(57)【要約】  基材の少なくとも一部の表面を処理するための装置及び方法がここに記載される。一の実施態様において、該装置は、内部容積部、該基材、及び排気マニホールドを含むプロセスチャンバー；一以上のエネルギー源によって一以上の反応性ガス及び随意的に追加的なガスを含むプロセスガスが活性化されて、活性化反応性ガスを提供する活性化反応性ガス供給源；及び該供給源及び該内部容積部と流体で連通している分配導管を有し：該分配導管は該活性化反応性ガスを該内部容積部及び直接的に該基材に導く複数の開口部を含み、ここで該活性化反応性ガスは該表面と接触し、使用済みの活性化反応性ガス及び／又は揮発性生成物をもたらし、これらは該排気マニホールドを通じて該内部容積部から引き出される装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一の寸法が３０.４８ｃｍ（１フィート）を超え、及び／又は表面積が０．１８５ｍ２（２平方フィート）以上の基材の表面を活性化反応性ガスで処理するための装置であって、：
（ａ）該基材の表面の少なくとも一部を保持するように構成された内部容積部（ここで該表面の一部の少なくとも一の寸法は０．３０４８ｍ（１フィート）を超える）、及び排気マニホールドを含む、プロセスチャンバー；
（ｂ）プラズマ源を含むエネルギー源によって反応性ガスを含みかつ追加的なガスを含んでもよいプロセスガスが活性化されて、活性化反応性ガスを提供する、活性化反応性ガス供給源；並びに、
（ｃ）分配導管であって、これが該供給源及び該内部容積部と流体で連通しており、該活性化反応性ガスを該内部容積部に及び直接的に該基材に導く複数の開口部を含み、ただし該分配導管が或る数（Ｎ）の開口部を有し、各開口部は断面積（Ａｏ）を有し、そして分配導管は断面積（Ａｃ）を有し、そして開口部の最大断面積（Ｎ×Ａｏ）が以下の式
１．０×Ａｃ＞Ｎ×Ａｏ≧０．４９×Ａｃ        （１）
によって決定されうる、分配導管
を含む装置であって、そして
ここで該活性化反応性ガスは直接的に流体で該表面と連通しかつ該表面と接触し、使用済みの活性化反応性ガス及び／又は揮発性生成物をもたらし、これらは該排気マニホールドを通じて該内部容積部から引き出される、装置。
【請求項２】
開口部の最大断面積（Ｎ×Ａｏ）が以下の式
０．９×Ａｃ＞Ｎ×Ａｏ≧０．４９×Ａｃ        （２）
によって決定されうる、請求項１に記載された装置。
【請求項３】
プラズマ源が遠隔のプラズマ源、現場のプラズマ源、及びそれらの混合物からなる群から選択されており、かつ該プラズマ源が遠隔の熱エネルギー源、触媒的なエネルギー源、現場の熱エネルギー源、電子付着、光子系エネルギー源及びそれらの混合物によって補助されてもよい、請求項１に記載された装置。
【請求項４】
プロセスチャンバーが圧力調整器をさらに含み、チャンバーの運転圧力を７６０ｔｏｒｒ（１０１．３ｋＰａ）未満に調整する、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
各開口部は側壁を有し、側壁は少なくとも２０°またはそれより大きい角度で角を削られている（面取りされている）、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
各開口部が少なくとも０．１ｍｍ（４ｍｉｌ）の直径（ｄｏ）を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
分配導管が２〜５００の範囲の数（Ｎ）の開口部を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
分配導管が処理される表面に平行に配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
各開口部は角度αで角を削られている（面取りされている）側壁を有し、各開口部は他の開口部から距離ｘの間隔を開けられ、そして分配導管は処理される表面から距離ｙの間隔が開けられ、ｙが
ｘ／（２×ｔａｎα）≦ｙ
となる、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
各開口部は角度αで角を削られている（面取りされている）側壁を有し、各開口部は他の開口部から距離ｘの間隔を開けられ、そして分配導管は処理される表面から距離ｙの間隔が開けられ、ｙが
ｘ／（２×ｔａｎα）≦ｙ
となる、請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
分配導管は処理される表面から距離ｙの間隔が開けられ、ｙは１〜１５０ｃｍ（０．４〜６０ｉｎｃｈ）の範囲にある、請求項１、９又は１０に記載の装置。
【請求項１２】
各開口部は他の開口部から距離ｘの間隔を開けられ、ｘは０．１〜２５０ｃｍ（０．０４〜９８ｉｎｃｈ）の範囲にある、請求項１、９、１０又は１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
処理される表面に最も近接する分配経路（ｃｈａｎｎｅｌ）の表面の一面にわたって複数の開口部がほぼ均一に分布している、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
分配経路がチューブ状の導管であり、かつ開口部はチューブの片側に実質的にチューブの軸に平行に一列になって備えられる、請求項１又は１３に記載の装置。
【請求項１５】
分配経路の一つの壁が板の形態で備えられ、かつここで開口部が該板に、好ましくはその範囲一面に均一に、配置される、請求項１又は１３に記載の装置。
【請求項１６】
開口部の形状が円形、長円形(oval)、長方形、四角形（quadratic)、多角形、楕円（elliptic)及び細長い穴（slot）の形状から選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
反応チャンバー及び／又は活性化ガス供給源を加熱するための加熱手段をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
排気マニホールドが複数の開口部を含み、該開口部が好ましくは実質的に寸法及び形状が類似しており、最も好ましくは分配導管の開口部に向かい合って置かれる、請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
少なくとも一の寸法が３０．４８ｃｍ（１フィート）を超え、及び／又は表面積が０．１８５ｍ２（２平方フィート）以上の基材の表面を活性化反応性ガスで処理するための装置であって、：
（ａ）該基材の表面の少なくとも一部を保持するように構成された内部容積部（ここで該表面の一部の少なくとも一の寸法は０．３０４８ｍ（１フィート）を超える）、及び排気マニホールドを含む、プロセスチャンバー；
（ｂ）プラズマ源を含むエネルギー源によって反応性ガスを含みかつ追加的なガスを含んでもよいプロセスガスが活性化されて、活性化反応性ガスを提供する、活性化反応性ガス供給源；並びに、
（ｃ）分配導管であって、これが該供給源及び該内部容積部と流体で連通しており、該活性化反応性ガスを該内部容積部に及び直接的に該基材に導く複数の開口部を含み、ただし入口が該分配導管の中間に実質的に配置される、分配導管
を含む装置であって、そして
ここで該活性化反応性ガスは直接的に流体で該表面と連通し、かつ該入口に配送され、かつ該表面と接触し、使用済みの活性化反応性ガス及び／又は揮発性生成物をもたらし、これらは該排気マニホールドを通じて該内部容積部から引き出される、装置。
【請求項２０】
分配導管が或る数（Ｎ）の開口部を有し、各開口部は断面積（Ａｏ）を有し、そして分配導管は断面積（Ａｃ）を有し、そして開口部の最大断面積（Ｎ×Ａｏ）が以下の式
１．０×Ａｃ＞Ｎ×Ａｏ≧０．１×Ａｃ        （１）
によって決定されうる、請求項１９に記載された装置。
【請求項２１】
開口部の最大断面積（Ｎ×Ａｏ）が以下の式
０．９×Ａｃ＞Ｎ×Ａｏ≧０．４９×Ａｃ        （２）
によって決定されうる、請求項２０に記載された装置。
【請求項２２】
基材の表面の少なくとも一部を処理するための方法であって、該基材が０．３０４８ｍ（１フィート）を超える幅部及び０．６０９６ｍ（２フィート）を超える長手方向部、及び／又は０．１８５８ｍ２（２平方フィート）又はそれ以上の表面積を有し、該方法が：
該基材の表面の少なくとも一部をプロセスチャンバーの内部容積部内に提供し、該プロセスチャンバーが該内部容積部、排気マニホールド及び分配導管を含み、前記分配導管は複数の開口部を含みかつ前記開口部を通じて該内部容積部と流体で連通しており、及び活性化反応性ガス供給源を提供すること；
該活性化反応性ガス供給源において、反応性ガスを含みかつ追加的なガスを含んでもよいプロセスガスにプラズマエネルギーを供給すること；
該活性化反応性ガスを該活性化反応性ガス供給源から該分配導管を通過させ、ここで該活性化反応性ガスが該開口部を通じかつ該内部容積部へ流れ、ただし分配導管が或る数（Ｎ）の開口部を有し、各開口部は断面積（Ａｏ）を有し、そして分配導管は断面積（Ａｃ）を有し、そして開口部の最大断面積（Ｎ×Ａｏ）が以下の式
１．０×Ａｃ＞Ｎ×Ａｏ≧０．４９×Ａｃ        （１）
によって決定されうること；
少なくとも一部の該表面を該活性化反応性ガスと接触させて該表面を処理し、ここで該活性化反応性ガスが該分配導管から該表面まで直接的に流体で連通していること；並びに
使用済みの活性化反応性ガス及び／又は揮発性生成物を該排気マニホールドを通じて該内部容積部から除去すること、を含む方法。
【請求項２３】
開口部の最大断面積（Ｎ×Ａｏ）が以下の式
０．９×Ａｃ＞Ｎ×Ａｏ≧０．４９×Ａｃ        （２）
によって決定されうる、請求項２２に記載された方法。
【請求項２４】
反応性ガスが、
（ｉ）酸素、オゾン、一酸化窒素、亜酸化窒素、二酸化窒素、一酸化炭素、二酸化炭素、水、及びこれらの混合物から選択した酸素含有ガス、
（ｉｉ）フッ素含有ガス；ペルフルオロカーボン；ハイドロフルオロカーボン；オキシフルオロカーボン；酸素処理したハイドロフルオロカーボン；ハイドロフルオロエーテル；ハイポフルオライト；フルオロペルオキシド；フルオロトリオキシド；フルオロアミン；フルオロニトリル；スルホキシフルオライド；及びこれらの混合物、又は、
（ｉｉｉ）ＢＣｌ３、ＣＯＣｌ２、ＨＣｌ、Ｃｌ２、ＣｌＦ３、ＮＦｘＣｌ３−ｘ（ここでｘは０〜２の範囲の整数である）、クロロカーボン、クロロハイドロカーボン、及びこれらの混合物から選択した塩素含有ガス、を含む請求項２２に記載された方法。
【請求項２５】
フッ素含有ガスがＦ２；ＨＦ、ＮＦ３；ＳＦ６；ＳＦ４；ＣＯＦ２、ＮＯＦ、Ｃ３Ｆ３Ｎ３、及びこれらの混合物から選択される、請求項２４に記載された方法。
【請求項２６】
プロセスガスが追加的なガスを含む、請求項２２に記載された方法。
【請求項２７】
該追加的なガスがＨ２、Ｎ２、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ａｒ、及びこれらの混合物から選択したものである、請求項２６に記載された方法。
【請求項２８】
接触ステップの間、基材が活性化反応性ガスに対して実質的に平行である、請求項２２に記載された方法。
【請求項２９】
接触ステップの間、基材が活性化反応性ガスに対して実質的に垂直である、請求項２２に記載された方法。
【請求項３０】
基材がガラスを含む、請求項２２に記載された方法。
【請求項３１】
７６０ｔｏｒｒ（１０１．３ｋＰａ）未満の圧力で該接触が実施される、請求項２３に記載された方法。
【請求項３２】
表面処理が、酸化、還元、窒化、炭化、ハロゲン化、粗面化、滑面化、清浄化、又はエッチング（食刻化）からなる群（ただし任意の層付着処理は含まない）から選択した処理である、請求項２２に記載された方法。
【請求項３３】
請求項１〜１８のいずれか１項に記載された装置を使用して実施される、請求項２２〜３２のいずれか１項に記載された方法。
【請求項３４】
基材の表面の少なくとも一部を処理するための方法であって、該基材が０．３０４８ｍ（１フィート）を超える幅部及び０．６０９６ｍ（２フィート）を超える長手方向部、及び／又は０．１８５８ｍ２（２平方フィート）又はそれ以上の表面積を有し、該方法が：
該基材の表面の少なくとも一部をプロセスチャンバーの内部容積部内に提供し、該プロセスチャンバーが該内部容積部、排気マニホールド及び分配導管を含み、前記分配導管は複数の開口部を含みかつ前記開口部を通じて該内部容積部と流体で連通しており、及び活性化反応性ガス供給源を提供すること；
該活性化反応性ガス供給源において、反応性ガスを含みかつ追加的なガスを含んでもよいプロセスガスにプラズマエネルギーを供給すること；
該活性化反応性ガスを該活性化反応性ガス供給源から該分配導管を通過させ、ここで該活性化反応性ガスが該開口部を通じかつ該内部容積部へ流れ、該分配導管が該活性化反応性ガスを該内部容積部に及び直接的に該基材に導く複数の開口部を含み、ただし入口が該分配導管の中間に実質的に配置されること；
少なくとも一部の該表面を該活性化反応性ガスと接触させて該表面を処理し、ここで該活性化反応性ガスが該分配導管から該表面まで直接的に流体で連通していること；並びに
使用済みの活性化反応性ガス及び／又は揮発性生成物を該排気マニホールドを通じて該内部容積部から除去すること、を含む方法。
【請求項３５】
請求項２０に記載の装置を使用して実施される、請求項３４に記載された方法。
【請求項３６】
請求項２１に記載の装置を使用して実施される、請求項３４に記載された方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ガラス、金属、セミメタル、高分子、セラミック及びプラスチックを含む、比較的幅広で（例えば、０．３０４８ｍ（１フィート）又は０．９１４４ｍ（３フィート）幅又はそれより大きい）、長く（例えば０．６０９６ｍ（２フィート）長又は１．２１９２ｍ（４フィート）長又はそれより長い）及び／又は広い表面積（例えば０．１８５８ｍ２（２平方フィート）又はそれより広い又は１．１１４８ｍ２（１２平方フィート）又はそれより広い）の様々な基材の表面処理は、基材（例えば、ガラス、金属、セミメタル、高分子、セラミック及びプラスチック及び様々のコーティングが広く付着されたもの）と同様に、様々な産業に対してますます重要になりつつある。これに関連して、高分子、プラスチックと金属、セミメタルとセラミックの表面を処理して他の材料への接着(adhesion)と結合(bonding)を改善すること；高分子とプラスチックの表面を処理して気体及び液体の浸透性を変化させること；高分子、プラスチック、ガラス及びセラミックの表面を処理して親水性又は疎水性を与えること；コートした及びコートしていない高分子、プラスチック、金属、セミメタル、セラミック及びガラスの表面を処理して望ましくない表面汚染物（例えば、水分、オイル等）を除去すること、及び／又はコートしていない及びコートした高分子、プラスチック、ガラス及びセラミックの表面を処理してそれらの光学的特性（例えば光吸収、透過率、反射及び散乱）を変化させることの提案がされている。
【背景技術】
【０００２】
望ましくない材料例えばケイ素又はケイ素酸化物をプロセスチャンバー例えば半導体製造用の化学気相付着（ＣＶＤ）反応器又はプラズマ化学気相付着（ＰＥＣＶＤ）反応器から除去するための周知の方法は、反応性ガスをシャワーヘッドを通じてチャンバーに導入し、そしてチャンバー内でプラズマを発生させることによって反応性ガスを活性化し、望ましくない材料を削り（エッチ）取ることである。シャワーヘッドの目的は反応性ガスを基材の露出した面積の一面に分配することである。このようなプロセスは概して現場のプラズマ活性化および基材又は付着チャンバーの洗浄又は「現場のプラズマ洗浄」と呼ばれる。
【０００３】
望ましくない材料例えばケイ素又はケイ素酸化物をプロセスチャンバー例えば半導体又はフラットパネルディスプレイ製造用のＣＶＤ反応器又はＰＥＣＶＤ反応器から除去するための別の周知の方法は、プラズマによって反応器外の場所で反応性ガスを活性化し、そして活性化した種（すなわちイオン、フリーラジカル、電子、粒子、等）をシャワーヘッドを通じてチャンバーに導入し、望ましくない材料を削り（エッチ）取ることである。このような方法はここに「遠隔のプラズマ洗浄」として言及される。遠隔のプラズマ洗浄はまたプロセスチャンバーの壁及び／又は付属品から付着残留物を洗浄するためにも使用されてもよい。これらの適用において、ガス分配の均一性は重要ではなくそして基材はチャンバー内に存在しない。
【０００４】
望ましくない材料例えばケイ素又はケイ素酸化物をプロセスチャンバーから除去するための比較的周知度の低い方法は、反応性ガスを分配器プレートを通じてチャンバーのトップ部（これはプロセスチャンバーの主要部から分離されている）に導入し、反応チャンバーのトップ部においてその現場で反応性ガスを活性化し、そしてそれから活性化した種を分配器プレートを通じて主要部に導入する。このような方法はここで「変更した現場のプラズマ洗浄」として言及される。
【０００５】
米国特許第６，２４５，３９６号及び第６，８９２，６６９号は現場のプラズマ増強付着及びＣＶＤ反応器の清浄のための方法を開示する。分配器プレート又はシャワーヘッドを通じて反応性ガスを導入すること及び現場のプラズマを発生させることにより反応性ガスを活性化することによって基材及び／又はチャンバーは洗浄される。しかしながら、大面積の基材に均一なプラズマを維持することが困難なため、これは小面積の基材の洗浄に限定される。結果として、これは大面積の基材の表面を洗浄又は処理するためには好適ではないことがある。
【０００６】
米国特許第４，７９２，３７８号は別の種類の現場のプラズマ増強付着及びＣＶＤ反応器の洗浄を開示する。フラットなガス偏向ディスクがシャワーヘッドの真上に置かれ、主要チャンバーへ反応性ガスのより良好な分配を得る。
【０００７】
米国特許第６，２９９，７２５号、第６，３８７，８１６号、第６，６１７，２５６号、第６，８３３，０４９号、第２００２／００２６９８３号、及びＷＯ第９９／００５３２号はＣＶＤ反応器を洗浄するための変更した現場のプラズマ法を開示する。反応性ガスはチャンバーのトップ部にあるプラズマで活性化され、そして活性化反応性ガスはシャワーヘッドを通じて主要チャンバーに導入され、チャンバーを洗浄する。一部の活性化していない反応性ガスも第二の分配リングを通じて直接的にチャンバーに導入され洗浄に役立つ。前述の文献では反応性ガスをチャンバーに均一に分配する第二分配リングの設計に関する情報は提供されていない。あらゆる場合において、大面積の基材に均一なプラズマを維持することが困難なため、現場のプラズマ洗浄方法は小面積の基材の洗浄に限定される。結果として、これは大面積の基材の表面を洗浄又は処理するためには好適ではないことがある。
【０００８】
米国特許第５，６１４，０２６号、第５，７８８，７７８号及び欧州特許第０９８００９２号は、遠隔のプラズマの洗浄方法を開示し、そこでは遠隔で活性化した反応性ガス流はシャワーヘッドを通じて洗浄チャンバーに導入される。
【０００９】
米国特許第２００４／００６５２５６号は化学気相付着チャンバーへガスを導入するための分配経路（channel)を開示する。この公開された出願は、ガス分配経路の断面積はガスインジェクションポートより１０〜１００倍より大きいことを述べているが、この付着チャンバー内にガスを均一に分配するための必要なポート数については述べていない。
【００１０】
欧州特許第０７０９８７５号及びＷＯ第９９／６５０５７号は反応性ガスを付着チャンバーに均一に分配するためのリング形状デザインの分配器を開示する。
【００１１】
米国特許第２００４／００２５７８６号はデュアルガス導入システムを開示し、これは中間に緩衝チャンバーを伴い、基材を積み上げる（スタックする）方向に沿って反応性ガスを分配する。このデュアルガス導入システムはガス分配システム内の金属表面領域と反応性ガスとの接触を大幅に増加させることがあり、これはプラズマ活性化反応性ガスを活性化した状態に保つことに対して非常に有害なことがある。したがって、このガス分配システムのデザインはプラズマ活性化反応性ガスをプロセスチャンバーに導入するには好適ではない。
【００１２】
欧州特許第１，２７６，０３１号は一連の開口（aperture)を通じて均一なガスの流れを提供するためのパイプシステム内のパイプを開示する。この内部のパイプ又はマニホールドのデザインは、総開口部面積のマニホールド断面積に対する割合が１を超えないことを要求する。このデザイン要件を使用してマニホールドを通じた均一なガス分配を提供することはできない。さらに、このようなシステムはプラズマ活性化反応性ガスを活性化した状態に保つことに対して非常に有害なので、パイプデザインのパイプはプラズマ活性化反応性ガスをチャンバーに導入するためには使えない。その結果として、このガス分配システムのデザインはプラズマ活性化反応性ガスをプロセスチャンバーに導入するには好適ではない。
【００１３】
基材又はＣＶＤ反応器の壁から望ましくない付着物をプラズマ活性化反応性ガスで除去するための、上記の現場のプラズマ、変更した現場のプラズマ及び遠隔のプラズマ技術、（ここでこの反応性ガスは現場のプラズマ源で又は遠隔のプラズマ源を使用することによって活性化される）、はここに記載される目的で多様な基材の表面を処理するために使用できる。例えば、これらの材料の表面は適当な活性化反応性ガスで処理し、コートしていない又はコートした基材表面を粗面化又は滑面化すること、材料又はコーティングを選択的にエッチ又は除去すること、表面に存在する材料を酸化又は還元すること、及び高い点及び／又は低い点を選択的に除去又はエッチすることによってコートしていない及びコートした基材表面の粗面度又は滑面度を改善すること、が可能である。これらの表面処理技術はコートしていない又はコートした基材の一又は二以上の光学的特性、例えば光吸収、透過率、反射及び／又は散乱を変化させるのに効果的であることが知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
現場のプラズマ活性化反応性ガスシステムの使用は材料処理において効果的であるが、現場の活性化反応性ガスシステムでの処理は小さな表面積（例えば、マイクロ電子用途用の１０．１６〜３０．４８ｃｍ（４〜１２インチ）の範囲の直径又は幅０．３０４８ｍ（１フィート）未満、長さ０．６０９６ｍ（２フィート）未満の寸法、及び又はフラットパネルディスプレイ用途用の０．１８５８ｍ２（２平方フィート）未満の曝露表面積、を有する基材）の、イオンボンバードにより生じるダメージを受けにくい表面、及び／又は粗表面改質を必要とする表面に限定される。前述のプロセス及び処理の多くは基材の表面をエッチ又は処理するよりむしろ付着のために使用される。さらに、幅広で、長く、及び／又は大きな表面積の材料を正確に、均一にかつ再生可能な方法で(reproducibly)処理するために反応性ガスを現場のプラズマ活性化するシステムを使用することは困難である。同様に、遠隔のプラズマ活性化反応性ガスシステムでの処理は、これまで、小さな表面積に限定されている。幅広で及び／又は長い表面積を有する材料を正確に、均一にかつ再生可能な方法で改質又は処理するために、遠隔の活性化反応性ガス処理システムを使用することは困難である。問題は活性化反応性ガスをプロセスチャンバーで均一に分配すること及び活性化反応性ガス中に存在する活性化種の再結合により活性化反応性ガスが活性を損失することに関係すると考えられる。従って、基材の幅広の及び／又は長い面積を処理、改質又はエッチングするのに好適であり、イオンボンバードによる基材へのダメージを回避し、活性化反応性ガス中に存在する活性化種の再結合によって処理効率を大幅に落とすことなく活性化反応性ガスを均一にその基材の幅広の及び／又は長い表面積に分配する、反応性ガス処理システムを開発する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一態様は、少なくとも一の寸法が３０．４８ｍ（１フィート）を超え、及び／又は表面積が０．１８５ｍ２（２平方フィート）以上の基材の表面を活性化反応性ガスで処理するための装置に関係し、この装置は：
（ａ）該基材の表面の少なくとも一部を保持するように構成された内部容積部（ここで該表面の一部の少なくとも一の寸法は０．３０４８ｍ（１フィート）を超える）、及び排気マニホールドを含む、プロセスチャンバー；
（ｂ）プラズマ源を含むエネルギー源によって反応性ガスを含みかつ追加的なガスを含んでもよいプロセスガスが活性化されて、活性化反応性ガスを提供する、活性化反応性ガス供給源；並びに、
（ｃ）分配導管であって、これが該供給源及び該内部容積部と流体で連通しており、該活性化反応性ガスを該内部容積部に及び直接的に該基材に導く複数の開口部を含み、ただし該分配導管が或る数（Ｎ）の開口部を有し、各開口部は断面積（Ａｏ）を有し、そして分配導管は断面積（Ａｃ）を有し、そして開口部の最大断面積（Ｎ×Ａｏ）が以下の式
１．０×Ａｃ＞Ｎ×Ａｏ≧０．４９×Ａｃ        （１）
によって決定されうる、分配導管
を含む装置であって、そして
ここで該活性化反応性ガスは直接的に流体で該表面と連通しかつ該表面と接触し、使用済みの活性化反応性ガス及び／又は揮発性生成物をもたらし、これらは該排気マニホールドを通じて該内部容積部から引き出される。
【００１６】
ある実施態様において、開口部の最大断面積（Ｎ×Ａｏ）が以下の式
０．９×Ａｃ＞Ｎ×Ａｏ≧０．４９×Ａｃ        （２）
によって決定されうる。
【００１７】
ある実施態様において、プラズマ源が遠隔のプラズマ源、現場のプラズマ源、及びそれらの混合物からなる群から選択されており、かつ該プラズマ源が遠隔の熱エネルギー源、触媒的なエネルギー源、現場の熱エネルギー源、電子付着、光子系エネルギー源及びそれらの混合物によって補助されてもよい。
【００１８】
ある実施態様において、プロセスチャンバーが圧力調整器をさらに含み、チャンバーの運転圧力を７６０ｔｏｒｒ（１０１．３ｋＰａ）未満に調整する。
【００１９】
別の態様において、本発明は少なくとも一の寸法が３０．４８ｃｍ（１フィート）を超え、及び／又は表面積が０．１８５ｍ２（２平方フィート）以上の基材の表面を活性化反応性ガスで処理するための装置であって、この装置が：
（ａ）該基材の表面の少なくとも一部を保持するように構成された内部容積部（ここで該表面の一部の少なくとも一の寸法は０．３０４８ｍ（１フィート）を超える）、及び排気マニホールドを含む、プロセスチャンバー；
（ｂ）プラズマ源を含むエネルギー源によって反応性ガスを含みかつ追加的なガスを含んでもよいプロセスガスが活性化されて、活性化反応性ガスを提供する、活性化反応性ガス供給源；並びに、
（ｃ）分配導管であって、これが該供給源及び該内部容積部と流体で連通しており、該活性化反応性ガスを該内部容積部に及び直接的に該基材に導く複数の開口部を含み、ただし入口が該分配導管の中間に実質的に配置される、分配導管
を含む装置であって、そして
ここで該活性化反応性ガスは直接的に流体で該表面と連通し、かつ該入口に配送され、かつ該表面と接触し、使用済みの活性化反応性ガス及び／又は揮発性生成物をもたらし、これらは該排気マニホールドを通じて該内部容積部から引き出される。
【００２０】
この実施態様を変化させたものにおいて、分配導管が或る数（Ｎ）の開口部を有し、各開口部は断面積（Ａｏ）を有し、そして分配導管は断面積（Ａｃ）を有し、そして開口部の最大断面積（Ｎ×Ａｏ）が以下の式
１．０×Ａｃ＞Ｎ×Ａｏ≧０．１×Ａｃ        （１）
によって決定されうる。
【００２１】
この実施態様を変化させたものにおいて、開口部の最大断面積（Ｎ×Ａｏ）が以下の式
０．９×Ａｃ＞Ｎ×Ａｏ≧０．４９×Ａｃ        （２）
によって決定されうる。
【００２２】
さらに別の態様において、本発明は基材の表面の少なくとも一部を処理するための方法に関係し、該基材が０．３０４８ｍ（１フィート）を超える幅部及び０．６０９６ｍ（２フィート）を超える長手方向部、及び／又は０．１８５８ｍ２（２平方フィート）又はそれ以上の表面積を有し、該方法が：
該基材の表面の少なくとも一部をプロセスチャンバーの内部容積部内に提供し、該プロセスチャンバーが該内部容積部、排気マニホールド及び分配導管を含み、前記分配導管は複数の開口部を含みかつ前記開口部を通じて該内部容積部と流体で連通しており、及び活性化反応性ガス供給源を提供すること；
該活性化反応性ガス供給源において、反応性ガスを含みかつ追加的なガスを含んでもよいプロセスガスにプラズマエネルギーを供給すること；
該活性化反応性ガスを該活性化反応性ガス供給源から該分配導管を通過させ、ここで該活性化反応性ガスが該開口部を通じかつ該内部容積部へ流れ、ただし分配導管が或る数（Ｎ）の開口部を有し、各開口部は断面積（Ａｏ）を有し、そして分配導管は断面積（Ａｃ）を有し、そして開口部の最大断面積（Ｎ×Ａｏ）が以下の式
１．０×Ａｃ＞Ｎ×Ａｏ≧０．４９×Ａｃ        （１）
によって決定されうること；
少なくとも一部の該表面を該活性化反応性ガスと接触させて該表面を処理し、ここで該活性化反応性ガスが該分配導管から該表面まで直接的に流体で連通していること；並びに
使用済みの活性化反応性ガス及び／又は揮発性生成物を該排気マニホールドを通じて該内部容積部から除去すること、を含む。
【００２３】
さらに別の態様において、本発明は基材の表面の少なくとも一部を処理するための方法に関係し、該基材が０．３０４８ｍ（１フィート）を超える幅部及び０．６０９６ｍ（２フィート）を超える長手方向部、及び／又は０．１８５８ｍ２（２平方フィート）又はそれ以上の表面積を有し、該方法が：
該基材の表面の少なくとも一部をプロセスチャンバーの内部容積部内に提供し、該プロセスチャンバーが該内部容積部、排気マニホールド及び分配導管を含み、前記分配導管は複数の開口部を含みかつ前記開口部を通じて該内部容積部と流体で連通しており、及び活性化反応性ガス供給源を提供すること；
該活性化反応性ガス供給源において、反応性ガスを含みかつ追加的なガスを含んでもよいプロセスガスにプラズマエネルギーを供給すること；
該活性化反応性ガスを該活性化反応性ガス供給源から該分配導管を通過させ、ここで該活性化反応性ガスが該開口部を通じかつ該内部容積部へ流れ、該分配導管が該活性化反応性ガスを該内部容積部に及び直接的に該基材に導く複数の開口部を含み、ただし入口が該分配導管の中間に実質的に配置されること；
少なくとも一部の該表面を該活性化反応性ガスと接触させて該表面を処理し、ここで該活性化反応性ガスが該分配導管から該表面まで直接的に流体で連通していること；並びに
使用済みの活性化反応性ガス及び／又は揮発性生成物を該排気マニホールドを通じて該内部容積部から除去すること、を含む。
【００２４】
さらに別の態様において、本発明は上述した装置を使用する方法に関係する。
【００２５】
基材の表面の少なくとも一部を処理するための方法が提供され、該基材が０．３０４８ｍ（１フィート）を超える幅部及び０．６０９６ｍ（２フィート）を超える長手方向部、及び／又は０．１８５８ｍ２（２平方フィート）又はそれ以上の表面積を有し、該方法が：
該基材の表面の少なくとも一部をプロセスチャンバーの内部容積部内に提供し、該プロセスチャンバーが該内部容積部、排気マニホールド及び分配導管を含み、前記分配導管は複数の開口部を含みかつ前記開口部を通じて該内部容積部と流体で連通しており、及び活性化反応性ガス供給源を提供すること；
該活性化反応性ガス供給源において、反応性ガスを含みかつ追加的なガスを含んでもよいプロセスガスにプラズマエネルギーを供給すること；
該活性化反応性ガスを該活性化反応性ガス供給源から該分配導管を通過させ、ここで該活性化反応性ガスが該開口部を通じかつ該内部容積部へ流れること；
少なくとも一部の該表面を該活性化反応性ガスと接触させて該表面を処理し、ここで該活性化反応性ガスが該分配導管から該表面まで直接的に流体で連通していること；並びに
使用済みの活性化反応性ガス及び／又は揮発性生成物を該排気マニホールドを通じて該内部容積部から除去すること、を含む。
【００２６】
さらなる実施態様において、０．３０４８ｍ（１フィート）を超える幅部及び０．６０９６ｍ（２フィート）を超える長手方向部、及び／又は０．１８５８ｍ２（２平方フィート）又はそれ以上の表面積を有するガラスを含む基材の表面の少なくとも一部を処理するための方法が提供される。該方法は：
該基材をプロセスチャンバーの内部容積部内に提供し、該プロセスチャンバーが該内部容積部、排気マニホールド及び少なくとも一つの開口部を含む分配導管を含み、ここで該分配導管は該内部容積部及び活性化反応性ガス供給源と流体で連通しており、そしてここで分配導管が或る数（Ｎ）であって少なくとも一つの開口部を有し、その少なくとも一つの開口部は断面積（Ａｏ）を有し、分配導管は断面積（Ａｃ）を有し、そして開口部の最大総断面積Ｎ×Ａｏが少なくとも０．４９×Ａｃから１．０×Ａｃまでの範囲にあり、遠隔のプラズマエネルギー源を使用することによって反応性ガス及び随意的に追加的なガスを含むプロセスガスを活性化し、活性化反応性ガス供給源を提供すること；
該活性化反応性ガスを該活性化反応性ガス供給源から該分配導管を通過させ、ここで該活性化反応性ガスが該開口部を通じかつ該内部容積部へ流れること；
少なくとも一部の該表面を該活性化反応性ガスと接触させて該表面を処理し、ここで接触は１０１３２５Ｐａ（７６０Ｔｏｒｒ）未満の圧力で実施されること；並びに
使用済みの活性化反応性ガス及び／又は揮発性生成物を該排気マニホールドを通じて該内部容積部から除去すること、を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
基材の比較的大きな表面積−−幅広で（例えば０．３０４８ｍ（１フィート）幅より大きい又は０．９１４４ｍ（３フィート）幅以上又は１．２１９２ｍ（４フィート）幅以上又は１．２１９２〜４．５７２ｍ（４〜１５フィート）幅の範囲）、長く（例えば０．６０９６ｍ（２フィート）長より長い、１．２１９２ｍ（４フィート）長以上、又は１．５２４〜７．６２ｍ（５〜２５フィート）長の範囲）、及び／又は比較的大きい曝露表面積（例えば０．１８５８ｍ２（２平方フィート）又はそれより広い又は１．１１４８ｍ２（１２平方フィート）又はそれより広い又は１．１１４８ｍ２〜３４．８３７５ｍ２（１２平方フィート〜３７５平方フィート）の範囲）を有する−−を正確に、均一に及び再生可能な方法で処理するために、装置及び方法がここに記載される。ここで使用される「処理」又は「表面処理」という用語はプロセスを表し、ここで表面の少なくとも一つの特性がプロセス中及び／又はプロセス終了後に変化する。「処理」又は「表面処理」という用語は層付着、すなわち基材の表面に層として基材を付着すること、を含まない。特にこれらの用語は層またはフィルムを付着するためのあらゆるタイプの化学気相付着（ＣＶＤ）プロセスを含まない。これらの用語は個別の化学種（例えば、フッ素、塩素、Ｃ.Ｎ、Ｏ）を既存の表面層に移植（implantation)することを除外しない。ここで記載した表面処理の例は、表面滑面化、表面粗面化、表面還元、表面酸化、表面窒化、表面炭化、表面フッ素化及び／又はエッチングプロセスを含むが、これらに限定はされない。基材の材料（又は基材に付着したコーティングの材料）に応じて、ここに記載した表面処理の装置及びプロセスは、結果として一又は二以上の以下の特性を示す基材をもたらすことがある。その特性とは：他の材料への接着及び／又は結合を改善すること；気体及び液体の浸透性を変化させること；親水性又は疎水性を変化させること；望ましくない表面汚染物（例えば、水分、オイル等）を実質的に含まない表面；及び／又は光学的特性（例えば光吸収、透過率、反射及び散乱）を変化させること、である。
【００２８】
本発明の装置および方法は、ＣＶＤまたはプラズマＣＶＤによってフィルムまたは層を付着することを含む用途を対象としない。
【００２９】
ここに記載した装置及びプロセスは、基材の幅広の、長い、及び／又は広い表面積の少なくとも一部を活性化反応性ガス、好ましくはプラズマ活性化反応性ガス、と接触させることによって、基材の幅広の、長い、及び／又は広い表面積を処理する。「活性化反応性ガス」という用語は、一又は二以上の反応性ガスを含むプロセスガスの少なくとも一部を表し、その反応性ガスはプラズマ源（例えば遠隔のプラズマエネルギー源、現場のプラズマ源、及びそれらの混合物、又はより好ましくは遠隔のプラズマエネルギー源）を含む一又は二以上のエネルギー源に曝されることによって活性化され、活性種、すなわち原子、ラジカル、電子、イオン等をもたらす。プロセスチャンバーの真空ポンプ又は他の手段によって、残余の活性化反応性ガス及び／又は反応の副生成物例えば表面と活性化反応性ガスの間の揮発性生成物は直ちに排気マニホールドを通じて除去され及びプロセスチャンバーから引き出される。ある実施態様において少なくとも一部の基材表面と活性化反応性ガスの間の反応生成物が、比較的高い揮発性を有する種であってもよい。これらの実施態様において、ここで使用した「揮発性生成物」という用語は、処理して除去される表面と一又は二以上のガスを含む反応性ガスの活性種との間の反応の反応生成物及び副生成物に関係する。
【００３０】
「活性化反応性ガス」という用語および「反応性プロセスガス」という用語は、ここでは同義的に使用される。活性化反応性ガスは分配システムを使用してプロセスチャンバーの内部に分配され、この分配システムは幅広の、長い、及び／又は広い表面積を活性化ガスに十分に曝すことを可能にし、及び活性化種の再結合による活性化反応性ガス内に含まれる活性種の効率損失を最小限にする。この分配システムは少なくとも二つの対立する基準：均一なガス分配を基材に提供しつつ、一方で基材表面に達する活性化反応性ガスの量を最大にすること、を満足する。後者は、活性化反応性ガスの分配導管の表面との接触量を限定することによって、及び活性化反応性ガスの流れにおける方向変化を最小限にすることによって、達成される。これに関して、活性化種の再結合を最小限にするように分配導管の開口部からの活性化反応性ガスの流れは処理される基材の表面と流体で連通している。言い換えると、活性化反応性ガスは、分配導管の開口部と処理される表面との間の、遮るもののない、好ましくは比較的真っ直ぐな、流路を流れる。同様に例えば当該技術分野で公知の過剰な曲げ、邪魔板、チューブインチューブ配列を避けることによって、又は多孔質層を介した拡散を避けることによって、導管内での方向変化が同じように最小限にされる。例えば、分配導管の開口部は細長い穴（slot）であってもよく、この細長い穴は活性化反応性ガスと連通している露出面積の大きさを最小限にするために、主要な流路に対して平行であり、一又は二以上の開口部の端部の角を削られる（面取りされる）。開口部はあらゆる場合にサイズ、形状及び意図的に孔から（離した）設置で区別される。ある実施態様において、連続的な表面改質又は処理を可能とするために、幅広の及び／又は長い処理される表面積を有する基材がコンベアーシステムに載せられることが可能である。代わりの実施態様において、連続的な表面改質又は処理を可能にするために、プロセスチャンバーの少なくとも一部が基材に対して移動可能であってもよい。後者の実施態様において、基材は適当な位置に固定されてもよい。プロセスチャンバーは様々な位置、例えば水平位置、垂直位置、又は角度のついた位置（ただしこれらに限定はされない）、にある基材を処理するようにデザインされてもよい。プロセスチャンバーは基材の少なくとも一部を保持するようにかつ好ましくは基材全体を保持するように構成される。終わりのない（endless)基材の場合は、部分的な保持が好ましい。したがってチャンバーは基材より僅かに大きい寸法を有する必要はないが、有する方が好ましい。チャンバーは、好ましくは基材の形状と少なくとも一つの寸法が共通である。終わりのない基材の場合は、チャンバーがこの終わりのない寸法に対して垂直／直交で配列されるのが最も好ましい。単数又は複数の分配導管が好ましくはチャンバーの少なくとも一辺に配列され、最も好ましくはその長手方向部全体に渡って配列される。排気マニホールドはチャンバーのどこに配列されてもよい。ある実施態様の場合、このマニホールドを単数又は複数の分配導管に面する辺に配列することが好ましい。最も好ましくは、排気マニホールドは複数の開口部を有してもよく、この開口部は実質的に寸法及び形状が類似しておりかつ分配導管の開口部に向かい合って置かれる。
【００３１】
基材の大きな表面積を処理するためのいくつかのアプローチがここで記載される。一実施態様において、遠隔で活性化した反応性ガスがプロセスチャンバーに複数の分配導管を通じて導入されてもよく、この分配導管はシャワーヘッドのような形状でありかつ大きな面積の表面処理を可能とするやり方で配列されている。このシャワーヘッド形状の分配導管は、単一の活性化エネルギー供給源から供給されてもよく又は各々の分配導管への分離した活性化エネルギー供給源によって供給されてもよい。別の実施態様において遠隔で活性化した反応性ガスがプロセスチャンバーに一又は二以上の狭いが長い分配導管を通じて導入され、この分配導管は活性化反応性ガスの均一な分配をもたらすようにデザインされている。一又は二以上の導管の長手方向部は好ましくは基材の幅部又は長手方向部の全体をカバーする。基材の大きな面積の全面積が、基材の長手方向部に沿って導管を動かすことによって又は導管に対して基材を動かすことによって、処理されてもよい。一又は二以上の導管は、単一の活性化エネルギー源から供給されてもよく、または各々の導管に対する専用の活性化エネルギー源によって供給されてもよい。さらに別の実施態様において、反応性ガスは一又は二以上の狭いが長いチャンバーの内部で活性化され、このチャンバーは複数の開口部を有する分配導管と流体で連通している。この反応性ガスは狭くかつ長いチャンバーの内で活性化され、そしてその後分配導管内の開口部を通じて処理チャンバーへ導入される。一又は二以上のチャンバーの長手方向部は基材の幅部又は長手方向部の全体をカバーする。基材の大きな面積の全表面が、基材の幅部又は長手方向部に沿って導管を動かすことによって又は導管に対して基材を動かすことによって、処理されてもよい。さらに別の実施態様において、幅広の、長い、及び／又は広い表面積の垂直に方向づけられている基材は、基材の少なくとも一部を活性化反応性ガス（このガスは基材の表面に対して実質的に平行に流れる）と接触させることによって、処理されることが可能である。この実施態様において、一又は二以上の分配導管が基材の底部に近接して配列され、かつ、一又は二以上の排気マニホールドが基材の頂部に近接して配列される。この反応性ガスは活性化されかつ分配導管の開口部を強制的に通過させられかつキャリアーガス流、真空、又はそれらの両方を通って上に向かって強制的に流され、それによって基材表面の少なくとも一部と接触する。一又は二以上のバックプレート（これは活性化種又は代わりにプロセスチャンバーの壁を非活性化しない材料で構成された分離したプレートでもよい）が基材表面を横切る活性化反応性ガスの流れを促進するように配列されることが可能である。使用済みの活性化反応性ガス及び／又は揮発性生成物がチャンバーから排気マニホールドの一又は二以上の開口部に引き出される。この実施態様及びここで議論した他の実施態様において、分配導管の一又は二以上の開口部は排気マニホールド内の一又は二以上の開口部に対して相対的な位置合わせがされている。ある実施態様において、基材の一より多い表面が同時に処理されることが可能である。
【００３２】
ここで記載した装置及びプロセスは基材の幅広の、長い、及び／又は広い面積の少なくとも一部を処理するために使用される。基材は実質的に平坦であってもよく又は僅かに湾曲を示してもよい。処理されることがある典型的な基材は、半導体材料、例えばガリウムヒ素（「ＧａＡｓ」）、窒化ホウ素（「ＢＮ」）、ケイ素、及びケイ素を含む組成物、例えば結晶ケイ素、多結晶ケイ素、非晶質ケイ素、エピタキシャルケイ素、二酸化ケイ素（「ＳｉＯｘ又はＳｉＯ２」）、炭化ケイ素（「ＳｉＣ」）、シリコンオキシカーバイド（「ＳｉＯｘＣｙ」）、窒化ケイ素（「ＳｉＮｘ」）、ケイ素炭窒化物（「ＳｉＣｘＮｙ」）、フロートガラス、ソーダーライムガラス、及びボロシリケートガラスを含む多種多様なガラス、オルガノシリケートガラス（「ＯＳＧ」）、オルガノフルオロシリケートガラス（「ＯＦＳＧ」）、フルオロシリケートガラス（「ＦＳＧ］）、金属、セミメタル、高分子、プラスチック、セラミック並びに適当な基材又はそれらの混合物を含むが、これらに限定はされない。好ましくは処理される基材はガラス基材、例えばフロートガラス、ソーダーライムガラス、及びボロシリケートガラス、オルガノシリケートガラス（「ＯＳＧ」）、オルガノフルオロシリケートガラス（「ＯＦＳＧ」）、フルオロシリケートガラス（「ＦＳＧ］）であり、これらは、例えば建築用途、スクリーン、光学ガラス、運搬用車両、及び大きな表面積のガラスが処理される必要がある他の用途で使用される。基材はフィルムが適用される多様な層又はコーティングを含んでもよく、例えば反射防止コーティング、擦り傷防止コーティング、酸化ケイ素、窒化ケイ素、ケイ素炭窒化物、及び酸化チタンのようなハードコーティング、化学気相付着又は物理蒸着によって付着した低放射コーティング、フォトレジスト、有機高分子、多孔質の有機及び無機材料、銅及びアルミニウムのような金属、断熱層、及び／又は拡散障壁層例えば二成分及び／又は遷移金属三成分化合物である。
【００３３】
一又は二以上の反応性ガスを含むプロセスガスの少なくとも一部は一又は二以上のエネルギー源によって活性化され活性化反応性ガスを生成する。プロセスガス中に存在する反応性ガスの量は、プロセスガスの総体積に応じて、約０．１％〜約１００％、約０．５％〜約５０％、又は約１％〜約２５％の範囲にあってもよい。基材表面の少なくとも一部を処理するために使用される典型的な反応性ガスは、ハロゲン含有ガス（例えばフッ素、塩素、臭素、等）、酸素含有ガス、窒素含有ガス、及びこれらの混合物を含むが、これらに限定はされない。そこに含まれるプロセスガス及び／又は反応性ガスは、様々な手段（例えば従来型の筒、安全な配送システム、真空配送システム、及び／又は使用箇所で反応性源を生成する固体又は液体系発生器であるが、これらに限定はされない）によって、活性化現場へ配送されることができる。
【００３４】
ある実施態様において、反応性ガスはフッ素含有ガスを含んでもよい。ここに記載したプロセスに好適なフッ素含有ガスの例は：ＨＦ（フッ化水素酸）、Ｆ２（フッ素）、ＮＦ３（三フッ化窒素）、ＳＦ６（六フッ化硫黄）；ＳＦ４（四フッ化硫黄）；スルホキシフルオライド例えばＳＯＦ２（チオニールフルオライド）及びＳＯ２Ｆ２（スルフリルフルオライド）、ＦＮＯ（ニトロシルフルオライド）、ＸｅＦ２（キセノンフルオライド）、ＢｒＦ３（ブロミンフルオライド）、Ｃ３Ｆ３Ｎ３（シアヌルフルオライド）；ペルフルオロカーボン例えばＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、等、ハイドロフルオロカーボン例えばＣＨＦ３及びＣ３Ｆ７Ｈ等、オキシフルオロカーボン例えばＣ４Ｆ８Ｏ（ペルフルオロテトラハイドロフラン）、Ｃ２Ｆ２Ｏ２（オキサリルフルオライド）、ＣＯＦ２、等、酸素処理したハイドロフルオロカーボン例えばハイドロフルオロエーテル（例えば、メチルトリフルオロメチルエーテル−ＣＨ３ＯＣＦ３）、ハイポフルオライト例えばＣＦ３−ＯＦ（フルオロキシトリフルオロメタン（ＦＴＭ））及びＦＯ−ＣＦ２−ＯＦ（ｂｉｓ−ジフルオロキシ−ジフルオロメタン（ＢＤＭ））等、フルオロペルオキシド例えばＣＦ３−Ｏ−Ｏ−ＣＦ３（ｂｉｓ−トリフルオロ−メチル−ペルオキシド（ＢＴＭＰ））、Ｆ−Ｏ−Ｏ−Ｆ等、フルオロトリオキシド例えばＣＦ３−Ｏ−Ｏ−Ｏ−ＣＦ３等、フルオロアミン例えばＣＦ５Ｎ（ペルフルオロメチルアミン）、フルオロニトリル例えばＣ２Ｆ３Ｎ（ペルフルオロアセトニトリル）、Ｃ３Ｆ６Ｎ（ペルフルオロプロプリオニトリル）、及びＣＦ３ＮＯ（トリフルオロニトロシルメタン）、及びＣＯＦ２（カルボニルフルオライド）を含む。  
【００３５】
ある実施態様において、反応性ガスは塩素含有ガスを含んでもよい。ここに記載したプロセスに好適な塩素含有ガスの例は、ＢＣｌ３、ＣＯＣｌ２、ＨＣｌ、Ｃｌ２、ＣｌＦ３及びＮＦｘＣｌ３−ｘ（ここでｘは０〜２の整数である）、クロロカーボン、及びクロロハイドロカーボン（例えばＣｘＨｙＣｌｚであり、ここでｘは１〜６の範囲の数であり、ｙは０〜１３の範囲の数であり、そしてｚは１〜１４の範囲の数である）を含む。
【００３６】
ある実施態様において、反応性ガスは酸素含有ガスをさらに含んでもよい。酸素含有ガスの例は、Ｏ２、Ｏ３、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯ２、Ｈ２Ｏ、及びＮ２Ｏを含む。これは、ハロゲン含有ガスが反応性ガスである、或る実施態様の場合に好ましいことがある。
【００３７】
プロセスガスが全て反応性ガスから構成されているわけではない実施態様において、プロセスガスは一又は二以上の追加的なガスも含む。追加的なガスの例は、水素、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、及びキセノンを含む。ある実施態様において、追加的なガスはプラズマ特性をより良好で適したいくつかの特定の用途に向けて変更することができると考えられる。これらの及び他の実施態様において、追加的なガスは反応性ガス及び／又は活性化反応性ガスを基材又はプロセスチャンバーに移送するのにも役立つことがある。プロセスガス中の追加的なガスの量は、プロセスガスの総体積を基準として０％〜９９．９体積％、又は約２５体積％〜約９９．５体積％、又は５０体積％〜約９９．５体積％、又は約７５体積％〜約９９．９体積％の範囲にあってもよい。
【００３８】
プロセスガス中の反応性ガスは、一又は二以上のエネルギー源（例えば現場のプラズマ、遠隔のプラズマ、遠隔の熱的／触媒による活性化、現場の熱加熱、電子付着、及び光活性化であるが、これらに限定はされない）によって活性化されてもよい。これらのプロセスは単独で又は組合せで使用されてもよい。好ましくは、反応性ガスはプラズマエネルギー源例えば遠隔のプラズマ、現場のプラズマ、及びこれらの組合せによって活性化される。より好ましくは、反応性ガスは遠隔のプラズマによって活性化される。これは他のタイプの活性化によって増強されてもよい。
【００３９】
熱加熱活性化において、プロセスチャンバー及びそこに含まれる装置は、抵抗ヒーターによって又は強力な若しくは赤外のランプによって、加熱されてもよい。反応性ガスは熱分解されて活性種に分離する、すなわちその後に基材表面の少なくとも一部と反応する反応性のラジカル及び原子になる。上昇させた温度は、反応活性化エネルギー障壁を乗り越えかつ反応速度を増進するためのエネルギー源を提供する。熱的な活性化の場合、基材は少なくとも５０℃、又は少なくとも３００℃、又は少なくとも５００℃まで加熱されることが可能である。少なくとも一つのフッ素含有ガスがＮＦ３である実施態様において、基材は少なくとも３００℃、又は少なくとも４００℃、又は少なくとも６００℃まで加熱されることが可能である。これらの実施態様において、温度は約４５０℃〜約７００℃の範囲にあってもよい。種々の反応性ガスが種々の温度範囲を使用してもよい。例えば、反応性ガスがＣｌＦ３又はＦ２をフッ素含有ガスとして含む場合、温度は約１００℃〜約７００℃の範囲であってもよい。これらの実施態様のいずれにおいても、圧力は１．３３３２２Ｐａ〜１０１３２５Ｐａ（１０ミリトール（ｍＴｏｒｒ）〜７６０Ｔｏｒｒ）、又は１３３．３２２〜１０１３２５Ｐａ（１Ｔｏｒｒ〜７６０Ｔｏｒｒ）の範囲であってもよい。チャンバー内の圧力は既知の圧力制御機器によって制御および／または調節が可能である。
【００４０】
反応性ガスを活性化するために現場のプラズマ源が使用される実施態様において、フッ素含有ガス分子例えばＮＦ３が放電によって分解され反応性フッ素含有イオン及びラジカルを生成してもよい。フッ素含有イオン及びラジカルは基材の表面と反応して種を生成することが可能であり、この種は真空ポンプ又はそれに類似する手段によってプロセスチャンバーから除去され得る。現場のプラズマでの活性化の場合、現場のプラズマは１３．５６ＭＨｚのＲＦ電源で、少なくとも０．２Ｗ／ｃｍ２、又は少なくとも１Ｗ／ｃｍ２、又は少なくとも３Ｗ／ｃｍ２のＲＦ電力密度で、発生可能である。あるいは、この現場のプラズマは１３．５６ＭＨｚよりも低い又は高いＲＦ電源で運転可能である。この現場のプラズマはＤＣ放電によっても発生可能である。この運転圧力は０．３３３３１Ｐａ〜１３３３２．２Ｐａ（２．５ｍＴｏｒｒ〜１００Ｔｏｒｒ）、又は０．６６６６１Ｐａ〜６６６６．１２Ｐａ（５ｍＴｏｒｒ〜５０Ｔｏｒｒ）、又は１．３３３２２Ｐａ〜２６６６．４５Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ〜２０Ｔｏｒｒ）の範囲であってもよい。一つの特定の実施態様において、プロセスは６６６．６１２Ｐａ（５Ｔｏｒｒ）又はそれより低い圧力で実施される。これらの実施態様において、現場のエネルギー源、例えばＲＦプラズマ活性化は熱的な及び／又は遠隔のエネルギー源と組み合わせることが可能である。チャンバー内の圧力は既知の圧力制御機器によって制御および／または調節が可能である。
【００４１】
ある好ましい実施態様において、反応性ガスを活性化するために、遠隔のエネルギー源（例えば遠隔のプラズマ源例えばＲＦ、ＤＣ放電、マイクロ波、又はＩＣＰ活性化、遠隔の熱的活性化源、及び／又は遠隔の触媒的に活性化した源（すなわち、熱的な活性化と触媒の活性化を組み合わせる遠隔の源）であるが、これらに限定はされない）が使用され得る。遠隔のプラズマ活性化では、反応性ガスを含有するプロセスガスが活性化されて、プロセスチャンバーの外部で活性化した反応性ガスを生成し、このガスは基材の少なくとも一部を処理するためにプロセスチャンバーに導入される。遠隔のプラズマ活性化源の運転圧力は０．６６６６１Ｐａ〜１３３３２．２Ｐａ（５ｍＴｏｒｒ〜１００Ｔｏｒｒ）、又は０．６６６６１Ｐａ〜６６６６．１２Ｐａ（５ｍＴｏｒｒ〜５０Ｔｏｒｒ）の範囲であってもよい。プロセスチャンバーの運転圧力は０．６６６６１Ｐａ〜１３３３２．２Ｐａ（５ｍＴｏｒｒ〜１００Ｔｏｒｒ）、又は０．６６６６１Ｐａ〜６６６６．１２Ｐａ（５ｍＴｏｒｒ〜５０Ｔｏｒｒ）の範囲であってもよい。チャンバー内の圧力は既知の圧力制御機器によって制御および／または調節が可能である。遠隔の熱的活性化では、プロセスガスはまずプロセスチャンバーの外部にある加熱領域を流れる。このガスはプロセスチャンバーの外部の場所で内部の高温部と接触することによって解離する。別のアプローチは、遠隔の触媒的な変換器を使用してプロセスガスを解離すること又は熱的加熱と触媒クラッキングの組合せを使用してプロセスガス中の反応性ガスの活性化を促進すること、を含む。これらの実施態様において、少なくとも１００℃、又は少なくとも３００℃、又は少なくとも４００℃、又は少なくとも６００℃の温度まで基材を加熱することによって、遠隔のプラズマで発生した反応性種と基材表面との間の反応が随意的に活性化及び／又は増進され得る。      
【００４２】
遠隔で活性化した反応性ガスは真空チャンバー内部に分配され、この真空チャンバーは、材料の幅広で及び／又は長い表面積を活性化反応性ガスで均一かつ完全に覆うように及び活性化種の再結合による活性化反応性ガスに存在する活性化種の効果の損失を最小限にするように、デザインされた装置を使用する。
【００４３】
図１〜５は、ここに記載した遠隔で活性化した反応性ガスを導入するための装置の一実施態様の例を提供する。装置１０は、プロセスチャンバー２０（ここで（図１の点線で示される）基材７０の表面の少なくとも一部が処理される）、活性化反応性ガス供給源５０、分配導管６０（図１の破線で示される）、排気マニホールド３０、及び真空ポンプ（図示されない）への排気口４０から構成される。ある実施態様において、プロセスチャンバー２０は真空チャンバーであり又は１０１３２５Ｐａ（７６０Ｔｏｒｒ）未満の圧力で運転される。分配導管６０は実質的に連続的な内部容積部を有し、この内部容積部はプロセスガスの活性化種の供給源５０（例えばプラズマ活性化チャンバー、及び遠隔のプラズマ活性化チャンバー、及びプロセスチャンバー２０の内部容積部２５）と流体が連通している。分配導管６０は円形、楕円形、卵形、正方形、又は長方形の断面を有してもよい。ある実施態様において、活性化種の導管を通る流れを促進しかつ停滞領域を最小限にするために、分配導管は丸みを帯びた断面、例えば円形、楕円形、卵形、等を有する。図１〜５に描かれた実施態様において、分配導管は円形パイプである。これらの実施態様において、パイプの内径は少なくとも２．５４ｃｍ（１インチ）又はそれより大きくてもよい。
【００４４】
分配導管６０は一又は二以上の開口部６５を有し、好ましくは複数の開口部（図１、３〜５を参照）を有し、この開口部が活性化反応性ガスが供給源５０からプロセスチャンバー２０の内部容積２５へ流れることを可能にする。広い面積にわたって活性化されたプロセスガスを均一に分配するように分配システムを設計することはたいへん挑戦的なことである、なぜなら、チャンバーにおいて活性化されたプロセスガスの均一な供給をもたらすように、活性化プロセスガス流速、分配導管の直径、開口部の面積、および開口部の数のような、４つの独立変数について適当な値を選択しなければならないからである。結果として、コンピューターによる流体動的モデリングが、多くの異なる分配器の設計および流れ条件を評価するためのツールとして使用され、活性化プロセスガスを分けないで（例えば図７）および活性化ガスを分けて（例えばＴ型分配器を使用する図９）活性化プロセスガスを導入する、分配システムの好適な設計を特定した。
【００４５】
ある実施態様において、開口部の最大総断面積、すなわち分配導管６０内の開口部６５の断面積の合計は、活性化反応性ガスが分配導管６０へ流入する運動エネルギーの開口部６５を横切る際の圧力損失に対する比率が１／１０に等しいか又はそれより小さくなるように、選択されてもよい。
ある実施態様において、単数又は複数の開口部の総最大断面積（Ｎ×Ａｏ）は以下の式（１）によって定義され得る。
１．０×Ａｃ＞Ｎ×Ａｏ≧０．４９×Ａｃ、（１）
ここでＮは開口部の数であり、Ａｏは一つの開口部の断面積であり、そして各開口部は実質的に等面積と仮定してＡｃが分配導管の断面積である。より好ましくは、開口部の総最大断面積（Ｎ×Ａｏ）は以下の式（２）によって定義され得る。
０．９×Ａｃ＞Ｎ×Ａｏ≧０．４９×Ａｃ、（２）
【００４６】
単数又は複数の開口部６５は多様な形状を有し、多様な形状とは円形、正方形、長方形、長円形(oval)、又は細長い穴（slot）を含むがこれらに限定はされない。分配導管６０が一つの開口部６５を有する実施態様において、開口部６５は長く、狭い細長い穴（slot）である。最大総断面積に関する基準が維持される限り、分配導管６０の単数又は複数の開口部６５は任意の形状を示してもよい。開口部６５の形状が長方形の形状である実施態様において、開口部６５の最も長い寸法部を分配導管６０に沿ったガス流れに対して平行な方向に向かせることが望ましい。例えば図４で示されるような、ある実施態様において、開口部６５の側壁活性化反応性ガスが側壁と接触する量を最小限にするために、少なくとも２０°又はそれより大きい角度、又は少なくとも３０°又はそれより大きい角度、又は少なくとも４５°又はそれより大きい角度θで傾けられ又は角を削られてもよい（面取りされてもよい）。分配導管６０を通る活性化反応性ガスの流れを改善するために、分配導管６０の少なくとも一つの端部６３、すなわち活性化反応性ガス注入口６１の反対の端部は閉じている。
【００４７】
ある実施態様において、各開口部の直径（ｄｏ）は少なくとも０．１ｍｍ（４ｍｉｌ）、好ましくは少なくとも０．５ｍｍ（２０ｍｉｌ）、より好ましくは少なくとも１ｍｍ（０．０４ｉｎｃｈ）、そして最大で５０ｍｍ（１．９５ｉｎｃｈ）、好ましくは最大２０ｍｍ（０．７８ｉｎｃｈ）、および最も好ましくは５ｍｍ（０．２ｉｎｃｈ）である。
【００４８】
ある実施態様において、分配導管は或る数（Ｎ）の開口部を有し、その数は２〜５００、好ましくは５〜１００、もっとも好ましくは１０〜５０である。
【００４９】
ある実施態様において、分配導管６０の長手方向部に沿った活性化反応性ガスの均一な分配は、分配導管６０の二つの開口部の間の距離「ｘ」（図５参照）及び／又は開口部６５と処理される基材７０の表面との間の距離「ｙ」（図２参照）を注意深く選択することによって達成され得る。「ｘ」及び「ｙ」の測定は、装置１０の形状及び特徴部に応じて、変動することがある。ある実施態様において、距離「ｙ」は約２．５４ｃｍ（１インチ）〜約２０．３２ｃｍ（８インチ）又は約５．０８ｃｍ（２インチ）〜約１５．２４ｃｍ（６インチ）の範囲にあってもよい。これらの実施態様において、距離「ｙ」は開口部６５の適当な角を削った（面取り）角度及び形状を計算するために使用されることもできる。例えば、各開口部６５の最大断面積は、開口部流れの最大総断面積を分配導管６０の長手方向部に沿った望ましい開口部の数で割ることによって、計算可能である。開口部の望ましい数及び開口部の形状と寸法についての情報は、その後距離「ｘ」を決定するために使用される。ここで活性化反応性ガスの流れは、開口部６５の端部のそばを一度通ると、
各方向において１０°の角度でそれると仮定する。各開口部を通過してきたガスが基材表面に達したときにオーバーラップするようにする、開口部の形状と寸法及びその間隔がひいては開口部のピッチを決定する。他の実施態様において、各開口部６５は角度αで角を削った（面取りした）側壁を有し、各開口部は各々の他の開口部から距離ｘだけ間隔を空けられ、かつ分配導管６０は処理される表面から距離ｙだけ間隔を空けられ、
ｘ／（２×ｔａｎα）≦  ｙ
となるようにされる。
【００５０】
ある実施態様において、分配導管は１〜１５０ｃｍ（０．４〜６０ｉｎｃｈ）、好ましくは１〜５０ｃｍ（０．４〜２０ｉｎｃｈ）、そして最も好ましくは１〜２０ｃｍ（０．４〜８ｉｎｃｈ）の範囲の距離ｙだけ、処理される表面から間を開けて離されている。
【００５１】
ある実施態様において、各開口部は０．１〜２５０ｃｍ（０．０４〜９８ｉｎｃｈ）、好ましくは０．５〜８５ｃｍ（０．２〜３３ｉｎｃｈ）、そして最も好ましくは５〜２５ｃｍ（２〜１０ｉｎｃｈ）の範囲の距離ｘだけ、他の開口部から間を開けて離されている。
【００５２】
ある実施態様において、各開口部は０．１〜２５０ｃｍ（０．０４〜９８ｉｎｃｈ）、好ましくは０．５〜８５ｃｍ（０．２〜３３ｉｎｃｈ）、そして最も好ましくは５〜２５ｃｍ（２〜１０ｉｎｃｈ）の範囲の距離ｘだけ、他の開口部から間を開けて離されている。
【００５３】
使用済みの活性化反応性ガス、及び／又は揮発性生成物（存在する場合）、プロセスチャンバーの２０の内部容積部２５から一又は二以上の導管３５を通って排気マニホールド３０へ除去される。ある実施態様において、排気マニホールド３０は一又は二以上の開口部（図示されない）を有してもよく、この開口部は分配導管６０の一又は二以上の開口部６５に対して相対的な位置合わせがされている。これらの実施態様において、排気マニホールド３０は開口部を含み、実質的に一方向において層流に相当するものが得られるように、この開口部は実質的にサイズ及び形状が分配導管６０の開口部６５と同様でありかつ開口部６５に向かい合って置かれている。これらの実施態様において、排気マニホールドの開口部の最大総断面積は、分配導管の開口部の最大総断面積と同等又は好ましくはそれより大きい。使用済みの反応性ガスは排気マニホールド３０から排気口４０を通って真空ポンプ（図示されない）へ排気されてもよい。ある実施態様において、使用済みの活性化反応性ガスは、外部環境に放出される前及び／又は供給源５０に再循環して戻される前に、有害成分を除去するための処理が可能である。
【００５４】
供給源５０から内部容積部２５へさらに基材７０の表面への、活性化反応性ガスの飛行時間は一又は二以上の以下の運転パラメータによって変化することがあり、そのパラメータは例えば装置１０の総運転圧力（これは活性化反応性ガス及び任意の追加的なガスの流速を含む）、供給源５０から基材７０まで流れる距離、反応性ガスの質量流量、活性化反応性ガスと組み合わせた他の追加的なガスの質量流量、等である。ある実施態様において、任意の一又は二以上の前述の運転パラメータが変化されて、約１．０秒又はそれより短い、又は約０．５秒又はそれより短い活性化種の飛行時間をもたらす。これらの実施態様において、プロセスチャンバーの運転圧力は約０．１３３３２Ｐａ（１ミリトール）から約１３３３２．２Ｐａ（１００トール）まで、又は約０．６６６６１Ｐａ（５ミリトール）から約６６６６．１２Ｐａ（５０トール）まで、又は約０．６６６６１Ｐａ（５ミリトール）から約１３３３．２２Ｐａ（１０トール）まで変化し得る。
【００５５】
ある実施態様において、活性化反応性ガスで材料の幅部又は長手方向部を均一かつ完全に覆うようにデザインされた装置を使用する際に、現場の活性化のために真空チャンバーの内部に反応性ガスが分配され得る。図６はこのような現場の活性化のための反応性ガスを導入するここに記載した装置の一実施態様の例である。装置１００は基材２００の表面の少なくとも一部が処理されるプロセスチャンバー（図示されない）の内部に取り付けた分配導管１２０から構成される。プロセスチャンバーは、プロセスガスをプロセスチャンバーに均一に分配するために、一つの閉じた端部、中空の分配導管１２０及びプロセスガス注入口１４０から構成される。プロセスガスは矢印１４５で示されるように注入口１４０を通って分配導管１２０に流れる。ある実施態様において、排気マニホールド（図示されない）は排気出口を通じてプロセスチャンバーへ取り付けられ、真空ポンプ（図示されない）で使用済み又は消費済みの活性化反応性ガスの排気が促進される。ある実施態様において、分配導管１２０は穴をあけた(perforated)又は多孔性(porous)の、金属の又はセラミックの層１９０をさらに含み、これは基材の表面を処理するために使用される反応性ガスの平均自由行程よりも大きな穴（perforation)又は孔(pore)サイズを有する。プロセスガスはプロセスガス供給源（図示されない）と接続された注入口パイプ１４０を通って分配導管１２０の上方部１５０へ供給される。中空の金属の分配導管は、分配導管１２０の下方部１８０の長手方向部の至る所に反応性ガスを均一に分配するようにデザインした、複数の、均一に間隔を空けた開口（aperture)１６０を含む分配邪魔板１７０を含んでもよい。特定の一実施態様において、分配導管１２０の上方部１５０と下方部１８０を分ける邪魔板１７０は、例えばステンレス鋼板（サイズが１〜２ミリメートル（ｍｍ）の範囲の穴（hole)を有し、この穴は板の主要な軸に沿って１０〜２０センチメートル（ｃｍ）ごとの間隔を空けている）から構成されてもよい。穴をあけた(perforated)又は多孔性(porous)の層１９０は０．１μｍ〜約５０μｍで変化する穴（perforation)又は孔(pore)サイズを有する。ある実施態様において、邪魔板１７０が、下方の多孔質層１９０に対するガス圧力が供給の変動を通じても、均一になりかつ一貫していることを可能にする。反応性ガスが現場のプラズマ活性化によって活性化される実施態様において、多孔質層１９０は金属材料を含む。これらの実施態様において、プラズマで反応性ガスを現場で活性化するために、ＲＦ電源が電源ライン１１０を通して適用される。活性化反応性ガスは、矢印１９５で示されるように多孔質層１９０を通って分配導管１２０の外に流れ、かつ基材２００の表面の少なくとも一部と接触する。図１の分配導管６０のように、分配導管１２０は円形、楕円形、卵形、正方形又は長方形の断面を有してもよい。
【００５６】
図７は基材３０５が直立又は垂直位置で処理される、ここに記載した装置及びシステムの一実施態様の等角図である。装置３００は、一又は二以上の開口部３１５を有する分配導管３１０及び一又は二以上の開口部３２５を有する排気マニホールド３２０から構成される。開口部３２５の最大断面積は、開口部３１５の最大断面積と同等又は好ましくはそれより大きい。装置３００は反応性ガス中の活性化種が非活性化することを防ぐ材料から構成されるバックプレート３３０をさらに含むか、又はその代わりにバックプレート３３０がプロセスチャンバーの壁を含んでもよい。バックプレート３３０は活性化反応性ガスの流れを上へ向かって排気マニホールド３２０へ導く。基材３０５とバックプレート３３０の間の距離は活性化反応性ガスが処理されている表面と均一に接触できるように選択される。反応性ガスは分配導管３１０と流体が連通している遠隔の処理領域３４０で活性化され、そして分配導管の注入口４００に配送される。活性化反応性ガスは上へ向かって矢印３５０で示されるやり方で導かれ、かつ基材３０５と接触後の揮発性種及び／又は使用済の活性化反応性ガスは真空又は他の手段を使用して装置３００から引き出される。図７で描かれた装置は、同様の分配導管、排気マニホールド、及び随意的なバックプレート構成を基材３０５の反対側に適用することによって、基材３０５の両辺の表面処理が可能となるように直ちに修正可能である。
【００５７】
図９は基材３０５Ａが直立又は垂直位置で処理される、ここに記載した装置及びシステムの一実施態様の等角図である。装置３００Ａは、一又は二以上の開口部３１５Ａを有する分配導管３１０Ａ及び一又は二以上の開口部３２５Ａを有する排気マニホールド３２０Ａから構成される。開口部３２５Ａの最大断面積は、開口部３１５Ａの最大断面積と同等又は好ましくはそれより大きい。装置３００Ａは反応性ガス中の活性化種が非活性化することを防ぐ材料から構成されるバックプレート３３０Ａをさらに含むか、又はその代わりにバックプレート３３０Ａがプロセスチャンバーの壁を含んでもよい。バックプレート３３０Ａは活性化反応性ガスの流れを上へ向かって排気マニホールド３２０Ａへ導く。基材３０５Ａとバックプレート３３０Ａの間の距離は活性化反応性ガスが処理されている表面と均一に接触できるように選択される。反応性ガスは分配導管３１０Ａと流体が連通している遠隔の処理領域３４０Ａで活性化され、そして分配導管の中間に実質的に配置された分配導管の注入口４００Ａに配送される。活性化反応性ガスは上へ向かって矢印３５０Ａで示されるやり方で導かれ、かつ基材３０５Ａと接触後の揮発性種及び／又は使用済の活性化反応性ガスは真空又は他の手段を使用して装置３００Ａから引き出される。図９で描かれた装置は、同様の分配導管、排気マニホールド、及び随意的なバックプレート構成を基材３０５Ａの反対側に適用することによって、基材３０５Ａの両辺の表面処理が可能となるように直ちに修正可能である。
【００５８】
ある実施態様において、分配システム及びコンベアーベルト上で基材を移動させることによって材料の幅部及び長手方向部の全体を覆うことにより、基材の表面の大きな部分が一度に処理されてもよい。あるいは、基材を適当な位置に固定し、そして基材に対して分配導管を移動させることが可能である。これらの実施態様において、分配導管は実質的に基材の幅部又は長手方向部を覆うが基材の幅部又は長手方向部の一部だけを覆う。これは単一の分配導管が実質的に基材の幅部又は長手方向部の全体及び幅部又は長手方向部の断片（segment)を処理することを可能にする。その結果、コンベアーベルト及び／又は単数又は複数の分配導管の速度を制御することによって、基材の幅部又は長手方向部の全体が処理可能である。別の実施態様において、複数の分配導管が使用可能である。これらの実施態様において、材料の長手方向部の部分を覆うために、複数の分配導管は平行に又は他の配置で置かれてもよい。２０．３２ｃｍ（８インチ）又はそれより大きい幅部を有する基材の場合、二又は三以上の分配導管（各々の導管は１５．２４〜２０．３２ｃｍ（６〜８インチ）長である）を基材のいずれかの一辺から基材の表面に対して（この基材は４．８７６８〜５．４８６４ｍ（１６〜１８フィート）幅である）連続的に配列することができる。さらに別の実施態様において、供給源から分配導管への主要な供給は、基材の長手方向部の少なくとも一部を覆うように、平行な複数のパイプへ分割することが可能である。分配導管が長くなりすぎる又は分配導管中の活性化反応性ガスの滞留時間が長くなりすぎる場合、複数の分配導管を使用すると活性化反応性ガス中の活性種が再結合することを防ぐことができると考えられる。この実施態様及び他の実施態様において、一又は二以上の複数の分配導管に供給するために、複数の活性化供給源を採用してもよい。
【００５９】
ここに記載した方法の一実施態様において、０．６０９６ｍ（２フィート）より長い長手方向部及び０．３０４８ｍ（１フィート）より大きい幅部、及び／又は０．１８５８ｍ２（２平方フィート）又はそれより広い表面積を有する、大きな基材が、プロセスチャンバーを通過するコンベアーベルトに置かれる。プロセスチャンバーは、プロセスチャンバーの出入り口（mouth)に垂直に取り付けた分配導管を有し、かつ活性化反応性ガスが通過する複数の開口部を有する。活性化反応性ガスは基材表面の少なくとも一部と接触し、かつ使用済み活性化反応性ガス及び／又は揮発性副生成物を形成する。使用済み活性化反応性ガス及び／又は揮発性副生成物は、真空ポンプによって排気マニホールドを通ってプロセスチャンバーの外へ通過する。ある実施態様において、活性化反応性ガスによる表面処理の効率を改善するために、処理される表面を予熱することが望ましいことがある。したがって、処理される表面は、室温〜約５０℃、又は室温〜約２５０℃、又は室温〜約４００℃で変化する温度まで予熱が可能である。
【実施例】
【００６０】
一つのシステムであって、これは遠隔のプラズマエネルギー源を使用しプロセスガス中の反応性ガスを活性化しかつ図１〜５に描かれたものと類似しており、このシステムは直径が２５．４ｃｍ（１０インチ）で長さが２．４３８４ｍ（８フィート）を僅かに超える真空プロセスチャンバーで材料の表面を処理するために使用された。このシステムは２．４３８４ｍ（８フィート（ｆｔ））長、内径３．８１ｃｍ（１．５インチ（ｉｎ））、および断面積１１．４２ｃｍ２（１．７７（平方インチ））の円形の分配導管又はパイプから構成された。この分配パイプは活性化反応性ガスを導入するための１８の長方形の形状の開口部をさらに有していた。これらの開口部はパイプの長手方向部に沿って均等に間隔を開けられ、かつプロセスチャンバーの内部容積部に向けられた。各々の長方形形状の開口部は長さ３．８ｃｍ（１．５ｉｎ）及び幅０．０７９ｃｍ（０．０３１ｉｎ）であった。１８の全ての開口部の流量範囲の断面は５．４２ｃｍ２（０．８４ｉｎ２）であった。これは０．４８のＮ×Ａｏ／Ａｃ比をもたらした。活性化反応性ガスとこの開口部との接触を最小限にするために、開口部の両寸法（例えば長さと幅）は約２０°まで角を削った（面取りした）。分配パイプをプロセスチャンバーの上部に沿って取り付け、開口部はプロセスチャンバーの内部容積部に向けた。処理される基材は開口部から５．０８〜１５．２４ｃｍ（２〜６インチ）（測定値）離れて置いた。分配パイプは一端をシールし、反対側の端を開いておいた。活性化反応性ガスをこの開いた一端（これは反応性ガスのための活性化源と流体で連通していた）を通じてパイプに導入した。ＭＫＳ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社（マサチューセッツ州  ウィルミントン）製１３．５６ＭＨｚ  ＲＦ  ＡＳＴＲＯＮ（商標）プラズマ源を使用して真空プロセスチャンバーの外部で反応性ガスを活性化した。活性化反応性ガスがパイプを通過し、開口部を介してパイプから出て行き、そして処理される基材の表面に接触した。活性化されたガスをガス分配システムに導入し、ガス分配システム内でその流れを分けることはしなかった。使用済みの活性化反応性ガスは、処理中に形成された揮発性の生成物とともに、真空ポンプを使用して真空プロセスチャンバーから排出された。
【００６１】
以下の例のいくつかにおいて、表面の粗面度数が平均として報告され；別の例では、表面の粗面度数が範囲として報告された。
【００６２】
例１
上述した真空プロセスチャンバーを使用して１０．１６ｃｍ（４インチ）直径の二つのケイ素ウェハーの表面を処理し、これらのウェハーは酸素含有ガスの存在下で熱的に処理され、約４７０ナノメートル（ｎｍ）の厚みのケイ素酸化物層をもたらし、これは表面粗面度の二乗平均平方根（ｒｍｓ）の平均が約０．４３ｎｍであった。これらの（二つの）ウェハーは真空プロセスチャンバー内でこのプロセスチャンバーへの活性化ガスの入り口から２０．３２ｃｍ（８インチ）と２．２８６ｍ（７．５フィート）離れた場所（これはそれぞれプロセスチャンバーのほぼ端である）に置かれた。これらのウェハーを二つの最端部に置いて、約２．４３８４ｍ（８フィート）幅の基材の表面の処理を模擬した。プロセスチャンバーは約１８６．６５１Ｐａ（１．４Ｔｏｒｒ）の圧力で運転した。分配パイプに１０００標準立方センチメートル／分（ｓｃｃｍ）のＮＦ３ガス流を供給し、このガスは上述の外部ＲＦプラズマ源を使用して活性化した。ウェハーの開口部からの距離は約１５．２４ｃｍ（６インチ）であった。これらのウェハーを総計３分間活性化ＮＦ３ガスに曝した。その後、活性化ＮＦ３ガス流は終末処理され、分配パイプ及び真空チャンバーをアルゴンガスで浄化（パージ）し、そして処理したウェハーを分析のために取り出した。分析結果は、約６０〜１００ｎｍのケイ素酸化物層がこれらのウェハーから除去され、表面粗面度の変化は僅かであった（すなわち表面粗面度は約０．４３ｎｍから０．３１〜０．３９ｎｍの間で変動する値に改善した）ことを示した。
【００６３】
例２
例１で記載した約４７０ｎｍ厚みのケイ素酸化物層を有する、１０．１６ｃｍ（４インチ）直径の二つのケイ素ウェハーの表面処理を同じ真空チャンバーにウェハーを同様に配置して繰り返した。真空チャンバーは１８６．６５１Ｐａ（１．４Ｔｏｒｒ）の圧力の代わりに約１２５．３２３Ｐａ（０．９４Ｔｏｒｒ）の圧力で運転した。分配パイプに３０００標準立方センチメートル／分（ｓｃｃｍ）のＮＦ３ガス流を供給し、このガスは上述の外部ＲＦプラズマ源を使用して活性化した。ウェハーの開口部からの距離は約１５．２４ｃｍ（６インチ）であった。これらのウェハーを総計２分間活性化ＮＦ３ガスに曝した。その後、活性化ＮＦ３ガス流は終末処理され、分配パイプ及び真空チャンバーをアルゴンガスで浄化（パージ）し、そして処理したウェハーを分析のために取り出した。分析結果は、約６０〜約９０ｎｍのケイ素酸化物層がこれらのウェハーから除去されたことを示した。ケイ素酸化物層の表面粗面度は約０．４３ｎｍから約０．２４ｎｍに大幅に改善したことが注目された。
【００６４】
例３
例１で記載した４７０ｎｍ厚みのケイ素酸化物層を有する、１０．１６ｃｍ（４インチ）直径の二つのケイ素ウェハーの表面処理を同じ真空チャンバーにウェハーを同様に配置して繰り返した。真空チャンバーは約１８６．６５１Ｐａ（１．４Ｔｏｒｒ）の圧力で運転した。分配パイプに３０００標準立方センチメートル／分（ｓｃｃｍ）のＮＦ３ガス流を供給し、このガスは上述の外部ＲＦプラズマ源を使用して活性化した。ウェハーの開口部からの距離は１５．２４ｃｍ（６インチ）を使用する代わりに約５．０８ｃｍ（２インチ）であった。これらのウェハーを総計３分間活性化ＮＦ３ガスに曝した。その後、活性化ＮＦ３ガス流は終末処理され、分配パイプ及び真空チャンバーをアルゴンガスで浄化（パージ）し、そして処理したウェハーを分析のために取り出した。分析結果は、約１２０〜約２５０ｎｍのケイ素酸化物層がこれらのウェハーから除去されたことを示した。ケイ素酸化物層の表面粗面度は約０．４３ｎｍから０．４３〜０．７６ｎｍの間で変動する値に悪化したことが注目された。
【００６５】
例４
例１で記載した４７０ｎｍ厚みのケイ素酸化物層を有する、１０．１６ｃｍ（４インチ）直径の二つのケイ素ウェハーの表面処理を同じ真空チャンバーにウェハーを同様に配置して繰り返した。真空チャンバーは約１８６．６５１Ｐａ（１．４Ｔｏｒｒ）の圧力で運転した。分配パイプに１０００標準立方センチメートル／分（ｓｃｃｍ）のＮＦ３及びアルゴンガスの５０−５０混合流を供給した。この混合ガスを上述の外部ＲＦプラズマ源を使用して活性化した。ウェハーの開口部からの距離は約５．０８ｃｍ（２インチ）であった。これらのウェハーを総計２分間活性化ＮＦ３ガスに曝した。その後、活性化ＮＦ３ガス流は終末処理され、分配パイプ及び真空チャンバーをアルゴンガスで浄化（パージ）し、そして処理したウェハーを分析のために取り出した。分析結果は、約９２ｎｍのケイ素酸化物層がこれらのウェハーから除去されたことを示した。ケイ素酸化物層の表面粗面度は約０．４３ｎｍから約０．３４ｎｍに改善したことが注目された。
【００６６】
例５
例１で記載した４７０ｎｍ厚みのケイ素酸化物層を有する、１０．１６ｃｍ（４インチ）直径の二つのケイ素ウェハーの表面処理を同じ真空チャンバーにウェハーを同様に配置して繰り返した。真空チャンバーは約１２５．３２３Ｐａ（０．９４Ｔｏｒｒ）の圧力で運転した。分配パイプに３０００標準立方センチメートル／分（ｓｃｃｍ）のＮＦ３及びアルゴンガスの５０−５０混合流を供給した。この混合ガスを上述の外部ＲＦプラズマ源を使用して活性化した。ウェハーの開口部からの距離は約５．０８ｃｍ（２インチ）であった。これらのウェハーを総計３分間活性化ＮＦ３ガスに曝した。その後、活性化ＮＦ３ガス流は終末処理され、分配パイプ及び真空チャンバーをアルゴンガスで浄化（パージ）し、そして処理したウェハーを分析のために取り出した。分析結果は、約１２０〜１６０ｎｍのケイ素酸化物層がこれらのウェハーから除去されたことを示した。ケイ素酸化物層の表面粗面度は処理後でもあまり変化しなかったことが注目された。
【００６７】
例６
例１で記載した４７０ｎｍ厚みのケイ素酸化物層を有する、１０．１６ｃｍ（４インチ）直径の二つのケイ素ウェハーの表面処理を同じ真空チャンバーにウェハーを同様に配置して繰り返した。真空チャンバーは約１２５．３２３Ｐａ（０．９４Ｔｏｒｒ）の圧力で運転した。分配パイプに１０００標準立方センチメートル／分（ｓｃｃｍ）のＮＦ３及びアルゴンガスの５０−５０混合流を供給した。この混合ガスを上述の外部ＲＦプラズマ源を使用して活性化した。ウェハーの開口部からの距離は約１５．２４ｃｍ（６インチ）であった。これらのウェハーを総計３分間活性化ＮＦ３ガスに曝した。その後、活性化ＮＦ３ガス流は終末処理され、分配パイプ及び真空チャンバーをアルゴンガスで浄化（パージ）し、そして処理したウェハーを分析のために取り出した。分析結果は、約２０ｎｍからのケイ素酸化物層がこれらのウェハーから除去されたことを示した。ケイ素酸化物層の表面粗面度は約０．４３ｎｍから約０．７ｎｍに低下したことが注目された。
【００６８】
例７
１０．１６ｃｍ（４インチ）直径の二つのケイ素ウェハーにプラズマ化学気相付着技術を介して約３００ｎｍ厚みの窒化ケイ素コーティングを付着したことを除いて、例１の手順を繰り返した。窒化ケイ素コーティングの表面粗面度の二乗平均平方根（ｒｍｓ）の平均は約０．７３ｎｍであった。プロセスチャンバーは約１２５．３２３Ｐａ（０．９４Ｔｏｒｒ）の圧力で運転した。分配パイプに１０００標準立方センチメートル／分（ｓｃｃｍ）のＮＦ３ガス流を供給し、このガスは外部ＲＦプラズマ源を使用して活性化した。ウェハーの開口部からの距離は約５．０８ｃｍ（２インチ）であった。これらのウェハーを総計３分間活性化ＮＦ３ガスに曝した。その後、活性化ＮＦ３ガス流は終末処理され、分配パイプ及び真空チャンバーをアルゴンガスで浄化（パージ）し、そして処理したウェハーを分析のために取り出した。分析結果は、約９０〜１７０ｎｍの窒化ケイ素コーティングがこれらのウェハーから除去されたことを示した。窒化ケイ素コーティングの表面粗面度は約０．７３ｎｍから約７．４〜９．５ｎｍに増加した。
【００６９】
例８
１０．１６ｃｍ（４インチ）直径の二つのケイ素ウェハーにプラズマ化学気相付着技術を介して約３００ｎｍ厚みの窒化ケイ素コーティングを付着したことを除いて、例７の手順を繰り返した。プロセスチャンバーは約１８６．６５１Ｐａ（１．４Ｔｏｒｒ）の圧力で運転した。分配パイプに１０００標準立方センチメートル／分（ｓｃｃｍ）のＮＦ３ガス流を供給し、このガスは外部ＲＦプラズマ源を使用して活性化した。ウェハーの開口部からの距離は約１５．２４ｃｍ（６インチ）であった。これらのウェハーを総計２分間活性化ＮＦ３ガスに曝した。その後、活性化ＮＦ３ガス流は終末処理され、分配パイプ及び真空チャンバーをアルゴンガスで浄化（パージ）し、そして処理したウェハーを分析のために取り出した。分析結果は、約１００ｎｍの窒化ケイ素コーティングがこれらのウェハーから除去されたことを示した。窒化ケイ素コーティングの表面粗面度は約０．７３ｎｍから約２．０ｎｍに僅かに増加した。
【００７０】
例９
１０．１６ｃｍ（４インチ）直径の二つのケイ素ウェハーにプラズマ化学気相付着技術を介して約３００ｎｍ厚みの窒化ケイ素コーティングを付着したことを除いて、例７の手順を繰り返した。プロセスチャンバーは約１２５．３２３Ｐａ（０．９４Ｔｏｒｒ）の圧力で運転した。分配パイプに３０００標準立方センチメートル／分（ｓｃｃｍ）のＮＦ３ガス流を供給し、このガスは外部ＲＦプラズマ源を使用して活性化した。ウェハーの開口部からの距離は約１５．２４ｃｍ（６インチ）であった。これらのウェハーを総計３分間活性化ＮＦ３ガスに曝した。その後、活性化ＮＦ３ガス流は終末処理され、分配パイプ及び真空チャンバーをアルゴンガスで浄化（パージ）し、そして処理したウェハーを分析のために取り出した。分析結果は、約１００〜１２０ｎｍの窒化ケイ素コーティングがこれらのウェハーから除去されたことを示した。窒化ケイ素コーティングの表面粗面度は約０．７３ｎｍから約１．３ｎｍに僅かに増加した。
【００７１】
例１０
１０．１６ｃｍ（４インチ）直径の二つのケイ素ウェハーにプラズマ化学気相付着技術を介して約３００ｎｍ厚みの窒化ケイ素コーティングを付着したことを除いて、例７の手順を繰り返した。プロセスチャンバーは約１２５．３２３Ｐａ（０．９４Ｔｏｒｒ）の圧力で運転した。分配パイプに１０００標準立方センチメートル／分（ｓｃｃｍ）のＮＦ３及びアルゴンガスの５０−５０混合流を供給した。この混合ガスを外部ＲＦプラズマ源を使用して活性化した。ウェハーの開口部からの距離は約１５．２４ｃｍ（６インチ）であった。これらのウェハーを総計２分間活性化ＮＦ３ガスに曝した。その後、活性化ＮＦ３ガス流は終末処理され、分配パイプ及び真空チャンバーをアルゴンガスで浄化（パージ）し、そして処理したウェハーを分析のために取り出した。分析結果は、約６０ｎｍの窒化ケイ素コーティングがこれらのウェハーから除去されたことを示した。窒化ケイ素コーティングの表面粗面度は約０．７３ｎｍから約７．０ｎｍに増加した。
【００７２】
例１１
１０．１６ｃｍ（４インチ）直径の二つのケイ素ウェハーにプラズマ化学気相付着技術を介して約３００ｎｍ厚みの窒化ケイ素コーティングを付着したことを除いて、例７の手順を繰り返した。プロセスチャンバーは約１８６．６５１Ｐａ（１．４Ｔｏｒｒ）の圧力で運転した。分配パイプに１０００標準立方センチメートル／分（ｓｃｃｍ）のＮＦ３及びアルゴンガスの５０−５０混合流を供給した。この混合ガスを外部ＲＦプラズマ源を使用して活性化した。ウェハーの開口部からの距離は約５．０８ｃｍ（２インチ）であった。これらのウェハーを総計３分間活性化ＮＦ３ガスに曝した。その後、活性化ＮＦ３ガス流は終末処理され、分配パイプ及び真空チャンバーをアルゴンガスで浄化（パージ）し、そして処理したウェハーを分析のために取り出した。分析結果は、約６０〜９０ｎｍの窒化ケイ素コーティングがこれらのウェハーから除去されたことを示した。窒化ケイ素コーティングの表面粗面度は約０．７３ｎｍから約１．３ｎｍに僅かに増加した。
【００７３】
例１２
１０．１６ｃｍ（４インチ）直径の二つのケイ素ウェハーにプラズマ化学気相付着技術を介して約３００ｎｍ厚みの窒化ケイ素コーティングを付着したことを除いて、例７の手順を繰り返した。プロセスチャンバーは約１２５．３２３Ｐａ（０．９４Ｔｏｒｒ）の圧力で運転した。分配パイプに３０００標準立方センチメートル／分（ｓｃｃｍ）のＮＦ３及びアルゴンガスの５０−５０混合流を供給した。この混合ガスを外部ＲＦプラズマ源を使用して活性化した。ウェハーの開口部からの距離は約５．０８ｃｍ（２インチ）であった。これらのウェハーを総計２分間活性化ＮＦ３ガスに曝した。その後、活性化ＮＦ３ガス流は終末処理され、分配パイプ及び真空チャンバーをアルゴンガスで浄化（パージ）し、そして処理したウェハーを分析のために取り出した。分析結果は、約４０〜７０ｎｍの窒化ケイ素コーティングがこれらのウェハーから除去されたことを示した。窒化ケイ素コーティングの表面粗面度は約０．７３ｎｍから約１．１ｎｍに僅かに増加した。
【００７４】
例１３
市販の汎用計算流体力学（ＣＦＤ）コンピューターモデリングソフトウェア（Fluent社（ニューハンプシャー州  レバノン）製）を使用して、ここに記載した装置及びプロセスのいくつかの実施態様及び比較例について流れモデルを研究した。ここで基材は垂直又は直立位置である（図７参照）。基材のサイズは１．７ｍ×１．３ｍと仮定した。以下のプラズマ流条件を仮定した：活性化反応性ガス組成は５体積％のＮＦ３及び９５体積％のアルゴン；温度は２６．７℃（８０°Ｆ）；上流のプラズマ圧力１３３３．２２Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）；プロセスチャンバー運転圧力の範囲は１３３．３２２〜２５５．６４５Ｐａ（１〜２Ｔｏｒｒ）；かつ活性化反応性ガスの流速範囲は１０００〜４０００ｃｍ３／分（１〜４リットル／分（ｌｐｍ））であった。ＣＦＤモデル用のプロセスチャンバーの寸法は以下のとおりであった：長さ１８６０ｍｍ；高さ１６００ｍｍ；奥行き８３５ｍｍ；供給源注入口チューブの直径４０ｍｍ；かつ排気マニホールド出口チューブの直径１５０ｍｍであった。活性種の非活性種への再結合を最小にするため及びプラズマ活性化反応性ガスの流れを制御するためには、プロセスチャンバーの奥行きは好ましくは１．５×排気マニホールド出口チューブの直径、すなわち１．５×１５０ｍｍ、すなわち２２５ｍｍである。
【００７５】
４つの典型的な形態をモデル化した。比較例１３ａでは、分配導管を使用しなかった。プラズマ活性化反応性ガスが単一の開口部、すなわち設置された直径４０ｍｍの供給源注入口チューブ、を通じてプロセスチャンバーに流入し、そして直径１５０ｍｍの単一のマニホールド排出口チューブを通じて出て行った（図８ａ参照）。
【００７６】
例１３ｂでは、供給源注入口は水平に位置した直径４０ｎｍの分配導管に接続していて、この分配導管は１８の均等に間隔を空けた長方形の開口部を有し、各開口部の寸法は３．８１ｃｍ（１．５インチ）×０．７８７ｃｍ（０．０３１インチ）であった。これは０．４４のＮ×Ａｏ／Ａｃ比をもたらした。プラズマ活性化反応性ガスが複数の開口部を通じてプロセスチャンバーに流入し、そして直径１５０ｍｍの単一のマニホールド排出開口部から出て行った（図８ｂ参照）。比較例１３ａと例１３ｂの間のフローシミュレーションの比較は、単一の供給注入口又は開口部から１８の長方形の開口部を有する水平分配導管に変えることによってプロセスチャンバーでの流れの分配がより均一になったことを示している。例１３ｃは１３ｂに類似するが、分配導管の長方形開口部の長さが２０％減少しており、すなわち３．８１ｃｍ（１．５インチ）×０．７８７ｃｍ（０．０３１インチ）のかわりに、３．０４８ｃｍ（１．２インチ）×０．７８７ｃｍ（０．０３１インチ）であった（図８ｃ参照）。これは０．３５のＮ×Ａｏ／Ａｃ比をもたらした。例１３ｄは例１３ｃに類似するが、マニホールド排出口がプロセスチャンバーの長手方向部を横切る幅１．２７ｃｍ（０．５インチ）の単一の長方形開口部又は細長い穴（slot）を有する（図８ｄ参照）。例１３ｂと１３ｃのプラズマ活性化反応性ガスの流れパターンの比較は、小さな開口部を伴う場合に開口部からの流れの分配は改善されることを示した。例１３ｃと１３ｄのプラズマ活性化反応性ガスの比較は、マニホールド排出口により大きくかつより分散化させた開口部を使用することによって、開口部からの流れの分配はさらに改善されそして大幅により均一になったことを示した。
【００７７】
例１４
汎用計算流体力学（ＣＦＤ）コンピューターモデリングソフトウェア（Fluent社（ニューハンプシャー州  レバノン）製）を使用して、ここに記載した装置及びプロセスのいくつかの他の実施態様及び比較例について流れモデルを研究した。ここで基材は垂直又は直立位置である（図９参照）。基材のサイズは１．７ｍ×１．３ｍと仮定した。以下のプラズマ流条件を仮定した：活性化反応性ガス組成は５体積％のＮＦ３及び９５体積％のアルゴン；温度は２６．７℃（８０°Ｆ）；上流のプラズマ圧力１３３３．２２Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）；プロセスチャンバー運転圧力の範囲は１３３．３２２〜２５５．６４５Ｐａ（１〜２Ｔｏｒｒ）；かつ活性化反応性ガスの流速は１０００ｃｍ３／分（１リットル／分（ｌｐｍ））であった。ＣＦＤモデル用のプロセスチャンバーの寸法は以下のとおりであった：長さ１８６０ｍｍ；高さ１６００ｍｍ；奥行き８３５ｍｍ；供給源注入口チューブの直径２５ｍｍ；かつ排気マニホールドは３つの出口チューブを有し、そのチューブの直径はそれぞれ約１５０ｍｍであった（図１０ａ参照）。活性種の非活性種への再結合を最小にするため及びプラズマ活性化反応性ガスの流れを制御するために、プロセスチャンバーの奥行きは約２００ｍｍである。
【００７８】
次に、２つの典型的な形態をモデル化した。比較例１４ａでは、供給源注入口を直径２５ｍｍの水平に配置した分配導管の中間に接続していて、この分配導管は１４の均等に間隔を空けた長方形の開口部を有し、各開口部の寸法は１．６００ｃｍ（０．６３インチ）×０．０９９ｃｍ（０．０３９インチ）であった。反応性プロセスガスの流れは分配システム内でこのようにして二つの流れに分けられ、そしてその後プロセスチャンバー（図１０ａ参照）に導入される。これは０．４６のＮ×Ａｏ／Ａｃ比をもたらした。
【００７９】
比較例１４ｂでは、同じように供給源注入口を直径２５ｍｍの水平に配置した分配導管の中間に接続していて、この分配導管は１８の均等に間隔を空けた長方形の開口部を有し、各開口部の寸法は２．９９７ｃｍ（１．１８インチ）×０．７８７ｃｍ（０．０３１インチ）であった。これは０．８８のＮ×Ａｏ／Ａｃ比をもたらした。プラズマ活性化反応性ガスが１０００ｃｍ３／分（１ｌｐｍ）に近い流速で複数の開口部を通じてプロセスチャンバーに流入し、そして直径１５０ｍｍの単一のマニホールド排出開口部から出て行った（図１０ｂ参照）。
【００８０】
比較例１４ａと例１４ｂの間のフローシミュレーションの比較は、１８の長方形の開口部を有する水平の分配導管の長方形の開口部のサイズを大きくすることによってプロセスチャンバーでの流れの分配がより均一になったことを示している。（図１０ａおよび図１０ｂを比較）。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本明細書に記載した装置の一実施態様の上面図。この装置は基材の幅広の及び／又は長い表面を処理するために使用され、ここで基材は遠隔で活性化したプロセスガスを使用して処理される。
【図２】図１の装置を断面線Ａ−Ａ’に沿ってとった側面図。
【図３】図１の分配導管の一実施態様の断面図。
【図４】図３に示した分配導管の開口部の一実施態様の詳細図。
【図５】図１の分配導管の一実施態様を断面線Ｂ−Ｂ’に沿ってとった上面図。
【図６】本明細書に記載した装置の別の実施態様の側面図。ここで基材は現場で活性化したプロセスガスを使用して処理される。
【図７】本明細書に記載した装置のさらに別の実施態様の等角図。ここで基材は遠隔で活性化したプロセスガスと接触し、プロセスガスは実質的に処理されている基材の表面に平行に流れる。
【図８ａ】比較する装置の場合の流れパターンの等角図。ここで基材は単一の注入口と単一の排気マニホールド出口を通るプラズマ活性化プロセスガスと接触する。
【図８ｂ】比較する装置の場合の流れパターンの等角図。ここで基材は１８の長方形の開口部を有する分配導管と単一の排気マニホールド出口を通るプラズマ活性化プロセスガスと接触する。
【図８ｃ】比較する装置の場合の流れパターンの等角図。ここで基材は１８の長方形の開口部（図８ｂに描かれたものより寸法が僅かに小さい）を有する分配導管と単一の排気マニホールド出口を通るプラズマ活性化プロセスガスと接触する。
【図８ｄ】比較する装置の場合の流れパターンの等角図。ここで基材は１８の長方形の開口部（図８ｂに描かれたものより寸法が僅かに小さい）を有する分配導管と排気マニホールド出口（図８ｃにおける開口部よりも僅かに大きい一つの開口部を有する）を通るプラズマ活性化プロセスガスと接触する。
【図９】装置のさらに別の実施態様の等角図。ここで活性化プロセスガスは分かれ、かつ基材は遠隔で活性化したプロセスガスと接触し、プロセスガスは実質的に処理されている基材の表面に平行に流れる。この活性化プロセスガスは、分配システム内のＴ型分配器を用いて、チャンバーに導入される。
【図１０ａ】比較する装置の場合の流れパターンの等角図。ここで活性化プロセスガスは分かれ、かつここで基材は複数の長方形の開口部を有する分配導管を通るプラズマ活性化プロセスガスと接触する。
【図１０ｂ】比較する装置の場合の流れパターンの等角図。ここで活性化プロセスガスは分かれ、かつここで基材は図１０ａより多い複数の長方形の開口部を有する分配導管を通るプラズマ活性化プロセスガスと接触する。また、各開口部の寸法は、図１０ａの開口部よりも大きい。
【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８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図８ｄ】
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【図９】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【国際調査報告】
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