CN108885994B - 簇射头及真空处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实现等离子体密度的面内偏差的均匀化。本发明的一方式的簇射头具有头主体和簇射板。上述头主体具有内部空间。上述簇射板具有与上述内部空间连通的多个气体喷射口、从上述多个气体喷射口喷射气体的气体喷射面、配置在上述气体喷射面的多个孔部。在上述簇射板中的构成方式为，上述多个孔部的表面积从上述气体喷射面的中心呈放射状阶段性增大。

Description

簇射头及真空处理装置
技术领域
本发明涉及簇射头及真空处理装置。
背景技术
作为成膜工艺或蚀刻工艺中利用的一个放电方式，有使用电容耦合等离子体(CCP)的方式。例如，在使用了该方式的CVD(Chemical Vapor Deposition：化学气相沉积)装置中，将阴极和阳极配置为相向，在阳极上配置基板，向阴极接入电力。而且，在阴极和阳极之间产生电容耦合等离子体，在基板上形成膜。另外，作为阴极，为了向基板上均匀地供给放电气体，有时使用设置有多个气体喷射口的簇射头(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005－328021号公报。
发明内容
发明要解决的问题
但是，在使用了簇射头的电容耦合方式中，阴极及阳极越是大型，有时基板内的等离子体密度的面内偏差越大。由此，有时形成于基板上的膜的膜质的面内偏差变大。
鉴于以上的情况，本发明的目的在于，提供一种使等离子体密度的面内偏差更均匀的簇射板及真空处理装置。
用于解决问题的方案
为了实现上述目的，本发明一方式的簇射头具备头主体和簇射板。所述头主体具有内部空间。所述簇射板具有与所述内部空间连通的多个气体喷射口、从所述多个气体喷射口喷射气体的气体喷射面、配置在所述气体喷射面的多个孔部。在所述簇射板中的构成方式为，所述多个孔部的表面积从所述气体喷射面的中心呈放射状阶段性增大。
在该簇射头中，所述簇射板除具有多个气体喷射口之外，还在气体喷射面具有表面积从气体喷射面的中心呈放射状阶段性增大的所述多个孔部。由此，如果使用该簇射头，则等离子体密度的面内偏差变得更均匀。
在所述的簇射头中，所述气体喷射面也可以具有中心区域、和相对于所述中心区域呈同心状配置且包围所述中心区域的多个区域。在彼此相邻的两个所述区域中，配置在与所述中心区域相反一侧的所述区域的所述多个孔部各自的表面积也可以比配置在所述中心区域一侧的所述区域的所述多个孔部各自的表面积大。
根据这样的簇射头，在包围所述中心区域且彼此相邻的两个所述区域中，配置在与所述中心区域相反一侧的所述区域的所述多个孔部各自的表面积比配置在所述中心区域一侧的所述区域的所述多个孔部各自的表面积大。由此，如果使用该簇射头，则等离子体密度的面内偏差变得更均匀。
在所述的簇射头中，配置在与所述中心区域相反一侧的所述区域的所述多个孔部各自的内径也可以与配置在所述中心区域一侧的所述区域的所述多个孔部各自的内径相同。
根据这种簇射头，在包围所述中心区域且彼此相邻的两个所述区域中，配置在与所述中心区域相反一侧的所述区域的所述多个孔部各自的内径与配置在所述中心区域一侧的所述区域的所述多个孔部各自的内径相同。由此，如果使用该簇射头，则不易产生空心阴极放电，等离子体密度的面内偏差变得更均匀。
在所述的簇射头上，配置在与所述中心区域相反一侧的所述区域的所述多个孔部各自的深度也可以比配置在所述中心区域一侧的所述区域的所述多个孔部各自的深度深。
根据这种簇射头，在包围所述中心区域且彼此相邻的两个所述区域中，配置在与所述中心区域相反一侧的所述区域的所述多个孔部各自的深度比配置在所述中心区域一侧的所述区域的所述多个孔部各自的表面积深。由此，如果使用该簇射头，则等离子体密度的面内偏差变得更均匀。
在所述的簇射头中，所述中心区域还可以具有多个孔部。配置在所述中心区域的所述多个孔部各自的表面积也可以比配置在与所述中心区域相邻的所述区域的所述多个孔部各自的表面积小。
根据这种簇射头，在所述中心区域还配置多个孔部，配置在所述中心区域的所述多个孔部各自的表面积也可以比配置在与所述中心区域相邻的所述区域的所述多个孔部各自的表面积小。由此，如果使用该簇射头，则等离子体密度的面内偏差变得更均匀。
在所述的簇射头中，也可以将配置在与所述中心区域相反一侧的所述区域的所述多个孔部的一部分配置在所述中心区域一侧的所述区域。也可以将配置在所述中心区域一侧的所述区域的所述多个孔部的一部配置在与所述中心区域相反一侧的所述区域。
根据这样的簇射头，在包围所述中心区域且彼此相邻的两个所述区域中，将配置在与所述中心区域相反一侧的所述区域的所述多个孔部的一部分配置在所述中心区域一侧的所述区域。另外，将配置在所述中心区域一侧的所述区域的所述多个孔部的一部分配置在与所述中心区域相反一侧的所述区域。由此，如果使用该簇射头，则等离子体密度的面内偏差变得更均匀。
为了实现所述目的，本发明一方式的真空处理装置具备真空槽、簇射头、支承台。所述真空槽能够维持负压状态。所述簇射头具有所述头主体和所述簇射板。所述支承台与所述簇射头相向，能够支承基板。
该真空处理装置具有所述簇射头。由此，如果使用该真空处理装置，则等离子体密度的面内偏差变得更均匀。
发明效果
如上所述，根据本发明，提供一种使等离子体密度的面内分布更均匀的簇射板及真空处理装置。
附图说明
图1(a)是表示本实施方式的真空处理装置的概要剖视图。图1(b)是表示本实施方式的簇射板的一部分的概要剖视图。
图2(a)是表示本实施方式的等离子体解析的等离子体解析模型的概要剖视图。图2(b)～图2(d)是表示本实施方式的等离子体解析结果的概要剖视图及表示等离子体密度的图表图。
图3是表示本实施方式的孔部的深度与等离子体密度的关系的图表图。
图4(a)是表示本实施方式的簇射板的概要俯视图。图4(b)是表示图4(a)的虚线222d包围的区域的概要俯视图。图4(c)～4图(f)是表示本实施方式的簇射板的孔部的概要剖视图。
图5(a)是通过本实施方式的基板处理装置形成膜的基板的概要俯视图。图(b)是表示比较例的膜的膜厚分布的概要图表。图(c)是表示本实施方式的膜的膜厚分布的概要图表。
图6是表示本实施方式及比较例的膜的应力分布的概要图表。
图7是表示成膜条件与最外区域的孔部的深度的最佳值的关系的概要图表。
图8(a)是表示本实施方式的簇射板的气体喷射面的其它方式的概要俯视图。图(b)是表示划分本实施方式的簇射板的其它方式的概要俯视图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。各附图中，有时导入XYZ轴坐标。
图1(a)是表示本实施方式的真空处理装置的概要剖视图。图1(b)是表示本实施方式的簇射板的一部分的概要剖视图。
本实施方式的真空处理装置1具有真空槽10、支承部11、盖部12、簇射头20、支承台30、气体供给源40、电力供给单元50、55。真空处理装置1兼备通过等离子体CVD(ChemicalVapor Deposition)法在基板80形成膜的成膜单元和通过干式蚀刻去除形成于基板80的膜的蚀刻单元。
在真空处理装置1中，放电等离子体通过电容耦合方式例如形成于簇射头20和支承台30之间。该放电等离子体例如通过辉光放电形成。在本实施方式中，将簇射头20和支承台30之间的空间作为等离子体形成空间10p。在真空处理装置1作为等离子体CVD装置起作用的情况下，例如，簇射头20作为阴极起作用，支承台30作为阳极起作用。另外，在真空处理装置1作为RIT(Reactive Ion Etching：反应离子蚀刻)等蚀刻装置起作用的情况下，例如，簇射头20作为阳极起作用，支承台30作为阴极起作用。
真空槽10包围支承台30。盖部12与真空槽10相向。支承部11附设于盖部12。在真空槽10上经由排气口10h连接有例如涡轮分子泵等真空泵(未图示)。由此，可以将簇射头20和支承台30之间维持在负压状态。例如，在图1(a)的例子中，由簇射头20、真空槽10、以及支承部11包围的空间通过真空泵维持在负压状态。由盖部12、簇射头20、以及支承部11包围的空间可以是大气，也可以是负压状态。盖部12作为对接入簇射头20的高频进行屏蔽的屏蔽箱起作用。在由盖部12、簇射头20、以及支承部11包围的空间维持负压状态的情况下，能够将真空槽10和盖部12一并看作真空容器。该情况下，能够将真空容器内的至少一部分空间维持为负压状态。另外，在真空槽10设置有用于测量真空槽10内的压力的压力计(未图示)。
簇射头20具有头主体21、簇射板22、绝缘部件27。簇射头20隔着绝缘部件27而被真空槽10的支承部11支承。由此，将簇射头20与真空槽10绝缘。另外，簇射头20能够从真空处理装置1拆下。
头主体21具有内部空间28。经由设置于头主体21的内部的气体导入管42向内部空间28导入放电气体。气体导入管42的气体导入口例如位于内部空间28的中心。由此，向内部空间28均匀地供给放电气体。气体导入口不限于一个，也可以设置多个。
簇射板22与头主体21以密合的方式接合。簇射板22具有板基材22b、多个气体喷射口23、气体喷射面22s、多个孔部25。多个气体喷射口23分别贯穿板基材22b。多个气体喷射口23分别与内部空间28连通。
在簇射板22中与内部空间28相反一侧的板基材22b的面成为气体喷射面22s。放电气体从内部空间28经由多个气体喷射口23从气体喷射面22s喷射出。
在本实施方式中，簇射板22除多个气体喷射口23之外，还设置有多个孔部25。多个孔部25配置在气体喷射面22s。各多个孔部25以不与各多个气体喷射口23重叠的方式配置在气体喷射面22s。
多个孔部25未贯穿板基材22b。例如，多个孔部25是从气体喷射面22s朝向板基材22b的内部挖出的孔。在簇射板22中多个孔部25的表面积构成为从气体喷射面22s的中心22c呈放射状阶段性增大。
板基材22b的厚度为5mm以上且50mm以下。作为一例，板基材22b的厚度为25mm。多个气体喷射口23各自的内径比多个孔部25各自的内径小。多个气体喷射口23各自的内径为0.3mm以上且1mm以下。多个气体喷射口23各自的内径相同。作为一例，多个气体喷射口23各自的内径为0.7mm。
板基材22b及头主体21例如包含铝(Al)、铝合金、不锈钢等导电体。在板基材22b及头主体21上，为了提高耐蚀性，根据需要也可以实施氧化皮膜处理。
支承台30能够支承基板80。支承台30与簇射板22相向。载置了基板80的支承台30的基板载置面实质地相对于簇射板22平行。支承台30例如具有包含导电体的结构。在支承台30上载置了基板80的面可以是导电体，也可以是绝缘体。例如，在支承台30上载置了基板80的面上也可以设置静电卡盘。在支承台30包含绝缘体、静电卡盘的情况下，即使将支承台30接地，在基板80和地线之间也会产生寄生电容31。
在支承台30以能够向基板80供给偏压电力的方式连接有电力供给单元55。电力供给单元55例如可以是交流电源(高频电源)，也可以是直流电源。例如，在将真空处理装置1作为RIT等蚀刻装置使用的情况下，通过电力供给单元55对基板80接入电力，对基板80施加偏压电位。进而，在支承台30也可以内置将基板80加热或冷却至规定温度的调温机构。支承台30和簇射板22之间的距离(以下为电极间距离)为10mm以上且30mm以下。作为一例，电极间距离为20mm。
在支承台30载置了基板80的载置面的平面形状与基板80的平面形状对应。簇射板22的平面形状也与载置面的平面形状对应。例如，如果基板80是适用于面板等的矩形状的基板，则载置面及簇射板22的平面形状为矩形。如果基板80是适用于半导体装置等的晶片基板，则载置面及簇射板22的平面形状为圆状。在本实施方式中，作为一例，载置面及簇射板22的平面形状为矩形。但是，载置面及簇射板22的面积比基板80的面积大。此外，基板80例如是厚度为0.5mm的玻璃基板。基板80的尺寸例如为1500mm×1300mm以上。
气体供给源40向簇射头20的内部空间28供给工艺气体(成膜气体、蚀刻气体等)。气体供给源40具有流量计41和气体导入管42。气体导入管42中的工艺气体的流量通过流量计41进行调节。
电力供给单元50具有电源51、匹配电路部(匹配箱)52、配线53。配线53与簇射头20的中心连接。匹配电路部52配置在簇射头20和电源51之间。电源51例如是RF电源。电源51也可以是VHF电源。进而，电源51也可以是直流电源。在电源51是直流电源的情况下，从电力供给单元50中去除匹配电路部52。
例如，当从簇射头20向等离子体形成空间10p导入工艺气体，从电源51经由配线53向簇射头20接入电力时，在等离子体形成空间10p产生放电等离子体。例如，在向等离子体形成空间10p导入成膜气体，在等离子体形成空间10p产生成膜等离子体的情况下，在基板80形成膜。该情况下，真空处理装置1作为成膜装置起作用。另一方面，在向等离子体形成空间10p导入蚀刻气体，在等离子体形成空间10p产生蚀刻等离子体的情况下，从基板80去除膜。该情况下，真空处理装置1作为蚀刻装置起作用。
以上，在对所说明的真空处理装置1的作用进行说明之前，对比较例的真空处理装置的作用进行说明。比较例的真空处理装置具有未在簇射板22上设置孔部25的结构。
在这样的比较例中，基板80的尺寸越大，等离子体密度的面内偏差越大。由此，由等离子体CVD形成的膜的膜质(膜厚、膜应力等)的面内偏差可能增大。另外，在蚀刻时，蚀刻速度的面内偏差也可能变大。
在电容耦合方式中，从电源51对阴极(簇射头)施加高频电力。但是，从电源51向簇射头供给的高频未侵透到构成簇射头的导电体的内部，而在导电体的表面传导并向簇射板传播(表皮效应)。
在簇射板上的任意的1点，来自任意的方向传播有电磁波。由此，在该任意的1点，合成具有多个相位的电磁波。但是，根据簇射板的场所而电磁波的合成不同，有时在簇射板存在驻波。
由此，在簇射板的面内产生电压分布。频率越大或者簇射板的面积越大，该现象越显著。例如，有时对簇射板施加的电力在簇射板的中心附近最高，簇射板的端部附近的电压最低。特别是在簇射板的平面形状为矩形的情况下，对簇射板施加的电力的趋势为，在簇射板的中心附近最高，处于4角附近的电压最低。
由此，在比较例中，在电压最高的中心附近集中放电电流，在中心附近的等离子体密度最高。因此，在比较例中，在簇射板的中心附近产生更多的离子基，在簇射板的中心附近离子能量也变高。其结果，在比较例中，形成于基板上的膜的膜质(膜厚、膜应力等)及蚀刻速度的面内偏差增大。
在基板尺寸较小的情况下(例如920×730mm以下)，这种等离子体密度的面内偏差有时可以被忽视。但是，基板尺寸越大(例如920×730mm以上)，越不能忽视该等离子体密度的面内偏差。
作为应对这种现象的一个方法，有改变放电电力、气体流量、流量比率、放电压力、阴极·阳极间距离等成膜条件的方法。但是，在该方法中，成膜速度变慢、或即使膜厚分布被改善膜应力分布也不能改善。结果是，在该方法中，等离子体密度的面内偏差不能改善。
与之相对，在本实施方式中，在簇射板22的气体喷射面22s除了设置多个气体喷射口23之外，还设置有多个孔部25。而且，多个孔部25的深度随着从中心22c朝向端部22e而阶段性变化。例如，在接入电力时，在簇射板22上电压最高的中心22c的附近未设置孔部25。另外，在接入电力时，在簇射板22上电压最弱的端部22e的附近配置有深度最深的孔部25。
由此，簇射板22上的气体喷射面22s的实际有效的表面积(每单位面积的表面积)从中心22c朝向端部22e阶段性变大。其结果，在孔部25的深度最深的端部附近，相较于中心附近容易引起放电，通过孔部25的配置而对由簇射板22具有的电压分布所引起的等离子体密度的面内偏差进行修正，等离子体密度在簇射板22的面内变得均匀。
此外，在电容耦合方式中，放电频率越高则等离子体密度越高，处于离子损伤降低的趋势。因此，从生产性的提高、膜质的高品质化的观点出发，例如，放电频率优选为比13.56MHz高的27.12MHz。但是，当放电频率变高时，膜质(膜厚、膜应力)的面内偏差增大。
另一方面，当将放电频率设为比13.56MHz低频、或者采用直流放电时，离子能量变得过强，有时膜质、蚀刻特性变差。由此，在本实施方式中，作为放电频率，选择13.56MHz。
接着，以下说明本实施方式的簇射板22的作用的具体例。
图2(a)是表示本实施方式的等离子体解析的等离子体解析模型的概要剖视图。图2(b)～图2(d)是表示本实施方式的等离子体解析结果的概要剖视图及表示等离子体密度的图表图。
在图2(a)所示的等离子体解析模型中，在相当于簇射板22的阴极(Cathode)上配置有圆锥形状的孔部。相当于基板80的阳极(Anode)和阴极之间的电极间距离为20mm。在阳极和阴极之间存在压力300Pa的氮气。高频的频率为13.56MHz。“a/2”是孔部的半径(mm)，“b”是孔部的深度(mm)。
另外，图2(b)～图2(d)中，通过黑白的浓淡表示电子生成率的大小。例如，在图2(b)～图2(d)中，意味着越是黑色浓的部分，电子生成率(/m3/sec)越高。电子生成率例如依赖于放电电压。如果放电电压降低，则电子生成率也降低，因此，作为成膜速度、膜应力、蚀刻速度的决定因素的离子基生成率、离子的照射能量降低。
图2(b)表示没有孔部的阴极的电子生成率。如图2(b)所示，在分别离开阴极及阳极约5mm的位置，电子生成率最高。
与之相对，图2(c)表示在阴极形成有内径4.3mm、深度5mm的孔部时的电子生成率。在分别离开阴极及阳极约5mm的位置，电子生成率变高。但是，在图2(c)的例子中，在阴极侧孔部的中心附近，电子生成率相对变高。即，在图2(c)的例子中发现通过在阴极形成孔部而使等离子体放电的情况改变。
图2(d)表示在阴极形成有内径8.7mm、深度5mm的孔部时的电子生成率。在该条件下，电子在阳极侧不易生成，在阴极侧的孔部的中心附近优先生成，放电的方式与图2(b)、(c)大幅不同。在图2(d)中，推测为在孔部内产生空心效应。
在发现了空心效应的情况下，在阳极侧几乎不生成电子，因此，在阳极的附近也不易生成离子。因此，向阳极(基板)侧的离子照射减少，难以对朝向基板的离子照射作为决定因素的膜应力进行控制。由此，在本实施方式中，在簇射板22上设置有未发现空心效应的内径4mm左右的孔部25。例如，在簇射板22的气体喷射面22s形成有内径为3.5mm的孔部25。
图3是表示本实施方式的孔部的深度和等离子体密度的关系的图表图。
例如，在将氮气用作放电气体的情况下，如果孔部25的深度为2.5mm，则与未形成孔部25的情况相比，可知等离子体密度为1.25以上。进而，如果孔部的深度为5mm，则与未形成孔部的情况相比，可知等离子体密度为1.3倍以上。
根据这些结果可知，通过在簇射板22的气体喷射面22s形成孔部25，与在气体喷射面22s未形成孔部25的情况相比，等离子体密度增加。进而，可知，孔部25的深度越深，等离子体密度变得越高。即，气体喷射面22s上的孔部25的表面积越大，等离子体密度变得越高。其原因为，作为一个示例，是由孔部25的表面积越大则从孔部25放出的二次电子的数量越增加引起的。
如果使用这种簇射板22，则能够通过调节配置在簇射板22的孔部25的深度，将簇射板22的等离子体密度的面内偏差控制得更均匀。
以下，对设置于簇射板22的多个孔部25的配置进行说明。
图4(a)是表示本实施方式的簇射板的概要俯视图。图4(b)是表示由图4(a)的虚线222d包围的区域的概要俯视图。图4(c)～图4(f)是表示本实施方式的簇射板的孔部的概要剖视图。
如果通过电磁分析来对簇射板22的电场强度分布进行分析，则发现了越靠中心22c，电场强度越强，且越靠端部22e，电场强度越弱。另外，判明簇射板22的面内的电场强度的等强线(通过同一电场强度的点的聚集而形成的线)例如为同心状的椭圆状。
例如，如图4(a)所示，配置在簇射板22的孔部25的配置区域对应于电场强度划分成多个区域。例如，气体喷射面22s具有中心区域221和相对于中心区域221呈同心状配置的多个区域222、223、224、225。例如，中心区域221由区域222包围，区域222由区域223包围，区域223由区域224包围。进而，区域224由区域225包围。
本实施方式的簇射板22的平面形状作为一例为长方形。在此，将与簇射板22的长端部22L平行的方向设为第一方向(Y轴方向)，将与簇射板22的短端部22N平行的方向设为第二方向(X轴方向)。第二方向与第一方向正交。在中心区域221及多个区域222、223、224各区域中，第一方向上的直径比第二方向上的直径长。例如，中心区域221及多个区域222、223各自的外形为椭圆状。换言之，划分中心区域221及多个区域222、223各区域的边界线为椭圆状(例如，长轴大约为短轴的2倍)。
在此，区域224在簇射板22的短端部22N被中断，不为连续的区域。但是，在引出将区域224的外形连续相连的假想线的情况下，该假想线的外形为椭圆状。另外，区域225为气体喷射面22s的区域225外的区域。
在中心区域221及多个区域222、223、224、225的各区域，与多个孔部25一并配置有多个气体喷射口23。在此，孔部25是后述的孔部252、253、254、255的总称。此外，在图4(a)的例子中，在中心区域221未配置孔部25。
例如，图4(b)表示区域222的虚线222d所包围的区域的平面。如图4(b)所示，多个孔部252在气体喷射面22s呈蜂窝状配置。气体喷射口23例如配置在以彼此相邻的三个孔部252的中心为顶点的三角形的中心。
但是，设于气体喷射面22s的孔部25的表面积根据多个区域222、223、224、225的各区域而不同。例如，在彼此相邻的两个区中，配置在与中心区域221相反一侧的区域的多个孔部25各自的表面积比配置在中心区域221一侧的区域的多个孔部25各自的表面积大。
例如，如图4(c)～图4(f)所示，配置在区域222的外侧的区域223的孔部253的表面积比配置在区域222的孔部252的表面积大。配置在区域223的外侧的区域224的孔部254的表面积比配置在区域223的孔部253的表面积大。配置在区域224的外侧的区域225的孔部255的表面积比配置在区域224的孔部254的表面积大。
在此，配置在与中心区域221相反一侧的区域的多个孔部25各自的内径与配置在中心区域221一侧的区域的多个孔部25各自的内径相同。例如，配置在区域222的外侧的区域223的孔部253的内径R3与配置在区域222的孔部252的内径R2相同。配置在区域223的外侧的区域224的孔部254的内径R4与配置在区域223的孔部253的内径R3相同。配置在区域224的外侧的区域225的孔部255的内径R5与配置在区域224的孔部254的内径R4相同。即，内径R2、R3、R4、R5各自相同。此外，内径R2、R3、R4、R5为气体喷射面22s的位置处的内径。
在本实施方式的簇射板22上，配置在多个区域222、223、224、225的各区域的孔部25的表面积通过改变深度而变化。例如，配置在与中心区域221相反一侧的区域的多个孔部25各自的深度比配置在中心区域221一侧的区域的多个孔部25各自的深度深。配置在区域222的外侧的区域223的孔部253的深度D3比配置在区域222的孔部252的深度D2深。配置在区域223的外侧的区域224的孔部254的深度D4比配置在区域223的孔部253的深度D3深。配置在区域224的外侧的区域225的孔部255的深度D5比配置在区域224的孔部254的深度D4深。
在此，当不改变深度地扩大内径来增加孔部25的表面积时，气体喷射面22s的孔部25的占有面积增加。由此，越是进一步扩大了孔部25的内径的区域，多个孔部25的配置密度越低、或者孔部25和气体喷射口23越彼此产生干涉。
假如在孔部25和气体喷射口23重叠的情况下，孔部25的深度越深，气体喷射口23的长度越短。由此，针对每一区域222、223、224、225，气体喷射口23的电导率会发生变化，从区域222、223、224、225分别喷射的气体流量会发生变化。
另外，在簇射板22上，孔部25的内径比气体喷射口23的节距小。当孔部25的内径比气体喷射口23的节距大时，气体喷射口23的个数减少。当气体喷射口23的个数减少时，从每一个的气体喷射口23喷射的气体流量变多，气体喷射面22s上的气体流量分布容易受到气体喷射口23的尺寸偏差的影响。进而，气体喷射口23的图案会反映在膜厚分布上。
另外，当扩大孔部25的内径而增大孔部25的表面积时，在孔部25内产生空心阴极放电、或者产生异常放电，等离子体密度可能局部变高。或者，在孔部25内产生空心阴极放电、或产生异常放电时，附着于簇射板22的膜容易剥离。由此，在本实施方式中，通过不改变内径而改变深度，能够使多个区域222、223、224、225各自包含的孔部25的表面积变化。
簇射板22的尺寸为1500mm×1300mm以上。作为一例，在基板80的尺寸为1850mm×1500mm的情况下，簇射板22的尺寸为2000mm×1700mm。气体喷射口23的气体喷射面22s上的节距为电极间距离的1/2左右。在簇射板22(尺寸：2000mm×1700mm)上配置有约52000个气体喷射口23，且配置有约200000个的孔部25。
此外，在基板80及支承台30的平面形状为圆状的情况下，与该形状对应，簇射板22的平面形状也为圆状。该情况下，中心区域221及多个区域222、223、224、225各自的平面形状为圆状。
另外，在中心区域221也可以配置多个孔部25。该情况下，配置在中心区域221的多个孔部25各自的表面积被设定为与配置在与中心区域221相邻的区域222的多个孔部25各自的表面积小。
另外，在本实施方式中，示例了作为多个孔部25的平面形状为圆状的形状，但不限于此。多个孔部25的平面形状可以为矩形状，也可以为椭圆状。
图5(a)是通过本实施方式的基板处理装置形成膜的基板的概要俯视图。图5(b)是表示比较例的膜的膜厚分布的概要性的图表图。图5(c)是表示本实施方式的膜的膜厚分布的概要性的图表图。
图5(a)所示的基板80为玻璃基板。在基板80上，例如，第一方向的长度为1850mm，第二方向的长度为1500mm。图5(b)、(c)中示出在第一方向或第二方向上为平行且穿过基板80的中心80c的线上的膜厚分布。成膜条件如下。形成于基板80上的膜为SiNx膜。SiNx膜成膜于基板80。
成膜气体：SiH4(流量：1.6slm)/NH3(流量：16slm)
放电压力：265Pa
簇射板－基板间距离：21mm
放电电力：14.5kW(频率：13.56MHz)
基板温度：350℃
在图5(b)所示的比较例中，在簇射板上未设置孔部25。在比较例中，基板80的中心80c的膜厚最厚，越朝向基板80的外周，膜厚越薄。即，比较例示出向上凸的膜厚分布。这与越靠簇射板的中心，等离子体密度越高，越靠簇射板的端部，等离子体密度越低对应。
与之相对，图5(c)表示本实施方式的实施例1、2的结果。在实施例1、2中，在簇射板22上设置有多个孔部25。例如，在实施例1中，区域222的孔部252的深度D2为1.5mm，区域223的孔部253的深度D3为3mm，区域224的孔部254的深度D4为4.5mm，区域225的孔部255的深度D5为6mm。在实施例1中，基板80的中心80c的膜厚最薄，越朝向基板80的外周，膜厚越厚。即，图5(c)的结果示出通过在簇射板22上形成多个孔部25，膜厚分布被控制。
进而，在实施例2中，将区域222的孔部252的深度D2、区域223的孔部253的深度D3、区域224的孔部254的深度D4及区域225的孔部255的深度D5分别设定为比实施例1各自的值更浅。该情况下，形成于基板80的膜的膜厚分布在第一方向及第二方向上实质上均匀。
图6是表示本实施方式及比较例的膜的应力分布的概要性的图表图。
图6的横轴与中心区域221及区域222、223、224、225的位置对应。图6的纵轴是SiNx膜的应力值的标准值。图6中，意味着纵轴的负值的绝对值越大，压缩应力越强，纵轴的正值的绝对值越大，拉伸应力越强。
在比较例中，在中心区域221成膜的SiNx膜具有压缩应力。而且，越从中心区域221朝向外侧的区域，SiNx膜与压缩应力相比而越具有拉伸应力。这与在未设置孔部25的簇射板中的中心区域221的等离子体密度最高，越从中心区域221朝向外侧的区域，等离子体密度越低对应。
另一方面，在实施例1中，在中心区域221成膜的SiNx膜具有拉伸应力。而且，在实施例1中，越是从中心区域221朝向外侧的区域，在SiNx膜上，与拉伸应力相比，压缩应力越强。即，图6的结果示出通过在簇射板22上形成多个孔部25，应力分布被控制。
另外，基于实施例1的结果，也能够使中心区域221及区域222、223、224、225各自的应力更均匀。例如，要使实施例1的线的斜度更平缓，将区域222的孔部252的深度D2、区域223的孔部253的深度D3、区域224的孔部254的深度D4及区域225的孔部255的深度D5分别设定为比实施例1各自的值浅。
例如，在实施例2中，将区域222的孔部252的深度D2设定为0.33mm，将区域223的孔部253的深度D3设定为0.65mm，将区域224的孔部254的深度D4设定为0.98mm，及将区域225的孔部255的深度D5设定为1.3mm。该情况下，中心区域221及区域222、223、224、225各自上的应力实质上均匀。
配置在各区域的孔部25的深度也根据成膜条件而变化。
例如，图7(a)及图7(b)是表示成膜条件与最外区域的孔部的深度的最佳值的关系的概要图表。图7(a)及图7(b)表示成膜条件与区域225的孔部255的最佳值的关系。
例如，如图7(a)所示，区域225的孔部255的最佳值在将放电压力设定为比上述条件(265Pa)高时，位移到大于1.3mm的值。相反，当将放电压力设定为比上述条件低时，孔部255的最佳值位移到小于1.3mm的值。
另外，如图7(b)所示，区域225的孔部255的最佳值在将电极间距离设定为比上述条件(21mm)宽时，位移到大于1.3mm的值。相反，当将电极间距离设定为比上述条件窄时，孔部255的最佳值位移到小于1.3mm的值。这样，配置在各区域的孔部25的深度根据成膜条件适宜调节。
另外，在本实施方式中，将簇射板22的气体喷射面22s呈同心状划分的区域数不限于5个。例如，将气体喷射面22s呈同心状划分的区域数也可以为6个以上。例如，中心区域221及区域222、223、224、225分别被进一步呈同心状由10个区域进行划分，将气体喷射面22s呈同心状划分的区域的个数也可以是50个。
例如，在实施例1中，相邻的区域的孔部25的深度的差为1.5mm。在实施例1中，如果划分气体喷射面22s的区域数为50个，则相邻的区域的孔部25的深度的差为0.15mm(1.5mm/10)，相邻的区域的孔部25的深度的差进一步减小。另外，在实施例2中，相邻的区域的孔部25的深度的差约为0.3mm。在实施例2中，如果划分气体喷射面22s的区域数为50个，则相邻的区域的孔部25的深度的差为0.03mm(0.3mm/10)，相邻的区域的孔部25的深度的差进一步减小。
这样，通过增加划分数，簇射板22的面内的等离子体密度更均匀，基板80的面内的膜的膜质(膜厚、应力等)更均匀。
图8(a)是表示本实施方式的簇射板的气体喷射面的其它方式的概要俯视图。图8(b)是表示划分本实施方式的簇射板的其它方式的概要俯视图。
在簇射板22上，配置在各区域的孔部25也可以横跨相邻的区域配置。即，也可以将配置在与中心区域221相反一侧的区域的多个孔部的一部分配置在中心区域221一侧的区域，将配置在中心区域221一侧的区域的多个孔部25的一部分配置在与中心区域221相反一侧的区域。
例如，图8(a)表示区域222和与区域222相邻的区域223的例子。在此，区域222配置在中心区域221一侧，区域223配置在与中心区域221相反一侧。另外，图8(a)中，为了明确孔部252和孔部253，对孔部252标注灰色。如图8(a)所示，将配置在区域223的多个孔部253的一部分配置在中心区域221一侧的区域222。进而，将配置在区域222的多个孔部252的一部分配置在区域223。
如果是这样的配置，则相邻的区域的孔部25的深度的差被进一步平缓化，簇射板22的面内的等离子体密度变得更均匀。由此，基板80的面内的膜的膜质(膜厚、应力等)变得更均匀。
另外，划分各区域的边界线的最佳形状不限于椭圆状。例如，在图8(b)所示的例子中，在与第一方向平行且包含中心22c的线A与划分各区域的边界线的交点处，边界线弯曲。进而，在与第二方向平行且包含中心22c的线B与划分各区域的边界线的交点处，边界线弯曲。
这样的边界线的平面形状通过与簇射板22的平面形状、放电条件对应的电磁分析来决定。由此，中心区域221、区域222、223、224、225各自上的等离子体密度的面内偏差变得更均匀。
这样，在本实施方式的簇射头20中，在簇射板22上，除多个气体喷射口23之外，还设置有表面积从气体喷射面22s的中心22c向气体喷射面22s呈放射状阶段性增大的多个孔部25。由此，如果使用该簇射头20，则等离子体密度的面内偏差变得更均匀。由此，形成于基板80上的膜的膜质(膜厚、膜应力)的面内分布、蚀刻速度的面内分布被改善。特别是，基板80的尺寸越大，簇射头20越有效起作用。
以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限于上述的实施方式，当然可以增加各种变更。
附图标记说明
1 真空处理装置；
10 真空槽；
10h 排气口；
10p 等离子体形成空间；
11 支承部；
12 盖部；
20 簇射头；
21 头主体；
22 簇射板；
22c 中心；
22b 板基材；
22e 端部；
22s 气体喷射面；
22c 中心；
22L 长端部；
22N 短端部；
23 气体喷射口；
25、252、253、254、255 孔部；
27 绝缘部件；
28 内部空间；
30 支承台；
31 电容；
40 气体供给源；
41 流量计；
42 气体导入管；
50、55 电力供给单元；
51 电源；
52 匹配电路部；
53 配线；
80 基板；
80c 中心；
221 中心区域；
222、223、224、225 区域；
222d 虚线。

Claims (7)

1.一种簇射头，具有：
头主体，其具有内部空间；
簇射板，其构成为具有与所述内部空间连通的多个气体喷射口、从所述多个气体喷射口喷射气体的气体喷射面、以及配置在所述气体喷射面的多个孔部，且所述多个孔部的平面形状为圆状、矩形状或椭圆状，所述多个孔部的表面积从所述气体喷射面的中心呈放射状阶段性增大，
所述多个孔部以不与所述多个气体喷射口重叠的方式配置在气体喷射面，且所述多个孔部未贯穿所述簇射板。
2.根据权利要求1所述的簇射头，其中，
所述气体喷射面具有中心区域、和相对于所述中心区域呈同心状配置且包围所述中心区域的多个区域，
在彼此相邻的两个所述区域中，配置在与所述中心区域相反一侧的所述区域的所述多个孔部各自的表面积比配置在所述中心区域一侧的所述区域的所述多个孔部各自的表面积大。
3.根据权利要求2所述的簇射头，其中，
配置在与所述中心区域相反一侧的所述区域的所述多个孔部各自的内径与配置在所述中心区域一侧的所述区域的所述多个孔部各自的内径相同。
4.根据权利要求2或3所述的簇射头，其中，
配置在与所述中心区域相反一侧的所述区域的所述多个孔部各自的深度比配置在所述中心区域一侧的所述区域的所述多个孔部各自的深度深。
5.根据权利要求2或3所述的簇射头，其中，
所述中心区域还具有多个孔部，
配置在所述中心区域的所述多个孔部各自的表面积比配置在与所述中心区域相邻的所述区域的所述多个孔部各自的表面积小。
6.根据权利要求2或3所述的簇射头，其中，
所述中心区域相反一侧的所述区域与所述中心区域一侧的所述区域相邻，
配置在与所述中心区域相反一侧的所述区域的所述多个孔部的一部分配置在所述中心区域一侧的所述区域，
配置在所述中心区域一侧的所述区域的所述多个孔部的一部分配置在与所述中心区域相反一侧的所述区域。
7.一种真空处理装置，具有：
真空槽，其能够维持负压状态；
簇射头，其具有头主体和簇射板，所述头主体具有内部空间，所述簇射板构成为包含与所述内部空间连通的多个气体喷射口、从所述多个气体喷射口喷射气体的气体喷射面、以及配置在所述气体喷射面的多个孔部，且所述多个孔部的平面形状为圆状、矩形状或椭圆状，所述多个孔部的表面积从中心呈放射状阶段性增大；以及，
支承台，其与所述簇射头相向，能够支承基板，
所述多个孔部以不与所述多个气体喷射口重叠的方式配置在气体喷射面，且所述多个孔部未贯穿所述簇射板。
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