JP2813154B2

JP2813154B2 - プラズマ発生電極装置およびプラズマ発生装置

Info

Publication number: JP2813154B2
Application number: JP16562495A
Authority: JP
Inventors: 隆介牛越; 鍠一梅本
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1994-06-30
Filing date: 1995-06-30
Publication date: 1998-10-22
Anticipated expiration: 2013-10-22
Also published as: JPH0878193A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置等の中
でプラズマを発生させるための装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】スーパークリーン状態を必要とする半導
体製造用装置では、デポジション用ガス、エッチング用
ガス、クリーニング用ガスとして、塩素系ガス、弗素系
ガス等のハロゲン系腐食性ガスが使用されている。この
ため、ウエハーをこれらの腐食性ガスに接触させた状態
で加熱するための加熱装置として、抵抗発熱体の表面を
ステンレススチール、インコネル等の金属により被覆し
た従来のヒーターを使用すると、これらのガスの曝露に
よって、塩化物、酸化物、弗化物等の粒径数μｍの、好
ましくないパーティクルが発生する。

【０００３】このため、例えば低温で使用されるエッチ
ャーやＣＶＤ装置では、図１５に模式的に示すように、
デポジション用ガス等に曝露されるチャンバー１２の外
側に石英窓３４を介して赤外線ランプ３５を設置し、チ
ャンバー１２内にアーム１１を介して、例えばアルミニ
ウムからなるサセプター３３を設置し、赤外線ランプ３
５によってサセプター３３を加熱し、さらにサセプター
３３上に載置したウエハーＷを間接的に加熱する構造を
とっていた。これと同時に、金属製のサセプター３３を
プラズマ発生用の電極として使用し、サセプター３３に
直接高周波電力を供給してチャンバー１２内でプラズマ
を発生させ、ウエハーＷに半導体膜を形成したり、クリ
ーニングを行ったりしていた。この際、アルミニウム製
のサセプター３３では、サセプター３３の表面にアルマ
イト処理によって厚さ１０μｍ程度のアルミナ製絶縁膜
を設け、絶縁膜の上にウエハーＷを載置することによ
り、ウエハーＷに対して直接高周波電力が加わることを
防止していた。なお、高周波放電においては、電流放電
とは異なり、一方の電極への電荷の流れはないため、こ
の絶縁膜は、一定の電荷によってチャージされた状態
を、プラズマ中で保持している。

【０００４】また、いわゆる誘導結合型のプラズマ発生
装置が知られている。これは、例えば円筒形状の絶縁体
の外側周面に、低抵抗材料製の線材からなるコイルを巻
き付け、このコイルに高周波電力を供給し、絶縁体の内
部にプラズマを発生させるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来例では、サセプター３３が金属製であるため、高
温プロセスにおいて金属よりの汚染が生ずる問題があっ
た。特に、アルミニウム製のサセプター３３の場合に
は、Ｍｇのコンタミネーションが問題となっていた。ま
た、物理的気相成長（ＰＶＤ法）、化学的気相成長（Ｃ
ＶＤ法）、エッチング装置等において、プラズマを発生
させる際に、前記した絶縁膜は、一定の電荷によってチ
ャージされた状態を保持しているが、電離したイオン及
び電子がこのチャージされた絶縁膜に衝突するので、絶
縁膜がダメージを受ける。特にアルマイト製の絶縁膜
は、緻密ではないし、高々１０μｍ程度の厚さしか有し
ていないので、寿命が短かった。特に、ハロゲン系腐食
性ガスを使用するＣＶＤ装置、エッチング装置等におい
ては、寿命が短いので、交換を頻繁に行う必要があっ
た。特に、アルミニウム等の金属材料は、こうしたハロ
ゲン系腐食性ガスのプラズマによってひどく腐食され、
サセプターとして使用できないほど変形している状況で
あった。

【０００６】しかも、本発明者が検討を進めるうちに、
更に次の問題があることを発見した。即ち、上記のよう
にプラズマを使用しているプロセスにおいては、第一に
ガス分子を解離させ、反応性の高いイオンと電子とに分
離させてプラズマ領域を生成させる。このときに電離し
た電子は、質量が小さいので、イオンに比べると高速度
で移動し、高周波電極の近くに、電子の密度が少ない領
域が生成する。この電子密度が少ない領域をプラズマシ
ースと呼んでいる。プラズマ中のイオンを、プラズマシ
ースの電位によって加速し、加速されたイオンをウエハ
ーの表面に衝突させる。このイオンの種類を変更するこ
とによって、エッチング、ＣＶＤ、ＰＶＤの各処理を行
っている。

【０００７】しかし、前記したようにアルマイト処理し
たアルミニウム製サセプター等を使用した場合には、プ
ラズマシースが安定に生成せず、この結果プラズマ放電
が安定に行われないことがあった。この結果、エッチン
グ、ＣＶＤ、ＰＶＤの各処理を、サセプターの全面にわ
たって安定に実施できないことがあった。

【０００８】本発明の課題は、発生したプラズマに対し
て十分な耐蝕性を備えたプラズマ発生電極装置を提供す
ることである。また、本発明の課題は、プラズマシース
を安定に生成させ、これによってプラズマ放電を安定さ
せ、エッチング、ＣＶＤ、ＰＶＤ等の各処理を、サセプ
ターの全面にわたって安定に実施できるようにすること
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係るプラズマ発
生電極装置は、緻密質セラミックスからなる基体と、こ
の基体中に埋設された電極とを備えており、この電極と
基体のプラズマ発生側の表面との間に存在する電磁波透
過層の厚さの最小値が０．１ｍｍ以上であり、電極が、
導電性材料の繊維または小片が互いに分離しないように
一体化された結合体からなることを特徴とする。

【００１０】また、本発明は、このプラズマ発生電極装
置に加えて、このプラズマ発生電極装置の電極と対向す
る位置に設けられた対向電極、およびプラズマ発生電極
装置の電極と対向電極とに対して電力を供給するための
高周波電源を備えていることを特徴とする、プラズマ発
生装置に係るものである。

【００１１】更に、前記のプラズマ発生電極装置は、誘
導結合型のプラズマ発生装置用の電極装置として使用す
ることができる。

【００１２】

【作用】本発明者は、前記したように、アルマイト電極
の表面上でプラズマシースが安定して生成しない原因に
ついて検討した。通常の常識に従えば、電極の表面を絶
縁物で被覆すると、絶縁物の表面はマイナス電位になる
ので、プラズマシースの領域が大きくなり、安定するは
ずである。しかし、前記のようなアルマイト等からなる
薄膜の場合には、高温に加熱したときなどに、表面電位
を、十分な大きさの均一なマイナス電位に保持すること
ができず、均一で十分に安定したプラズマシースを生成
させることができないことが判明した。

【００１３】この一方、従来は、絶縁膜の厚さを大きく
すると、プラズマ領域と電極との距離がその分大きくな
り、プラズマ中のイオンの加速が不十分になって、プラ
ズマの放電安定性が損なわれるとも考えられていた。

【００１４】しかし、本発明者が、電極を緻密質セラミ
ックスの基体中に埋設するのと共に、電磁波透過層の厚
さの最小値を０．１ｍｍ以上と厚くすると、プラズマシ
ース領域が拡大し、均一で安定なプラズマを生成させる
ことができた。しかも、このように電磁波透過層を厚く
しても、この電磁波透過層がセラミックスからなってお
り、電磁波透過層の誘電率εは、真空の誘電率に比べて
数倍以上大きい。この結果、電極間の電界強度の低下も
なく、プラズマ中のイオンをプラズマシースにおいて十
分に加速することができ、プラズマ放電が安定すること
を確認した。

【００１５】しかも、本発明によれば、電極が緻密質セ
ラミックス中に埋設されており、電極と基体のプラズマ
発生側の表面との間に存在する電磁波透過層の厚さの最
小値が０．１ｍｍ以上であるので、プラズマのイオンボ
ンバードメントに対して安定である。

【００１６】なお、緻密質のセラミックスからなる基体
中に電極を埋設するためには、後述するようなセラミッ
クス製造工程を実施する必要がある。こうした製造工程
を通過した後には、電極の形状に不可避的に若干のうね
りが発生し、この結果、電極と基体の表面との間の電磁
波透過層の厚さが、電極の平面的埋設位置によって変化
する。この変化量は、製造上の精度の問題であるが、通
常の製造方法によれば、材料等によって変動するが、最
大０．７ｍｍ程度に及ぶ。このように電磁波透過層の厚
さが平面的位置によって変動するので、電磁波透過層の
厚さの最小値を少なくとも０．１ｍｍ以上とする必要が
ある。なお、本発明の装置における基体内の電極とほぼ
平行に、対向電極を設置し、この間に高周波電力を供給
することができる。この際、基体内の電極に対して高周
波電力を供給し、対向電極をアースすることもできる
し、対向電極に対して高周波電力を供給し、基体内の電
極をアースすることもできる。

【００１７】更に、電磁波透過層の厚さのバラツキを考
慮すると、その平均値を０．５ｍｍ以上とすることが好
ましい。

【００１８】また、電磁波透過層の誘電率は一般に大き
いが、電磁波透過層の厚さの平均値が大きくなりすぎる
と、電磁波透過層の誘電体損失による自己発熱量が大き
くなり、プラズマパワーの効率が低下してくる傾向があ
った。この観点から、電磁波透過層の厚さの平均値は、
特に５．０ｍｍ以下とすることが好ましい。

【００１９】ハロゲン系腐食性ガスを使用する半導体製
造装置内に設置し、このハロゲン系腐食性ガスに高周波
電力を印加してプラズマを発生させるために、本発明の
装置を使用する場合には、ハロゲン系腐食性ガスのイオ
ンのアタックによって電磁波透過層の表面に反応生成物
が生ずるが、この反応生成物層の厚さは数〜数十μｍに
達するので、十分な絶縁性を維持するためにも、電磁波
透過層の厚さの最小値を０．１ｍｍ以上にすることが必
要であり、またその平均値を０．５ｍｍ以上にすること
が好ましい。

【００２０】特に相対密度９９％以上の窒化アルミニウ
ムによって電磁波透過層を形成した場合には、反応生成
物層としてＡｌＦ₃からなるパッシベーション層が生成
し、この層が耐蝕作用を有しているので、この層の内部
へと腐食が進行するのを防止することができる。特に９
９％以上の相対密度を有した常圧焼結、ホットプレス焼
成又は熱ＣＶＤにより製造した緻密な窒化アルミニウム
が好ましい。

【００２１】特に半導体製造装置用途においては、半導
体の重金属による汚染を防止する必要があり、特に高密
度化の進展によって重金属の排除に対する要求が極めて
高度になってきている。この観点からは、窒化アルミニ
ウムにおけるアルミニウム以外の金属の含有量を１％以
下に抑制することが好ましい。

【００２２】本発明のプラズマ発生電極装置において
は、電極が、導電性材料の繊維または小片が互いに分離
しないように一体化された結合体からなる。

【００２３】プラズマ発生電極装置を製造する際に、セ
ラミックスのグリーンシート上に印刷電極を形成した
後、別のグリーンシートを積層し、この積層体のプレス
成形、焼成を行う方法では、プレス成形段階や焼成段階
で、印刷電極の位置が変動している。従って、一体焼結
後に誘電体層の表面をいくら精密に平面加工しても、電
磁波透過層の厚さのバラツキが大きくなりやすい。ま
た、こうした常圧焼結方法では、特にプラズマ発生電極
装置が大型になってくると、誘電体層の緻密性を１００
％確保することが困難であり、絶縁破壊を防止するとい
う観点から見た信頼性が低下してくる。この一方、半導
体ウエハーの大型化が進行している。更に、充分に高周
波を伝えるためには装置のリアクタンス成分を低減する
必要があり、好ましくは電極の抵抗値を１Ω以下とする
必要があり、このためには、電極の厚さを十分に大きく
することが必要である。更に好ましくは、１３．５６Ｍ
Ｈｚの高周波中で電極の抵抗値を２００ｍΩ以下とする
ことが必要である。しかし、印刷電極においては、これ
は困難である。

【００２４】しかし、電極を、導電性材料の繊維または
小片が互いに分離しないように一体化された結合体によ
って形成することで、電極の抵抗値を小さくすることが
容易である。例えば、スクリーン印刷電極は、厚さが高
々数十μｍ程度なので、抵抗値が必然的に大きくなる。
例えば電極がタングステンであり、周波数が１３．５６
ＭＨｚの場合、電極の厚さは２０μｍ以上が望ましい。
しかし、この厚さの電極を、スクリーン印刷法で形成す
ることは困難である。

【００２５】更に説明すると、印刷前の導電性粉末のペ
ーストは、一般に０．５μｍから１０μｍの粒径を有す
る微粉末を使用しているので、焼成段階で微粉末が焼結
し、この粒径が大きくなってくる。この際、焼結後の粒
界には、ペースト中やセラミックス原料中に含有されて
いた炭素、酸素等の不純物が進入し、酸化物層、炭化物
層が生成するので、抵抗値が上昇する。

【００２６】これに対して、導電性材料の繊維または小
片が互いに分離しないように一体化された結合体を、基
材中に埋設する場合には、埋設の前の段階で既に十分に
緻密な微構造を有しているので、セラミックス粉末を焼
成した後にもバルク体の粒界中に高抵抗率の不純物層が
生成しない。このため、印刷電極と比較して、基材中に
埋設された電極の抵抗値が顕著に低いし、またこの抵抗
値を正確に制御し、そのバラツキないし変動を防止する
ことができる。

【００２７】特に好ましくは、この電極を包囲する基体
が、接合面のない一体焼結品である。これによって、高
真空等の放電し易い条件下においても、接合面からの放
電、絶縁破壊は生じ得ない。従って、プラズマ発生電極
装置の信頼性が飛躍的に向上する。

【００２８】プラズマ発生電極装置を、ハロゲン系腐食
性ガスを使用する半導体製造装置内に設置する場合に
は、ハロゲン系腐食性ガスによって、高周波電極が腐食
するおそれがある。更に、膜状電極は、金属を含んでい
るので、半導体に金属汚染が生じるおそれも考えられ
る。しかし、この場合において、電極を包囲する基体
を、接合面のない一体焼結品とすることによって、電極
の腐食及び半導体製造装置内の汚染を、防止することが
できる。

【００２９】導電性材料の繊維または小片が互いに分離
しないように一体化された結合体からなる電極を、基材
中に埋設すると、一体焼結の際に、セラミックス粉末が
結合体の微小空間内に回り込み、進入し、この空間内で
緻密に焼結する。従って、電極から見て表面側（プラズ
マ発生側）と背面側との間でセラミックスの接合力が大
きくなり、基体の強度が向上し、剥離が生じにくくな
る。

【００３０】導電性材料の繊維（線材を含む）または小
片が互いに分離しないように一体化された結合体として
は、導電性繊維を編んで製造した網状物、導電性繊維の
不織布、フェルトの他に、多数の導電性小片を接合剤に
よって接合し、一体化したものを使用することができ
る。

【００３１】そして、パンチングメタルの場合とは異な
り、高融点金属からなる繊維、線材は容易に入手できる
ので、この繊維、線材等を編組すれば結合体を容易に作
製できる。

【００３２】また、電極の形態が、前記した空間のない
薄板である場合には、電極と基体との熱膨張係数の差に
よって、電極の周縁部分に特に大きな応力が加わり、こ
の応力のために基体が破損することがあった。しかし、
本発明では、前記応力が、微小空間内に進入したセラミ
ックスによって分散される。更に、網状電極の場合のよ
うに繊維ないし線材の編組体や不織布を使用した場合
に、繊維ないし線材の断面を円形にすると、この応力分
散の効果が特に大きい。

【００３３】電極は、特に６００°Ｃ以上の高温にまで
温度が上昇する用途においては、高融点金属で形成する
ことが好ましい。こうした高融点金属としては、タンタ
ル，タングステン，モリブデン，白金，レニウム、ハフ
ニウム及びこれらの合金を例示できる。半導体製造装置
内に設置する用途においては、半導体汚染防止の観点か
ら、更に、タンタル、タングステン、モリブデン、白金
及びこれらの合金が好ましい。また、一般的には、高周
波電極を構成する、金属以外の導電性材料としては、カ
ーボン、ＴｉＮ、ＴｉＣを例示することができる。

【００３４】基体を構成するセラミックスとしては、窒
化珪素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、サイアロン等
の窒化物系セラミックス、アルミナ−炭化珪素複合材料
が好ましい。本発明者の研究によれば、耐熱衝撃性の観
点からは、窒化珪素が特に好ましく、ハロゲン系腐食性
ガス等に対する耐蝕性の点では、窒化アルミニウムが好
ましい。

【００３５】本発明のプラズマ発生電極装置は、例えば
次の方法によって製造することができる。方法（１）
予備成形体を製造し、この予備成形体の上に電極を設置
する。次いで、この予備成形体及び電極の上にセラミッ
クス粉末を充填し、一軸プレス成形する。この成形体
を、電極の厚さ方向に向かって加圧しながらホットプレ
ス焼結させる。

【００３６】ここで、ホットプレスを行う場合には、面
状電極に対して交差する方向に圧力を加える必要がある
が、好ましくは面状電極に対して実質的に垂直な方向に
圧力を加える。これによって、電極上のセラミックスの
厚さや性質のバラツキを抑制することができる。更に、
電極中の微小空間に対して垂直方向にホットプレスの圧
力を加えることが好ましい。これによって、セラミック
スとバルク体の電極とをホットプレス法によって一体焼
結する際に、前記結合体の空間の中にセラミックス粉末
が進入し、この空間中でセラミックス粉末が焼結して構
造体を形成する。この結果、前記空間中に進入したセラ
ミックスが、電極の表面側と背面側とのセラミックスと
連続して構造体を形成することになるので、電極の表面
側と背面側との間での接合強度ないし構造強度が向上
し、電極の両側が剥離しにくくなる。

【００３７】このホットプレスの圧力は、５０ｋｇ／ｃ
ｍ²以上とする必要があり、１００ｋｇ／ｃｍ²以上と
することが好ましい。また、実際上の装置の性能等を考
慮すると、通常は２トン／ｃｍ²以下とすることができ
る。

【００３８】方法（２）コールドアイソスタティック
プレス法によって、平板状の成形体を２つ製造し、２つ
の平板状成形体の間に電極を挟む。この状態で２つの成
形体及び電極を、電極の厚さ方向に向かって加圧しなが
らホットプレス焼結させる。

【００３９】前記した網状電極のメッシュ形状、線径等
は特に限定しない。しかし、この網ないしメッシュを構
成する金属線は、純金属からなっている方が、抵抗値を
低くすることができるので好ましい。更に好ましくは、
圧延引き抜き加工によって線材として成形された、純度
９９％以上の純金属からなる金属線が好ましい。また、
金属線を構成する金属の抵抗値は、１００×１０^-8Ω・
ｍ以下とすることが好ましく、４０×１０^-8Ω・ｍ以下
とすることが更に好ましい。

【００４０】また、網状電極を構成する金属線の線幅が
０．８ｍｍ以下であり、１インチ当たり８本以上の線交
差を有していることが好ましい。即ち、線幅が０．８ｍ
ｍを越えると、対向電極で構成したプラズマ発生用空間
における電界強度分布が乱れるため、プラズマの分布が
悪化し易い。また、プラズマ発生電極装置を長時間使用
したときに，セラミックス中に異物として存在する線体
による応力場がセラミックスの強度を越えることによ
り、セラミックスの破損が生じやすい傾向があった。ま
た，１インチ当たりの線交差が８本未満であると、網状
電極全体に均一な電流が流れにくくなった。

【００４１】実際の製造上の観点から見ると、１インチ
当たりの線交差の数は１００本以下とすることが好まし
い。

【００４２】網状電極を構成する線材の幅方向断面形状
は、円形の他、楕円形、長方形等、種々の圧延形状であ
ってよい。

【００４３】網状電極を構成する線材の直径は０．０１
３ｍｍ以上のものが好ましく、０．０２ｍｍ以上が更に
好ましい。

【００４４】本発明のプラズマ発生電極装置において
は、基体の中に、高融点金属からなる抵抗発熱体を埋設
し、この抵抗発熱体に電力を供給することによって、基
体のプラズマ発生側の表面を発熱させうるように構成す
ることができる。これによって、ウエハーをプラズマ発
生電極装置上に直接載置し、保持した状態で、直接にウ
エハーを加熱できるので、均熱性および加熱時のレスポ
ンスを向上させることができる。

【００４５】また、本発明のプラズマ発生電極装置にお
いて、電極を高周波電源に対して接続するのと同時に、
直流電源または交流パルス電源に対して接続することが
でき、この電極に対して静電力を生じさせてウエハーを
電極に対して吸着させることができる。これによって、
プラズマ発生電極装置を静電チャックとして機能させる
ことができる。

【００４６】本発明のプラズマ発生電極装置において
は、基体のうち少なくとも電磁波透過層を、誘電体損失
ｔａｎδが１０^-2以下であり、かつ耐熱衝撃性ΔＴｃが
２５０°Ｃ以上である窒化アルミニウムによって形成す
ることができる。

【００４７】プラズマ生成反応は、非常に激しい反応な
ので、種々の外部パラメーターによってプラズマの特性
を制御することは、大変に困難である。そして、前記し
たように、プラズマの電磁波透過層へのイオンボンバー
ドメントにより、電磁波透過層の表面が高温に発熱す
る。このため，電磁波透過層の材質によっては、局部的
に溶融するものと考えられる。また、この一方で、電磁
波透過層がマイクロ波に曝されるため、誘電体損失によ
って熱を発生する。

【００４８】このように、電磁波透過層には、プラズマ
による入熱と、電磁波による自己発熱という、二種類の
熱応力が加わる。こうした現象は、アルゴン、窒素、酸
素、オゾン、ＳｉＨ₄、ＴＥＯＳ等の非腐食性の気体を
使用した場合にも見られる。更に、ＣｌＦ₃、ＮＦ₃、
ＣＦ₄、ＣＨＦ₃、ＳｉＨ₂Ｃｌ₂、Ｃ₂Ｆ₆等のハロ
ゲン系腐食性ガスを使用した場合には、上記した二種類
の熱応力に加えて、電磁波透過層の表面がハロゲンと反
応し、エッチングされることがある。例えば、窒化珪
素、炭化珪素等の耐蝕性の高い緻密質セラミックスによ
って電磁波透過層を形成した場合でも、こうした問題が
生じた。

【００４９】本発明者は、前記の性状を有する窒化アル
ミニウムによって、電磁波透過層を形成してみた。この
結果、電磁波透過層が、上記した発熱による溶融又は破
損をほとんど受けず、しかも、ハロゲン系腐食性ガスに
よってもほとんどエッチングを受けないことを発見し
た。

【００５０】そのうえ、前記の性状を有する窒化アルミ
ニウムは、耐熱衝撃性が大きいので、高周波が透過して
電磁波透過層の温度が局所的に上昇しても、破損しない
ことを確認した。

【００５１】特に、ＤＲＡＭの生産に使用されるウエハ
ーの直径は、大型化が進行しているため、プラズマ発生
電極装置の寸法、及び電磁波透過層の寸法を、大型化さ
せる必要がある。このとき、電磁波透過層の材質として
前記の窒化アルミニウムを採用することにより、電磁波
透過層の寸法を大きくしても、破損、溶融、腐食の可能
性を防止できるようになった。

【００５２】熱衝撃抵抗ΔＴｃは、下記の定義によるも
のである。試験に際しては、３ｍｍ×４ｍｍ×４０ｍｍ
の寸法のＪＩＳ試験片を使用する。この試験片を電気炉
内に入れ、任意の温度で１０分間保持し、次いで試験片
を、容量１０ｌ、温度２６°Ｃの水中へ投入し、急冷す
る。この後、試験片の４点曲げ強度を、室温で測定す
る。この結果、ある温度差を境として、４点曲げ強度が
低下する。この境界となる温度差（強度が低下しない範
囲での最高の温度差）を、ΔＴｃとする。

【００５３】窒化アルミニウムは、耐蝕性セラミックス
としては公知である。しかし、通常の耐蝕性セラミック
スというのは、酸、アルカリ溶液に対するイオン反応性
を指している。一方、本発明では、イオン反応性ではな
く、プラズマのイオンボンバードメントによる局部的発
熱を問題としており、更には、ハロゲン系腐食性ガスの
プラズマとの反応性を問題としている。

【００５４】電磁波透過層を透過する電磁波の周波数領
域は、３００ＧＨｚ以下である。このうち、前記した電
磁波透過層が特に有用であるのは、マイクロ波領域であ
る。マイクロ波の周波数領域は、３００ＭＨｚ〜３００
ＧＨｚである。しかし、窒化アルミニウムの特性は、１
ＭＨｚの領域でも、１０ＧＨｚの特性と比べてほとんど
変化しないため、１ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの周波数領域
でも、上記の効果を奏することができる。ただし、周波
数が高くなればなるほど、誘電体損失ｔａｎδの小さな
材料が好ましい。

【００５５】本発明のプラズマ発生電極装置における電
極の平面的寸法は、半導体ウエハー等の被処理物の寸法
と同じか、それ以上とすることが好ましい。これによっ
て、被処理物の表面上におけるプラズマを均一にするこ
とができる。

【００５６】以下、図面を参照しつつ、本発明の実施例
を説明する。図１は、プラズマ発生電極装置１０をチャ
ンバー１２内に設置した状態を模式的に示す部分断面図
である。図２は、図１のプラズマ発生電極装置のうち一
部を切り欠いて示す斜視図である。図３は、網状電極３
を示す斜視図である。図４（ａ）は、一軸プレス型にお
ける成形工程を説明するための模式的断面図であり、図
４（ｂ）は、成形体２１を示す断面図であり、図４
（ｃ）は、プラズマ発生電極装置１０の本体部分を概略
的に示す断面図である。図５は、コールドアイソスタテ
ィックプレス法による成形体を示す断面図である。

【００５７】本実施例のプラズマ発生電極装置１０を製
造するには、まず図４（ａ）に示すようなプレス成形機
を準備する。プレス成形機の下型２０に、型枠１７が嵌
め合わされている。セラミックス粉末１８を型枠１７の
内部空間１６に充填し、下型２０及び図示しない上型に
よって一軸プレス成形し、予備成形体１９Ａを製造す
る。予備成形体１９Ａの上に網状電極３を設置する。網
状電極３は、図３に示すように、全体として円形をなし
ており、線体３ａを編組したものである。図３におい
て、３ｂは編み目である。

【００５８】次いで、網状電極３の上にセラミックス粉
末１８を充填し、網状電極３を埋設する。図示しない上
型によって粉末１８を一軸加圧成形し、図４（ｂ）に示
す成形体２１を作成する。成形体２１においては、予備
成形体２２Ａと予備成形体２２Ｂとの間に網状電極３が
埋設された状態となっている。次いで、この成形体２１
をホットプレス焼結し、所定の研削加工を施し、図４
（ｃ）に示すプラズマ発生電極装置本体を得る。

【００５９】図４（ｃ）においては、略円盤形状の基体
１の側周面１ｄにリング状のフランジ１ｃが設けられて
おり、基体１の内部に、網状電極３からなる高周波電極
９が埋設されている。半導体ウエハー等の被固定物の設
置面１ａ側には、電磁波透過層４が形成されている。支
持部分８側には端子２が埋設されており、端子２が高周
波電極９に接続されている。端子２の端面が、基体１の
裏面１ｂに露出している。

【００６０】また、他の方法では、セラミックス粉末１
８をコールドアイソスタティックプレスによって成形
し、図５に示すような平板形状の成形体２３Ａと２３Ｂ
とを製造する。次いで、成形体２３Ａと２３Ｂとの間に
網状電極３を挟み、この状態で、成形体２３Ａ、２３Ｂ
をホットプレス焼結させる。

【００６１】チャンバー１２内に、アーム１１を介して
プラズマ発生電極装置１０が設置されている。この際、
電極９が上面側となるようにプラズマ発生電極装置を設
置し、設置面１ａにウエハーＷを載置する。電力供給用
のケーブル５Ａの一端を端子２に接続し、ケーブル５Ａ
の他端をチャンバー１２外へと出し、高周波電源６に接
続する。電極９と対向する位置に、所定間隔を置いて平
行に対向電極１３を設置する。電力供給用のケーブル５
Ｂの一端を対向電極１３に接続し、ケーブル５Ｂの他端
をチャンバー１２外へと出し、高周波電源６及びアース
７へと接続する。図１においてｔは電磁波透過層４の厚
さである。

【００６２】この状態で、一対のケーブル５Ａ、５Ｂを
介して高周波電力を供給することにより、ウエハーＷの
上のプラズマ発生領域１５に、プラズマを発生させるこ
とができる。この際、プラズマ発生領域１５と設置面１
ａとの間に、プラズマシース１４が発生する。

【００６３】図６（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ網状電極
の各種の形態を例示する断面図である。図６（ａ）に示
す網状電極３８Ａにおいては、縦線３７Ａと横線３６Ａ
とが三次元的に交差するように編まれており、縦線３７
Ａも横線３６Ａも、それぞれ波うっている。図６（ｂ）
の網状電極３８Ｂにおいては、横線３６Ｂは真っ直ぐで
あり、縦線３７Ｂが折れ曲がっている。図６（ｃ）の網
状電極３８Ｃにおいては、縦線３７Ｃと横線３６Ｃとが
三次元的に交差するように編まれており、縦線３７Ｃも
横線３６Ｃも、それぞれ波うっている。そして、網状電
極３８Ｃは圧延加工されており、このため縦線および横
線の外形が一点鎖線ＡとＢとに沿った形状となってい
る。図６（ａ）に示す網状電極３８Ａでは、ＡｌＮ中に
Ｍｏワイヤーからなるメッシュを入れて１８００℃での
一体焼成後において断面を観察すると、横線３６Ａと縦
線３７Ａは交差接触している部分で横線３６Ａと縦線３
７Ａの界面が無く一体になっていることが判った。これ
により電極３８Ａは全体として一体となっており、低抵
抗を実現することができた。

【００６４】これらの各網状電極は、プラズマ発生装置
としていずれも好適に使用できる。しかし、特に、図６
（ｃ）のように圧延された形状のものが、平坦度が最も
良好であり、かつ縦線と横線との接触が最も確実である
ので好ましい。

【００６５】図７（ａ）−（ｃ）は、本発明の範囲外の
比較例に係る各電極の各形態を示すものである。図７
（ａ）は、パンチングメタル２４を示す斜視図である。
パンチングメタル２４は円形をしており、円形の平板２
４ａ内に多数の円形孔２４ｂが、碁盤目形状に多数形成
されている。

【００６６】図７（ｂ）は、円形の薄板２５を示す斜視
図である。図７（ｃ）は、薄板２６を示す平面図であ
る。薄板２６内には、細長い直線状の切り込み２６ｂ、
２６ｃが、互いに平行に合計６列形成されている。この
うち、３列の切り込み２６ｂは、図７（ｃ）において下
側に開口しており、残り３列の切り込み２６ｃは、図７
（ｃ）において上側に開口している。切り込み２６ｂと
２６ｃとは、交互に配置されている。こうした形状を採
用した結果、薄板によって細長い導電路が形成されてい
る。従って、この導電路の両端部分２６ａにそれぞれ端
子を接続する。

【００６７】図８は、他の実施例に係るプラズマ発生電
極装置４０を、図１の実施例と同様にしてチャンバー１
２内に設置した状態を模式的に示す部分断面図である。
図１に示した各構成要素と同じ構成要素には、同じ符号
を付け、その説明は省略することがある。

【００６８】プラズマ発生電極装置４０においては、基
体１の支持部分８内に、即ち、高周波電極９と背面１ｂ
との間に、高融点金属からなる抵抗発熱体３０が埋設さ
れている。抵抗発熱体３０の両端部分は、それぞれ端子
３２に接続されており、各端子３２は、それぞれ基体１
の背面１ｂ側に露出するように、基体１内に埋設されて
いる。各端子３２にそれぞれ電力供給用のケーブル３１
の一端が接続されており、各ケーブル３１の他端がチャ
ンバー１２外へと引きだされており、図示しない電源に
接続されている。

【００６９】抵抗発熱体３０は、好ましくは、線体又は
板体をらせん状に巻回した巻回体によって構成されてお
り、この巻回体が、背面１ｂ側又は設置面１ａ側から平
面的に見て、ほぼらせん形状又は渦巻き形状となるよう
に、埋設されている。ウエハーＷを所定位置に設置した
後、プラズマを発生させながら、同時に抵抗発熱体３０
に電力を供給してウエハーを加熱することができる。

【００７０】次に、本発明を誘導結合型のプラズマ発生
電極装置に対して適用した実施形態について述べる。従
来のプラズマ発生装置においては、例えば図９に概略断
面図として示すように、装置４１の絶縁体からなる基体
６５が円筒形状をなしており、円筒形状の本体６５ｂの
両側の開口端部に、真空状態を維持するためのシール用
のフランジ部６５ａ、６５ｃが形成されている。基体６
５は、石英ガラス等の絶縁体からなる。基体６５の外側
面４４に、銅等の低抵抗性材料からなるコイル４５が巻
き付けられており、基体６５の内側空間４３にプラズマ
を発生させることができる。

【００７１】しかし、こうした種類の装置においては、
基体の外側面に巻き付けられたコイル４５と内側空間４
３との間に基体６５が介在しており、この基体６５の厚
さｄは、内側空間４３を安定して真空状態に維持するた
めに、１０ｍｍ以上とする必要がある。このため、プラ
ズマの発生の効率を高くすることができなかった。ま
た、基体６５の周囲に低抵抗金属線を巻き付け、所定位
置に保持し、固定する必要がある。しかし、プラズマ発
生時には基体の温度が上昇するし、このときに低抵抗金
属線を所定位置で動かないように保持することはきわめ
て困難である。

【００７２】これに対して、本発明のプラズマ発生電極
装置を誘導結合型のプラズマ発生装置に適用した場合に
は、基体の内部に高周波誘導コイルを埋設しているの
で、基体のプラズマ発生側の表面とコイルとの間隔を小
さくすることができ、これによってプラズマの発生効率
を顕著に向上させることが可能である。しかも、基体の
厚さを従来よりも大きくすることも可能であり、これは
プラズマ発生空間の真空度を保持するために、また基体
の機械的強度を一層向上させるために好適である。

【００７３】しかも、基体の内部に、誘導コイルとなる
低抵抗線ないし電極が一体に焼成され、埋設されている
ことから、プラズマ発生時などにこれらが移動するおそ
れはない。なお、こうしたプラズマ発生電極装置の形態
は、いわゆるヘリコン型やＴＣＰ型などを例示できる。

【００７４】基体のプラズマ発生側の表面と電極との間
の間隔ｅは、１０ｍｍ以下とすることが好ましく、５ｍ
ｍ以下とすることが更に好ましい。また、これは製造上
の観点からは０．５ｍｍ以上とすることが好ましい。

【００７５】図１０（ａ）は、こうした誘導結合型のプ
ラズマ発生電極装置の一例を示す断面図である。基体４
２の両端の開口を囲むようにフランジ部４２ａ、４２ｃ
が形成されており、本体４２ｂの内部に、細長い網状体
からなる電極４６が埋設されている。この網状体は、図
１０（ｂ）に示すように、細長い一対の枠線４６ａと、
枠線４６ａの間に張りめぐらされた網４６ｂとからな
り、網４６ｂの間に編み目４８が形成されている。網状
体の全体は細長いテープ状となっている。

【００７６】本体４２ｂのフランジ部４２ｃ側の末端に
は端子４７Ｂが埋設されており、本体４２ｂのフランジ
部４２ａ側の末端には端子４７Ａが埋設されている。端
子４７Ａと端子４７Ｂとの間が、網状体からなる電極４
６によって接続されているが、この電極４６の埋設形状
はらせん状となっている。電極４６と本体４２ｂの内側
面との間隔ｅは種々変更することができ、本実施例では
１０ｍｍ以下、更には５ｍｍ以下とすることができる。

【００７７】図１１（ａ）は、誘導結合型のプラズマ発
生電極装置の別の実施形態を示す平面図であり、図１１
（ｂ）はその概略断面図である。装置４９においては、
例えば円盤形状の基体５０の内部に電極５２が４本埋設
されている。また、基体５０の中央部には、背面５０ｂ
側に露出する端子５１Ａが埋設されており、基体５０の
周縁部側の４箇所には、それぞれ背面５０ｂ側に露出す
る端子５１Ｂが埋設されている。中央の端子５１Ａと各
端子５１Ｂとは、それぞれ電極５２によって接続されて
いる。各電極５２は、図１０（ｂ）に示したような形態
の網状体からなっており、かつそれぞれ一定方向に向か
って弧状に湾曲した形状をなしている。中央部の端子５
１Ａは電線５４Ａを介して高周波電極５３に接続されて
おり、周縁部の端子５１Ｂは電線５４Ｂを介してアース
されている。これによって各電極に高周波電力を供給
し、表面５０ａ上にプラズマを発生させる。

【００７８】図１２（ａ）は、誘導結合型のプラズマ発
生電極装置の別の実施形態を示す平面図であり、図１２
（ｂ）はそのＸＩＩｂ−ＸＩＩｂ線断面図である。装置
５５においては、例えば円盤形状の基体５０の内部に電
極５６が埋設されている。基体５０の中央部には、背面
５０ｂ側に露出する端子５１Ａが埋設されており、基体
５０の周縁部にも、背面５０ｂ側に露出する端子５１Ｂ
が埋設されている。中央の端子５１Ａと各端子５１Ｂと
が電極５６によって接続されている。

【００７９】電極５６は、図１０（ｂ）に示したような
形態の網状体からなっており、端子５１Ａと５１Ｂとの
間で渦巻き形状をなしている。中央部の端子５１Ａは電
線５４Ａを介して高周波電極５３に接続されており、周
縁部の端子５１Ｂは電線５４Ｂを介してアースされてい
る。これによって渦巻き形状の電極５６に高周波電力を
供給し、表面５０ａ上にプラズマを発生させる。

【００８０】図１３は、ドーム形状のプラズマ発生電極
装置５７の外観を概略的に示す正面図であり、図１４
は、このプラズマ発生電極装置５７の断面図である。こ
の装置５７の基体５８の本体５８ｂは、いわゆるドーム
形状をしており、本体５８ｂの下側の端部には、真空状
態を維持するためのフランジ部５８ａが形成されてい
る。このフランジ部５８ａは、平面的に見ると略円形を
している。本体５８ｂの上側部には開口６２が設けられ
ている。

【００８１】本体５８ｂの内部に電極５９が埋設されて
いる。本体５８のフランジ部５８ａ側の端部には端子５
１Ａが埋設されており、開口６２側の端部には端子５１
Ｂが埋設されている。各端子５１Ａ、５１Ｂは、それぞ
れ本体５８ｂの外側面６０に露出している。端子５１Ａ
と５１Ｂとが電極５９によって電気的に接続されてい
る。端子５１Ａは電線５４Ａを介して高周波電極５３に
接続されており、端子５１Ｂは電線５４Ｂを介してアー
スされている。

【００８２】電極５９は、図１０（ｂ）に示したような
形態の網状体からなっている。そして、電極５９は、フ
ランジ部５８ａ側から本体５８の内部を開口６２の方へ
と向かって順次に上昇していくように、らせん状に巻回
されている。図１３、図１４において、５９ａ、５９
ｂ、５９ｃ、５９ｄ、５９ｅ、５９ｆ、５９ｇおよび５
９ｈは、いずれも電極５９のうち本体５８ｂを平面的に
見て一周している一周分の巻回体を示している。この電
極５９に対して高周波電力を供給すると、これが誘導コ
イルとして働き、内側空間６３にプラズマが発生する。
なお、６１は基体５８の内側面である。

【００８３】以下、更に具体的な実験結果について述べ
る。（実験１）図１〜図３に示すプラズマ発生電極装置を製造した。ま
ず、セラミックス粉末１８として、アルミニウム以外の
金属不純物の含有量が０．１％である窒化アルミニウム
粉末を準備した。この粉末を、コールドアイソスタティ
ックプレスによって７トン／ｃｍ²の圧力を加えて成形
し、図５に示すように、２枚の成形体２３Ａ、２３Ｂを
製造した。各成形体の嵩密度は２．２ｇ／ｃｍ³であっ
た。

【００８４】金属モリブデンからなる網状電極３を準備
した。網状電極３を構成する線体の線径は、０．３５ｍ
ｍであり、♯２４（１インチ当たり２４本の交差本数）
であり、外形はφ２００ｍｍであった。この網状電極３
を、成形体２３Ａと２３Ｂとの間に挟み、１９００°
Ｃ、２００ｋｇ／ｃｍ²でホットプレス焼結した。これ
によって、相対密度９９．４％の窒化アルミニウム焼結
体が得られた。

【００８５】なお、同様の実施例において、イットリア
を５％含有する窒化アルミニウム粉末を使用した場合に
は、一軸プレス法及びホットプレス法によって、相対密
度９９％以上の窒化アルミニウム焼結体が得られた。

【００８６】この後、機械加工によって基体の表面（設
置面１ａ）側を加工した。このとき、各平面的位置にお
いて、網状電極３から表面までの厚さないし距離を、渦
電流検出方式の膜厚計によって測定しながら加工するこ
とにより、網状電極３の傾斜に対して電磁波透過層の表
面の傾斜を合わせ、網状電極３の中心線が電磁波透過層
の表面に対して傾斜しないようにした。この後、背面１
ｂ側より超音波加工によって基体に孔をあけ、端子２を
接合した。プラズマ発生電極装置の寸法は、厚さ１２ｍ
ｍ、直径２０５ｍｍである。電磁波透過層の平均厚さ、
厚さのバラツキ、最大厚さ、最小厚さを、表１に示すよ
うに変更した。

【００８７】そして、各プラズマ発生電極装置の表面に
８インチウエハーを設置した。チャンバー１２内にＣＦ
₄ガスを導入し、４００ｍｍＴｏｒｒで圧力をコントロ
ールできるように、ガス供給系及びガス排気系を制御し
た。高周波電源として、周波数１３．５６ＭＨｚ、２ｋ
Ｗのものを使用した。放電状態を安定にするため、電源
と高周波電極との間のケーブルにはマッチングボックス
を挿入した。放電状態を３段階で評価した。これらの結
果を表１に示す。

【００８８】

【表１】

【００８９】試験番号１においては、平均厚さが０．３
ｍｍであるものの、網状電極３のうねりのために、最小
厚さが０．０１ｍｍとなり、プラズマ発生実験におい
て、厚さが最小の部分の周辺でプラズマシースの安定性
が悪くなった。これは、窒化アルミニウムの表面にチャ
ージされた電荷が、厚みの小さい部分で何らかの原因に
よって絶縁破壊を生じ、表面電位が一定に保たれなくな
り、シース領域が変動する結果になったものと考えられ
る。試験番号２においては、こうしたプラズマシースの
安定性には問題がなかった。

【００９０】しかし、平均厚さｔを１０ｍｍとした試験
番号５においては、プラズマの輝度が低下し、かつプラ
ズマ発生電極装置の温度の上昇が激しく、３００℃を越
えた。これは、窒化アルミニウムの誘電体損失によっ
て、表面の電界強度が低下し、更に窒化アルミニウム層
の自己発熱が生じてきたものと考えられる。この条件下
では、いかにプラズマが安定しても、プラズマパワーの
効率が低下すると共に、十分な温度コントロールを行う
ことができず、半導体ウエハーに熱によるダメージを与
える可能性もある。

【００９１】（実験２）実験１と同様にしてプラズマ発生電極装置を作成した。
ただし、網状電極３の線径と１インチ当たりの本数（番
号）を、表２に示すように変更した。

【００９２】

【表２】

【００９３】なお、こうしたメッシュは、一般に線径が
太くなるほど１インチ当たりの本数が少なくなり、線径
が細くなるほど１インチ当たりの本数が多くなる。従っ
て、線径０．０５ｍｍで１インチ当たり５本のメッシュ
等は、製造できない。表２には、商業ベースで容易に製
造できるメッシュをほぼ網羅してある。これらの各プラ
ズマ発生電極装置について、実験１と同様にしてプラズ
マを発生させ、その安定性を試験したところ、試験番号
２、６〜１３の各プラズマ発生電極装置によれば、いず
れも安定したプラズマを発生させることができたので、
表２の「プラズマの安定性」の項目に「○」と表示し
た。また、４８時間保持した後も基体の破損は見られな
かったので、表２の「耐久性」の項目に「○」と表示し
た。

【００９４】試験番号１４においては、線径１．０ｍｍ
で１インチ当たり５本のメッシュを使用したが、プラズ
マの分布に偏りが見られたし、かつ３．５時間経過した
後に基体に破損が生じた。

【００９５】また、試験番号１５〜１９においては、や
はりプラズマの安定性が良好であり、かつ耐久性も優れ
ていた。試験番号２０においては、網状電極を構成する
金属線の線径を０．０１３ｍｍとしたが、プラズマの安
定性が若干低下した。試験番号２１においては、金属線
の線径を０．０１ｍｍとしたが、これによってプラズマ
が不安定になることがわかった。

【００９６】（実験３）実験１で使用したＣＦ₄は、フッ素ラジカルを発生し、
このフッ素ラジカルにより、種々の材質をエッチング又
はクリーニングするハロゲン系腐食性ガスである。実験
１において電磁波透過層を構成する窒化アルミニウムの
各性質を測定した。この結果、誘電体損失ｔａｎδが
０．６×１０^-3（１ＭＨｚ）であり、耐熱衝撃性ΔＴｃ
が２５０°Ｃであった。そして、実験１の試験番号２の
試料について、電磁波透過層の表面をＥＤＡＸチャート
及び走査型電子顕微鏡写真によって観測して見た。この
結果、ＥＤＡＸチャートにおいて、実験の前後で変化は
見られなかった。走査型電子顕微鏡写真によると、実験
後には、電磁波透過層の表面に、アルミニウムのフッ化
物が生成しているようであった。従って、フッ素ラジカ
ルによる腐食が、ＡｌＦ₃のパッシベーション膜により
抑制されているため、電磁波透過層の表面の腐食が防止
されているものである。また、このＡｌＦ₃のパッシベ
ーション膜は、パーティクル等を生じないことも確認し
た。

【００９７】（実験４）上記の実験１の試験番号２において、更に、半導体製造
装置内に導入するガスを、ＣｌＦ₃、ＮＦ₃、Ｃｌ₂、
ＳｉＨ₂Ｃｌ₂、ＣＦ₃ガスにそれぞれ変更し、実験３
と同様の観察を行ったが、いずれの場合も、実験３と同
様の結果が得られた。従って、本発明のプラズマ発生電
極装置は、各種のハロゲン系腐食性ガスに対して、汎用
性があることを確認した。

【００９８】（実験５）図１３および図１４に示すプラズマ発生電極装置５７を
製造した。この際、基体５８を構成する材質としては、
実験１と同様の窒化アルミニウムを使用した。電極５９
を構成する網状体としては、線径０．１２、１インチ当
たりの交差本数が５０本のモリブデン製メッシュを使用
し、このメッシュを窒化アルミニウム成形体中に埋設す
る前に圧延加工した。このメッシュおよび各端子を窒化
アルミニウム成形体中に埋設し、これらを一体焼結させ
た。ここで、電極５９と基体の内側面６１との間の間隔
ｅを１ｍｍとした。

【００９９】高周波電源として、周波数１３．５６ＭＨ
ｚ、２ｋＷのものを使用した。放電状態を安定にするた
め、電源と高周波電極との間のケーブルにはマッチング
ボックスを挿入した。この状態で内側空間６３内に安定
してプラズマが生成することを確認した。

【０１００】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のプラズマ発
生電極装置は、発生したプラズマに対して十分な耐蝕性
を備えており、プラズマシースを安定に生成させること
ができ、この結果、プラズマ放電を安定させることがで
き、エッチング、ＣＶＤ、ＰＶＤ等の各処理を、その全
面にわたって安定に実施できる。

【０１０１】しかも、導電性材料の繊維または小片が互
いに分離しないように一体化された結合体からなる高周
波電極を、基材中に埋設しているので、一体焼結の際
に、セラミックス粉末が結合体の微小空間内に回り込
み、進入し、この空間内で緻密に焼結する。従って、電
極から見て表面側（プラズマ発生側）と背面側との間で
セラミックスの接合力が大きくなり、基体の強度が向上
し、剥離が生じにくくなる。また、電極と基体との熱膨
張係数の差によって、電極の周縁部分に加わる応力が、
結合体の微小空間内に進入したセラミックスによって分
散される。更に、高融点金属からなる繊維、線材は容易
に入手できるので、この線材を編組すれば結合体を作製
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るプラズマ発生電極装置１
０を半導体製造装置内に設置した状態を模式的に示す部
分断面図である。

【図２】図１のプラズマ発生電極装置のうち一部を切り
欠いて示す斜視図である。

【図３】メッシュからなる網状電極３を示す斜視図であ
る。

【図４】（ａ）は、一軸プレス型における成形工程を説
明するための模式的断面図であり、（ｂ）は、成形体２
１を示す断面図であり、（ｃ）は、プラズマ発生電極装
置の本体を概略的に示す断面図である。

【図５】コールドアイソスタティックプレス法による成
形体を示す断面図である。

【図６】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ高周
波電極として好適な網状電極の各形態を例示するための
断面図である。

【図７】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、本発明
外の高周波電極の例を示す。

【図８】本発明の他の実施例に係るプラズマ発生電極装
置４０を半導体製造装置内に設置した状態を模式的に示
す部分断面図である。

【図９】従来の誘導結合型のプラズマ発生電極装置の一
例を概略的に示す断面図である。

【図１０】（ａ）は、本発明の実施例に係る誘導結合型
のプラズマ発生電極装置４６を概略的に示す断面図であ
り、（ｂ）はこの基体４２中に埋設されている網状電極
４６を示す平面図である。

【図１１】（ａ）は、本発明の他の実施例に係る誘導結
合型のプラズマ発生電極装置４９を概略的に示す平面図
であり、（ｂ）は、（ａ）の装置のＸＩｂ−ＸＩｂ線断
面図である。

【図１２】（ａ）は、本発明の更に他の実施例に係る誘
導結合型のプラズマ発生電極装置５５を概略的に示す平
面図であり、（ｂ）は、（ａ）の装置のＸＩＩｂ−ＸＩ
Ｉｂ線断面図である。

【図１３】本発明をドーム形状を有する誘導結合型のプ
ラズマ発生電極装置に対して適用した装置５７を概略的
に示す正面図である。

【図１４】図１３のプラズマ発生電極装置を概略的に示
す断面図である。

【図１５】従来の赤外線加熱方式のサセプターを模式的
に示す模式図である。

【符号の説明】１基体１ａ設置面２端子３
網状電極（メッシュ）４電磁波透過層６高周波
電源１０、４０プラズマ発生電極装置１１アー
ム１２チャンバー１３対向電極１４プラズ
マシース１５プラズマ発生領域２１網状電極３が
埋設された成形体２２Ａ、２２Ｂ一軸プレスによる
成形体２３Ａ、２３Ｂコールドアイソスタティック
プレス法による成形体２４パンチングメタル２５
薄板状の電極２６切り込みが形成された薄板３
６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ横線３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃ
縦線３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ網状電極４２、５
０、５８基体４３、６３誘導結合型のプラズマが
発生する内側空間４６、５２、５６、５９誘導結合
型のプラズマ発生電極装置の電極４７Ａ、４７Ｂ、５
１Ａ、５１Ｂ誘導結合型のプラズマ発生電極装置の端
子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H05H 1/00 - 1/54

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】緻密質セラミックスからなる基体と、この
基体中に埋設された電極とを備えているプラズマ発生電
極装置であって、この電極と前記基体のプラズマ発生側
の表面との間に存在する電磁波透過層の厚さの最小値が
０．１ｍｍ以上であり、前記電極が、導電性材料の繊維
または小片が互いに分離しないように一体化された結合
体からなることを特徴とする、プラズマ発生電極装置。
【請求項２】前記結合体が、前記繊維からなる網状物で
あることを特徴とする、請求項１記載のプラズマ発生電
極装置。
【請求項３】前記網状物を構成する前記繊維が、純度９
９％以上の純金属からなる、圧延引き抜き加工によって
作製された金属線であることを特徴とする、請求項２記
載のプラズマ発生電極装置。
【請求項４】前記結合体が、前記繊維からなる不織布ま
たはフェルトであることを特徴とする、請求項１記載の
プラズマ発生電極装置。
【請求項５】前記結合体が、前記小片を接合材で一体化
してなる結合体であることを特徴とする、請求項１記載
のプラズマ発生電極装置。
【請求項６】前記繊維または小片が、高融点金属または
カーボンからなることを特徴とする、請求項１−５のい
ずれか一つの請求項に記載のプラズマ発生電極装置。
【請求項７】前記繊維の横断面形状が円形であることを
特徴とする、請求項１−６のいずれか一つの請求項に記
載のプラズマ発生電極装置。
【請求項８】前記電極が誘導結合型のプラズマ発生用電
極であることを特徴とする、請求項１−７のいずれか一
つの請求項に記載のプラズマ発生電極装置。
【請求項９】前記基体が窒化物系セラミックスによって
形成されていることを特徴とする、請求項１〜８のいず
れか一つの項に記載のプラズマ発生電極装置。
【請求項１０】請求項１−７のいずれか一つの請求項に
記載のプラズマ発生電極装置、このプラズマ発生電極装
置の前記電極と対向する位置に設けられた対向電極、お
よび前記プラズマ発生電極装置の電極と前記対向電極と
に対して電力を供給するための高周波電源を備えている
ことを特徴とする、プラズマ発生装置。
【請求項１１】請求項８記載のプラズマ発生電極装置お
よびこのプラズマ発生電極装置の前記電極に対して電力
を供給するための高周波電源とを備えていることを特徴
とする、プラズマ発生装置。