(57)【要約】プラズマ処理装置に用いるガス分配器を提供する。該ガス分配器は、サポート板及びこれに平行接続されたシャワーヘッド電極を備え、両者がガス分配チャンバを画成する。第１ガス分配板は水平に該チャンバ内に設置される。該第１ガス分配板の頂面には、その軸を囲繞する少なくとも１本の周方向通気溝（４１）及び該周方向通気溝（４１）に連通する複数本の径方向通気溝（４２）が設けられる。該周方向通気溝（４１）及び径方向通気溝（４２）の中には複数の軸方向貫通孔（４３）が設けられる。該ガス分配器はガスがプラズマ処理装置における均一な分布を実現できる。
2011508460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理装置に用いるガス分配器であって、前記プラズマ処理装置の上部電極に固定接続されると共に、水平設置され、中心部位に第１ガス供給通路（３１)を有したサポート板（３)を備え、前記サポート板（３）の下方にはこれに平行するシャワーヘッド電極（５)が固定接続され、両者間のチャンバには複数の軸方向貫通孔(４３）を有した第１ガス分配板（４)が水平設置され、前記第１ガス分配板（４）の中心部位は前記サポート板（３）の中心部位と対向する、ガス分配器において、
前記第１ガス分配板（４）の頂面にはその中心位置を囲繞する少なくとも１本の周方向通気溝（４１)、及び前記周方向通気溝（４１）に連通する複数本の径方向通気溝（４２)が設けられ、
前記軸方向貫通孔（４３）は、前記周方向通気溝（４１）及び前記径方向通気溝（４２)の中に設けられることを特徴とするガス分配器。
【請求項２】
前記径方向通気溝（４２）は、均一に分布され、且つその幅は第１ガス分配板（４）の径方向に沿って外方へ次第に縮小されることを特徴とする、請求項１に記載のガス分配器。
【請求項３】
同一前記周方向通気溝（４１）中の各軸方向貫通孔（４３）は、最小横断面積が等しく、
同一前記径方向通気溝（４２）中の各軸方向貫通孔（４３）は、最小横断面積が第１ガス分配板（４）の径方向に沿って外方へ次第に拡大されることを特徴とする、請求項２に記載のガス分配器。
【請求項４】
同一前記径方向通気溝（４２）中の軸方向貫通孔（４３）は、密度が第１ガス分配板（４）の径方向に沿って外方へ次第に拡大されることを特徴とする、請求項３に記載のガス分配器。
【請求項５】
前記第１ガス分配板（４）は複数本の周方向通気溝（４１)を有し、これらの周方向通気溝（４１)は、幅が第１ガス分配板（４）の径方向に沿って外方へ次第に拡大されることを特徴とする、請求項４に記載のガス分配器。
【請求項６】
前記サポート板（３）は、更に、その中心部位から離れた第２ガス供給通路（３２）を有し、前記第２ガス供給通路（３２）と前記第１ガス供給通路（３１）の距離が前記第１ガス分配板（４）の半径より大きく、
且つ、前記サポート板（３）とシャワーヘッド電極（５）の間のチャンバには更に第２ガス分配板（６）を有し、前記第２ガス分配板（６）は前記第１ガス分配板（４)を密に囲繞し、両者頂部のチャンバは密封リングによって隔離され、
前記第２ガス分配板（６）は、少なくとも１本の周方向通気溝（６１)、及び前記周方向通気溝（６１）に連通する複数本の径方向通気溝（６２)を有し、
前記周方向通気溝（６１)及び径方向通気溝（６２)の中には複数の軸方向貫通孔（６３）が設けられることを特徴とする、請求項１乃至５の何れか一項に記載のガス分配器。
【請求項７】
前記第２ガス供給通路（３２）は、前記第２ガス分配板（６）の１本の周方向通気溝（６１)と対向することを特徴とする、請求項６に記載のガス分配器。
【請求項８】
前記第２ガス供給通路（６）と対向する周方向通気溝（６１）は、幅がガス流方向に沿って次第に縮小されることを特徴とする、請求項７に記載のガス分配器。
【請求項９】
前記第２ガス分配板（６）中の径方向通気溝（６２）は、幅が第２ガス分配板（６）の径方向に沿って外方へ次第に拡大されることを特徴とする、請求項８に記載のガス分配器。
【請求項１０】
前記第２ガス分配板（６）中の同一径方向通気溝（６１）に位置された各軸方向貫通孔（６３）は、最小横断面積が第２ガス分配板（６）の径方向に沿って外方へ次第に拡大されることを特徴とする、請求項９に記載のガス分配器。
【請求項１１】
前記第２ガス分配板（６）中の同一径方向通気溝（６１）に位置された各軸方向貫通孔（６３）は、密度が第２ガス分配板（６）の径方向に沿って外方へ次第に拡大されることを特徴とする、請求項１０に記載のガス分配器。
【請求項１２】
前記第２ガス分配板（６）は、複数本の周方向通気溝（６１)を有し、これらの周方向通気溝（６１)は幅が第２ガス分配板（６）の径方向に沿って外方へ次第に拡大されることを特徴とする、請求項１１記載のガス分配器。
【請求項１３】
請求項１乃至１２の何れか一項に記載のガス分配器を具備することを特徴とする、プラズマ処理装置。
【請求項１４】
前記プラズマ処理装置は、プラズマエッチング装置又はプラズマ堆積装置であることを特徴とする、請求項１３に記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマイクロエレクトロニクス技術分野、特にプラズマ処理装置に用いるガス分配器に関する。また、本発明は前記ガス分配器を具備するプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ処理装置はマイクロエレクトロニクス技術分野に幅広く使用されている。  
図１を参照すると、図１は、従来の一般的プラズマ処理装置の構造略図である。  
通常、プラズマ処理装置１は、筐体１１を含み、筐体１１内には反応チャンバ１２が形成され、反応チャンバ１２の頂部と底部にはそれぞれ上部極板１３と下部極板１４が対向設置される。上部極板１３と筐体１１の間は絶縁部材１５によって隔離され、下部極板１４の頂部は処理すべきワークピースを支持できる。前記ワークピースはウェーハ及びこれと同様な、加工原理に適する他のワークピースを含む。後述するワークピースも同じ意味である。
【０００３】
プラズマ処理装置１は、作動時、ドライポンプ等の真空装置（図示せず）を介して、反応チャンバ１２内に真空に近い状態を生成し、維持する。この状態の下、ガス分配器１６によって反応チャンバ１２内にプロセスガスを送入し、且つ上部極板１３と下部極板１４の間に所定の周波を印加して、前記プロセスガスを活性化し、よってワークピースの表面にプラズマ環境を生成し、維持する。前記プラズマは、強烈なエッチング及び堆積能力を有するので、エッチングや堆積等の物理化学反応が前記ワークピースに対して生じ、所望のエッチングパターンや堆積層が得られる。前記物理化学反応の副生物は前記真空装置によって反応チャンバ１２から吸出される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
周知のように、前記ワークピース表面におけるプロセスガス分布の均一性はワークピースの品質にとって重要な意義を有する。ウェーハ等のワークピースの全体寸法の増大につれて、反応チャンバ１２の横断面積がますます大きくなり、その中でプロセスガスの均一分布を達成することが困難となりつつある。  
前記プロセスガス分布の均一性は多岐の要素に関わり、そのうち、ガス分配器の構造は、反応チャンバ中プロセスガス分布の均一性をかなりの程度決定する。
【０００５】
図２を参照すると、図２は、従来の一般的ガス分配器の構造略図である。  
従来の一般的ガス分配器２は、略円形となるサポート板２１を備え、サポート板２１はプラズマ処理装置の反応チャンバ頂部の中央部位に位置され、且つ慣用の方式により上部極板に固定連結され、その中心位置にはガス供給孔２１１が設けられる。
【０００６】
サポート板２１の下方には略円形で且つこれと同軸のシャワーヘッド電極２３が固定連結される。両者の連結部位では気密密閉（ここ及び後述の気密密閉は、いずれも手段ではなく、結果を言うものである。言い換えれば、サポート板２１とシャワーヘッド電極２３の連結部位にガス漏洩を発生させなければ、どんな具体的な技術手段を採用しても良い）が維持され、且つ両者間にガス分配チャンバが形成される。前記ガス供給孔２１１は前記ガス分配チャンバに連通する。
【０００７】
前記ガス分配チャンバ内には、慣用の方式により多層のバッフル板２２が設置され、各層バッフル板２２の間、及びバッフル板２２とサポート板２１、シャワーヘッド電極２３の間は所定の距離に維持される。従って、前記ガス分配チャンバは上から下へ複数のスモールチャンバに分割される。バッフル板２２は、その軸方向を貫通する複数のガス通路２２１を有し、前記各スモールチャンバを連通させる。
【０００８】
各層バッフル板２２のガス通路２２１は互いにずれて配置されるので、プロセスガスがバッフル板２２を通過する際、一定の横方向変位が強制的に発生するので、径方向均一性が向上される。バッフル板２２の層数の増加につれて、プロセスガスの横方向変位が発生する回数が多くなるので、シャワーヘッド電極２３の上表面部２３２で得られるプロセスガスの径方向均一性も絶えず向上される。
【０００９】
シャワーヘッド電極２３中では、複数の通気孔２３１が均一に分布されて、前記ガス分配チャンバ中の最下層のスモールチャンバとシャワーヘッド電極２３下方の反応チャンバとを連通させる。シャワーヘッド電極２３の上表面部２３２の比較的均一なプロセスガスは通気孔２３１よりプラズマ処理装置の反応チャンバ内に流入できる。
【００１０】
しかしながら、上述したように、前記ガス分配器はバッフル板２２の阻害作用でプロセスガスに横方向変位を強制的に発生させ、且つこれによりその径方向均一性を向上する。従って、より高い横方向均一性を取得するには、より多層のバッフル板２２の設置が必要となる。これは前記ガス分配器の構造の複雑化、体積の膨大化、加工コストの高騰化を招いてしまう。一方で、バッフル板２２の数の減少は、プロセスガス分布の均一性低下をもたらす。
【００１１】
従って、従来のガス分配器には、構造が複雑化する、加工コストが高騰化する、または、比較的高いガス分布均一性が得られないといった欠陥がある。如何にしてプロセスガス分布の均一性を低下させることなく、ガス分配器の構造を簡略化することは、当分野の技術者にとって、当面解决しなければならない課題である。
【００１２】
本発明の目的は、構造をより簡略化でき、均一性がより高いプロセスガスを供給可能なガス分配器を提供することである。本発明のもう１つの目的は、前記ガス分配器を具備するプラズマ処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述技術問題を解決するため、本発明はプラズマ処理装置に用いるガス分配器を提供する。該ガス分配器は、前記プラズマ処理装置の上部電極に固定接続され、且つ水平設置され、中心部位には第１ガス供給通路を有したサポート板を備え、前記サポート板の下方にはこれに平行するシャワーヘッド電極が固定接続され、両者間のチャンバ内には複数の軸方向貫通孔を有した第１ガス分配板が水平設置され、前記第１ガス分配板の中心部位は前記サポート板の中心部位と対向し、前記第１ガス分配板の頂面にはその中心位置を囲繞する少なくとも１本の周方向通気溝、及び前記周方向通気溝に連通する複数本の径方向通気溝が設けられ、前記軸方向貫通孔は前記周方向通気溝及び前記径方向通気溝の中に設けられる。
【００１４】
好ましくは、前記径方向通気溝は、均一に分布され、且つその幅が第１ガス分配板の径方向に沿って外方へ次第に縮小される。  
好ましくは、同一前記周方向通気溝中の各軸方向貫通孔は最小横断面積が等しく、同一前記径方向通気溝中の各軸方向貫通孔は最小横断面積が第１ガス分配板の径方向に沿って外方へ次第に拡大される。  
好ましくは、同一前記径方向通気溝中の軸方向貫通孔は密度が第１ガス分配板の径方向に沿って外方へ次第に拡大される。
【００１５】
好ましくは、前記第１ガス分配板は複数本の周方向通気溝を有し、これらの周方向通気溝は幅が第１ガス分配板の径方向に沿って外方へ次第に拡大される。
【００１６】
好ましくは、前記サポート板は、更にその中心部位から離れた第２ガス供給通路を有し、前記第２ガス供給通路と前記第１ガス供給通路の距離は前記第１ガス分配板の半径よりも大きく、且つ、前記サポート板とシャワーヘッド電極の間のチャンバ内には更に第２ガス分配板を有し、前記第２ガス分配板は前記第１ガス分配板を緊密に囲繞し、両者頂部のチャンバは密封リングによって隔離され、前記第２ガス分配板は少なくとも１本の周方向通気溝、及び前記周方向通気溝と連通する複数本の径方向通気溝を有し、前記周方向通気溝及び径方向通気溝の中には複数の軸方向貫通孔が設けられる。
【００１７】
好ましくは、前記第２ガス供給通路は前記第２ガス分配板の一本の周方向通気溝と対向する。  
好ましくは、前記第２ガス供給通路と対向する周方向通気溝は幅がガス流方向に沿って次第に縮小される。  
好ましくは、前記第２ガス分配板中の径方向通気溝は幅が第２ガス分配板の径方向に沿って外方へ次第に拡大される。
【００１８】
好ましくは、前記第２ガス分配板中の同一径方向通気溝に位置された各軸方向貫通孔は最小横断面積が第２ガス分配板の径方向に沿って外方へ次第に拡大される。  
好ましくは、前記第２ガス分配板中の同一径方向通気溝に位置された各軸方向貫通孔は密度が第２ガス分配板の径方向に沿って外方へ次第に拡大される。  
好ましくは、前記第２ガス分配板は複数本の周方向通気溝を有し、各本の前記周方向通気溝は幅が第２ガス分配板の径方向に沿って外方へ次第に拡大される。
【００１９】
また、本発明は、上述したガス分配器を具備するプラズマ処理装置を提供する。  
好ましくは、前記プラズマ処理装置は具体的にはプラズマエッチング装置である。
【発明の効果】
【００２０】
前記背景技術と比べて、本発明によるガス分配器は、第１ガス分配板の頂面にはその中心位置を囲繞する周方向通気溝、及び前記周方向通気溝に連通する複数本の径方向通気溝が設けられる。第１ガス供給通路から流入したプロセスガスは前記径方向通気溝に沿って迅速に横方向拡散できるので、プロセスガスが径方向における均一分布を実現できる。そして、プロセスガスは前記径方向通気溝から前記周方向通気溝に流入して、プロセスガスが周方向における均一分布を実現する。従って、本発明によるガス分配器は、簡略化された構造にてプロセスガスに反応チャンバでより高い均一性を持たせ、従来のガス分配器は構造が複雑化、加工コストが高騰化との欠陥を解消できる。これにより、本発明によるプラズマ処理装置の構造も簡略化され、コストも相応的に低減される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来の一般的プラズマ処理装置の構造略図である。
【図２】図１におけるプラズマ処理装置中のガス分配器の構造略図である。
【図３】本発明によるガス分配器の第１の実施形態の構造略図である。
【図４】図３における第１ガス分配板の具体的実施形態の軸側投影図である。
【図５】図４における第１ガス分配板の上面図である。
【図６】図５におけるＡ部分の局部拡大図である。
【図７】本発明によるガス分配器の第２の実施形態の構造略図である。
【図８】図７における第２ガス分配板の第１の実施形態の軸側投影図である。
【図９】図８における第２ガス分配板の上面図である。
【図１０】図９におけるＢ部分の局部拡大図である。
【図１１】図７における第２ガス分配板の第２の実施形態の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の目的は、構造をより簡略化でき、均一性がより高いプロセスガスを供給可能なガス分配器を提供することである。本発明のもう１つの目的は、前記ガス分配器を具備するプラズマ処理装置を提供することである。
【００２３】
本技術分野の技術者に本発明の方案をより良く理解させるため、以下、図面と具体的実施形態に合わせて本発明を更に詳しく説明する。  
図３を参照すると、図３は、本発明によるガス分配器の第１の実施形態の構造略図である。
【００２４】
第１の実施形態では、本発明によるガス分配器は、サポート板３を備える。サポート板３は、通常水平に設置され、プラズマ処理装置の反応チャンバ頂部の中央部位に位置され、且つ慣用の方式により前記プラズマ処理装置の上部極板に固定接続される。サポート板３には略中心位置に位置された第１ガス供給通路３１が設けられる。
【００２５】
サポート板３の下方には同様に略水平設置されたシャワーヘッド電極５が固定接続され、両者間にはガス分配チャンバが構成されている。前記ガス分配チャンバ内には、慣用の方式により第１ガス分配板４が設置され、第１ガス分配板４はサポート板３及びシャワーヘッド電極５と互いに平行であると共に、その間に所定の距離が維持されて、第１ガス分配板４の頂部と底部に共に所定の厚さを有したチャンバを形成する。
【００２６】
第１ガス分配板４は、これ自体を貫通する複数の軸方向貫通孔４３（図４を参照）を有して、その頂部と底部のチャンバを連通させる。シャワーヘッド電極５は、均一に分布された複数の通気孔（図中、符号を省略）を有して、第１ガス分配板４底部のチャンバとプラズマ処理装置の反応チャンバとを連通させる。
【００２７】
図４、図５及び図６を参照すると、図４は、図３における第１ガス分配板の実施形態の軸側投影図であり、図５は、図４における第１ガス分配板の上面図であり、図６は、図５におけるＡ部分の局部拡大図である。
【００２８】
第１の実施形態では、本発明による第１ガス分配板４は略円形となるが、これを正多辺形等の他の形状に設計しても良い。第１ガス分配板４の中心位置は、第１ガス供給通路３１から流入されたプロセスガスをまず第１ガス分配板４の中心位置に到達させるように、サポート板３の第１ガス供給通路３１と対向させることが望ましい。
【００２９】
第１ガス分配板４のサポート板３に向いた表面にはその中心位置を囲繞する少なくとも１本の周方向通気溝４１が設けられる。周方向通気溝４１は、具体的には円形であっても良く、その数が２本以上である場合、各周方向通気溝４１は好適には同心円状に設置される。本実施形態では、第１ガス分配板４は、第１周方向通気溝４１ａ、第２周方向通気溝４１ｂ、および第３周方向通気溝４１ｃの３本の周方向通気溝を有する。
【００３０】
第１ガス分配板４のサポート板３に向いた表面には、更に複数本の径方向通気溝４２が設けられ、各本の径方向通気溝４２は周方向通気溝４１によって内段４２ａ、中段４２ｂ、および外段４２ｃに分割される。図６に示されるように、前記三者の数が順次増加し、径方向通気溝４２を第１ガス分配板４の全体に亘って均一に分布させる。各本の径方向通気溝４２は、好適には円周方向においても均一に分布され、即ち各本の径方向通気溝４２間の挟角は略等しくなるのが好ましい。
【００３１】
なお、各径方向通気溝４２の間、及び径方向通気溝４２と周方向通気溝４１の間は、好適には同一深さを有する。各通気溝の横断面は方形、台形、円形、楕円形等の形状であっても良いが、加工の便利のため、方形に設計したほうが好ましい。
【００３２】
各径方向通気溝４２は第１ガス分配板４の中心部分で合流するので、該中心部分では中心凹所４４が形成される。中心凹所４４はサポート板３の第１ガス供給通路３１と対向する。
【００３３】
第１ガス分配板４を貫通する軸方向貫通孔４３は前記周方向通気溝４１及び径方向通気溝４２の中に分布する。軸方向貫通孔４３の断面形状は円形、方形、三角形等であっても良く、軸方向貫通孔４３は直孔、段付き孔又は斜孔であっても良いが、加工の便利のため、これを円形直孔に加工したほうが好ましい。
【００３４】
第１ガス分配板４の頂面に互いに連通する周方向通気溝４１と径方向通気溝４２が設けられたので、サポート板３の第１ガス供給通路３１から中心凹所４４に流入されたプロセスガスは径方向通気溝４２に沿って迅速に横方向拡散できる。このため、プロセスガスが第１ガス分配板４の径方向において均一に分布する。そして、プロセスガスは各径方向通気溝４２から各周方向通気溝４１に進入して、プロセスガスが第１ガス分配板４の円周方向において均一に分布する。従って、本実施形態によるガス分配器は、簡略化された構造にてプロセスガスに反応チャンバでより高い均一性を持たせ、前記従来のガス分配器は構造が複雑化であり、加工コストが高騰化するといった欠陥を解消する。
【００３５】
また、前記第１の実施形態中の第１ガス分配板に若干改善することができる。
【００３６】
まず、径方向通気溝４２の幅を第１ガス分配板４の中心部分からその外周部分へ次第に縮小するように設計できる。図６に示されるように、径方向通気溝４２の内段４２ａ、中段４２ｂ、及び外段４２ｃの幅は順次減少され、且つ前記各段自体の幅も外側へ次第に減少される。
【００３７】
第１ガス分配板４の外周部分の下方にある反応チャンバの空間がより大きいので、プロセスガスの所要量も大きくなる。径方向通気溝４２の幅を上述の外側へ次第に減少するように設計すると、中心凹所４４から径方向通気溝４２に沿って第１ガス分配板４の外周部分へプロセスガスをより高い速度で流動させることに役立ち、外周部分の下方にある反応チャンバに十分のプロセスガス量を取得させることを確保して、該外周部分におけるガス不足の発生を回避する。
【００３８】
次に、軸方向貫通孔４３の最小横断面積（即ガス通過能力）を調整して、径方向通気溝４２の内段４２ａ、中段４２ｂ、及び外段４２ｃ中に位置された軸方向貫通孔４３の最小横断面積、即ち軸方向貫通孔４３ａ、軸方向貫通孔４３ｂ、軸方向貫通孔４３ｃの最小横断面積を順次拡大させる。
【００３９】
上述したように、第１ガス分配板４の外周部分の下方にある反応チャンバのプロセスガス所要量がより大きくなるので、前記外周部分の軸方向貫通孔４３の最小横断面積を適宜に拡大すると、プロセスガス通過能力が向上され、これにより、ガス供給量を増大させ、前記反応チャンバの外周部分でのガス不足発生をより良く回避できる。
【００４０】
また、軸方向貫通孔４３の密度を調整して、軸方向貫通孔４３が第１ガス分配板４の外周部における密度を大きくさせても良い。即ち、軸方向貫通孔４３ａと軸方向貫通孔４３ｂとの間隔を、軸方向貫通孔４３ｂと軸方向貫通孔４３ｃとの間隔よりも大きくする。このような設定は、同様に反応チャンバ外周部分のガス供給量を増大させ、ガス不足発生を回避する目的を達成できる。
【００４１】
最後に、各周方向通気溝４１の幅を調整して、外側の周方向通気溝の幅を内側の周方向通気溝の幅より略大きくし、即ち、第１周方向通気溝４１ａ、第２周方向通気溝４ｌｂ、及び第３周方向通気溝４１ｃの幅を順次拡大させる。幅の拡大に伴い、各周方向通気溝のプロセスガス通過能力が順次向上され、これにより、反応チャンバ外周部分のガス供給量をより良く確保する。
【００４２】
図７を参照すると、図７は、本発明によるガス分配器のもう１つの具体的実施形態の構造略図である。
【００４３】
第２の実施形態では、本発明によるガス分配器は、前記第１の実施形態をベースに改善されたものである。
【００４４】
サポート板３は、さらに、第１ガス供給通路３１から離れた第２ガス供給通路３２を有する。同時に、第１ガス分配板４の半径を減少して、第１ガス供給通路３１と第２ガス供給通路３２の距離より小さくする。
【００４５】
さらに、第２ガス分配板６が設置される。第２ガス分配板６の内径は第１ガス分配板４の外径と等しく、且つ水平に第１ガス分配板４の外側を囲繞する。両者は一体としてサポート板３とシャワーヘッド電極５の間に設置される。サポート板３と第１ガス分配板４及び第２ガス分配板６との間のチャンバには密封リング（図示せず）が設置され、前記密封リングによって前記チャンバは互いに隔離された中心部分と環状外周部分に分割され、両者の底部はそれぞれ第１ガス分配板４と第２ガス分配板６になる。前記第１ガス供給通路３１は前記中心部分に連通し、前記第２ガス供給通路３２は前記環状外周部分に連通する。
【００４６】
図８、図９及び図１０を参照すると、図８は、図７における第２ガス分配板の第１の実施形態の軸側投影図であり、図９は図８における第２ガス分配板の上面図であり、図１０は、図９におけるＢ部分の局部拡大図である。
【００４７】
該実施形態では、本発明による第２ガス分配板６は略円環形となる。その内径は第１ガス分配板４の外径とマッチングし、両者は慣用の方式、例えば階段面によって一体に固定連結される。
【００４８】
第２ガス分配板６のサポート板３に向いた表面には、第１ガス分配板４を囲繞する少なくとも１本の周方向通気溝６１が設けられる。本実施形態では、第２ガス分配板６は１本のみの周方向通気溝６１を有する。周方向通気溝６１は、具体的には円形であっても良く、その数が２本以上である場合、各周方向通気溝６１は好適には同心円状に設置される。第２ガス供給通路３２は、好適には周方向通気溝６１と対向し、プロセスガスを周方向通気溝６１に沿って円周方向に順調に拡散させる。
【００４９】
第２ガス分配板６のサポート板３に向いた表面には、さらに、複数本の均一分布された径方向通気溝６２が設けられ、各本の径方向通気溝６２は周方向通気溝６１によって内段６２ａと外段６２ｂに分割される。
【００５０】
各径方向通気溝６２の間、及び径方向通気溝６２と周方向通気溝６１の間は、好適には同一の深さを有する。各通気溝の横断面は方形、台形、円形、楕円形等の形状であっても良いが、加工の便利のため、方形に設計したほうが好ましい。
【００５１】
第２ガス分配板６を貫通する軸方向貫通孔６３は、前記周方向通気溝６１及び径方向通気溝６２の中に分布される。軸方向貫通孔６３の断面は円形、方形、三角形等の形状であっても良く、軸方向貫通孔６３は直孔、段付き孔又は斜孔であっても良いが、加工の便利のため、これを円形直孔に加工したほうが好ましい。
【００５２】
プロセスガスは第１ガス供給通路３１と第２ガス供給通路３２からそれぞれサポート板３下部のチャンバの中心部分と環状外周部分に流入でき、且つそれぞれ第１ガス分配板４と第２ガス分配板６を経由してシャワーヘッド電極５頂部のチャンバに進入し、そしてシャワーヘッド電極に均一分布された通気孔を通してプラズマ処理装置の反応チャンバ中に進入できる。
【００５３】
従って、第１ガス供給通路３１と第２ガス供給通路３２のプロセスガス流量をそれぞれ調整することにより、前記反応チャンバの中心部分と外周部分におけるプロセスガスに過大な密度差の発生を防止できる。
【００５４】
さらに、前記第２ガス分配板を若干改善できる。
【００５５】
まず、径方向通気溝６２の幅を第２ガス分配板６の内側から外側へ次第に拡大されるように設計できる。図１０に示されるように、径方向通気溝６２の内段６２ａ、外段６２ｂの幅は順次拡大されると共に、前記両段自体の幅は外側へ次第に縮小される。
【００５６】
第２ガス分配板６の外側部分の下方にある反応チャンバの空間がより大きいので、プロセスガスの所要量も大きくなる。これに対して、内側部分の下方にある反応チャンバの空間が相対的に小さくて、プロセスガスの所要量も相応的に小さい。プロセスガスは第２ガス供給通路３２から周方向通気溝６１に流入後、大部分が径方向通気溝６２の広めの外段６２ｂに沿って外側へ流動するが、小部分が径方向通気溝６２の狭めの内段６２ａに沿って内側へ流動するので、プロセスガス分布の均一性が向上されるようになる。
【００５７】
次に、軸方向貫通孔６３の最小横断面積を調整して、径方向通気溝６２の内段６２ａ、外段６２ｂ中に位置された軸方向貫通孔６３の最小横断面積を順次拡大させ、即ち、軸方向貫通孔６３ａ、軸方向貫通孔６３ｂの最小横断面積を順次拡大させる。
【００５８】
最小横断面積の拡大に伴い、軸方向貫通孔６３のガス通過能力は向上されるので、第２ガス分配板６の外側のガス供給能力は向上され、これにより、反応チャンバの外周部分でのガス不足発生を回避できる。
【００５９】
又は、軸方向貫通孔６３の密度を調整して、軸方向貫通孔６３が第２ガス分配板６の外周部における密度を大きくさせる。即ち、径方向通気溝６２の内段６２ａ中の軸方向貫通孔６３ａの密度を、径方向通気溝６２の外段６２ｂ中の軸方向貫通孔６３ｂの密度より小さくさせる。このような設定は、同様に反応チャンバの外周部分のガス供給量を増大させガス不足発生を回避する目的を達成できる。
【００６０】
図１１を参照すると、図１１は、図７における第２ガス分配板の第２の実施形態の上面図である。
【００６１】
第２の実施形態では、本発明による第２ガス分配板は、前記第１の実施形態をベースに改善されたものである。改善点は主として、第２ガス供給通路３２と対向する周方向通気溝６１の形状である。
【００６２】
図１１では、軸方向貫通孔６３１の所在位置は第２ガス供給通路３２と対向するので、第２ガス供給通路３２から流入されたプロセスガスは、まず軸方向貫通孔６３１の所在位置に到達し、そして２つのガス流に分流され図中の矢印に示された方向に沿って両側へ拡散され、２つのガス流は最終的に軸方向貫通孔６３２の所在位置で合流する。明らかなことだが、軸方向貫通孔６３１と軸方向貫通孔６３２の所在位置は略対称的である。
【００６３】
周方向通気溝６１の幅をガス流方向（即ち図１１中矢印の示す方向）に沿って次第に縮小されるように設計しても良い。プロセスガスが周方向通気溝６１からその両側の径方向通気溝６２中への拡散に伴い、図中矢印の示す方向におけるプロセスガス流量が絶えず低下される。しかし、周方向通気溝６１の幅が次第に縮小されるので、その流動速度が顕著に低下せず、即ちプロセスガスが軸方向貫通孔６３２へ拡散する能力が顕著に低下しない。こうして、プロセスガス分布の均一性が更に保障される。
【００６４】
本発明によるプラズマ処理装置は、上述したガス分配器を具備する。前記プラズマ処理装置は、具体的には、プラズマエッチング装置又はプラズマ堆積装置である。
【００６５】
以上、本発明によるガス分配器及び該ガス分配器を具備するプラズマ処理装置を詳しく説明してきた。本文では、具体的な実施例にて本発明の原理及び実施様態を説明したが、以上の実施例に関する説明は本発明の方法及び核心的な発想を理解させるために行われたものである。本技術分野の一般技術者にとって、本発明の原理から逸脱しない前提の下で、本発明に対して若干変形や修飾を行うことができるが、これらの変形や修飾も、本発明が保護を求める特許請求の範囲内に包含されるものとする。
【図１】
2011508460.tif 000003
【図２】
2011508460.tif 000004
【図３】
2011508460.tif 000005
【図４】
2011508460.tif 000006
【図５】
2011508460.tif 000007
【図６】
2011508460.tif 000008
【図７】
2011508460.tif 000009
【図８】
2011508460.tif 000010
【図９】
2011508460.tif 000011
【図１０】
2011508460.tif 000012
【図１１】
2011508460.tif 000013
【国際調査報告】
2011508460.tif 000014
2011508460.tif 000015
2011508460.tif 000016
2011508460.tif 000017
2011508460.tif 000018
2011508460.tif 000019
2011508460.tif 000020
2011508460.tif 000021