一体烧结气体排出孔而成的簇射极板及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种一体烧结气体排出孔而成的簇射极板及其制造方法。为了防止等离子体的逆流，配置在簇射极板的纵孔内的气体排出孔构件（陶瓷构件或多孔质气体流通体）被无间隙地一体烧结结合，在使用簇射极板时不会自纵孔脱落、且自各纵孔排出的气体排出量无偏差，能够更完全地防止等离子体发生逆流，并可高效地激励等离子体的簇射极板。簇射极板（１０５）配置在等离子体处理装置的处理室（１０２）中，为了在处理室（１０２）中产生等离子体而排出等离子体激励用气体，其中，在形成为等离子体激励用气体的排出路径的许多个纵孔（１０５）内，一体烧结结合地配置具有多个直径为２０μｍ～７０μｍ的气体排出孔的陶瓷构件和／或具有最大气孔直径为７５μｍ以下的沿气体流通方向连通的气孔的多孔质气体流通体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术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簇射极板以及其制造方法、和使用了该簇射极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。
技术介绍
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，因此也易于应对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簇射极板。但是，使用簇射极板有时会使形成在簇射极板正下方的等离子体在簇射极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，大多提出了改进簇射极板的构造。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簇射极板正下方的等离子体的鞘层(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，难于利用孔加工在簇射极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簇射极板。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簇射极板，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整个簇射极板，而是在由致密的氧化铝构成的簇射极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。此外，本申请的申请人首先在专利文献4中提出了通过调整气体排出孔的直径尺寸来防止等离子体的逆流的方法，而不是改进簇射极板的构造。即、将气体排出孔的直径尺寸设成0.1mm以上且小于0.3mm，而且将其直径尺寸的公差设成±0.002mm以内的精度，从而防止等离子体的逆流，并消除了气体排出量的偏差。但是，在实际以等离子体密度增高为1013cm-3的条件下在微波等离子体处理装置中使用该簇射极板时发现，如图10所-->示，因等离子体在空间402和与该空间402相连通的纵孔403中发生逆流而产生了淡茶色变色部分，该空间402形成于簇射极板主体400与盖板401之间，用于充填等离子体激励用气体。为了解决以上的问题，本申请的申请人首先在专利文献5～7中提出了如下构造：在形成等离子体激励用气体的排出路径的簇射极板的纵孔内安装具有多个气体排出孔的陶瓷构件或具有在气体流通方向上连通的气孔的多孔质气体流通体的结构。采用上述的在专利文献5～7中提出的簇射极板，即使在等离子体密度增高为1013cm-3的条件下也能够防止等离子体的逆流。可是，在由微波等离子体处理装置反复使用了该簇射极板后，有时产生了如下问题：安装在簇射极板的纵孔内的陶瓷构件、或多孔质气体流通体的一部分或全部自簇射极板的纵孔脱落。这是因在使用簇射极板时产生的热应力或热应变而造成簇射极板的纵孔与陶瓷构件或多孔质气体流通体之间的贴紧性降低。专利文献1：日本特开平9-63793号公报专利文献2：日本特开2005-33167号公报专利文献3：日本特开2004-39972号公报专利文献4：国际公开第06/112392号小册子专利文献5：日本特愿2006-163357号专利文献6：日本特愿2006-198762号专利文献7：日本特愿2006-198754号
技术实现思路
本专利技术是对本申请的申请人首先在专利文献5～7中提出-->了的技术的改进，其课题在于提供一种如下的簇射极板：为了防止等离子体的逆流，配置在簇射极板的纵孔内的气体排出孔构件(陶瓷构件或多孔质气体流通体)被无间隙地一体烧结结合，在使用簇射极板时不会自纵孔脱落、且自各纵孔排出的气体排出量无偏差，能够更完全地防止等离子体发生逆流，并可高效地激励等离子体。本专利技术是通过使陶瓷构件或多孔质气体流通体烧结结合于簇射极板的纵孔内而解决上述课题的。此外，在本专利技术中，将设于陶瓷构件的气体排出孔的直径设为20μm～70μm，优选将气体排出孔的长度与直径的长径比(长度/直径)设为20以上，并且将多孔质气体流通体的最大气孔直径设为75μm以下，而且，将气体流通路径中的狭路的气孔直径设为10μm以下，从而能够更完全地防止等离子体发生逆流。即、本专利技术的簇射极板配置在等离子体处理装置中，并为了使上述装置内产生等离子体而排出等离子体激励用气体，其特征在于，陶瓷构件和/或多孔质气体流通体被一体地烧结结合在形成等离子体激励用气体的排出路径的许多个纵孔内，该陶瓷构件具有多个直径为20μm～70μm的气体排出孔，该多孔质气体流通体具有最大气孔直径为75μm本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种簇射极板，该簇射极板配置于等离子体处理装置，为了在上述等离子体处理装置内产生等离子体而排出等离子体激励用气体，　在作为等离子体激励用气体的排出路径的多个纵孔内，设有陶瓷构件和／或多孔质气体流通体，该陶瓷构件具有多个直径为２０μｍ～７０μｍ的气体排出孔，该多孔质气体流通体具有最大气孔直径为７５μｍ以下的沿气体流通方向连通的气孔，上述陶瓷构件和／或上述多孔质气体流通体被与上述簇射极板一体地烧结结合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2006-10-23 287934/20061.一种簇射极板，该簇射极板配置于等离子体处理装置，为了在上述等离子体处理装置内产生等离子体而排出等离子体激励用气体，在作为等离子体激励用气体的排出路径的多个纵孔内，设有陶瓷构件和/或多孔质气体流通体，该陶瓷构件具有多个直径为20μm～70μm的气体排出孔，该多孔质气体流通体具有最大气孔直径为75μm以下的沿气体流通方向连通的气孔，上述陶瓷构件和/或上述多孔质气体流通体被与上述簇射极板一体地烧结结合。2.根据权利要求1所述的簇射极板，上述簇射极板由陶瓷材料构成，且上述陶瓷构件和上述多孔质气体流通体由介电损耗在5×10-3～1×10-5的范围内的陶瓷材料构成。3.根据权利要求1或2所述的簇射极板，上述陶瓷构件的气体排出孔的长度与直径的长径比(长度/直径)为20以上。4.根据权利要求1或2所述的簇射极板，由上述多孔质气体流通体的连通的气孔形成的气体流通路径中的狭路的气孔直径为10μm以下。5.一种簇射极板的制造方法，该制造方法用于制造权利要求1～4中任一项所述的簇射极板，将对上述陶瓷构件的原料粉末进行成型而加工成规定形状后得到的粉末成形体、粉末成形体的脱脂体、预烧结体或烧结体和/或对多孔质气体流通体的原料粉末进行成型而加工成规定形状后得到的粉末成形体、粉末成形体的脱脂体、预烧结体或烧结体安装到对簇射极板的原料粉末进行成型而加工形成有纵孔的生坯体的纵孔内，之后将上述陶瓷构件的粉末成形体、粉末成形体的脱脂体、预烧结体或烧结体和/或上述多孔质气体流通体的粉末成形体、粉末成形体的脱脂体、预烧结体或烧结体与该生坯体同时进行烧结。6.一种簇射极板的制造方法，该制造方法用于制...

【专利技术属性】
技术研发人员：桶作正广，大见忠弘，后藤哲也，松冈孝明，野泽俊久，井口敦智，石桥清隆，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，国立大学法人东北大学，
类型：发明
国别省市：JP[日本]