴流用整流器に向けて供給する第２の制限筒（１４，１４Ｂ）を有し、
前記第２の径は前記第１の径より長くなるように設定され、前記ノズル通過後活性ガスは円柱状のガス噴流となり、
前記ガス整流通路は、前記出口部の出口開口面積が前記入口部の入口開口面積より狭く設定され、かつ、前記整流動作によって、前記複数のノズル通過後活性ガスの円柱状のガス噴流が、所定方向に沿ってライン状の前記整流後活性ガスに変換されるように形成される、
活性ガス生成装置。
【請求項２】
請求項１記載の活性ガス生成装置であって、
前記ガス整流通路（７１）は、前記処理対象基板に対し垂直方向に沿って前記整流後活性ガスが供給されるように設けられる、
活性ガス生成装置。
【請求項３】
請求項１記載の活性ガス生成装置であって、
前記ガス整流通路（７１Ｂ）は、前記処理対象基板に対し垂直方向から所定の傾きを持たせた斜め方向に沿って前記整流後活性ガスが供給されるように設けられる、
活性ガス生成装置。
【請求項４】
請求項１記載の活性ガス生成装置であって、
前記ガス整流通路（７１Ｃ）の前記出口部（７１０Ｃ）は前記所定方向を長手方向とし、前記長手方向に対し垂直に交差する方向を短手方向とした開口形状を呈し、
前記出口部は、前記短手方向の形成幅が前記長手方向に沿って変化するように形成されることを特徴とする、
活性ガス生成装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のうち、いずれか１項に記載の活性ガス生成装置であって、
前記ガス噴流用整流器のうち、ガスと接触する領域であるガス接触領域を石英あるいはアルミナ材を構成材料として形成したことを特徴とする、
活性ガス生成装置。
【請求項６】
請求項１から請求項４のうち、いずれか１項に記載の活性ガス生成装置であって、
前記原料ガスは、少なくとも窒素、酸素、フッ素、及び水素を含有したガスである、
活性ガス生成装置。
【請求項７】
請求項１から請求項４のうち、いずれか１項に記載の活性ガス生成装置であって、
前記活性ガス生成用電極群は、
前記第１の電極構成部の下方に前記第２の電極構成部は設けられ、前記第１及び第２電極構成部への交流電圧の印加により、前記第１及び第２の電極構成部間に放電空間が形成され、前記放電空間に供給された原料ガスを活性化して活性ガスを生成し、
前記第１の電極構成部は、第１の誘電体電極（１１１）と前記第１の誘電体電極の上面上に選択的に形成される第１の金属電極（１０１Ｈ，１０１Ｌ）とを有し、前記第２の電極構成部は、第２の誘電体電極（２１１）と前記第２の誘電体電極の下面上に選択的に形成される第２の金属電極（２０１Ｈ，２０１Ｌ）とを有し、前記交流電圧の印加により前記第１及び第２の誘電体電極が対向する誘電体空間内において、前記第１及び第２の金属電極が平面視重複する領域が前記放電空間として規定され、
前記第２の金属電極は、平面視して前記第２の誘電体電極の中央領域（Ｒ５０）を挟んで互いに対向して形成される一対の第２の部分金属電極（２０１Ｈ，２０１Ｌ）を有し、前記一対の第２の部分金属電極は第１の方向を電極形成方向とし、前記第１の方向に交差する第２の方向を互いに対向する方向としており、前記所定方向は前記第１の方向であり、
前記第１の金属電極は、平面視して前記一対の第２の部分金属電極と重複する領域を有する一対の第１の部分金属電極（１１０Ｈ，１１０Ｌ）を有し、
前記第２の誘電体電極は、
前記中央領域に形成され、前記第１の方向に沿って形成される前記複数のガス噴出孔（５５）と、
前記中央領域において上方に突出して形成される中央領域段差部（５１）とを備え、前記中央領域段差部は、平面視して前記複数のガス噴出孔に重複することなく、平面視して前記複数のガス噴出孔それぞれに近づくに従い前記第２の方向の形成幅が短くなるように形成されることを特徴とする、
活性ガス生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、原料ガスから放電現象を利用して得られた活性ガスを生成する活性ガス生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の活性ガス生成装置において、セラミック等を構成材料とする誘電体電極にＡｕ膜などの金属電極を成膜処理して電極構成部としている装置がある。このような装置では、電極構成部において誘電体電極がメインであり、そこに形成されている金属電極は従属的なものとなっている。【０００３】
従来の活性ガス生成装置の一つとして、円板状の電極構成部を用いており、外周部から内部へと侵入した原料ガスは放電空間（放電場）を通過して電極中央部に１つだけ設けられたガス噴出孔から外へと噴き出す構成がある。【０００４】
上述した構成の装置を含む従来の活性ガス生成装置は、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３及び特許文献４に開示されている。【０００５】
特許文献１で開示された活性ガス生成装置は、円筒状の電極で、筒の内外に電極を形成してその間で放電を発生し、その間に原料ガスを投入して活性ガス（ラジカル含有ガス）を生成するものである。活性ガスは円筒先端に設けられた吹き出し口で流路を絞られてプラズマジェットとなって噴出し、その直下に設置された被処理物を処理するものである。【０００６】
特許文献２に開示された活性ガス生成装置では、平板状に１対の対向電極を設け、それを縦型に設置することで上方から下方に向かって電極内にガスを供給し、直下に設置された被処理物を処理するものである。平板電極構造なため大型化が比較的容易で、大面積への均一成膜処理を可能としたものである。１対の対向平板電極を縦型に設置した同様の処理装置は、成膜処理用途だけではなく表面処理用途も含めると、他にも特許文献５等、多々存在する。また１対ではなく複数対の対向電極を積層的に配置した装置構造を用いたものもある（特許文献６）。【０００７】
特許文献３で開示された活性ガス生成装置では、一対の対向する円盤状の電極が設けられ、そのうち接地側の電極にはシャワープレート状に多数の細孔が形成され、放電部が処理室に直結した構造となっている。電極を巨大化し、もしくは電極自体を複数個設置し、細孔を無数に設けることで均一な大面積窒化が可能としている。放電空間（放電場）自体は大気圧近傍下にあり、一方、細孔を経由して処理室はより減圧な状態に置かれている。この結果、放電場で生成した活性ガスは生成直後に細孔を経由して減圧下へと運ばれることでその減衰が極小化されるためより高密度状態で被処理物に到達することが可能となる。【０００８】
特許文献４で開示された活性ガス生成装置では、平板長方形状の１対の対向電極を設け、３方がスペーサで隙間が塞がれており開口されている１方向に向かってガスを噴出する構造を特徴としている。開口部の先にはガス噴出孔を設けて被処理物へと活性ガス（ラジカル）を吹き付けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３０５７０６５号公報
【特許文献２】特開２００３-１２９２４６号公報
【特許文献３】特許第５３２８６８５号公報
【特許文献４】特許第５１５８０８４号公報
【特許文献５】特開平１１−３３５８６８号公報
【特許文献６】特許第２５３７３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１で開示された活性ガスの生成方法では吹き出し口の開口部が直径数ミリというサイズなため、処理面積が非常に限定的なものとなっている。【００１１】
特許文献１で開示された活性ガス生成装置として、電極を横方向に設置してそれに沿って吹き出し口を複数個設けた形態も提示されており、この方法だと処理面積を大きく取ることが可能だが、円筒体や電極の形状・構造が複雑なものとなっている。大気混入などが許されない半導体成膜処理用途を考えると、それぞれの構成部品接続部において十分なシール特性を持たせる必要がある。また、放電空間（放電場）近傍は高温になっているため、冷却をしていたとしても余裕を持つためにはある程度高温部位とシール材を離す必要が生じ、結果的に相当大きな装置サイズとなることが予想される。【００１２】
また、特許文献２、特許文献５及び特許文献６で開示された活性ガス生成方法はいずれも基本的に放電空間（放電場）も被処理物も同じ大気圧近傍の圧力下にて取り扱われている。活性ガスは、エネルギー状態が高いが故に他と反応して、あるいは光放出などによって容易に失活し易い。圧力が高い程衝突頻度が増大することから、放電場においてはその放電方式の都合上、有る程度以上の圧力状態は避け得なかったとしても、生成された活性ガスは速やかにより減圧下へと移行されることが望ましい。そのような観点から、特許文献２等で開示された方式では被処理物到達時には既に相当ラジカル密度が減衰していることが想像される。【００１３】
一方、特許文献２等で開示された活性ガス生成方法を、大気圧より低い圧力下で実行した場合、放電電極も含めて真空処理チャンバー内に設置する必要が生じるために装置が巨大化してしまうという問題点が生じてしまう。さらに、圧力低下に伴う放電開始電圧の低下から放電電力を稼ぐためには高周波化する必要が生じ、その場合イオン等の荷電粒子が電極間にトラップされてそのまま被処理物まで運搬され、それがチャージアップによる破損要因となってしまう問題点も生じてしまう。【００１４】
一方、特許文献３で開示された活性ガス生成方法では、細孔はオリフィスも兼ねているため全細孔断面積を所定の圧力差を維持するために必要な断面積に一致させる必要があり、細孔数を本来の半導体成膜処理用シャワープレートと同程度には増やすことができない。細孔数が少ないと電極上の配置に応じたガス流量差が大きくなり、細孔毎の流量差は活性ガスのフラックスに直結してしまうため、流量差を正確に把握してそれに応じた成膜処理条件を設定しないと膜厚にムラが生じてしまう。また、円盤状の外周部から電極内へとガスは進み、放電場に形成された細孔から外へと放出されているため、放電場に侵入してすぐの細孔から放出されるガス中のラジカル密度（活性ガス密度）と、一方、最内側に配置して放電場を十分時間をかけて通過した後に放出されるガス中のラジカル密度とではおのずと違いが生じてしまい、先のガス流量の差分との相乗効果により成膜状況の均一化を図ることが非常に困難なものとなっている。【００１５】
一方、特許文献３には記載されていないが、いったんオリフィスを経由してからシャワープレートを介して活性ガスを導入するという方法も考えられる。例えば円形電極の中央部に１つだけオリフィスとなる孔を形成しておく。圧力差分はこの１つのオリフィスのみで形成する。オリフィス直下にシャワープレートを設け、成膜処理圧力まで減圧下した環境で活性ガスを広範囲に拡散させるというものである。【００１６】
この場合、確かにシャワープレート細孔の配置ピッチは小さくできるのでガス自体の被処理物への均一拡散性は著しく向上する。また、オリフィス数は１段のみなので、複数のオリフィスを用いた多段式オリフィスの場合と異なって放電場を出たガスはすぐさま低圧領域へと導かれるため、ラジカルの減衰を抑制することが可能となる。しかし、この方法ではオリフィスから噴き出したガス噴流がシャワープレート内壁面で衝突を繰り返しながらプレート内を広がっていくこととなる。ラジカルは物体との衝突や表面に長く接触することで失活が加速されるため、結局シャワープレートから出てくる頃にはラジカル量は著しく減少していることが予想される。したがって、上述したシャワープレートを介する方法は、ラジカル密度の減衰について根本的な解決になっていないと考えられる。【００１７】
また、特許文献４で開示された活性ガス生成装置において、放電場を大気圧近傍、非処理物の設置した処理チャンバを減圧下と圧力区分を設けるためには、ガス噴出孔をオリフィスとして機能させる必要がある。放電場を構成する電極とオリフィスを構成するガス噴出孔が形成された部品は別々なため、両者の位置決め機構が必要となり、またガス噴出孔以外に隙間が生じないようにするためにシール機構も設ける必要があり、以上のような構成を検討すると非常に複雑なものとなることが予想される。【００１８】
このように、特許文献１、特許文献２及び特許文献４等で開示された、従来の活性ガス生成装置はガス噴出孔が１つの場合、ガス噴出孔がライン状の場合等、成膜処理可能な領域が比較的限定されていた。特に、φ（直径）３００ｍｍウェハを均一に処理することは全く不可能であった。一方、特許文献３で開示された活性ガス生成装置のように、ガス拡散のためのシャワープレートをガス噴出孔以降に取付けるという手段もあるが、そもそも活性ガスは非常に活性度が高いためシャワープレート中をガスがプレート壁面に衝突しながら進むことでラジカル（活性ガス）の多くが失活してしまうために実用に耐えないという重大な問題点が存在した。【００１９】
本発明では、上記のような問題点を解決し、高密度の活性ガスを均一性良く、比較的高速に生成することができる活性ガス生成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
この発明における活性ガス生成装置は、処理対象基板を収容する基板収容部と、第１及び第２の電極構成部を有し、原料ガスから放電現象を利用して得られた活性ガスを、前記第２の電極構成部に離散形成される複数のガス噴出孔から噴出する活性ガス生成用電極群とを備え、前記複数のガス噴出孔はそれぞれ平面視した開口部断面形状が第１の径で円状に形成された第１の制限筒として機能し、前記第１の径は、前記ガス噴出孔の通過前の一次圧力と通過後の二次圧力との圧力差が所定圧力比以上になるように設定され、前記活性ガス生成用電極群の前記複数の噴出孔に１対１に対応して設けられ、各々が前記複数のガス噴出孔から噴出された活性ガスを通過させてノズル通過後活性ガスを得る複数のノズル部を含むノズル構成部と、前記ノズル構成部を通過した複数のノズル通過後活性ガスを入口部で受け、ガス整流通路内に前記複数のノズル通過後活性ガスを通過させる整流動作によって、出口部より整流後活性ガスを前記処理対象基板に向けて噴射するガス噴流用整流器とを備え、前記複数のノズル部は、それぞれ、平面視した開口部断面形状が第２の径で円状に形成され、前記第１の制限筒から供給される活性ガスを前記ガス噴流用整流器に向けて供給する第２の制限筒を有し、前記第２の径は前記第１の径より長くなるように設定され、前記ノズル通過後活性ガスは円柱状のガス噴流となり、前記ガス整流通路は、前記出口部の出口開口面積が前記入口部の入口開口面積より狭く設定され、かつ、前記整流動作によって、前記複数のノズル通過後活性ガスの円柱状のガス噴流が、所定方向に沿ってライン状の前記整流後活性ガスに変換されるように形成される。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１記載の本願発明のガス供給装置の活性ガス生成用電極群は、それぞれ第１の径を有する第１の制限筒として機能する複数のガス噴出孔を有しているため、生成する活性ガスに指向性を持たせることができ、その結果、マッハを超える超高速で、活性ガスを供給することができる。この際、第１の制限筒の下流に設けたノズル部の第２の制限筒の存在により、第１の制限筒を通過した活性ガスが超高速化することに伴う衝撃圧力及び温度状態によって、噴出される活性ガスの極端な減速が生じるマッハディスク現象を抑制することができる。【００２２】
さらに、ガス噴流用整流器が有するガス整流通路は、出口開口面積が入口開口面積より狭く設定され、かつ、整流動作によって、複数のノズル通過後活性ガスの円柱状のガス噴流が、所定方向に沿ってライン状の整流後活性ガスに変換されるように形成される。このため、均一性が高いライン状の整流後活性ガスを処理対象基板に向けて噴出することができる。【００２３】
その結果、請求項１記載の本願発明の活性ガス生成装置は、均一性が高い活性ガスを処理対象基板に比較的高速に供給することができる効果を奏する。【００２４】
この発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の実施の形態１である活性ガス生成装置の全体構成の概要を示す説明図である。
【図２】図１で示した実施の形態１の主要部となる活性ガス生成用電極群、ノズル構成部及びガス噴流用整流器の概略構成を示す説明図である。
【図３】活性ガス生成装置の断面構造を模式的に示す説明図である。
【図４】活性ガス生成用電極群を構成する接地側電極構成部の誘電体電極の全体構造を示す斜視図である。
【図５】接地側電極構成部の上面及び下面構造等を示す説明図である。
【図６】図５の着目領域を拡大して示す説明図である。
【図７】図５の着目領域を拡大して示す上面図である。
【図８】高電圧側電極構成部の上面及び下面構造等を示す説明図である。
【図９】高電圧側電極構成部と接地側電極構成部との組立工程を示す斜視図（その１）である。
【図１０】高電圧側電極構成部と接地側電極構成部との組立工程を示す斜視図（その２）である。
【図１１】高電圧側電極構成部と接地側電極構成部との組立工程を示す斜視図（その３）である。
【図１２】この発明の実施の形態である活性ガス生成装置のノズル構成部におけるノズル部及びその周辺の断面構造を示す説明図である。
【図１３】実施の形態１のノズル構成部を用いたガス噴流の速度状態を模式的に示す説明図である。
【図１４】実施の形態１のノズル構成部を用いたガス噴流の圧力状態を模式的に示す説明図である。
【図１５】従来構成のガス噴流の速度状態を模式的に示す説明図である。
【図１６】従来構成のガス噴流の圧力状態を模式的に示す説明図である。
【図１７】発生器筐体と処理チャンバ筐体との圧力比が３０倍未満の場合のガス噴流の速度状態を模式的に示す説明図である。
【図１８】発生器筐体と処理チャンバ筐体との圧力比が３０倍未満の場合のガス噴流の圧力状態を模式的に示す説明図である。
【図１９】従来構成のマッハディスク発生構造を模式的に示す説明図である。
【図２０】実施の形態１のノズル構成部を用いた場合の効果を模式的に示す説明図である。
【図２１】ノズル部の変形例を示す断面図である。
【図２２】実施の形態１のガス噴流用整流器の構成を示す説明図である。
【図２３】実施の形態１のガス噴流用整流器の全体構造を示す斜視図である。
【図２４】この発明の実施の形態２である活性ガス生成装置の断面構造を模式的に示す説明図である。
【図２５】実施の形態２のガス噴流用整流器の全体構成を示す斜視図（その１）である。
【図２６】実施の形態２のガス噴流用整流器の全体構成を示す斜視図（その２）である。
【図２７】実施の形態２のガス噴流用整流器の全体構成を示す斜視図（その３）である。
【図２８】この発明の実施の形態３である活性ガス生成装置のガス噴流用整流器の構成を示す説明図である。
【図２９】本実施の形態の活性ガス生成用電極群の基本構成を模式的に示す説明図である。
【図３０】図２９の高電圧側電極構成部の具体的構成例を示す説明図である。
【図３１】図３０で示した高電圧側電極構成部及び接地側電極構成部で実現される活性ガス生成装置の活性ガス生成部の基本構成を模式的に示す説明図である。
【図３２】図３１の活性ガス生成部を構成要素とした成膜処理装置の構成を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
＜実施の形態１＞
（全体構成）
図１はこの発明の実施の形態１である活性ガス生成装置５０１の全体構成の概要を示す説明図である。
【００２７】
同図に示すように、実施の形態１の活性ガス生成装置５０１は処理チャンバ筐体３３Ｘ上に発生器筐体３１Ｘが配置されて構成され、発生器筐体３１Ｘ内に活性ガス生成用電極群３０１及びノズル構成部４０が配設され、処理チャンバ筐体３３Ｘの下方に処理対象基板であるウェハ３４が配置される。そして、発生器筐体３１Ｘと処理チャンバ筐体３３Ｘとの境界領域にガス噴流用整流器７０が設けられる。
【００２８】
図２は実施の形態１の活性ガス生成装置５０１の主要部となる活性ガス生成用電極群３０１、ノズル構成部４０及びガス噴流用整流器７０の概略構成を示す説明図である。図３は活性ガス生成装置５０１の断面構造を模式的に示す説明図である。なお、図２及び図３において、活性ガス生成用電極群３０１に関し後述する金属電極２０１Ｈ及び２０１Ｌ並びに金属電極１０１Ｈ及び１０１Ｌの図示を省略する等、適宜簡略化を図っている。
【００２９】
これらの図を参照して、活性ガス生成装置５０１の算体構成を説明する。処理チャンバ筐体３３Ｘは処理対象基板であるウェハ３４を底面上に載置して収容しており、ウェハ３４を空間内に収容する基板収容部として機能している。
【００３０】
活性ガス生成用電極群３０１は、高電圧側電極構成部１Ａ及び接地側電極構成部２Ａを有し、原料ガスから放電現象を利用して活性ガスを得て、接地側電極構成部２Ａに離散的に形成された複数のガス噴出孔５５から活性ガスを噴出する。
【００３１】
ノズル構成部４０は複数のノズル部１２を有し、複数のノズル部１２は活性ガス生成用電極群３０１の複数のガス噴出孔５５に１対１に対応して設けられ、各々が複数のガス噴出孔５５から噴出された活性ガスを通過させてノズル通過後活性ガスを得ている。
【００３２】
ガス噴流用整流器７０は、ノズル構成部４０を通過した複数のノズル通過後活性ガスを上面に設けた入口部７１１で一括して受け、ガス整流通路７１内に複数のノズル通過後活性ガスを通過させる整流動作によって、下面に設けた出口部７１０より整流後活性ガスを下方のウェハ３４に向けて噴射する。
【００３３】
活性ガス生成用電極群３０１の接地側電極構成部２Ａに設けられた複数のガス噴出孔５５はそれぞれ平面視した開口部断面形状が第１の径（（直）径ｒ１）で円状に形成され、活性ガスを下方に供給する第一段制限筒（第１の制限筒）１３として機能する。
【００３４】
一方、複数のノズル部１２は、それぞれ平面視した開口部断面形状が第２の径（（直）径ｒ２）で円状に形成され、第一段制限筒１３（ガス噴出孔５５）から供給される活性ガスをガス噴流用整流器７０の入口部７１１に向けて供給する第二段制限筒（第２の制限筒）１４を有している。
【００３５】
そして、第一段制限筒１３として機能するガス噴出孔５５の第１の径である径ｒ１は、一次圧力となる発生器筐体３１Ｘ内と二次圧力となる処理チャンバ筐体３３Ｘ内との圧力差が所定圧力比以上になるように設定される。すなわち、ガス噴出孔５５はオリフィスとして構成され、ガス噴出孔５５の通過前の一次圧力と通過後の二次圧力との圧力差が所定圧力比以上になるように設定される。
【００３６】
一方、ノズル部１２の第二段制限筒１４の第２の径である径ｒ２は第一段制限筒１３の径ｒ１より長くなるように設定される。その結果、複数のノズル通過後活性ガスはいずれも円柱状のガス噴流となる。
【００３７】
ガス噴流用整流器７０のガス整流通路７１は、出口部７１０の出口開口面積が入口部７１１の入口開口面積より狭く設定され、かつ、上述した整流動作によって、複数のノズル通過後活性ガスの円柱状のガス噴流が、Ｘ方向（所定方向）に沿ってライン状の整流後活性ガスに変換されるように形成される。
【００３８】
（活性ガス生成用電極群３０１）
（活性ガス生成用電極群３０１の前提技術）
図２９は本願発明の活性ガス生成装置５０１における活性ガス生成用電極群３０１の基本構成を模式的に示す説明図である。同図に示すように、高電圧側電極構成部１（第１の電極構成部）と、高電圧側電極構成部１の下方に設けられる接地側電極構成部２（第２の電極構成部）と、高電圧側電極構成部１及び接地側電極構成部２に交流電圧を印加する高周波電源５（交流電源部）とを基本構成として有している。
【００３９】
高電圧側電極構成部１は、誘電体電極１１（第１の誘電体電極）と誘電体電極１１の上面上に選択的に形成される金属電極１０（第１の金属電極）とを有し、接地側電極構成部２は、誘電体電極２１（第２の誘電体電極）と誘電体電極２１の下面上に選択的に形成される金属電極２０（第２の金属電極）とを有している。接地側電極構成部２の金属電極２０が接地レベルに接続され、高電圧側電極構成部１の金属電極１０に高周波電源５から交流電圧が印加される。
【００４０】
そして、高周波電源５の交流電圧の印加により、誘電体電極１１及び２１が対向する誘電体空間内において、金属電極１０及び２０が平面視重複する領域が放電空間として規定される。上述した高電圧側電極構成部１、接地側電極構成部２及び高周波電源５によって第１の活性ガス生成部が実現される。
【００４１】
このような構成において、高周波電源５による交流電圧の印加により、高電圧側電極構成部１と接地側電極構成部２との間に放電空間が形成され、この放電空間に窒素分子等の原料ガス６を供給すると、ラジカル化した窒素原子等の活性ガス７を得ることができる。
【００４２】
図３０は高電圧側電極構成部１の具体的構成例を示す説明図である。高電圧側電極構成部１の一具体例である高電圧側電極構成部１Ｘは、平面視円状の誘電体電極１１Ｘの上面上に平面視環状の金属電極１０Ｘが選択的に形成されることにより構成される。接地側電極構成部２の一具体例である接地側電極構成部２Ｘは、平面視円状の誘電体電極２１Ｘの下面上（図３０では上下逆）に平面視環状の金属電極２０Ｘが選択的に形成されることにより構成される。すなわち、接地側電極構成部２Ｘは金属電極２０Ｘ及び誘電体電極２１Ｘの上下関係が金属電極１０Ｘ及び誘電体電極１１Ｘと異なる点を除き、高電圧側電極構成部１Ｘと同様な構成で形成される。ただし、誘電体電極２１Ｘの中心にガス噴出孔２５（図３０では図示せず）が設けられている点が異なる。
【００４３】
図３１は図３０で示した高電圧側電極構成部１Ｘ及び接地側電極構成部２Ｘで実現される第２の活性ガス生成部の基本構成を模式的に示す説明図である。
【００４４】
同図に示すように、高電圧側電極構成部１Ｘ（第１の電極構成部）と、高電圧側電極構成部１の下方に設けられる接地側電極構成部２Ｘ（第２の電極構成部）と、高電圧側電極構成部１Ｘ及び接地側電極構成部２Ｘに交流電圧を印加する高周波電源５（交流電源部）とを基本構成として有している。
【００４５】
そして、高周波電源５の交流電圧の印加により誘電体電極１１Ｘ及び２１Ｘが対向する誘電体空間内において、金属電極１０Ｘ及び２０Ｘが平面視重複する領域が放電空間（放電場）として規定される。上述した高電圧側電極構成部１Ｘ、接地側電極構成部２Ｘ及び高周波電源５によって第２の活性ガス生成部が実現される。
【００４６】
このような構成において、高周波電源５による交流電圧の印加により、高電圧側電極構成部１Ｘ及び接地側電極構成部２Ｘ間に放電空間が形成され、この放電空間にガスの流れ８に沿って原料ガスを供給すると、ラジカル化した窒素原子等の活性ガス７を得て、誘電体電極２１Ｘの中心に設けられたガス噴出孔２５から下方の外部に噴出することができる。
【００４７】
図３２は上述した第１あるいは第２の活性ガス生成部を構成要素とした成膜処理装置の構成を模式的に示す説明図である。
【００４８】
同図に示すように、第１あるいは第２の活性ガス生成部を筐体内に収納した活性ガス生成装置３１の下方にオリフィス形成部３２を介して成膜処理チャンバ３３が配置され、成膜処理チャンバ３３内に例えばφ（直径）３００ｍｍのウェハ３４が配置される。
【００４９】
この時、成膜処理チャンバ３３内は数１００Ｐａ程度の減圧下に設定され、一方、活性ガス生成装置３１内は、その放電方式の特性上、１０ｋＰａ〜大気圧程度の高圧状態に維持する。この両者の圧力差を設けるために、誘電体電極２１Ｘに設けられたガス噴出孔２５は、オリフィス形成部３２の中心孔３２Ｃのように、オリフィスとして機能する寸法に収めることも可能である。
【００５０】
したがって、第１あるいは第２の活性ガス生成部を内部に有する活性ガス生成装置３１の直下に成膜処理チャンバ３３を設け、誘電体電極２１Ｘのガス噴出孔２５をオリフィス形成部３２の中心孔３２Ｃとして機能させることにより、オリフィス形成部３２を不要にし、活性ガス生成装置３１の直下に成膜処理チャンバ３３を配置した成膜処理装置を実現することができる。
【００５１】
実施の形態１〜実施の形態３で用いられる活性ガス生成用電極群３０１は、図２９〜図３１で示した第１あるいは第２の活性ガス生成部における高電圧側電極構成部１（１Ｘ）及び接地側電極構成部２（２Ｘ）の構造を改良したものであり、高電圧側電極構成部１Ａ及び接地側電極構成部２Ａは高電圧側電極構成部１（１Ｘ）及び接地側電極構成部２（２Ｘ）に対応する。
【００５２】
（活性ガス生成用電極群３０１の具体的構成）
図４は活性ガス生成用電極群３０１を構成する接地側電極構成部２Ａにおける誘電体電極２１１の全体構造を示す斜視図である。図５は接地側電極構成部２Ａの上面及び下面構造等を示す説明図である。同図(a) が上面図であり、同図(b) が同図(a) のＡ−Ａ断面図、同図(c) が下面図であり、同図(d) が同図(a) のＢ−Ｂ断面図である。
【００５３】
図６は図５(a) の着目領域Ｒ１１を拡大して示す説明図であり、同図(a) が上面図、同図(b) が着目領域Ｒ１１におけるＡ−Ａ断面図である。図７は図５(a) の着目領域Ｒ１２を拡大して示す上面図である。なお、図４〜図７それぞれにおいて適宜ＸＹＺ座標系を示している。
【００５４】
これらの図に示すように、活性ガス生成用電極群３０１の接地側電極構成部２Ａ（第２の電極構成部）は誘電体電極２１１と金属電極２０１Ｈ及び２０１Ｌ（一対の第２の部分金属電極；第２の金属電極）とを有している。
【００５５】
誘電体電極２１１はＸ方向を長手方向、Ｙ方向を短手方向とした長方形状の平板構造を呈している。以下、誘電体電極２１１において、後述する直線形段差形状部５２Ａ及び５２Ｂを境界として、中心部を主要領域５３、両端部を端部領域５４Ａ及び５４Ｂと呼ぶ場合がある。
【００５６】
誘電体電極２１１（第２の誘電体電極）に関し、主要領域５３内の中央領域Ｒ５０においてＸ方向（第１の方向）に沿って、複数の（５つの）ガス噴出孔５５が設けられる。複数のガス噴出孔５５はそれぞれ誘電体電極２１１の上面から下面に貫通して設けられる。複数のガス噴出孔５５はそれぞれ平面視断面形状がオリフィスとして機能する寸法を満足する径ｒ１の円状を呈している。
【００５７】
図５(b) 〜(c) に示すように、金属電極２０１Ｈ及び２０１Ｌ（一対の第２の部分金属電極）は誘電体電極２１１の下面上に形成され、平面視して誘電体電極２１１の中央領域Ｒ５０を挟んで互いに対向して配置される。金属電極２０１Ｈ及び２０１Ｌは平面視して略長方形状を呈し、Ｘ方向（第１の方向）を長手方向（電極形成方向）とし、Ｘ方向に直角に交差するＹ方向（第２の方向）を互いに対向する方向としている。金属電極２０１Ｈ及び２０１Ｌは平面視した大きさは同一であり、その配置は中央領域Ｒ５０を中心として対称となっている。
【００５８】
なお、金属電極２０１Ｈ及び２０１Ｌは誘電体電極２１１の下面にてメタライズ処理されることにより形成され、その結果、誘電体電極２１１と金属電極２０１Ｈ及び２０１Ｌとは一体形成されて接地側電極構成部２Ａ（第２の電極構成部）を構成する。メタライズ処理として印刷焼成方法やスパッタリング処理、蒸着処理等を用いた処理が考えられる。
【００５９】
図８は高電圧側電極構成部１Ａ（第１の電極構成部）の上面及び下面構造等を示す説明図である。同図(a) が上面図であり、同図(b) が同図(a) のＣ−Ｃ断面図、同図(c) が下面図である。なお、図８において適宜ＸＹＺ座標系を示している。
【００６０】
同図に示すように、誘電体電極１１１は誘電体電極２１１と同様、Ｘ方向を長手方向、Ｙ方向を短手方向とした長方形状の平板構造を呈している。
【００６１】
また、金属電極１０１Ｈ及び１０１Ｌ（一対の第１の部分金属電極；第１の金属電極）は誘電体電極１１１の上面上に形成され、平面視して誘電体電極２１１の中央領域Ｒ５０に対応する同形状の中央領域Ｒ６０を挟んで互いに対向して配置される。この際、金属電極１０１Ｈ及び１０１Ｌは、金属電極２０１Ｈ及び２０１Ｌと同様、平面視して略長方形状を呈し、Ｘ方向（第１の方向）を長手方向（電極形成方向）とし、Ｘ方向に直角に交差するＹ方向（第２の方向）を互いに対向する方向としている。金属電極１０１Ｈ及び１０１Ｌは平面視した大きさは同一であり、その配置は中央領域Ｒ６０を中心として対称となっている。ただし、金属電極１０１Ｈ及び１０１Ｌの短手方向（Ｙ方向）並びに長手方向（Ｘ方向）の幅が、金属電極２０１Ｈ及び２０１Ｌに比べて少し短く設定される。なお、金属電極１０１Ｈ及び１０１Ｌも、金属電極２０１Ｈ及び２０１Ｌと同様にメタライズ処理により誘電体電極１１１の上面上に形成することができる。
【００６２】
図９〜図１１は高電圧側電極構成部１Ａと接地側電極構成部２Ａとの組立工程を示す斜視図である。なお、図９〜図１１それぞれにおいてＸＹＺ座標系を示している。
【００６３】
図９に示すように、接地側電極構成部２Ａ上に高電圧側電極構成部１Ａを配置することにより活性ガス生成用電極群３０１を組み立てることができる。図９及び図１０に示すように、高電圧側電極構成部１Ａにおける誘電体電極１１１の中央領域Ｒ６０と、接地側電極構成部２Ａにおける誘電体電極２１１の中央領域Ｒ５０とが平面視重複するように位置決めしつつ、高電圧側電極構成部１Ａを接地側電極構成部２Ａ上に積み上げて組み合わせることにより、最終的に図１１に示すように活性ガス生成用電極群３０１を完成することができる。
【００６４】
活性ガス生成用電極群３０１を構成する誘電体電極１１１と誘電体電極２１１とが対向する誘電体空間内において、金属電極１０１Ｈ及び１０１Ｌと金属電極２０１Ｈ及び２０１Ｌとが平面視重複する領域が放電空間として規定される。
【００６５】
メタライズ部である金属電極１０１Ｈ及び１０１Ｌ並びに金属電極２０１Ｈ及び２０１Ｌには、図２９で示した金属電極１０及び２０のように、（高圧）高周波電源５に接続されている。接地側電極構成部２Ａの金属電極２０１Ｈ及び２０１Ｌは接地されており、本実施の形態では、高周波電源５より０ピーク値を２〜１０ｋＶで固定して、周波数を１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚで設定した交流電圧を金属電極１０１Ｈ及び１０１Ｌ，金属電極２０１Ｈ及び２０１Ｌ間に印加している。
【００６６】
上述したように、高電圧側電極構成部１Ａの誘電体電極１１１は、接地側電極構成部２Ａの誘電体電極２１１と異なって、上面及び下面共に平坦な形状を呈している。したがって、高電圧側電極構成部１Ａと接地側電極構成部２Ａとを組み合わせる際には上部から接地側電極構成部２Ａ側にバネやボルト等の締付力によって固定するのみとなり、座ぐり形状等を設けて敢えて接地側電極構成部２Ａと位置決めしないことで、輸送時等に誘電体電極１１１と誘電体電極２１１との端面間の接触によるコンタミ発生の可能性を極力抑制した構造の活性ガス生成用電極群３０１を得ることができる。
【００６７】
上述した放電空間（放電場）は異常放電を抑制するために一定間隔以上、ガス噴出孔５５に近付けることはできない。したがって、放電空間を抜けてからガス噴出孔５５までの中央領域Ｒ５０（Ｒ６０）上の空間は、非放電空間（非放電場，デッドスペース）となり、この非放電空間では活性ガスは生成されることなく減少していくだけとなる。
【００６８】
活性ガスは放電空間にて生成され、放電空間を通過すると、その高エネルギーさ故に急激に減衰し、短時間で全て消滅してしまう。活性ガスの減衰メカニズムのうち、基底状態の他分子との衝突等によってエネルギーを失うタイプの場合、単純に圧力を下げて衝突頻度を低くするだけで活性ガスの消滅速度を抑制することが可能となる。つまり、大気圧近傍の放電空間で生成した活性ガスを速やかに減圧下の処理チャンバ筐体３３Ｘ（図１，図３参照）へと噴出するようにすることが重要であり、そのために先に記した非放電空間を規定する中央領域Ｒ５０（Ｒ６０）のＹ方向の幅は可能な限り狭くすることが望ましい。
【００６９】
非放電空間を極小化するために放電空間をガス噴出孔５５に近付けることはできない。なぜなら、ガス噴出孔５５を放電空間に近づけすぎると、活性ガスに生成時に異常放電が発生する恐れがあるからである。そこで、実施の形態１の活性ガス生成用電極群３０１は、非放電空間を埋めるべく、クサビ形段差形状部５１（中央領域段差部）を誘電体電極２１１の上面の中央領域Ｒ５０において上方に突出して、誘電体電極２１１の構成要素として一体形成して設けたことを特徴としている。
【００７０】
すなわち、クサビ形段差形状部５１は、平面視して複数のガス噴出孔５５に重複することなく、平面視して複数のガス噴出孔５５それぞれに近づくに従いＹ方向（第２の方向）の形成幅が短くなるように形成される。具体的には、５つのガス噴出孔５５間に平面視菱形状に形成され、互いに離散した４つの菱形単体部５１ｓ（図６(a) 参照）と、５つのガス噴出孔５５のうち両端のガス噴出孔５５の外側に設けられた平面視略二等辺三角形状の２つの三角単体部５１ｔ（図６(a) 参照）との集合体によりクサビ形段差形状部５１が形成される。
【００７１】
したがって、外部から原料ガスをＹ方向（図９〜図１１で示すガス供給方向Ｄ１）に沿って、誘電体空間における中央領域Ｒ５０上（中央領域Ｒ６０下）に向けて供給することにより、原料ガスが放電空間を通過する際に得られる活性ガスを生成し、複数のガス噴出孔５５から−Ｚ方向（図９〜図１１で示すガス噴出方向Ｄ２）に沿って外部に噴出することができる。
【００７２】
この際、複数のガス噴出孔５５それぞれに近づくに従いＹ方向の形成幅が短くなるように、それぞれが離散形成された４つの菱形単体部５１ｓと２つの三角単体部５１ｔとを有するクサビ形段差形状部５１（中央領域段差部）の存在により、誘電体空間内の中央領域Ｒ５０上（中央領域Ｒ６０下）において、複数のガス噴出孔５５に対応する活性ガスの複数のガス流路をそれぞれ絞り込むことができる。その結果、活性ガス生成用電極群３０１は、各ガス噴出孔５５においてガス流速を高めることができる結果、より高密度の活性ガスを生成することができる。
【００７３】
なお、クサビ形段差形状部５１のような平面形状以外でも、例えば平面形状が半円形状でも良く、平面視して複数のガス噴出孔５５に重複することなく、平面視して複数のガス噴出孔５５それぞれに近づくに従いＹ方向（第２の方向）の形成幅が短くなるように形成された形状であれば、上述した効果を達成することができることは勿論である。
【００７４】
なお、原料ガスとして例えば窒素、酸素、弗素、及び水素のうち少なくとも一つを含むガスが考えられる。すなわち、酸素、希ガス類や水素、弗素類のガスを原料ガスとして供給する態様が考えられる。これら原料ガスが活性ガス生成用電極群３０１の外周部からガス供給方向Ｄ１に沿って内部へと進み、内部の放電空間を経由して活性ガスとなり、活性ガス（ラジカルを含んだガス）は誘電体電極２１１に設けられた複数のガス噴出孔５５からガス噴出方向Ｄ２に沿って処理チャンバ筐体３３Ｘ（図３参照）に向けて噴出される。処理チャンバ筐体３３Ｘにおいて、反応性の高い活性ガスを利用することで処理対象基板であるウェハ３４に対し成膜処理を行うことができる。
【００７５】
このように、活性ガス生成用電極群３０１は、窒素、酸素、弗素、及び水素のうち少なくとも一つを含む原料ガスから、より高密度の活性ガスを生成することができる。
【００７６】
クサビ形段差形状部５１は、高電圧側電極構成部１Ａの誘電体電極１１１ではなく、接地側電極構成部２Ａの誘電体電極２１１の上面上に設けている。すなわち、複数のガス噴出孔５５とクサビ形段差形状部５１とは同一の誘電体電極１１１に形成されている。このため、図９〜図１１で示すように、活性ガス生成用電極群３０１の組立時において複数のガス噴出孔５５とクサビ形段差形状部５１との位置決めを不要なものとし、装置構成の簡易化を図ることもできる。
【００７７】
このクサビ形段差形状部５１は高電圧側電極構成部１と接地側電極構成部２との間の放電空間におけるギャップ長（誘電体電極１１，誘電体電極２１間のＺ方向の距離）を規定するスペーサとしても機能する。
【００７８】
したがって、図９〜図１１で示したように、接地側電極構成部２Ａ上に高電圧側電極構成部１Ａを積層する簡単な組立工程によって、クサビ形段差形状部５１の形成高さによって放電空間におけるギャップ長を設定することができる。
【００７９】
また、従来、スペーサは放電空間に形成されることが多かった。この場合、スペーサ側面を経由した沿面放電が発生し、放電ロスやコンタミの発生の原因となってきた。活性ガス生成用電極群３０１では、誘電体電極２１１の上面に突出して設けたクサビ形段差形状部５１は放電空間外の中央領域Ｒ５０に設けられているため、コンタミ発生等の抑制につながっている。
【００８０】
図４〜図６に示すように、誘電体電極２１１は両端側に存在する、主要領域５３と端部領域５４Ａ及び５４Ｂとの境界領域において、上方に突出して形成される直線形段差形状部５２Ａ及び５２Ｂ（一対の端部領域段差部）をさらに有している。直線形段差形状部５２Ａ及び５２Ｂは平面視して、誘電体電極２１１の短手方向の全長に亘ってＹ方向に延びて形成され、クサビ形段差形状部５１の形成高さと共に直線形段差形状部５２Ａ及び５２Ｂの形成高さにより、放電空間におけるギャップ長を規定している。
【００８１】
これら直線形段差形状部５２Ａ及び５２Ｂの存在により、誘電体電極２１１のＸ方向両端部からの放電空間へのガスの流入を規制している。誘電体電極２１１の両端部からのガス流入が可能となると誘電体電極２１１の両端部近傍のガス噴出孔５５（図４で最右、あるいは最左に存在するガス噴出孔５５）は、活性ガスの流入量が影響を受け易いため、各ガス噴出孔５５からの活性ガスのガス流量の計算が複雑化し、制御が困難となるという不具合がある。その不具合を直線形段差形状部５２Ａ及び５２Ｂを設けることによって解消している。
【００８２】
直線形段差形状部５２Ａ及び５２Ｂが設けられることにより、高電圧側電極構成部１Ａ及び接地側電極構成部２Ａ間のガスの流入進路はＹ方向の２面からのみとなる。したがって、ガスの流れ自体が比較的安定化するため放電空間内の圧力分布が一定となり、均一な放電空間を形成することができる。
【００８３】
このように、誘電体電極２１１はさらに直線形段差形状部５２Ａ及び５２Ｂを有することにより、複数のガス噴出孔５５のうち、Ｘ方向における両端部からの距離が近いガス噴出孔５５においても、当該両端部から意図しないガスの流入等の影響で活性ガスの流入量が変化してしまう現象が生じないため、複数のガス噴出孔５５間でバラツキを生じさせることなく活性ガスを噴出することができる。その結果、圧力分布が一定でかつ複数のガス噴出孔５５それぞれの流量が同一となるため、放電空間を通過した活性ガスにおいて発生ラジカル密度が比較的同一となる効果を奏する。
【００８４】
なお、図７に示すように、放電空間（金属電極２０１Ｈ及び２０１Ｌの中央領域Ｒ５０側の端部）から複数のガス噴出孔５５に至るＹ方向における距離である非放電距離ｄ２５を１０ｍｍ以上に設定している。
【００８５】
このように、非放電距離ｄ２５を１０ｍｍ以上に設定することにより、活性ガス生成時に異常放電を発生しにくくすることができる。
【００８６】
図５(a) の着目領域Ｒ１２を拡大図である図７に示すように、非放電空間の極小化のため、クサビ形段差形状部５１のＹ方向の形成長さが最長となった端部５１Ｈ及び５１Ｌは放電空間を形成する金属電極２０１Ｈ及び２０１Ｌに隣接する位置まで延ばされている。クサビ形段差形状部５１の端部５１Ｈ及び５１Ｌと金属電極２０１Ｈ及び２０１Ｌとが重なると、活性ガス生成時に異常放電を誘発しかねないため、放電空間を規定する金属電極２０１Ｈ及び２０１Ｌにおいて、端部５１Ｈ及び５１Ｌに対応する領域に平面視略三角形状の切り欠き部６１Ｈ及び６１Ｌを設けている。その結果、クサビ形段差形状部５１と金属電極２０１Ｈ及び２０１Ｌとの間に所定の基準距離（例えば、２〜３ｍｍ）上の距離を確保している。
【００８７】
同様にして、図８(a) ，(b) に示すように、金属電極１０１Ｈ及び１０１Ｌにおいても、端部５１Ｈ及び５１Ｌに対応する箇所に切り欠き部７１Ｈ及び７１Ｌを設けている。
【００８８】
このように、金属電極１０１Ｈ及び１０１Ｌ並びに金属電極２０１Ｈ及び２０１Ｌの平面視重複領域で規定される放電空間とクサビ形段差形状部５１との間において、平面視した両者の最短距離が所定の基準距離以上になるように、金属電極１０１Ｈ及び１０１Ｌ並びに金属電極２０１Ｈ及び２０１Ｌの平面形状を設定することにより、活性ガス生成時に異常放電を発生しにくくすることができる。
【００８９】
また、上述したように、金属電極１０１Ｈ及び１０１Ｌの短手方向（Ｙ方向）並びに長手方向（Ｘ方向）の幅を、金属電極２０１Ｈ及び２０１Ｌに比べて少し短く設定することにより、金属電極１０１Ｈ及び１０１Ｌと金属電極２０１Ｈ及び２０１Ｌとの平面形状の一部を異ならせている。
【００９０】
その結果、金属電極１０１Ｈ及び１０１Ｌあるいは金属電極２０１Ｈ及び２０１Ｌの端面で生じ易い異常放電の発生を抑制することができる。
【００９１】
なお、上記効果を重視しない場合、金属電極１０１Ｈ及び１０１Ｌと金属電極２０１Ｈ及び２０１Ｌとの平面形状を完全一致させても良い。
【００９２】
さらに、高電圧側電極構成部１Ａ及び接地側電極構成部２Ａ（特に誘電体電極１１１及び２１１）のうち、活性ガスと接触する領域であるガス接触領域を石英、アルミナ、窒化珪素あるいは窒化アルミを構成材料として形成することが望ましい。
【００９３】
上記構成材料で形成した面は、活性ガスに対して化学的に安定な物質であるため、活性ガスと接触するガス接触領域との間で、活性ガスの失活を抑制した状態で、活性ガスをガス噴出孔から噴出することができる。
【００９４】
なお、複数のガス噴出孔５５それぞれ同一形状（同じ径ｒ１の円状）で形成することが基本構成である。
【００９５】
一方、複数のガス噴出孔の形状（直径）を複数のガス噴出孔５５間で互いに異なるように設定する変形構成も考えられる。ただし、複数のガス噴出孔５５はオリフィスを構成する寸法条件を満足する必要がある。
【００９６】
実施の形態１の活性ガス生成装置５０１において、上記変形構成を採用した場合、複数のガス噴出孔５５間で噴出量を異なる内容に設定することができる効果を奏する。
【００９７】
（成膜処理装置への応用）
図３に示すように、高電圧側電極構成部１Ａ及び接地側電極構成部２Ａを組み合わせて構成される活性ガス生成用電極群３０１は活性ガス生成装置の発生器筐体３１Ｘ内に収納されている。
【００９８】
実施の形態１の活性ガス生成装置５０１を用いて成膜処理装置を構成する場合を考える。
【００９９】
この場合、活性ガス生成用電極群３０１において、より短時間で中央領域Ｒ５０上の非活性空間を活性ガス（ラジカル含有ガス）が通過することが可能となるため、高密度の活性ガスをノズル構成部４０及びガス噴流用整流器７０を介して処理チャンバ筐体３３Ｘ内に供給できる。その結果、処理チャンバ筐体３３Ｘの底面上に配置されたウェハ３４上に成膜時の成膜温度の低温度化や、処理時間の短縮化を図ることができる。
【０１００】
接地側電極構成部２Ａの誘電体電極２１１に形成される複数のガス噴出孔５５にオリフィス機能を持たせた場合の具体的構成を考える。この場合、例えば、「原料ガスのガス流量：４ｓｌｍ、オリフィス上流側（発生器筐体３１Ｘ内）圧力：３０ｋＰａ、オリフィス下流側（処理チャンバ筐体３３Ｘ内）圧力：２６６Ｐａ、ガス噴出孔５５（オリフィス）の直径：φ１．３ｍｍ、ガス噴出孔５５の形成長（Ｚ方向の長さ，オリフィス長さ）：：１ｍｍ」とする環境設定が一例として考えられる。
【０１０１】
上記環境設定がなされた成膜処理装置は、ノズル構成部４０及びガス噴流用整流器７０を介して活性ガスを直下に設けられた処理チャンバ筐体３３Ｘのウェハ３４に直接当てることができるため、より高密度で高電界の活性ガスを、ウェハ３４の表面に当てることができ、より品質の高い成膜処理が実現でき、アスペクト比の高い成膜や三次元成膜が容易に行える効果がある。
【０１０２】
また、活性ガス生成用電極群３０１における放電空間の圧力を１０ｋＰａ〜大気圧に設定し、処理チャンバ筐体３３Ｘ内の圧力を放電空間の圧力以下に設定することが望ましい。
【０１０３】
上記構成の活性ガス生成用電極群３０１は、上記圧力設定により、低い圧力場の処理チャンバ筐体３３Ｘ内に活性ガスを移動させることができるため、活性ガスの密度の減衰量を抑制することができる効果を奏する。
【０１０４】
（活性ガス生成用電極群３０１の課題）
活性ガス生成用電極群３０１における複数のガス噴出孔５５それぞれの平面視断面形状は円状（丸孔）で、直線状に配置された構造を呈している。
【０１０５】
このように複数のガス噴出孔５５を配置した範囲において均一に窒化処理等の成膜処理を行うことを目指したものであるのだが、均一性は複数のガス噴出孔５５間の距離である孔ピッチに大きく依存する。成膜処理の結果から、この孔ピッチを数ｍｍ程度・孔数を数１０個以上とする必要が生じる。
【０１０６】
しかしながら、複数のガス噴出孔５５はそれぞれその上流に形成される放電場とその下流の処理チャンバ筐体３３Ｘとの圧力差を形成するオリフィスとしても機能しているため、複数のガス噴出孔５５のトータルの孔面積は予め決まっており変更することができず、数１０個ものガス噴出孔５５を設ける場合、ガス噴出孔５５それぞれの孔径は誘電体電極２１１の構成材料であるセラミックへの最小加工限界を下回るほど小さくなってしまう。そこで、最小加工孔径に応じた孔サイズ・孔数で複数のガス噴出孔５５を設ける場合、必然的に孔ピッチが大きくなり、活性ガス生成用電極群３０１は、放電現象により生成した活性ガスをウェハ３４に均一に噴射するという均一処理には適さなくなってしまう課題を有している。
【０１０７】
例えば、複数のガス噴出孔５５のトータル孔面積が１０ｍｍ２の制限が課されている場合、現状では、１単位辺りの孔径が１．１３ｍｍのガス噴出孔５５を１０個形成し、ガス噴出孔５５，５５間の孔ピッチは３０ｍｍに設定されている。なお、活性ガス７のガス流量を３０Ｌ／分を想定している。そこで、活性ガス７の均一噴射を図るべく、ガス噴出孔５５に関し孔ピッチを３ｍｍ、孔数を９１個に設定して孔配置密度を現状の１０倍にする理想加工を想定すると、ガス噴出孔５５の１単位辺りの孔径を０．３７ｍｍに設定する必要がある。しかしながら、誘電体電極２１１の厚みは１ｍｍ程度であるため、最小加工孔径はせいぜいφ０．４ｍｍとなり、孔径公差を孔寸法の１０％以下とする必要があること（公差±０．０３〜０．０４ｍｍ）を考慮すると、現状の加工技術では、上記孔径公差を満足させて上記理想加工を実現することは極めて困難となる。
【０１０８】
ガス噴出孔５５の形状を孔形状ではなくスリット状とし、活性ガスを連続的にウェハ３４に供給することで、不均一な活性ガスの噴射に伴う窒化ムラ等の発生を抑制するという第１の改善方法が考えられる。この場合、あらかじめ決まっているオリフィス面積と等しいスリット開口面積にする必要があり、そうするとスリット幅が数１０μｍ程度の極小スリットととなり、それを数１００ｍｍの距離に渡ってある程度の公差を維持しつつセラミックに形成するのは不可能である。
【０１０９】
例えば、上述したトータル孔面積が１０ｍｍ２の制限が課されている場合、複数のガス噴出孔５５に代わるスリットガス噴出孔の長手方向の長さを３００ｍｍとすると、短手方向のスリット幅は３０〜４０μｍに設定する必要がある。１ｍｍ程度の厚みの誘電体電極２１１に対し、孔径公差を孔寸法の１０％以下を満足させて、上記スリット幅で加工することは実質的に不可能となる。したがって、第１の改善方法を採用することは実質的に不可能である。
【０１１０】
１段のオリフィスで圧力差を全て賄うのではなく複数個設けることで、１段辺りの圧力差分を小さして複数段でオリフィスを構成するという第２の改善方法が考えられる。圧力差が小さいほどオリフィス面積を大きく取ることが可能となるため、ガス噴出口形状を孔状とするにせよ、スリット状とするにせよ、加工可能な大きさとすることが可能となる。ただしこの場合、オリフィス通過時の圧力差分を小さくすればするほど、活性ガスに含まれるラジカルの失活が進むこととなる。Ｎ原子ラジカルは数１０ｋＰａの圧力下においては数ｍｓｅｃ〜数１０ｍｓｅｃでその量が半減することからも、オリフィスを複数段設けた場合、ラジカルが殆ど失活してしまうことが予想される。したがって、第２の改善方法を採用することも実質的に不可能である。
【０１１１】
また、活性ガス生成用電極群３０１に設ける複数のガス噴出孔５５それぞれにオリフィス機能を持たせてマッハを超える超高速で活性ガスを噴出させた場合、ガス速度は、マッハ速度のガス衝撃圧力と温度状態で、ガス流速フレーム（ガス噴流速度）に影響を与え、ある噴出位置のところで、ガス流速が極端に低下する影響をもたらし、その結果、マッハディスク状態（ある噴出位置のところで、ガス流速が極端に低下した状態）となる現象が生じてしまう。このマッハディスク状態となる現象をできるだけ小さくすることが望ましいが、具体的な解決策が見いだされていなかった。
【０１１２】
このような活性ガス生成用電極群３０１の課題を解決すべく、実施の形態１の活性ガス生成装置５０１では、マッハディスク対策としてノズル構成部４０、活性ガスの均一噴射対策としてガス噴流用整流器７０が活性ガス生成用電極群３０１の下流に設けられた。
【０１１３】
（ノズル構成部４０）
図１２はこの発明の実施の形態である活性ガス生成装置５０１に用いられたノズル構成部４０におけるノズル部１２及びその周辺の断面構造を示す説明図である。図１２において、ＸＹＺ直交座標系を示している。
【０１１４】
同図に示すように、ノズル部１２は第二段制限筒１４（第２の制限筒）を主要構成部として有しており、上方の接地側電極構成部２Ａに形成されたガス噴出孔５５を第一段制限筒１３（第１の制限筒）とノズル部１２の第二段制限筒１４とにより活性ガス噴射組合構造Ｃ４０を呈している。以下では、ガス噴出孔５５を第一段制限筒１３として説明する。
【０１１５】
活性ガス噴射組合構造Ｃ４０を構成する第一段制限筒１３（ガス噴出孔５５）は、前述したように、ＸＹ平面における（平面視した）開口部断面形状が（直）径ｒ１（第１の径）の円状を呈し、活性ガス生成用電極群３０１より生成した活性ガス７を下方（−Ｚ方向）に供給する。径ｒ１は、発生器筐体３１Ｘ内（活性ガス生成用電極群３０１のガス噴出孔５５を通過する前段階における空間内）と処理チャンバ筐体３３Ｘ内との圧力差が所定圧力比以上になるように設定される。
【０１１６】
ノズル部１２の第二段制限筒１４はＺ方向に沿って第一段制限筒１３と連続的に配置され、ＸＹ平面における（平面視した）底面の開口部断面形状が（直）径ｒ２（第２の径）の円状を呈し、第一段制限筒１３から供給される活性ガス７を下方のガス噴流用整流器７０のガス整流通路７１に向けて供給する。径ｒ２は「ｒ２＞ｒ１」を満足するように設定される。
【０１１７】
例えば、第一段制限筒１３（ガス噴出孔５５）の径ｒ１を直径１．３５ｍｍ、深さ（Ｚ方向に延びる形成長）を１ｍｍ、第二段制限筒１４の径ｒ２を直径８ｍｍ、深さ（Ｚ方向に延びる形成長）を４ｍｍ、活性ガス７として例えば窒素ガスを流量４ｓｌｍ（standard liter per minute）で供給する。したがって、第一段制限筒１３を経由した活性ガス７は超高速ガスとなって第二段制限筒１４及びガス噴流用整流器７０を介して処理チャンバ筐体３３Ｘ内へ供給される。
【０１１８】
（活性ガス生成用電極群３０１の複数のガス噴出孔５５を通過する前段階の）発生器筐体３１Ｘ内の空間が一次圧力用空間となり、この一次圧力用空間内の圧力が一次圧力となる。
【０１１９】
ガス噴出孔５５である第一段制限筒１３によって二次圧力が決定される。活性ガス７は第二段制限筒１４を経由してガス噴流用整流器７０のガス整流通路７１内へ供給される。
【０１２０】
その時、一次圧力用空間内の一次圧力と、処理チャンバ筐体３３Ｘ内の二次圧力との圧力比ＰＣは３０倍以上となるように設定される。すると、第一段制限筒１３を通過した活性ガス７の流速は上記圧力比ＰＣによってマッハ以上の流速となり、第二段制限筒１４の存在によって活性ガス７は高速噴流で生成されるマッハディスク状態が生じる現象を抑制した後、ガス噴流用整流器７０内に供給される。
【０１２１】
例えば、一次圧力用空間内の一次圧力は３０ｋＰａ、処理チャンバ筐体３３Ｘ内の圧力は２６６Ｐａとすると、活性ガス７は超高速ガスとしての最高マッハ数は“５”を超えて、ガス噴流用整流器７０を介して処理チャンバ筐体３３Ｘに収納されたウェハ３４に供給される。
【０１２２】
この際、発生が懸念されるマッハディスク状態はノズル部１２の第二段制限筒１４の存在により、効果的に抑制されるため、従来と比較して高速の状態でウェハにガスを供給することができる。
【０１２３】
すなわち、第二段制限筒１４を有するノズル部１２を設けたことにより、処理チャンバ筐体３３Ｘ内の圧力分布、流速分布を緩和してマッハディスクＭＤ状態の発生を回避しつつ、活性ガス７が処理チャンバ筐体３３Ｘ内に供給され、処理チャンバ筐体３３Ｘの底面上に設置されたウェハ３４に供給される。
【０１２４】
（一般的構成との比較等）
図１３はノズル部１２を有するノズル構成部４０を用いたガス噴流の速度状態を模式的に示す説明図である。
【０１２５】
図１４はノズル部１２を有するノズル構成部４０を用いたガス噴流の圧力状態を模式的に示す説明図である。
【０１２６】
図１５は第一段制限筒１３のみからなる場合、すなわち、ノズル構成部４０を設けない一般的構成のガス噴流の速度状態を模式的に示す説明図である。
【０１２７】
図１６は第一段制限筒１３のみからなる場合、すなわち、一般的構成のガス噴流の圧力状態を模式的に示す説明図である。図１３〜図１６において、最上部の斜線部は活性ガス生成用電極群３０１における高電圧側電極構成部１Ａの形成領域に相当する。
【０１２８】
図１４及び図１６に示すように、上述した一次圧力と二次圧力との圧力比ＰＣは３０倍以上に設定されている。
【０１２９】
図１３と図１５との比較から明らかなように、ノズル部１２を有するノズル構成部４０は、マッハディスクＭＤが生じる現象を回避することにより、極端に速度を低下させることなく、活性ガス７をウェハ３４に供給することができる。一方、図１５に示すように、従来のガス供給装置ではマッハディスクＭＤが発生している。
【０１３０】
図１７はノズル構成部４０の構成において、発生器筐体３１Ｘ（における一次圧力用空間）と処理チャンバ筐体３３Ｘとの圧力比ＰＣが３０倍未満の場合のガス噴流の速度状態を模式的に示す説明図である。
【０１３１】
図１８は実施の形態１の構成において、発生器筐体３１Ｘと処理チャンバ筐体３３Ｘとの圧力比ＰＣが３０倍未満の場合のガス噴流の圧力状態を模式的に示す説明図である。図１７及び図１８において、最上部の斜線部は後述する活性ガス生成用電極群３０１における高電圧側電極構成部１Ａの形成領域に相当する。
【０１３２】
図１８に示すように、上述した一次圧力と二次圧力との圧力比ＰＣは３０倍未満に設定されている。
【０１３３】
図１３と図１７との比較から明らかなように、圧力比ＰＣが３０倍以上の場合、圧力比ＰＣが３０倍未満の場合に比べ、より噴流速度が速い速度分布が得られており、確実にウェハ３４の表面に指向性の有するガスを供給することができる。
【０１３４】
（第二段制限筒１４による効果）
図１９は第一段制限筒１３のみからなる一般的構成の場合のマッハディスク発生構造を模式的に示す説明図である。図１９は、図１〜図３で示した全体構成において、ノズル構成部４０及びガス噴流用整流器７０を省略した構成を想定している。
【０１３５】
供給ガスである活性ガス７が第一段制限筒１３（オリフィス）を経由する際、一次圧力用空間の一次圧力が処理チャンバ筐体３３Ｘの二次圧力より高い、すなわち、第一段制限筒１３からの活性ガス７の噴出圧力が処理チャンバ筐体３３Ｘ内より高い場合、第一段制限筒１３の出口（オリフィス出口）を出た流れは衝撃波セル構造（shock cell）という現象を引き起こし、下流方向に上記衝撃波セル構造が周期的に観察される。衝撃波セル構造は、後述する反射衝撃波ＲＳが次の後述する境界領域ＪＢ（Jet Boundary）となることにより繰り返し得られる衝撃波の構造を意味する。
【０１３６】
このような、オリフィス出口での圧力が処理チャンバ筐体３３Ｘ内の圧力より大きい場合を不足膨張（under expansion）と呼び、オリフィス出口を出た後、流れは膨張する。
【０１３７】
オリフィス出口の圧力が処理チャンバ筐体３３Ｘの圧力よりさらに大きい場合、まだガスは十分膨張しきれていないので、オリフィス出口の縁から膨張波ＥＷ(Expansion Waves)が発生し、ガスは外側に大きく膨張する。ガスのマッハ数が大きい場合には、この膨張波ＥＷが境界領域ＪＢ（Jet Boundary）で反射して、圧縮波となりジェット中心軸側に戻ってくる。なお、圧縮波は、圧力が基準より高く、通過するとその点の圧力が上昇する波であり、膨張波は、圧力が基準より低く、通過するとその点の圧力が下降する波を意味する。
【０１３８】
このように、第一段制限筒１３通過前後の前後の圧力差が大きい場合は、形成された圧縮波が先行する圧縮波に追いつき，樽状のバレル衝撃波ＢＳ（Barrel Shock）を形成する。さらに圧力差が大きくなると、バレル衝撃波ＢＳは噴流の中心軸上では正常交差することができず、軸対称の噴流ではマッハディスクＭＤ（マッハ衝撃波）とよばれる円盤状の垂直衝撃波を形成する。その後ろの流れは亜音速流となる。また、バレル衝撃波ＢＳの端から反射衝撃波ＲＳ(Reflection Shock)が発生する。なお、トリプルポイントＴＰは、圧縮波であるバレル衝撃波ＢＳとマッハディスクＭＤと反射衝撃波ＲＳとが交わるポイントである。
【０１３９】
一方、図２０に示すように、活性ガス生成用電極群３０１の下方にノズル構成部４０を配置して、第一段制限筒１３に連続的に配置されるように第二段制限筒１４を設けることにより、拡張波ＥＷが第二段制限筒１４の側面で反射することにより、バレル衝撃波ＢＳは噴流の中心軸ＸＣ上で正常交差することができるため、マッハディスクＭＤの発生を回避することができる。なお、図２０においては、説明の都合上、ガス噴流用整流器７０の存在を省略している。
【０１４０】
（ノズル構成部４０の効果等）
ノズル部１２の上方に設けられた径ｒ１の開口部を有する第一段制限筒１３（ガス噴出孔５５）により、処理チャンバ筐体３３Ｘに噴出する活性ガス７に指向性を持たせることができるため、マッハを超える超高速で、ガスを処理対象基板であるウェハ３４に供給することができる。
【０１４１】
この際、第一段制限筒１３と処理チャンバ筐体３３Ｘとの間に設けたノズル部１２の第二段制限筒１４の存在により、噴出した活性ガス７ガスが超高速化することに伴う衝撃圧力、及び、温度によって、極端に減速するというマッハディスクＭＤの発生を効果的抑制することができる。
【０１４２】
このように、活性ガス生成用電極群３０１下方にノズル構成部４０を設けることにより、高アスペクト比のウェハ３４の表面上を成膜することにより三次元構造の成膜を実現可能に、活性ガス７をガス噴流用整流器７０を介して処理チャンバ筐体３３Ｘ内に収納されたウェハ３４に供給することができる効果を奏する。
【０１４３】
そして、実施の形態１の活性ガス生成装置５０１は、発生器筐体３１Ｘ内の一次圧力と、処理チャンバ筐体３３Ｘ内の二次圧力との圧力比ＰＣを３０倍以上に設定することにより、高速な状態の活性ガス７を処理対象基板であるウェハ３４に供給することができる。
【０１４４】
また、ノズル構成部４０は、第二段制限筒１４の径ｒ２を直径３０ｍｍ以内に設定することにより、マッハディスクＭＤをより効果的に抑制することができる。
【０１４５】
図２１はノズル部１２の変形例を示す断面図である。図２１において、ＸＹＺ直交座標系を示している。
【０１４６】
同図に示すように、変形例のノズル部１２Ｂは、第二段制限筒１４Ｂ（第２の制限筒）及び第三段制限筒１５（第３の制限筒）を主要構成部として有している。
【０１４７】
すなわち、２つの制限筒群１４Ｂ，１５を含む構成によりノズル部１２Ｂを形成している。
【０１４８】
接地側電極構成部２Ａに設けられるガス噴出孔５５である第一段制限筒１３は、ノズル平面視した開口部断面形状が径ｒ１の円状を呈し、活性ガス生成用電極群３０１で生成した活性ガス７を下方に供給する。
【０１４９】
第二段制限筒１４ＢはＺ方向に沿って第一段制限筒１３と連続的に配置され、平面視した底面の開口部断面形状が径ｒ２Ｂの円状を呈し、第一段制限筒１３から供給される活性ガス７を下方に供給する。径ｒ２Ｂは「ｒ２Ｂ＞ｒ１」を満足するように設定される。なお、径ｒ２Ｂをノズル部１２の第一段制限筒１３の径ｒ２と同じに設定しても良い。
【０１５０】
第三段制限筒１５はＺ方向に沿って第二段制限筒１４Ｂと連続的に形成され、ＸＹ平面における（平面視した）底面の開口部断面形状が（直）径ｒ３（第３の径）の円状を呈し、第二段制限筒１４Ｂから供給される活性ガス７を下方のガス噴流用整流器７０に供給する。径ｒ３は「ｒ３＞ｒ２Ｂ」を満足するように設定される。
【０１５１】
例えば、第一段制限筒１３の径ｒ１を直径１．３５ｍｍ、深さを１ｍｍ、第二段制限筒１４Ｂの径ｒ２Ｂを８ｍｍ、深さを４ｍｍとした場合、第三段制限筒１５の径ｒ３を直径２０ｍｍ、深さ（Ｚ方向に延びる形成長）を４６ｍｍに設定し、例えば活性ガス７として窒素ガスを流量４ｓｌｍで供給することにより、第一段制限筒１３を経由した活性ガス７は超高速ガスとなって第二段制限筒１４Ｂ及び第三段制限筒１５を介してガス噴流用整流器７０内へ供給される。
【０１５２】
変形例のノズル部１２Ｂは、第一段制限筒１３と共に、それぞれが径ｒ２Ｂ及び径ｒ３の開口部を有する第二段制限筒１４Ｂ及び第三段制限筒１５により活性ガス噴射組合構造Ｃ４０Ｂを構成することにより、ガス噴流用整流器７０を介して処理チャンバ筐体３３Ｘに噴出する活性ガス７に指向性を持たせることができる。この際、ノズル部１２Ｂの第二段制限筒１４Ｂの存在により、マッハディスクＭＤ現象を効果的に抑制することができる。
【０１５３】
変形例のノズル部１２Ｂは、第二段制限筒１４Ｂに加え第三段制限筒１５をさらに設け、第二段制限筒１４Ｂの径ｒ２Ｂより第三段制限筒１５の径ｒ３を長く設定することにより、圧力比ＰＣで発生した高速噴流に起因するマッハディスクＭＤの発生を、ノズル部１２以上に抑制した状態で活性ガス７を処理チャンバ筐体３３Ｘ内のウェハ３４に供給することができる。
【０１５４】
（ガス噴流用整流器７０）
図２２はガス噴流用整流器７０の構成を示す説明図である。同図(a) が上面図、同図(b) が同図(a) の長手方向における断面構造を示す断面図、同図(c) が同図(a) の短手方向における断面構造を示す断面図である。
【０１５５】
図２３はガス噴流用整流器７０の全体構造を示す斜視図である。図２２及び図２３において、適宜ＸＹＺ座標系を示している。なお、図２２において、活性ガス生成用電極群３０１に関し金属電極２０１Ｈ及び２０１Ｌ並びに金属電極１０１Ｈ及び１０１Ｌの図示を省略する等、適宜簡略化を図っている。
【０１５６】
図１〜図３、図２２及び図２３に示すように、ガス噴流用整流器７０は、活性ガス７がノズル構成部４０の複数のノズル部１２を通過した複数のノズル通過後ガスをガス整流通路７１の入口部７１１で一括して受ける。そして、ガス噴流用整流器７０は、ガス整流通路７１内に複数のノズル通過後活性ガスを通過させる整流動作によって、出口部７１０より整流後活性ガスを下方の処理対象基板であるウェハ３４に向けて噴射する。この際、整流後活性ガスはウェハ３４に対し垂直方向に沿って供給される。
【０１５７】
ガス整流通路７１の入口部７１１及び出口部７１０は共にＸ方向を長手方向、Ｙ方向を短手方向としたライン状に開口されている。そして、ガス整流通路７１は、出口部７１０の出口開口面積が入口部７１１の入口開口面積より狭く設定され、かつ、上記整流動作によって、複数のノズル通過後活性ガスそれぞれの円柱状のガス噴流が、Ｘ方向（所定方向）に沿ってライン状の整流後活性ガスに変換されるように形成される。具体的には、ガス整流通路７１は、長手方向（Ｘ方向）の幅を一定の長手方向長ＬＡで保ちつつ、入口部７１１から出口部７１０に向けて短手方向（Ｙ方向）の幅が短手方向長ＬＢから短くなる形状を呈している。
【０１５８】
このため、ガス噴流用整流器７０は、均一性が高いライン状の整流後活性ガスを処理対象基板であるウェハ３４に向けて噴出することができる。
【０１５９】
以下、上記効果について説明する。ノズル構成部４０の複数のノズル部１２を追加した複数のノズル通過後ガスは、ガス噴出孔５５の数分の互いに離散したガス噴流円柱を形成してガス噴流用整流器７０のガス整流通路７１内へと流れ込む。
【０１６０】
ガス噴流用整流器７０は上述したように入口部７１１から出口部７１０に進むに従って狭くなる構造のため、複数の円柱用ガス噴流が押しつぶされてＸ方向(所定方向)に広がることにより、最終的にはライン状の整流後活性ガスとなって出口部７１０から噴出される。
【０１６１】
このため、活性ガス生成用電極群３０１に離散的に設けられた複数のガス噴出孔５５の配置に応じた複数のノズル通過後ガス間に生じる濃淡を無くして均一処理がなされる結果、処理対称基板となるウェハ３４に対して均一に噴出される活性ガス７（整流後活性ガス）によって均等に成膜処理が実現できる。
【０１６２】
なお、ガス噴流用整流器７０の材質は活性ガスとして窒素系ラジカルの失活を抑制する効果を発揮させる観点から石英で形成することが望ましく、次いでアルミナ、アルミ・アルミ合金が望ましい。石英は高価な上に取扱い上の煩わしさを考慮すると、アルミ合金が最も扱い易い。また、金属材料表面にグラスライニング処理やセラミックコーティングを施したものを用いても良い。
【０１６３】
上記効果を発揮させるべく、ガス噴流用整流器７０のうち、活性ガス７と接触する領域であるガス接触領域（ガス整流通路７１の表面領域）を石英あるいはアルミナ材を構成材料として形成することが望ましい。
【０１６４】
また、ガス噴流用整流器７０の入口部７１１の入口開口面積に比べて、出口部７１０の出口開口面積が狭くなっているが、図２２の(b) に示すように長手方向となるＸ方向の長さは同一の長手方向長ＬＡに設定し、図２２の(c) に示すように、短辺方向となるＹ方向の長さを入口部７１１から出口部７１０かけて短くなる構造をとっている。
【０１６５】
したがって、長手方向長ＬＡをウェハ３４の形成長に一致させ、ウェハ３４に対し、活性ガス生成装置５０１の発生器筐体３１ＸをＹ方向に沿って移動させながら、ガス整流通路７１から整流後活性ガスとして活性ガス７を供給することにより、ウェハ３４の全体に活性ガス７を供給することできる。なお、発生器筐体３１Ｘを固定して、ウェハ３４を移動させるようにしても良い。
【０１６６】
ガス噴流用整流器７０のガス整流通路７１は、処理対象基板であるウェハ３４に対し垂直方向に沿って整流後活性ガスを供給することにより、均一性が高い状態で、整流後活性ガスをウェハ３４に供給することができる。
【０１６７】
実施の形態１の活性ガス生成装置５０１における活性ガス生成用電極群３０１は、各々が径ｒ１を有する第１の制限筒となる複数のガス噴出孔を設けているため、生成する活性ガスに指向性を持たせてマッハを超える超高速で、活性ガスを供給することができる。この際、第一段制限筒１３（ガス噴出孔５５）の下流に設けたノズル部１２の第二段制限筒１４の存在により、第一段制限筒１３を通過した活性ガスが超高速化することに伴う衝撃圧力及び温度状態によって、噴出される活性ガスの極端な減速が生じるマッハディスク現象を抑制することができる。
【０１６８】
加えて、ガス整流通路７１は、出口部７１０の出口開口面積が入口部７１１の入口開口面積より狭く設定され、かつ、このガス整流通路７１を通過することによる整流動作によって、ノズル構成部４０を通過した複数のノズル通過後活性ガスそれぞれの円柱状のガス噴流が、Ｘ方向（所定方向）に沿ってライン状の整流後活性ガスに変換するように形成される。このため、ガス噴流用整流器７０よって、均一性が高いライン状の整流後活性ガスを処理対象基板であるウェハ３４に向けて噴出することができる。
【０１６９】
また、活性ガス７の原料ガス６を、少なくとも窒素、酸素、フッ素、及び水素ガスを含むガスとすることが望ましい。この場合、窒化膜や酸化膜の絶縁膜形成の成膜だけでなく、レジスト剥離やエッチングガス、洗浄ガスとしてのフッ化ガスの活性ガスでの高アスペクト比なウェハ３４の表面処理にも利用できる。さらに、水素ラジカルガス等の超高速ガスをウェハ３４の表面に当てることで、絶縁膜形成、エッチング処理、洗浄機能以外の用途に利用可能な活性ガス７をも供給することができるため、多様な成膜処理にガス供給装置を利用することができる。
【０１７０】
＜実施の形態２＞
図２４はこの発明の実施の形態２である活性ガス生成装置５０２の断面構造を模式的に示す説明図である。なお、図２４はＹ方向に沿った断面図である点で、Ｘ方向に沿った断面図である図３の断面図と断面方向が異なっている。すなわち、図２４は複数のガス噴出孔５５が形成される配列方向であるＸ方向と９０度をなすＹ方向に沿った断面図である。
【０１７１】
図２５〜図２７はそれぞれガス噴流用整流器７０Ｂの全体構成を示す斜視図である。図２５及び図２６は上方（＋Ｚ方向）から角度を変えて視た図であり、図２７は下方（−Ｚ方向）から視た図である。
【０１７２】
活性ガス生成装置５０２はガス噴流用整流器７０に置き換えてガス噴流用整流器７０Ｂを設けた点が実施の形態１の活性ガス生成装置５０１と異なる。他の構成は活性ガス生成装置５０１と同様であるため、同一符号を付して説明を適宜省略する。
【０１７３】
これらの図に示すように、ガス噴流用整流器７０Ｂのガス整流通路７１Ｂの入口部７１１Ｂ及び出口部７１０Ｂは共にＸ方向を長手方向としたライン状に開口されている。そして、ガス整流通路７１Ｂは、ガス整流通路７１と同様、出口部７１０Ｂの出口開口面積が入口部７１１Ｂの入口開口面積より狭く設定され、かつ、上記整流動作によって、複数のノズル通過後活性ガスそれぞれの円柱状のガス噴流が、Ｘ方向（所定方向）に沿ってライン状の整流後活性ガスに変換されるように形成される。
【０１７４】
このため、ガス噴流用整流器７０Ｂは、ガス噴流用整流器７０と同様、均一性が高いライン状の整流後活性ガスを処理対象基板であるウェハ３４に向けて噴出することができる。
【０１７５】
さらに、ガス噴流用整流器７０Ｂに設けられるガス整流通路７１Ｂは、出口部７１０Ｂの向きが斜め方向に傾いた構造となっている。すなわち、ノズル構成部４０から垂直にガス整流通路７１Ｂに侵入したノズル通過後ガスのガス噴流は、ガス整流通路７１Ｂに設けた方向規制面７５に衝突することで＋Ｙ方向に向きを変えると同時に円柱状のガス噴流が変形されて出口部７１０Ｂへと向かう。個々に明確に分離していたガス噴流がこの変形によってガス整流通路７１Ｂで再形成され易くなり、よりライン状態の噴流へと形を変えることが可能となる。
【０１７６】
方向規制面７５の形状は直線用の傾斜面に限ったものではなく、円形状、楕円形状でも構わない。ただしノズル構成部４０を経由して円柱状に形成された複数のノズル通過後ガス断面の半分程度以上が方向規制面７５に接触する形状構成とすることが望ましい。
【０１７７】
このように、実施の形態２の活性ガス生成装置５０２におけるガス噴流用整流器７０Ｂのガス整流通路７１Ｂは、ウェハ３４に対し垂直方向ではなく、垂直方向から所定の角度を持たせた斜め方向に沿って整流後活性ガスが供給されるように設けられることを特徴としている。
【０１７８】
実施の形態２の活性ガス生成装置５０２は、処理対象基板あるウェハ３４に対し斜め方向に沿って整流後活性ガスを供給することにより、均一性を大きく損ねることなく、処理対象基板に対しより広い領域に整流後活性ガスを供給することができる効果を奏する。
【０１７９】
＜実施の形態３＞
図２８はこの発明の実施の形態３である活性ガス生成装置５０３のガス噴流用整流器７０Ｃの構成を示す説明図である。同図(a) が底面図、同図(b) 同図(a) の短手方向長ＬＢにおける断面構造を示す断面図、同図(c) が上面図である。図２８において、適宜ＸＹＺ座標系を示している。
【０１８０】
実施の形態３の活性ガス生成装置５０３はガス噴流用整流器７０に置き換えてガス噴流用整流器７０Ｃを設けた点が実施の形態１の活性ガス生成装置５０１と異なる。したがって、全体構成はガス噴流用整流器７０がガス噴流用整流器７０Ｃに置き換わった点を除き、図１〜図３で示した実施の形態１の活性ガス生成装置５０１と同様である。
【０１８１】
実施の形態３のガス噴流用整流器７０Ｃも、ガス噴流用整流器７０及び７０Ｂ同様、ガス噴流用整流器７０Ｂの入口部７１１Ｃの入口開口面積に比べて、出口部７１０Ｃの出口開口面積が狭くなっており、長手方向となるＸ方向の長さは同一に設定し、図２８の(b) に示すように、短辺方向となるＹ方向の長さを入口部７１１Ｃから出口部７１０Ｃかけて短くなる構造をとっている。
【０１８２】
すなわち、ガス整流通路７１Ｃ出口部７１０ＣはＸ方向を長手方向とし、長手方向に対し垂直に交差するＹ方向を短手方向とした開口形状を呈している。
【０１８３】
したがって、ガス噴流用整流器７０Ｃは、ガス噴流用整流器７０と同様、ガス整流通路７１Ｃ内に複数のノズル通過後活性ガスを通過させる整流動作によって、出口部７１０Ｃより整流後活性ガスを下方の処理対象基板であるウェハ３４に向けて垂直方向に沿って噴射する。
【０１８４】
さらに、ガス噴流用整流器７０Ｃは、図２８の(a) 及び(c) に示すように、出口部７１０Ｃは、短手方向となるＹ方向の形成幅が長手方向となるＸ方向に沿って短くなるように変化して形成されることを特徴としている。
【０１８５】
すなわち、出口部７１０Ｃは、−Ｘ方向端部のＹ方向の形成幅である短手方向長ＬＢ１と＋Ｘ方向端部のＹ方向の形成幅である短手方向長ＬＢ２とが、｛ＬＢ１＞ＬＢ２｝を満足するように形成されている。
【０１８６】
実施の形態３の活性ガス生成装置５０３は、ガス噴流用整流器７０Ｃのガス整流通路７１Ｃが上述したように形成されているため、長手方向（Ｘ方向）に沿って整流後活性ガスの供給度合を変化させながら、処理対象基板にであるウェハ３４対し整流後活性ガスを供給することができる。
【０１８７】
なお、実施の形態３のガス噴流用整流器７０Ｃと実施の形態２のガス噴流用整流器７０Ｂとを併せた構造も実現可能である。すなわち、短手方向の形成幅が長手方向に沿って短くなるように変化する出口部７１０Ｃと、処理対象基板あるウェハ３４に対し斜め方向に沿って整流後活性ガスを供給するガス整流通路７１Ｂとを併せもつ、ガス噴流用整流器を実現することも可能である。
【０１８８】
この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
【符号の説明】
【０１８９】
１Ａ  高電圧側電極構成部
２Ａ  接地側電極構成部
１２  ノズル部
１３  第一段制限筒
１４，１４Ｂ  第二段制限筒
１５  第三段制限筒
３１Ｘ  発生器筐体
３３Ｘ  処理チャンバ筐体
３４  ウェハ
４０  ノズル構成部
５５  ガス噴出孔
７０，７０Ｂ，７０Ｃ  ガス噴流用整流器
７１，７１Ｂ，７１Ｃ  ガス整流通路
３０１  活性ガス生成用電極群
５０１〜５０３  活性ガス生成装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【国際調査報告】
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