JPH1027778A - 表面処理装置及びこれに用いられるノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラズマ生成部におけるノズル内壁とガスプ
ラズマとの反応を抑制するように構成して、ノズル内壁
を保護し、長期にわたり安定して、高性能かつ高効率の
薄膜形成エッチングおよび表面改質などの表面処理をお
こなう。 【解決手段】 本発明の第１の特徴は、内部を通過した
ガスを一端から噴射するように構成されたノズル３と、
前記ノズルの流路の一部で、通過する反応性ガスを、プ
ラズマ励起しガスプラズマを生成するプラズマ生成部と
を具備し、前記ノズルの噴射口近傍に配設された被処理
基体５に前記ガスプラズマを噴射することにより前記被
処理基体に表面処理をおこなう表面処理装置において、
前記ノズルの内壁が、耐プラズマ性材料で構成されてい
ることにある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面処理装置及び
これに用いられるノズルに係り、特に、プラズマを用い
た表面処理装置のノズルに関する。

【０００２】

【従来技術】インダクションプラズマ法やＤＣプラズマ
ジェット法などにより、ガスをプラズマ化して、活性化
し反応性を高めた状態で、このプラズマ化されたガスを
被処理基体表面に向けて高速で噴射させることにより、
薄膜形成、エッチングあるいは表面改質などの表面処理
を行うという技術は既に公知であり、半導体薄膜の形成
あるいはエッチング、あるいは酸化、窒化などの表面改
質処理等に広く利用されている。

【０００３】ところで、例えばプラズマを用いた薄膜形
成を行う場合には、プラズマ化され反応性が高められた
ガスを、処理対象である被処理基体まで、超音速で短時
間に到達するように導く必要がある。これは次のような
理由による。プラズマ化されたガスを短時間で被処理基
体まで導くことができないと、励起状態（活性状態）を
維持することができず、被処理基体と反応生成物との密
着性が低下し、反応生成物の剥離等の不都合が生じた
り、また、成膜速度が低下し、作業効率が低下すること
になるからである。また、エッチングや表面改質の場合
にも処理速度が低下するなどの不都合が生じることもあ
る。

【０００４】また、プラズマ化されたガスは、非常に温
度が高いため、ガスが被処理基体上に到達した時点で
は、被処理基体が耐え得る温度まで降温された状態とな
っていなければならない。仮に、高温のまま被処理基体
表面に到達すると、被処理基体表面が損傷を受けるのみ
ならず、成膜不良が生じることもある。また、プラズマ
化された反応性ガス中への不純物の混入を防ぐことも要
求される。不純物の混入は、膜質低下の原因となるから
である。そこで本発明者らは、上記要求を満たし、作業
効率の向上、膜質およびエッチング特性の向上をはかる
ことを企図した、改良構造の表面処理装置を提案してい
る。

【０００５】この装置は、図１に示すように、ラバール
ノズル（末広ノズルともいう）３に高周波誘導コイルを
巻回したものである。このラバールノズル３は、断面積
が徐々に小さくなるように構成されたガス導入管３ａ
と、ガス導入管３ａに接続され、ノズル全体で最小の断
面積 Ａ1（直径ｄ1）となるように構成されたスロート
部（喉部）３ｂと、該スロート部３ｂに接続され、所定
の広がり角θをもって断面積が徐々に拡大せしめられ、
最大断面積Ａ2（直径ｄ2）となるように構成されたガス
噴射管３ｃとから構成されている。そして、ガス導入管
３ａの開口端のガス導入管３ａから反応性ガスが導入さ
れると、ガス導入管３ａ内では、ガスの進行に伴い断面
積が徐々に小さくなり、スロート部で安定化された後、
ガス噴射管３ｃで断熱膨張により加速され、音速よりも
大きい流速をもってプラズマ化された反応性ガスが、ノ
ズル出口に対向するように設けられた被処理基体５に対
して噴射されるようにしたものである。

【０００６】ここで、スロート部３ｂの外周には、誘導
コイル１が巻き付けられており、該誘導コイル１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、誘
導コイル１に通電がなされるとスロート部３ｂ内に誘導
電磁場が形成され、この場のエネルギーによって高密度
化されてスロート部３ｂを通過するガスが加熱され、プ
ラズマ励起される。そしてプラズマ励起された高密度ガ
スは、下流側のガス噴出管３ｃのノズル径の広がりによ
って膨張して加速され、超音速プラズマジェットＰとな
って被処理基体に向けて噴射される。

【０００７】このような表面処理装置を用いることによ
り、作業効率の向上、膜質およびエッチング特性の向上
をはかることが可能となる。

【０００８】ところで、このノズルのスロート部で反応
性ガスを高周波誘導コイルによりプラズマ化する際、ノ
ズル内壁近傍でより電場が強くなっているため、高密度
のガスプラズマが生成され、プラズマ成膜装置では、ノ
ズル内壁に薄膜が付着し易いという問題がある。この堆
積した薄膜は時間と共に厚さを増し、一定の膜厚になる
と剥離してプラズマガス中に混入し、被処理基体表面に
到達することにより膜質を著しく低下させることにな
る。また図４に示すように、エッチング作用をもつガス
プラズマが、ノズル（スロート部３ｂ）の内壁材料をエ
ッチングし、ノズルに損傷を与えるのみならず、ノズル
内壁でエッチングされた物質がパーチクルとなって被処
理基体表面に付着し、デバイス特性の劣化原因となるこ
ともある。また、ノズルの内壁材料が消耗しノズルの寿
命を短くしてしまうこともある。また、このような成膜
装置のみならずエッチング装置などの他の表面処理装置
を用いる場合にも、ノズル内壁が損傷を受け、処理性能
を低下させることがしばしばであった。このように同様
の問題は、成膜のみならず、エッチングや表面改質等に
おいても発生していた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように従来のプラ
ズマを用いた表面処理装置では、プラズマ生成部におけ
るノズル内壁と反応性ガスによって励起されたガスプラ
ズマとの反応による、ノズル内壁への薄膜堆積あるいは
ノズル内壁のエッチングなどの問題が極めて深刻となっ
ている。

【００１０】本発明は、前記実情に鑑みてなされたもの
で、プラズマ生成部におけるノズル内壁とガスプラズマ
との反応を抑制するように構成して、ノズル内壁を保護
し、長期にわたり安定して、高性能かつ高効率の薄膜形
成エッチングおよび表面改質などの表面処理をおこなう
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】そこで本発明の第１の特
徴は、内部を通過したガスを一端から噴射するように構
成されたノズルと、前記ノズルの流路の一部で、通過す
る反応性ガスを、プラズマ励起しガスプラズマを生成す
るプラズマ生成部とを具備し、前記ノズルの噴射口近傍
に配設された被処理基体に前記ガスプラズマを噴射する
ことにより前記被処理基体に表面処理をおこなう表面処
理装置において、 前記ノズルの内壁が、耐プラズマ性
材料で構成されていることにある。

【００１２】本発明の第２の特徴は、 断面積が徐々に
小さくなるように構成されたガス導入部と、ガス導入部
に接続され、ノズル全体で最小の断面積をもつように構
成されたスロート部と、該スロート部に接続され、所定
の広がり角をもって断面積が徐々に拡大せしめられ、最
大断面積をとるように構成されたガス噴射部とからな
り、該ノズル内を通過するガスが断熱膨張せしめられて
ガス噴射部から音速よりも大きい流速で噴射されるよう
に加速するガス流路を構成する超音速ノズルと、前記超
音速ノズルの前記スロート部の外側に巻回せしめられ前
記超音速ノズル内を通過するガスを励起し、プラズマ化
する高周波誘導コイルからなるプラズマ生成手段とを具
備し、被処理基体の表面にガスプラズマを噴射すること
により前記被処理基体の表面処理を行うようにした表面
処理装置において、前記超音速ノズルの内壁が耐プラズ
マ性材料で構成されていることにある。

【００１３】望ましくは、前記耐プラズマ性材料は、酸
化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、窒化シリコン（Ｓｉ
₃Ｎ₄）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミン酸マグ
ネシウム（ＭｇＡｌ₂Ｏ₄）又はダイヤモンドのいずれか
を含むことを特徴とする。

【００１４】本発明の第３の特徴は、内部を通過したガ
スを一端から噴射するように構成されたノズルと、前記
ノズルの流路の一部で、通過する反応性ガスを、プラズ
マ励起しガスプラズマを生成するプラズマ生成部とを具
備し、前記ノズルの噴射口近傍に配設された被処理基体
に前記ガスプラズマを噴射することにより前記被処理基
体表面にシリコン薄膜を形成する表面処理装置におい
て、前記ノズルの内壁が、シリコンで構成されているこ
とを特徴とする表面処理装置にある。

【００１５】本発明の第４の特徴は、内部を通過したガ
スを一端から噴射するように構成されたノズルと、前記
ノズルの流路の一部で、通過する反応性ガスを、プラズ
マ励起しガスプラズマを生成するプラズマ生成部とを具
備し、前記ガスプラズマを噴射するように構成されたノ
ズルにおいて、前記ノズルの内壁が、耐プラズマ性材料
で構成されていることを特徴とするノズルにある。

【００１６】なお、本発明の装置において、厳密には
「断熱」状態は作り得ないが、熱の出入りを極めて少な
くした状態という意味で「断熱」という語を用いてい
る。

【００１７】このように本発明では、プラズマ生成部で
ノズルの内壁を耐プラズマ性材料で構成しているため、
ノズル内壁がプラズマでエッチングされることなく、膜
質の良好な薄膜形成を行うことができる。又エッチング
においても長寿命化をはかることが可能となる。

【００１８】ここで少なくともプラズマ生成部の内壁を
構成する材料としては、耐プラズマ性と耐ふっ酸性が大
きく、かつプラズマを発生するために必要な条件である
抵抗率が高く誘電正接が低い物質である酸化アルミニウ
ム、窒化シリコン、窒化アルミニウム、アルミン酸マグ
ネシウム又はダイヤモンドを用いることが望ましい。ノ
ズル全体をこのような耐プラズマ性材料で構成してもよ
いし、内壁のみコーティングを行うようにしてもよい。
又耐プラズマ性材料で構成する領域はプラズマ生成部の
みでもよいし、ノズル全体でもよい。

【００１９】又シリコン薄膜生成装置においてはプラズ
マ生成部の内壁をシリコンで構成する。これにより、内
壁がエッチングされても生成される薄膜に混入しても不
純物を構成することなく形成可能である。

【００２０】更に、プラズマ生成が、ノズルの外側に巻
回せしめられた高周波誘導コイルによって行われる場
合、生成される円周電場はノズル中心軸上で小さく、端
にいく程大きくなるので、特にノズル管壁近傍で電場が
強くなり、反応性ガスは、よりプラズマ励起されやすい
が、本発明によればプラズマ生成部の内壁が耐プラズマ
性材料で構成されているため、エッチングされることな
く、良好に維持される。本発明によれば、被処理基体の
表面に噴射すべき反応性ガスが、プラズマ化され、反応
性の高い状態（励起状態、活性状態）となる。そして、
本発明の第２によれば、スロート部で管壁がプラズマで
エッチングされることなく良好にプラズマ化されたガス
が超音速ノズルによって断熱膨張されて音速よりも大き
い流速をもつように加速されるとともに効率良く、プラ
ズマ化され、この加速されたガスプラズマが被処理基体
の表面に向けて噴射される。このようにして、プラズマ
化され高反応性状態となったガスプラズマ流が、高純度
を維持し、噴射対象である被処理基体まで短時間で到達
する。従って、成膜速度が高まり、作業効率も向上する
こととなる。さらに、プラズマ化されたガスの温度は、
断熱膨張によって被処理基体が耐えられる温度にまで低
下せしめられるため、被処理基体の劣化を防止すること
ができる。反応性ガスを効率よくプラズマ化することが
でき、成膜に際しては膜質が向上する。また、エッチン
グに際しては清浄なエッチング表面を得ることができ
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面を参照しつつ詳細に説明する。

【００２２】本発明実施例のプラズマ成膜装置は、図１
及び図２に示すように、誘導コイル１に高周波電源２か
ら１３．５６ＭＨｚの高周波電流を印加し、酸化アルミ
ニウム製のラバールノズル３内を流れる原料ガスをプラ
ズマ励起して、ガスプラズマを生成し、これを真空チャ
ンバー４内に設置された ｎ⁺型の単結晶シリコン基板５
の表面に超音速で導くことにより、シリコン薄膜ｄを形
成するようにしたものである。ここで被処理基体として
の基板は基板支持台に設けられたヒータ６によって所望
の温度に維持できるように構成されており、熱電対８に
よって温度を検出しながら温度コントローラ９によって
ヒータ用電源７のヒータへの供給電圧を制御している。

【００２３】このラバールノズル（末広ノズルともい
う）では、図２に要部拡大図を示すようにノズル３は酸
化アルミニウムで構成され、通過する原料ガスは内壁を
エッチングすることなく、通過し断熱膨張せしめられて
ノズル出口から音速 aよりも大きい流速ｕで噴射される
ように、後述する条件の下で、構成されている。

【００２４】ラバールノズル３は、中細のノズルであ
り、被処理基体である線材の表面に噴射すべき原料ガス
を供給するガス導入口（２０ｍｍΦ）と、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たガス導入管
３ａと、ノズル全体で最小の断面積Ａ1（直径ｄ1：１０
ｍｍΦ）をなすスロート部３ｂとこのスロート部から所
定の広がり角をもって断面積が徐々に拡大せしめられ、
最大断面積Ａ2 （直径ｄ2：２２ｍｍΦ ）のガス噴射口
からプラズマ流Ｐが噴射されるガス噴射管３ｃとから構
成されている。そして、スロート部３ｂの外側には、プ
ラズマ生成手段として誘導コイル１（コイル径：１６ｍ
ｍ、コイル巻き数：５）が巻回されており、該誘導コイ
ル１に高周波電流が通電されるとスロート部３ｂ内に誘
導電磁場が形成され、スロート部３ｂを通過するガスが
プラズマ励起される。このようにして、最小の断面積Ａ
1 をもつスロート部３ｂで、良好にプラズマ化される。
そして、基板に向けて、ラバールノズル３の噴射口から
プラズマ流Ｐが噴射されるように構成されている。

【００２５】この装置では、ノズル内を通過する反応性
ガスが断熱膨張せしめられてノズル出口から音速 aより
も大きい流速ｕで噴射されるように、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。 ラバールノズル１は、
中細のノズルであり、被処理基体５の表面に噴射すべき
反応性ガス（例えばＳｉＨ₄とＨ₂の混合ガス）を供給す
るガス導入部（５０ｍｍΦ）と、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たガス導入管３ａと、
ノズル全体で最小の断面積Ａ1（直径ｄ1：１６ｍｍΦ）
をなすスロート部３ｂとこのスロート部から所定の広が
り角をもって断面積が徐々に拡大せしめられ、 最大断
面積Ａ2（直径ｄ2：４０ｍｍΦ ）のガス噴射口からプ
ラズマ流Ｐが噴射されるガス噴射管３ｃとから構成され
ている。そして、スロート部３ｂの外側には、プラズマ
生成手段として誘導コイル１（コイル径：１６ｍｍ、コ
イル巻き数：５）が巻回されており、該誘導コイル１に
高周波電流が通電されるとスロート部３ｂ内に誘導電磁
場が形成され、スロート部３ｂを通過するガスが、プラ
ズマ励起される。そして基板支持台４に載置された被処
理基体５としての単結晶シリコン基板に向けて、ラバー
ルノズル３の噴射口からプラズマ流Ｐが噴射されるよう
に構成されている。

【００２６】次に、この表面処理装置の動作について説
明する。まず、被処理基体５としてガラス基板をノズル
のガス噴出管３ｃの出口に設置し、基板温度を４００℃
とする。そして、ラバールノズル３のガス供給管３ａ
に、反応性ガスを供給する。そして、スロート部３ｂに
おいては、誘導コイル１に高周波電流（５００Ｗ、１
３．５６ＭＨｚ）が流れると、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
励起され、プラズマ化される。

【００２７】そして、プラズマ化された高密度ガスは、
下流側のガス噴出管３ｃによるノズルの広がりのために
膨張加速され、ガス噴射口から超音速のプラズマ流Ｐと
なって噴射される。このプラズマ流を１０分間にわたり
ガラス基板５上に導くことにより膜厚１μｍの多結晶シ
リコン層が形成される。

【００２８】成膜処理後のスロート部３ｂの内壁へのエ
ッチングも、薄膜の付着も見られなかった。従って、多
数回にわたり、成膜処理をくり返し効率良くおこなうこ
とができた。

【００２９】特に、高周波コイルにより生成される円周
電場はノズル中心軸上で小さく、端にいく程大きくなる
ので、より多くのガス粒子が強い電場領域に存在するこ
とになり、管壁で反応性ガスの活性度が高くなるが、本
発明によれば、耐プラズマ性の高い酸化アルミニウムを
用いているため、プラズマによりエッチングされること
もない。

【００３０】このようにして形成された多結晶シリコン
膜中の酸素不純物をＳＩＭＳによって測定した。その結
果酸素濃度が検出限界以下である０．１％以下となった
が、石英ガラスを用いた場合には１％程度であった。

【００３１】次にこの酸化アルミニウムの耐プラズマ
性、耐ふっ酸性、抵抗率、誘電正接を測定した結果を次
表に示す。

【００３２】 ここで耐プラズマ性についてはＡｒプラズマを１時間照
射したときにエッチングされる膜厚によって評価した。
また、耐ふっ酸性については、ふっ酸溶液に１日浸した
時の単位体積当りの腐蝕量によって評価した。この結果
から石英ガラスに比べて酸化アルミニウムの方が耐プラ
ズマ性において３倍、耐ふっ酸性については１０⁴倍程
度も大きくなっている。又、抵抗率、誘電正接において
も十分な値を持っていることが分かる。

【００３３】なお、前記実施例ではノズル全体を酸化ア
ルミニウムで構成したが、本発明の第２の実施例とし
て、図３に示すようにノズル３内壁にシリコン薄膜のコ
ーティングｃを施すようにしてもよい。この装置をシリ
コン薄膜の形成に用いる場合、ノズル内壁のコーティン
グＣが仮にエッチングされて被処理基板表面に到達した
としても、不純物となることなく、信頼性の高い薄膜形
成を行うことが可能となる。

【００３４】又、前記実施例ではノズルを酸化アルミニ
ウムで構成したが、これに限定されることなく適宜変更
可能である。又、薄膜形成においては、形成すべき薄膜
構成元素を含むコーティング材料を用いる様にすればよ
い。

【００３５】ところで、気体力学の理論によれば、たと
えば２原子気体の場合、導入された反応性ガスのよどみ
圧Ｐ0と噴射口の下流の圧力Ｐ1との比Ｐ1／Ｐ0が、約
０．５２以下、スロート部の断面積Ａ1と噴射口の断面
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。

【００３６】また、スロート部３ｂの前後の広がり角
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°程度とする必要があ
る。

【００３７】スロート部３ｂにおいて加熱、プラズマ化
された高密度の反応性ガスは、その熱によって反応性の
高い、つまりガラス基板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
をガラス基板上に噴射した場合には、ガラス基板がこの
温度に耐えられないことがある。

【００３８】しかしながら、ラバールノズル３は、上述
するように内部を通過する反応性ガスが断熱膨張せしめ
られるように設計されているため、この断熱膨張過程に
おいて急冷され、ガラス基板表面に達するまでにはガラ
ス基板の劣化を生じない程度の適切な温度になる。この
ときの温度は、上記末広比Ａ2／Ａ1（この例では０．
４）によって決まるので、ノズル３の設計条件によって
任意の温度を得ることができる。

【００３９】さらに、プラズマ流Ｐは、超音速をもつた
め、基板に到達するまでの時間が極めて短く、基板に到
達するまでに、プラズマ励起された状態が元の状態に戻
ってしまうことがない。このように、いわゆる励起状態
を維持したまま温度を適温まで下げることができる。従
って、膜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。以上説明した現象は、一次元流体力
学の理論により次のように説明される。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。

【００４０】 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３ｂ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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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を被処理基体Ｓの表面処理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／ｋｇ
Ｋ）、Ｍ＝５の場合、ｕ＝５１２３（ｍ／ｓ）とな
る）、被処理基体５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
で被処理基体に到達することができる。

【００４４】なお、以上説明した実施例では多結晶シリ
コン薄膜の形成例について説明したが、同様にして、例
えばＣＨ₄とＨ₂の混合気体を用いれば、グラファイト薄
膜、またＮＨ₄ガスとＢ₂Ｈ₆ガス等を反応性ガスとして
用いれば、ｃ-ＢＮを成膜することができる。

【００４５】また、反応性ガスの種類によっては、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。

【００４６】なお、実施例では、高周波誘導コイル１に
よってガスをプラズマ励起しているが、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
使用して励起するようにしてもよい。

【００４７】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、プラズマ生成部において反応性ガスとノズル内壁と
の反応を抑制し、長期にわたってくり返し高速で信頼性
の高い表面処理をおこなうことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】表面処理装置を示す図

【図２】本発明の第１の実施例の表面処理装置の要部断
面図

【図３】本発明の第２の実施例の表面処理装置の要部断
面図

【図４】従来例の装置を用いた場合の薄膜形成処理後の
ノズル断面を示す図

【符号の説明】

1 誘導コイル ２ 高周波電源 ３ ラバールノズル ３ａ ガス導入管 ３ｂ スロート部 ３ｃ ガス噴射管 ４ チャンバー ５ 被処理基板 Ｐ プラズマ流（高速プラズマジェット） ８ 熱電対 ９ 温度コントローラ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部を通過したガスを一端から噴射する
   ように構成されたノズルと、前記ノズルの流路の一部
   で、通過する反応性ガスを、プラズマ励起しガスプラズ
   マを生成するプラズマ生成部とを具備し、前記ノズルの
   噴射口近傍に配設された被処理基体に前記ガスプラズマ
   を噴射することにより前記被処理基体に表面処理をおこ
   なう表面処理装置において、 前記ノズルの内壁が、耐プラズマ性材料で構成されてい
   ることを特徴とする表面処理装置。
2. 【請求項２】 断面積が徐々に小さくなるように構成さ
   れたガス導入部と、ガス導入部に接続され、ノズル全体
   で最小の断面積をもつように構成されたスロート部と、
   該スロート部に接続され、所定の広がり角をもって断面
   積が徐々に拡大せしめられ、最大断面積をとるように構
   成されたガス噴射部とからなり、該ノズル内を通過する
   ガスが断熱膨張せしめられてガス噴射部から音速よりも
   大きい流速で噴射されるように加速するガス流路を構成
   する超音速ノズルと、前記超音速ノズルの前記スロート
   部の外側に巻回せしめられ前記超音速ノズル内を通過す
   るガスを励起し、プラズマ化する高周波誘導コイルから
   なるプラズマ生成手段とを具備し、被処理基体の表面に
   ガスプラズマを噴射することにより前記被処理基体の表
   面処理を行うようにした表面処理装置において、 前記超音速ノズルの内壁が耐プラズマ性材料で構成され
   ていることを特徴とする表面処理装置。
3. 【請求項３】 前記耐プラズマ性材料は、酸化アルミニ
   ウム、窒化シリコン、窒化アルミニウム、アルミン酸マ
   グネシウム又はダイヤモンドのいずれかを含むことを特
   徴とする請求項２記載の表面処理装置。
4. 【請求項４】 内部を通過したガスを一端から噴射する
   ように構成されたノズルと、前記ノズルの流路の一部
   で、通過する反応性ガスを、プラズマ励起しガスプラズ
   マを生成するプラズマ生成部とを具備し、前記ノズルの
   噴射口近傍に配設された被処理基体に前記ガスプラズマ
   を噴射することにより前記被処理基体表面にシリコン薄
   膜を形成する表面処理装置において、 前記ノズルの内壁が、シリコンで構成されていることを
   特徴とする表面処理装置。
5. 【請求項５】 内部を通過したガスを一端から噴射する
   ように構成されたノズルと、前記ノズルの流路の一部
   で、通過する反応性ガスを、プラズマ励起しガスプラズ
   マを生成するプラズマ生成部とを具備し、前記ガスプラ
   ズマを噴射するように構成されたノズルにおいて、 前記ノズルの内壁が、耐プラズマ性材料で構成されてい
   ることを特徴とするノズル。