TWI411360B - A shower plate and a method of manufacturing the same, and a plasma processing apparatus using the shower plate, a plasma processing method, and a manufacturing method of the electronic device - Google Patents

A shower plate and a method of manufacturing the same, and a plasma processing apparatus using the shower plate, a plasma processing method, and a manufacturing method of the electronic device Download PDF

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Description

淋浴板及其製造方法、以及使用該淋浴板的電漿處理裝置、電漿處理方法及電子裝置的製造方法
本發明是有關電漿處理裝置，尤其是使用於微波電漿處理裝置的淋浴板及其製造方法、以及使用該淋浴板的電漿處理裝置、電漿處理方法及電子裝置的製造方法。
電漿處理工程及電漿處理裝置，對於近年來具有所謂深次微米元件或被稱為深次四分之一微米(deep sub quarter micron)元件之0.1μm或以下的閘極長度(Gate length)的超微細化半導體裝置的製造、或包含液晶顯示裝置的高解像度平面顯示裝置的製造而言是不可欠缺的技術。
被使用於半導體裝置或液晶顯示裝置的製造之電漿處理裝置，以往有各式各樣電漿的激勵方式被使用，但一般為平行平板型高頻激勵電漿處理裝置或電感耦合型電漿處理裝置。然而，以往的電漿處理裝置，因為電漿形成不均一，電子密度高的區域會被限定，因此會有難以大的處理速度、亦即生產能力在被處理基板全面進行均一的製程之問題點。此問題特別是在處理大徑的基板時更深刻。甚至在以往的電漿處理裝置中，因為電子温度高，所以會有在形成形成於被處理基板上的半導體元件發生損傷，且處理室壁的濺射所造成的金屬污染大等幾個本質上問題。因此，在以往的電漿處理裝置中，難以滿足半導體裝置或液晶顯示裝置對於更微細化及生產性的提升等嚴苛的要求。
相對的，以往有不使用直流磁場，而是使用藉由微波電場所激勵的高密度電漿之微波電漿處理裝置被提案。例如，由具有以能夠產生均一微波的方式所配列的多數個縫隙之平面狀的天線(徑向線縫隙天線)來放射微波至處理室內，藉由此微波電場來電離處理室內的氣體，而使電漿激勵之構成的電漿處理裝置被提案(例如參照專利文獻1)。在如此的手法下被激勵的微波電漿中，可在天線正下方的廣區域實現高電漿密度，進而能夠在短時間內進行均一的電漿處理。又，由於在該手法下所被形成的微波電漿是藉由微波來激勵電漿，因此電子温度低，可避免被處理基板的損傷或金屬污染。更因為在大面積基板上也可容易激勵均一的電漿，所以亦可容易對應於使用大口徑半導體基板的半導體裝置的製造工程或大型液晶顯示裝置的製造。
在該等的電漿處理裝置中，通常為了在處理室內均一地供給電漿激勵用氣體，而使用具備複數個氣體放出孔的淋浴板。但，因為淋浴板的使用，形成於淋浴板正下方的電漿會有逆流至淋浴板的氣體放出孔的情況。一旦電漿逆流至氣體放出孔，則會發生異常放電或氣體的堆積，用以激勵電漿之微波的傳送效率或良品率會有劣化的問題。
就作為用以防止該電漿逆流至氣體放出孔的手段而言，有很多關於淋浴板的構造改良被提案。
例如，在專利文獻2中揭示使氣體放出孔的孔徑比形成於淋浴板的正下方的電漿的被覆厚度的2倍小為有效。但，僅縮小氣體放出孔的孔徑，作為防止電漿的逆流之手段還是不夠充分。尤其是為了降低損傷提高處理速度的目的，若將電漿密度從以往的1012 cm－3 程度提高至1013 cm－3 程度，則電漿的逆流會顯著，僅氣體放出孔的孔徑控制是無法防止電漿的逆流。並且，難以藉由孔加工來將微細孔徑的氣體放出孔形成於淋浴板本體，有加工性的問題。
又，在專利文獻3中亦有提案使用由通氣性的多孔質陶瓷燒結體所構成的淋浴板。這是想要藉由構成多孔質陶瓷燒結體的多數個氣孔的壁來防止電漿的逆流者。但，在常温．常壓下燒結之一般的多孔質陶瓷燒結體所構成的淋浴板，其氣孔徑為數μm~20μm程度的大小，不均一性大，且最大結晶粒子徑大，為20μm程度，組織不均一，因此表面平坦性差，且若接觸於電漿的面為多孔質陶瓷燒結體，則實效表面積會増加，電漿的電子．離子的再結合會増加，會有電漿激勵的電力效率差的問題點。並且，在此專利文獻3中亦揭示取代使用多孔質陶瓷燒結體來構成淋浴板全體，而於緻密的礬土所構成的淋浴板形成氣體放出用的開口部，在此開口部裝著在常温．常壓下燒結的一般多孔質陶瓷燒結體，經由此多孔質陶瓷燒結體來放出氣體之構造。但，此構造中亦因與上述常温．常壓下燒結的多孔質陶瓷燒結體幾乎相同特性的一般多孔質陶瓷燒結體會接觸於電漿，所以由表面平坦性差而發生的上述問題點不會被解消。
又，本案申請人在專利文獻4中，提案一非由淋浴板的構造面，而是藉由氣體放出孔的直徑尺寸的調整來防止電漿的逆流之手段。亦即，將氣體放出孔的直徑尺寸設為未滿0.1~0.3mm，且將其直徑尺寸公差設為±0.002mm以內的精度，藉此防止電漿的逆流，且消除氣體的放出量的不均。
可是，在將電漿密度提高成1013 cm－3 的條件下把該淋浴板實際使用於微波電漿處理裝置時，如圖12所示，在充填形成於淋浴板本體400與蓋板401之間的電漿激勵用氣體之空間402及連通的縱孔403中發現有可能是電漿的逆流原因之薄茶色的變色部份。
〔專利文獻1〕特開平9－63793號公報〔專利文獻2〕特開2005－33167號公報〔專利文獻3〕特開2004－39972號公報〔專利文獻4〕國際公開第06/112392號手冊
本發明所欲解決的課題是在於提供一種可更完全防止電漿的逆流發生，可為效率佳的電漿激勵之淋浴板。
本發明者根據電漿的逆流是否受氣體放出孔的長度與孔徑的比(長度/孔徑，以下稱為「長寬比」)影響之想法，經深入研究的結果，若將該長寬比設為20以上，則可戲劇性地阻止電漿的逆流，藉此完成本發明。
亦即，本發明之淋浴板，係配置於電漿處理裝置，為了使電漿發生於上述裝置內，而具備放出電漿激勵用氣體的複數個氣體放出孔之淋浴板，其特徵為：將氣體放出孔的長度設為20以上，藉此防止電漿的逆流。
圖1是表示氣體放出孔的長寬比與電漿的逆流的關係説明圖。一旦電漿處理裝置的處理室內的壓力變低，則平均自由行程會變長，構成電漿的電子直線前進的距離會變長。如此，若假設電子直線前進，則圖1所示之電漿的進入可能角度θ是根據氣體放出孔A的長寬比來定義。亦即，若增大氣體放出孔A的長寬比，則電漿的進入可能角度θ會變小，可防止電漿的逆流。本發明是根據此思考來使氣體放出孔A的長寬比的構成要件明確者，如上述，藉由將氣體放出孔A的長寬比設為20以上，可戲劇性地停止電漿的逆流。
具有本發明所規定那樣的長寬比之微細且細長的氣體放出孔，難以在淋浴板本體利用鑽孔等其他的工具藉由孔加工方法來形成，加工性亦有問題。於是，本發明是將設置1個乃至複數個氣體放出孔的陶瓷構件裝著於淋浴板的複數個縱孔之構成。亦即，將氣體放出孔形成於與淋浴板不同體的陶瓷構件，再將此陶瓷構件裝著於淋浴板所開鑿的縱孔。藉由如此的構成，和在淋浴板藉由孔加工來形成氣體放出孔的情況時相較之下，不會有隨著氣體放出孔的加工不良而造成淋浴板的不良，可容易形成具有本發明所規定的長寬比之微細且長的氣體放出孔。另外，設置氣體放出孔的陶瓷構件，可藉由射出成型或擠壓成型或特殊的鑄入成型法等來形成。
氣體放出孔的具體尺寸最好是：其孔徑為形成於淋浴板的正下方的電漿的被覆厚度的2倍以下，且長度比處理室的電子的平均自由行程大。
然後，可使用上述本發明的淋浴板，將電漿激勵用氣體供給至電漿處理裝置內，以微波來激勵所被供給的電漿激勵用氣體，而使電漿發生，利用該電漿來對基板處理氧化、氮化、氮氧化、CVD、蝕刻、或電漿照射。
又，將具有1孔以上的氣體放出孔的陶瓷構件裝著於縱孔之本發明的淋浴板，可藉由在使原料粉末成型後加工形成縱孔的淋浴板的成形體、脫脂體或暫燒結體的上述縱孔中，裝入具有1孔以上的氣體放出孔的陶瓷構件的成形體、脫脂體、暫燒結體或燒結體之後，同時燒結而製成。
若根據本發明，則可防止電漿逆流至淋浴板的縱孔部份，可抑止淋浴板內部的異常放電或氣體的堆積發生，因此可防止用以激勵電漿的微波傳送效率或良品率的劣化。
以下，根據實施例來說明本發明的實施形態。
〔實施例1〕
圖2是表示本發明的第一實施例。圖2為顯示微波電漿處理裝置。圖示的微波電漿處理裝置是具有經由複數的排氣口101來排氣的處理室102，在處理室102中配置有保持被處理基板103的保持台104。為了將處理室102予以均一地排氣，處理室102是在保持台104的周圍規定環狀的空間，複數的排氣口101是以能夠連通至空間的方式，以等間隔、亦即對被處理基板103軸對稱地配列。藉由此排氣口101的配列，可藉由排氣口101來將處理室102予以均一地排氣。
在處理室102的上部，對應於保持台104上的被處理基板103的位置，作為處理室102的外壁的一部份，直徑為408mm、比介電常數(dielectric constant)為9.8，且低微波介電損失(介電損失為9×10－4 以下、更理想是5×10－4 以下)之介電體的礬土所構成，形成有多數(230個)的開口部、亦即縱孔105的板狀淋浴板106會隔著密封用的O型環107來安裝。更在處理室102中，淋浴板106的上面側、亦即對淋浴板106而言與保持台104呈相反側，由礬土所構成的蓋板108會隔著另一密封用的O型環109來安裝。
圖3是表示淋浴板106與蓋板108的配置立體模式圖。若參照圖2及圖3，則在淋浴板106上面與蓋板108之間，形成有充填電漿激勵用氣體的空間112，該電漿激勵用氣體是從電漿激勵用氣體供給口110經由被開孔於淋浴板106內之連通的氣體供給孔111來供給。換言之，在蓋板108中，以能夠分別聯繫於蓋板108之淋浴板106側的面所對應於縱孔105及氣體供給孔111的位置之方式設有溝，在淋浴板106與蓋板108之間形成空間112。亦即，縱孔105是以能夠連通至空間112的方式配置。
圖4是表示縱孔105的詳細。在圖4中，(a)為剖面圖，(b)、(c)為底面圖。縱孔105是由：設於處理室102側之直徑2.5mm、高度1mm的第一縱孔105a、及設於更前面(氣體導入側)之直徑3mm、高度8mm的第二縱孔105b所構成，在此縱孔105中裝有陶瓷構件113。陶瓷構件113是由礬土系陶瓷的擠壓成型品所構成，裝著於第一縱孔105a的部份是外徑2.5mm×長度1mm，裝著於第二縱孔105b的部份是外徑3mm×長度7mm，全長為8mm，在其內部設有直徑0.05mm×長度8mm的氣體放出孔113a。亦即，氣體放出孔113a的長寬比(長度/孔徑)是8/0.05＝160。氣體放出孔113a的個數並無特別加以限定。圖4(b)、(c)是顯示7~3個的例子，但更理想是僅可能增加個數，放慢氣體放出速度。另外，如此例那樣使氣體放出孔113a的直徑縮小至0.05mm程度時，陶瓷構件113的外徑亦可縮小至1mm程度。
圖5是表示縱孔105的其他例。在圖5中，(a)為剖面圖，(b)為底面圖。此例是只設置1個直徑為0.2mm，長度為8~10mm的氣體放出孔113a。
圖6是表示縱孔105的另外其他例。在圖6中，(a)為剖面圖，(b)為底面圖。在圖6中，縱孔105是從處理室102側起，由直徑5mm、高度5mm的第一縱孔105a、及直徑10mm、高度10mm的第二縱孔105b所構成，在此縱孔105中裝有總高度8mm之圓柱狀的陶瓷構件113，其係形成有6個直徑0.05mm的氣體放出孔113a。
並且，在圖4~圖6所示的縱孔105中，為了防止在其氣體導入側的角部，微波的電場集中，點著電漿激勵用氣體，自我發生電漿，而實施倒角加工115。此倒角加工可為C倒角，更理想是R倒角加工，亦可在C倒角後，R倒角加工該角部。
又，圖6是表示為了防止電漿的逆流之2重安全對策，或消除點著電漿激勵用氣體自我發生電漿的空間，而於陶瓷構件113的氣體導入側設置具有連通於氣體流通方向的氣孔之多孔質陶瓷燒結體114。
其次，參照圖2來表示電漿激勵用氣體往處理室的導入方法。由氣體導入口110導入的電漿激勵用氣體是經由氣體供給孔111及空間112來導入至縱孔105，從設於其前端部份的陶瓷構件113的氣體放出孔113a來放出至處理室102。
在覆蓋淋浴板106上面的蓋板108的上面，設置有用以放射微波之開有多數個縫隙的徑向線縫隙天線的縫隙板116、及用以使微波傳播於徑方向的慢波板117、以及用以將微波導入至天線的同軸導波管118。並且，慢波板117是藉由縫隙板116及金屬板119所夾著。在金屬板119設有冷卻用流路120。
在如此的構成中，藉由從縫隙板116放射的微波，使自淋浴板106供給的電漿激勵用氣體電離，在淋浴板106的正下方數毫米的區域中生成高密度電漿。所被生成的電漿會藉由擴散來到達至被處理基板103。從淋浴板106，除了電漿激勵用氣體以外，還導入氧氣或氨氣，作為積極地使自由基生成的氣體。
圖示的電漿處理裝置是在處理室102中，在淋浴板106與被處理基板103之間配置有由鋁或不鏽鋼等的導體所構成的下段淋浴板121。此下段淋浴板121是具備用以將從製程氣體供給口122供給的製程氣體導入至處理室102內的被處理基板103之複數的氣體流路121a，製程氣體是藉由氣體流路121a之對應於被處理基板103的面所形成的多數個噴嘴121b來放出至下段淋浴板121與被處理基板103之間的空間。在此，製程氣體是在Plasma－Enhanced Chemical Vapor Deposition(PECVD)製程時、進行矽系的薄膜形成時，導入矽烷氣體或乙矽烷氣體，在形成低介電常數膜時，導入C5 F8 氣體。又，可為導入有機金屬氣體作為製程氣體的CVD。並且，在Reactive Ion Etching(RIE)製程時、氧化矽膜蝕刻時，導入C5 F8 氣體及氧氣，金屬膜或矽的蝕刻時，導入氯氣或HBr氣體。在蝕刻時需要離子能量時，是在設於上述保持台104內部的電極經由電容器來連接RF電源123，施加RF電力，而使自我偏壓電壓產生於被處理基板103上。所流放之製程氣體的氣體種類並非限於上述，可根據製程來設定流放的氣體、壓力。
在下段淋浴板121，隣接的氣體流路121a彼此之間，形成有開口部121c，其係使在下段淋浴板121的上部藉由微波而激勵的電漿藉由擴散來有效率地通過被處理基板103與下段淋浴板121之間的空間。
並且，在暴露於高密度電漿的狀態下流入淋浴板106的熱流是利用經由縫隙板116、慢波板117、及金屬板119而流動於冷卻用流路120的水等的冷媒來排熱。
在此，再度參照圖4，圖4之開孔於礬土(alumina)材料所構成的圓柱狀陶瓷構件113的複數個氣體放出孔113a如上述為直徑0.05mm。此數值是比1012 cm－3 的高密度電漿的被覆厚度之0.04μm的2倍小，但比1013 cm－3 的高密度電漿的被覆厚度之0.01μm的2倍大。
另外，接觸於電漿的物體表面所形成的被覆厚度d為其次的式子。
在此，V0 是電漿與物體的電位差(單位V)，Te 是電子温度(單位為eV)，λD 是其次的式子之德拜長度(Debye length)。
在此，ε0 是真空的透磁率，k是波爾茲曼定數(Boltzmann constant)，ne 是電漿的電子密度。
如表1所示一般，一旦電漿的電子密度上昇，則德拜長度會減少，因此由防止電漿的逆流之觀點來看，較理想是氣體放出孔113a的孔徑更小。
藉由拉長氣體放出孔113a的長度比電子被散亂為止的平均距離之平均自由行程更長，可急劇地減少電漿的逆流。表2是表示電子的平均自由行程。平均自由行程是與壓力成反比例，在0.1Torr時形成4mm。實際氣體放出孔113a的氣體導入側是壓力高，因此平均自由行程是形成比4mm更短，但在圖4中是將0.05mm直徑的氣體放出孔113a的長度設為8mm，成為比平均自由行程更長的值。
平均自由行程到底是平均距離，因此若統計性地來看，則有可能長距離不散亂地前進的電子存在。所以，慎重起見為了更完全地防止電漿的逆流，如圖6所示，可設置多孔質陶瓷燒結體114，其係於氣體放出孔113a的氣體導入側具有連通於氣體流通方向的氣孔。
多孔質陶瓷燒結體114的氣孔徑的大小，為了抑止在氣孔中電漿逆流，在第二縱孔105b的異常放電，最好為形成於淋浴板106正下方的高密度電漿的被覆厚度的2倍以下，更理想是被覆厚度以下。圖6之多孔質陶瓷燒結體114的平均氣孔徑為10μm以下，更理想是5μm以下，與1013 cm－3 的高密度電漿的被覆厚度10μm同程度以下。藉此，對於1013 cm－3 的高密度電漿而言亦可使用本淋浴板。
藉由具有以上構成的淋浴板106，可防止電漿逆流至縱孔105的氣體導入側，可抑止在淋浴板105內部之異常放電或氣體的堆積發生，因此可防止用以激勵電漿之微波的傳送效率或良品率的劣化。並且，不會有阻礙接觸於電漿的面之平坦度的情況，可形成效率佳的電漿激勵。加上氣體放出孔113a是藉由擠壓成型法等來形成於與淋浴板105不同體的陶瓷構件113，因此與藉由孔加工來將氣體放出孔形成於淋浴板的情況相較之下，可容易形成微細且長的氣體放出孔。
並且，可對被處理基板103均一地進行電漿激勵用氣體供給，且從下段淋浴板121經由噴嘴121b來將製程氣體放出至被處理基板103的結果，從設置於下段淋浴板121的噴嘴121b來往被處理基板103的製程氣體的流動會被均一地形成，製程氣體回到淋浴板106上部的成份少。其結果，因暴露於高密度電漿而造成過剩解離之製程氣體分子的分解會減少，且即使製程氣體為堆積性氣體，照樣難以產生往淋浴板106的堆積所造成微波導入效率的劣化等，因此可縮短洗滌時間及提高製程安定性及再現性，而使生產性提升，且可成為高品質的基板處理。
另外，在以上的實施例中，第一縱孔105a及第二縱孔105b的個數、直徑及長度、被開孔於陶瓷構件113的氣體放出孔113a的個數、直徑及長度等，並非限於本實施例的數值。
〔實施例2〕
圖7是表示本發明的第二實施例。參照圖7顯示微波電漿處理裝置。和第一實施例重複的部份是賦予相同的符號而省略了説明。
本實施例中，在處理室102的上部，對應於保持台104上的被處理基板103之位置，作為處理室102的外壁的一部份，比介電常數為9.8，且低微波介電損失(介電損失為9×10－4 以下)之介電體的礬土所構成的淋浴板200會隔著密封用的O型環107來安裝。並且，在構成處理室102的壁面201，對應於淋浴板200的側面之位置，設有藉由2個密封用的O型環202及淋浴板200的側面所圍繞的環狀空間203。環狀空間203是與導入電漿激勵用氣體的氣體導入口110連通。
另一方面，在淋浴板200的側面，於橫方向直徑1mm的多數個橫孔204會往淋浴板200的中心方向開孔。同時，以能夠和該橫孔204連通的方式，多數(230個)的縱孔205會連通至處理室102來開孔。
圖8是表示由淋浴板200的上面所見之橫孔204與縱孔205的配置。圖9是表示橫孔204與縱孔205的配置立體模式圖。並且，圖10是表使4縱孔205的其他詳細例。縱孔205是由：設於處理室102側之直徑10mm、深度8mm的第一縱孔205a、及設於其前端(氣體導入側)之直徑1mm的第二縱孔205b所構成，連接至橫孔204。更在第一縱孔205a中，由處理室102側來看，依序安裝有：由礬土擠壓成型品所構成，開有複數個直徑0.05mm的氣體放出孔113a之高度6mm的陶瓷構件113、及直徑10mm、高度2mm的圓柱狀之具有連通於氣體流通方向的氣孔之多孔質陶瓷燒結體114。亦即，本實施例之氣體放出孔113a的長寬比(長度/孔徑)為6/0.05＝120。
在本實施例中，由氣體導入口110導入的電漿激勵用氣體是被導入至環狀空間203，更經由橫孔204、縱孔205，最終由設於縱孔205的前端部份的氣體放出孔113a來導入至處理室102。
在以上的本實施例中亦可取得與第一實施例同様的效果。
另外，在本實施例中，第一縱孔205a及第二縱孔205b的個數、直徑及長度、開孔於陶瓷構件113的氣體放出孔113a的個數、直徑及長度等，並非限於實施例的數值。並且，氣體放出孔113a之氣體導入側所設置的多孔質陶瓷燒結體並非一定是必須構成要件。
〔實施例3〕
圖11是表示本發明的淋浴板之縱孔的其他例。對應於上述第一實施例及第二實施例的構成是賦予相同的符號來説明。
圖11的例子是在第2縱孔105b(或205b)裝著設置了6個直徑0.05mm的氣體放出孔113a’之直徑1mm長度4mm的陶瓷構件113’，在第1縱孔105a(或205a)裝著外徑7mm高度2mm，且設置了61個直徑0.05mm的氣體放出孔113a之陶瓷構件113。並且，在陶瓷構件113的氣體導入側設有直徑5mm深度0.2mm的凹部300，從6個氣體放出孔113a’放出的電漿激勵用氣體在擴散充滿於該凹部300之後，從61個的氣體放出孔113a放出。亦即，對於6個氣體放出孔113a’的氣體流通速度而言，從61個的氣體放出孔113a放出的氣體速度約被低減至1/10，其結果，電漿激勵用氣體會往處理室102由陶瓷構件113的廣面緩慢地被放出，因此可形成無亂流現象的均一電漿。另外，亦可取代陶瓷構件113，裝著圖6所使用那樣的多孔質陶瓷燒結體114。
如以上的各實施例所説明，將陶瓷構件(113，113’)裝著於縱孔的淋浴板可藉由以下的方法來製造。
(製造例1)
對於平均粉末粒子徑為0.6μm純度為99.99%的Al2 O3 粉末100質量部，配合擠壓成型用黏合劑5質量部及水分15質量部混練之後，從所定的擠壓成型噴嘴來擠壓而予以乾燥，藉此可取得形成有氣體放出孔的下孔(燒結後成為氣體放出孔的孔)之陶瓷構件用成形體。
準備：將該陶瓷構件用成形體，在400~600℃下燒成後的脫脂體、在600~1200℃下燒成後的暫燒結體、在1200~約1400℃(相對密度達95%的燒結温度)下燒結後的預備燒結體、及更以相對密度能夠形成95%以上的方式來燒結後的燒結體，同時測定各個的燒成温度(燒結温度)之燒成収縮率及燒成後的尺寸。另外，測定在與淋浴板的燒結温度同温度下燒結時的燒結収縮率，其結果，對成形體而言為18.8%。
另一方面，準備一淋浴板用成形體，其係將淋浴板用材料，亦即在平均粉末粒子徑為0.6μm純度為99.99%的Al2 O3 粉末中配合3質量%的蠟劑而取得之平均粒子徑70μm的噴霧乾燥造粒粉體，在78~147MPa的各種壓力沖壓成形後，將外徑、厚度、橫孔及縱孔等成形加工成所定尺寸之淋浴板用成形體。另外，此淋浴板用成形體，依沖壓成形壓力，燒結収縮率會有所不同，在78MPa時，燒結収縮率為19%，在147MPa時，16.2%。
在此，以78MPa的壓力來沖壓成形之淋浴板用成形體的縱孔(對應於圖4的第二縱孔105b之內徑尺寸為3.7mm)中裝著上述陶瓷構件用成形體(對應於圖4的第二縱孔105b之外徑尺寸為3.695mm)，然後在1500℃的温度下同時燒結，藉此取得實施例1的圖4所示的淋浴板。
此刻，第2縱孔105b之燒結後的尺寸，計算上是形成內徑×(100%－19%)＝3.7×0.81＝2.997mm，同様，陶瓷構件的第二縱孔105b部份的外徑尺寸是形成3.695×0.812＝3.000mm。此第二縱孔105b部份的上述內徑尺寸與外徑尺寸的差0.003mm會作為彼此間的熱緊固力作用，產生彼此間的燒結結合力的結果，可確保強固的裝著固定。
(製造例2)
準備與在上述製造例1所準備者相同的淋浴板用成形體、及在450℃下燒成幾乎不會發生燒成収縮的脫脂體，在各個的縱孔中裝著製造例1所準備的陶瓷構件用的脫脂體、暫燒結體、預備燒結體及燒結體，然後同時進行燒結。本製造例與上述製造例1同様的，使用對應於實施例1的圖4所示的第二縱孔105b之內徑尺寸為3.7mm的淋浴板用成形體及脫脂體，且預先測定裝著於縱孔105之陶瓷構件的脫脂體、暫燒結體、預備燒結體及燒結體的燒結収縮率及燒結後的尺寸，使用相當於對應於該等陶瓷構件的燒結後的第二縱孔105b的部份的外徑尺寸比第二縱孔105b的內徑尺寸大上1μm以上的尺寸之陶瓷構件。藉此，該尺寸差會作為熱緊固力作用，相當於該熱緊固力的燒結結合力越大，越會形成裝著境界層的結晶粒子一體化之連續相。
將相當於第二縱孔105b之燒結體的外徑尺寸為3.1mm的陶瓷構件裝著於縱孔後同時燒結而產生之0.103mm(100μm以上)的尺寸差相當的熱緊固應力是其大部份會在淋浴板側藉由構成結晶粒子的轉位(dislocation)或擴散燒結或些微的塑性流動而吸収，一部份會被陶瓷構件吸収，其結果，淋浴板及陶瓷構件的雙方皆不會發生因拉伸應力或壓縮應力所引起的破損或裂縫，可被強固地裝著。
(製造例3)
將上述製造例1及2所準備且調查燒結尺寸後之沖壓成形壓力147MPa下成型的淋浴板用成形體予以在600~1200℃下燒成後的暫燒結體的縱孔中裝著相當於熱緊固力為1~100μm的尺寸差之陶瓷構件的暫燒結體或燒結體，而來製造實施例1之圖4所示的淋浴板。
並且，在將淋浴板用成形體燒成於相對密度為95~97%的範圍之預備燒結體的縱孔中裝著陶瓷構件的燒結體，然後在温度1450℃、惰性氣體的壓力1500kg/cm2 之環境下進行HIP處理，藉此亦可達成同時被燒結之強固的裝著。
而且，淋浴板的縱孔及陶瓷構件的尺寸形狀，可藉由形成實施例2的圖10所示那樣的直狀、亦即陶瓷構件的外徑為圓柱狀，使製造簡單且容易裝著及同時燒結。
(製造例4)
有關多孔質氣體流通體是使在平均粉末粒子徑為0.6μm純度為99.99%的Al2 O3 粉末中配合3質量%的蠟劑(wax)而取得之平均粒子徑70μm的噴霧造粒粉體在粉體的狀態下800℃燒成取得暫燒結粉體之後，將上述淋浴板用的Al2 O3 粉末予以添加混合3質量%，然後將沖壓成形取得的成形體予以燒結，藉此可取得利用連通的氣孔所形成的氣體流通路徑的隘路的氣孔徑為2μm、介電損失為2.5×10－4 、平均結晶粒子徑為1.5μm、最大結晶粒子徑為3μm、氣孔率為40%、平均氣孔徑為3μm、最大氣孔徑為5μm、彎曲強度為300MPa的多孔質氣體流通體用材料。
準備一將此多孔質氣體流通體用的成形體在1200℃以上的温度下燒結後的暫燒結體或燒結體的外徑及厚度予以加工成所定尺寸之後超音波洗浄的材料，使用和上述製造例1~3同様的方法，裝著於淋浴板用成形體或脫脂體的縱孔後同時燒結，藉此可取得圖6及圖10所示那樣的淋浴板。
〔產業上的利用可能性〕
本發明的淋浴板，除了微波電漿處理裝置以外，可利用於平行平板型高頻激勵電漿處理裝置、電感耦合型電漿處理裝置等、各種的電漿處理裝置。
101．．．排氣口
102．．．處理室
103．．．被處理基板
104．．．保持台
105．．．縱孔
105a．．．第一縱孔
105b．．．第二縱孔
106．．．淋浴板
107．．．密封用的O型環
108．．．蓋板
109．．．密封用的O型環
110．．．氣體導入口
111．．．氣體供給孔
112．．．空間
113、113’．．．陶瓷構件
113a、113a’．．．氣體放出孔
114．．．多孔質陶瓷燒結體(多孔質氣體流通體)
115．．．倒角加工
116．．．縫隙板
117．．．慢波板
118．．．同軸導波管
119．．．金屬板
120．．．冷卻用流路
121．．．下段淋浴板
121a．．．氣體流路
121b．．．噴嘴
121c．．．開口部
122．．．製程氣體供給口
123．．．RF電源
200．．．淋浴板
201．．．壁面
202．．．密封用的O型環
203．．．環狀空間
204．．．橫孔
205．．．縱孔
205a．．．第一縱孔
205b．．．第二縱孔
300．．．凹部
圖1是表示氣體放出孔的長寬比與電漿的逆流的關係説明圖。
圖2是表示本發明的第一實施例。
圖3是表示圖2所示的淋浴板的橫孔與縱孔的配置。
圖4是表示圖2所示的淋浴板的縱孔的詳細。
圖5是表示縱孔的其他例。
圖6是表示縱孔的另外其他例。
圖7是表示本發明的第二實施例。
圖8是表示由圖7所示的淋浴板的上面所見之橫孔與縱孔的配置。
圖9是表示圖7所示的淋浴板與蓋板的配置
圖10是表示圖7所示的淋浴板的縱孔的詳細。
圖11是表示本發明的淋浴板的縱孔的其他例。
圖12是表示以往的淋浴板。
102．．．處理室
105．．．縱孔
105a．．．第一縱孔
105b．．．第二縱孔
106．．．淋浴板
113．．．陶瓷構件
113a．．．氣體放出孔
115．．．倒角加工

Claims (13)

  1. 一種淋浴板，係配置於電漿處理裝置，為了使電漿發生於上述裝置內，而具備放出電漿激勵用氣體的複數個氣體放出孔之淋浴板，其特徵為：氣體放出孔，係在開孔於淋浴板的複數個縱孔中所分別裝著的陶瓷構件至少設置1孔以上，氣體放出孔的長度與孔徑的長寬比(長度/孔徑)為20以上，氣體放出孔的孔徑為形成於淋浴板的正下方的電漿的被覆厚度的2倍以下，且長度比上述裝置內的電子的平均自由行程更長，防止電漿的逆流的發生。
  2. 如申請專利範圍第1項之淋浴板，其中，上述縱孔係氣體導入側的端部會被倒角。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之淋浴板，其中，上述縱孔係於長度方向直徑相異。
  4. 如申請專利範圍第3項之淋浴板，其中，上述縱孔的氣體導入側的直徑比氣體放出側的直徑大。
  5. 如申請專利範圍第3項之淋浴板，其中，上述縱孔的氣體導入側的直徑比氣體放出側的直徑小。
  6. 如申請專利範圍第3項之淋浴板，其中，上述陶瓷構件係裝著於上述縱孔的直徑大的部份及直徑小的部份的雙方。
  7. 如申請專利範圍第1項之淋浴板，其中，上述陶 瓷構件的氣體放出側的端面，係與淋浴板的氣體放出側的面大略成同一平面。
  8. 如申請專利範圍第7項之淋浴板，其中，上述陶瓷構件之氣體導入側的端面，係位於上述縱孔的內部。
  9. 如申請專利範圍第8項之淋浴板，其中，由上述陶瓷構件之氣體導入側的端面，在氣體導入側，且上述縱孔的內部裝有多孔質陶瓷構件。
  10. 如申請專利範圍第1項之淋浴板，其中，氣體放出孔係於各陶瓷構件設置複數個。
  11. 如申請專利範圍第5項之淋浴板，其中上述陶磁構件係由第1陶磁構件及第2陶磁構件所構成，在上述縱孔之氣體導入側的直徑小的部份裝有上述第1陶瓷構件，且在上述縱孔之氣體放出側的直徑大的部份裝有上述第2陶瓷構件，在此第2陶瓷構件的氣體導入側設有凹部，從上述第1陶瓷構件的氣體放出孔放出的電漿激勵用氣體係於上述凹部擴散充満後，可從上述第2陶瓷構件的氣體放出孔放出至電漿處理裝置內，上述第2陶瓷構件的氣體放出孔的數量比上述第1陶瓷構件的氣體放出孔的數量多。
  12. 一種淋浴板的製造方法，係製造如申請專利範圍第1項所記載的淋浴板之方法，其特徵為：在使原料粉末成型後加工形成縱孔的淋浴板的成形體、脫脂體或暫燒結體的上述縱孔中，裝入具有1孔以上的氣體放出孔的陶瓷構件的成形體、脫脂體、暫燒結體或燒結體之後，同時燒結。
  13. 一種電漿處理裝置，其特徵係配置如申請專利範圍第1~11項中任一項所記載之淋浴板。
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