[发明专利]喷淋板的制造方法、喷淋板及等离子体处理装置

说明书

本申请是申请日为2007年6月13日、申请号为2007 80021712.X（国际申请号为PCT/JP2007/061857）、发明名称为“喷淋板及其制造方法、和使用了它的等离子体处理装置、处理方法及电子装置的制造方法”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及使用在等离子体处理装置、特别是使用在微波等离子体处理装置中的喷淋板以及其制造方法、和使用了该喷淋板的等离子体处理装置、等离子体处理方法以及电子装置的制造方法。

背景技术

等离子体处理工序以及等离子体处理装置对于制造近年的被称作所谓的深亚微米元件或深亚四分之一微米元件的具有0.1μm、或0.1μm以下的栅极长的超微细化半导体装置、对于制造包含液晶显示装置的高分辨率平面显示装置是不可或缺的技术。

作为用于制造半导体装置、液晶显示装置的等离子体处理装置，自以往就一直使用各种的等离子体激励方式，特别是通常使用平行平板型高频激励等离子体处理装置或电感耦合型等离子体处理装置。但是，由于上述以往的等离子体处理装置形成的等离子体不均匀，并且电子密度高的区域被限定，因此具有很难以较大的处理速度、即生产率对被处理基板整面进行均匀的处理的问题。该问题特别是在处理较大直径的基板的情况时较严重。而且在上述以往的等离子体处理装置中，存在因电子温度高而使形成在被处理基板上的半导体元件损坏、另外因飞溅到处理室壁上导致严重的金属污染等若干本质上的问题。因此在以往的等离子体处理装置中，一直难以满足进一步提高半导体装置、液晶显示装置的微细化以及提高生产率的严格要求。

针对上述问题，以往提出了不使用直流磁场、而是使用由微波电场激励的高密度等离子体的微波等离子体处理装置。例如，提出了如下结构的等离子体处理装置（例如参照专利文献1）：自具有为了产生均匀微波而排列的许多个隙缝的平面状天线（径向线缝隙天线）向处理室内放射微波，利用该微波电场电离处理室内的气体从而激励等离子体。利用由该方法激励了的微波等离子体能够遍及天线正下方的广阔区域地实现高等离子体密度，从而可以在短时间内进行均匀的等离子体处理。而且，由于用该方法形成的微波等离子体是利用微波激励等离子体，因此电子温度较低，能够避免被处理基板的损坏、金属污染。并且，由于还能够易于在大面积的基板上激励均匀的等离子体，因此也易于对应于使用了大口径半导体基板的半导体装置的制造工序、制造大型液晶显示装置。

在上述等离子体处理装置中，通常，为了向处理室内均匀地供给等离子体激励用气体，使用具有多个纵孔为气体排出路径的喷淋板。但是，使用喷淋板有时会使形成在喷淋板正下方的等离子体在喷淋板的纵孔中发生逆流。当等离子体在纵孔发生逆流时，有发生异常放电、气体堆积、用于激励等离子体的微波的传输效率、成品率下降的问题。

作为用于防止该等离子体向纵孔逆流的方法，大多提出了改进喷淋板的构造。

例如，在专利文献2中公开了将纵孔前端的气体排出孔的孔径设成小于形成在喷淋板正下方的等离子体的衬层（sheath）厚度的2倍是有效的。但是，只是减小气体排出孔的孔径不并能充分防止等离子体的逆流。特别是，在为了减少损坏、提高处理速度的目的而欲将等离子体密度从以往的10¹²cm^-3程度提高到10¹³cm^-3程度时，等离子体的逆流变得明显，因此只是控制气体排出孔的孔径并不能防止等离子体的逆流。另外，难于利用孔加工在喷淋板主体上形成微细孔径的气体排出孔，在加工性上也存在问题。

另外，在专利文献3中也提出了使用由透气性的多孔质陶瓷烧结体构成的喷淋板。该方法欲利用构成多孔质陶瓷烧结体的许多个气孔的壁来防止等离子体的逆流。

但是，由在常温、常压下烧结的普通的多孔质陶瓷烧结体构成的该喷淋板，其气孔直径的大小从几μm一直到几十μm程度有很大的偏差，并且在最大结晶粒子直径大到20μm左右，组织不均匀，因此存在表面平坦性差的问题，另外，在将与等离子体相接触的面设为多孔质陶瓷烧结体时，存在有效表面积增大、等离子体的电子、离子的再结合增加、等离子体激励的功率利用系数变低的问题。在此，上述专利文献3中还公开了如下构造：代替利用多孔质陶瓷烧结体来构成喷淋板整体地、在由致密的氧化铝构成的喷淋板上形成气体排出用的开口部，在该开口部上安装在常温、常压下烧结的普通的多孔质陶瓷烧结体，借助该多孔质陶瓷烧结体排出气体。但是，由于该构造也是使用在常温、常压下烧结的普通的多孔质陶瓷烧结体，因此并不能解决因表面平坦性差而导致发生的上述问题。