特許 6239483 窒素ラジカル生成システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6239483

(24)【登録日】2017年11月10日

(45)【発行日】2017年11月29日

(54)【発明の名称】窒素ラジカル生成システム

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/24 20060101AFI20171120BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20171120BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20171120BHJP

【ＦＩ】

   H05H1/24

   H05H1/46 M

   H01L21/31 C

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-219837(P2014-219837)

(22)【出願日】2014年10月29日

(65)【公開番号】特開2016-85935(P2016-85935A)

(43)【公開日】2016年5月19日

【審査請求日】2016年12月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】501137636

【氏名又は名称】東芝三菱電機産業システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088672

【弁理士】

【氏名又は名称】吉竹 英俊

(74)【代理人】

【識別番号】100088845

【弁理士】

【氏名又は名称】有田 貴弘

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 謙資

(72)【発明者】

【氏名】田畑 要一郎

(72)【発明者】

【氏名】西村 真一

(72)【発明者】

【氏名】生沼 学

(72)【発明者】

【氏名】稲永 康隆

【審査官】 南川 泰裕

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−００６２１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１５４９７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１５４２４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２９３４６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０４５０７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０２６９７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｈ１／００−Ｈ０５Ｈ１／５４

Ｈ０１Ｌ２１／３１

Ｈ０１Ｊ３７／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

誘電体バリア放電を利用して、窒素ガスから窒素ラジカルを生成する窒素ラジカル生成装置と、
交流電圧を印加する交流電圧源とを、備えており、
前記窒素ラジカル生成装置は、
前記窒素ガスが供給されるガス供給口と、
前記交流電圧源により交流電圧が印加され、前記誘電体バリア放電を生成する、放電ユニットと、
前記ガス供給口から供給された前記窒素ガスに対して、前記放電ユニットにおいて、前記誘電体バリア放電を印加させることにより生成された、前記窒素ラジカルを出力するガス放出部とを、有しており、
前記ガス放出部は、
前記放電ユニットの中央部に、一つ形成されており、
前記ガス放出部の出力側に配設された、前記窒素ラジカルを利用した処理が実施される処理チャンバーを、さらに備えており、
前記処理チャンバー内の圧力は、
前記放電ユニット内の圧力よりも低く、
前記放電ユニットは、
放電空間が形成されるように、相互に対面して配置された二つの電極を有しており、
前記ガス放出部は、
一方の前記電極に設けられており、
前記窒素ラジカル生成装置と前記処理チャンバーとの間に配設され、前記ガス放出部の出力側に接続される、オリフィス部を、さらに備えており、
前記オリフィス部の孔の径は、
前記ガス放出部の孔の径よりも小さい、
ことを特徴とする窒素ラジカル生成システム。

【請求項2】

前記放電ユニットにおける圧力は、
１０ｋＰａ以上、３０ｋＰａ以下であり、
前記交流電圧源は、
前記放電ユニットに対して、３０ｋＨｚ以上、５０ｋＨｚ以下である周波数の前記交流電圧を印加する、
ことを特徴とする請求項１に記載の窒素ラジカル生成システム。

【請求項3】

前記オリフィス部の前記孔は、
複数である、
ことを特徴とする請求項１に記載の窒素ラジカル生成システム。

【請求項4】

前記オリフィス部の前記孔の出力部は各々、
異なる方向を向いている、
ことを特徴とする請求項３に記載の窒素ラジカル生成システム。

【請求項5】

前記窒素ラジカル生成装置は、
複数である、
ことを特徴とする請求項１に記載の窒素ラジカル生成システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、窒素ラジカルの生成を行うことができる窒素ラジカル生成システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

窒素ガスに対して誘電体バリア放電が印加されることにより、窒素ラジカルが生成される。そして、当該窒素ラジカルは、基板に対する窒化処理のために使用される。一般的に、従来の窒化処理では、ＮＨ_３等のアンモニア系ガスを用いたプラズマ処理が行われている。上記窒素ラジカルの生成および上記窒化処理が開示されている先行文献として、たとえば特許文献１が存在している。

【0003】

当該特許文献１に係る技術では、窒化処理が行われる基板に対するプラズマダメージを抑制するために、リモート式のプラズマ生成処理装置が提案されている。

【0004】

また、特許文献１に係る技術では、誘電体バリア放電部が、複数の貫通孔を有する仕切り板を介して、処理チャンバーへと接続されている。当該特許文献１に係る技術では、上記貫通孔で圧力区分を生成することで、処理チャンバーを放電部よりも低圧に維持している。さらに、放電部を大気圧近傍とすることで、荷電粒子が処理チャンバー内に設置されたウェハに到達することを抑制している。さらに、ラジカルガスが低圧な処理チャンバーへと流入することで、ラジカルの減衰が抑制されている。

【0005】

なお、ラジカルガスの生成に関する従来技術として、上記のほかに、特許文献２−４も存在している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１１−１５４９７３号公報

【特許文献2】特開平７−４５５３９号公報

【特許文献3】特開２００４−２０７５９５号公報

【特許文献4】特開２００９−１４１１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

高濃度の窒素ラジカルを生成することは、窒素処理の観点からも重要である。ここで、特許文献１に係る技術では、放電場（窒素ラジカル生成場）を形成する一対の電極の一方の電極側に、ガス放出口が複数個形成されている。原料ガスは、放電場を通過することによりラジカル化し、ラジカル含有ガスは、複数のガス放出口を介して、基板へと供給される。ここで、放電場におけるガス通過時間は、ラジカル含有量の大小を決定する因子の一つである。

【0008】

原料ガスは、一対の電極の外縁部から放電場へと供給される。このため、例えば、放電場の外周部近傍に設けられたガス放出口と、放電場中央部近傍に設けられたガス放出口とでは、原料ガスの放電場滞在時間が異なる。つまり、ガス放出口毎に、放出されるガスのラジカル含有量も異なってしまう。

【0009】

上記問題を解決する方法として、たとえば、電極の外縁部から、当該外縁部に最も近いガス放出口までの距離、十分に長く取る方法がある。しかしながら、このような方法を採用した場合には、電極が大型化してしまい、製造上の不具合が生じおよび小型化の要請に反する。

【0010】

そこで、本発明は、放電場（窒素ラジカル生成場）における窒素ラジカルガスの減衰を抑制しつつ、均一な濃度の窒素ラジカルガスを、当該放電電場から出力することができる窒素ラジカル生成システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記の目的を達成するために、本発明に係る窒素ラジカル生成システムは、誘電体バリア放電を利用して、窒素ガスから窒素ラジカルを生成する窒素ラジカル生成装置と、交流電圧を印加する交流電圧源とを、備えており、前記窒素ラジカル生成装置は、前記窒素ガスが供給されるガス供給口と、前記交流電圧源により交流電圧が印加され、前記誘電体バリア放電を生成する、放電ユニットと、前記ガス供給口から供給された前記窒素ガスに対して、前記放電ユニットにおいて、前記誘電体バリア放電を印加させることにより生成された、前記窒素ラジカルを出力するガス放出部とを、有しており、前記ガス放出部は、前記放電ユニットの中央部に、一つ形成されており、前記ガス放出部の出力側に配設された、前記窒素ラジカルを利用した処理が実施される処理チャンバーを、さらに備えており、前記処理チャンバー内の圧力は、前記放電ユニット内の圧力よりも低く、前記放電ユニットは、放電空間が形成されるように、相互に対面して配置された二つの電極を有しており、前記ガス放出部は、一方の前記電極に設けられており、前記窒素ラジカル生成装置と前記処理チャンバーとの間に配設され、前記ガス放出部の出力側に接続される、オリフィス部を、さらに備えており、前記オリフィス部の孔の径は、前記ガス放出部の孔の径よりも小さい。

【発明の効果】

【0012】

本発明に係る窒素ラジカル生成システムは、誘電体バリア放電を利用して、窒素ガスから窒素ラジカルを生成する窒素ラジカル生成装置と、交流電圧を印加する交流電圧源とを、備えており、前記窒素ラジカル生成装置は、前記窒素ガスが供給されるガス供給口と、前記交流電圧源により交流電圧が印加され、前記誘電体バリア放電を生成する、放電ユニットと、前記ガス供給口から供給された前記窒素ガスに対して、前記放電ユニットにおいて、前記誘電体バリア放電を印加させることにより生成された、前記窒素ラジカルを出力するガス放出部とを、有しており、前記ガス放出部は、前記放電ユニットの中央部に、一つ形成されており、前記ガス放出部の出力側に配設された、前記窒素ラジカルを利用した処理が実施される処理チャンバーを、さらに備えており、前記処理チャンバー内の圧力は、前記放電ユニット内の圧力よりも低く、前記放電ユニットは、放電空間が形成されるように、相互に対面して配置された二つの電極を有しており、前記ガス放出部は、一方の前記電極に設けられており、前記窒素ラジカル生成装置と前記処理チャンバーとの間に配設され、前記ガス放出部の出力側に接続される、オリフィス部を、さらに備えており、前記オリフィス部の孔の径は、前記ガス放出部の孔の径よりも小さい。

【0013】

したがって、放電場（窒素ラジカル生成場）における窒素ラジカルガスの減衰を抑制しつつ、均一な濃度の窒素ラジカルガスを、当該放電電場から出力することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施の形態１に係る窒素ラジカル生成システム１００の構成を示す図である。

【図2】実施の形態２に係る窒素ラジカル生成システム２００の構成を示す図である。

【図3】実施の形態３に係る窒素ラジカル生成システム３００の構成を示す図である。

【図4】複数の細孔１０が穿設されているオリフィス部９を示す平面図である。

【図5】実施の形態４に係る窒素ラジカル生成システム４００の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明は、誘電体バリア放電を利用して、窒素ガスから窒素ラジカルを生成する窒素ラジカル生成装置を有する窒素ラジカル生成システムに関するものである。以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。

【0016】

＜実施の形態１＞
図１は、本実施の形態に係る窒素ラジカル生成システム１００の概略構成を示す図である。当該窒素ラジカル生成システム１００は、窒素ラジカル生成装置１、交流電圧源８および処理チャンバー１２から構成されている。

【0017】

窒素ラジカル生成装置１は、誘電体バリア放電を利用して、窒素ガスから窒素ラジカルを生成する。

【0018】

窒素ラジカル生成装置１内の空間２には、誘電体バリア放電を生成する、放電ユニットが配設されている。ここで、放電ユニットは、第一電極３および第二電極４から構成される。

【0019】

第二電極４は、窒素ラジカル生成装置１の底面の中央部に設置されている。そして、当該第二電極４に対面して、第一電極３が配設されている。ここで、第一電極３と第二電極４とは、所定の間隔だけ離れて対面している。つまり、第一電極３と第二電極４の間には、放電空間５が形成されている。第一電極３と第二電極４との間の隙間は、たとえば、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ程度である。

【0020】

なお、図１には、図示は省略されているが、第一電極３と第二電極４との間に隙間（放電空間５）が形成されるように、当該第一電極３と第二電極４との間には、スペーサが挿入されている。また、放電空間５に面する第一電極３の主面および放電空間５に面する第二電極４の主面の少なくとも一方には、誘電体（図１において図示を省略している）が配設されている。

【0021】

放電ユニットにおいて、第一電極３と第二電極４との間の放電空間５において、誘電体バリア放電が発生する。

【0022】

窒素ラジカル生成装置１の上面中央部において、ガス供給口６が配設されている。当該ガス供給口６を介して、窒素ラジカル生成装置１外から、窒素ラジカル生成装置１内の空間２へと、原料ガスである窒素ガスが供給される。ここで、一例ではあるが、ガス供給口６から供給される窒素ガスの流量は、１〜２０ｓｌｍ程度である。

【0023】

第二電極４の中央部には、窒素ラジカルガスが、窒素ラジカル生成装置１外へと出力する、ガス放出部７が一つ穿設されている。

【0024】

交流電圧源８は、放電ユニットに対して、高圧の交流電圧を印加する。交流電圧源８の一方端子は、第一電極３と電気的に接続される。また、交流電圧源８の他方端子は、窒素ラジカル生成装置１の筐体（接地）と電気的に接続されている。なお、上記から分かるように、窒素ラジカル生成装置１の底面には、第二電極４が配設されている。したがって、交流電圧源８の他方端子は、窒素ラジカル生成装置１を介して、第二電極４と電気的に接続される。

【0025】

つまり、交流電圧源８は、第一電極３と第二電極４との間に、高圧の交流電圧を印加する。そして、当該交流電圧の印加により、第一電極３と第二電極４との間の放電空間５において、誘電体バリア放電が発生する。

【0026】

ガス供給口６から供給された窒素ガスは、各電極３，４の外周部から放電空間５内に侵入する。そして、当該窒素ガスは、各電極３，４の外周部から内部へと伝搬する。当該伝搬中の窒素ガスは、放電空間５内に発生している誘電体バリア放電に印加され、窒素ラジカルガスが生成される。つまり、放電空間５を窒素ガスが通過する際に、誘電体バリア放電により窒素ガスが窒素原子に解離され、結果として窒素ラジカルガスが生成される。当該生成された窒素ラジカルガスは、ガス放出部７から、窒素ラジカル生成装置１外へと出力される。

【0027】

ここで、窒素ラジカル生成装置１内の空間２の圧力（換言すると、放電ユニットにおける圧力）は、１０ｋＰａ〜３０ｋＰａに設定されている。なお、本明細書内における圧力表示は、全て絶対圧力表記である。また、交流電圧源８は、放電ユニットに対して、最大約５ｋＶ〜６ｋＶ程度の電圧を、３０ｋＨｚ〜５０ｋＨ（３０ｋＨｚ以上、５０ｋＨｚ以下）の周波数で印加する。上記の通り、当該電圧の印加により、電極３，４間の放電空間５において誘電体バリア放電が発生する。

【0028】

また、図１に示すように、窒素ラジカル生成装置１の下側には、処理チャンバー１２が配設されている。ここで、窒素ラジカル生成装置１の底面と処理チャンバー１２の上面とが接している。

【0029】

また、窒素ラジカル生成装置１と処理チャンバー１２との間には、オリフィス部９が配設されている。より具体的には、窒素ラジカル生成装置１の底面と処理チャンバー１２の上面とを貫通するように、オリフィス部９が設けられている。当該オリフィス部９は、ガス放出部７と処理チャンバー１２内の処理室１１とを接続する。具体的に、オリフィス部９には細孔１０が穿設されており、当該細孔１０の一方端は、ガス放出部７の出力側に接続されており、当該細孔１０の他方端は、処理室１１に接続されている。

【0030】

ここで、本実施の形態では、図１の構成例に示すように、オリフィス部９の細孔１０の径は、ガス放出部７の孔の径よりも小さい。より具体的に、オリフィス部９の細孔１０の入り口の径は、ガス放出部７の孔の出口の径よりも小さい。つまり、オリフィス部９の細孔１０により、後述するように、窒素ラジカル生成装置１内の空間２と処理室１１との間における圧力区分が、形成される。

【0031】

処理チャンバー１２内の処理室１１では、窒素ラジカル生成装置１で生成され、当該窒素ラジカル生成装置１（具体的には、ガス放出部７）から出力される窒素ラジカルを利用した処理が実施される。

【0032】

図１に示すように、処理チャンバー１２内の処理室１１には、サセプタ１４が配設されており、当該サセプタ１４上には、ウェハ（基板）１３が載置されている。また、処理チャンバー１２の側面には、ガス排気部１５が配設されている。当該ガス排気部１５により、処理室１１内の圧力は、たとえば１Ｔｏｒｒ〜１００Ｔｏｒｒ程度の範囲で、一定に維持されている。また、ガス排気部１５によるガス排気処理により、空間２および処理室１１の圧力設定のみならず、窒素ラジカル生成装置１から処理チャンバー１２への、窒素ガスおよび窒素ラジカルガスの流れも発生させている。

【0033】

処理チャンバー１２内の処理室１１は、窒素ラジカル生成装置１内の空間２の圧力（換言すると、放電ユニットにおける圧力）よりも、低い圧力設定されている。処理チャンバー１２内の圧力は、たとえば１００Ｐａ程度である。ここで、窒素ラジカル生成装置１内の空間２と処理室１１との間における圧力区分は、オリフィス部９（具体的には、オリフィス部９に設けられた細孔１０）によって形成される。

【0034】

窒素原子を含んだ窒素ラジカルガスは、第二電極４に形成されたガス放出部７およびオリフィス部９の細孔１０を経由して、処理室１１へと供給される。そして、当該供給された窒素ラジカルガスは、サセプタ１４上のウェハ１３に、吹き付けられる。このように、ウェハ１３が窒素ラジカルガスに晒されることにより、当該ウェハ１３に対する窒化処理等が実施される。なお、処理チャンバー１２に供給された窒素ラジカルガス等は、ガス排気部１５によって、処理チャンバー１２外へと排出される。

【0035】

なお、上記で説明したように、本発明では、窒素ラジカル生成装置１内の圧力は、大気圧でなく、１０ｋＰａ〜３０ｋＰａ程度と低く設定される。たとえば、オゾン発生器において誘電体バリア放電を発生させる場合には、交流電圧源８から出力される交流電圧の周波数は、１０ｋＨｚ程度である。しかしながら、本発明では、窒素ラジカル生成装置１内の圧力は低く設定されるので、交流電圧源８から出力される交流電圧の周波数は、１０ｋＨｚより大きくする必要がある。

【0036】

つまり、窒素ラジカル生成装置１内が低圧であると、放電維持電圧が低下してしまう。このため、放電ユニットには、低い電圧しか印加することができない。電圧と電流の乗算値の１秒間における積分値が放電電力である。したがって、窒素ラジカル生成装置１内が低圧である場合には、放電電力を高くするためには、交流電圧の周波数を上げる必要がある。しかしながら、交流電圧の周波数を上げ過ぎると、絶縁処理の処置が過剰にする必要がある。

【0037】

そこで、発明者らは、窒素ラジカル生成装置１内の圧力が１０ｋＰａ〜３０ｋＰａ程度である場合には、交流電圧源８から出力される交流電圧の周波数は、３０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ程度が望ましい、ことを見出した。

【0038】

ところで、窒素ラジカル生成装置１内の圧力が大気圧よりも低いため、窒素ラジカル生成装置１内の空間２において、主に窒素原子から構成される窒素ラジカルの減衰は抑制される。窒素原子の消滅は、窒素原子同士および第三者の分子との三体衝突によって、発生する。つまり、窒素原子が２個だけでは、窒素分子への結合は生じず、窒素原子２個に加えて、励起エネルギーの受け取り相手である第三者、特にこの場合は気体分子が存在することにより、窒素原子の消滅は発生する。

【0039】

原料ガスとして、窒素のみを使用した場合には、上記第三者の分子は、基底状態の窒素分子が担うこととなる。したがって、窒素分子の密度を低下させることができれば、窒素原子同士の結合（窒素ラジカルガスの消滅）を抑制することが可能となる。つまり、窒素ラジカル生成装置１内の圧力を下げることは、空間２内の窒素分子の密度を低下させることになり、結果として、窒素ラジカル生成装置１内における、窒素ラジカルガスの消滅を抑制することができる。

【0040】

ここで、窒素ラジカル生成装置１内の圧力を下げ過ぎると、次のような問題が発生する。つまり、放電ユニットにおける放電の形態が、変化する。または、放電維持電圧の低下が著しく、放電電力が低くなる。

【0041】

そこで、発明者らは、上記各問題を防止しつつ、窒素ラジカルの消滅を抑制するためには、窒素ラジカル生成装置１内の圧力が１０ｋＰａ〜３０ｋＰａ程度であることが望ましい、ことを見出した。

【0042】

なお、発明者らは、窒素ラジカル生成装置１内の圧力を１００ｋＰａとし、交流電圧の周波数を１４ｋＨｚとし、放電電力を７０Ｗとして、当該窒素ラジカル生成装置１から取り出される窒素ラジカルガスの濃度を測定した（前者と称する）。また、発明者らは、窒素ラジカル生成装置１内の圧力を３０ｋＰａとし、交流電圧の周波数を３０ｋＨｚとし、放電電力を７０Ｗとして、当該窒素ラジカル生成装置１から取り出される窒素ラジカルガスの濃度を測定した（後者と称する）。

【0043】

結果、後者の窒素ラジカルガスの濃度は、前者の窒素ラジカルガスの濃度の３倍程度高くなることが確認された。

【0044】

また、上述したように、生成された窒素ラジカルガスは、細孔１０を経由して、窒素ラジカル生成装置１内の圧力よりも低い圧力である処理室１１へと進む。前述した窒素原子の減衰メカニズムにより、処理室１１内では、より窒素ラジカルの減衰が抑制される。したがって、窒素ラジカル生成装置１から処理室１１内へと、如何に素早く、窒素ラジカルガスを送り込むかが重要である。

【0045】

したがって、第二電極４に形成されたガス放出部７から細孔１０までの距離を最短化することが重要であり、また細孔１０の長さも１ｍｍ以下と短くすることが望ましい。

【0046】

ここで、細孔１０は、円柱状もしくは処理室１１側に向かって末広がりな円錐形状である。また、細孔１０の入り口の径は、窒素ラジカル生成装置１内の圧力、ガス流量および処理室１１内の圧力に依存して、決定される。たとえば、細孔１０の径は約３ｍｍ以下である。

【0047】

様々な形状および様々な大きさの径の細孔10を持つオリフィス部９を各々、準備することで、オリフィス部９を置き換えるだけで、ガス流量や処理室１１内の圧力を変えることができる。

【0048】

以上のように、本実施の形態に係る窒素ラジカル生成システム１００では、放電ユニット（窒素ラジカル生成装置１）内の圧力は１０ｋＰａ〜３０ｋＰａであり、交流電圧源８は、放電ユニットに対して、３０ｋＨｚ以上、５０ｋＨｚ以下である周波数の交流電圧を印加している。

【0049】

したがって、窒素ラジカル生成システム１００は、絶縁処理の処置を過剰にする必要がなく、放電ユニットにおける放電の形態を変化させることなく、さらに放電電力が低くなることを防止しつつ、窒素ラジカル生成装置１内における窒素ラジカルガスの消滅（減衰）を抑制することができる。

【0050】

また、本実施の形態に係る窒素ラジカル生成システム１００では、第二電極４に穿設されたガス放出部７の出力側に、窒素ラジカルガスを利用した処理が実施される処理チャンバー１２が配設されている。

【0051】

したがって、リモート式の窒素ラジカル生成・処理システム（つまり、窒素ラジカルガスの生成場と窒素ラジカルガスを用いた処理場とが分けられシステム）を構成することができる。

【0052】

さらに、窒素ラジカル生成装置１から処理チャンバー１２までの窒素ラジカルガスの減衰を最小限に抑制することもできる。

【0053】

また、本実施の形態に係る窒素ラジカル生成システム１００では、窒素ラジカル生成装置１と処理チャンバー１２との間に配設され、ガス放出部７の出力側に接続される、オリフィス部９を、さらに備えている。そして、オリフィス部９の細孔１０の径は、ガス放出部９の孔の径よりも小さい。

【0054】

オリフィス部９において、窒素ラジカル生成装置１内の圧力と処理チャンバー１２内の圧力との圧力区分を調整することができる。つまり、オリフィス部９により、放電ユニット（窒素ラジカル生成装置１）内の圧力は１０ｋＰａ〜３０ｋＰａで保持することができるとともに、処理チャンバー１２内の圧力を、放電ユニット内の圧力よりも小さい圧力で一定に保持することができる。

【0055】

＜実施の形態２＞
図２は、本実施の形態に係る窒素ラジカル生成システム２００の概略構成を示す図である。当該窒素ラジカル生成システム２００の構成は、実施の形態１に係る窒素ラジカル生成システム１００の構成と、ほぼ同じである。そこで、以下では、実施の形態１に係る窒素ラジカル生成システム１００の構成と異なる部分についてのみ、窒素ラジカル生成システム２００の構成を説明する。

【0056】

図１と図２との比較から分かるように、本実施の形態に係る窒素ラジカル生成システム２００では、オリフィス部９が配設されていない。つまり、窒素ラジカル生成装置１の底面および処理チャンバー１２の上面には、開口部２０が形成されている。そして、当該開口部２０の一方端は、ガス放出部７の出力側に接続されており、当該開口部２０の他方端は、処理室１１に接続されている。

【0057】

つまり、本実施の形態では、第二電極４に穿設されているガス放出部７は、実施の形態１で説明したオリフィス部９の細孔１０としても機能している。

【0058】

図２に示すように、ガス放出部７の径は、開口部２０の開口径よりも小さい。より具体的に、ガス放出部７の出口の径は、開口部２０入口の径よりも小さい。つまり、ガス放出部７により、窒素ラジカル生成装置１内の空間２と処理室１１との間における圧力区分が、形成される。

【0059】

以上のように、本実施の形態に係る窒素ラジカル生成システム２００では、オリフィス部９を省略している。

【0060】

したがって、放電場（放電ユニット）から処理室１１へと直接、窒素ラジカルガスを噴出させることが可能となる。よって、窒素ラジカルガスの減衰を最小限に抑えることが可能となる。

【0061】

なお、本実施の形態に係る窒素ラジカル生成システム２００では、窒素ラジカルガスの流量を変更する場合には、第二電極４を変更する必要がある。つまり、ガス放出部７の径の異なる第二電極４を各々用意し、流量変更のために、第二電極４の置換を行う必要がある。

【0062】

＜実施の形態３＞
図３は、本実施の形態に係る窒素ラジカル生成システム３００の概略構成を示す図である。当該窒素ラジカル生成システム３００の構成は、実施の形態１に係る窒素ラジカル生成システム１００の構成と、ほぼ同じである。そこで、以下では、実施の形態１に係る窒素ラジカル生成システム１００の構成と異なる部分についてのみ、窒素ラジカル生成システム３００の構成を説明する。

【0063】

図１と図３との比較から分かるように、本実施の形態に係る窒素ラジカル生成システム２００では、オリフィス部９において複数の細孔１０が配設されている。ここで、図４は、本実施の形態に係るオリフィス部９を上面から見た様子を示す平面図である。

【0064】

図４に示すように、オリフィス部９には、環状に、点在して、複数の細孔１０が穿設されている。なお、図４は、オリフィス部９に設けられた細孔１０の一つの配列例を示すものであり、他の態様で複数の細孔１０を、オリフィス部９に配設することもできる。たとえば、平面視において、オリフィス部９に、細孔１０を行列状に配設させてもよく、また十字状に配設させても良い。

【0065】

また、図３から分かるように、オリフィス部９に設けられた細孔１０の出力部は各々、異なる方向を向いている（図３に示した、細孔１０から延びる矢印の方向は、各々異なる方向を向いている）。

【0066】

以上のように、本実施の形態に係る窒素ラジカル生成システム３００では、オリフィス部９において複数の細孔１０が配設されている。

【0067】

したがって、窒素ラジカルガスは、放電場（放電ユニット）から処理室１１へと、拡散して噴出させる。よって、大面積のウェハ１３に対しても、全体に一様な、窒素ラジカルガスを用いた窒素処理を行うことが可能となる。

【0068】

また、本実施の形態に係る窒素ラジカル生成システム３００では、オリフィス部９に設けられた細孔１０の出力部は各々、異なる方向を向いている。

【0069】

したがって、窒素ラジカルガスは、放電場（放電ユニット）から処理室１１へと、より拡散して噴出させる。よって、大面積のウェハ１３に対しても、全体により一様な、窒素ラジカルガスを用いた窒素処理を行うことが可能となる。

【0070】

＜実施の形態４＞
図５は、本実施の形態に係る窒素ラジカル生成システム４００の概略構成を示す断面図である。

【0071】

当該窒素ラジカル生成システム４００の構成は、実施の形態１に係る窒素ラジカル生成システム１００の構成と、ほぼ同じである。そこで、以下では、実施の形態１に係る窒素ラジカル生成システム１００の構成と異なる部分についてのみ、窒素ラジカル生成システム４００の構成を説明する。

【0072】

図１と図５との比較から分かるように、本実施の形態に係る窒素ラジカル生成システム４００では、１つの処理チャンバー１２に対して、複数個（図５の構成例では２個）の窒素ラジカル生成装置１が設置されている。

【0073】

なお、図５における処理チャンバー１２の構成および図５における各窒素ラジカル生成装置１の構成は、図１に示した処理チャンバー１２の構成および図１に示した窒素ラジカル生成装置１の構成と、同じである。

【0074】

また、図５の構成例では、窒素ラジカル生成装置１の数は２個であった、３個以上であっても良い。さらに、図１に示した窒素ラジカル生成装置１の代わりに、図２，３に示した窒素ラジカル生成装置１を複数個、１つの処理チャンバー１２に対して配設することもできる。

【0075】

本実施の形態に係る窒素ラジカル生成システム４００を用いて、複数台の窒素ラジカル生成装置１を同時に稼働させることにより、大面積のウェハ１３全体を一度に窒化させることができる。

【0076】

設置される窒素ラジカル生成装置１の台数は、１台の窒素ラジカル生成装置１により均等に窒化することができる面積に応じて、決定される。また、１台の窒素ラジカル生成装置１が均等に窒化することができる面積は、ガス流量や放電電力に依存する。

【符号の説明】

【0077】

１ 窒素ラジカル生成装置
２ 空間
３ 第一電極
４ 第二電極
５ 放電空間
６ ガス供給口
７ ガス放出部
８ 交流電圧源
９ オリフィス部
１０ 細孔
１１ 処理室
１２ 処理チャンバー
１３ ウェハ
１４ サセプタ
１５ ガス排気部
２０ 開口部
１００，２００，３００，４００ 窒素ラジカル生成システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】