[发明专利]簇射极板及采用该簇射极板的等离子体处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体和半导体相关器件的制造装置，特别涉及可以在等离子体处理装置的处理室中使用的簇射极板及采用该种簇射极板(showerplate)的等离子体装置。 

背景技术

在半导体及半导体相关器件制造工艺的各个过程中，可以实施分别通过氧化、氮化、氮氧化作用，或者CVD在基板表面上形成氧化膜、氮化膜、氮氧化膜的工艺，和通过蚀刻去除这些膜的工艺。在大量制造同一品种的通用DRAM等的情况下，这些工艺分别通过实施特有工艺的处理装置进行，但在进行少量、多品种的定制LSI等的生产中，在每个工艺步骤设置昂贵的处理装置受到成本的制约，因此需要一种处理装置，能够以单个或少量的该装置实施多个工艺。 

作为已经公开的能够实施多种工艺的多功能处理装置，采用的是通过使等离子体激发的氧自由基、氮自由基与基板表面发生反应，形成氧化膜、氮化膜、氮氧化膜，或者使这些自由基与硅烷(SiH₄)气体反应形成氧化膜、氮化膜的技术。 

在特开2002-299331号公报(特许文献)中公开了该种装置。根据该公报，在处理装置的处理腔(处理室)上设有电介质制的上段簇射极板，和呈格子状排列的下段簇射极板，以及天线。该上段簇射极板大致相同地将等离子体及自由基生成用的气体喷向处理室的下方；该下段簇射极板，为了使来自上段簇射极板的等离子体和激发自由基通过的多个开口，将把反应性气体大致同样地喷射向基板方向的、具有多个开口的配管排列为格子状；该天线将用于生成等离子体的微波从上段簇射极板上方放射向上段簇射极板。而且，当使基板氧化形成氧化膜时，从上段簇射极板供给Ar、  Kr气体和氧气，通过微波生成等离子体，将被激发的氧自由基暴露在基板表面上而形成氧化膜。另外，通过等离子体CVD形成氮化膜时，向上段簇射极板供给Ar、Kr气体和氨(NH₃)气，通过微波生成等离子体，使被激发的氮自由基和从下段簇射极板喷出的硅烷(SiH₄)气体反应，在基板上形成氮化硅膜(Si₃N₄)。 

在反应离子蚀刻中，从上段簇射极板导入Ar、Kr气体，通过微波产生等离子体，从下段簇射极板导入反应性气体即C_xH_y气体，通过向基板施加偏置电压，可以对基板上的硅氧化膜进行蚀刻。 

特许文献1：特开2002-299331号公报 

在现有的等离子体装置中使用的下段簇射极板，具有将配管排列为格子状的构造，该配管上以规定的间隔配置多个同一形状的喷嘴。在配管内部形成有相互连接的被供给的原料气体的通路。而且，从喷嘴喷出的原料气体的流量，由对应喷嘴的出口的喷嘴入口的原料气体的压力决定。只要各喷嘴入口的原料气体的压力一定，喷嘴的特性就会相同，因此可以在簇射极板的中心部和周边部，从喷嘴喷出大致均匀的原料气体。 

然而，在现有的簇射极板中，因为喷嘴的构造，原料气体的流速大，从数百m/秒到数km/秒，所以难以对处理腔内的气流模式(gas flow pattern)进行控制。 

另外，在现有的簇射极板中，喷出的原料气体集中在喷嘴的正下方，不能向喷嘴正下方的周边范围扩散，因此存在喷出原料气体时使其横向扩散的难点。 

另外，下段簇射极板的温度因等离子体中的离子和电子的再结合而上升，当其形成材料为受热能力差时，会出现机械性劣化、变形，或者即使是受热能力强的材料，也因为温度上升的不均匀，而出现弯曲和变形等缺点。 

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种能够降低原料气体的流速，对气流模式进行控制的等离子体处理装置用簇射极板。 

本发明的其他目的在于，提供一种形成有使原料气体呈空间扩散喷出 的喷嘴的等离子体处理装置用簇射极板。 

本发明的另外其他的目的在于，提供一种能够有效控制因等离子体中的离子与电子的再结合导致簇射极板温度上升的等离子体处理装置用簇射极板。 

根据本发明，可以获得一种等离子体处理装置用簇射极板，其具有以在邻接的配管间形成开口部的方式配置多个配管的构造，在所述配管内部形成有第1气体流路和第2气体流路，该第2气体流路与所述第1气体流路连接配置，并且，所述配管的第2配管构件包含对处理用气体具有透过特性的多孔质材料构件。 

在所述第2气体流路与配管正交的截面成为最小的切断面上，所述第2气体流路朝向外侧呈凸形状。