[发明专利]介质阻挡放电气体的生成装置

说明书

技术领域

本发明涉及介质阻挡放电气体的生成装置，特别是涉及通过向放电空隙部提供氧、氧化合物气体、臭氧气体、氮气、氮化合物气体等，在高压电极与低压电极间施加交流电压并产生隔着介质的介质阻挡放电(无声放电)，可以有效导出在高电场中由放电生成的游离基气体(激发气体)的装置。

背景技术

氧类或氮类的离子及游离基气体与被处理物质的反应性非常高，能够成为用于得到优质的氧化膜或氮化膜的单元。因此，氧类或氮类的离子及游离基气体作为半导体领域中的形成绝缘膜的薄膜形成单元、或改善加工工具等在高温下的耐磨损性及耐腐蚀性的薄膜形成单元而受到人们关注。然而，离子及游离基气体不稳定，寿命非常短。因此，生成的离子及游离基气体大多在与被处理物质引起化学反应之前的期间会完全消灭，存在难以有效利用的问题。

作为生成离子及游离基气体的方法，一般已知有下面的两个方法。一个方法是将氧气或氧化合物气体、臭氧气体、氮气、氮化合物气体等稳定的分子气体提供给反应炉，在该反应炉内使气体直接放电，从而生成离子及游离基气体，这种方法即所谓的放电等离子体法。另一个方法是通过向气体照射激光或紫外光，或使分子气体热分解，使光能或者热能被气体吸收，从而生成游离基气体，这种方法即所谓的光热吸收法。

上述放电等离子体法中，例如有PECVD(Plasma Enhanced Chemical VaporDeposition：等离子体增强化学气相沉积)法、离子镀法。在各个放电等离子体法中，作为放电，是利用在几十Pa(帕斯卡)至几千Pa左右的低气压中的高频等离子体或辉光放电。

在PECVD法或离子镀法中，通过利用2.45GHz左右的高频等离子体、或施加直流电压而引起的低气压辉光放电，生成游离基气体。另外，对被处理物质即基板面直接产生等离子体，利用等离子体中的离子气体或游离基气体形成氧化薄膜或氮化薄膜。因此，具有的优点是：可以使离子气体或游离基气体类较多地与被处理物质接触，提高成膜速度或使成膜厚度变厚。

另一方面，作为利用光热吸收法的游离基气体的生成方法及利用方法，提出了下述专利文献1披露的光CVD法、专利文献2披露的热CVD法。

在专利文献1披露的光CVD法中，通过向具有几百Pa至几千Pa左右的低气压的氮等离子体原子的分子的气体，照射具有几eV至十几eV左右的光能的紫外光，来生成双重项状态的氮游离基(N(²D)、N(²P))气体、或者四重项状态的氮游离基(N(⁴S))气体。然后，使上述氮游离基类与加热至几百度的形成有氧化薄膜的基板面接触，从而形成氮化薄膜。

另外，在专利文献2披露的热CVD法中，通过在半导体面形成硅氮化膜来形成硅氮化绝缘膜后，在该硅氮化绝缘膜上利用干燥氧化来形成膜厚为几nm左右的氧化膜。另外，该干燥氧化是通过在几百Pa至几千Pa左右的低气压的CVD室内，设置加热至几百度的晶片(被处理物质)，向该晶片面吹出臭氧气体来进行的。即，被吹向晶片面的臭氧气体在晶片面进行热分解，成为氧游离基气体。然后，该氧游离基气体与晶片面即硅接触，形成膜厚为几nm的优质的硅氧化膜。

另外，为了利用上述干燥氧化来形成优质的硅氧化膜，需要将晶片面加热至约850℃。但是，若晶片面的温度过高，则由于热分解而生成的氧游离基气体会在与晶片面接触前与室内的中性气体碰撞，返回至氧分子。因此，与晶片面接触的氧游离基气体量会极度减少，氧化膜无法得到预定的膜厚。专利文献2披露了为了确保得到预定膜厚所需的氧游离基气体，臭氧气体的浓度需要在20vol％(430g/m³)以上。另外，在臭氧气体分解时，一般而言可以得到三重项的氧游离基(³P)气体、一重项的氧游离基(¹D)气体的氧游离基。

专利文献1：日本专利特开2003-142482号公报

专利文献1：日本专利特开2005-347679号公报

发明内容

本发明要解决的问题

如上所述，迄今为止开发有各种离子及游离基气体生成装置。但是，在PECVD法或离子镀法中，由于将基板面直接暴露在等离子体中，因此在半导体面形成由绝缘膜构成的氧化薄膜或氮化薄膜作为保护膜时，存在会使半导体的性能变差(等离子体损伤)这样的问题。即，在形成氧化薄膜或氮化薄膜时，存在如下问题：由于等离子体中的电子或离子的电荷让半导体面带电，在半导体面与金属面之间会产生离子导电，金属粒子由于该离子导电会向半导体面移动。