專利名稱：：一體燒結(jié)氣體排出孔而成的簇射極板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及使用在等離子體處理裝置、特別是使用在微波等離子體處理裝置中的簇射極板以及其制造方法、和使用了該簇射極板的等離子體處理裝置、等離子體處理方法以及電子裝置的制造方法。
背景技術(shù)：
：等離子體處理工序以及等離子體處理裝置對于制造近年的被稱作所謂的深亞微米元件或深亞四分之一微米元件的具有O.lpm、或O.l)Lim以下的柵極長的超孩i細化半導(dǎo)體裝置、對于制造包含液晶顯示裝置的高分辨率平面顯示裝置是不可或缺的技術(shù)。作為用于制造半導(dǎo)體裝置、液晶顯示裝置的等離子體處理裝置，自以往就一直使用各種的等離子體激勵方式，特別是通常使用平行平板型高頻激勵等離子體處理裝置或電感耦合型等離子體處理裝置。但是，由于上述以往的等離子體處理裝置形成的等離子體不均勻，并且電子密度高的區(qū)域被限定，因此具有很難以較大的處理速度、即生產(chǎn)率對^皮處理基^反整面進行均勻的處理的問題。該問題特別是在處理較大直徑的基板的情況時較嚴重。而且在上述以往的等離子體處理裝置中，存在因電子溫度高而使形成在被處理基板上的半導(dǎo)體元件損壞、另外因飛濺到處理室壁上導(dǎo)致嚴重的金屬污染等若千本質(zhì)上的問題。因此在以往的等離子體處理裝置中，一直難以滿足進一步提高半導(dǎo)體裝置、液晶顯示裝置的微細化以及提高生產(chǎn)率的嚴格要求。針對上述問題，以往提出了不使用直流磁場、而是使用由微波電場激勵的高密度等離子體的微波等離子體處理裝置。例如，提出了如下結(jié)構(gòu)的等離子體處理裝置(例如參照專利文獻1):自具有為了產(chǎn)生均勻微波而排列的許多個隙縫的平面狀天線(徑向線縫隙天線)向處理室內(nèi)放射微波，利用該微波電場電離處理室內(nèi)的氣體從而激勵等離子體。利用由該方法激勵了的微波等離子體能夠遍及天線正下方的廣闊區(qū)域地實現(xiàn)高等離子體密度，從而可以在短時間內(nèi)進行均勻的等離子體處理。而且，由于用該方法形成的微波等離子體是利用微波激勵等離子體，因此電子溫度較低，能夠避免被處理基板的損壞、金屬污染。并且，由于還能夠易于在大面積的基板上激勵均勻的等離子體，因此也易于應(yīng)對使用了大口徑半導(dǎo)體基板的半導(dǎo)體裝置的制造工序、制造大型液晶顯示裝置。在上述等離子體處理裝置中，通常，為了向處理室內(nèi)均勻地供給等離子體激勵用氣體，使用具有多個縱孔為氣體排出路徑的簇射極板。但是，使用簇射極板有時會使形成在簇射極板正下方的等離子體在簇射極板的縱孔中發(fā)生逆流。當?shù)入x子體在縱孔發(fā)生逆流時，有發(fā)生異常放電、氣體堆積、用于激勵等離子體的微波的傳輸效率、成品率下降的問題。作為用于防止該等離子體向縱孔逆流的方法，大多提出了改進簇射極板的構(gòu)造。例如，在專利文獻2中公開了將縱孔前端的氣體排出孔的孔徑設(shè)成小于形成在簇射極板正下方的等離子體的鞘層(sheath)厚度的2倍是有效的。但是，只是減小氣體排出孔的孔徑不并能充分防止等離子體的逆流。特別是，在為了減少損壞、提高處理速度的目的而欲將等離子體密度從以往的10"cm^程度提高到10"cm^程度時，等離子體的逆流變得明顯，因此只是控制氣體排出孔的孔徑并不能防止等離子體的逆流。另外，難于利用孔加工在簇射極板主體上形成微細孔徑的氣體排出孔，在加工性上也存在問題。另外，在專利文獻3中也提出了使用由透氣性的多孔質(zhì)陶瓷燒結(jié)體構(gòu)成的簇射極板。該方法欲利用構(gòu)成多孔質(zhì)陶瓷燒結(jié)體的許多個氣孔的壁來防止等離子體的逆流。但是，由在常溫、常壓下燒結(jié)的普通的多孔質(zhì)陶瓷燒結(jié)體構(gòu)成的該簇射極板，其氣孔直徑的大小從幾pm—直到幾十pm程度有很大的偏差，并且在最大結(jié)晶粒子直徑大到20jiim左右，組織不均勻，因此存在表面平坦性差的問題，另外，在將與等離子體相接觸的面設(shè)為多孔質(zhì)陶瓷燒結(jié)體時，存在有效表面積增大、等離子體的電子、離子的再結(jié)合增加、等離子體激勵的功率利用系數(shù)變低的問題。在此，上述專利文獻3中還公開了如下構(gòu)造代替利用多孔質(zhì)陶瓷燒結(jié)體來構(gòu)成整個簇射極板，而是在由致密的氧化鋁構(gòu)成的簇射極板上形成氣體排出用的開口部，在該開口部上安裝在常溫、常壓下燒結(jié)的普通的多孔質(zhì)陶瓷燒結(jié)體，借助該多孔質(zhì)陶瓷燒結(jié)體排出氣體。但是，由于該構(gòu)造也是使用在常溫、常壓下燒結(jié)的普通的多孔質(zhì)陶瓷燒結(jié)體，因此并不能解決因表面平坦性差而導(dǎo)致發(fā)生的上述問題。此外，本申請的申請人首先在專利文獻4中提出了通過調(diào)整氣體排出孔的直徑尺寸來防止等離子體的逆流的方法，而不是改進簇射極板的構(gòu)造。即、將氣體排出孔的直徑尺寸設(shè)成O.lmm以上且小于0.3mm,而且將其直徑尺寸的公差設(shè)成士0.002mm以內(nèi)的4青度，/人而防止等離子體的逆流，并消除了氣體排出量的偏差。但是，在實際以等離子體密度增高為1013cm3的條件下在微波等離子體處理裝置中使用該簇射極板時發(fā)現(xiàn)，如圖IO所示，因等離子體在空間402和與該空間402相連通的縱孑L403中發(fā)生逆流而產(chǎn)生了淡茶色變色部分，該空間402形成于蔟射極板主體400與蓋板401之間，用于充填等離子體激勵用氣體。為了解決以上的問題，本申請的申請人首先在專利文獻5~7中提出了如下構(gòu)造在形成等離子體激勵用氣體的排出路徑的簇射極板的縱孔內(nèi)安裝具有多個氣體排出孔的陶資構(gòu)件或具有在氣體流通方向上連通的氣孔的多孔質(zhì)氣體流通體的結(jié)構(gòu)。采用上述的在專利文獻57中提出的簇射極板，即使在等離子體密度增高為10^cm^的條件下也能夠防止等離子體的逆-、六/刀U。可是，在由微波等離子體處理裝置反復(fù)使用了該簇射極板后，有時產(chǎn)生了如下問題安裝在簇射極板的縱孔內(nèi)的陶乾構(gòu)件、或多孔質(zhì)氣體流通體的一部分或全部自簇射極板的縱孔脫射極板的縱孔與陶瓷構(gòu)件或多孔質(zhì)氣體流通體之間的貼緊性降低。專利文獻l:日本特開平9-63793號7>寸艮專利文南史2:曰本對爭開2005_33167號/>才艮專利文南大3:曰本凈爭開2004—39972號/>才艮專利文獻4:國際公開第06/112392號小冊子專利文獻5:曰本特愿2006-163357號專利文獻6:曰本特愿2006-198762號專利文獻7:曰本特愿2006-198754號
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是對本申請的申請人首先在專利文獻5~7中提出了的技術(shù)的改進，其課題在于提供一種如下的簇射極板為了防止等離子體的逆流，配置在簇射極板的縱孔內(nèi)的氣體排出孔構(gòu)件(陶瓷構(gòu)件或多孔質(zhì)氣體流通體)被無間隙地一體燒結(jié)結(jié)合，在使用簇射極板時不會自縱孔脫落、且自各縱孔排出的氣體排出量無偏差，能夠更完全地防止等離子體發(fā)生逆流，并可高效地激勵等離子體。本發(fā)明是通過使陶瓷構(gòu)件或多孔質(zhì)氣體流通體燒結(jié)結(jié)合于簇射極板的縱孔內(nèi)而解決上述課題的。此外，在本發(fā)明中，將設(shè)于陶瓷構(gòu)件的氣體排出孔的直徑設(shè)為20pm7(Vm，優(yōu)選將氣體排出孔的長度與直徑的長徑比(長度/直徑)設(shè)為20以上，并且將多孔質(zhì)氣體流通體的最大氣孔直徑設(shè)為75pm以下，而且，將氣體流通路徑中的狹路的氣孔直徑設(shè)為10nm以下，從而能夠更完全地防止等離子體發(fā)生逆流。即、本發(fā)明的簇射極板配置在等離子體處理裝置中，并為了使上述裝置內(nèi)產(chǎn)生等離子體而排出等離子體激勵用氣體，其特征在于，陶瓷構(gòu)件和/或多孔質(zhì)氣體流通體被一體地燒結(jié)結(jié)合在形成等離子體激勵用氣體的排出路徑的許多個縱孔內(nèi)，該陶瓷構(gòu)件具有多個直徑為20pm70pm的氣體排出孔，該多孔質(zhì)氣體流通體具有最大氣孔直徑為75nm以下的沿氣體流通方向連通的氣孔。這樣，通過使陶t:構(gòu)件或多孔質(zhì)氣體流通體無可形成氣體流通路徑那樣的間隙地一體燒結(jié)結(jié)合在簇射極板的縱孔內(nèi)，陶瓷構(gòu)件或多孔質(zhì)氣體流通體被可靠地固定在簇射極板的縱孔中，即使在使用簇射極板時產(chǎn)生了熱應(yīng)力或熱應(yīng)變，也不會脫落，并且能使自各縱孔排出的氣體排出量無偏差地成為恒定量。此外，通過將設(shè)于陶資構(gòu)件的氣體排出孔的直徑設(shè)為20pm~70)im,將多孔質(zhì)氣體流通體的最大氣孔直徑設(shè)為75nm以下，而且將氣體流通路徑中的狹路的氣孔直徑設(shè)為lO]Lim以下，從而能夠更完全地防止等離子體發(fā)生逆流。在本發(fā)明中使用的陶瓷構(gòu)件和多孔質(zhì)氣體流通體優(yōu)選由介電損耗在5xl0-3lxlO-s的范圍內(nèi)的低介電損耗的陶瓷材料構(gòu)成。例如，能舉出配合有高純度氧化鋁以及微量的粒成長抑制劑、Y203以及富鋁紅柱石等的氧化鋁系陶瓷材料、或由Al203和Y203的成分構(gòu)成的材料、或含有作為Ah03和Y203的化合物的石榴石成分的材料、還有A1N、Si02、富鋁紅柱石、Si3N4、SiAlON等。此外，在本發(fā)明中，優(yōu)選將陶瓷構(gòu)件的氣體排出孔的長度與直徑的長徑比(長度/直徑)設(shè)為20以上。圖9是表示氣體排出孔的長徑比與等離子體的逆流的關(guān)系的說明圖。在等離子體處理裝置的處理室內(nèi)的壓力降低時，平均自由行程變長，構(gòu)成等離子體的電子直線行進的距離變長。這樣，假定電子直線行進，如圖9所示的等離子體能進入的角度e僅由氣體排出孔A的長徑比決定。即、氣體排出孔A的長徑比越大等離子體能進入的角度e越小，能夠防止等離子體的逆流。而且，通過將氣體排出孔A的長徑比設(shè)為20以上，即使將等離子體密度增高為10"cm」程度，也能夠使等離子體的逆流驟然停止。此外，在本發(fā)明中，優(yōu)選將由多孔質(zhì)陶瓷構(gòu)件的相連通的氣孔形成的氣體流通路徑中的狹路的氣孔直徑設(shè)為10pm以下。該多孔質(zhì)陶瓷構(gòu)件的連通的氣孔的最大氣孔直徑為75ium以下。這樣通過將狹路的氣孔直徑設(shè)為lO)im以下，即使將等離子體密度增高為10"cm-s程度，也能夠使等離子體的逆流驟然停止。即、在該多孔質(zhì)氣體流通體中，雖然利用相連通的氣孔能夠確保氣體的流通性，但該氣體流通路徑彎曲成鋸齒狀，且夾設(shè)有10pm以下的狹路。對此，因為構(gòu)成等離子體的電子、離子具有直線傳播性，所以即使等離子體在多孔質(zhì)氣體流通體中發(fā)生逆流，大部分與氣孔的壁發(fā)生碰撞，而且在氣孔的10pm以下的狹路部中，全部的等離子體發(fā)生碰撞，從而能夠阻止進一步的逆流。如上所述，本發(fā)明的簇射極板是將陶瓷構(gòu)件或多孔質(zhì)氣體流通體一體燒結(jié)結(jié)合在簇射極板的縱孔內(nèi)而成的，能夠在簇射極板燒結(jié)前的階段將陶f:構(gòu)件或多孔質(zhì)氣體流通體安裝在簇射極板的縱孔內(nèi)，然后同時進行燒結(jié)，從而制造本發(fā)明的簇射極板。具體地說，關(guān)于陶瓷構(gòu)件和多孔質(zhì)氣體流通體，是在對陶瓷構(gòu)件和多孔質(zhì)氣體流通體的原料粉末進行成型而加工成規(guī)定形狀后得到的粉末成形體、粉末成形體的脫脂體、預(yù)燒結(jié)體或燒結(jié)體的階段，關(guān)于簇射極板，是在對簇射極板的原料粉末進行成型而加工形成了縱孔的生坯體、生坯體的脫脂體或預(yù)燒結(jié)體的階段，將陶乾構(gòu)件和多孔質(zhì)氣體流通體安裝在簇射極板的縱孔的至少前端部上，之后同時進行燒結(jié)。在該情況下，調(diào)整成型條件或之后的脫脂、預(yù)燒結(jié)及燒結(jié)的條件等使得簇射極板的縱孔內(nèi)徑與安裝于該縱孔中的各構(gòu)件的外徑在同時進行燒結(jié)后的尺寸基本上相同，或縱孔內(nèi)徑的尺寸稍小。這樣，通過在簇射極板燒結(jié)前的階段安裝陶瓷構(gòu)件和多孔質(zhì)氣體流通體，并在之后同時進行燒結(jié)，能夠可靠地將陶瓷構(gòu)件和多孔質(zhì)氣體流通體無間隙一體地固定在簇射極板的縱孔中。然后，采用該本發(fā)明的簇射極板，能夠?qū)⒌入x子體激勵用氣體供給到等離子體處理裝置內(nèi)，利用微波激勵所供給的等離子體激勵用氣體而產(chǎn)生等離子體，使用該等離子體對基板進行氧化、氮化、氧氮化、CVD、蝕刻、等離子體照射等處理。采用本發(fā)明，為了防止等離子體的逆流，將配置在簇射極板的縱孔內(nèi)的陶瓷構(gòu)件或多孔質(zhì)氣體流通體無間隙地一體燒結(jié)結(jié)合，因此，自各縱孔排出的氣體排出量無偏差、且在使用簇射極板時不會自縱孔脫落，能夠可靠地防止等離子體在簇射極板的形成為等離子體激勵用氣體的排出路徑的縱孔中發(fā)生逆流，能夠抑制簇射極板內(nèi)部發(fā)生異常放電、氣體發(fā)生堆積，因此能夠防止用于激勵等離子體的微波的傳輸功率、成品率的下降。圖l表示本發(fā)明的第一實施例。圖2表示圖1所示的簇射極板的橫孔和縱孔的配置。圖3表示圖1所示的簇射極板的橫孔和縱孔的配置。圖4表示縱孔的另一構(gòu)成例。圖5表示縱孔的再一構(gòu)成例。圖6表示本發(fā)明的第二實施例。圖7表示俯視圖6所示的簇射極板的橫孔和縱孔的配置。圖8表示圖6所示的簇射極板和蓋板的配置。圖9是表示氣體排出孔的長徑比與等離子體的逆流的關(guān)系的說明圖。圖IO表示以往的簇射極板。附圖標記說明101、排氣口；102、處理室；103、被處理基板；104、保持臺；105、縱孔；105a、第一縱孔；105b、第二縱孔；106、簇射極板；107、密封用的O型密封圏；108、蓋板；109、密封用的O型密封圏；110、氣體導(dǎo)入口；111、氣體供給孔；112、空間；113、陶瓷構(gòu)件；113a、氣體排出孔；114、多孔質(zhì)陶瓷燒結(jié)體(多孔質(zhì)氣體流通體)；115、倒角加工；116、縫隙板；117、滯波板；118、同軸波導(dǎo)管；119、金屬板；120、冷卻用流路；121、下層簇射極板；121a、氣體流路；121b、噴嘴；121c、開口部；122、處理氣體供給口；123、RF電源；200、簇射極板；201、壁面；202、密封用的O型密封圈；203、環(huán)狀空間；204、；鏡孔；205、縱孔。具體實施例方式下面，才艮據(jù)實施例說明本發(fā)明的實施方式。實施例l圖l表示本發(fā)明的第一實施例。參照圖l,表示微波等離子體處理裝置。圖示的微波等離子體處理裝置具有借助多個排氣口IOI進行排氣的處理室102，在處理室102中配置有用于保持被處理基板103的保持臺104。為了均勻地對處理室102內(nèi)進行排氣，處理室102在保持臺104的周圍規(guī)定出環(huán)狀的空間，多個排氣口IOI以與空間相連通的方式等間隔、即相對于一皮處理基板103軸對稱地排列。利用該排氣口IOI的排列，能夠由排氣口IOI均勻地對處理室102進行排氣。在處理室102的上部借助密封用的O型密封圏107在與保持臺104上的被處理基板103對應(yīng)的位置上，作為處理室102的外壁的一部分安裝有作為直徑是408mm、相對介電常數(shù)是9.8、且低微波介電損耗(介電損耗為lxlO^以下)的電介質(zhì)的由氧化鋁構(gòu)成的、形成有多個(230個)開口部即縱孔105的板狀簇射極板106。而且，在處理室102中，在簇射極板106的上表面?zhèn)取⒓聪鄬τ诖厣錁O板106與保持臺104相反的一側(cè)，借助另外的密封用的0型密封圈109安裝有由氧化鋁構(gòu)成的蓋板108。圖2是表示簇射極板106與蓋板108的配置的立體示意圖。參照圖l和圖2，在簇射極板106的上表面與蓋板108之間形成有用于充填自等離子體激勵用氣體供給口IIO經(jīng)由開設(shè)在簇射極板106內(nèi)的連通的氣體供給孔lll而被供給的等離子體激勵用氣體的空間112。換言之，在蓋板108中，在蓋板108的蔟射極板106—側(cè)的面的、對應(yīng)于縱孔105以及氣體供給孔111的位置上以分別相連接的方式設(shè)有槽，從而在簇射相j反106與蓋板108之間形成有空間112。即、縱孔105以與空間112相連通的方式配置。圖3詳細表示縱孔105。縱孔105的長度為821mm左右、直徑為3mm以下(優(yōu)選lmm以下)，在其前端部燒結(jié)結(jié)合有高2~6mm左右的圓柱狀的、具有與氣體流通方向相連通的氣孔的多孔質(zhì)陶瓷燒結(jié)體114。多孔質(zhì)陶瓷燒結(jié)體例示如下由氧化鋁系材料構(gòu)成，由相連通的氣孔形成的氣體流通路徑中的狹路的氣孔直徑為1(Vm以下，介電損耗在5x10-3~1x10-5的范圍內(nèi)，平均結(jié)晶粒子直徑為l(Vm以下、氣孑L率為20~75%、平均氣孔直徑為10(im以下、最大氣孔直徑為75pm以下、彎曲強度為30MPa以上。以下表示對該多孔質(zhì)陶瓷燒結(jié)體114進行燒結(jié)結(jié)合而得到的簇射極板106的制造例。制造例l對在平均粉末粒子直徑為0.6pm且純度為99.99。/。的A1203粉末中配合以質(zhì)量％計3%的石蠟后得到的平均粒子直徑70pm的噴霧造粒粉末以78147MPa的各種壓力進行壓力成型之后，準備了將外徑、厚度、橫孔以及縱孔等成形加工成規(guī)定尺寸而形成的簇射極板用生坯體。另一方面，關(guān)于多孔質(zhì)陶瓷燒結(jié)體，準備了粉末成形體、脫脂體、預(yù)燒結(jié)體和燒結(jié)體，該粉末成形體是在粉末的狀態(tài)以800。C燒結(jié)上述噴霧造粒粉末而獲得預(yù)燒結(jié)粉末之后，添加混合以質(zhì)量％計3%的上述簇射極板用A1203粉末進行壓力成型而得到生坯體，將該生坯體加工成規(guī)定形狀后得到的，該脫脂體是以450。C燒結(jié)該粉末成形體而成的、該預(yù)燒結(jié)體是以IOO(TC燒結(jié)而成的、該燒結(jié)體是以145(TC燒結(jié)而成的。另外，上述簇射極板用生坯體的燒結(jié)收縮率因壓力成型壓力的不同而不同，在78MPa的情況下燒結(jié)收縮率是19。/。、在147MPa的情況下收縮率是16.2。/。。另外，多孔質(zhì)陶覺燒結(jié)體用材料的燒結(jié)收縮率在每次改變氣孔率、氣孔直徑時都會發(fā)生變化，另外因壓力成型壓力的不同燒結(jié)收縮率也會發(fā)生變化，因此在每次設(shè)定多孔質(zhì)陶瓷燒結(jié)體的特性時都要預(yù)先調(diào)查燒結(jié)收縮率、并測定燒結(jié)收縮后的尺寸。根據(jù)上述簇射極板用生坯體的燒結(jié)收縮率來預(yù)先計算縱孔燒結(jié)后的內(nèi)徑尺寸，將燒結(jié)后的外徑尺寸與該內(nèi)徑尺寸相同乃至比該內(nèi)徑尺寸最大大50pm的多孔質(zhì)陶瓷燒結(jié)體的粉末成形體、脫脂體、預(yù)燒結(jié)體或燒結(jié)體安裝在縱孔中后，同時燒結(jié)它們。從而，由于它們相互之間產(chǎn)生燒結(jié)內(nèi)聚力，因此能夠確保牢固地安裝、固定。由同時燒結(jié)后的多孔質(zhì)陶瓷燒結(jié)體的相連通的氣孔形成的氣體流通路徑中的狹路的氣孔直徑為2pm、介電損耗為2.5xl0-4、平均結(jié)晶粒子直徑為1.5|am、最大結(jié)晶粒子直徑為3(im、氣孔率為40%、平均氣孔直徑為3pm、最大氣孔直徑為5pm、彎曲強度為300MPa。制造例2與上述制造例l相同地以450。C燒結(jié)簇射核j反用生坯體，從而獲得了脫脂體。另外，該脫脂體的燒結(jié)收縮率與生坯體的燒結(jié)收縮率相同。另外，以6001000。C燒結(jié)(預(yù)燒結(jié))簇射極板用生坯體從而獲得了預(yù)燒結(jié)體。在獲得預(yù)燒結(jié)體的情況下，由于在預(yù)燒結(jié)階段發(fā)生若干燒結(jié)收縮，因此在正式燒結(jié)預(yù)燒結(jié)體時預(yù)燒結(jié)溫度越高，剩余的預(yù)燒結(jié)體的燒結(jié)收縮率越低。另一方面，利用與上述制造例l相同的制法獲得的多孔質(zhì)陶瓷燒結(jié)體用材料使用的是對噴霧造粒粉末進行預(yù)燒結(jié)后得到的粉末，因此燒結(jié)收縮率比簇射極板用生坯體的燒結(jié)收縮率要小些，通過預(yù)先實際測量與簇射極板的燒結(jié)溫度相同溫度的外徑尺寸，或預(yù)先根據(jù)收縮率計算外徑尺寸，從而能夠設(shè)計簇射極板用生坯體的縱孔的外徑尺寸。在該制造例中，也與上述制造例l同樣地同時燒結(jié)簇射極板用材料和安裝在該簇射極板的縱孔中的多孔質(zhì)陶瓷燒結(jié)體用材料，從而因相互間產(chǎn)生燒結(jié)內(nèi)聚力而能夠確保牢固地安裝、固定。在此，形成在與等離子體相接觸的物體表面上的鞘層的厚度d可用下式求得。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>在此，Vo是等離子體與物體的電位差(單位為V),Te是電子溫度(單位為eV),Xd是可用下式求得的德拜長度。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>在此，eo是真空的導(dǎo)磁率，k是玻爾滋曼常數(shù)，ne是等離子體的電子密度。如表1所示，由于在等離子體的電子密度上升時德拜長度下降，因此從防止等離子體的逆流這一觀點出發(fā)，可以說多孔質(zhì)陶瓷氣體燒結(jié)體114的孔徑更小為佳。具體來說，平均氣孔直徑的大小優(yōu)選為等離子體的鞘層厚度的2倍以下，最好為鞘層厚度以下。此外，本發(fā)明的多孔質(zhì)陶瓷氣體燒結(jié)體114的氣孔即氣體流通路徑的狹路為lOiiim以下，與10"cm^的高密度等離子體的鞘層厚度即10pm相同或比其低。通過這樣設(shè)置，對于10"cm-s的高密度等離子體也能夠使用本簇射極板。表lTe=2eV，V0=12V等離子體密度(cm—3)德拜長度(mm)襯層厚度(mm)10130.0030.0110120.0110.0410，，0.0330.13101Q0.1050.41接著，參照圖l說明將等離子體激勵用氣體導(dǎo)入處理室的方法。由氣體導(dǎo)入口IIO導(dǎo)入的等離子體激勵用氣體經(jīng)由氣體供給孔lll和空間112被導(dǎo)入縱孔105,自燒結(jié)結(jié)合于縱孔105的前端部分上的多孔質(zhì)陶瓷氣體燒結(jié)體114排出到處理室102中。在覆蓋簇射極板106的上表面的蓋板108的上表面設(shè)置有用于放射微波的、開設(shè)有許多個狹縫的徑向線縫隙天線的縫隙板116、用于使微波沿徑向傳播的滯波板117和用于將微波導(dǎo)入天線的同軸波導(dǎo)管118。此外，滯波板117由縫隙板116和金屬板119夾持。在金屬板119上設(shè)有冷卻用流路120。在這樣的結(jié)構(gòu)中，利用自縫隙板116放射的微波使自簇射極板106供給的等離子體激勵用氣體電離，在簇射極板106的正下方數(shù)毫米的區(qū)域生成高密度等離子體。所生成的等離子體通過擴散到達被處理基板103。自簇射極板106除了導(dǎo)入等離子體激勵用氣體之外，作為積極地生成自由基的氣體，也可以導(dǎo)入氧氣、氨氣。在圖示的等離子體處理裝置中，在處理室102中、簇射極板106和被處理基板103之間配置有由鋁、不銹鋼等導(dǎo)體構(gòu)成的下層簇射極板121。該下層簇射極板121具有用于將自處理氣體供給口122供給的處理氣體導(dǎo)向處理室102內(nèi)的被處理基板103的多個氣體流路121a,利用形成在與氣體流路121a的被處理基板103對應(yīng)的面上的許多個噴嘴121b、將處理氣體排出到下層蔟射極板121與被處理基板103之間的空間。在此，作為處理氣體，在進行Plasma-EnhancedChemicalVaporDeposition(PECVD，等離子增強化學汽相淀積)處理的情況下，在形成硅系的薄膜的情況下，導(dǎo)入硅烷氣體、二硅烷氣體，在形成低介電常數(shù)膜的情況下，導(dǎo)入aFs氣體。另外，也可以進行導(dǎo)入了有機金屬氣體作為處理氣體的CVD(化學汽相淀積)。另夕卜，在進行ReactiveIonEtching(RIE,反應(yīng)離子腐蝕)處理的情況下，在進行硅氧化膜蝕刻的情況下，導(dǎo)入C5Fs氣體和氧氣為處理氣體，在蝕刻金屬膜、硅的情況下，導(dǎo)入氯氣、HBr氣體為處理氣體。在進行蝕刻時，在需要離子能量的情況下，借助電容器使RF電源123與設(shè)在上述保持臺104內(nèi)部的電極相連接，施加RF電力，從而使被處理基板103上產(chǎn)生自偏壓電壓。流動的處理氣體的氣體種類并不限定于上述氣體、而是根據(jù)處理來設(shè)定流動的氣體、壓力。在下層簇射極板121上的相鄰的氣體流路121a彼此之間形成如下程度大小的開口部121c,即，該開口部121c的大小使在下層簇射極板121的上部利用微波激勵的等離子體高效地通過并擴散到被處理基板103和下層簇射極板121之間的空間中。另外，由于暴露在高密度等離子體中而流入簇射極板106的熱流，可利用經(jīng)由縫隙板116、滯波^反117、以及金屬板119流入冷卻用流路120的水等的制冷劑進行排熱。在具有以上結(jié)構(gòu)的等離子體處理裝置中，通過使用上述的簇射極板106,燒結(jié)結(jié)合于該縱孔105中的多孔質(zhì)陶資氣體燒結(jié)體114在使用時不會脫落，由此能夠可靠地防止等離子體向氣體導(dǎo)入側(cè)發(fā)生逆流，從而能夠抑制簇射極板106內(nèi)部發(fā)生異常放電、氣體發(fā)生堆積，因此能夠防止用于激勵等離子體的微波的傳輸效率、成品率的下降。另外，向被處理基板103均勻地供給等離子體激勵用氣體，并且自下層簇射極板121借助噴嘴121b將處理氣體排向被處理基板103,結(jié)果能夠均勻地形成自設(shè)在下層簇射極板121上的噴嘴121b朝向被處理基板103的處理氣體的氣流，處理氣體返回到簇射極板106的上部的成分變少。結(jié)果因暴露在高密度等離子體中的過度解離所導(dǎo)致的處理氣體分子的分解減少了，且即使處理氣體是堆積性氣體也難于發(fā)生因向簇射極板106的堆積而產(chǎn)生微波導(dǎo)入效率的降低等，因此能夠縮短清潔時間、提高處理穩(wěn)定性和再現(xiàn)性，從而提高生產(chǎn)率，并且可以進行高品質(zhì)的基板處理。圖4表示縱孔105的另一構(gòu)成例。圖4中，(a)是剖視圖，(b)、(c)是仰視圖。在該例中，在縱孔105中燒結(jié)結(jié)合有陶瓷構(gòu)件113。陶瓷構(gòu)件113由氧化鋁系陶瓷構(gòu)成，外徑為3.0mm、全長為8mm。而且，在陶瓷構(gòu)件113的內(nèi)部設(shè)有直徑0.05mmx長8mm的氣體排出孔113a。即、氣體排出孔113a的長徑比(長度/直徑)為8/0.05=160。氣體排出孔113a的個數(shù)沒有特別的限定。在圖4的(b)、(c)中表示73個的例子，但更優(yōu)選盡可能地增加個數(shù)，減緩氣體排出速度。另外，在如該例那樣使氣體排出孔113a的直徑縮小到0.05mm左右的情況下，也能夠使陶瓷構(gòu)件113的外徑縮小到1mm左右。此外，優(yōu)選將氣體排出孔113a的長度設(shè)為比電子發(fā)生散射之前的平均距離、即平均自由行程長的長度。表2表示電子的平均自由行程。平均自由行程與壓力成反比，在0.1Torr時為因此平均自由行程比4mm短，但在本實施例中，將氣體排出孔113a的長度設(shè)成8mm，比平均自由行程長。表2Ar氣氣氛中的電子的平均自由行程<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>Aen(mm)二O.4/P(Torr)另外，在圖4所示的縱孔105中，為了防止微波的電場集中而等離子體激勵用氣體中著火從而使等離子體自生，對縱孔105的氣體導(dǎo)入側(cè)的角部實施倒角加工115。該倒角加工為直倒角加工、更優(yōu)選圓倒角加工，也能夠在直倒角加工之后對該角部進行圓倒角加工。如該圖4所示，燒結(jié)結(jié)合有氣體排出孔113a的簇射極板106能夠由與上述制造例l和2相同的方法制造。該制造例如下所示。制造例3關(guān)于陶瓷構(gòu)件，首先，準備在平均粒子直徑為0.6pm且純度為99.99。/。的Al203粉末中加入了纖維素系的擠壓成型用粘合劑4%和適量的水而成的混煉體，用在內(nèi)徑為16mm的模具噴嘴內(nèi)配設(shè)有24個8(Vm的銷的擠壓用模具獲得了擠壓成型體。在干燥上述擠壓成型體后，以1500°C的溫度對該干燥體和經(jīng)過了450。C的脫脂工序的脫脂體進行燒結(jié)，結(jié)果可知，干燥體和脫脂體均成為外徑尺寸為l.Omm且氣體排出孔的直徑為50pm的陶瓷構(gòu)件，相對于模具尺寸的收縮率為37.5%。另一方面，準備除了將噴霧造粒粉末的成型壓力設(shè)定為相同的簇射極板用生坯體，制作了按縱孔的尺寸分內(nèi)徑為1.16mm、1.135mm和1.19mm的3種成形體。因為該簇射極板用生坯體的燒結(jié)收縮率為16.2%,所以上述成形體的皇從孔的內(nèi)徑分別成為0.972mm、0.951mm和0.997mm。而且，通過將上述外徑尺寸為lmm且氣體排出孔的直徑為5Opm的陶資構(gòu)件安裝在簇射極板用生坯體的縱孔內(nèi)同時進行燒結(jié)，由于陶瓷構(gòu)件與上述縱孔的直徑尺寸差分別為0.028mm、0.049mm和0.003mm,造成鈔人孔的內(nèi)徑夾緊陶瓷構(gòu)件的應(yīng)力。造成該夾緊應(yīng)力的直徑尺寸差由大至小為0.049mm(約50,)、0.028mm(約30jim)和0.003mm(3,),在直徑尺寸差為約50)im和3(Vm的情況下，一船j人為陶瓷構(gòu)件被壓縮而壓壞、或縱孔擴張而產(chǎn)生裂紋現(xiàn)象，但可推斷如下上述現(xiàn)象不可能發(fā)生，這是因為直徑尺寸差被在同時進行燒結(jié)時的高溫時刻的相互微小的熱塑性和結(jié)晶粒界的滑移現(xiàn)象吸收的緣故。此外，雖然縱孔內(nèi)表面與陶瓷構(gòu)件外表面的接合面被一體地燒結(jié)結(jié)合，局部存在2iim左右的間隙，但是未形成等離子體激勵用氣體的流通路徑那樣的間隙，獲得了具有如下結(jié)晶構(gòu)造的簇射極板結(jié)晶粒子不形成接合晶界而是跨越接合晶界、結(jié)晶粒子連續(xù)存在的均質(zhì)的結(jié)晶構(gòu)造。制造例4用iiocrc預(yù)燒結(jié)了的陶瓷構(gòu)件代替上述i500。c燒結(jié)了的陶瓷構(gòu)件。該預(yù)燒結(jié)了的陶瓷構(gòu)件的外徑為1.15mm,將其安裝在縱孔內(nèi)徑成形加工成1.19mm的簇射極板用生坯體的縱孔內(nèi)同時進行了燒結(jié)。通過該制造例也能獲得與制造例3相同的效果。制造例5因為在制造例3中使用的陶瓷構(gòu)件的擠壓成型體的燒結(jié)收縮率較大，所以在擠壓成型體的階段，外徑尺寸大于成形加工為簇射極板用生坯體的縱孔的內(nèi)徑尺寸，因此，無法安裝到縱孔內(nèi)。可是，若使在制造例3中使用的擠壓成型用粘合劑為2%,并配合0.5%的反絮凝劑，能夠減少混煉體的水分量。此外，以1.5ton/cm2的柱塞式的擠壓成型壓力制作成的陶瓷構(gòu)件的燒結(jié)收縮率相對于模具尺寸為28%,但在干燥擠壓成型體的時刻，相對于模具尺寸收縮了10%，獲得了外徑尺寸為1.15mm的干燥體。即、該干燥體的燒結(jié)收縮率成為18%，獲得了小于在制造例1中使用的以78MPa成型的簇射極板用生坯體的燒結(jié)收縮率為19%的結(jié)果。因而，能夠?qū)⑻沾蓸?gòu)件在燒成前的擠壓成型體(粉末成形體)的階段安裝到簇射極板用生坯體的縱孔中而進行同時燒結(jié)，當然也能夠?qū)D壓成型體(粉末成形體)的脫脂體、預(yù)燒結(jié)體和燒結(jié)體安裝到簇射極板用生坯體的縱孔中而進行同時燒結(jié)。另外，補充說明一下，通過上述那樣地預(yù)先掌握簇射極板在各種成型壓力下的燒結(jié)收縮率，并預(yù)先掌握陶瓷構(gòu)件的各種混煉體、各成型壓力下的燒結(jié)收縮率，能夠?qū)⑻沾蓸?gòu)件的擠壓成型體(粉末成形體)、擠壓成型體(粉末成形體)的脫脂體、預(yù)燒結(jié)體或燒結(jié)體安裝到簇射極板用生坯體、簇射極板用生坯體的脫脂體或預(yù)燒結(jié)體的縱孔中而進行同時燒結(jié)。由此，能夠獲得陶資構(gòu)件和簇射極板的縱孔被一體燒結(jié)結(jié)合的、無間隙的簇射極板。此外，在將高溫1500。C燒結(jié)了的陶瓷構(gòu)件安裝到預(yù)燒結(jié)成相對密度96%的簇射極板的縱孔中，以溫度1400。C、壓力1500kg/cm2用HIP處理裝置進行同時燒結(jié)的情況下，也能獲得無間隙的一體燒結(jié)體。另外，在制造例15中均使用了高純度氧化鋁系陶瓷材料，但若是介電損耗在5xl0^lxl0^的范圍內(nèi)的低介電損耗陶瓷材料，能夠使用配合有微量的粒成長抑制劑、Y203以及富鋁紅柱石等的氧化鋁系陶資材料、或由Al203和Y203的成分構(gòu)成的材料、或含有作為Ab03和Y203的化合物的石榴石成分的材料、還有A1N、Si02、富鋁紅柱石、Si3N4、SiA10N等的陶瓷材料。而且，對于簇射極板用陶瓷材料與氣體排出孔構(gòu)件(多孔質(zhì)陶瓷燒結(jié)體和陶瓷構(gòu)件)用陶瓷材料的組合沒有特別的限定，但盡可能優(yōu)選為相同材料成分系的陶瓷材料。而且，將氣體排出孔構(gòu)件安裝(插入)到縱孔內(nèi)而進行一體燒結(jié)時，將相同材料成分的微小粉末涂敷在氣體排出孔構(gòu)件的外表面上，能夠發(fā)揮與粘接劑相同的作用效果，并能夠獲得與在各制造例中獲得的相同的結(jié)果。圖5表示縱孔105的再一構(gòu)成例。在圖5的(a)中，為了實施防止等離子體逆流的兩重安全對策，在多孔質(zhì)陶瓷燒結(jié)體114的氣體導(dǎo)入側(cè)還配置陶瓷構(gòu)件113，使多孔質(zhì)陶資燒結(jié)體114和陶瓷構(gòu)件113燒結(jié)結(jié)合在簇射極板106的縱孔105中。此外，在圖5的(b)中，在多孔質(zhì)陶瓷燒結(jié)體114的氣體導(dǎo)入側(cè)還配置另外的多孔質(zhì)陶瓷燒結(jié)體114a,使多孔質(zhì)陶瓷燒結(jié)體114和另外的多孔質(zhì)陶瓷燒結(jié)體114a燒結(jié)結(jié)合在簇射極板106的縱孔105中。在該情況下，為了減小等離子體激勵用氣體的壓力損失，作為氣體導(dǎo)入側(cè)的多孔質(zhì)陶瓷燒結(jié)體114a,使用氣孔率和氣孔直徑均大于氣體排出側(cè)的多孔質(zhì)陶資燒結(jié)體114的多孔質(zhì)陶瓷燒結(jié)體(例如，平均氣孑L直4圣1030(xm、氣孑L率50~75%)。另外，在以上的實施例中，縱孔105的個數(shù)、直徑和長度、開設(shè)于陶瓷構(gòu)件113上的氣體排出孔113a的個數(shù)、直徑和長度等不限于本實施例的數(shù)值。實施例2圖6表示本發(fā)明的第二實施例。參照圖6，表示微波等離子體處理裝置。對與第一實施例重復(fù)的部分標注相同的附圖標記，省略i兌明。在本實施例中，在處理室102的上部借助密封用的O型密封圏107在與保持臺104上的被處理基板103對應(yīng)的位置上、作為處理室102的外壁的一部分安裝有作為相對介電常數(shù)是9.8、且低微波介電損耗(介電損耗在9xl0^以下)的電介質(zhì)的由氧化鋁構(gòu)成的簇射極板200。此夕卜，在構(gòu)成處理室102的壁面201上，在與簇射極板200的側(cè)面對應(yīng)的位置上設(shè)有由2個密封用的0型密封圏202和蔟射極板200的側(cè)面圍起來的環(huán)狀空間203。環(huán)狀空間203與用于導(dǎo)入等離子體激勵用氣體的氣體導(dǎo)入口IIO相連通。另一方面，在蔟射極板200的側(cè)面上朝向簇射極板200的中心方向地4黃向開i殳有直徑lmm的許多個一黃孔204。同時，以與該橫孔204相連通的方式朝向處理室102連通地開設(shè)有許多個(230個)縱孑L205。圖7表示俯視簇射極板200的橫孔204和縱孔205的配置。圖8是表示橫孔204和縱孔205的配置的立體示意圖。在這樣構(gòu)成的簇射極板200中，也與上述第一實施例同樣地，能夠通過燒結(jié)結(jié)合將陶瓷構(gòu)件或多孔質(zhì)氣體流通體設(shè)于該鄉(xiāng)從孑L205內(nèi)。工業(yè)上可利用性本發(fā)明的簇射極板除了可利用在微波等離子體處理裝置中，還可利用在平行平板型高頻激勵等離子體處理裝置、電感耦合型等離子體處理裝置等各種等離子體處理裝置中。權(quán)利要求1.一種簇射極板，該簇射極板配置于等離子體處理裝置，為了在上述等離子體處理裝置內(nèi)產(chǎn)生等離子體而排出等離子體激勵用氣體，在作為等離子體激勵用氣體的排出路徑的多個縱孔內(nèi)，設(shè)有陶瓷構(gòu)件和/或多孔質(zhì)氣體流通體，該陶瓷構(gòu)件具有多個直徑為20μm～70μm的氣體排出孔，該多孔質(zhì)氣體流通體具有最大氣孔直徑為75μm以下的沿氣體流通方向連通的氣孔，上述陶瓷構(gòu)件和/或上述多孔質(zhì)氣體流通體被與上述簇射極板一體地燒結(jié)結(jié)合。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的簇射極板，上述簇射極板由陶瓷材料構(gòu)成，且上述陶瓷構(gòu)件和上述多孔質(zhì)氣體流通體由介電損耗在5xl0^lxl0"的范圍內(nèi)的陶瓷材料構(gòu)成。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的簇射極板，上述陶瓷構(gòu)件的氣體排出孔的長度與直徑的長徑比(長度/直徑)為20以上。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的簇射極板，由上述多孔質(zhì)氣體流通體的連通的氣孔形成的氣體流通路徑中的狹路的氣孔直徑為10pm以下。5.—種簇射極板的制造方法，該制造方法用于制造權(quán)利要求1~4中任一項所述的簇射極板，將對上述陶瓷構(gòu)件的原料粉末進行成型而加工成規(guī)定形狀后得到的粉末成形體、粉末成形體的脫脂體、預(yù)燒結(jié)體或燒結(jié)體和/或?qū)Χ嗫踪|(zhì)氣體流通體的原料粉末進行成型而加工成規(guī)定形狀后得到的粉末成形體、粉末成形體的脫脂體、預(yù)燒結(jié)體或燒結(jié)體安裝到對簇射極板的原料粉末進行成型而加工形成有縱孔的生坯體的縱孔內(nèi)，之后將上述陶瓷構(gòu)件的粉末成形體、粉末成形體的脫脂體、預(yù)燒結(jié)體或燒結(jié)體和/或上述多孔質(zhì)氣體流通體的粉末成形體、粉末成形體的脫脂體、預(yù)燒結(jié)體或燒結(jié)體與該生坯體同時進行燒結(jié)。6.—種簇射極板的制造方法，該制造方法用于制造權(quán)利要求14中任一項所述的簇射極板，將對上述陶瓷構(gòu)件的原料粉末進行成型而加工成規(guī)定形狀后得到的粉末成形體、粉末成形體的脫脂體、預(yù)燒結(jié)體或燒結(jié)體和/或?qū)Χ嗫踪|(zhì)氣體流通體的原料粉末進行成型而加工成規(guī)定形狀后得到的粉末成形體、粉末成形體的脫脂體、預(yù)燒結(jié)體或燒結(jié)體安裝到對簇射極板的原料粉末進行成型而加工形成有縱孔的生坯體的脫脂體的縱孔內(nèi)，之后將上述陶資構(gòu)件的粉末成形體、粉末成形體的脫脂體、預(yù)燒結(jié)體或燒結(jié)體和/或上述多孔質(zhì)氣體流通體的粉末成形體、粉末成形體的脫脂體、預(yù)燒結(jié)體或燒結(jié)體與該生坯體的脫脂體同時進行燒結(jié)。7.—種簇射極板的制造方法，該制造方法用于制造權(quán)利要求1~4中任一項所述的簇射極板，將對上述陶瓷構(gòu)件的原料粉末進行成型而加工成規(guī)定形狀后得到的粉末成形體、粉末成形體的脫脂體、預(yù)燒結(jié)體或燒結(jié)體和/或?qū)Χ嗫踪|(zhì)氣體流通體的原料粉末進行成型而加工成規(guī)定形狀后得到的粉末成形體、粉末成形體的脫脂體、預(yù)燒結(jié)體或燒結(jié)體安裝到對簇射極板的原料粉末進行成型而加工形成有縱孔的生坯體的預(yù)燒結(jié)體的縱孔內(nèi)，之后將上述陶瓷構(gòu)件的粉末成形體、粉末成形體的脫脂體、預(yù)燒結(jié)體或燒結(jié)體和/或上述多孔質(zhì)氣體流通體的粉末成形體、粉末成形體的脫脂體、預(yù)燒結(jié)體或燒結(jié)體與該生坯體的預(yù)燒結(jié)體同時燒結(jié)。8.—種等離子體處理裝置，該等離子體處理裝置配置有權(quán)利要求14中任一項所述的簇射極板。9.一種等離子體處理方法，使用權(quán)利要求1~4中任一項所述的簇射極板向等離子體處理裝置內(nèi)供給等離子體激勵用氣體，利用微波激勵所供給的等離子體激勵用氣體從而產(chǎn)生等離子體，使用該等離子體對基板實施氧化、氮化、氧氮化、CVD、蝕刻、或等離子體照射。10.—種電子裝置的制造方法，包含利用權(quán)利要求9所述的等離子體處理方法來處理基板的工序。全文摘要本發(fā)明提供一種一體燒結(jié)氣體排出孔而成的簇射極板及其制造方法。為了防止等離子體的逆流，配置在簇射極板的縱孔內(nèi)的氣體排出孔構(gòu)件(陶瓷構(gòu)件或多孔質(zhì)氣體流通體)被無間隙地一體燒結(jié)結(jié)合，在使用簇射極板時不會自縱孔脫落、且自各縱孔排出的氣體排出量無偏差，能夠更完全地防止等離子體發(fā)生逆流，并可高效地激勵等離子體的簇射極板。簇射極板(105)配置在等離子體處理裝置的處理室(102)中，為了在處理室(102)中產(chǎn)生等離子體而排出等離子體激勵用氣體，其中，在形成為等離子體激勵用氣體的排出路徑的許多個縱孔(105)內(nèi)，一體燒結(jié)結(jié)合地配置具有多個直徑為20μm～70μm的氣體排出孔的陶瓷構(gòu)件和/或具有最大氣孔直徑為75μm以下的沿氣體流通方向連通的氣孔的多孔質(zhì)氣體流通體。文檔編號H01L21/31GK101529563SQ200780038770公開日2009年9月9日申請日期2007年9月26日優(yōu)先權(quán)日2006年10月23日發(fā)明者井口敦智,后藤哲也,大見忠弘,松岡孝明,桶作正廣,石橋清隆,野澤俊久申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社;國立大學法人東北大學