TWI664313B - 淋頭以及真空處理裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題在於使電漿密度之面內偏差均勻化。本發明之一形態之淋頭具備：頭本體及噴淋板。上述頭本體具有內部空間。上述噴淋板具有：複數個氣體噴出口，連通至上述內部空間；氣體噴出面，自上述複數個氣體噴出口噴出氣體以及複數個孔部，配置於上述氣體噴出面。上述噴淋板構成為上述複數個孔部之表面積自上述氣體噴出面之中心呈放射狀且階段性地增大。

Description

淋頭以及真空處理裝置
本發明係關於一種淋頭及真空處理裝置。
於成膜製程或蝕刻製程中所利用之放電方式之一，有使用電容耦合電漿(CCP；Capacitive Coupled Plasma)之方式。例如，使用該方式之CVD(Chemical Vapor Deposition；化學氣相沉積)裝置中，以陰極(Cathode)與陽極(Anode)對向之方式配置，於陽極配置有基板，對陰極接通電力。而且，使陰極與陽極之間產生電容耦合電漿，於基板上形成膜。而且，關於陰極，存在使用淋頭之情形，該淋頭為了對基板上均勻地供給放電氣體而設置有多數個氣體噴出口(例如參照專利文獻1)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本特開2005-328021號公報。
然而，使用了淋頭之電容耦合方式中，存在陰極及陽極越大型則基板內之電漿密度之面內偏差越大之情形。藉此，存在形成於基板上之膜之膜質的面內偏差增大之情形。
鑒於以上情況，本發明之目的在於提供一種使電漿密度之面內偏差更均勻之噴淋板及真空處理裝置。
為了達成上述目的，本發明之一形態之淋頭具備頭本體及噴淋板。上述頭本體具有內部空間。上述噴淋板具有：複數個氣體噴出口，連通至上述內部空間；氣體噴出面，自上述複數個氣體噴出口噴出氣體；以及複數個孔部，配置於上述氣體噴出面。上述噴淋板構成為上述複數個孔部之表面積自上述氣體噴出面之中心呈放射狀且階段性地增大。
該淋頭中，上述噴淋板除具有複數個氣體噴出口之外，亦於氣體噴出面具有表面積自氣體噴出面之中心呈放射狀且階段性地增大之上述複數個孔部。藉此，若使用該淋頭，則電漿密度之面內偏差變得更均勻。
上述淋頭中，上述氣體噴出面亦可具有：中心區域及相對於上述中心區域呈同心狀配置且包圍上述中心區域 之複數個區域。彼此鄰接之兩個上述區域中，配置於與上述中心區域為相反側之上述區域的上述複數個孔部之各自之表面積係大於配置於上述中心區域側之上述區域的上述複數個孔部之各自之表面積。
根據此種淋頭，於包圍上述中心區域且彼此鄰接之兩個上述區域中，配置於與上述中心區域為相反側之上述區域的上述複數個孔部之各自之表面積大於配置於上述中心區域側之上述區域的上述複數個孔部之各自之表面積。藉此，若使用該淋頭，則電漿密度之面內偏差變得更均勻。
上述淋頭中，配置於與上述中心區域為相反側之上述區域的上述複數個孔部之各自之內徑亦可與配置於上述中心區域側之上述區域的上述複數個孔部之各自之內徑相同。
根據此種淋頭，於包圍上述中心區域且彼此鄰接之兩個上述區域中，配置於與上述中心區域為相反側之上述區域的上述複數個孔部之各自之內徑與配置於上述中心區域側之上述區域的上述複數個孔部之各自之內徑相同。藉此，若使用該淋頭，則不易發生空心陰極放電，故電漿密度之面內偏差變得更均勻。
上述淋頭中，配置於與上述中心區域為相反側之上述區域的上述複數個孔部之各自之深度係較配置於上述中 心區域側之上述區域的上述複數個孔部之各自之深度深。
根據此種淋頭，於包圍上述中心區域且彼此鄰接之兩個上述區域中，配置於與上述中心區域為相反側之上述區域的上述複數個孔部之各自之深度較配置於上述中心區域側之上述區域的上述複數個孔部之各自之深度深。藉此，若使用該淋頭，則電漿密度之面內偏差變得更均勻。
上述淋頭中，上述中心區域亦可進而具有複數個孔部。配置於上述中心區域之上述複數個孔部之各自之表面積係小於配置於與上述中心區域鄰接之上述區域的上述複數個孔部之各自之表面積。
根據此種淋頭，亦於上述中心區域配置有複數個孔部，配置於上述中心區域之上述複數個孔部之各自之表面積小於配置於與上述中心區域鄰接之上述區域的上述複數個孔部之各自之表面積。藉此，若使用該淋頭，則電漿密度之面內偏差變得更均勻。
上述淋頭中，配置於與上述中心區域為相反側之上述區域的上述複數個孔部之一部分亦可配置於上述中心區域側之上述區域。配置於上述中心區域側之上述區域的上述複數個孔部之一部分亦可配置於與上述中心區域為相反側之上述區域。
根據此種淋頭，於包圍上述中心區域且彼此鄰接之兩個上述區域中，配置於與上述中心區域為相反側之上述區 域的上述複數個孔部之一部分配置於上述中心區域側之上述區域。而且，配置於上述中心區域側之上述區域的上述複數個孔部之一部分配置於與上述中心區域為相反側之上述區域。藉此，若使用該淋頭，則電漿密度之面內偏差變得更均勻。
為了達成上述目的，本發明之一形態之真空處理裝置具備真空槽、淋頭、支持台。上述真空槽能夠維持減壓狀態。上述淋頭具有上述頭本體及上述噴淋板。上述支持台與上述淋頭對向而可支持基板。
該真空處理裝置具備上述淋頭。藉此，若使用該真空處理裝置，則電漿密度之面內偏差變得更均勻。
如以上所述，根據本發明，可提供使電漿密度之面內分佈更均勻之噴淋板及真空處理裝置。
1‧‧‧真空處理裝置
10‧‧‧真空槽
10h‧‧‧氣體排氣口
10p‧‧‧電漿形成空間
11‧‧‧支持部
12‧‧‧蓋部
20‧‧‧淋頭
21‧‧‧頭本體
22‧‧‧噴淋板
22b‧‧‧板基材
22c‧‧‧中心
22e‧‧‧端部
22s‧‧‧氣體噴出面
22c‧‧‧中心
22L‧‧‧長端部
22N‧‧‧短端部
23‧‧‧氣體噴出口
25、252、253、254、255‧‧‧孔部
27‧‧‧絕緣構件
28‧‧‧內部空間
30‧‧‧支持台
31‧‧‧電容
40‧‧‧氣體供給源
41‧‧‧流量計
42‧‧‧氣體導入管
50、55‧‧‧電力供給機構
51‧‧‧電源
52‧‧‧整合電路部
53‧‧‧配線
80‧‧‧基板
80c‧‧‧中心
221‧‧‧中心區域
222、223、224、225‧‧‧區域
222d‧‧‧虛線
a/2‧‧‧孔部之半徑
b‧‧‧孔部之深度
D2、D3、D4、D5‧‧‧深度
R2、R3、R4、R5‧‧‧內徑
X、Y、Z‧‧‧軸
圖1中的(a)係概略性地表示本實施形態之真空處理裝置之剖視圖。圖1中的(b)係概略性地表示本實施形態之噴淋板之一部分之剖視圖。
圖2中的(a)係概略性地表示本實施形態之電漿解析之電漿解析模型之剖視圖。圖2中的(b)至圖2中的(d)係概略性地表示本實施形態之電漿解析結果之剖視圖及表 示電漿密度之曲線圖。
圖3係表示本實施形態之孔部之深度與電漿密度之關係之曲線圖。
圖4中的(a)係概略性地表示本實施形態之噴淋板之俯視圖。圖4中的(b)係概略性地表示由圖4中的(a)之虛線222d包圍之區域之俯視圖。圖4中的(c)至圖4中的(f)係概略性地表示本實施形態之噴淋板之孔部之剖視圖。
圖5中的(a)係藉由本實施形態之基板處理裝置形成膜之基板之概略性的俯視圖。圖5中的(b)係表示比較例之膜之膜厚分佈之概略性的曲線圖。圖5中的(c)係表示本實施形態之膜之膜厚分佈之概略性的曲線圖。
圖6係概略性地表示本實施形態及比較例之膜之應力分佈之曲線圖。
圖7係概略性地表示成膜條件與最外區域中之孔部之深度之最佳值的關係之曲線圖。
圖8中的(a)係概略性地表示本實施形態之噴淋板之氣體噴出面之另一形態之俯視圖。圖8中的(b)係概略性地表示將本實施形態之噴淋板加以區分之另一形態之俯視圖。
以下，一邊參照圖式一邊對本發明之實施形態進行說明。有時於各圖式中導入XYZ軸座標。
圖1中的(a)係概略性地表示本實施形態之真空處理裝置之剖視圖。圖1中的(b)係概略性地表示本實施形態之噴淋板之一部分之剖視圖。
本實施形態之真空處理裝置1具備真空槽10、支持部11、蓋部12、淋頭20、支持台30、氣體供給源40以及電力供給機構50、55。真空處理裝置1兼具藉由電漿CVD(Chemical Vapor Deposition)法於基板80形成膜之成膜機構及藉由乾式蝕刻將形成於基板80之膜去除之蝕刻機構。
真空處理裝置1中，放電電漿藉由電容耦合方式，例如形成於淋頭20與支持台30之間。該放電電漿例如藉由輝光放電而形成。本實施形態中，將淋頭20與支持台30之間之空間作為電漿形成空間10p。於真空處理裝置1作為電漿CVD裝置發揮功能之情形時，例如，淋頭20作為陰極發揮功能，支持台30作為陽極發揮功能。而且，於真空處理裝置1作為RIE(Reactive Ion Etching；反應性離子蝕刻)等蝕刻裝置發揮功能之情形時，例如，淋頭20作為陽極發揮功能，支持台30作為陰極發揮功能。
真空槽10包圍支持台30。蓋部12與真空槽10對向。支持部11附設於蓋部12。真空槽10上經由氣體排氣口10h而例如連接著渦輪分子泵等真空泵(未圖示)。藉此， 淋頭20與支持台30之間可維持減壓狀態。例如，圖1中的(a)之例中，由淋頭20、真空槽10、支持部11包圍之空間藉由真空泵而維持為減壓狀態。由蓋部12、淋頭20、及支持部11包圍之空間可為大氣壓亦可為減壓狀態。蓋部12作為屏蔽向淋頭20接通之高頻之屏蔽盒而發揮功能。於由蓋部12、淋頭20、支持部11包圍之空間維持減壓狀態之情形時，可將真空槽10與蓋部12一併視作真空容器。該情形時，真空容器內之至少一部分之空間可維持減壓狀態。而且，於真空槽10中設置著對真空槽10內之壓力進行測量之壓力計(未圖示)。
淋頭20具有頭本體21、噴淋板22、及絕緣構件27。淋頭20經由絕緣構件27而由真空槽10之支持部11支持。藉此，使淋頭20與真空槽10絕緣。而且，淋頭20可自真空處理裝置1卸除。
頭本體21具有內部空間28。經由設置於頭本體21之內部之氣體導入管42向內部空間28導入放電氣體。氣體導入管42之氣體導入口例如位於內部空間28之中心。藉此，對內部空間28均等地供給放電氣體。氣體導入口不限於一個，亦可設置複數個。
噴淋板22以密接之方式接合於頭本體21。噴淋板22具有板基材22b、複數個氣體噴出口23、氣體噴出面22s、 及複數個孔部25。複數個氣體噴出口23之各者貫通板基材22b。複數個氣體噴出口23之各者連通至內部空間28。
噴淋板22中，與內部空間28為相反側之板基材22b之面成為氣體噴出面22s。放電氣體自內部空間28經由複數個氣體噴出口23而自氣體噴出面22s噴出。
本實施形態中，噴淋板22中除設置著複數個氣體噴出口23之外，亦設置著複數個孔部25。複數個孔部25配置於氣體噴出面22s。複數個孔部25之各者以不與複數個氣體噴出口23之各者重疊的方式配置於氣體噴出面22s。
複數個孔部25不貫通板基材22b。例如，複數個孔部25係自氣體噴出面22s朝向板基材22b之內部深陷之孔。噴淋板22構成為複數個孔部25之表面積自氣體噴出面22s之中心22c呈放射狀且階段性地增大。
板基材22b之厚度為5mm以上50mm以下。作為一例，板基材22b之厚度為25mm。複數個氣體噴出口23之各自之內徑小於複數個孔部25之各自之內徑。複數個氣體噴出口23之各自之內徑為0.3mm以上1mm以下。複數個氣體噴出口23之各自之內徑相同。作為一例，複數個氣體噴出口23之各自之內徑為0.7mm。
板基材22b及頭本體21例如包含鋁(Al)、鋁合金、不銹鋼等導電體。為了提高耐腐蝕性，亦可視需要對板基材22b及頭本體21實施氧化皮膜處理。
支持台30可支持基板80。支持台30與噴淋板22對向。供基板80載置之支持台30之基板載置面相對於噴淋板22實質平行。支持台30例如具有包含導電體之構成。支持台30中，供基板80載置之面可為導電體，亦可為絕緣體。例如，支持台30中，亦可於供基板80載置之面設置靜電夾盤。於支持台30包含絕緣體或靜電夾盤之情形時，即便支持台30接地，基板80與接地之間亦會產生寄生之電容31。
為了可對基板80供給偏壓電力，亦可於支持台30連接著電力供給機構55。電力供給機構55例如可為交流電源(高頻電源)，亦可為直流電源。例如，於將真空處理裝置1用作RIE等蝕刻裝置之情形時，藉由電力供給機構55對基板80接通電力，對基板80施加偏壓電位。進而，亦可於支持台30內置將基板80加熱或冷卻至預定溫度之調溫機構。支持台30與噴淋板22之間之距離(以下亦稱電極間距離)為10mm以上30mm以下。作為一例，電極間距離為20mm。
支持台30中，供基板80載置之載置面之平面形狀與基板80之平面形狀對應。噴淋板22之平面形狀亦與載置面之平面形狀對應。例如，若基板80為應用於面板等之矩形狀之基板，則載置面及噴淋板22之平面形狀為矩形。若基板80為應用於半導體器件等之晶圓基板，則載置面及噴淋板22之平面形狀為圓狀。本實施形態中，作為一例，載置面及噴淋板22之平面形狀為矩形。其中，載置面及噴淋板22之面積大於基板80之面積。另外，基板80例如為厚度0.5mm之玻璃基板。基板80之尺寸例如為1500mm×1300mm以上。
氣體供給源40對淋頭20之內部空間28供給製程氣體(成膜氣體、蝕刻氣體等)。氣體供給源40具有流量計41、氣體導入管42。氣體導入管42中之製程氣體之流量藉由流量計41而調整。
電力供給機構50具有電源51、整合電路部(匹配(matching)箱)52、配線53。配線53連接於淋頭20之中心。整合電路部52設置於淋頭20與電源51之間。電源51例如為RF(radio frequency；射頻)電源。電源51亦可為VHF(Very High Frequency；特高頻)電源。進而，電源51亦可為直流電源。於電源51為直流電源之情形時，自電力供給機構50去除整合電路部52。
例如，若自淋頭20向電漿形成空間10p導入製程氣體，經由配線53自電源51向淋頭20接通電力，則電漿形成空間10p中會產生放電電漿。例如，於對電漿形成空間10p導入成膜氣體，而於電漿形成空間10p產生成膜電漿之情形時，於基板80形成有膜。該情形時，真空處理裝置1作為成膜裝置發揮功能。另一方面，於向電漿形成空間10p導入蝕刻氣體而於電漿形成空間10p產生蝕刻電漿之情形時，自基板80去除膜。該情形時，真空處理裝置1作為蝕刻裝置發揮功能。
於對以上所說明之真空處理裝置1之作用進行說明之前，對比較例之真空處理裝置之作用進行說明。比較例之真空處理裝置具有未於噴淋板22設置孔部25之構成。
此種比較例中，基板80之尺寸越大，電漿密度之面內偏差越大。藉此，存在由電漿CVD形成之膜之膜質(膜厚、膜應力等)之面內偏差增大之可能性。而且，蝕刻時亦存在蝕刻速度之面內偏差增大之可能性。
電容耦合方式中，自電源51將高頻電力施加至陰極(淋頭)。然而，自電源51供給至淋頭之高頻未浸透於構成淋頭之導電體之內部而沿導電體之表面傳導而傳輸至噴淋板(表皮效應)。
電磁波自任意之方向對噴淋板中之任意之1點傳輸。藉此，於該任意之1點合成具有複數個相位之電磁波。然而，存在根據噴淋板之部位而電磁波之合成不同，駐波位於噴淋板之情形。
藉此，於噴淋板之面內產生電壓分佈。關於該現象，頻率越大或噴淋板之面積越大則越顯著。例如，存在如下情形，亦即，施加至噴淋板之電力於噴淋板之中心附近最高，噴淋板之端部附近之電壓最低。尤其是，於噴淋板之平面形狀為矩形之情形時，存在如下傾向，亦即，施加至噴淋板之電力於噴淋板之中心附近最高，於4角附近之電壓最低。
藉此，比較例中，放電電流集中於電壓最高之中心附近，中心附近之電漿密度最高。因此，比較例中，於噴淋板之中心附近生成更多自由基，噴淋板之中心附近離子能量亦增高。其結果為，比較例中，形成於基板上之膜之膜質(膜厚、膜應力等)及蝕刻速度之面內偏差增大。
於基板尺寸相對較小之情形時(例如920mm×730mm以下)，存在可忽視此種電漿密度之面內偏差之情形。然而，基板尺寸越大(例如920mm×730mm以上)，該電漿密度之面內偏差越無法忽視。
作為應對此種現象之方法之一，有變更放電電力、氣體流量、流量比率、放電壓力、陰極.陽極間距離等成膜條件之方法。然而，該方法中，成膜速度變慢或即便改善膜厚分佈亦無法改善膜應力分佈。結果，該方法中，電漿密度之面內偏差無法改善。
與此相對，本實施形態中，於噴淋板22之氣體噴出面22s除複數個氣體噴出口23之外亦設置有複數個孔部25。而且，複數個孔部25之深度隨著自中心22c朝向端部22e而呈階段性地變化。例如，於電力接通時噴淋板22中電壓最高之中心22c之附近未設置孔部25。而且，於電力接通時噴淋板22中電壓最弱之端部22e之附近配置有深度最深之孔部25。
藉此，噴淋板22中之氣體噴出面22s之有效表面積(每單位面積之表面積)自中心22c朝向端部22e而階段性地增大。其結果，於孔部25之深度最深之端部附近比起中心附近更容易引起放電，由噴淋板22所具有之電壓分佈引起之電漿密度之面內偏差藉由孔部25之配置而修正，電漿密度於噴淋板22之面內變得均勻。
另外，電容耦合方式中，存在如下傾向，亦即，放電頻率越高電漿密度越高，離子損害越低。因此，自生產性之提高、膜質之高品質化之觀點考慮，例如關於放電頻 率，較之13.56MHz更理想的是27.12MHz。然而，若放電頻率增高，則膜質(膜厚、膜應力)之面內偏差增大。
另一方面，若將放電頻率設為低於13.56MHz之頻率或採用直流放電，則存在離子能量過於增強，膜質、蝕刻特性劣化之情形。藉此，本實施形態中，選擇13.56MHz作為放電頻率。
接下來，以下對本實施形態之噴淋板22之作用之具體例進行說明。
圖2中的(a)係概略性地表示本實施形態之電漿解析之電漿解析模型之剖視圖。圖2中的(b)至圖2中的(d)係概略性地表示本實施形態之電漿解析結果之剖視圖及電漿密度之曲線圖。
圖2中的(a)所示之電漿解析模型中，於相當於噴淋板22之陰極配置有圓錐形狀之孔部。相當於基板80之陽極與陰極之間的電極間距離為20mm。陽極與陰極之間存在壓力300Pa之氮氣。高頻之頻率為13.56MHz。「a/2」為孔部之半徑(mm)，「b」為孔部之深度(mm)。
而且，圖2中的(b)至圖2中的(d)中根據黑白之濃淡而表示電子生成率之大小。例如，圖2中的(b)至圖2中 的(d)中，黑色越深之部分，意味著電子生成率(/m3/sec)越高。電子生成率例如依存於放電電壓。若放電電壓降低，則電子生成率亦降低，因而成膜速度、膜應力、蝕刻速度之決定因素即自由基生成率、離子之照射能量降低。
圖2中的(b)中表示無孔部之陰極之電子生成率。如圖2中的(b)所示，於距離陰極及陽極之各者約5mm之位置電子生成率最高。
與此相對，圖2中的(c)中表示內徑4.3mm、深度5mm之孔部形成於陰極之情形之電子生成率。於距離陰極及陽極之各者約5mm之位置電子生成率增高。其中，圖2中的(c)之例中，於陰極側，孔部之中心附近電子生成率相對增高。亦即，圖2中的(c)之例中發現藉由於陰極形成孔部而使電漿放電之情況改變。
圖2中的(d)中表示內徑8.7mm、深度5mm之孔部形成於陰極之情形之電子生成率。該條件下，電子不易於陽極側生成，而是優先地於陰極側之孔部之中心附近生成，放電之形態與圖2中的(b)、圖2中的(c)有很大不同。圖2中的(d)中，推測孔部內產生中空效應。
於已顯現中空效應之情形時，於陽極側幾乎不再生成電子，因而離子亦不易於陽極之附近生成。因此，對陽極 (基板)側之離子照射減少，對基板之離子照射為膜應力之決定因素，故膜應力的控制變得困難。因此，本實施形態中，將未顯現中空效應之內徑4mm左右之孔部25設置於噴淋板22。例如，內徑為3.5mm之孔部25形成於噴淋板22之氣體噴出面22s。
圖3係表示本實施形態之孔部之深度與電漿密度之關係之曲線圖。
例如，於將氮氣體用作放電氣體之情形時，若孔部25之深度為2.5mm，則與未形成孔部25之情形相比，可知電漿密度為1.25以上。進而，若孔部之深度為5mm，則與未形成孔部之情形相比，可知電漿密度為1.3倍以上。
根據該等之結果可知，藉由於噴淋板22之氣體噴出面22s形成孔部25，與未於氣體噴出面22s形成孔部25之情形相比，電漿密度增加。進而，可知孔部25之深度越深，電漿密度越高。亦即，氣體噴出面22s中之孔部25之表面積越大，電漿密度越高。作為一例，認為其理由在於：由於孔部25之表面積越大則自孔部25放出之二次電子之數量進一步增加所引起。
若使用此種噴淋板22，則藉由調整配置於噴淋板22之孔部25之深度，可將噴淋板22中之電漿密度之面內偏 差控制得更均勻。
以下，對設置於噴淋板22之複數個孔部25之配置進行說明。
圖4中的(a)係概略性地表示本實施形態之噴淋板之俯視圖。圖4中的(b)係概略性地表示由圖4中的(a)之虛線222d所包圍之區域之俯視圖。圖4中的(c)至圖4中的(f)係概略性地表示本實施形態之噴淋板之孔部之剖視圖。
若藉由電磁解析對噴淋板22之電場強度分佈進行解析，則發現越靠中心22c電場強度越強，越靠端部22e電場強度越弱。而且，發現噴淋板22之面內之電場強度之等值線(由相同電場強度之點之集合而形成之線)例如為呈同心狀地形成為橢圓狀。
例如，如圖4中的(a)所示，配置於噴淋板22之孔部25之配置區域根據電場強度而分為複數個區域。例如，氣體噴出面22s具有中心區域221以及相對於中心區域221呈同心狀配置之複數個區域222、223、224、225。例如，中心區域221被區域222包圍，區域222被區域223包圍，區域223被區域224包圍。進而，區域224被區域225包圍。
作為一例，本實施形態之噴淋板22之平面形狀為長方形。此處，將與噴淋板22之長端部22L平行之方向設為第一方向(Y軸方向)，與噴淋板22之短端部22N平行之方向設為第二方向(X軸方向)。第二方向與第一方向正交。中心區域221及複數個區域222、223、224之各者中，第一方向上之直徑較第二方向上之直徑長。例如，中心區域221及複數個區域222、223之各自之外形為橢圓狀。換言之，將中心區域221及複數個區域222、223之各者加以區分之邊界線為橢圓狀(例如長軸為短軸之約2倍)。
此處，區域224於噴淋板22之短端部22N處中斷，並非成為連續之區域。其中，於引出將區域224之外形連續相連之假設線之情形時，該假設線之外形為橢圓狀。而且，區域225係氣體噴出面22s中之區域225外之區域。
於中心區域221及複數個區域222、223、224、225之各者，與複數個氣體噴出口23一併配置著複數個孔部25。此處，孔部25係後述孔部252、253、254、255之統稱。另外，圖4中的(a)之例中，中心區域221未配置孔部25。
例如，圖4中的(b)中示出由區域222中之虛線222d包圍之區域之平面。如圖4中的(b)所示，複數個孔部252呈蜂窩狀配置於氣體噴出面22s。氣體噴出口23例如配 置於以彼此鄰接之3個孔部252之中心為頂點的三角形之中心。
其中，設置於氣體噴出面22s之孔部25之表面積根據複數個區域222、223、224、225之各者而不同。例如，於彼此鄰接之兩個區域中，配置於與中心區域221為相反側之區域的複數個孔部25之各自之表面積大於配置於中心區域221側之區域的複數個孔部25之各自之表面積。
例如，如圖4中的(c)至圖4中的(f)所示，配置於區域222之外側之區域223之孔部253之表面積大於配置於區域222之孔部252之表面積。配置於區域223之外側之區域224之孔部254之表面積大於配置於區域223之孔部253之表面積。配置於區域224之外側之區域225之孔部255之表面積大於配置於區域224之孔部254之表面積。
此處，配置於與中心區域221為相反側之區域的複數個孔部25之各自之內徑與配置於中心區域221側之區域的複數個孔部25之各自之內徑相同。例如，配置於區域222之外側之區域223的孔部253之內徑R3與配置於區域222之孔部252之內徑R2相同。配置於區域223之外側之區域224的孔部254之內徑R4與配置於區域223之孔部253之內徑R3相同。配置於區域224之外側之區域225的孔部255之內徑R5與配置於區域224之孔部254 之內徑R4相同。亦即，各內徑R2、R3、R4、R5相同。另外，所謂內徑R2、R3、R4、R5係指在氣體噴出面22s之位置之內徑。
本實施形態中之噴淋板22中，配置於複數個區域222、223、224、225之各者之孔部25之表面積藉由改變深度而發生變化。例如，配置於與中心區域221為相反側之區域的複數個孔部25之各自之深度較配置於中心區域221側之區域的複數個孔部25之各自之深度深。配置於區域222之外側之區域223之孔部253之深度D3較配置於區域222之孔部252之深度D2深。配置於區域223之外側之區域224之孔部254之深度D4較配置於區域223之孔部253之深度D3深。配置於區域224之外側之區域225之孔部255之深度D5較配置於區域224之孔部254之深度D4深。
此處，若不改變深度而擴大內徑使孔部25之表面積增加，則氣體噴出面22s中之孔部25之佔有面積增加。因此，越進一步擴大孔部25之內徑之區域則複數個孔部25之配置密度越低或孔部25與氣體噴出口23彼此干涉。
假如於孔部25與氣體噴出口23重合之情形時，孔部25之深度越深，氣體噴出口23之長度越短。因此，導致針對每個區域222、223、224、225的氣體噴出口23之電 導(conductance)改變，自區域222、223、224、225之各者噴出之氣體流量改變。
而且，噴淋板22中，孔部25之內徑小於氣體噴出口23之間距。若孔部25之內徑大於氣體噴出口23之間距，則氣體噴出口23之個數減少。若氣體噴出口23之個數減少，則自每1個氣體噴出口23噴出之氣體流量增多，氣體噴出面22s中之氣體流量分佈容易受到氣體噴出口23之尺寸偏差之影響。進而，導致氣體噴出口23之圖案會反映在膜厚分佈。
而且，若擴大孔部25之內徑而使孔部25之表面積增加，則存在如下可能性，亦即，於孔部25內發生空心陰極放電或發生異常放電，而使電漿密度局部性增高。或者，若於孔部25內發生空心陰極放電或發生異常放電，則附著於噴淋板22之膜容易剝離。因此，本實施形態中，藉由不改變內徑而改變深度使屬於複數個區域222、223、224、225之各者之孔部25之表面積發生變化。
噴淋板22之尺寸為1500mm×1300mm以上。作為一例，於基板80之尺寸為1850mm×1500mm之情形時，噴淋板22之尺寸為2000mm×1700mm。氣體噴出口23之氣體噴出面22s中之間距為電極間距離之1/2左右。於噴淋板22(尺寸：2000mm×1700mm)配置有約52000個氣體噴 出口23，配置有約200000個孔部25。
另外，於基板80及支持台30之平面形狀為圓狀之情形時，噴淋板22之平面形狀與該形狀對應地亦為圓狀。該情形時，中心區域221及複數個區域222、223、224、225之各自之平面形狀為圓狀。
而且，亦可於中心區域221配置有複數個孔部25。該情形時，配置於中心區域221之複數個孔部25之各自之表面積設定為小於配置於與中心區域221鄰接之區域222之複數個孔部25之各自之表面積。
而且，本實施形態中，作為複數個孔部25之平面形狀例示為圓狀，但不限於該例。複數個孔部25之平面形狀可為矩形狀，亦可為橢圓狀。
圖5中的(a)係概略性地表示藉由本實施形態之基板處理裝置形成膜之基板之俯視圖。圖5中的(b)係概略性地表示比較例之膜之膜厚分佈之曲線圖。圖5中的(c)係概略性地表示本實施形態之膜之膜厚分佈之曲線圖。
圖5中的(a)所示之基板80為玻璃基板。基板80中，例如，第一方向之長度為1850mm，第二方向之長度為1500mm。圖5中的(b)、圖5中的(c)中示出於第一方向或 第二方向上平行且通過基板80之中心80c之線上之膜厚分佈。成膜條件為以下所示。形成於基板80上之膜為SiNx膜。SiNx膜成膜於基板80。
成膜氣體：SiH4(流量：1.6slm)/NH3(流量：16slm)。
放電壓力：265Pa。
噴淋板-基板間距離：21mm。
放電電力：14.5kW(頻率：13.56MHz)。
基板溫度：350℃。
圖5中的(b)所示之比較例中，並未於噴淋板設置孔部25。比較例中，基板80之中心80c之膜厚最厚，越朝向基板80之外周，而膜厚越薄。亦即，比較例表示向上凸出之膜厚分佈。該情況與如下對應，亦即，越靠噴淋板之中心電漿密度越高，越靠噴淋板之端部電漿密度越低。
與此相對，將本實施形態之實施例1、2之結果表示於圖5中的(c)。實施例1、2中，於噴淋板22設置有複數個孔部25。例如，實施例1中，區域222之孔部252之深度D2為1.5mm，區域223之孔部253之深度D3為3mm，區域224之孔部254之深度D4為4.5mm，區域225之孔部255之深度D5為6mm。實施例1中，基板80之中心80c之膜厚最薄，越向基板80之外周則膜厚越厚。亦即，圖5中的(c)之結果表示藉由於噴淋板22形成複數 個孔部25而控制膜厚分佈。
進而，實施例2中，將區域222之孔部252之深度D2、區域223之孔部253之深度D3、區域224之孔部254之深度D4及區域225之孔部255之深度D5之各者設定為小於實施例1之各者之值。該情形時，形成於基板80之膜之膜厚分佈係於第一方向及第二方向上變得實質均勻。
圖6係概略性地表示本實施形態及比較例之膜之應力分佈的曲線圖。
圖6之橫軸與中心區域221及區域222、223、224、225之位置對應。圖6之縱軸為SiNx膜之應力值之標準值。圖6中意味著：縱軸之負值之絕對值越大則壓縮應力越強，縱軸之正值之絕對值越大則拉伸應力越強。
比較例中，於中心區域221成膜之SiNx膜具有壓縮應力。而且，在隨著自中心區域221越向外側之區域，SiNx膜具有之拉伸應力越成為較壓縮應力強。該情況與如下對應，亦即，於未設置孔部25之噴淋板中，中心區域221中之電漿密度最高，隨著自中心區域221向外側之區域而電漿密度降低。
另一方面，實施例1中，於中心區域221成膜之SiNx膜具有拉伸應力。而且，實施例1中，隨著自中心區域221向外側之區域，SiNx膜中成為壓縮應力較拉伸應力強。亦即，圖6之結果表示藉由於噴淋板22形成複數個孔部25而控制應力分佈。
而且，亦可基於實施例1之結果，使中心區域221及區域222、223、224、225之各自之應力更均勻。例如，為了使實施例1之線之梯度更緩和，將區域222之孔部252之深度D2、區域223之孔部253之深度D3、區域224之孔部254之深度D4及區域225之孔部255之深度D5之各者設定為小於實施例1之各者之值。
例如，實施例2中，將區域222之孔部252之深度D2設定為0.33mm，區域223之孔部253之深度D3設定為0.65mm，區域224之孔部254之深度D4設定為0.98mm，及將區域225之孔部255之深度D5設定為1.3mm。該情形時，中心區域221及區域222、223、224、225之各自之應力實質變得均勻。
配置於各區域之孔部25之深度亦根據成膜條件而發生變化。
例如，圖7中的(a)及圖7中的(b)係概略性地表示成 膜條件與最外區域中之孔部之深度之最佳值之關係的曲線圖。圖7中的(a)及圖7中的(b)中表示成膜條件與區域225中之孔部255之最佳值之關係。
例如，如圖7中的(a)所示，關於區域225中之孔部255之最佳值，若將放電壓力設定為高於上述條件(265Pa)，則會向大於1.3mm之值偏移。相反，若放電壓力設定為低於上述條件，則孔部255之最佳值會向小於1.3mm之值偏移。
而且，如圖7中的(b)所示，關於區域225中之孔部255之最佳值，若電極間距離設定為較上述條件(21mm)寬，則會向大於1.3mm之值偏移。相反，若電極間距離設定為較上述條件窄，則孔部255之最佳值會向小於1.3mm之值偏移。如此，配置於各區域之孔部25之深度根據成膜條件而適當調整。
而且，本實施形態中，將噴淋板22之氣體噴出面22s呈同心狀加以區分之區域數並不限於5個。例如，將氣體噴出面22s呈同心狀加以區分之區域數亦可為6個以上。例如，亦可將中心區域221及區域222、223、224、225之各者進而呈同心狀地利用10個區域加以區分，將氣體噴出面22s呈同心狀加以區分之區域的數量亦可為50個。
例如，實施例1中，鄰接之區域中之孔部25之深度之差為1.5mm。實施例1中，若將氣體噴出面22s加以區分之區域數設為50個，則鄰接之區域中之孔部25之深度之差為0.15mm(1.5mm/10)，鄰接之區域中之孔部25之深度之差變得更小。而且，實施例2中，鄰接之區域中之孔部25之深度之差約為0.3mm。實施例2中，若將氣體噴出面22s之區域數設為50個，則鄰接之區域中之孔部25之深度之差為0.03mm(0.3mm/10)，鄰接之區域中之孔部25之深度之差進一步減小。
如此，藉由區分數之增加，噴淋板22之面內之電漿密度變得更均勻，基板80之面內之膜之膜質(膜厚、應力等)變得更均勻。
圖8中的(a)係概略性地表示本實施形態之噴淋板之氣體噴出面之另一形態之俯視圖。圖8中的(b)係概略性地表示將本實施形態之噴淋板加以區分之另一形態之俯視圖。
噴淋板22中，配置於各區域之孔部25亦可跨及鄰接之區域而配置。亦即，配置於與中心區域221為相反側之區域的複數個孔部之一部分亦可配置於中心區域221側之區域，配置於中心區域221側之區域之複數個孔部25之一部分亦可配置於與中心區域221為相反側之區域。
例如，圖8中的(a)中表示區域222、及與區域222鄰接之區域223之例。此處，區域222配置於中心區域221側，區域223配置於與中心區域221為相反側。而且，圖8中的(a)中，為了明確孔部252與孔部253，對孔部252附上灰色。如圖8中的(a)所示，配置於區域223之複數個孔部253之一部分配置於中心區域221側之區域222。進而，配置於區域222之複數個孔部252之一部分配置於區域223。
若為此種配置，則鄰接之區域中之孔部25之深度之差進一步得以緩和，噴淋板22之面內之電漿密度變得更均勻。藉此，基板80之面內之膜之膜質(膜厚、應力等)變得更均勻。
而且，將各區域加以區分之邊界線之最佳形狀不限於橢圓狀。例如，圖8中的(b)所示之例中，在與第一方向平行且包含中心22c之線A和將各區域加以區分之邊界線的交點處，邊界線彎曲。進而，在與第二方向平行且包含中心22c之線B和將各區域加以區分之邊界線的交點處，邊界線彎曲。
此種邊界線之平面形狀係藉由噴淋板22之平面形狀、放電條件所對應之電磁解析而決定。藉此，中心區域 221、區域222、223、224、225之各自之電漿密度之面內偏差變得更均勻。
如此，本實施形態之淋頭20中，於噴淋板22除複數個氣體噴出口23之外，於氣體噴出面22s亦設置有表面積自氣體噴出面22s之中心22c呈放射狀且階段性地增大的複數個孔部25。藉此，若使用該淋頭20，則電漿密度之面內偏差變得更均勻。藉此，形成於基板80上之膜之膜質(膜厚、膜應力)之面內分佈、蝕刻速度之面內分佈得以改善。尤其，基板80之尺寸越大型則淋頭20越有效發揮功能。
以上，對本發明之實施形態進行了說明，本發明當然不僅限定於上述實施形態而可添加各種變更。

Claims (7)

  1. 一種淋頭，包括：頭本體，具有內部空間；以及噴淋板，具有：複數個氣體噴出口，連通至前述內部空間；氣體噴出面，自前述複數個氣體噴出口噴出氣體；以及複數個孔部，配置於前述氣體噴出面；且前述噴淋板構成為前述複數個孔部之表面積自前述氣體噴出面之中心呈放射狀且階段性地增大。
  2. 如請求項1所記載之淋頭，其中前述氣體噴出面具有：中心區域及相對於前述中心區域呈同心狀配置且包圍前述中心區域之複數個區域；彼此鄰接之兩個前述區域中，配置於與前述中心區域為相反側之前述區域的前述複數個孔部之各自之表面積係大於配置於前述中心區域側之前述區域的前述複數個孔部之各自之表面積。
  3. 如請求項2所記載之淋頭，其中配置於與前述中心區域為相反側之前述區域的前述複數個孔部之各自之內徑係與配置於前述中心區域側之前述區域的前述複數個孔部之各自之內徑相同。
  4. 如請求項2或3所記載之淋頭，其中配置於與前述中心區域為相反側之前述區域的前述複數個孔部之各自之深度係較配置於前述中心區域側之前述區域的前述複數個孔部之各自之深度深。
  5. 如請求項2或3所記載之淋頭，其中前述中心區域進而具有複數個孔部；配置於前述中心區域之前述複數個孔部之各自之表面積係小於配置於與前述中心區域鄰接之前述區域的前述複數個孔部之各自之表面積。
  6. 如請求項2或3所記載之淋頭，其中配置於與前述中心區域為相反側之前述區域的前述複數個孔部之一部分配置於前述中心區域側之前述區域；配置於前述中心區域側之前述區域的前述複數個孔部之一部分配置於與前述中心區域為相反側之前述區域。
  7. 一種真空處理裝置，包括：真空槽，能夠維持減壓狀態；淋頭，包含：頭本體，具有內部空間；以及噴淋板；前述噴淋板包含：複數個氣體噴出口，連通至前述內部空間；氣體噴出面，自前述複數個氣體噴出口噴出氣體；以及複數個孔部，配置於前述氣體噴出面；且前述噴淋板構成為前述複數個孔部之表面積自中心呈放射狀且階段性地增大；以及支持台，與前述淋頭對向且能夠支持基板。
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