JP5088375B2 - Dielectric barrier discharge device - Google Patents

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Description

この発明は、半導体製造工程におけるエッチング処理において被処理物にドライエッチングを実施するため、或いは、成膜装置であるＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学蒸着装置）の内部クリーニング処理においてＣＶＤ装置内壁のクリーニングを実施するために、誘電体バリア放電（無声放電）によってエッチングガス／クリーニングガスを生成する誘電体バリア放電装置に関するものである。   In the present invention, the inner wall of a CVD apparatus is cleaned in an internal cleaning process of a CVD (Chemical Vapor Deposition apparatus) in order to perform dry etching on an object to be processed in an etching process in a semiconductor manufacturing process. For implementation, the present invention relates to a dielectric barrier discharge device that generates etching gas / cleaning gas by dielectric barrier discharge (silent discharge).

半導体の製造工程では、ウェハー面のエッチング処理のため、例えば、ドライエッチング装置が使用される。このドライエッチング装置では、先ず、プラズマを用いて反応性ガスを励起及び分解することにより、反応性ガスを活性化ガス化する。そして、この活性化ガスをエッチング被処理物であるウェハー面に投射することにより、ウェハー面のエッチングを行う。   In the semiconductor manufacturing process, for example, a dry etching apparatus is used for etching the wafer surface. In this dry etching apparatus, first, a reactive gas is activated and gasified by exciting and decomposing the reactive gas using plasma. Then, the wafer surface is etched by projecting the activation gas onto the wafer surface which is an object to be etched.

エッチングガスとしては、例えば、四フッ化炭素（ＣＦ４）等のハロゲン系ガスが用いられ、プラズマ場においてフッ素ラジカル等の励起種が生成される。そして、生成されたフッ素ラジカル等を被処理面に投射してシリコンと反応させることにより、反応生成物である揮発性の高いガスを蒸発させる。即ち、エッチング処理が実施される。As the etching gas, for example, a halogen-based gas such as carbon tetrafluoride (CF 4 ) is used, and excited species such as fluorine radicals are generated in the plasma field. Then, the generated fluorine radicals and the like are projected onto the surface to be treated and reacted with silicon, thereby evaporating a highly volatile gas that is a reaction product. That is, an etching process is performed.

一方、ＣＶＤ等の反応処理チャンバー内では、反応過程において発生する残滓物が、チャンバーの内壁に徐々に蓄積されていく。このため、内壁に蓄積された残滓物をそのまま放置しておくと、残滓物がチャンバー内壁から落下して被処理物に付着してしまい、製品の性能劣化を引き起こす原因となり得る。このような問題を防止するためには、定期的にチャンバー内の残滓物を除去（クリーニング）する必要がある。   On the other hand, in a reaction processing chamber such as CVD, residues generated in the reaction process are gradually accumulated on the inner wall of the chamber. For this reason, if the residue accumulated on the inner wall is left as it is, the residue falls from the inner wall of the chamber and adheres to the object to be processed, which may cause deterioration in product performance. In order to prevent such a problem, it is necessary to periodically remove (clean) the residue in the chamber.

チャンバー内のクリーニングは、例えば、エッチング処理と同様の処理によって実施される。即ち、チャンバー内に活性化ガスを投入することにより、この活性化ガスと残滓物とを反応させ、揮発性の高いガスとして蒸発させる。クリーニングガスとしては、例えば、四フッ化炭素（ＣＦ４）等のＰＣＦ（Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ）ガスや、六フッ化硫黄（ＳＦ６）、三フッ化窒素（ＮＦ３）等が使用されている。なお、近年では、これらのような地球温暖化係数の高いガスに関しては、使用規制や代替ガスの模索が進んでいるところではあるが、何れにしても、フッ素系ガスがエッチング処理／クリーニング処理において有望であることに変わりはない。The cleaning in the chamber is performed, for example, by a process similar to the etching process. That is, by activating an activation gas into the chamber, the activation gas reacts with the residue to evaporate as a highly volatile gas. As the cleaning gas, for example, PCF (Perfluorocarbon) gas such as carbon tetrafluoride (CF 4 ), sulfur hexafluoride (SF 6 ), nitrogen trifluoride (NF 3 ) or the like is used. In recent years, with regard to such gases with a high global warming potential, use regulations and search for alternative gases are in progress, but in any case, fluorine-based gases are used in etching / cleaning processes. It remains promising.

このように、エッチング処理／クリーニング処理の何れにおいても、プラズマを発生させることによって高活性状態のガスを生成し、その処理に使用している。例えば、ＣＦ４を用いた場合、ＣＦ４は、プラズマ中においてフッ素（Ｆ）及び二フッ化炭素（ＣＦ２）のガスに分離される。そして、それらの分離されたガスが、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）と次式のように反応することによって、エッチング処理が行われる。
ＳｉＯ２ ＋ ４Ｆ → ＳｉＦ４ ＋ Ｏ２
ＳｉＯ２ ＋ ２ＣＦ２ → ＳｉＦ４ ＋ ２ＣＯAs described above, in any of the etching process and the cleaning process, a gas in a highly active state is generated by generating plasma and used for the process. For example, when CF 4 is used, CF 4 is separated into fluorine (F) and carbon difluoride (CF 2 ) gases in the plasma. Then, the separated gas reacts with silicon dioxide (SiO 2 ) as shown in the following formula to perform an etching process.
SiO 2 + 4F → SiF 4 + O 2
SiO 2 + 2CF 2 → SiF 4 + 2CO

ここで、図１１は従来の誘電体バリア放電装置の電極構成を示す斜視図、図１２は従来の誘電体バリア放電装置の全体構成を示す斜視図である。この誘電体バリア放電装置は、下記特許文献１乃至３に記載のものを簡略化して示したものである。従来、エッチングガス／クリーニングガスにおけるプラズマ処理は、図１１及び図１２に示す誘電体バリア放電装置に原料ガスを投入して誘電体バリア放電を実施し、活性化ガスを生成していた。   Here, FIG. 11 is a perspective view showing an electrode configuration of a conventional dielectric barrier discharge device, and FIG. 12 is a perspective view showing an overall configuration of the conventional dielectric barrier discharge device. This dielectric barrier discharge device is a simplified version of those disclosed in Patent Documents 1 to 3 below. Conventionally, in the plasma treatment using the etching gas / cleaning gas, a source gas is introduced into the dielectric barrier discharge device shown in FIGS. 11 and 12 to perform dielectric barrier discharge, thereby generating an activation gas.

即ち、図１１において、５９は２枚のＳＵＳ板５９ａ及び５９ｂが接合された接地電極、６０は高圧電極である。ＳＵＳ板５９ａ及び高圧電極６０の間には、放電空間部を形成するスペーサ（図示せず）を介して誘電体６１が設けられている。上記はＳＵＳ板５９ａ側の構成であるが、ＳＵＳ板５９ｂ側も同様の構成を有しており、ＳＵＳ板５９ｂ、スペーサ（図示せず）、誘電体６２、高圧電極（図示せず）がこの順に配置されて、放電空間部を形成している。   That is, in FIG. 11, 59 is a ground electrode in which two SUS plates 59a and 59b are joined, and 60 is a high voltage electrode. A dielectric 61 is provided between the SUS plate 59a and the high voltage electrode 60 via a spacer (not shown) that forms a discharge space. The above is the configuration on the SUS plate 59a side, but the SUS plate 59b side also has the same configuration, and the SUS plate 59b, the spacer (not shown), the dielectric 62, and the high voltage electrode (not shown). They are arranged in order to form a discharge space.

接地電極５９と各高圧電極との間には高周波の交流電源６３によって電圧が印加され、接地電極５９と誘電体６１及び６２との間に形成された各放電空間部の全面に、均一な誘電体バリア放電が形成される。このように構成された放電セル６４は、図１２に示すように、発生器カバー６５によって全体が覆われている。   A voltage is applied between the ground electrode 59 and each high-voltage electrode by a high-frequency AC power source 63, and uniform dielectric is formed on the entire surface of each discharge space formed between the ground electrode 59 and the dielectrics 61 and 62. A body barrier discharge is formed. As shown in FIG. 12, the discharge cell 64 configured in this way is entirely covered with a generator cover 65.

原料ガス６６は、原料ガス入口６７から発生器カバー６５内に投入され、先ず、発生器カバー６５内に充満する。また、原料ガス６６は、放電セル６４の周囲から放電空間部の内部に進入し、放電空間部においてプラズマで活性化される。そして、生成された活性化ガス６８は、接地電極５９内に形成された活性化ガス通路６９と、接地電極５９及び活性化ガス出口７０間に接続された活性化ガス配管７１とを経由して、発生器カバー６５の外部へと取り出される。なお、７２は接地電極５９の電極面に形成された活性化ガス通路６９の入口、７３は活性化ガス通路６９の出口を示している。   The source gas 66 is introduced into the generator cover 65 from the source gas inlet 67 and is first filled in the generator cover 65. The source gas 66 enters the inside of the discharge space from the periphery of the discharge cell 64 and is activated by plasma in the discharge space. The generated activated gas 68 passes through an activated gas passage 69 formed in the ground electrode 59 and an activated gas pipe 71 connected between the ground electrode 59 and the activated gas outlet 70. The generator cover 65 is taken out. Reference numeral 72 denotes an inlet of the activated gas passage 69 formed on the electrode surface of the ground electrode 59, and 73 denotes an outlet of the activated gas passage 69.

日本特許第３５１３１３４号公報Japanese Patent No. 3513134 日本特許第３６０７８９０号公報Japanese Patent No. 3607890 日本特許第３６４１６０８号公報Japanese Patent No. 3641608

特許文献１乃至３に示す従来の誘電体バリア放電装置では、原料ガスが、放電セルが収納されている発生器カバー内に充満されてから、放電空間部に進入するように構成されている。そして、この発生器カバーの内部には、電極の放電空間部を構成する部分以外の部分（例えば、高圧電極の他面側、接地電極のうち誘電体や高圧電極で覆われていない部分等。以下、「電極外部」という）や給電部等も収納されている。このため、例えば、エッチング処理／クリーニング処理において、フッ酸（ＨＦ）のように非常に腐食性の高いガスをプラズマで生成して用いる場合、或いは、意図せずしてそのような高腐食性ガスが副産物として生成されてしまう場合には、このような高腐食性ガスが、電極外部や給電部に接触してしまう恐れがあった。   The conventional dielectric barrier discharge devices disclosed in Patent Documents 1 to 3 are configured such that the raw material gas enters the discharge space after being filled in the generator cover in which the discharge cells are accommodated. In addition, inside the generator cover, a portion other than a portion constituting the discharge space portion of the electrode (for example, the other surface side of the high-voltage electrode, a portion of the ground electrode that is not covered with a dielectric or high-voltage electrode, or the like). (Hereinafter referred to as “external electrode”), a power feeding unit, and the like are also housed. For this reason, for example, in the etching process / cleaning process, when a highly corrosive gas such as hydrofluoric acid (HF) is generated and used in plasma, or such a highly corrosive gas is unintentionally used. Has been generated as a by-product, such a highly corrosive gas may come into contact with the outside of the electrode or the power feeding section.

なお、日本特開２００５−３１１１２０号公報には、プラズマに対する耐腐食性向上の観点から、放電空間部に面する電極面に、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）や酸化イットリウム（Ｙｒ２Ｏ３）を溶射して、耐腐食性を向上させるための処理を行うことが記載されている。しかし、電極のうち放電空間部に面する部分は平面であるのに対し、電極外部や給電部は複雑な形状をしている。このため、電極外部や給電部に上記耐腐食性処理を実施しようとすると、非常にコストが掛かるといった問題があった。また、同様の理由から、電極外部や給電部への完全な耐腐食性処理は困難であるといった課題もあった。In Japanese Patent Laid-Open No. 2005-311120, for example, aluminum oxide (Al 2 O 3 ) or yttrium oxide (Yr 2 O) is formed on the electrode surface facing the discharge space from the viewpoint of improving the corrosion resistance against plasma. 3 ) Thermal spraying is performed to improve the corrosion resistance. However, the portion of the electrode that faces the discharge space is a flat surface, whereas the outside of the electrode and the power feeding portion have a complicated shape. For this reason, there has been a problem that it is very expensive to perform the above-mentioned corrosion resistance treatment on the outside of the electrode or on the power feeding portion. In addition, for the same reason, there is a problem that it is difficult to perform complete corrosion resistance treatment on the outside of the electrode and the power feeding portion.

なお、電極外部や給電部に上記耐腐食性処理を実施せずに腐食性ガスを使用した場合には、電極外部や給電部といった、発生器カバーの内部に設けられた部材（以下、「内部部材」ともいう）の腐食による劣化が原因となり、装置の寿命が著しく低下してしまう。   In addition, when corrosive gas is used without carrying out the above-mentioned corrosion resistance treatment on the outside of the electrode or the power supply part, members provided inside the generator cover (hereinafter referred to as “inside Deterioration due to corrosion of the "member") causes the life of the apparatus to be significantly reduced.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、エッチング処理／クリーニング処理において、原料ガス及び活性化された原料ガスによる内部部材の腐食を確実に防止することができ、長寿命で信頼性の高い誘電体バリア放電装置を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to reliably prevent corrosion of the internal member due to the source gas and the activated source gas in the etching process / cleaning process. It is possible to provide a dielectric barrier discharge device that can perform long life and has high reliability.

この発明に係る誘電体バリア放電装置は、平板状の第１電極と、一面が第１電極の一面に対して対向位置に配置された平板状の第２電極と、第１電極及び第２電極の間に設けられ、その一面が、第１電極の一面に対して所定の僅かな間隙を有して対向する誘電体と、第１電極及び誘電体の間に設けられ、第１電極の一面及び誘電体の一面に挟まれた間隙内に、四方がガスシールドされた放電空間部を形成する放電空間形成部と、第１電極、放電空間形成部、誘電体及び第２電極を覆う発生器カバーと、発生器カバーの内部空間に対してガスシールドされ、発生器カバーの外部から放電空間部に至る原料ガスの供給経路を形成する原料ガス供給部と、発生器カバーの内部空間に対してガスシールドされ、放電空間部から発生器カバーの外部に至る活性化ガスの排出経路を形成する活性化ガス排出部と、発生器カバーの内部空間に、原料ガスとは異なるパージガスを供給するパージガス供給部と、第１電極の一面を冷却する冷却部と、第１電極及び第２電極に交流電圧を印加して、放電空間部に誘電体バリア放電を発生させる交流電源と、を備えたものである。   The dielectric barrier discharge device according to the present invention includes a flat plate-like first electrode, a flat plate-like second electrode whose one surface is disposed at a position opposed to one surface of the first electrode, and the first electrode and the second electrode. One surface of the first electrode is provided between the first electrode and the dielectric, and one surface of the first electrode is opposed to the surface of the first electrode with a predetermined slight gap. And a discharge space forming portion forming a discharge space portion gas-shielded on all sides in a gap sandwiched between one surface of the dielectric, and a generator covering the first electrode, the discharge space forming portion, the dielectric and the second electrode A cover, a gas shield with respect to the internal space of the generator cover, and a raw material gas supply part that forms a supply path of the raw material gas from the outside of the generator cover to the discharge space, and an internal space of the generator cover Gas shielded from the discharge space to the outside of the generator cover An activated gas discharge section that forms an activated gas discharge path; a purge gas supply section that supplies a purge gas different from the source gas into the internal space of the generator cover; and a cooling section that cools one surface of the first electrode; An AC power source that applies an AC voltage to the first electrode and the second electrode to generate a dielectric barrier discharge in the discharge space.

また、この発明に係る誘電体バリア放電装置は、平板状の第１電極と、一面が第１電極の一面に対して対向位置に配置された平板状の第２電極と、第１電極及び第２電極の間に設けられ、その一面が、第１電極の一面に対して所定の僅かな間隙を有して対向する誘電体と、第１電極及び誘電体の間に設けられ、第１電極の一面及び誘電体の一面に挟まれた間隙内に、三方がガスシールドされて残りの一方の一部又は全部が第１電極及び誘電体の各一端面側に開口する放電空間部を形成する放電空間形成部と、一側壁に開口部が形成され、放電空間部の上記開口から放出される活性化ガスが開口部を介してその外部に直接排出されるように、第１電極、放電空間形成部、誘電体及び第２電極の少なくとも各一部を覆う発生器カバーと、発生器カバーの内部空間に対してガスシールドされ、発生器カバーの外部から放電空間部に至る原料ガスの供給経路を形成する原料ガス供給部と、発生器カバーの内部空間に、原料ガスとは異なるパージガスを供給するパージガス供給部と、第１電極の一面を冷却する冷却部と、第１電極及び第２電極に交流電圧を印加して、放電空間部に誘電体バリア放電を発生させる交流電源と、を備えたものである。   The dielectric barrier discharge device according to the present invention includes a flat plate-like first electrode, a flat plate-like second electrode whose one surface is disposed at a position facing the one surface of the first electrode, the first electrode, The first electrode is provided between the first electrode and the dielectric, and is provided between the first electrode and the dielectric. The first electrode is provided between the first electrode and the dielectric. In the gap sandwiched between the one surface and the one surface of the dielectric, three sides are gas shielded, and a part or all of the remaining one forms a discharge space portion that opens to the one end surface side of the first electrode and the dielectric. An opening is formed in the discharge space forming portion and one side wall, and the first electrode, the discharge space, and the activated gas discharged from the opening in the discharge space are directly discharged to the outside through the opening. A generator cover covering at least a part of the forming portion, the dielectric, and the second electrode; and a generator cover A gas gas shield that is gas-shielded against the internal space of the generator and forms a supply path for the raw material gas from the outside of the generator cover to the discharge space, and a purge gas different from the raw material gas in the internal space of the generator cover A purge gas supply unit for supplying the first electrode, a cooling unit for cooling one surface of the first electrode, an AC power source that applies an AC voltage to the first electrode and the second electrode, and generates a dielectric barrier discharge in the discharge space, It is equipped with.

この発明によれば、エッチング処理／クリーニング処理において、原料ガス及び活性化された原料ガスによる内部部材の腐食を確実に防止することができ、長寿命で信頼性の高い誘電体バリア放電装置を提供することができるようになる。   According to the present invention, it is possible to reliably prevent corrosion of internal members due to a raw material gas and an activated raw material gas in an etching process / cleaning process, and to provide a long-life and highly reliable dielectric barrier discharge device. Will be able to.

この発明の実施の形態１における誘電体バリア放電装置の電極構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the electrode structure of the dielectric barrier discharge apparatus in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１における誘電体バリア放電装置の全体構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the whole structure of the dielectric barrier discharge apparatus in Embodiment 1 of this invention. 所定の電極面に対する耐腐食性処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the corrosion resistance process with respect to a predetermined electrode surface. 図１に示す誘電体バリア放電装置を用いたガス経路の構成図である。It is a block diagram of the gas path | route using the dielectric barrier discharge apparatus shown in FIG. この発明の実施の形態２における誘電体バリア放電装置の電極構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the electrode structure of the dielectric barrier discharge apparatus in Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態２における誘電体バリア放電装置の全体構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the whole structure of the dielectric barrier discharge apparatus in Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態３における誘電体バリア放電装置の電極構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the electrode structure of the dielectric barrier discharge apparatus in Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態４における誘電体バリア放電装置の全体構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the whole structure of the dielectric barrier discharge apparatus in Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態５における誘電体バリア放電装置の全体構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the whole structure of the dielectric barrier discharge apparatus in Embodiment 5 of this invention. この発明の実施の形態５における誘電体バリア放電装置の他の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other structure of the dielectric barrier discharge apparatus in Embodiment 5 of this invention. 従来の誘電体バリア放電装置の電極構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the electrode structure of the conventional dielectric barrier discharge apparatus. 従来の誘電体バリア放電装置の全体構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the whole structure of the conventional dielectric barrier discharge apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

１ 接地電極、 １ａ ＳＵＳ板、 １ｂ ＳＵＳ板、 ２ 高圧電極、
３ 誘電体、 ４ スペーサ、 ５ 原料ガス、 ６ 活性化ガス、 ７ スペーサ、
８ 誘電体、 ９ 高圧電極、 １０ 放電セル、 １１ 発生器カバー、
１２ 原料ガス入口、 １３ 活性化ガス出口、 １４ 原料ガス配管、
１５ 原料ガス通路、 １６ 入口、 １７ 出口、 １８ 活性化ガス通路、
１９ 活性化ガス配管、 ２０ 入口、 ２１ 出口、 ２２ 冷却水通路、
２３ 冷却水、 ２４ 入口、 ２５ 出口、 ２６ パージガス、
２７ パージガス入口、 ２８ パージガス出口、 ２９ 圧力計、
３０ 排出ガス制御器、 ３１ 交流電源、 ３２ 原料ガスボンベ、
３３ パージガスボンベ、 ３４ 減圧弁、 ３５ 減圧弁、 ３６ 空気弁、
３７ 空気弁、 ３８ マスフローコントローラ、 ３９ マスフローコントローラ、
４０ 圧力計、 ４１ 排出ガス制御器、 ４２ スペーサ、 ４３ 発生器カバー、
４４ 一側壁、 ４５ 開口部、 ４６ 反応チャンバー、 ４７ 第１原料ガス、
４８ 第２原料ガス、 ４９ 第１原料ガス通路、 ５０ 入口、 ５１ 出口、
５２ 第２原料ガス通路、 ５３ 入口、 ５４ 出口、 ５５ 原料ガス配管、
５６ 原料ガス配管、 ５７ 活性化ガス配管、 ５８ 活性化ガス配管、
５９ 接地電極、 ５９ａ ＳＵＳ板、 ５９ｂ ＳＵＳ板、 ６０ 高圧電極、
６１ 誘電体、 ６２ 誘電体、 ６３ 交流電源、 ６４ 放電セル、
６５ 発生器カバー、 ６６ 原料ガス、 ６７ 原料ガス入口、 ６８ 活性化ガス
６９ 活性化ガス通路、 ７０ 活性化ガス出口 ７１ 活性化ガス配管、
７２ 入口、 ７３ 出口1 ground electrode, 1a SUS plate, 1b SUS plate, 2 high voltage electrode,
3 Dielectric, 4 Spacer, 5 Source gas, 6 Activation gas, 7 Spacer,
8 Dielectric, 9 High voltage electrode, 10 Discharge cell, 11 Generator cover,
12 source gas inlet, 13 activated gas outlet, 14 source gas piping,
15 source gas passage, 16 inlet, 17 outlet, 18 activated gas passage,
19 activated gas piping, 20 inlet, 21 outlet, 22 cooling water passage,
23 Cooling water, 24 inlet, 25 outlet, 26 purge gas,
27 Purge gas inlet, 28 Purge gas outlet, 29 Pressure gauge,
30 exhaust gas controller, 31 AC power source, 32 source gas cylinder,
33 Purge gas cylinder, 34 Pressure reducing valve, 35 Pressure reducing valve, 36 Air valve,
37 Air valve, 38 Mass flow controller, 39 Mass flow controller,
40 pressure gauge, 41 exhaust gas controller, 42 spacer, 43 generator cover,
44 one side wall, 45 opening, 46 reaction chamber, 47 first source gas,
48 second source gas, 49 first source gas passage, 50 inlet, 51 outlet,
52 second source gas passage, 53 inlet, 54 outlet, 55 source gas piping,
56 source gas piping, 57 activation gas piping, 58 activation gas piping,
59 ground electrode, 59a SUS plate, 59b SUS plate, 60 high voltage electrode,
61 dielectric, 62 dielectric, 63 AC power supply, 64 discharge cell,
65 Generator cover, 66 Source gas, 67 Source gas inlet, 68 Activated gas 69 Activated gas passage, 70 Activated gas outlet 71 Activated gas piping,
72 entrance, 73 exit

この発明をより詳細に説明するため、添付の図面に従ってこれを説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。   In order to explain the present invention in more detail, it will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is the same or it corresponds, The duplication description is simplified or abbreviate | omitted suitably.

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における誘電体バリア放電装置の電極構成を示す斜視図、図２はこの発明の実施の形態１における誘電体バリア放電装置の全体構成を示す斜視図、図３は所定の電極面に対する耐腐食性処理を説明するための図である。先ず、図１乃至図３に基づいて、エッチングガス／クリーニングガスを生成するための誘電体バリア放電装置の全体構成と、その要部である電極構成とについて説明する。Embodiment 1 FIG.
1 is a perspective view showing an electrode configuration of a dielectric barrier discharge device according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing an overall configuration of the dielectric barrier discharge device according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. These are the figures for demonstrating the corrosion resistance process with respect to a predetermined electrode surface. First, an overall configuration of a dielectric barrier discharge apparatus for generating an etching gas / cleaning gas and an electrode configuration as a main part thereof will be described with reference to FIGS.

図１乃至図３において、１は長方形状を呈する平板状の接地電極（第１電極）である。この接地電極１は、平板状の２枚のＳＵＳ板１ａ及び１ｂを重ね合わせて接合することによって形成されている。２はその一面がＳＵＳ板１ａの一面に対して対向位置に配置された平板状の高圧電極（第２電極）、３は接地電極１と高圧電極２との間に設けられた、セラミックス板やガラス板等からなる誘電体である。   1 to 3, reference numeral 1 denotes a flat plate-like ground electrode (first electrode) having a rectangular shape. The ground electrode 1 is formed by stacking and joining two flat SUS plates 1a and 1b. 2 is a flat plate-like high-voltage electrode (second electrode) whose one surface is disposed opposite to one surface of the SUS plate 1a, 3 is a ceramic plate provided between the ground electrode 1 and the high-voltage electrode 2, It is a dielectric made of a glass plate or the like.

４は接地電極１と誘電体３との間に設けられたスペーサ（放電空間形成部）である。図１では説明を容易にするため、誘電体３とスペーサ４とが離れた位置に描かれているが、実際には、図２に示すように、接地電極１、スペーサ４、誘電体３、高圧電極２がこの順に重ね合わされ、層状に構成されている。即ち、誘電体３は、スペーサ４が接地電極１との間に配置されることにより、その一面が、ＳＵＳ板１ａの上記一面に対して所定の僅かな間隙を有して対向する。   Reference numeral 4 denotes a spacer (discharge space forming portion) provided between the ground electrode 1 and the dielectric 3. In FIG. 1, for ease of explanation, the dielectric 3 and the spacer 4 are depicted at positions separated from each other, but actually, as shown in FIG. 2, the ground electrode 1, the spacer 4, the dielectric 3, The high-voltage electrode 2 is superposed in this order, and is configured in a layer shape. That is, the dielectric 3 is disposed between the spacer 4 and the ground electrode 1 so that one surface thereof faces the one surface of the SUS plate 1a with a predetermined slight gap.

上記スペーサ４は、接地電極１と誘電体３との間に配置されることにより、上述のように、ＳＵＳ板１ａの一面と誘電体３の一面との間に上記間隙を形成する。また、スペーサ４は、ＳＵＳ板１ａの一面と誘電体３の一面とに挟まれたこの間隙内に、四方がガスシールドされた放電空間部を形成する。例えば、スペーサ４は、図１に示すようなロ字状を呈する板状部材からなり、ＳＵＳ板１ａと誘電体３とに上下から挟まれることにより、その中央に形成された中空部によって、上記間隙内に、上記板状部材の厚みを有する長方形状の放電空間部を形成する。即ち、実施の形態１においては、接地電極１の一面と、誘電体３の一面と、上記中空部を形成するスペーサ４の内側面とによって囲まれた空間が放電空間部となる。   The spacer 4 is disposed between the ground electrode 1 and the dielectric 3, thereby forming the gap between one surface of the SUS plate 1 a and one surface of the dielectric 3 as described above. Further, the spacer 4 forms a discharge space portion in which gas is shielded on all sides in this gap sandwiched between one surface of the SUS plate 1a and one surface of the dielectric 3. For example, the spacer 4 is made of a plate-like member having a square shape as shown in FIG. 1, and is sandwiched from above and below by the SUS plate 1 a and the dielectric 3, so that the hollow portion formed at the center thereof A rectangular discharge space having the thickness of the plate-like member is formed in the gap. That is, in the first embodiment, a space surrounded by one surface of the ground electrode 1, one surface of the dielectric 3, and the inner surface of the spacer 4 forming the hollow portion is a discharge space portion.

上述のようにして形成された放電空間部は、図２に示すように接地電極１、スペーサ４、誘電体３が積層状に固定されると、接地電極１及びスペーサ４間、及びスペーサ４及び誘電体３間が完全にガスシールドされた状態となる。即ち、接地電極１及びスペーサ４間、及びスペーサ４及び誘電体３間を介して放電空間部の内外にガスが進入することはない。   As shown in FIG. 2, when the ground electrode 1, the spacer 4, and the dielectric 3 are fixed in a stacked manner, the discharge space formed as described above is formed between the ground electrode 1 and the spacer 4 and between the spacer 4 and The space between the dielectrics 3 is completely gas shielded. That is, gas does not enter the inside and outside of the discharge space between the ground electrode 1 and the spacer 4 and between the spacer 4 and the dielectric 3.

また、このエッチングガス／クリーニングガス生成用の誘電体バリア放電装置には、上記放電空間部に原料ガス５を供給するための原料ガス供給部、上記放電空間部から活性化された原料ガス５（以下、「活性化ガス６」という）を排出するための活性化ガス排出部、ＳＵＳ板１ａの一面を冷却するための冷却部が備えられている。なお、原料ガス供給部、活性化ガス排出部、冷却部の各具体的構成については後述する。   The dielectric barrier discharge device for generating the etching gas / cleaning gas includes a source gas supply unit for supplying the source gas 5 to the discharge space, and a source gas 5 (activated from the discharge space). Hereinafter, an activated gas discharge part for discharging the “activated gas 6”) and a cooling part for cooling one surface of the SUS plate 1a are provided. The specific configurations of the source gas supply unit, the activated gas discharge unit, and the cooling unit will be described later.

上記は接地電極１のＳＵＳ板１ａ側の構成である。図１及び図２には、ＳＵＳ板１ｂ側とＳＵＳ板１ａ側とが同様の構成を有するものが示されている。即ち、接合面とは反対側のＳＵＳ板１ｂの一面側に、スペーサ７、誘電体８、高圧電極９が重ね合わされ、ＳＵＳ板１ｂと誘電体８との間に形成された間隙内に、スペーサ７によって四方がガスシールドされた放電空間部が形成される。以上により、接地電極１の両側に放電空間部が形成された放電セル１０が構成される。   The above is the configuration of the ground electrode 1 on the SUS plate 1a side. 1 and 2 show the SUS plate 1b side and the SUS plate 1a side having the same configuration. That is, the spacer 7, the dielectric 8, and the high-voltage electrode 9 are superimposed on one surface side of the SUS plate 1 b opposite to the bonding surface, and the spacer is formed in the gap formed between the SUS plate 1 b and the dielectric 8. 7 forms a discharge space portion in which gas is shielded on all sides. As described above, the discharge cell 10 in which the discharge space portions are formed on both sides of the ground electrode 1 is configured.

上記放電セル１０は、図２に示すように、発生器カバー１１によって全体が覆われている。この発生器カバー１１には、原料ガス入口１２と活性化ガス出口１３とが設けられている。即ち、原料ガス５は、原料ガス入口１２から原料ガス供給部を介して放電空間部に供給され、放電空間部で生成された活性化ガス６は、活性化ガス排出部を介して活性化ガス出口１３から排出される。
以下に、原料ガス供給部及び活性化ガス排出部の構成、並びに冷却部の構成について具体的に説明する。The discharge cell 10 is entirely covered with a generator cover 11 as shown in FIG. The generator cover 11 is provided with a source gas inlet 12 and an activated gas outlet 13. That is, the source gas 5 is supplied from the source gas inlet 12 to the discharge space portion via the source gas supply portion, and the activated gas 6 generated in the discharge space portion is activated gas via the activated gas discharge portion. It is discharged from the outlet 13.
Below, the structure of a raw material gas supply part and an activated gas discharge part, and the structure of a cooling part are demonstrated concretely.

原料ガス供給部は、発生器カバー１１の外部から放電空間部に至る原料ガス５の供給経路を形成する。この原料ガス供給部は、原料ガス５の供給経路を、電極外部や給電部が配置された発生器カバー１１の内部空間から完全に分離するように構成されている。即ち、原料ガス供給部は、発生器カバー１１の内部空間に対してガスシールドされており、上記供給経路内の原料ガス５が発生器カバー１１の内部空間に進入するようなことはない。   The source gas supply unit forms a supply path of the source gas 5 from the outside of the generator cover 11 to the discharge space. This source gas supply unit is configured to completely separate the supply path of the source gas 5 from the internal space of the generator cover 11 in which the outside of the electrode and the power supply unit are arranged. That is, the raw material gas supply section is gas shielded with respect to the internal space of the generator cover 11, and the raw material gas 5 in the supply path does not enter the internal space of the generator cover 11.

具体的に、原料ガス供給部は、原料ガス入口１２及び接地電極１間に接続された原料ガス配管１４と、接地電極１内に形成された原料ガス通路１５とにより構成される。接地電極１を構成する２枚のＳＵＳ板１ａ及び１ｂは、予めその接合面がハーフエッチング等によって不要な部分が除去されている。そして、ＳＵＳ板１ａ及び１ｂが重ね合わされることにより、上記除去された部分によって、接地電極１の内部に原料ガス通路１５が形成される（ハーフエッチング等によって接地電極１内に通路を形成することに関しては、例えば、日本特許第３６０７９０５号公報を参照）。   Specifically, the source gas supply unit includes a source gas pipe 14 connected between the source gas inlet 12 and the ground electrode 1, and a source gas passage 15 formed in the ground electrode 1. Unnecessary portions of the two SUS plates 1a and 1b constituting the ground electrode 1 are removed in advance by half etching or the like. Then, by overlapping the SUS plates 1a and 1b, a raw material gas passage 15 is formed in the ground electrode 1 by the removed portion (forming a passage in the ground electrode 1 by half etching or the like). (For example, refer to Japanese Patent No. 3607905).

１６はＳＵＳ板１ｂに形成された原料ガス通路１５の入口、１７はＳＵＳ板１ａ及び１ｂに形成された原料ガス通路１５の出口である。一端部が原料ガス入口１２に接続された原料ガス配管１４の他端部は、上記入口１６に接続される。また、上記出口１７は、入口１６から進入して原料ガス通路１５を通過してきた原料ガス５が放電空間部に供給されるように、放電空間部に面するＳＵＳ板１ａの上面（一面）に形成される。即ち、出口１７は、スペーサ４の中空部内に配置される（ＳＵＳ板１ａ側の放電空間部用）。同様に、ＳＵＳ板１ｂ側の放電空間部用として、出口１７が、放電空間部に面するＳＵＳ板１ｂの下面（一面）に形成される。   Reference numeral 16 denotes an inlet of the source gas passage 15 formed in the SUS plate 1b, and reference numeral 17 denotes an outlet of the source gas passage 15 formed in the SUS plates 1a and 1b. The other end of the source gas pipe 14 whose one end is connected to the source gas inlet 12 is connected to the inlet 16. The outlet 17 is formed on the upper surface (one surface) of the SUS plate 1a facing the discharge space so that the source gas 5 entering from the inlet 16 and passing through the source gas passage 15 is supplied to the discharge space. It is formed. That is, the outlet 17 is disposed in the hollow portion of the spacer 4 (for the discharge space portion on the SUS plate 1a side). Similarly, the outlet 17 is formed on the lower surface (one surface) of the SUS plate 1b facing the discharge space portion for the discharge space portion on the SUS plate 1b side.

原料ガス入口１２から送り込まれた原料ガス５は、原料ガス配管１４を通って入口１６から接地電極１内に進入する。そして、接地電極１内に形成された原料ガス通路１５を通過して、出口１７から放電空間部に供給される。   The source gas 5 fed from the source gas inlet 12 enters the ground electrode 1 from the inlet 16 through the source gas pipe 14. Then, it passes through the source gas passage 15 formed in the ground electrode 1 and is supplied from the outlet 17 to the discharge space.

活性化ガス排出部は、放電空間部から発生器カバー１１の外部に至る活性化ガス６の排出経路を形成する。この活性化ガス排出部は、活性化ガス６の排出経路を発生器カバー１１の内部空間から完全に分離するように構成されている。即ち、活性化ガス排出部は、発生器カバー１１の内部空間に対してガスシールドされており、上記排出経路内の活性化ガス６が発生器カバー１１の内部空間に進入するようなことはない。   The activated gas discharge part forms a discharge path for the activated gas 6 from the discharge space part to the outside of the generator cover 11. This activated gas discharge part is configured to completely separate the discharge path of the activated gas 6 from the internal space of the generator cover 11. That is, the activated gas discharge part is gas shielded against the internal space of the generator cover 11, and the activated gas 6 in the discharge path does not enter the internal space of the generator cover 11. .

具体的に、活性化ガス排出部は、接地電極１内に形成された活性化ガス通路１８と、接地電極１及び活性化ガス出口１３間に接続された活性化ガス配管１９とにより構成される。活性化ガス通路１８は、原料ガス通路１５と同様に、例えば、ＳＵＳ板１ａ及び１ｂの接合面がハーフエッチングされること等によって形成される。   Specifically, the activated gas discharge unit includes an activated gas passage 18 formed in the ground electrode 1 and an activated gas pipe 19 connected between the ground electrode 1 and the activated gas outlet 13. . The activation gas passage 18 is formed by, for example, half-etching the joining surfaces of the SUS plates 1a and 1b, as with the raw material gas passage 15.

２０はＳＵＳ板１ａ及び１ｂに形成された活性化ガス通路１８の入口、２１はＳＵＳ板１ｂに形成された活性化ガス通路１８の出口である。一端部が活性化ガス出口１３に接続された活性化ガス配管１９の他端部は、上記出口２１に接続される。また、上記入口２０は、放電空間部で生成された活性化ガス６が活性化ガス通路１８を通過して活性化ガス配管１９に進入することができるように、放電空間部に面するＳＵＳ板１ａの上面（一面）に形成される。即ち、入口２０は、スペーサ４の中空部内に配置される（ＳＵＳ板１ａ側の放電空間部用）。同様に、ＳＵＳ板１ｂ側の放電空間部用として、入口２０が、放電空間部に面するＳＵＳ板１ｂの下面（一面）に形成される。   20 is an inlet of the activated gas passage 18 formed in the SUS plates 1a and 1b, and 21 is an outlet of the activated gas passage 18 formed in the SUS plate 1b. The other end of the activated gas pipe 19 whose one end is connected to the activated gas outlet 13 is connected to the outlet 21. The inlet 20 has a SUS plate facing the discharge space so that the activated gas 6 generated in the discharge space can pass through the activated gas passage 18 and enter the activated gas pipe 19. It is formed on the upper surface (one surface) of 1a. That is, the inlet 20 is disposed in the hollow portion of the spacer 4 (for the discharge space portion on the SUS plate 1a side). Similarly, the inlet 20 is formed on the lower surface (one surface) of the SUS plate 1b facing the discharge space portion for the discharge space portion on the SUS plate 1b side.

放電空間部で生成された活性化ガス６は、入口２０から接地電極１内に進入し、接地電極１内の活性化ガス通路１８を通過する。そして、出口２１から活性化ガス配管１９に進入し、活性化ガス出口１３から発生器カバー１１の外部に放出される。   The activated gas 6 generated in the discharge space enters the ground electrode 1 from the inlet 20 and passes through the activated gas passage 18 in the ground electrode 1. Then, the gas enters the activated gas pipe 19 from the outlet 21 and is discharged from the activated gas outlet 13 to the outside of the generator cover 11.

冷却部は、例えば、接地電極１内に形成された冷却水通路２２と、冷却水供給配管及び冷却水排出配管（共に図示せず）とによって構成される。冷却水供給配管は、発生器カバー１１の外部から冷却水通路２２に冷却水２３を供給するため、冷却水排出配管は、冷却水通路２２から発生器カバー１１の外部に冷却水２３を排出するために設けられるものである。また、冷却水通路２２は、原料ガス通路１５等と同様に、ＳＵＳ板１ａ及び１ｂの接合面がハーフエッチングされること等によって形成され、冷却効果を高めるため、放電空間部の範囲全体に渡るように形成される（概略に関しては、例えば、日本特許第３６０７９０５号公報を参照）。なお、２４はＳＵＳ板１ｂに形成された冷却水通路２２の入口、２５はＳＵＳ板１ｂに形成された冷却水通路２２の出口である。   The cooling unit is constituted by, for example, a cooling water passage 22 formed in the ground electrode 1, a cooling water supply pipe, and a cooling water discharge pipe (both not shown). Since the cooling water supply pipe supplies the cooling water 23 from the outside of the generator cover 11 to the cooling water passage 22, the cooling water discharge pipe discharges the cooling water 23 from the cooling water passage 22 to the outside of the generator cover 11. It is provided for this purpose. Further, the cooling water passage 22 is formed by, for example, half-etching the joining surfaces of the SUS plates 1a and 1b in the same manner as the raw material gas passage 15 and the like. (For example, refer to Japanese Patent No. 3607905 for the outline). Reference numeral 24 denotes an inlet of the cooling water passage 22 formed in the SUS plate 1b, and 25 denotes an outlet of the cooling water passage 22 formed in the SUS plate 1b.

図２では、簡略化のため上記冷却部の記載が省略されている。また、冷却水２３による冷却機能に加えて更なる冷却機能が必要な場合には、例えば、高圧電極２及び９の接地電極１とは反対側に、放電ではなく冷却を目的とする接地電極が追加配置される。   In FIG. 2, the description of the cooling unit is omitted for simplification. Further, when a further cooling function is required in addition to the cooling function by the cooling water 23, for example, a ground electrode intended for cooling rather than discharge is provided on the opposite side of the high-voltage electrodes 2 and 9 from the ground electrode 1. Additional placement.

なお、上記原料ガス供給部、活性化ガス排出部、冷却部の具体的構成は、単に一例を示したものであり、所望の目的を達成することができれば、その構成は如何なるものでも構わない。なお、放電セル１０の積層化や装置の小型化には、図１及び図２に示す構成が好適である。即ち、上記記載の構成に加え、接地電極１の長手両端部を、スペーサ４及び７や誘電体３及び８の側方に突出させ、突出させた接地電極１の一方の端部に入口１６及び２４と出口２５とを、他方の端部に出口２１を形成する。そして、原料ガス通路１５と活性化ガス通路１８とを一直線状に配置し、放電空間部に開口する出口１７と入口２０とをなるべく離れた位置に配置する。また、図１及び図２に示すように、スペーサ４の短手方向の幅を接地電極１の短手方向の幅に合わせることにより、放電空間部をより広く確保することができるようにもなる。   Note that the specific configurations of the source gas supply unit, the activated gas discharge unit, and the cooling unit are merely examples, and any configuration may be used as long as a desired purpose can be achieved. Note that the configuration shown in FIGS. 1 and 2 is suitable for stacking the discharge cells 10 and reducing the size of the apparatus. That is, in addition to the above-described configuration, both longitudinal ends of the ground electrode 1 are projected to the sides of the spacers 4 and 7 and the dielectrics 3 and 8, and the inlet 16 and the one end of the projected ground electrode 1 are projected to one end. 24 and the outlet 25, and the outlet 21 is formed at the other end. The source gas passage 15 and the activation gas passage 18 are arranged in a straight line, and the outlet 17 and the inlet 20 that open to the discharge space are arranged as far as possible. Further, as shown in FIGS. 1 and 2, by matching the width of the spacer 4 in the short direction with the width of the ground electrode 1 in the short direction, a wider discharge space can be secured. .

また、この誘電体バリア放電装置には、発生器カバー１１の内部空間の圧力を所定の設定値に保持する機能が備えられている。具体的に、発生器カバー１１の内部空間には、後述のパージガス供給部によって原料ガス５や活性化ガス６とは異なるパージガス２６が供給され、このパージガス２６が上記内部空間に充満した状態に保持されている。   Further, the dielectric barrier discharge device has a function of holding the pressure in the internal space of the generator cover 11 at a predetermined set value. Specifically, a purge gas 26 different from the raw material gas 5 and the activation gas 6 is supplied to the internal space of the generator cover 11 by a purge gas supply unit, which will be described later, and the purge gas 26 is maintained in a state where the internal space is filled. Has been.

２７は発生器カバー１１に設けられたパージガス入口、２８は発生器カバー１１に設けられたパージガス出口である。パージガス入口２７は、発生器カバー１１の外部からその内部空間にパージガス２６を供給するため、パージガス出口２８は、発生器カバー１１の内部空間からその外部にパージガス２６を排出するために設けられたものである。２９は発生器カバー１１の内部空間のガス圧力を検出するための圧力計である。この圧力計２９は、パージガス入口２７に接続された配管部や、発生器カバー１１内等に設けられる。   Reference numeral 27 denotes a purge gas inlet provided in the generator cover 11, and reference numeral 28 denotes a purge gas outlet provided in the generator cover 11. The purge gas inlet 27 is provided to supply the purge gas 26 from the outside of the generator cover 11 to the internal space thereof, and the purge gas outlet 28 is provided to discharge the purge gas 26 from the internal space of the generator cover 11 to the outside thereof. It is. 29 is a pressure gauge for detecting the gas pressure in the internal space of the generator cover 11. The pressure gauge 29 is provided in the piping connected to the purge gas inlet 27, the generator cover 11, or the like.

排出ガス制御器３０（ＡＰＣ：オートプレッシャコントローラ）は、圧力計２９によって検出されたガス圧力に基づいて、発生器カバー１１（パージガス出口２８）から排出するパージガス２６の流量を制御する。なお、発生器カバー１１の内部空間の圧力を一定に保持することができれば、上記圧力計２９や排出ガス制御器３０を特に設ける必要はない。例えば、排出ガス制御器３０の位置に手動バルブ等を設置しても、発生器カバー１１の内部空間に不活性ガス、即ちパージガス２６を充満させることは可能である。   The exhaust gas controller 30 (APC: auto pressure controller) controls the flow rate of the purge gas 26 exhausted from the generator cover 11 (purge gas outlet 28) based on the gas pressure detected by the pressure gauge 29. If the pressure in the inner space of the generator cover 11 can be kept constant, the pressure gauge 29 and the exhaust gas controller 30 do not need to be provided. For example, even if a manual valve or the like is installed at the position of the exhaust gas controller 30, the inner space of the generator cover 11 can be filled with the inert gas, that is, the purge gas 26.

また、３１は高周波の交流電源を示している。交流電源３１は、図示されていないが、主として、コンバータ部、インバータ部、トランス部で構成される。そして、交流電源３１は、接地電極１と高圧電極２（及び９）との間に、誘電体３（及び８）を介して交流高電圧（例えば、３ｋＶ、１０ｋＨｚ）を印加し、放電空間部の全面に、均一な高電界の誘電体バリア放電（無声放電）を発生させる。   Reference numeral 31 denotes a high-frequency AC power source. Although not shown, the AC power supply 31 is mainly composed of a converter section, an inverter section, and a transformer section. Then, the AC power supply 31 applies an AC high voltage (for example, 3 kV, 10 kHz) between the ground electrode 1 and the high voltage electrode 2 (and 9) via the dielectric 3 (and 8), and discharge space portion A uniform high electric field dielectric barrier discharge (silent discharge) is generated on the entire surface.

接地電極１のうち放電空間部を形成する電極面（ＳＵＳ板１ａの一面、及びＳＵＳ板１ｂの一面）、即ち、高腐食性ガスが接触する恐れのある電極面には、図３に示すように、原料ガス５及び活性化ガス６に対する耐腐食性処理が施されている（図３の接地電極１の斜線部）。この耐腐食性処理は、例えば、接地電極１の上記電極面に、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）や酸化イットリウム（Ｙｒ２Ｏ３）等が溶射されることによって行われる。なお、図３では、上記説明を容易にするため、便宜上スペーサ４及び冷却部が省略されている。As shown in FIG. 3, the electrode surfaces (one surface of the SUS plate 1 a and one surface of the SUS plate 1 b) of the ground electrode 1 that forms the discharge space, that is, the electrode surface that may be in contact with the highly corrosive gas are as shown in FIG. 3. Further, a corrosion resistance treatment for the source gas 5 and the activation gas 6 is performed (shaded portion of the ground electrode 1 in FIG. 3). This corrosion resistance treatment is performed, for example, by spraying aluminum oxide (Al 2 O 3 ), yttrium oxide (Yr 2 O 3 ), or the like on the electrode surface of the ground electrode 1. In FIG. 3, the spacer 4 and the cooling unit are omitted for convenience in order to facilitate the above description.

なお、上記構成の放電セル１０においては、低圧プラズマＣＶＤ等でガス圧力として用いられる０．０００５ＭＰａといった低気圧や、オゾナイザでガス圧力として用いられる０．１ＭＰａ以上といった圧力ではなく、それらの中間値である１ｋＰａ〜０．１ＭＰａのガス圧力を使用してプラズマを発生させる。また、プラズマを発生させるための放電ギャップ長は、短ギャップである０．２ｍｍ以下（好ましくは、０．１ｍｍ〜２．０ｍｍ）で設定される。このような設定により、効率的な誘電体バリア放電の形成と、放電空間部全体に渡る均一な放電とが可能となり、活性化ガス６の生成効率を向上させることができる。   In the discharge cell 10 having the above-described configuration, it is not a low pressure such as 0.0005 MPa used as a gas pressure in low-pressure plasma CVD or the like, or a pressure such as 0.1 MPa or more used as a gas pressure in an ozonizer, but an intermediate value thereof. A plasma is generated using a gas pressure of 1 kPa to 0.1 MPa. The discharge gap length for generating plasma is set to a short gap of 0.2 mm or less (preferably, 0.1 mm to 2.0 mm). Such a setting enables efficient dielectric barrier discharge formation and uniform discharge over the entire discharge space, thereby improving the generation efficiency of the activated gas 6.

次に、上記構成を有する誘電体バリア放電装置を用いて構成したガス経路の一例について、図４に基づいて説明する。図４は図１に示す誘電体バリア放電装置を用いたガス経路の構成図である。   Next, an example of a gas path configured using the dielectric barrier discharge device having the above configuration will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a configuration diagram of a gas path using the dielectric barrier discharge device shown in FIG.

図４において、３２はエッチング／クリーニング用の原料ガスボンベ、３３はパージガス用のパージガスボンベである。即ち、図４に示すガス経路は、原料ガス５（及び活性化ガス６）のための第１系統と、パージガス２６のための第２系統との２種類に分離されている。なお、半導体製造工程におけるエッチング処理や成膜装置チャンバー内のクリーニング処理に適用するためには、原料ガス５として、例えば、フッ素ガスやフッ化化合物ガス、或いは水素ガスや水素化合物ガスが、パージガス２６としては、例えば、アルゴン等の希ガス、或いは窒素が用いられる。   In FIG. 4, 32 is a source gas cylinder for etching / cleaning, and 33 is a purge gas cylinder for purge gas. That is, the gas path shown in FIG. 4 is separated into two types, a first system for the source gas 5 (and the activation gas 6) and a second system for the purge gas 26. In order to apply the etching process in the semiconductor manufacturing process and the cleaning process in the film forming apparatus chamber, as the source gas 5, for example, a fluorine gas, a fluorinated compound gas, or a hydrogen gas or a hydride gas is used as the purge gas 26. For example, a rare gas such as argon or nitrogen is used.

３４及び３５は減圧弁、３６及び３７は各ガスを投入及び停止させるための空気弁、３８及び３９は各系統のガス流量を制御するためのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）である。４０は放電空間部の圧力を検出するための圧力計、４１は圧力計４０によって検出されたガス圧力に基づいて、放電空間部から排出する活性化ガス６の流量を制御する排出ガス制御器（ＡＰＣ：オートプレッシャコントローラ）である。   34 and 35 are pressure reducing valves, 36 and 37 are air valves for supplying and stopping each gas, and 38 and 39 are mass flow controllers (MFC) for controlling the gas flow rate of each system. 40 is a pressure gauge for detecting the pressure in the discharge space, 41 is an exhaust gas controller (41) for controlling the flow rate of the activated gas 6 discharged from the discharge space based on the gas pressure detected by the pressure gauge 40. APC: auto pressure controller).

この発明の実施の形態１によれば、エッチング処理／クリーニング処理時に、原料ガス５や活性化ガス６によって、発生器カバー１１の内部空間に設けられた内部部材が腐食するようなことを確実に防止でき、誘電体バリア放電装置を長寿命で信頼性の高いものにすることができる。   According to Embodiment 1 of the present invention, it is ensured that the internal member provided in the internal space of the generator cover 11 is corroded by the source gas 5 and the activation gas 6 during the etching process / cleaning process. Therefore, the dielectric barrier discharge device can have a long life and high reliability.

即ち、上記構成の誘電体バリア放電装置においては、原料ガスボンベ３２から放電空間部を通って反応チャンバーに至る第１系統と、パージガスボンベ３３から発生器カバー１１の内部空間を通って排気される第２系統とが、完全に分離されている。このため、原料ガス５や活性化ガス６が第２系統に進入したり、パージガス２６が第１系統に進入したりすることはなく、電極外部や給電部といった上記内部部材の、原料ガス５や活性化ガス６による腐食を確実に防止できる。その結果、耐腐食性処理をＳＵＳ板１ａ（及び１ｂ）の一面のみに施すように構成しても上記効果を奏することが可能となる。即ち、上記内部部材に対する耐腐食性処理が不要となり、製造工程の簡略化及び製造時間の短縮と、耐腐食性処理面積の低減とによって、装置の大幅なコストダウンが可能となる。   That is, in the dielectric barrier discharge device having the above-described configuration, the first system extending from the source gas cylinder 32 through the discharge space to the reaction chamber and the first gas exhausted from the purge gas cylinder 33 through the internal space of the generator cover 11. The two systems are completely separated. For this reason, the source gas 5 and the activation gas 6 do not enter the second system, and the purge gas 26 does not enter the first system. Corrosion due to the activated gas 6 can be reliably prevented. As a result, the above-described effect can be obtained even if the corrosion resistance treatment is performed only on one surface of the SUS plate 1a (and 1b). That is, the corrosion resistance treatment for the internal member is not required, and the cost of the apparatus can be greatly reduced by simplifying the production process, shortening the production time, and reducing the corrosion resistance treatment area.

更に、上記構成の誘電体バリア放電装置によれば、放電ギャップ長が短く、且つ冷却部によって放電空間部内のガスが低温に保たれるため、非平衡プラズマによる原料ガス５の効率的な活性化が可能となる。特に、スペーサ４（及び７）をロ字状を呈する板状部材によって構成することにより、放電空間部の形成や放電ギャップ長の短縮化を容易にすることが可能となる。   Furthermore, according to the dielectric barrier discharge device having the above configuration, since the discharge gap length is short and the gas in the discharge space is kept at a low temperature by the cooling unit, the source gas 5 is efficiently activated by non-equilibrium plasma. Is possible. In particular, by forming the spacer 4 (and 7) with a plate-shaped member having a square shape, it becomes possible to easily form the discharge space and shorten the discharge gap length.

なお、上記実施の形態１においては、接地電極１、スペーサ４（及び７）、誘電体３（及び８）によってシート状の放電空間部を形成した場合について説明した。これに対し、放電空間部を筒状に形成しても上記と同様の効果を得ることは可能である。但し、放電空間部を筒状に形成した場合には、放電空間部の中央部のガス温度が比較的高くなってしまい、エッチング処理用の強力な活性種が得られ難いといった問題がある。一方、実施の形態１で説明したように放電空間部をシート状に形成した場合には、放電空間部のガス温度が全体に均一化されるため、より強力な活性種を得ることができるといった利点がある。   In the first embodiment, the case where the sheet-like discharge space is formed by the ground electrode 1, the spacers 4 (and 7), and the dielectric 3 (and 8) has been described. On the other hand, even if the discharge space is formed in a cylindrical shape, it is possible to obtain the same effect as described above. However, when the discharge space is formed in a cylindrical shape, the gas temperature at the center of the discharge space becomes relatively high, and there is a problem that it is difficult to obtain a powerful active species for etching treatment. On the other hand, when the discharge space portion is formed in a sheet shape as described in the first embodiment, the gas temperature in the discharge space portion is made uniform throughout, so that more powerful active species can be obtained. There are advantages.

実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２における誘電体バリア放電装置の電極構成を示す斜視図、図６はこの発明の実施の形態２における誘電体バリア放電装置の全体構成を示す斜視図である。図５及び図６に示す誘電体バリア放電装置は、実施の形態１で説明したものと比較して、放電空間部で生成された活性化ガス６の排出方法が異なる。なお、実施の形態１の場合と同様に、放電セル１０のＳＵＳ板１ａ側の構成とＳＵＳ板１ｂ側の構成とは上下対称であるため、以下においてはＳＵＳ１ａ側の構成についてのみ説明し、ＳＵＳ板１ｂ側の構成についてはその説明を省略する。Embodiment 2. FIG.
FIG. 5 is a perspective view showing an electrode configuration of a dielectric barrier discharge device according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 6 is a perspective view showing an overall configuration of the dielectric barrier discharge device according to Embodiment 2 of the present invention. The dielectric barrier discharge device shown in FIGS. 5 and 6 differs from the method described in the first embodiment in the method for discharging the activated gas 6 generated in the discharge space. As in the case of the first embodiment, since the configuration on the SUS plate 1a side and the configuration on the SUS plate 1b side of the discharge cell 10 are vertically symmetrical, only the configuration on the SUS1a side will be described below. The description of the configuration on the plate 1b side is omitted.

４２は放電空間形成部からなるスペーサである。このスペーサ４２は、接地電極１と誘電体３との間に配置されることにより、ＳＵＳ板１ａの一面と誘電体３の一面との間に所定の僅かな間隙を形成する。また、スペーサ４２は、ＳＵＳ板１ａの一面と誘電体３の一面とに挟まされたこの間隙内に、三方がガスシールドされて残りの一方の一部又は全部が開口する放電空間部を形成する。例えば、スペーサ４２は、図５に示すようなコ字状を呈する板状部材からなり、ＳＵＳ板１ａと誘電体３とに上下から挟まれることにより、上記間隙内に、上記板状部材の厚みを有する長方形状の放電空間部を形成する。なお、実施の形態２においては、平板状を呈する接地電極１及び誘電体３の各一端面がほぼ面一に配置され、放電空間部がこの一端面側に開口するように、上記スペーサ４２が配置される。   Reference numeral 42 denotes a spacer including a discharge space forming portion. The spacer 42 is disposed between the ground electrode 1 and the dielectric 3, thereby forming a predetermined slight gap between one surface of the SUS plate 1 a and one surface of the dielectric 3. In addition, the spacer 42 forms a discharge space portion in which the other one or all of the remaining ones are opened by gas-shielding three sides in this gap sandwiched between one surface of the SUS plate 1a and one surface of the dielectric 3. . For example, the spacer 42 is made of a plate-like member having a U-shape as shown in FIG. 5, and is sandwiched from above and below by the SUS plate 1 a and the dielectric 3 so that the thickness of the plate-like member is within the gap. A rectangular discharge space portion is formed. In the second embodiment, the one end surfaces of the ground electrode 1 and the dielectric 3 each having a flat plate shape are arranged substantially flush with each other, and the spacer 42 is formed so that the discharge space portion is open to the one end surface side. Be placed.

そして、放電空間部が開口する接地電極１及び誘電体３の各一端面側、即ち放電セル１０の一端面側は、発生器カバー４３から突出するように構成されている。具体的に、発生器カバー４３には、その一側壁４４に所定の大きさを有する開口部４５が形成されており、放電セル１０の一端面側は、図６に示すように、この開口部４５を通って一側壁４４から発生器カバー４３の外部側に突出するように配置されている。このため、放電空間部で生成された活性化ガス６は、上記開口部４５を介して、放電空間部の開口から発生器カバー４３の外部に直接排出される。   Then, each end face side of the ground electrode 1 and the dielectric 3 that opens the discharge space, that is, one end face side of the discharge cell 10 is configured to protrude from the generator cover 43. Specifically, an opening 45 having a predetermined size is formed on one side wall 44 of the generator cover 43, and one end surface side of the discharge cell 10 is formed on the opening as shown in FIG. 6. It is arranged so as to project from one side wall 44 to the outside of the generator cover 43 through 45. For this reason, the activated gas 6 generated in the discharge space is directly discharged from the opening of the discharge space to the outside of the generator cover 43 through the opening 45.

なお、活性化ガス６の排出方法が上記記載の通りであるため、図１及び図２に示す構成では必要となる活性化ガス通路１８や活性化ガス配管１９は備えられていない。また、発生器カバー４３は、発生器カバー１１とは異なり、必ずしも放電セル１０の全体を覆うようには構成されていない。即ち、発生器カバー４３は、放電セル１０の一端面側を除く他の部分を覆うように設けられている。   Since the method for discharging the activated gas 6 is as described above, the configuration shown in FIGS. 1 and 2 does not include the activated gas passage 18 and the activated gas pipe 19 that are necessary. Further, unlike the generator cover 11, the generator cover 43 is not necessarily configured to cover the entire discharge cell 10. That is, the generator cover 43 is provided so as to cover other portions except the one end face side of the discharge cell 10.

４６は被処理物が設置された反応チャンバーである。上述のように、放電空間部の開口から放出される活性化ガス６は、開口部４５を介して発生器カバー４３の外部に直接排出される。このため、図６に示すように、反応チャンバー４６を発生器カバー４３の一側壁４４側に隣接して配置することにより、活性化ガス６が放電空間部から反応チャンバー４６内に直接放出されるように構成することができる。   Reference numeral 46 denotes a reaction chamber in which an object to be processed is installed. As described above, the activated gas 6 released from the opening of the discharge space is directly discharged to the outside of the generator cover 43 through the opening 45. For this reason, as shown in FIG. 6, by arranging the reaction chamber 46 adjacent to the side wall 44 side of the generator cover 43, the activated gas 6 is directly discharged from the discharge space into the reaction chamber 46. It can be constituted as follows.

また、実施の形態１では、活性化ガス出口１３及び反応チャンバー間の配管等に設置された排出ガス制御器４１によって放電空間部のガス圧力を制御する構成について示した。一方、図５及び図６に示す構成では上記排出ガス制御器４１を設置することができないため、例えば、放電空間部に直結された反応チャンバー４６内の圧力を何らかの方法で別途制御することにより、放電空間部のガス圧力の制御を行う。
その他の構成は、実施の形態１と同様である。Moreover, in Embodiment 1, the structure which controls the gas pressure of a discharge space part by the exhaust gas controller 41 installed in the piping etc. between the activated gas exit 13 and reaction chamber was shown. On the other hand, since the exhaust gas controller 41 cannot be installed in the configuration shown in FIGS. 5 and 6, for example, by separately controlling the pressure in the reaction chamber 46 directly connected to the discharge space by some method, The gas pressure in the discharge space is controlled.
Other configurations are the same as those in the first embodiment.

この発明の実施の形態２によれば、放電空間部で生成される活性化ガス６が、放電空間部から発生器カバー４３の外部に直接排出されるため、活性化ガス６が生成されてから被処理物に当てられるまでの距離を短くすることができ、活性化ガス６の効率的な使用が可能となる。
その他は、実施の形態１と同様の効果を奏する。According to the second embodiment of the present invention, since the activated gas 6 generated in the discharge space is directly discharged from the discharge space to the outside of the generator cover 43, the activated gas 6 is generated. The distance until it is applied to the object to be processed can be shortened, and the activated gas 6 can be used efficiently.
Other effects are the same as those of the first embodiment.

なお、実施の形態２においては、放電セル１０の一端面側を発生器カバー４３の外部に突出させる配置について説明したが、必ずしもこのような配置にする必要はない。例えば、放電セル１０の一端面側を発生器カバー４３の一側壁４４と面一に配置したり、一側壁４４よりも僅かに発生器カバー４３の内部側に配置したりしても良い。また、活性化ガス６が発生器カバー４３の内部空間に進入することを確実に防止するため、発生器カバー４３の一側壁４４と放電セル１０との間に形成された環状の隙間を塞ぎ、発生器カバー４３の内部空間と反応チャンバー４６内（放電空間部）とを完全にガスシールドするように構成しても良い。   In the second embodiment, the arrangement in which the one end face side of the discharge cell 10 protrudes to the outside of the generator cover 43 has been described. However, such an arrangement is not necessarily required. For example, the one end surface side of the discharge cell 10 may be disposed flush with the one side wall 44 of the generator cover 43, or may be disposed slightly inside the generator cover 43 relative to the one side wall 44. Further, in order to reliably prevent the activated gas 6 from entering the internal space of the generator cover 43, an annular gap formed between the one side wall 44 of the generator cover 43 and the discharge cell 10 is closed, You may comprise so that the internal space of the generator cover 43 and the inside of the reaction chamber 46 (discharge space part) may be gas-shielded completely.

実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３における誘電体バリア放電装置の電極構成を示す斜視図である。図７に示す誘電体バリア放電装置は、実施の形態１で説明したものと比較して、原料ガスを放電空間部に供給する構成が異なる。即ち、実施の形態３における原料ガス供給部は、異なる種類の原料ガスを、種類毎に且つ同時に放電空間部に供給するための構成が示されている。Embodiment 3 FIG.
FIG. 7 is a perspective view showing an electrode configuration of a dielectric barrier discharge device according to Embodiment 3 of the present invention. The dielectric barrier discharge device shown in FIG. 7 differs from the one described in Embodiment 1 in the configuration for supplying the source gas to the discharge space. That is, the source gas supply unit in the third embodiment is configured to supply different types of source gases to the discharge space portion for each type and simultaneously.

図７において、原料ガス供給部は、第１原料ガス４７を放電空間部に供給するための第１原料ガス供給部と、第２原料ガス４８を上記と同じ放電空間部に供給するための第２原料ガス供給部とにより構成される。なお、第１及び第２原料ガス供給部のそれぞれの構成は、実施の形態１における原料ガス供給部と同様の構成を有する。   In FIG. 7, the source gas supply section includes a first source gas supply section for supplying the first source gas 47 to the discharge space section and a first source gas supply section for supplying the second source gas 48 to the same discharge space section as described above. And 2 raw material gas supply units. Each configuration of the first and second source gas supply units has the same configuration as the source gas supply unit in the first embodiment.

即ち、上記第１原料ガス供給部は、発生器カバー１１の外部から接地電極１までの第１原料ガス４７の供給経路を形成する第１原料ガス配管（図示せず）と、接地電極１内に形成された第１原料ガス通路４９とにより構成される。５０はＳＵＳ板１ｂに形成された第１原料ガス通路４９の入口、５１はＳＵＳ板１ａ及び１ｂに形成された第１原料ガス通路４９の出口である。また、上記第２原料ガス供給部は、発生器カバー１１の外部から接地電極１までの第２原料ガス４８の供給経路を形成する第２原料ガス配管（図示せず）と、接地電極１内に第１原料ガス通路４９とは別途形成された第２原料ガス通路５２とにより構成される。５３はＳＵＳ板１ｂに形成された第２原料ガス通路５２の入口、５４はＳＵＳ板１ａ及び１ｂに形成された第２原料ガス通路５２の出口である。   That is, the first source gas supply unit includes a first source gas pipe (not shown) that forms a supply path of the first source gas 47 from the outside of the generator cover 11 to the ground electrode 1, and the inside of the ground electrode 1. The first raw material gas passage 49 is formed. Reference numeral 50 denotes an inlet of the first source gas passage 49 formed in the SUS plate 1b, and reference numeral 51 denotes an outlet of the first source gas passage 49 formed in the SUS plates 1a and 1b. The second source gas supply unit includes a second source gas pipe (not shown) that forms a supply path of the second source gas 48 from the outside of the generator cover 11 to the ground electrode 1, and the inside of the ground electrode 1. In addition, the first source gas passage 49 is constituted by a second source gas passage 52 formed separately. 53 is an inlet of the second source gas passage 52 formed in the SUS plate 1b, and 54 is an outlet of the second source gas passage 52 formed in the SUS plates 1a and 1b.

第１原料ガス４７は、第１原料ガス配管を通って入口５０から第１原料ガス通路４９内に進入し、出口５１から放電空間部に供給される。同様に、第２原料ガス４８は、第２原料ガス配管を通って入口５３から第２原料ガス通路５２内に進入し、出口５４から放電空間部に供給される。そして、放電空間部内において、供給された２つの原料ガス（第１及び第２原料ガス４７及び４８）は互いに反応及び混合され、活性化エッチングガス／活性化クリーニングガスが生成される。   The first source gas 47 enters the first source gas passage 49 from the inlet 50 through the first source gas pipe, and is supplied from the outlet 51 to the discharge space. Similarly, the second source gas 48 enters the second source gas passage 52 from the inlet 53 through the second source gas pipe, and is supplied from the outlet 54 to the discharge space. In the discharge space, the two supplied source gases (first and second source gases 47 and 48) are reacted and mixed with each other to generate an activated etching gas / an activated cleaning gas.

この発明の実施の形態３によれば、複数の原料ガスを放電空間部に供給することができるため、同時に複数の化学反応からなる活性化が可能となり、エッチング処理／クリーニング処理の効率を向上させることができるようになる。
その他は、実施の形態１と同様の構成及び効果を有する。なお、実施の形態２に示す構成の誘電体バリア放電装置に対しても、この実施の形態における原料ガス供給部が適用できることは言うまでもない。According to the third embodiment of the present invention, since a plurality of source gases can be supplied to the discharge space portion, activation consisting of a plurality of chemical reactions can be performed at the same time, thereby improving the efficiency of the etching process / cleaning process. Will be able to.
The other configurations and effects are the same as those of the first embodiment. Needless to say, the material gas supply unit in this embodiment can also be applied to the dielectric barrier discharge device having the configuration shown in the second embodiment.

実施の形態４．
図８はこの発明の実施の形態４における誘電体バリア放電装置の全体構成を示す斜視図である。図８に示す誘電体バリア放電装置は、実施の形態２で説明したものと比較して、パージガス２６を発生器カバー４３の内部空間から排出するための構成が異なる。Embodiment 4 FIG.
FIG. 8 is a perspective view showing the overall configuration of a dielectric barrier discharge device according to Embodiment 4 of the present invention. The dielectric barrier discharge device shown in FIG. 8 is different in the configuration for discharging the purge gas 26 from the inner space of the generator cover 43 as compared with that described in the second embodiment.

図８において、発生器カバー４３には、パージガス入口２７のみが設けられており、実施の形態２で説明したパージガス出口２８は設けられていない。このような構成の誘電体バリア放電装置では、パージガス入口２７から発生器カバー４３の内部空間に供給されたパージガス２６は、活性化ガス６と同様に、発生器カバー４３の一側壁４４に形成された開口部４５から反応チャンバー４６内に排出される。即ち、発生器カバー４３の一側壁４４と放電セル１０との間には、パージガス２６が通過するための環状の隙間が形成されている。   In FIG. 8, the generator cover 43 is provided with only the purge gas inlet 27, and is not provided with the purge gas outlet 28 described in the second embodiment. In the dielectric barrier discharge device having such a configuration, the purge gas 26 supplied from the purge gas inlet 27 to the internal space of the generator cover 43 is formed on one side wall 44 of the generator cover 43, similarly to the activation gas 6. It is discharged into the reaction chamber 46 from the opened opening 45. That is, an annular gap through which the purge gas 26 passes is formed between the one side wall 44 of the generator cover 43 and the discharge cell 10.

なお、実施の形態２では、パージガス出口２８からの配管等に設置された排気ガス制御器３０によって発生器カバー４３の内部空間のガス圧力を制御する構成について示した。一方、図８に示す構成では上記排気ガス制御器３０を設けることができないため、例えば、反応チャンバー４６内のガス圧力と発生器カバー４３の内部空間のガス圧力との差分を考慮して、パージガス２６の供給量制御を実施する。
その他の構成は、実施の形態２と同様である。In the second embodiment, the configuration in which the gas pressure in the internal space of the generator cover 43 is controlled by the exhaust gas controller 30 installed in the piping from the purge gas outlet 28 or the like has been described. On the other hand, since the exhaust gas controller 30 cannot be provided in the configuration shown in FIG. 8, the purge gas is taken into consideration, for example, in consideration of the difference between the gas pressure in the reaction chamber 46 and the gas pressure in the internal space of the generator cover 43. 26 supply amount control is performed.
Other configurations are the same as those of the second embodiment.

この発明の実施の形態４によれば、パージガス出口２８を発生器カバー４３に設けたり、パージガス出口２８から先の配管を接続したりする必要がないため、誘電体バリア放電装置の構成をより簡素化することが可能となる。なお、パージガス２６が発生器カバー４３の内部空間から反応チャンバー４６に移動するように各ガス圧力が制御されるため、放電空間部で生成された活性化ガス６が開口部４５を介して発生器カバー４３の内部空間に逆流するようなことはなく、活性化ガス６が発生器カバー４３の内部空間に進入することを確実に防止することができる。
その他は、実施の形態２と同様の効果を奏する。According to the fourth embodiment of the present invention, it is not necessary to provide the purge gas outlet 28 in the generator cover 43 or to connect a pipe from the purge gas outlet 28, so that the configuration of the dielectric barrier discharge device is simplified. Can be realized. Note that each gas pressure is controlled so that the purge gas 26 moves from the internal space of the generator cover 43 to the reaction chamber 46, so that the activated gas 6 generated in the discharge space is generated through the opening 45. There is no reverse flow into the internal space of the cover 43, and the activated gas 6 can be reliably prevented from entering the internal space of the generator cover 43.
The other effects are the same as those of the second embodiment.

実施の形態５．
図９はこの発明の実施の形態５における誘電体バリア放電装置の全体構成を示す斜視図である。図９に示す誘電体バリア放電装置は、実施の形態１に示す放電セル１０を、発生器カバー１１内に複数配置したものを示している。放電セル１０は、各放電空間部が上下に配置されるように、即ち、ＳＵＳ板１ａの一面及び誘電体３の一面に直交する方向に、多段に積層されている。Embodiment 5 FIG.
FIG. 9 is a perspective view showing an overall configuration of a dielectric barrier discharge device according to Embodiment 5 of the present invention. The dielectric barrier discharge device shown in FIG. 9 shows a configuration in which a plurality of discharge cells 10 shown in Embodiment 1 are arranged in a generator cover 11. The discharge cells 10 are stacked in multiple stages so that the respective discharge space portions are arranged vertically, that is, in a direction orthogonal to one surface of the SUS plate 1a and one surface of the dielectric 3.

また、各放電セル１０の放電空間部に原料ガス５を供給するため、上下に隣接する接地電極１間に原料ガス配管５５及び５６が接続されている。同様に、各放電セル１０の放電空間部で生成された活性化ガス６を発生器カバー１１の外部に排出するため、上下に隣接する接地電極１間に活性化ガス配管５７及び５８が接続されている。   Further, in order to supply the source gas 5 to the discharge space portion of each discharge cell 10, source gas pipes 55 and 56 are connected between the ground electrodes 1 adjacent to each other in the vertical direction. Similarly, in order to discharge the activated gas 6 generated in the discharge space of each discharge cell 10 to the outside of the generator cover 11, activated gas pipes 57 and 58 are connected between the ground electrodes 1 adjacent to each other vertically. ing.

１つの原料ガス入口１２から送り込まれた原料ガス５は、原料ガス配管１４を通過した後、その一部が最下段の放電セル１０の接地電極１内に、残りが原料ガス配管５５に進入する。また、原料ガス配管５５を通過した原料ガス５は、その一部が中段の放電セル１０の接地電極１内に、残りが原料ガス配管５６から最上段の放電セル１０の接地電極１内に進入する。   After the raw material gas 5 fed from one raw material gas inlet 12 passes through the raw material gas pipe 14, a part thereof enters the ground electrode 1 of the discharge cell 10 at the lowest stage and the rest enters the raw material gas pipe 55. . Part of the source gas 5 that has passed through the source gas pipe 55 enters the ground electrode 1 of the middle-stage discharge cell 10, and the rest enters the ground electrode 1 of the uppermost-stage discharge cell 10 from the source gas pipe 56. To do.

一方、最上段の放電セル１０の放電空間部で生成された活性化ガス６は、活性化ガス配管５７、５８、１９の順に通過して、活性化ガス出口１３から発生器カバー１１の外部に排出される。同様に、中段の放電セル１０の放電空間部で生成された活性化ガス６は、活性化ガス配管５８及び１９を通過して、最下段の放電セル１０の放電空間部で生成された活性化ガス６は、活性化ガス配管１９を通過して、同じ活性化ガス出口１３から発生器カバー１１の外部に排出される。   On the other hand, the activated gas 6 generated in the discharge space of the uppermost discharge cell 10 passes through the activated gas pipes 57, 58, and 19 in this order and passes from the activated gas outlet 13 to the outside of the generator cover 11. Discharged. Similarly, the activation gas 6 generated in the discharge space portion of the middle-stage discharge cell 10 passes through the activation gas pipes 58 and 19 and is activated in the discharge space portion of the lowermost discharge cell 10. The gas 6 passes through the activated gas pipe 19 and is discharged from the same activated gas outlet 13 to the outside of the generator cover 11.

なお、冷却部は図示が省略されているが、上記原料ガス供給部及び活性化ガス排出部と同様に、上下に隣接する接地電極１間に冷却水配管が接続され、各放電セル１０の放電空間部全体が冷却されるように構成される。   Although the cooling unit is not shown in the drawing, a cooling water pipe is connected between the ground electrodes 1 adjacent to each other in the same manner as the raw material gas supply unit and the activated gas discharge unit, and discharge of each discharge cell 10 is performed. The entire space is configured to be cooled.

この発明の実施の形態５によれば、複数の放電セル１０を積層化することにより、装置の省スペース化を考慮しつつ、活性化ガス６の生成量を大幅に増大させることが可能となる。なお、実施の形態５では、説明の簡略化のために放電セル１０を３段に積層した場合について説明したが、同様の構成によって４段以上の積層化が可能であることは言うまでもない。
その他は、実施の形態１と同様の構成及び効果を奏する。According to the fifth embodiment of the present invention, by stacking a plurality of discharge cells 10, it is possible to greatly increase the amount of the activated gas 6 generated while considering space saving of the apparatus. . In the fifth embodiment, the case where the discharge cells 10 are stacked in three stages has been described for the sake of simplification. Needless to say, four or more stages can be stacked with the same configuration.
The other configurations and effects are the same as those of the first embodiment.

図１０は、この発明の実施の形態５における誘電体バリア放電装置の他の構成を示す斜視図であり、実施の形態２に示す放電セル１０を複数段に積層した場合の構成を示している。即ち、発生器カバー４３の一側壁４４には、各放電セル１０の放電空間部に対向した部分に、それぞれ開口部４５が形成されている。かかる構成によれば、活性化ガス６を広い範囲に渡って噴射させることができるようになり、被処理物の面積が大きい場合でも、均一な処理を施すことが可能となる。   FIG. 10 is a perspective view showing another configuration of the dielectric barrier discharge device according to the fifth embodiment of the present invention, and shows the configuration when the discharge cells 10 shown in the second embodiment are stacked in a plurality of stages. . That is, an opening 45 is formed in one side wall 44 of the generator cover 43 at a portion facing the discharge space of each discharge cell 10. According to such a configuration, the activated gas 6 can be injected over a wide range, and even when the area of the object to be processed is large, uniform processing can be performed.

以上のように、この発明にかかる誘電体バリア放電装置は、半導体の製造工程におけるエッチング処理や、ＣＶＤの内部クリーニング処理で用いられるエッチングガス／クリーニングガスの生成装置として好適である。   As described above, the dielectric barrier discharge apparatus according to the present invention is suitable as an etching gas / cleaning gas generating apparatus used in etching processes in semiconductor manufacturing processes and CVD internal cleaning processes.

Claims (14)

平板状の第１電極と、
一面が前記第１電極の一面に対して対向位置に配置された平板状の第２電極と、
前記第１電極及び前記第２電極の間に設けられ、その一面が、前記第１電極の前記一面に対して所定の僅かな間隙を有して対向する誘電体と、
前記第１電極及び前記誘電体の間に設けられ、前記第１電極の前記一面及び前記誘電体の前記一面に挟まれた前記間隙内に、四方がガスシールドされた放電空間部を形成する放電空間形成部と、
前記第１電極、前記放電空間形成部、前記誘電体及び前記第２電極を覆う発生器カバーと、
前記発生器カバーの内部空間に対してガスシールドされ、前記発生器カバーの外部から前記放電空間部に至る原料ガスの供給経路を形成する原料ガス供給部と、
前記発生器カバーの内部空間に対してガスシールドされ、前記放電空間部から前記発生器カバーの外部に至る活性化ガスの排出経路を形成する活性化ガス排出部と、
前記発生器カバーの内部空間に、前記原料ガスとは異なるパージガスを供給するパージガス供給部と、
前記第１電極の前記一面を冷却する冷却部と、
前記第１電極及び前記第２電極に交流電圧を印加して、前記放電空間部に誘電体バリア放電を発生させる交流電源と、
を備えたことを特徴とする誘電体バリア放電装置。A flat first electrode;
A plate-like second electrode having one surface disposed at a position opposed to one surface of the first electrode;
A dielectric provided between the first electrode and the second electrode, the one surface of which is opposed to the one surface of the first electrode with a predetermined slight gap;
Discharge provided between the first electrode and the dielectric, and forming a discharge space portion in which gas is shielded on all sides in the gap sandwiched between the one surface of the first electrode and the one surface of the dielectric. A space forming section;
A generator cover covering the first electrode, the discharge space forming portion, the dielectric and the second electrode;
A source gas supply unit that is gas-shielded against the inner space of the generator cover and forms a source gas supply path from the outside of the generator cover to the discharge space;
An activated gas discharge portion that is gas shielded against the internal space of the generator cover and forms a discharge path for the activated gas from the discharge space portion to the outside of the generator cover;
A purge gas supply unit for supplying a purge gas different from the source gas into the internal space of the generator cover;
A cooling unit for cooling the one surface of the first electrode;
An AC power source that applies an AC voltage to the first electrode and the second electrode to generate a dielectric barrier discharge in the discharge space;
A dielectric barrier discharge device comprising: 放電空間形成部は、ロ字状を呈する板状部材からなり、第１電極及び誘電体の間に配置されることにより、前記第１電極の一面及び前記誘電体の一面に挟まれた間隙内に、前記板状部材の厚みを有する長方形状の放電空間部を形成することを特徴とする請求項１に記載の誘電体バリア放電装置。  The discharge space forming portion is formed of a plate-like member having a square shape, and is disposed between the first electrode and the dielectric so that the inside of the gap between the one surface of the first electrode and the one surface of the dielectric is disposed. The dielectric barrier discharge device according to claim 1, wherein a rectangular discharge space having a thickness of the plate-like member is formed. 活性化ガス排出部は、
第１電極内に形成された活性化ガス通路と、
前記活性化ガス通路の出口に一端が接続された活性化ガス配管と、
を備え、
前記活性化ガス通路は、放電空間部で生成された活性化ガスがその内部を通過して前記活性化ガス配管に進入するように、その入口が、前記放電空間部に面する前記第１電極の一面に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の誘電体バリア放電装置。The activated gas discharge part
An activated gas passage formed in the first electrode;
An activated gas pipe having one end connected to the outlet of the activated gas passage;
With
The activation gas passage has an inlet that faces the discharge space so that the activation gas generated in the discharge space passes through the activation gas passage and enters the activation gas pipe. The dielectric barrier discharge device according to claim 1, wherein the dielectric barrier discharge device is formed on one surface. 平板状の第１電極と、
一面が前記第１電極の一面に対して対向位置に配置された平板状の第２電極と、
前記第１電極及び前記第２電極の間に設けられ、その一面が、前記第１電極の前記一面に対して所定の僅かな間隙を有して対向する誘電体と、
前記第１電極及び前記誘電体の間に設けられ、前記第１電極の前記一面及び前記誘電体の前記一面に挟まれた前記間隙内に、三方がガスシールドされて残りの一方の一部又は全部が前記第１電極及び前記誘電体の各一端面側に開口する放電空間部を形成する放電空間形成部と、
一側壁に開口部が形成され、前記放電空間部の上記開口から放出される活性化ガスが前記開口部を介してその外部に直接排出されるように、前記第１電極、前記放電空間形成部、前記誘電体及び前記第２電極の少なくとも各一部を覆う発生器カバーと、
前記発生器カバーの内部空間に対してガスシールドされ、前記発生器カバーの外部から前記放電空間部に至る原料ガスの供給経路を形成する原料ガス供給部と、
前記発生器カバーの内部空間に、前記原料ガスとは異なるパージガスを供給するパージガス供給部と、
前記第１電極の前記一面を冷却する冷却部と、
前記第１電極及び前記第２電極に交流電圧を印加して、前記放電空間部に誘電体バリア放電を発生させる交流電源と、
を備えたことを特徴とする誘電体バリア放電装置。A flat first electrode;
A plate-like second electrode having one surface disposed at a position opposed to one surface of the first electrode;
A dielectric provided between the first electrode and the second electrode, the one surface of which is opposed to the one surface of the first electrode with a predetermined slight gap;
Provided between the first electrode and the dielectric, and in the gap sandwiched between the one surface of the first electrode and the one surface of the dielectric, three sides are gas shielded and the remaining one part or A discharge space forming part that forms a discharge space part that is open to each end face side of the first electrode and the dielectric;
An opening is formed on one side wall, and the first electrode and the discharge space forming part are configured such that the activated gas discharged from the opening of the discharge space is directly discharged to the outside through the opening. A generator cover covering at least a part of each of the dielectric and the second electrode;
A source gas supply unit that is gas-shielded against the inner space of the generator cover and forms a source gas supply path from the outside of the generator cover to the discharge space;
A purge gas supply unit for supplying a purge gas different from the source gas into the internal space of the generator cover;
A cooling unit for cooling the one surface of the first electrode;
An AC power source that applies an AC voltage to the first electrode and the second electrode to generate a dielectric barrier discharge in the discharge space;
A dielectric barrier discharge device comprising: 放電空間形成部は、コ字状を呈する板状部材からなり、第１電極及び誘電体の間に配置されることにより、前記第１電極の一面及び前記誘電体の一面に挟まれた間隙内に、前記板状部材の厚みを有する長方形状の放電空間部を形成することを特徴とする請求項４に記載の誘電体バリア放電装置。  The discharge space forming portion is formed of a U-shaped plate-like member, and is disposed between the first electrode and the dielectric so that the discharge space forming portion is in a gap sandwiched between the one surface of the first electrode and the one surface of the dielectric. The dielectric barrier discharge device according to claim 4, wherein a rectangular discharge space portion having a thickness of the plate-like member is formed. 放電空間部が開口する第１電極及び誘電体の各一端面側は、発生器カバーの一側壁に形成された開口部を通って、前記一側壁から前記発生器カバーの外部側に突出することを特徴とする請求項４に記載の誘電体バリア放電装置。  Each one end surface side of the first electrode and the dielectric that opens the discharge space portion protrudes from the one side wall to the outside of the generator cover through an opening formed on one side wall of the generator cover. The dielectric barrier discharge device according to claim 4. パージガス供給部によって発生器カバーの内部空間に供給されたパージガスは、前記発生器カバーの一側壁に形成された開口部から、前記発生器カバーの外部に排出されることを特徴とする請求項４に記載の誘電体バリア放電装置。  The purge gas supplied to the internal space of the generator cover by the purge gas supply unit is discharged to the outside of the generator cover through an opening formed in one side wall of the generator cover. The dielectric barrier discharge device according to 1. 第１電極は、誘電体の一面に対向するその一面のみ、耐腐食性処理が施されたことを特徴とする請求項１又は請求項４に記載の誘電体バリア放電装置。  5. The dielectric barrier discharge device according to claim 1, wherein the first electrode is subjected to a corrosion resistance treatment only on one surface thereof facing the one surface of the dielectric. 6. 原料ガス供給部は、
第１電極内に形成された原料ガス通路と、
前記原料ガス通路の入口に一端が接続された原料ガス配管と、
を備え、
前記原料ガス通路は、前記入口から進入してその内部を通過した原料ガスが放電空間部に供給されるように、その出口が、前記放電空間部に面する前記第１電極の一面に形成されたことを特徴とする請求項１又は請求項４に記載の誘電体バリア放電装置。The source gas supply unit
A source gas passage formed in the first electrode;
A source gas pipe having one end connected to the inlet of the source gas passage;
With
The source gas passage is formed at one surface of the first electrode facing the discharge space so that the source gas entering from the inlet and passing through the inside is supplied to the discharge space. The dielectric barrier discharge device according to claim 1 or 4, wherein the dielectric barrier discharge device is provided. 原料ガス供給部は、異なる種類の原料ガスを、種類毎に且つ同時に放電空間部に供給するため、複数組の原料ガス通路と原料ガス配管とを備えたことを特徴とする請求項９に記載の誘電体バリア放電装置。  The source gas supply unit includes a plurality of sets of source gas passages and source gas pipes to supply different types of source gases to the discharge space for each type and simultaneously. Dielectric barrier discharge device. 発生器カバーの内部空間のガス圧力を検出する圧力計と、
前記圧力計によって検出されたガス圧力に基づいて、前記発生器カバーの内部空間から前記発生器カバーの外部に排出するガス流量を制御して、前記発生器カバーの内部空間のガス圧力を一定に保持する排出ガス制御器と、
を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項４に記載の誘電体バリア放電装置。A pressure gauge for detecting the gas pressure in the internal space of the generator cover;
Based on the gas pressure detected by the pressure gauge, the gas flow rate discharged from the inner space of the generator cover to the outside of the generator cover is controlled to keep the gas pressure in the inner space of the generator cover constant. An exhaust gas controller to hold,
The dielectric barrier discharge device according to claim 1, wherein the dielectric barrier discharge device is provided. 放電空間部における第１電極の一面及び誘電体の一面間の距離を、０．１ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲とし、前記放電空間部におけるガス圧力を１．０ｋ〜０．１ＭＰａの範囲としたことを特徴とする請求項１から請求項１１の何れかに記載の誘電体バリア放電装置。  The distance between one surface of the first electrode and one surface of the dielectric in the discharge space is in the range of 0.1 mm to 2.0 mm, and the gas pressure in the discharge space is in the range of 1.0 k to 0.1 MPa. The dielectric barrier discharge device according to any one of claims 1 to 11, wherein: 原料ガス供給部は、フッ化化合物ガス、水素化合物ガスの何れかを原料ガスとして放電空間部に供給することを特徴とする請求項１から請求項１２の何れかに記載の誘電体バリア放電装置。  The dielectric barrier discharge device according to any one of claims 1 to 12, wherein the source gas supply unit supplies either the fluorinated compound gas or the hydrogen compound gas to the discharge space as a source gas. . 第１電極、放電空間形成部、誘電体、第２電極を含む放電セルが複数設けられ、前記放電セルは、前記第１電極及び前記誘電体の各一面に直交する方向に、多段に積層されたことを特徴とする請求項１から請求項１３の何れかに記載の誘電体バリア放電装置。  A plurality of discharge cells including a first electrode, a discharge space forming portion, a dielectric, and a second electrode are provided, and the discharge cells are stacked in multiple stages in a direction perpendicular to each surface of the first electrode and the dielectric. The dielectric barrier discharge device according to any one of claims 1 to 13, wherein the dielectric barrier discharge device is provided.
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