(57)【要約】  本発明は、均一性の高い活性ガスを噴出することができ活性ガス生成装置を提供することを目的とする。そして、本発明の誘電体電極（２１）に関し、中央領域（Ｒ５１）においてＸ方向に沿って、３個以上の複数のガス噴出孔として、互いにＸ方向に沿って２列構成で形成されるガス噴出孔（３１）〜（３７）及びガス噴出孔（４１）〜（４７）が設けられる。そして、ガス噴出孔３１とガス噴出孔４１との形成位置にＸ方向の差分が設けられることにより、２列構成のガス噴出孔（３１）〜（３７）及びガス噴出孔（４１）〜（４７）は、Ｘ方向に沿ってガス噴出孔（３ｉ）とガス噴出孔（４ｉ）とが交互に配置される。
2018003002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電空間に供給された原料ガスを活性化して得られる活性ガスを生成する活性ガス生成装置であって、
第１の電極構成部（１）と
前記第１の電極構成部の下方に設けられる第２の電極構成部（２，２Ｂ）とを備え、前記第１及び第２の電極構成部に交流電圧が印加され、前記交流電圧の印加により、前記第１及び第２の電極構成部間に前記放電空間が形成され、
前記第１の電極構成部は、第１の誘電体電極（１１）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（１０Ｈ，１０Ｌ）とを有し、前記第２の電極構成部は、第２の誘電体電極（２１Ａ，２１Ｂ）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（２０Ｈ，２０Ｌ）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（Ｒ５１）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（２０Ｈ，２０Ｌ）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（１０Ｈ，１０Ｌ）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、前記活性ガスを外部に噴出するための複数のガス噴出孔（３１〜３７，４１〜４７）と、
前記複数のガス噴出孔の全てを挟んで前記第１の方向の両端側に、各々が上方に突出し前記第２の方向に沿って形成される一対の端部領域段差部（５２，５３）とを有し、前記一対の端部領域段差部は平面視して少なくとも前記一対の第２の部分金属電極の形成位置を超える位置まで前記第２の方向に延びて形成され、
前記複数のガス噴出孔は、
前記第１の方向に沿って第１の間隔毎に形成される、３個以上の第１の数の第１の噴出孔（３１〜３７）と、
前記第１の数の第１の噴出孔に対し前記第２の方向に所定間隔隔てて配置され、前記第１の方向に沿って第２の間隔毎に形成される、３個以上の第２の数の第２の噴出孔（４１〜４７）とを含み、
前記第１の数の第１の噴出孔及び前記第２の数の第２の噴出孔は、前記第１の方向に沿って第１の噴出孔と第２の噴出孔とが交互に配置され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２】
請求項１記載の活性ガス生成装置であって、
前記第２の誘電体電極は、
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）をさらに備え、
前記中央領域段差部は、
各々が前記第２の方向に沿って形成され、前記第１の数の第１の噴出孔のうち互いに隣接する第１の噴出孔間を分離する複数の第１の分離部（５１ｈ）と、
各々が前記第２の方向に沿って形成され、前記第２の数の第２の噴出孔のうち互いに隣接する第２の噴出孔間を分離する複数の第２の分離部（５１ｌ）と、
前記第１の方向に沿って形成され、前記第１の数の第１の噴出孔と前記第２の数の第２の噴出孔との間を分離する第３の分離部（５１ｃ）とを有する、
活性ガス生成装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の活性ガス生成装置であって、
前記交流電圧は互いに独立した一方側交流電圧及び他方側交流電圧を含み、前記放電空間は互いに分離して形成される一方側放電空間及び他方側放電空間を含み、
前記一対の第１の部分金属電極は一方側第１の部分金属電極（１０Ｈ）及び他方側第１の部分金属電極（１０Ｌ）を有し、
前記一対の第２の部分金属電極は一方側第２の部分金属電極（２０Ｈ）及び他方側第２の部分金属電極（２０Ｌ）を有し、前記一方側交流電圧の印加により前記一方側第１及び第２の部分金属電極間に前記一方側放電空間が形成され、前記他方側交流電圧の印加により前記他方側第１及び第２の部分金属電極間に前記他方側放電空間が形成される、
活性ガス生成装置。
【請求項４】
請求項２記載の活性ガス生成装置であって、
前記放電空間は互いに分離して形成される一方側放電空間及び他方側放電空間を含み、
前記一対の第１の部分金属電極は一方側第１の部分金属電極及び他方側第１の部分金属電極を有し、
前記一対の第２の部分金属電極は一方側第２の部分金属電極及び他方側第２の部分金属電極を有し、前記一方側第１及び第２の部分金属電極間に前記一方側放電空間が形成され、前記他方側第１及び第２の部分金属電極間に前記他方側放電空間が形成され、
前記第１の数の第１の噴出孔は前記第３の分離部を基準として前記一方側第１及び第２の部分金属電極の方向に設けられ、前記第２の数の第２の噴出孔は前記第３の分離部を基準として前記他方側第１及び第２の部分金属電極の方向に設けられ、
前記原料ガスは互いに独立して供給される第１及び第２の原料ガスを含み、前記活性ガスは第１及び第２の活性ガスを含み、
前記第１の原料ガスが前記一方側放電空間を通過して得られる前記第１の活性ガスが前記第１の数の第１の噴出孔から噴出され、前記第２の原料ガスが前記他方側放電空間を通過して得られる前記第２の活性ガスが前記第２の数の第２の噴出孔から噴出される、
活性ガス生成装置。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の活性ガス生成装置であって、
前記第１及び第２の電極構成部のうち、活性ガスと接触する領域であるガス接触領域を石英、またはアルミナ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または請求項２に記載の活性ガス生成装置であって、
前記原料ガスは窒素、酸素、弗素、希ガス及び水素のうち少なくとも一つを含むガスである、
活性ガス生成装置。
【請求項７】
請求項１または請求項２に記載の活性ガス生成装置であって、
前記複数のガス噴出孔の形状が前記複数のガス噴出孔間で互いに異なるように設定されることを特徴とする、
活性ガス生成装置。
【請求項８】
請求項１または請求項２に記載の活性ガス生成装置であって、
前記原料ガスは、前駆体ガスである、
活性ガス生成装置。
【請求項９】
請求項２に記載の活性ガス生成装置であって、
前記一対の端部領域段差部及び前記中央領域段差部の形成高さにより、前記放電空間におけるギャップ長が規定される、
活性ガス生成装置。
【請求項１０】
請求項１または請求項２に記載の活性ガス生成装置（１０２）と、
前記第２の電極構成部の下方に配置され、内部の処理対象基板（６４）に対し活性ガスによる成膜処理を行う成膜処理チャンバ（６３）とを備え、
前記成膜処理チャンバは、前記活性ガス生成装置の前記複数のガス噴出孔から噴出される前記活性ガスを直接受けるように配置されることを特徴とする、
成膜処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高圧誘電体電極と接地誘電体電極を平行に設置して、両電極間に高電圧を印加し、放電を発生させたエネルギーで活性ガスを得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、セラミック等の誘電体電極に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もある。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、各々が円盤状の高圧誘電体電極と接地誘電体電極とを平行に設置してなる、円盤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】
ガス噴出孔が一つの場合、供給されるすべての原料ガスが同時間放電空間を通りエネルギーを受けることが可能と考えられるが、ガス噴出孔を複数個にした場合、電極形状を工夫するなどの対策が必要になる。【０００５】
誘電体バリア放電（無声放電または沿面放電）を用いて原料ガスにエネルギーを与え活性ガスを生成する場合、ガスの放電空間での滞在時間は原料ガス全てが一定なことが望ましい。その理由として原料ガスが放電空間での滞在時間にムラが出ると活性ガスの量、濃度に差が出るため、成膜対象となるウェハ等の処理対処基板に活性ガスが供給された際、成膜結果が一定にならない可能性があるためである。【０００６】
そこで、現在、ガス噴出孔が１個の場合などは円盤状の電極構造や円筒型の電極構造を使用し、原料ガスの放電空間における滞在時間を一定にしている。【０００７】
図９は円盤状の電極構造を採用した従来の活性ガス生成装置の基本構成を模式的に示す説明図である。同図(a) が上部から斜め下方に視た概略を示す図、同図(b) が断面構造を示す断面図である。図１０は図９で示したガス噴出孔９及びその周辺を拡大して示す説明図である。なお、図９及び図１０に適宜ＸＹＺ直交座標系を示している。【０００８】
これらの図に示すように、高電圧側電極構成部１Ｘと、高電圧側電極構成部１Ｘの下方に設けられる接地側電極構成部２Ｘとを基本構成としている。高電圧側電極構成部１Ｘは、誘電体電極１１Ｘと誘電体電極１１Ｘの上面上に設けられ、中央に空間を有する平面視ドーナツ状の金属電極１０Ｘとにより構成される。接地側電極構成部２Ｘは、誘電体電極２１Ｘと誘電体電極２１Ｘの下面上に設けられ、中央に空間を有する平面視ドーナツ状の金属電極２０Ｘとにより構成される。【０００９】
そして、誘電体電極２１Ｘの中央部（平面視して金属電極２０Ｘ及び１０Ｘが重複しない領域）の中心に一つのガス噴出孔９が設けられる。なお、高電圧側電極構成部１Ｘ及び接地側電極構成部２Ｘには図示しない高周波電源によって交流電圧が印加される。【００１０】
そして、高周波電源から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ＤＳＸ（放電場）として規定される。【００１１】
このような構成において、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ＤＳＸが形成され、この放電空間ＤＳＸにおけるガスの流れ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を得て、誘電体電極２１Ｘの中心に設けられたガス噴出孔９から下方（−Ｚ方向）の外部に噴出することができる。【００１２】
したがって、円盤状の電極構造を採用した従来の活性ガス生成装置は、図１０に示すように、放電空間におけるガスの流れ８はその供給方向に関係無く一定にすることができる。【００１３】
図１１は円筒の電極構造を採用した従来の活性ガス生成装置の基本構成を模式的に示す説明図である。同図(a) が側面構造を示す図であり、同図(b) が表面構造を示す図である。なお、図１１に適宜ＸＹＺ直交座標系を示している。【００１４】
これらの図に示すように、高電圧側電極構成部１Ｙと、高電圧側電極構成部１Ｙの内部に設けられる接地側電極構成部２Ｙとを基本構成としている。【００１５】
接地側電極構成部２Ｙは、高電圧側電極構成部１ＹのＸＺ平面上における円の中心に設けられた、ＸＺ平面上の断面構造が円となる棒状の金属電極２０Ｙと金属電極２０Ｙの外周を覆って形成される誘電体電極２１Ｙとにより構成される。高電圧側電極構成部１Ｙは、内部に空間を有し断面構造が円となる中空の円筒状の誘電体電極１１Ｙと誘電体電極１１Ｙの外周を覆って形成される金属電極１０Ｙとにより構成される。【００１６】
そして、誘電体電極１１Ｙと誘電体電極２１Ｙとの間に設けられる中空領域に放電空間ＤＳＹが設けられる。また、高電圧側電極構成部１Ｙ及び接地側電極構成部２Ｙには図示しない高周波電源によって交流電圧が印加される。【００１７】
そして、高周波電源からの交流電圧の印加により誘電体電極１１Ｙ及び２１Ｙが対向する誘電体空間内において、金属電極１０Ｙの内周領域と及び金属電極２０Ｙの外周領域との間の空間が放電空間ＤＳＹとして規定される。【００１８】
このような構成において、交流電圧の印加により、高電圧側電極構成部１Ｙ及び接地側電極構成部２Ｙ間に放電空間ＤＳＹが形成され、一方の端部から、放電空間ＤＳＹにおける円筒の高さ方向（Ｙ方向）に沿ったガスの流れ８を有する原料ガス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を得て、他方の端部から外部に活性ガス７を噴出することができる。【００１９】
したがって、円筒の電極構造を採用した従来の活性ガス生成装置は、図１１に示すように、放電空間におけるガスの流れ８はその供給方向に関係無く一定にすることができる。【００２０】
なお、図９及び図１０で示した円盤状の電極構造を採用した活性ガス生成装置として、例えば特許文献１で開示されたプラズマ処理装置がある。また、上述した方式と異なる活性ガス生成装置として、大気圧プラズマを用いて活性ガスを生成して成膜等を行う大気圧プラズマ処理装置が例えば特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開２０１１−１５４９７３号公報
【特許文献２】特開２０１５−５７８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
原料ガスが活性化して得られる活性ガスを速やかに成膜対象に供給できるよう活性ガス生成装置の直下に処理対象基板を配置し、比較的広い領域に活性ガスを噴射して成膜処理を実行する場合を考える。この場合、ガス噴出孔を１つにして処理対象基板の直前で分岐して供給するより、予め複数のガス噴出孔を設けて、複数のガス噴出孔から活性ガスを供給した方が処理対象基板への活性ガスの輸送距離を短くすることができ、活性ガスが減衰するような種類の場合、より高濃度の活性ガスを処理対象基板に供給することが期待できる。【００２３】
しかし、ガス噴出孔を増やそうとする場合、円筒型の電極構造を採用した従来の活性ガス生成装置はガス噴出孔が一つ（放電空間ＤＳＹに連通する空間）を基本構造としているため（図１１参照）、複数のガス噴出孔を設けることは実質的に不可能である。【００２４】
一方、円盤状の電極構造を採用した従来の活性ガス生成装置は、ガス噴出孔を複数にすることも可能である。【００２５】
図１２は２つのガス噴出孔を有する円盤状の電極構造を採用した活性ガス生成装置の基本構成を模式的に示す説明図であり、具体的には上部から斜め下方に視た概略を示す図である。図１３は図１２で示したガス噴出孔及びその周辺を拡大して示す説明図である。なお、図１２及び図１３に適宜ＸＹＺ直交座標系を示している。【００２６】
同図に示すように、高電圧側電極構成部１０２と、高電圧側電極構成部１０２の下方に設けられる接地側電極構成部２０２とを基本構成としている。高電圧側電極構成部１０２は、誘電体電極１３と誘電体電極１３の上面上に設けられ、中央に空間を有する平面視ドーナツ状の金属電極１２とにより構成される。接地側電極構成部２０２は、誘電体電極２３と誘電体電極２３の下面上に設けられ、中央に空間を有する平面視ドーナツ状の金属電極２２とにより構成される。【００２７】
そして、誘電体電極２３の中央部（平面視して金属電極２２及び１２が重複しない領域）に二つガス噴出孔９１及び９２がＸ方向に沿って設けられる。【００２８】
そして、高周波電源からの交流電圧の印加により誘電体電極１３及び２３が対向する誘電体空間内において、金属電極１２及び２２が平面視重複する領域が放電空間として規定される。【００２９】
このような構成において、交流電圧の印加により、高電圧側電極構成部１０２及び接地側電極構成部２０２間に放電空間が形成され、この放電空間におけるガスの流れ８に沿って原料ガス６を供給すると、ラジカル化した窒素原子等の活性ガスを得て、誘電体電極２３の中央部に設けられたガス噴出孔９１あるいはガス噴出孔９２から下方の外部に噴出することができる。【００３０】
したがって、円盤状の電極構造を採用した従来の活性ガス生成装置は、図１３に示すように、２つのガス噴出孔９１，９２を有する場合も、放電空間におけるガスの流れ８はその供給方向に関係無く一定にすることができる。【００３１】
しかしながら、一列に３個以上のガス噴出孔を設けた場合、例えば、３個のガス噴出孔を設けた場合、両端の２つのガス噴出孔と中央の１つのガス噴出孔との間で、ガスの流れ８を一定することが困難となるという問題点があった。【００３２】
したがって、特許文献１で開示された技術も、誘電体バリア放電でラジカルを生成する際に円盤状の電極構造に３個以上の複数のガス噴出孔が設けられているため、複数のガス噴出孔間において、流れるガス流量と生成されるラジカル量、濃度に差が出る可能性が高く、均一に活性ガスを供給できないという問題点があった。【００３３】
また、特許文献２で開示された技術は、処理対象基板近くにプラズマを発生させているため、処理対象基板直近で物質が反応し良質な膜が成膜されるが、処理対象基板がプラズマの影響を直接受ける環境であるため、処理対象基板がプラズマによりダメージを受ける可能性が高いという問題点があった。【００３４】
本発明では、上記のような問題点を解決し、処理対象基板にダメージを与えることなく、均一性の高い活性ガスを噴出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】
【００３５】
この発明における活性ガス生成装置は、放電空間に供給された原料ガスを活性化して得られる活性ガスを生成する活性ガス生成装置であって、第１の電極構成部と前記第１の電極構成部の下方に設けられる第２の電極構成部とを備え、前記第１及び第２の電極構成部に交流電圧が印加され、前記交流電圧の印加により、前記第１及び第２の電極構成部間に前記放電空間が形成され、前記第１の電極構成部は、第１の誘電体電極と前記第１の誘電体電極の上面上に選択的に形成される第１の金属電極とを有し、前記第２の電極構成部は、第２の誘電体電極と前記第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、前記活性ガスを外部に噴出するための複数のガス噴出孔と、前記複数のガス噴出孔全てを挟んで前記第１の方向の両端側に、各々が上方に突出し前記第２の方向に沿って形成される一対の端部領域段差部とを有し、前記一対の端部領域段差部は平面視して少なくとも前記一対の第２の部分金属電極の形成位置を超える位置まで前記第２の方向に延びて形成され、前記複数のガス噴出孔は、前記第１の方向に沿って第１の間隔毎に形成される、３個以上の第１の数の第１の噴出孔と、前記第１の数の第１の噴出孔に対し前記第２の方向に所定間隔隔てて配置され、前記第１の方向に沿って第２の間隔毎に形成される、３個以上の第２の数の第２の噴出孔とを含み、前記第１の数の第１の噴出孔及び前記第２の数の第２の噴出孔は、前記第１の方向に沿って第１の噴出孔と第２の噴出孔とが交互に配置されるように形成されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００３６】
請求項１記載の本願発明の活性ガス生成装置は上記特徴を有することにより、第１の方向に沿って互いに最も近い位置関係にある第１の噴出孔と第２の噴出孔との間の距離が第１の方向に沿った実質的な活性ガス噴出ピッチとなる。その結果、第１の間隔及び第２の間隔より短い活性ガス噴出ピッチを有する複数の噴出孔から複数の活性ガスを噴出することにより、均一性の高い活性ガスを噴出することができる。【００３７】
また、活性ガス自体は第１及び第２の電極構成部間における放電空間にて生成されるため、活性ガス生成時に処理対象基板にダメージを与えることもない。【００３８】
さらに、請求項１記載の本願発明は、一対の端部領域段差部の存在により、第２の誘電体電極の第１の方向両端部から放電空間への原料ガスの流入を規制している。このため、複数のガス噴出孔間で同一条件の原料ガス供給経路を設定することができ、均一性の高い活性ガスを噴出することができる。【００３９】
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】
【００４０】
【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基本構成を模式的に示す説明図である。
【図２】図１で示した複数のガス噴出孔及びその周辺を拡大して示す説明図である。
【図３】実施の形態１における高電圧側電極構成部及び接地側電極構成部と高周波電源との接続関係を模式的に示す説明図である。
【図４】実施の形態１の高電圧側電極構成部及び接地側電極構成部からなる電極群構成部の外観構成を模式的に示す斜視図である。
【図５】この発明の実施の形態２である活性ガス生成装置の基本構成を模式的に示す説明図である。
【図６】図５で示した複数のガス噴出孔及びその周辺を拡大して示す説明図である。
【図７】実施の形態２の活性ガス生成装置を用いた成膜処理装置の断面構造を模式的に示す説明図である。
【図８】第１の態様における高電圧側電極構成部及び接地側電極構成部と高周波電源５との接続関係を模式的に示す説明図である。
【図９】円盤状の電極構造を採用した従来の活性ガス生成装置の基本構成を模式的に示す説明図である。
【図１０】図９で示したガス噴出孔９及びその周辺を拡大して示す説明図である。
【図１１】円筒の電極構造を採用した従来の活性ガス生成装置の基本構成を模式的に示す説明図である。
【図１２】２つのガス噴出孔を有する円盤状の電極構造を採用した活性ガス生成装置の基本構成を模式的に示す説明図である。
【図１３】図１２で示したガス噴出孔及びその周辺を拡大して示す説明図である。
【図１４】３個以上の複数のガス噴出孔を有する円盤状の電極構造を採用した活性ガス生成装置の基本構成を模式的に示す説明図である。
【図１５】図１４で示した複数のガス噴出孔及びその周辺を拡大して示す説明図である。
【図１６】３個以上の複数のガス噴出孔を有する矩形状の電極構造を採用した活性ガス生成装置の基本構成を模式的に示す説明図である。
【図１７】図１６で示した複数のガス噴出孔及びその周辺を拡大して示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
＜前提技術＞
図１４は３個以上の複数のガス噴出孔を有する円盤状の電極構造を採用した前提技術となる活性ガス生成装置の基本構成を模式的に示す説明図である。同図では上部から斜め下方に視た概略を示す図を示している。また、図１５は図１４で示した複数のガス噴出孔及びその周辺を拡大して示す説明図である。なお、図１４及び図１５に適宜、ＸＹＺ直交座標系を示している。
【００４２】
これらの図に示すように、高電圧側電極構成部１０３と、高電圧側電極構成部１０３の下方に設けられる接地側電極構成部２０３とを基本構成としている。高電圧側電極構成部１０３は、誘電体電極１５と、誘電体電極１５の上面上に設けられ、中央に円状もしくはＸ方向を長軸方向とした楕円状の空間を有する金属電極１４とにより構成される。接地側電極構成部２０３は、誘電体電極２５と、誘電体電極２５の下面上に設けられ、円状または中央にＸ方向を長軸方向とした楕円状の空間を有する金属電極２４とにより構成される。
【００４３】
そして、誘電体電極２５の中央部（平面視して金属電極２４及び１４が重複しない領域）に７つのガス噴出孔９１〜９７がＸ方向に沿ってライン状に設けられる。
【００４４】
そして、高周波電源からの交流電圧の印加により誘電体電極１５及び２５が対向する誘電体空間内において、金属電極１４及び２４が平面視重複する領域が放電空間として規定される。
【００４５】
このような構成において、交流電圧の印加により、高電圧側電極構成部１０３及び接地側電極構成部２０３間に放電空間が形成され、この放電空間におけるガスの流れ８に沿って原料ガス６を供給すると、ラジカル化した窒素原子等の活性ガスを得て、誘電体電極２５の中央部に設けられたガス噴出孔９１〜９７から下方（−Ｚ方向）の外部に噴出することができる。
【００４６】
しかしながら、図１４で示す構造の活性ガス生成装置は、図１５に示すように、ガス噴出孔９１〜９７のうち、両端のガス噴出孔９１及び９７（以下、「両端ガス噴出孔」と略記する場合あり）と、その間のガス噴出孔９２〜９６（以下、「中央ガス噴出孔」と略記する場合あり）では、ガス流量、ガスが受けるエネルギーにムラが出る可能性が高くなる。
【００４７】
具体的には、ガス噴出孔９１及び９７はＹ方向に加え、Ｘ方向からもガスの流れ８が存在するが、ガス噴出孔９２〜９６ではＹ方向からのガスの流れ８に限られる。
【００４８】
このように、円盤状（楕円盤状）の電極構造を採用した場合、ガス噴出孔の数を３個以上にすると、両端ガス噴出孔と中央ガス噴出孔との間で、ガスの流れを一定することが困難になるという課題を有している。
【００４９】
上記課題を解決すべく、円盤のように平面構造が円状ではなく、矩形状の電極構造を採用することが考えられる。
【００５０】
図１６は３個以上の複数のガス噴出孔を有する矩形状の電極構造を採用した活性ガス生成装置の基本構成を模式的に示す説明図である。同図では上部から斜め下方に視た概略を示す図を示している。また、図１７は図１６で示した複数のガス噴出孔及びその周辺を拡大して示す説明図である。なお、図１６及び図１７に適宜、ＸＹＺ直交座標系を示している。
【００５１】
これらの図に示すように、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２Ｐ（第２の電極構成部）とを基本構成としている。
【００５２】
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の上面上に互いに分離して設けられる金属電極対１０Ｈ及び１０Ｌ（一対の第１の部分金属電極）とから構成される。接地側電極構成部２Ｐは、誘電体電極２１Ｐと誘電体電極２１Ｐの下面上に互いに分離して設けられる金属電極対２０Ｈ及び２０Ｌ（一対の第２の部分金属電極）とから構成される。
【００５３】
誘電体電極１１及び２１ＰはそれぞれＸ方向を長手方向、Ｙ方向を短手方向とした矩形状の平板構造を呈している。以下、誘電体電極２１Ｐにおいて、後述する整流用段差形状部５２及び５３を境界として、中心部側を主要領域７０、両端部側を端部領域７２及び７３と呼ぶ場合がある。
【００５４】
誘電体電極２１Ｐ（第２の誘電体電極）に関し、主要領域７０内の中央領域Ｒ５１においてＸ方向（第１の方向）に沿って、例えば、７つのガス噴出孔９１〜９７（３個以上の複数のガス噴出孔）が設けられる。複数のガス噴出孔９１〜９７はそれぞれ誘電体電極２１Ｐの上面から下面に貫通して設けられる。
【００５５】
図１６及び図１７に示すように、金属電極対２０Ｈ及び２０Ｌ（一対の第２の部分金属電極）は誘電体電極２１Ｐの下面上に形成され、平面視して誘電体電極２１Ｐの中央領域Ｒ５１を挟んで互いに対向して配置される。金属電極対２０Ｈ及び２０Ｌ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。金属電極対２０Ｈ及び２０Ｌは互いの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。
【００５６】
同様にして、金属電極対１０Ｈ及び１０Ｌ（一対の第１の部分金属電極）は誘電体電極１１の上面上に形成され、平面視して誘電体電極１１の中央領域Ｒ５０を挟んで互いに対向して配置される。金属電極対１０Ｈ及び１０Ｌは平面視して略長方形状を呈し、Ｘ方向を長手方向とし、Ｘ方向に直角に交差するＹ方向を互いに対向する方向としている。金属電極対１０Ｈ及び１０Ｌは互いに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。中央領域Ｒ５０及び中央領域Ｒ５１は互いに完全同一形状で平面視して完全重複する態様で設けられる。
【００５７】
なお、金属電極対１０Ｈ及び１０Ｌ並びに金属電極対２０Ｈ及び２０Ｌは、誘電体電極１１の上面並びに誘電体電極２１Ｐ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１１と金属電極対１０Ｈ及び１０Ｌとは一体形成されて高電圧側電極構成部１（第１の電極構成部）を構成し、誘電体電極２１Ｐと金属電極対２０Ｈ及び２０Ｌとは一体形成されて接地側電極構成部２Ｐ（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。
【００５８】
そして、誘電体電極２１Ｐの中央領域Ｒ５１（平面視して金属電極１０Ｈ及び１０Ｌと金属電極対２０Ｈ及び２０Ｌとが重複しない領域）に７つのガス噴出孔９１〜９７がＸ方向に沿ってライン状に設けられる。
【００５９】
そして、図示しない高周波電源からの交流電圧の印加により誘電体電極１１及び２１Ｐが対向する誘電体空間内において、金属電極対１０Ｈ及び１０Ｌ及び金属電極対２０Ｈ及び２０Ｌ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。
【００６０】
このような構成において、交流電圧の印加により、高電圧側電極構成部１及び接地側電極構成部２Ｐ間に放電空間が形成され、この放電空間におけるガスの流れ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を得て、誘電体電極２１Ｐの中央部に設けられたガス噴出孔９１〜９７から下方の外部に噴出することができる。
【００６１】
図１６及び図１７に示した矩形状の電極構造の活性ガス生成装置は、図１７に示すように、ガス噴出孔９１〜９７で受けるＹ方向に沿ったガスの流れ８に関し、ガス噴出孔９１〜９７間でガス流量、ガスが受けるエネルギーにムラが出る可能性を低く抑えることができる。
【００６２】
前提技術の活性ガス生成装置は誘電体電極２１Ｐの中央領域Ｒ５１にＸ方向に沿って一列にガス噴出孔９１〜９７を設けている。
【００６３】
ガス噴出孔９１〜９７はそれぞれその上流に形成される放電空間（放電場）とその下流の処理チャンバ筐体等との圧力差を形成するオリフィスとしても機能させることが望ましい。このため、ガス噴出孔９１〜９７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、複数のガス噴出孔を設ける場合、誘電体電極２１Ｐの構成材料であるセラミックへの最小加工限界を考慮した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を設ける必要がある。
【００６４】
最小加工孔径でガス噴出孔９１〜９７を設けた場合、誘電体電極２１Ｐへの最小加工限界等を考慮すると、隣接するガス噴出孔９ｉ，９（ｉ＋１）（ｉ＝１〜６）間の距離である孔ピッチが必然的に大きくなってしまう。前提技術の活性ガス生成装置は、３個以上のガス噴出孔を設けた場合においても、孔ピッチが大きくなると、放電現象により生成した活性ガスをウェハ等の処理対象基板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。
【００６５】
以下で述べる実施の形態は、上述した前提技術の活性ガス生成装置の解決を図った活性ガス生成装置である。
【００６６】
＜実施の形態１＞
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の基本構成を模式的に示す説明図である。同図では上部から斜め下方に視た概略を示す図を示している。また、図２は図１で示した複数のガス噴出孔及びその周辺を拡大して示す説明図である。なお、図１及び図２に適宜、ＸＹＺ直交座標系を示している。
【００６７】
なお、誘電体電極１１、金属電極対１０Ｈ及び１０Ｌ、並びに金属電極対２０Ｈ及び２０Ｌそれぞれの構造及び配置、中央領域Ｒ５０及びＲ５１それぞれの形状及び配置等は、図１６及び図１７で示した前提技術と共通しており、同一符号を付して説明を適宜省略する。
【００６８】
これらの図に示すように、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）とを基本構成としている。
【００６９】
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の上面上に互いに離散して設けられた金属電極対１０Ｈ及び１０Ｌ（一対の第１の部分金属電極）とから構成される。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の下面上に互いに離散して設けられ金属電極対２０Ｈ及び２０Ｌ（一対の第２の部分金属電極）とから構成される。
【００７０】
誘電体電極１１及び２１はそれぞれＸ方向を長手方向、Ｙ方向を短手方向とした平面視矩形状の平板構造を呈している。
【００７１】
誘電体電極２１（第２の誘電体電極）に関し、主要領域７０内の中央領域Ｒ５１においてＸ方向（第１の方向）に沿って、３個以上の複数のガス噴出孔として、ガス噴出孔３１〜３７及びガス噴出孔４１〜４７が設けられる。ガス噴出孔３１〜３７及び４１〜４７はそれぞれ平面視した開口部断面形状が（直）径ｒ１で円状に形成される。
【００７２】
７個のガス噴出孔３１〜３７（第１の数の第１のガス噴出孔）はＸ方向に沿ってライン状に形成され、ガス噴出孔３１〜３７のうち互いに隣接するガス噴出孔３ｉ，３（ｉ＋１）（ｉ＝１〜６）間において共通に第１孔ピッチｄ３（第１の間隔）が設定されている。同様にして、７個のガス噴出孔４１〜４７（第２の数の第２のガス噴出孔）はＸ方向に沿ってライン状に形成され、ガス噴出孔４１〜４７のうち互いに隣接するガス噴出孔４ｉ，４（ｉ＋１）（ｉ＝１〜６）間において共通に第２孔ピッチｄ４（第２の間隔）が設定されている。なお、第２孔ピッチｄ４と第１孔ピッチｄ３とは同じ長さに設定することが望ましい。
【００７３】
また、ガス噴出孔３１〜３７とガス噴出孔４１〜４７とはＹ方向において間隔ｄＹ（所定間隔）隔てて２列構成で設けられる。
【００７４】
そして、ガス噴出孔３１とガス噴出孔４１との形成位置にＸ方向の差分ｄ３４を設けることにより、２列構成のガス噴出孔３１〜３７及びガス噴出孔４１〜４７は、Ｘ方向（第１の方向）に沿ってガス噴出孔３ｉとガス噴出孔４ｉ（ｉ＝１〜７）とが交互に配置されるように位置設定される。
【００７５】
すなわち、ガス噴出孔３ｉとガス噴出孔４ｉ（ｉ＝１〜７）との間にＸ方向における間隔である差分孔ピッチｄ３４は第１孔ピッチｄ３及び第２孔ピッチｄ４より短くなり、ガス噴出孔４ｉとガス噴出孔３（ｉ＋１）（ｉ＝１〜６）との間にＸ方向における間隔である差分孔ピッチｄ４３は第１孔ピッチｄ３及び第２孔ピッチｄ４より短くなる。
【００７６】
このように、実施の形態１の活性ガス生成装置は上記特徴を有することにより、Ｘ方向（第１の方向）に沿って互いに最も近い位置関係にあるガス噴出孔３ｉ（あるいはガス噴出孔３（ｉ＋１））とガス噴出孔４ｉとの間の距離である差分孔ピッチｄ３４あるいは差分孔ピッチｄ４３が、２列構成のガス噴出孔３１〜３７及び４１〜４７による実質的な活性ガス噴出ピッチとなる。
【００７７】
例えば、第１孔ピッチｄ３、第２孔ピッチｄ４、差分孔ピッチｄ３４及び差分孔ピッチｄ４３が寸法条件｛ｄ３４＝ｄ４３＝ｄ３／２＝ｄ４／２｝を満足する場合、差分孔ピッチｄ３４及び差分孔ピッチｄ４３で規定されるガス噴出孔３１〜３７及び４１〜４７全体のＸ方向の実質孔ピッチを差分孔ピッチｄ３４（＝差分孔ピッチｄ４３）にして、第１孔ピッチｄ３及び第２孔ピッチｄ４の半分に長さに短縮することができる。
【００７８】
その結果、実施の形態１の活性ガス生成装置は、第１孔ピッチｄ３及び第２孔ピッチｄ４（第１及び第２の間隔）より短い実質孔ピッチ（差分孔ピッチｄ３４あるいは差分孔ピッチｄ４３）を有するガス噴出孔３１〜３７及び４１〜４７から活性ガスを噴出することにより、均一性の高い活性ガスを噴出することができる。
【００７９】
図１及び図２に示すように、誘電体電極２１は、ガス噴出孔３１〜３７及び４１〜４７の全てを挟むように、主要領域７０と端部領域７２及び７３との境界領域、すなわち、金属電極対２０Ｈ及び２０Ｌの端部近傍領域において、各々が上方（＋Ｚ方向）に突出しＹ方向（第２の方向に）に沿って形成される整流用段差形状部５２及び５３（一対の端部領域段差部）をさらに有している。整流用段差形状部５２及び５３それぞれは平面視して少なくとも金属電極対２０Ｈ及び２０Ｌの形成位置を超える位置までＹ方向（＋Ｙ方向及び−Ｙ方向）に延びて形成される。なお、整流用段差形状部５２及び５３は、誘電体電極２１の短手方向の全長に亘ってＹ方向に延びて形成しても良く、放電空間におけるギャップ長を規定しても良い。
【００８０】
これら整流用段差形状部５２及び５３の存在により、誘電体電極２１のＸ方向両端部からの放電空間への原料ガス６の流入を規制している。誘電体電極２１のＸ方向両端部からのガス流入が可能となると誘電体電極２１の両端部近傍のガス噴出孔３１及び３７並びにガス噴出孔４１及び４７は、活性ガスの流入量が影響を受け易い。この不具合を整流用段差形状部５２及び５３を設けることによって解消している。
【００８１】
誘電体電極２１上の整流用段差形状部５２及び５３が設けられることにより、図１及び図２に示すように、高電圧側電極構成部１及び接地側電極構成部２間のガスの流れ８は確実にＹ方向の２面からのみとなる。すなわち、図２に示すように、ガス噴出孔３１〜３７について主として＋Ｙ方向からのガスの流れ８のみで原料ガス６が供給され、ガス噴出孔４１〜４７について主として−Ｙ方向からのガスの流れ８のみで原料ガス６が供給される。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。
【００８２】
このように、誘電体電極２１はさらに整流用段差形状部５２及び５３を有することにより、ガス噴出孔３１〜３７及び４１〜４７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３１及び３７並びにガス噴出孔４１及び４７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。このため、ガス噴出孔３１〜３７及び４１〜４７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ガス噴出孔３１〜３７及び４１〜４７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。
【００８３】
すなわち、実施の形態１の活性ガス生成装置は、整流用段差形状部５２及び５３（一対の端部領域段差部）の存在により、誘電体電極２１（第２の誘電体電極）のＸ方向（第１の方向）両端部から放電空間への原料ガス６の流入を規制している。このため、ガス噴出孔３１〜３７及び４１〜４７間（複数のガス噴出孔間）で同一条件の原料ガス６の供給経路を設定することができ、均一性の高い活性ガスを噴出することができる。
【００８４】
図３は高電圧側電極構成部１及び接地側電極構成部２と高周波電源５との接続関係を模式的に示す説明図である。同図に示すように、接地側電極構成部２の金属電極対２０Ｈ及び２０Ｌが共に接地レベルに接続され、高電圧側電極構成部１の金属電極対１０Ｈ及び１０Ｌが共通に高周波電源５からの交流電圧を受ける。
【００８５】
例えば、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１０Ｈ及び１０Ｌ，金属電極２０Ｈ及び２０Ｌ間に印加することができる。この際、高周波電源５Ｈ及び５Ｌ間で０ピーク値あるいは周波数を異なる内容に設定することができる。
【００８６】
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、金属電極対１０Ｈ及び１０Ｌ並びに金属電極対２０Ｈ及び２０Ｌが平面視重複する領域が放電空間として規定される。
【００８７】
したがって、金属電極１０Ｈ（一方側第１の部分金属電極）及び金属電極２０Ｈ（一方側第２の部分金属電極）間の放電空間ＤＳＨを通過する原料ガス６は放電空間ＤＳＨ内で活性化され、主としてガス噴出孔３１〜３７から活性ガス７として噴出される。同様にして、金属電極１０Ｌ（他方側第１の部分金属電極）及び金属電極２０Ｌ（他方側第２の部分金属電極）間の放電空間ＤＳＬを通過する原料ガス６は放電空間ＤＳＬ内で活性化され、主としてガス噴出孔４１〜４７から活性ガス７として噴出される。
【００８８】
図４は実施の形態１の高電圧側電極構成部１及び接地側電極構成部２からなる電極群構成部１０１の外郭構成を模式的に示す斜視図である。
【００８９】
同図に示すように、Ｙ方向に沿ったガス供給方向Ｄ１Ｈ（−Ｙ方向）に沿って供給される原料ガス６は金属電極１０Ｈ及び金属電極２０Ｈ間の放電空間ＤＳＨ（図３参照）を通過し、主としてガス噴出孔３１〜３７から活性ガス７として−Ｚ方向に向けて噴出される。同様にして、Ｙ方向に沿ったガス供給方向Ｄ１Ｌ（＋Ｙ方向）に沿って供給される原料ガス６は金属電極１０Ｌ及び金属電極２０Ｌ間の放電空間ＤＳＬ（図３参照）を通過し、放電空間ＤＳＬで活性化され、主としてガス噴出孔４１〜４７から活性ガス７として−Ｚ方向に向けて噴出される。したがって、ガス供給方向Ｄ１Ｈは−Ｙ方向、ガス供給方向Ｄ１Ｌは＋Ｙ方向となり、ガス噴出方向Ｄ２は−Ｚ方向となる。
【００９０】
したがって、後述する成膜処理チャンバ６３内の処理空間ＳＰ６３に処理対象基板であるウェハ６４を、ガス噴出孔３１〜３７及び４１〜４７の直下に配置することにより、ウェハ６４に対して活性ガス７を均一に供給することができる。
【００９１】
また、活性ガス７自体は高電圧側電極構成部１及び接地側電極構成部２間に形成される放電空間にて生成されるため、活性ガス７の生成時に処理対象基板であるウェハ６４にダメージを与えることもない。
【００９２】
実施の形態１の電極群構成部１０１は、接地側電極構成部２上に高電圧側電極構成部１を配置することにより電極群構成部１０１を組み立てることができる。具体的には、高電圧側電極構成部１における誘電体電極１１の中央領域Ｒ５０と、接地側電極構成部２における誘電体電極２１の中央領域Ｒ５１とが平面視完全重複するように位置決めしつつ、高電圧側電極構成部１を接地側電極構成部２上に積み上げて組み合わせることにより、電極群構成部１０１を完成することができる。
【００９３】
＜実施の形態２＞
図５はこの発明の実施の形態２である活性ガス生成装置の基本構成を模式的に示す説明図である。同図では上部から斜め下方に視た概略を示す図を示している。また、図６は図５で示した複数のガス噴出孔及びその周辺を拡大して示す説明図である。なお、図５及び図６に適宜、ＸＹＺ直交座標系を示している。
【００９４】
これらの図に示すように、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２Ｂ（第２の電極構成部）とを基本構成としている。なお、高電圧側電極構成部１については図１〜図４で示した実施の形態１及び図１６及び図１７で示した前提技術と同様であるため、同一符号を付して説明を適宜省略する。
【００９５】
接地側電極構成部２Ｂは、誘電体電極２１Ｂと誘電体電極２１Ｂの下面上に互いに分離して設けられる金属電極対２０Ｈ及び２０Ｌ（一対の第２の部分金属電極）とから構成される。
【００９６】
したがって、誘電体電極１１及び２１ＢはそれぞれＸ方向を長手方向、Ｙ方向を短手方向とした矩形状の平板構造を呈している。
【００９７】
誘電体電極２１Ｂ（第２の誘電体電極）に関し、実施の形態１の誘電体電極２１と同様、主要領域７０内の中央領域Ｒ５１においてＸ方向（第１の方向）に沿って、３個以上の複数のガス噴出孔として、ガス噴出孔３１〜３７及びガス噴出孔４１〜４７が設けられる。すなわち、実施の形態２のガス噴出孔３１〜３７及びガス噴出孔４１〜４７においても、実施の形態１と同様の第１孔ピッチｄ３、第２孔ピッチｄ４、差分孔ピッチｄ３４、差分孔ピッチｄ４３及び間隔ｄＹがそれぞれ設定されている。
【００９８】
したがって、実施の形態２の活性ガス生成装置も、実施の形態１と同様、ガス噴出孔３１〜３７及びガス噴出孔４１〜４７は、Ｘ方向（第１の方向）に沿ってガス噴出孔３ｉとガス噴出孔４ｉとが交互に配置されるように形成されていることを特徴としている。
【００９９】
このように、実施の形態２の活性ガス生成装置は上記特徴を有することにより、実施の形態１と同様、ガス噴出孔３１〜３７及び４１〜４７から均一性の高い活性ガスを噴出することができる。
【０１００】
さらに、図５及び図６に示すように、誘電体電極２１Ｂは中央領域Ｒ５１において上方（＋Ｚ方向）に突出して形成される噴射口分離用段差形状部５１（中央領域段差部）をさらに備えている。この噴射口分離用段差形状部５１はガス噴出孔３１〜３７及び４１〜４７と平面視重複することなく形成される。
【０１０１】
この噴射口分離用段差形状部５１は、整流用段差形状部５２から整流用段差形状部５３にかけて、ガス噴出孔３１〜３７とガス噴出孔４１〜４７との間をＸ方向（第１の方向）に延びて形成され、ガス噴出孔３１〜３７とガス噴出孔４１〜４７との間を分離する中央横断段差形状部５１ｃ（第３の分離部）を有している。
【０１０２】
そして、噴射口分離用段差形状部５１は、中央横断段差形状部５１ｃを起点として各々が＋Ｙ方向（第２の方向）に沿って形成され、ガス噴出孔３１〜３７（第１の数の第１の噴出孔）のうち互いに隣接するガス噴出孔３ｉ，３（ｉ＋１）間（ｉ＝１〜６）を分離する６本の第１孔分離段差形状部５１ｈ（複数の第１の分離部）を有している。さらに、噴射口分離用段差形状部５１は、中央横断段差形状部５１ｃを起点として各々が−Ｙ方向に沿って形成され、ガス噴出孔４１〜４７（第２の数の第２の噴出孔）のうち互いに隣接するガス噴出孔４ｉ，４（ｉ＋１）間（ｉ＝１〜６）を分離する６本の第２孔分離段差形状部５１ｌ（複数の第２の分離部）を有している。
【０１０３】
また、噴射口分離用段差形状部５１は、噴射口分離用段差形状部５１のＸ方向の両端部において整流用段差形状部５２及び５３との間を埋めるための端部段差形状部５１ｔをさらに有している。
【０１０４】
このように、実施の形態２の活性ガス生成装置は、中央横断段差形状部５１ｃ、第１孔分離段差形状部５１ｈ及び第２孔分離段差形状部５１ｌ及び端部段差形状部５１ｔを有する噴射口分離用段差形状部５１をさらに設けたことを特徴としている。
【０１０５】
実施の形態２の活性ガス生成装置は、６本の第１孔分離段差形状部５１ｈ（複数の第１の分離部）によりガス噴出孔３１〜３７（第１の数の第１の噴出孔）間の干渉を抑制し、６本の第２孔分離段差形状部５１ｌ（複数の第２の分離部）によりガス噴出孔４１〜４７（第２の数の第２の噴出孔）間の干渉を抑制することができる。
【０１０６】
さらに、実施の形態２の活性ガス生成装置は、中央横断段差形状部５１ｃ（第３の分離部）によりガス噴出孔３１〜３７とガス噴出孔４１〜４７との間の干渉を抑制することができる。
【０１０７】
例えば、中央横断段差形状部５１ｃの存在により、実施の形態１では発生する可能性があった、−Ｙ側からガス噴出孔３１〜３７側に供給されるガスの流れ８Ｘ（図２参照）を、図６に示すように、確実に回避することができる。
【０１０８】
その結果、実施の形態２の活性ガス生成装置は、ガス噴出孔３１〜３７及び４１〜４７（複数の噴出孔）から、より均一性の高い活性ガスを噴出することができる効果を奏する。
【０１０９】
図７は実施の形態２の活性ガス生成装置を用いて実現される成膜処理装置における断面構造を模式的に示す説明図である。なお、図７において、図６のＡ−Ａ断面の誘電体電極２１Ｂ及び誘電体電極１１を図示しているが、電極群構成部１０２に後述する金属電極２０Ｈ及び２０Ｌ並びに金属電極１０Ｈ及び１０Ｌの図示を省略する等、適宜簡略化を図っている。
【０１１０】
これらの図を参照して、活性ガス生成装置の全体構成を説明する。成膜処理チャンバ６３は処理対象基板であるウェハ６４を底面上に載置して収容しており、ウェハ６４を処理空間ＳＰ６３内に収容する基板収容部として機能している。
【０１１１】
高電圧側電極構成部１及び接地側電極構成部２Ｂからなる電極群構成部１０２は実施の形態２の活性ガス生成装置の主要部であり、原料ガス６から放電現象を利用して活性ガス７を得て、接地側電極構成部２の誘電体電極２１Ｂに離散的に形成されたガス噴出孔３１〜３７及び４１〜４７から活性ガス７を、成膜処理チャンバ６３の処理空間ＳＰ６３内に配置されたウェハ６４に向けて噴出する。
【０１１２】
このように、成膜処理チャンバ６３は、実施の形態２の活性ガス生成装置のガス噴出孔３１〜３７及び４１〜４７から噴出される活性ガス７を直接受けるように配置されることを特徴としている。
【０１１３】
すなわち、図７で示した成膜処理装置は、実施の形態２の活性ガス生成装置における電極群構成部１０２の接地側電極構成部２Ｂの下方に配置され、内部のウェハ６４（処理対象基板）に活性ガス７による成膜処理を行う成膜処理チャンバ６３とを備えることにより、成膜処理チャンバ６３の処理空間ＳＰ６３内のウェハ６４は、複数のガス噴出孔３１〜３７及び４１〜４７から噴出される活性ガス７を直接受けることができる。したがって、処理チャンバ６３はウェハ６４に対し活性ガス７による成膜処理を実行することができる。
【０１１４】
この際、Ｘ方向におけるガス噴出孔３１〜３７及び４１〜４７の形成長をＬＡとすると、この形成長ＬＡにウェハ３４の形成長を一致させ、ウェハ６４に対し、電極群構成部１０２をＹ方向に沿って移動させながら、活性ガス７を供給することにより、ウェハ６４の全体に活性ガス７を供給することできる。なお、電極群構成部１０１を固定して、ウェハ６４を移動させるようにしても良い。
【０１１５】
接地側電極構成部２の誘電体電極２１Ｂに形成される成膜処理チャンバ６３にオリフィス機能を持たせる場合を考える。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（ガス噴出孔３１〜３７及び４１〜４７の通過前の領域）圧力：３０ｋＰａ、オリフィス下流側（成膜処理チャンバ６３内）圧力：２６６Ｐａ、ガス噴出孔３１〜３７及び４１〜４７（オリフィス）それぞれの直径：φ１．３ｍｍ、ガス噴出孔３１〜３７及び４１〜４７それぞれの形成長（Ｚ方向の長さ，オリフィス長さ）：１ｍｍ」とする環境設定が考えられる。
【０１１６】
上記環境設定がなされた成膜処理装置は、活性ガス７を直下に設けられた成膜処理チャンバ６３内のウェハ６４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７を、ウェハ６４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。
【０１１７】
また、上記成膜処理装置において、実施の形態２の活性ガス生成装置における放電空間の圧力を１０ｋＰａ〜大気圧に設定し、成膜処理チャンバ６３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。
【０１１８】
なお、図７は実施の形態２の活性ガス生成装置に適用した例を示したが、実施の形態１の活性ガス生成装置に対しても、実施の形態１の活性ガス生成装置のガス噴出孔３１〜３７及び４１〜４７から噴出される活性ガス７を成膜処理チャンバ６３が直接受けるように配置されるように構成すれば、実施の形態２と同様の効果を奏する。
【０１１９】
＜他の態様＞
以下、実施の形態１及び実施の形態２の活性ガス生成装置における他の態様を説明する。なお、以下に述べる態様において実施の形態１及び実施の形態２で共通する態様については説明の都合上、原則、実施の形態１を代表して説明する。
【０１２０】
（第１の態様（実施の形態１，２共通））
図８は第１の態様における高電圧側電極構成部１及び接地側電極構成部２と高周波電源５との接続関係を模式的に示す説明図である。同図に示すように、第１の態様では、互いに独立した動作する２つの高周波電源５Ｈ及び５Ｌを有することを特徴としている。
【０１２１】
同図に示すように、接地側電極構成部２の金属電極２０Ｈ（一方側第２の部分金属電極）が高周波電源５Ｈ側の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１０Ｈ（一方側第１の部分金属電極）に高周波電源５Ｈから交流電圧が印加される。
【０１２２】
一方、接地側電極構成部２の金属電極２０Ｌ（他方側第２の部分金属電極）が高周波電源５Ｌ側の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１０Ｌ（他方側第１の部分金属電極）に高周波電源５Ｌから交流電圧が印加される。
【０１２３】
例えば、高周波電源５Ｈ及び５Ｌはそれぞれ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１０Ｈ及び１０Ｌ，金属電極２０Ｈ及び２０Ｌ間に印加することができる。この際、高周波電源５Ｈ及び５Ｌ間で０ピーク値あるいは周波数を異なる内容に設定することができる。
【０１２４】
そして、高周波電源５Ｈの交流電圧（一方側交流電圧）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１０Ｈ及び金属電極２０Ｈが平面視重複する領域が放電空間ＤＳＨ（一方側放電空間）として規定される。
【０１２５】
同様にして、高周波電源５Ｌの交流電圧（他方方側交流電圧）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１０Ｌ及び金属電極２０Ｌが平面視重複する領域が放電空間ＤＳＬ（他方側放電空間）として規定される。
【０１２６】
したがって、金属電極１０Ｈ及び金属電極２０Ｈ間の放電空間ＤＳＨを通過する原料ガス６は放電空間ＤＳＨで活性化され、主としてガス噴出孔３１〜３７から活性ガス７として噴出される。同様にして、金属電極１０Ｌ及び金属電極２０Ｌ間の放電空間ＤＳＬを通過する原料ガス６は放電空間ＤＳＬで活性化され、主としてガス噴出孔４１〜４７から活性ガス７として噴出される。
【０１２７】
このように、実施の形態の第１の態様である活性ガス生成装置は、互いに独立して設けた高周波電源５Ｈ及び５Ｌを有し、高周波電源５Ｈからの交流電圧（一方側交流電圧）の印加よって放電空間ＤＳＨ（一方側放電空間）を形成し、高周波電源５Ｌからの交流電圧（他方側交流電圧）の印加よって放電空間ＤＳＬ（他方側放電空間）を形成している。
【０１２８】
このため、第１の態様は、放電空間ＤＳＨ及び放電空間ＤＳＬ間で放電条件を変えることができるため、放電空間ＤＳＨ及び放電空間ＤＳＬ間で活性状態の異なる２種類の活性ガス７を供給することができる。
【０１２９】
（第２の態様（実施の形態２対応））
実施の形態２の活性ガス生成装置は、誘電体電極２１Ｂの上面上に噴射口分離用段差形状部５１を有している。
【０１３０】
ガス噴出孔３１〜３７は、中央横断段差形状部５１ｃ（第３の分離部）を基準として金属電極１０Ｈ及び金属電極２０Ｈの方向に設けられ、ガス噴出孔４１〜４７は、中央横断段差形状部５１ｃを基準として金属電極１０Ｌ及び金属電極２０Ｌの方向に設けられる。そして、中央横断段差形状部５１ｃの形成高さを放電空間ＤＳＬ及び放電空間ＤＳＨのギャップ長に設定すれば、ガス噴出孔３１〜３７とガス噴出孔４１〜４７との間を完全に遮断することができる。
【０１３１】
したがって、実施の形態２では、図８のカッコ内に示すように、放電空間ＤＳＨに供給する原料ガス６Ｈ（第１の原料ガス）と、放電空間ＤＳＬに供給する原料ガス６Ｌ（第２の原料ガス）として互いの種類を変えることにより、互いに異なる活性ガス７Ｈ及び７Ｌ（第１の活性ガス及び第２の活性ガス）を噴出することができる。すなわち、原料ガス６Ｈが放電空間ＤＳＨを通過して得られる活性ガス７Ｈをガス噴出孔３１〜３７から噴出させ、原料ガス６Ｌが放電空間ＤＳＬを通過して得られる活性ガス７Ｌをガス噴出孔４１〜４７から噴出させることができる。
【０１３２】
（第３の態様（実施の形態１，２共通））
実施の形態１及び実施の形態２の活性ガス生成装置において、高電圧側電極構成部１及び接地側電極構成部２（２Ｂ）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、あるいはアルミナを構成材料として形成することが望ましい。
【０１３３】
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、第３の態様は、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７をガス噴出孔３１〜３７及び４１〜４７から噴出することができる。
【０１３４】
（第４の態様（実施の形態１，２共通））
実施の形態１及び実施の形態２の活性ガス生成装置において、原料ガス６として例えば窒素、酸素、弗素、希ガス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。これら原料ガス６が電極群構成部１０１の外周部からガス供給方向Ｄ１（Ｄ１Ｈ，Ｄ１Ｌ）に沿って内部へと進み、内部の放電空間ＤＳＨ及びＤＳＬを経由して活性ガス７となり、活性ガス７（ラジカルを含んだガス）は誘電体電極２１（２１Ｂ）に設けられた複数のガス噴出孔３１〜３７及び４１〜４７からガス噴出方向Ｄ２に沿って後述する成膜処理チャンバ６３の処理空間ＳＰ６３（図５参照）へと噴出される。成膜処理チャンバ６３内において、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６４に対し成膜処理を行うことができる。
【０１３５】
このように、第４の態様は、窒素、酸素、弗素、希ガス及び水素のうち少なくとも一つを含む原料ガス６から、より高密度の活性ガス７を生成することができる。
【０１３６】
（第５の態様（実施の形態１，２共通））
実施の形態１及び実施の形態２の活性ガス生成装置において、複数のガス噴出孔の形状（直径）を複数のガス噴出孔３１〜３７及び４１〜４７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。
【０１３７】
上記第５の態様は、複数のガス噴出孔３１〜３７及び４１〜４７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。
【０１３８】
（第６の態様（実施の形態１，２共通））
実施の形態１及び実施の形態２の活性ガス生成装置において、供給される原料ガス６として、前駆体ガス（プリカーサガス）を採用しても良い。
【０１３９】
原料ガス６を、前駆体ガス（プリカーサガス）とすることにより、反応性ガスとしての高アスペクト比なウェハ６４の表面処理用のガスの利用だけでなく、ウェハ６４上での成膜に必要な、成膜として堆積素材となる前駆体ガスについても、ウェハ６４の表面に供給して成膜することができる。
【０１４０】
（第７の態様（主として実施の形態２対応））
実施の形態２の誘電体電極２１Ｂの上面上に形成される、整流用段差形状部５２及び５３並びに噴射口分離用段差形状部５１は高電圧側電極構成部１と接地側電極構成部２Ｂ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２１Ｂ間のＺ方向の距離）を規定するスペーサとしても機能させることが望ましい。
【０１４１】
したがって、接地側電極構成部２Ｂ上に高電圧側電極構成部１を積層する簡単な組立工程を採用し、噴射口分離用段差形状部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。
【０１４２】
なお、実施の形態１においても、整流用段差形状部５２及び５３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によっても上記効果を達成することができる。
【０１４３】
＜その他＞
なお、上述した実施の形態１及び実施の形態２では、誘電体電極２１（２１Ｂ）を平面視矩形状の平板構造としたが、図１，図４及び図５に示すように、平面視矩形状の金属電極対２０Ｈ及び２０Ｌを平面視して誘電体電極２１（２１Ｂ）の中央領域Ｒ５１を挟んで互いに対向するように、誘電体電極２１の下面上に配置可能であれば、その形状は特に限定されない。例えば、誘電体電極２１の平面形状を、基本的には矩形状を採用しつつ角部を丸める等の変形を加えても良い。同様なことは、誘電体電極１１についても当てはまる。
【０１４４】
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】
【０１４５】
１  高電圧側電極構成部
２  接地側電極構成部
５，５Ｈ，５Ｌ  高周波電源
１１，２１，２１Ｂ  誘電体電極
１０Ｈ，１０Ｌ，２０Ｈ，２０Ｌ  金属電極
３１〜３７，４１〜４７  ガス噴出孔
５１  噴射口分離用段差形状部
５１ｃ  中央横断段差形状部
５１ｈ  第１孔分離段差形状部
５１ｌ  第２孔分離段差形状部
５２，５３  整流用段差形状部
６３  成膜処理チャンバ
６４  ウェハ
Ｒ５０，Ｒ５１  中央領域
【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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【国際調査報告】
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2018003002.tif 000021
2018003002.tif 000022