(57)【要約】【課題】複数のガス吐出口が形成された電極部材を備えたプラズマ処理用のガス供給装置において、ガス吐出口に成膜する溶射膜の膜厚の均一化を図る技術を提供すること。【解決手段】  プラズマ処理に用いられ複数のガス流路４１が形成された電極板３２Ｂを有するガス供給装置において、ガス流路４１とガス吐出口４０との境界部Ｐａにて角部を形成するように外側に屈曲させ、角部の外側に位置する内周面から下面３００までを湾曲面として形成している。そのためガス吐出口４０に溶射材料５０を吹き付けたときに溶射材料５０を吹き付け方向と、ガス吐出口４０の内周面と、角度が大きくなり、ガス吐出口４０の上流側の境界付近における薄膜化を防ぐことができる。【選択図】図６
2018107313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマを発生させるための電極部材と、
前記電極部材に当該電極部材の一面に向かって伸びるように形成された複数のガス流路と、
前記ガス流路の下流端に連続して形成され、孔径が前記一面に向かって拡大するガス吐出口と、
前記ガス吐出口の表面に溶射膜により形成された保護膜と、を備え、
前記ガス流路と前記ガス吐出口との境界にて内周面を外側に向けて折曲して角部を形成すると共に、前記角部よりも外側に位置する内周面の部位から前記電極部材の一面側の表面までを湾曲面として形成し、前記ガス流路の軸線に沿った断面で見たときに、前記角部から前記湾曲面の内端までの間は直線であることを特徴とするガス供給装置。
【請求項２】
前記角部と前記湾曲面における内端とを結ぶ直線と、前記ガス流路の軸線と、がなす角度θ１は、４５度から５０度の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１記載のガス供給装置。
【請求項３】
プラズマを発生させるための電極部材と、
前記電極部材に当該電極部材の一面に向かって伸びるように形成された複数のガス流路と、
前記ガス流路の下流端に連続して形成され、孔径が前記一面に向かって拡大するガス吐出口と、
前記ガス吐出口の表面に溶射膜により形成された保護膜と、を備え、
前記ガス流路と前記ガス吐出口との境界にて内周面を外側に向けて折曲して角部を形成すると共に、前記ガス流路の軸線に沿った断面で見たときに、前記角部から、前記ガス吐出口の外端に至るまでの内周面は直線であり、当該直線と前記ガス流路の軸線とがなす角度θ２は、４５度から７０度の範囲に設定されていることを特徴とするガス供給装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一項に記載のガス供給装置の製造方法であって、前記電極部材における前記ガス吐出口が形成された面に向けて溶射材料を吹き付ける溶射部を、前記ガス流路の伸びる方向に対して直交する方向に移動させて溶射膜を成膜することを特徴とするガス供給装置の製造方法。
【請求項５】
内部にプラズマを発生させるための処理容器と、
前記処理容器内に設けられた基板を載置する載置台と、
前記処理容器内にプラズマ処理用の処理ガスを供給する請求項１ないし３のいずれか一項に記載のガス供給装置と、
前記載置台と電極部材との間に高周波電力を供給する高周波電源部と、
処理容器内を真空排気をするための排気機構と、を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板をプラズマ処理するときに用いられる電極部材を備えたガス供給装置の技術分野に関する
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置として、プラズマにより基板に対して成膜処理やエッチングなどを行うプラズマ処理装置があり、例えば上部電極を兼用するガスシャワーヘッドなどと呼ばれているガス供給部と、下部電極を兼用する基板の載置台との間に高周波電力を印加する平行平板型のプラズマ処理装置が知られている。
このようなプラズマ処理装置において、ガス供給部に用いられる上部電極には、複数のガス流路が形成され、ガス流路の下端部には、孔部が拡開するガス吐出口（ガス孔口元）が形成されている。このような上部電極においては、上部電極の表面に形成されたアルマイトがプラズマにより消耗することによるパーティクルの発生や、異常放電が問題となる。そのためガス吐出口の耐プラズマ性の向上の要請がある。
【０００３】
上部電極の耐プラズマ性を向上させるために、例えば特許文献１、２に記載されているようにガス吐出口のアルマイト処理がされた表面に、セラミックス溶射を行い、保護膜を形成する技術が知られている。このようなガス吐出口の開口部付近に溶射膜を成膜するにあたって、例えば上部電極の一面（載置台と対向する面）に垂直な方向から溶射ガンにより溶射材料を吹き付け、溶射ガンを前記一面に沿って平行移動させて、各ガス吐出口に溶射膜を成膜している。
【０００４】
しかしながら前記一面に垂直な方向から溶射ガンにより溶射材料を吹き付けたときに、ガス吐出口の内周面における上流側の部分は、内周面と溶射材料の吹き付け方向との角度が小さくなり、溶射材料が吹き付けにくい。そのためガス吐出口の上流寄りの部位において溶射膜が薄くなる傾向がある。溶射膜が局部的に薄くなると、薄くなった部位において溶射膜が削れて下層が露出しやすくなり、上部電極の使用寿命が短くなる問題がある。また溶射ガンの角度を調整して溶射材料の吹付角度を調整しながら溶射を行おうとすると、溶射工程が繁雑になる問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５７８２２９３号公報
【特許文献２】特許第５１９８６１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、複数のガス吐出口が形成された電極部材を備えたプラズマ処理用のガス供給装置において、ガス吐出口に成膜する溶射膜の膜厚の均一化を図る技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のガス供給装置は、プラズマを発生させるための電極部材と、
前記電極部材に当該電極部材の一面に向かって伸びるように形成された複数のガス流路と、
前記ガス流路の下流端に連続して形成され、孔径が前記一面に向かって拡大するガス吐出口と、
前記ガス吐出口の表面に溶射膜により形成された保護膜と、を備え、
前記ガス流路と前記ガス吐出口との境界にて内周面を外側に向けて折曲して角部を形成すると共に、前記角部よりも外側に位置する内周面の部位から前記電極部材の一面側の表面までを湾曲面として形成し、前記ガス流路の軸線に沿った断面で見たときに、前記角部から前記湾曲面の内端までの間は直線であることを特徴とする。
【０００８】
また本発明のガス供給装置は、プラズマを発生させるための電極部材と、
前記電極部材に当該電極部材の一面に向かって伸びるように形成された複数のガス流路と、
前記ガス流路の下流端に連続して形成され、孔径が前記一面に向かって拡大するガス吐出口と、
前記ガス吐出口の表面に溶射膜により形成された保護膜と、を備え、
前記ガス流路と前記ガス吐出口との境界にて内周面を外側に向けて折曲して角部を形成すると共に、前記ガス流路の軸線に沿った断面で見たときに、前記角部から、前記ガス吐出口の外端に至るまでの内周面は直線であり、当該直線と前記ガス流路の軸線とがなす角度θ２は、４５度から７０度の範囲に設定されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明のガス供給部の製造方法は、上述のガス供給装置の製造方法であって、前記電極部材における前記ガス吐出口が形成された面に向けて溶射材料を吹き付ける溶射部を、前記ガス流路の伸びる方向に対して直交する方向に移動させて溶射膜を成膜することを特徴とする。
【００１０】
本発明のプラズマ処理装置は、内部にプラズマを発生させるための処理容器と、
前記処理容器内に設けられた基板を載置する載置台と、
前記処理容器内にプラズマ処理用の処理ガスを供給する上述のガス供給装置と、
前記載置台と電極部材との間に高周波電力を供給する高周波電源部と、
処理容器内を真空排気をするための排気機構と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、プラズマ処理に用いられ複数のガス流路が形成された電極部材を有するガス供給装置において、ガス流路とガス吐出口との境界にて角部を形成するように外側に屈曲させ、角部の外側に位置する内周面から電極部材の一面側までを湾曲面として形成している。そのためガス吐出口に溶射材料を吹き付けたときに溶射材料の吹き付け方向とガス吐出口の内周面と、がなす角度が大きくなり、ガス吐出口の上流側の境界付近における薄膜化を防ぐことができる。
また他の発明では、ガス流路とガス吐出口との境界に内周面を第１の角部を形成するように外側に折曲させ、第１の角部の外側の内周面を更に外側に折曲して、第２の角部を形成して電極部材の一面側に連続させている。さらに第１の角部から第２の角部までの内壁に沿った直線とガス流路の軸線とのなす角度θ２を４５°以上、７０°以下となるようにしている。そのため溶射材料の吹き付け方向と、ガス吐出口の内周面と、がなす角度が大きくなるため同様にガス吐出口の溶射膜が均一な膜厚に形成されやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のガス供給装置を適用したプラズマ処理装置の断面図である。
【図２】シャワーヘッドの製造工程を説明する説明図である。
【図３】シャワーヘッドの溶射膜成膜工程を説明する説明図である。
【図４】シャワーヘッドの溶射膜成膜工程を説明する説明図である。
【図５】従来のシャワーヘッドの溶射膜成膜工程を説明する説明図である。
【図６】ガス吐出口を示す断面図である。
【図７】プラズマ処理時におけるガス吐出口を示す説明図である。
【図８】第２の実施の形態に係るガス供給部のガス吐出口を示す断面図である。
【図９】比較例に係るシャワーヘッドのガス吐出口を示す断面図である。
【図１０】実施例における膜厚の測定地点を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［第１の実施の形態］
第１の実施の形態に係るガス供給装置を用いたプラズマ処理装置について説明する。図１に示すようにプラズマ処理装置は、接地された例えばアルミニウムまたはステンレス製の真空容器である処理容器１０を備えている。処理容器１０の側面には、プラズマ処理される基板である例えば矩形のガラス基板Ｇを受け渡すための搬入出口１１が設けられており、搬入出口１１には、搬入出口１１を開閉するゲートバルブ１２が設けられている。
【００１４】
処理容器１０の底面における中央部には、ガラス基板Ｇを載置する、平面形状が矩形であって、上面から下面に至るまでの側周面が平坦な角柱状のサセプタ２が設けられている。サセプタ２は、例えば表面にアルマイト処理がされたアルミニウムやステンレスからなる下部電極２１を備え、下部電極２１は、絶縁部材２２を介して処理容器１０の底部に支持されている。下部電極２１の上面は、セラミックス溶射で覆われた基板載置面２１Ａとなっている。また基板載置面２１Ａの周囲を囲むようにリング状のシールド部材２８が設けられ、下部電極２１の側面には、全周に亘ってサイドリング状のシールド部材２９が設けられている。
【００１５】
下部電極２１の基板載置面２１Ａには、直流電源２７に接続されるチャック用の静電電極板２３が埋設されている。静電電極板２３に正の直流電圧が印加されると、基板載置面２１Ａに載置されたガラス基板Ｇの表面に負電荷が吸着する。この静電電極板２３及びガラス基板Ｇの間に電位差が生じ、この電位差に起因するクーロン力によりガラス基板Ｇが基板載置面２１Ａに吸着保持される。下部電極２１の内部には、図示しない環状のチラー流路が設けられ、チラー流路には、所定温度の熱伝導媒体、例えばガルデン（登録商標）が循環供給され、熱伝導媒体の温度によって基板載置面２１Ａに載置されたガラス基板Ｇの処理温度を制御できる。
【００１６】
またサセプタ２には、外部の搬送アームとの間でガラス基板Ｇを受け渡すための昇降ピン２４が、下部電極２１、絶縁部材２２及び処理容器１０の底面を垂直方向に貫通し、下部電極２１の表面から突没するように設けられている。
また基板載置面２１Ａの表面には、図示しない複数の伝熱ガス吐出孔が開口しており、伝熱ガス吐出孔から基板載置面２１Ａとガラス基板Ｇとの間に伝熱ガス例えばヘリウム（Ｈｅ）ガスを供給するように構成されている。このＨｅガスによりガラス基板Ｇと、サセプタ２との間の熱が効果的に伝達される。
【００１７】
下部電極２１には、処理容器１０内にプラズマ生成用の電界を形成するための高周波電源部２５が整合器２６を介して接続されている。この高周波電源部２５は例えば比較的高い周波数例えば１３．５６ＭＨｚの高周波を出力できるように構成されている。また処理容器１０の底面には、その縁部に全周に亘って、等間隔に複数の排気口１３が開口しており、各排気口１３は、排気管１４を介して真空排気部１５に接続されている。排気口１３、排気管１４及び真空排気部１５は排気機構に相当する。
【００１８】
処理容器１０の上面にはガラス基板Ｇに向けて例えばＣＦ４などのプラズマ処理用のガスを供給するためのガス供給装置であるガス供給部３０がサセプタ２の上面と対向するように設けられている。ガス供給部３０は、一般には「シャワーヘッド」と呼ばれており、以下シャワーヘッド３０として説明を進めると、シャワーヘッド３０は、例えばアルミニウムを母材とする下面に扁平な凹部が形成された上部材３２Ａと上部材３２Ａの下面を塞ぐ電極部材である電極板３２Ｂとを備えている。上部材３２Ａと電極板３２Ｂとの間の隙間は、処理ガスを拡散するための拡散空間３１を形成している。電極板３２Ｂには、電極板３２Ｂを厚さ方向に貫通し、各々拡散空間３１に連通された複数のガス流路４１が形成される。またシャワーヘッド３０の上面には、拡散空間３１に接続される処理ガス供給管３３が設けられ、処理ガス供給管３３には、上流側から例えばＣＦ４などの処理ガス供給源３４、流量調整部３５、及びバルブ３６がこの順に設けられ、シャワーヘッド３０に処理ガスを供給するように構成されている。
【００１９】
図２に示すようにシャワーヘッド３０の電極板３２Ｂには、拡散空間３１からサセプタ２と対向する一面側（プラズマを励起する処理空間側）にガスを流すガス流路４１が穿設される。ガス流路４１は、拡散空間３１側を上流、処理空間側を下流とすると、上流側が大径の流路４１ａ、下流側が小径の流路４１ｂとして形成され、さらに下流側端部には、プラズマを励起する処理空間側に開口するガス吐出口４０が形成されている。ガス流路４１における大径の流路４１ａの内径は例えば２ｍｍに設定されている。また小径の流路４１ｂは、例えば内径０．５〜１．０ｍｍに構成され、処理空間側で励起されたプラズマがガス流路４１の上流側に入り込むことを防いでいる。
【００２０】
ガス吐出口４０は、内周側が全周に亘って面取りされ、上流から下流に向かって孔径が広がっている。各ガス吐出口４０の斜面部分は、ガス流路４１の軸線Ｌを含む断面で見たときに、上流側の端部から下流側に向かってガス流路４１の軸線Ｌに対して角度θ１、ここでは、４５°傾斜した直線部分４２と、直線部分４２下流側端部から外側に向かい、サセプタ２と対向する下面（対向面）３００に連続する曲線部分４３と、で構成されている。この曲線部分４３の曲率半径は、１ｍｍの寸法の曲線となるように構成されている。即ちガス吐出口４０は、ガス吐出口４０とガス流路４１との境界にて内周面に境界部Ｐａの角部が形成されるように外側に向けて折曲し、ガス吐出口４０の境界部Ｐａの角部よりも下流側に寄った位置から電極板３２Ｂの下面３００まで湾曲面として形成されている。なお下面３００は、ガス吐出口４０における湾曲面の終端の境界部Ｐｂよりも外側の平面部を示す。
【００２１】
上部材３２Ａ及びガス流路４１及びガス吐出口４０の内周面を含む電極板３２Ｂの表面全体は、例えば陽極酸化処理が行われ、シャワーヘッド３０の表面全体が硬質アルマイト３０Ａにより覆われている。そして電極板３２Ｂのガス吐出口４０が開口している一面側にイットリア（Ｙ２Ｏ３）、フッ化イットリウム（ＹＦ３）あるいはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などの保護膜となる溶射膜を成膜する処理が行われる。溶射装置は、図３に示すように溶射材料５０を吹き付ける例えばプラズマ溶射ガンなどの溶射部５を備えている。溶射膜６を成膜するにあたって、溶射材料５０の吐出方向と、電極板３２Ｂにおける下面３００と、が垂直になるように固定される。
【００２２】
そして図３に示すように溶射部５から電極板３２Ｂの下面３００へ溶射材料５０を吹き付け、溶射部５をガス流路４１の伸びる方向と直交する方向に平行移動させて、各々のガス吐出口４０に溶射膜６を成膜する。既述のようにガス吐出口４０は、既述の断面で見たときに内壁に沿った直線部分４２と、軸線Ｌと、のなす角度が、例えば４５°に設定されている。さらにガス吐出口４０は、ガス吐出口４０とガス流路４１との境界部Ｐａにて内周面に角部が形成されるように外側に向けて折曲し、ガス吐出口４０の直線部分４２の下流側は、電極板３２Ｂの下面３００まで湾曲面により繋がるように構成されている。
【００２３】
このようなガス吐出口４０に向けてガス流路４１の軸線Ｌと平行に溶射材料５０吹き付けたときに、図４に示すように溶射材料５０の吹付角度と、ガス吐出口４０の内面との間の角度αは、４５°になる。
これに対して、図５に示すようにガス吐出口４０の側周面を湾曲させ、ガス吐出口４０とガス流路４１との境界部位（ガス吐出口４０の上流側端部）から電極板３２Ｂの下面３００までを湾曲面として形成した場合には、ガス吐出口４０の上流端の近傍において、溶射材料５０の吹付角度と、ガス吐出口４０の内面との間の角度αが４５°よりも小さくなる。
【００２４】
そのため電極板３２Ｂの処理空間側の面に対して図３に示すようにガス流路４１の軸線Ｌと平行に溶射材料５０を吹き付けたときに、後述の実施例に示すように図５に示すガス吐出口４０においては、ガス吐出口４０の上流側の領域において、溶射材料５０がガス吐出口４０の内周面に対して吹き付けられる角度αが小さくなる。そのためガス吐出口４０の上流側において、溶射膜６の膜厚が薄くなる。
【００２５】
これに対して図４に示すガス吐出口４０においては、ガス吐出口４０の内周面に対して、溶射材料５０が４５°の角度で吹き付けられる。そのためガス吐出口４０の上流側端部においても、下面３００に成膜される溶射膜６と同等の膜厚で成膜される。そのため図６に示すようにガス吐出口４０の内面に溶射膜６が均一に形成される。なおガス吐出口４０とガス流路４１との境界部Ｐａの角部からガス吐出口４０と電極板３２Ｂの下面３００との境界部Ｐｂまでの水平距離Ｓ１は１ｍｍ以下に形成されている。
なお境界部Ｐｂと境界部Ｐａとの間の水平距離Ｓ１は、０．５〜１ｍｍに設定することが好ましい。従って下流側端部と電極板３２Ｂの下面３００とを湾曲面で繋ぐ場合において、ガス吐出口４０の内壁と軸線Ｌとがなす角度θ１は４５〜５０°に設定することが好ましい。
【００２６】
このように溶射膜６が成膜された電極板３２Ｂは、上部材３２Ａに接合された後、既述の処理ガス供給管３３が接続され処理容器１０に設置され、接地電位に接続される。これによりシャワーヘッド３０の電極板３２Ｂは、下部電極２１と共に一対の平行平板電極を構成する。
【００２７】
続いてプラズマ処理装置の作用について例えばエッチング処理を例に説明する。プラズマ処理装置が稼働すると、被処理基板であるガラス基板Ｇが、外部の搬送アームと昇降ピン２４との協働作用により、基板載置面２１Ａに載置される。次いでゲートバルブ１２を閉じた後、基板載置面２１Ａとガラス基板Ｇとの間に伝熱ガスを供給すると共に静電電極板２３に直流電圧を印加して、ガラス基板Ｇを吸着保持する。
【００２８】
次いで処理容器１０内に例えばＣＦ４などのエッチングガスを含む処理ガスをガス供給部３から供給すると共に、排気口１３から真空排気を行い処理容器１０内の圧力を所定の圧力に調整する。その後高周波電源部２５から整合器２６を介してプラズマ生成用の高周波電力を下部電極２１本体に印加し、下部電極２１と、シャワーヘッド３０との間に高周波の電界を発生させる。処理容器１０内に供給されている処理ガスは、下部電極２１と、シャワーヘッド３０との間に発生する高周波の電界により励起され、処理ガスのプラズマが生成される。またプラズマに含まれるイオンが下部電極２１に引き寄せられ、ガラス基板Ｇの被処理膜に対してエッチング処理が行われる。その後エッチング処理が行われたガラス基板Ｇは、外部の搬送アームにより処理容器１０から搬出される。
【００２９】
このようにプラズマ処理装置において処理容器１０内にプラズマが励起されると、図７に示すようにシャワーヘッド３０の処理空間側の面がプラズマＰに接する。この時ガス吐出口４０においては、ガス吐出口４０の内面にプラズマが接するが、ガス流路４１は下流側の流路４１ｂの内径が狭くなっているためプラズマＰがガス流路４１側へ進入するおそれは小さい。そしてガス吐出口４０は、溶射膜６により覆われているため、溶射膜６の下層側の硬質アルマイト３０Ａの層がプラズマＰから保護される。
【００３０】
そしてプラズマ処理を繰り返し行うことにより、溶射膜６は消耗によりその膜厚が徐々に薄くなっていく。この時ガス吐出口４０に成膜されている溶射膜６の膜厚が均一でない場合には、溶射膜６の膜厚が薄い部位において、下層側の硬質アルマイト３０Ａの層や電極板３２Ｂの母材であるアルミニウムが局所的に露出してしまう。電極板３２Ｂの母材であるアルミニウムが露出してしまうと、ガス吐出口４０にて、異常放電が発生したり、アルミニウムを起源とするパーティクルの発生の要因となるため、ガス供給部３の交換やメンテナンスが必要になる。
【００３１】
既述のようにシャワーヘッド３０は、ガス吐出口４０に成膜されている溶射膜６の膜厚の均一性が高いため、プラズマ処理を繰り返したときに溶射膜６の薄化による下層側のアルミニウムの局所的な露出が抑えられるため、シャワーヘッド３０の使用寿命が長くなり、交換やメンテナンスの周期を長くすることができる。
【００３２】
第１の実施の形態によれば、プラズマ処理に用いられ、複数のガス流路４１が形成された電極板３２Ｂを有するガス供給装置において、ガス流路４１とガス吐出口４０との境界部Ｐａにて角部を形成するように外側に屈曲させ、角部の外側に位置する内周面から下面３００までを湾曲面として形成している。そのためガス吐出口４０に溶射材料５０を吹き付けたときに溶射材料５０を吹き付け方向と、ガス吐出口４０の内周面と、のなす角度が大きくなり、ガス吐出口５０の上流側の境界付近における薄膜化を防ぐことができる。
これによりガス供給部３に溶射膜６を成膜するにあたって、ガス流路４１の伸びる方向から溶射材料５０を吹き付けることでガス吐出口４０に溶射膜６を均一に成膜することができ、溶射材料５０を吹き付ける溶射部５をガス流路４１の伸びる方向と直交する方向に移動させて、溶射材料５０を吹き付ける位置を変えることで、各ガス吐出口４０に均一な溶射膜６を成膜することができる。
従って溶射膜成膜処理が簡単になり、例えば溶射部５の溶射材料５０の吹付角度を調整して、溶射膜６の薄い部分に改めて溶射材料５０を吹き付けるなどの複雑な工程を行う必要がない。
更に基板に成膜処理を行うプラズマ処理装置に適用してもよく、ガラス基板Ｇをプラズマ処理するプラズマ処理装置に限らず、円板状の例えば直径３００ｍｍウエハをプラズマ処理するプラズマ処理装置であってもよい。
【００３３】
［第２の実施の形態］
また第２の実施の形態に係るガス供給装置として、図８に示すように各ガス吐出口４０は、軸線Ｌを含む断面で見たときに上流側端部から下流側端部まで直線部分４２のみとなる斜面で構成され、ガス吐出口４０の上流側端部とガス流路４１との間の境界部Ｐａ及びガス吐出口４０の下流側端部と電極板３２Ｂの下面３００との境界部Ｐｂとが夫々第１の角部及び第２の角部となるように構成されていてもよい。後述の実施例に示すように各ガス吐出口４０の内面の角度θ２が軸線Ｌに対して４５°以上であれば溶射部５から溶射材料５０を吹きつけたときにガス吐出口４０の溶射膜６に均一に成膜されるため同様の効果がある。
【００３４】
また図８に示すようにガス吐出口４０において、各ガス吐出口４０の内面と軸線Ｌとのなす角度θ２が大きくなると、ガス吐出口４０の下流側端部の内径を大きくするか、ガス吐出口４０の上流側端部から下流側端部までの高さ寸法を低くする必要がある。ガス吐出口４０の下流側端部の内径が大きくなると、ガス供給部３の処理空間側の面に設けられるガス吐出口４０の配列レイアウトや配列数の自由度が制限される。またガス吐出口４０の上流側端部から下流側端部までの高さ寸法が低い場合には、吐出されるガスの流速が速くなり、ガス流路４１が詰まりやすくなる。そのため各ガス吐出口４０の内壁と軸線Ｌとのなす角度θ２は、７０°以下であることが好ましく、ガス吐出口４０の下流側の境界部Ｐｂと、上流側の境界部Ｐａとの間の水平距離Ｓ２は、１〜３ｍｍであることが好ましい。
【００３５】
また後述の実施例に示すようにガス吐出口４０の下流側端部と電極板３２Ｂの下面３００との境界部Ｐｂを角部とした場合でも溶射膜６の膜厚は高い均一性を示すが、下流側端部と電極板３２Ｂの処理空間側の面とを湾曲面で繋ぐことでガス吐出口４０下流側端部においても溶射膜６の膜厚をより均一にすることができる。
また角部になると、局所的に電界が集中するために異常放電が発生したり、異常放電の影響で角部が削れてパーティクルの要因になるため、ガス吐出口４０の下流側端部を湾曲させることにより異常放電やパーティクルの発生を抑制することができる。
【実施例】
【００３６】
本発明の実施の形態の効果を検証するために以下の実施例１〜３及び比較例に係るガス供給部３に実施の形態に示す方法により、溶射膜６を成膜したときのガス吐出口４０における溶射膜６の膜厚分布について調べた。
【００３７】
［実施例１］
図２に示すようにガス吐出口４０を下流側ほど内径が広がるすり鉢状の斜面とし、ガス吐出口４０とガス流路４１との境界にて内周面に角部が形成されるように外側に向けて折曲し、ガス吐出口４０の下流側端部は電極板３２Ｂの下面３００に湾曲面により繋がるように構成した。またガス吐出口４０の内壁に沿った直線とガス流路４１の軸線Ｌとのなす角度θ１を４５°に設定した。さらに溶射材料５０としてイットリアを用い実施の形態に示した溶射膜成膜方法によって溶射膜６を成膜した例を実施例１とした。
［実施例２］
ガス吐出口４０を軸線Ｌを含む断面で見たときに上流側端部から下流側端部まで直線部分４２のみとなる斜面で構成され、ガス吐出口４０の上流側端部のガス流路４１との間の境界部Ｐａ及びガス吐出口４０の下流側端部と電極板３２Ｂの処理空間側の面との境界部Ｐｂとが夫々第１の角部及び第２の角部となるように構成した。またガス吐出口４０の内壁と、軸線Ｌとのなす角度θ２が４５°になるように設定したことを除いて実施例１と同様に構成した例を実施例２とした。
［実施例３］
図８に示すようにガス吐出口４０の内壁と、軸線Ｌとのなす角度θ２が７０°になるように形成されたことを除いて実施例２と同様に構成した例を実施例３とした。
［比較例］
図９に示すようにガス吐出口４０をガス流路４１の軸線Ｌを含む断面で見たときに、上流側端部から下流側端部まで曲率半径１ｍｍの寸法の曲線部分４３となるように構成したことを除いて実施例１と同様に構成した例を比較例とした。
【００３８】
実施例１〜３及び比較例の各々のガス供給部３に形成したガス吐出口４０において、溶射膜６の膜厚を測定した。
各例のガス吐出口４０における溶射膜６の膜厚の測定地点について説明する。図１０に示すように、まずガス吐出口４０を軸線Ｌを通過する断面で見て、ガス吐出口４０の上流側端部の境界部ＰＡから軸線Ｌに垂直な方向に伸びる線と、ガス吐出口４０の下流側端部の境界部Ｐｂから軸線Ｌに平行な方向に伸びる線との交点を定めた。そしてその交点と溶射膜６の表面とを結ぶ直線と軸線Ｌに垂直な線とのなす角度が夫々９０、７５、６０、４５、３０、１５及び０°となる地点を夫々地点Ｐ１〜Ｐ７とした。実施例１〜実施例３及び比較例の各々のサンプルの断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により撮影し、当該写真より各地点の膜厚を測定した。
【００３９】
表１はこの結果を示し、実施例１〜３及び比較例の各々における地点Ｐ１〜Ｐ７における溶射膜６の膜厚を各々の例におけるＰ１の膜厚を１として規格化した値で示している。
【００４０】
［表１］
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【００４１】
表１に示すように比較例においては、地点Ｐ１〜Ｐ４では、溶射膜６の膜厚は、０．８以上であったが、地点Ｐ５で０．７、地点Ｐ６、Ｐ７では夫々０．４、０．２と膜厚が薄くなっていた。
また実施例１〜３においては、各々地点Ｐ１〜Ｐ６において、溶射膜６の膜厚は０．７以上を示しており、略０．８以上の値であった。また実施例１と実施例２とを比較すると、地点Ｐ２及び地点Ｐ３において実施例１は、実施例２よりも膜厚が厚くなっていることがわかる。
【００４２】
この結果によれば、比較例においては、ガス吐出口４０の上流側において膜厚が薄くなりやすいが、実施例１〜３のガス供給部３は、ガス吐出口４０に被覆された溶射膜の膜厚が均一になっていると言える。またガス吐出口４０の内面と、ガス流路４１の軸線Ｌとのなす角度をθ２を４５°以上に構成することで溶射膜６の膜厚の均一性が高まると言える。さらにガス吐出口４０の斜面を、ガス流路４１の軸線を含む断面で見たときに、上流側端部から下流側に向かう直線部分４２に加えて、ガス吐出口４０の下流側と電極板３２Ｂの一面側までを湾曲面として形成することで、よりガス吐出口４０の下流側端部付近の溶射膜６の膜厚の均一性も良好になると言える。
【符号の説明】
【００４３】
２                  サセプタ
５                  溶射部
６                  溶射膜
１０                処理容器
２１                下部電極
３０                シャワーヘッド
３２Ｂ              電極板
４０                開口部
４２                直線部分
４３                曲線部分
５０                溶射材料
Ｇ                  ガラス基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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