CN106340434B - 等离子体处理装置和喷淋头 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种对等离子体腐蚀的耐久性良好的喷淋头。等离子体处理装置(11)中设置的喷淋头(22)包括：基材(60)，其包括用于对腔室(20)内排出处理气体的气体排出孔(40)、以及形成于气体排出孔(40)的气体排出口一侧的凹部；和由陶瓷或不锈钢构成，固定于基材(60)的凹部中的圆筒状的套管，采用由耐等离子体膜(63)将套管的表面和基材(60)的配置有套管的面覆盖的结构。在使用陶瓷套管(61)的情况下，在基材(60)的等离子体生成空间(S)一侧的面与耐等离子体膜(63)之间设置基底膜(62)。

Description

等离子体处理装置和喷淋头

技术领域

本发明涉及对载置于载置台上的基板实施等离子体处理的等离子体处理装置，和隔着等离子体生成空间与基板相对配置、对等离子体生成空间供给等离子体生成用气体的喷淋头。

背景技术

在平板显示器(FPD)用的面板制造步骤中，通过使用等离子体处理装置对玻璃基板等基板实施使用了等离子体的成膜处理或蚀刻处理、灰化处理等微细加工，从而在基板上形成像素的器件和电极、配线等。在等离子体处理装置中，例如在可减压的处理室的内部配置载置台，将基板载置于载置台上，用于对处理室内的基板上方的空间即等离子体生成空间供给处理气体的喷淋头，被配置成隔着等离子体生成空间与基板相对。这样，通过一边从喷淋头对等离子体生成空间供给处理气体，一边在等离子体生成空间产生高频电场，来在等离子体生成空间中生成等离子体。

由于喷淋头暴露在等离子体中，因此人们提出了各种抑制等离子体对喷淋头的腐蚀的技术。例如，提出了这样一种结构(参见专利文献1)，即，在以铝为母材的喷淋头的气体排出孔中***氧化铝工件，并利用氧化铝镀膜覆盖喷淋头的等离子体生成空间一侧的表面。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平8-227874号公报

发明内容

发明想要解决的技术问题

不过，在像上述专利文献1记载的技术那样，采用在喷淋头的气体排出孔中配置氧化铝工件的结构的情况下，存在喷淋头的可使用寿命变短的问题。具体而言，即使在气体排出孔中配置了氧化铝工件，随着使用的处理气体的多样化等，存在短时间内在气体排出孔的等离子体生成空间一侧的开口部发生氧化铝工件和氧化铝镀膜的腐蚀，导致喷淋头的母材露出的问题。

作为应对该问题的方法，可以考虑增大氧化铝工件的径向壁厚的方法。不过，若氧化铝工件的径向壁厚增大，则在氧化铝工件的端面上形成高附着力的氧化铝镀膜将变得困难。这是因为，氧化铝工件的表面平滑度高，并且不容易通过喷砂处理等使表面***糙，而且对于氧化铝镀膜的润湿性也不高。因此，存在氧化铝镀膜在短时间内剥离，导致喷淋头的母材露出的问题。

本发明的目的在于提供一种对等离子体腐蚀的耐久性良好的喷淋头。并且，本发明的目的还在于提供一种包括耐久性良好的喷淋头的等离子体处理装置。

用于解决技术问题的技术方案

为了实现上述目的，本发明提供一种等离子体处理装置中设置的喷淋头，其特征在于：上述喷淋头包括：基材，其包括用于排出处理气体的气体排出孔和形成于上述气体排出孔的气体排出口一侧的凹部；由陶瓷或不锈钢构成，固定于上述凹部中的圆筒状的套管；和将上述套管的表面和上述基材的配置有上述套管的面覆盖的耐等离子体膜。

为了实现上述目的，本发明提供一种等离子体处理置，其特征在于，包括：具有供载置基板的基板载置面的载置台；将上述载置台收纳在内部的腔室；以与载置于上述载置台上的基板相对的方式配置的、对上述腔室内供给处理气体的喷淋头；和在上述腔室的内部生成上述处理气体的等离子体的等离子体生成机构，上述等离子体处理装置利用上述等离子体对载置于上述载置台上的基板实施处理，上述喷淋头包括：基材，其包括用于对上述腔室内排出上述处理气体的气体排出孔和形成于上述气体排出孔的气体排出口一侧的凹部；由陶瓷或不锈钢构成，固定于上述凹部中的圆筒状的套管；和将上述套管的表面和上述基材的配置有上述套管的面覆盖的耐等离子体膜。

发明效果

根据本发明，在喷淋头设置于等离子体处理装置中的状态下，在设置于喷淋头中的气体排出孔的等离子体生成空间一侧配置有具有一定高度和壁厚的由陶瓷或不锈钢构成的套管，并且在喷淋头的等离子体生成空间一侧的面上形成有对套管和喷淋头的基材具有高附着力的耐等离子体膜。由此，能够实现对等离子体处理具有高耐久性的喷淋头。

附图说明

图1是表示包括本发明实施方式的等离子体处理装置的基板处理***的概略结构的立体图。

图2是表示基板处理***所包括的等离子体处理装置的概略结构的截面图。

图3是表示等离子体处理装置所包括的喷淋头中设置的气体排出孔的第一结构例的截面图和局部放大截面图。

图4是表示基于陶瓷套管和基底膜的组合来对喷淋头所包括的耐等离子体膜的附着力进行评价的结果的图。

图5是表示形成了耐等离子体氧化钇膜的喷淋头的局部结构的截面图。

图6是表示等离子体处理装置所包括的喷淋头中设置的气体排出孔的第二结构例和第三结构例的截面图。

图7是表示等离子体处理装置所包括的喷淋头中设置的气体排出孔的第四结构例和第五结构例的截面图。

图8是表示等离子体处理装置所包括的喷淋头中设置的气体排出孔的第六结构例的截面图。

图9是表示对变更了构成材料时的喷淋头所包括的耐等离子体膜的耐等离子体性进行评价的结果的图。

图10是表示基于陶瓷套管、SUS套管和基底膜的组合来对由混合材料构成的喷淋头所包括的耐等离子体膜的附着力进行评价的结果的图。

附图标记说明

11 等离子体处理装置

20 腔室

21 载置台

23 基座

28 直流电源

40 气体排出孔

50 电感耦合天线

60 基材

61、61A、61B 陶瓷套管

62 基底膜

63 耐等离子体膜

63A 耐等离子体氧化钇膜

71、71A、71B SUS套管。

具体实施方式

以下参照附图对本发明实施方式详细进行说明。

图1是表示包括本实施方式的等离子体处理装置11的基板处理***10的概略结构的立体图。

基板处理***10包括3个对玻璃基板等FPD用基板G实施等离子体处理、例如等离子体蚀刻的等离子体处理装置11。3个等离子体处理装置11各自经闸阀13与水平截面为多边形(例如水平截面为矩形)的搬运室12的侧面连接。其中，关于等离子体处理装置11的结构将参照图2在后文描述。

搬运室12还经闸阀15与装载互锁(load-lock)室14连接。装载互锁室14隔着闸阀17相邻设置有基板搬入搬出机构16。基板搬入搬出机构16上相邻设置有2个索引器18。索引器18中载置有收纳基板G的匣盒19。匣盒19中能够收纳多个(例如25个)基板G。

基板处理***10的整体的动作由未图示的控制装置控制。在基板处理***10中对基板G实施等离子体蚀刻时，首先，利用基板搬入搬出机构16将收纳在匣盒19中的基板G搬入装载互锁室14的内部。此时，若装载互锁室14的内部存在已实施等离子体蚀刻的基板G，则将该已实施等离子体蚀刻的基板G从装载互锁室14内搬出，与未蚀刻的基板G置换。当基板G搬入装载互锁室14的内部后，关闭闸阀17。

接着，将装载互锁室14的内部减压至规定的真空度，然后打开搬运室12与装载互锁室14之间的闸阀15。然后，利用搬运室12内部的搬运机构(未图示)将装载互锁室14内部的基板G搬入搬运室12的内部，之后关闭闸阀15。

接着，打开搬运室12与等离子体处理装置11之间的闸阀13，利用搬运机构将未蚀刻的基板G搬入等离子体处理装置11的内部。此时，若等离子体处理装置11内部存在已实施等离子体蚀刻的基板G，则将该已实施等离子体蚀刻的基板G搬出，与未蚀刻的基板G置换。之后，利用等离子体处理装置11对搬入的基板G实施等离子体蚀刻。

图2是表示等离子体处理装置11的概略结构的截面图。作为等离子体处理装置11，此处表示电感耦合型等离子体处理装置。等离子体处理装置11包括：大致矩形的腔室20(处理室)；配置在腔室20内的下方、在其顶部的基板载置面上载置基板G的台状的载置台21，以与载置台21相对的方式在腔室20内的上方隔着由电介质或金属构成的窗部件(未图示)配置的由螺旋状导体构成的电感耦合天线50；和在窗部件的下方对腔室20内供给处理气体的气体供给部即喷淋头22。在腔室20的内部，在载置台21与喷淋头22之间形成供生成等离子体的等离子体生成空间S。

载置台21内置有由导体构成的基座(susceptor)23，基座23经匹配器25与偏压用高频电源24连接。另外，在载置台21的上部配置有由层状电介质形成的静电吸附部26，静电吸附部26具有以由上层的电介质层和下层的电介质层夹着的方式包覆于其中的静电吸附电极27。

静电吸附电极27与直流电源28连接，当从直流电源28对静电吸附电极27施加了直流电压时，静电吸附部26利用静电力将载置于载置台21上的基板G吸附保持。偏压用高频电源24对基座23供给频率比较低的高频电力，使静电吸附在静电吸附部26上的基板G产生直流偏压电位。另外，静电吸附部26也可以作为板部件形成，或者也可以作为喷镀膜形成于载置台21上。

载置台21内置有用于冷却所载置的基板G的制冷剂流路29，制冷剂流路29与供给传热气体的传热气体供给机构30连接。作为传热气体例如使用He气体。传热气体供给机构30包括传热气体供给源31和气体流量控制器32，将传热气体供给至载置台21。载置台21包括在上部开设的多个传热气体孔33，和使各传热气体孔33与传热气体供给机构30连通的传热气体供给路径34。在载置台21上，在由静电吸附部26静电吸附的基板G的背面与载置台21的上部之间产生了微小的间隙，但通过利用从传热气体孔33供给的传热气体填充该间隙，能够提高基板G与载置台21的热传递效率，能够提高载置台21对基板G的冷却效率。

喷淋头22配置成与载置于载置台21上的基板G的整个面相对，与处理气体供给机构35连接。处理气体供给机构35包括处理气体供给源36、气体流量控制器37和压力控制阀38。喷淋头22内置有与处理气体供给机构35连通的缓冲室39，缓冲室39经大量的气体排出孔40与等离子体生成空间S连通。

从处理气体供给机构35供给到缓冲室39的处理气体从气体排出孔40被导入至等离子体生成空间S。多个气体排出孔40以与载置于载置台21上的基板G的整个面相对的方式分散地配置，由此能够将处理气体均匀地导入至基板G上的等离子体生成空间S。另外，关于气体排出孔40的详细结构将在后文详细说明。

电感耦合天线50经匹配器42与等离子体生成用高频电源41连接，等离子体生成用高频电源41对电感耦合天线50供给频率比较高的等离子体生成用的高频电力。被供给了等离子体生成用的高频电力的电感耦合天线50在等离子体生成空间S中产生电场。另外，等离子体处理装置11包括与腔室20内部连通的排气管43，能够通过排气管43排出腔室20内部的气体，使腔室20内部成为规定的减压状态。

等离子体处理装置11的各构成要素的动作，由装置控制器44在基板处理***10的控制装置的统一控制之下执行规定的程序而控制。在利用等离子体处理装置11对基板G实施等离子体蚀刻时，使等离子体生成空间S减压，将处理气体导入至等离子体生成空间S，并且对电感耦合天线50供给等离子体生成用的高频电力。由此，在等离子体生成空间S产生电场。导入至等离子体生成空间S的处理气体被电场激励而生成等离子体，由于经载置台21在基板G上产生的直流偏压电位的作用，等离子体中的阳离子被诱引至基板G，对基板G实施等离子体蚀刻。并且，等离子体中的自由基到达基板G，对基板G实施等离子体蚀刻。

在等离子体处理装置11中，电感耦合天线50以覆盖基板G的整个面的方式配置，由此能够以覆盖基板G的整个面的方式生成等离子体，所以能够对基板G的整个面均匀地实施等离子体蚀刻。

接着，对喷淋头22中的气体排出孔40的结构进行说明。

图3的(a)是表示喷淋头22中设置的气体排出孔40的第一结构例的截面图，图3的(b)是图3的(a)中所示区域A的放大截面图。

喷淋头22的基材60例如由铝构成。在气体排出孔40的等离子体生成空间S一侧，即在气体排出孔40的气体排出口一侧，形成有用于配置具有圆筒形状的陶瓷套管61的凹部。在形成该凹部和气体排出孔40的壁面上，形成有耐酸铝膜65。

陶瓷套管61被嵌入到设置于基材60的凹部中，从而陶瓷套管61的中心孔构成气体排出孔40的一部分。陶瓷套管61使用二氧化硅类粘接剂64等粘接、固定于凹部中。作为陶瓷套管61例如使用氧化铝(Al₂O₃)套管。

陶瓷套管61例如具有内径为φ1～2mm，外径为φ4～8mm，高度(厚度)为3mm～5mm的形状。陶瓷套管61的径向壁厚(＝(外径-内径)/2)优选为1mm以上，从而能够获得对等离子体的期望的耐久性。另外，陶瓷套管61的高度根据等离子体侵入至气体排出孔40多深而设定，在内径较大的情况下优选增大高度。

在基材60和陶瓷套管61的等离子体生成空间S一侧的表面形成有基底膜62(底涂膜)。基底膜62例如由氧化钇(以下称“氧化钇基底膜”)或铝(以下称“铝基底膜”)构成，其厚度为10μm～50μm，优选20μm～30μm。

基底膜62上形成有耐等离子体膜63。耐等离子体膜63例如由氧化铝(以下称“耐等离子体氧化铝膜”)、氧化钇(以下称“耐等离子体氧化钇膜”)构成。耐等离子体膜63的厚度为50μm～400μm，优选100μm～200μm。

具有图3所示结构的气体排出孔40的喷淋头22例如能够通过以下步骤制造。首先，对于形成有气体排出孔40和凹部的基材60，利用通常的阳极氧化处理等方法在基材60的表面形成耐酸铝膜65。其中，气体排出孔40和凹部能够通过使用了钻头或立铣刀等的机械加工(切削加工)而容易地形成。

然后，使用二氧化硅类粘接剂64等将陶瓷套管61粘接在凹部中。此时，陶瓷套管61按照尺寸精度定位在通过对基材60进行机械加工等而形成的凹部中，因此陶瓷套管61的粘接不需要特别的治具，能够容易地进行粘接作业。

接着，在基材60的配置有陶瓷套管61的面(组装到等离子体处理装置11中时成为等离子体生成空间S一侧的面，包括陶瓷套管61的表面(以下称“基材60的成膜面”))实施喷砂处理等。由此，使基材60的成膜面粗糙来提高其表面粗糙度。这是为了利用锚固效应来提高基底膜62的附着力而进行的。

此外，如图3的(b)所示，在本实施方式中，在基材60的成膜面上没有形成耐酸铝膜65。这是因为，形成于基材60的成膜面上的耐酸铝膜65因喷砂处理而被除去。不过，也可以按照使耐酸铝膜65残留在基材60的成膜面上的方式进行喷砂处理。

对于构成基材60的铝和形成于其表面的耐酸铝膜以及陶瓷套管61而言，由于材质不同，喷砂处理的加工速度存在不同。因此，即使基材60的部分达到了规定的表面粗糙度，陶瓷套管61的表面通常也不会达到与此相同的表面粗糙度。该情况下，若在喷砂处理后的基材60的成膜面上直接形成耐等离子体膜63，则即使耐等离子体膜63在基材60的部分因锚固效应获得了高附着力，在陶瓷套管61的部分也无法获得锚固效应，附着力较低。因此，在基材60的成膜面上形成对陶瓷套管61和耐等离子体膜63双方而言润湿性都高的基底膜62。由此，能够在陶瓷套管61的表面形成密接的耐等离子体膜63。

基底膜62例如能够通过APS(Atmospheric Plasma Spraying)喷涂法形成。此处，在作为基底膜62形成氧化钇基底膜的情况下，即使之后在其表面直接形成耐等离子体膜63，也能够形成表现出高附着力的耐等离子体膜63。另一方面，在作为基底膜62形成铝基底膜的情况下，虽然也能够在其表面直接形成耐等离子体膜63，但优选以使其表面变得粗糙的程度实施喷砂处理，从而能够利用锚固效应实现耐等离子体膜63的附着力的提高。另外，即使在形成氧化钇基底膜的情况下，也可以进行使其表面变得粗糙的程度的喷砂处理。

在这样形成的基底膜62上，例如通过APS喷涂法等形成耐等离子体膜63。由此，完成具有图3所示的第一结构例的气体排出孔40的喷淋头22的制造。

图4是表示基于陶瓷套管61和基底膜62的组合来对耐等离子体膜63的附着力进行评价的结果的图。其中，陶瓷套管61是氧化铝套管。基底膜62是氧化钇基底膜和铝基底膜，不过，在铝基底膜的情况下，在形成耐等离子体膜63前进行了喷砂处理。

另外，图4中所示的耐等离子体膜中的“SUS”是作为耐等离子体膜63的SUS膜(以下称“耐等离子体SUS膜”)，耐等离子体SUS膜的成膜方法能够使用APS喷涂法。此外，关于图4中所示的“SUS套管”及其结果将在后文描述。

在耐等离子体膜63的附着力的评价中，在耐等离子体膜63上使用粘接剂安装治具，对使用一定的力拉扯治具时的耐等离子体膜63剥离的容易程度进行判定，图中的“○”表示获得了高附着力。

在陶瓷套管61上直接形成耐等离子体氧化铝膜作为耐等离子体膜63的情况下，附着力较低，耐久性存在问题。不过，在基底膜62上形成耐等离子体氧化铝膜的情况下，能够确认耐等离子体氧化铝膜表现出高附着力。

另外，在作为耐等离子体膜63形成耐等离子体氧化钇膜的情况下，即使不形成基底膜62也能够获得高附着力。可认为这是因为氧化钇对氧化铝的润湿性较高。该情况下，气体排出孔40的结构如图5的截面图所示，成为在基材60的成膜面上不形成基底膜62而是直接形成耐等离子体氧化钇膜63A作为耐等离子体膜63的结构。另外，作为耐等离子体膜63的一例的耐等离子体SUS膜不附着于陶瓷套管61。

如上述说明，根据设置于喷淋头22中的气体排出孔40的第一结构例，能够在气体排出孔40的等离子体生成空间S一侧配置具有一定厚度和壁厚的陶瓷套管61，形成对陶瓷套管61具有高附着力的耐等离子体膜63。由此，能够实现对等离子体处理具有高耐久性的喷淋头22。

图6的(a)是表示喷淋头22中设置的气体排出孔40的第二结构例的截面图。

如已说明的那样，在陶瓷套管61的表面直接形成附着力高的耐等离子体膜63是不容易的。因此，为了在陶瓷套管61的表面形成高附着力的耐等离子体膜63，优选设置基底膜62。但另一方面，对于基材60的铝而言，通过利用例如喷砂处理等使表面变得粗糙，则无需设置基底膜62也能够直接形成耐等离子体膜63。

因此，在气体排出孔40的第二结构例中，准备在高度(厚度)方向的一个端面上预先形成有基底膜62的陶瓷套管61，与第一结构例同样地将其粘接到设置于基材60的凹部中。之后，在基材60的配置了陶瓷套管61的面上形成耐等离子体膜63。由此，能够形成对基材60和陶瓷套管61双方具有高附着力的耐等离子体膜63。根据气体排出孔40的第二结构例，由于不需要在基材60上形成基底膜62，因此能够抑制形成基底膜62所需要的成本。

图6的(b)是表示喷淋头22中设置的气体排出孔40的第三结构例的截面图。第三结构例与第一结构例(图3)的不同点在于，具有在基材60中形成贯通孔，且将陶瓷套管61A***、并利用二氧化硅类粘接剂等固定于该贯通孔中的结构，其它的结构与第一结构例相同。

在第三结构例中，陶瓷套管61A的中心孔成为气体排出孔40。陶瓷套管61A具有这样的形状，即，外径一定，且以气体排出孔40的气体排出口一侧的壁厚比作为气体流入口一侧的缓冲室39一侧的壁厚厚的方式，局部地设置有内径差。这是考虑到，气体排出口一侧由于暴露在等离子体中所以需要提高对等离子体的耐久性，而缓冲室39一侧由于暴露在等离子体中的几率较低所以壁厚较薄也无妨。与陶瓷套管61同样地，陶瓷套管61A的气体排出口一侧的壁厚优选1mm以下。

通过使用陶瓷套管61A，除了使用陶瓷套管61时能够获得的效果之外，还能够提高气体排出孔40的内壁对等离子体的耐腐蚀性，并且也能够提高对所使用的气体的耐腐蚀性。另外，在为了***陶瓷套管61A而在基材60中设置的贯通孔的壁面上，不需要形成耐酸铝膜。

此外，作为陶瓷套管61也能够代替氧化铝套管使用由氧化钇构成的氧化钇套管。该情况下，若形成基底膜62则优选使用相同材料构成的氧化钇基底膜。另外，在作为耐等离子体膜63使用耐等离子体氧化钇膜的情况下，也可以不形成基底膜62。

图7的(a)是表示喷淋头22中设置的气体排出孔40的第四结构例的截面图。与第一结构例(图3)相比，第四结构例与第一结构例的不同点在于，代替陶瓷套管61使用由不锈钢构成的SUS套管71，并且不设置基底膜62而是在基材60的成膜面上直接形成耐等离子体膜63。以下对它们的不同点进行说明。

SUS套管71的形状能够与陶瓷套管61的形状相同。SUS套管71被嵌入到设置于基材60的凹部中，使用二氧化硅类粘接剂等粘接。对于SUS套管71，通过例如利用喷砂处理使其表面成为规定的表面粗糙度，能够提高利用喷涂法形成耐等离子体膜63的情况下的与耐等离子体膜63间的附着力。因此，在使用SUS套管71的情况下不需要基底膜62。另外，不锈钢的线膨胀系数与铝的线膨胀系数相近。因此，即使增大SUS套管71的外径，在其与基材60的接合边界处也不容易产生裂纹，对于因对喷淋头22进行等离子体处理而产生的热循环，表现出良好的耐久性。

耐等离子体膜63除了使用耐等离子体氧化铝膜、耐等离子体氧化钇膜之外，还能够使用耐等离子体SUS膜。与耐等离子体氧化铝膜和耐等离子体氧化钇膜同样地，耐等离子体SUS膜能够利用APS喷涂法形成，其厚度为50μm～400μm，优选100μm～200μm。

关于气体排出孔40中配置有SUS套管71的喷淋头22的制造步骤，除了不形成基底膜62这一点之外与针对第一结构例(图3)说明的喷淋头22的制造步骤相同，故省略说明。使用了SUS套管71的喷淋头22能够发挥与使用了陶瓷套管61的喷淋头22同样的效果。此外，使用了SUS套管71的喷淋头22可以不形成基底膜62，因此具有能够缩短制造步骤的优点。

如图4所示，对于SUS套管71，耐等离子体氧化铝膜、耐等离子体氧化钇膜和耐等离子体SUS膜全部都表现出高附着力，因此通过使用SUS套管71，耐等离子体膜63的选择自由度增大。

图7的(b)是表示喷淋头22中设置的气体排出孔40的第五结构例的截面图。第五结构例与第四结构例(图7的(a))的不同点在于，具有在基材60中形成贯通孔，且将SUS套管71A***、并利用二氧化硅类粘接剂等粘接在该贯通孔中的结构，其它的结构与第四结构例相同。

在第五结构例中，与上述的第三结构例(图6的(b))同样地，SUS套管71A的中心孔成为气体排出孔40。通过使用SUS套管71A，能够提高气体排出孔40的内壁对等离子体的耐腐蚀性，并且也能够提高对所使用的气体的耐腐蚀性。

图8的(a)、(b)是表示喷淋头22中设置的气体排出孔40的第六结构例的截面图。在上述第一结构例至第五结构例中，气体排出孔40中由套管带来长度方向(处理气体流动的方向)设置的高低差。例如，在使用由多种气体构成的处理气体的情况下，利用该高低差带来的节流效应，能够提高处理气体的均匀性。不过，气体排出孔40内的高低差并不需要必须与气体排出孔40的长度方向正交。

图8的(a)表示使用了在中心孔设置有倾斜面(锥面)的陶瓷套管61B的结构例，除了使用陶瓷套管61B这一点之外的结构与第一结构例(图3)的结构相同。而图8的(b)表示使用了在中心孔设置有锥面的SUS套管71B的结构例，除了使用SUS套管71B这一点之外的结构与第五结构例(图7的(b))相同。

另外，同样地也可以使设置在陶瓷套管61A的内周的高低差倾斜，也可以在SUS套管71的中心孔设置锥面。此外，气体排出孔40并不需要必须在其内部具有高低差，不过，在不设置高低差的情况下，需要将等离子体生成空间S一侧的套管的径向壁厚设定为能够获得对等离子体的期望的耐久性。

以上使用上述实施方式对本发明进行说明，但本发明并不限定于上述实施方式。例如，在上述实施方式中，耐等离子体膜63由氧化钇或氧化铝单独构成，但也可以由混合材料构成。不过，在由氧化钇单独构成耐等离子体膜63的情况下，该耐等离子体膜63对等离子体的耐性(以下称“耐等离子体性”)得到提高，但氧化钇对酸的耐性(以下称“耐酸性”)较低。因而，在等离子体处理装置11维护时，腔室20对大气开放，大气中的水分与残留在腔室20内的沉积物、气体的氯化物发生反应而生成盐酸(HCl)等酸，耐等离子体膜63可能因该酸而受到损伤。为此，可以考虑在氧化钇中混合具有耐酸性的氧化铝来提高耐等离子体膜63的耐酸性，但该情况下，由于氧化铝和氧化钇保持颗粒状存在于耐等离子体膜63中，产生了晶界，所以耐等离子体性降低。不过，若在混合材料中含有熔融的硅(Si)，则混合材料的组织会变质成玻璃质，变得致密化从而不容易产生晶界。因此，在出于提高耐酸性的目的而利用含有氧化铝的混合材料构成耐等离子体膜63的情况下，优选在混合材料中加入用于抑制晶界产生的硅化合物，例如氧化硅或氮化硅。

图9是表示对变更了构成材料时的耐等离子体膜63的耐等离子体性进行评价的结果的图。耐等离子体膜63在任一构成材料的情况下均利用APS喷涂法等形成，作为构成材料，单独使用氧化铝(以下称“氧化铝喷涂”)，单独使用氧化钇(以下称“氧化钇喷涂”)，使用氧化铝、氧化钇和氧化硅(SiO₂)的混合材料(以下称“混合喷涂A”)，以及使用氧化铝、氧化钇、氧化硅(SiO₂)和氮化硅(Si₃N₄)的混合材料(以下称“混合喷涂B”)。另外，作为等离子体使用从氯化溴(BCl₃)和氯(Cl₂)的混合气体生成的等离子体，评价将各耐等离子体膜63在该等离子体中暴露一定时间后的损耗量。另外，以氧化钇喷涂的耐等离子体膜63的损耗量为1将各耐等离子体膜63的损耗量标准化。

如图9所示，氧化铝喷涂的耐等离子体膜63的损耗量为9，混合喷涂A和混合喷涂B的耐等离子体膜63的损耗量为1。即，可知混合喷涂A和混合喷涂B具有与氧化钇喷涂同等的耐等离子体性。另外，利用SEM确认混合喷涂A和混合喷涂B的耐等离子体膜63的组织，可确认未生成晶界，组织变质成玻璃质而变得致密化。由此可知，在混合喷涂A和混合喷涂B的耐等离子体膜63中，通过组织的致密化弥补了因混合氧化钇以外的材料而引起的耐等离子体性的降低。

图10是表示基于陶瓷套管61、SUS套管71和基底膜62的组合来对混合喷涂A、B的耐等离子体膜63的附着力进行评价的结果的图。其中，此处的陶瓷套管61是氧化铝套管或氧化钇套管，基底膜62为氧化钇基底膜。

在图10的耐等离子体膜63的附着力的评价中，与图4的评价同样地，在耐等离子体膜63上使用粘接剂安装治具，对使用一定的力拉扯治具时的耐等离子体膜63剥离的容易程度进行判定，图中的“○”表示获得了高附着力。

在陶瓷套管61上直接形成混合喷涂A、B的耐等离子体膜63的情况下，附着力较低，耐久性存在问题。不过，在基底膜62上形成混合喷涂A、B的耐等离子体膜63的情况下，能够确认耐等离子体膜63表现出高附着力。另一方面，在SUS套管71上直接地或隔着基底膜62形成混合喷涂A、B的耐等离子体膜63的情况下，能够确认耐等离子体膜63表现出高附着力。

根据以上说明可知，若通过混合喷涂A、B来构成耐等离子体膜63，则不仅能够利用所含的氧化铝来确保耐酸性，还能够利用因所含的硅化合物带来的组织的致密化来确保耐等离子体性。另外，在陶瓷套管61上形成混合喷涂A、B的耐等离子体膜63的情况下，从耐等离子体膜63的附着力的观点出发，优选形成基底膜62。另一方面，在SUS套管71上形成混合喷涂A、B的耐等离子体膜63的情况下，则基底膜62可以形成也可以不形成。

上述的混合喷涂A含有氧化硅，混合喷涂B含有氧化硅和氮化硅，不过，由于硅对组织的致密化(变质成玻璃质)的贡献较大，所以只要耐等离子体膜63含有任意的硅化合物就能够使组织致密化，例如即使耐等离子体膜63不含氧化硅而是由氧化铝、氧化钇和氮化硅的混合材料构成，也能够使组织致密化。

另外，在耐等离子体膜63由混合喷涂A、B构成的情况下，为了可靠地进行组织的致密化，优选不采用将氧化铝、氧化钇、氧化硅和/或氮化硅各自的粉体混合后直接喷涂的方法，而是利用喷雾造粒法将氧化铝、氧化钇、氧化硅和/或氮化硅混合，使用混合得到的造粒粉进行喷涂。

另外，在上述实施方式中，作为等离子体处理装置11以电感耦合型等离子体处理装置为例进行了说明，但不限于此，等离子体处理装置11也可以是通过对喷淋头22供给高频电力来在等离子体生成空间S中生成等离子体的电容耦合型等离子体处理装置。

此外，作为等离子体处理装置11以对基板进行等离子体蚀刻的装置为例进行了说明，但不限于此，也可以是成膜装置、灰化装置、离子注入装置等其它的等离子体处理装置。另外，作为基板G以FPD用玻璃基板为例进行了说明，但即使是其它的基板(例如半导体晶圆)也能够应用本发明。

Claims (12)

1.一种设置在等离子体处理装置中的喷淋头，其特征在于：

所述喷淋头包括：

基材，其由铝构成，包括气体排出孔，所述气体排出孔具有位于所述等离子体处理装置的等离子体生成空间侧的气体排出口，从所述气体排出口排出处理气体，所述基材还包括形成于所述气体排出孔的所述气体排出口一侧的凹部；

由不锈钢构成，固定于所述凹部中的圆筒状的套管；和

将所述套管的表面和所述基材的配置有所述套管的面覆盖的耐等离子体膜。

2.如权利要求1所述的喷淋头，其特征在于：

在形成所述气体排出孔的壁面上形成有耐酸铝膜。

3.如权利要求1或2所述的喷淋头，其特征在于：

所述耐等离子体膜是氧化铝膜、氧化钇膜或不锈钢膜。

4.如权利要求1或2所述的喷淋头，其特征在于：

所述耐等离子体膜由混合喷镀膜构成，所述混合喷镀膜除了氧化铝、氧化钇之外还包含氧化硅和氮化硅的至少一者。

5.如权利要求1或2所述的喷淋头，其特征在于：

所述套管的内径为φ1mm～φ2mm，外径为4mm～8mm，高度为3mm～5mm。

6.如权利要求5所述的喷淋头，其特征在于：

所述套管的径向壁厚为1mm以上。

7.如权利要求1或2所述的喷淋头，其特征在于：

所述气体排出孔在所述基材中的直径大于所述套管的内径且小于所述套管的外径。

8.如权利要求1或2所述的喷淋头，其特征在于：

所述套管的外径一定而内径存在差，所述套管在所述气体排出孔的气体排出口一侧的壁厚比气体流入口一侧的壁厚厚。

9.一种等离子体处理装置，其特征在于，包括：

具有供载置基板的基板载置面的载置台；

将所述载置台收纳在内部的腔室；

以与载置于所述载置台上的基板相对的方式配置的、对所述腔室内供给处理气体的喷淋头；和

在所述腔室的内部生成所述处理气体的等离子体的等离子体生成机构，

所述等离子体处理装置利用所述等离子体对载置于所述载置台上的基板实施处理，

所述喷淋头包括：

基材，其由铝构成，包括气体排出孔，所述气体排出孔具有位于所述等离子体处理装置的等离子体生成空间侧的气体排出口，从所述气体排出口向所述腔室内排出所述处理气体，所述基材还包括形成于所述气体排出孔的所述气体排出口一侧的凹部；

由不锈钢构成，固定于所述凹部中的圆筒状的套管；和

将所述套管的表面和所述基材的配置有所述套管的面覆盖的耐等离子体膜。

10.如权利要求9所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述耐等离子体膜是氧化铝膜、氧化钇膜或不锈钢膜。

11.如权利要求9所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述耐等离子体膜由混合喷镀膜构成，所述混合喷镀膜除了氧化铝、氧化钇之外还包含氧化硅和氮化硅的至少一者。

12.如权利要求9～11中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述套管的内径为φ1mm～φ2mm，外径为4mm～8mm，高度为3mm～5mm。