TWI723031B

TWI723031B - 電漿處理裝置及噴頭

Info

Publication number: TWI723031B
Application number: TW105120569A
Authority: TW
Inventors: 南雅人; 佐藤亮; 佐佐木芳彦; 邊見篤
Original assignee: 日商東京威力科創股份有限公司
Priority date: 2015-07-10
Filing date: 2016-06-29
Publication date: 2021-04-01
Also published as: KR20170007137A; KR101828862B1; JP2017022356A; TW201717709A; JP6670625B2

Abstract

提供一種對電漿所致之腐蝕之耐久性優異的噴頭。

電漿處理裝置(11)所裝備的噴頭 (22)，係設成為如下述之構成，前述噴頭，係具有：基材(60)，具有：氣體吐出孔(40)，對腔室(20)內吐出處理氣體；凹部，形成於氣體吐出孔(40)的氣體吐出口側；及圓筒狀之套筒，由陶瓷或不銹鋼所構成，固定於基材(60)的凹部，在套筒的表面與基材(60)中，以耐電漿皮膜(63)覆蓋配置有套筒的面。在使用陶瓷套筒(61)時，係在基材(60)之電漿生成空間(S)側的面與耐電漿皮膜(63)之間設置基底皮膜(62)。

Description

電漿處理裝置及噴頭

本發明，係關於對載置於載置台之基板施予電漿處理的電漿處理裝置，及經由電漿生成空間，對向於基板而配置，朝電漿生成空間供給電漿生成用氣體的噴頭。

在平板顯示器(FPD)用之面板製造工程上，係使用電漿處理裝置，對玻璃基板等之基板施予使用了電漿的成膜處理或蝕刻處理、灰化處理等的微細加工，藉此，在基板上形成畫素之元件或電極、配線等。在電漿處理裝置中，係例如在配置於可減壓之處理室之內部的載置台上載置有基板，經由電漿生成空間，對向於基板而配置有朝處理室內之基板上方的空間即電漿生成空間供給處理氣體的噴頭。如此一來，一面從噴頭朝電漿生成空間供給處理氣體，一面在電漿生成空間產生高頻電場，藉此，在電漿生成空間生成電漿。

由於噴頭，係曝露於電漿，因此，提出各種抑制電漿所致之噴頭腐蝕的技術。例如，提出如下述之構造：將氧化鋁片材插入至以鋁為母材之噴頭的氣體吐出孔，藉由氧化鋁塗佈膜覆蓋噴頭之電漿生成空間側的表面(參閱專利文獻1)。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開平8-227874號公報

然而，如記載於上述專利文獻1的技術所示，在設成為將氧化鋁片材配置於噴頭之氣體吐出孔的構造時，亦存在有噴頭可使用之壽命變短的問題。具體而言，係即便將氧化鋁片材配置於氣體吐出孔，亦伴隨著所使用之處理氣體的多樣化，產生如下述的問題：於短期間內，在氣體吐出孔之電漿生成空間側的開口部，對氧化鋁片材及氧化鋁塗佈膜發生腐蝕，從而導致噴頭的母材露出。

因應於此問題之方法，可考慮使氧化鋁片材之徑方向的壁厚度變厚之方法。但是，當使氧化鋁片材之徑方向的壁厚度變厚時，則難以在氧化鋁片材的上端面形成高密著性的氧化鋁塗佈膜。此係因為，氧化鋁片材的表面平滑度高，又即便因噴砂處理等亦不會輕易使表面變粗，而且對於氧化鋁塗佈膜的浸濕性亦不高之緣故。因此，於短期間內，將造成氧化鋁塗佈膜剝離，從而產生噴頭之母材露出的問題。

本發明之目的，係在於提供一種對電漿所致之腐蝕之耐久性優異的噴頭。又，本發明之其他目的，係在於提供一種具備有耐久性優異之噴頭的電漿處理裝置。

為了達成上述目的，本發明之噴頭，係一種電漿處理裝置所裝備的噴頭，其特徵係，前述噴頭，係具有：基材，具有：氣體吐出孔，吐出處理氣體；及凹部，形成於前述氣體吐出孔的氣體吐出口側；圓筒狀之套筒，由陶瓷或不銹鋼所構成，固定於前述凹部；及耐電漿皮膜，在前述套筒的表面與前述基材中，覆蓋配置有前述套筒的面。

為了達成上述目的，本發明之電漿處理裝置，係具備有具有載置基板之基板載置面的載置台、將前述載置台收容於內部的腔室、對向於載置在前述載置台的基板而配置，對前述腔室內供給處理氣體的噴頭及在前述腔室的內部生成前述處理氣體所致之電漿的電漿生成手段，對載置於前述載置台的基板施予前述電漿所致之處理的電漿處理裝置，其特徵係，前述噴頭，係具有：基材，具有：氣體吐出孔，對前述腔室內吐出前述處理氣體；及凹部，形成於前述氣體吐出孔的氣體吐出口側；圓筒狀之套筒，由陶瓷或不銹鋼所構成，固定於前述凹部；及耐電漿皮膜，在前述套筒的表面與前述基材中，覆蓋配置有前述套筒的面。

根據本發明，於噴頭被裝備於電漿處理裝置的狀態中，在設置於噴頭之氣體吐出孔的電漿生成空間側，配置由具有固定之高度與壁厚度之陶瓷或不銹鋼所構成的套筒，且在噴頭之電漿生成空間側的面，形成有對套筒及噴頭的基材具有高密著性的耐電漿皮膜。藉此，可實現具備有對電漿處理之高耐久性的噴頭。

11‧‧‧電漿處理裝置

20‧‧‧腔室

21‧‧‧載置台

23‧‧‧基座

28‧‧‧直流電源

40‧‧‧氣體吐出孔

50‧‧‧電感耦合天線

60‧‧‧基材

61、61A、61B‧‧‧陶瓷套筒

62‧‧‧基底皮膜

63‧‧‧耐電漿皮膜

63A‧‧‧耐電漿氧化釔皮膜

71、71A、71B‧‧‧SUS套筒

[圖1]表示具備有本發明之實施形態之電漿處理裝置之基板處理系統之概略構成的立體圖。

[圖2]表示基板處理系統所具備之電漿處理裝置之概略構成的剖面圖。

[圖3]表示構成電漿處理裝置之設置於噴頭之氣體吐出孔之第1構造例的剖面圖與局部放大剖面圖。

[圖4]表示以陶瓷套筒與基底皮膜的組合來評估構成噴頭之耐電漿皮膜之密著性之結果的圖。

[圖5]表示形成了耐電漿氧化釔皮膜之噴頭之局部構造的剖面圖。

[圖6]表示構成電漿處理裝置之設置於噴頭之氣體吐出孔之第2構造例及第3構造例的剖面圖。

[圖7]表示構成電漿處理裝置之設置於噴頭之氣體吐出孔之第4構造例及第5構造例的剖面圖。

[圖8]表示構成電漿處理裝置之設置於噴頭之氣體吐出孔之第6構造例的剖面圖。

[圖9]表示評估將構成材料改變時之構成噴頭之耐電漿皮膜之耐電漿性之結果的圖。

[圖10]表示以陶瓷套筒及SUS套筒與基底皮膜的組合來評估構成由混合材料所形成之噴頭之耐電漿皮膜之密著性之結果的圖。

以下，參照圖面，詳細說明關於本發明之實施形態。

圖1，係表示具備有本實施形態之電漿處理裝置11之基板處理系統10之概略構成的立體圖。

基板處理系統10，係具備有對玻璃基板等的FPD用之基板G施予電漿處理例如電漿蝕刻的3個電漿處理裝置11。3個電漿處理裝置11，係分別經由閘閥13，連結於水平剖面為多角形狀(例如，水平剖面為矩形狀)之搬送室12的側面。另外，參閱圖2，關於電漿處理裝置11的構成，係如後述。

在搬送室12，係進一步經由閘閥15，連結有裝載鎖定室14。在裝載鎖定室14中，係經由閘閥17，鄰接設置有基板搬入搬出機構16。在基板搬入搬出機構16，係鄰接設置有2個分度器18。在分度器18，係載置有收納基板G的匣盒19。在匣盒19，係可收納複數片(例如25片)的基板G。

基板處理系統10的全體動作，係藉由未圖示之控制裝置來控制。在基板處理系統10中，於對基板G施予電漿蝕刻之際，係首先藉由基板搬入搬出機構16，將收納於匣盒19的基板G搬入至裝載鎖定室14的內部。此時，只要在裝載鎖定室14的內部存在有已電漿蝕刻的基板G，則其已電漿蝕刻的基板G從裝載鎖定室14內被搬出，置換為未蝕刻的基板G。當基板G被搬入至裝載鎖定室14的內部時，則閘閥17便關閉。

其次，在裝載鎖定室14的內部被減壓至預定真空度後，搬送室12與裝載鎖定室14之間的閘閥15便開啟。而且，在裝載鎖定室14之內部的基板G被搬送室12之內部的搬送機構(未圖示)搬入至搬送室12的內部後，閘閥15便關閉。

其次，搬送室12與電漿處理裝置11之間的閘閥13開啟，藉由搬送機構，將未蝕刻的基板G搬入至電漿處理裝置11的內部。此時，只要在基板處理裝置11的內部存在有已電漿蝕刻的基板G，則其已電漿蝕刻的基板G被搬出，置換為未蝕刻的基板G。其後，對藉由電漿處理裝置11所搬入的基板G施予電漿蝕刻。

圖2，係表示電漿處理裝置11之概略構成的剖面圖。作為電漿處理裝置11，在此，係表示感應耦合型之電漿處理裝置。電漿處理裝置11，係具備有：腔室20(處理室)，大致呈矩形狀；梯形形狀之載置台21，配置於腔室20內的下方，將基板G載置於頂部即基板載置面；電感耦合天線50，由螺旋狀的導體所構成，以與載置台21對向的方式，經由由介電質或金屬所構成之窗構件(未圖示)而配置於腔室20內的上方；及氣體供給部即噴頭22，在窗構件的下方，對腔室20內供給處理氣體。在腔室20的內部，在載置台21與噴頭22之間，係形成有生成電漿的電漿生成空間S。

載置台21，係內建有由導體所構成的基座23，在該基座23，係經由匹配器25，連接有偏壓用高頻電源24。又，在載置台21的上部，係配置有由層狀之介電質所形成的靜電吸附部26，靜電吸附部26，係具有：靜電吸附電極27，以藉由上層之介電質層與下層之介電質層夾住的方式被內包。

在靜電吸附電極27，係連接有直流電源28，當從直流電源28對靜電吸附電極27施加直流電壓時，靜電吸附部26，係藉由靜電力來吸附保持被載置於載置台21的基板G。偏壓用高頻電源24，係將比較低之頻率的高頻電力供給至基座23，在靜電吸附於靜電吸附部26的基板G產生直流偏壓電位。另外，靜電吸附部26，係亦可形成為板構件，又亦可在載置台21上形成為熔射膜。

在載置台21，係內建有將所載置之基板G冷卻的冷媒流路29，冷媒流路29，係連接於供給傳熱氣體的傳熱氣體供給機構30。作為傳熱氣體，係例如使用He氣體。傳熱氣體供給機構30，係具有傳熱氣體供給源31與氣體流量控制器32，以將傳熱氣體供給至載置台21。載置台21，係具有：複數個傳熱氣體孔33，在上部開口；及傳熱氣體供給路徑34，使各別的傳熱氣體孔33及傳熱氣體供給機構30連通。載置台21，雖係在被靜電吸附於靜電吸附部26之基板G的背面與載置台21的上部之間產生微小間隙，但從傳熱氣體孔33所供給的傳熱氣體被填充於該間隙，藉此，可使基板G與載置台21的熱傳導效率提升，並使載置台21所致之基板G的冷卻效率提升。

噴頭22，係配置成面對遍及載置於載置台21之基板G的整個面，且連接於處理氣體供給機構35。處理氣體供給機構35，係具有處理氣體供給源36、氣體流量控制器37及壓力控制閥38。噴頭22，係內建有與處理氣體供給機構35連通的緩衝部39，緩衝部39，係經由多數個氣體吐出孔40而與電漿生成空間S連通。

從處理氣體供給機構35供給至緩衝部39的處理氣體，係從氣體吐出孔40被導入至電漿生成空間S。複數個氣體吐出孔40，係分散配置成面對遍及載置於載置台21之基板G的整個面，藉此，可均勻地將處理氣體導入至基板上G上的電漿生成空間S。另外，關於氣體吐出孔40之詳細的構成，係如後述。

在電感耦合天線50，係經由匹配器42，連接有電漿生成用高頻電源41，電漿生成用高頻電源41，係將比較高頻率之電漿生成用之高頻電力供給至電感耦合天線50。供給有電漿生成用之高頻電力的電感耦合天線50，係在電漿生成空間S產生電場。又，電漿處理裝置11，係具備有與腔室20之內部連通的排氣管43，可通過排氣管43，將腔室20之內部的氣體排出，使腔室20之內部成為預定之減壓狀態。

電漿處理裝置11之各構成要素的動作，係在基板處理系統10的控制裝置所致之統籌控制下，藉由裝置控制器44執行預定程式的方式來控制。在藉由電漿處理裝置11對基板G施予電漿蝕刻之際，電漿生成空間S受到減壓，處理氣體被導入至電漿生成空間S，並且對電感耦合天線50供給電漿生成用之高頻電力。藉此，在電漿生成空間S產生電場。導入至電漿生成空間S的處理氣體，係藉由電場來激發而生成電漿，電漿中的陽離子，係經由載置台21，藉由產生於基板G的直流偏壓電位，被引入至基板G而對基板G施予電漿蝕刻。又，電漿中的自由基，係到達基板G而對基板G施予電漿蝕刻。

在電漿處理裝置11中，電感耦合天線50，係配置為覆蓋基板G之整個面，藉此，由於可以覆蓋基板G之整個面的方式生成電漿，因此，可對基板G之整個面均勻地施予電漿蝕刻。

其次，說明關於噴頭22中之氣體吐出孔40 的構造。

圖3(a)，係表示設置於噴頭22之氣體吐出孔40之第1構造例的剖面圖；圖3(b)，係圖3(a)中所示之區域A的放大剖面圖。

噴頭22的基材60，係例如由鋁所構成。在氣體吐出孔40的電漿生成空間S側亦即氣體吐出孔40的氣體吐出口側，係形成有用以配置具有圓筒形狀之陶瓷套筒61的凹部。在形成該凹部與氣體吐出孔40的壁面，係形成有耐酸鋁皮膜65。

在設置於基材60的凹部，係嵌入有陶瓷套筒61，藉此，陶瓷套筒61的中心孔，係形成氣體吐出孔40的一部分。陶瓷套筒61，係使用二氧化矽系接著劑64等來接著、固定於凹部。作為陶瓷套筒61，係例如使用氧化鋁(Al₂O₃)套筒。

陶瓷套筒61，係例如具有內徑為

1~2mm、外徑為

4~8mm、高度(厚度)為3mm~5mm的形狀。陶瓷套筒61之徑方向的壁厚度(=(外徑-內徑)/2)，係1mm以上為較佳，藉此，可獲得對電漿之所期望的耐久性。另外，陶瓷套筒61的高度，係因應電漿侵入至氣體吐出孔40的何種深度來設定，在內徑較大時，係使高度變高為較佳。

在基材60及陶瓷套筒61之電漿生成空間S側的表面，係形成有基底皮膜62(底漆皮膜)。基底皮膜62，係例如氧化釔(以下稱為「氧化釔基底皮膜」) 或鋁(以下稱為「鋁基底皮膜」)，其厚度，係10μm~50μm，較佳為20μm~30μm。

在基底皮膜62上形成有耐電漿皮膜63。耐電漿皮膜63，係例如氧化鋁(以下稱為「耐電漿氧化鋁皮膜」)、氧化釔(以下稱為「耐電漿氧化釔皮膜」)。耐電漿皮膜63的厚度，係50μm~400μm，較佳為100μm~200μm。

具有圖3所示之構造之氣體吐出孔40的噴頭22，係例如可用以下之順序來製作。最初，在形成有氣體吐出孔40與凹部的基材60，藉由一般之陽極氧化處理等的方法，在基材60的表面形成耐酸鋁皮膜65。另外，氣體吐出孔40或凹部，係可藉由使用了鑽頭或端銑刀等的機械加工(切削加工)來輕易形成。

而且，使用二氧化矽系接著劑64等，將陶瓷套筒61接著於凹部。此時，由於陶瓷套筒61，係因應尺寸精度而被定位於藉由機械加工等所形成在基材60的凹部，因此，對於陶瓷套筒61之接著不需要特別的治具等，即可輕易進行接著作業。

其次，對基材60中配置有陶瓷套筒61的面(組裝於電漿處理裝置11之際，成為電漿生成空間S側的面，且包含陶瓷套筒61之表面(以下，稱為「基材60之成膜面」))施予噴砂處理等。藉此，使基材60的成膜面變粗而增大表面粗度。此係為了藉由定錨效果提升基底皮膜62的密著性。

另外，如圖3(b)所示，本實施形態，係在基材60的成膜面未形成耐酸鋁皮膜65。此係因為噴砂處理，導致形成於基材60之成膜面的耐酸鋁皮膜65被去除。但是，亦可以使耐酸鋁皮膜65殘留於基材60之成膜面的方式，進行噴砂處理。

構成基材60之鋁及形成於其表面的耐酸鋁皮膜與陶瓷套筒61，係因為材質不同，所以噴砂處理所致之加工速度不同。因此，即便基材60之一部分形成為預定的表面粗糙度，陶瓷套筒61的表面亦一般而言不會形成為與其相同的表面粗糙度。在該情況下，假如在噴砂處理後之基材60的成膜面直接形成耐電漿皮膜63時，耐電漿皮膜63，係即便在基材60的一部分可藉由定錨效果獲得高密著性，在陶瓷套筒61的一部分無法獲得定錨效果，從而導致密著性降低。因此，在基材60的成膜面，形成對陶瓷套筒61與耐電漿皮膜63兩者具有高浸濕性的基底皮膜62。藉此，可在陶瓷套筒61的表面形成密著的耐電漿皮膜63。

基底皮膜62，係例如可藉由APS(Atmospheric Plasma Spraying)熔射法來形成。在此，在將氧化釔基底皮膜形成為基底皮膜62時，係其後即便將耐電漿皮膜63直接形成於其表面時，亦可形成表示高密著性的耐電漿皮膜63。另一方面，在將鋁基底皮膜形成為基底皮膜62時，雖亦可將耐電漿皮膜63直接形成於其表面，但較理想的係於使其表面變粗的程度上施予噴砂處理為較佳，且藉由定錨效果可實現耐電漿皮膜63之密著性的提升。另外，即便在形成了氧化釔基底皮膜時，亦可進行使其表面變粗之程度的噴砂處理。

在像這樣形成的基底皮膜62上，例如藉由APS熔射法等形成耐電漿皮膜63。藉此，製作具備有如圖3所示之第1構造例之氣體吐出孔40的噴頭22便結束。

圖4，係表示以陶瓷套筒61與基底皮膜62的組合來評估耐電漿皮膜63之密著性之結果的圖。另外，陶瓷套筒61，係氧化鋁。基底皮膜62，雖係氧化釔基底皮膜與鋁基底皮膜，但在鋁基底皮膜的情況下，係於耐電漿皮膜63的形成前，進行噴砂處理。

另外，如圖4中所示之耐電漿皮膜的「SUS(Steel Use Stainless；不銹鋼)」，係作為耐電漿皮膜63的SUS皮膜(以下，稱為「耐電漿SUS皮膜」)，耐電漿SUS皮膜的成膜方法，係可使用APS熔射法。又，關於如圖4中所示的「SUS套筒」與其結果，係如後述。

耐電漿皮膜63之密著性的評估，係以由接著劑將治具安裝於耐電漿皮膜63且由固定的力拉引治具時之耐電漿皮膜63之剝離的容易度進行判定，圖中的「○」，係表示已獲得高密著性的情形。

在將作為耐電漿皮膜63的耐電漿氧化鋁皮膜直接形成於陶瓷套筒61時，係存在有密著性低且關於耐久性的問題。但是，在將耐電漿氧化鋁皮膜形成於基底皮膜62上時，確認到表示耐電漿氧化鋁皮膜為高密著性的情形。

又，在將耐電漿氧化釔皮膜形成為耐電漿皮膜63時，係即便不形成基底皮膜62，亦可獲得高密著性。吾人認為此係因為，氧化釔相對於氧化鋁的浸濕性較高之緣故。在該情況下，氣體吐出孔40的構造，係如圖5之剖面圖所示，形成為如下述之構造：在基材60的成膜面不形成基底皮膜62，而形成有作為耐電漿皮膜63的耐電漿氧化釔皮膜63A。另外，耐電漿皮膜63的一例即耐電漿SUS皮膜，係不會密著於陶瓷套筒61。

如上述說明，設置於噴頭22之氣體吐出孔40的第1構造例，係可在氣體吐出孔40的電漿生成空間S側，配置具有固定之高度與壁厚度的陶瓷套筒61，以形成對陶瓷套筒61具有高密著性的耐電漿皮膜63。藉此，可實現對電漿處理具有高耐久性的噴頭22。

圖6(a)，係表示設置於噴頭22之氣體吐出孔40之第2構造例的剖面圖。

如已說明，不容易在陶瓷套筒61之表面直接形成高密著性的耐電漿皮膜63。因此，為了在陶瓷套筒61之表面形成高密著性的耐電漿皮膜63，而設置基底皮膜62為較佳。另一方面，基材60之鋁，係例如藉由噴砂處理等使表面變粗，藉此，亦可不用設置基底皮膜62，而直接形成耐電漿皮膜63。

因此，氣體吐出孔40的第2構造例，係準備於高度(厚度)方向之一方的端面預先形成有基底皮膜62的陶瓷套筒61，與第1構造例相同地，接著至設置於基材60的凹部。其後，在將陶瓷套筒61配置於基材60的面上，形成耐電漿皮膜63。藉此，可形成對基材60及陶瓷套筒61兩者具有高密著性的耐電漿皮膜63。由於氣體吐出孔40的第2構造例，係不需在基板60形成基底皮膜62，因此，可降低基底皮膜62之形成所需的成本。

圖6(b)，係表示設置於噴頭22之氣體吐出孔40之第3構造例的剖面圖。第3構造例，係在基材60形成貫穿孔，在該貫穿孔插入有陶瓷套筒61A，具有以二氧化矽系接著劑等來加以固定的構造，該點雖與第1構造例(圖3)不同，但其他構成，係與第1構造例相同。

第3構造例，係陶瓷套筒61A的中心孔形成為氣體吐出孔40。陶瓷套筒61A，係具有如下述之形狀：以使外徑為固定，且氣體吐出孔40之氣體吐出口側之壁厚度比氣體流入口側即緩衝部39側之壁厚度更厚的方式，部分地設置有內徑差。此係考慮，氣體吐出口側因曝露於電漿而必須提升對電漿的耐久性，另一方面，由於緩衝部39側曝露於電漿的機率較低，因此，亦可使壁厚度變薄者。陶瓷套筒61A中之氣體吐出口側的壁厚度，係與陶瓷套筒61相同地，1mm以上為較佳。

藉由使用陶瓷套筒61A的方式，除使用了陶瓷套筒61時所獲得的效果外，另可提升對氣體吐出孔40之內壁之電漿的耐腐蝕性，並且亦可提升對所使用之氣體的耐腐蝕性。另外，為了插入陶瓷套筒61A，而在設置於基材60之貫穿孔的壁面，係不需形成耐酸鋁皮膜。

然而，可將由氧化釔所構成的氧化釔套筒使用作為陶瓷套筒61，以代替氧化鋁套筒。在該情況下，只要形成基底皮膜62時，則使用由同材料所構成的氧化釔基底皮膜為較佳。又，在將耐電漿氧化釔皮膜形成為耐電漿皮膜63時，係亦可不形成基底皮膜62。

圖7(a)，係表示設置於噴頭22之氣體吐出孔40之第4構造例的剖面圖。第4構造例，係與第1構造例(圖3)比較，使用由不銹鋼所構成的SUS套筒71代替陶瓷套筒61，不設置基底皮膜62，而在基材60之成膜面直接形成耐電漿皮膜63，該點與第1構造例不同。以下，說明關於該些相異點。

SUS套筒71的形狀，係可設成為與陶瓷套筒61的形狀同等。SUS套筒71，係被嵌入至設置於基材60的凹部，且使用二氧化矽系接著劑等進行接著。SUS套筒71，係例如藉由噴砂處理，使表面成為預定的表面粗糙度，藉此，可提升藉由熔射法形成耐電漿皮膜63時之與耐電漿皮膜63的密著力。因此，在使用SUS套筒71時，係不需基底皮膜62。又，不銹鋼的線膨脹係數，係與鋁的線膨脹係數相近。因此，即便增大SUS套筒71的外徑，在與基材60的接合邊界亦難以發生龜裂，且在噴頭22，對電漿處理所致之熱循環表示優異的耐久性。

耐電漿皮膜63，係除耐電漿氧化鋁皮膜、耐電漿氧化釔皮膜外，另可使用耐電漿SUS皮膜。耐電漿SUS皮膜，係與耐電漿氧化鋁皮膜及耐電漿氧化釔皮膜相同地，可藉由APS熔射法來形成，其厚度，係50μm~400μm，較佳為100μm~200μm。

由於具有配置了SUS套筒71之氣體吐出孔40之噴頭22的製作順序，係除了不形成基底皮膜62該點外，其餘比照針對第1構造例(圖3)說明之噴頭22的製作順序，因此，省略說明。使用了SUS套筒71的噴頭22，係發揮與使用了陶瓷套筒61之噴頭22相同的效果。而且，由於在使用了SUS套筒71的噴頭22，係亦可不形成基底皮膜62，因此，存在有可縮短製作工程的優點。

如圖4所示，由於對SUS套筒71表示耐電漿氧化鋁皮膜、耐電漿氧化釔塗佈、耐電漿SUS皮膜全部的高密著性，因此，藉由使用SUS套筒71的方式，耐電漿皮膜63的選擇自由度則變大。

圖7(b)，係表示設置於噴頭22之氣體吐出孔40之第5構造例的剖面圖。第5構造例，係在基材60形成貫穿孔，在該貫穿孔插入有SUS套筒71A，具有以二氧化矽系接著劑等來加以接著的構造，該點雖與第4構造例(圖7(a))不同，但其他構成，係與第4構造例相同。

第5構造例，係與上述之第3構造例(圖6(b))相同地，SUS套筒71A的中心孔形成為氣體吐出孔40。藉由使用SUS套筒71A的方式，除可提升對氣體吐出孔40之內壁之電漿的耐腐蝕性，並且亦可提升對所使用之氣體的耐腐蝕性。

圖8(a)，(b)，係表示設置於噴頭22之氣體吐出孔40之第6構造例的剖面圖。在上述第1構造例至第5構造例中，氣體吐出孔40，係藉由套筒，於長度方向(處理氣體流動的方向)設置有階差。例如，在使用由複數種氣體流所構成的處理氣體時，係可藉由該階差所致之擠壓效果，提升處理氣體的均勻化。但是，氣體吐出孔40內之階差，係不一定必須與氣體吐出孔40的長度方向正交。

圖8(a)，係表示使用了在中心孔設置有傾斜(推拔形)之陶瓷套筒61B的構造例，使用了陶瓷套筒61B以外的構成，係與第1構造例(圖3)的構成相同。又，圖8(b)，係表示使用了在中心孔設置有斜度之SUS套筒71B的構造例，使用了SUS套筒71B以外的構成，係與第5構造例(圖7(b))相同。

另外，相同地，亦可使設置於陶瓷套筒61A之內周的階差傾斜，或亦可設置SUS套筒71之中心孔的推拔形。又，氣體吐出孔40，雖係不一定必須在其內部具有階差，但即便在不設置階差時，亦必須設定電漿生成空間S側中之套筒之徑方向的壁厚度，以便獲得對電漿之所期望的耐久性。

以上，雖使用上述實施形態說明關於本發明，但本發明並不限定於上述實施形態者。例如，在上述實施形態中，耐電漿皮膜63雖係僅由氧化釔或氧化鋁來構成，但亦可藉由混合材料來構成。然而，在僅以氧化釔構成耐電漿皮膜63時，該耐電漿皮膜63之對電漿的耐性(以下，稱為「耐電漿性」)雖提升，但氧化釔對酸的耐性(以下，稱為「耐酸性」)為低。因此，在電漿處理裝置11之維修時，腔室20便向大氣開放，當大氣中之水分與殘留於腔室20內之附著物(沈積物)或氣體之氯化物反應而產生鹽酸(HCl)等的酸時，則有耐電漿皮膜63因該酸而受損傷之虞。對應於此，雖亦考慮將具有耐酸性之氧化鋁混合至氧化釔而提升耐電漿皮膜63的耐酸性，但在該情況下，由於氧化鋁或氧化釔是直接以粒狀存在於耐電漿皮膜63而產生粒界，故耐電漿性下降。然而，當混合材料中熔融含有矽(Si)時，則混合材料的組織變質、緻密化成玻璃質，變得難以產生粒界。因此，以提升耐酸為目的，在藉由包含氧化鋁的混合材料構成耐電漿皮膜63時，為了抑制粒界的發生，而例如將矽化合物例如氧化矽或氮化矽加入混合材料為較佳。

圖9，係表示評估將構成材料改變時之耐電漿皮膜63之耐電漿性之結果的圖。耐電漿皮膜63，係即便在任一構成材料中，亦藉由APS熔射法所形成，作為構成材料，係單獨使用氧化鋁(以下稱為「氧化鋁熔射」)、氧化釔(以下稱為「氧化釔熔射」)，或使用氧化鋁、氧化釔及氧化矽(SiO₂)的混合材料(以下稱為「混合熔射A」)和氧化鋁、氧化釔、氧化矽及氮化矽素(Si₃N₄)的混合材料(以下稱為「混合熔射B」)。又，作為電漿，係使用從氯化溴(BCl₃)及氯(Cl₂)之混合氣體產生的電漿，對使各耐電漿皮膜63曝露於該電漿固定時間後的削除量進行評估。又，將氧化釔熔射之耐電漿皮膜63的削除量設成為1，對各耐電漿皮膜63的削除量進行標準化。

如圖9所示，氧化鋁熔射之耐電漿皮膜63的削除量為9，對此，混合熔射A或混合熔射B之耐電漿皮膜63的削除量為1。亦即可知，混合熔射A或混合熔射B，係具有與氧化釔熔射同等的耐電漿性。又，以SEM確認混合熔射A或混合熔射B之耐電漿皮膜63的組織，結果未確認到粒界，而確認到組織變質、緻密化成玻璃質。藉此，已知混合熔射A或混合熔射B之耐電漿皮膜63，係藉由組織的緻密化，彌補混合有氧化釔以外的材料所致之耐電漿性的下降。

圖10，係表示以陶瓷套筒61及SUS套筒71與基底皮膜62的組合來評估混合熔射A，B之耐電漿皮膜63之密著性之結果的圖。另外，在此之陶瓷套筒61，係氧化鋁套筒或氧化釔套筒，基底皮膜62，係氧化釔基底皮膜。

圖10中之耐電漿皮膜63之密著性的評估，係與圖4中的評估相同地，以由接著劑將治具安裝於耐電漿皮膜63且由固定的力拉引治具時之耐電漿皮膜63之剝離的容易度進行判定，圖中的「○」，係表示已獲得高密著性的情形。

在將混合熔射A，B的耐電漿皮膜63直接形成於陶瓷套筒61時，係存在有密著性低且關於耐久性的問題。但是，在將混合熔射A，B的耐電漿皮膜63形成於基底皮膜62上時，確認到表示耐電漿皮膜63為高密著性的情形。另一方面，在將混合熔射A，B的耐電漿皮膜63直接或夾著基底皮膜62形成於SUS套筒71時，係確認到表示耐電漿皮膜63為高密著性的情形。

由以上可知，只要藉由混合熔射A，B構成耐電漿皮膜63，則不僅可藉由所含有之氧化鋁來確保耐酸性，亦可藉由因所含有之矽化合物而引起之組織的緻密化來確保耐電漿性。又，在將混合熔射A，B之耐電漿皮膜63形成於陶瓷套筒61時，從耐電漿皮膜63之密著性的觀點來看，形成基底皮膜62為較佳。另一方面，在將混合熔射A，B之耐電漿皮膜63形成於SUS套筒71時，係亦可形成或不形成基底皮膜62。

雖然上述之混合熔射A包含氧化矽，且混合熔射B包含氧化矽及氮化矽，但由於組織之緻密化(玻璃質之變質)，係矽的貢獻較大，因此，耐電漿皮膜63，係只要含有任一矽化合物，則可使組織緻密化，例如，即便以不包含氧化矽之氧化鋁、氧化釔及氮化矽的混合材料構成耐電漿皮膜63，亦可使組織緻密化。

另外，在以混合熔射A，B構成耐電漿皮膜 63時，為了確實地進行組織之緻密化，而對藉由噴霧造粒法使氧化鋁、氧化釔、氧化矽或氮化矽經調配後的造粒粉末進行熔射為較佳，並非將氧化鋁、氧化釔、氧化矽或氮化矽的各個粉狀體混合且直接進行熔射。

又，上述實施形態，雖係舉出感應耦合型之電漿處理裝置作為電漿處理裝置11，但並不限於此，電漿處理裝置11，係亦可為藉由對噴頭22供給高頻電力的方式，在電漿生成空間S生成電漿的電容耦合型之電漿處理裝置。

又，雖對於基板舉出電漿蝕刻裝置作為電漿處理裝置11，但並不限於此，亦可為成膜裝置或灰化裝置、離子注入裝置等其他的電漿處理裝置。又，雖舉出FPD用之玻璃基板作為基板G，但即便為其他基板(例如，半導體晶圓)亦可適用本發明。

40‧‧‧氣體吐出孔

60‧‧‧基材

61‧‧‧陶瓷套筒

62‧‧‧基底皮膜

63‧‧‧耐電漿皮膜

64‧‧‧二氧化矽系接著劑

65‧‧‧耐酸鋁皮膜

A‧‧‧混合熔射

Claims

一種噴頭，係電漿處理裝置所裝備的噴頭，其特徵係，前述噴頭，係具有：基材，具有：氣體吐出孔，吐出處理氣體；及凹部，形成於前述氣體吐出孔的氣體吐出口側；圓筒狀之套筒，由不銹鋼所構成，固定於前述凹部；及耐電漿皮膜，覆蓋前述套筒的表面與前述基材中配置有前述套筒的面，前述耐電漿皮膜，係氧化鋁皮膜、氧化釔皮膜或不銹鋼皮膜。
一種噴頭，係電漿處理裝置所裝備的噴頭，其特徵係，前述噴頭，係具有：基材，具有：氣體吐出孔，吐出處理氣體；及凹部，形成於前述氣體吐出孔的氣體吐出口側；圓筒狀之套筒，由氧化鋁所構成，固定於前述凹部；及耐電漿皮膜，覆蓋前述套筒的表面與前述基材中配置有前述套筒的面，在前述基材與前述套筒之電漿生成空間側的面與前述耐電漿皮膜之間，設置有由鋁或氧化釔所構成的基底皮膜，前述耐電漿皮膜，係氧化鋁皮膜或氧化釔皮膜。
一種噴頭，係電漿處理裝置所裝備的噴頭，其特徵係，前述噴頭，係具有：基材，具有：氣體吐出孔，吐出處理氣體；及凹部，形成於前述氣體吐出孔的氣體吐出口側；圓筒狀之套筒，由不銹鋼所構成，固定於前述凹部；及耐電漿皮膜，覆蓋前述套筒的表面與前述基材中配置有前述套筒的面，前述耐電漿皮膜，係由混合熔射膜所構成，前述混合熔射膜，係除氧化鋁、氧化釔外，另包含有氧化矽及氮化矽的至少1個。
一種噴頭，係電漿處理裝置所裝備的噴頭，其特徵係，前述噴頭，係具有：基材，具有：氣體吐出孔，吐出處理氣體；及凹部，形成於前述氣體吐出孔的氣體吐出口側；圓筒狀之套筒，由氧化鋁所構成，固定於前述凹部；及耐電漿皮膜，覆蓋前述套筒的表面與前述基材中配置有前述套筒的面，在前述基材與前述套筒之電漿生成空間側的面與前述耐電漿皮膜之間，設置有由鋁或氧化釔所構成的基底皮膜，前述耐電漿皮膜，係由混合熔射膜所構成，前述混合熔射膜，係除氧化鋁、氧化釔外，另包含有氧化矽及氮化矽的至少1個。
一種噴頭，係電漿處理裝置所裝備的噴頭，其特徵係，前述噴頭，係具有：基材，具有吐出處理氣體的氣體吐出孔；圓筒狀之套筒，由不銹鋼所構成，固定於前述氣體吐出孔；及耐電漿皮膜，覆蓋前述套筒的表面與前述基材中配置有前述套筒的面，前述套筒，係外徑為固定且在內徑存在差，前述氣體吐出孔之氣體吐出口側之壁厚度比氣體流入口側之壁厚度更厚。
如申請專利範圍第1~5項中任一項之噴頭，其中，前述基材，係由鋁所構成，在形成前述氣體吐出孔的壁面形成有耐酸鋁皮膜。
如申請專利範圍第1~5項中任一項之噴頭，其中，前述套筒，係內徑為
1mm~
2mm、外徑為4mm~8mm、高度為3mm~5mm。
如申請專利範圍第7項之噴頭，其中，前述套筒之徑方向的壁厚度，係1mm以上。
一種電漿處理裝置，係具備有具有載置基板之基板載置面的載置台、將前述載置台收容於內部的腔室、對向於載置在前述載置台的基板而配置，對前述腔室內供給處理氣體的噴頭及在前述腔室的內部生成前述處理氣體所致之電漿的電漿生成手段，對載置於前述載置台的基板施予前述電漿所致之處理的電漿處理裝置，其特徵係，前述噴頭，係具有：基材，具有：氣體吐出孔，對前述腔室內吐出前述處理氣體；及凹部，形成於前述氣體吐出孔的氣體吐出口側；圓筒狀之套筒，由不銹鋼所構成，固定於前述凹部；及耐電漿皮膜，覆蓋前述套筒的表面與前述基材中配置有前述套筒的面，前述耐電漿皮膜，係氧化鋁皮膜、氧化釔皮膜或不銹鋼皮膜。
如申請專利範圍第9項之電漿處理裝置，其中，前述耐電漿皮膜，係由混合熔射膜所構成，前述混合熔射膜，係除氧化鋁、氧化釔外，另包含有氧化矽及氮化矽的至少1個。
一種電漿處理裝置，係具備有具有載置基板之基板載置面的載置台、將前述載置台收容於內部的腔室、對向於載置在前述載置台的基板而配置，對前述腔室內供給處理氣體的噴頭及在前述腔室的內部生成前述處理氣體所致之電漿的電漿生成手段，對載置於前述載置台的基板施予前述電漿所致之處理的電漿處理裝置，其特徵係，前述噴頭，係具有：基材，具有：氣體吐出孔，對前述腔室內吐出前述處理氣體；及凹部，形成於前述氣體吐出孔的氣體吐出口側；圓筒狀之套筒，由氧化鋁所構成，固定於前述凹部；及耐電漿皮膜，覆蓋前述套筒的表面與前述基材中配置有前述套筒的面，在前述基材與前述套筒之電漿生成空間側的面與前述耐電漿皮膜之間，設置有由鋁或氧化釔所構成的基底皮膜，前述耐電漿皮膜，係氧化鋁皮膜或氧化釔皮膜。
一種電漿處理裝置，係具備有具有載置基板之基板載置面的載置台、將前述載置台收容於內部的腔室、對向於載置在前述載置台的基板而配置，對前述腔室內供給處理氣體的噴頭及在前述腔室的內部生成前述處理氣體所致之電漿的電漿生成手段，對載置於前述載置台的基板施予前述電漿所致之處理的電漿處理裝置，其特徵係，前述噴頭，係具有：基材，具有：氣體吐出孔，對前述腔室內吐出前述處理氣體；及凹部，形成於前述氣體吐出孔的氣體吐出口側；圓筒狀之套筒，由氧化鋁所構成，固定於前述凹部；及耐電漿皮膜，覆蓋前述套筒的表面與前述基材中配置有前述套筒的面，在前述基材與前述套筒之電漿生成空間側的面與前述耐電漿皮膜之間，設置有由鋁或氧化釔所構成的基底皮膜，前述耐電漿皮膜，係由混合熔射膜所構成，前述混合熔射膜，係除氧化鋁、氧化釔外，另包含有氧化矽及氮化矽的至少1個。
如申請專利範圍第10~12項中任一項之電漿處理裝置，其中，前述套筒，係內徑為
1mm~
2mm、外徑為4mm~8mm、高度為3mm~5mm。