(57)【要約】  本発明は、高アスペクト比である溝を有する被処理体においても、当該溝内に、均等にガスを噴射できるガス噴射装置を提供する。そして、本発明に係るガス噴射装置（１００）は、被処理体（２０２）に対してガスの噴射を行うガス噴射セル部（１）を有する。ガス噴射セル部（１）は、第一の錐体形状部材（３）と第二の錐体形状部材（２）とを有する。第一の錐体形状（３）の側面と第二の錐体形状部材（２）の側面との間には、隙間（ｄｏ）が形成されている。各錐体形状部材（２，３）の頂部側は、被処理体（２０２）に対面している。
2016067381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器部（１００Ｄ）と、
前記容器部にガスの供給を行う、ガス供給部（１０１）と、
前記容器部内に配設され、被処理体（２０２）に対して、ガスの噴射を行うガス噴射セル部（１）とを、備えており、
前記ガス噴射セル部は、
第一の錐体形状部材（３）と、
前記第一の錐体形状部材を側面方向から囲繞し、前記第一の錐体形状の側面との間に隙間（ｄｏ）が形成されるように配置される第二の錐体形状部材（２）とを、有しており、
前記第一の錐体形状部材の頂部側および前記第二の錐体形状部材の頂部側は、
前記被処理体に対面しており、
前記ガス供給部から供給されたガスは、
前記前記第一の錐体形状部材の底面側および前記第二の錐体形状部材の底面側から、前記隙間に侵入し、前記隙間を通って、前記第一の錐体形状部材の頂部側および前記第二の錐体形状部材の頂部側から、前記被処理体に向けて噴射される、
ことを特徴とするガス噴射装置。
【請求項２】
前記第一の錐体形状部材の前記隙間に面する部分および前記第二の錐体形状部材の前記隙間に面する部分は、
サファイアまたは石英で構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のガス噴射装置。
【請求項３】
前記隙間における、前記第一の錐体形状部材の側面と前記第二の錐体形状部材の側面との距離は、
０．３ｍｍ以上、３ｍｍ以下であり、
前記容器部内のガス圧力（Ｐ１）は、
１０ｋＰａ以上、３０ｋＰａ以下である、
ことを特徴とする請求項１に記載のガス噴射装置。
【請求項４】
前記ガス噴射セル部は、
前記被処理体に対してガスの噴射を行う噴出部（５）を、さらに有しており、
前記第一の錐体形状部材の頂部側および前記第二の錐体形状部材の頂部側は、
前記噴出部の側面側と接続されており、
前記噴出部は、
内部に形成された空間部（５Ｈ）と、
前記空間部に接続された複数の噴出孔（１０２）とを、有しており、
前記ガス供給部から供給されたガスは、
前記隙間を通って、前記空間部に供給され、前記複数の噴出孔を介して、前記被処理体に向けて噴射される、
ことを特徴とする請求項１に記載のガス噴射装置。
【請求項５】
前記第一の錐体形状部材および前記第二の錐体形状部材を加熱する加熱部（５１，５２）を、さらに備えている、
ことを特徴とする請求項１に記載のガス噴射装置。
【請求項６】
交流電圧を供給する交流電源（９）を、さらに備えており、
前記第一の錐体形状部材および前記第二の錐体形状部材は、
誘電体であり、
前記第一の錐体形状部材は、
第一の電極部（６２）が配設されており、
前記第二の錐体形状部材は、
第二の電極部（６１）が配設されており、
前記交流電源が、前記第一の電極部と前記第二の電極部との間に交流電圧を印加することにより、前記隙間において、誘電体バリア放電を発生させる、
ことを特徴とする請求項１に記載のガス噴射装置。
【請求項７】
容器部（１００Ｄ）と、
前記容器部にガスの供給を行う、ガス供給部（１０１）と、
前記容器部内に配設され、被処理体（２０２）に対して、ガスの噴射を行うガス噴射セル部（１）とを、備えており、
前記ガス噴射セル部は、
扇型形状であり、
第一の平板（２）と、
前記第一の平板と隙間（ｄｏ）が形成されるように対面して配置される第二の平板（３）とを、有しており、
前記ガス噴射セル部の頂部側は、
前記被処理体に対面しており、
前記ガス供給部から供給されたガスは、
扇型形状の前記ガス噴射セル部１における幅の広い側の開口部から、前記隙間に侵入し、前記隙間を通って、前記ガス噴射セル部の頂部側から、前記被処理体に向けて噴射される、
ことを特徴とするガス噴射装置。
【請求項８】
前記第一の平板および前記第二の平板は、
サファイアまたは石英で構成されている、
ことを特徴とする請求項７に記載のガス噴射装置。
【請求項９】
前記隙間における間隔は、
０．３ｍｍ以上、３ｍｍ以下であり、
前記容器部内のガス圧力は、
１０ｋＰａ以上、３０ｋＰａ以下である、
ことを特徴とする請求項７に記載のガス噴射装置。
【請求項１０】
前記ガス噴射セル部は、
前記被処理体に対してガスの噴射を行う噴出部（５）を、さらに有しており、
前記噴出部は、
複数の噴出孔（１０２）を、有しており、
前記ガス供給部から供給されたガスは、
前記隙間を通って、前記複数の噴出孔を介して、前記被処理体に向けて噴射される、
ことを特徴とする請求項７に記載のガス噴射装置。
【請求項１１】
前記第一の平板および前記第二の平板を加熱する加熱部（５１，５２）を、さらに備えている、
ことを特徴とする請求項７に記載のガス噴射装置。
【請求項１２】
交流電圧を供給する交流電源（９）を、さらに備えており、
前記第一の平板および前記第二の平板は、
誘電体であり、
前記第一の平板は、
第一の電極部が配設されており、
前記第二の平板は、
第二の電極部が配設されており、
前記交流電源が、前記第一の電極部と前記第二の電極部との間に交流電圧を印加することにより、前記隙間において、誘電体バリア放電を発生させる、
ことを特徴とする請求項７に記載のガス噴射装置。
【請求項１３】
前記ガス噴射セル部は、
複数である、
ことを特徴とする請求項１または請求項７に記載のガス噴射装置。
【請求項１４】
前記被処理体は、
複数であり、
各前記ガス噴出セル部は、
各前記被処理体に対してガスを噴出する、
ことを特徴とする請求項１３に記載のガス噴射装置。
【請求項１５】
複数の前記ガス噴出セル部は、
一つの被処理体に対してガスを噴出する、
ことを特徴とする請求項１３に記載のガス噴射装置。
【請求項１６】
前記ガス供給部から供給されたガスは、
プリカーサガスである、
ことを特徴とする請求項１または請求項７に記載のガス噴射装置。
【請求項１７】
前記ガス供給部から供給されたガスは、
ラジカルガスの原料となる原料ガスである、
ことを特徴とする請求項１または請求項７に記載のガス噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、減圧雰囲気中の処理チャンバーに設置した被処理体に対して処理に有用な非加熱、加熱および放電ガスのガス種を指向性があり、かつ、高速度噴出を可能にした噴射方式を有した非加熱、加熱および放電ガスのガス噴射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造分野を含む多用途の分野において、多機能で高品質の薄膜（たとえば、高絶縁薄膜、半導体薄膜、高誘電体薄膜、発光薄膜、高磁性体薄膜、超硬薄膜等）が求められている。【０００３】
たとえば、半導体装置の製造の場面においては、半導体チップ内において、回路配線相当になる低インピーダンスの高導電膜、回路の配線コイル機能や磁石機能を有する高磁性膜、回路のコンデンサ機能を有する高誘電体膜、および電気的な漏洩電流の少ない高絶縁機能を有する高絶縁膜などが、設けられている。【０００４】
これらの膜の成膜する従来技術として、たとえば、熱ＣＶＤ（化学気相成長：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置、光ＣＶＤ装置またはプラズマＣＶＤ装置が用いられており、特に、プラズマＣＶＤ装置が多々使用されている。これは、たとえば、熱・光ＣＶＤ装置よりも、プラズマＣＶＤ装置の方が、成膜温度を低く、かつ、成膜速度が大きく短時間での成膜処理が可能なためである。【０００５】
たとえば、窒化膜（ＳｉＯＮ、ＨｆＳｉＯＮなど）や酸化膜（ＳｉＯ2，ＨｆＯ2）などのゲート絶縁膜を、半導体基板に成膜する場合には、減圧雰囲気でのプラズマＣＶＤ装置を用いた以下の技術が一般的に採用されている。【０００６】
つまり、ＮＨ３（アンモニア）やＮ３、Ｏ２、Ｏ３（オゾン）などのガスと、シリコンやハフニウムなどの前駆体ガス（非加熱ガス）とが、ＣＶＤ処理が実施される処理チャンバー装置に直接供給される。処理チャンバー装置内では、前駆体ガスを熱や放電を利用して解離させ、金属粒子を生成し、当該金属粒子と、上述したＮＨ３（アンモニア）などの非加熱ガスとの熱や放電を利用した化学反応により、被処理体上に、窒化膜または酸化膜などの薄膜が成膜される。【０００７】
一方で、プラズマＣＶＤ装置では、処理チャンバー装置内で、直接的に、高周波プラズマやマイクロ波プラズマが発生させていた。したがって、被処理体は、ラジカルガスや、高エネルギーを有したプラズマイオン（または電子）に晒される。【０００８】
なお、プラズマＣＶＤ装置に関する技術が開示されている先行文献として、たとえば特許文献１が存在する。【０００９】
しかしながら、プラズマＣＶＤ装置内の成膜処理では、上記のように、被処理体がプラズマに直接晒される。したがって、当該被処理体は、プラズマ（イオンや電子）により、半導体機能の性能を低下させる等のダメージを大きく受けていた。【００１０】
他方、熱・光ＣＶＤ装置を用いた成膜処理では、被処理体はプラズマ（イオンや電子）によるダメージを受けず、高品質の、窒化膜や酸化膜等が成膜される。しかしながら、当該成膜処理では、高濃度で、かつ多量のラジカルガス源を得ることが困難であり、結果として、成膜時間が非常に長く要するという問題がある。【００１１】
最近の熱・光ＣＶＤ装置では、原料ガスとして、熱や光の照射によって解離しやすい、高濃度の、ＮＨ３ガスやＯ３ガスを用いている。さらに、ＣＶＤチャンバー装置内には、加熱触媒体が設けられている。これにより、当該熱・光ＣＶＤ装置では、触媒作用により、ガスの解離が促進し、窒化膜や酸化膜等を短時間で成膜することも可能となっている。しかしながら、当該時間の短縮化は限定的であり、大幅な成膜時間の改善は困難であった。【００１２】
そこで、プラズマによる被処理体に対するダメージを軽減でき、成膜時間のさらなる短縮化が可能な装置として、リモートプラズマ型成膜処理システムが存在する（たとえば、特許文献２参照）。【００１３】
当該特許文献２に係る技術では、プラズマ生成領域と被処理材処理領域とが、隔壁（プラズマ閉込電極）により分離されている。具体的に、特許文献２に係る技術では、高周波印加電極と被処理体が設置された対向電極との間に、当該プラズマ閉込電極を設けている。これにより、特許文献２に係る技術では、中性活性種だけが、被処理体上に供給される。【００１４】
また、特許文献３に係る技術では、リモートプラズマ源において、原料ガスの一部をプラズマにより活性化させている。ここで、ガスの流路は、当該リモートプラズマ源内において、周回されている。リモートプラズマ源において生成された活性ガスは、放出され、被処理体の存する装置側へと供給される。【００１５】
特許文献３のような薄膜技術においては、窒素、酸素、オゾンまたは水素等の様々な原料ガスが、利用されている。そして、当該原料ガスから、活性化されたラジカルガスが生成され、当該ラジカルガスにより、被処理体上に薄膜が成膜される。【００１６】
ラジカルガスは、非常に反応性が高い。したがって、微量（約１％：10000ppm）以下の濃度のラジカルガスを、被処理体に当てることで、被処理体での化学反応が促進させ、窒化薄膜、酸化薄膜または水素結合薄膜などを、短時間で効率的に、作り出すことができる。【００１７】
ラジカルガス生成装置では、放電セルが配設されており、当該放電セルにおいて、大気圧プラズマに相当する誘電体バリア放電によって、高電界なプラズマを実現させる。これにより、放電セルのプラズマに晒された原料ガスから、高品質なラジカルガスが生成される。【００１８】
また、ＣＶＤ装置内おいて、被処理体（ウェハー基板）に対してガスを利用した処理を施す場合、被処理体が配設されているＣＶＤ装置内を加熱および減圧状態にする。そして、当該ＣＶＤ装置内に、有機金属化合物蒸気ガス（プリカーサガス）を充満させるとともに、酸化・窒化・還元の促進のために、オゾンガス、水蒸気、水素ガス、またはラジカルガス（酸素ラジカルガス、窒素ラジカルガス、水素ラジカルガス等）を供給する。これにより、ＣＶＤ装置内おいて、被処理体面上に堆積した酸化・窒化物質等を熱拡散することで、被処理体面に半導体膜または絶縁膜等の機能膜を結晶成長させることができる。【００１９】
なお、上記において、ＣＶＤ装置内に、プリカーサガスと共に供給される各種ガス（オゾンガス、水蒸気、水素ガス、またはラジカルガス）を、以後、成膜処理ガスと称することとする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開２００７−２６６４８９号公報
【特許文献２】特開２００１−１３５６２８号公報
【特許文献３】特開２００４−１１１７３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
従来、被処理体上に半導体等の機能素子（２Ｄ（dimension）素子）を構成するものであったため、ＣＶＤ処理容器内にプリカーサガスや成膜処理ガスを充満させた、表面成膜が主体であった。【００２２】
たとえば、被処理体が１枚または複数枚配設されている、減圧されたＣＶＤ装置内において、所定の口径で短いガス供給配管から複数のノズル孔を介して、ガスがシャワー状に噴出させていた。所定の口径で短いガス供給配管から供給されたガスは、十分に整流化されずに噴出されるため、噴出されたガスは、雰囲気ガス圧力やガス濃度差に依存する拡散速度で四方に拡散される。【００２３】
一方、より高密度な機能素子が求められていることから、機能素子を多層に渡って形成させた三次元の機能素子（３Ｄ素子）が要望されている。つまり、高アスペクト比である溝内に、所望の膜を均一に成膜することが要望されている。【００２４】
しかしながら、上記のように、四方にガスを拡散させて噴射させたガスの場合には、高アスペクト比である溝内において、ガスが均等に照射されない。これでは、当該溝内において、均一に成膜を行うことができない。【００２５】
したがって、被処理体における、高アスペクト比である溝内に、均等にガスを噴射できる成膜技術が求められている。【００２６】
そこで、本発明は、高アスペクト比である溝を有する被処理体においても、当該溝内に、均等にガスを噴射できるガス噴射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】
【００２７】
上記の目的を達成するために、本発明に係るガス噴射装置は、容器部と、前記容器部にガスの供給を行う、ガス供給部と、前記容器部内に配設され、被処理体に対して、ガスの噴射を行うガス噴射セル部とを、備えており、前記ガス噴射セル部は、第一の錐体形状部材と、前記第一の錐体形状部材を側面方向から囲繞し、前記第一の錐体形状の側面との間に隙間が形成されるように配置される第二の錐体形状部材とを、有しており、前記第一の錐体形状部材の頂部側および前記第二の錐体形状部材の頂部側は、前記被処理体に対面しており、前記ガス供給部から供給されたガスは、前記前記第一の錐体形状部材の底面側および前記第二の錐体形状部材の底面側から、前記隙間に侵入し、前記隙間を通って、前記第一の錐体形状部材の頂部側および前記第二の錐体形状部材の頂部側から、前記被処理体に向けて噴射される。【００２８】
また、容器部と、前記容器部にガスの供給を行う、ガス供給部と、前記容器部内に配設され、被処理体に対して、ガスの噴射を行うガス噴射セル部とを、備えており、前記ガス噴射セル部は、扇型形状であり、第一の平板と、前記第一の平板と隙間が形成されるように対面して配置される第二の平板とを、有しており、前記ガス噴射セル部の頂部側は、前記被処理体に対面しており、前記ガス供給部から供給されたガスは、扇型形状の前記ガス噴射セル部１における幅の広い側の開口部から、前記隙間に侵入し、前記隙間を通って、前記ガス噴射セル部の頂部側から、前記被処理体に向けて噴射される。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係るガス噴射装置は、容器部と、前記容器部にガスの供給を行う、ガス供給部と、前記容器部内に配設され、被処理体に対して、ガスの噴射を行うガス噴射セル部とを、備えており、前記ガス噴射セル部は、第一の錐体形状部材と、前記第一の錐体形状部材を側面方向から囲繞し、前記第一の錐体形状の側面との間に隙間が形成されるように配置される第二の錐体形状部材とを、有しており、前記第一の錐体形状部材の頂部側および前記第二の錐体形状部材の頂部側は、前記被処理体に対面しており、前記ガス供給部から供給されたガスは、前記前記第一の錐体形状部材の底面側および前記第二の錐体形状部材の底面側から、前記隙間に侵入し、前記隙間を通って、前記第一の錐体形状部材の頂部側および前記第二の錐体形状部材の頂部側から、前記被処理体に向けて噴射される。【００３０】
また、容器部と、前記容器部にガスの供給を行う、ガス供給部と、前記容器部内に配設され、被処理体に対して、ガスの噴射を行うガス噴射セル部とを、備えており、前記ガス噴射セル部は、扇型形状であり、第一の平板と、前記第一の平板と隙間が形成されるように対面して配置される第二の平板とを、有しており、前記ガス噴射セル部の頂部側は、前記被処理体に対面しており、前記ガス供給部から供給されたガスは、扇型形状の前記ガス噴射セル部１における幅の広い側の開口部から、前記隙間に侵入し、前記隙間を通って、前記ガス噴射セル部の頂部側から、前記被処理体に向けて噴射される。【００３１】
したがって、ガス噴射セル部の隙間において、ガスは整流・加速される。したがって、ガス噴射セル部からは、指向性を有するビーム状のガスを噴射させることができる。よって、ガス噴射装置は、高アスペクト比である溝を有する被処理体においても、当該溝内に、均等にガスを噴射でき、結果として、当該溝内に均質な膜を成膜させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】高アスペクト比の溝２０２Ａを有する被処理体２０２の一部の断面構成を示す拡大断面図である。
【図２】実施の形態１に係るガス噴射装置１００と処理チャンバー２００とから構成されるリモートプラズマ型成膜処理システムの構成を、模式的に示した斜視図である。
【図３】ガス噴射セル部１の構成を示す拡大斜視図である。
【図４】ガス噴射セル部１内におけるガスの流れを示す図である。
【図５】ガス噴射セル部１により、ガスが指向性を有するビームとして噴出される様子を示す図である。
【図６】ガス噴射セル部１により、ガスが指向性を有するビームとして噴出される様子を示す図である。
【図７】ガス圧力と拡散速度との関係を示す図である。
【図８】ガス圧力とガス噴出加速度との関係を示す図である。
【図９】実施の形態２に係るガス噴射セル部１の構成を、模式的に示した斜視図である。
【図１０】実施の形態３に係るガス噴射セル部１の構成を、模式的に示した斜視図である。
【図１１】実施の形態４に係るガス噴射セル部１の構成を、模式的に示した斜視図である。
【図１２】バッチ型の処理チャンバー２００に対して、複数のガス噴射セル部１Ａ，１Ｂが配設されているリモートプラズマ型成膜処理システムの構成を、模式的に示した斜視図である。
【図１３】バッチ型の処理チャンバー２００に対して、複数のガス噴射セル部１Ａ，１Ｂが配設されているリモートプラズマ型成膜処理システムの他の構成を、模式的に示した斜視図である。
【図１４】枚葉型の処理チャンバー２００に対して、複数のガス噴射セル部１Ａ，１Ｂが配設されているリモートプラズマ型成膜処理システムの構成を、模式的に示した斜視図である。
【図１５】実施の形態７に係るガス噴射セル部１の構成を、模式的に示した斜視図である。
【図１６】実施の形態８に係るガス噴射セル部１の構成を、模式的に示した斜視図である。
【図１７】実施の形態９に係るガス噴射セル部１の構成を、模式的に示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１は、高アスペクト比の溝２０２Ａを有する被処理体２０２の一部の断面構成を示す拡大断面図である。
【００３４】
図１において、Ｄｘは、溝２０２Ａの口径であり、Ｄｙは、溝２０２Ａの深さである。たとえば、口径Ｄｘは、約数十μｍ径程度であり、深さＤｙは、口径Ｄｘの数倍〜数十倍程度である。図１に示す高アスペクト比（Ｄｙ／Ｄｘ）である溝２０２Ａに対して、均質な成膜が求められる（換言すれば、ガス噴射により、高アスペクト比の溝２０２Ａの底まで、均等なガスを供給できることが求められる）。
【００３５】
従来のような、所定の口径で短いガス供給配管からガスを噴射する方式は、装置内に万遍なくガスを充満させる場合に適している。しかしながら、当該方式のガス噴出では、ガス供給配管において、ガスの整流化やガスの加速化が成されず、噴出ガスの指向性およびガス速度が弱いため、高アスペクト比の溝２０２Ａ内部まで、ガスが入り込まず、溝２０２Ａの底面および側面に対して、均質な膜を成膜することは困難である。また、供給したラジカルガスは、ガス寿命が非常に短いため、溝２０２Ａの底面に到達する前に消滅する。したがって、均質な膜を成膜することは困難である。
【００３６】
したがって、高アスペクト比の溝２０２Ａ内に均質な膜を成膜するためには、噴出ガスに指向性を持たせ、かつ加速化させガスの高速度化を図る必要がある。つまり、噴出ガスのビーム角度αは、溝２０２Ａのアスペクト比が大きくなるほど、小さくする必要がある（つまり、より指向性を有し、ガスの高速度化をすることで、噴出するガスが拡散速度に打ち勝ちガスの広がりを抑制したガス噴射が必要になる）。
【００３７】
本発明に係る非加熱ガス、加熱ガスおよび放電ガスのガス噴射装置（以下、単にガス噴射装置と称する）は、高アスペクト比の溝２０２Ａ内に均質な膜を成膜するために、プリカーサガスまたは成膜処理ガスを、ビーム状に噴出することができる。以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
【００３８】
＜実施の形態１＞
図２は、本実施の形態に係るガス噴射装置１００と処理チャンバー２００とから構成されるリモートプラズマ型成膜処理システムの構成を、模式的に示した斜視図である。
【００３９】
ガス噴射装置１００と処理チャンバー２００とは、フランジ２２によって区画されている。つまり、フランジ２２は、ガス噴射容器１００と処理チャンバー２００とを結合させるための部材であり、フランジ２２の一方主面は、ガス噴射装置１００の底面を構成しており、フランジ２２の他方主面は、処理チャンバー２００の上面を構成している。ここで、ガス噴射装置１００内と処理チャンバー２００内とは、噴出孔１０２を介して、接続されている。
【００４０】
図２に示すように、ガス噴射装置１００は、容器部１００Ｄ、ガス供給部１０１およびガス噴射セル部１を有している。
【００４１】
ガス供給部１０１は、容器部１００Ｄ内にガスＧ１の供給を行う。ここで、容器部１００Ｄ内のガス圧力Ｐ１は、１０ｋＰａ〜５０ｋＰａの範囲において、一定に維持されている。また、容器部１００Ｄ内には、ガスの噴射を行う、中空円錐形状のガス噴射セル部１が配設されている。ガス噴射セル部１は、噴出孔１０２を有しており、当該噴出孔１０２を介して、ガスＧ２は、処理チャンバー２００内に対して噴射される（より具体的には、処理チャンバー２００内の被処理体２０２に対して噴射される）。ここで、噴出孔１０２の開口径は、たとえば１ｍｍ以下である。
【００４２】
ＣＶＤ装置である処理チャンバー２００内には、テーブル２０１が配設されている。そして、当該テーブル２０１上には、被処理体２０２が載置される。ここで、被処理体２０２は、図２に示すように、高アスペクトである溝２０２Ａを有する。
【００４３】
処理チャンバー２００には、排気口２０３を介して、真空ポンプ３００に接続されている。当該真空ポンプにより、処理チャンバー２００内のガス圧力Ｐ０は、３０Ｐａ〜４００Ｐａ程度に維持されている。
【００４４】
図２において、プリカーサガスＧ１もしくはラジカルガスとなり得る原料ガスＧ１が、ガス供給部１０１を介して、所定の流量で、容器部１００Ｄ内に供給される。当該原料ガスＧ１は、ガス噴射セル部１を通って、噴出孔１０２から処理チャンバー２００内へ、プリカーサガスＧ２またはラジカルガスＧ２として噴出させる。ガスＧ２は、テーブル２０１上に載置された被処理体２０２に対して、ビーム状に照射され、当該照射された領域において、膜成膜される。
【００４５】
図３は、ガス噴射装置１００内に配設されるガス噴射セル部１の構成を示す、拡大斜視図である。なお、以下では、ガス噴射セル部１は、中空の円錐形状である場合について説明する。しかし、ガス噴射セル部１は、中空の多角錐形状であっても良い。
【００４６】
ガス噴射セル部１は、内管である第一の錐体形状部材３と、外管である第二の錐体形状部材２と、噴出部５とから構成されている。
【００４７】
第一の錐体形状部材３は、円錐台形状（円錐形状であっても良い）であり、第一の中空部を有する。ここで、当該第一の中空部も円錐台形状である。また、当該第一の錐体形状部材３を、側面側より囲繞するように、第二の錐体形状部材２が配設されている。ここで、第二の錐体形状部材２は、円錐台形状であり、第二の中空部を有する。なお、当該第二の中空部も円錐台形状である。また、第一の錐体形状部材３の円錐角および第二の錐体形状部材２の円錐角は、同じである。つまり、後述する隙間ｄｏの幅Δｄは一定である。
【００４８】
つまり、第二の錐体形状部材２の第二の中空部内に、第一の錐体形状部材３が配設されており、第一の錐体形状部材３の側面部と第二の錐体形状部材２側面部との間には、平面視で環状である、隙間ｄｏが形成されている。なお、第一の錐体形状部材３の中心軸と、第二の錐体形状部材２の中心軸とは、一致している。
【００４９】
ここで、第一の錐体形状部材３の隙間ｄｏに面する部分および第二の錐体形状部材２の隙間ｄｏに面する部分は、たとえば、サファイアまたは石英で構成されている。また、隙間ｄｏの幅Δｄ（つまり、第一の錐体形状部材３の側面から第二の錐体形状部材２の側面までの距離）は、たとえば、錐体の径Ｄをφ４０ｍｍとし、ガス通路である錐体の隙間ｄｏの幅Δｄを０．３ｍｍ以上、３ｍｍ以下である。また、容器部１００Ｄ内のガス圧力Ｐ１は、１０ｋＰａ以上、５０ｋＰａ以下の範囲で一定に維持されているので、隙間ｄｏにおけるガス圧力も、１０ｋＰａ以上、５０ｋＰａ以下の範囲で一定に維持されている。ガス噴射セル１を、隙間ｄｏの幅をΔｄにした錐体状（円錐体）にし、ガス圧力をＰ１に減圧する。これにより、ガス噴射装置１００に供給するガス流量Ｑを１Ｌ／ｍｉｎにすると、ガス噴射セル１に流れ込むガスは、次式のように、高速化された流速Ｖｓ０を有するガスとなる。Ｖｓ０＝１００／Ｐ１・［１０００・Ｑ／｛（Ｄ／１０）・π・（Δｄ／１０）｝］  （ｃｍ／ｓ）。当該流速Ｖｓ０を有するガスは、ガス噴射セル１で、所定方向のガス流れに整流化されるとともに、セル内を通過することで、加速され、より高速度化したガス速度Ｖｓとして、ガスが噴出される。
【００５０】
上記の通り、各錐体形状部材２，３は、円錐台形状である。容器部１００Ｄ内にガス噴射セル部１が配設されている状態において、容器部１００Ｄ内の上側から下側（処理チャンバー２００側）に進むに連れて、各円錐台形状の径は、小さくなっている。
【００５１】
また、図３に示すように、処理チャンバー２００側（つまり、各錐体形状部材２，３の錐体の頂部となり得る側）において、被処理体２０２に対してガスの噴射を行う噴出部５が設けられている。図２，３の構成から分かるように、各錐体形状部材２，３の頂部と成り得る側（換言すると、噴出部５）が、被処理体２０２に対面している。当該噴出部５の側面には、環状に、各錐体形状部材２，３の前記頂部と成り得る側が接続されている。なお、図面説明の観点により、当該接続している部分において、噴出部５の内部を透視的に図示されている。
【００５２】
噴出部５の側面部には、環状に、スリットが形成されており、当該スリットに、第一の錐体形状部材３と第二の錐体形状部材２とによって形成される隙間ｄｏが接続されている。また、噴出部５の内部には、空間部５Ｈおよび噴出孔１０２が形成されている。当該空間部５Ｈは、前記環状のスリットと接続されており、かつ、噴出孔１０２とも接続されている。
【００５３】
図２において、プリカーサガスＧ１もしくはラジカルガスとなり得る原料ガスＧ１が、ガス供給部１０１を介して、所定の流量で、容器部１００Ｄ内に供給される。すると、図２，４を参照して、容器部１００Ｄ内の圧力が、所望のガス圧力Ｐ１に保持された状態で、各錐体形状部材２，３の上部側（つまり、噴出部５が配設されていない側であり、各錐体形状部材２，３の錐体の底面となり得る側）から、ガスＧ１は、隙間ｄｏに侵入する。ここで、図４は、ガス噴射セル部１におけるガスＧ１，Ｇ２の流れを、模式的に示した図である。
【００５４】
そして、当該ガスＧ１は、長さＬｘｓで、かつ狭い隙間ｄｏを通ることにより、四方からガス噴射セル１に流れ込んだガスＧ１は、各錐体形状部材２，３の円錐台形状に起因して、一定方向のガスの流れの向きに整流化され、加速される。そして、ガスは、ガスＧ２として、各錐体形状部材２，３の頂部側から（つまり、噴出部５の噴出孔５を介して）、被処理体２０２に向けて噴射される（換言すれば、ガス圧力Ｐ０で保持されている処理チャンバー２００内に噴射される）。ここで、図４に示すように、ガス噴射セル部１から噴射されるガスＧ２は、ビーム角度αを有するビーム状である。
【００５５】
図５を参照して、隙間ｄｏにおける、通路距離Ｌｘは、隙間ｄｏの幅Δｄの数十倍以上、たとえば２０ｍｍ〜１００ｍｍ程度に設定される。図５を参照して、ガス噴射セル部１の隙間ｄｏに流入するガスの流れ方向にばらつきがあっても、ガス噴射セル部１の頂点側（つまり、噴出部５付近）でのガスの流れ方向は、各錐体形状部材２，３の側面に沿った向きに整い、整流化される。また、ガス噴射セル部１の形状に起因して、環状の隙間ｄｏの断面積は、噴出部５に近づくに連れて小さくなる。したがって、ガス噴射セル部１内を伝搬するガスは、加速（加速度ａ）され、噴出部５付近では速度Ｖｓとなる。
【００５６】
図５を参照して、整流・加速され、速度Ｖｓで噴出部５に入力されたガスは、噴出孔１０２で、さらに圧縮され、高速化する。ここで、噴出孔１０２において、圧力差ΔＰ（＝容器部１００Ｄ内のガス圧Ｐ１−処理チャンバー２００内のガス圧Ｐ０）が生じており、当該圧力差ΔＰを利用して、噴出孔１０２から処理チャンバー２００へと、ガスＧ２が噴射される。
【００５７】
ここで、図６の速度成分図を参照して、噴出部５へ入力されるガスの速度をＶｓとし、当該速度Ｖｓの軸方向成分をＶｓｙとし、当該速度Ｖｓの径方向成分をＶｓｘとする。また、噴出部５から出力されたガスの速度をＶ０とし、当該速度Ｖ０の軸方向成分をＶｙ０とし、当該速度Ｖ０の径方向成分をＶｘ０とする。
【００５８】
すると、速度Ｖ０＝｛（ガス圧Ｐ１）／（ガス圧Ｐ０）｝×速度Ｖｓとなり、速度Ｖｙ０＝｛（ガス圧Ｐ１）／（ガス圧Ｐ０）｝×速度Ｖｓｙ、となり、速度Ｖｘ０＝｛（ガス圧Ｐ１）／（ガス圧Ｐ０）｝×速度Ｖｓｘ、となる。
【００５９】
処理チャンバー２００内の圧力は真空圧に近い圧力（ガス圧力Ｐ０＝約３０Ｐａ〜４００Ｐａ）であるため、噴出部５から噴出させるガスの拡散速度ＶＤ（図６参照）は非常に大きくなる。ちなみに、被処理体２０２へ噴出されるガスの速度Ｖｓは、円錐体部分で加速され、かつ、容器部１００Ｄ内のガス圧Ｐ１と処理チャンバー２００内のガス圧Ｐ０との圧力差によって、超音速を超える速度で指向性のあるビーム状のガスが噴出される。図７は、ガス種として、酸素ガスもしくは窒素ガスとした場合における、ガス圧力Ｐ０に対する拡散速度ＶＤ特性を示した特性図である。この図７からガス噴射セル１部においては、Ｐ１を３０ｋＰａとすると、ガスの拡散速度ＶＤは、約０．０４ｍ/ｓ程度であるが、処理チャンバ２００ーのガス圧力雰囲気Ｐ０においては、３ｍ/ｓ〜４０ｍ/ｓとなり、非常にガスの拡散速度ＶＤが大きい。処理チャンバーでの拡散速度ＶＤが大きいため、処理チャンバー２００へ噴出するガスが指向性を持たず、噴出速度が拡散速度に比べ、十分に高くなければ、処理チャンバー２００へ噴出したガスは、すぐに、四方、八方に拡散されることになることになる。それに対し、本願発明の錐体形状にしたガス噴射セル１から処理チャンバーへ噴出した場合は、噴出ガスＧ２の噴出速度Ｖ０は、超音速を超える速度で指向性のあるビーム状となる。そのため、図７に示す拡散速度ＶＤに比べ、非常に高いガス流速を有するため、噴出ガスの四方への拡散が抑制され、高速度で、被処理体面にビーム状に噴射ガスを照射できる。
【００６０】
噴出部５から噴出させるガスは、拡散速度ＶＤを超える速度でガスＧ２が噴出される。したがって、より大きな速度Ｖｓｙ，Ｖｓｘを有するようにガスＧ２を噴出部５から噴射させることにより、ガス噴射セル部１から指向性のあるビーム状のガスＧ２を噴出させることができる。また、速度Ｖｓｘは、ガス噴射セルの形状が円錐状であるため、内向きのガス速度ベクトルになるため、噴出したガスに対しても、内向きガス速度ベクトルＶｘ０になり、拡散速度ＶＤを抑制する方向になる効果がある。
【００６１】
ガス噴射セル部１において、隙間ｄｏの幅Δｄは１ｍｍであり、隙間ｄｏの体積は５０ｃｍ３であるとする。また、ガス噴射セル部１の隙間ｄｏに供給されるガス流量は、１Ｌ（リットル）／ｍｉｎであるとする。そうすると、ガス噴射セル部１において、噴出部５に入力される（図５において、ガス噴射セル部１の隙間ｄｏの入り口から、約０．９Ｌｘの位置における）整流化されたガスの加速度ａは、容器部１００Ｄ内のガス圧Ｐ１に依存する。
【００６２】
図８は、ガス圧Ｐ１と加速度ａとの関係特性を示す図である。図８において、特性２０００は、各錐体形状部材２，３の円錐角β（図５参照）を２２．４°にした場合における、ガス圧Ｐ１と加速度ａとの関係特性を示し、特性３０００は、各錐体形状部材２，３の円錐角βを３２．３°にした場合における、ガス圧Ｐ１と加速度ａとの関係特性を示している。
【００６３】
さて、発明者らは、実験・シミュレーションを行った結果、処理チャンバー２００内のガス圧Ｐ０を成膜に適した３０Ｐａ〜４００Ｐａ程度に設定した場合、ガスＧ２の指向性の観点から、噴出部５付近のガスの加速度は、約２００ｍ／ｓ２以上確保できれば好ましいことを見出した。また、さらに良質なビーム形状のガスＧ２を噴出させるためには、ガスＧ２の加速度は、約４００ｍ／ｓ２以上確保することが望ましい。
【００６４】
よって、上記円錐角を約２０°〜４０°付近に設定されたガス噴射セル部１においては、上記加速度を確保する観点から、容器部１００Ｄ内（ガス噴射セル部１内）のガス圧Ｐ１は、約８０ｋＰａ以下が好ましく、さらに良質なビーム形状のガスＧ２を噴出させるためには、当該ガス圧Ｐ１は、約５０ｋＰａ以下であることが望ましい、ことを発明者らは見出した。
【００６５】
一方、処理チャンバー２００内のガス圧Ｐ０（３０Ｐａ〜４００Ｐａ）に対して、数十倍以上の圧力損失を持たせることが望ましい。そこで、噴出部５において、噴出孔１０２の径を０．０３ｍｍ〜１ｍｍとし、噴出部５の長さＬ１を５ｍｍ以上とした場合には、容器部１００Ｄ内（ガス噴射セル部１内）のガス圧Ｐ１は、約２０ｋＰａ程度であることが望ましい。
【００６６】
なお、良質なビーム状のガスを噴出させるには、図５において、錐体形状部分を大きくすることで、ガスの流れを整流化し、整流化したガスを噴出させるため、噴出部５のサイズ（径Ｄ１および長さＬ１）を出来る限り小さく設計することが望ましい。
【００６７】
以上のように、本実施の形態に係るガス噴射装置１００では、各錐体形状（円錐または多角錐）部材２，３から構成されるガス噴射セル部１を有する。
【００６８】
したがって、ガス噴射セル部１の錐体形状の長さＬｘ（長さＬｘが、隙間ｄｏの幅に比べて十分に長いと）、隙間ｄｏの部分において、ガスの流れは整流化され、加速される。したがって、ガス噴射セル部１からは、指向性を有するビーム状のガスＧ２を噴射させることができる。よって、ガス噴射装置１００は、高アスペクト比である溝を有する被処理体においても、当該溝内に、均等にガスを噴射でき、結果として、当該溝内にガスを到達させ、均質な膜を成膜させることができる。ガス噴射セル部１が円錐体である場合の効果について説明したが、錐体形状を角錐としても、円錐体形状とほぼ同等の効果を発することが出来る。錐体形状（円錐または多角錐）部材２，３から構成されるガス噴射セル部１を有することで、ビーム形状のガスＧ２を噴出出来る。
【００６９】
また、ガス噴射セル部１の錐体形状の長さＬｘ、隙間ｄｏの部分において、ガスは整流・加速されるので、結果として、ガス噴射セル部１からは高速のガスＧ２を噴射できる。よって、たとえば、ガスＧ２が、寿命の短いラジカルガスを含むガスである場合には、短時間で、被処理体までガスを到達させることが可能になるため、高濃度のラジカルを維持した状態で、被処理体２０２に対してラジカルガスＧ２を照射することができる。よって、被処理体２０２上に、高品質の膜を成膜することが可能となり、また、成膜温度を下げることもできる。
【００７０】
ガス噴射セル部１を、錐体形状（円錐角＜１８０°）である第一、二の錐体形状部材２，３を用いて構成し、各錐体形状部材２，３により隙間ｄｏを形成し、当該隙間ｄｏ内にガスを流せば、ガス噴射セル部１内においてガスは、整流（拡散速度ＶＤを打ち消す方向の速度が生成され）・加速（噴射されるガスＧ２の高速化）される。よって、ガス噴射セル部１からは、上記指向性のあるガスＧ２が噴射される。
【００７１】
一方、円錐角βが大きすぎると、隙間ｄｏにおけるガス衝突が多く発生し、隙間ｄｏ内でラジカルガスを生成する場合には、ラジカルガスが隙間ｄｏ内で多く消滅する。また、円錐角βが大きすぎると、ガス噴射セル部１の占有面積が大きくなる。これらの事項を勘案すると、円錐角は、６０°以下にすることが望ましい。
【００７２】
なお、既に述べたように、円錐形状の第一、二の錐体形状部材２，３の代わりに、多角錐形状の第一、二錐体形状部材を採用しても、上記と同じ効果は得られる。以降の実施の形態においても、各錐体形状部材２，３が円錐形状である場合を例にとり説明を行うが、下記の各実施の形態においても、各錐体形状部材２，３の形状は、多角錐形状であっても当然良い。
【００７３】
また、隙間ｄｏの幅Δｄは、０．３ｍｍ〜３ｍｍの範囲内であれば、ガス噴射セル部１における整流化は十分達成できる。ただし、隙間ｄｏの幅Δｄが小さいほど、整流化をより向上させることができ、ガス噴射セル部１から噴射されるガスＧ２の高速化も可能となる。
【００７４】
また、上記の通り、各錐体形状部材２，３の隙間ｄｏに面する部分は、ラジカルガスの壁との衝突による消滅の少ないサファイアまたは石英で構成され、通路面は凹凸の少ない面にすることが望ましい。
【００７５】
これにより、ガスが通過する隙間３の壁面にガスに起因した腐食物等が生成されることを抑制することができる。よって、ガス噴射セル部１から、ガスＧ２以外に、不純物が出力されることを防止すべきである。つまり、ガス噴射セル部１から、常に、高純度のガスＧ２を噴出させることができる。
【００７６】
＜実施の形態２＞
図９は、本実施の形態に係るガス噴射装置と処理チャンバーとから構成されるリモートプラズマ型成膜処理システムの構成を、模式的に示した斜視図である。なお、図９では、図面簡略化のために、容器部の構成、処理チャンバー２００の筐体およびフランジ２２等の図示を省略している。
【００７７】
一部部材は省略しているが、図２に示す構成と図９に示す構成とは、以下の点を除いて同じ構成である。つまり、図２に示す構成では、噴出部５に形成される噴出孔１０２は一つであったが、図９に示す構成では、噴出部５に形成される噴出孔１０２は、複数である。
【００７８】
本実施の形態では、ガス供給部から供給され、容器部内に充満したガスＧ１は、ガス噴射セル部１の隙間ｄｏに入力する。そして、当該ガスＧ１は隙間ｄｏを通って、噴出部５内の空間部５Ｈに供給される。そして、複数の噴出孔１０２を介して、ガスＧ２は、被処理体２０２に向けて噴射される。ここで、実施の形態１でも説明したように、各噴出孔１０２からは、指向性を有するビーム状のガスＧ２が噴出する。
【００７９】
このように、本実施の形態に係るガス噴射装置では、一つのガス噴射セル部１において、複数の噴出孔１０２が形成されている。
【００８０】
したがって、一つのガス噴射セル部１は、ガスＧ２を、より大きな範囲において出力させることができる。つまり、被処理体２０２におけるガスＧ２の照射面積は、実施の形態１と比べて、拡大する。したがって、より、広い範囲の被処理体２０２において、膜の成膜が可能となる。
【００８１】
なお、図９に示すように、テーブル２０１を、水平方向に移動させ、および／または、回転させることにより、大面積の被処理体２０２であっても、被処理体２０２の全面にガスＧ２を照射させることができる。
【００８２】
＜実施の形態３＞
本実施の形態では、ガス噴射セル部１において、ガスＧ１を加熱させることにより、ガスＧ１をラジカルガス化させる。そして、本実施の形態に係るガス噴射セル部１は、ラジカルガスＧ２を噴射する。
【００８３】
加熱させてラジカルガスＧ２を生成するガス種としては、オゾンガスがある（つまり、図２において、ガス供給部１０１から容器部１００Ｄ内に供給されるガスＧ１は、オゾンガスである）。
【００８４】
一般的に、オゾン発生器では、誘電体バリア放電を利用して、オゾンガスを発生させている。最近においては、窒素ガスを含まず、かつ４００ｇ/ｍ３程度の高濃度オゾン化ガスをＣＶＤ装置に供給することで、オゾンガスを利用した酸化膜の成膜技術が既に確立されている。
【００８５】
このような成膜技術は、例えば、ＣＶＤ装置内を減圧雰囲気かつ加熱雰囲気とする。そして、当該ＣＶＤ装置へ、プリカーサガス（たとえば、ＴＥＯＳ（Tetraetheylorthosilicate）等のシリコン有機化合物）と高濃度オゾンガスとを交互に供給し、ＣＶＤ装置内の被処理体に対して酸化膜が成膜される。
【００８６】
ここで、プリカーサガスを供給する工程で、シリコン有機化合物からＳｉ金属を熱解離させ、かつ、オゾンガスを供給する工程において、オゾンガスの一部を熱解離させることによって、酸素原子（酸素ラジカル）を生成させる。当該酸素ラジカルは酸化力が強く、熱解離したＳｉ金属との酸化反応で、被処理体上にＳｉＯ２膜が成膜される。
【００８７】
本実施の形態に係るガス噴射セル部１は、オゾンガスから酸素ラジカルガスを生成し、当該酸素ラジカルガスを、指向性を有するビーム状のガスＧ２として噴出する。本実施の形態に係るガス噴射セル部１の構成を、図１０に示す。
【００８８】
実施の形態１で説明したガス噴射セル部１と本実施の形態に係るガス噴射セル部１とは、下記の部材が追加されている以外は、同じ構成である。
【００８９】
図１０に示すように、本実施の形態に係るガス噴射セル部１では、第二の錐体形状部材２の外側面（つまり、隙間ｄｏに面していない側の側面）上には、ヒータ（加熱部）５１が環状に配設されている。また、第一の錐体形状部材３の内側面（つまり、隙間ｄｏに面していない側の側面）上には、ヒータ（加熱部）５２が環状に配設されている。
【００９０】
なお、本実施の形態では、図１０に示すように、ガス噴射装置は、ヒータ５１を加熱するための電源Ｈ２とヒータ５２を加熱するための電源Ｈ１とを有している。
【００９１】
ヒータ５１，５２を加熱させることにより、各錐体形状部材２，３を数十℃〜１００℃程度まで加熱させ、結果として、ガス噴射セル部１における隙間ｄｏ内を数十℃〜１００℃まで加熱する。当該加熱状態の隙間ｄｏにオゾンガスが通過すると、オゾンガスは熱解離し、酸素ラジカルガスが生成され、酸素ラジカルガスから酸素ガスに戻る寿命までの短時間に、被処理体２０２に酸素ラジカルガスを含んだガスＧ２を噴射させる。
【００９２】
ガス供給部から供給され、容器部内に充満した高濃度のオゾンガスＧ１は、ガス噴射セル部１の隙間ｄｏに入力する。そして、数十℃〜１００℃程度まで加熱している隙間ｄｏ内を、オゾンガスＧ１は伝搬する。隙間ｄｏ内を伝搬中のオゾンガスは、部分的に熱解離する。つまり、加熱されている隙間ｄｏ内において酸素ラジカルガスが生成される。当該酸素ラジカルガスは、噴出部５内の空間部５Ｈに供給される。そして、噴出孔１０２を介して、酸素ラジカルガスＧ２は、被処理体２０２に向けて噴射される。ここで、実施の形態１でも説明したように、噴出孔１０２からは、指向性を有するビーム状の酸素ラジカルガスＧ２が噴出する。
【００９３】
なお、上記説明では、噴出孔１０２が一つの構成を例にとって説明したが、実施の形態２で説明したように、複数の噴出孔１０２を有するガス噴射セル部１に対して、ヒータ５１，５２を同様に配設させても良い。
【００９４】
以上のように、本実施の形態では、各錐体形状部材２，３は、加熱を行うヒータ５１，５２を有している。
【００９５】
このように、狭い隙間ｄｏ内をヒータ５１，５２で直接加熱できるので、より低温（数十℃〜１００℃程度）で、隙間ｄｏにおいてオゾンガスを熱解離させることができる。そして、生成された酸素ラジカルガスＧ２を、指向性を有するビームとして、被処理体に照射させることができる。
【００９６】
なお、ガスＧ１として、オゾンガスの代わりに、窒素化合物ガスや水素化合物ガスを採用しても良い。これらの場合には、加熱状態の隙間ｄｏ内において、熱解離により、窒素ラジカルガスや水素ラジカルガスが生成される。ガス噴射セル部１から被処理体に、窒素ラジカルガスＧ２が照射されると、窒化膜が成膜され、水素ラジカルガスＧ２が照射されると、水素還元膜（水素結合を促進させた金属膜）が成膜される。
【００９７】
また、図１０に示すガス噴射セル部１の隙間ｄｏ内に、ガスＧ１として、プリカーサガスを入力させても良い。この場合には、加熱したプリカーサガスが、ガス噴射セル部１からビーム状に噴出させる。
【００９８】
＜実施の形態４＞
本実施の形態に係るガス噴射セル部１では、隙間ｄｏ内において、誘電体バリア放電を発生させ、当該誘電体バリア放電を利用して、良質なラジカルガスを生成する。そして、本実施の形態に係るガス噴射セル部１は、指向性を有するビーム状の高速度のラジカルガスを噴出する。
【００９９】
電極面に高電圧の交流電圧を印加し、誘電体バリア放電を発生させ、当該誘電体バリア放電利用して、ガスを解離させ、ラジカルガスを生成することは良く知られている。本実施の形態に係るガス噴射セル部１は、誘電体バリア放電によって生成される、非常に高エネルギーを有した良質なラジカルガスを取り出すことができる、有効な手段として利用できる。
【０１００】
本実施の形態に係るガス噴射セル部１において、各錐体形状部材２，３は、誘電体であり、たとえば、サファイアもしくは石英で形成されている。
【０１０１】
図１１に示すように、本実施の形態に係るガス噴射セル部１では、第二の錐体形状部材２の外側面（つまり、隙間ｄｏに面していない側の側面）上には、第二の電極部６１が環状に配設されている。また、第一の錐体形状部材３の内側面（つまり、隙間ｄｏに面していない側の側面）上には、第一の電極部６２が環状に配設されている。
【０１０２】
なお、本実施の形態では、図１１に示すように、ガス噴射装置は、第一の電極部６２と第二の電極部６１との間に交流電圧を印加するための、交流電源９を有している。ここで、第一の電極部６２は高電位ＨＶ側であり、第二の電極部６１は低電位（接地電位）ＬＶ側である。
【０１０３】
交流電源９により、第二の電極部６１と第一の電極部６２との間に、高電圧の交流電圧を印加する。すると、第一の錐体形状部材２と第二の錐体形状部材３との間に形成された隙間ｄｏ（放電空間と解することができる）内において、誘電体バリア放電が発生する。当該誘電体バリア放電が発生している隙間ｄｏにガスが通過すると、ガスは電離し、非常に高エネルギーを有した良質なラジカルガスが生成される。ここで、本実施の形態では、隙間ｄｏは高電界であり、低温である。
【０１０４】
ガス供給部から供給され、容器部内に、たとえば窒素ガスＧ１を充満させたとする。すると、当該窒素ガスＧ１は、ガス噴射セル部１の隙間ｄｏに入力する。そして、誘電体バリア放電が発生している隙間ｄｏ内を、窒素ガスＧ１は伝搬する。誘電体バリア放電により、隙間ｄｏ内を伝搬中の窒素ガスから、窒素ラジカルガスが生成される。当該窒素ラジカルガスは、噴出部５内の空間部５Ｈに供給される。そして、噴出孔１０２を介して、窒素ラジカルガスＧ２は、被処理体２０２に向けて噴射される。ここで、実施の形態１でも説明したように、噴出孔１０２からは、指向性を有するビーム状の高速度を有する窒素ラジカルガスＧ２が噴出する。
【０１０５】
なお、上記説明では、噴出孔１０２が一つの構成を例にとって説明したが、実施の形態２で説明したように、複数の噴出孔１０２を有するガス噴射セル部１に対して、電極部６１，６２を同様に配設させても良い。
【０１０６】
以上のように、本実施の形態では、各錐体形状部材２，３は、電極部６１，６２を有している。
【０１０７】
したがって、ガス噴射セル部１の隙間ｄｏ内において誘電体バリア放電を発生させることができる。よって、当該隙間ｄｏ内にガスＧｑを供給させると、当該隙間ｄｏ内においてラジカルガスを生成することができる。ガス噴射セル部１からは、指向性を有するビーム状のラジカルガスＧ２が出力される。ここで、実施の形態１でも説明したように、隙間ｄｏ内を伝搬するガスは、整流・加速される。したがって、ガス噴射セル部１からは、高速のビーム化されたラジカルガスＧ２が出力される。よって、ラジカルガスＧ２が被処理体に到達するまでの時間は短縮化され、高濃度を維持した状態で、ラジカルガスＧ２は被処理体に照射される。
【０１０８】
ここで、誘電体バリア放電により発生した放電熱を除去するために、図示を省略しているが、各電極部６１，６２内に、冷媒が循環する流路を設けても良い。当該流路内に水等の冷媒を循環させることにより、電極６１，６２、各錐体形状部材２，３および隙間ｄｏを冷却することができる。当該冷却された隙間ｄｏ内では、より良質なラジカルガスが生成される。
【０１０９】
誘電体バリア放電を利用して良質なラジカルガスを生成するために、隙間ｄｏでのプラズマ状態を高電界にする必要がある。高電界のプラズマ状態を実現するためには、Ｐ・ｄ（ｋＰａ・ｃｍ）積を、所定値以下の条件にすることが要求される。ここで、Ｐは、隙間ｄｏ内のガス圧力（上記のガス圧力Ｐ１と把握できる）であり、またｄは、隙間ｄｏの幅（上記のΔｄと把握できる）である。
【０１１０】
ラジカルガスの場合において、P・ｄ積が同じ値のとき、大気圧＋短ギャップ長（幅Δｄが小さい）の条件（前者の場合と称する）と、減圧＋長ギャップ長（幅Δｄが大きい）の条件（後者の場合と称する）との場合では、後者の場合の方が下記の点で有益である。つまり、後者の場合の方が、隙間ｄｏ中を流れるガス流速が高められ、かつ、ギャップ長（放電面の壁）が広くなり、ラジカルガスの壁への衝突量による損失を抑制される（つまり、発生したラジカルガス量（ラジカルガス濃度）の分解を抑制できる）。
【０１１１】
以上のようなことから、誘電体バリア放電を安定的に駆動出来、良好なラジカルガスが得られるという観点から、ガス噴射セル部１は以下の条件を満たすことが望ましいことを、発明者らは見出した。
【０１１２】
つまり、ラジカルガス生成装置１００において、ガス噴射装置内部（換言すれば、隙間ｄｏ内）のガス圧力Ｐ１を、約１０ｋＰａ〜３０ｋＰａ程度に設定し、隙間ｄｏ内の幅Δｄを、約０．３〜３ｍｍに設定することにより、Ｐ・ｄ積値を、約０．３〜９（ｋＰａ・ｃｍ）とすることが望ましい。ガス圧力Ｐ１および幅Δｄを前記値の範囲で設定することにより、誘電体バリア放電の電界強度を高めることができ、良質なラジカルガスを生成することができる。
【０１１３】
なお、上記では、一例として、ガスＧ１として窒素ガスを採用する場合について言及した。しかしながら、窒素ガスの代わりに窒素化合物ガスを採用しても良い。また、ガス噴射セル部１の隙間ｄｏ内に供給されるガスＧ１として、酸素化合物ガス（酸素ガスやオゾンを含む）や水素化合物ガス（水素ガスを含む）などを採用しても良い。この場合には、隙間ｄｏ内では電離により、酸素化合物ガスから酸素ラジカルガスが生成され、水素化合物ガスから水素ラジカルガスが生成される。
【０１１４】
ガス噴射セル部１から被処理体に、酸素ラジカルガスＧ２が照射されると、酸化膜が成膜され、水素ラジカルガスＧ２が照射されると、水素還元膜（水素結合を促進させた金属膜）が成膜される。
【０１１５】
＜実施の形態５＞
本実施の形態では、上記で説明したガス噴射セル部が、ガス噴射装置内に複数配設されている。また、本実施の形態では、バッチ型の処理チャンバーを採用している。つまり、処理チャンバー内には、複数の被処理体が配置されている。また、一つのガス噴射装置内には、複数のガス噴射セル部が配設されているが、各ガス噴射セル部と各被処理体とは、一対一の関係にある。つまり、一つのガス噴射装置内に配設されている各ガス噴出セル部は、各被処理体に対してガスを噴出している。
【０１１６】
図１２は、本実施の形態に係るガス噴射装置１００Ａ，１００Ｂと処理チャンバー２００とから構成されるリモートプラズマ型成膜処理システムの構成を、模式的に示した斜視図である。
【０１１７】
図１２に示すように、本実施の形態では、処理チャンバー２００内には、複数の被処理体２０２が多段に、上下方向に配置されている。つまり、本実施の形態に係る処理チャンバー２００は、バッチ型ＣＶＤ装置である。
【０１１８】
当該処理チャンバー２００の側面部には、第一のガス噴射装置１００Ａと第二のガス噴射装置１００Ｂとが接続されている。具体的に、処理チャンバー２００と第一のガス噴射装置１００Ａとは、真空フランジを介して接続されている。同様に、処理チャンバー２００と第二のガス噴射装置１００Ｂとは、真空フランジを介して接続されている。なお、各ガス噴射装置１００Ａ，１００Ｂ内のガス圧力は、たとえば、１０ｋＰａ〜５０ｋＰａの範囲内の所定圧力で一定に保持されている。
【０１１９】
ここで、第一のガス噴射装置１００Ａ内には、ラジカルガスを噴射する、複数のガス噴射セル部１Ａが配設されている。また、第二のガス噴射装置１００Ｂ内には、プリカーサガスを噴射する、複数のガス噴射セル部１Ｂが配設されている。
【０１２０】
なお、ガス噴射セル部１Ａ，１Ｂの構成は、実施の形態１または実施の形態２で説明した内容と同様である。さらに、ガス噴射セル部１Ａは、実施の形態３で説明した技術的特徴、つまり、各錐体形状部材２，３を加熱するヒータ５１，５２をも有している（図１２では、ヒータ５１と、ヒータ５１を加熱するための電源Ｈ２と、ヒータ５２を加熱するための電源Ｈ１とが図示されている）。
【０１２１】
上述したように、処理チャンバー２００内に各被処理体２０２が多段に上下方向に配置されている。同様に、第一のガス噴射装置１００Ａ内には、各ガス噴射セル部１Ａが上下方向に一列に配置されている。同様に、同様に、第二のガス噴射装置１００Ｂ内には、各ガス噴射セル部１Ｂが上下方向に一列に配置されている。
【０１２２】
また、第一のガス噴射装置１００Ａ内には、加熱によってラジカル化させるための原料ガスＧ１Ａが供給される。第二のガス噴射装置１００Ｂ内には、プリカーサガスＧ１Ｂが供給される。
【０１２３】
最上段（１段目）のガス噴射セル１Ａは、最上段（１段目）の被処理体２０２に対して、ラジカルガスＧ２Ａを照射し、最上段（１段目）のガス噴射セル１Ｂは、最上段（１段目）の被処理体２０２に対して、プリカーサガスＧ２Ｂを照射する。
【０１２４】
同様に、上から２段目のガス噴射セル１Ａは、上から１段目の被処理体２０２に対して、ラジカルガスＧ２Ａを照射し、上から２段目のガス噴射セル１Ｂは、上から２段目の被処理体２０２に対して、プリカーサガスＧ２Ｂを照射する。
【０１２５】
同様に、上からｎ段目のガス噴射セル１Ａは、上からｎ段目の被処理体２０２に対して、ラジカルガスＧ２Ａを照射し、上からｎ段目のガス噴射セル１Ｂは、上からｎ段目の被処理体２０２に対して、プリカーサガスＧ２Ｂを照射する。
【０１２６】
そして、最下段のガス噴射セル１Ａは、最下段の被処理体２０２に対して、ラジカルガスＧ２Ａを照射し、最下段のガス噴射セル１Ｂは、最下段の被処理体２０２に対して、プリカーサガスＧ２Ｂを照射する。
【０１２７】
図１２に示すように、処理チャンバー２００内において、テーブル２０１には、２本の柱２４０が上下方向に延設されている。また、柱２４０の延設方向に沿って、上下方向に、載置台２０１０が配設されている。ここで、各柱２４０には、支持部２３０が取り付けられており、当該支持部２３０および図示してない部材により、回転可能なように各載置台２０１０が支持されている。
【０１２８】
ここで、図１２に示すように、載置台２０１０上には、被処理体２０２が載置される。また、被処理体２０２が、各ガス噴射セル部１Ａ，１Ｂからのガス噴出方向に面するように、載置台２０１０は、支持部２３０および図示していない部材により、斜めに支持されている。
【０１２９】
各載置台２０１０の側面部は、各回転ローラ２５０と接している。したがって、各回転ローラを回転させることにより、各載置台２０１０を回転させることができる。各回転ローラ２５０は、軸クランプ２６０に結合されている。当該軸クランプ２６０を軸回転させることにより、一定周期で各回転ローラ２５０（結果として各載置台２０１０）を回転させることができる。
【０１３０】
なお、実施の形態１でも説明したように、処理チャンバー２００内は、真空ポンプ３００により排気され、成膜後のガスは、処理チャンバー２００外へと排気され、処理チャンバー２００内の圧力を成膜に最適な減圧雰囲気を維持される。一般的には、処理チャンバー２００内は、約３０Ｐａ〜４００Ｐａ程度の範囲で、一定条件に設定されている。
【０１３１】
なお、図示はされていないが、処理チャンバー２００の側面にはヒータが接続されている。そして、当該ヒータにより、処理チャンバー２００内の温度は、成膜に適した温度にコントロールされている。
【０１３２】
各ガス噴射セル部１Ａ，１Ｂから各被処理体２０２に対して、ビーム状の各ガスＧ２Ａ，Ｇ２Ｂが照射されることより、各被処理体２０２面に所望の膜が成膜される。処理チャンバー２００内への各ガスＧ２Ａ，Ｇ２Ｂの供給パターンは、成膜させる条件によって決められ、マスフローコントローラや空圧バルブにより、ガス流量およびガスＯＮ−ＯＦＦが制御される。
【０１３３】
実施の形態３で説明したように、各ガス噴射セル部１Ａからは、熱解離により生成される、たとえば酸素ラジカルガスＧ２Ａが噴射される。一方で、各ガス噴射セル部１Ｂからは、プリカーサガスＧ２Ｂが噴射される。各被処理体２０２において、酸素ラジカルガスＧ２ＡとプリカーサガスＧ２Ｂとが化学反応し、プリカーサガスＧ２Ｂの金属と酸素原子との結合により、各被処理体２０２上に金属酸化物質が堆積する。処理チャンバー２００内は、減圧雰囲気であり、所望温度に加熱されている。これにより、堆積している金属酸化物質は被処理体２０２面で拡散結合し、結晶化膜が形成され、結果として、各被処理体２０２上において所望の金属酸化膜が成膜する。
【０１３４】
なお、成膜処理の際には、上記のように、載置台２０１０は回転している。また、被処理体２０２において、より広範囲の領域に各ガスＧ２Ａ，Ｇ２Ｂが照射されるように、当該載置台２０１０の回転に加えて、各載置台２０１０を上下方向（図１２の上下方向）に繰り返し移動させてもよい。これにより、各被処理体２０２において、全面に均一な金属酸化膜を短時間で成膜することができる。
【０１３５】
なお、図１２に示した構成の代わりに、図１３に示す構成を採用しても良い。図１２と図１３との比較から分かるように、図１３に示す構成では、図１２に示した構成に、ガス排出管２０３０Ａ，２０３０Ｂが付加されている。
【０１３６】
図１３に示すように、ガス排出管２０３０Ａおよびガス排出管２０３０Ｂは、処理チャンバー２００内に配設されている。また、ガス排出管２０３０Ａの一方の端部およびガス排出管２０３０Ｂの一方の端部は、真空ポンプ３００に接続されている。ガス排出管２０３０Ａは、各ガス噴射セル部１Ａから噴出され、各被処理体２０２で反射されたラジカルガスＧ２Ａを、排気する。ガス排出管２０３０Ｂは、各ガス噴射セル部１Ｂから噴出され、各被処理体２０２で反射されたプリカーサガスＧ２Ｂを、排気する。
【０１３７】
より具体的には、ガス排出管２０３０Ａの側面部には、複数の排気孔が穿設されている。つまり、各被処理体２０２に対応して、排気孔が各々設けられている。したがって、ガス排出管２０３０Ａの各排気孔は、各ガス噴射セル部１Ａから噴出され、各被処理体２０２で反射されたラジカルガスＧ２Ａを、排気する。
【０１３８】
また、ガス排出管２０３０Ｂの側面部には、複数の排気孔が穿設されている。つまり、各被処理体２０２に対応して、排気孔が各々設けられている。したがって、ガス排出管２０３０Ｂの各排気孔は、各ガス噴射セル部１Ｂから噴出され、各被処理体２０２で反射されたラジカルガスＧ２Ｂを、排気する。
【０１３９】
図１３に示すように、各ガス排出管２０３０Ａ，２０３０Ｂを設けることにより、処理チャンバー２００内におけるガスの流れを一定化させることができる。つまり、一方の被処理体２０２で反射されたガスＧ２Ａ，Ｇ２Ａが、他の被処理体２０２に照射されることを防止できる。これにより、各被処理体２０２において、より良質な膜を成膜することができる。
【０１４０】
なお、図１２，１３に示すように、各ガス噴射装置１００Ａ，１００Ｂ内には、複数のガス噴射セル部１Ａ，１Ｂを多段に配設させる必要がある。したがって、各ガス噴射セル部１Ａ，１Ｂが設置される占有面積を極力小さくすることが望ましく、上述した各ガス噴射セル部１Ａ，１Ｂの円錐角βは、５０°以下に設定することが望ましい。
【０１４１】
以上のように、本実施の形態では、複数のガス噴射セル部１Ａ，１Ｂを配設している。そして、ラジカルガス用の各ガス噴射セル部１Ａは、各被処理体２０２に対してラジカルガスＧ２Ａを照射し、プリカーサガス用の各ガス噴射セル部１Ｂは、各被処理体２０２に対してプリカーサガスＧ２Ｂを照射している。
【０１４２】
したがって、一度の成膜工程により、複数枚の被処理体２０２に対して所望の膜を同時に成膜することができる。なお、本実施の形態では、複数のガス噴射セル部１Ａ，１Ｂの形状として錐体形状のもので説明したが、他の実施例として、後述する扇状形状をしたガス空間断面、ガス加熱空間断面もしくは放電ガス空間断面にして、被処理チャンバーにガス噴射させるようにしても良い。
【０１４３】
なお、上記例では、第一のガス噴射装置１００Ａ内には、実施の形態３で説明したガス噴射セル部が配設されていた。しかしながら、第一のガス噴射装置１００Ａ内に、実施の形態４で説明したガス噴射セル部を配設させても良い。つまり、第一のガス噴射装置１００Ａ内に、誘電体バリア放電を利用してラジカルガスを生成し、噴出する、複数のガス噴射セル部を配設させても良い。
【０１４４】
＜実施の形態６＞
本実施の形態では、実施の形態１−４で説明したガス噴射セル部が、ガス噴射装置内に複数配設されている。また、本実施の形態では、枚葉型の処理チャンバーを採用している。つまり、処理チャンバー内には、一枚の被処理体が配置されている。また、一つのガス噴射装置内には、複数のガス噴射セル部が配設されているが、全てのガス噴射セル部１は、一枚の被処理体に対して、ガスを照射している。
【０１４５】
図１４は、本実施の形態に係るガス噴射装置１００Ａ，１００Ｂと処理チャンバー２００とから構成されるリモートプラズマ型成膜処理システムの構成を、模式的に示した斜視図である。
【０１４６】
図１４に示すように、本実施の形態では、処理チャンバー２００内には、一枚の被処理体２０２が配置されている（具体的には、処理チャンバー２００内に設けられているテーブル２０１上に、一枚の大面積の被処理体２０２が載置されている）。つまり、本実施の形態に係る処理チャンバー２００は、枚葉型ＣＶＤ装置である。
【０１４７】
当該処理チャンバー２００の上面部には、第一のガス噴射装置１００Ａと第二のガス噴射装置１００Ｂとが接続されている。具体的に、処理チャンバー２００と第一のガス噴射装置１００Ａとは、真空フランジを介して接続されている。同様に、処理チャンバー２００と第二のガス噴射装置１００Ｂとは、真空フランジを介して接続されている。なお、各ガス噴射装置１００Ａ，１００Ｂ内のガス圧力は、たとえば、１０ｋＰａ〜５０ｋＰａの範囲内の所定圧力で一定に保持されている。
【０１４８】
ここで、第一のガス噴射装置１００Ａ内には、ラジカルガスを噴射する、複数のガス噴射セル部１Ａが配設されている。また、第二のガス噴射装置１００Ｂ内には、プリカーサガスを噴射する、複数のガス噴射セル部１Ｂが配設されている。
【０１４９】
なお、ガス噴射セル部１Ａ，１Ｂの構成は、実施の形態１または実施の形態２で説明した内容と同様である。さらに、ガス噴射セル部１Ａは、実施の形態４で説明した技術的特徴、つまり、各錐体形状部材２，３間に交流案圧を印加するための電極部６１，６２をも有している（図１４では、電極部６１と、各電極６１，６２間に交流電圧を印加するための交流電源９とが図示されている）。
【０１５０】
また、第一のガス噴射装置１００Ａ内には、ラジカルガスの原料となる原料ガスＧ１Ａが供給される。第二のガス噴射装置１００Ｂ内には、プリカーサガスＧ１Ｂが供給される。
【０１５１】
第一のガス噴射装置１００Ａ内に配設されている全てのガス噴射セル部１Ａは、一枚の被処理体２０２の異なる領域に対して、ラジカルガスＧ２Ａを照射している。また、第二のガス噴射装置１００Ｂ内に配設されている全てのガス噴射セル部１Ｂは、一枚の被処理体２０２の異なる領域に対して、ラジカルガスＧ２Ｂを照射している。
【０１５２】
テーブル２０１は回転可能であり、当該テーブル２０１の回転に伴い、被処理体２０２も回転する。
【０１５３】
なお、実施の形態１でも説明したように、処理チャンバー２００内は、真空ポンプ３００により排気され、成膜後のガスは、処理チャンバー２００外へと排気され、処理チャンバー２００内の圧力を成膜に最適な減圧雰囲気を維持される。一般的には、処理チャンバー２００内は、約３０Ｐａ〜４００Ｐａ程度の範囲で、一定条件に設定されている。
【０１５４】
なお、図示はされていないが、テーブル２０１にはヒータが接続されている。そして、当該ヒータにより、処理チャンバー２００内の温度は、成膜に適した温度にコントロールされている。
【０１５５】
各ガス噴射セル部１Ａ，１Ｂから被処理体２０２に対して、ビーム状の各ガスＧ２Ａ，Ｇ２Ｂが照射されることより、被処理体２０２面に所望の膜が成膜される。処理チャンバー２００内への各ガスＧ２Ａ，Ｇ２Ｂの供給パターンは、成膜させる条件によって決められ、マスフローコントローラや空圧バルブにより、ガス流量およびガスＯＮ−ＯＦＦが制御される。
【０１５６】
実施の形態４で説明したように、各ガス噴射セル部１Ａからは、誘電体バリア放電により生成される、たとえば窒素ラジカルガスＧ２Ａが噴射される。一方で、各ガス噴射セル部１Ｂからは、プリカーサガスＧ２Ｂが噴射される。被処理体２０２において、窒素ラジカルガスＧ２ＡとプリカーサガスＧ２Ｂとが化学反応し、プリカーサガスＧ２Ｂの金属と窒素原子との結合により、被処理体２０２上に金属窒化物質が堆積する。処理チャンバー２００内は、減圧雰囲気であり、所望温度に加熱されている。これにより、堆積している金属窒化物質は拡散し、結果として、被処理体２０２上において所望の金属窒化膜が成膜する。
【０１５７】
なお、成膜処理の際には、上記のように、テーブル２０１は回転している。これにより、被処理体２０２において、全面に均一な金属酸化膜を成膜することができる。
【０１５８】
なお、図１４に示すように、各ガス噴射装置１００Ａ，１００Ｂ内には、複数のガス噴射セル部１Ａ，１Ｂを配設させる必要がある。したがって、各ガス噴射セル部１Ａ，１Ｂが設置される占有面積を極力小さくすることが望ましく、上述した各ガス噴射セル部１Ａ，１Ｂの円錐角βは、５０°以下に設定することが望ましい。
【０１５９】
以上のように、本実施の形態では、複数のガス噴射セル部１Ａ，１Ｂを配設している。そして、全てのガス噴射セル部１Ａ，１Ｂは、一枚の被処理体２０２に対して、各ガスＧ２Ａ，Ｇ２Ｂを照射している。
【０１６０】
したがって、大面積の被処理体２０２であっても、短時間に、所望の膜を成膜することができる。
【０１６１】
なお、上記例では、第一のガス噴射装置１００Ａ内には、実施の形態４で説明したガス噴射セル部が配設されていた。しかしながら、第一のガス噴射装置１００Ａ内に、実施の形態３で説明したガス噴射セル部を配設させても良い。つまり、第一のガス噴射装置１００Ａ内に、ヒータ加熱に起因した熱解離を利用してラジカルガスを生成し、噴出する、複数のガス噴射セル部を配設させても良い。
【０１６２】
＜実施の形態７＞
本実施の形態は、上記で示したガス噴射セル部１の他の形状を示すものである。上記で説明したガス噴射セル部１の形状は、円錐や角錐などの錐体形状であった。本実施の形態では、ガス噴射セル部１の形状は、二つの平板を用いて構成されており、ガスの流れ方向を整流化および加速化を可能とする。
【０１６３】
図１５は、本実施の形態に係るガス噴射セル部１の構成を示す斜視図である。図１５に示すように、ガス噴射セル部１は、二つの平板２，３を、間隔Δｄだけ隔てて対面させることにより、構成されている。ガス噴射セル部１の両側面を形成する部材が、二つの平板２，３の隙間ｄｏ形成のためのスペーサとして機能しており、当該部材により、隙間ｄｏ内のすべての領域において、間隔Δｄが一定に維持されている。また、平板２，３の面を平面視したとき、ガスの入口（上部側）からガスの出口（下部側であり、扇型形状の頂部側と把握できる）に向かって、幅が減少する扁平形状を有している（以下、扇形形状と称する）。したがって、ガス噴射セル部１において、ガスの入口側の幅は、ガスの出口側（頂部側）の幅よりも広い。
【０１６４】
上述したガス供給部１０１から供給されたガスＧ１は、ガス噴射セル部１の上部に設けられた開口部から、当該ガス噴射セル部１内に侵入し、ガス噴射セル部１内の隙間ｄｏを通る。隙間ｄｏにおける間隔Δｄは、ガス噴射セル部１内において一定であり、ガスＧ１が、扇形形状の隙間ｄｏを下部側に向かって流れる。扇型形状に起因して、隙間ｄｏの体積は、ガスの侵入側からガスの出口側に向かって、小さくなる。したがって、ガス噴射セル部１内におけるガス流速は大きくなる。
【０１６５】
ガス噴射セル部１内を通過したガスＧ１は、ガス噴射セル部１の下部側に設けられた噴出部５に穿設されている噴出孔１０２を介して、ガスＧ２としてビーム状に噴射される。つまり、扇型形状のガス噴射セル部１の頂部側（噴出部５配設側）は、被処理体２０２に面しており、当該ビーム状のガスＧ２は、噴出孔１０２を介して、被処理体２０２に対して噴射される。ここで、噴出部５に配設された上記噴出孔１０２は、１つまたは複数である。
【０１６６】
なお、二つの平板２，３および側面となる部材は、アルミナ、石英およびサファイヤーの何れかで形成されており、一体化構成されている。
【０１６７】
図１５に示すように、ガス噴射セル部１を扇型形状とすることにより、錐体形状のガス噴射セル部１と同じ作用効果を有するのみでなく、安価にガス噴射セル部１を作成することができる。また、扇型形状のガス噴射セル部１は、錐体形状のガス噴射セル部１よりも、積層等の向いており、狭い領域に多くの扇型形状のガス噴射セル部１を配設させることもできる。
【０１６８】
＜実施の形態８＞
図１６は、本実施の形態に係るガス噴射セル部１の構成を示す斜視図である。
【０１６９】
図１６に示すように、本実施の形態では、実施の形態７に係るガス噴射セル部１の周りを囲うように、ヒータ５１が捲かれている。なお、ガス噴射セル部１の輪郭が視認できるように、ヒータ５１は透視的に図示されている。また、実施の形態３と同様に、ヒータ５１を加熱するための電源Ｈ１が配設されている。当該ヒータ５１の配設により、ガス噴射セル部１内において、隙間ｄｏ内を通過するガスＧ１を加熱させることができる。当該ガスＧ１の加熱により、ガスＧ１をラジカル化させることができ、ラジカルガスＧ２が生成される。そして、噴出孔１０２からは、ビーム状のラジカルガスＧ２が噴射される。
【０１７０】
＜実施の形態９＞
図１７は、本実施の形態に係るガス噴射セル部１の構成を示す斜視図である。
【０１７１】
図１７に示すように、本実施の形態では、実施の形態７に係るガス噴射セル部１において、各平板１，２の外側面（隙間ｄｏに面しない側の面）に、第一の電極（平板３に配設されており、図１７では平板３により輪郭が隠れている）と第二の電極６１が配設されている。
【０１７２】
第一の電極には、低圧給電板６２０が配設されており、第二の電極６１には、高圧給電板６１０が配設されている。また、図１７に示すように、交流電源９の高圧端子ＨＶは、高圧給電板６１０に接続されており、交流電源９の低圧端子ＬＶは、低圧給電板６２０に接続されている。実施の形態４と同様に、交流電源９は、高圧給電板６１０と低圧給電板６２０との間に交流電圧を印加する。
【０１７３】
なお、高圧給電板６１０と低圧給電板６２０内には、当該部材を含みガス噴射セル部１の冷却のために、冷却水を流せる流路が形成されていてもよい。
【０１７４】
本実施の形態に係るガス噴射セル部１では、高圧給電板６１０および低圧給電板６２０を介して、交流電源９は、誘電体である平板２，３間に交流高電圧を印加する。これにより、隙間ｄｏ内において、誘電体バリア放電が発生する。当該誘電体バリア放電を利用することにより、ガスＧ１から、良質なラジカルガスＧ２が生成される。そして、噴出孔１０２からは、ビーム状のラジカルガスＧ２が噴射される。
【０１７５】
なお、実施の形態７−９に示した扇形形状のガス噴射セル部１は、錐体形状のガス噴射セル部１に置き換えるのみで、実施の形態１−６に説明した内容は、当該扇型形状のガス噴射セル部１を用いたガス噴射装置にも成立する。したがって、実施の形態７−９に示したガス噴射セル部１は、錐体形状のガス噴射セル部１に代わって、実施の形態５，６におけるガス噴射セル部１として、用いることは当然にできる。
【０１７６】
また、上記したように、実施の形態７−９に示したガス噴射セル部１において、隙間ｄｏの間隔Δｄ（両平板２，３間の距離）は、０．３ｍｍ以上、３ｍｍ以下であり、容器部内（つまり、ガス噴射セル部１内）のガス圧力は、１０ｋＰａ以上、３０ｋＰａ以下であることが、望ましい。
【符号の説明】
【０１７７】
１，１Ａ，１Ｂ  ガス噴射セル部
２  第二の錐体形状部材、平板
３  第一の錐体形状部材、平板
５  噴出部
５Ｈ  空間部
９  交流電源
２２  フランジ
５１，５２  ヒータ
６１  第二の電極部
６２  第一の電極部
１００  ガス噴射装置
１００Ａ  第一のガス噴射装置
１００Ｂ  第二のガス噴射装置
１００Ｄ  容器部
１０１  ガス供給部
１０２  噴出孔
２００  処理チャンバー
２０１  テーブル
２０２  被処理体
２０２Ａ  溝
２３０  支持部
２４０  柱
２５０  回転ローラ
３００  真空ポンプ
６１０  高圧給電板
６２０  低圧給電板
２０１０  載置台
２０３０Ａ，２０３０Ｂ  ガス排出管
ｄｏ  隙間
Ｇ１  （ガス噴射装置に供給される）ガス
Ｇ２  （ガス噴射セル部から出力される）ガス
Ｇ１Ａ  原料ガス
Ｇ１Ｂ  プリカーサガス
Ｇ２Ａ  ラジカルガス
Ｇ２Ｂ  プリカーサガス
Ｈ１，Ｈ２  電源
Ｐ０  （処理チャンバー内の）ガス圧力
Ｐ１  （容器部内の）ガス圧力
α  ビーム角度
β  円錐角
【図１】
2016067381.tif 000003
【図２】
2016067381.tif 000004
【図３】
2016067381.tif 000005
【図４】
2016067381.tif 000006
【図５】
2016067381.tif 000007
【図６】
2016067381.tif 000008
【図７】
2016067381.tif 000009
【図８】
2016067381.tif 000010
【図９】
2016067381.tif 000011
【図１０】
2016067381.tif 000012
【図１１】
2016067381.tif 000013
【図１２】
2016067381.tif 000014
【図１３】
2016067381.tif 000015
【図１４】
2016067381.tif 000016
【図１５】
2016067381.tif 000017
【図１６】
2016067381.tif 000018
【図１７】
2016067381.tif 000019
【国際調査報告】
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