JP2000124196A - プラズマエッチング法に基づくポリメタル積層体の形成方法 - Google Patents
プラズマエッチング法に基づくポリメタル積層体の形成方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】不純物を含有したポリシリコン層と金属層と
を、不純物の導電形に依存することなく、且つ、高精度
にてエッチングする方法を提供する。 【解決手段】ポリメタル積層体の形成方法は、（イ）基
体６０を、ヨウ化物が内壁に堆積したエッチング用チャ
ンバーに搬入した後、（ロ）フッ素含有ガスを用いてエ
ッチング用チャンバーの内壁に堆積したヨウ化物をから
脱離させながら、かかる脱離したヨウ化物と該フッ素含
有ガスとに基づき金属層６３をプラズマエッチングし、
次いで、（ハ）ヨウ素含有ガスを用いて不純物を含有し
たポリシリコン層６２をプラズマエッチングし、以て、
基体６０上にポリシリコン層６２と金属層６３とが順次
積層されたポリメタル積層体を形成し、併せて、ヨウ素
含有ガスとポリシリコン層との反応生成物であるヨウ化
物をエッチング用チャンバーの内壁に堆積させる各工程
から成る。
を、不純物の導電形に依存することなく、且つ、高精度
にてエッチングする方法を提供する。 【解決手段】ポリメタル積層体の形成方法は、（イ）基
体６０を、ヨウ化物が内壁に堆積したエッチング用チャ
ンバーに搬入した後、（ロ）フッ素含有ガスを用いてエ
ッチング用チャンバーの内壁に堆積したヨウ化物をから
脱離させながら、かかる脱離したヨウ化物と該フッ素含
有ガスとに基づき金属層６３をプラズマエッチングし、
次いで、（ハ）ヨウ素含有ガスを用いて不純物を含有し
たポリシリコン層６２をプラズマエッチングし、以て、
基体６０上にポリシリコン層６２と金属層６３とが順次
積層されたポリメタル積層体を形成し、併せて、ヨウ素
含有ガスとポリシリコン層との反応生成物であるヨウ化
物をエッチング用チャンバーの内壁に堆積させる各工程
から成る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基体上にポリシリ
コン層と金属層若しくは金属化合物層とが順次積層され
たポリメタル積層体のプラズマエッチング法に基づく形
成方法に関する。
コン層と金属層若しくは金属化合物層とが順次積層され
たポリメタル積層体のプラズマエッチング法に基づく形
成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＣＭＯＳ半導体装置においては、
Ｎチャネル型ＭＯＳ半導体装置及びＰチャネル型ＭＯＳ
半導体装置共、ポリシリコン層に含有される不純物をＮ
形不純物とし、Ｎチャネル型ＭＯＳ半導体装置において
は表面チャネル型、Ｐチャネル型ＭＯＳ半導体装置にお
いては埋込チャネル型とする構造が採用されてきた。し
かしながら、半導体装置の微細化に伴い、埋込チャネル
型の短チャネル効果が無視できないといった技術的背景
から、Ｎチャネル型ＭＯＳ半導体装置においてはポリシ
リコン層に含有される不純物をＮ形不純物とし、Ｐチャ
ネル型ＭＯＳ半導体装置においてはポリシリコン層に含
有される不純物をＰ形不純物とする、所謂、デュアルゲ
ート構造が採用されようとしている。
Ｎチャネル型ＭＯＳ半導体装置及びＰチャネル型ＭＯＳ
半導体装置共、ポリシリコン層に含有される不純物をＮ
形不純物とし、Ｎチャネル型ＭＯＳ半導体装置において
は表面チャネル型、Ｐチャネル型ＭＯＳ半導体装置にお
いては埋込チャネル型とする構造が採用されてきた。し
かしながら、半導体装置の微細化に伴い、埋込チャネル
型の短チャネル効果が無視できないといった技術的背景
から、Ｎチャネル型ＭＯＳ半導体装置においてはポリシ
リコン層に含有される不純物をＮ形不純物とし、Ｐチャ
ネル型ＭＯＳ半導体装置においてはポリシリコン層に含
有される不純物をＰ形不純物とする、所謂、デュアルゲ
ート構造が採用されようとしている。
【０００３】デュアルゲート構造を得るためには、通
常、Ｎチャネル型ＭＯＳ半導体装置を形成すべき領域上
のポリシリコン層にイオン注入法に基づきＮ形不純物を
イオン注入し、次いで、Ｐチャネル型ＭＯＳ半導体装置
を形成すべき領域上のポリシリコン層にイオン注入法に
基づきＰ形不純物をイオン注入する。イオン注入の順序
は逆であってもよい。そして、かかるポリシリコン層を
ドライエッチングすることによって、ゲート電極を形成
する。
常、Ｎチャネル型ＭＯＳ半導体装置を形成すべき領域上
のポリシリコン層にイオン注入法に基づきＮ形不純物を
イオン注入し、次いで、Ｐチャネル型ＭＯＳ半導体装置
を形成すべき領域上のポリシリコン層にイオン注入法に
基づきＰ形不純物をイオン注入する。イオン注入の順序
は逆であってもよい。そして、かかるポリシリコン層を
ドライエッチングすることによって、ゲート電極を形成
する。
【０００４】ところで、ポリシリコン層のエッチング速
度は、含有する不純物の導電形に依存することが知られ
ている。即ち、ポリシリコン層表面にラジカルが到達し
たとき、ポリシリコン層表面から電子が供給され得るポ
リシリコン層（Ｎ形不純物を含有するポリシリコン層）
と、ポリシリコン層表面から電子が供給されないポリシ
リコン層（Ｐ形不純物を含有するポリシリコン層）とで
は、エッチング速度の大きな差があり、その結果、エッ
チング後の形状に差異が生じる。それ故、０．０１μｍ
レベルの形状制御が要求される次世代以降のＣＭＯＳ半
導体装置においては、この問題の解決は重要課題の１つ
である。
度は、含有する不純物の導電形に依存することが知られ
ている。即ち、ポリシリコン層表面にラジカルが到達し
たとき、ポリシリコン層表面から電子が供給され得るポ
リシリコン層（Ｎ形不純物を含有するポリシリコン層）
と、ポリシリコン層表面から電子が供給されないポリシ
リコン層（Ｐ形不純物を含有するポリシリコン層）とで
は、エッチング速度の大きな差があり、その結果、エッ
チング後の形状に差異が生じる。それ故、０．０１μｍ
レベルの形状制御が要求される次世代以降のＣＭＯＳ半
導体装置においては、この問題の解決は重要課題の１つ
である。
【０００５】例えばフルサリサイド構造を前提とする半
導体装置の製造プロセスにおいては、ゲート電極はポリ
シリコン層単層にて構成される。従って、不純物を含有
していないポリシリコン層をエッチングした後、ポリシ
リコン層にＮ形不純物及びＰ形不純物を導入すればよ
い。これによって、上述の問題を回避することができ
る。
導体装置の製造プロセスにおいては、ゲート電極はポリ
シリコン層単層にて構成される。従って、不純物を含有
していないポリシリコン層をエッチングした後、ポリシ
リコン層にＮ形不純物及びＰ形不純物を導入すればよ
い。これによって、上述の問題を回避することができ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】近年、ゲート電極の低
抵抗化技術として、ポリメタル構造が着目されている。
このポリメタル構造のゲート電極は、不純物を含有した
ポリシリコン層と金属層若しくは金属化合物層とが順次
積層された構造を有する。デュアルゲート構造とポリメ
タル構造とを組み合わせたゲート電極を形成するために
は、先ず、Ｎチャネル型ＭＯＳ半導体装置を形成すべき
領域上のポリシリコン層にイオン注入法に基づきＮ形不
純物をイオン注入し、次いで、Ｐチャネル型ＭＯＳ半導
体装置を形成すべき領域上のポリシリコン層にイオン注
入法に基づきＰ形不純物をイオン注入する。イオン注入
の順序は逆であってもよい。そして、ポリシリコン層上
に例えばタングステン層を積層した後、タングステン層
及びポリシリコン層のドライエッチングを行う。このと
き、上述の問題、即ち、含有する不純物の導電形に依存
してポリシリコン層のエッチング速度に差が生じ、その
結果、エッチング後の形状に差異が生じるといった問題
が発生する。尚、不純物を含有していないポリシリコン
層の上にタングステン層を積層した後、ポリシリコン層
に不純物を導入することは不可能である。
抵抗化技術として、ポリメタル構造が着目されている。
このポリメタル構造のゲート電極は、不純物を含有した
ポリシリコン層と金属層若しくは金属化合物層とが順次
積層された構造を有する。デュアルゲート構造とポリメ
タル構造とを組み合わせたゲート電極を形成するために
は、先ず、Ｎチャネル型ＭＯＳ半導体装置を形成すべき
領域上のポリシリコン層にイオン注入法に基づきＮ形不
純物をイオン注入し、次いで、Ｐチャネル型ＭＯＳ半導
体装置を形成すべき領域上のポリシリコン層にイオン注
入法に基づきＰ形不純物をイオン注入する。イオン注入
の順序は逆であってもよい。そして、ポリシリコン層上
に例えばタングステン層を積層した後、タングステン層
及びポリシリコン層のドライエッチングを行う。このと
き、上述の問題、即ち、含有する不純物の導電形に依存
してポリシリコン層のエッチング速度に差が生じ、その
結果、エッチング後の形状に差異が生じるといった問題
が発生する。尚、不純物を含有していないポリシリコン
層の上にタングステン層を積層した後、ポリシリコン層
に不純物を導入することは不可能である。
【０００７】また、金属層若しくは金属化合物層のプラ
ズマエッチングにおいて、フッ素含有ガスを用いた場
合、プラズマエッチングされた金属層若しくは金属化合
物層にはアンダーカットが発生し易いといった問題もあ
る。
ズマエッチングにおいて、フッ素含有ガスを用いた場
合、プラズマエッチングされた金属層若しくは金属化合
物層にはアンダーカットが発生し易いといった問題もあ
る。
【０００８】従って、本発明の目的は、不純物を含有し
たポリシリコン層と金属層若しくは金属化合物層とを、
不純物の導電形に依存することなく、且つ、高精度にて
エッチングする方法を提供することにある。
たポリシリコン層と金属層若しくは金属化合物層とを、
不純物の導電形に依存することなく、且つ、高精度にて
エッチングする方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明のプラズマエッチング法に基づくポリメタル
積層体の形成方法は、（イ）不純物を含有したポリシリ
コン層と金属層若しくは金属化合物層とが順次積層され
た基体を、ヨウ化物が内壁に堆積したエッチング用チャ
ンバーに搬入した後、（ロ）フッ素含有ガスを用いてエ
ッチング用チャンバーの内壁に堆積したヨウ化物をエッ
チング用チャンバーの内壁から脱離させながら、かかる
脱離したヨウ化物と該フッ素含有ガスとに基づき金属層
若しくは金属化合物層をプラズマエッチングし、次い
で、（ハ）ヨウ素含有ガスを用いてポリシリコン層をプ
ラズマエッチングし、以て、基体上にポリシリコン層と
金属層若しくは金属化合物層とが順次積層されたポリメ
タル積層体を形成し、併せて、ヨウ素含有ガスとポリシ
リコン層との反応生成物であるヨウ化物をエッチング用
チャンバーの内壁に堆積させる、各工程から成ることを
特徴とする。
めの本発明のプラズマエッチング法に基づくポリメタル
積層体の形成方法は、（イ）不純物を含有したポリシリ
コン層と金属層若しくは金属化合物層とが順次積層され
た基体を、ヨウ化物が内壁に堆積したエッチング用チャ
ンバーに搬入した後、（ロ）フッ素含有ガスを用いてエ
ッチング用チャンバーの内壁に堆積したヨウ化物をエッ
チング用チャンバーの内壁から脱離させながら、かかる
脱離したヨウ化物と該フッ素含有ガスとに基づき金属層
若しくは金属化合物層をプラズマエッチングし、次い
で、（ハ）ヨウ素含有ガスを用いてポリシリコン層をプ
ラズマエッチングし、以て、基体上にポリシリコン層と
金属層若しくは金属化合物層とが順次積層されたポリメ
タル積層体を形成し、併せて、ヨウ素含有ガスとポリシ
リコン層との反応生成物であるヨウ化物をエッチング用
チャンバーの内壁に堆積させる、各工程から成ることを
特徴とする。
【００１０】ここで、エッチング用チャンバーの内壁と
は、エッチング用チャンバーの側壁、天板等であって、
エッチング用チャンバーに面した壁面を意味する。ま
た、エッチング用チャンバーの内壁に堆積したヨウ化物
がエッチング用チャンバーの内壁から脱離するとは、エ
ッチング用チャンバーの内壁に堆積したヨウ化物とフッ
素含有ガスとが反応し、反応後のヨウ化物がエッチング
用チャンバーの内壁から剥離する状態、及び、フッ素含
有ガスがエッチング用チャンバーの内壁に堆積したヨウ
化物に衝突する結果、ヨウ化物がエッチング用チャンバ
ーの内壁から剥離する状態の両方の状態を意味する。エ
ッチング用チャンバーの内壁から脱離したヨウ化物の形
態や構造は、エッチング用チャンバーの内壁に堆積した
ヨウ化物の形態や構造と同じ場合もあるし、異なる場合
もある。エッチング用チャンバーの内壁に堆積したヨウ
化物は、一般に、シリコン原子とヨウ素原子、炭素原子
とヨウ素原子、あるいは、シリコン原子と炭素原子とヨ
ウ素原子とから構成される。尚、シリコン原子、炭素原
子、ヨウ素原子のそれぞれの起源は、主に、ポリシリコ
ン層、プラズマエッチングの際に用いられるレジスト材
料、ヨウ素含有ガスである。
は、エッチング用チャンバーの側壁、天板等であって、
エッチング用チャンバーに面した壁面を意味する。ま
た、エッチング用チャンバーの内壁に堆積したヨウ化物
がエッチング用チャンバーの内壁から脱離するとは、エ
ッチング用チャンバーの内壁に堆積したヨウ化物とフッ
素含有ガスとが反応し、反応後のヨウ化物がエッチング
用チャンバーの内壁から剥離する状態、及び、フッ素含
有ガスがエッチング用チャンバーの内壁に堆積したヨウ
化物に衝突する結果、ヨウ化物がエッチング用チャンバ
ーの内壁から剥離する状態の両方の状態を意味する。エ
ッチング用チャンバーの内壁から脱離したヨウ化物の形
態や構造は、エッチング用チャンバーの内壁に堆積した
ヨウ化物の形態や構造と同じ場合もあるし、異なる場合
もある。エッチング用チャンバーの内壁に堆積したヨウ
化物は、一般に、シリコン原子とヨウ素原子、炭素原子
とヨウ素原子、あるいは、シリコン原子と炭素原子とヨ
ウ素原子とから構成される。尚、シリコン原子、炭素原
子、ヨウ素原子のそれぞれの起源は、主に、ポリシリコ
ン層、プラズマエッチングの際に用いられるレジスト材
料、ヨウ素含有ガスである。
【００１１】本発明のポリメタル積層体の形成方法にお
いては、ポリシリコン層に含有される不純物として、ホ
ウ素（Ｂ）等のＰ形不純物、ヒ素（Ａｓ）、リン（Ｐ）
等のＮ形不純物を挙げることができる。金属層としてタ
ングステン層を例示することができ、金属化合物層とし
てタングステンシリサイド層を例示することができる。
また、フッ素含有ガスとして、ＳＦ6ガス、ＮＦ3ガス、
又は、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6等のＣmＦ2m+2ガス（但し、ｍは正
の整数）、ＣmＦ2mガス（但し、ｍは２以上の正の整
数）、又はＣmＦ2m-2ガス（但し、ｍは２以上の正の整
数）を挙げることができる。また、ヨウ素含有ガスとし
て、ＨＩガス、Ｉ2ガス、ＣＦ3Ｉガス又はＣ2Ｆ5Ｉガス
を挙げることができる。
いては、ポリシリコン層に含有される不純物として、ホ
ウ素（Ｂ）等のＰ形不純物、ヒ素（Ａｓ）、リン（Ｐ）
等のＮ形不純物を挙げることができる。金属層としてタ
ングステン層を例示することができ、金属化合物層とし
てタングステンシリサイド層を例示することができる。
また、フッ素含有ガスとして、ＳＦ6ガス、ＮＦ3ガス、
又は、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6等のＣmＦ2m+2ガス（但し、ｍは正
の整数）、ＣmＦ2mガス（但し、ｍは２以上の正の整
数）、又はＣmＦ2m-2ガス（但し、ｍは２以上の正の整
数）を挙げることができる。また、ヨウ素含有ガスとし
て、ＨＩガス、Ｉ2ガス、ＣＦ3Ｉガス又はＣ2Ｆ5Ｉガス
を挙げることができる。
【００１２】本発明のポリメタル積層体の形成方法にお
いては、プラズマエッチング条件を調整することによっ
て、ヨウ化物とフッ素含有ガスとに基づく金属層若しく
は金属化合物層のプラズマエッチングの際、金属層若し
くは金属化合物層の側面にヨウ化物を堆積させ、金属層
若しくは金属化合物層の側面をフッ素含有ガスから保護
することが好ましい。尚、脱離したヨウ化物は、専ら金
属層若しくは金属化合物層の側面に堆積し、金属層若し
くは金属化合物層のプラズマエッチングには寄与せず、
金属層若しくは金属化合物層のプラズマエッチングは、
専ら、フッ素含有ガスによって行われる。この金属層若
しくは金属化合物層の側面に堆積したヨウ化物は、後の
工程において、例えばキレート剤を用いて除去すればよ
い。
いては、プラズマエッチング条件を調整することによっ
て、ヨウ化物とフッ素含有ガスとに基づく金属層若しく
は金属化合物層のプラズマエッチングの際、金属層若し
くは金属化合物層の側面にヨウ化物を堆積させ、金属層
若しくは金属化合物層の側面をフッ素含有ガスから保護
することが好ましい。尚、脱離したヨウ化物は、専ら金
属層若しくは金属化合物層の側面に堆積し、金属層若し
くは金属化合物層のプラズマエッチングには寄与せず、
金属層若しくは金属化合物層のプラズマエッチングは、
専ら、フッ素含有ガスによって行われる。この金属層若
しくは金属化合物層の側面に堆積したヨウ化物は、後の
工程において、例えばキレート剤を用いて除去すればよ
い。
【００１３】本発明のポリメタル積層体の形成方法にお
いては、ポリメタル積層体の形成をロット単位で考えて
プラズマエッチングプロセスを構築している。即ち、前
回のポリシリコン層のプラズマエッチングにおいて、ヨ
ウ素含有ガスとポリシリコン層との反応生成物であるヨ
ウ化物をエッチング用チャンバーの内壁に堆積させ、か
かるエッチング用チャンバーの内壁に堆積したヨウ化物
を次の金属層若しくは金属化合物層のプラズマエッチン
グに利用する。
いては、ポリメタル積層体の形成をロット単位で考えて
プラズマエッチングプロセスを構築している。即ち、前
回のポリシリコン層のプラズマエッチングにおいて、ヨ
ウ素含有ガスとポリシリコン層との反応生成物であるヨ
ウ化物をエッチング用チャンバーの内壁に堆積させ、か
かるエッチング用チャンバーの内壁に堆積したヨウ化物
を次の金属層若しくは金属化合物層のプラズマエッチン
グに利用する。
【００１４】前述のとおり、金属層若しくは金属化合物
層のプラズマエッチングにおいて、フッ素含有ガスを用
いた場合、プラズマエッチングされた金属層若しくは金
属化合物層にはアンダーカットが発生し易いという第１
の問題が生じる。また、デュアルゲート構造とポリメタ
ル構造を組み合わせたゲート電極を形成する場合、前述
のとおり、含有する不純物の導電形に依存してポリシリ
コン層のエッチング速度に差が生じ、その結果、エッチ
ング後の形状に差異が生じるといった第２の問題が発生
する。
層のプラズマエッチングにおいて、フッ素含有ガスを用
いた場合、プラズマエッチングされた金属層若しくは金
属化合物層にはアンダーカットが発生し易いという第１
の問題が生じる。また、デュアルゲート構造とポリメタ
ル構造を組み合わせたゲート電極を形成する場合、前述
のとおり、含有する不純物の導電形に依存してポリシリ
コン層のエッチング速度に差が生じ、その結果、エッチ
ング後の形状に差異が生じるといった第２の問題が発生
する。
【００１５】第２の問題を解決するために、本発明のお
いては、エッチング用ガスとして、従来から用いられて
いるＣｌ2ガスよりも反応性が低く、原理的にエッチン
グ後のポリシリコン層の形状に差異が生じ難いヨウ素含
有ガスを用いる。尚、従来の技術においては、ポリシリ
コン層のプラズマエッチングにヨウ素含有ガス、例えば
ＨＩガスを用いると、ヨウ素含有ガスとポリシリコン層
との反応生成物であるヨウ化物の蒸気圧が低いため、ヨ
ウ化物がエッチング用チャンバーの内壁に堆積し、パー
ティクル源となる。それ故、ヨウ素含有ガスをポリシリ
コン層のプラズマエッチングに使用することは現実的で
はなかった。
いては、エッチング用ガスとして、従来から用いられて
いるＣｌ2ガスよりも反応性が低く、原理的にエッチン
グ後のポリシリコン層の形状に差異が生じ難いヨウ素含
有ガスを用いる。尚、従来の技術においては、ポリシリ
コン層のプラズマエッチングにヨウ素含有ガス、例えば
ＨＩガスを用いると、ヨウ素含有ガスとポリシリコン層
との反応生成物であるヨウ化物の蒸気圧が低いため、ヨ
ウ化物がエッチング用チャンバーの内壁に堆積し、パー
ティクル源となる。それ故、ヨウ素含有ガスをポリシリ
コン層のプラズマエッチングに使用することは現実的で
はなかった。
【００１６】本発明においては、ポリシリコン層のプラ
ズマエッチング時、ヨウ素含有ガスとポリシリコン層と
の反応生成物であるヨウ化物をエッチング用チャンバー
の内壁に、敢えて堆積させる。そして、このエッチング
用チャンバーの内壁に堆積したヨウ化物を次の金属層若
しくは金属化合物層のプラズマエッチングに利用する。
フッ素含有ガスを用いてエッチング用チャンバーの内壁
に堆積したヨウ化物をエッチング用チャンバーの内壁か
ら脱離させるので、エッチング用チャンバーの内壁はク
リーニングされる。しかも、かかる脱離したヨウ化物
は、金属層若しくは金属化合物層の側面保護膜として寄
与し得るので、金属層若しくは金属化合物層の異方性加
工が可能となり、第１の問題を確実に回避することがで
きるばかりか、ヨウ化物がパーティクル源となることも
ない。
ズマエッチング時、ヨウ素含有ガスとポリシリコン層と
の反応生成物であるヨウ化物をエッチング用チャンバー
の内壁に、敢えて堆積させる。そして、このエッチング
用チャンバーの内壁に堆積したヨウ化物を次の金属層若
しくは金属化合物層のプラズマエッチングに利用する。
フッ素含有ガスを用いてエッチング用チャンバーの内壁
に堆積したヨウ化物をエッチング用チャンバーの内壁か
ら脱離させるので、エッチング用チャンバーの内壁はク
リーニングされる。しかも、かかる脱離したヨウ化物
は、金属層若しくは金属化合物層の側面保護膜として寄
与し得るので、金属層若しくは金属化合物層の異方性加
工が可能となり、第１の問題を確実に回避することがで
きるばかりか、ヨウ化物がパーティクル源となることも
ない。
【００１７】本発明における基体として、シリコン半導
体基板、ＳＯＩ構造を有する半導体基板、ＧａＡｓ基板
等の化合物半導体を挙げることができる。あるいは又、
シリコン半導体基板や化合物半導体、半絶縁性基板、絶
縁性基板の上に形成された各種の絶縁層や絶縁領域（例
えば、素子分離領域）を例示することができる。絶縁層
としては、ＳｉＯ2、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、Ａｓ
ＳＧ、ＰｂＳＧ、ＳｂＳＧ、ＮＳＧ、ＳＯＧ、ＬＴＯ
（Low Temperature Oxide、低温ＣＶＤ−ＳｉＯ2）、Ｓ
ｉＮ、ＳｉＯＮ等の公知の材料、あるいはこれらの材料
を積層したものを例示することができる。
体基板、ＳＯＩ構造を有する半導体基板、ＧａＡｓ基板
等の化合物半導体を挙げることができる。あるいは又、
シリコン半導体基板や化合物半導体、半絶縁性基板、絶
縁性基板の上に形成された各種の絶縁層や絶縁領域（例
えば、素子分離領域）を例示することができる。絶縁層
としては、ＳｉＯ2、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、Ａｓ
ＳＧ、ＰｂＳＧ、ＳｂＳＧ、ＮＳＧ、ＳＯＧ、ＬＴＯ
（Low Temperature Oxide、低温ＣＶＤ−ＳｉＯ2）、Ｓ
ｉＮ、ＳｉＯＮ等の公知の材料、あるいはこれらの材料
を積層したものを例示することができる。
【００１８】従来のエッチング用チャンバーの側壁は、
通常、ステンレススチールやアルミニウムから作製され
ている。そして、例えばエッチング処理中に、側壁がプ
ラズマに直接曝されることに起因した金属汚染の発生防
止や、ハロゲンガスによる側壁の腐蝕の発生防止のため
に、アルミニウムから作製された側壁の表面にＡｌ2Ｏ3
層（アルマイト層）を形成している。また、ステンレス
スチールから側壁が作製されている場合には、Ａｌ2Ｏ3
製のリフレクターをエッチング用チャンバーの内部の側
壁近傍に配設している。このような状態でエッチング用
チャンバーの加熱を行うと、側壁がアルミニウムから作
製されている場合、アルミニウムとＡｌ2Ｏ3の線膨張率
の差に起因して、側壁の表面に形成されたＡｌ2Ｏ3層に
割れ等が生じ易い。また、Ａｌ2Ｏ3製のリフレクターを
エッチング用チャンバーの内部の側壁近傍に配設した場
合、エッチング用チャンバーの外側からリフレクターを
十分に加熱することが困難であり、高々１００゜Ｃ程度
までしかリフレクターを加熱することができない場合が
ある。
通常、ステンレススチールやアルミニウムから作製され
ている。そして、例えばエッチング処理中に、側壁がプ
ラズマに直接曝されることに起因した金属汚染の発生防
止や、ハロゲンガスによる側壁の腐蝕の発生防止のため
に、アルミニウムから作製された側壁の表面にＡｌ2Ｏ3
層（アルマイト層）を形成している。また、ステンレス
スチールから側壁が作製されている場合には、Ａｌ2Ｏ3
製のリフレクターをエッチング用チャンバーの内部の側
壁近傍に配設している。このような状態でエッチング用
チャンバーの加熱を行うと、側壁がアルミニウムから作
製されている場合、アルミニウムとＡｌ2Ｏ3の線膨張率
の差に起因して、側壁の表面に形成されたＡｌ2Ｏ3層に
割れ等が生じ易い。また、Ａｌ2Ｏ3製のリフレクターを
エッチング用チャンバーの内部の側壁近傍に配設した場
合、エッチング用チャンバーの外側からリフレクターを
十分に加熱することが困難であり、高々１００゜Ｃ程度
までしかリフレクターを加熱することができない場合が
ある。
【００１９】本発明のポリメタル積層体の形成方法にお
いては、内壁にヨウ化物が堆積するエッチング用チャン
バーの部分を、セラミックス部材の組織中にアルミニウ
ム系材料が充填された母材と、該母材の表面に設けられ
たセラミックス層とから成る複合材料から構成し、且
つ、該母材には温度制御手段が配設されている構造とす
ることが、従来のエッチング用チャンバーの側壁におけ
る上述の問題を解決するといった観点から好ましい。エ
ッチング用チャンバーの一部分をこのような構成・構造
とすることによって、母材とセラミックス層とを構成す
る材料間の熱膨張の相違に起因した損傷発生を回避で
き、高温あるいは冷温での使用に十分耐えることがで
き、金属汚染の発生を防止でき、しかも、高い耐腐蝕性
を内壁に付与することができる。
いては、内壁にヨウ化物が堆積するエッチング用チャン
バーの部分を、セラミックス部材の組織中にアルミニウ
ム系材料が充填された母材と、該母材の表面に設けられ
たセラミックス層とから成る複合材料から構成し、且
つ、該母材には温度制御手段が配設されている構造とす
ることが、従来のエッチング用チャンバーの側壁におけ
る上述の問題を解決するといった観点から好ましい。エ
ッチング用チャンバーの一部分をこのような構成・構造
とすることによって、母材とセラミックス層とを構成す
る材料間の熱膨張の相違に起因した損傷発生を回避で
き、高温あるいは冷温での使用に十分耐えることがで
き、金属汚染の発生を防止でき、しかも、高い耐腐蝕性
を内壁に付与することができる。
【００２０】このような構成・構造を有するエッチング
用チャンバーを用いる場合、金属層若しくは金属化合物
層のプラズマエッチング時には複合材料を加熱し、ポリ
シリコン層のプラズマエッチング時には複合材料を冷却
することによって、エッチング用チャンバーの内壁に堆
積したヨウ化物をエッチング用チャンバーの内壁から容
易に脱離させることができ、あるいは又、ヨウ化物をエ
ッチング用チャンバーの内壁に確実に堆積させることが
できる。金属層若しくは金属化合物層のプラズマエッチ
ング時に複合材料を加熱したときの内壁の温度を、５０
゜Ｃ乃至４００゜Ｃ、好ましくは１００゜Ｃ乃至３００
゜Ｃ、一層好ましくは２００゜Ｃ乃至３００゜Ｃとする
ことが望ましい。また、ポリシリコン層のプラズマエッ
チング時に複合材料を冷却したときの内壁の温度を、−
１００゜Ｃ乃至２０゜Ｃ、好ましくは−８０゜Ｃ乃至０
゜Ｃ、一層好ましくは−５０゜Ｃ乃至０゜Ｃとすること
が望ましい。
用チャンバーを用いる場合、金属層若しくは金属化合物
層のプラズマエッチング時には複合材料を加熱し、ポリ
シリコン層のプラズマエッチング時には複合材料を冷却
することによって、エッチング用チャンバーの内壁に堆
積したヨウ化物をエッチング用チャンバーの内壁から容
易に脱離させることができ、あるいは又、ヨウ化物をエ
ッチング用チャンバーの内壁に確実に堆積させることが
できる。金属層若しくは金属化合物層のプラズマエッチ
ング時に複合材料を加熱したときの内壁の温度を、５０
゜Ｃ乃至４００゜Ｃ、好ましくは１００゜Ｃ乃至３００
゜Ｃ、一層好ましくは２００゜Ｃ乃至３００゜Ｃとする
ことが望ましい。また、ポリシリコン層のプラズマエッ
チング時に複合材料を冷却したときの内壁の温度を、−
１００゜Ｃ乃至２０゜Ｃ、好ましくは−８０゜Ｃ乃至０
゜Ｃ、一層好ましくは−５０゜Ｃ乃至０゜Ｃとすること
が望ましい。
【００２１】ヨウ化物が堆積するエッチング用チャンバ
ーの内壁の正確且つ迅速な温度制御のために、母材には
温度制御手段が配設されていることが好ましく、更に
は、温度制御手段は、母材の内部に配設された温度制御
用熱媒体を流す配管から構成されていることが好まし
い。この場合、母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／
Ｋ］としたとき、配管の線膨張率αP［単位：１０-6／
Ｋ］は（α1−４）≦αP≦（α1＋４）を満足すること
が望ましい。場合によっては、温度制御手段をヒータか
ら構成することもできる。ヒータを複合材料の外部に配
設してもよいし、母材の内部に配設してもよく、後者の
場合、母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］とし
たとき、ヒータを構成する材料の線膨張率αH［単位：
１０-6／Ｋ］は（α1−４）≦αH≦（α1＋４）を満足
することが望ましい。尚、ヒータを構成する材料とは、
ヒータの母材と接する部分（例えば鞘管）を構成する材
料を意味する。以下においても同様である。母材の線膨
張率α1とヒータを構成する材料や配管の線膨張率αH，
αPとがこれらの関係を満足することによって、セラミ
ックス層に損傷が発生することを効果的に防止すること
ができる。一般に、線膨張率αは、物体の長さをＬ、０
゜Ｃにおける物体の長さをＬ0、θを温度としたとき、
α＝（ｄＬ／ｄθ）／Ｌ0で表すことができ、単位はＫ
-1（１／Ｋ）であるが、本明細書では、１０-6／Ｋを単
位として線膨張率を表現している。以下、線膨張率を説
明するとき、単位を省略して説明する場合もある。
ーの内壁の正確且つ迅速な温度制御のために、母材には
温度制御手段が配設されていることが好ましく、更に
は、温度制御手段は、母材の内部に配設された温度制御
用熱媒体を流す配管から構成されていることが好まし
い。この場合、母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／
Ｋ］としたとき、配管の線膨張率αP［単位：１０-6／
Ｋ］は（α1−４）≦αP≦（α1＋４）を満足すること
が望ましい。場合によっては、温度制御手段をヒータか
ら構成することもできる。ヒータを複合材料の外部に配
設してもよいし、母材の内部に配設してもよく、後者の
場合、母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］とし
たとき、ヒータを構成する材料の線膨張率αH［単位：
１０-6／Ｋ］は（α1−４）≦αH≦（α1＋４）を満足
することが望ましい。尚、ヒータを構成する材料とは、
ヒータの母材と接する部分（例えば鞘管）を構成する材
料を意味する。以下においても同様である。母材の線膨
張率α1とヒータを構成する材料や配管の線膨張率αH，
αPとがこれらの関係を満足することによって、セラミ
ックス層に損傷が発生することを効果的に防止すること
ができる。一般に、線膨張率αは、物体の長さをＬ、０
゜Ｃにおける物体の長さをＬ0、θを温度としたとき、
α＝（ｄＬ／ｄθ）／Ｌ0で表すことができ、単位はＫ
-1（１／Ｋ）であるが、本明細書では、１０-6／Ｋを単
位として線膨張率を表現している。以下、線膨張率を説
明するとき、単位を省略して説明する場合もある。
【００２２】また、母材の線膨張率をα1［単位：１０
-6／Ｋ］としたとき、セラミックス層の線膨張率α
2［単位：１０-6／Ｋ］は（α1−４）≦α2≦（α1＋
４）の関係を満足することが好ましい。これによって、
例えば３００゜Ｃ程度の高温にて使用しても、母材の線
膨張率α1とセラミックス層の線膨張率α2の差に起因し
たセラミックス層の損傷発生をほぼ確実に防止すること
が可能となる。
-6／Ｋ］としたとき、セラミックス層の線膨張率α
2［単位：１０-6／Ｋ］は（α1−４）≦α2≦（α1＋
４）の関係を満足することが好ましい。これによって、
例えば３００゜Ｃ程度の高温にて使用しても、母材の線
膨張率α1とセラミックス層の線膨張率α2の差に起因し
たセラミックス層の損傷発生をほぼ確実に防止すること
が可能となる。
【００２３】尚、このような母材は、例えば、（Ａ）セ
ラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料を充填
し、以て、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系
材料が充填された母材を作製する工程と、（Ｂ）この母
材の表面にセラミックス層を設ける工程に基づき作製す
ることができる。
ラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料を充填
し、以て、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系
材料が充填された母材を作製する工程と、（Ｂ）この母
材の表面にセラミックス層を設ける工程に基づき作製す
ることができる。
【００２４】この場合、母材を構成するセラミックス部
材の組成をコージエライトセラミックスとし、母材を構
成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａ
ｌ）及びケイ素（Ｓｉ）とし、セラミックス層を構成す
る材料をＡｌ2Ｏ3やＡｌＮとすることができる。セラミ
ックス層を構成する材料には、セラミックス層の線膨張
率や電気特性を調整するために、例えば、ＴｉＯ2を添
加してもよい。（α1−４）≦α2≦（α1＋４）の関係
を満足するように、コージエライトセラミックスとアル
ミニウム系材料との容積比を決定することが望ましい。
あるいは又、コージエライトセラミックス／アルミニウ
ム系材料の容積比を、２５／７５乃至７５／２５、好ま
しくは２５／７５乃至５０／５０とすることが望まし
い。このような容積比にすることによって、母材の線膨
張率の制御だけでなく、母材は、純粋なセラミックスの
電気伝導度や熱伝導度よりも金属に近づいた値を有する
ようになる。その結果、このような母材には、電圧の印
加は勿論のこと、バイアスの印加も可能となる。更に
は、アルミニウム系材料を基準としたとき、アルミニウ
ム系材料には、ケイ素が１２乃至３５体積％、好ましく
は１６乃至３５体積％、一層好ましくは２０乃至３５体
積％含まれていることが、（α1−４）≦α2≦（α1＋
４）の関係を満足する上で望ましい。尚、実際には、コ
ージエライトセラミックスから成るセラミックス部材の
組織中に、アルミニウム（Ａｌ）及びケイ素（Ｓｉ）が
充填され、アルミニウム（Ａｌ）中にケイ素（Ｓｉ）が
含まれているわけではないが、アルミニウム系材料にお
けるアルミニウム（Ａｌ）とケイ素（Ｓｉ）の容積比を
表すために、アルミニウム系材料にはケイ素が含まれて
いるという表現を用いる。以下においても同様である。
材の組成をコージエライトセラミックスとし、母材を構
成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａ
ｌ）及びケイ素（Ｓｉ）とし、セラミックス層を構成す
る材料をＡｌ2Ｏ3やＡｌＮとすることができる。セラミ
ックス層を構成する材料には、セラミックス層の線膨張
率や電気特性を調整するために、例えば、ＴｉＯ2を添
加してもよい。（α1−４）≦α2≦（α1＋４）の関係
を満足するように、コージエライトセラミックスとアル
ミニウム系材料との容積比を決定することが望ましい。
あるいは又、コージエライトセラミックス／アルミニウ
ム系材料の容積比を、２５／７５乃至７５／２５、好ま
しくは２５／７５乃至５０／５０とすることが望まし
い。このような容積比にすることによって、母材の線膨
張率の制御だけでなく、母材は、純粋なセラミックスの
電気伝導度や熱伝導度よりも金属に近づいた値を有する
ようになる。その結果、このような母材には、電圧の印
加は勿論のこと、バイアスの印加も可能となる。更に
は、アルミニウム系材料を基準としたとき、アルミニウ
ム系材料には、ケイ素が１２乃至３５体積％、好ましく
は１６乃至３５体積％、一層好ましくは２０乃至３５体
積％含まれていることが、（α1−４）≦α2≦（α1＋
４）の関係を満足する上で望ましい。尚、実際には、コ
ージエライトセラミックスから成るセラミックス部材の
組織中に、アルミニウム（Ａｌ）及びケイ素（Ｓｉ）が
充填され、アルミニウム（Ａｌ）中にケイ素（Ｓｉ）が
含まれているわけではないが、アルミニウム系材料にお
けるアルミニウム（Ａｌ）とケイ素（Ｓｉ）の容積比を
表すために、アルミニウム系材料にはケイ素が含まれて
いるという表現を用いる。以下においても同様である。
【００２５】母材を構成するセラミックス部材の組成を
コージエライトセラミックスとし、母材を構成するアル
ミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）及びケイ
素（Ｓｉ）とする場合、上記の工程（Ａ）は、容器の中
に多孔質のコージエライトセラミックスを組成としたセ
ラミックス部材を配し、容器内に溶融したアルミニウム
とケイ素とを組成としたアルミニウム系材料を流し込
み、高圧鋳造法にてセラミックス部材中にアルミニウム
系材料を充填する工程から成ることが好ましい。この場
合、セラミックス部材は、例えば、金型プレス成形法、
静水圧成形法（ＣＩＰ法あるいはラバープレス成形法と
も呼ばれる）、鋳込み成形法（スリップキャスティング
法とも呼ばれる）、あるいは泥漿鋳込み成形法によって
コージエライトセラミックスを成形した後、焼成（焼
結）を行うことによって得ることができる。
コージエライトセラミックスとし、母材を構成するアル
ミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）及びケイ
素（Ｓｉ）とする場合、上記の工程（Ａ）は、容器の中
に多孔質のコージエライトセラミックスを組成としたセ
ラミックス部材を配し、容器内に溶融したアルミニウム
とケイ素とを組成としたアルミニウム系材料を流し込
み、高圧鋳造法にてセラミックス部材中にアルミニウム
系材料を充填する工程から成ることが好ましい。この場
合、セラミックス部材は、例えば、金型プレス成形法、
静水圧成形法（ＣＩＰ法あるいはラバープレス成形法と
も呼ばれる）、鋳込み成形法（スリップキャスティング
法とも呼ばれる）、あるいは泥漿鋳込み成形法によって
コージエライトセラミックスを成形した後、焼成（焼
結）を行うことによって得ることができる。
【００２６】尚、セラミックス部材を、コージエライト
セラミックス粉末を成形した後、焼成することにより作
製することができるが、コージエライトセラミックス粉
末とコージエライトセラミックス繊維との混合物を焼成
（焼結）することにより作製することが、多孔質のセラ
ミックス部材を得る上で、また、母材作製の際にセラミ
ックス部材に損傷が発生することを防ぐ上で、好まし
い。後者の場合、焼成体（焼結体）におけるコージエラ
イトセラミックス繊維の割合は、１乃至２０体積％、好
ましくは１乃至１０体積％、一層好ましくは１乃至５体
積％であることが望ましい。また、コージエライトセラ
ミックス粉末の平均粒径は１乃至１００μｍ、好ましく
は５乃至５０μｍ、一層好ましくは５乃至１０μｍであ
り、コージエライトセラミックス繊維の平均直径は２乃
至１０μｍ、好ましくは３乃至５μｍであり、平均長さ
は０．１乃至１０ｍｍ、好ましくは１乃至２ｍｍである
ことが望ましい。更には、コージエライトセラミックス
粉末とコージエライトセラミックス繊維との混合物を８
００乃至１２００゜Ｃ、好ましくは８００乃至１１００
゜Ｃにて焼成（焼結）することが望ましい。また、セラ
ミックス部材の空孔率は２５乃至７５％、好ましくは５
０乃至７５％であることが望ましい。
セラミックス粉末を成形した後、焼成することにより作
製することができるが、コージエライトセラミックス粉
末とコージエライトセラミックス繊維との混合物を焼成
（焼結）することにより作製することが、多孔質のセラ
ミックス部材を得る上で、また、母材作製の際にセラミ
ックス部材に損傷が発生することを防ぐ上で、好まし
い。後者の場合、焼成体（焼結体）におけるコージエラ
イトセラミックス繊維の割合は、１乃至２０体積％、好
ましくは１乃至１０体積％、一層好ましくは１乃至５体
積％であることが望ましい。また、コージエライトセラ
ミックス粉末の平均粒径は１乃至１００μｍ、好ましく
は５乃至５０μｍ、一層好ましくは５乃至１０μｍであ
り、コージエライトセラミックス繊維の平均直径は２乃
至１０μｍ、好ましくは３乃至５μｍであり、平均長さ
は０．１乃至１０ｍｍ、好ましくは１乃至２ｍｍである
ことが望ましい。更には、コージエライトセラミックス
粉末とコージエライトセラミックス繊維との混合物を８
００乃至１２００゜Ｃ、好ましくは８００乃至１１００
゜Ｃにて焼成（焼結）することが望ましい。また、セラ
ミックス部材の空孔率は２５乃至７５％、好ましくは５
０乃至７５％であることが望ましい。
【００２７】また、容器内に溶融したアルミニウム系材
料を流し込む際のセラミックス部材の温度を５００乃至
１０００゜Ｃ、好ましくは７００乃至８００゜Ｃとし、
容器内に溶融したアルミニウム系材料を流し込む際のア
ルミニウム系材料の温度を７００乃至１０００゜Ｃ、好
ましくは７５０乃至９００゜Ｃとし、高圧鋳造法にてセ
ラミックス部材中にアルミニウム系材料を充填する際に
加える絶対圧を２００乃至１５００ｋｇｆ／ｃｍ2、好
ましくは８００乃至１０００ｋｇｆ／ｃｍ2とすること
が望ましい。
料を流し込む際のセラミックス部材の温度を５００乃至
１０００゜Ｃ、好ましくは７００乃至８００゜Ｃとし、
容器内に溶融したアルミニウム系材料を流し込む際のア
ルミニウム系材料の温度を７００乃至１０００゜Ｃ、好
ましくは７５０乃至９００゜Ｃとし、高圧鋳造法にてセ
ラミックス部材中にアルミニウム系材料を充填する際に
加える絶対圧を２００乃至１５００ｋｇｆ／ｃｍ2、好
ましくは８００乃至１０００ｋｇｆ／ｃｍ2とすること
が望ましい。
【００２８】あるいは又、母材を構成するセラミックス
部材の組成を窒化アルミニウム（ＡｌＮ）とし、母材を
構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａ
ｌ）あるいはアルミニウム（Ａｌ）とケイ素（Ｓｉ）と
し、セラミックス層を構成する材料をＡｌ2Ｏ3やＡｌＮ
とすることができる。尚、セラミックス層を構成する材
料には、セラミックス層の線膨張率や電気特性を調整す
るために、例えば、ＴｉＯ2やＹxＯyを添加してもよ
い。この場合、（α1−４）≦α2≦（α1＋４）の関係
を満足するように、窒化アルミニウムとアルミニウム系
材料との容積比を決定することが好ましい。あるいは
又、窒化アルミニウム／アルミニウム系材料の容積比
を、４０／６０乃至８０／２０、好ましくは６０／４０
乃至７０／３０とすることが望ましい。このような容積
比にすることによって、母材の線膨張率の制御だけでな
く、母材は、純粋なセラミックスの電気伝導度や熱伝導
度よりも金属に近づいた値を有するようになり、このよ
うな母材には電圧の印加は勿論のこと、バイアスの印加
も可能となる。尚、母材を構成するアルミニウム系材料
の組成をアルミニウム及びケイ素とする場合、アルミニ
ウム系材料にはケイ素が１２乃至３５体積％、好ましく
は１６乃至３５体積％、一層好ましくは２０乃至３５体
積％含まれていることが、（α1−４）≦α2≦（α1＋
４）を満足する上で望ましい。
部材の組成を窒化アルミニウム（ＡｌＮ）とし、母材を
構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａ
ｌ）あるいはアルミニウム（Ａｌ）とケイ素（Ｓｉ）と
し、セラミックス層を構成する材料をＡｌ2Ｏ3やＡｌＮ
とすることができる。尚、セラミックス層を構成する材
料には、セラミックス層の線膨張率や電気特性を調整す
るために、例えば、ＴｉＯ2やＹxＯyを添加してもよ
い。この場合、（α1−４）≦α2≦（α1＋４）の関係
を満足するように、窒化アルミニウムとアルミニウム系
材料との容積比を決定することが好ましい。あるいは
又、窒化アルミニウム／アルミニウム系材料の容積比
を、４０／６０乃至８０／２０、好ましくは６０／４０
乃至７０／３０とすることが望ましい。このような容積
比にすることによって、母材の線膨張率の制御だけでな
く、母材は、純粋なセラミックスの電気伝導度や熱伝導
度よりも金属に近づいた値を有するようになり、このよ
うな母材には電圧の印加は勿論のこと、バイアスの印加
も可能となる。尚、母材を構成するアルミニウム系材料
の組成をアルミニウム及びケイ素とする場合、アルミニ
ウム系材料にはケイ素が１２乃至３５体積％、好ましく
は１６乃至３５体積％、一層好ましくは２０乃至３５体
積％含まれていることが、（α1−４）≦α2≦（α1＋
４）を満足する上で望ましい。
【００２９】母材を構成するセラミックス部材の組成を
窒化アルミニウム（ＡｌＮ）とし、母材を構成するアル
ミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）とした場
合、前述の工程（Ａ）は、非加圧金属浸透法に基づき、
窒化アルミニウム粒子から成形されたセラミックス部材
に溶融したアルミニウムを組成としたアルミニウム系材
料を非加圧状態にて浸透させる工程から成ることが好ま
しい。あるいは又、上記の工程（Ａ）は、容器の中に多
孔質の窒化アルミニウム粉体若しくは窒化アルミニウム
から作製されたプリフォームを配し、容器内に溶融した
アルミニウムとケイ素とを組成としたアルミニウム系材
料を流し込み、高圧鋳造法にてセラミックス部材中にア
ルミニウム系材料を充填する工程から成ることが好まし
く、この場合、容器内に溶融アルミニウム系材料を流し
込む際の温度は、５００乃至１０００゜Ｃ、好ましくは
７００乃至８００゜Ｃとすることが望ましい。また、容
器内に流し込む際の溶融アルミニウム系材料の温度は、
７００乃至１０００゜Ｃ、好ましくは７５０乃至９００
゜Ｃとすることが望ましい。更には、容器内の溶融アル
ミニウム系材料に加える絶対圧は、２００乃至１５００
ｋｇｆ／ｃｍ2、好ましくは８００乃至１０００ｋｇｆ
／ｃｍ2とすることが望ましい。尚、セラミックス部材
は、例えば、金型プレス成形法、静水圧成形法、鋳込み
成形法、あるいは泥漿鋳込み成形法によって成形した
後、５００乃至１０００゜Ｃ、好ましくは８００乃至１
０００゜Ｃの温度で焼成（焼結）を行うことによって得
ることができる。この場合、窒化アルミニウム粒子の平
均粒径は１０乃至１００μｍ、好ましくは１０乃至５０
μｍ、一層好ましくは１０乃至２０μｍであることが望
ましい。
窒化アルミニウム（ＡｌＮ）とし、母材を構成するアル
ミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）とした場
合、前述の工程（Ａ）は、非加圧金属浸透法に基づき、
窒化アルミニウム粒子から成形されたセラミックス部材
に溶融したアルミニウムを組成としたアルミニウム系材
料を非加圧状態にて浸透させる工程から成ることが好ま
しい。あるいは又、上記の工程（Ａ）は、容器の中に多
孔質の窒化アルミニウム粉体若しくは窒化アルミニウム
から作製されたプリフォームを配し、容器内に溶融した
アルミニウムとケイ素とを組成としたアルミニウム系材
料を流し込み、高圧鋳造法にてセラミックス部材中にア
ルミニウム系材料を充填する工程から成ることが好まし
く、この場合、容器内に溶融アルミニウム系材料を流し
込む際の温度は、５００乃至１０００゜Ｃ、好ましくは
７００乃至８００゜Ｃとすることが望ましい。また、容
器内に流し込む際の溶融アルミニウム系材料の温度は、
７００乃至１０００゜Ｃ、好ましくは７５０乃至９００
゜Ｃとすることが望ましい。更には、容器内の溶融アル
ミニウム系材料に加える絶対圧は、２００乃至１５００
ｋｇｆ／ｃｍ2、好ましくは８００乃至１０００ｋｇｆ
／ｃｍ2とすることが望ましい。尚、セラミックス部材
は、例えば、金型プレス成形法、静水圧成形法、鋳込み
成形法、あるいは泥漿鋳込み成形法によって成形した
後、５００乃至１０００゜Ｃ、好ましくは８００乃至１
０００゜Ｃの温度で焼成（焼結）を行うことによって得
ることができる。この場合、窒化アルミニウム粒子の平
均粒径は１０乃至１００μｍ、好ましくは１０乃至５０
μｍ、一層好ましくは１０乃至２０μｍであることが望
ましい。
【００３０】あるいは又、母材を構成するセラミックス
部材の組成を炭化ケイ素（ＳｉＣ）とし、母材を構成す
るアルミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）又
はアルミニウム（Ａｌ）とケイ素（Ｓｉ）とし、セラミ
ックス層を構成する材料をＡｌ2Ｏ3又は窒化アルミニウ
ム（ＡｌＮ）とすることができる。尚、セラミックス層
を構成する材料には、セラミックス層の線膨張率や電気
特性を調整するために、例えば、ＴｉＯ2を添加しても
よい。この場合、母材の線膨張率をα1［単位：１０-6
／Ｋ］としたとき、セラミックス層の線膨張率α2［単
位：１０-6／Ｋ］が（α1−４）≦α2≦（α1＋４）を
満足するように、炭化ケイ素粒子とアルミニウム系材料
との容積比を決定することが望ましい。あるいは又、炭
化ケイ素／アルミニウム系材料の容積比を、４０／６０
乃至８０／２０、好ましくは６０／４０乃至７０／３０
とすることが望ましい。このような容積比にすることに
よって、母材の線膨張率の制御だけでなく、母材は、純
粋なセラミックスの電気伝導度や熱伝導度よりも金属に
近づいた値を有するようになり、このような母材には電
圧の印加は勿論のこと、バイアスの印加も可能となる。
尚、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミ
ニウム及びケイ素とする場合、アルミニウム系材料には
ケイ素が１２乃至３５体積％、好ましくは１６乃至３５
体積％、一層好ましくは２０乃至３５体積％含まれてい
ることが、（α1−４）≦α2≦（α1＋４）を満足する
上で望ましい。
部材の組成を炭化ケイ素（ＳｉＣ）とし、母材を構成す
るアルミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）又
はアルミニウム（Ａｌ）とケイ素（Ｓｉ）とし、セラミ
ックス層を構成する材料をＡｌ2Ｏ3又は窒化アルミニウ
ム（ＡｌＮ）とすることができる。尚、セラミックス層
を構成する材料には、セラミックス層の線膨張率や電気
特性を調整するために、例えば、ＴｉＯ2を添加しても
よい。この場合、母材の線膨張率をα1［単位：１０-6
／Ｋ］としたとき、セラミックス層の線膨張率α2［単
位：１０-6／Ｋ］が（α1−４）≦α2≦（α1＋４）を
満足するように、炭化ケイ素粒子とアルミニウム系材料
との容積比を決定することが望ましい。あるいは又、炭
化ケイ素／アルミニウム系材料の容積比を、４０／６０
乃至８０／２０、好ましくは６０／４０乃至７０／３０
とすることが望ましい。このような容積比にすることに
よって、母材の線膨張率の制御だけでなく、母材は、純
粋なセラミックスの電気伝導度や熱伝導度よりも金属に
近づいた値を有するようになり、このような母材には電
圧の印加は勿論のこと、バイアスの印加も可能となる。
尚、母材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミ
ニウム及びケイ素とする場合、アルミニウム系材料には
ケイ素が１２乃至３５体積％、好ましくは１６乃至３５
体積％、一層好ましくは２０乃至３５体積％含まれてい
ることが、（α1−４）≦α2≦（α1＋４）を満足する
上で望ましい。
【００３１】この場合、工程（Ａ）は、非加圧金属浸透
法に基づき、炭化ケイ素粒子から成形されたセラミック
ス部材に溶融したアルミニウム又はアルミニウムとケイ
素とを組成としたアルミニウム系材料を非加圧状態にて
浸透させる工程から成ることが好ましい。あるいは、工
程（Ａ）は、容器の中に炭化ケイ素を組成としたセラミ
ックス部材を配し、該容器内に溶融したアルミニウム又
はアルミニウムとケイ素とを組成としたアルミニウム系
材料を流し込み、高圧鋳造法にてセラミックス部材中に
アルミニウム系材料を充填する工程から成ることが好ま
しく、この場合、容器内に溶融したアルミニウム系材料
を流し込む際のセラミックス部材の温度を５００乃至１
０００゜Ｃとし、高圧鋳造法にてセラミックス部材中に
アルミニウム系材料を充填する際に加える絶対圧を２０
０乃至１５００ｋｇｆ／ｃｍ2とすることが望ましい。
セラミックス部材は、例えば、金型プレス成形法、静水
圧成形法、鋳込み成形法、あるいは泥漿鋳込み成形法に
よって成形した後、５００乃至１０００゜Ｃ、好ましく
は８００乃至１０００゜Ｃの温度で焼成を行うことによ
って得ることができる。炭化ケイ素粒子の平均粒径は１
乃至１００μｍ、好ましくは１０乃至８０μｍ、一層好
ましくは１５乃至６０μｍであることが望ましい。
法に基づき、炭化ケイ素粒子から成形されたセラミック
ス部材に溶融したアルミニウム又はアルミニウムとケイ
素とを組成としたアルミニウム系材料を非加圧状態にて
浸透させる工程から成ることが好ましい。あるいは、工
程（Ａ）は、容器の中に炭化ケイ素を組成としたセラミ
ックス部材を配し、該容器内に溶融したアルミニウム又
はアルミニウムとケイ素とを組成としたアルミニウム系
材料を流し込み、高圧鋳造法にてセラミックス部材中に
アルミニウム系材料を充填する工程から成ることが好ま
しく、この場合、容器内に溶融したアルミニウム系材料
を流し込む際のセラミックス部材の温度を５００乃至１
０００゜Ｃとし、高圧鋳造法にてセラミックス部材中に
アルミニウム系材料を充填する際に加える絶対圧を２０
０乃至１５００ｋｇｆ／ｃｍ2とすることが望ましい。
セラミックス部材は、例えば、金型プレス成形法、静水
圧成形法、鋳込み成形法、あるいは泥漿鋳込み成形法に
よって成形した後、５００乃至１０００゜Ｃ、好ましく
は８００乃至１０００゜Ｃの温度で焼成を行うことによ
って得ることができる。炭化ケイ素粒子の平均粒径は１
乃至１００μｍ、好ましくは１０乃至８０μｍ、一層好
ましくは１５乃至６０μｍであることが望ましい。
【００３２】あるいは又、母材を構成するセラミックス
部材の組成は酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）であり、母
材を構成するアルミニウム系材料の組成はアルミニウム
（Ａｌ）又はアルミニウム（Ａｌ）とケイ素（Ｓｉ）で
あり、セラミックス層を構成する材料はＡｌ2Ｏ3とする
ことができる。尚、セラミックス層を構成する材料に
は、セラミックス層の線膨張率や電気特性を調整するた
めに、例えば、ＴｉＯ2を添加してもよい。この場合、
（α1−４）≦α2≦（α1＋４）を満足するように、酸
化アルミニウムとアルミニウム系材料との容積比を決定
することが好ましい。あるいは又、酸化アルミニウム／
アルミニウム系材料の容積比を、５０／５０乃至９０／
１０、好ましくは７０／３０乃至８５／１５とすること
が望ましい。このような容積比にすることによって、母
材の線膨張率の制御だけでなく、母材は、純粋なセラミ
ックスの電気伝導度や熱伝導度よりも金属に近づいた値
を有するようになり、このような母材には電圧の印加は
勿論のこと、バイアスの印加も可能となる。尚、母材を
構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム及び
ケイ素とする場合、アルミニウム系材料にはケイ素が１
２乃至３５体積％、好ましくは１６乃至３５体積％、一
層好ましくは２０乃至３５体積％含まれていることが、
（α1−４）≦α2≦（α1＋４）を満足する上で望まし
い。尚、酸化アルミニウムの平均粒径は１乃至１００μ
ｍ、好ましくは１０乃至８０μｍ、一層好ましくは１０
乃至６０μｍであることが望ましい。
部材の組成は酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）であり、母
材を構成するアルミニウム系材料の組成はアルミニウム
（Ａｌ）又はアルミニウム（Ａｌ）とケイ素（Ｓｉ）で
あり、セラミックス層を構成する材料はＡｌ2Ｏ3とする
ことができる。尚、セラミックス層を構成する材料に
は、セラミックス層の線膨張率や電気特性を調整するた
めに、例えば、ＴｉＯ2を添加してもよい。この場合、
（α1−４）≦α2≦（α1＋４）を満足するように、酸
化アルミニウムとアルミニウム系材料との容積比を決定
することが好ましい。あるいは又、酸化アルミニウム／
アルミニウム系材料の容積比を、５０／５０乃至９０／
１０、好ましくは７０／３０乃至８５／１５とすること
が望ましい。このような容積比にすることによって、母
材の線膨張率の制御だけでなく、母材は、純粋なセラミ
ックスの電気伝導度や熱伝導度よりも金属に近づいた値
を有するようになり、このような母材には電圧の印加は
勿論のこと、バイアスの印加も可能となる。尚、母材を
構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム及び
ケイ素とする場合、アルミニウム系材料にはケイ素が１
２乃至３５体積％、好ましくは１６乃至３５体積％、一
層好ましくは２０乃至３５体積％含まれていることが、
（α1−４）≦α2≦（α1＋４）を満足する上で望まし
い。尚、酸化アルミニウムの平均粒径は１乃至１００μ
ｍ、好ましくは１０乃至８０μｍ、一層好ましくは１０
乃至６０μｍであることが望ましい。
【００３３】母材を構成するセラミックス部材の組成を
酸化アルミニウムとし、母材を構成するアルミニウム系
材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）及びケイ素（Ｓｉ）
とする場合、上記の工程（Ａ）は、容器の中に多孔質の
酸化アルミニウムを組成としたセラミックス部材を配
し、容器内に溶融したアルミニウムとケイ素とを組成と
したアルミニウム系材料を流し込み、高圧鋳造法にてセ
ラミックス部材中にアルミニウム系材料を充填する工程
から成ることが好ましく、この場合、容器内に溶融した
アルミニウム系材料を流し込む際のセラミックス部材の
温度を５００乃至１０００゜Ｃとし、高圧鋳造法にてセ
ラミックス部材中にアルミニウム系材料を充填する際に
加える絶対圧を２００乃至１５００ｋｇｆ／ｃｍ2とす
ることが望ましい。あるいは又、前述の工程（Ａ）は、
非加圧金属浸透法に基づき、酸化アルミニウム粒子から
成形されたセラミックス部材に溶融したアルミニウムと
ケイ素を組成としたアルミニウム系材料を非加圧状態に
て浸透させる工程から成ることが好ましい。尚、セラミ
ックス部材は、例えば、金型プレス成形法、静水圧成形
法、鋳込み成形法、あるいは泥漿鋳込み成形法によって
成形した後、焼成（焼結）を行うことによって得ること
ができる。
酸化アルミニウムとし、母材を構成するアルミニウム系
材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）及びケイ素（Ｓｉ）
とする場合、上記の工程（Ａ）は、容器の中に多孔質の
酸化アルミニウムを組成としたセラミックス部材を配
し、容器内に溶融したアルミニウムとケイ素とを組成と
したアルミニウム系材料を流し込み、高圧鋳造法にてセ
ラミックス部材中にアルミニウム系材料を充填する工程
から成ることが好ましく、この場合、容器内に溶融した
アルミニウム系材料を流し込む際のセラミックス部材の
温度を５００乃至１０００゜Ｃとし、高圧鋳造法にてセ
ラミックス部材中にアルミニウム系材料を充填する際に
加える絶対圧を２００乃至１５００ｋｇｆ／ｃｍ2とす
ることが望ましい。あるいは又、前述の工程（Ａ）は、
非加圧金属浸透法に基づき、酸化アルミニウム粒子から
成形されたセラミックス部材に溶融したアルミニウムと
ケイ素を組成としたアルミニウム系材料を非加圧状態に
て浸透させる工程から成ることが好ましい。尚、セラミ
ックス部材は、例えば、金型プレス成形法、静水圧成形
法、鋳込み成形法、あるいは泥漿鋳込み成形法によって
成形した後、焼成（焼結）を行うことによって得ること
ができる。
【００３４】尚、母材を構成するアルミニウム系材料の
組成をアルミニウム（Ａｌ）とする場合、純アルミニウ
ムの他、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｇ等を適宜含むア
ルミニウム合金等を用いることができる。
組成をアルミニウム（Ａｌ）とする場合、純アルミニウ
ムの他、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｇ等を適宜含むア
ルミニウム合金等を用いることができる。
【００３５】セラミックス層は、溶射法にて母材の表面
に形成されており、あるいは又、ロウ付け法にて母材の
表面に取り付けられていることが好ましい。ここで、ロ
ウ材の線膨張率［単位：１０-6／Ｋ］も、母材の線膨張
率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、（α1−４）
以上、（α1＋４）以下の範囲内にあることが望まし
い。
に形成されており、あるいは又、ロウ付け法にて母材の
表面に取り付けられていることが好ましい。ここで、ロ
ウ材の線膨張率［単位：１０-6／Ｋ］も、母材の線膨張
率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、（α1−４）
以上、（α1＋４）以下の範囲内にあることが望まし
い。
【００３６】以上に説明した複合材料から、内壁にヨウ
化物が堆積するエッチング用チャンバーの部分を構成す
ることによって、母材はセラミックス部材とアルミニウ
ム系材料との中間的な性質を有するものとなり、例えば
線膨張率に関してもこれらの中間的な値に調整すること
が可能となる。それ故、母材とセラミックス層との熱膨
張に起因したセラミックス層の損傷発生を回避でき、複
合材料から作製されたエッチング用チャンバーの部分を
高温に加熱し、あるいは低温に冷却することが可能とな
る。しかも、母材は高い熱伝導率を有しているので、チ
ャンバーのかかる部分を効率良く加熱することが可能と
なる。更には、セラミックス層が設けられているので、
金属汚染の発生防止や、例えばハロゲン系ガスから成る
エッチング用ガスによる複合材料の腐蝕発生を防止する
ことができる。しかも、エッチング用チャンバーのかか
る部分を確実に所望の温度に制御することができるの
で、内壁上へのヨウ化物の堆積、内壁からのヨウ化物の
脱離を正確に制御することができる。
化物が堆積するエッチング用チャンバーの部分を構成す
ることによって、母材はセラミックス部材とアルミニウ
ム系材料との中間的な性質を有するものとなり、例えば
線膨張率に関してもこれらの中間的な値に調整すること
が可能となる。それ故、母材とセラミックス層との熱膨
張に起因したセラミックス層の損傷発生を回避でき、複
合材料から作製されたエッチング用チャンバーの部分を
高温に加熱し、あるいは低温に冷却することが可能とな
る。しかも、母材は高い熱伝導率を有しているので、チ
ャンバーのかかる部分を効率良く加熱することが可能と
なる。更には、セラミックス層が設けられているので、
金属汚染の発生防止や、例えばハロゲン系ガスから成る
エッチング用ガスによる複合材料の腐蝕発生を防止する
ことができる。しかも、エッチング用チャンバーのかか
る部分を確実に所望の温度に制御することができるの
で、内壁上へのヨウ化物の堆積、内壁からのヨウ化物の
脱離を正確に制御することができる。
【００３７】プラズマエッチング処理において、その加
工精度を上げるため、被エッチング物の温度制御や温度
管理が重要であることが認識されつつある。ところで、
高温でのプラズマエッチング処理においては、プラズマ
エッチング処理における被エッチング物に対するイオン
衝撃等に起因して、プラズマから被エッチング物ヘ大き
な入熱が生じる。その結果、例えば、被エッチング物の
温度がプラズマ発生前に比べて４０゜Ｃ程度乃至１００
゜Ｃ程度以上も上昇してしまうことがある。従って、基
体を保持する基体載置ステージ（例えばウエハステー
ジ）によって被エッチング物を加熱し、高温下でプラズ
マ処理を行うプロセスにおいても、プラズマから被エッ
チング物ヘの入熱の影響を抑え、基体を高い精度で設定
温度に制御する技術が重要である。
工精度を上げるため、被エッチング物の温度制御や温度
管理が重要であることが認識されつつある。ところで、
高温でのプラズマエッチング処理においては、プラズマ
エッチング処理における被エッチング物に対するイオン
衝撃等に起因して、プラズマから被エッチング物ヘ大き
な入熱が生じる。その結果、例えば、被エッチング物の
温度がプラズマ発生前に比べて４０゜Ｃ程度乃至１００
゜Ｃ程度以上も上昇してしまうことがある。従って、基
体を保持する基体載置ステージ（例えばウエハステー
ジ）によって被エッチング物を加熱し、高温下でプラズ
マ処理を行うプロセスにおいても、プラズマから被エッ
チング物ヘの入熱の影響を抑え、基体を高い精度で設定
温度に制御する技術が重要である。
【００３８】ところで、従来の技術では、高温下におけ
る被エッチング物の温度制御は十分なものとは云えな
い。従来の技術においては、プラズマエッチング処理中
に前述した程度の温度上昇が被エッチング物に起こるこ
とが当然とされ、このような被エッチング物の温度上昇
を見込んで予め基体載置ステージの温度を低めに設定し
ている。そして、このような被エッチング物の温度上昇
を見込んでプロセスを進行させるので、プロセス時間が
延長し、スループットが低下したり、温度変化が大きい
ことによってプロセスの再現性や制御性が低下するなど
といった、多くの改善すべき問題が残されている。
る被エッチング物の温度制御は十分なものとは云えな
い。従来の技術においては、プラズマエッチング処理中
に前述した程度の温度上昇が被エッチング物に起こるこ
とが当然とされ、このような被エッチング物の温度上昇
を見込んで予め基体載置ステージの温度を低めに設定し
ている。そして、このような被エッチング物の温度上昇
を見込んでプロセスを進行させるので、プロセス時間が
延長し、スループットが低下したり、温度変化が大きい
ことによってプロセスの再現性や制御性が低下するなど
といった、多くの改善すべき問題が残されている。
【００３９】このような問題を解決する手段の１つとし
て、高温に加熱される基体載置ステージの上に静電チャ
ックを搭載することが考えられる。しかしながら、基体
載置ステージの上に静電チャックを搭載するためには、
加熱された基体載置ステージと静電チャックを構成する
誘電体との接合を如何にするかという大きな問題があ
り、この問題が静電チャックを搭載した基体載置ステー
ジの実用化を阻んできた。即ち、高温加熱仕様の基体載
置ステージにおいては、静電チャックを介して基体を基
体載置ステージ上に吸着固定した際、基体に効率良く熱
を伝えることが必要とされる。従って、基体載置ステー
ジと静電チャックとは、熱伝導の良い状態で接合されて
いることが必要である。
て、高温に加熱される基体載置ステージの上に静電チャ
ックを搭載することが考えられる。しかしながら、基体
載置ステージの上に静電チャックを搭載するためには、
加熱された基体載置ステージと静電チャックを構成する
誘電体との接合を如何にするかという大きな問題があ
り、この問題が静電チャックを搭載した基体載置ステー
ジの実用化を阻んできた。即ち、高温加熱仕様の基体載
置ステージにおいては、静電チャックを介して基体を基
体載置ステージ上に吸着固定した際、基体に効率良く熱
を伝えることが必要とされる。従って、基体載置ステー
ジと静電チャックとは、熱伝導の良い状態で接合されて
いることが必要である。
【００４０】ところで、プラズマエッチング装置におけ
る基体載置ステージの材料としては、熱伝導率の高さや
加工の行い易さなどから、アルミニウム（Ａｌ）が用い
られることが多い。尚、アルミニウムの線膨張率は約２
３×１０-6／Ｋである。また、一般に、静電チャックを
構成する誘電体としてはセラミックス材料が用いられて
いる。それ故、基体載置ステージと静電チャックとを直
接接合した場合、静電チャックを構成するセラミックス
材料と基体載置ステージを構成するアルミニウムとの線
膨張率の差に起因して、基体載置ステージの加熱・冷却
によってセラミックス材料に割れ等の損傷が生じる結
果、静電チャックが破壊されてしまうといった問題があ
る。このため、現在では静電チャックをネジ止め等の方
法で基体載置ステージに固定している。しかしながら、
このような構造では、プラズマエッチング装置内を減圧
状態とした場合、静電チャックと基体載置ステージとの
接合界面が真空断熱されてしまい、静電チャックを介し
た基体載置ステージと被エッチング物との間の熱交換の
効率が悪くなる結果、被エッチング物がプラズマから熱
を受け、設定温度以上に基体の温度が上昇してしまう。
る基体載置ステージの材料としては、熱伝導率の高さや
加工の行い易さなどから、アルミニウム（Ａｌ）が用い
られることが多い。尚、アルミニウムの線膨張率は約２
３×１０-6／Ｋである。また、一般に、静電チャックを
構成する誘電体としてはセラミックス材料が用いられて
いる。それ故、基体載置ステージと静電チャックとを直
接接合した場合、静電チャックを構成するセラミックス
材料と基体載置ステージを構成するアルミニウムとの線
膨張率の差に起因して、基体載置ステージの加熱・冷却
によってセラミックス材料に割れ等の損傷が生じる結
果、静電チャックが破壊されてしまうといった問題があ
る。このため、現在では静電チャックをネジ止め等の方
法で基体載置ステージに固定している。しかしながら、
このような構造では、プラズマエッチング装置内を減圧
状態とした場合、静電チャックと基体載置ステージとの
接合界面が真空断熱されてしまい、静電チャックを介し
た基体載置ステージと被エッチング物との間の熱交換の
効率が悪くなる結果、被エッチング物がプラズマから熱
を受け、設定温度以上に基体の温度が上昇してしまう。
【００４１】これらの問題は、記載載置ステージを、セ
ラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填さ
れた母材と、該母材の表面に設けられたセラミックス層
とから構成することによって解決することができる。そ
して、基体載置ステージを電極として用い、この際、静
電チャック機能をセラミックス層に発揮させる。あるい
は又、セラミックス層内に電極を設け、静電チャック機
能を発揮させる。
ラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填さ
れた母材と、該母材の表面に設けられたセラミックス層
とから構成することによって解決することができる。そ
して、基体載置ステージを電極として用い、この際、静
電チャック機能をセラミックス層に発揮させる。あるい
は又、セラミックス層内に電極を設け、静電チャック機
能を発揮させる。
【００４２】基体載置ステージの正確且つ迅速な温度制
御のために、基体載置ステージには温度制御手段が配設
されていることが好ましく、更には、この温度制御手段
はヒータから構成されていることが好ましい。ヒータを
複合材料の外部に配設してもよいし、母材の内部に配設
してもよく、後者の場合、母材の線膨張率をα1［単
位：１０-6／Ｋ］としたとき、ヒータを構成する材料の
線膨張率αH［単位：１０-6／Ｋ］は（α1−４）≦αH
≦（α1＋４）を満足することが望ましい。あるいは
又、温度制御手段は、母材の内部に配設された温度制御
用熱媒体を流す配管から構成されていることが好まし
い。この場合、母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／
Ｋ］としたとき、配管の線膨張率αP［単位：１０-6／
Ｋ］は（α1−４）≦αP≦（α1＋４）を満足すること
が望ましい。母材の線膨張率α1とヒータを構成する材
料や配管の線膨張率αH，αPとがこれらの関係を満足す
ることによって、セラミックス層に損傷が発生すること
を効果的に防止することができる。
御のために、基体載置ステージには温度制御手段が配設
されていることが好ましく、更には、この温度制御手段
はヒータから構成されていることが好ましい。ヒータを
複合材料の外部に配設してもよいし、母材の内部に配設
してもよく、後者の場合、母材の線膨張率をα1［単
位：１０-6／Ｋ］としたとき、ヒータを構成する材料の
線膨張率αH［単位：１０-6／Ｋ］は（α1−４）≦αH
≦（α1＋４）を満足することが望ましい。あるいは
又、温度制御手段は、母材の内部に配設された温度制御
用熱媒体を流す配管から構成されていることが好まし
い。この場合、母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／
Ｋ］としたとき、配管の線膨張率αP［単位：１０-6／
Ｋ］は（α1−４）≦αP≦（α1＋４）を満足すること
が望ましい。母材の線膨張率α1とヒータを構成する材
料や配管の線膨張率αH，αPとがこれらの関係を満足す
ることによって、セラミックス層に損傷が発生すること
を効果的に防止することができる。
【００４３】複合材料の構成は、内壁にヨウ化物が堆積
するエッチング用チャンバーの部分を構成する複合材料
と同様とすればよいので、詳細な説明は省略する。
するエッチング用チャンバーの部分を構成する複合材料
と同様とすればよいので、詳細な説明は省略する。
【００４４】また、プラズマエッチング装置の形式によ
っては、上部対向電極が設けられている。この上部対向
電極も、エッチング用チャンバーの一部分を構成する複
合材料と同様の複合材料から構成することが望ましい。
更には、上部対向電極には、配管から構成された温度制
御手段を配設することが好ましい。この場合、母材の線
膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、配管の
線膨張率αP［単位：１０-6／Ｋ］は（α1−４）≦αP
≦（α1＋４）を満足することが望ましい。場合によっ
ては、温度制御手段をヒータから構成することもでき
る。ヒータを複合材料の内部に配設することが好まし
く、母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］とした
とき、ヒータを構成する材料の線膨張率αH［単位：１
０-6／Ｋ］は（α1−４）≦αH≦（α1＋４）を満足す
ることが望ましい。
っては、上部対向電極が設けられている。この上部対向
電極も、エッチング用チャンバーの一部分を構成する複
合材料と同様の複合材料から構成することが望ましい。
更には、上部対向電極には、配管から構成された温度制
御手段を配設することが好ましい。この場合、母材の線
膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、配管の
線膨張率αP［単位：１０-6／Ｋ］は（α1−４）≦αP
≦（α1＋４）を満足することが望ましい。場合によっ
ては、温度制御手段をヒータから構成することもでき
る。ヒータを複合材料の内部に配設することが好まし
く、母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］とした
とき、ヒータを構成する材料の線膨張率αH［単位：１
０-6／Ｋ］は（α1−４）≦αH≦（α1＋４）を満足す
ることが望ましい。
【００４５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、発明の実
施の形態（以下、実施の形態と略称する）に基づき本発
明を説明する。
施の形態（以下、実施の形態と略称する）に基づき本発
明を説明する。
【００４６】（実施の形態１）実施の形態１にて用いた
プラズマエッチング装置２０（以下、単に、エッチング
装置２０と略称する）の概念図を、図２に示す。エッチ
ング装置２０は、エッチング用チャンバー２１と、ＲＦ
アンテナ２２と、ＲＦアンテナ２３と、マルチポール磁
石２４を備えている。チャンバー２１は、石英製の上部
ベルジャー２５Ａと、上部ベルジャー２５Ａの下側に設
けられ、複合材料から構成された下部ベルジャー２５Ｂ
と、石英製の天板２５Ｅと、上部ベルジャー２５Ａと下
部ベルジャー２５Ｂの繋ぎ部２５Ｃと、底部ベルジャー
２５Ｄから構成されている。尚、このエッチング装置２
０においては、基体としてシリコン半導体基板６０を例
にとり説明する。尚、図２においては、エッチングガス
導入部、ゲートバルブ等のエッチング装置の細部に関し
ては、その図示を省略した。
プラズマエッチング装置２０（以下、単に、エッチング
装置２０と略称する）の概念図を、図２に示す。エッチ
ング装置２０は、エッチング用チャンバー２１と、ＲＦ
アンテナ２２と、ＲＦアンテナ２３と、マルチポール磁
石２４を備えている。チャンバー２１は、石英製の上部
ベルジャー２５Ａと、上部ベルジャー２５Ａの下側に設
けられ、複合材料から構成された下部ベルジャー２５Ｂ
と、石英製の天板２５Ｅと、上部ベルジャー２５Ａと下
部ベルジャー２５Ｂの繋ぎ部２５Ｃと、底部ベルジャー
２５Ｄから構成されている。尚、このエッチング装置２
０においては、基体としてシリコン半導体基板６０を例
にとり説明する。尚、図２においては、エッチングガス
導入部、ゲートバルブ等のエッチング装置の細部に関し
ては、その図示を省略した。
【００４７】下部ベルジャー２５Ｂ（ヨウ化物が主に堆
積するエッチング用チャンバーの部分に相当する）を構
成する複合材料の模式的な一部断面図を、図３の（Ａ）
に示す。この複合材料１１は、セラミックス部材の組織
中にアルミニウム系材料が充填された母材１２と、この
母材１２の表面に設けられたセラミックス層１３とから
成る。また、下部ベルジャー２５Ｂには温度制御手段が
配設されている。温度制御手段は、複合材料１１を構成
する母材１２の内部に配設された温度制御用熱媒体を流
す配管１４から構成されている。ここで、母材の線膨張
率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、配管１４の
線膨張率αP［単位：１０-6／Ｋ］は（α1−４）≦αP
≦（α1＋４）を満足する。
積するエッチング用チャンバーの部分に相当する）を構
成する複合材料の模式的な一部断面図を、図３の（Ａ）
に示す。この複合材料１１は、セラミックス部材の組織
中にアルミニウム系材料が充填された母材１２と、この
母材１２の表面に設けられたセラミックス層１３とから
成る。また、下部ベルジャー２５Ｂには温度制御手段が
配設されている。温度制御手段は、複合材料１１を構成
する母材１２の内部に配設された温度制御用熱媒体を流
す配管１４から構成されている。ここで、母材の線膨張
率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、配管１４の
線膨張率αP［単位：１０-6／Ｋ］は（α1−４）≦αP
≦（α1＋４）を満足する。
【００４８】実施の形態１においては、母材１２を構成
するセラミックス部材の組成をコージエライトセラミッ
クスとした。ここで、コージエライトセラミックスと
は、ＭｇＯが約１３重量％、ＳｉＯ2が約５２重量％、
Ａｌ2Ｏ3が約３５重量％となる組成比に調整されたセラ
ミックスである。コージエライトセラミックスの線膨張
率は０．１×１０-6／Ｋである。また、母材１２を構成
するアルミニウム系材料の組成はアルミニウム（Ａｌ）
及びケイ素（Ｓｉ）である。実施の形態１においては、
アルミニウム系材料を基準として、アルミニウム系材料
にはケイ素が２０体積％含まれている。尚、セラミック
ス部材は、コージエライトセラミックス粉末とコージエ
ライトセラミックス繊維との混合物の焼成体であり、こ
の焼成体におけるコージエライトセラミックス繊維の割
合を３体積％とした。ここで、コージエライトセラミッ
クス粉末の平均粒径は１０μｍであり、コージエライト
セラミックス繊維の平均直径は５μｍであり、平均長さ
は１ｍｍである。セラミックス部材の空孔率は約５０％
であり、空孔径は約１乃至２μｍである。従って、コー
ジエライトセラミックス／アルミニウム系材料の容積比
は約１／１である。このような構成の母材１２の線膨張
率は、１００〜３００゜Ｃにおける平均値で、約１０．
６×１０-6／Ｋである。即ち、α1＝１０．６である。
また、コージエライトセラミックス／アルミニウム系材
料の容積比が約１／１であるが故に、母材１２は、純粋
なセラミックスの電気伝導度や熱伝導度よりも金属に近
づいた値を有する。従って、このような母材１２から作
製された下部ベルジャー２５Ｂは、セラミックスのみか
ら作製された下部ベルジャーよりも高い熱伝導性を有す
る。
するセラミックス部材の組成をコージエライトセラミッ
クスとした。ここで、コージエライトセラミックスと
は、ＭｇＯが約１３重量％、ＳｉＯ2が約５２重量％、
Ａｌ2Ｏ3が約３５重量％となる組成比に調整されたセラ
ミックスである。コージエライトセラミックスの線膨張
率は０．１×１０-6／Ｋである。また、母材１２を構成
するアルミニウム系材料の組成はアルミニウム（Ａｌ）
及びケイ素（Ｓｉ）である。実施の形態１においては、
アルミニウム系材料を基準として、アルミニウム系材料
にはケイ素が２０体積％含まれている。尚、セラミック
ス部材は、コージエライトセラミックス粉末とコージエ
ライトセラミックス繊維との混合物の焼成体であり、こ
の焼成体におけるコージエライトセラミックス繊維の割
合を３体積％とした。ここで、コージエライトセラミッ
クス粉末の平均粒径は１０μｍであり、コージエライト
セラミックス繊維の平均直径は５μｍであり、平均長さ
は１ｍｍである。セラミックス部材の空孔率は約５０％
であり、空孔径は約１乃至２μｍである。従って、コー
ジエライトセラミックス／アルミニウム系材料の容積比
は約１／１である。このような構成の母材１２の線膨張
率は、１００〜３００゜Ｃにおける平均値で、約１０．
６×１０-6／Ｋである。即ち、α1＝１０．６である。
また、コージエライトセラミックス／アルミニウム系材
料の容積比が約１／１であるが故に、母材１２は、純粋
なセラミックスの電気伝導度や熱伝導度よりも金属に近
づいた値を有する。従って、このような母材１２から作
製された下部ベルジャー２５Ｂは、セラミックスのみか
ら作製された下部ベルジャーよりも高い熱伝導性を有す
る。
【００４９】セラミックス層１３を構成する材料を、Ｔ
ｉＯ2が約２．５重量％添加されたＡｌ2Ｏ3とした。厚
さ約０．２ｍｍのセラミックス層１３は、溶射法にて母
材１２の表面に形成されている。このような組成のセラ
ミックス層１３の線膨張率は、１００〜３００゜Ｃにお
ける平均値で、約９×１０-6／Ｋである。即ち、α2は
約９であり、セラミックス層１３の線膨張率α2は（α1
−４）≦α2≦（α1＋４）を満足している。尚、Ａｌ2
Ｏ3それ自体の線膨張率は約８×１０-6／Ｋである。
ｉＯ2が約２．５重量％添加されたＡｌ2Ｏ3とした。厚
さ約０．２ｍｍのセラミックス層１３は、溶射法にて母
材１２の表面に形成されている。このような組成のセラ
ミックス層１３の線膨張率は、１００〜３００゜Ｃにお
ける平均値で、約９×１０-6／Ｋである。即ち、α2は
約９であり、セラミックス層１３の線膨張率α2は（α1
−４）≦α2≦（α1＋４）を満足している。尚、Ａｌ2
Ｏ3それ自体の線膨張率は約８×１０-6／Ｋである。
【００５０】配管１４は、温度制御用熱媒体供給装置４
１に外部配管４０Ａ，４０Ｂを介して接続されており、
金属あるいは合金から作製されている。温度制御用熱媒
体供給装置４１から供給された温度制御用熱媒体（例え
ば、−１４０゜Ｃのガス冷媒、あるいは、シリコンオイ
ル等）を母材１２内の配管１４に流すことによって、ヨ
ウ化物が主に堆積するエッチング用チャンバーの部分に
相当する下部ベルジャー２５Ｂの温度制御を行うことが
できる。即ち、温度制御用熱媒体供給装置４１に接続さ
れた配管４０Ａには、高低温での動作が可能な制御バル
ブ４２が配設されている。一方、配管４０Ａと配管４０
Ｂとの間のバイパス配管４０Ｃにも制御バルブ４２が配
設されている。そして、このような構成のもと、図示し
ない温度検出装置で検知された温度に基づき、図示しな
い制御装置（ＰＩＤコントローラ）によって制御バルブ
４２の開閉度を制御することで、配管１４への温度制御
用熱媒体の供給量を制御する。
１に外部配管４０Ａ，４０Ｂを介して接続されており、
金属あるいは合金から作製されている。温度制御用熱媒
体供給装置４１から供給された温度制御用熱媒体（例え
ば、−１４０゜Ｃのガス冷媒、あるいは、シリコンオイ
ル等）を母材１２内の配管１４に流すことによって、ヨ
ウ化物が主に堆積するエッチング用チャンバーの部分に
相当する下部ベルジャー２５Ｂの温度制御を行うことが
できる。即ち、温度制御用熱媒体供給装置４１に接続さ
れた配管４０Ａには、高低温での動作が可能な制御バル
ブ４２が配設されている。一方、配管４０Ａと配管４０
Ｂとの間のバイパス配管４０Ｃにも制御バルブ４２が配
設されている。そして、このような構成のもと、図示し
ない温度検出装置で検知された温度に基づき、図示しな
い制御装置（ＰＩＤコントローラ）によって制御バルブ
４２の開閉度を制御することで、配管１４への温度制御
用熱媒体の供給量を制御する。
【００５１】配管１４の熱膨張も複合材料１１に影響を
与える。従って、母材１２やセラミックス層１３の線膨
張率α1，α2に近い値を有する材料を用いることが好ま
しい。具体的には、チタンやステンレススチール等、線
膨張率が９×１０-6／Ｋ〜１２×１０-6／Ｋの材料から
作製された配管１４を用いることが好ましい。即ち、配
管１４を構成する材料の線膨張率αP［単位：１０-6／
Ｋ］は、（α1−４）≦αP≦（α1＋４）を満足するこ
とが好ましい。
与える。従って、母材１２やセラミックス層１３の線膨
張率α1，α2に近い値を有する材料を用いることが好ま
しい。具体的には、チタンやステンレススチール等、線
膨張率が９×１０-6／Ｋ〜１２×１０-6／Ｋの材料から
作製された配管１４を用いることが好ましい。即ち、配
管１４を構成する材料の線膨張率αP［単位：１０-6／
Ｋ］は、（α1−４）≦αP≦（α1＋４）を満足するこ
とが好ましい。
【００５２】ヨウ化物が主に堆積するエッチング用チャ
ンバーの部分に相当する下部ベルジャー２５Ｂの作製方
法の詳細に関しては、後述する。
ンバーの部分に相当する下部ベルジャー２５Ｂの作製方
法の詳細に関しては、後述する。
【００５３】２つのＲＦアンテナ２２は、チャンバー２
１の上部に設けられた直径３５０ｍｍの円筒状石英菅か
ら成る上部ベルジャー２５Ａの外側を周回して配設さ
れ、Ｍ＝１モードのプラズマを生成するアンテナ形状を
有し、マッチングネットワーク２７を介してヘリコン波
プラズマ発生源２８に接続されている。これらのＲＦア
ンテナ２２の外側には、内周コイルと外周コイルとから
構成されたソレノイドコイル・アッセンブリ２６が配設
されている。このソレノイドコイル・アッセンブリ２６
のうち、内周コイルはヘリコン波の伝搬に寄与し、外周
コイルは生成したプラズマの輸送に寄与する。ＲＦアン
テナ２３は、チャンバー２１の天板２５Ｅの上にループ
状に設置されており、マッチングネットワーク２９を介
して電源３０に接続されている。マルチポール磁石２４
は、下部ベルジャー２５Ｂの外側に設けられており、エ
レクトロンがチャンバー２１の側壁にて消失することを
抑制するためのカスプ磁場を形成する。また、チャンバ
ー２１内には、基体であるシリコン半導体基板６０を保
持・固定するための基体載置ステージ５０が配設されて
いる。更に、チャンバー２１内のガスを排気するための
排気口３１が、真空ポンプ等の負圧手段（図示せず）に
接続されている。
１の上部に設けられた直径３５０ｍｍの円筒状石英菅か
ら成る上部ベルジャー２５Ａの外側を周回して配設さ
れ、Ｍ＝１モードのプラズマを生成するアンテナ形状を
有し、マッチングネットワーク２７を介してヘリコン波
プラズマ発生源２８に接続されている。これらのＲＦア
ンテナ２２の外側には、内周コイルと外周コイルとから
構成されたソレノイドコイル・アッセンブリ２６が配設
されている。このソレノイドコイル・アッセンブリ２６
のうち、内周コイルはヘリコン波の伝搬に寄与し、外周
コイルは生成したプラズマの輸送に寄与する。ＲＦアン
テナ２３は、チャンバー２１の天板２５Ｅの上にループ
状に設置されており、マッチングネットワーク２９を介
して電源３０に接続されている。マルチポール磁石２４
は、下部ベルジャー２５Ｂの外側に設けられており、エ
レクトロンがチャンバー２１の側壁にて消失することを
抑制するためのカスプ磁場を形成する。また、チャンバ
ー２１内には、基体であるシリコン半導体基板６０を保
持・固定するための基体載置ステージ５０が配設されて
いる。更に、チャンバー２１内のガスを排気するための
排気口３１が、真空ポンプ等の負圧手段（図示せず）に
接続されている。
【００５４】基体載置ステージ５０の模式的な断面図
を、図１０の（Ａ）に示す。この基体載置ステージ５０
は複合材料１１１から構成されている。複合材料１１１
は、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が
充填された母材１１２（温度調節ジャケットに相当す
る）と、この母材１１２の表面に設けられたセラミック
ス層１１３とから成る。母材１１２の形状は円盤であ
る。また、母材１１２を構成するアルミニウム系材料の
組成はアルミニウム（Ａｌ）及びケイ素（Ｓｉ）であ
り、下部ベルジャー２５Ｂを構成する複合材料１１の母
材１２と同じ組成とした。従って、このような母材１１
２から作製された基体載置ステージ５０には、電圧の印
加は勿論のこと、バイアスの印加も可能である。セラミ
ックス層１１３を構成する材料も、下部ベルジャー２５
Ｂを構成する複合材料１１のセラミックス層１３と同じ
組成とした。Ａｌ2Ｏ3にＴｉＯ2を約２．５重量％添加
することによって、セラミックス層１１３の体積固有抵
抗値を１０11Ω／□オーダーに調整することができる。
これによって、セラミックス層１１３は誘電体として作
用し、静電チャックとしての機能を発揮することができ
る。このように体積固有抵抗値を調整する理由は、セラ
ミックス層１１３が１０11Ω／□オーダーを越えると、
静電チャックとして用いた場合にセラミックス層１１３
の吸着力が弱くなりすぎ、基体をセラミックス層１１３
に充分吸着させることが困難となる虞があるからであ
る。一方、セラミックス層１１３が１０11Ω／□オーダ
ーを下回ると、基体載置ステージ５０を高温で用いた
際、セラミックス層１１３の抵抗値が更に低くなり、基
体とセラミックス層１１３との界面で電流が生じる虞が
ある。尚、使用条件によるが、一般的には、セラミック
ス層１１３の体積固有抵抗値を１０11〜１０16Ω／□と
することが望ましい。
を、図１０の（Ａ）に示す。この基体載置ステージ５０
は複合材料１１１から構成されている。複合材料１１１
は、セラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が
充填された母材１１２（温度調節ジャケットに相当す
る）と、この母材１１２の表面に設けられたセラミック
ス層１１３とから成る。母材１１２の形状は円盤であ
る。また、母材１１２を構成するアルミニウム系材料の
組成はアルミニウム（Ａｌ）及びケイ素（Ｓｉ）であ
り、下部ベルジャー２５Ｂを構成する複合材料１１の母
材１２と同じ組成とした。従って、このような母材１１
２から作製された基体載置ステージ５０には、電圧の印
加は勿論のこと、バイアスの印加も可能である。セラミ
ックス層１１３を構成する材料も、下部ベルジャー２５
Ｂを構成する複合材料１１のセラミックス層１３と同じ
組成とした。Ａｌ2Ｏ3にＴｉＯ2を約２．５重量％添加
することによって、セラミックス層１１３の体積固有抵
抗値を１０11Ω／□オーダーに調整することができる。
これによって、セラミックス層１１３は誘電体として作
用し、静電チャックとしての機能を発揮することができ
る。このように体積固有抵抗値を調整する理由は、セラ
ミックス層１１３が１０11Ω／□オーダーを越えると、
静電チャックとして用いた場合にセラミックス層１１３
の吸着力が弱くなりすぎ、基体をセラミックス層１１３
に充分吸着させることが困難となる虞があるからであ
る。一方、セラミックス層１１３が１０11Ω／□オーダ
ーを下回ると、基体載置ステージ５０を高温で用いた
際、セラミックス層１１３の抵抗値が更に低くなり、基
体とセラミックス層１１３との界面で電流が生じる虞が
ある。尚、使用条件によるが、一般的には、セラミック
ス層１１３の体積固有抵抗値を１０11〜１０16Ω／□と
することが望ましい。
【００５５】この基体載置ステージ５０は、静電チャッ
ク機能を有し、且つ、温度制御手段を備えている。具体
的には、誘電体層であるセラミックス層１１３は静電チ
ャック機能を有する。また、母材１１２の内部には温度
制御手段が配設され（埋め込まれ）、この温度制御手段
は、ヒータ１１５、及び温度制御用熱媒体を流す配管１
１４から構成されている。
ク機能を有し、且つ、温度制御手段を備えている。具体
的には、誘電体層であるセラミックス層１１３は静電チ
ャック機能を有する。また、母材１１２の内部には温度
制御手段が配設され（埋め込まれ）、この温度制御手段
は、ヒータ１１５、及び温度制御用熱媒体を流す配管１
１４から構成されている。
【００５６】ヒータ１１５として、母材１１２の面積
（底面積）に応じた大型で大容量のシーズヒータを使用
した。ヒータ１１５は、ヒータ本体（図示せず）と、ヒ
ータ本体の外側に配設されそしてヒータ本体を保護する
鞘管（図示せず）から構成された公知のヒータである。
ヒータ１１５は、図示しない配線を介して電源３９に接
続されている。ヒータ１１５の熱膨張は、基体載置ステ
ージ５０に影響を与える。従って、母材１１２やセラミ
ックス層１１３の線膨張率α1，α2に近い値を有する材
料を用いることが好ましい。具体的には、チタンやステ
ンレススチール等、線膨張率が９×１０-6／Ｋ〜１２×
１０-6／Ｋの材料から作製された鞘管を用いることが好
ましい。即ち、ヒータ１１５を構成する材料（母材１１
２と接する鞘管の材料）の線膨張率αH［単位：１０-6
／Ｋ］は、（α1−４）≦αH≦（α1＋４）を満足する
ことが好ましい。尚、ヒータ１１５の本体の線膨張率
は、基体載置ステージ５０に影響を与えることがないの
で、特に制限されない。
（底面積）に応じた大型で大容量のシーズヒータを使用
した。ヒータ１１５は、ヒータ本体（図示せず）と、ヒ
ータ本体の外側に配設されそしてヒータ本体を保護する
鞘管（図示せず）から構成された公知のヒータである。
ヒータ１１５は、図示しない配線を介して電源３９に接
続されている。ヒータ１１５の熱膨張は、基体載置ステ
ージ５０に影響を与える。従って、母材１１２やセラミ
ックス層１１３の線膨張率α1，α2に近い値を有する材
料を用いることが好ましい。具体的には、チタンやステ
ンレススチール等、線膨張率が９×１０-6／Ｋ〜１２×
１０-6／Ｋの材料から作製された鞘管を用いることが好
ましい。即ち、ヒータ１１５を構成する材料（母材１１
２と接する鞘管の材料）の線膨張率αH［単位：１０-6
／Ｋ］は、（α1−４）≦αH≦（α1＋４）を満足する
ことが好ましい。尚、ヒータ１１５の本体の線膨張率
は、基体載置ステージ５０に影響を与えることがないの
で、特に制限されない。
【００５７】このような構成の基体載置ステージ５０
（より具体的には母材１１２）には、配線（図示せず）
を介して直流電源３３から直流電圧が印加される。従っ
て、基体載置ステージ５０を電極として用いることによ
り、セラミックス層１１３が静電チャックとして機能す
る。また、基体載置ステージ５０には、シリコン半導体
基板６０への入射イオンエネルギーを制御するためのバ
イアス電源３２が接続されている。更には、基体載置ス
テージ５０の母材１２内に配設されたヒータ１１５は、
電源３９に接続されている。更には、基体であるシリコ
ン半導体基板６０の温度を計測するための蛍光ファイバ
温度計３６が、エッチング装置２０には備えられてい
る。尚、この基体載置ステージ５０には、セラミックス
層１１３上に載置、保持された基体（例えばシリコン半
導体基板）を押し上げるためのプッシャーピン（図示せ
ず）が埋設されている。また、このプッシャーピンに
は、プッシャーピンをセラミックス層１１３の頂面上に
突出させあるいは頂面下に埋没させる機構（図示せず）
が取り付けられている。
（より具体的には母材１１２）には、配線（図示せず）
を介して直流電源３３から直流電圧が印加される。従っ
て、基体載置ステージ５０を電極として用いることによ
り、セラミックス層１１３が静電チャックとして機能す
る。また、基体載置ステージ５０には、シリコン半導体
基板６０への入射イオンエネルギーを制御するためのバ
イアス電源３２が接続されている。更には、基体載置ス
テージ５０の母材１２内に配設されたヒータ１１５は、
電源３９に接続されている。更には、基体であるシリコ
ン半導体基板６０の温度を計測するための蛍光ファイバ
温度計３６が、エッチング装置２０には備えられてい
る。尚、この基体載置ステージ５０には、セラミックス
層１１３上に載置、保持された基体（例えばシリコン半
導体基板）を押し上げるためのプッシャーピン（図示せ
ず）が埋設されている。また、このプッシャーピンに
は、プッシャーピンをセラミックス層１１３の頂面上に
突出させあるいは頂面下に埋没させる機構（図示せず）
が取り付けられている。
【００５８】基体載置ステージ５０の母材１１２内に配
設された配管１１４は、配管３４Ａ，３４Ｂを介して温
度制御用熱媒体供給装置３５に接続されている。温度制
御用熱媒体供給装置３５は、シリコンオイル等の温度制
御用熱媒体を、配管３４Ａを介して基体載置ステージ５
０の配管１１４に供給し、配管３４Ｂを介して配管１１
４から送り出された温度制御用熱媒体を受け入れ、更
に、この温度制御用熱媒体を所定温度に加熱あるいは冷
却する。場合によっては、温度制御用熱媒体供給装置３
５にチラーを組み込み、配管３４Ａ，１１５，３４Ｂ内
にフロンガス等の低温（例えば０゜Ｃ）の温度制御用熱
媒体（冷媒）を流してもよい。このように、温度制御用
熱媒体を配管１１４内に循環させることによって、基体
載置ステージ５０上に保持・固定された基体であるシリ
コン半導体基板６０の温度制御を行う。温度制御用熱媒
体供給装置３５に接続された配管３４Ａには、高低温で
の動作が可能な制御バルブ３７が配設されている。一
方、配管３４Ａと配管３４Ｂとの間のバイパス配管３４
Ｃにも制御バルブ３７が配設されている。そして、この
ような構成のもと、制御バルブ３７の開閉度を制御する
ことによって、配管１１４への温度制御用熱媒体の供給
量を制御する。また、蛍光ファイバ温度計３６で検知さ
れた温度を制御装置（ＰＩＤコントローラ）３８で検出
し、予め設定されたシリコン半導体基板６０の温度との
差から、予め実験や計算によって決定された供給量とな
るように、温度制御用熱媒体の供給量が制御装置３８に
よって決定される。
設された配管１１４は、配管３４Ａ，３４Ｂを介して温
度制御用熱媒体供給装置３５に接続されている。温度制
御用熱媒体供給装置３５は、シリコンオイル等の温度制
御用熱媒体を、配管３４Ａを介して基体載置ステージ５
０の配管１１４に供給し、配管３４Ｂを介して配管１１
４から送り出された温度制御用熱媒体を受け入れ、更
に、この温度制御用熱媒体を所定温度に加熱あるいは冷
却する。場合によっては、温度制御用熱媒体供給装置３
５にチラーを組み込み、配管３４Ａ，１１５，３４Ｂ内
にフロンガス等の低温（例えば０゜Ｃ）の温度制御用熱
媒体（冷媒）を流してもよい。このように、温度制御用
熱媒体を配管１１４内に循環させることによって、基体
載置ステージ５０上に保持・固定された基体であるシリ
コン半導体基板６０の温度制御を行う。温度制御用熱媒
体供給装置３５に接続された配管３４Ａには、高低温で
の動作が可能な制御バルブ３７が配設されている。一
方、配管３４Ａと配管３４Ｂとの間のバイパス配管３４
Ｃにも制御バルブ３７が配設されている。そして、この
ような構成のもと、制御バルブ３７の開閉度を制御する
ことによって、配管１１４への温度制御用熱媒体の供給
量を制御する。また、蛍光ファイバ温度計３６で検知さ
れた温度を制御装置（ＰＩＤコントローラ）３８で検出
し、予め設定されたシリコン半導体基板６０の温度との
差から、予め実験や計算によって決定された供給量とな
るように、温度制御用熱媒体の供給量が制御装置３８に
よって決定される。
【００５９】尚、図１０の（Ａ）に示した基体載置ステ
ージ５０においては、基体であるシリコン半導体基板６
０の設定温度にも依るが、通常は、ヒータ１１５による
加熱によって主たる温度制御がなされる。そして、温度
制御用熱媒体による基体載置ステージ５０の温度制御
は、シリコン半導体基板６０の温度安定のための補助的
な温度制御である。即ち、プラズマエッチング処理等を
行った場合、プラズマからの入熱を基体であるシリコン
半導体基板６０、更には基体載置ステージ５０が受ける
結果、ヒータ１１５による加熱だけではシリコン半導体
基板６０を設定温度に維持しておくことが困難となる場
合がある。このような場合、ヒータ１１５の加熱に加え
て、基体であるシリコン半導体基板６０を設定温度に保
つべくプラズマからの入熱を相殺するように設定温度よ
り低い温度の温度制御用熱媒体を配管１１４に流す。こ
れによって、シリコン半導体基板６０を設定温度に安定
させることができる。
ージ５０においては、基体であるシリコン半導体基板６
０の設定温度にも依るが、通常は、ヒータ１１５による
加熱によって主たる温度制御がなされる。そして、温度
制御用熱媒体による基体載置ステージ５０の温度制御
は、シリコン半導体基板６０の温度安定のための補助的
な温度制御である。即ち、プラズマエッチング処理等を
行った場合、プラズマからの入熱を基体であるシリコン
半導体基板６０、更には基体載置ステージ５０が受ける
結果、ヒータ１１５による加熱だけではシリコン半導体
基板６０を設定温度に維持しておくことが困難となる場
合がある。このような場合、ヒータ１１５の加熱に加え
て、基体であるシリコン半導体基板６０を設定温度に保
つべくプラズマからの入熱を相殺するように設定温度よ
り低い温度の温度制御用熱媒体を配管１１４に流す。こ
れによって、シリコン半導体基板６０を設定温度に安定
させることができる。
【００６０】基体載置ステージ５０の作製方法の詳細に
関しては、後述する。
関しては、後述する。
【００６１】以下、図２に示したプラズマエッチング装
置２０を用いた実施の形態１のプラズマエッチング法に
基づくポリメタル積層体の形成方法を、図１を参照し
て、説明する。尚、ポリメタル積層体はゲート電極とし
て機能し、デュアルゲート構造とポリメタル構造とが組
み合わされた構造を有する。
置２０を用いた実施の形態１のプラズマエッチング法に
基づくポリメタル積層体の形成方法を、図１を参照し
て、説明する。尚、ポリメタル積層体はゲート電極とし
て機能し、デュアルゲート構造とポリメタル構造とが組
み合わされた構造を有する。
【００６２】［工程−１００］シリコン半導体基板６０
に公知の方法で素子分離領域（図示せず）を形成した
後、シリコン半導体基板６０の表面を熱酸化法等に基づ
き酸化し、シリコン半導体基板６０の表面にＳｉＯ2か
ら成るゲート絶縁膜６１を形成する。そして、ＣＶＤ法
にて全面にポリシリコン層６２を堆積させた後、Ｎチャ
ネル型ＭＯＳ半導体装置を形成すべき領域上のポリシリ
コン層６２にイオン注入法に基づきＮ形不純物をイオン
注入し、次いで、Ｐチャネル型ＭＯＳ半導体装置を形成
すべき領域上のポリシリコン層６２にイオン注入法に基
づきＰ形不純物をイオン注入する。イオン注入の順序は
逆であってもよい。そして、ポリシリコン層上に例えば
タングステン層６３を積層する。その後、リソグラフィ
技術を用いてタングステン層６３上にパターニングされ
たレジスト層６４を形成する（図１の（Ａ）参照）。そ
して、不純物を含有したポリシリコン層６２と金属層で
あるタングステン層６３とが順次積層された基体（シリ
コン半導体基板６０が相当する）を、ヨウ化物が内壁
（下部ベルジャー２５Ｂ）に堆積したエッチング用チャ
ンバー２１に搬入する。
に公知の方法で素子分離領域（図示せず）を形成した
後、シリコン半導体基板６０の表面を熱酸化法等に基づ
き酸化し、シリコン半導体基板６０の表面にＳｉＯ2か
ら成るゲート絶縁膜６１を形成する。そして、ＣＶＤ法
にて全面にポリシリコン層６２を堆積させた後、Ｎチャ
ネル型ＭＯＳ半導体装置を形成すべき領域上のポリシリ
コン層６２にイオン注入法に基づきＮ形不純物をイオン
注入し、次いで、Ｐチャネル型ＭＯＳ半導体装置を形成
すべき領域上のポリシリコン層６２にイオン注入法に基
づきＰ形不純物をイオン注入する。イオン注入の順序は
逆であってもよい。そして、ポリシリコン層上に例えば
タングステン層６３を積層する。その後、リソグラフィ
技術を用いてタングステン層６３上にパターニングされ
たレジスト層６４を形成する（図１の（Ａ）参照）。そ
して、不純物を含有したポリシリコン層６２と金属層で
あるタングステン層６３とが順次積層された基体（シリ
コン半導体基板６０が相当する）を、ヨウ化物が内壁
（下部ベルジャー２５Ｂ）に堆積したエッチング用チャ
ンバー２１に搬入する。
【００６３】［工程−１１０］そして、フッ素含有ガス
としてＳＦ6を用いて、エッチング用チャンバーの内壁
（下部ベルジャー２５Ｂ）に堆積したヨウ化物をエッチ
ング用チャンバーの内壁（下部ベルジャー２５Ｂ）から
脱離させながら、かかる脱離したヨウ化物とフッ素含有
ガス（ＳＦ6）とに基づきタングステン層６３をプラズ
マエッチングする（図１の（Ｂ）参照）。プラズマエッ
チング条件を以下の表１に例示する。尚、第１回目のタ
ングステン層６３のプラズマエッチングにおいては、エ
ッチング用チャンバーの内壁（下部ベルジャー２５Ｂ）
にヨウ化物が堆積していないので、ダミー基板を用い
て、予め、エッチング用チャンバーの内壁（下部ベルジ
ャー２５Ｂ）にヨウ化物を堆積させておく。
としてＳＦ6を用いて、エッチング用チャンバーの内壁
（下部ベルジャー２５Ｂ）に堆積したヨウ化物をエッチ
ング用チャンバーの内壁（下部ベルジャー２５Ｂ）から
脱離させながら、かかる脱離したヨウ化物とフッ素含有
ガス（ＳＦ6）とに基づきタングステン層６３をプラズ
マエッチングする（図１の（Ｂ）参照）。プラズマエッ
チング条件を以下の表１に例示する。尚、第１回目のタ
ングステン層６３のプラズマエッチングにおいては、エ
ッチング用チャンバーの内壁（下部ベルジャー２５Ｂ）
にヨウ化物が堆積していないので、ダミー基板を用い
て、予め、エッチング用チャンバーの内壁（下部ベルジ
ャー２５Ｂ）にヨウ化物を堆積させておく。
【００６４】
【表１】 エッチングガス ：ＳＦ6＝２０sccm 圧力 ：０．５Ｐａ 電源２８からのパワー（ＲＦアンテナ２２）：１ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ） 電源３０からのパワー（ＲＦアンテナ２３）：１．５ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ） ＲＦバイアス ：１００Ｗ 基板載置ステージ設定温度 ：２５゜Ｃ エッチング用チャンバー内壁温度 ：２００゜Ｃ
【００６５】ヨウ化物とフッ素含有ガスとに基づくタン
グステン層６３のプラズマエッチングの際、タングステ
ン層６３の側面にヨウ化物６５が堆積し、タングステン
層６３の側面をフッ素含有ガスから保護することがで
き、タングステン層６３にアンダーカットが発生すると
いった問題の発生を回避することができる。
グステン層６３のプラズマエッチングの際、タングステ
ン層６３の側面にヨウ化物６５が堆積し、タングステン
層６３の側面をフッ素含有ガスから保護することがで
き、タングステン層６３にアンダーカットが発生すると
いった問題の発生を回避することができる。
【００６６】［工程−１２０］タングステン層６３のプ
ラズマエッチングが完了した後、プラズマエッチング条
件を、以下の表２に例示する条件に切り替え、ヨウ素含
有ガスとしてＨＩガスを用いてポリシリコン層６２をプ
ラズマエッチングする（図１の（Ｃ）参照）。これによ
って、基体であるシリコン半導体基板６０上にゲート絶
縁膜６１を介してポリシリコン層６２とタングステン層
６３とが順次積層されたポリメタル積層体であるゲート
電極を形成することができる。併せて、ヨウ素含有ガス
とポリシリコン層６２との反応生成物であるヨウ化物を
エッチング用チャンバーの内壁（下部ベルジャー２５
Ｂ）に堆積させることができる。尚、タングステン層６
３の側面に堆積したヨウ化物６５は、後の工程におい
て、例えばキレート剤を用いて除去すればよい。
ラズマエッチングが完了した後、プラズマエッチング条
件を、以下の表２に例示する条件に切り替え、ヨウ素含
有ガスとしてＨＩガスを用いてポリシリコン層６２をプ
ラズマエッチングする（図１の（Ｃ）参照）。これによ
って、基体であるシリコン半導体基板６０上にゲート絶
縁膜６１を介してポリシリコン層６２とタングステン層
６３とが順次積層されたポリメタル積層体であるゲート
電極を形成することができる。併せて、ヨウ素含有ガス
とポリシリコン層６２との反応生成物であるヨウ化物を
エッチング用チャンバーの内壁（下部ベルジャー２５
Ｂ）に堆積させることができる。尚、タングステン層６
３の側面に堆積したヨウ化物６５は、後の工程におい
て、例えばキレート剤を用いて除去すればよい。
【００６７】
【表２】 エッチングガス ：ＨＩ＝２０sccm 圧力 ：１Ｐａ 電源２８からのパワー（ＲＦアンテナ２２）：１ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ） 電源３０からのパワー（ＲＦアンテナ２３）：１．５ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ） ＲＦバイアス ：１００Ｗ 基板載置ステージ設定温度 ：２５゜Ｃ エッチング用チャンバー内壁温度 ：−５０゜Ｃ
【００６８】実施の形態１では、［工程−１２０］にお
いて、ポリシリコン層６２のプラズマエッチングに生成
するヨウ素含有ガスとポリシリコン層６２との反応生成
物であるヨウ化物（ＳｉＩX、ＣＩX、Ｓｉ−Ｃ−Ｉ系生
成物）は、一般に蒸気圧が低く、エッチング用チャンバ
ーの内壁に堆積し易い。実施の形態１においては、エッ
チング用チャンバーの内壁の温度を低温（例えば−５０
゜Ｃ）に制御することによって、エッチング用チャンバ
ーの内壁上へのヨウ化物の堆積を促進させている。一
方、［工程−１１０］において、フッ素含有ガスを用い
てエッチング用チャンバーの内壁に堆積したヨウ化物を
エッチング用チャンバーの内壁から脱離させる。この
際、エッチング用チャンバーの内壁の温度を高温（例え
ば２００゜Ｃ）に制御することによって、エッチング用
チャンバーの内壁上からのヨウ化物の脱離を促進させて
いる。そして、タングステン層６３のプラズマエッチン
グを脱離したヨウ化物とフッ素含有ガスとに基づき行う
ので、実質的には、フッ素含有ガスにヨウ化物を添加し
た状態でタングステン層６３のプラズマエッチングを行
うことができる。従って、エッチング用チャンバーの内
壁から脱離したヨウ化物がタングステン層６３の側壁保
護膜として機能し、タングステン層６３の異方性エッチ
ングを確保することができる。しかも、エッチング用チ
ャンバーの内壁はクリーニングされるので、パーティク
ル源となる懸念は無い。即ち、パーティクルが存在する
こと無く、ヨウ素含有ガスを用いてポリシリコン層６２
のプラズマエッチングを再び行うことができる。
いて、ポリシリコン層６２のプラズマエッチングに生成
するヨウ素含有ガスとポリシリコン層６２との反応生成
物であるヨウ化物（ＳｉＩX、ＣＩX、Ｓｉ−Ｃ−Ｉ系生
成物）は、一般に蒸気圧が低く、エッチング用チャンバ
ーの内壁に堆積し易い。実施の形態１においては、エッ
チング用チャンバーの内壁の温度を低温（例えば−５０
゜Ｃ）に制御することによって、エッチング用チャンバ
ーの内壁上へのヨウ化物の堆積を促進させている。一
方、［工程−１１０］において、フッ素含有ガスを用い
てエッチング用チャンバーの内壁に堆積したヨウ化物を
エッチング用チャンバーの内壁から脱離させる。この
際、エッチング用チャンバーの内壁の温度を高温（例え
ば２００゜Ｃ）に制御することによって、エッチング用
チャンバーの内壁上からのヨウ化物の脱離を促進させて
いる。そして、タングステン層６３のプラズマエッチン
グを脱離したヨウ化物とフッ素含有ガスとに基づき行う
ので、実質的には、フッ素含有ガスにヨウ化物を添加し
た状態でタングステン層６３のプラズマエッチングを行
うことができる。従って、エッチング用チャンバーの内
壁から脱離したヨウ化物がタングステン層６３の側壁保
護膜として機能し、タングステン層６３の異方性エッチ
ングを確保することができる。しかも、エッチング用チ
ャンバーの内壁はクリーニングされるので、パーティク
ル源となる懸念は無い。即ち、パーティクルが存在する
こと無く、ヨウ素含有ガスを用いてポリシリコン層６２
のプラズマエッチングを再び行うことができる。
【００６９】（実施の形態２）実施の形態２にて用いた
プラズマエッチング装置２０Ｂ（以下、単に、エッチン
グ装置２０Ｂと略称する）の概念図を、図４に示す。エ
ッチング装置２０Ｂは、エッチング用チャンバー２１
と、平行平板の上部対向電極７０と、基体載置ステージ
５０を備えている。チャンバー２１は、天板２５Ｆと、
側壁２５Ｇと、基部２５Ｈから構成されている。
プラズマエッチング装置２０Ｂ（以下、単に、エッチン
グ装置２０Ｂと略称する）の概念図を、図４に示す。エ
ッチング装置２０Ｂは、エッチング用チャンバー２１
と、平行平板の上部対向電極７０と、基体載置ステージ
５０を備えている。チャンバー２１は、天板２５Ｆと、
側壁２５Ｇと、基部２５Ｈから構成されている。
【００７０】内壁にヨウ化物が堆積するエッチング用チ
ャンバーの部分に相当する天板２５Ｆ及び側壁２５Ｇ
は、実施の形態１にて説明した複合材料から作製されて
いる。天板２５Ｆ及び側壁２５Ｇを構成する複合材料の
母材１２内には、実施の形態１と同様に配管１４が配設
されており、この配管１４は、温度制御用熱媒体供給装
置４１に外部配管４０Ａ，４０Ｂを介して接続されてい
る。温度制御用熱媒体供給装置４１から供給された温度
制御用熱媒体（例えば、−１４０゜Ｃのガス冷媒、ある
いは、シリコンオイル等）を母材１２内の配管１４に流
すことによって、ヨウ化物が主に堆積するエッチング用
チャンバーの部分に相当する天板２５Ｆ及び側壁２５Ｇ
の温度制御を行うことができる。
ャンバーの部分に相当する天板２５Ｆ及び側壁２５Ｇ
は、実施の形態１にて説明した複合材料から作製されて
いる。天板２５Ｆ及び側壁２５Ｇを構成する複合材料の
母材１２内には、実施の形態１と同様に配管１４が配設
されており、この配管１４は、温度制御用熱媒体供給装
置４１に外部配管４０Ａ，４０Ｂを介して接続されてい
る。温度制御用熱媒体供給装置４１から供給された温度
制御用熱媒体（例えば、−１４０゜Ｃのガス冷媒、ある
いは、シリコンオイル等）を母材１２内の配管１４に流
すことによって、ヨウ化物が主に堆積するエッチング用
チャンバーの部分に相当する天板２５Ｆ及び側壁２５Ｇ
の温度制御を行うことができる。
【００７１】ヨウ化物が主に堆積するエッチング用チャ
ンバーの部分に相当する天板２５Ｆ及び側壁２５Ｇの作
製方法の詳細に関しては、後述する。
ンバーの部分に相当する天板２５Ｆ及び側壁２５Ｇの作
製方法の詳細に関しては、後述する。
【００７２】基体載置ステージ５０の構造は、実施の形
態１にて説明した基板載置ステージの構造と同様とする
ことができる。
態１にて説明した基板載置ステージの構造と同様とする
ことができる。
【００７３】このエッチング装置２０Ｂにおいては、下
部電極に相当する基体載置ステージ５０と対向して、チ
ャンバー２１内の上方に平行平板の上部対向電極７０が
配置されている。この上部対向電極７０は、ＲＦ電源７
１に接続されている。上部対向電極７０の模式的な断面
図を図１５の（Ａ）に示す。
部電極に相当する基体載置ステージ５０と対向して、チ
ャンバー２１内の上方に平行平板の上部対向電極７０が
配置されている。この上部対向電極７０は、ＲＦ電源７
１に接続されている。上部対向電極７０の模式的な断面
図を図１５の（Ａ）に示す。
【００７４】実施の形態２においては、上部対向電極７
０は、母材２１２とセラミックス層２１３から構成され
た複合材料２１１から成る。実施の形態２においては、
実施の形態１と同様に、母材２１２を構成するセラミッ
クス部材の組成をコージエライトセラミックスとした。
また、母材２１２を構成するアルミニウム系材料の組成
はアルミニウム（Ａｌ）及びケイ素（Ｓｉ）である。実
施の形態２においては、アルミニウム系材料を基準とし
て、アルミニウム系材料にはケイ素が２０体積％含まれ
ている。尚、セラミックス部材は、コージエライトセラ
ミックス粉末とコージエライトセラミックス繊維との混
合物の焼成体であり、この焼成体におけるコージエライ
トセラミックス繊維の割合を５体積％とした。ここで、
コージエライトセラミックス粉末の平均粒径は１０μｍ
であり、コージエライトセラミックス繊維の平均直径は
３μｍであり、平均長さは１ｍｍである。セラミックス
部材の空孔率は約５０％であり、空孔径は約１乃至２μ
ｍである。従って、コージエライトセラミックス／アル
ミニウム系材料の容積比は約１／１である。このような
構成の母材２１２の線膨張率は、１００〜３００゜Ｃに
おける平均値で、約１０．６×１０-6／Ｋである。即
ち、α1＝１０．６である。また、コージエライトセラ
ミックス／アルミニウム系材料の容積比が約１／１であ
るが故に、母材２１２は、純粋なセラミックスの電気伝
導度や熱伝導度よりも金属に近づいた値を有する。従っ
て、このような母材２１２から作製された上部対向電極
７０には、高周波も問題なく印加することができる。
０は、母材２１２とセラミックス層２１３から構成され
た複合材料２１１から成る。実施の形態２においては、
実施の形態１と同様に、母材２１２を構成するセラミッ
クス部材の組成をコージエライトセラミックスとした。
また、母材２１２を構成するアルミニウム系材料の組成
はアルミニウム（Ａｌ）及びケイ素（Ｓｉ）である。実
施の形態２においては、アルミニウム系材料を基準とし
て、アルミニウム系材料にはケイ素が２０体積％含まれ
ている。尚、セラミックス部材は、コージエライトセラ
ミックス粉末とコージエライトセラミックス繊維との混
合物の焼成体であり、この焼成体におけるコージエライ
トセラミックス繊維の割合を５体積％とした。ここで、
コージエライトセラミックス粉末の平均粒径は１０μｍ
であり、コージエライトセラミックス繊維の平均直径は
３μｍであり、平均長さは１ｍｍである。セラミックス
部材の空孔率は約５０％であり、空孔径は約１乃至２μ
ｍである。従って、コージエライトセラミックス／アル
ミニウム系材料の容積比は約１／１である。このような
構成の母材２１２の線膨張率は、１００〜３００゜Ｃに
おける平均値で、約１０．６×１０-6／Ｋである。即
ち、α1＝１０．６である。また、コージエライトセラ
ミックス／アルミニウム系材料の容積比が約１／１であ
るが故に、母材２１２は、純粋なセラミックスの電気伝
導度や熱伝導度よりも金属に近づいた値を有する。従っ
て、このような母材２１２から作製された上部対向電極
７０には、高周波も問題なく印加することができる。
【００７５】セラミックス層２１３を構成する材料を、
ＴｉＯ2が約２．５重量％添加されたＡｌ2Ｏ3とした。
厚さ約０．２ｍｍのセラミックス層２１３は、溶射法に
て母材２１２の表面に形成されている。このような組成
のセラミックス層２１３の線膨張率は、１００〜３００
゜Ｃにおける平均値で、約９×１０-6／Ｋである。従っ
て、α2は約９であり、セラミックス層２１３の線膨張
率α2は（α1−４）≦α2≦（α1＋４）を満足してい
る。尚、Ａｌ2Ｏ3それ自体の線膨張率は約８×１０-6／
Ｋである。
ＴｉＯ2が約２．５重量％添加されたＡｌ2Ｏ3とした。
厚さ約０．２ｍｍのセラミックス層２１３は、溶射法に
て母材２１２の表面に形成されている。このような組成
のセラミックス層２１３の線膨張率は、１００〜３００
゜Ｃにおける平均値で、約９×１０-6／Ｋである。従っ
て、α2は約９であり、セラミックス層２１３の線膨張
率α2は（α1−４）≦α2≦（α1＋４）を満足してい
る。尚、Ａｌ2Ｏ3それ自体の線膨張率は約８×１０-6／
Ｋである。
【００７６】上部対向電極７０の内部には、配管２１４
が配設されている。配管２１４は、温度制御用熱媒体供
給装置４１に外部配管４３Ａ，４３Ｂを介して接続され
ており、金属あるいは合金から作製されている。温度制
御用熱媒体供給装置４１から供給された温度制御用熱媒
体（例えば、−１４０゜Ｃのガス冷媒、あるいは、シリ
コンオイル等）を母材２１２内の配管２１４に流すこと
によって、ヨウ化物が堆積する上部対向電極７０の温度
制御を行うことができる。即ち、温度制御用熱媒体供給
装置４１に接続された配管４３Ａには、高低温での動作
が可能な制御バルブ４４が配設されている。一方、配管
４３Ａと配管４３Ｂとの間のバイパス配管４３Ｃにも制
御バルブ４４が配設されている。そして、このような構
成のもと、図示しない温度検出装置で検知された温度に
基づき、図示しない制御装置（ＰＩＤコントローラ）に
よって制御バルブ４４の開閉度を制御することで、配管
２１４への温度制御用熱媒体の供給量を制御する。
が配設されている。配管２１４は、温度制御用熱媒体供
給装置４１に外部配管４３Ａ，４３Ｂを介して接続され
ており、金属あるいは合金から作製されている。温度制
御用熱媒体供給装置４１から供給された温度制御用熱媒
体（例えば、−１４０゜Ｃのガス冷媒、あるいは、シリ
コンオイル等）を母材２１２内の配管２１４に流すこと
によって、ヨウ化物が堆積する上部対向電極７０の温度
制御を行うことができる。即ち、温度制御用熱媒体供給
装置４１に接続された配管４３Ａには、高低温での動作
が可能な制御バルブ４４が配設されている。一方、配管
４３Ａと配管４３Ｂとの間のバイパス配管４３Ｃにも制
御バルブ４４が配設されている。そして、このような構
成のもと、図示しない温度検出装置で検知された温度に
基づき、図示しない制御装置（ＰＩＤコントローラ）に
よって制御バルブ４４の開閉度を制御することで、配管
２１４への温度制御用熱媒体の供給量を制御する。
【００７７】配管２１４の熱膨張も、複合材料２１１に
影響を与える。従って、母材２１２やセラミックス層２
１３の線膨張率α1，α2に近い値を有する材料を用いる
ことが好ましい。具体的には、チタンやステンレススチ
ール等、線膨張率が９×１０ -6／Ｋ〜１２×１０-6／Ｋ
の材料から作製された配管２１４を用いることが好まし
い。即ち、配管２１４を構成する材料の線膨張率α
P［単位：１０-6／Ｋ］は、（α1−４）≦αP≦（α1＋
４）を満足することが好ましい。
影響を与える。従って、母材２１２やセラミックス層２
１３の線膨張率α1，α2に近い値を有する材料を用いる
ことが好ましい。具体的には、チタンやステンレススチ
ール等、線膨張率が９×１０ -6／Ｋ〜１２×１０-6／Ｋ
の材料から作製された配管２１４を用いることが好まし
い。即ち、配管２１４を構成する材料の線膨張率α
P［単位：１０-6／Ｋ］は、（α1−４）≦αP≦（α1＋
４）を満足することが好ましい。
【００７８】上部対向電極７０の作製方法の詳細に関し
ては、後述する。
ては、後述する。
【００７９】以下、図４に示したプラズマエッチング装
置２０Ｂを用いた実施の形態２のプラズマエッチング法
に基づくポリメタル積層体の形成方法を、図１を再び参
照して、説明する。尚、ポリメタル積層体はゲート電極
として機能し、デュアルゲート構造とポリメタル構造と
が組み合わされた構造を有する。
置２０Ｂを用いた実施の形態２のプラズマエッチング法
に基づくポリメタル積層体の形成方法を、図１を再び参
照して、説明する。尚、ポリメタル積層体はゲート電極
として機能し、デュアルゲート構造とポリメタル構造と
が組み合わされた構造を有する。
【００８０】［工程−２００］実施の形態１の［工程−
１００］と同様に、シリコン半導体基板６０に公知の方
法で素子分離領域（図示せず）を形成した後、シリコン
半導体基板６０の表面にＳｉＯ2から成るゲート絶縁膜
６１を形成する。そして、不純物を含有するポリシリコ
ン層６２、タングステン層６３を、順次形成した後、パ
ターニングされたレジスト層６４を形成する（図１の
（Ａ）参照）。そして、不純物を含有したポリシリコン
層６２と金属層であるタングステン層６３とが順次積層
された基体（シリコン半導体基板６０が相当する）を、
ヨウ化物が内壁（天板２５Ｆ及び側壁２５Ｇ）に堆積し
たエッチング用チャンバー２１に搬入する。
１００］と同様に、シリコン半導体基板６０に公知の方
法で素子分離領域（図示せず）を形成した後、シリコン
半導体基板６０の表面にＳｉＯ2から成るゲート絶縁膜
６１を形成する。そして、不純物を含有するポリシリコ
ン層６２、タングステン層６３を、順次形成した後、パ
ターニングされたレジスト層６４を形成する（図１の
（Ａ）参照）。そして、不純物を含有したポリシリコン
層６２と金属層であるタングステン層６３とが順次積層
された基体（シリコン半導体基板６０が相当する）を、
ヨウ化物が内壁（天板２５Ｆ及び側壁２５Ｇ）に堆積し
たエッチング用チャンバー２１に搬入する。
【００８１】［工程−２１０］そして、フッ素含有ガス
としてＮＦ3を用いて、エッチング用チャンバーの内壁
（天板２５Ｆ及び側壁２５Ｇ）に堆積したヨウ化物をエ
ッチング用チャンバーの内壁（天板２５Ｆ及び側壁２５
Ｇ）から脱離させながら、かかる脱離したヨウ化物とフ
ッ素含有ガス（ＮＦ3）とに基づきタングステン層６３
をプラズマエッチングする（図１の（Ｂ）参照）。プラ
ズマエッチング条件を以下の表３に例示する。尚、第１
回目のタングステン層６３のプラズマエッチングにおい
ては、エッチング用チャンバーの内壁（天板２５Ｆ及び
側壁２５Ｇ）にヨウ化物が堆積していないので、ダミー
基板を用いて、予め、エッチング用チャンバーの内壁
（天板２５Ｆ及び側壁２５Ｇ）にヨウ化物を堆積させて
おく。
としてＮＦ3を用いて、エッチング用チャンバーの内壁
（天板２５Ｆ及び側壁２５Ｇ）に堆積したヨウ化物をエ
ッチング用チャンバーの内壁（天板２５Ｆ及び側壁２５
Ｇ）から脱離させながら、かかる脱離したヨウ化物とフ
ッ素含有ガス（ＮＦ3）とに基づきタングステン層６３
をプラズマエッチングする（図１の（Ｂ）参照）。プラ
ズマエッチング条件を以下の表３に例示する。尚、第１
回目のタングステン層６３のプラズマエッチングにおい
ては、エッチング用チャンバーの内壁（天板２５Ｆ及び
側壁２５Ｇ）にヨウ化物が堆積していないので、ダミー
基板を用いて、予め、エッチング用チャンバーの内壁
（天板２５Ｆ及び側壁２５Ｇ）にヨウ化物を堆積させて
おく。
【００８２】
【表３】 エッチングガス ：ＮＦ3＝２０sccm 圧力 ：５Ｐａ ＲＦパワー ：１．５ｋＷ 基板載置ステージ設定温度 ：２５゜Ｃ エッチング用チャンバー内壁温度：２００゜Ｃ
【００８３】ヨウ化物とフッ素含有ガスとに基づくタン
グステン層６３のプラズマエッチングの際、タングステ
ン層６３の側面にヨウ化物６５が堆積し、タングステン
層６３の側面をフッ素含有ガスから保護することがで
き、タングステン層６３にアンダーカットが発生すると
いった問題の発生を回避することができる。
グステン層６３のプラズマエッチングの際、タングステ
ン層６３の側面にヨウ化物６５が堆積し、タングステン
層６３の側面をフッ素含有ガスから保護することがで
き、タングステン層６３にアンダーカットが発生すると
いった問題の発生を回避することができる。
【００８４】［工程−２２０］タングステン層６３のプ
ラズマエッチングが完了した後、プラズマエッチング条
件を、以下の表４に例示する条件に切り替え、ヨウ素含
有ガスとしてＨＩガスを用いてポリシリコン層６２をプ
ラズマエッチングする（図１の（Ｃ）参照）。これによ
って、基体であるシリコン半導体基板６０上にゲート絶
縁膜６１を介してポリシリコン層６２とタングステン層
６３とが順次積層されたポリメタル積層体であるゲート
電極を形成することができる。併せて、ヨウ素含有ガス
とポリシリコン層６２との反応生成物であるヨウ化物を
エッチング用チャンバーの内壁（天板２５Ｆ及び側壁２
５Ｇ）に堆積させることができる。尚、タングステン層
６３の側面に堆積したヨウ化物６５は、後の工程におい
て、例えばキレート剤を用いて除去すればよい。
ラズマエッチングが完了した後、プラズマエッチング条
件を、以下の表４に例示する条件に切り替え、ヨウ素含
有ガスとしてＨＩガスを用いてポリシリコン層６２をプ
ラズマエッチングする（図１の（Ｃ）参照）。これによ
って、基体であるシリコン半導体基板６０上にゲート絶
縁膜６１を介してポリシリコン層６２とタングステン層
６３とが順次積層されたポリメタル積層体であるゲート
電極を形成することができる。併せて、ヨウ素含有ガス
とポリシリコン層６２との反応生成物であるヨウ化物を
エッチング用チャンバーの内壁（天板２５Ｆ及び側壁２
５Ｇ）に堆積させることができる。尚、タングステン層
６３の側面に堆積したヨウ化物６５は、後の工程におい
て、例えばキレート剤を用いて除去すればよい。
【００８５】
【表４】 エッチングガス ：ＨＩ＝２０sccm 圧力 ：５Ｐａ ＲＦパワー ：１．５ｋＷ 基板載置ステージ設定温度 ：２５゜Ｃ エッチング用チャンバー内壁温度 ：−５０゜Ｃ
【００８６】実施の形態２では、［工程−２２０］にお
いて、ポリシリコン層６２のプラズマエッチングに生成
するヨウ素含有ガスとポリシリコン層６２との反応生成
物であるヨウ化物（ＳｉＩX、ＣＩX、Ｓｉ−Ｃ−Ｉ系生
成物）は、一般に蒸気圧が低く、エッチング用チャンバ
ーの内壁に堆積し易い。実施の形態２においても、エッ
チング用チャンバーの内壁の温度を低温（例えば−５０
゜Ｃ）に制御することによって、エッチング用チャンバ
ーの内壁上へのヨウ化物の堆積を促進させている。一
方、［工程−２１０］において、フッ素含有ガスを用い
てエッチング用チャンバーの内壁に堆積したヨウ化物を
エッチング用チャンバーの内壁から脱離させる。この
際、エッチング用チャンバーの内壁の温度を高温（例え
ば２００゜Ｃ）に制御することによって、エッチング用
チャンバーの内壁上からのヨウ化物の脱離を促進させて
いる。そして、タングステン層６３のプラズマエッチン
グを脱離したヨウ化物とフッ素含有ガスとに基づき行う
ので、実質的には、フッ素含有ガスにヨウ化物を添加し
た状態でタングステン層６３のプラズマエッチングを行
うことができる。従って、エッチング用チャンバーの内
壁から脱離したヨウ化物がタングステン層６３の側壁保
護膜として機能し、タングステン層６３の異方性エッチ
ングを確保することができる。しかも、エッチング用チ
ャンバーの内壁はクリーニングされるので、パーティク
ル源となる懸念は無い。即ち、パーティクルが存在する
こと無く、ヨウ素含有ガスを用いてポリシリコン層６２
のプラズマエッチングを再び行うことができる。
いて、ポリシリコン層６２のプラズマエッチングに生成
するヨウ素含有ガスとポリシリコン層６２との反応生成
物であるヨウ化物（ＳｉＩX、ＣＩX、Ｓｉ−Ｃ−Ｉ系生
成物）は、一般に蒸気圧が低く、エッチング用チャンバ
ーの内壁に堆積し易い。実施の形態２においても、エッ
チング用チャンバーの内壁の温度を低温（例えば−５０
゜Ｃ）に制御することによって、エッチング用チャンバ
ーの内壁上へのヨウ化物の堆積を促進させている。一
方、［工程−２１０］において、フッ素含有ガスを用い
てエッチング用チャンバーの内壁に堆積したヨウ化物を
エッチング用チャンバーの内壁から脱離させる。この
際、エッチング用チャンバーの内壁の温度を高温（例え
ば２００゜Ｃ）に制御することによって、エッチング用
チャンバーの内壁上からのヨウ化物の脱離を促進させて
いる。そして、タングステン層６３のプラズマエッチン
グを脱離したヨウ化物とフッ素含有ガスとに基づき行う
ので、実質的には、フッ素含有ガスにヨウ化物を添加し
た状態でタングステン層６３のプラズマエッチングを行
うことができる。従って、エッチング用チャンバーの内
壁から脱離したヨウ化物がタングステン層６３の側壁保
護膜として機能し、タングステン層６３の異方性エッチ
ングを確保することができる。しかも、エッチング用チ
ャンバーの内壁はクリーニングされるので、パーティク
ル源となる懸念は無い。即ち、パーティクルが存在する
こと無く、ヨウ素含有ガスを用いてポリシリコン層６２
のプラズマエッチングを再び行うことができる。
【００８７】以下に説明する各実施の形態においては、
内壁にヨウ化物が堆積するエッチング用チャンバーの部
分、基板載置ステージ、上部対向電極の作製方法を説明
する。
内壁にヨウ化物が堆積するエッチング用チャンバーの部
分、基板載置ステージ、上部対向電極の作製方法を説明
する。
【００８８】（実施の形態３）実施の形態３は、実施の
形態１にて説明したプラズマエッチング装置２０におけ
る下部ベルジャー２５Ｂ（ヨウ化物が主に堆積するエッ
チング用チャンバーの部分）を構成する複合材料１１の
作製方法に関する。以下、複合材料１１の作製方法を説
明するが、実施の形態２にて説明したプラズマエッチン
グ装置２０Ｂにおける天板２５Ｆ及び側壁２５Ｇも同様
に作製することができる。
形態１にて説明したプラズマエッチング装置２０におけ
る下部ベルジャー２５Ｂ（ヨウ化物が主に堆積するエッ
チング用チャンバーの部分）を構成する複合材料１１の
作製方法に関する。以下、複合材料１１の作製方法を説
明するが、実施の形態２にて説明したプラズマエッチン
グ装置２０Ｂにおける天板２５Ｆ及び側壁２５Ｇも同様
に作製することができる。
【００８９】複合材料１１は、（Ａ）セラミックス部材
の組織中にアルミニウム系材料を充填し、以て、セラミ
ックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された
母材を作製する工程と、（Ｂ）母材の表面にセラミック
ス層を設ける工程から作製される。実施の形態３におい
ては、この工程（Ａ）は、容器（鋳型）の中に多孔質の
コージエライトセラミックスを組成としたセラミックス
部材を配し、容器（鋳型）内に溶融したアルミニウムと
ケイ素とを組成としたアルミニウム系材料を流し込み、
高圧鋳造法にてセラミックス部材中にアルミニウム系材
料を充填する工程から成る。
の組織中にアルミニウム系材料を充填し、以て、セラミ
ックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された
母材を作製する工程と、（Ｂ）母材の表面にセラミック
ス層を設ける工程から作製される。実施の形態３におい
ては、この工程（Ａ）は、容器（鋳型）の中に多孔質の
コージエライトセラミックスを組成としたセラミックス
部材を配し、容器（鋳型）内に溶融したアルミニウムと
ケイ素とを組成としたアルミニウム系材料を流し込み、
高圧鋳造法にてセラミックス部材中にアルミニウム系材
料を充填する工程から成る。
【００９０】多孔質のコージエライトセラミックスを組
成としたセラミックス部材は、セラミックス部材を作製
する際の焼結過程において多孔質化される。実施の形態
３においては、多孔質のコージエライトセラミックスと
して、コージエライトセラミックス粉体とコージエライ
トセラミックス繊維とを焼結して得られる焼結体である
多孔質のコージエライトセラミックス・ファイバーボー
ド（以下、ファイバーボードと略称する）を用いた。一
般的な粉体焼結セラミックスが約１２００゜Ｃで高温焼
結されるのに対して、ファイバーボードは約８００゜Ｃ
で低温焼結されたものであり、コージエライトセラミッ
クス繊維の周りにコージエライトセラミックス粉体がバ
インダーを介して密着するように焼結され、多孔質化さ
れている。従って、例えば、コージエライトセラミック
ス粉体とコージエライトセラミックス繊維との容積比を
変えることによって、得られる多孔質のコージエライト
セラミックスを組成としたセラミックス部材の空孔率や
空孔径を調整することが可能である。
成としたセラミックス部材は、セラミックス部材を作製
する際の焼結過程において多孔質化される。実施の形態
３においては、多孔質のコージエライトセラミックスと
して、コージエライトセラミックス粉体とコージエライ
トセラミックス繊維とを焼結して得られる焼結体である
多孔質のコージエライトセラミックス・ファイバーボー
ド（以下、ファイバーボードと略称する）を用いた。一
般的な粉体焼結セラミックスが約１２００゜Ｃで高温焼
結されるのに対して、ファイバーボードは約８００゜Ｃ
で低温焼結されたものであり、コージエライトセラミッ
クス繊維の周りにコージエライトセラミックス粉体がバ
インダーを介して密着するように焼結され、多孔質化さ
れている。従って、例えば、コージエライトセラミック
ス粉体とコージエライトセラミックス繊維との容積比を
変えることによって、得られる多孔質のコージエライト
セラミックスを組成としたセラミックス部材の空孔率や
空孔径を調整することが可能である。
【００９１】下部ベルジャー２５Ｂを作製するには、先
ず、所定の形状（環状）に成形された複数のファイバー
ボードを用意する。尚、ファイバーボードには、必要に
応じて各種の配管等を取り付けるためのフランジや孔部
を設けておく。また、配管１４を配設するための溝を設
けておく。そして、これらの環状のファイバーボードを
容器（鋳型）内に積み上げる。尚、環状のファイバーボ
ードと環状のファイバーボードとの間には、配管１４を
配置する。そして、ファイバーボードを約８００゜Ｃに
予備加熱しておき、続いて、容器（鋳型）内に約８００
゜Ｃに加熱して溶融状態としたアルミニウム系材料（Ａ
ｌ８０体積％−Ｓｉ２０体積％）を流し込む。そして、
容器（鋳型）内に約１トン／ｃｍ2の高圧を加える高圧
鋳造法を実行する。その結果、多孔質のファイバーボー
ドには、即ち、セラミックス部材の組織中には、アルミ
ニウム系材料が充填される。そして、アルミニウム系材
料を冷却・固化することによって、母材１２が作製され
る。
ず、所定の形状（環状）に成形された複数のファイバー
ボードを用意する。尚、ファイバーボードには、必要に
応じて各種の配管等を取り付けるためのフランジや孔部
を設けておく。また、配管１４を配設するための溝を設
けておく。そして、これらの環状のファイバーボードを
容器（鋳型）内に積み上げる。尚、環状のファイバーボ
ードと環状のファイバーボードとの間には、配管１４を
配置する。そして、ファイバーボードを約８００゜Ｃに
予備加熱しておき、続いて、容器（鋳型）内に約８００
゜Ｃに加熱して溶融状態としたアルミニウム系材料（Ａ
ｌ８０体積％−Ｓｉ２０体積％）を流し込む。そして、
容器（鋳型）内に約１トン／ｃｍ2の高圧を加える高圧
鋳造法を実行する。その結果、多孔質のファイバーボー
ドには、即ち、セラミックス部材の組織中には、アルミ
ニウム系材料が充填される。そして、アルミニウム系材
料を冷却・固化することによって、母材１２が作製され
る。
【００９２】次いで、中空円筒形の母材１２の内面を研
磨する。その後、この研磨面に、Ａｌ2Ｏ3にＴｉＯ2を
約２．５重量％混合した粒径が約１０μｍの混合粉末を
真空溶射法によって溶融状態で吹き付け、固化させる。
これによって、厚さ約０．２ｍｍのセラミックス層１３
を溶射法にて形成することができる。尚、セラミックス
層１３の形成の前に、溶射下地層として例えばアルミニ
ウムを約５重量％含んだニッケル（Ｎｉ−５重量％Ａ
ｌ）を溶射しておき、この溶射下地層上にセラミックス
層１３を溶射法にて形成してもよい。
磨する。その後、この研磨面に、Ａｌ2Ｏ3にＴｉＯ2を
約２．５重量％混合した粒径が約１０μｍの混合粉末を
真空溶射法によって溶融状態で吹き付け、固化させる。
これによって、厚さ約０．２ｍｍのセラミックス層１３
を溶射法にて形成することができる。尚、セラミックス
層１３の形成の前に、溶射下地層として例えばアルミニ
ウムを約５重量％含んだニッケル（Ｎｉ−５重量％Ａ
ｌ）を溶射しておき、この溶射下地層上にセラミックス
層１３を溶射法にて形成してもよい。
【００９３】尚、図３の（Ｂ）の模式的な断面図に示す
ように、セラミックス層を溶射法でなくロウ付け法によ
って母材１２の表面に設けてもよい。この場合には、焼
結法にて作製されたＡｌ2Ｏ3製セラミックス環状部材か
ら成るセラミックス層１６を、例えば、約６００゜Ｃの
温度にてＡｌ−Ｍｇ−Ｇｅ系のロウ材１７を用いたロウ
付け法にて母材１２の表面に取り付ければよい。
ように、セラミックス層を溶射法でなくロウ付け法によ
って母材１２の表面に設けてもよい。この場合には、焼
結法にて作製されたＡｌ2Ｏ3製セラミックス環状部材か
ら成るセラミックス層１６を、例えば、約６００゜Ｃの
温度にてＡｌ−Ｍｇ−Ｇｅ系のロウ材１７を用いたロウ
付け法にて母材１２の表面に取り付ければよい。
【００９４】このようにして得られた下部ベルジャー２
５Ｂにあっては、多孔質のコージエライトセラミックス
・ファイバーボードにＡｌ８０体積％−Ｓｉ２０体積％
のアルミニウム系材料を充填して得られた材料で母材１
２が構成されており、母材１２の線膨張率はセラミック
ス層１３の線膨張率に近い値となっている。従って、下
部ベルジャー２５Ｂの加熱・冷却による母材１２とセラ
ミックス層１３の伸縮の度合いは殆ど同じである。それ
故、これらの材料間の線膨張率の差に起因して、高温加
熱時や、低温冷却時、高温から低温、低温から高温に下
部ベルジャー２５Ｂの温度を変化させたときに、セラミ
ックス層１３に割れ等の損傷が発生することを確実に回
避することができる。また、複合材料１１は優れた熱伝
導性を有するので、配管１４によって下部ベルジャー２
５Ｂを効率よく加熱・冷却することができる。
５Ｂにあっては、多孔質のコージエライトセラミックス
・ファイバーボードにＡｌ８０体積％−Ｓｉ２０体積％
のアルミニウム系材料を充填して得られた材料で母材１
２が構成されており、母材１２の線膨張率はセラミック
ス層１３の線膨張率に近い値となっている。従って、下
部ベルジャー２５Ｂの加熱・冷却による母材１２とセラ
ミックス層１３の伸縮の度合いは殆ど同じである。それ
故、これらの材料間の線膨張率の差に起因して、高温加
熱時や、低温冷却時、高温から低温、低温から高温に下
部ベルジャー２５Ｂの温度を変化させたときに、セラミ
ックス層１３に割れ等の損傷が発生することを確実に回
避することができる。また、複合材料１１は優れた熱伝
導性を有するので、配管１４によって下部ベルジャー２
５Ｂを効率よく加熱・冷却することができる。
【００９５】このようにして得られた下部ベルジャー２
５Ｂのセラミックス層１３の割れ防止効果を確認するた
めに、温風循環式のオーブンを用い、以下のようにして
下部ベルジャー２５Ｂの熱サイクルテストを行った。
５Ｂのセラミックス層１３の割れ防止効果を確認するた
めに、温風循環式のオーブンを用い、以下のようにして
下部ベルジャー２５Ｂの熱サイクルテストを行った。
【００９６】（１）下部ベルジャー２５Ｂをオーブン内
に入れ、オーブン内を３０分間かけて３００゜Ｃに昇温
する。 （２）オーブン内を、３００゜Ｃの温度で２０分間保持
する。 （３）オーブン内を、４０分間かけて降温し、常温に戻
す。 （４）オーブン内から下部ベルジャー２５Ｂを取り出
し、外観を観察する。
に入れ、オーブン内を３０分間かけて３００゜Ｃに昇温
する。 （２）オーブン内を、３００゜Ｃの温度で２０分間保持
する。 （３）オーブン内を、４０分間かけて降温し、常温に戻
す。 （４）オーブン内から下部ベルジャー２５Ｂを取り出
し、外観を観察する。
【００９７】このような（１）〜（４）の操作を１０回
繰り返したところ、１０回終了後においても下部ベルジ
ャー２５Ｂの外観には変化が認められず、セラミックス
層１３に割れ等の破損は生じていないことが確認され
た。
繰り返したところ、１０回終了後においても下部ベルジ
ャー２５Ｂの外観には変化が認められず、セラミックス
層１３に割れ等の破損は生じていないことが確認され
た。
【００９８】尚、実施の形態３においては、多孔質のコ
ージエライトセラミックス・ファイバーボードを用いて
いるが、高圧鋳造時にアルミニウム系材料がその空孔内
に入り込む際の衝撃にファイバーボードは耐え得る。そ
の結果、ファイバーボードに割れが生じることを抑制す
ることができる。即ち、通常の粉末焼結法によって得ら
れる多孔質のコージエライトセラミックスから成るセラ
ミックス部材においては、高圧鋳造時に割れが起こり易
い。然るに、多孔質のコージエライトセラミックス・フ
ァイバーボードを用いることによって、高圧鋳造時にお
けるセラミックス部材の割れ発生を抑えることができ
る。
ージエライトセラミックス・ファイバーボードを用いて
いるが、高圧鋳造時にアルミニウム系材料がその空孔内
に入り込む際の衝撃にファイバーボードは耐え得る。そ
の結果、ファイバーボードに割れが生じることを抑制す
ることができる。即ち、通常の粉末焼結法によって得ら
れる多孔質のコージエライトセラミックスから成るセラ
ミックス部材においては、高圧鋳造時に割れが起こり易
い。然るに、多孔質のコージエライトセラミックス・フ
ァイバーボードを用いることによって、高圧鋳造時にお
けるセラミックス部材の割れ発生を抑えることができ
る。
【００９９】そして、高圧鋳造時にファイバーボードに
割れ等が発生することを回避できるので、母材１２の表
面に設けられたセラミックス層１３にクラック等の損傷
が生じることを一層確実に防止することができる。即
ち、ファイバーボードに割れが発生したとしても、ファ
イバーボードから成るセラミックス部材の組織中にアル
ミニウム系材料を充填したとき、アルミニウム系材料が
一種の接着材として働く結果、母材１２を得ることはで
きる。しかしながら、このようにして得られた母材１２
においては、ファイバーボードに発生した割れ等の隙間
にアルミニウム系材料から成る層が形成されてしまう。
その結果、母材１２の表面に設けられたセラミックス層
１３が、下部ベルジャー２５Ｂの使用時、温度変化に追
従できなくなり、セラミックス層１３に割れが生じ易く
なる。つまり、セラミックス層１３は、粒径が約１０μ
ｍの混合粉末が溶射されそして母材１２と同化されてい
るので、ファイバーボードにおける１〜２μｍの空孔内
に充填されたアルミニウム系材料そのものの熱膨張から
は殆ど影響を受けない。しかしながら、ファイバーボー
ドの割れた部分の隙間に存在するアルミニウム系材料か
ら成る層は、セラミックス層１３を形成する粒子の径よ
り大きい長さや幅を有する。従って、アルミニウム系材
料から成るかかる層の熱膨張によるセラミックス層１３
への影響は無視できないものとなり、セラミックス層１
３に割れが発生する確率が高くなる。
割れ等が発生することを回避できるので、母材１２の表
面に設けられたセラミックス層１３にクラック等の損傷
が生じることを一層確実に防止することができる。即
ち、ファイバーボードに割れが発生したとしても、ファ
イバーボードから成るセラミックス部材の組織中にアル
ミニウム系材料を充填したとき、アルミニウム系材料が
一種の接着材として働く結果、母材１２を得ることはで
きる。しかしながら、このようにして得られた母材１２
においては、ファイバーボードに発生した割れ等の隙間
にアルミニウム系材料から成る層が形成されてしまう。
その結果、母材１２の表面に設けられたセラミックス層
１３が、下部ベルジャー２５Ｂの使用時、温度変化に追
従できなくなり、セラミックス層１３に割れが生じ易く
なる。つまり、セラミックス層１３は、粒径が約１０μ
ｍの混合粉末が溶射されそして母材１２と同化されてい
るので、ファイバーボードにおける１〜２μｍの空孔内
に充填されたアルミニウム系材料そのものの熱膨張から
は殆ど影響を受けない。しかしながら、ファイバーボー
ドの割れた部分の隙間に存在するアルミニウム系材料か
ら成る層は、セラミックス層１３を形成する粒子の径よ
り大きい長さや幅を有する。従って、アルミニウム系材
料から成るかかる層の熱膨張によるセラミックス層１３
への影響は無視できないものとなり、セラミックス層１
３に割れが発生する確率が高くなる。
【０１００】また、セラミックス層１３を母材１２上に
溶射法にて形成するので、大面積の複合部材を作製する
ことができ、下部ベルジャー２５Ｂの大型化に容易に対
処することができる。しかも、セラミックス層１３を母
材１２上に溶射法にて形成するので、母材１２とセラミ
ックス層１３とがより一層一体化する。これによって、
母材１２とセラミックス層１３との間の応力緩和が図れ
ると共に、母材１２からセラミックス層１３への熱伝導
が速やかとなり、下部ベルジャー２５Ｂの温度制御を迅
速に且つ確実に行うことが可能となる。
溶射法にて形成するので、大面積の複合部材を作製する
ことができ、下部ベルジャー２５Ｂの大型化に容易に対
処することができる。しかも、セラミックス層１３を母
材１２上に溶射法にて形成するので、母材１２とセラミ
ックス層１３とがより一層一体化する。これによって、
母材１２とセラミックス層１３との間の応力緩和が図れ
ると共に、母材１２からセラミックス層１３への熱伝導
が速やかとなり、下部ベルジャー２５Ｂの温度制御を迅
速に且つ確実に行うことが可能となる。
【０１０１】（実施の形態４）実施の形態４は実施の形
態３の変形である。実施の形態４が実施の形態３と相違
する点は、複合材料における母材を構成するセラミック
ス部材の組成を窒化アルミニウムとし、母材を構成する
アルミニウム系材料の組成をアルミニウムとした点にあ
る。尚、下部ベルジャー２５Ｂの構造は、実施の形態３
にて説明したと同様である。
態３の変形である。実施の形態４が実施の形態３と相違
する点は、複合材料における母材を構成するセラミック
ス部材の組成を窒化アルミニウムとし、母材を構成する
アルミニウム系材料の組成をアルミニウムとした点にあ
る。尚、下部ベルジャー２５Ｂの構造は、実施の形態３
にて説明したと同様である。
【０１０２】実施の形態４においては、母材１２を構成
するセラミックス部材の組成を窒化アルミニウム（Ａｌ
Ｎ）とした。尚、窒化アルミニウムの線膨張率は５．１
×１０-6／Ｋであり、熱伝導率は０．２３５ｃａｌ／ｃ
ｍ・秒・Ｋである。また、母材を構成するアルミニウム
系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）とした。（α1−
４）≦α2≦（α1＋４）を満足するように窒化アルミニ
ウムとアルミニウムとの容積比は決定されており、具体
的には、窒化アルミニウム／アルミニウムの容積比は７
０／３０である。尚、母材１２の線膨張率は、１００〜
３００゜Ｃにおける平均値で、８．７×１０-6／Ｋであ
る。即ち、α1＝８．７である。セラミックス層１３を
構成する材料を、ＴｉＯ2が約２．５重量％添加された
Ａｌ2Ｏ3とした。セラミックス層１３は、溶射法にて母
材１２の表面に形成されている。Ａｌ2Ｏ3は本来その線
膨張率が約８×１０-6／Ｋであるが、Ａｌ2Ｏ3にＴｉＯ
2を添加することによって、その線膨張率は、１００〜
３００゜Ｃにおける平均値で、約９×１０-6／Ｋ（α2
は約９）となり、母材１２の線膨張率α1とほぼ同じ値
となる。これによって、母材１２の高温加熱、低温冷却
などによる温度変化によってもセラミックス層１３に割
れ等の損傷が発生することを効果的に防止し得る。
するセラミックス部材の組成を窒化アルミニウム（Ａｌ
Ｎ）とした。尚、窒化アルミニウムの線膨張率は５．１
×１０-6／Ｋであり、熱伝導率は０．２３５ｃａｌ／ｃ
ｍ・秒・Ｋである。また、母材を構成するアルミニウム
系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）とした。（α1−
４）≦α2≦（α1＋４）を満足するように窒化アルミニ
ウムとアルミニウムとの容積比は決定されており、具体
的には、窒化アルミニウム／アルミニウムの容積比は７
０／３０である。尚、母材１２の線膨張率は、１００〜
３００゜Ｃにおける平均値で、８．７×１０-6／Ｋであ
る。即ち、α1＝８．７である。セラミックス層１３を
構成する材料を、ＴｉＯ2が約２．５重量％添加された
Ａｌ2Ｏ3とした。セラミックス層１３は、溶射法にて母
材１２の表面に形成されている。Ａｌ2Ｏ3は本来その線
膨張率が約８×１０-6／Ｋであるが、Ａｌ2Ｏ3にＴｉＯ
2を添加することによって、その線膨張率は、１００〜
３００゜Ｃにおける平均値で、約９×１０-6／Ｋ（α2
は約９）となり、母材１２の線膨張率α1とほぼ同じ値
となる。これによって、母材１２の高温加熱、低温冷却
などによる温度変化によってもセラミックス層１３に割
れ等の損傷が発生することを効果的に防止し得る。
【０１０３】複合材料によって構成される下部ベルジャ
ー２５Ｂの作製方法を、以下、説明する。複合材料１１
は、基本的には、（Ａ）セラミックス部材の組織中にア
ルミニウム系材料を充填し、以て、セラミックス部材の
組織中にアルミニウム系材料が充填された母材を作製す
る工程と、（Ｂ）母材の表面にセラミックス層を設ける
工程から作製される。実施の形態４においては、この工
程（Ａ）は、非加圧金属浸透法に基づき、窒化アルミニ
ウム粒子から成形されたセラミックス部材に溶融したア
ルミニウムを組成としたアルミニウム系材料を非加圧状
態にて浸透させる工程から成る。
ー２５Ｂの作製方法を、以下、説明する。複合材料１１
は、基本的には、（Ａ）セラミックス部材の組織中にア
ルミニウム系材料を充填し、以て、セラミックス部材の
組織中にアルミニウム系材料が充填された母材を作製す
る工程と、（Ｂ）母材の表面にセラミックス層を設ける
工程から作製される。実施の形態４においては、この工
程（Ａ）は、非加圧金属浸透法に基づき、窒化アルミニ
ウム粒子から成形されたセラミックス部材に溶融したア
ルミニウムを組成としたアルミニウム系材料を非加圧状
態にて浸透させる工程から成る。
【０１０４】具体的には、平均粒径１０μｍのＡｌＮ粒
子を泥漿鋳込み成形法にて成形した後、約８００゜Ｃの
温度で焼成を行うことによって、ＡｌＮ粒子を成形した
プリフォームであるセラミックス部材を作製した。そし
て、配管１４を配置したこのセラミックス部材を約８０
０゜Ｃに予備加熱しておき、約８００゜Ｃに加熱して溶
融したアルミニウムを非加圧でセラミックス部材に浸透
させる。これによって、ＡｌＮ７０体積％−Ａｌ３０体
積％の構成の母材１２を作製することができる。次い
で、母材１２を成形加工して円筒形状とする。次いで、
このようにして得られた母材１２の頂面を研磨する。そ
の後、この研磨面に、Ａｌ2Ｏ3にＴｉＯ2を約２．５重
量％混合した粒径が約１０μｍの混合粉末を真空溶射法
によって溶融状態で吹き付け、固化させる。厚さ約０．
２ｍｍのセラミックス層１３を形成することができる。
尚、セラミックス層１３の形成の前に、溶射下地層とし
て例えばアルミニウムを約５重量％含んだニッケル（Ｎ
ｉ−５重量％Ａｌ）を溶射しておき、この溶射下地層上
にセラミックス層１３を溶射法にて形成してもよい。
子を泥漿鋳込み成形法にて成形した後、約８００゜Ｃの
温度で焼成を行うことによって、ＡｌＮ粒子を成形した
プリフォームであるセラミックス部材を作製した。そし
て、配管１４を配置したこのセラミックス部材を約８０
０゜Ｃに予備加熱しておき、約８００゜Ｃに加熱して溶
融したアルミニウムを非加圧でセラミックス部材に浸透
させる。これによって、ＡｌＮ７０体積％−Ａｌ３０体
積％の構成の母材１２を作製することができる。次い
で、母材１２を成形加工して円筒形状とする。次いで、
このようにして得られた母材１２の頂面を研磨する。そ
の後、この研磨面に、Ａｌ2Ｏ3にＴｉＯ2を約２．５重
量％混合した粒径が約１０μｍの混合粉末を真空溶射法
によって溶融状態で吹き付け、固化させる。厚さ約０．
２ｍｍのセラミックス層１３を形成することができる。
尚、セラミックス層１３の形成の前に、溶射下地層とし
て例えばアルミニウムを約５重量％含んだニッケル（Ｎ
ｉ−５重量％Ａｌ）を溶射しておき、この溶射下地層上
にセラミックス層１３を溶射法にて形成してもよい。
【０１０５】尚、下部ベルジャー２５Ｂの作製方法は、
上述の方法に限定されない。上述の工程（Ａ）を、容器
（鋳型）の中に窒化アルミニウムを組成としたセラミッ
クス部材を配し、この容器（鋳型）内に溶融したアルミ
ニウムを組成としたアルミニウム系材料を流し込み、高
圧鋳造法にてセラミックス部材中にアルミニウム系材料
を充填する工程から構成することもできる。即ち、下部
ベルジャー２５Ｂを作製するには、先ず、所定の円筒形
状に成形されたＡｌＮから成るプリフォームを用意す
る。そして、配管１４を配置したこのプリフォームから
成るセラミックス部材を約８００゜Ｃに予備加熱してお
き、続いて、容器（鋳型）内に約８００゜Ｃに加熱して
溶融状態としたアルミニウムを流し込む。そして、容器
（鋳型）内に約１トン／ｃｍ2の高圧を加える高圧鋳造
法を実行する。その結果、セラミックス部材の組織中に
は、アルミニウムが充填される。そして、アルミニウム
を冷却・固化させることによって、母材１２が作製され
る。以下、先に述べたと同様の方法で下部ベルジャー２
５Ｂを作製すればよい。
上述の方法に限定されない。上述の工程（Ａ）を、容器
（鋳型）の中に窒化アルミニウムを組成としたセラミッ
クス部材を配し、この容器（鋳型）内に溶融したアルミ
ニウムを組成としたアルミニウム系材料を流し込み、高
圧鋳造法にてセラミックス部材中にアルミニウム系材料
を充填する工程から構成することもできる。即ち、下部
ベルジャー２５Ｂを作製するには、先ず、所定の円筒形
状に成形されたＡｌＮから成るプリフォームを用意す
る。そして、配管１４を配置したこのプリフォームから
成るセラミックス部材を約８００゜Ｃに予備加熱してお
き、続いて、容器（鋳型）内に約８００゜Ｃに加熱して
溶融状態としたアルミニウムを流し込む。そして、容器
（鋳型）内に約１トン／ｃｍ2の高圧を加える高圧鋳造
法を実行する。その結果、セラミックス部材の組織中に
は、アルミニウムが充填される。そして、アルミニウム
を冷却・固化させることによって、母材１２が作製され
る。以下、先に述べたと同様の方法で下部ベルジャー２
５Ｂを作製すればよい。
【０１０６】このようにして作製された下部ベルジャー
２５Ｂにあっては、セラミックス層１３の線膨張率α2
が母材１２（温度調節ジャケット）の線膨張率α1とほ
ぼ同じ値となっている。それ故、母材１２の高温加熱、
低温冷却などによる温度変化によっても、セラミックス
層１３に割れ等の損傷は発生しない。また、実施の形態
４にあっては、窒化アルミニウムとアルミニウムとの容
積比を調整することによって、更には、必要に応じて、
Ａｌ2Ｏ3から成るセラミックス層１３におけるＴｉＯ2
の添加率を調整することによって、母材１２の線膨張率
α1とセラミックス層１３の線膨張率α2を、（α1−
４）≦α2≦（α1＋４）を満足する関係とすることがで
きる。その結果、下部ベルジャー２５Ｂの温度変化に起
因するセラミックス層１３の割れ等の損傷発生を、効果
的に防止することができる。
２５Ｂにあっては、セラミックス層１３の線膨張率α2
が母材１２（温度調節ジャケット）の線膨張率α1とほ
ぼ同じ値となっている。それ故、母材１２の高温加熱、
低温冷却などによる温度変化によっても、セラミックス
層１３に割れ等の損傷は発生しない。また、実施の形態
４にあっては、窒化アルミニウムとアルミニウムとの容
積比を調整することによって、更には、必要に応じて、
Ａｌ2Ｏ3から成るセラミックス層１３におけるＴｉＯ2
の添加率を調整することによって、母材１２の線膨張率
α1とセラミックス層１３の線膨張率α2を、（α1−
４）≦α2≦（α1＋４）を満足する関係とすることがで
きる。その結果、下部ベルジャー２５Ｂの温度変化に起
因するセラミックス層１３の割れ等の損傷発生を、効果
的に防止することができる。
【０１０７】また、セラミックス層１３を母材１２上に
溶射法にて形成するので、大面積の複合部材を作製する
ことができ、下部ベルジャー２５Ｂの大型化に容易に対
処することができる。しかも、セラミックス層１３を母
材１２上に溶射法にて形成するので、母材１２とセラミ
ックス層１３とがより一層一体化する。これによって、
母材１２とセラミックス層１３との間の応力緩和が図れ
ると共に、母材１２からセラミックス層１３への熱伝導
が速やかとなり、下部ベルジャー２５Ｂの温度制御を迅
速に且つ確実に行うことが可能となる。
溶射法にて形成するので、大面積の複合部材を作製する
ことができ、下部ベルジャー２５Ｂの大型化に容易に対
処することができる。しかも、セラミックス層１３を母
材１２上に溶射法にて形成するので、母材１２とセラミ
ックス層１３とがより一層一体化する。これによって、
母材１２とセラミックス層１３との間の応力緩和が図れ
ると共に、母材１２からセラミックス層１３への熱伝導
が速やかとなり、下部ベルジャー２５Ｂの温度制御を迅
速に且つ確実に行うことが可能となる。
【０１０８】尚、母材を構成するアルミニウム系材料の
組成をアルミニウムとしたが、その代わりに、母材を構
成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム及びケ
イ素とすることができる。アルミニウム系材料の組成を
アルミニウム及びケイ素（例えば、Ａｌ８０体積％−Ｓ
ｉ２０体積％）とすることによって、母材の線膨張率を
α1を制御することが可能となり、一層セラミックス層
の線膨張率α2との差を小さくすることが可能となる。
また、セラミックス層をＡｌ2Ｏ3から構成する代わり
に、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から構成してもよい。
組成をアルミニウムとしたが、その代わりに、母材を構
成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム及びケ
イ素とすることができる。アルミニウム系材料の組成を
アルミニウム及びケイ素（例えば、Ａｌ８０体積％−Ｓ
ｉ２０体積％）とすることによって、母材の線膨張率を
α1を制御することが可能となり、一層セラミックス層
の線膨張率α2との差を小さくすることが可能となる。
また、セラミックス層をＡｌ2Ｏ3から構成する代わり
に、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から構成してもよい。
【０１０９】（実施の形態５）実施の形態５も実施の形
態３の変形である。実施の形態５が実施の形態３と相違
する点は、複合材料における母材を構成するセラミック
ス部材の組成を炭化ケイ素（ＳｉＣ）とし、母材を構成
するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）
とした点にある。尚、下部ベルジャー２５Ｂの構造は、
実施の形態３にて説明したと同様である。
態３の変形である。実施の形態５が実施の形態３と相違
する点は、複合材料における母材を構成するセラミック
ス部材の組成を炭化ケイ素（ＳｉＣ）とし、母材を構成
するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）
とした点にある。尚、下部ベルジャー２５Ｂの構造は、
実施の形態３にて説明したと同様である。
【０１１０】実施の形態５においては、母材１２を構成
するセラミックス部材の組成を炭化ケイ素（ＳｉＣ）と
した。尚、炭化ケイ素の線膨張率は４×１０-6／Ｋであ
り、熱伝導率は０．３５８ｃａｌ／ｃｍ・秒・Ｋ（１５
０Ｗ／ｍ・Ｋ）である。また、母材を構成するアルミニ
ウム系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）とした。（α
1−４）≦α2≦（α1＋４）を満足するように炭化ケイ
素とアルミニウムとの容積比は決定されており、具体的
には、炭化ケイ素／アルミニウムの容積比は７０／３０
である。尚、母材１２の線膨張率は、１００〜３００゜
Ｃにおける平均値で、６．２×１０-6／Ｋである。即
ち、α1＝６．２である。セラミックス層１３を構成す
る材料を、ＴｉＯ2が約１．５重量％添加されたＡｌ2Ｏ
3とした。セラミックス層１３は、溶射法にて母材１２
の頂面に形成されている。Ａｌ2Ｏ3は本来その線膨張率
が約８×１０-6／Ｋであるが、Ａｌ2Ｏ3にＴｉＯ2を添
加することによって、その線膨張率は、１００〜３００
゜Ｃにおける平均値で、約８〜９×１０-6／Ｋ（α2は
約８〜９）となり、母材１２の線膨張率α1とセラミッ
クス層１３の線膨張率α2の関係は、（α1−４）≦α2
≦（α1＋４）を満足する。これによって、母材１２の
高温加熱、低温冷却などによる温度変化によってもセラ
ミックス層１３に割れ等の損傷が発生することを効果的
に防止し得る。
するセラミックス部材の組成を炭化ケイ素（ＳｉＣ）と
した。尚、炭化ケイ素の線膨張率は４×１０-6／Ｋであ
り、熱伝導率は０．３５８ｃａｌ／ｃｍ・秒・Ｋ（１５
０Ｗ／ｍ・Ｋ）である。また、母材を構成するアルミニ
ウム系材料の組成をアルミニウム（Ａｌ）とした。（α
1−４）≦α2≦（α1＋４）を満足するように炭化ケイ
素とアルミニウムとの容積比は決定されており、具体的
には、炭化ケイ素／アルミニウムの容積比は７０／３０
である。尚、母材１２の線膨張率は、１００〜３００゜
Ｃにおける平均値で、６．２×１０-6／Ｋである。即
ち、α1＝６．２である。セラミックス層１３を構成す
る材料を、ＴｉＯ2が約１．５重量％添加されたＡｌ2Ｏ
3とした。セラミックス層１３は、溶射法にて母材１２
の頂面に形成されている。Ａｌ2Ｏ3は本来その線膨張率
が約８×１０-6／Ｋであるが、Ａｌ2Ｏ3にＴｉＯ2を添
加することによって、その線膨張率は、１００〜３００
゜Ｃにおける平均値で、約８〜９×１０-6／Ｋ（α2は
約８〜９）となり、母材１２の線膨張率α1とセラミッ
クス層１３の線膨張率α2の関係は、（α1−４）≦α2
≦（α1＋４）を満足する。これによって、母材１２の
高温加熱、低温冷却などによる温度変化によってもセラ
ミックス層１３に割れ等の損傷が発生することを効果的
に防止し得る。
【０１１１】複合材料によって構成される下部ベルジャ
ー２５Ｂの作製方法を、以下、説明する。複合材料１１
は、基本的には、（Ａ）セラミックス部材の組織中にア
ルミニウム系材料を充填し、以て、セラミックス部材の
組織中にアルミニウム系材料が充填された母材を作製す
る工程と、（Ｂ）母材の表面にセラミックス層を設ける
工程から作製される。実施の形態４においては、この工
程（Ａ）は、非加圧金属浸透法に基づき、窒化アルミニ
ウム粒子から成形されたセラミックス部材に溶融したア
ルミニウムを組成としたアルミニウム系材料を非加圧状
態にて浸透させる工程から成る。
ー２５Ｂの作製方法を、以下、説明する。複合材料１１
は、基本的には、（Ａ）セラミックス部材の組織中にア
ルミニウム系材料を充填し、以て、セラミックス部材の
組織中にアルミニウム系材料が充填された母材を作製す
る工程と、（Ｂ）母材の表面にセラミックス層を設ける
工程から作製される。実施の形態４においては、この工
程（Ａ）は、非加圧金属浸透法に基づき、窒化アルミニ
ウム粒子から成形されたセラミックス部材に溶融したア
ルミニウムを組成としたアルミニウム系材料を非加圧状
態にて浸透させる工程から成る。
【０１１２】具体的には、平均粒径１５μｍのＳｉＣ粒
子と平均粒径６０μｍのＳｉＣ粒子とを容積比で１：４
にて混合したものを泥漿鋳込み成形法にて成形した後、
約８００゜Ｃの温度で焼成を行うことによって、ＳｉＣ
粒子を成形したプリフォームであるセラミックス部材を
作製した。そして、配管１４を配置したこのセラミック
ス部材を約８００゜Ｃに予備加熱しておき、約８００゜
Ｃに加熱して溶融したアルミニウムを非加圧でセラミッ
クス部材に浸透させる。これによって、ＳｉＣ７０体積
％−Ａｌ３０体積％の構成の母材１２を作製することが
できる。次いで、母材１２を成形加工して円筒形状とす
る。次いで、このようにして得られた母材１２の頂面を
研磨する。その後、この研磨面に、Ａｌ2Ｏ3にＴｉＯ2
を約１．５重量％混合した粒径が約１０μｍの混合粉末
を真空溶射法によって溶融状態で吹き付け、固化させ
る。これによって、厚さ約０．２ｍｍのセラミックス層
１３を形成することができる。尚、セラミックス層１３
の形成の前に、溶射下地層として例えばアルミニウムを
約５重量％含んだニッケル（Ｎｉ−５重量％Ａｌ）を溶
射しておき、この溶射下地層上にセラミックス層１３を
溶射法にて形成してもよい。
子と平均粒径６０μｍのＳｉＣ粒子とを容積比で１：４
にて混合したものを泥漿鋳込み成形法にて成形した後、
約８００゜Ｃの温度で焼成を行うことによって、ＳｉＣ
粒子を成形したプリフォームであるセラミックス部材を
作製した。そして、配管１４を配置したこのセラミック
ス部材を約８００゜Ｃに予備加熱しておき、約８００゜
Ｃに加熱して溶融したアルミニウムを非加圧でセラミッ
クス部材に浸透させる。これによって、ＳｉＣ７０体積
％−Ａｌ３０体積％の構成の母材１２を作製することが
できる。次いで、母材１２を成形加工して円筒形状とす
る。次いで、このようにして得られた母材１２の頂面を
研磨する。その後、この研磨面に、Ａｌ2Ｏ3にＴｉＯ2
を約１．５重量％混合した粒径が約１０μｍの混合粉末
を真空溶射法によって溶融状態で吹き付け、固化させ
る。これによって、厚さ約０．２ｍｍのセラミックス層
１３を形成することができる。尚、セラミックス層１３
の形成の前に、溶射下地層として例えばアルミニウムを
約５重量％含んだニッケル（Ｎｉ−５重量％Ａｌ）を溶
射しておき、この溶射下地層上にセラミックス層１３を
溶射法にて形成してもよい。
【０１１３】尚、下部ベルジャー２５Ｂの作製方法は、
上述の方法に限定されない。上述の工程（Ａ）を、容器
（鋳型）の中に炭化ケイ素を組成としたセラミックス部
材を配し、この容器（鋳型）内に溶融したアルミニウム
を組成としたアルミニウム系材料を流し込み、高圧鋳造
法にてセラミックス部材中にアルミニウム系材料を充填
する工程から構成することもできる。即ち、下部ベルジ
ャー２５Ｂを作製するには、先ず、所定の円筒形状に成
形されたＳｉＣから成るプリフォームを用意する。そし
て、配管１４を配置したこのプリフォームから成るセラ
ミックス部材を約８００゜Ｃに予備加熱しておき、続い
て、容器（鋳型）内に約８００゜Ｃに加熱して溶融状態
としたアルミニウムを流し込む。そして、容器（鋳型）
内に約１トン／ｃｍ2の高圧を加える高圧鋳造法を実行
する。その結果、セラミックス部材の組織中には、アル
ミニウムが充填される。そして、アルミニウムを冷却・
固化させることによって、母材１２が作製される。以
下、先に述べたと同様の方法で下部ベルジャー２５Ｂを
作製すればよい。
上述の方法に限定されない。上述の工程（Ａ）を、容器
（鋳型）の中に炭化ケイ素を組成としたセラミックス部
材を配し、この容器（鋳型）内に溶融したアルミニウム
を組成としたアルミニウム系材料を流し込み、高圧鋳造
法にてセラミックス部材中にアルミニウム系材料を充填
する工程から構成することもできる。即ち、下部ベルジ
ャー２５Ｂを作製するには、先ず、所定の円筒形状に成
形されたＳｉＣから成るプリフォームを用意する。そし
て、配管１４を配置したこのプリフォームから成るセラ
ミックス部材を約８００゜Ｃに予備加熱しておき、続い
て、容器（鋳型）内に約８００゜Ｃに加熱して溶融状態
としたアルミニウムを流し込む。そして、容器（鋳型）
内に約１トン／ｃｍ2の高圧を加える高圧鋳造法を実行
する。その結果、セラミックス部材の組織中には、アル
ミニウムが充填される。そして、アルミニウムを冷却・
固化させることによって、母材１２が作製される。以
下、先に述べたと同様の方法で下部ベルジャー２５Ｂを
作製すればよい。
【０１１４】このようにして作製された下部ベルジャー
２５Ｂにあっては、母材１２の高温加熱、低温冷却など
による温度変化によっても、セラミックス層１３に割れ
等の損傷は発生しない。また、実施の形態５の複合材料
の作製方法にあっては、炭化ケイ素とアルミニウム系材
料との容積比を調整することによって、更には、必要に
応じて、Ａｌ2Ｏ3から成るセラミックス層１３における
ＴｉＯ2の添加率を調整することによって、母材１２の
線膨張率α1とセラミックス層１３の線膨張率α2を、
（α1−４）≦α2≦（α1＋４）を満足する関係とする
ことができる。その結果、下部ベルジャー２５Ｂの温度
変化に起因するセラミックス層１３の割れ等の損傷発生
を、効果的に防止することができる。
２５Ｂにあっては、母材１２の高温加熱、低温冷却など
による温度変化によっても、セラミックス層１３に割れ
等の損傷は発生しない。また、実施の形態５の複合材料
の作製方法にあっては、炭化ケイ素とアルミニウム系材
料との容積比を調整することによって、更には、必要に
応じて、Ａｌ2Ｏ3から成るセラミックス層１３における
ＴｉＯ2の添加率を調整することによって、母材１２の
線膨張率α1とセラミックス層１３の線膨張率α2を、
（α1−４）≦α2≦（α1＋４）を満足する関係とする
ことができる。その結果、下部ベルジャー２５Ｂの温度
変化に起因するセラミックス層１３の割れ等の損傷発生
を、効果的に防止することができる。
【０１１５】また、セラミックス層１３を母材１２上に
溶射法にて形成するので、大面積の複合部材を作製する
ことができ、下部ベルジャー２５Ｂの大型化に容易に対
処することができる。しかも、セラミックス層１３を母
材１２上に溶射法にて形成するので、母材１２とセラミ
ックス層１３とがより一層一体化する。これによって、
母材１２とセラミックス層１３との間の応力緩和が図れ
ると共に、母材１２からセラミックス層１３への熱伝導
が速やかとなり、下部ベルジャー２５Ｂの温度制御を迅
速に且つ確実に行うことが可能となる。
溶射法にて形成するので、大面積の複合部材を作製する
ことができ、下部ベルジャー２５Ｂの大型化に容易に対
処することができる。しかも、セラミックス層１３を母
材１２上に溶射法にて形成するので、母材１２とセラミ
ックス層１３とがより一層一体化する。これによって、
母材１２とセラミックス層１３との間の応力緩和が図れ
ると共に、母材１２からセラミックス層１３への熱伝導
が速やかとなり、下部ベルジャー２５Ｂの温度制御を迅
速に且つ確実に行うことが可能となる。
【０１１６】尚、母材を構成するアルミニウム系材料の
組成をアルミニウムとしたが、その代わりに、母材を構
成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム及びケ
イ素（例えば、Ａｌ８０体積％−Ｓｉ２０体積％）とす
ることができる。アルミニウム系材料の組成をアルミニ
ウム及びケイ素とすることによって、母材の線膨張率を
α1を制御することが可能となり、一層セラミックス層
の線膨張率α2との差を小さくすることが可能となる。
また、セラミックス層をＡｌ2Ｏ3から構成する代わり
に、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から構成してもよい。
組成をアルミニウムとしたが、その代わりに、母材を構
成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム及びケ
イ素（例えば、Ａｌ８０体積％−Ｓｉ２０体積％）とす
ることができる。アルミニウム系材料の組成をアルミニ
ウム及びケイ素とすることによって、母材の線膨張率を
α1を制御することが可能となり、一層セラミックス層
の線膨張率α2との差を小さくすることが可能となる。
また、セラミックス層をＡｌ2Ｏ3から構成する代わり
に、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から構成してもよい。
【０１１７】（実施の形態６）実施の形態６も実施の形
態３の変形である。実施の形態６が実施の形態３と相違
する点は、複合材料における母材を構成するセラミック
ス部材の組成を酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）とし、母
材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム
（Ａｌ）とした点にある。尚、下部ベルジャー２５Ｂの
構造は、実施の形態３にて説明したと同様である。
態３の変形である。実施の形態６が実施の形態３と相違
する点は、複合材料における母材を構成するセラミック
ス部材の組成を酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）とし、母
材を構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム
（Ａｌ）とした点にある。尚、下部ベルジャー２５Ｂの
構造は、実施の形態３にて説明したと同様である。
【０１１８】実施の形態６においては、母材１２を構成
するセラミックス部材の組成を酸化アルミニウム（Ａｌ
2Ｏ3）とした。尚、酸化アルミニウムの線膨張率は７．
８×１０-6／Ｋであり、熱伝導率は０．０６９ｃａｌ／
ｃｍ・秒・Ｋ（２９Ｗ／ｍ・Ｋ）である。また、母材を
構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａ
ｌ）とした。（α1−４）≦α2≦（α1＋４）を満足す
るように酸化アルミニウムアルミニウムとの容積比は決
定されており、具体的には、酸化アルミニウム／アルミ
ニウムの容積比は８０／２０である。尚、母材１２の線
膨張率は、１００〜３００゜Ｃにおける平均値で、１１
×１０-6／Ｋである。即ち、α1＝１１である。セラミ
ックス層１３を構成する材料を、ＴｉＯ2が約１．５重
量％添加されたＡｌ2Ｏ3とした。セラミックス層１３
は、溶射法にて母材１２の頂面に形成されている。そし
て、母材１２の線膨張率α1とセラミックス層１３の線
膨張率α2の関係は、（α1−４）≦α2≦（α1＋４）を
満足する。これによって、母材１２の高温加熱、低温冷
却などによる温度変化によってもセラミックス層１３に
割れ等の損傷が発生することを効果的に防止し得る。
するセラミックス部材の組成を酸化アルミニウム（Ａｌ
2Ｏ3）とした。尚、酸化アルミニウムの線膨張率は７．
８×１０-6／Ｋであり、熱伝導率は０．０６９ｃａｌ／
ｃｍ・秒・Ｋ（２９Ｗ／ｍ・Ｋ）である。また、母材を
構成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム（Ａ
ｌ）とした。（α1−４）≦α2≦（α1＋４）を満足す
るように酸化アルミニウムアルミニウムとの容積比は決
定されており、具体的には、酸化アルミニウム／アルミ
ニウムの容積比は８０／２０である。尚、母材１２の線
膨張率は、１００〜３００゜Ｃにおける平均値で、１１
×１０-6／Ｋである。即ち、α1＝１１である。セラミ
ックス層１３を構成する材料を、ＴｉＯ2が約１．５重
量％添加されたＡｌ2Ｏ3とした。セラミックス層１３
は、溶射法にて母材１２の頂面に形成されている。そし
て、母材１２の線膨張率α1とセラミックス層１３の線
膨張率α2の関係は、（α1−４）≦α2≦（α1＋４）を
満足する。これによって、母材１２の高温加熱、低温冷
却などによる温度変化によってもセラミックス層１３に
割れ等の損傷が発生することを効果的に防止し得る。
【０１１９】実施の形態６の下部ベルジャー２５Ｂの作
製方法を、以下、説明する。複合材料１１は、基本的に
は、（Ａ）セラミックス部材の組織中にアルミニウム系
材料を充填し、以て、セラミックス部材の組織中にアル
ミニウム系材料が充填された母材を作製する工程と、
（Ｂ）母材の表面に溶射法にてセラミックス層を設ける
工程から作製される。実施の形態６においては、この工
程（Ａ）は、非加圧金属浸透法に基づき、酸化アルミニ
ウムから成形されたセラミックス部材に溶融したアルミ
ニウムを組成としたアルミニウム系材料を非加圧状態に
て浸透させる工程から成る。
製方法を、以下、説明する。複合材料１１は、基本的に
は、（Ａ）セラミックス部材の組織中にアルミニウム系
材料を充填し、以て、セラミックス部材の組織中にアル
ミニウム系材料が充填された母材を作製する工程と、
（Ｂ）母材の表面に溶射法にてセラミックス層を設ける
工程から作製される。実施の形態６においては、この工
程（Ａ）は、非加圧金属浸透法に基づき、酸化アルミニ
ウムから成形されたセラミックス部材に溶融したアルミ
ニウムを組成としたアルミニウム系材料を非加圧状態に
て浸透させる工程から成る。
【０１２０】具体的には、平均粒径２０μｍのＡｌ2Ｏ3
粒子と平均粒径８０μｍのＡｌ2Ｏ3粒子とを容積比で
１：４にて混合したものを泥漿鋳込み成形法にて成形し
た後、約８００゜Ｃの温度で焼成を行うことによって、
Ａｌ2Ｏ3粒子を成形したプリフォームであるセラミック
ス部材を作製した。そして、配管１４を配置したこのセ
ラミックス部材を約８００゜Ｃに予備加熱しておき、約
８００゜Ｃに加熱して溶融したアルミニウムを非加圧で
セラミックス部材に浸透させる。これによって、Ａｌ2
Ｏ3８０体積％−Ａｌ２０体積％の構成の母材１２を作
製することができる。次いで、母材１２を成形加工して
円筒形状とする。次いで、このようにして得られた母材
１２の頂面を研磨する。
粒子と平均粒径８０μｍのＡｌ2Ｏ3粒子とを容積比で
１：４にて混合したものを泥漿鋳込み成形法にて成形し
た後、約８００゜Ｃの温度で焼成を行うことによって、
Ａｌ2Ｏ3粒子を成形したプリフォームであるセラミック
ス部材を作製した。そして、配管１４を配置したこのセ
ラミックス部材を約８００゜Ｃに予備加熱しておき、約
８００゜Ｃに加熱して溶融したアルミニウムを非加圧で
セラミックス部材に浸透させる。これによって、Ａｌ2
Ｏ3８０体積％−Ａｌ２０体積％の構成の母材１２を作
製することができる。次いで、母材１２を成形加工して
円筒形状とする。次いで、このようにして得られた母材
１２の頂面を研磨する。
【０１２１】その後、この研磨面に、Ａｌ2Ｏ3にＴｉＯ
2を約１．５重量％混合した粒径が約１０μｍの混合粉
末を真空溶射法によって溶融状態で吹き付け、固化させ
る。これによって、セラミックス層１３を溶射法にて形
成することができる。尚、セラミックス層の形成の前
に、溶射下地層として例えばアルミニウムを約５重量％
含んだニッケル（Ｎｉ−５重量％Ａｌ）を溶射してお
き、この溶射下地層上にセラミックス層を溶射法にて形
成してもよい。
2を約１．５重量％混合した粒径が約１０μｍの混合粉
末を真空溶射法によって溶融状態で吹き付け、固化させ
る。これによって、セラミックス層１３を溶射法にて形
成することができる。尚、セラミックス層の形成の前
に、溶射下地層として例えばアルミニウムを約５重量％
含んだニッケル（Ｎｉ−５重量％Ａｌ）を溶射してお
き、この溶射下地層上にセラミックス層を溶射法にて形
成してもよい。
【０１２２】尚、下部ベルジャー２５Ｂの作製方法は、
上述の方法に限定されない。上述の工程（Ａ）を、容器
（鋳型）の中に酸化アルミニウムを組成としたセラミッ
クス部材を配し、この容器（鋳型）内に溶融したアルミ
ニウムを組成としたアルミニウム系材料を流し込み、高
圧鋳造法にてセラミックス部材中にアルミニウム系材料
を充填する工程から構成することもできる。即ち、下部
ベルジャー２５Ｂを作製するには、先ず、所定の円筒形
状に成形されたＡｌ2Ｏ3から成るプリフォームを用意す
る。次いで、配管１４を配置したこのプリフォームから
成るセラミックス部材を約８００゜Ｃに予備加熱してお
き、続いて、容器（鋳型）内に約８００゜Ｃに加熱して
溶融状態としたアルミニウムを流し込む。そして、容器
（鋳型）内に約１トン／ｃｍ2の高圧を加える高圧鋳造
法を実行する。その結果、セラミックス部材の組織中に
は、アルミニウムが充填される。そして、アルミニウム
を冷却・固化させることによって、母材１２が作製され
る。以下、先に述べたと同様の方法で下部ベルジャー２
５Ｂを作製すればよい。
上述の方法に限定されない。上述の工程（Ａ）を、容器
（鋳型）の中に酸化アルミニウムを組成としたセラミッ
クス部材を配し、この容器（鋳型）内に溶融したアルミ
ニウムを組成としたアルミニウム系材料を流し込み、高
圧鋳造法にてセラミックス部材中にアルミニウム系材料
を充填する工程から構成することもできる。即ち、下部
ベルジャー２５Ｂを作製するには、先ず、所定の円筒形
状に成形されたＡｌ2Ｏ3から成るプリフォームを用意す
る。次いで、配管１４を配置したこのプリフォームから
成るセラミックス部材を約８００゜Ｃに予備加熱してお
き、続いて、容器（鋳型）内に約８００゜Ｃに加熱して
溶融状態としたアルミニウムを流し込む。そして、容器
（鋳型）内に約１トン／ｃｍ2の高圧を加える高圧鋳造
法を実行する。その結果、セラミックス部材の組織中に
は、アルミニウムが充填される。そして、アルミニウム
を冷却・固化させることによって、母材１２が作製され
る。以下、先に述べたと同様の方法で下部ベルジャー２
５Ｂを作製すればよい。
【０１２３】このようにして作製された下部ベルジャー
２５Ｂにあっては、母材１２の高温加熱、低温冷却など
による温度変化によっても、セラミックス層１３に割れ
等の損傷は発生しない。また、実施の形態６の下部ベル
ジャー２５Ｂにあっては、酸化アルミニウムとアルミニ
ウム系材料との容積比を調整することによって、更に
は、必要に応じて、Ａｌ2Ｏ3から成るセラミックス層１
３におけるＴｉＯ2の添加率を調整することによって、
母材１２の線膨張率α1とセラミックス層１３の線膨張
率α2を、（α1−４）≦α2≦（α1＋４）を満足する関
係とすることができる。その結果、下部ベルジャー２５
Ｂの温度変化に起因するセラミックス層１３の割れ等の
損傷発生を、効果的に防止することができる。
２５Ｂにあっては、母材１２の高温加熱、低温冷却など
による温度変化によっても、セラミックス層１３に割れ
等の損傷は発生しない。また、実施の形態６の下部ベル
ジャー２５Ｂにあっては、酸化アルミニウムとアルミニ
ウム系材料との容積比を調整することによって、更に
は、必要に応じて、Ａｌ2Ｏ3から成るセラミックス層１
３におけるＴｉＯ2の添加率を調整することによって、
母材１２の線膨張率α1とセラミックス層１３の線膨張
率α2を、（α1−４）≦α2≦（α1＋４）を満足する関
係とすることができる。その結果、下部ベルジャー２５
Ｂの温度変化に起因するセラミックス層１３の割れ等の
損傷発生を、効果的に防止することができる。
【０１２４】また、セラミックス層１３を母材１２上に
溶射法にて形成するので、大面積の複合部材を作製する
ことができ、下部ベルジャー２５Ｂの大型化に容易に対
処することができる。しかも、母材１２とセラミックス
層１３とがより一層一体化するので、母材１２とセラミ
ックス層１３との間の応力緩和が図れると共に、母材１
２からセラミックス層１３への熱伝導が速やかとなり、
下部ベルジャー２５Ｂの温度制御を迅速に且つ確実に行
うことが可能となる。
溶射法にて形成するので、大面積の複合部材を作製する
ことができ、下部ベルジャー２５Ｂの大型化に容易に対
処することができる。しかも、母材１２とセラミックス
層１３とがより一層一体化するので、母材１２とセラミ
ックス層１３との間の応力緩和が図れると共に、母材１
２からセラミックス層１３への熱伝導が速やかとなり、
下部ベルジャー２５Ｂの温度制御を迅速に且つ確実に行
うことが可能となる。
【０１２５】尚、母材を構成するアルミニウム系材料の
組成をアルミニウムとしたが、その代わりに、母材を構
成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム及びケ
イ素（例えば、Ａｌ８０体積％−Ｓｉ２０体積％）とす
ることができる。アルミニウム系材料の組成をアルミニ
ウム及びケイ素とすることによって、母材の線膨張率α
1を制御することが可能となり、一層セラミックス層の
線膨張率α2との差を小さくすることが可能となる。ま
た、セラミックス層をＡｌ2Ｏ3から構成する代わりに、
窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から構成してもよい。
組成をアルミニウムとしたが、その代わりに、母材を構
成するアルミニウム系材料の組成をアルミニウム及びケ
イ素（例えば、Ａｌ８０体積％−Ｓｉ２０体積％）とす
ることができる。アルミニウム系材料の組成をアルミニ
ウム及びケイ素とすることによって、母材の線膨張率α
1を制御することが可能となり、一層セラミックス層の
線膨張率α2との差を小さくすることが可能となる。ま
た、セラミックス層をＡｌ2Ｏ3から構成する代わりに、
窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から構成してもよい。
【０１２６】（実施の形態７）実施の形態７は、基体載
置ステージ５０の作製方法に関する。基体載置ステージ
５０を構成する複合材料１１１は、（Ａ）セラミックス
部材の組織中にアルミニウム系材料を充填し、以て、セ
ラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填さ
れた母材を作製する工程と、（Ｂ）母材の表面にセラミ
ックス層を設ける工程から作製される。そして、実施の
形態７においては、この工程（Ａ）は、容器（鋳型）の
中に多孔質のコージエライトセラミックスを組成とした
セラミックス部材を配し、容器（鋳型）内に溶融したア
ルミニウムとケイ素とを組成としたアルミニウム系材料
を流し込み、高圧鋳造法にてセラミックス部材中にアル
ミニウム系材料を充填する工程から成る。複合材料１１
１によって構成される基体載置ステージ５０の作製方法
を、以下、説明する。
置ステージ５０の作製方法に関する。基体載置ステージ
５０を構成する複合材料１１１は、（Ａ）セラミックス
部材の組織中にアルミニウム系材料を充填し、以て、セ
ラミックス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填さ
れた母材を作製する工程と、（Ｂ）母材の表面にセラミ
ックス層を設ける工程から作製される。そして、実施の
形態７においては、この工程（Ａ）は、容器（鋳型）の
中に多孔質のコージエライトセラミックスを組成とした
セラミックス部材を配し、容器（鋳型）内に溶融したア
ルミニウムとケイ素とを組成としたアルミニウム系材料
を流し込み、高圧鋳造法にてセラミックス部材中にアル
ミニウム系材料を充填する工程から成る。複合材料１１
１によって構成される基体載置ステージ５０の作製方法
を、以下、説明する。
【０１２７】セラミックス部材である多孔質のコージエ
ライトセラミックスとして、コージエライトセラミック
ス粉体とコージエライトセラミックス繊維とを焼結して
得られる焼結体である多孔質の円盤状のファイバーボー
ドを用いた。尚、ファイバーボードは、実施の形態３と
同様のものを使用した。基体載置ステージ５０を作製す
るには、先ず、所定の円盤形状に成形された第１のファ
イバーボードを用意する。尚、第１のファイバーボード
には、ヒータ１１５を配設するための溝を加工してお
く。また、第１のファイバーボードとは別の第２のファ
イバーボードを用意する。この第２のファイバーボード
には、配管１１４を配設するための溝を加工しておく。
そして、容器（鋳型）の底部に第１のファイバーボード
を配し、更に、第１のファイバーボードに設けられた溝
内にヒータ１１５を配置する。次に、第１のファイバー
ボード上に第２のファイバーボードを乗せ、第２のファ
イバーボードに設けられた溝内に配管１１４を配置す
る。そして、更に、この第２のファイバーボード上に第
３のファイバーボードを乗せる。尚、これらのファイバ
ーボードには、プッシャーピン等を埋設するための孔を
予め加工しておく。
ライトセラミックスとして、コージエライトセラミック
ス粉体とコージエライトセラミックス繊維とを焼結して
得られる焼結体である多孔質の円盤状のファイバーボー
ドを用いた。尚、ファイバーボードは、実施の形態３と
同様のものを使用した。基体載置ステージ５０を作製す
るには、先ず、所定の円盤形状に成形された第１のファ
イバーボードを用意する。尚、第１のファイバーボード
には、ヒータ１１５を配設するための溝を加工してお
く。また、第１のファイバーボードとは別の第２のファ
イバーボードを用意する。この第２のファイバーボード
には、配管１１４を配設するための溝を加工しておく。
そして、容器（鋳型）の底部に第１のファイバーボード
を配し、更に、第１のファイバーボードに設けられた溝
内にヒータ１１５を配置する。次に、第１のファイバー
ボード上に第２のファイバーボードを乗せ、第２のファ
イバーボードに設けられた溝内に配管１１４を配置す
る。そして、更に、この第２のファイバーボード上に第
３のファイバーボードを乗せる。尚、これらのファイバ
ーボードには、プッシャーピン等を埋設するための孔を
予め加工しておく。
【０１２８】次いで、これらのファイバーボードから成
るセラミックス部材を約８００゜Ｃに予備加熱してお
き、続いて、容器（鋳型）内に約８００゜Ｃに加熱して
溶融状態としたアルミニウム系材料（Ａｌ８０体積％−
Ｓｉ２０体積％）を流し込む。そして、容器（鋳型）内
に約１トン／ｃｍ2の高圧を加える高圧鋳造法を実行す
る。その結果、多孔質のファイバーボードには、即ち、
セラミックス部材の組織中には、アルミニウム系材料が
充填される。そして、アルミニウム系材料を冷却・固化
させることによって、母材１１２が作製される。
るセラミックス部材を約８００゜Ｃに予備加熱してお
き、続いて、容器（鋳型）内に約８００゜Ｃに加熱して
溶融状態としたアルミニウム系材料（Ａｌ８０体積％−
Ｓｉ２０体積％）を流し込む。そして、容器（鋳型）内
に約１トン／ｃｍ2の高圧を加える高圧鋳造法を実行す
る。その結果、多孔質のファイバーボードには、即ち、
セラミックス部材の組織中には、アルミニウム系材料が
充填される。そして、アルミニウム系材料を冷却・固化
させることによって、母材１１２が作製される。
【０１２９】次いで、母材１１２の頂面、即ち、ヒータ
側の面を研磨する。その後、この研磨面に、Ａｌ2Ｏ3に
ＴｉＯ2を約２．５重量％混合した粒径が約１０μｍの
混合粉末を真空溶射法によって溶融状態で吹き付け、固
化させる。これによって、体積固有抵抗値が１０11Ω／
□オーダーの厚さ約０．２ｍｍのセラミックス層１１３
を溶射法にて形成することができる。尚、セラミックス
層１１３の形成の前に、溶射下地層として例えばアルミ
ニウムを約５重量％含んだニッケル（Ｎｉ−５重量％Ａ
ｌ）を溶射しておき、この溶射下地層上にセラミックス
層１１３を溶射法にて形成してもよい。
側の面を研磨する。その後、この研磨面に、Ａｌ2Ｏ3に
ＴｉＯ2を約２．５重量％混合した粒径が約１０μｍの
混合粉末を真空溶射法によって溶融状態で吹き付け、固
化させる。これによって、体積固有抵抗値が１０11Ω／
□オーダーの厚さ約０．２ｍｍのセラミックス層１１３
を溶射法にて形成することができる。尚、セラミックス
層１１３の形成の前に、溶射下地層として例えばアルミ
ニウムを約５重量％含んだニッケル（Ｎｉ−５重量％Ａ
ｌ）を溶射しておき、この溶射下地層上にセラミックス
層１１３を溶射法にて形成してもよい。
【０１３０】このようにして得られた基体載置ステージ
５０は、多孔質のコージエライトセラミックス・ファイ
バーボードから成るセラミックス部材にＡｌ８０体積％
−Ｓｉ２０体積％のアルミニウム系材料を充填して得ら
れた母材（温度調節ジャケット）１１２によって構成さ
れており、母材１１２の線膨張率α1はセラミックス層
１１３の線膨張率α2に近い値となっている。従って、
基体載置ステージ５０の加熱・冷却による母材１１２と
セラミックス層１１３の伸縮の度合いは殆ど同じであ
る。それ故、これらの材料間の線膨張率α1，α2の差に
起因して、高温加熱時や、高温から常温に基体載置ステ
ージ５０を戻したときにセラミックス層１１３に割れ等
の損傷が発生することを確実に回避することができる。
５０は、多孔質のコージエライトセラミックス・ファイ
バーボードから成るセラミックス部材にＡｌ８０体積％
−Ｓｉ２０体積％のアルミニウム系材料を充填して得ら
れた母材（温度調節ジャケット）１１２によって構成さ
れており、母材１１２の線膨張率α1はセラミックス層
１１３の線膨張率α2に近い値となっている。従って、
基体載置ステージ５０の加熱・冷却による母材１１２と
セラミックス層１１３の伸縮の度合いは殆ど同じであ
る。それ故、これらの材料間の線膨張率α1，α2の差に
起因して、高温加熱時や、高温から常温に基体載置ステ
ージ５０を戻したときにセラミックス層１１３に割れ等
の損傷が発生することを確実に回避することができる。
【０１３１】尚、図１０の（Ｂ）の模式的な断面図に示
すように、セラミックス層を溶射法でなくロウ付け法に
よって母材１１２の表面に設けてもよい。この場合に
は、焼結法にて作製されたＡｌ2Ｏ3製セラミックス板か
ら成るセラミックス層１１６を、例えば、約６００゜Ｃ
の温度にてＡｌ−Ｍｇ−Ｇｅ系のロウ材１１７を用いた
ロウ付け法にて母材１１２の表面に取り付ければよい。
尚、ロウ材としては、その他、チタン、錫、アンチモ
ン、マグネシウムから成る合金を挙げることができる。
ロウ材の線膨張率［単位：１０-6／Ｋ］も、母材の線膨
張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、（α1−
４）以上、（α1＋４）以下の範囲内にあることが望ま
しい。
すように、セラミックス層を溶射法でなくロウ付け法に
よって母材１１２の表面に設けてもよい。この場合に
は、焼結法にて作製されたＡｌ2Ｏ3製セラミックス板か
ら成るセラミックス層１１６を、例えば、約６００゜Ｃ
の温度にてＡｌ−Ｍｇ−Ｇｅ系のロウ材１１７を用いた
ロウ付け法にて母材１１２の表面に取り付ければよい。
尚、ロウ材としては、その他、チタン、錫、アンチモ
ン、マグネシウムから成る合金を挙げることができる。
ロウ材の線膨張率［単位：１０-6／Ｋ］も、母材の線膨
張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたとき、（α1−
４）以上、（α1＋４）以下の範囲内にあることが望ま
しい。
【０１３２】図１１の（Ａ）の模式的な断面図に示すよ
うに、母材１１２の底面にヒータ１１５Ａが取り付けら
れた構造としてよい。ヒータ１１５Ａは、約４００゜Ｃ
までの加熱が可能なＰＢＮヒータ（パイロリティック・
ボロン・ナイトライド・パイロリティック・グラファイ
ト・ヒータ）である。ヒータ１１５Ａを母材１１２であ
る温度調節ジャケットの裏面に取り付けることにより、
母材１１２を常温から約４００゜Ｃまでの範囲内で温度
制御することが可能となる。尚、図１１の（Ｂ）の模式
的な断面図に示すように、セラミックス層１１６Ｂを溶
射法でなくロウ付け法によって母材１１２の頂面及び側
面に設けてもよい。この場合には、焼結法にて作製され
たＡｌ2Ｏ3製セラミックス板から成るセラミックス層１
１６を、例えば、約６００゜Ｃの温度にてＡｌ−Ｍｇ−
Ｇｅ系のロウ材１１７を用いたロウ付け法にて母材の頂
面及び側面に取り付ければよい。
うに、母材１１２の底面にヒータ１１５Ａが取り付けら
れた構造としてよい。ヒータ１１５Ａは、約４００゜Ｃ
までの加熱が可能なＰＢＮヒータ（パイロリティック・
ボロン・ナイトライド・パイロリティック・グラファイ
ト・ヒータ）である。ヒータ１１５Ａを母材１１２であ
る温度調節ジャケットの裏面に取り付けることにより、
母材１１２を常温から約４００゜Ｃまでの範囲内で温度
制御することが可能となる。尚、図１１の（Ｂ）の模式
的な断面図に示すように、セラミックス層１１６Ｂを溶
射法でなくロウ付け法によって母材１１２の頂面及び側
面に設けてもよい。この場合には、焼結法にて作製され
たＡｌ2Ｏ3製セラミックス板から成るセラミックス層１
１６を、例えば、約６００゜Ｃの温度にてＡｌ−Ｍｇ−
Ｇｅ系のロウ材１１７を用いたロウ付け法にて母材の頂
面及び側面に取り付ければよい。
【０１３３】尚、基体載置ステージ５０を、実施の形態
４〜実施の形態６にて説明した複合材料の作製方法に基
づき作製することもできる。
４〜実施の形態６にて説明した複合材料の作製方法に基
づき作製することもできる。
【０１３４】（実施の形態８）実施の形態８は、上部対
向電極７０の作製方法に関する。上部対向電極７０を構
成する複合材料２１１は、（Ａ）セラミックス部材の組
織中にアルミニウム系材料を充填し、以て、セラミック
ス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材
を作製する工程と、（Ｂ）母材の表面にセラミックス層
を設ける工程から作製される。実施の形態８において
は、この工程（Ａ）は、容器（鋳型）の中に多孔質のコ
ージエライトセラミックスを組成としたセラミックス部
材を配し、容器（鋳型）内に溶融したアルミニウムとケ
イ素とを組成としたアルミニウム系材料を流し込み、高
圧鋳造法にてセラミックス部材中にアルミニウム系材料
を充填する工程から成る。複合材料２１１によって構成
される上部対向電極７０の作製方法を、以下、説明す
る。
向電極７０の作製方法に関する。上部対向電極７０を構
成する複合材料２１１は、（Ａ）セラミックス部材の組
織中にアルミニウム系材料を充填し、以て、セラミック
ス部材の組織中にアルミニウム系材料が充填された母材
を作製する工程と、（Ｂ）母材の表面にセラミックス層
を設ける工程から作製される。実施の形態８において
は、この工程（Ａ）は、容器（鋳型）の中に多孔質のコ
ージエライトセラミックスを組成としたセラミックス部
材を配し、容器（鋳型）内に溶融したアルミニウムとケ
イ素とを組成としたアルミニウム系材料を流し込み、高
圧鋳造法にてセラミックス部材中にアルミニウム系材料
を充填する工程から成る。複合材料２１１によって構成
される上部対向電極７０の作製方法を、以下、説明す
る。
【０１３５】セラミックス部材である多孔質のコージエ
ライトセラミックスとして、コージエライトセラミック
ス粉体とコージエライトセラミックス繊維とを焼結して
得られる焼結体である多孔質の直方形のファイバーボー
ドを用いた。尚、ファイバーボードは、実施の形態３と
同様のものを使用した。上部対向電極７０を作製するに
は、先ず、所定の形状（直方形）に成形された第１のフ
ァイバーボードを用意する。この第１のファイバーボー
ドには、配管２１４を配設するための溝を加工してお
く。また、第１のファイバーボードとは別の第２のファ
イバーボードを用意しておく。そして、容器（鋳型）の
底部に第１のファイバーボードを配し、更に、第１のフ
ァイバーボードに設けられた溝内に配管２１４を配置す
る。次に、第１のファイバーボード上に第２のファイバ
ーボードを乗せる。そして、ファイバーボードを約８０
０゜Ｃに予備加熱しておき、続いて、容器（鋳型）内に
約８００゜Ｃに加熱して溶融状態としたアルミニウム系
材料（Ａｌ８０体積％−Ｓｉ２０体積％）を流し込む。
そして、容器（鋳型）内に約１トン／ｃｍ2の高圧を加
える高圧鋳造法を実行する。その結果、多孔質のファイ
バーボードには、即ち、セラミックス部材の組織中に
は、アルミニウム系材料が充填される。そして、アルミ
ニウム系材料を冷却・固化することによって、母材２１
２が作製される。
ライトセラミックスとして、コージエライトセラミック
ス粉体とコージエライトセラミックス繊維とを焼結して
得られる焼結体である多孔質の直方形のファイバーボー
ドを用いた。尚、ファイバーボードは、実施の形態３と
同様のものを使用した。上部対向電極７０を作製するに
は、先ず、所定の形状（直方形）に成形された第１のフ
ァイバーボードを用意する。この第１のファイバーボー
ドには、配管２１４を配設するための溝を加工してお
く。また、第１のファイバーボードとは別の第２のファ
イバーボードを用意しておく。そして、容器（鋳型）の
底部に第１のファイバーボードを配し、更に、第１のフ
ァイバーボードに設けられた溝内に配管２１４を配置す
る。次に、第１のファイバーボード上に第２のファイバ
ーボードを乗せる。そして、ファイバーボードを約８０
０゜Ｃに予備加熱しておき、続いて、容器（鋳型）内に
約８００゜Ｃに加熱して溶融状態としたアルミニウム系
材料（Ａｌ８０体積％−Ｓｉ２０体積％）を流し込む。
そして、容器（鋳型）内に約１トン／ｃｍ2の高圧を加
える高圧鋳造法を実行する。その結果、多孔質のファイ
バーボードには、即ち、セラミックス部材の組織中に
は、アルミニウム系材料が充填される。そして、アルミ
ニウム系材料を冷却・固化することによって、母材２１
２が作製される。
【０１３６】次いで、直方形の母材２１２の表面を研磨
する。その後、この研磨面に、Ａｌ 2Ｏ3にＴｉＯ2を約
２．５重量％混合した粒径が約１０μｍの混合粉末を真
空溶射法によって溶融状態で吹き付け、固化させる。こ
れによって、厚さ約０．２ｍｍのセラミックス層２１３
を溶射法にて形成することができる。こうして、図１５
の（Ａ）に示した上部対向電極７０を作製することがで
きる。尚、セラミックス層２１３の形成の前に、溶射下
地層として例えばアルミニウムを約５重量％含んだニッ
ケル（Ｎｉ−５重量％Ａｌ）を溶射しておき、この溶射
下地層上にセラミックス層２１３を溶射法にて形成して
もよい。
する。その後、この研磨面に、Ａｌ 2Ｏ3にＴｉＯ2を約
２．５重量％混合した粒径が約１０μｍの混合粉末を真
空溶射法によって溶融状態で吹き付け、固化させる。こ
れによって、厚さ約０．２ｍｍのセラミックス層２１３
を溶射法にて形成することができる。こうして、図１５
の（Ａ）に示した上部対向電極７０を作製することがで
きる。尚、セラミックス層２１３の形成の前に、溶射下
地層として例えばアルミニウムを約５重量％含んだニッ
ケル（Ｎｉ−５重量％Ａｌ）を溶射しておき、この溶射
下地層上にセラミックス層２１３を溶射法にて形成して
もよい。
【０１３７】尚、図１５の（Ｂ）の模式的な断面図に示
すように、セラミックス層を溶射法でなくロウ付け法に
よって母材２１２の表面に設けてもよい。この場合に
は、焼結法にて作製されたＡｌ2Ｏ3製セラミックス板か
ら成るセラミックス層２１６を、例えば、約６００゜Ｃ
の温度にてＡｌ−Ｍｇ−Ｇｅ系のロウ材２１７を用いた
ロウ付け法にて母材２１２の表面に取り付ければよい。
すように、セラミックス層を溶射法でなくロウ付け法に
よって母材２１２の表面に設けてもよい。この場合に
は、焼結法にて作製されたＡｌ2Ｏ3製セラミックス板か
ら成るセラミックス層２１６を、例えば、約６００゜Ｃ
の温度にてＡｌ−Ｍｇ−Ｇｅ系のロウ材２１７を用いた
ロウ付け法にて母材２１２の表面に取り付ければよい。
【０１３８】このようにして得られた上部対向電極７０
にあっては、多孔質のコージエライトセラミックス・フ
ァイバーボードにＡｌ８０体積％−Ｓｉ２０体積％のア
ルミニウム系材料を充填して得られた材料で母材２１２
が構成されており、母材２１２の線膨張率はセラミック
ス層２１３の線膨張率に近い値となっている。従って、
上部対向電極７０の加熱・冷却による母材２１２とセラ
ミックス層２１３の伸縮の度合いは殆ど同じである。そ
れ故、これらの材料間の線膨張率の差に起因して、高温
加熱時や高温から常温に上部対向電極７０を戻したとき
にセラミックス層２１３に割れ等の損傷が発生すること
を確実に回避することができる。また、複合材料２１１
は優れた熱伝導性を有するので、配管２１４によって上
部対向電極７０を効率よく加熱・冷却することができ
る。
にあっては、多孔質のコージエライトセラミックス・フ
ァイバーボードにＡｌ８０体積％−Ｓｉ２０体積％のア
ルミニウム系材料を充填して得られた材料で母材２１２
が構成されており、母材２１２の線膨張率はセラミック
ス層２１３の線膨張率に近い値となっている。従って、
上部対向電極７０の加熱・冷却による母材２１２とセラ
ミックス層２１３の伸縮の度合いは殆ど同じである。そ
れ故、これらの材料間の線膨張率の差に起因して、高温
加熱時や高温から常温に上部対向電極７０を戻したとき
にセラミックス層２１３に割れ等の損傷が発生すること
を確実に回避することができる。また、複合材料２１１
は優れた熱伝導性を有するので、配管２１４によって上
部対向電極７０を効率よく加熱・冷却することができ
る。
【０１３９】尚、上部対向電極７０を、実施の形態４〜
実施の形態６にて説明した複合材料の作製方法に基づき
作製することもできる。
実施の形態６にて説明した複合材料の作製方法に基づき
作製することもできる。
【０１４０】以上、本発明を、発明の実施の形態に基づ
き説明したが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。発明の実施の形態にて説明した、ドライエッチング
装置の構造は例示であり、適宜設計変更することができ
る。また、発明の実施の形態にて説明した各種の加工条
件も例示であり、適宜変更することができる。更には、
複合材料の組成、コージエライトセラミックス・ファイ
バーボードの物性も例示であり、適宜変更することがで
きる。
き説明したが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。発明の実施の形態にて説明した、ドライエッチング
装置の構造は例示であり、適宜設計変更することができ
る。また、発明の実施の形態にて説明した各種の加工条
件も例示であり、適宜変更することができる。更には、
複合材料の組成、コージエライトセラミックス・ファイ
バーボードの物性も例示であり、適宜変更することがで
きる。
【０１４１】図５の（Ａ）あるいは（Ｂ）に模式的な一
部断面図を示すように、内壁にヨウ化物が堆積するエッ
チング用チャンバーの部分を構成する複合材料１１の母
材１２に配設された温度制御手段を、母材１２の内部に
配設された公知のシーズヒータから成るヒータ１５とす
ることもできる。ヒータ１５は、ヒータ本体（図示せ
ず）と、ヒータ本体の外側に配設されそしてヒータ本体
を保護する鞘管（図示せず）から構成されている。そし
て、ヒータ１５は、図示しない配線を介して電源に接続
されている。ヒータ１５の熱膨張は、複合材料１１に影
響を与える。従って、セラミックス層１３や母材１２の
線膨張率に近い値を有する材料を用いることが好まし
い。具体的には、チタンやステンレススチール等、線膨
張率が９×１０-6／Ｋ〜１２×１０-6／Ｋの材料から作
製された鞘管を用いることが好ましい。即ち、ヒータ１
５を構成する材料（母材１２と接する鞘管の材料）の線
膨張率αH［単位：１０-6／Ｋ］は、（α1−４）≦αH
≦（α1＋４）を満足することが好ましい。尚、ヒータ
１５の本体の線膨張率は、複合材料１１に影響を与える
ことがないので、特に制限されない。場合によっては、
ヒータ１５を配設すると同時に、実施の形態１にて説明
した配管１４を複合材料１１の内部に配設してもよい。
尚、図５の（Ａ）に示す例においては、セラミックス層
１３は、溶射法にて母材１２の表面に形成されており、
図５の（Ｂ）に示す例においては、セラミックス層１６
は、ロウ材１７を用いて母材１２の表面に取り付けられ
ている。
部断面図を示すように、内壁にヨウ化物が堆積するエッ
チング用チャンバーの部分を構成する複合材料１１の母
材１２に配設された温度制御手段を、母材１２の内部に
配設された公知のシーズヒータから成るヒータ１５とす
ることもできる。ヒータ１５は、ヒータ本体（図示せ
ず）と、ヒータ本体の外側に配設されそしてヒータ本体
を保護する鞘管（図示せず）から構成されている。そし
て、ヒータ１５は、図示しない配線を介して電源に接続
されている。ヒータ１５の熱膨張は、複合材料１１に影
響を与える。従って、セラミックス層１３や母材１２の
線膨張率に近い値を有する材料を用いることが好まし
い。具体的には、チタンやステンレススチール等、線膨
張率が９×１０-6／Ｋ〜１２×１０-6／Ｋの材料から作
製された鞘管を用いることが好ましい。即ち、ヒータ１
５を構成する材料（母材１２と接する鞘管の材料）の線
膨張率αH［単位：１０-6／Ｋ］は、（α1−４）≦αH
≦（α1＋４）を満足することが好ましい。尚、ヒータ
１５の本体の線膨張率は、複合材料１１に影響を与える
ことがないので、特に制限されない。場合によっては、
ヒータ１５を配設すると同時に、実施の形態１にて説明
した配管１４を複合材料１１の内部に配設してもよい。
尚、図５の（Ａ）に示す例においては、セラミックス層
１３は、溶射法にて母材１２の表面に形成されており、
図５の（Ｂ）に示す例においては、セラミックス層１６
は、ロウ材１７を用いて母材１２の表面に取り付けられ
ている。
【０１４２】あるいは又、図６の（Ａ）及び（Ｂ）に示
すように、内壁にヨウ化物が堆積するエッチング用チャ
ンバーの部分を構成する複合材料１１の母材１２に配設
された温度制御手段を、母材１２の外面に配設されたＰ
ＢＮヒータ１５Ａとすることもできる。これによって、
母材１２を常温から約４００゜Ｃまでの範囲内で温度制
御することが可能となる。尚、図６の（Ａ）に示す例に
おいては、セラミックス層１３は、溶射法にて母材１２
の表面に形成されており、図６の（Ｂ）に示す例におい
ては、セラミックス層１６は、ロウ材１７を用いて母材
１２の表面に取り付けられている。
すように、内壁にヨウ化物が堆積するエッチング用チャ
ンバーの部分を構成する複合材料１１の母材１２に配設
された温度制御手段を、母材１２の外面に配設されたＰ
ＢＮヒータ１５Ａとすることもできる。これによって、
母材１２を常温から約４００゜Ｃまでの範囲内で温度制
御することが可能となる。尚、図６の（Ａ）に示す例に
おいては、セラミックス層１３は、溶射法にて母材１２
の表面に形成されており、図６の（Ｂ）に示す例におい
ては、セラミックス層１６は、ロウ材１７を用いて母材
１２の表面に取り付けられている。
【０１４３】内壁にヨウ化物が堆積するエッチング用チ
ャンバーの部分を、複合材料１１と、例えば金属製の円
盤状部材１８との組合せに基づき作製することもでき
る。図７〜図９には、ステンレススチール製あるいはア
ルミニウム製の中空円筒部材１８に複合材料１１をロウ
付け法又はビス止めにて固定して作製された下部ベルジ
ャー２５Ｂの部分的な模式的断面図を示す。尚、ロウ材
あるいはビスは図示していない。図７の（Ａ）あるいは
（Ｂ）においては、中空円筒部材１８の内部に配管１４
（ヒータであってもよい）が配設されている。母材１２
は中空円筒部材１８の内面及び外面に固定されている。
中空円筒部材１８の内面（チャンバー２１側）に固定さ
れた複合材料１１の構造は、実施の形態３〜実施の形態
６にて説明した複合材料１１と同様の構造を有する。図
８の（Ａ）あるいは（Ｂ）においては、中空円筒部材１
８の外面の母材１２が省略されている。図９の（Ａ）あ
るいは（Ｂ）においては、中空円筒部材１８の外面にＰ
ＢＮヒータ１５Ａが取り付けられている。そして、複合
材料１１が中空円筒部材１８の内面に固定されている。
ャンバーの部分を、複合材料１１と、例えば金属製の円
盤状部材１８との組合せに基づき作製することもでき
る。図７〜図９には、ステンレススチール製あるいはア
ルミニウム製の中空円筒部材１８に複合材料１１をロウ
付け法又はビス止めにて固定して作製された下部ベルジ
ャー２５Ｂの部分的な模式的断面図を示す。尚、ロウ材
あるいはビスは図示していない。図７の（Ａ）あるいは
（Ｂ）においては、中空円筒部材１８の内部に配管１４
（ヒータであってもよい）が配設されている。母材１２
は中空円筒部材１８の内面及び外面に固定されている。
中空円筒部材１８の内面（チャンバー２１側）に固定さ
れた複合材料１１の構造は、実施の形態３〜実施の形態
６にて説明した複合材料１１と同様の構造を有する。図
８の（Ａ）あるいは（Ｂ）においては、中空円筒部材１
８の外面の母材１２が省略されている。図９の（Ａ）あ
るいは（Ｂ）においては、中空円筒部材１８の外面にＰ
ＢＮヒータ１５Ａが取り付けられている。そして、複合
材料１１が中空円筒部材１８の内面に固定されている。
【０１４４】基体載置ステージも、複合材料１１１と、
例えば金属製の円盤状部材１１８との組合せに基づき作
製することができる。図１２及び図１３には、アルミニ
ウム製の円盤状部材１１８に複合材料１１１をロウ付け
法又はビス止めにて固定して作製された基体載置ステー
ジ５０Ａの模式的な断面図を示す。尚、ロウ材あるいは
ビスは図示していない。図１２の（Ａ）、（Ｂ）あるい
は図１３の（Ａ）、（Ｂ）においては、アルミニウム製
の円盤状部材１１８の内部に配管１１４が配設されてい
る。また、図１２の（Ａ）あるいは図１３の（Ａ）にお
いては、母材１１２は円盤状部材１１８の上面及び下面
に固定されている。円盤状部材１１８の上面に固定され
た複合材料１１１の構造は、実施の形態７にて説明した
複合材料１１１と同様の構造を有する。図１２の（Ｂ）
あるいは図１３の（Ｂ）においては、アルミニウム製の
円盤状部材１１８の下面の母材が省略されている。図１
２の（Ｃ）あるいは図１３の（Ｃ）においては、アルミ
ニウム製の円盤状部材１１８の下面にＰＢＮヒータ１１
５Ａが取り付けられている。そして、複合材料１１１が
円盤状部材１１８の上面に固定されている。
例えば金属製の円盤状部材１１８との組合せに基づき作
製することができる。図１２及び図１３には、アルミニ
ウム製の円盤状部材１１８に複合材料１１１をロウ付け
法又はビス止めにて固定して作製された基体載置ステー
ジ５０Ａの模式的な断面図を示す。尚、ロウ材あるいは
ビスは図示していない。図１２の（Ａ）、（Ｂ）あるい
は図１３の（Ａ）、（Ｂ）においては、アルミニウム製
の円盤状部材１１８の内部に配管１１４が配設されてい
る。また、図１２の（Ａ）あるいは図１３の（Ａ）にお
いては、母材１１２は円盤状部材１１８の上面及び下面
に固定されている。円盤状部材１１８の上面に固定され
た複合材料１１１の構造は、実施の形態７にて説明した
複合材料１１１と同様の構造を有する。図１２の（Ｂ）
あるいは図１３の（Ｂ）においては、アルミニウム製の
円盤状部材１１８の下面の母材が省略されている。図１
２の（Ｃ）あるいは図１３の（Ｃ）においては、アルミ
ニウム製の円盤状部材１１８の下面にＰＢＮヒータ１１
５Ａが取り付けられている。そして、複合材料１１１が
円盤状部材１１８の上面に固定されている。
【０１４５】以上に説明した基体載置ステージ５０，５
０Ａは、所謂、単極形式である。一方、図１３の（Ａ）
に模式的な断面図を示し、複合部材の頂面端部の拡大断
面図を図１３の（Ｂ）に示すように、基体載置ステージ
５０Ｂを、所謂、双極形式とすることもできる。即ち、
セラミックス層１１３が、第１のセラミックス層１３０
Ａと第２のセラミックス層１３０Ｂとが積層された構造
を有し、第１のセラミックス層１３０Ａと第２のセラミ
ックス層１３０Ｂとの間には、セラミックス層１１３に
静電チャック機能を発揮させるための電極１１９が形成
されている。尚、セラミックス層１１３に静電チャック
機能を発揮させるために、電極に正又は負の直流電流を
流す。電極は、溶射法、ロウ付け法、メッキ法あるいは
印刷法等によって形成することができる。また、第１の
セラミックス層１３０Ａ及び第２のセラミックス層１３
０Ｂを構成する材料は、例えば、ＴｉＯ2が約２．５重
量％添加されたＡｌ2Ｏ3とすることができる。
０Ａは、所謂、単極形式である。一方、図１３の（Ａ）
に模式的な断面図を示し、複合部材の頂面端部の拡大断
面図を図１３の（Ｂ）に示すように、基体載置ステージ
５０Ｂを、所謂、双極形式とすることもできる。即ち、
セラミックス層１１３が、第１のセラミックス層１３０
Ａと第２のセラミックス層１３０Ｂとが積層された構造
を有し、第１のセラミックス層１３０Ａと第２のセラミ
ックス層１３０Ｂとの間には、セラミックス層１１３に
静電チャック機能を発揮させるための電極１１９が形成
されている。尚、セラミックス層１１３に静電チャック
機能を発揮させるために、電極に正又は負の直流電流を
流す。電極は、溶射法、ロウ付け法、メッキ法あるいは
印刷法等によって形成することができる。また、第１の
セラミックス層１３０Ａ及び第２のセラミックス層１３
０Ｂを構成する材料は、例えば、ＴｉＯ2が約２．５重
量％添加されたＡｌ2Ｏ3とすることができる。
【０１４６】このような構造を有する基体載置ステージ
５０Ｂは、（Ａ）セラミックス部材の組織中にアルミニ
ウム系材料を充填し、以て、セラミックス部材の組織中
にアルミニウム系材料が充填された母材１１２を作製す
る工程と、（Ｂ）母材１１２の表面に溶射法にて第１の
セラミックス層１３０Ａを形成した後、第１のセラミッ
クス層１３０Ａ上に電極１１９を形成し、次いで、電極
１１９を含む第１のセラミックス層１３０Ａ上に溶射法
にて第２のセラミックス層１３０Ｂを形成する工程に基
づき作製することができる。尚、上記の工程（Ａ）は、
実施の形態７にて説明したと同様の工程とすればよい。
５０Ｂは、（Ａ）セラミックス部材の組織中にアルミニ
ウム系材料を充填し、以て、セラミックス部材の組織中
にアルミニウム系材料が充填された母材１１２を作製す
る工程と、（Ｂ）母材１１２の表面に溶射法にて第１の
セラミックス層１３０Ａを形成した後、第１のセラミッ
クス層１３０Ａ上に電極１１９を形成し、次いで、電極
１１９を含む第１のセラミックス層１３０Ａ上に溶射法
にて第２のセラミックス層１３０Ｂを形成する工程に基
づき作製することができる。尚、上記の工程（Ａ）は、
実施の形態７にて説明したと同様の工程とすればよい。
【０１４７】工程（Ｂ）においては、母材１１２の頂面
を研磨した後、この研磨面に、Ａｌ 2Ｏ3にＴｉＯ2を約
２．５重量％混合した粒径が約１０μｍの混合粉末を真
空溶射法によって溶融状態で吹き付け、固化させる。こ
れによって、体積固有抵抗値が１０11Ω／□オーダーの
第１のセラミックス層１３０Ａを形成することができ
る。尚、第１のセラミックス層１３０Ａの形成の前に、
溶射下地層として例えばアルミニウムを約５重量％含ん
だニッケル（Ｎｉ−５重量％Ａｌ）を溶射しておき、こ
の溶射下地層上に第１のセラミックス層１３０Ａを溶射
法にて形成してもよい。その後、ロウ材を用いて電極１
１９を第１のセラミックス層１３０Ａ上に形成する。電
極１１９の平面形状を模式的に図１４の（Ｃ）に示す
が、電極１１９は、所謂櫛型電極形状を有し、双極形式
である。図１４の（Ｃ）において、電極１１９を明確化
するために、電極１１９に斜線を付した。尚、ロウ材と
して、例えば、Ａｌ−Ｍｇ−Ｇｅ系、チタン、錫、アン
チモンあるいはマグネシウムから成る合金を挙げること
ができるが、これらに限定するものではない。電極１１
９を構成するロウ材の線膨張率［単位：１０-6／Ｋ］
も、母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］とした
とき、（α1−４）以上、（α1＋４）以下の範囲内にあ
ることが望ましいが、電極の厚さが薄ければ、ロウ材の
線膨張率はこのような範囲から外れていても、問題は生
じ難い。その後、全面に、Ａｌ2Ｏ3にＴｉＯ 2を約２．
５重量％混合した粒径が約１０μｍの混合粉末を真空溶
射法によって溶融状態で吹き付け、固化させることによ
って、第２のセラミックス層１３０Ｂを形成する。こう
して、内部に電極１１９が形成されたセラミックス層１
１３（第１のセラミックス層１３０Ａ及び第２のセラミ
ックス層１３０Ｂ）を形成することができる。母材１２
の側面に溶射法にてセラミックス層１１３を形成しても
よい。尚、電極１１９の平面形状を所謂櫛型電極形状と
したが（図１４の（Ｃ）参照）、電極１１９の形状はこ
のような形状に限定されず、例えば、円を２分割した２
つの半円形状等、任意の一対の形状とすることができ
る。
を研磨した後、この研磨面に、Ａｌ 2Ｏ3にＴｉＯ2を約
２．５重量％混合した粒径が約１０μｍの混合粉末を真
空溶射法によって溶融状態で吹き付け、固化させる。こ
れによって、体積固有抵抗値が１０11Ω／□オーダーの
第１のセラミックス層１３０Ａを形成することができ
る。尚、第１のセラミックス層１３０Ａの形成の前に、
溶射下地層として例えばアルミニウムを約５重量％含ん
だニッケル（Ｎｉ−５重量％Ａｌ）を溶射しておき、こ
の溶射下地層上に第１のセラミックス層１３０Ａを溶射
法にて形成してもよい。その後、ロウ材を用いて電極１
１９を第１のセラミックス層１３０Ａ上に形成する。電
極１１９の平面形状を模式的に図１４の（Ｃ）に示す
が、電極１１９は、所謂櫛型電極形状を有し、双極形式
である。図１４の（Ｃ）において、電極１１９を明確化
するために、電極１１９に斜線を付した。尚、ロウ材と
して、例えば、Ａｌ−Ｍｇ−Ｇｅ系、チタン、錫、アン
チモンあるいはマグネシウムから成る合金を挙げること
ができるが、これらに限定するものではない。電極１１
９を構成するロウ材の線膨張率［単位：１０-6／Ｋ］
も、母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］とした
とき、（α1−４）以上、（α1＋４）以下の範囲内にあ
ることが望ましいが、電極の厚さが薄ければ、ロウ材の
線膨張率はこのような範囲から外れていても、問題は生
じ難い。その後、全面に、Ａｌ2Ｏ3にＴｉＯ 2を約２．
５重量％混合した粒径が約１０μｍの混合粉末を真空溶
射法によって溶融状態で吹き付け、固化させることによ
って、第２のセラミックス層１３０Ｂを形成する。こう
して、内部に電極１１９が形成されたセラミックス層１
１３（第１のセラミックス層１３０Ａ及び第２のセラミ
ックス層１３０Ｂ）を形成することができる。母材１２
の側面に溶射法にてセラミックス層１１３を形成しても
よい。尚、電極１１９の平面形状を所謂櫛型電極形状と
したが（図１４の（Ｃ）参照）、電極１１９の形状はこ
のような形状に限定されず、例えば、円を２分割した２
つの半円形状等、任意の一対の形状とすることができ
る。
【０１４８】更には、上部対向電極も、複合材料２１１
と、例えば金属製の円盤状部材２１８との組合せに基づ
き作製することができる。図１６には、ステンレススチ
ール製あるいはアルミニウム製の円盤状部材２１８に複
合材料２１１をロウ付け法又はビス止めにて固定して作
製された上部対向電極７０Ａの模式的な断面図を示す。
円盤状部材１１８の内部に配管２１４が配設されてい
る。複合部材２１１は円盤状部材２１８の上面及び下面
に固定されている。この複合材料２１１の構造は、実施
の形態８にて説明した複合材料２１１と同様の構造を有
する。図１６の（Ｃ）においては、円盤状部材２１８の
上面には複合部材が省略されている。
と、例えば金属製の円盤状部材２１８との組合せに基づ
き作製することができる。図１６には、ステンレススチ
ール製あるいはアルミニウム製の円盤状部材２１８に複
合材料２１１をロウ付け法又はビス止めにて固定して作
製された上部対向電極７０Ａの模式的な断面図を示す。
円盤状部材１１８の内部に配管２１４が配設されてい
る。複合部材２１１は円盤状部材２１８の上面及び下面
に固定されている。この複合材料２１１の構造は、実施
の形態８にて説明した複合材料２１１と同様の構造を有
する。図１６の（Ｃ）においては、円盤状部材２１８の
上面には複合部材が省略されている。
【０１４９】
【発明の効果】本発明においては、フッ素含有ガスを用
いてエッチング用チャンバーの内壁に堆積したヨウ化物
をエッチング用チャンバーの内壁から脱離させるので、
エッチング用チャンバーの内壁がクリーニングされる。
しかも、かかる脱離したヨウ化物は、金属層若しくは金
属化合物層の側面保護膜として寄与し得るので、金属層
若しくは金属化合物層の異方性加工が可能となる。一
方、エッチング用ガスとして、エッチング後のポリシリ
コン層の形状に差異が生じ難いヨウ素含有ガスを用いる
ので、含有する不純物の導電形に依存してポリシリコン
層のエッチング速度に差が生じ、その結果、エッチング
後の形状に差異が生じるといった問題の発生を回避する
ことができる。以上の結果、本発明により、例えばデュ
アルゲート構造とポリメタル構造とを組み合わせたゲー
ト電極を、所望の形状通りに確実に且つ容易に形成する
ことが可能となる。
いてエッチング用チャンバーの内壁に堆積したヨウ化物
をエッチング用チャンバーの内壁から脱離させるので、
エッチング用チャンバーの内壁がクリーニングされる。
しかも、かかる脱離したヨウ化物は、金属層若しくは金
属化合物層の側面保護膜として寄与し得るので、金属層
若しくは金属化合物層の異方性加工が可能となる。一
方、エッチング用ガスとして、エッチング後のポリシリ
コン層の形状に差異が生じ難いヨウ素含有ガスを用いる
ので、含有する不純物の導電形に依存してポリシリコン
層のエッチング速度に差が生じ、その結果、エッチング
後の形状に差異が生じるといった問題の発生を回避する
ことができる。以上の結果、本発明により、例えばデュ
アルゲート構造とポリメタル構造とを組み合わせたゲー
ト電極を、所望の形状通りに確実に且つ容易に形成する
ことが可能となる。
【図１】発明の実施の形態１あるいは発明の実施の形態
２のプラズマエッチング法に基づくポリメタル積層体の
形成方法を説明するための半導体基板等の模式的な一部
断面図である。
２のプラズマエッチング法に基づくポリメタル積層体の
形成方法を説明するための半導体基板等の模式的な一部
断面図である。
【図２】発明の実施の形態１におけるドライエッチング
装置の概念図である。
装置の概念図である。
【図３】ヨウ化物が主に堆積するエッチング用チャンバ
ーの部分（下部ベルジャー）の模式的な一部断面図であ
る。
ーの部分（下部ベルジャー）の模式的な一部断面図であ
る。
【図４】発明の実施の形態２におけるドライエッチング
装置の概念図である。
装置の概念図である。
【図５】ヨウ化物が主に堆積するエッチング用チャンバ
ーの部分の変形例の模式的な一部断面図である。
ーの部分の変形例の模式的な一部断面図である。
【図６】ヨウ化物が主に堆積するエッチング用チャンバ
ーの部分の変形例の模式的な一部断面図である。
ーの部分の変形例の模式的な一部断面図である。
【図７】ヨウ化物が主に堆積するエッチング用チャンバ
ーの部分の変形例の模式的な一部断面図である。
ーの部分の変形例の模式的な一部断面図である。
【図８】ヨウ化物が主に堆積するエッチング用チャンバ
ーの部分の変形例の模式的な一部断面図である。
ーの部分の変形例の模式的な一部断面図である。
【図９】ヨウ化物が主に堆積するエッチング用チャンバ
ーの部分の変形例の模式的な一部断面図である。
ーの部分の変形例の模式的な一部断面図である。
【図１０】基体載置ステージの模式的な断面図である。
【図１１】基体載置ステージの変形例の模式的な断面図
である。
である。
【図１２】基体載置ステージの変形例の模式的な断面図
である。
である。
【図１３】基体載置ステージの変形例の模式的な断面図
である。
である。
【図１４】基体載置ステージの変形例の模式的な断面
図、及び電極の平面形状を模式的に示す平面図である。
図、及び電極の平面形状を模式的に示す平面図である。
【図１５】上部対向電極の模式的な断面図である。
【図１６】上部対向電極の変形例の模式的な断面図であ
る。
る。
１１，１１１，２１１・・・複合材料、１２，１１２，
２１２・・・母材、１３，１６，１１３，１１６，２１
３，２１６・・・セラミックス層、１４，１１４，２１
４・・・配管、１５，１１５・・・ヒータ、１７，１１
７，２１７・・・ロウ材、２０，２０Ａ・・・ドライエ
ッチング装置、２１・・・チャンバー、２２，２３・・
・ＲＦアンテナ、２４・・・マルチポール磁石、２５
Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ，２５Ｅ，２５Ｆ，２５
Ｇ，２５Ｈ・・・ベルジャー構成部品、２６・・・ソレ
ノイドコイル・アッセンブリ、２７，２９・・・マッチ
ングネットワーク、２８・・・ヘリコン波プラズマ発生
源、３０・・・電源、３１・・・排気口、３２・・・バ
イアス電源、３３・・・直流電源、３４Ａ，３４Ｂ，３
４Ｃ，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４３Ａ，４３Ｂ，４３
Ｃ・・・配管、３５・・・温度制御用熱媒体供給装置、
３６・・・蛍光ファイバ温度計、３７，４２，４４・・
・制御バルブ、３８・・・制御装置（ＰＩＤコントロー
ラ）、３９・・・電源、５０・・・基体載置ステージ、
６０・・・シリコン半導体基板、６１・・・ゲート絶縁
膜、６２・・・ポリシリコン層、６３・・・タングステ
ン層、６４・・・マスクパターン、６５・・・ヨウ化
物、７０・・・上部対向電極、７１・・・電源
２１２・・・母材、１３，１６，１１３，１１６，２１
３，２１６・・・セラミックス層、１４，１１４，２１
４・・・配管、１５，１１５・・・ヒータ、１７，１１
７，２１７・・・ロウ材、２０，２０Ａ・・・ドライエ
ッチング装置、２１・・・チャンバー、２２，２３・・
・ＲＦアンテナ、２４・・・マルチポール磁石、２５
Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ，２５Ｅ，２５Ｆ，２５
Ｇ，２５Ｈ・・・ベルジャー構成部品、２６・・・ソレ
ノイドコイル・アッセンブリ、２７，２９・・・マッチ
ングネットワーク、２８・・・ヘリコン波プラズマ発生
源、３０・・・電源、３１・・・排気口、３２・・・バ
イアス電源、３３・・・直流電源、３４Ａ，３４Ｂ，３
４Ｃ，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４３Ａ，４３Ｂ，４３
Ｃ・・・配管、３５・・・温度制御用熱媒体供給装置、
３６・・・蛍光ファイバ温度計、３７，４２，４４・・
・制御バルブ、３８・・・制御装置（ＰＩＤコントロー
ラ）、３９・・・電源、５０・・・基体載置ステージ、
６０・・・シリコン半導体基板、６１・・・ゲート絶縁
膜、６２・・・ポリシリコン層、６３・・・タングステ
ン層、６４・・・マスクパターン、６５・・・ヨウ化
物、７０・・・上部対向電極、７１・・・電源
Claims (13)
- 【請求項１】（イ）不純物を含有したポリシリコン層と
金属層若しくは金属化合物層とが順次積層された基体
を、ヨウ化物が内壁に堆積したエッチング用チャンバー
に搬入した後、 （ロ）フッ素含有ガスを用いてエッチング用チャンバー
の内壁に堆積したヨウ化物をエッチング用チャンバーの
内壁から脱離させながら、かかる脱離したヨウ化物と該
フッ素含有ガスとに基づき金属層若しくは金属化合物層
をプラズマエッチングし、次いで、 （ハ）ヨウ素含有ガスを用いてポリシリコン層をプラズ
マエッチングし、以て、基体上にポリシリコン層と金属
層若しくは金属化合物層とが順次積層されたポリメタル
積層体を形成し、併せて、ヨウ素含有ガスとポリシリコ
ン層との反応生成物であるヨウ化物をエッチング用チャ
ンバーの内壁に堆積させる、各工程から成ることを特徴
とする、プラズマエッチング法に基づくポリメタル積層
体の形成方法。 - 【請求項２】ヨウ化物とフッ素含有ガスとに基づく金属
層若しくは金属化合物層のプラズマエッチングの際、金
属層若しくは金属化合物層の側面にヨウ化物を堆積さ
せ、金属層若しくは金属化合物層の側面をフッ素含有ガ
スから保護することを特徴とする請求項１に記載のポリ
メタル積層体の形成方法。 - 【請求項３】フッ素含有ガスはＳＦ6ガス、ＮＦ3ガス、
ＣmＦ2m+2ガス（但し、ｍは正の整数）、ＣmＦ2mガス
（但し、ｍは２以上の正の整数）、又はＣmＦ 2m-2ガス
（但し、ｍは２以上の正の整数）であり、ヨウ素含有ガ
スはＨＩガス、Ｉ2ガス、ＣＦ3Ｉガス又はＣ2Ｆ5Ｉガス
であることを特徴とする請求項１に記載のポリメタル積
層体の形成方法。 - 【請求項４】内壁にヨウ化物が堆積するエッチング用チ
ャンバーの部分は、セラミックス部材の組織中にアルミ
ニウム系材料が充填された母材と、該母材の表面に設け
られたセラミックス層とから成る複合材料から構成さ
れ、且つ、該母材には温度制御手段が配設されているこ
とを特徴とする請求項１に記載のポリメタル積層体の形
成方法。 - 【請求項５】金属層若しくは金属化合物層のプラズマエ
ッチング時には複合材料を加熱し、ポリシリコン層のプ
ラズマエッチング時には複合材料を冷却することを特徴
とする請求項４に記載のポリメタル積層体の形成方法。 - 【請求項６】母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／
Ｋ］としたとき、セラミックス層の線膨張率α2［単
位：１０-6／Ｋ］は（α1−４）≦α2≦（α1＋４）の
関係を満足することを特徴とする請求項４に記載のポリ
メタル積層体の形成方法。 - 【請求項７】温度制御手段は、母材の内部に配設された
温度制御用熱媒体を流す配管から構成されており、 母材の線膨張率をα1［単位：１０-6／Ｋ］としたと
き、配管の線膨張率αP［単位：１０-6／Ｋ］は（α1−
４）≦αP≦（α1＋４）を満足することを特徴とする請
求項４に記載のポリメタル積層体の形成方法。 - 【請求項８】母材を構成するセラミックス部材の組成は
コージエライトセラミックスであり、母材を構成するア
ルミニウム系材料の組成はアルミニウムとケイ素であ
り、セラミックス層を構成する材料はＡｌ2Ｏ3であるこ
とを特徴とする請求項４に記載のポリメタル積層体の形
成方法。 - 【請求項９】母材を構成するセラミックス部材の組成は
窒化アルミニウムであり、母材を構成するアルミニウム
系材料の組成はアルミニウム又はアルミニウムとケイ素
であり、セラミックス層を構成する材料はＡｌ2Ｏ3又は
窒化アルミニウムであることを特徴とする請求項４に記
載のポリメタル積層体の形成方法。 - 【請求項１０】母材を構成するセラミックス部材の組成
は炭化ケイ素であり、母材を構成するアルミニウム系材
料の組成はアルミニウム又はアルミニウムとケイ素であ
り、セラミックス層を構成する材料はＡｌ2Ｏ3又は窒化
アルミニウムであることを特徴とする請求項４に記載の
ポリメタル積層体の形成方法。 - 【請求項１１】母材を構成するセラミックス部材の組成
は酸化アルミニウムであり、母材を構成するアルミニウ
ム系材料の組成はアルミニウム又はアルミニウムとケイ
素であり、セラミックス層を構成する材料はＡｌ2Ｏ3で
あることを特徴とする請求項４に記載のポリメタル積層
体の形成方法。 - 【請求項１２】セラミックス層は、溶射法にて母材の表
面に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の
ポリメタル積層体の形成方法。 - 【請求項１３】セラミックス層は、ロウ付け法にて母材
の表面に取り付けられていることを特徴とする請求項４
に記載のポリメタル積層体の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10293726A JP2000124196A (ja) | 1998-10-15 | 1998-10-15 | プラズマエッチング法に基づくポリメタル積層体の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10293726A JP2000124196A (ja) | 1998-10-15 | 1998-10-15 | プラズマエッチング法に基づくポリメタル積層体の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000124196A true JP2000124196A (ja) | 2000-04-28 |
Family
ID=17798457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10293726A Pending JP2000124196A (ja) | 1998-10-15 | 1998-10-15 | プラズマエッチング法に基づくポリメタル積層体の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000124196A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006066744A (ja) * | 2004-08-27 | 2006-03-09 | Tokyo Institute Of Technology | 固体ソースエッチング装置及び固体ソースエッチング方法 |
-
1998
- 1998-10-15 JP JP10293726A patent/JP2000124196A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006066744A (ja) * | 2004-08-27 | 2006-03-09 | Tokyo Institute Of Technology | 固体ソースエッチング装置及び固体ソースエッチング方法 |
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