JP7052796B2 - シャワーヘッド及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本開示は、シャワーヘッド及びその製造方法に関する。本出願は、２０１７年７月２８日出願の日本出願２０１７－１４６１９２に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
ＬＳＩなどの半導体デバイスを製造する半導体製造装置では、チャンバー内に搭載したサセプタとも称するウエハ保持体に半導体ウエハを載置し、裏面側から加熱しながら表面側にＣＶＤ、スパッタリングなどの成膜処理や、エッチング処理などの各種の薄膜処理を施すことが行われている。この薄膜処理はプラズマ雰囲気下で行う場合があり、この場合の半導体製造装置は、上記ウエハ保持体に高周波（ＲＦ）電極の一方（下部電極）を埋設し、該下部電極に対向するようにウエハ保持体の上方にもう一方の高周波電極（上部電極）を設けたものが用いられている。そして、これら電極間に高周波（ＲＦ）電圧を印加することで、電極間に存在する原料ガスをプラズマ状態にすることが可能になる。
上記の半導体製造装置のチャンバー内には、上記原料ガスを導入するため、ウエハ保持体の上方にシャワーヘッドが設けられている。このシャワーヘッドは、一般的にウエハ保持体のウエハ載置面に向けて均等に原料ガスを供給できるように、該ウエハ載置面に対向する部分に多数のガス放出孔を備えた円板状部材を有している。この円板状部材に高周波電極用の導電性部材を埋設することで、上記した上部電極の役割をシャワーヘッドに兼用させることが可能になる。例えば特許文献１には、複数のガス放出孔を有するシャワーヘッド用のセラミックスプレートの内部に高周波発生用の上部電極回路を埋設し、このセラミックスプレートを保持する金属製支持体と該上部電極回路とをバネを用いて電気的に接続する技術が開示されている。
特開２００８－２９４０１７号公報
本開示のシャワーヘッドは、半導体製造装置のチャンバー内においてウエハ保持体に対向して設けられるシャワーヘッドであって、円板状であり板厚方向に貫通する複数の貫通孔を有する円板状部材と、円板状部材に埋設された高周波用の導電体と、円板状部材の厚み方向に延び底部に導電体の一部が露出するように設けられた穴部と、穴部に配置され導電体と電気的に接続されるベース部とベース部上に設けられた円柱形状部とを有する電極端子部と、円柱形状部の外側に嵌められ導電体に対向する第１端部と第１端部と反対側の第２端部とを有し第２端部の外径が第１端部の外径よりも小さくかつ第２端部の内径が第１端部の内径よりも大きい円筒状部材と、第１端部の周りに充填されている封止部材と、を備える。
本開示のシャワーヘッドの製造方法は、高周波用の導電体が埋設された円板状部材の厚み方向に穴部を形成し、導電体の一部を露出させる工程と、穴部の底部に露出した導電体に電極端子部を接続する工程と、電極端子部にドーナツ形状のガラスプリフォームを嵌める工程と、電極端子部に導電体に対向する第１端部と第１端部と反対側の第２端部とを有し第２端部の外径が第１端部の外径よりも小さくかつ第２端部の内径が第１端部の内径よりも大きい円筒状部材を嵌める工程と、ガラスプリフォームを溶融する工程と、縮径している部分と穴部の内壁との間の隙間、及び拡径している部分と電極端子部の外周面との間の隙間に溶融したガラスプリフォームがはみ出るまで円筒状部材を導電体に向けて押し付ける工程と、溶融したガラスプリフォームを固化することにより円筒状部材を封止する工程と、を備える。
図１Ａは、実施形態に係るシャワーヘッドの模式的な平面図である。 図１Ｂは、図１Ａにおける１Ｂ－１Ｂ線断面図である。 図２は、実施形態に係るシャワーヘッドの第１の具体例を示す部分断面図である。 図３Ａは、実施形態に係るシャワーヘッドの第２の具体例を示す部分断面図である。 図３Ｂは、実施形態に係るシャワーヘッドの第３の具体例を示す部分断面図である。 図４Ａは、実施形態に係るシャワーヘッドの第４の具体例を示す部分断面図である。 図４Ｂは、実施形態に係るシャワーヘッドの第５の具体例を示す部分断面図である。 図５は、円筒状部材の模式的な斜視図である。 図６は、半導体製造装置の概略断面図である。
［本開示が解決しようとする課題］
上記したように、シャワーヘッドの円板状部材に上部電極を埋設する場合は、この上部電極に給電するため、円板状部材においてウエハ保持体に対向する面とは反対側の面に穴を設け、穴の底で露出する上部電極に電極端子部を接続することが行われている。しかしながら、チャンバー内の雰囲気は腐食環境になるため、これら上部電極と電極端子部との接続部が腐食により接続不良になることがあった。
本開示は、このような従来の事情に鑑みてなされたものであり、シャワーヘッドの円板状部材に埋設されている上部電極等の導電体とその給電用の電極端子部との電気的接続部の接続不良が生じにくい封止構造を有するシャワーヘッドを提供することを目的としている。
［本開示の効果］
本開示によれば、上部電極とその給電用の電極端子部との電気的接続部の接続不良が生じにくくなる。
最初に本開示の実施形態を列記して説明する。実施形態に係るシャワーヘッドは、半導体製造装置のチャンバー内においてウエハ保持体に対向して設けられるシャワーヘッドであって、円板状であり板厚方向に貫通する複数の貫通孔を有する円板状部材と、円板状部材に埋設された高周波用の導電体と、円板状部材の厚み方向に延び底部に導電体の一部が露出するように設けられた穴部と、穴部に配置され導電体と電気的に接続されるベース部とベース部上に設けられた円柱形状部とを有する電極端子部と、円柱形状部の外側に嵌められ導電体に対向する第１端部と第１端部と反対側の第２端部とを有し第２端部の外径が第１端部の外径よりも小さくかつ第２端部の内径が第１端部の内径よりも大きい円筒状部材と、第１端部の周りに充填されている封止部材と、を備る。これにより、上部電極とその給電用の端子部との電気的接続部の接続不良が生じにくくなる。
上記の実施形態においては、穴部に配置され導電体とベース部とを電気的に接続する接続部を、さらに有してもよい。また、ベース部は、導電体に対向する鍔部を有してもよい。これにより、電気的な接続面積を広くすることができるうえ、電極端子部をより強固に固定することが可能になる。
また、円筒状部材は、第1端部によって鍔部の上面の少なくとも一部を覆っていてもよい。これにより、電極端子部をより確実に固定することが可能になると共に、導電体と電極端子部との電気的接続部分をより確実に封止することが可能になる。また、接続部は、導電性の環状部材を含んでもよいし、導電体からベース部方向に拡径している導電性の円錐台筒状部材を含んでもよい。これにより、より確実に電気的接続を行うことが可能になる。
また、上記の実施形態においては、封止部材は、さらに円筒状部材と電極端子部との間に形成された隙間と、円筒状部材と穴部との間に形成された隙間を充填していてもよい。これにより、円筒状部材の内周側及び外周側において確実に封止することが可能になるうえ、円筒状部材の外周側においてはガス放出部の厚み方向に平行な面と垂直な面との両方の面を封止することができるので、封止性を高めることができる。また、円筒状部材が窒化アルミニウムからなり、封止部材がガラスからなっていてもよい。これにより、導電体とその電極端子部との接続部分の耐腐食性をより一層高めることが可能になる。
実施形態に係るシャワーヘッドの製造方法は、高周波用の導電体が埋設された円板状部材の厚み方向に穴部を形成し、導電体の一部を露出させる工程と、穴部の底部に露出した導電体に電極端子部を接続する工程と、電極端子部にドーナツ形状のガラスプリフォームを嵌める工程と、電極端子部に導電体に対向する第１端部と第１端部と反対側の第２端部とを有し第２端部の外径が第１端部の外径よりも小さくかつ第２端部の内径が第１端部の内径よりも大きい円筒状部材を嵌める工程と、ガラスプリフォームを溶融する工程と、縮径している部分と穴部の内壁との間の隙間、及び拡径している部分と電極端子部の外周面との間の隙間に溶融したガラスプリフォームがはみ出るまで円筒状部材を導電体に向けて押し付ける工程と、溶融したガラスプリフォームを固化することにより円筒状部材を封止する工程と、を備える。これにより、上部電極とその給電用の電極端子部との電気的接続部分を安定的に封止することが可能になる。
次に、本開示に係るシャワーヘッドの実施形態について、図面を参照しながら説明する。図６を参照して、シャワーヘッド４は、半導体ウエハ２に対してプラズマＣＶＤなどのプラズマ雰囲気下での薄膜処理が行われるチャンバー３内において、処理対象物である半導体ウエハ２を保持して加熱するウエハ保持体８の上方に設けられている。図１Ａ、図１Ｂに示すようにシャワーヘッド４は、ガス放出部となる厚み３.０～１０.０ｍｍ程度、外径３００～４００ｍｍ程度の円板状の円板状部材１０を有している。シャワーヘッド４は、円板状部材１０に設けられた複数の貫通孔であるガス放出孔１０ａが設けられたガス放出部をウエハ保持体８に対向する先端部に有している。図１Ａ、図１Ｂを参照して、シャワーヘッド４は、プラズマの原料ガスをウエハ保持体８に向けて放出する厚み３.０～１０.０ｍｍ程度、外径３００～４００ｍｍ程度の円板状の円板状部材１０を有している。円板状部材１０には内径０.１～５.０ｍｍ程度の複数のガス放出孔１０ａを有している。複数のガス放出孔１０ａは、一例として同心円状、放射状等のパターンとなるように形成されている。
シャワーヘッド４はウエハ保持体８のウエハ載置面９に対して平行に向き合うように設けられている。これによりウエハ載置面９に向けて均一にプラズマ生成用の原料ガスを供給することができる。円板状部材１０の材質は、後述する導電体１１の電気的絶縁性を確保するため、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化アルミニウム等のセラミックスで形成されている。これらセラミックスの中では、熱伝導率が高く且つ耐腐食性にも優れた窒化アルミニウムが好ましい。
円板状部材１０の内部に、例えば略円形の薄膜の形態を有する上部電極用の導電体１１が埋設されている。導電体１１の材質は導電性を有するものであれば特に制約はない。例えばステンレス箔などの金属箔を用いてもよいし、タングステン等の金属粉を含んだペーストをスクリーン印刷及び焼成して形成してもよい。円板状部材１０には厚み方向に貫通する複数のガス放出孔１０ａが設けられているため、導電体１１には、複数のガス放出孔１０ａそれぞれに対応する位置に開口部が設けられている。
図２を参照して、導電体１１に給電するため、円板状部材１０の周縁部には１又は複数個の内径５～２０ｍｍ程度の円形の穴部１０ｂが設けられている。穴部１０ｂの底から部分的に露出する導電体１１に外径１.５～１０ｍｍ程度の電極端子部１２が接続されている。電極端子部１２に接続したリード線（不図示）を電源の出力端子（不図示）に接続することで、導電体１１に給電できる。なお、円板状部材１０の周縁部に電極端子部１２を設ける理由は次のとおりである。電極端子部１２を円板状部材１０の中央部に設けると、その部分ではガス放出孔１０ａを設けることができなくなるので均等なガス放出が阻害されるからである。
導電体１１と電極端子部１２との接続部分の構造の具体例について、さらに図２を参照して詳細に説明する。平面視で円形の穴部１０ｂが、円板状部材１０においてウエハ保持体８に対向する面とは反対側の面に設けられている。穴部１０ｂは導電体１１に達する深さを有している。よって穴部１０ｂの底からは導電体１１が部分的に露出している。この露出部分に例えばタングステン製の電極端子部１２が直接接続されている。
電極端子部１２の形状は、一般的な略円柱形状でも構わない。しかし、図２に示す第１の具体例では、導電体１１に接続する側の端部にベース部１２ｂが設けられている。ベース部１２ｂ上には円柱形状部１２ｃが設けられている。ベース部１２ｂの周囲には鍔部１２ａが設けられている。ベース部１２ｂおよび鍔部１２ａの下面が導電体１１に直接接続されている。これにより、導電体１１との電気的な接続面積をより広く確保することができる。
ベース部１２ｂおよび鍔部１２ａが導電体１１に直接接続する構造に代えて、第２の具体例を図３Ａに示す。本例においては、鍔部１２ａの外径とほぼ同じ外径を有する例えばタングステン製の環状部材１４を介して導電体１１に接続する。環状部材１４の内側には板状部材１３が配置されている。板状部材１３は円板状部材１０と同じ材質からなるセラミックス製が好ましい。板状部材１３と環状部材１４が接続部２０を構成する。環状部材１４は、例えばタングステン等の金属粉を含んだペーストを板状部材１３の外周面に印刷及び焼成することで作製できる。環状部材１４としては、予め環状に成形したタングステン等の金属製の部材を用いても良い。
さらに第３の具体例を図３Ｂに示す。本例では、導電体１１に近づくに従って徐々に径が小さくなるようなテーパー構造のタングステン製の円錐台筒状部材１１４を介して導電体１１に接続する。円錐台筒状部材１１４の内側には、切頭円錐部材１１３が配置されている。円錐台筒状部材１１４は、好適には円板状部材１０と同じ材質からなるセラミックス製が好ましい。切頭円錐部材１１３と円錐台筒状部材１１４が接続部２００を構成する。円錐台筒状部材１１４は、例えばタングステン等の金属粉を含んだペーストを切頭円錐部材１１３の外周面に印刷及び焼成することで作製できる。円錐台筒状部材１１４としては、予め筒状に成形したタングステン等の金属製の部材を用いても良い。図３Ａまたは図３Ｂに示す構成により、より確実に電気的接続を行うことが可能になる。
図４Ａに第４の具体例を示す。図４Ａを参照して、タングステン製の電極端子部１１２は、ベース部１１２ｃとベース部１１２ｃ上に設けられた円柱形状部１１２ｄを有する。さらに、ベース部１１２ｃには、鍔部１１２ａが設けられている。また鍔部１１２ａよりも先端側に雄ネジ部１１２ｂが設けられている。また、円板状部材１０に雌ネジ部１０ｃが設けられている。雄ネジ部１１２ｂ及び雌ネジ部１０ｃを互いに螺合させてもよい。これにより、電極端子部１１２をより確実に固定することが可能になる。このように雄ネジ部１１２ｂを設ける場合は、図４Ａに示すように雄ネジ部１１２ｂの先端部を導電体１１に直接接続させてもよい。また、図４Ｂに示す第５の具体例では、導電体１１に雄ネジ部１１２ｂ用の貫通孔を設けて鍔部１１２ａの外周部と導電体１１の上記貫通孔の周縁部とを直接接続させてもよい。
図２～図５を参照して、電極端子部１２、１１２に、電極端子部１２、１１２の外径より０.０５～０．２０ｍｍ程度大きい内径を有し且つ穴部１０ｂの内径より０.０５～０．２０ｍｍ程度小さい外径を有する円筒状部材１５が嵌められている。円筒状部材１５は、好適には窒化アルミニウムからなるセラミックスから構成される。鍔部１２ａ、１１２ａの外径は円筒状部材１５の外径よりも小さい。よって円筒状部材１５において導電体１１に対向する側の一端部の端面の内周部分で鍔部１２ａ、１１２ａの上面が覆われている。なお、穴部１０ｂの形状は、円板状部材１０の厚み方向に段差のない簡易な形状でもよいし、図２に示すように円筒状部材１５の外径よりも小さい外径を有する鍔部１２ａ、１１２ａや環状部材１４、円錐台筒状部材１１４に合わせて穴部１０ｂの底部に段差部１０ｄを設けてもよい。
段差部１０ｄを設けない場合や、穴部１０ｂの底部に段差部１０ｄを設ける場合であっても、鍔部１２ａ、１１２ａは上部が段差部１０ｄからわずかに突出している。そのため、円筒状部材１５において導電体１１に対向する側の一端部の端面の外周部分は、対向する穴部１０ｂの底部又は段差部１０ｄとの間に間隙Ｇ１が形成されている。また、円筒状部材１５において上記一端部の外周面は、対向する穴部１０ｂの内壁との間に間隙Ｇ２が形成されている。更に、円筒状部材１５において上記一端部の内周面は、対向する電極端子部１２、１１２の外周面との間に隙間Ｇ３が形成されている。そして、これら間隙Ｇ１～Ｇ３を埋めるように、好適にはガラス材からなる封止部材１６が充填されている。
一方、円筒状部材１５において、導電体１１に対向する上記一端部とは反対側の他端部には、図５に示すように、外周面が縮径した形状の縮径部１５ａが形成されていると共に内周面が拡径した形状の拡径部１５ｂが形成されている。別の観点からは、円筒状部材１５は、円柱形状部１２ｃ、１１２ｄの外側に嵌められ導電体１１に対向する第１端部１５１と第１端部１５１と反対側の第２端部１５２とを有し、第２端部１５２の外径が第１端部１５１の外径よりも小さくかつ第２端部１５２の内径が第１端部１５１の内径よりも大きい構成を備える。これにより、円筒状部材１５を電極端子部１２の外側に嵌めた時、縮径部１５ａとその対向部分である穴部１０ｂの内壁との間には外側環状空間Ｓ１が形成される。また、拡径部１５ｂとその対向部分である電極端子部１２、１１２の外周面との間には内側環状空間Ｓ２が形成される。
封止部材１６を用いて封止する時は、例えば後述するように加熱により流動状態（溶融状態）になったガラスを電極端子部１２、１１２に外嵌した円筒状部材１５で押し付けることで間隙Ｇ１～Ｇ３に良好に充填することができる。その際、封止部材１６が間隙Ｇ２及び間隙Ｇ３からはみ出るまで押し付けることで、封止部材１６を間隙Ｇ１～Ｇ３の隅々まで確実に行き渡らせることができる。間隙Ｇ２には外側環状空間Ｓ１が連なっている。間隙Ｇ３には内側環状空間Ｓ２が連なっている。したがって、間隙Ｇ２及び間隙Ｇ３からはみ出た封止部材１６は、外側環状空間Ｓ１及び内側環状空間Ｓ２内に収められる。よって、円板状部材１０の表面に封止部材１６がはみ出るのを防ぐことができる。したがって、取付け不良等の問題が生じにくくなる。
また、間隙Ｇ２及び間隙Ｇ３と比較して広い外側環状空間Ｓ１及び内側環状空間Ｓ２に封止部材１６をはみ出させることで、封止部材１６が間隙Ｇ１～Ｇ３にほぼ隙間なく充填されていることを目視にて確実に確認することができる。よって、腐食環境下で長期間使用しても上部電極用の導電体１１とその給電用の電極端子部１２との電気的接続部に接続不良の生じにくい信頼性の高いシャワーヘッド４を、ばらつきなく作製することが可能になる。
次に、図３Ａに示す封止構造を備えた円板状部材１０を有するシャワーヘッド４を代表として、製造方法の一具体例について説明する。円板状部材１０を構成するセラミックスの材質が窒化アルミニウムの場合を例示する。まず、窒化アルミニウム粉末９９.５質量部に焼結助剤として酸化イットリウム０.５質量部を加え、更にバインダー、有機溶剤を加えて、ボールミル混合することにより、スラリーを作製する。このスラリーをスプレードライ法で噴霧することにより顆粒を作製し、これをプレス成形して２枚の成形体を作製する。これら成形体を窒素雰囲気中にて７００℃の条件で脱脂した後、窒素雰囲気中において１８５０℃で焼結して、２枚の窒化アルミニウム焼結体を得る。
これら２枚の窒化アルミニウム焼結体を所定のサイズの円板状に加工した後、それらのうちの一方の片面に、導電体１１を形成すべくＷ（タングステン）ペーストをスクリーン印刷により塗布してから窒素雰囲気中にて７００℃で脱脂した後、窒素雰囲気中にて１８３０℃で焼成する。そして、もう一方の焼結体の片面に接着用の窒化アルミニウムを主成分とする接着材料を塗布してから脱脂する。これら２枚の窒化アルミニウム焼結体を導電体１１が内側となるように重ね合わせて接合する。
このようにして作製した円板状の接合体に対して、マシニング加工等の穿孔法により所定の内径を有するガス放出孔１０ａを、例えば図１に示すような配置パターンとなるように複数形成する。次に、周縁部に上記の導電体１１に達する穴部１０ｂを形成する。穴部１０ｂの底部から部分的に露出する導電体１１に、導電体１１との接続側端部に鍔部１２ａを有するＷ（タングステン）製の電極端子部１２を、接続部２０を介して接続する。接続部２０は、Ｗ（タングステン）製の環状部材１４と板状部材１３からなる。接続部２０は、板状部材１３の外周面に予め環状に成形したＷ（タングステン）製部材（環状部材１４）を嵌めることで作製できる。これにより、電極端子部１２は環状導電部１４を介して導電体１１に電気的に接続される。
次に、穴部１０ｂの底部において電極端子部１２が接続されている部分の周りにドーナツ形状に成形された封止用のガラスプリフォームを挿入する。そして、図５に示すような窒化アルミニウム製の円筒状部材１５を電極端子部１２の外側に嵌める。その際、円筒状部材１５において外周面に縮径部１５ａを有すると共に内周面に拡径部１５ｂを有する側とは反対側の端部が導電体１１に対向するように配置する。そして、上記のガラスプリフォームを溶解させ、縮径部１５ａとこれに対向する穴部１０ｂの内壁面との間の外側環状空間Ｓ１、及び拡径部１５ｂとこれに対向する電極端子部１２の外周面との間の内側環状空間Ｓ２に上記の溶融したガラスがはみ出るまで円筒状部材１５を導電体１１に向けて押し付けることで封止部材１６を充填させる。充填後は自然放冷により固化させる。これにより、シャワーヘッドを作製することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した意味ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲およびそれと均等の範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１ 半導体製造装置
２ 半導体ウエハ
３ チャンバー
４ シャワーヘッド
８ ウエハ保持体
９ ウエハ載置面
１０ 円板状部材
１０ａ ガス放出孔
１０ｂ 穴部
１０ｃ 雌ネジ部
１０ｄ 段差部
１１ 導電体
１２、１１２ 電極端子部
１２ａ、１１２ａ 鍔部
１２ｂ、１１２ｃ ベース部
１２ｃ、１１２ｄ 円柱形状部
１３ 板状部材
１４ 環状部材
１５ 円筒状部材
１５１ 第１の端部
１５２ 第２の端部
１５ａ 縮径部
１５ｂ 拡径部
１６ 封止部材
２０、２００ 接続部
１１２ｂ 雄ネジ部
１１３ 切頭円錐部材
１１４ 円錐台筒状部材
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３ 間隙
Ｓ１ 外側環状空間
Ｓ２ 内側環状空間

Claims (9)

  1. 半導体製造装置のチャンバー内においてウエハ保持体に対向して設けられるシャワーヘッドであって、
    円板状であり板厚方向に貫通する複数の貫通孔を有する円板状部材と、
    前記円板状部材に埋設された高周波用の導電体と、
    前記円板状部材の厚み方向に延び底部に前記導電体の一部が露出するように設けられた穴部と、
    前記穴部に配置され前記導電体と電気的に接続されるベース部と前記ベース部上に設けられた円柱形状部とを有する電極端子部と、
    前記円柱形状部の外側に嵌められ前記導電体に対向する第１端部と前記第１端部と反対側の第２端部とを有し前記第２端部の外径が前記第１端部の外径よりも小さくかつ前記第２端部の内径が前記第１端部の内径よりも大きい円筒状部材と、
    前記第１端部の周りに充填されている封止部材と、を備えたシャワーヘッド。
  2. 前記穴部に配置され前記導電体と前記ベース部とを電気的に接続する接続部を、さらに有する請求項１に記載のシャワーヘッド。
  3. 前記接続部は、導電性の環状部材を含む、請求項２に記載のシャワーヘッド。
  4. 前記接続部は、前記導電体から前記ベース部方向に拡径している導電性の円錐台筒状部材を含む、請求項２に記載のシャワーヘッド。
  5. 前記ベース部は、前記導電体に対向する鍔部を有する、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載のシャワーヘッド。
  6. 前記円筒状部材は、前記第１端部によって前記鍔部の上面の少なくとも一部を覆っている、請求項５に記載のシャワーヘッド。
  7. 前記封止部材は、さらに前記円筒状部材と前記電極端子部との間に形成された隙間と、 前記円筒状部材と前記穴部との間に形成された隙間を充填している、請求項１～請求項６のいずれか１項に記載のシャワーヘッド。
  8. 前記円筒状部材が窒化アルミニウムからなり、前記封止部材がガラスからなる、請求項１～請求項７のいずれか１項に記載のシャワーヘッド。
  9. 高周波用の導電体が埋設された円板状部材の厚み方向に穴部を形成し、前記導電体の一部を露出させる工程と、
    前記穴部の底部に露出した前記導電体に電極端子部を接続する工程と、
    前記電極端子部にドーナツ形状のガラスプリフォームを嵌める工程と、
    前記電極端子部に前記導電体に対向する第１端部と前記第１端部と反対側の第２端部とを有し前記第２端部の外径が前記第１端部の外径よりも小さくかつ前記第２端部の内径が前記第１端部の内径よりも大きい円筒状部材を嵌める工程と、
    前記ガラスプリフォームを溶融する工程と、を備え、
    前記円筒状部材の外周面は、前記第１端部よりも外径が縮径し、前記第２端部に連なっている縮径部を有し、
    前記円筒状部材の内周面は、前記第１端部よりも内径が拡径し、前記第２端部に連なっている拡径部を有し、
    前記縮径部と前記穴部の内壁との間の隙間、及び前記拡径部と前記電極端子部の外周面との間の隙間に前記溶融したガラスプリフォームがはみ出るまで前記円筒状部材を前記導電体に向けて押し付ける工程と、
    前記溶融したガラスプリフォームを固化することにより前記円筒状部材を封止する工程と、をさらに備えたシャワーヘッドの製造方法。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102578539B1 (ko) * 2017-07-28 2023-09-13 스미토모덴키고교가부시키가이샤 샤워 헤드 및 그 제조 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012204497A (ja) 2011-03-24 2012-10-22 Sumitomo Electric Ind Ltd ウェハ保持体
JP2013143512A (ja) 2012-01-12 2013-07-22 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置
JP2016122724A (ja) 2014-12-25 2016-07-07 京セラ株式会社 半導体製造装置用部品
JP2017022284A (ja) 2015-07-13 2017-01-26 住友電気工業株式会社 ウェハ保持体
US20170032935A1 (en) 2015-07-27 2017-02-02 Lam Research Corporation Electrostatic Chuck Including Embedded Faraday Cage for RF Delivery and Associated Methods for Operation, Monitoring, and Control

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4657616A (en) * 1985-05-17 1987-04-14 Benzing Technologies, Inc. In-situ CVD chamber cleaner
US5549780A (en) * 1990-10-23 1996-08-27 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for plasma processing and apparatus for plasma processing
US6077384A (en) * 1994-08-11 2000-06-20 Applied Materials, Inc. Plasma reactor having an inductive antenna coupling power through a parallel plate electrode
US6108189A (en) * 1996-04-26 2000-08-22 Applied Materials, Inc. Electrostatic chuck having improved gas conduits
JP3314151B2 (ja) * 1998-01-05 2002-08-12 株式会社日立国際電気 プラズマｃｖｄ装置及び半導体装置の製造方法
US6441553B1 (en) * 1999-02-01 2002-08-27 Sigma Technologies International, Inc. Electrode for glow-discharge atmospheric-pressure plasma treatment
JP3654142B2 (ja) * 2000-01-20 2005-06-02 住友電気工業株式会社 半導体製造装置用ガスシャワー体
US7196283B2 (en) * 2000-03-17 2007-03-27 Applied Materials, Inc. Plasma reactor overhead source power electrode with low arcing tendency, cylindrical gas outlets and shaped surface
US7345342B2 (en) * 2001-01-30 2008-03-18 Fairchild Semiconductor Corporation Power semiconductor devices and methods of manufacture
US20030000924A1 (en) * 2001-06-29 2003-01-02 Tokyo Electron Limited Apparatus and method of gas injection sequencing
US6764658B2 (en) * 2002-01-08 2004-07-20 Wisconsin Alumni Research Foundation Plasma generator
US7543547B1 (en) * 2002-07-31 2009-06-09 Lam Research Corporation Electrode assembly for plasma processing apparatus
JP4233348B2 (ja) * 2003-02-24 2009-03-04 シャープ株式会社 プラズマプロセス装置
WO2004107394A2 (ja) * 2003-05-27 2004-12-09 Matsushita Electric Works, Ltd. プラズマ処理装置、プラズマ生成用の反応器の製造方法、及びプラズマ処理方法
US20070037408A1 (en) * 2005-08-10 2007-02-15 Hitachi Metals, Ltd. Method and apparatus for plasma processing
US9157152B2 (en) * 2007-03-29 2015-10-13 Tokyo Electron Limited Vapor deposition system
JP2008294017A (ja) 2007-05-22 2008-12-04 Sumitomo Electric Ind Ltd シャワーヘッド及びそれを搭載した半導体製造装置
US7976674B2 (en) * 2007-06-13 2011-07-12 Tokyo Electron Limited Embedded multi-inductive large area plasma source
US8409459B2 (en) * 2008-02-28 2013-04-02 Tokyo Electron Limited Hollow cathode device and method for using the device to control the uniformity of a plasma process
US8994270B2 (en) * 2008-05-30 2015-03-31 Colorado State University Research Foundation System and methods for plasma application
JP5520455B2 (ja) * 2008-06-11 2014-06-11 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
US20100037820A1 (en) * 2008-08-13 2010-02-18 Synos Technology, Inc. Vapor Deposition Reactor
JP6336439B2 (ja) * 2012-05-18 2018-06-06 レイヴ エヌ．ピー． インコーポレイテッド 汚染物除去装置及び方法
US9293926B2 (en) * 2012-11-21 2016-03-22 Lam Research Corporation Plasma processing systems having multi-layer segmented electrodes and methods therefor
EP3032925B1 (en) * 2013-08-09 2020-05-13 Tokyo Electron Limited Plasma processing device and plasma processing method
US20150040829A1 (en) * 2013-08-12 2015-02-12 Applied Materials, Inc. Multizone hollow cathode discharge system with coaxial and azimuthal symmetry and with consistent central trigger
JP6542053B2 (ja) * 2015-07-15 2019-07-10 株式会社東芝 プラズマ電極構造、およびプラズマ誘起流発生装置
TWI677009B (zh) * 2016-01-24 2019-11-11 美商應用材料股份有限公司 雙端饋電可調諧電漿源
TWI610329B (zh) * 2016-11-08 2018-01-01 財團法人工業技術研究院 電漿處理裝置
TWI733021B (zh) * 2017-05-15 2021-07-11 美商應用材料股份有限公司 電漿源組件、處理腔室與處理基板的方法
KR102578539B1 (ko) * 2017-07-28 2023-09-13 스미토모덴키고교가부시키가이샤 샤워 헤드 및 그 제조 방법
KR102453450B1 (ko) * 2017-10-23 2022-10-13 삼성전자주식회사 플라즈마 처리 장치, 반도체 소자의 제조설비 및 그의 제조방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012204497A (ja) 2011-03-24 2012-10-22 Sumitomo Electric Ind Ltd ウェハ保持体
JP2013143512A (ja) 2012-01-12 2013-07-22 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置
JP2016122724A (ja) 2014-12-25 2016-07-07 京セラ株式会社 半導体製造装置用部品
JP2017022284A (ja) 2015-07-13 2017-01-26 住友電気工業株式会社 ウェハ保持体
US20170032935A1 (en) 2015-07-27 2017-02-02 Lam Research Corporation Electrostatic Chuck Including Embedded Faraday Cage for RF Delivery and Associated Methods for Operation, Monitoring, and Control

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