(57)【要約】【課題】   本発明は容量的結合型プラズマチェンバー、シャワーヘッドの構造、製造方法並びに新たに再生リサイクルする方法を提案するものである。【解決手段】   前記シャワーヘッドは低抵抗値を有数する本体層とその表面上にコーティングされたシリコンカーバイド層から構成される。前記シャワーヘッドはＲＦエネルギーを効率よくプラズマ中で容量的結合させることができる。本発明はまたシャワーヘッドの製作方法を提供して微塵粒子の発生を顕著に減らすことができる。このほか、本発明はシャワーヘッドを再生リサイクルする方法を別途提供し、ユーザーの利用コストを大幅に節減させることができる。【選択図】    図２
2008211183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容量的結合型プラズマチェンバー中に使用されるシャワーヘッドであって、低抵抗材料で製作された本体層と、前記本体層の下表面にコーティングされたＣＶＤ（化学蒸着法）によるシリコンカーバイドコーティング層と、前記本体層と前記シリコンカーバイドコーティング層を貫通する多数のガス噴射孔を含むことを特徴とするシャワーヘッド。
【請求項２】
前記本体層が黒鉛で製作されていることを特徴とする請求項1に記載するシャワーヘッド。
【請求項３】
前記本体層が黒鉛から転化したシリコンカーバイドで製作されていることを特徴とする請求項1に記載するシャワーヘッド。
【請求項４】
前記本体層が焼結したシリコンカーバイド又はホットプレスしたシリコンカーバイドで製作されていることを特徴とする請求項1に記載するシャワーヘッド。
【請求項５】
前記本体層の抵抗値が１０ｏｈｍ-ｃｍより小さいことを特徴とする請求項1に記載するシャワーヘッド。
【請求項６】
前記ＣＶＤによるシリコンカーバイドコーティング層の抵抗値が０．１ｏｈｍ-ｃｍと１ｅ８ｏｈｍ-ｃｍの間にある（ｅが乗数を表す）ことを特徴とする、請求項1に記載するシャワーヘッド。
【請求項７】
前記ガス噴射孔が第一直径を有する第一部分ガス噴射孔と第一直径より小さい第二直径を有する第二部分ガス噴射孔を含み、前記第一部分ガス噴射孔には少なくとも部分的に前記本体層を貫通し、前記第二部分ガス噴射孔と前記第一部分ガス噴射孔は同軸で且つ前記ＣＶＤによるシリコンカーバイドコーティング層を貫通していることを特徴とする請求項1に記載するシャワーヘッド。
【請求項８】
前記ガス噴射孔が前記本体層とＣＶＤによるシリコンカーバイドコーティング層を穿孔し、穿孔後シャワーヘッドを焼戻しすることを特徴とする請求項1に記載するシャワーヘッド。
【請求項９】
容量的結合型プラズマチェンバーであって、
チャンバーと、
プラズマチェンバー内に設置した基板支持台座であって、前記基板支持台座内部には電  極を設置し、プラズマチェンバーの空洞の頂部に設置したシャワーヘッドであって、前記シャワーヘッドは低抵抗材料で製作された本体層、本体層の下表面にコーティングされたＣＶＤによるシリコンカーバイドコーティング層及び本体層とシリコンカーバイドコーティング層を貫通する多数のガス噴射孔からなることを特徴とするプラズマチェンバー。
【請求項１０】
前記本体層が焼結したシリコンカーバイド又はホットプレスしたシリコンカーバイドで製作されることを特徴とする請求項９に記載するプラズマチェンバー。
【請求項１１】
前記本体層の抵抗値が１０ｏｈｍ-ｃｍより小さいことを特徴とする請求項９に記載するプラズマチェンバー。
【請求項１２】
前記ＣＶＤによるシリコンカーバイドコーティング層の抵抗値０．１ｏｈｍ-ｃｍと１ｅ８ｏｈｍ-ｃｍの間にある（ｅが乗数を表す）ことを特徴とする請求項９に記載するプラズマチェンバー。
【請求項１３】
前記シャワーヘッド上方に温度制御ユニットを取り付け、前記温度制御ユニットとシャワーヘッドの間にはさらに熱伝動薄膜を設け、前記熱伝動薄膜は熱で膨張した際に前記シャワーヘッドと温度制御ユニットが相対運動をなすことを特徴とする請求項９に記載するプラズマチェンバー。
【請求項１４】
前記多数のガス噴射孔は第一直径を有する第一部分ガス噴射孔と第一直径より小さい第二直径を有する第二部分ガス噴射孔を含み、前記第一部分ガス噴射孔には少なくとも部分的に前記本体層を貫通し、前記第二部分ガス噴射孔と前記第一部分ガス噴射孔は同軸で且つ前記ＣＶＤによるシリコンカーバイドコーティング層を貫通していることを特徴とする請求項９に記載するプラズマチェンバー。
【請求項１５】
シャワーヘッドを再生リサイクルする方法であって、前記シャワーヘッドは本体層とＣＶＤコーティング層を含み、前記ＣＶＤコーティング層はプラズマ作用で浸食、もしくは消耗し、前記方法は、
ａ.ＣＶＤコーティング層が浸食される最大許容値を表す最低許容限度を設ける。
ｂ. シャワーヘッドをプラズマチェンバーに据付る。
ｃ.プラズマチェンバー内でプラズマ反応が進行して基板を処理する。
ｄ.最低許容限度に到達したか否かを判断して、達したなら工程ｅを行い、まだであれば、  工程ｃに戻る。
ｅ. シャワーヘッドをプラズマチェンバーから取り除く。
ｆ.少なくとも一部の余剰のＣＶＤコーティング層を除去する。
ｇ.新たなＣＶＤコーティング層を堆積して、堆積したＣＶＤコーティング層にガス孔を穿孔する。
ｈ.工程ｂに戻る。
という工程を含むことを特徴とするシャワーヘッドを再生する方法。
【請求項１６】
工程ｇがＣＶＤコーティング層によるシリコンカーバイドコーティング層を堆積する内容を含むことを特徴とする請求項１５に記載する方法。
【請求項１７】
工程ｄがさらに最低許容限度に達した際にユーザーに注意を促す告知信号を発することを特徴とする請求項１５に記載する方法。
【請求項１８】
工程ｄで最低許容限度に達したか否かの判断は、ＣＶＤコーティング層の平均浸食率で耐用年数を評価するか、プラズマチェンバー内のシャワーヘッドの表面構造の変化によってプロセスドリフトを推測するか、若しくは事前設定したプラズマ作用時間数によるかの方法により実現することを特徴とする請求項１５に記載する方法。
【請求項１９】
工程ｇはさらにガス孔の穿孔工程が完了後、シャワーヘッドを焼戻し処理することを特徴とする請求項1５に記載する方法。
【請求項２０】
プラズマエッチングチェンバー内のシャワーヘッドに用いられる導電性リングであって、低抵抗値の本体層の材料部分と本体層材料部分のＣＶＤによるシリコンカーバイドコーティング層を含むことを特徴とする導電性リング。
【請求項２１】
本体層材料が黒鉛で製作されることを特徴とする請求項２０に記載する導電性リング。
【請求項２２】
エッチングチェンバーに用いられる上電極ユニットであって、シャワーヘッドと、シャワーヘッド付近に設置された温度制御ユニットと、前記温度制御ユニットとシャワーヘッドの間に取り付けた熱伝導薄膜を含み、前記熱伝導薄膜は熱による膨張で前記シャワーヘッドと温度制御ユニットを相対運動させることを特徴とする上電極ユニット。
【請求項２３】
前記熱伝導薄膜は温度制御ユニット表面並びにシャワーヘッドの接触部に吹付け塗装した吹付け塗装層を含むことを特徴とする請求項２２に記載するユニット。
【請求項２４】
前記熱伝導薄膜はテフロン（登録商標）とカプトン（登録商標）の一種であることを特徴とする請求項２３に記載するユニット。
【請求項２５】
前記本体層材料とＣＶＤによるシリコンカーバイドコーティング層の間に粘着性の材料を付けることを特徴とする請求項1、２、３、４、５、６、７又は８に記載するシャワーヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラズマチェンバーに関し、特に容量的結合型プラズマチェンバー、シャワーヘッドの構造、製造方法並びにシャワーヘッドを再生する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ご承知のように、プラズマチェンバー（ｐｌａｓｍａ  ｃｈａｍｂｅｒ）は半導体製造技術で使用されており、半導体パッド、基板、チップ上に各種物質層を蒸着、エッチングさせるためのものである。プラズマチェンバーでプラズマを発生させるために、前記プラズマチェンバー内部は真空状態にして、それから前駆体ガス（ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ  ｇａｓ）を注入した上でＲＦエネルギーをプラズマチェンバー内で結合させる必要がある。大まかに述べると、プラズマエッチングチェンバーは誘導結合型プラズマチェンバー（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ  ｃｈａｍｂｅｒｓ）と容量的結合型プラズマチェンバー（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ  ｃｈａｍｂｅｒｓ）の大きく二つに分類される。誘導的結合型プラズマチェンバーでは、ＲＦエネルギーは主に誘導的結合方式でプラズマに結合するが、容量的結合型プラズマチェンバーでは、ＲＦは主にＲＦ放電表面（例：シャワーヘッド（ｓｈｏｗｅｒ  ｈｅａｄ）又はカソード（ｃａｔｈｏｄｅ））を通過して容量放電を通じてプラズマに結合する。
【０００３】
図1Ａは従来技術における誘導的結合型プラズマチェンバーの構造概略図で、誘導的結合型プラズマチェンバーは半導体製造におけるチップのエッチングに使用することができる。図示されるように、プラズマチェンバーのトップカバー部１１５上方にインダクタンスコイル１０５を取付け、若しくは側壁１２０周囲にインダクタンスコイル１０５を取付ける。ＲＦソース１１０からＲＦエネルギーを結合させるために、トップカバー部１１５は一般に高抵抗値（ｈｉｇｈ  ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）を有する誘電体素材（dielectric ｍａｔｅｒｉａｌｓ）で製作され、この種の素材はＲＦエネルギーが効率的にその中を突き抜けてＲＦ結合を行わせることができる。ＲＦソース１１０’とカソードは互いに接続してバイアスパワー（ｂｉａｓ  ｐｏｗｅｒ）を提供する。反応ガスはガス噴射装置（ｇａｓ  ｉｎｊｅｃｔｏｒ）１２５を通ってプラズマチェンバーの片側若しくは絶縁トップカバー１２５’の中心位置、又はプラズマチェンバー底部下方から注入する。図１Ｂは従来技術における容量的結合型プラズマチェンバーの構造概略図で、ＲＦソースのエネルギーはＲＦソース１３０から上電極ユニット１４５（上電極１４０と温度制御ユニット１４１を含む）に伝送するか、若しくはＲＦソース１３０’からカソード１３５に伝送するか、若しくは上電極ユニット１４５とカソード１３５上に共にＲＦエネルギーを伝送するかである。ＲＦエネルギーがＲＦソース１３０から上電極ユニット１４５に伝送すると、カソード１３５がアースとなる。これと反対に、ＲＦソース１３０’がカソード１３５に伝送すると、上電極ユニット１４５がアースとなる。通常ＲＦソース１３０と１３０’は異なるＲＦ周波数を有し、ある状況下では、ＲＦソース１３０’はさらに二つ又は多数のＲＦ周波数を有することも可能である。だがどのような状況でも、プラズマチェンバーの側壁は全てアースとする。反応ガスは通常トップカバー部から注入され、ガス分散板（即ち、シャワーヘッド）と温度制御ユニット１４１は一般に反応ガスを提供するためのものである。従来、大部分のシャワーヘッドはシングル結晶又はマルチ結晶でシリコンをドーピングして製作しているので、プラズマエッチングプロセスにおいて部分的に消耗または浸食されたりしている。
【０００４】
現行技術において、シリコンカーバイド（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｃａｒｂｉｄｅ, ＳｉＣ）を使用して優れた代替材料として誘導的結合型プラズマチェンバーのトップカバー又は側壁部分を製造しているが、これは主として前記材料が電気性能、純度、機械強度面の特性を具えていることに起因すると主張している。また別に誘導的結合型プラズマチェンバーにおいて、インダクタンスコイルとチェンバー内部の部材（即ち、インダクタンスコイルがトップカバー上方に置かれた場合、前記部材はトップカバーとなり、インダクタンスコイルがチェンバー側壁周囲に置かれた場合、前記部材は側壁となる）は、焼結したシリコンカーバイド（ｓｉｎｔｅｒｅｄ ＳｉＣ）とその上にコーティングされた（ｃｏａｔｅｄ）ＣＶＤによるシリコンカーバイド（(ＣＶＤ ＳｉＣ）から製作されるべきであると主張している。更に具体的に述べると、ＲＦエネルギーがインダクタンスコイルからチェンバー内で結合してプラズマを生成するように、焼結したシリコンカーバイドは高抵抗値（ｈｉｇｈ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）を有するべきであると主張している。さらに、アースすることによってカソードＲＦ結合が引き起こすバイアス電流を除去させることが出来るように、ＣＶＤによるシリコンカーバイドコーティング層（ＣＶＤ ＳｉＣ ｃｏａｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ）は低抵抗値（例：伝導するもの）を有するべきである。さらなる関連情報はアメリカ特許ＵＳ５,９０４,７７８及びそこで引用された関連特許の中で探すことができる。
【０００５】
現在、業界の大部分のメーカーは、半導体チップの層間絶縁膜や多結晶シリコンエッチングや金属エッチングのような特定なプロセスに容量的結合型プラズマチェンバーを採用している。然しながら、前記現行技術で提示した焼結したシリコンカーバイド/ＣＶＤによるシリコンカーバイドコーティング層構造(ｓｉｎｔｅｒｅｄ ＳｉＣ/ＣＶＤ ＳｉＣ）が表す特性は誘導的結合型プラズマチェンバーに適合しており、それらは容量的結合型プラズマチェンバー内で広く応用することはできないのである、カソードエッジカバーリング１４７（図１Ｂ）を除く。
事実、現行技術におけるシリコンカーバイドコーティング層構造の特性と容量的結合型プラズマチェンバーのトップカバー部が要求する特性とは相反するものである。例を挙げると、現行技術における焼結したシリコンカーバイドの本体材料（ｓｉｎｔｅｒｅｄ ＳｉＣ ｂａｓｅ）は高抵抗値を有し、このことはＲＦエネルギーが有効且つ高い効率でプラズマ中に容量的に結合するのを顕著に低下させるか阻止する。このほか、現在に至っても焼結したシリコンカーバイドとＣＶＤによるシリコンカーバイドの積層技術を利用して産業上利用可能なシャワーヘッドを提示した者はいない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の主な目的はＲＦエネルギーを効率良くプラズマ中に容量的に結合させるシャワーヘッドを提供することにある。
【０００７】
本発明の別途目的は微塵粒子の発生を顕著に減らすことができるシャワーヘッドの製造方法を提供することにある。
【０００８】
本発明のまた別途目的はユーザーの使用コストを大幅に節減させることができるシャワーヘッドを再生リサイクルする方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は下記の技術方法を通じて実現されるものである。
【００１０】
本発明は低抵抗値材料で製作された本体層と、前記本体層の下表面にコーティングされたＣＶＤによるシリコンカーバイドコーティング層と、前記本体層と前記シリコンカーバイドコーティング層を貫通する多数のガス噴射孔を含む容量的結合型プラズマチェンバー内で使用されるシャワーヘッドを提供する。
後半はしょり
【００１１】
本発明はチャンバー、並びにプラズマチェンバー内部に基板支持台座を設置し、前記基板支持台座内部には電極を設置し、プラズマチェンバー内部の頂部に設置したシャワーヘッドであって、前記シャワーヘッドが低抵抗値材料で製作された本体層、本体層の下表面にコーティングされたＣＶＤによるシリコンカーバイドコーティング層及び本体層とシリコンカーバイドコーティング層を貫通する多数のガス噴射孔を含む容量的結合型プラズマチェンバーを別途提供する。
【００１２】
本発明はシャワーヘッドを再生する方法をさらに提供し、前記シャワーヘッドは本体層とＣＶＤコーティング層を含み、前記ＣＶＤコーティング層はプラズマ作用で浸食若しくは消耗し、前記方法は、
ａ.前記ＣＶＤコーティング層が浸食される最大許容値を表す最低許容限度を設ける。
ｂ. シャワーヘッドをプラズマチェンバーに据付る。
ｃ.プラズマチェンバー内でプラズマ反応が進行して基板を処理する。
ｄ.最低許容限度に到達したか否かを判断して、達した場合は工程eを行い、まだであれば、工程ｃに戻る。
ｅ. シャワーヘッドをプラズマチェンバーから交換する。
ｆ.少なくとも一部の余剰のＣＶＤコーティング層を除去する。
ｇ.新たなＣＶＤコーティング層を積層して、積層したＣＶＤコーティング層にガス孔を穿孔する。
ｈ.工程ｂに戻る。
という内容を含む
【００１３】
本発明は低抵抗値の本体層の材料部分と本体層材料部分上のＣＶＤによるシリコンカーバイドコーティング層を含むプラズマエッチングチェンバー内のシャワーヘッドに用いられる導電リングをさらに提供する。
【００１４】
本発明はシャワーヘッドと、シャワーヘッド付近に設置された温度制御ユニットと、前記温度制御ユニットとシャワーヘッドの間に取り付けた熱伝導薄膜を含み、前記熱伝導薄膜は熱による膨張で前記シャワーヘッドと温度制御ユニットを相対運動させる内容を含むエッチングチェンバーに用いられる上電極ユニットをさらに提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図２並びに図３Ａで示すように、図２は本発明の好ましい実施例での容量的結合型プラズマチェンバーの構造概略図で、図３Ａは図２で示すチェンバー内のシャワーヘッド（上電極）の構造概略図である。本発明は容量的結合型プラズマチェンバーを提供し、それは空洞、(図表示なし)並びにプラズマチェンバーの空洞内に設置した基板支持台座であって、前記基板支持台座(図表示なし)内部には電極２３７を設置し、プラズマチェンバーの空洞頂部に設置したシャワーヘッド２５０を含み、前記シャワーヘッド２５０は低抵抗値材料で製作された本体層２５５、本体層の下表面にコーティングされたＣＶＤによるシリコンカーバイドコーティング層２６０及び本体層２５５とシリコンカーバイドコーティング層２６０を貫通する多数のガス噴射孔（例：図３Ｂ、図３Ｃの第一孔２６２と第二孔２６４）を含む。
【００１６】
図２で示すプラズマチェンバーと図１Ｂで示すものは類似しているが、両者の異なる点は図２のプラズマチェンバーがさらに新設計のシリコンカーバイドシャワーヘッド（ＳｉＣ ｓｈｏｗｅｒ  ｈｅａｄ）２５０（同時に上電極となる）、ＲＦリング（ＲＦ ring）２４５、温度制御ユニット（ｔｈｅｒｍａｌ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｕｎｉｔ, ＴＣＵ）２５１を含むことである。前記シャワーヘッド２５０には二種類の作用が有り、チェンバー内に噴射して反応ガスを注入するシャワーヘッドとすることができる一方、プラズマチェンバーの伝導用の上電極とすることもできる。本発明における新設計のシャワーヘッド２５０はコーティング（ｃｏａｔｅｄ）されたＣＶＤシリコンカーバイドコーティング層（ＣＶＤ ＳｉＣ）２６０の低抵抗値（即ち、伝導用）本体層（ｂｕｌｋｌａｙｅｒ）２５５から製作される（図３Ｂ、図３Ｃで図示）。前記低抵抗値材料の本体層２５５は例えば黒鉛（ｇｒａｐｈｉｔｅ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、黒鉛から転化したシリコンカーバイド（ｃｏｎｖｅｒｔｅｄ ＳｉＣ ｆｒｏｍ ｇｒａｐｈｉｔｅ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）と炭素（Ｃ）の混合材料などで製作することができる。好ましい実施方法として、本体層２５５（ｂｕｌｋｌａｙｅｒ）は高純度（ｈｉｇｈ ｐｕｒｉｔｙ）で低抵抗値（ｌｏｗ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）のシリコンカーバイドでホットプレス（ｈｏｔ ｐｒｅｓｓｅｄ）又は焼結（ｓｉｎｔｅｒｅｄ）して製作する。
【００１７】
本体層２５５材料がプラズマチェンバーに注入した反応ガスと接触し得る箇所には、高純度（ｈｉｇｈ ｐｕｒｉｔｙ）の焼結したシリコンカーバイド（ｓｉｎｔｅｒｅｄ ＳｉＣ）又はシリコン注入の黒鉛（ｓｉｌｉｃｏｎ ｉｍｐｒｅｇｎａｔｅｄ ｇｒａｐｈｉｔｅ）を採用することを推薦する。例えば、本体層２５５を穿孔するガス噴射孔には、高純度の焼結したシリコンカーバイド又はシリコン注入の黒鉛を採用することを推薦する。本体層２５５材料が反応ガスと接触し得ない箇所には、本体層２５５材料の選択は比較的幅広い。下表では適切な材料を適切に応用選択する例を提供している。
【表１】
2008211183.tif 000003
【００１８】
図３Ｂと図３Ｃについて、図３Ｂは本発明における図３Ａで示したシャワーヘッドを断面線Ａ-Ａに沿って切開した好ましい実施例の断面概略図で、図３Ｃは本発明における図３Ａで示したシャワーヘッドを断面線Ａ-Ａに沿って切開した部分断面図の別途好ましい実施例の断面概略図である。図３Ｂと図３Ｃで示すように、前記シャワーヘッドは焼結したシリコンカーバイド本体層２５５とＣＶＤによるシリコンカーバイドコーティング層２６０を含む。本発明の一方では、焼結したシリコンカーバイド本体層２５５は低抵抗値のシリコンカーバイド本体層２５５である。ある実施方法では、焼結したシリコンカーバイド本体層２５５の抵抗値は１０ｏｈｍ-ｃｍより小さく、その厚みは約６〜１０ミリメートルである。本発明の別途実施方法において、本体層２５５は高純度、低抵抗値、ホットプレスで形成されたシリコンカーバイドコーティング層であり、その抵抗値は０．０５ ｏｈｍ-ｃｍより小さい。勿論、本発明の本体層は抵抗値が１０ｏｈｍ-ｃｍより小さいその他の低抵抗値材料で製作することもできる。これに基づいて、前記シャワーヘッドも電極として用いることもでき、さらに効率的にＲＦエネルギーをプラズマチェンバー内で結合させることができる。図示した特定の実施方式において、前記シャワーヘッドのアースはシャワーヘッドに相対する電極２３７とＲＦソース２３０のＲＦ出力端と接続する。これらのユニットは図示と異なる接続方式を採用できることも理解しておくべきである、つまり、ＲＦソース２３０のＲＦ出力端はシャワーヘッドと接続し、対向する電極２３７はＲＦ出力端と接続するかアースする。
【００１９】
前記ＣＤＶによるシリコンカーバイドコーティング層２６０は現行のどのＣＶＤ技術によっても製作することができ、それは導電でも絶縁でもよい。背景技術におけるＣＶＤコーティング層が高抵抗値を有する焼結したシリコンカーバイド使用したのと異なり、本発明における本体層２５５は低抵抗値材料で製作されるため、ＣＶＤによるシリコンカーバイドコーティング層は伝導でも絶縁でもよいことを述べておく必要がある。本特定実施例において、ＣＶＤによるシリコンカーバイドコーティング層２６０は低抵抗値を有し、その厚みは約２ミリメートルである。その他の実施方法において、ＣＶＤによるシリコンカーバイドコーティング層２６０はドーピング後のβ型キュービックのＣＶＤによるシリコンカーバイドコーティング層（β ｔｙｐｅ ｃｕｂｉｃ ＣＶＤ ＳｉＣ ｗｉｔｈ ｄｏｐｉｎｇ）であり、抵抗値を制御するためのものである。本実施方法において、その抵抗値は１〜１００ｏｈｍ-ｃｍの間に制御される。低抵抗値のＣＶＤによるシリコンカーバイドコーティング層２６０の別の選択肢はドーピング後のα型キュービックのＣＶＤによるシリコンカーバイドコーティング（α ｔｙｐｅ ｃｕｂｉｃ ＣＶＤ ＳｉＣ ｗｉｔｈ ｄｏｐｉｎｇ）であり、この方法で生産されたシリコンカーバイドコーティング層にはさらに多くの非結晶形構造（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有し、つまり、結晶構造はさらにランダムであることから、電子は自由に材料内部を移動できるので、前記材料の伝導性はさらに良い。また一方で、高抵抗値を求めようとすれば、β型の本質的ＣＶＤによるシリコンカーバイド（ｉｎｔｒｉｎＳｉＣ ＣＶＤ ＳｉＣ  ｏｆ β ｔｙｐｅ）を使用することができ、約１ｅ４〜５ ｏｈｍ-ｃｍ（即ち、１０，０００〜１００，０００ ｏｈｍ-ｃｍで、ｅは指数（Ｅｘｐｏｎｅｎｔ）の略語で乗数を表す）の高抵抗値を表している。
【００２０】
図３Ｃで示すように、シャワーヘッドにガス噴射孔を形成するために、まず本体層２５５に超音波ドリル技術（ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｄｒｉｌｌｉｎｇ）で本体層２５５の少なくとも一部分にドリルして第一孔２６２を形成する。その後、同様に超音波ドリル技術でシャワーヘッドに直径が第一孔２６２よりも小さい第二孔２６４を本体層２５５とシリコンカーバイドコーティング層２６０に通ずるまでドリルする。こうしたドリル方式では、二個の孔（２６２、２６４）は何れもシャワーヘッド上方からドリルするので、「自動整列ドリル方式」(ｓｅｌｆ ａｌｉｇｎｅｄ ｄｒｉｌｌｉｎｇ holes）と云われる。この種のドリル技術は小さい直径の孔だけでなく、高縦横比（ｈｉｇｈ ａｓｐｅｃｔ ｒａｔｉｏ）を有する孔をドリルするのに費やす時間の問題をも回避した。勿論、図３Ｂで示すように、単一の直径孔を一回ドリルし、或いは両方向（即ち、それぞれシリコンカーバイドコーティング層２６０と本体層２５５の両側）から孔を開けることでシャワーヘッドの噴射孔を作ることができる。
【００２１】
このほか、シリコンカーバイドコーティング層２６０に孔を開ける場合、「きれい」でひび又は欠けのない出口（ｃｌｅａｎ  ｅｘｉｔ  ｈｏｌｅ  ｗｉｔｈｏｕｔ  ａｎｙ  ｃｒａｃｋｓ  ｏｒ  ｃｈｉｐｓ）が必要である。図４は好ましい実施例における出口をきれいに保つ実施概略図である。図４で示すように、本体層４５５に孔を開けた第一孔４６２は完成済で、更に小さな直径を有する第二孔４６４を開けているところである。出口（つまりＣＶＤコーティング層４６０）に作業屑が出ないように、ＣＶＤコーティング層４６０にプレート４６５を貼る。第二孔４６４を開ける際、第二孔４６４を貫通させるだけでなく、続けて少なくともプレート４６５の一部分にまで孔を開ける。全ての孔のドリルが完了してプレート４６５を取り除くと、出口がきれいであることが保証される。
【００２２】
このほか、本発明では本発明に基づいて製造したシャワーヘッドを回収して再生リサイクルする新技術のフローチャートをさらに提供する。詳述すると、某プラズマ技術において、例えばフッ素ガスでプラズマエッチングを行う場合、シリコンカーバイドはプラズマ内のフッ素又は酸素で消耗又は浸食される。現行技術において、従来のシリコン製シャワーヘッド（ｓｉｌｉｃｏｎ ｓｈｏｗｅｒ  ｈｅａｄ）を使用したプラズマチェンバー内でも類似の現象が発生する。この現象は一般にプラズマ浸食（ｐｌａｓｍａ  ｅｒｏｓｉｏｎ）と云われている。シリコン製シャワーヘッドが一旦事前設定された程度まで消耗すると、シャワーヘッドは廃棄されて交換されるので極度な浪費を招くこととなる。このため、本発明では新技術を提示することで、プラズマに浸食されたシャワーヘッドを廃棄する必要がなく、しかも繰り返し使用できるので、コストの大幅節減が図れる。
【００２３】
図５は本発明の好ましい実施例での回収リサイクルのフローチャート概略図である。図５で示すように、工程５００では、一つの下限許容度（又は最低許容限度）（ｌｏｗｅｒ  ｔｏｌｅｒａｎｃｅ）を設定する。下限許容度はプラズマに浸食されたシャワーヘッドがプラズマチェンバーから交換されねばならない前の、プラズマに浸食され消耗した最大のＣＶＤコーティング層（ＣＶＤ ｃｏａｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ）の厚みを指している。ある種の実施方法において、下限許容度はシャワーヘッドに残留したＣＶＤコーティング層が０．５ミリメートルの厚さに設定している。その後、シャワーヘッドはプラズマチェンバーに取り付けられて、プラズマ処理（工程５１０）に用いられる。工程５２０では、下限許容度に到達したか否かを確定させる。こうした操作で例えば事前にＣＶＤコーティング層の消耗速度を計測することで、即ちプラズマ平均浸食率（ａｖｅｒａｇｅ ｐｌａｓｍａ  ｅｒｏｓｉｏｎ ｒａｔｅ）又はプラズマＲＦ時間（ｐｌａｓｍａ ＲＦ ｈｏｕｒｓ）を計測することで、許容限度に達する前に受け入れ可能な消耗したのＣＶＤコーティング層を確定させ、またシャワーヘッドの使用時間を計算して停止時刻を確定させることができる。その他の方法は、プラズマ作用時間を簡便計算して、シャワーヘッドを再度コーティングするべき事前設定されたプラズマ作用時間（ｐｒｅ-ｓｅｔ ｐｌａｓｍａ ｈｏｕｒｓ  ｐｅｒｉｏｄｓ）を確定させる内容を含むことができる。プラズマチェンバー内のシャワーヘッドの表面構造が変化して引き起こされるプロセスドリフト（ｐｒｏｃｅｓｓ  ｄｒｉｆｔ）を監視測定するという選択もできる。工程５３０では、一旦下限許容度に達すると、前記シャワーヘッドを取り除く。その後、工程５４０では、シャワーヘッドに残留しているＣＶＤコーティング層若しくは残留コーティング層の少なくとも一部を除去する。工程５５０では、本体層に新たなＣＶＤによるシリコンカーバイドグ層（新しいＣＶＤシリコンカーバイド層）を蒸着させた後、ドリルでガス孔を形成する工程５５５を行う（こうした状況では、新たなＣＶＤシリコンカーバイド層に孔を開けるだけである）。続いて、シャワーヘッドが再びプラズマチェンバー内に取り付けられて再度使用されることとなる。
【００２４】
別の面では、発明者は本体層（例：図３Ｂと図３Ｃの本体層２５５）が焼結材料で製作できるものの、取付け後最初に使用する際、シャワーヘッドには微塵粒子（ｐａｒｔｉｃｌｅ）が飛び散る恐れがある旨観察している。そして研究によって、発明者は微塵粒子がドリル操作で引き起こされることを発見した。換言すると、ドリル操作が本体層２５５並びに/又はＣＶＤコーティング層（即ちシリコンカーバイドコーティング層２６０）のドリル箇所の表面を破壊しているのである。従って、発明者はここから新技術を開発して、この微塵粒子問題の解決を図った。具体的解決法は、シャワーヘッドのドリル完了後、シャワーヘッドを再び加熱して焼き戻しをする。例えば、実際のテストでは、シャワーヘッドはドリル後約２,０００℃で焼き戻しをし、こうした熱処理で微塵粒子解決に顕著な改善が見られることを証明した。また前記熱処理技術は新しいシャワーヘッドの加工製作に利用されるだけでなく、使用済のシャワーヘッドの再生リサイクルをするのにも利用できる。図５は熱処理工程又は焼き戻し工程５６５を選択できることを示している。
【００２５】
図６、図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃにおいて、図６は本発明のプラズマチェンバーの別途好ましい実施例の構造概略図である。図７Ａは本発明の図６におけるプラズマチェンバー内のシャワーヘッドと導電リング（ＲＦの電力供給又はアースに用いる）を組合わせた別途好ましい実施例の構造概略図で、図６に示す温度制御ユニット(ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｕｎｉｔ, ＴＣＵ)６１０と組合わせて使用する。図７Ｂは本発明における図７Ａの伝導リングを断面線Ｂ-Ｂに沿って切開した別途好ましい実施例の断面概略図であり、図７Ｃは本発明における図７Ａのシャワーヘッドを断面線Ｂ-Ｂに沿って切開した部分断面図の別途好ましい実施例の断面概略図である。
【００２６】
図６で示すプラズマチェンバーと図２で示すものは非常に類似しており、異なる点は導電リング６７０とシャワーヘッド６５０にある。図７Ａで示すように、シャワーヘッド６５０が有するガス孔と図３Ａで示すものとは非常に類似している。シャワーヘッド６５０はこれと同軸のガス孔のない伝導リング６７０の中に嵌め込み式で組み立てられる。図７Ｃで示すように、シャワーヘッドの構造は図３Ｃと類似しているものの、伝導リング６７０の構造はこれとは異なる。図７Ｂで示すように、伝導リング６７０にはガス孔がない。このほか、本実施例の方法では、伝導リング６７０は伝導本体層６５５’とＣＶＤコーティング層６６０’から製作される。ある特定の実施方法では、伝導本体層６５５’は黒鉛製であり、またＣＶＤコーティング層６６０’はＣＶＤによるシリコンカーバイドで製作される。図示した伝導リング６７０とシャワーヘッド６５０は同じ厚みがあるが、両者は異なる厚みを有していてもよい。
【００２７】
図６はプラズマチェンバー内に操作を制御するのに用いる一台の制御装置６８０を同時に示している。制御装置６８０は専門に注文制作できる機器であって、例えば、プラズマチェンバーの操作を制御するための操作プログラムを有する一台のパソコンの様にコンピューターとしても通用することができる。制御装置６８０内のコンピュータープログラムの設計の際、最小許容値を設定する。本発明のある種の実施方法によれば、最小許容値は操作時間で計算され、例えば、ＲＦ電源装置６３０のＲＦに加える時間を計測することで計算し（図５に示す）、ＣＶＤコーティング層６６０がプラズマに浸食される速度を確定することで完成される。シャワーヘッド６５０の取付け完了のたびに、制御装置６８０は計数器（図示せず）をリセットする。ＲＦ電源装置６３０が励起作用すると、計数器は計測を開始する。そして、図５の工程５６０で示すように、最低許容限度に達すると、一例では特定のＲＦ技術時間に達し、制御装置６８０が指令を発して操作スタッフにシャワーヘッド６５０をプラズマチェンバーから取り除く必要がある旨指示する。
【００２８】
本実施例では、導電リング６７０はＲＦが電界に達する間の結合を強化する。このため、伝導リング６７０の導電本体層６５５’はシャワーヘッド６５０の本体層６５５の導電性よりさらに良好な材料で製作される。導電リング６７０がプラズマに曝される環境下で若しくはプラズマ反応処理に耐え得る場合に、図５で示すシャワーヘッド６５０を再生リサイクルするフローチャート（ｒｅｕｓｅ ｐｒｏｃｅｓｓ）も同様に導電リング６７０を再生リサイクルするのに用いることもできる。
【００２９】
プラズマエッチング反応では、エッチングを一致させるために、シャワーヘッド６５０と導電リング６７０の安定した表面温度を制御し維持することが必要である。図６に示す実施方法では、一つの温度制御ユニット（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｕｎｉｔ, ＴＣＵ）６１０を直接シャワーヘッド６５０と導電リング６７０上方に取付けている。然しながら、温度制御ユニット６１０が金属材料で製作され、シャワーヘッド６５０はセラミックで製作されているので、この両者の間には異なる熱膨張係数がある。本発明の別途発明特徴は温度制御ユニット６１０とシャワーヘッド６５０と導電リング６７０の間に一つの熱伝導するが電気絶縁する電気絶縁層（熱伝導薄膜とも称する）を選択して（ｏｐｔｉｏｎａｌｌｙ）設置することもできる。前記電気絶縁層の厚みは通常１０-３０umで、本実施例では、テフロン（Ｔｅｆｌｏｎ）（登録商標）層、若しくはカプトン（Ｋａｐｔｏｎ）（登録商標）層、又は類似の薄膜層でもよく、その作用は熱伝導並びに温度制御ユニット６１０及びシャワーヘッド６５０並びに導電リング６７０が温度変化若しくは熱膨張時に相対移動することにある。図６で示す実施例では、前記電気絶縁層は温度制御ユニット６１０の底面にある。
【００３０】
図９は本発明のまた別の実施方法であるシャワーヘッドの断面概略図であり、ＣＶＤコーティング層（ＣＶＤ ｌａｙｅｒ）は本体層(ｂｕｌｋｌａｙｅｒ)に接着（ａｄｈｅｒｅｄ  ｔｏ）されている。さらに適切に述べると、図９で示しているのはシャワーヘッドの横断面であり、例えば、図３Ａのシャワーヘッド２５０や図７Ａのシャワーヘッド６５０のように、前記シャワーヘッドは前記したどの実施方法でも使用できる。図９で示すシャワーヘッドは、本体シリコンカーバイド層９５５、ＣＶＤによるシリコンカーバイド層９６０及び前記両者を一緒に接着する接着材料（ａｄｈｅｓｉｖｅ）９９５を含む。前記接着材料９９５は弾性接続（ｅｌａｓｔｏｍｅｒｉｃ  ｊｏｉｎｔ）を形成する接着材料９９５やポリマー素材（ｐｏｌｙｍｅｒ  ｍａｔｅｒｉａｌ）のような各種の適用される接着材料９９５でもよい。例を挙げると、選択使用可能な接着材料９９５には、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ポリケトン（ｐｏｌｙｋｅｔｏｎｅ）、ポリエーテルケトン（ｐｏｌｙetherｋｅｔｏｎｅ）、ポリエーテルスルホン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ  ｓｕｌｆｏｎｅ）、ポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ポリテトラフルオロエチレンとポロピレンの重合体（ｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅｐｒｏｐｙｌｅｎｅ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｓ）、セルロース（ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）、トリアセテート（ｔｒｉａｃｅｔａｔｅｓ）、シリコーン（ｓｉｌｉｃｏｎe）及びラバー製品(ｒｕｂｂｅｒ)がある。使用に適している高純度弾性材料（ｈｉｇｈ ｐｕｒｉｔｙ ｅｌａｓｔｏｍｅｒｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ）は、ＲＴＶ１３３やＲＴＶ１６７のようなゼネラル・エレクトリック社（General Electric）が供給している単一成分による常温で硬化する接着材料（ｏｎｅ-ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ｒｏｏｍ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｃｕｒｉｎｇ  ａｄｈｅｓｉｖｅｓ）、ＴＳＥ３２２１のようなゼネラル・エレクトリック社が供給している単一成分による流動可能な加熱（例：１００℃を超える）により硬化する接着材料（ｏｎｅ-ｃｏｍｐｏｎｅｎｔfｌｏｗａｂｌｅ  ｈｅａｔ-ｃｕｒａｂｌｅ (ｅ,ｇ. ｏｖｅｒ １０００C) ａｄｈｅｓｉｖｅ）及び「ＳＩＬＡＳＴＩＣ」のようなダウコーニング社（Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ）提供の二種類の成分からなる混合硬化弾性素材（ｔｗｏ-ｐａｒｔ  ａｄｄｉｔｉｏｎ  ｃｕｒｅ  ｅｌａｓｔｏｍｅｒ）を含む。特別に適用される弾性素材は、硬化触媒（例：硬化プラチナ）を含んだ弾性素材を含み、前記弾性素材はローディア（Ｒｈｏｄｉａ）社が２５０℃若しくは更に高温の下で安定性を維持する型番Ｖ２１７提供することができる。前記弾性素材は伝導材料及び/又は熱伝導粒子、金属ネット、構成又は非構成の伝導物体などのようなその他の成型用材料から選択できる。
【００３１】
図９で示すように、ＣＶＤコーティング層を本体層に接着させる。ガス噴射孔９６２、９６４は図３Ｃで示す二種類の直径サイズを有する孔形式であるが、図３Ｂで示すような一種類のみの直径サイズを有する形式を採用することもできる。このほか、本実施方法を応用する場合、図５で示す工程５４０には変更があり、つまり、旧いＣＶＤコーティング層を除去する操作はさらに旧い接着材料層を除去する操作を含むべきである。このほか、工程５５０も新たなＣＶＤコーティング層を接着させる操作を増やす必要があり、元々の新しいＣＶＤコーティング層を蒸着させるだけの操作ではない。
【００３２】
以上本発明を詳細に説明したが、上記の内容は本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明の実施範囲を限定するものではない。また、本発明の請求範囲に基づいて行った等価変更若しくは補正等は、全て本発明における特許の範囲内に属するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１Ａ】従来技術における誘導的結合型プラズマチェンバーの構造概略図である。
【図１Ｂ】従来技術における容量的結合型プラズマチェンバーの構造概略図である。
【図２】本発明の好ましい実施例での容量的結合型プラズマチェンバーの構造概略図である。
【図３Ａ】図２で示すチェンバーの中のシャワーヘッドの構造概略図である。
【図３Ｂ】本発明における図３Ａで示したシャワーヘッドを断面線A-Aに沿って切開した好ましい実施例の断面概略図である。
【図３Ｃ】本発明における図３Ａで示したシャワーヘッドを断面線A-Aに沿って切開した部分断面図の別途好ましい実施例の断面概略図である。
【図４】好ましい実施例における出口を清潔に保つ実施概略図である。
【図５】本発明の好ましい実施例でのリサイクルのフローチャート概略図である。
【図６】本発明のプラズマチェンバーの別途好ましい実施例の構造概略図である。
【図７Ａ】本発明の図６におけるプラズマチェンバー内のシャワーヘッドと導電リングを組合わせた別途好ましい実施例の構造概略図である。
【図７Ｂ】本発明における図７Ａの導電リングを断面線Ｂ-Ｂに沿って切開した別途好ましい実施例の断面概略図である。
【図７Ｃ】本発明における図７Ａのシャワーヘッドを断面線Ｂ-Ｂに沿って切開した部分断面図の別途好ましい実施例の断面概略図である。
【図８】本発明のまた別の実施方法であるシャワーヘッドの断面概略図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０５  インダクタンスコイル
１１０、１１０’  ＲＦソース
１１５  トップカバー部
１２０  側壁
１２５  エアー噴射装置
１２５’絶縁トップカバー
１３０、１３０’  ＲＦソース
１３５  カソード
１４０  上電極
１４１  温度制御ユニット
１４５  電極ユニット
２３０  ＲＦソース
２３７  電極
２４５  ＲＦリング
２５０  シリコンカーバイドノズル
２５１  温度制御ユニット
２５５  本体層
２６０  シリコンカーバイドコーティング層
２６２  第一孔
２６４  第二孔
４５５  本体層
４６０  ＣＶＤ（化学蒸着法）コーティング層
４６２  第一孔
４６４  第二孔
４６５  プレート
６１０  温度制御ユニット
６３０  ＲＦ発射装置（ＲＦ発信機）
６５０  シャワーヘッド
６５５  本体層
６５５’導電本体層
６６０’ＣＶＤ（化学蒸着法）コーティング層
６７０  導電リング
６８０  制御装置  
９５５  本体シリコンカーバイド層
９６０  シリコンカーバイド層
９６２  シャワーヘッド孔
９６４  シャワーヘッド孔
９９５  接着材料
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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