气体供给装置及其制造方法以及等离子体处理装置与流程

本发明涉及对基片进行等离子体处理时使用的包括电极部件的气体供给装置的
技术领域：
。
背景技术：
：作为半导体制造装置，具有利用等离子体对基片进行成膜处理、蚀刻等的等离子体，例如已知有在兼用上部电极的被称为气体喷头等的气体供给部与兼用下部电极的基片的载置台之间施加高频电力的平行平板型的等离子体处理装置。在这种等离子体处理装置中，在用于气体供给部的上部电极形成有多个气体流路，在气体流路的下端部形成有孔部扩开的气体排出口(气孔口)。在这种上部电极中，形成于上部电极的表面的耐酸铝因等离子体而消耗导致的微粒的产生和异常放电成为问题。因此，要求气体排出口的耐等离子体性的提高。为了提高上部电极的耐等离子体性，例如像专利文献1、2中记载的那样在气体排出口的进行了耐酸铝处理的表面进行陶瓷喷镀，形成保护膜的技术。在这样的气体排出口的开口部附近形成喷镀膜时，例如在上部电极的一个面(与载置台相对的面)上从垂直的方向利用喷镀枪吹附喷镀材料，使喷镀枪沿上述一个面平行移动，在各气体排出口形成喷镀膜。但是，在上述一个面上利用喷镀枪从垂直的方向吹附喷镀材料时，气体排出口的内周面的上游侧的部分，内周面与喷镀材料的吹附方向的角度变小，难以吹附喷镀材料。因此，在气体排出口的上游附近的部位有喷镀膜变薄的趋势。当喷镀膜局部变薄时，在变薄了部位喷镀膜被削掉而下层变得容易露出，存着上部电极的使用寿命变短的问题。另外，如果一边调整喷镀枪的角度来调节喷镀材料的吹附角度一边进行喷镀，则存在喷镀步骤变得繁杂的问题。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特许第5782293号公报专利文献2：日本特许第5198611号公报技术实现要素：发明想要解决的技术问题本发明鉴于这样的问题，目的在于提供一种在包括形成有多个气体排出口的电极部件的等离子体处理用的气体供给装置中，实现使形成于气体排出口的喷镀膜的膜厚的均匀化的技术。用于解决技术问题的技术方案本发明的气体供给装置，其特征在于，包括：用于产生等离子体的电极部件；在上述电极部件上以向该电极部件的一个面延伸的方式形成的多个气体流路；与上述气体流路的下游端相连地形成，且孔径随着向上述一个面去而扩大的气体排出口；和在上述气体排出口的表面由喷镀膜形成的保护膜，在上述气体流路与上述气体排出口的边界，内周面向外侧弯折而形成角部，并且从与上述角部相比位于外侧的内周面的部位至上述电极部件的一个面一侧的表面形成为弯曲面，在沿上述气体流路的轴线的截面上，从上述角部至上述弯曲面的内端之间为直线。另外，本发明的气体供给装置，其特征在于，包括：用于产生等离子体的电极部件；在上述电极部件上以向该电极部件的一个面延伸的方式形成的多个气体流路；与上述气体流路的下游端相连地形成，且孔径随着向上述一个面去而扩大的气体排出口；和在上述气体排出口的表面由喷镀膜形成的保护膜，在上述气体流路与上述气体排出口的边界，内周面向外侧弯折而形成角部，并且在沿上述气体流路的轴线的截面上，从上述角部至上述气体排出口的外端的内周面为直线，该直线与上述气体流路的轴线所成的角度θ2设定在45度～70度的范围。本发明的气体供给部的制造方法是上述气体供给装置的制造方法，其特征在于：使向上述电极部件的形成有上述气体排出口的面吹附喷镀材料的喷镀部，在与上述气体流路的延伸方向正交的向移动来形成喷镀膜。本发明的等离子体处理装置，其特征在于，包括：用于在内部产生等离子体的处理容器；设置于上述处理容器内的用于载置基片的载置台；向上述处理容器内供给等离子体处理用的处理气体的上述的气体供给装置；向上述载置台与电极部件之间供给高频电力的高频电源部；和用于对处理容器内进行真空排气的排气机构。发明效果本发明在用于等离子体处理的、具有形成有多个气体流路的电极部件的气体供给装置中，以在气体流路与气体排出口的边界形成角部的方式向外侧弯折，从位于角部的外侧的内周面至电极部件的一个面一侧形成为弯曲面。因此，在向气体排出口吹附喷镀材料时吹附喷镀材料的方向与气体排出口的内周面所成的角度变大，能够防止气体排出口的上游侧的边界附近的薄膜化。另外，在另一方面中，在气体流路和气体排出口的边界，内周面以形成第1的角部的方式向外侧弯折，第1角部的外侧的内周面进一步向外侧弯折而形成第2角部从而与电极部件的一个面一侧相连。而且，从第1角部至第2角部的沿内壁的直线与气体流路的轴线所成角度θ2设为45°以上、70°以下。因此，喷镀材料的吹附方向与气体排出口的内周面所成角度变大，所以同样地气体排出口的喷镀膜变得容易形成均匀的膜厚。附图说明图1是应用了本发明的气体供给装置的等离子体处理装置的截面图。图2是说明喷头的制造步骤的说明图。图3是说明喷头的喷镀膜成膜步骤的说明图。图4是说明喷头的喷镀膜成膜步骤的说明图。图5是说明现有的喷头的喷镀膜成膜步骤的说明图。图6是表示气体排出口的截面图。图7是表示等离子体处理时的气体排出口的说明图。图8是表示第2实施方式的气体供给部的气体排出口的截面图。图9是表示比较例的喷头的气体排出口的截面图。图10是说明实施例的膜厚的测量地点的说明图。附图标记说明2基座5喷镀部6喷镀膜10处理容器21下部电极30喷头32b电极板40开口部42直线部分43曲线部分50喷镀材料g玻璃基片。具体实施方式[第1实施方式]接着，对使用第1实施方式的气体供给装置的等离子体处理装置进行说明。如图1所示，等离子体处理装置包括处理容器10，其为接地的例如铝或不锈钢制的真空容器。在处理容器10的侧面设置有用于交接作为要被等离子体处理的基片的例如矩形的玻璃基片g的搬入搬出口11，在搬入搬出口11设置有开闭搬入搬出口11的闸阀12。在处理容器10的底面的中央部设置有载置玻璃基片g的平面形状为矩形且从上表面至下表面的侧周面平坦的方柱状的基座2。基座2包括例如由表面被进行了耐酸铝处理的铝或不锈钢构成的下部电极21，下部电极21隔着绝缘部件22被支承于处理容器10的底部。下部电极21的上表面成为用陶瓷喷镀覆盖的基片载置面21a。另外，以包围基片载置面21a的周围的方式设置有环状的屏蔽部件28，在下部电极21的侧面遍及整周设置有侧环状的屏蔽部件29。在下部电极21的基片载置面21a埋设有与直流电源27连接的卡盘用的静电电极板23。当对静电电极板23施加正的直流电压时，在载置于基片载置面21a的玻璃基片g的表面吸附负电荷。在该静电电极板23和玻璃基片g之间产生电位差，利用该电位差产生的库仑力而将玻璃基片g吸附保持到基片载置面21a。在下部电极21的内部设置有未图示的环状的冷却装置流路，在冷却装置流路中循环供给规定温度的热传导介质、例如galden(注册商标)，能够根据热传导介质的温度来控制载置于基片载置面21a的玻璃基片g的处理温度。另外，在基座2中，用于在与外部的输送臂之间交接玻璃基片g的升降销24被设置成在垂直方向上贯通下部电极21、绝缘部件22和处理容器10的底面，从下部电极21的表面突出和没入。另外，在基片载置面21a的表面开口未图示的多个传热气体排出孔，从传热气体排出孔向基片载置面21a与玻璃基片g之间供给传热气体例如氦(he)气。利用该氦气在玻璃基片g与基座2之间有效地传递热。下部电极21经由匹配器26与用于在处理容器10形成等离子体生成用的电场的高频电源部25连接。该高频电源部25能够输出例如比较高的频率例如13.56mhz的高频。另外，在处理容器10的底面遍及其缘部整周等间隔地开口多个排气口13，各排气口13经由排气管14与真空排气部15连接。排气口13、排气管14和真空排气部15相当于排气机构。在处理容器10的上表面以与基座2的上表面相对的方式设置有气体供给部30，其为用于向玻璃基片g供给例如cf4等等离子体处理用的气体的气体供给装置。气体供给部30一般被称为“喷头”，以下以喷头30进行说明，喷头30包括：在以例如铝为母材的下表面形成有凹部的上部件32a和封闭上部件32a的下表面的作为电极部件的电极板32b。上部件32a与电极板32b之间的间隙形成用于扩散处理气体的扩散空间31。在电极板32b形成有在厚度方向贯通电极板32b且与各个扩散空间31连通的多个气体流路41。另外，在喷头30的上表面设置有与扩散空间31连接的处理气体供给管33，在处理气体供给管33从上游侧起依次设置有例如cf4等的处理气体供给源34、流量调整部35和阀36，对喷头30供给处理气体。如图2所示，在喷头30的电极板32b设置有使气体从扩散空间31流到与基座2相对的一个面一侧(激发等离子体的处理空间侧)的气体流路41。气体流路41，当设扩散空间31侧为上游、处理空间侧为下游时，上游侧形成为大径的流路41a，下游侧形成为小径的流路41b，进而在下游侧端部形成有向激发等离子体的处理空间侧开口的气体排出口40。气体流路41的大径的流路41a的内径设定为例如2mm。另外，小径的流路41b构成为例如内径0.5～1.0mm，防止在处理空间侧被激发的等离子体进入气体流路41的上游侧。气体排出口40的内周侧遍及整周被倒角，且气体排出口40的孔径从上游向下游扩展。在包含气体流路41的轴线l的截面上，各气体排出口40的斜面部分包括：从上游侧的端部向下游侧去相对于气体流路41的轴线l成角度θ1、此处为45°倾斜的直线部分42；从直线部分42下游侧端部向外侧去且跟与基座2相对的下表面(相对面)300连续的曲线部分43。该曲线部分43构成为曲率半径为1mm的尺寸的曲线。即，气体排出口40以在气体排出口40与气体流路41的边界在内周面形成边界部pa的角部的方式向外侧弯折，从气体排出口40的比边界部pa的角部靠下游侧的位置至电极板32b的下表面300形成为弯曲面。其中，下表面300表示气体排出口40的比弯曲面的末端的边界部pb靠外侧的平面部。包含上部件32a、气体流路41和气体排出口40的内周面的电极板32b的表面整体，例如进行阳极氧化处理，喷头30的表面整体由硬质耐酸铝30a覆盖。而且，在电极板32b的开口有气体排出口40的一个面一侧进行形成氧化钇(y2o3)、氟化钇(yf3)或氧化铝(al2o3)等的保护膜的喷镀膜的处理。如图3所示，喷镀装置包括吹附喷镀材料50的例如等离子体喷镀枪等喷镀部5。在形成喷镀膜6时，以喷镀材料50的排出方向与电极板32b的下表面300垂直的方式固定。而且，如图3所示，从喷镀部5向电极板32b的下表面300吹附喷镀材料50，使喷镀部5向与气体流路41的延伸方向正交的方向平行移动，在各个气体排出口40形成喷镀膜6。如上所述气体排出口40在上述截面上沿内壁的直线部分42与轴线l所成角度例如设定为45°。而且，气体排出口40以在气体排出口40与气体流路41的边界部pa在内周面形成角部的方式向外侧弯折，气体排出口40的直线部分42的下游侧至电极板32b的下表面300位置用弯曲面连接。在向这样的气体排出口40与气体流路41的轴线l平行地吹附喷镀材料50时，如图4所示，喷镀材料50的吹附角度与气体排出口40的内表面之间的角度α为45°。与之相对，如图5所示在使气体排出口40的侧周面弯曲，使从气体排出口40与气体流路41的边界部位(气体排出口40的上游侧端部)至电极板32b的下表面300形成为弯曲面的情况下，在气体排出口40的上游端的附近，喷镀材料50的吹附角度与气体排出口40的内表面之间的角度α小于45°。因此，如图3所示与气体流路41的轴线l平行地对电极板32b的处理空间侧的面吹附喷镀材料50时，如后述的实施例所示在图5所示的气体排出口40中，在气体排出口40的上游侧的区域，喷镀材料50对气体排出口40的内周面吹附的角度α变小。因此，在气体排出口40的上游侧，喷镀膜6的膜厚变薄。与之相对，在图4所示的气体排出口40中，喷镀材料50被以45°的角度吹附到气体排出口40的内周面。因此，在气体排出口40的上游侧端部，也以与形成于下表面300的喷镀膜6同等的膜厚成膜。因此，如图6所示，在气体排出口40的内表面均匀地形成喷镀膜6。另外，从气体排出口40与气体流路41的边界部pa的角部至气体排出口40与电极板32b的下表面300的边界部pb的水平距离s1形成为1mm以下。另外，边界部pb与边界部pa之间的水平距离s1优选设定为0.5～1mm。因此，在将下游侧端部和电极板32b的下表面300用弯曲面连接的情况下，气体排出口40的内壁与轴线l所成的角度θ1优选设定为45～50°。像这样形成有喷镀膜6的电极板32b，在与上部件32a接合之后，与上述的处理气体供给管33连接且设置于处理容器10，并与接地电位连接。由此，喷头30的电极板32b与下部电极21一起构成一对平行平板电极。接着，对等离子体处理装置的作用例如以蚀刻处理为例进行说明。当等离子体处理装置起动时，作为被处理基片的玻璃基片g通过外部的输送臂和升降销24的协同作用而被载置到基片载置面21a。接着，在关闭闸阀12后，向基片载置面21a与玻璃基片g之间供给传热气体并且对静电电极板23施加直流电压，吸附保持玻璃基片g。接着，将包含例如cf4等蚀刻气体的处理气体从气体供给部3供给到处理容器10内，从排气口13进行真空排气而将处理容器10内的压力调节为规定的压力。之后，从高频电源部25经由匹配器26将等离子体生成用的高频电力施加到下部电极21主体，在下部电极21与喷头30之间产生高频的电场。被供给到处理容器10内的处理气体，由在下部电极21与喷头30之间产生的高频的电场激发，生成处理气体的等离子体。另外，等离子体中所含的离子被下部电极21吸引，对玻璃基片g的被处理膜进行蚀刻处理。之后，进行了蚀刻处理的玻璃基片g，由外部的输送臂从处理容器10搬出。像这样当在等离子体处理装置中在处理容器10内激发等离子体时，如图7所示喷头30的处理空间侧的面与等离子体p接触。此时在气体排出口40，气体排出口40的内表面与等离子体接触，但气体流路41由于下游侧的流路41b的内径变窄所以等离子体p向气体流路41侧进入的风险小。而且，气体排出口40被喷镀膜6覆盖，所以喷镀膜6的下层侧的硬质耐酸铝30a的层被保护免受等离子体p的影响。然后，因反复进行等离子体处理，喷镀膜6因消耗而其膜厚慢慢变薄。此时，在形成于气体排出口40的喷镀膜6的膜厚不均匀的情况下，在喷镀膜6的膜厚薄的部位，下层侧的硬质耐酸铝30a的层或作为电极板32b的母材的铝会局部露出。当作为电极板32b的母材的铝露出时，在气体排出口40发生异常放电或因铝而导致微粒的产生，所以需要进行气体供给部3的更换和维护。如上所述喷头30由于形成于气体排出口40的喷镀膜6的膜厚的均匀性高，所以能够抑制反复进行等离子体处理时喷镀膜6的薄化所致的下层侧的铝的局部露出，所以喷头30的使用寿命变长，能够延长更换和维护的周期。根据第1实施方式，在用于等离子体处理的、具有形成有多个气体流路41的电极板32b的气体供给装置中，以在气体流路41与气体排出口40的边界部pa形成角部的方式向外侧弯折，从位于角部的外侧的内周面至下表面300形成为弯曲面。因此在向气体排出口40吹附喷镀材料50时吹附喷镀材料50的方向与气体排出口40的内周面所成的角度变大，能够防止气体排出口50的上游侧的边界附近的薄膜化。由此，在气体供给部3形成喷镀膜6时，通过从气体流路41的延伸方向吹附喷镀材料50就能够在气体排出口40均匀地形成喷镀膜6，通过使吹附喷镀材料50的喷镀部5向与气体流路41的延伸方向正交的方向移动而改变吹附喷镀材料50的位置，能够在各气体排出口40形成均匀的喷镀膜6。因此，喷镀膜成膜处理变得简单，不需要例如调节喷镀部5的喷镀材料50的吹附角度而重新在喷镀膜6的薄的部分重新吹附喷镀材料50等复杂的步骤。而且，也可以应用于在基片上进行成膜处理的等离子体处理装置，不需要对玻璃基片g进行等离子体处理的等离子体处理装置，也可以为对圆板状的例如直径300mm晶片进行等离子体处理的等离子体处理装置。[第2实施方式]另外，作为第2实施方式的气体供给装置，如图8所示，各气体排出口40在包含轴线l的截面上，也可以从上游侧端部至下游侧端部由仅为直线部分42的斜面构成，在气体排出口40的上游侧端部与气体流路41之间的边界部pa和气体排出口40的下游侧端部与电极板32b的下表面300的边界部pb分别形成第1角部和第2角部。如后述的实施例所示，只要各气体排出口40的内表面的角度θ2相对于轴线l为45°以上，则从喷镀部5吹附喷镀材料50时在气体排出口40的喷镀膜6均匀地成膜所以有同样的效果。另外，如图8所示在气体排出口40，各气体排出口40的内表面与轴线l所成的角度θ2变大时，需要使气体排出口40的下游侧端部的内径变大，或者使从气体排出口40的上游侧端部至下游侧端部的高度尺寸变小。当气体排出口40的下游侧端部的内径变大时，设置于气体供给部3的处理空间侧的面的气体排出口40的排列布局和排列数的自由度受到限制。另外，在从气体排出口40的上游侧端部至下游侧端部的高度尺寸低的情况下，排出的气体的流速变快，变得容易堵塞气体流路41。因此，各气体排出口40的内壁与轴线l所成的角度θ2优选为70°以下，气体排出口40的下游侧的边界部pb与上游侧的边界部pa之间的水平距离s2优选为1～3mm。另外，如后述的实施例所示即使在气体排出口40的下游侧端部与电极板32b的下表面300的边界部pb做成角部的情况下喷镀膜6的膜厚也显示高均匀性，但通过将下游侧端部和电极板32b的处理空间侧的面用弯曲面连接，在气体排出口40下游侧端部也能够使喷镀膜6的膜厚变得均匀。另外，当成为角部时，电场局部地集中而会发生异常放电、或因异常放电的影响而角部被切削而导致微粒的产生，所以通过使气体排出口40的下游侧端部弯曲能够抑制异常放电和微粒的产生。(实施例)为了检验本发明的实施方式的效果，对通过实施方式所示的方法在以下的实施例1～3和比较例的气体供给部3形成喷镀膜6时的气体排出口40的喷镀膜6的膜厚分布进行了调查。[实施例1]如图2所示，将气体排出口40做成越向下游侧内径越扩展的锥形的斜面，以在气体排出口40与气体流路41的边界在内周面形成角部的方式向外侧弯折，气体排出口40的下游侧端部至电极板32b的下表面300位置用弯曲面连接。另外，将沿气体排出口40的内壁的直线与气体流路41的轴线l所成的角度θ1设定为45°。而且，将通过使用氧化钇作为喷镀材料50的实施方式所示的喷镀膜成膜方法形成喷镀膜6的例子作为实施例1。[实施例2]在包含轴线l的截面上，气体排出口40从上游侧端部至下游侧端部由仅为直线部分42的斜面构成，在气体排出口40的上游侧端部与气体流路41之间的边界部pa和气体排出口40的下游侧端部与电极板32b的处理空间侧的面的边界部pb分别形成第1角部和第2角部。另外，除了气体排出口40的内壁与轴线l所成角度θ2设定成45°以外与实施例1同样构成的例子为实施例2。[实施例3]如图8所示，除了气体排出口40的内壁与轴线l所成角度θ2形成为70°以外与实施例2同样构成的例子为实施例3。[比较例]如图9所示，将除了从包含气体流路41的轴线l的截面看时，气体排出口40构成为从上游侧端部至下游侧端部成为曲率半径1mm的尺寸的曲线部分43以外与实施例1同样构成的例子作为比较例。在实施例1～3和比较例的各自形成于气体供给部3的气体排出口40中，测量了喷镀膜6的膜厚。对各例的气体排出口40的喷镀膜6的膜厚的测量地点进行说明。如图10所示，首先，在通过轴线l的截面上看气体排出口40，确定了从气体排出口40的上游侧端部的边界部pa向与轴线l垂直的方向延伸的线与从气体排出口40的下游侧端部的边界部pb向与轴线l平行的方向延伸的线的交点。然后，将该将交点和喷镀膜6的表面连结的直线与垂直于轴线l的线所成角度分别为90°、75°、60°、45°、30°、15°和0°的地点分别设为地点p1～p7。利用sem(扫描型电子显微镜)拍摄实施例1～实施例3和比较例的各自的样品的截面，通过该照片测量了各地点的膜厚。表1表示其结果，将实施例1～3和比较例的各自的地点p1～p7的喷镀膜6的膜厚用以各自的例子中的p1的膜厚为1进行了标准化后的值表示。[表1]p1p2p3p4p5p6p7实施例11.00.90.90.80.80.90.2实施例21.00.70.80.80.90.90.2实施例31.00.90.90.90.90.90.1比较例1.00.90.90.80.70.40.2如表1所示在比较例中，在地点p1～p4，喷镀膜6的膜厚为0.8以上，在地点p5为0.7，在地点p6、p7分别为0.4、0.2膜厚变薄。另外，在实施例1～3中，在各个地点p1～p6，喷镀膜6的膜厚显示0.7以上，是大致0.8以上的值。另外将实施例1和实施例2相比较，可知在地点p2和地点p3中实施例1比实施例2膜厚厚。根据该结果，在比较例中，在气体排出口40的上游侧膜厚容易变薄，但实施例1～3的气体供给部3中，可以说覆盖于气体排出口40的喷镀膜的膜厚变得均匀。另外，通过使气体排出口40的内表面与气体流路41的轴线l所成的角度θ2为45°以上，可以说喷镀膜6的膜厚的均匀性变高。而且，在包含气体流路41的轴线的截面上，通过使气体排出口40的斜面形成为在从上游侧端部向下游侧的直线部分42的基础上加上至气体排出口40的下游侧和电极板32b的一个面一侧形成为弯曲面，可以说气体排出口40的下游侧端部附近的喷镀膜6的膜厚的均匀性变得更好。当前第1页12