專利名稱：噴淋板和基板處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及噴淋板以及基板處理裝置，特別涉及對(duì)基板處理裝置 所具有的腔室內(nèi)的處理空間供給處理氣體的噴淋頭所具有的噴淋板。
背景技術(shù)：
通常，基板處理裝置具有收容作為基板的晶片的腔室，在該腔室 內(nèi)的處理空間中使用從處理氣體產(chǎn)生的等離子體對(duì)晶片實(shí)施等離子體 處理。通過配置在腔室的上部的噴淋頭向該腔室內(nèi)的處理空間供給處 理氣體。
圖10是概略表示現(xiàn)有的基板處理裝置所具有的噴淋頭的結(jié)構(gòu)的 圖，圖10 (A)是現(xiàn)有的噴淋頭的截面圖，圖10 (B)是從下方觀察 現(xiàn)有的噴淋頭的仰視圖。另外，圖IO(A)是沿著圖IO(B)的線10A-10A 的截面圖。
圖10 (A)和圖10 (B)中，噴淋頭90具有圓板狀的噴淋板91、 配置在該噴淋板91的上方的圓板狀的冷卻板92、和保持該噴淋板91 的板保持體93。該板保持體93由圓柱狀的部件構(gòu)成，該圓柱被從下方 挖開，該挖開的部分中收容噴淋板91和冷卻板92。被收容的冷卻板 92與板保持體93 —起在該板保持體93內(nèi)構(gòu)成空間94。從處理氣體導(dǎo) 入管95向該空間94導(dǎo)入處理氣體。另外，被收容的噴淋板91與腔室 內(nèi)的處理空間(未圖示)相對(duì)。
噴淋板91和冷卻板92分別具有在鉛直方向上貫通的多個(gè)氣孔96、 97，經(jīng)由該氣孔96、 97連通空間94和處理空間。導(dǎo)入空間94的處理 氣體經(jīng)由氣孔96、 97供給處理空間。在此，特別是如圖10 (B)所示， 由于氣孔96分散配置，所以處理氣體也被分散供給。
其中， 一直以來都知道，處理空間的等離子體進(jìn)入氣孔96、 97， 在氣孔96、 97內(nèi)會(huì)產(chǎn)生異常放電。產(chǎn)生異常放電則覆蓋冷卻板92的 防腐蝕鋁被剝離，會(huì)產(chǎn)生顆粒。因此，開發(fā)有如下的對(duì)策等，即，通過將噴淋板或冷卻板的氣孔 形成曲折狀，使等離子體難以侵入各氣孔，從而防止氣孔內(nèi)的異常放 電的產(chǎn)生(例如參照專利文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1:日本特開2007—5491號(hào)公報(bào)
但是，例如即使氣孔形成曲折狀，還是存在隨著噴淋板的使用時(shí) 間經(jīng)過一定程度，則還是會(huì)在氣孔內(nèi)產(chǎn)生異常放電的問題。
在氣孔96內(nèi)產(chǎn)生異常放電的噴淋板91中，如圖11所示，在處理 空間側(cè)氣孔96膨脹成氣球狀，所以在氣孔96內(nèi)產(chǎn)生局部的放電(局 部放電)，該局部放電使氣孔96逐漸被切削，當(dāng)氣孔96的膨脹超出某 一值時(shí)，則猜測(cè)會(huì)馬上產(chǎn)生異常放電。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明目的在于提供一種為了即使經(jīng)過使用時(shí)間也能延長 噴淋板的壽命，能夠防止異常放電的產(chǎn)生的噴淋板以及基板處理裝 置。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一方面提供一種噴淋板，該噴淋 板為配置在基板處理裝置的處理室中且對(duì)該處理室內(nèi)的處理空間供給 處理氣體的處理氣體供給部所具有，其特征在于該噴淋板介于形成 在所述處理氣體供給部內(nèi)且用于導(dǎo)入所述處理氣體的處理氣體導(dǎo)入空 間和所述處理空間之間，該噴淋板具有連通所述處理氣體導(dǎo)入空間以 及所述處理空間的處理氣體供給路徑，所述處理氣體供給路徑具有形 成在所述處理氣體導(dǎo)入空間側(cè)的多個(gè)氣孔和形成在所述處理空間側(cè)的 多個(gè)氣槽，所述多個(gè)氣孔和所述多個(gè)氣槽相互連通，所述全部的氣槽 的流路截面積的總和比所述全部的氣孔的流路截面積的總和大。
本發(fā)明第二方面提供一種如第一方面的噴淋頭，其特征在于所
述截面中所述全部的氣槽的流路截面積的總和為所述全部的氣孔的流
路截面積的總和的l. 75倍以上。
本發(fā)明第三方面提供一種如第一方面的噴淋頭，其特征在于..所 述氣槽的深度比5mm大。
本發(fā)明第四方面提供一種如第一方面的噴淋頭，所述多個(gè)氣槽在 所述處理空間側(cè)的表面形成為直線狀且相互平行。本發(fā)明第五方面提供一種如第一方面的噴淋頭，所述多個(gè)氣孔在 所述多個(gè)氣槽的底部沿該氣槽的長度方向均等開設(shè)。
本發(fā)明第六方面提供一種如第一方面的噴淋頭，其特征在于該 噴淋板由關(guān)于鉛直方向一分為二的第一部件和第二部件構(gòu)成，所述第 一部件配置在所述氣體導(dǎo)入空間側(cè)，并且所述第二部件配置在所述處 理空間側(cè)，所述多個(gè)氣孔形成在所述第一部件上，并且所述多個(gè)氣槽 形成在所述第二部件上。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第七方面提供一種基板處理裝置， 其具有收容基板并實(shí)施處理的處理室、和配置在該處理室中并對(duì)該 處理室內(nèi)的處理空間供給處理氣體的處理氣體供給部，其特征在于-所述處理氣體供給部具有噴淋板，該噴淋板介于形成在該處理氣體供 給部內(nèi)且用于導(dǎo)入所述處理氣體的處理氣體導(dǎo)入空間和所述處理空間 之間，該噴淋板具有連通所述處理氣體導(dǎo)入空間和所述處理空間的處 理氣體供給路徑，所述處理氣體供給路徑具有形成在所述噴淋板的所 述處理氣體導(dǎo)入空間側(cè)的多個(gè)氣孔和形成在所述噴淋板的所述處理空 間側(cè)的多個(gè)氣槽，所述多個(gè)氣孔和所述多個(gè)氣槽相互連通，所述全部 的氣槽的流路截面積的總和比所述全部的氣孔的流路截面積的總和 大。
本發(fā)明第八方面提供一種如第七方面的基板處理裝置，其特征在 于所述處理氣體供給部具有冷卻板，該冷卻板介于所述處理氣體導(dǎo) 入空間和所述噴淋板之間，并且冷卻該噴淋板，該冷卻板具有連通所 述處理氣體導(dǎo)入空間以及所述處理氣體供給路徑的多個(gè)貫通孔。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第九方面提供一種基板處理裝置，其 具有收容基板并實(shí)施處理的處理室、和配置在該處理室中并對(duì)該處 理室內(nèi)的處理空間供給處理氣體的處理氣體供給部，其特征在于所 述處理氣體供給部具有噴淋板，該噴淋板介于形成在該處理氣體供
給部內(nèi)且用于導(dǎo)入所述處理氣體的處理氣體導(dǎo)入空間和所述處理空間 之間；冷卻板，該冷卻板介于所述處理氣體導(dǎo)入空間以及所述噴淋板 之間，并且冷卻該噴淋板，其中，所述噴淋板具有在鉛直方向貫通且 與所述處理空間連通的多個(gè)氣槽，所述冷卻板具有連通所述處理氣體 導(dǎo)入空間以及所述多個(gè)氣槽的多個(gè)氣孔，所述全部的氣槽的流路截面積的總和比所述全部的氣孔的流路截面積的總和大。
根據(jù)第一方面的噴淋板和第七方面的基板處理裝置，在連通處理 氣體導(dǎo)入空間和處理空間，并具有形成在處理氣體導(dǎo)入空間側(cè)的多個(gè) 氣孔和形成在處理空間側(cè)的多個(gè)氣槽的處理氣體供給路徑中，全部的 氣槽的流路截面積的總和比全部的氣孔的流路截面積的總和大。從處 理氣體導(dǎo)入空間向處理空間供給處理氣體時(shí)，與該供給對(duì)應(yīng)，提高處 理氣體供給路徑內(nèi)的處理氣體的壓力，則在處理氣體供給路徑內(nèi)從處 理氣體產(chǎn)生局部放電，但是由于全部的氣槽的流路截面積的總和比全 部的氣孔的流路截面積的總和大，所以供給處理氣體時(shí)，氣槽內(nèi)的處 理氣體的壓力不會(huì)增高，氣槽內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生局部放電。結(jié)果，能夠防止 氣槽逐漸被切削，從而，即使經(jīng)過使用時(shí)間為了延長噴淋板的壽命， 而能夠防止異常放電的產(chǎn)生。
根據(jù)本發(fā)明第二方面的噴淋板，由于全部的氣槽的流路截面積的
總和為全部的氣孔的流路截面積的總和的1. 75倍以上，所以處理氣
體的供給時(shí)能夠可靠地防止氣槽內(nèi)的處理氣體的壓力增高，由此即使 經(jīng)過使用時(shí)間也能夠可靠地防止異常放電的產(chǎn)生。
根據(jù)本發(fā)明第三方面的噴淋板，氣槽的深度比5mm大。離子從處 理空間進(jìn)入處理氣體供給路徑，該離子到達(dá)處理氣體導(dǎo)入空間側(cè)的表 面的情況下，在該表面附近會(huì)有產(chǎn)生異常放電的可能性，但充其量也 僅能從處理空間側(cè)的表面進(jìn)入5mm的深度，所以若將氣槽的深度形成 為比5mm大，則離子不會(huì)到達(dá)處理氣體導(dǎo)入空間側(cè)的表面，由此能夠 防止因離子引起的異常放電的產(chǎn)生。
根據(jù)本發(fā)明第四方面的噴淋板，由于多個(gè)氣槽在處理空間側(cè)的表 面形成直線狀且相互平行，所以能夠容易將加工成形各氣槽，從而能 夠降低噴淋板的成本。
根據(jù)本發(fā)明第五方面的噴淋板，由于多個(gè)氣孔被配置成在多個(gè)氣 槽的底部沿該氣槽的長度方向均等開設(shè)，所以能夠?qū)⑻幚須怏w大致均 等地向各氣槽內(nèi)分散，從而能夠均等地從噴淋板向處理空間供給處理 氣體。
根據(jù)本發(fā)明第六方面的噴淋板，由于該噴淋板由關(guān)于鉛直方向一 分為二的第一部件和第二部件構(gòu)成，第一部件配置在氣體導(dǎo)入空間側(cè)，且第二部件配置在處理空間側(cè)，并且多個(gè)氣孔形成在第一部件上，并 且多個(gè)氣槽形成在所述第二部件上，所以能夠更容易地加工成形各氣 孔和各氣槽。
根據(jù)本發(fā)明第八方面的基板處理裝置，介于處理氣體導(dǎo)入空間和 噴淋板之間的冷卻板具有連通處理氣體導(dǎo)入空間和處理氣體供給路徑 的多個(gè)貫通孔，因此該冷卻板不會(huì)妨礙處理氣體的供給，并能夠冷卻 該噴淋板。
根據(jù)本發(fā)明第九方面的基板處理裝置，在噴淋板中貫通鉛直方向 的全部的氣槽的流路截面積的總和比在冷卻板中連通處理氣體導(dǎo)入空 間和多個(gè)氣槽的全部的氣孔的流路截面積的總和大。從處理氣體導(dǎo)入 空間向處理空間供給處理氣體時(shí)，與該供給對(duì)應(yīng)，與處理空間連通的 氣槽的處理氣體的壓力提高，則在氣槽中從處理氣體產(chǎn)生局部放電， 但是由于全部的氣槽的流路截面積的總和比全部的氣孔的流路截面積 的總和大，所以供給處理氣體時(shí)，氣槽內(nèi)的處理氣體的壓力不會(huì)增高， 氣槽內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生局部放電。結(jié)果，能夠防止氣槽逐漸被切削，由此， 即使經(jīng)過使用時(shí)間而為了延長噴淋板的壽命，也能夠防止異常放電的 產(chǎn)生。


圖1是概略表示具有本發(fā)明的實(shí)施方式的噴淋板的基板處理裝置 的結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖2是表示噴淋板中不產(chǎn)生異常放電的氣孔的放大截面圖。
圖3是表示蝕刻處理中電子進(jìn)入噴淋板的氣孔的模擬結(jié)果的曲線圖。
圖4是表示在蝕刻處理中陽離子進(jìn)入噴淋板的氣孔的模擬結(jié)果的 曲線圖。
圖5是概略表示本實(shí)施方式的噴淋板的結(jié)構(gòu)的圖，圖5 (A)是具 有該噴淋板的噴淋頭的放大截面圖，圖5 (B)是從下方觀察噴淋板的 仰視圖。
圖6是沿著圖5 (B)的線V-V的截面圖。
圖7是概略表示本實(shí)施方式的噴淋板的變形例的結(jié)構(gòu)的圖，圖7(A)是第一變形例的仰視圖，圖7 (B)是第二變形例的仰視圖。
圖8是概略表示本實(shí)施方式的噴淋板的第三變形例的結(jié)構(gòu)的圖， 圖8 (A)是具有噴淋板的噴淋頭的放大截面圖，圖8 (B)是從下方 觀察噴淋板的仰視圖。
圖9是概略表示本實(shí)施方式的噴淋板的第四變形例的結(jié)構(gòu)的圖， 圖9 (A)是具有噴淋板的噴淋頭的放大截面圖，圖9 (B)是從下方 觀察噴淋板的仰視圖。
圖10是概略表示現(xiàn)有的基板處理裝置所具有的噴淋頭的結(jié)構(gòu)的 圖，圖10 (A)是現(xiàn)有的噴淋頭的截面圖，圖10 (B)是從下方觀察 現(xiàn)有的噴淋頭的仰視圖。
圖11是表示噴淋板的產(chǎn)生異常放電的氣孔的放大截面圖。
符號(hào)說明
W晶片
S處理空間
10基板處理裝置
11腔室
30、 90噴淋頭
31、 91噴淋板
32、 92冷卻板 34、 94空間
36處理氣體供給路徑 37、 40、 96、 97氣孔 41、 42、 43、 44氣槽
具體實(shí)施例方式
以下參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1是概略表示具有本發(fā)明的實(shí)施方式的噴淋板的基板處理裝置 的結(jié)構(gòu)的截面圖。該基板處理裝置對(duì)作為基板的半導(dǎo)體晶片實(shí)施作為 等離子體處理的蝕刻處理。
圖1中，基板處理裝置10例如具有收容直徑300mm的半導(dǎo)體晶 片(以下簡稱為"晶片")W的腔室11 (處理室)，在該腔室11內(nèi)配置有載置晶片W的圓柱狀的基座12。在基板處理裝置10中，通過腔室 11的內(nèi)側(cè)壁和基座12的側(cè)面形成作為向腔室11外排出基座12上方的 氣體的流路發(fā)揮功能的側(cè)方排氣路13。該側(cè)方排氣路13的途中配置排 氣板14。
排氣板14是具有多個(gè)孔的板狀部件，作為將腔室U分隔為上部 和下部的分隔板發(fā)揮作用。在通過排氣板14被分隔的腔室11的上部 (以下稱為"反應(yīng)室")17中產(chǎn)生后述的等離子體。另外，在腔室11 的下部(以下稱為"排氣室(總管)")18上排出腔室11內(nèi)的氣體的粗 排氣管15以及主排氣管16開口。在粗排氣管15上連接DP(DryPmnp: 干泵)(未圖示)，在主排氣管16上連接TMP (Turbo Molecular Pump: 渦輪分子泵)(未圖示)。另外，排氣板14捕捉或反射反應(yīng)室17中的 在基座12以及后述的噴淋頭30之間的處理空間S中產(chǎn)生的離子或自 由基，防止它們向總管18泄露。
粗排氣管15以及本排氣管16經(jīng)由總管18將反應(yīng)室17的氣體向 腔室11的外部排出。具體而言，粗排氣管15將腔室11內(nèi)從大氣壓減 壓至低真空狀態(tài)，主排氣管16與粗排氣管15協(xié)作，將腔室11內(nèi)減壓 至比低真空狀態(tài)低的壓力的高真空狀態(tài)(例如133Pa (1Torr)以下)。
第一高頻電源19經(jīng)由第一耦合器20連接在基座12上，該第一高 頻電源19對(duì)基座12供給比較高頻率例如40MHz的高頻電力。由此， 基座12作為高頻電極發(fā)揮作用，對(duì)處理空間S施加40MHz的高頻電 壓。另外，第一耦合器20降低來自基座12的高頻電力的反射，使高 頻電力向基座12的供給效率最大。
另外，第二高頻電源21經(jīng)由第二耦合器22也連接在基座12上， 該第二高頻電源21對(duì)基座12供給比第一高頻電源19供給的高頻電力 低的頻率例如2MHz的高頻電力。
在基座12的上部配置有在內(nèi)部具有靜電電極板23的靜電吸盤24。 靜電吸盤24呈在具有某一直徑的下部圓板狀部件上重疊比該下部圓板 狀部件直徑小的上部圓板狀部件的形狀。另外，靜電吸盤24由陶瓷形 成，在基座12上載置晶片W時(shí)，該晶片W配置在靜電吸盤24的上 部圓板狀部件之上。
另外，靜電吸盤24中，在靜電電極板23上電氣連接直流電源25。靜電電極板23上施加正的直流高電壓時(shí)，則晶片W的靜電吸盤24側(cè) 的面上(以下稱為"背面")產(chǎn)生負(fù)電位，在靜電電極板23以及晶片 W的背面之間產(chǎn)生電位差，因該電位差引起的克倫力或喬恩遜，拉貝 克(-3 乂yy ，一《、;/夕)力，使晶片W被吸附保持在靜電吸盤 24的上部圓板狀部件之上。
另外，在靜電吸盤24上載置圓環(huán)狀的聚焦環(huán)26。聚焦環(huán)26由導(dǎo) 電性部件例如硅構(gòu)成，并包圍被吸附保持在靜電吸盤24的上部圓板狀 部件上的晶片W的周圍。另外，聚焦環(huán)26使處理空間S的等離子體 向晶片W的表面會(huì)聚，從而提高蝕刻處理的效率。
另外，在基座12的內(nèi)部例如設(shè)有沿圓周方向延伸的環(huán)狀的制冷劑 室27。在該制冷劑室27中經(jīng)由制冷劑用配管28a從冷機(jī)單元(未圖示) 循環(huán)供給低溫的制冷劑例如冷卻水或噶路丹(力'^f >:注冊(cè)商標(biāo))。 通過該低溫的制冷劑被冷卻的基座12經(jīng)由靜電吸盤24冷卻晶片W以 及聚焦環(huán)26。
在靜電吸盤24的上部圓板狀部件上的吸附保持晶片W的部分(以 下稱為"吸附面")上開設(shè)多個(gè)導(dǎo)熱氣體供給孔29。這些多個(gè)導(dǎo)熱氣體 供給孔29經(jīng)由導(dǎo)熱氣體供給管路28b與導(dǎo)熱氣體供給部(未圖示)連 接，該導(dǎo)熱氣體供給部經(jīng)由導(dǎo)熱氣體供給孔29向吸附面以及晶片W的 背面的間隙供給作為導(dǎo)熱氣體的氦(He)氣。供給吸附面以及晶片W 的背面的間隙的氦氣有效地將晶片W的熱量傳遞給靜電吸盤24。
在腔室11的頂部，與基座12相對(duì)地配置有噴淋頭30 (處理氣體 供給部)。噴淋頭30具有圓板狀的噴淋板31和配置在該噴淋板31之 上的圓板狀的冷卻板32、以及保持噴淋板31的板保持體33。
板保持體33由從下方挖開中央部的圓柱狀的部件構(gòu)成，在該挖開 的部分中收容噴淋板31以及冷卻板32。被收容的冷卻板32與板保持 體33 —起在該板保持體33內(nèi)形成空間34 (處理氣體導(dǎo)入空間)，從處 理氣體導(dǎo)入管35向該空間34導(dǎo)入處理氣體。另外，噴淋板31與處理 空間S相對(duì)，所以蝕刻處理時(shí)，雖然噴淋板31由于來自處理空間S的 等離子體的帶入熱使溫度上升，但是冷卻板32對(duì)噴淋板31進(jìn)行冷卻 而使蝕刻處理穩(wěn)定化。
噴淋板31具有在鉛直方向上貫通的處理氣體供給路徑36，冷卻板32具有在鉛直方向貫通的多個(gè)氣孔37 (貫通孔)?？臻g34以及處理空 間S經(jīng)由處理氣體供給路徑36和氣孔37連通，導(dǎo)入空間34的處理氣 體供給路徑經(jīng)由處理氣體供給路徑36以及氣孔37向處理空間S供給。
另外，在噴淋頭30中，噴淋板31由硅構(gòu)成，冷卻板32由表面上 形成防腐蝕鋁覆膜的鋁構(gòu)成。另外，關(guān)于噴淋板31的結(jié)構(gòu)在后詳述。
在該基板處理裝置10中，對(duì)基座12供給高頻電力，對(duì)處理空間S 施加高頻電壓，從而在該處理空間S中使從噴淋頭30供給的處理氣體 形成高密度等離子體，產(chǎn)生離子或自由基，通過該離子等對(duì)晶片W實(shí) 施蝕刻處理。
另外，上述的基板處理裝置IO的各構(gòu)成部件的動(dòng)作由與基板處理 裝置10所具有的控制部(未圖示)的CPU根據(jù)與蝕刻處理對(duì)應(yīng)的程 序控制。
其中，關(guān)于上述的現(xiàn)有的噴淋板的氣孔中的局部放電的產(chǎn)生機(jī)構(gòu)， 要明確說明雖然是困難的，但是本發(fā)明人考慮氣孔96的膨脹的位置和 蝕刻處理中的氣孔96附近以及內(nèi)部的環(huán)境，類推了以下的假說(參照?qǐng)D 11)。
(1) 蝕刻處理中，空間94的壓力是10Torr (1. 3X103Pa)且處 理空間的壓力為30mTorr (4. 0Pa)左右，所以從空間94向處理空間 供給處理氣體時(shí)，氣孔96的處理氣體的處理空間側(cè)附近的壓力約為 1Torr。 1Torr為較高壓，表示在氣孔96的處理氣體的處理空間側(cè)附近 存在大量處理氣體的分子。
(2) 蝕刻中進(jìn)入氣孔96的電子與大量存在的處理氣體的分子沖 撞，引起電離反應(yīng)，由此產(chǎn)生局部放電。另外，電離程度(電離率) 由下式表示。
電離率二電離率系數(shù)X電子密度X處理氣體密度
根據(jù)該假說，降低氣孔96的處理氣體的壓力，則處理氣體的分子 變少(分子密度降低)，該處理氣體的分子和電子的沖撞概率降低，所 以難以產(chǎn)生局部放電。
因此，本發(fā)明人為了證明該假說，首先，為了確認(rèn)電子是否進(jìn)入 氣孔96，而使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行了下述模擬。
圖3是表示蝕刻處理中電子進(jìn)入噴淋板的氣孔的模擬結(jié)果的曲線圖，縱軸表示電子的密度，橫軸表示距離噴淋板的處理空間側(cè)的表面 (以下稱為"底面")的距離。橫軸上氣孔的深度由負(fù)值表示。
圖3的曲線圖中，氣孔中在距離底面Omm以下電子的密度為O。 但圖3的模擬結(jié)果為高頻的某一相位的結(jié)果，其他相位的模擬結(jié)果中， 在氣孔中即使距離底面Omm以下電子密度也為O以上。因此，可以確 認(rèn)電子進(jìn)入氣孔，該進(jìn)入的氣孔的電子與處理氣體的分子沖撞。
另外，本發(fā)明人為了探求處理氣體的壓力(處理氣體密度)和局 部放電的產(chǎn)生的關(guān)系，而降低某氣孔96的處理氣體的壓力，來進(jìn)行蝕 刻處理。具體而言，如圖2所示，用蓋體98閉塞氣孔97的空間94側(cè) 的開口部，防止處理氣體流入氣孔96、 97，使氣孔96、 97的壓力與處 理空間的壓力相同而設(shè)定為30mTorr，進(jìn)行蝕刻處理。
蝕刻處理期間，在氣孔96中未觀測(cè)到局部放電的產(chǎn)生，蝕刻處理 后調(diào)查氣孔96的形狀，確認(rèn)沒有產(chǎn)生氣球狀的膨脹。g卩，可知降低處 理氣體的壓力(處理氣體密度)則不會(huì)產(chǎn)生局部放電。
由此，本發(fā)明人證明了上述噴淋板的氣孔的局部放電的產(chǎn)生機(jī)構(gòu) 的假說是正確的。
另外，本發(fā)明人為了確定噴淋板31的處理氣體供給路徑36的詳 細(xì)形狀，進(jìn)行了下述說明的實(shí)驗(yàn)。
在降低處理氣體供給路徑36的處理氣體的壓力時(shí)，增大處理氣體 供給路徑36的流路截面積(與處理氣體的流線垂直的截面的截面積、 以下相同)是簡便的。因此，本發(fā)明人增加噴淋板的氣孔，準(zhǔn)備該增 加的全部氣孔的流路截面積的總和為現(xiàn)有的噴淋板(噴淋板91)的全 部氣孔(氣孔96)的流路截面積的總和的l. 75倍的噴淋板，在基板 處理裝置中進(jìn)行蝕刻處理，結(jié)果確認(rèn)沒有產(chǎn)生異常放電。由此，如果 使噴淋板的全部氣孔的流路截面積的總和為現(xiàn)有的噴淋板的全部氣孔 的流路截面積的總和的l. 75倍以上，則能夠可靠地防止局部放電。
另外，從處理空間S向處理氣體供給路徑36的氣孔導(dǎo)入陽離子， 該陽離子到達(dá)噴淋板31的空間34側(cè)的表面(以下稱為"頂面")(更 具體而言，到達(dá)噴淋板31以及冷卻板32的邊界)的情況下，在該頂 面附近有產(chǎn)生異常放電的可能性，所以本發(fā)明人使用計(jì)算機(jī)模擬在蝕 刻處理中陽離子(Ar+)進(jìn)入到氣孔中的程度。圖4是表示蝕刻處理中陽離子進(jìn)入噴淋板的氣孔中的模擬結(jié)果的 曲線圖，縱軸表示陽離子的密度，橫軸表示距離噴淋板的底面的距離。 橫軸中氣孔的深度用負(fù)值表示。
根據(jù)圖4的曲線圖可知，在氣孔中陽離子的密度從底面到5mm的 深度為0以上，即，陽離子進(jìn)入氣孔5mm程度。由此可知，若氣孔的 深度大于5mm，則陽離子不會(huì)通過處理氣體供給路徑而到達(dá)頂面，能 夠防止陽離子引起的異常放電的產(chǎn)生。
本發(fā)明根據(jù)上述的見解完成，在本實(shí)施方式中，噴淋板31具有以 下說明的形狀。
圖5是概略表示本實(shí)施方式的噴淋板的結(jié)構(gòu)的圖，圖5 (A)是具 有該噴淋板的噴淋頭的放大截面圖，圖5 (B)是從下方觀察該噴淋板 的仰視圖。另外，圖5 (A)是沿著圖5 (B)的線5A—5A的截面圖。 另外，圖6是沿著圖5 (B)的線VI-VI的截面圖。
在圖5 (A)、圖5 (B)以及圖6中，在鉛直方向上貫通噴淋板31 的處理氣體供給路徑36具有在空間34側(cè)沿著噴淋板31的鉛直方向穿 設(shè)的多個(gè)氣孔40和在處理空間S側(cè)沿著上述鉛直方向形成的多個(gè)縫隙 狀的氣槽41。在這里，氣槽41具有垂直壁。
各氣槽41在噴淋板31的底面形成為直線狀且相互平行，相鄰的 兩個(gè)氣槽41的節(jié)距設(shè)定為5mm以上，優(yōu)選10mm 20mm間的任一個(gè)， 但是從確保噴淋板31強(qiáng)度的觀點(diǎn)出發(fā)優(yōu)選節(jié)距較大。
各氣孔40與各氣槽41連通，但是各氣孔40與各氣槽41的配置 部位對(duì)應(yīng)地進(jìn)行配置。具體而言，各氣孔40配置成在對(duì)應(yīng)的氣槽41 的底部沿著該氣槽41的長度方向均等地開口，氣孔40的節(jié)距在任一 個(gè)氣槽41處都是相同的值。各氣孔40的直徑為0. 3mm 5mm間任 意值，但是從加工性的觀點(diǎn)出發(fā)優(yōu)選較大的。各氣槽41的寬度為 0. 01mm 0. 5mm間的任意值，從防止電子進(jìn)入氣槽41的觀點(diǎn)出發(fā) 優(yōu)選較小的，至少需要比現(xiàn)有的噴淋板91的氣孔96的直徑即0. 5mm 小。另外，氣槽41的寬度的下限由激光加工或切削加工的下限值決定。
各氣槽41的深度(圖6中的"d")設(shè)定為比5mm大，優(yōu)選比8mm 大。由此，即使陽離子進(jìn)入處理氣體供給路徑36中，該陽離子也不會(huì) 進(jìn)入氣孔40，更不會(huì)通過處理氣體供給路徑36而達(dá)到頂面。另外，噴淋板31的全部的氣槽41的流路截面積的總和設(shè)定為比
全部的氣孔40的流路截面積的總和大，具體而言，全部的氣槽41的 流路截面積的總和設(shè)定為全部的氣孔40的流路截面積的總和的1. 75 倍以上，優(yōu)選設(shè)定為2. O倍以上。由此，氣槽41中的處理氣體的壓 力可靠地低于氣孔40中的處理氣體的壓力。另一方面，在噴淋板30 中，全部的氣孔40的流路截面積的總和設(shè)定為與現(xiàn)有的噴淋板(噴淋 板91)的全部氣孔(氣孔96)的流路截面積的總和大致相同。因此， 全部的氣槽41的流路截面積的總和為現(xiàn)有的噴淋板的全部氣孔的流路 截面積的總和的l. 75倍以上。由此，氣槽41的處理氣體的壓力可靠 地低于現(xiàn)有的噴淋板的氣孔的處理氣體的壓力。
根據(jù)本實(shí)施方式的噴淋板31，在使空間34和處理空間S連通并具 有穿設(shè)在空間34側(cè)的多個(gè)氣孔40和形成在處理空間S側(cè)的多個(gè)氣槽 41的處理氣體供給路徑36中，全部的氣槽41的流路截面積的總和大 于全部的氣孔40的流路截面積的總和。從空間34向處理空間S供給 處理氣體時(shí)，與該供給對(duì)應(yīng)，處理氣體供給路徑36內(nèi)的處理氣體的壓 力增高，則處理氣體供給路徑36內(nèi)從處理氣體產(chǎn)生局部放電，但是由 于全部的氣槽41的流路截面積的總和為全部的氣孔40的流路截面積 的總和(現(xiàn)有的噴淋板的全部氣孔的流路截面積的總和)的1. 75倍 以上，所以供給處理氣體時(shí)氣槽41內(nèi)的處理氣體的壓力不會(huì)像現(xiàn)有的 噴淋板那樣增高，在氣槽41內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生局部放電。結(jié)果，能夠防止氣 槽41被逐漸切削，因此，能夠可靠地防止異常放電的發(fā)生即使經(jīng)過使 用時(shí)間，也能延長噴淋板的壽命。
在上述的噴淋板31中，為了擴(kuò)大流路截面積，不用增加氣孔數(shù)量 或擴(kuò)大各氣孔的直徑而形成氣槽41 。氣槽41容易通過激光加工或切削 加工形成，并且能夠容易實(shí)現(xiàn)窄幅結(jié)構(gòu)，因此，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)噴淋板 31的成本降低和抑制電子從處理空間S進(jìn)入氣槽41。
另外，在上述的噴淋板31中，如圖5 (B)所示，以使各氣槽41 的兩端不到達(dá)噴淋板31的外緣的方式在底面上形成各氣槽41。由此， 能夠確保噴淋板31的剛性，從而能夠防止噴淋板31容易破損。
在上述的噴淋板31中，由于氣槽41的深度大于5mm，所以陽離 子不會(huì)通過處理氣體供給路徑36達(dá)到頂面，由此能夠防止因陽離子引起的異常放電的產(chǎn)生。
另外，在上述的噴淋板31中，多個(gè)氣槽41在底面形成為直線狀 且相互平行，所以使各氣槽41容易加工成形，從而能夠降低噴淋板31 的成本。
另外，在上述的噴淋板31中，多個(gè)氣孔40在對(duì)應(yīng)的氣槽41的底 部沿該氣槽41的長度方向配置成均等地開口，所以能夠大致均等地將 處理氣體向各氣槽41內(nèi)分散，從而能夠?qū)⑻幚須怏w均等地從噴淋板31 向處理空間S供給。另外，由于能夠均等地供給處理氣體，所以底面 的氣槽41的配置模式具有比較好的自由度，由此，能夠容易設(shè)計(jì)噴淋 板31。
另外，在上述的噴淋板30中，介于空間34以及噴淋板31之間的 冷卻板32具有連通空間34以及處理氣體供給路徑36的多個(gè)氣孔37， 所以該冷卻板32不會(huì)阻礙處理氣體的供給，而能夠冷卻該噴淋板31 。
上述的噴淋板31由硅構(gòu)成，但是構(gòu)成噴淋板31的材料不限于硅， 也可以是石英或鋁。由鋁構(gòu)成的情況下，對(duì)表面噴鍍絕緣覆膜。
另外，上述的噴淋板31通過一張圓板狀部件構(gòu)成，但是噴淋板31 也可以通過層疊多個(gè)圓板狀部件構(gòu)成。例如通過關(guān)于其鉛直方向分割 為二的、配于空間34側(cè)的上部部件(第一部件)和配于處理空間S側(cè) 的下部(第二部件)(均未圖示)構(gòu)成噴淋板，可以在上部部件上形成 各氣孔40，并且在下部部件上形成各氣槽41。由此，各氣孔40、各氣 槽41由于能夠分別貫通上部部件、下部部件而形成，所以能夠更容易 地加工成形各氣孔40以及各氣槽41 。
在上述的噴淋板31中，各氣槽41在噴淋板31的底面形成為直線 狀并且相互平行，但是也可以如圖7 (A)所示將各氣槽42形成為格 子狀，另外也可以如圖7 (B)所示將各氣槽43形成為放射狀。無論 哪種情況下，都能夠從噴淋板向處理空間S更分散供給處理氣體。另 夕卜，如上所述，底面的氣槽41的配置模式具有比較好的自由度。另外， 在圖7 (A)和圖7 (B)中噴淋板31的氣孔40省略圖示。
另外，在上述噴淋板31中，由氣孔40和氣槽41構(gòu)成處理氣體供 給路徑36，但是也可以如圖8 (A)所示僅由縫隙狀的氣槽44構(gòu)成處 理氣體供給路徑36。該變形例中，冷卻板32的各氣孔37沿著各氣槽44的長度方向均等地開口。另夕卜，各氣槽44為了確保噴淋板31的剛 性，比噴淋板31的氣槽41形成得短(參照?qǐng)D8 (B))。另外，噴淋板 31的全部的氣槽44的流路截面積的總和設(shè)定得比冷卻板32的全部的 氣孔37的流路截面積的總和大。另外，在圖8 (B)中冷卻板32的氣 孔37省略圖示。
在本變形例中，從空間34向處理空間S供給處理氣體時(shí)，與該供 給對(duì)應(yīng)，氣槽44內(nèi)的處理氣體的壓力增高，則在氣槽44內(nèi)有可能從 處理氣體產(chǎn)生局部放電，但是由于全部的氣槽44的流路截面積的總和 比(如上所述與現(xiàn)有的噴淋板的全部氣孔的流路截面積的總和大致相 等的)全部的氣孔37的流路截面積的總和大，所以在供給處理氣體時(shí) 氣槽44內(nèi)的處理氣體的壓力不會(huì)像現(xiàn)有的噴淋板那樣增高，在氣槽44 內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生局部放電。
另外，噴淋頭30同時(shí)向處理空間S供給兩種處理氣體的情況下， 空間34通過O型環(huán)45被分割為中心部34a和邊緣部34b，從其他處 理氣體導(dǎo)入管4 6向邊緣部34b導(dǎo)入處理氣體(參照?qǐng)D9 (A))。由此， 對(duì)處理空間S供給兩種氣體之前，能夠在氣槽41內(nèi)混合該兩種氣體， 能夠防止處理空間S中各種氣體不均。另夕卜，在圖9 (B)中噴淋板31 的氣孔40省略圖示。
上述的噴淋板31適用于對(duì)半導(dǎo)體晶片實(shí)施蝕刻處理的基板處理裝 置10，但是具有與噴淋板31相同結(jié)構(gòu)的噴淋板也能夠適用于對(duì)LCD (Liquid Crystal Display:液晶顯示器)或FPD (Flat Panel Display:平 板顯示器)等玻璃基板實(shí)施等離子體處理的基板處理裝置。
另外，在上述的基板處理裝置10中，基座12上供給兩種高頻電 力，但是也可以對(duì)基座12和噴淋頭30的各自上供給一種高頻電力。 這種情況下，在噴淋板31和冷卻板32之間配置電極板，該電極板上 連接高頻電源。另外，在電極板上形成連通各氣孔40和各氣槽41的 多個(gè)氣孔，但是電極板的全部的氣孔的流路截面積設(shè)定得至少比冷卻 板32的氣孔37的流路截面積的總和大，以不妨礙處理氣體的流動(dòng)。
權(quán)利要求
1. 一種噴淋板，其包含在配置在基板處理裝置的處理室中且對(duì)該處理室內(nèi)的處理空間供給處理氣體的處理氣體供給部，該噴淋板的特征在于該噴淋板介于處理氣體導(dǎo)入空間和所述處理空間之間，該處理氣體導(dǎo)入空間形成在所述處理氣體供給部內(nèi)，且用于導(dǎo)入所述處理氣體，該噴淋板具有處理氣體供給路徑，其連通所述處理氣體導(dǎo)入空間和所述處理空間，所述處理氣體供給路徑具有形成在所述處理氣體導(dǎo)入空間側(cè)的多個(gè)氣孔和形成在所述處理空間側(cè)的多個(gè)氣槽，所述多個(gè)氣孔和所述多個(gè)氣槽相互連通，所述全部的氣槽的流路截面積的總和比所述全部的氣孔的流路截面積的總和大。
2. 如權(quán)利要求1所述的噴淋頭，其特征在于所述截面中所述全 部的氣槽的流路截面積的總和為所述全部的氣孔的流路截面積的總和 的1. 75倍以上。
3. 如權(quán)利要求1所述的噴淋板，其特征在于所述氣槽的深度比5mm大。
4. 如權(quán)利要求1所述的噴淋板，其特征在于所述多個(gè)氣槽在所 述處理空間側(cè)的表面呈直線狀且相互平行。
5. 如權(quán)利要求1所述的噴淋板，其特征在于所述多個(gè)氣孔在所 述多個(gè)氣槽的底部并沿該氣槽的長度方向均勻形成。
6. 如權(quán)利要求1所述的噴淋板，其特征在于該噴淋板由在鉛直 方向一分為二的第一部件和第二部件構(gòu)成，所述第一部件配置在所述氣體導(dǎo)入空間側(cè)，并且所述第二部件配 置在所述處理空間側(cè)，所述多個(gè)氣孔形成在所述第一部件上，并且所述多個(gè)氣槽形成在 所述第二部件上。
7. —種基板處理裝置，其具有收容基板并實(shí)施處理的處理室、 和配置在該處理室中并向該處理室內(nèi)的處理空間供給處理氣體的處理 氣體供給部，其特征在于所述處理氣體供給部具有噴淋板，該噴淋板介于處理氣體導(dǎo)入空 間和所述處理空間之間，該處理氣體導(dǎo)入空間形成在該處理氣體供給 部內(nèi)，且用于導(dǎo)入所述處理氣體，該噴淋板具有處理氣體供給路徑，其連通所述處理氣體導(dǎo)入空間 以及所述處理空間，所述處理氣體供給路徑具有形成在所述噴淋板的所述處理氣體導(dǎo) 入空間側(cè)的多個(gè)氣孔和形成在所述噴淋板的所述處理空間側(cè)的多個(gè)氣 槽，所述多個(gè)氣孔和所述多個(gè)氣槽相互連通，所述全部的氣槽的流路截面積的總和比所述全部的氣孔的流路截 面積的總和大。
8. 如權(quán)利要求7所述的基板處理裝置，其特征在于 所述處理氣體供給部具有冷卻板，該冷卻板介于所述處理氣體導(dǎo)入空間和所述噴淋板之間，并且用于冷卻該噴淋板，該冷卻板具有連通所述處理氣體導(dǎo)入空間和所述處理氣體供給路 徑的多個(gè)貫通孔。
9. 一種基板處理裝置，其具有收容基板并實(shí)施處理的處理室、 和配置在該處理室中并向該處理室內(nèi)的處理空間供給處理氣體的處理 氣體供給部，其特征在于所述處理氣體供給部具有噴淋板，該噴淋板介于處理氣體導(dǎo)入 空間以及所述處理空間之間，該處理氣體導(dǎo)入空間形成在該處理氣體 供給部內(nèi)，且用于導(dǎo)入所述處理氣體；和冷卻板，該冷卻板介于所述 處理氣體導(dǎo)入空間以及所述噴淋板之間，并且用于冷卻該噴淋板，其 中，所述噴淋板具有在鉛直方向貫通且與所述處理空間連通的多個(gè)氣槽，所述冷卻板具有連通所述處理氣體導(dǎo)入空間和所述多個(gè)氣槽的多 個(gè)氣孔，所述全部的氣槽的流路截面積的總和比所述全部的氣孔的流路截 面積的總和大。
全文摘要
本發(fā)明提供一種噴淋板和基板處理裝置，即使經(jīng)過使用時(shí)間，也能夠?yàn)榱搜娱L噴淋板的壽命，而防止異常放電的發(fā)生?；逄幚硌b置(10)具有對(duì)腔室(11)內(nèi)的處理空間(S)供給處理氣體的噴淋頭(30)，該噴淋頭(30)具有圓板狀的噴淋板(31)，該噴淋板(31)介于形成在噴淋頭(30)內(nèi)且用于導(dǎo)入處理氣體的空間(34)和處理空間(S)之間，并且具有連通空間(34)和處理空間(S)的處理氣體供給路徑(36)，該處理氣體供給路徑(36)具有形成在空間(34)側(cè)的多個(gè)氣孔(40)和形成在處理空間(S)側(cè)的多個(gè)氣槽(41)，多個(gè)氣孔(40)和多個(gè)氣槽(41)相互連通，全部氣槽(41)的流路截面積的總和比全部氣孔(40)的流路截面積的總和大。
文檔編號(hào)H01J37/32GK101431009SQ200810175598
公開日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2008年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月8日
發(fā)明者傳寶一樹, 持木宏政, 輿水地鹽 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社