CN112334599B - 活性气体生成装置及成膜处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于，提供一种能够实现装置结构的简化及小型化，并且能够抑制活性气体失活的现象的活性气体生成装置的结构。而且，本发明中，设置于电极单元基座(2)的气体通过槽(24)、高压电极用槽(21)及接地电极用槽(22)俯视呈螺旋状。高压电极(11)被埋入到高压电极用槽(21)中，接地电极(12)被埋入到接地电极用槽(22)中。高压电极(11)及接地电极(12)以夹着电极单元基座(2)的一部分及气体通过槽(24)而相互对置的方式配置于电极单元基座(2)内的气体通过槽(24)的两侧面侧，并被设置成与气体通过槽(24)一起在俯视观察时为螺旋状。

Description

活性气体生成装置及成膜处理装置
技术领域
本发明涉及用于半导体成膜装置的、具有平行平板电极型的电极结构且使用了介质阻挡放电的活性气体生成装置。
背景技术
作为具有平行平板电极型的电极结构且使用了介质阻挡放电的活性气体生成装置的设置位置之一，有配置于晶片等处理对象物的上方的方式。在该方式的情况下，需要将活性气体均匀地吹送到处理对象物整体，因此通常在活性气体生成装置与处理对象物之间配置气体均匀吹送用的喷淋板。
但是，由于喷淋板内的活性气体通过区域成为不参与介质阻挡放电的非放电空间，所以活性气体在喷淋板内的活性气体通过区域通过的时间段成为活性气体失活的时间段。因此，在活性气体生成装置生成氮自由基等极短寿命的活性气体的情况下，在喷淋板通过中自由基的失活被显著促进。
这样，若在活性气体生成装置中使用喷淋板，则会使活性气体失活的现象增长，因此并不优选。
作为不使用喷淋板的以往的活性气体生成装置，例如有专利文献1所公开的大气压等离子体反应装置。
在专利文献1所公开的第一现有技术中，采用将对置配置的平板状的电极纵式地配置，并将通过电极间的放电而生成的活性气体向基板吹送的电极结构。第一现有技术中，作为对大面积基板的应对处理而设置多组电极结构。
这样，在第一现有技术中，通过增加电极结构的数量，并采用多个电极结构，由此能够容易地进行与基板面积相应的应对。
作为不使用喷淋板的其他活性气体生成装置，例如有专利文献2所公开的等离子体处理装置。
在专利文献2所公开的第二现有技术中，通过在沿水平方向对置配置的平板状电极的一方设置多个气体喷出孔，由此不需要喷淋板，并且能够进行对大型基板的处理。
在专利文献2的段落[0022]、图1及图2中公开了第一基本结构。具体的结构如下。另外，()内的数字是在专利文献2中使用的参照符号。
第一基本结构采用如下结构：在不具有导电性的高压电极(8)的表面形成导电层(12)，并使已被接地的金属板(2)与位于高压电极(8)的下方且不具有导电性的接地电极(7)接触。
进而，在专利文献2的段落[0063]和图9中公开了第二基本结构。具体的结构如下。另外，()内的数字是在专利文献2中使用的参照符号。
在第二基本结构中，除了第一基本结构以外，还采用将接地导电层(41)埋设在接地电极(7)内部的结构。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第2537304号公报
专利文献2：日本专利第5328685号公报
发明内容
发明解决的技术问题
在专利文献1所公开的第一现有技术中，通过采用多个电极结构，能够实现能够应对较大面积的处理对象物的装置。
但是，若在第一现有技术中采用多个电极结构，则必须在多个电极结构上分别设置高压电极及接地电极，相应地，装置结构复杂化。而且，在第一现有技术中，由于原料气体的通过方向为纵向，因此为了活性气体的浓度增加，需要使构成电极结构的高压电极及接地电极的纵向的形成长度足够长，必然装置高度会变高，导致装置的大型化。
这样，在专利文献1所公开的第一现有技术中，存在导致装置结构的复杂化、大型化的问题。
接着，对专利文献2中公开的第二现有技术进行研究。另外，()内的数字是在专利文献2中使用的参照符号。
在上述的第一基本结构中，由于导电层(12)的端部等的表面处的电场强度变得非常高，因此在放电部(3)的气体层会产生绝缘破坏，由此在金属的导电层(12)产生异常放电，由此在放电部(3)生成微粒、金属蒸汽。即，伴随着导电层(12)的异常放电，从导电层(12)、腔室(1)或隔板(2)蒸发的物质成为污染源。
由于导电层(12)的表层与电极间的放电场(空隙(9))相连，因此在向放电场输送气体的过程中，导电层(12)的蒸发分子有可能混入到活性气体中，而污染基板(15)。
这样，在第二现有技术的第一基本结构中，存在如下问题：有可能在放电部(3)生成微粒、金属蒸气，而污染基板(15)。
为了可靠地防止上述的污染基板(15)的可能性，需要使放电部(3)的绝缘距离足够大。但是，若增大绝缘距离，必然会导致装置结构的大型化，因此并不优选。
另一方面，在上述专利文献2的第二基本结构中，高压电极(8)的导电层(12)与第一基本结构同样地，是在电极表面露出的结构。高压电极也能够通过采取与接地电极同样的处置从而使高压侧、接地侧双方的导电层不露出。
图15是表示第二现有技术中的第二基本结构的截面结构的剖视图。该图所示的空隙109对应于空隙(9)，第一电极107对应于一方接地电极(7)，细孔110对应于细孔(10)，接地导电层141对应于接地导电层(41)，接地间隙142对应于接地间隙(42)。
如该图所示，接地导电层141的开口区域H141包含细孔110，并形成为比细孔110宽的形状，因此在电极单元100与接地导电层141之间会产生接地间隙142。该接地间隙142未形成接地导电层141。
因此，在成为电极间的放电场的空隙109中，接地间隙142的上方的区域成为非放电空间，当气体在该非放电空间通过时，活性气体会失活，导致活性气体的浓度降低。
接着，考虑对接地导电层141进行改良而变更为没有接地间隙142的状态(将细孔110与主体极部的开口区域H141的开口区域设为相同的大小)的变形例。
图16是表示第二现有技术中的第二基本结构的变形例的截面结构的剖视图。图16所示的区域相当于将图15的关注区域R7及其附近区域放大表示的区域。
在第二基本结构的变形例中，当沿截面方向观察细孔110时，成为接地导电层141在细孔110露出的状态。因此，当在接地导电层141的露出部附近的细孔110中发生了绝缘破坏时，接地导电层141的导电层成分成为污染物而向外部放出。
这样，在第二现有技术的第二基本结构(图15)中，存在导致活性气体的浓度降低的问题，在第二基本结构的变形例(图16)中，存在产生污染物的问题。
本发明解决上述问题，目的在于，提供一种能够实现装置结构的简化及小型化，且能够抑制活性气体失活的现象的活性气体生成装置。
用于解决技术问题的手段
本发明的活性气体生成装置，将对发生介质阻挡放电的放电空间供给的原料气体活化而生成活性气体，所述活性气体生成装置具备：具有第一电极及第二电极的电极单元；及向所述电极单元供给交流电压的交流电源，所述电极单元包括：由电介质构成的电极主体部；所述第一电极及所述第二电极，形成于所述电极主体部内，所述第一电极及所述第二电极分别具有导电性；气体吸入口，形成于所述电极主体部，接收从外部供给的原料气体；以及气体内部流路，形成于所述电极主体部内，供从所述气体吸入口流入的原料气体通过，所述气体内部流路设置为在俯视观察时为螺旋状，所述第一电极及所述第二电极以夹着所述电极主体部的一部分及所述气体内部流路而相互对置的方式配置于所述气体内部流路的两侧面侧，被设置为与与所述气体内部流路一起在俯视观察时为螺旋状，所述第一电极及所述第二电极之间的所述气体内部流路内的区域成为所述放电空间，通过从所述交流电源施加所述交流电压，在所述放电空间发生介质阻挡放电，所述电极单元还包括在所述放电空间的下方与所述气体内部流路连通设置的多个气体喷出口，将供给至所述放电空间的原料气体活化而得到的活性气体从所述多个气体喷出口喷出。
发明效果
技术方案1所述的本申请发明的活性气体生成装置的电极单元包括：设置成俯视时为螺旋状的气体内部流路；以及在放电空间的下方与气体内部流路连通而设置的多个气体喷出口。
因此，技术方案1所述的本申请发明的活性气体生成装置，在多个气体喷出口与放电空间之间未形成不参与介质阻挡放电的非放电空间，因此起到有效地抑制活性气体失活的现象的效果。
而且，由于能够通过在电极主体部设置气体吸入口、多个气体喷出口、第一电极及第二电极以及气体内部流路这样的比较简单的结构来得到电极单元，因此能够实现活性气体生成装置的装置结构的简化。
此外，在技术方案1所述的本申请发明中，由于气体内部流路被设置成在俯视观察时为螺旋状，因此能够在不增大电极单元自身的面积的情况下从多个气体喷出口在气体浓度饱和的状态下喷出活性气体，因此能够实现装置的小型化。
本发明的目的、特征、方面以及优点通过以下的详细说明和附图而变得更加清楚。
附图说明
图1是表示在实施方式1的活性气体生成装置中使用的电极单元的结构概略的说明图。
图2是表示从上方观察图1所示的电极单元基座的平面结构的俯视图。
图3是表示图1所示的电极单元基座的截面结构的剖视图。
图4是表示从下方观察图1所示的电极单元基座的平面结构的俯视图。
图5是示意性地表示从上方观察实施方式1的活性气体生成装置的平面结构的俯视图。
图6是表示实施方式1的活性气体生成装置的截面结构的剖视图。
图7是表示使用了实施方式1的活性气体生成装置的成膜处理装置的截面结构的剖视图。
图8是表示从上方观察图1所示的电极单元基座的平面结构的俯视图。
图9是将图8的关注区域放大表示的说明图。
图10是表示在实施方式1的活性气体生成装置中使用的电极单元的截面结构的剖视图。
图11是将图10的关注区域放大表示的说明图。
图12是将实施方式2的活性气体生成装置中的电极的截面结构放大表示的说明图。
图13是将实施方式1的活性气体生成装置中的电极的截面结构放大表示的剖视图。
图14是表示实施方式3的活性气体生成装置的截面结构的剖视图。
图15是表示第二现有技术中的第二基本结构的截面结构的剖视图。
图16是表示第二现有技术中的第二基本结构的变形例的截面结构的剖视图。
具体实施方式
＜实施方式1＞
实施方式1的活性气体生成装置10在内部收纳有用于进行介质阻挡放电的电极单元100。
图1是表示实施方式1的活性气体生成装置10所使用的电极单元100的结构概略的说明图。图1中示出了XYZ正交坐标系。在以下所示的图2至图14中，也与图1同样地示出了XYZ正交坐标系。
如该图所示，电极单元100具有分别由电介质构成的电极单元盖1和电极单元基座2作为主要构成部。电极单元盖1设置于电极单元基座2的上表面上，在电极单元基座2的侧面设置有原料气体供给用的气体吸入口4。电极单元盖1及电极单元基座2的组合结构成为电极主体部。
图2是表示从上方观察电极单元基座2的平面结构的俯视图。如该图所示，在电极单元基座2上分别从电极单元基座2的表面挖掘出气体通过槽24、高压电极用槽21及接地电极用槽22。在俯视观察时，气体通过槽24、高压电极用槽21及接地电极用槽22形成为螺旋状。
图3是表示电极单元基座2的截面结构的剖视图。图2的A-A截面成为图3。
如该图所示，气体通过槽24、高压电极用槽21及接地电极用槽22以各自的底面位于比电极单元基座2的底面稍高的位置的方式被挖掘而成。气体通过槽24、高压电极用槽21以及接地电极用槽22的距表面的形成深度被设定为相同的深度D2。
这样，电极单元基座2具有从表面以相同的形成深度设置的第一电极用槽及第二电极用槽即高压电极用槽21以及接地电极用槽22。
而且，电极单元基座2具有从表面以深度D2(规定的形成深度)形成为槽状的气体通过槽24。
高压电极用槽21及接地电极用槽22以夹着电极单元基座2的一部分及气体通过槽24而相互对置的方式，配置于电极单元基座2内的气体通过槽24的两侧面侧，并被设置成与气体通过槽24一起在俯视观察时为螺旋状。
而且，作为第一电极的高压电极11被埋入到高压电极用槽21中，作为第二电极的接地电极12被埋入到接地电极用槽22中。此时，高压电极11在高压电极用槽21中不产生间隙地遍及高压电极用槽21的整体地被埋入，接地电极12在接地电极用槽22中不产生间隙地遍及接地电极用槽22的整体地被埋入。
因此，高压电极11及接地电极12以夹着电极单元基座2的一部分及气体通过槽24而相互对置的方式配置于电极单元基座2内的气体通过槽24的两侧面侧，并被设置成与气体通过槽24一起在俯视观察时为螺旋状。而且，高压电极11及接地电极12之间的气体通过槽24内的区域成为放电空间。
图4是表示从下方观察电极单元基座2的平面结构的俯视图。
如图2～图4所示，将气体通过槽24的底面下的电极单元基座2的区域贯通的多个气体喷出口6相互离散地选择性地设置。多个气体喷出口6在放电空间的下方与气体通过槽24的底面相连而设置。即，多个气体喷出口6与气体通过槽24连通。因此，能够将在气体通过槽24内生成的活性气体从多个气体喷出口6向外部喷出。
另外，如图1及图2所示，接受从外部供给的原料气体的气体吸入口4设置于电极单元基座2的一侧面，与气体吸入口4连通而设置有气体通过槽24。因此，气体通过槽24供从气体吸入口4流入的原料气体通过。
电极单元盖1和电极单元基座2分别由氧化铝等电介质构成。
图5是示意性地表示从上方观察实施方式1的活性气体生成装置10的平面结构的俯视图。图6是表示实施方式1的活性气体生成装置10的截面结构的剖视图。图5的B-B截面成为图6。另外，在图5中，为了便于说明，以没有电极单元盖1的状态表示。
如这些所示，电极单元100被收纳于装置壳体30内。装置壳体30由铝合金等金属形成，在上表面设置有原料气体供给用的气体供给口34。
装置壳体30在底面的一部分上载置电极单元100，并且在底面的中央设置有开口部H30。开口部H30被设置成俯视时与多个气体喷出口6的全部重复。
电极单元盖1经由O形环等密封部件而紧贴于电极单元基座2的上表面上。
这样，由于使电极单元盖1紧贴于电极单元基座2的上表面上，因此高压电极11以及接地电极12不从电极主体部即电极单元盖1以及电极单元基座2的组合结构露出，而被设置于电极主体部内。
由于电极单元盖1紧贴地设置于电极单元基座2上，因此在电极单元100的完成阶段，气体通过槽24成为上部不露出而被密封的气体内部流路。在本说明书中，为了便于说明，包括设置电极单元盖1之前的电极单元基座2的阶段、电极单元100的完成阶段在内，标记为“气体通过槽24”。
在这样的结构的活性气体生成装置10中，从气体吸入口4进入电极单元100的内部的气体，沿着图5的虚线的箭头所示的气体的流动8，在形成为螺旋状的气体通过槽24内前进，并从在气体通过槽24的底面下设置的多个气体喷出口6放出。
图7是表示使用了实施方式1的活性气体生成装置10的成膜处理装置的截面结构的剖视图。
如该图所示，在活性气体生成装置10的正下方配置有成膜处理腔室50。即，从活性气体生成装置10的正下方的多个气体喷出口6喷出活性气体的外部区域成为装置下游区域，以包含该装置下游区域的方式配置成膜处理腔室50。
成膜处理腔室50在上部具有开口部58，开口部58以俯视时与开口部H30一致的方式设置。
成膜处理腔室50在内部具有成膜处理空间60，在设置于底面上的载置台51上载置有作为成膜处理对象物的晶片55。
因此，从活性气体生成装置10的多个气体喷出口6喷出的活性气体，经由开口部H30及开口部58向成膜处理腔室50的成膜处理空间60的晶片55供给。即，从活性气体生成装置10喷出的活性气体不经由喷淋板而直接供给至晶片55。
而且，在成膜处理装置执行成膜处理时，成膜处理腔室50的成膜处理空间60的压力被压力设定为几kPa以下，电极单元100的气体通过槽24内的压力被压力设定为几kPa～大气压(＝101.33kPa)。
多个气体喷出口6分别形成为在俯视时具有微小的直径的圆状。因此，多个气体喷出口6能够作为用于在气体通过槽24内与成膜处理腔室50的成膜处理空间60内之间设置压力差的节流孔(orifice)发挥功能。
即，在实施方式1的活性气体生成装置10中，多个气体喷出口6以气体通过槽24内的压力比以包含上述装置下游区域的方式配置的成膜处理空间60内的压力高的方式，以比较小的尺寸形成。
这样，以比较小的尺寸形成多个气体喷出口6，而缩小气体的流路。因此，能够在气体通过槽24内没有遗漏地充满活性气体，并根据气体通过槽24和成膜处理腔室50之间的压力差，分别从多个气体喷出口6均匀地喷出活性气体。
这样，实施方式1的活性气体生成装置10，通过使多个气体喷出口6作为节流孔发挥功能，从而将气体通过槽24内的压力设定为高于在包含装置下游区域的区域存在的成膜处理空间60的压力。
因此，起到如下效果：能够根据气体通过槽24以及成膜处理空间60(成膜处理腔室50)间的压力差，分别从多个气体喷出口6均匀地喷出活性气体。
在活性气体生成装置10中，优选的是，气体通过槽24内的压力被设定在10kPa～大气压之间，成膜处理空间60压力被设定为小于气体通过槽24内的压力。
活性气体生成装置10通过将气体通过槽24内的压力设定在10kPa～大气压之间(10kPa以上、大气压以下)，由此能够适当地设定在气体内部流路即气体通过槽24内形成的放电空间的压力。
成膜处理腔室50通过将成膜处理空间60内的压力设定为小于气体通过槽24内的压力，由此在活性气体生成装置10的气体通过槽24内充满了活性气体的状态下，从多个气体喷出口6喷出活性气体。
因此，活性气体生成装置10能够以在多个气体喷出口6之间喷出速度均匀的方式从多个气体喷出口喷出活性气体。
其结果，由实施方式1的活性气体生成装置10和成膜处理腔室50构成的上述成膜处理装置能够高精度地进行成膜处理。
另外，关于在电极单元基座2的侧面设置的气体吸入口4，在活性气体生成装置10内不需要特别的配管连接等。为只要简单地经由气体吸入口4向活性气体生成装置10供给气体、就从气体吸入口4到气体通过槽24的内部地、所充满的气体自然地流动这样的非常简单的结构。
此外，在电极单元100的底面与装置壳体30的底面之间使用O形环等密封构件进行紧贴，活性气体生成装置10内的气体除了由气体吸入口4、气体通过槽24及多个气体喷出口6构成的气体流通路径以外不具有向外部放出的放出路径。
如图2及图3所示，在电极单元基座2内挖掘出的高压电极用槽21及接地电极用槽22，与气体通过槽24相比，为其形成宽度(X方向的长度)相当窄的槽。
作为高压电极11及接地电极12的形成方法，可考虑如下第一方法：通过在高压电极用槽21内***金属箔或金属板而构成高压电极11，通过在接地电极用槽22内***金属箔或金属板而构成接地电极12。
然而，在金属箔或金属板中，在与槽21及22之间容易产生间隙，若在该间隙产生高电场强度区域，则容易发生绝缘破坏。因此，为了将高压电极用槽21及接地电极用槽22无间隙地完全密闭，优选采用使金属膏等流入槽21及22内而形成高压电极11及接地电极12的第二方法来代替上述第一方法。
高压电极11及接地电极12与作为高频电源的交流电源5连接。具体而言，从交流电源5经由高压端子P11对高压电极11施加成为高电压的交流电压，接地电极12经由接地端子P12设定为接地电平。
图8是表示从上方观察电极单元基座2的平面结构的俯视图，图9是将图8的关注区域R2放大表示的说明图。
图10是表示电极单元100的截面结构的剖视图，图11是将图10的关注区域R100放大表示的说明图。
由于电极单元基座2本身由电介质构成，因此通过从交流电源5施加10kHz～100kHz、V0p(0峰值)：2～10kV的交流电压，能够使由高压电极11和接地电极12夹着的气体通过槽24内的区域即放电空间发生介质阻挡放电16。
从气体吸入口4向电极单元基座2的内部的气体通过槽24进入的原料气体，一边在气体通过槽24内的放电空间通过，一边在螺旋状的气体通过槽24中向中心方向前进，从而被活化，生成活性气体。
如图7所示，成膜处理装置中的活性气体生成装置10，设置于成膜处理腔室50的成膜处理空间60内的晶片55的正上方，因此在电极单元100内生成的活性气体经由多个气体喷出口6朝向晶片55喷出。
这样，使用了实施方式1的活性气体生成装置10的成膜处理装置具备成膜处理腔室50，该成膜处理腔室50设置于包含装置下游区域的区域，并具有从多个气体喷出口6直接接受活性气体的成膜处理空间60。
上述结构的成膜处理装置，即使由活性气体生成装置10生成的活性气体是寿命比较短的活性气体，也能够将活性气体的衰减抑制在最小限度，因此能够实现成膜处理空间60内的成膜速度的提高。
另外，如上所述，构成电极主体部的电极单元盖1以及电极单元基座2分别由氧化铝等电介质构成。因此，能够在形成于气体通过槽24内的放电空间发生介质阻挡放电。
此外，作为能够成为电极主体部的构成材料的电介质，除了氧化铝以外，还可以考虑例如石英、氮化硅、氮化铝、以及氮化硼。因此，电极主体部只要将氧化铝、石英、氮化硅、氮化铝和氮化硼中的至少一种作为构成材料即可。
进而，作为原料气体，而使用氮、氧、稀有气体类、氢、氟系等，从而能够在对晶片55的各种处理中使用。
原料气体只要是包含氮、氧、氟以及氢中的至少一种的气体，就能够发挥以下的效果。
以下，对这一点进行详述。若将氮、氧作为原料气体，则能够形成氮化膜、氧化膜的绝缘膜。若将氟、氯气作为原料气体，则能够将活化后的氟化气体、氯气用作蚀刻气体、清洗气体。若将氢、氮作为原料气体，则能够利用已活化的氢气、氮化气体将晶片55等处理对象物的表面进行氢化、氮化而进行表面改性处理。
优选一直到尽可能接近成为节流孔的气体喷出口6的区域都作为放电场(放电空间)。这是因为，如果在放电场～孔口间的路径上存在不参与放电的非放电空间，则在非放电空间中成为不生成活性气体而仅失活的死区。
由于位于多个气体喷出口6上游的气体通过槽24内为高压区域，因此活性气体失活速度特别快。因此，即使在放电场～孔口间的路径上存在微小的非放电空间，也会导致活性气体浓度的显著降低。
如上所述，专利文献2中公开的第二现有技术的第二基本结构是在存在于接地间隙142上方的空隙109中必定存在非放电空间的结构(参照图15)，因此无法避免非放电空间中的活性气体的失活。
而且，在第二基本结构的变形例中，会产生在细孔110中端部露出的接地导电层141的污染物混入的问题点(参照图16)。
另一方面，在实施方式1的活性气体生成装置10中，如图11所示，产生放电16的放电场(放电空间)一直形成到作为节流孔的多个气体喷出口6各自的入口，在到达放电场～气体喷出口6的路径中的活性气体的流动18中不存在成为死区的非放电空间。
这样，实施方式1的活性气体生成装置10中的电极单元100包括：设置成俯视时为螺旋状的作为气体内部流路的气体通过槽24；以及在放电空间的下方与气体通过槽24连通地设置的多个气体喷出口6。
因此，实施方式1的活性气体生成装置10，在多个气体喷出口6与放电空间之间未形成不参与介质阻挡放电的非放电空间，因此起到有效地抑制活性气体失活的现象的效果。
另外，上述效果在气体喷出口6为一个的情况下也能够发挥。因此，关于上述效果，活性气体生成装置10只要设置至少一个气体喷出口6即可。
而且，能够通过在电极单元盖1以及电极单元基座2的组合结构即电极主体部设置气体吸入口4、多个气体喷出口6、高压电极11、接地电极12以及气体通过槽24这样的比较简单的结构来得到电极单元100，因此能够实现活性气体生成装置10的装置结构的简化。
此外，在电极单元基座2内，高压电极11被埋入到高压电极用槽21内，接地电极12被埋入到接地电极用槽22内，并且电极单元盖1紧贴地设置于电极单元基座2的上表面上。
因此，电极单元100的高压电极11以及接地电极12不存在与活性气体流动的气体内部流路即气体通过槽24、多个气体喷出口6相连的气体流路，因此即使在高压电极11以及接地电极12产生异常放电，也基本上不会产生污染物混入到气体通过槽24、气体喷出口6的问题。
这样，活性气体生成装置10的高压电极11及接地电极12不从电极单元盖1及电极单元基座2的组合结构即电极主体部露出，而与形成于气体通过槽24内的放电空间完全分离而形成。
因此，实施方式1的活性气体生成装置10，即使在高压电极11以及接地电极12中的任一个发生异常放电，也能够可靠地避免以异常放电为原因而产生的污染物混入到放电空间的问题。
进入到作为放电场的气体通过槽24的原料气体，在气体通过槽24内重复进行活性气体的生成和灭失(失活)。若设置一定时间以上的放电场停留时间，则活性气体的生成量与失活量平衡，因此活性气体成为恒定浓度。这是活性气体浓度的饱和。
在对晶片55进行成膜处理时，根据处理时间等的情况，活性气体浓度优选较高，从多个气体喷出口6喷出的活性气体浓度全部达到饱和，从不仅处理时间而且活性气体浓度的均匀化的观点考虑也是优选的。
在专利文献2所公开的第二现有技术中，原料气体从圆盘状电极的外周向内部前进。在该情况下，成为放电场停留时间最短的是经由位于最外周的细孔(以下，简称为“最外周细孔”)向外部放出的气体的流动。
关于在从圆盘状电极的外周到最外周细孔的最短气体流路通过而产生的活性气体也是，为了成为活性气体浓度全部达到饱和的饱和活性气体，需要将最外周细孔与圆盘状电极的外周部之间的距离设定为饱和气体形成距离。另外，饱和气体形成距离是活性气体浓度成为饱和状态所需的距离。
在该情况下，由于无法将细孔一直设置到距圆盘状电极的外周为饱和气体形成距离的位置，因此与设置多个细孔的区域即细孔分布区域相比，需要设置相当大的面积的圆盘状电极。
细孔分布区域由成为处理对象物的晶片的尺寸决定。因此，例如在对直径300mm的晶片进行处理的情况下，需要在从中心起至少直径300mm左右的区域中配置最外周细孔。
因此，需要设置从细孔分布区域的最外周细孔起沿径向进一步延伸了上述饱和气体形成距离的量的位置成为外周的圆盘状电极，需要设置与成为处理对象物的晶片相比面积非常大的圆盘状电极。
另一方面，在实施方式1的活性气体生成装置10中，作为螺旋状的气体内部流路的气体通过槽24设置1个即可，因此即使加长气体通过槽24中的放电空间的形成长度，电极单元100的形成面积也不会那么大幅增大。
如图9所示，沿着气体的流动18，原料气体进入到气体通过槽24内的放电空间后至到达最初的气体喷出口6S为止的区域成为活性气体浓度增加区域Z24。沿着活性气体浓度增加区域Z24中的气体的流动18，从放电空间的入口到最初的气体喷出口6S的螺旋状的距离成为第一活性气体生成距离。如果将该第一活性气体生成距离设定为满足上述饱和气体形成距离，则在设置于最初的气体喷出口6S以后的气体喷出口6处也能够在气体浓度饱和的状态下喷出活性气体。
以下，示出活性气体浓度增加区Z24内的第一活性气体生成距离的具体例。例如，考虑气体通过槽24的形成宽度(X方向的长度)为3mm、气体通过槽24的形成高度(Z方向的长度)为50mm的情况。另外，由于高压电极用槽21及接地电极用槽22都以与气体通过槽24相同的深度D2形成，因此高压电极11及接地电极12的形成高度也为50mm。
此时，若将气体通过槽24内的压力设定为30kPa，并将从气体吸入口4供给的原料气体的气体流量设为10slm，则将第一活性气体生成距离设定为70mm以上即可。即，上述饱和气体形成距离为70mm。
如上所述，在实施方式1的活性气体生成装置10内，由于形成放电空间的气体通过槽24被设置成在俯视观察时为螺旋状，因此能够不那么增大电极单元100自身的面积，而从多个气体喷出口6在气体浓度饱和的状态下喷出活性气体。
其结果，实施方式1的活性气体生成装置10能够将电极单元100的形成面积抑制为与晶片55等处理对象物同等的形成面积，因此能够实现装置的小型化。
另外，由于高压电极11以及接地电极12在俯视观察时形成为螺旋状，因此与专利文献2所公开的第二现有技术相比，能够显著抑制电极面积的增大。
另外，在实施方式1的活性气体生成装置10中，在电极单元100内，关于高压电极11及接地电极12，以俯视时接地电极12位于电极单元基座2的最外周的方式配置。
因此，通过存在于比高压电极11靠外周的接地电极12，必定能够吸收从被施加高电压的高压电极11朝向电极单元基座2的外周部的电场矢量。
因此，实施方式1的活性气体生成装置10能够可靠地抑制因高压电极11而在外部的装置壳体30中发生异常放电的可能性。
因此，实施方式1的活性气体生成装置10，不会如第二现有技术的第一基本结构那样、由于构成高压电极的导电层中的异常放电，而在放电部生成微粒、金属蒸汽，从而污染处理对象物。而且，活性气体生成装置10无需考虑装置壳体30内的内部空间特别是绝缘距离，因此装置不会大型化。
另外，在实施方式1的活性气体生成装置10中，多个气体喷出口6具有俯视呈螺旋状地离散配置的特征。
因此，实施方式1的活性气体生成装置10，通过从多个气体喷出口6喷出活性气体，能够对比较大的处理对象物也均匀地喷出活性气体。
＜实施方式2＞
图12是表示实施方式2的活性气体生成装置10中的电极的截面结构的剖视图。图13是表示实施方式1的活性气体生成装置10中的电极的截面结构的剖视图。
如图12所示，在实施方式2中，以在高压电极用槽21的上方残存空间区域的方式，在高压电极用槽21内的一部分埋入高压电极11L。另一方面，埋入到接地电极用槽22内的接地电极12与实施方式1同样，不设置间隙地遍及整体埋入到接地电极用槽22。
因此，实施方式2的活性气体生成装置10的特征在于，将高压电极11L的形成高度设定得比接地电极12的形成高度低。
如图13所示，在高压电极11及接地电极12的形成高度相同的实施方式1中，有可能在高压电极11的最上部与接地电极12的最上部之间生成异常放电路径96。这是因为，即使将电极单元盖1紧贴地设置于电极单元基座2上，也有可能在电极单元基座2与电极单元盖1之间产生微小的间隙。
在异常放电路径96中发生异常放电时，在电极单元盖1与电极单元基座2之间虽然微小但也产生间隙的情况下，有高压电极11或者接地电极12的电极成分成为污染物质而经由该微小的间隙混入到作为气体内部流路的气体通过槽24中的可能性。
另一方面，实施方式2的活性气体生成装置10，通过使高压电极11L的形成高度低于接地电极12，由此能够将高压电极11L的最上部与接地电极12的最上部之间的最上部电极间距离设定得比实施方式1长，相应地能够有效地抑制异常放电的发生。
另外，实施方式2的活性气体生成装置10，除了将高压电极11置换为高压电极11L这一点之外，呈与实施方式1相同的结构，因此一并发挥与实施方式1相同的效果。
＜实施方式3＞
图14是表示实施方式3的活性气体生成装置10B的截面结构的剖视图。
如该图所示，活性气体生成装置10B具有电极单元100B。电极单元100B的特征在于，在电极单元盖1的上表面上设置有由电介质构成的冷却翅片40。另外，其他结构与实施方式1相同，因此，标注相同的附图标记，并适当省略说明。
电极单元伴随放电空间中的介质阻挡放电的产发生而生成热，由于活性气体生成装置中的金属制的装置壳体与由电介质构成的电极主体部(电极单元盖1+电极单元底座2)之间的热膨胀的不同而可能产生变形。
由金属制的水冷单元包围电极单元的冷却方法有可能在水冷单元中发生异常放电，因此实用中并不适合。
因此，实施方式3的活性气体生成装置10B，通过使由陶瓷、玻璃等电介质构成的冷却翅片40紧贴于电极单元盖1的上表面上，从而进行电极单元100B内的电极单元基座2的热除去。
因此，实施方式3的活性气体生成装置10B，能够在不产生异常放电的情况下通过冷却翅片40对电极单元100B进行冷却。
另外，实施方式3的活性气体生成装置10B，除了追加了冷却翅片40这一点之外，呈与实施方式1相同的结构，因此一并发挥与实施方式1相同的效果。另外，通过将高压电极11置换为实施方式2的高压电极11L(参照图12)，能够一并发挥与实施方式2相同的效果。
详细地说明了本发明，但上述的说明在所有的方面都是例示，本发明并不限定于此。应理解为能够在不脱离本发明的范围的情况下设想未例示的无数个变形例。
附图标记说明
1 电极单元盖
2 电极单元基座
4 气体吸入口
6 气体喷出口
6S 最初的气体喷出口
10 活性气体生成装置
11，11L 高压电极
12 接地电极
21 高压电极用槽
22 接地电极用槽
30 装置壳体
50 成膜处理腔室
60 成膜处理空间
100，100B 电极单元。

Claims (10)

1.一种活性气体生成装置(10、10B)，将向发生介质阻挡放电的放电空间供给的原料气体活化而生成活性气体，所述活性气体生成装置(10、10B)具备：
电极单元(100、100B)，具有第一电极(11、11L)及第二电极(12)；以及
交流电源(5)，向所述电极单元供给交流电压，
所述电极单元包括：
由电介质构成的电极主体部(1、2)；
所述第一电极及所述第二电极，形成于所述电极主体部内，所述第一电极及所述第二电极各自具有导电性；
气体吸入口(4)，形成于所述电极主体部的侧面，接受从外部供给的原料气体；以及
气体内部流路(24)，形成于所述电极主体部内，供从所述气体吸入口流入的原料气体通过，所述气体吸入口成为所述气体内部流路的入口，所述气体内部流路被设置成俯视时为螺旋状，
所述第一电极及所述第二电极，以夹着所述电极主体部的一部分及所述气体内部流路而相互对置的方式配置于所述气体内部流路的两侧面侧，并被设置为与所述气体内部流路一起在俯视观察时为螺旋状，所述第一电极及所述第二电极间的所述气体内部流路内的区域成为所述放电空间，通过从所述交流电源施加所述交流电压而在所述放电空间中发生介质阻挡放电，
所述电极单元还包括在所述放电空间的下方与所述气体内部流路连通设置的多个气体喷出口(6)，所述多个气体喷出口与一个所述气体内部流路对应而设置，并将向所述放电空间供给的原料气体活化而得到的活性气体从所述多个气体喷出口喷出。
2.根据权利要求1所述的活性气体生成装置，其中，
所述第一电极及所述第二电极形成为不从所述电极主体部露出。
3.根据权利要求1所述的活性气体生成装置，其中，
所述第二电极被设定为接地电平，对所述第一电极施加所述交流电压，
所述第一电极及所述第二电极以俯视时所述第二电极位于所述电极主体部的最外周的方式配置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的活性气体生成装置，其中，
所述电极主体部包括：
电极单元基座(2)；以及
电极单元盖(1)，设置于所述电极单元基座的表面上，
所述电极单元基座具有以距表面相同的形成深度而设置的第一电极用槽及第二电极用槽(21，22)，
所述气体内部流路距所述电极单元基座的表面具有规定的形成深度地形成为槽状，
所述第一电极及所述第二电极被埋入到第一电极用槽及第二电极用槽(21、22)中，
将所述第一电极(11L)的形成高度，设定为比所述第二电极(12)的形成高度低。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的活性气体生成装置，其中，
位于所述多个气体喷出口的正下方、且从所述多个气体喷出口被喷出活性气体的外部区域被规定为装置下游区域，所述多个气体喷出口以比较小的尺寸形成，以使所述气体内部流路内的压力比所述装置下游区域的压力高。
6.根据权利要求5所述的活性气体生成装置，其中，
所述多个气体喷出口在俯视时呈螺旋状地离散配置。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的活性气体生成装置，其中，还具备：
冷却翅片，由电介质构成，与所述电极单元紧贴地设置。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的活性气体生成装置，其中，
所述电极主体部将氧化铝、石英、氮化硅、氮化铝及氮化硼中的至少一种作为构成材料。
9.一种成膜处理装置，具备：
权利要求6所述的活性气体生成装置；以及
成膜处理腔室(50)，设置于包含所述装置下游区域的区域，具有从所述多个气体喷出口直接接受活性气体的成膜处理空间。
10.根据权利要求9所述的成膜处理装置，其中，
所述气体内部流路内的压力被设定在10kPa～大气压之间，
所述成膜处理空间内的压力被设定为小于所述气体内部流路内的压力。
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