JPH0967191A

JPH0967191A - ガス噴射による表面処理装置

Info

Publication number: JPH0967191A
Application number: JP22049795A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Sakuragi; 俊一桜木
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1995-08-29
Filing date: 1995-08-29
Publication date: 1997-03-11
Also published as: EP0851040A1; WO1997008361A1; EP0851040A4

Abstract

(57)【要約】【課題】薄膜処理等の表面処理の品質向上を図る。【解決手段】被処理対象１５の表面に噴射すべきガス６
が、加熱手段５によって加熱、プラズマ化され、高反応
性状態（励起状態、活性状態）となる。そして、加熱、
プラズマ化されたガスがラバールノズル１によって断熱
膨張されて音速よりも大きい流速にされる。そして、こ
の音速よりも大きい流速にされたガス７が被処理対象１
５の表面に向けて噴射される。こうして、加熱、プラズ
マ化され高反応性状態となったガス７が、噴射対象であ
る被処理対象１５まで超音速で短時間内に到達する。さ
らに、超音速ノズル１の出口および被処理対象１５を囲
む、該ノズル出口の圧力調整用の室１８と、誘導コイル
５を囲む、該誘導コイル５近傍の圧力調整用の室１９と
を設け、これらの室１８、１９を分離する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被処理対象の表面
にガスを噴射することにより被処理対象の表面処理を行
うガス噴射による表面処理装置に関し、特に工具チップ
にダイヤモンド薄膜を成膜する場合や各種基板に半導体
薄膜を成膜する場合等に適用して好適な表面処理装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】インダクションプラズマ法やＤＣプラズ
マジェット法により、ガスをプラズマ化して、ガスを活
性化状態にして被処理対象表面との反応性を高めた状態
にもっていき、このプラズマガスを被処理対象表面に高
速で噴射させて表面処理を行うという技術は既に公知の
ものであり、ダイヤモンドの成膜（ダイヤモンドコー
ト）等に利用されている。

【０００３】そして、特開平２―２６８９５号公報、特
開平２―６４０９７号公報、特開平２―３９４２１号公
報、特開平２―２９６７９６号公報等にこの種の技術が
開示されている。

【０００４】こうした薄膜の成膜処理を行う場合には、
プラズマ化され高反応性状態となったガスを、噴射対象
である被処理対象まで超音速で短時間に到達させてやる
必要がある。短時間で噴射がなされないと、高反応性状
態（励起状態、活性状態）を維持できず、被処理対象と
反応生成物との密着性が低下し、反応生成物の剥離等と
いった不都合が生じるからである。また、短時間で噴射
されないと、成膜速度が遅くなり、作業効率も悪化する
こととなるからである。

【０００５】また、プラズマ化されたガスは、非常に温
度が高いので、ガスが被処理対象上に噴射された時点で
は、被処理対象が耐えられる温度まで低下された状態と
なっていなければならない。仮に高温のまま噴射がなさ
れると、被処理対象の表面における薄膜処理が不良とな
ることもある。

【０００６】また、プラズマ化された高反応性ガス中に
不純物が混入されないことも要求される。不純物が混入
された場合には、成膜の品質が悪化するからである。

【０００７】しかし、上記特開平２―２６８９５号公
報、特開平２―６４０９７号公報に記載の技術は、超音
速に達しない構造のノズルを使用しているため、上述し
た短時間で噴射を終了させるという要求を満たさない。

【０００８】また、上記特開平２―３９４２１号公報に
記載には、ガスを超音速化させる技術が開示されている
ものの、２種類のガスを二重管の別々の管路を通して被
処理対象上に噴射させるようにしている。この場合、外
周部の高温プラズマガスに中心部の低温ガスが加熱部よ
りも下流で接触するので、断熱膨張過程とはならず、高
反応性状態を維持したまま噴射を行うという要求を満た
さない。

【０００９】また、上記特開平２―２９６７９６号公報
記載の技術は、ガスがプラズマ化された後、その下流で
さらにガスを導入しているため、断熱膨張過程とはなら
ない。すなわち、導入ガスによって冷却はなされるもの
の流速が十分増加しないため、上述した短時間で噴射を
終了させるという要求を満たさない。

【００１０】このように従来の技術は、いずれも薄膜の
成膜処理等を行う場合の要求の全てを満足しないもので
あった。

【００１１】そこで、薄膜の成膜処理等を行う場合の要
求の全てを満足できるようにし、もって作業効率の向上
および表面処理の品質向上を図ることを目的とする表面
処理方法および装置に係る発明が、本出願人によって特
願平６ー１３４４６７号として既に特許出願されてい
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記特願平６ー１３４
４６７号に係る発明を実験等したところ、以下の点が明
らかになった。

【００１３】すなわち、上記特許出願の実施例装置で
は、図２に示すように、ガス加熱用の誘導コイル５が、
被処理対象（成膜対象）１５と同じ真空チャンバ８（成
膜室）内に配置されている。このため、原料ガスがこの
成膜室中に充満すると、高い真空度を保つことができ
ず、コイル巻線間で不正放電が発生しやすくなる。不正
放電が発生すると、巻線コイルの材料成分（たとえば
銅）がスパッタ作用により成膜室中に不純物として放出
される。

【００１４】この不純物は、成膜過程で薄膜中に不純物
として取り込まれ、薄膜の性能を著しく低下させる。

【００１５】また、不正放電の発生は、ノズル１内部の
プラズマへの安定したパワー供給を阻害する。

【００１６】本発明はこうした実状に鑑みてなされたも
のであり、誘導コイルで不正放電を生じないようにし
て、被処理対象の品質を向上させることができ、ノズル
内部のプラズマに安定したパワーを供給することができ
る装置を提供することを第１の目的とするものである。

【００１７】また、超音波ノズル１は、図１に示すよう
に、ノズル１の出口からガスが超音速プラズマジェット
７として噴射されることが望まれる。

【００１８】しかしながら、導入ガス６のよどみ圧Ｐ
0、噴出口４ａの下流の圧力（成膜室内圧）Ｐ1の値によ
っては、プラズマジェットは亜音速ジェットとなってし
まい、著しく成膜性能が低下してしまう。

【００１９】本発明はこうした実状に鑑みてなされたも
のであり、上記圧力を調整することによってプラズマジ
ェットを超音速ジェットにすることができ、これにより
被処理対象の品質を向上させることができる装置を提供
することを第２の目的とするものである。

【００２０】また、被処理対象１５の品質を向上させる
には、被処理対象１５に噴射されるプラズマジェット７
の速度を上昇させて反応効率を高めることが必要であ
る。

【００２１】本発明はこうした実状に鑑みてなされたも
のであり、プラズマ中に付加的なエネルギーを注入さ
せ、もってプラズマジェット７の速度を上昇させ被処理
対象１５の品質を向上させることができる装置を提供す
ることを第３の目的とするものである。

【００２２】また、被処理対象１５において、金属また
は金属化合物の薄膜を成膜することが必要な場合があ
る。

【００２３】しかし、金属または金属化合物はガスにな
らないため、ガスとして被処理対象１５に噴射すること
ができない。

【００２４】本発明は、ガスとなり得ない金属または金
属化合物であっても、これらを被処理対象に噴射でき、
もって金属等の薄膜を形成することができる装置を提供
することを第４の目的とするものである。

【００２５】また、被処理対象１５において薄膜の結晶
性を向上させたいとの要求がある。結晶性の向上は、プ
ラズマ粒子を規則正しく、被処理対象１５の表面に到達
させることで達成される。

【００２６】そこで、本発明は、プラズマ粒子を規則正
しく、被処理対象１５の表面に到達させるようにするこ
とで、被処理対象１５の薄膜の結晶性を向上させること
ができる装置を提供することを第５の目的とするもので
ある。

【００２７】

【課題を解決するための手段】そこで、上記第１の目的
を達成するために、この発明の第１発明では、図３に示
すように、超音速ノズル１の出口および被処理対象１５
を囲む、該ノズル出口の圧力調整用の室１８と、誘導コ
イル５を囲む、該誘導コイル５近傍の圧力調整用の室１
９とを設け、かつこれらの室１８、１９を分離するよう
にしている。

【００２８】また、超音速ノズル１の出口および被処理
対象１５を囲む、該ノズル出口の圧力調整用の室１８を
設けるとともに、誘導コイル５を大気に開放するように
してもよい。

【００２９】また、上記第２の目的を達成するために、
本発明の第２発明では、図５に示すように、ガス６が供
給される点のよどみ点圧力をＰ0とし、超音速ノズル１
の出口の圧力をＰ1とし、超音速ノズル１の出口面にお
けるマッハ数をＭとし、ガス６の比熱比をγとしたと
き、なる式を満たすように、圧力Ｐ0、Ｐ1の値を調整するよ
うにしている。

【００３０】この場合、超音速ノズル１内に供給される
ガス６の流量を制御することによって、上記式を満足さ
せるようにすることができる。

【００３１】また、上記第３の目的を達成するために、
本発明の第３発明では、図７（ａ）に示すように、超音
速ノズル１の入口および出口の下流にそれぞれ、プラズ
マ化されたガス２７に接触するように電極２８、２０を
設け、これら電極２８、２０間に所定の電圧を印加する
ようにしている。

【００３２】この場合、超音速ノズル１の入口の電極２
８を、プラズマ化ガス２７の流れ方向に移動させる駆動
手段２９と、プラズマ電流を検出する検出手段３２とを
設け、プラズマ電流が所望の値となるように駆動手段２
９によってノズル入口電極２８を移動させるようにする
ことができる。

【００３３】また、図８に示すように、超音速ノズル１
の出口の下流に、プラズマ化されたガス２７に接触する
ように電極２０を設け、かつ超音速ノズル１の入口に、
プラズマ化されたガス２７に接触しないように電極２８
を設け、これら電極２８、２０間に所定の電圧を印加す
るようにしてもよい。

【００３４】また、上記第４の目的を達成するために、
本発明の第４発明では、図１０に示すように、被処理対
象１５の表面に付着すべき原料を当該被処理対象１５ま
で搬送するキャリアガス６´を、超音速ノズル１の入口
または加熱手段５の配設位置よりもガス流路の上流側の
ガス供給位置からノズル１内に供給するとともに、該キ
ャリアガス６´が供給される位置より下流に、上記原料
からなる両電極３６、３７を配設し、両電極３６、３７
間で放電を行なわせ、両電極３６、３７から放出される
原料をキャリアガス６´中に混入させ、該原料が混入さ
れたキャリアガス６´を加熱手段５によって加熱、プラ
ズマ化し、該加熱、プラズマ化されたガス７をノズル出
口から被処理対象１５の表面に向けて噴射させるように
している。

【００３５】この場合、両電極３６、３７間の距離ｄを
変化させるよう、当該両電極３６、３７を移動させる駆
動手段３９、４０と、両電極３６、３７間の放電電圧を
検出する検出手段４２とを設け、放電電圧が所望の値と
なるように駆動手段３９、４０によって両電極３６、３
７を移動させるようにすることができる。

【００３６】また、上記第５の目的を達成するために、
本発明の第５発明では、図１１に示すように、超音速ノ
ズル１の出口と被処理対象１５との間で、プラズマ化さ
れたガス７の流れ方向に沿って互いに平行な磁力線４７
ａ、４７ｂ、４７ｃが形成されるように磁場発生コイル
４６を配設するようにしている。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
るガス噴射による表面処理装置の実施例について説明す
る。

【００３８】まず、最初に実施例装置の基本的な構成に
ついて図１を参照して説明する。

【００３９】図１は、実施例装置の基本構成を示す図で
あり、同図に示すようにノズル内を通過するガスが断熱
膨張されてノズル出口４ａから音速ａよりも大きい流速
ｕで噴射されるよう後述する条件の下で、超音速ノズル
であるラバールノズル（末広ノズルともいう）１が構成
されている。

【００４０】ラバールノズル１は、中細のノズルであ
り、被処理対象（例えば切削工具チップ）１５の表面に
噴射すべきガス６（例えばＣＨ4とＨ2の混合ガス）がガ
ス導入口２ａから導入され、ガス進行に伴い断面積が徐
々に小さくなるよう構成されているガス導入管２と、ノ
ズル全体で最小の断面積Ａ1（直径ｄ1）を有しているス
ロート部（喉部）３と、所定の広がり角θをもって断面
積が徐々に拡大し、最大断面積Ａ2（直径ｄ2）のガス噴
射口４ａからガス７が噴射されるガス噴射管４とから構
成されている。そして、ラバールノズル１は、噴射口４
ａから噴射されるガス７が被処理対象１５の表面に向け
て噴射されるように配置されている。

【００４１】スロート部３には、インダクションプラズ
マ装置が配設されている。すなわち、スロート部３の外
周には、誘導コイル５が巻き付けられており、該誘導コ
イル５に高周波電流が通電され得るようになっている。
このため、コイル５に通電がなされるとスロート部３内
に誘導電磁場が形成され、スロート部３を通過するガス
が加熱され、プラズマ化される。このように、インダク
ションプラズマ装置は、誘導電磁場を利用した無電極の
プラズマ装置であり、ＤＣプラズマ装置のように、プラ
ズマガスと電極が直接接触してしまい、この結果、電極
の消耗に伴って電極材料（タングステン等）がプラズマ
ガス中に混入してしまうようなことがなく、不純物の混
入を防止することができる。

【００４２】いま、ガス導入口２ａからラバールノズル
１内部に被処理対象１５に噴射すべき高密度の混合ガス
６が供給されたものとする。すると、上述したようにス
ロート部３においては、高周波誘導コイル５に高周波電
流が通電されているため、管内に誘導電磁場が発生し、
この場のエネルギーによって高密度のガスが、加熱さ
れ、プラズマ化される。

【００４３】そして、加熱、プラズマ化された高密度ガ
スは、下流側のガス噴出管４によるノズルの広がりのた
めに膨張加速され、ガス噴射口４ａから超音速プラズマ
ジェット７となって噴射される。

【００４４】さて、気体力学の理論によれば、たとえば
２原子気体の場合、導入ガス６のよどみ圧Ｐ0と噴射口
４ａの下流の圧力Ｐ1との比Ｐ1／Ｐ0が、約０．５２以
下、スロート部３の断面積Ａ1と噴射口４ａの断面積Ａ2
の比（末広比）Ａ2／Ａ1が１を越える場合に、ガスが断
熱膨張されて、噴射流速が超音速、つまり音速ａよりも
大きい流速ｕとなる。

【００４５】また、スロート部３の前後の広がり角θ
は、あまり大きいと壁面で境界層の剥離が発生するの
で、適切な大きさ、たとえば１５°程度でなければなら
ない。

【００４６】スロート部３において加熱、プラズマ化さ
れた高密度ガスは、その熱によって反応性の高い、つま
り被処理対象１５上において反応し易い状態に励起され
る。ただし、この高反応性ガスは、温度が非常に高く、
場合によっては１万数千度にも達するため、これを直接
被処理対象１５上に噴射した場合には、噴射対象１５が
この温度に耐えられないことがある。

【００４７】この点、ラバールノズル１は、上述するよ
うに断熱膨張されるように設計されているので、この断
熱膨張過程において急冷され、噴射対象１５に達するま
でには適切な温度になる。このときの温度は、上記末広
比Ａ2／Ａ1によって決まるので、ノズル１の設計条件に
よって任意の温度を得ることができる。このように被処
理対象１５上に噴射されるガス７を処理に適した温度に
することができるので、成膜処理等の品質を向上させる
ことができる。

【００４８】さらに、高反応性ガス７は、超音速ｕで移
動するため、噴射対象１５に到達するまでの時間が極め
て短く、噴射対象１５に達するまでに、加熱、プラズマ
化によって励起された状態が定常状態（反応の起こりず
らい状態）に戻ってしまうことがない。このように、い
わゆる励起状態を凍結したまま温度を適温まで下げるこ
とができる。したがって、被処理対象１５と反応生成物
との密着性が向上し、反応生成物の剥離等といった不都
合が生じない。よって、成膜処理等の品質を向上させる
ことができる。また、短時間で噴射が終了するため、成
膜速度が高まり、作業効率も向上することとなる。

【００４９】以上説明した現象は、一次元気体力学の理
論により次のように説明される。

【００５０】すなわち、完全気体の断熱流れにおける流
体温度と流速の関係は次式により表される。なお、次式
において（）nとあるのは、「ｎ乗」を意味するもの
とする。

【００５１】Ｔ0＝Ｔ＋（１／２）・｛（γ―１）／γ・Ｒ｝・（ｕ）2 …（１）あるいは、Ｔ0／Ｔ＝１＋｛（γ―１）／２｝・（Ｍ）2 …（２）ここに、Ｔ0：流れの全温度（加熱部であるスロート部３の温度
にほぼ等しい）Ｔ：流れの静温度（いわゆる温度） γ：ガスの比熱比Ｒ：ガス定数ｕ：流れの流速Ｍ：マッハ数である。

【００５２】上記（２）式は、上記（１）式をマッハ数
（ｕ／ａ、ａ：音速）を用いて書き換えたものである。
また、マッハ数Ｍは、末広比Ａ2／Ａ1の関数として一義
的に決定される。

【００５３】上記（１）式より断熱膨張過程では、全温
度Ｔ0の値が一定に保たれるため、流速ｕの増加ととと
もに、静温度Ｔの低下が起こることがわかる。つまり、
流れの速度が大きいほど、急速な温度低下が起こる。

【００５４】また、上記（２）式より、温度比Ｔ0／Ｔ
の値は、マッハ数Ｍの２乗に比例して増加する。たとえ
ば、２原子気体（γ＝１．４）の場合、マッハ数Ｍ＝５
のとき、温度比Ｔ0／Ｔ＝６となる。すなわち、高温に
加熱された反応性プラズマをラバールノズル１を用いて
高マッハ数まで断熱膨張加速させることにより、プラズ
マ温度Ｔを被処理対象１５に適する温度まで下げること
ができるのがわかる。また、このときプラズマ粒子は極
めて高速に加速されるため（たとえば、Ｔ＝１５００
（Ｋ）、γ＝１．４、Ｒ＝５００（Ｊ／ｋｇＫ）、Ｍ＝
５の場合、ｕ＝５１２３（ｍ／ｓ）となる）、被処理対
象１５に到達するまでの時間が非常に短く、プラズマは
初期活性状態をほぼ維持したまま低温度で被処理対象１
５に到達することができる。

【００５５】そして、この高活性度を持つ低温・高速プ
ラズマ流７は、指向性の良い粒子束として被処理対象１
５に供給されるため、原料ガスの使用効率が極めて高い
という特徴も持っている。

【００５６】しかも、前述したようにプラズマ中に電極
材料による不純物が混入することがない。

【００５７】このように、この実施例装置によれば、不
純物の極めて少ない高密度の高反応性のガスを、任意の
温度にまで低下させて、被処理対象１５上に噴射するこ
とでき、この結果作業効率を飛躍的に向上させることが
できるとともに、処理品質を飛躍的に向上させることが
できる。

【００５８】なお、この実施例装置では、コイル５をス
ロート部３に配設しているが、これに限定されることな
くノズル１の任意の場所に設けることができる。

【００５９】つぎに、図２は、図１の装置に対して、ノ
ズル１の出口圧Ｐ1を任意の圧力に調整して圧力比Ｐ1／
Ｐ0を任意の値に設定することができる装置を付加した
構成を示している。

【００６０】なお、図１と同一構成要素には同一符号を
付けて重複した説明は省略する。

【００６１】同図２に示すように、真空チャンバ８内
に、スロート部３およびガス噴射管４が配設されてお
り、さらにチャンバ８内に被処理対象１５を支持した支
持体１４が配設されている。真空チャンバ８内のエア
は、排気ポンプ１３によって排気される。そして、ガス
導入管２への供給ガス量は、ガス供給管１６に配設され
たガス供給量調整弁１１によって調整され、噴射ガス７
の出口圧Ｐ1は、Ｐ1調整弁１２によって調整される。ガ
ス導入管２内の圧力Ｐ0はＰ0測定ゲージ９によって検出
されるとともに、ガス噴射管４の出口圧Ｐ1はＰ1測定ゲ
ージ１０によって検出され、これら検出結果をフィード
バック信号として、上記各調整弁１１、１２の調整がな
されて、圧力比Ｐ1／Ｐ0が所定の値に設定される。な
お、１７は、高周波誘導コイル５に電流を通電する高周
波電源である。

【００６２】実験では、供給ガス６としてＣＨ4とＨ2の
混合気体を用い、切削工具チップを噴射対象１５とし
た。そして、末広比Ａ2／Ａ1を約６に設定し、チャンバ
８内が約１０ｍＴｏｒｒ、圧力比がＰ1／Ｐ0が約１．４
／１０００になるように、Ｐ1調整弁１２、供給量調整
弁１１を調整した。この条件で、超音速プラズマジェッ
ト７のマッハ数Ｍは、約５となる。

【００６３】なお、高周波誘導コイル５には、冷却を行
いつつ、１ｋＷで１３．５６ＭＨzの電流を通電した。

【００６４】この結果、炭素を含む高密度で反応性の高
い混合ガスが、超音速で噴射され、チップ１５上に供給
された。これによって、チップ１５上に、該チップ１５
と密着性の高い薄膜が形成された。この薄膜を、Ｘ線回
折、ラマン分光法で評価したところ、グラファイトを含
まない良質なダイヤモンド多結晶膜であることがわかっ
た。５分間の噴射（成膜）を行った結果、膜厚は２０μ
ｍとなった。

【００６５】このようなダイヤモンド薄膜の成膜（ダイ
ヤモンドコート）によって工具チップ１５の耐久性は飛
躍的に向上することとなった。

【００６６】また、原料ガスとして、ＳiＨ4あるいはＳ
iＨ4とＨ2の混合ガス６を用い、セラミック基板１５を
噴射対象とし、その他の条件を、上述したものと同一条
件で行った実験結果は以下のようになった。

【００６７】すなわち、Ｓiを含む、高密度で反応性の
高い混合ガスが基板１５上に供給され、セラミック基板
１５上にＳi薄膜が形成された。このＳi薄膜をＳＥＭ観
察、Ｘ線回折で評価したところ、緻密な多結晶膜である
ことがわかった。Ｓi薄膜の膜厚は、３０分間の噴射
（成膜）を行った結果、約６０μｍとなった。

【００６８】同様にして、例えばＮＨ3ガスとＢ2Ｈ6ガ
ス等を原料ガス６として用いれば、ｃ-ＢＮを成膜する
ことができる。

【００６９】また、原料ガス６の種類によっては、エッ
チング、酸化、窒化等の各種表面処理を行うこともでき
る。

【００７０】なお、実施例装置では、高周波誘導コイル
５によってガスを加熱、プラズマ化しているが、ＥＣＲ
プラズマ、ヘリコンプラズマ等、他の無電極のプラズマ
装置を使用してもよい。

【００７１】また、通常のプラズマ溶射やプラズマ溶接
において利用されている不活性ガス、原料ガス、希釈ガ
ス等によるジェットシールド技術を適用してもよい。

【００７２】また、実施例装置では、被処理対象１５に
噴射すべきすべてのガス６を、ノズル１の入口である導
入口２ａ（第１の実施例）ないしは供給管１６を介して
導入口２ａ（第２の実施例）から供給しているが、ガス
６の供給位置としては、ガス６が加熱、プラズマ化され
る位置であるコイル５の配設位置よりもガス流路の上流
側であれば任意の位置に設けることができる。

【００７３】また、半導体膜を成長させる場合には、不
純物を添加する必要がある。そこで、この場合には、ｐ
型、ｎ型といった半導体を形成するためのドーピングの
材料を、ＳiＨ4等のガスと混合させ、かかる混合ガス６
を、加熱、プラズマ化される位置であるコイル５よりも
上流の位置から供給するようにすればよい。

【００７４】ただし、ドーピング材料は、ごく微量であ
るので、たとえドーピング材料のみを上記コイル５の配
設位置よりも下流の位置より供給しても、他のＳiＨ4等
のガスが断熱膨張することを阻害することはない。よっ
てドーピング材料に限っては、ガスが加熱、プラズマ化
される位置よりも下流の位置から供給してもよい。

【００７５】つぎに、本発明の第１の目的を達成するこ
とができる第１の実施例装置、第２の目的を達成するこ
とができる第２の実施例装置、第３の目的を達成するこ
とができる第３の実施例装置、第４の目的を達成するこ
とができる第４の実施例装置、第５の目的を達成するこ
とができる第５の実施例装置をそれぞれ説明する。いず
れも、図１の基本構成を前提としている。また、図１、
図２に示すものと同じ符号は同じ機能を表すものとす
る。

【００７６】・第１の実施例装置図３に示すように、この装置は、ガス噴射管４のうちの
出口部分および被処理対象である基板１５を囲むよう
に、成膜室１８が設けられているとともに、誘導コイル
５を囲むように、コイル室１９が設けられている。

【００７７】成膜室１８は、被処理対象である基板１５
において半導体薄膜を形成させるための室であり、ノズ
ル１の出口圧力Ｐ1を調整するための室である。

【００７８】また、コイル室１９は、誘導コイル５近傍
の圧力を調整するための室である。いずれの室１８、１
９も、図２に示す排気ポンプ１３と同様の真空ポンプに
よって室内のエアが排出され、かつ調整弁１２と同様の
弁によって、室内が高真空に調整、保持される。なお、
２０は、基板１５を保持する基板ホルダである。

【００７９】これらの室１８、１９は、空間的に分離さ
れている。

【００８０】この第１の実施例装置によれば、図２に示
す装置と比較してつぎのような効果を奏する。

【００８１】すなわち、図２の構成の場合、ガス加熱用
の誘導コイル５が、成膜対象１５と同じ真空チャンバ８
（成膜室）内に配置されている。このため、原料ガスが
この成膜室８中に充満すると、高い真空度を保つことが
できず、誘導コイル５のコイル巻線間で不正放電が発生
しやすくなる。そして、不正放電が発生すると、巻線コ
イルの材料成分（たとえば銅）がスパッタ作用により成
膜室８中に不純物として放出される。

【００８２】この不純物は、成膜過程で薄膜中に不純物
として取り込まれ、薄膜の性能を著しく低下させるおそ
れがある。つまり半導体であるべき成膜対象１５に銅な
どの不純物が付着してしまい品質が低下するおそれがあ
る。

【００８３】また、不正放電の発生は、ノズル１内部の
プラズマへの安定したパワー供給を阻害する。

【００８４】しかし、第１の実施例装置では、放電コイ
ル５の室１９と成膜室１８とを分離し、それぞれ別個に
高真空に保持するようにしたので、原料ガスの影響によ
って誘導コイル５近傍の高真空維持が阻害され不正放電
が発生するという事態が回避され、被処理対象の品質が
飛躍的に向上するとともに、ノズル１内部のプラズマに
安定したパワーを供給することができるようになる。

【００８５】ところで、図４はパッシェンの法則を示す
グラフであり、ガス圧力と絶縁破壊電圧との関係を示し
ている。このグラフから明かなように、斜線領域より低
圧側（高真空）のみならず、斜線領域より高圧側でも絶
縁破壊電圧が大きくなっているのがわかる。したがっ
て、誘導コイル５近傍を高圧にしても、高真空にした場
合と同様に不正放電を防止できる。一方、成膜室１８内
の圧力は、斜線で示す真空圧に保持する必要がある。

【００８６】そこで、図３の構成において、成膜室１８
をそのまま残すとともに、コイル室１９を除去し、誘導
コイル５を大気に開放するようにしてもよい。つまり、
図５、図６に示すような装置構成とすればよい。

【００８７】・第２の実施例さて、図６の構成において、導入ガス６が供給される点
のよどみ点圧力をＰ0とし、超音速ノズル１の出口の圧
力（成膜室１８の圧力）をＰ1とし、超音速ノズル１の
出口面におけるマッハ数をＭとし、ガス６の比熱比をγ
としたとき、ノズル１から超音速のプラズマジェット７
を噴出させるためには、流体力学の原理より、つぎの
（３）式が満足される必要がある。

【００８８】もし、上記（３）式が満足されずに、Ｐ1／Ｐ0＝ｆ
（Ｍ）となってしまうと、図６に示すように、ノズル出
口面に垂直衝撃波７ａが形成されてしまい、プラズマジ
ェットは亜音速ジェット７´となってしまう。このた
め、著しく成膜性能が低下してしまい、基板１５の品質
不良を招来する。

【００８９】また、同様に、上記（３）式が満足されず
に、Ｐ1／Ｐ0＞ｆ（Ｍ）となってしまうと、ノズル１の
内部に垂直衝撃波が形成されてしまい、プラズマジェッ
トはやはり亜音速ジェット７´となってしまう。このた
め、同様に、基板１５の品質不良を招来する。

【００９０】そこで、この実施例装置では、図５に示す
ように構成して、上記（３）式が成立するように、圧力
Ｐ0を制御している。

【００９１】図５に示す装置では、超音速ノズル１内に
供給されるガス６の流量を制御することによって、上記
（３）式を満足させるようにしている。

【００９２】すなわち、ガス導入管２の内部には、よど
み点圧力Ｐ0を検出する圧力センサ２１が設けられてい
るとともに、成膜室１８の内部には、超音速ノズル１の
出口圧力（成膜室１８の圧力）を検出する圧力センサ２
２が設けられており、これらの圧力センサ２１、２２の
出力は、除算器２３に加えられる。

【００９３】除算器２３では、演算Ｐ1／Ｐ0が実行され
て、その演算結果が比較器２５のプラス端子に加えられ
る。一方、比較器２３の他方のマイナス端子には、関数
発生器２４から関数ｆ（Ｍ）が加えられる。

【００９４】この結果、比較器２３からは、偏差Ｐ1／
Ｐ0ーｆ（Ｍ）に応じた駆動信号、つまり上記（３）式
を満足させるための駆動信号がモータ２６に対して出力
される。

【００９５】モータ２６は、上記駆動信号に応じてガス
供給管１６に配設されたガス供給量調整弁１１を駆動し
弁開度を調整し、ガス供給管２への供給ガス量を制御す
る。この結果、ガス導入管２内のよどみ点圧力Ｐ0は、
上記（３）式が成立するような値に変化される。

【００９６】なお、よどみ点圧力Ｐ0の値を変化させる
ことにより、熱平衡プラズマや非平衡プラズマを所要に
生成することができる。

【００９７】すなわち、よどみ点圧力Ｐ0の値を大気圧
程度の高圧に設定すれば、熱平衡プラズマを生成するこ
とができ、数十Ｔorr以下の低圧に設定すれば、非平衡
プラズマを生成することができる。成膜の目的や要求さ
れる膜質に応じて所要に生成すればよい。

【００９８】なお、図５に示す装置では、よどみ点圧力
Ｐ0を制御するようにしているが、ノズル出口圧Ｐ1を制
御するようにしてもよく、あるいは両圧力Ｐ0、Ｐ1を制
御することにより、上記（３）式を満足させるようにし
てもよい。

【００９９】以上のように、この第２の実施例によれ
ば、圧力Ｐ0、Ｐ1を調整することによってプラズマジェ
ットを超音速ジェットにすることができ、これにより被
処理対象の品質を著しく向上させることができる。

【０１００】・第３の実施例図７（ａ）に示す装置は、被処理対象１５に噴射される
プラズマジェット７の速度を上昇させて反応効率を高
め、これにより被処理対象１５の品質をより向上させる
ことができる装置を示している。

【０１０１】図７（ａ）に示す装置では、電極を用いて
プラズマに電気的なバイアスを付加し、プラズマ中に付
加的なエネルギーを注入させ、もってプラズマジェット
７の速度を上昇させるようにしている。

【０１０２】すなわち、同図７（ａ）に示すように、超
音速ノズル１のガス導入管２内部には、プラズマ化され
たガス２７に接触するように電極２８が設けられてい
る。電極２８としては、平板形状のものでもよく、棒状
のものでもよい。

【０１０３】一方、基板ホルダ２０は電極としても機能
する材料より成っており、ＩＴＯである基板１５を介し
てプラズマ電流２７が流れる込むようになっている。

【０１０４】これら電極２８、２０は、交流電源３３に
接続されている。よって、この電源３３によって、電極
２８、２０間に所定の電圧が印加される。さらに、可変
抵抗３４によって電流の調整が可能となっている。

【０１０５】なお、交流電源３３の代わりに直流電源を
使用してもよい。

【０１０６】電極２８、２０間を流れるプラズマ電流Ａ
は、電流計３２によって検出される。電流計３２の検出
電流Ａは、電流ー電圧変換器３１を介して比較器３０の
マイナス端子に加えられる。一方、比較器３０のプラス
端子には基準電流値Ａref（電流所望値）が加えられ
る。この基準電流値Ａrefは、プラズマジェット７の所
望の速度に応じて設定される。

【０１０７】・第１の制御比較器３０からは、偏差ＡrefーＡに応じた駆動信号、
つまりプラズマ電流Ａを所望電流値Ａrefにするための
駆動信号が駆動部２９に対して出力される。

【０１０８】駆動部２９は、電極２８を、プラズマ化ガ
ス２７の流れ方向に移動させるモータ等で構成されてい
る。

【０１０９】よって、駆動部２９が上記駆動信号に応じ
て駆動されると、電極２８は、駆動信号に応じてガス下
流方向である矢印Ｂ方向（プラズマ電流が大きくなる方
向）あるいはガス上流方向である矢印Ｂ´方向（プラズ
マ電流が小さくなる方向）に移動され、最終的にプラズ
マ電流が所望値Ａrefとなる位置に位置決めされる。

【０１１０】このように、この第１の制御によれば、図
９に示すように、電極２８、２０を共に、プラズマ化ガ
ス２７に接触させ、電源３３によりプラズマ化ガス２７
に電圧を印加し、電流回路５０を形成することにより、
プラズマ中に電流を誘起し基板１５に電流を流れ込ませ
るようにしているので、プラズマ粒子が加速され、基板
１５表面における反応効率が高められ、この結果基板１
５の品質が向上することとなる。

【０１１１】・第２の制御また、プラズマ化ガス２７に電圧のみを印加すること
で、プラズマ粒子を加速させる一方で、基板１５には電
流を流れ込ませないようにすることもできる。

【０１１２】この場合、図７（ａ）の装置において電極
２８を上流方向Ｂ´に引き込み、プラズマ電流を基準電
流値Ａref以下の値にすればよい。

【０１１３】このとき、電極２８は、図８に示すよう
に、プラズマ化ガス２７に接触しない位置に位置決めさ
れることになる。

【０１１４】この第２の制御は、上記第１の制御と同様
に、プラズマ粒子を電源３３による電界によって加速す
ることができ、基板１５の品質を向上させることができ
るとともに、基板１５へ電流が流れ込むことによる不都
合が除去される。

【０１１５】すなわち、基板１５への電流の流れ込み
は、成膜条件によっては基板１５の膜の品質を向上させ
る場合があるものの、膜質に悪影響を及ぼす場合もあ
る。

【０１１６】よって、膜質を悪影響を及ぼす場合には、
第２の制御を適用すると、有効である。

【０１１７】また、この第３の実施例では、ガス下流側
の電極２０を基板ホルダと兼用させているが、図７
（ｂ）に、その断面図として示すように、基板ホルダ２
０とは別に、円環状の電極３５を設けるようにしてもよ
い。

【０１１８】・第４の実施例さて、基板１５において、金属または金属化合物の薄膜
を成膜することが必要な場合がある。しかし、金属また
は金属化合物はガスにならないため、ガスとして基板１
５に噴射することができず、図１の装置をそのまま適用
することはできない。

【０１１９】しかし、図１０に示すように装置を構成す
れば、金属または金属化合物の薄膜を形成することが可
能となる。

【０１２０】すなわち、同図１０に示すように、基板１
５の表面に付着すべき原料（たとえばチタン酸バリウ
ム）を当該基板１５まで搬送するキャリアガス６´（た
とえばアルゴン、水素、酸素）を、超音速ノズル１の入
口から当該ノズル１内に供給させるとともに、超音速ノ
ズル１のガス導入管２の内部（キャリアガス６´が供給
される位置より下流）に、上記原料からなる両電極３
６、３７を配設させる。

【０１２１】そこで、電源４１によって両電極３６、３
７に所定の電圧を印加し、これら電極間で放電３８（た
とえばアーク放電、グロー放電）を行なわせると、両電
極３６、３７から原料が金属原子やクラスタとなって放
出され、キャリアガス６´中に混入される。そして、原
料が混入されたキャリアガス６´がスロート部３で加
熱、プラズマ化され、この加熱、プラズマ化されたガス
７がノズル出口から基板１５の表面に向けて噴射され
る。

【０１２２】この場合、基板１５の薄膜の品質を一定に
するためには、原料の混入量を一定にする必要がある。
そのためには、両電極３６、３７間の放電距離ｄを所望
の一定値ｄrefになるよう制御する必要がある。

【０１２３】そこで、両電極３６、３７の摩耗によって
変化する距離ｄが一定値ｄrefになるように、両電極３
６、３７を移動させる駆動機構３９、４０が、電極３
６、３７にそれぞれ付設されている。

【０１２４】距離ｄの変化は、電極３６、３７間の放電
電圧Ｖを検出することによってわかるので、放電電圧Ｖ
を検出する電圧計４２が設けられている。電圧計４２の
出力は、比較器４３のプラス端子に加えられる。一方、
比較器４３のマイナス端子には、所望の放電距離ｄref
に対応する基準電圧Ｖrefが入力される。

【０１２５】そこで、比較器４３からは、偏差ＶーＶre
fに応じた駆動信号、つまり、放電電圧を所望値Ｖrefに
するための駆動信号が出力され、駆動機構３６、３７を
それぞれ駆動するモータ４４、４５に加えられる。

【０１２６】駆動機構３９、４０がモータ４４、４５に
よって駆動されると、電極３６、３７は、放電距離ｄを
変化させる方向Ｃに移動され、電圧Ｖrefに対応する所
望放電距離ｄrefが得られる位置に、電極３６、３７が
位置決めされる。

【０１２７】以上のように、この第４の実施例によれ
ば、ガスにはなり得ない金属または金属化合物を、基板
１５に噴射でき、金属薄膜等を形成することが可能とな
る。・第５の実施例さて、基板１５において薄膜の結晶性を向上させたいと
の要求がある。結晶性の向上は、プラズマ粒子を規則正
しく、被処理対象１５の表面に到達させることで達成さ
れる。

【０１２８】そこで、この第５の実施例では、プラズマ
粒子を規則正しく、被処理対象１５の表面に到達させる
ようにすることで、基板１５の薄膜の結晶性を向上させ
るようにしている。

【０１２９】すなわち、この実施例装置では、図１１に
示すように、超音速ノズル１の出口と基板１５との間
で、プラズマ化されたガス７の流れ方向に沿って互いに
平行な磁力線４７ａ、４７ｂ、４７ｃ…が形成されるよ
うに、磁場発生コイル４６を配設するようにしている。

【０１３０】プラズマ粒子は磁力線に沿って運動するの
で、磁力線４７ａ、４７ｂ、４７ｃ…が互いに平行であ
れば、プラズマ粒子は整然と平行運動をするようにな
り、規則的に基板１５の表面に到達する。この結果、薄
膜の結晶性が向上することになる。

【０１３１】この場合、磁場発生コイル４６により印加
される磁場強度（磁力線密度）の大きさを所要に変化さ
せることで、プラズマ粒子の運動を薄膜結晶の格子定数
に適合させることが可能である。よって、薄膜の種類に
応じて（格子定数の大きさに応じて）、磁場強度を変化
させることで、結晶化を最適なものとすることができ
る。

【０１３２】上述した第１ないし第５の実施例は、適宜
組み合わせることが可能である。

【０１３３】たとえば、第３の実施例に対して第１の実
施例あるいは第２の実施例あるいは第３の実施例を組み
合わせる実施、第５の実施例に対して第１の実施例ある
いは第２の実施例あるいは第３の実施例あるいは第４の
実施例を組み合わせる実施が可能である。

【０１３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の第１発明に
よれば、誘導コイルで不正放電を生じないようにしたの
で、被処理対象の品質を向上させることができ、ノズル
内部のプラズマに安定したパワーを供給することができ
るようになる。

【０１３５】また、第２発明によれば、ノズルの入口あ
るいは出口の圧力を調整することによってプラズマジェ
ットを超音速ジェットにするようにしたので、被処理対
象の品質を向上させることができるようになる。

【０１３６】また、第３発明によれば、プラズマ中に付
加的なエネルギーを注入させ、もってプラズマジェット
の速度を上昇させるようにしたので、被処理対象の品質
を向上させることができる。

【０１３７】また、第４発明によれば、ガスになり得な
い金属または金属化合物であっても被処理対象に噴射で
きるようにしたので、金属または金属化合物の薄膜を形
成することができるようになる。

【０１３８】また、第５発明によれば、プラズマ粒子を
規則正しく、被処理対象の表面に到達させるようにした
ので、被処理対象の薄膜の結晶性を向上させることがで
きるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係るガス噴射による表面処理装
置の基本的な構成を示す図である。

【図２】図２は、図１に示す装置にノズル出口圧調整装
置を付加した構成を示す図である。

【図３】図３は第１発明に対応する第１の実施例装置の
構成を示す図である。

【図４】図４はパッシェンの法則を示すグラフである。

【図５】図５は第２発明に対応する第２の実施例装置の
構成を示す図である。

【図６】図６は第２の実施例を説明するために用いた図
である。

【図７】図７（ａ）、（ｂ）は第３発明に対応する第３
の実施例装置の構成を示す図である。

【図８】図８は第３の実施例を説明するために用いた図
である。

【図９】図９は第３の実施例を説明するために用いた図
である。

【図１０】図１０は第４発明に対応する第４の実施例装
置の構成を示す図である。

【図１１】図１１は第５発明に対応する第５の実施例装
置の構成を示す図である。

【符号の説明】

１ラバールノズル（超音速ノズル）５高周波誘導コイル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理対象の表面にガスを噴射する
ことにより前記被処理対象の表面処理を行うガス噴射に
よる表面処理装置において、ノズル内を通過するガスが断熱膨張されてノズル出口か
ら音速よりも大きい流速で噴射されるように超音速ノズ
ルを構成するとともに、前記超音速ノズルの管路途中の外側に、ノズル内を通過
するガスを加熱、プラズマ化する誘導コイルを配設し、前記被処理対象の表面に噴射すべきガスを、前記超音速
ノズルの入口または前記誘導コイルの配設位置よりもガ
ス流路の上流側のガス供給位置からノズル内に供給し、
該供給されたガスを、前記誘導コイルに通電させること
によって加熱、プラズマ化し、該加熱、プラズマ化され
たガスを前記ノズル出口から前記被処理対象の表面に向
けて噴射させるようにし、さらに、前記超音速ノズル出口および前記被処理対象を囲む、該
ノズル出口の圧力調整用の室と、前記誘導コイルを囲
む、該誘導コイル近傍の圧力調整用の室とを設け、かつ
これらの室を分離するようにした、ガス噴射による表面処理装置。
【請求項２】被処理対象の表面にガスを噴射するこ
とにより前記被処理対象の表面処理を行うガス噴射によ
る表面処理装置において、ノズル内を通過するガスが断熱膨張されてノズル出口か
ら音速よりも大きい流速で噴射されるように超音速ノズ
ルを構成するとともに、前記超音速ノズルの管路途中の外側に、ノズル内を通過
するガスを加熱、プラズマ化する誘導コイルを配設し、前記被処理対象の表面に噴射すべきガスを、前記超音速
ノズルの入口または前記誘導コイルの配設位置よりもガ
ス流路の上流側のガス供給位置からノズル内に供給し、
該供給されたガスを、前記誘導コイルに通電させること
によって加熱、プラズマ化し、該加熱、プラズマ化され
たガスを前記ノズル出口から前記被処理対象の表面に向
けて噴射させるようにし、さらに、前記超音速ノズル出口および前記被処理対象を囲む、該
ノズル出口の圧力調整用の室を設けるとともに、前記誘
導コイルを大気に開放するようにした、ガス噴射による表面処理装置。
【請求項３】被処理対象の表面にガスを噴射するこ
とにより前記被処理対象の表面処理を行うガス噴射によ
る表面処理装置において、ノズル内を通過するガスが断熱膨張されてノズル出口か
ら音速よりも大きい流速で噴射されるように超音速ノズ
ルを構成するとともに、前記超音速ノズルの管路途中に、ノズル内を通過するガ
スを加熱、プラズマ化する加熱手段を配設し、前記被処理対象の表面に噴射すべきガスを、前記超音速
ノズルの入口または前記加熱手段の配設位置よりもガス
流路の上流側のガス供給位置からノズル内に供給し、該
供給されたガスを前記加熱手段によって加熱、プラズマ
化し、該加熱、プラズマ化されたガスを前記ノズル出口
から前記被処理対象の表面に向けて噴射させるように
し、さらに、前記ガスが供給される点のよどみ点圧力をＰ0とし、前
記超音速ノズルの出口の圧力をＰ1とし、前記超音速ノ
ズルの出口面におけるマッハ数をＭとし、前記ガスの比
熱比をγとしたとき、なる式を満たすように、圧力Ｐ0、Ｐ1の値を調整するよ
うにした、ガス噴射による表面処理装置。
【請求項４】前記超音速ノズル内に供給されるガス
の流量を制御することによって、前記式を満足させるよ
うにした請求項３記載のガス噴射による表面処理装置。
【請求項５】被処理対象の表面にガスを噴射するこ
とにより前記被処理対象の表面処理を行うガス噴射によ
る表面処理装置において、ノズル内を通過するガスが断熱膨張されてノズル出口か
ら音速よりも大きい流速で噴射されるように超音速ノズ
ルを構成するとともに、前記超音速ノズルの管路途中に、ノズル内を通過するガ
スを加熱、プラズマ化する加熱手段を配設し、前記被処理対象の表面に噴射すべきガスを、前記超音速
ノズルの入口または前記加熱手段の配設位置よりもガス
流路の上流側のガス供給位置からノズル内に供給し、該
供給されたガスを前記加熱手段によって加熱、プラズマ
化し、該加熱、プラズマ化されたガスを前記ノズル出口
から前記被処理対象の表面に向けて噴射させるように
し、さらに、前記超音速ノズルの入口および出口の下流にそれぞれ、
前記プラズマ化されたガスに接触するように電極を設
け、これら電極間に所定の電圧を印加するようにした、ガス噴射による表面処理装置。
【請求項６】前記超音速ノズルの入口の電極を、前
記プラズマ化ガスの流れ方向に移動させる駆動手段と、
プラズマ電流を検出する検出手段とを設け、前記プラズ
マ電流が所望の値となるように前記駆動手段によって前
記ノズル入口電極を移動させるようにした請求項５記載
のガス噴射による表面処理装置。
【請求項７】被処理対象の表面にガスを噴射するこ
とにより前記被処理対象の表面処理を行うガス噴射によ
る表面処理装置において、ノズル内を通過するガスが断熱膨張されてノズル出口か
ら音速よりも大きい流速で噴射されるように超音速ノズ
ルを構成するとともに、前記超音速ノズルの管路途中に、ノズル内を通過するガ
スを加熱、プラズマ化する加熱手段を配設し、前記被処理対象の表面に噴射すべきガスを、前記超音速
ノズルの入口または前記加熱手段の配設位置よりもガス
流路の上流側のガス供給位置からノズル内に供給し、該
供給されたガスを前記加熱手段によって加熱、プラズマ
化し、該加熱、プラズマ化されたガスを前記ノズル出口
から前記被処理対象の表面に向けて噴射させるように
し、さらに、前記超音速ノズルの出口の下流に、前記プラズマ化され
たガスに接触するように電極を設け、かつ前記超音速ノ
ズルの入口に、前記プラズマ化されたガスに接触しない
ように電極を設け、これら電極間に所定の電圧を印加す
るようにした、ガス噴射による表面処理装置。
【請求項８】被処理対象の表面にガスを噴射するこ
とにより前記被処理対象の表面処理を行うガス噴射によ
る表面処理装置において、ノズル内を通過するガスが断熱膨張されてノズル出口か
ら音速よりも大きい流速で噴射されるように超音速ノズ
ルを構成するとともに、前記超音速ノズルの管路途中に、ノズル内を通過するガ
スを加熱、プラズマ化する加熱手段を配設し、前記ガスのうち、前記被処理対象の表面に付着すべき原
料を当該被処理対象まで搬送するキャリアガスを、前記
超音速ノズルの入口または前記加熱手段の配設位置より
もガス流路の上流側のガス供給位置からノズル内に供給
するとともに、該キャリアガスが供給される位置より下
流に、前記原料からなる両電極を配設し、前記両電極間で放電を行なわせ、両電極から放出される
原料を前記キャリアガス中に混入させ、該原料が混入さ
れたキャリアガスを前記加熱手段によって加熱、プラズ
マ化し、該加熱、プラズマ化されたガスを前記ノズル出
口から前記被処理対象の表面に向けて噴射させるように
した、ガス噴射による表面処理装置。
【請求項９】前記両電極間の距離を変化させるよ
う、当該両電極を移動させる駆動手段と、前記両電極間
の放電電圧を検出する検出手段とを設け、前記放電電圧
が所望の値となるように前記駆動手段によって前記両電
極を移動させるようにした請求項８記載のガス噴射によ
る表面処理装置。
【請求項１０】被処理対象の表面にガスを噴射する
ことにより前記被処理対象の表面処理を行うガス噴射に
よる表面処理装置において、ノズル内を通過するガスが断熱膨張されてノズル出口か
ら音速よりも大きい流速で噴射されるように超音速ノズ
ルを構成するとともに、前記超音速ノズルの管路途中に、ノズル内を通過するガ
スを加熱、プラズマ化する加熱手段を配設し、前記被処理対象の表面に噴射すべきガスを、前記超音速
ノズルの入口または前記加熱手段の配設位置よりもガス
流路の上流側のガス供給位置からノズル内に供給し、該
供給されたガスを前記加熱手段によって加熱、プラズマ
化し、該加熱、プラズマ化されたガスを前記ノズル出口
から前記被処理対象の表面に向けて噴射させるように
し、さらに、前記超音速ノズルの出口と前記被処理対象との間で、前
記プラズマ化されたガスの流れ方向に沿って互いに平行
な磁力線が形成されるように磁場発生コイルを配設する
ようにした、ガス噴射による表面処理装置。