[发明专利]喷淋板及其制造方法以及使用了该喷淋板的等离子体处理装置、等离子体处理方法及电子器件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及在等离子体处理装置特别是微波等离子体处理装置中使用的喷淋板及其制造方法、以及使用了该喷淋板(shower plate)的等离子体处理装置、等离子体处理方法及电子器件的制造方法。

背景技术

等离子体处理工序及等离子体处理装置对于近年来的被称作所谓深亚微米元件或深亚四分之一微米元件的具有0.1μm或者其以下的栅长度的超微细化半导体器件的制造、包括液晶显示装置的高分辨率平面显示装置的制造来说，是不可缺少的技术。

作为半导体器件或液晶显示装置的制造中所用的等离子体处理装置，目前为止使用了各种各样的等离子体的激发方式，尤为普遍的是平行平板型高频激发等离子体处理装置或电感耦合型等离子体处理装置。但是，这些以往的等离子体处理装置由于等离子体形成不够均匀，电子密度高的区域受到限定，因此具有难以用大的处理速度，也就是难以以大的吞吐量(throughput)对被处理基板整个面进行均匀处理的问题。该问题在处理大直径的基板的情况下变得尤为严重。而且在这些以往的等离子体处理装置中，由于电子温度高，因此还具有对形成于被处理基板上的半导体元件造成损伤、由溅射所致的处理室壁的金属污染大等几个本质性的问题。由此，以往的等离子体处理装置，一直难以满足对半导体器件、液晶显示装置的进一步微细化及生产性的进一步提高的严格要求。

针对于此，之前人们提出了使用高密度等离子体的微波等离子体处理装置，该高密度等离子体是利用微波电场激发的，而不是用直流磁场激发的。例如，提出了如下结构的等离子体处理装置，即，从具有以产生均匀微波的方式排列的多个狭缝(slot)的平面状天线(径向线缝隙天线)向处理室内辐射微波，利用该微波电场将处理室内的气体电离而激发等离子体(例如参照专利文献1)。对于利用此种方法激发的微波等离子体，可以在天线正下方的宽广区域内实现高等离子体密度，能够在短时间内进行均匀的等离子体处理。而且，利用该方法形成的微波等离子体，由于利用微波来激发等离子体，因此电子温度低，可以避免被处理基板的损伤和金属污染。另外，由于在大面积基板上也可以很容易地激发均匀的等离子体，因此还可以很容易地应对使用了大口径半导体基板的半导体器件的制造工序和大型液晶显示装置的制造。

在这些等离子体处理装置中，通常来说，为了向处理室内均匀地供给等离子体激发用气体，使用具备多个气体放出孔的喷淋板。但是，喷淋板的使用，有时使得形成于喷淋板正下方的等离子体向喷淋板的气体放出孔倒流。如果等离子体向气体放出孔倒流，则会产生异常放电和气体堆积，从而会有用于激发等离子体的微波的传输效率和成品率发生恶化的问题。

作为用于防止该等离子体向气体放出孔倒流的方法，人们提出过很多对喷淋板结构的改良。

例如，专利文献2中公开过如下内容，即，将气体放出孔的孔径设为小于形成于喷淋板正下方的等离子体的鞘层厚度的2倍的做法是有效的。但是，如果只是减小气体放出孔的孔径，则作为防止等离子体倒流的手段来说是不够的。特别是，如果出于减少损伤、提高处理速度的目的，将等离子体密度从以往的10¹²cm^-3左右提高到10¹³cm^-3左右，则等离子体的倒流会变得很明显，仅利用气体放出孔的孔径控制无法防止等离子体的倒流。另外，很难利用孔加工在喷淋板主体上形成微细孔径的气体放出孔，因而也有加工性的问题。

另外，专利文献3中，还提出了使用由透气性的多孔陶瓷烧结体制成的喷淋板。这是意图利用构成多孔陶瓷烧结体的多个气孔的壁来防止等离子体的倒流。但是，由在常温常压下烧结的普通多孔陶瓷烧结体制成的喷淋板的气孔直径波动很大，大小从几μm到20μm左右，另外，最大晶体粒子直径大到20μm左右，组织不够均匀，因此表面平坦性差，另外，如果将与等离子体接触的面设为多孔陶瓷烧结体，则有效表面积会增大，等离子体的电子-离子的复合增加，从而有等离子体激发的功率利用系数差的问题。另外，该专利文献3中，还公开了如下的结构，即，不是用多孔陶瓷烧结体来构成整个喷淋板，而是在由致密的氧化铝制成的喷淋板上形成气体放出用的开口部，在该开口部安装常温常压下烧结的普通多孔陶瓷烧结体，经由该多孔陶瓷烧结体将气体放出。但是，由于该结构中也是特性与所述常温常压下烧结的多孔陶瓷烧结体大致相同的普通多孔陶瓷烧结体接触等离子体，因此没有消除因表面平坦性差而产生的上述问题。