(57)【要約】【課題】内部でプラズマが発生する反応室の劣化し易い部分を保護し、かつ、メンテナンスを効率よく行うことができる技術を提供する。【解決手段】プラズマ生成装置は、原料の流入口および反応生成物の流出口を有した反応室内の周囲に併設された高周波コイル４に電流を流すことで反応室内に誘導結合プラズマを生成するものであって、反応室が、外側に配される主チャンバ１１と、主チャンバ１１の内側に配されると共に主チャンバ１１から取り外し可能な副チャンバ１２とを備えた二重構造チャンバ５Ａであり、二重構造チャンバ５Ａの流出口の配管４０側において、高周波コイル４の巻線に対応した位置にファラデーシールドとして接地電極１３を有する。【選択図】図４
2008305558.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料の流入口および反応生成物の流出口を有した反応炉内の周囲に併設された高周波コイルに電流を流すことで前記反応炉内に誘導結合プラズマを生成するプラズマ生成装置であって、
前記反応炉は、外側に配される主チャンバと、前記主チャンバの内側に配されると共に前記主チャンバから取り外し可能な副チャンバとを備えた二重構造であり、
前記反応炉の流出口側において、前記高周波コイルの巻線に対応した位置にファラデーシールドを有することを特徴とするプラズマ生成装置。
【請求項２】
前記反応炉は、
前記ファラデーシールドとして、前記主チャンバと前記副チャンバとの間に接地電極を有することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ生成装置。
【請求項３】
前記反応炉の前記主チャンバと前記副チャンバとは、電気伝導性のない放熱材料で接着されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラズマ生成装置。
【請求項４】
前記主チャンバの流入口側の端部および流出口側の端部をそれぞれ固定する電気伝導性のある２つの主チャンバ固定部材と、
前記副チャンバの流入口側の端部および流出口側の端部のうち少なくとも流出口側の端部を前記主チャンバに固定する電気伝導性のある副チャンバ固定部材と、
を備え、
前記副チャンバ固定部材は、
Ｏリング装着用溝を外周面に有した第１円環部と、前記第１円環部の円環の中心軸方向両側にそれぞれ隣接した２つの第２円環部とを備えたセンターリングであり、
前記センターリングは、前記第１円環部に隣接する一方の第２円環部が、内周面の周縁の少なくとも一部に、円環の中心軸に平行な方向に突起部を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のプラズマ生成装置。
【請求項５】
原料の流入口および反応生成物の流出口を有した反応炉内の周囲に併設された高周波コイルに電流を流すことで前記反応炉内に誘導結合プラズマを生成するプラズマ生成装置に用いられる反応炉であって、
外側に配される主チャンバと、
前記主チャンバの内側に配されると共に前記主チャンバから取り外し可能な副チャンバとを備え、
前記主チャンバと前記副チャンバとが、電気伝導性のない放熱材料で接着されていることを特徴とする反応炉。
【請求項６】
前記主チャンバと前記副チャンバとの間の流出口側に接地電極を有することを特徴とする請求項５に記載の反応炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応室内に誘導結合プラズマを生成するプラズマ生成装置およびそれに用いられる反応室に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体の製造工程で使用されるエッチャーやアッシャーとして、真空が保持された反応室（以下、チャンバという）で高密度の誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plasma）を生成するプラズマ生成装置が知られている。
このチャンバの内壁は、プラズマの照射によって劣化する。そのため、チャンバの内壁を金属材料に代えてガラス状カーボン材で形成することで、チャンバの内壁を保護する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−３４０８９４号公報（段落００１４〜００１７、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、チャンバで生成されるプラズマは、エネルギーが非常に高いので、チャンバの後段に向かってジェットのように噴出し、チャンバの内壁が、特に流出口の開口近傍において削られ易くなっている。一方、特許文献１に開示された技術は、チャンバの内壁を肉厚一定のガラス状カーボン材で形成するので、流出口近傍が劣化し易くなる。また、チャンバの内壁の保護策を行うと共に、チャンバの交換等のメンテナンスを効率よく行うことも要望されている。
【０００４】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、内部でプラズマが発生する反応室（チャンバ）の劣化し易い部分を保護し、かつ、メンテナンスを効率よく行うことができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、前記目的を達成するために創案されたものであり、まず、請求項１に記載のプラズマ生成装置は、原料の流入口および反応生成物の流出口を有した反応室内の周囲に併設された高周波コイルに電流を流すことで前記反応室内に誘導結合プラズマを生成するプラズマ生成装置であって、前記反応室は、外側に配される主チャンバと、前記主チャンバの内側に配されると共に前記主チャンバから取り外し可能な副チャンバとを備えた二重構造であり、前記反応室の流出口側において、前記高周波コイルの巻線に対応した位置にファラデーシールドを有することを特徴とする。
【０００６】
かかる構成によれば、プラズマ生成装置は、反応室が二重構造であって内側の副チャンバが取り外し可能なので、プラズマの照射によって劣化した副チャンバのみを交換すれば半永久的に反応室を使用することが可能である。また、反応室の流出口側において巻線に対応した位置にファラデーシールドを有するので、反応室内で生成されたプラズマ中の電子やイオンは、ファラデーシールドによって電気的な振動が防止される。ここで、巻線の直下にファラデーシールドを有することが好ましい。このファラデーシールドによってプラズマ中の電子やイオンの電気的な振動が防止されるため、反応室の流出口側でファラデーシールドから離れた位置の内壁に対する電子やイオンの打撃が低減される。つまり、劣化し易い部分を保護することができる。その結果、反応室の交換頻度を低減させることができ、メンテナンスを効率よく行うことができる。
【０００７】
また、請求項２に記載のプラズマ生成装置は、請求項１に記載のプラズマ生成装置において、前記反応室が、前記ファラデーシールドとして、前記主チャンバと前記副チャンバとの間に接地電極を有することを特徴とする。
【０００８】
かかる構成によれば、プラズマ生成装置は、反応室の主チャンバと副チャンバとの間に備えられた接地電極が副チャンバに保護されてプラズマ照射を受けないので、ファラデーシールドとしての接地電極が劣化しない。ここで、副チャンバは、例えば、石英やチタン酸アルミニウム系等の熱膨張率が低く耐熱衝撃性に優れた材料で形成される。
【０００９】
また、請求項３に記載のプラズマ生成装置は、請求項１または請求項２に記載のプラズマ生成装置において、前記反応室の前記主チャンバと前記副チャンバとが、電気伝導性のない放熱材料で接着されていることを特徴とする。
【００１０】
かかる構成によれば、プラズマ生成装置は、副チャンバが、主チャンバに対して放熱材料で接着されているので、プラズマ照射による熱衝撃で割れることを防止できる。ここで、放熱材料は、例えば、シリコングリス等の熱抵抗の小さい材料である。
【００１１】
また、請求項４に記載のプラズマ生成装置は、請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のプラズマ生成装置において、前記主チャンバの流入口側の端部および流出口側の端部をそれぞれ固定する電気伝導性のある２つの主チャンバ固定部材と、前記副チャンバの流入口側の端部および流出口側の端部のうち少なくとも流出口側の端部を前記主チャンバに固定する電気伝導性のある副チャンバ固定部材と、を備え、前記副チャンバ固定部材が、Ｏリング装着用溝を外周面に有した第１円環部と、前記第１円環部の円環の中心軸方向両側にそれぞれ隣接した２つの第２円環部とを備えたセンターリングであり、前記センターリングが、前記第１円環部に隣接する一方の第２円環部が、内周面の周縁の少なくとも一部に、円環の中心軸に平行な方向に突起部を備えることを特徴とする。
【００１２】
かかる構成によれば、プラズマ生成装置は、副チャンバ固定部材が突起部によって、副チャンバを主チャンバに固定することができる。また、副チャンバ固定部材が少なくとも流出口側の端部に接続される突起部を有したセンターリングなので、このセンターリング以外に別の部材を設ける必要がなくなる。
【００１３】
また、請求項５に記載の反応室は、原料の流入口および反応生成物の流出口を有した反応室内の周囲に併設された高周波コイルに電流を流すことで前記反応室内に誘導結合プラズマを生成するプラズマ生成装置に用いられる反応室であって、外側に配される主チャンバと、前記主チャンバの内側に配されると共に前記主チャンバから取り外し可能な副チャンバとを備え、前記主チャンバと前記副チャンバとが、電気伝導性のない放熱材料で接着されていることを特徴とする。
【００１４】
かかる構成によれば、反応室が２重構造であって内側の副チャンバが取り外し可能なので、プラズマの照射によって劣化した副チャンバのみを交換すれば半永久的に反応室を使用することが可能である。したがって、反応室のメンテナンスを効率よく行うことができる。また、副チャンバは、主チャンバに対して放熱材料で接着されているので、プラズマ照射による熱や衝撃で割れることを防止できる。
【００１５】
また、請求項６に記載の反応室は、請求項５に記載の反応室において、前記主チャンバと前記副チャンバとの間の流出口側に接地電極を有することを特徴とする。
【００１６】
かかる構成によれば、反応室は、主チャンバと副チャンバとの間に備えられたファラデーシールドとしての接地電極が副チャンバに保護されてプラズマ照射を受けないので劣化しない。また、反応室内で生成されるプラズマ中の電子やイオンが接地電極のファラデーシールドによって電気的な振動が低減されるため、反応室の流出口側で接地電極から離れた位置の内壁に対する電子やイオンの打撃が低減される。つまり、反応室の劣化し易い部分を保護することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、プラズマ生成装置は、反応室の劣化し易い部分が保護される。また、反応室のメンテナンスを効率よく行うことができる。その結果、プラズマ生成装置や反応室に要する生産コストが低減される。また、メンテナンスを容易に行うことで反応室の内壁を正常な状態に保ち易くすることができる。その結果、プラズマ生成装置の安定化が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態に係るプラズマ生成装置およびそれに用いられる反応室を実施するための最良の形態（以下「実施形態」という）について図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
（第１実施形態）
［プラズマ生成装置の構成］
図１は、本発明の第１実施形態に係る反応室を含むプラズマ生成装置を模式的に示す構成図である。プラズマ生成装置１は、誘導結合プラズマ（以下、単にプラズマともいう）を生成するものであり、図１に示すように、変換アダプタ２と、高周波電源ユニット３と、高周波コイル４と、二重構造チャンバ（反応室）５とを主たる構成要素として備えている。
【００２０】
変換アダプタ２は、交流電源を直流電源に変換し、高周波電源ユニット３に供給するものである。
高周波電源ユニット３は、図示しない高周波電源とマッチングボックスとを備え、この高周波電源からマッチングボックスを介して高周波コイル４と接続され、高周波コイル４に流される電流の制御を行うものである。
【００２１】
高周波コイル４は、当該高周波コイル４に高周波電流を流すことで電磁誘導によって生じる磁場により、二重構造チャンバ５内に誘導結合プラズマを発生させる。この高周波コイル４は、二重構造チャンバ５の外周面から所定距離離間した位置に、二重構造チャンバ５の上流から下流に向かって二重構造チャンバ５の外周面上に沿って螺旋状に巻き付けられている。この高周波コイル４は例えば銅製の管であり、管の内部には、冷却水を挿通させる冷却路６（図２参照）が形成されている。
【００２２】
二重構造チャンバ５は、円筒状であり、図２に示すように、外側に配される主チャンバ１１と、主チャンバ１１の内側に配される副チャンバ１２とを備えている。図２は、図１に示した二重構造チャンバを模式的に示す断面図である。この図２では、図１に示した二重構造チャンバ５を略９０°右転した状態で図１のＡ−Ａ線断面図を示している。
【００２３】
主チャンバ１１は、外周に高周波コイル４が巻き付けられており、半永久的に使用される。本実施形態では、主チャンバ１１をアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）セラミックチューブで構成した。
副チャンバ１２は、主チャンバ１１から取り外し可能に構成されている。本実施形態では、石英（ＳｉＯ2）管で構成した。石英は、アルミナよりも誘電率が低いので、副チャンバ１２をアルミナで構成した場合と比較して、プラズマ出力に関して性能が向上する。また、二重構造チャンバ５に流入するガスの種類を増加させることも可能である。
【００２４】
主チャンバ１１と副チャンバ１２とは、熱抵抗が低く電気伝導性のない放熱材料で接着されている。放熱材料は、例えば、シリコングリスである。なお、放熱材料として、例えば、熱伝導性両面テープ、マイカ（雲母）、シリコーンゴム、合成樹脂、シリコン樹脂、テフロン（登録商標）などを用いてもよい。
【００２５】
二重構造チャンバ５の両端には、二重構造チャンバ５をプラズマ生成装置１内に固定するために、それぞれ２つのエンドプレート（主チャンバ固定部材）２１が配設されている。ここで、エンドプレート２１は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）から構成される。そして、二重構造チャンバ５とエンドプレート２１との隙間には、Ｏリング２２と、環状のスペーサ２３，２４とが配設される。
【００２６】
スペーサ２３は、Ｏリング２２に隣接して配設されており、主チャンバ１１および副チャンバ１２に接している。スペーサ２４は、スペーサ２３に隣接して配設されており、センターリング５０の第２円環部５２ｂの外周面に接している。スペーサ２３，２４は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）から構成される。なお、二重構造チャンバ５とエンドプレート２１との隙間に配するスペーサの個数は、１以上であればよく、配管４０側にだけ設けるようにしてもよい。
【００２７】
二重構造チャンバ５の前段および後段には、それぞれ、配管（第１配管）３０および配管（第２配管）４０が接続される。二重構造チャンバ５と配管３０とは、センターリング（第１センターリング）５０と、センターリング用Ｏリング６０とによって、真空を保持して接続される。なお、図５では、説明の都合上、センターリング（第１センターリング）５０を側面図で示し、センターリング用Ｏリング６０を断面図で示した。なお、Ｏリング２２は、センターリング用Ｏリング６０よりも耐プラズマ性の強度の大きいものを使用することが好ましい。
【００２８】
また、二重構造チャンバ５と配管４０とは、センターリング（第２センターリング）５０と、センターリング用Ｏリング６０とによって、真空を保持して接続される。このセンターリング（第２センターリング）５０は、二重構造チャンバ５の流出口側において、高周波コイル４の巻線に対応した位置に、ファラデーシールドとしての突起部５３を有している。この突起部５３は、巻線直下に相当する位置に配されることが好ましい。センターリング５０は、スペーサ２３，２４を介してエンドプレート２１のグランドと同電位にあり、活性なイオン種を捕獲可能に構成されている。これによって、イオン種をグランドに落とすことによってプラズマに追従しないようにすることができる。なお、図５では、説明の都合上、センターリング（第２センターリング）５０およびセンターリング用Ｏリング６０を断面図で示した。
【００２９】
＜センターリング＞
次に、図３を参照して、センターリングについて説明する。図３は、図２に示したセンターリングの構成図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線の一部断面斜視図をそれぞれ示している。
センターリング５０は、真空を保持して２つの配管の中心軸を位置合わせして接続するものであり、第１円環部５１と、この第１円環部５１の円環の中心軸方向両側にそれぞれ隣接した２つの第２円環部５２（５２ａ，５２ｂ）と、突起部５３とを備えている。
【００３０】
第１円環部５１の外周面には、Ｏリング装着用溝５４が形成されている。なお、Ｏリング装着用溝５４の上部両側の突端は面取りされている。一方の第２円環部５２ｂは、外径が他方の第２円環部５２ａと等しく、かつ、内径が他方の第２円環部５２ａより小さく形成されている。突起部５３は、一方の第２円環部５２ｂの内周面の全周縁に、円環の中心軸に平行な方向に突出している。また、円環の中心軸に平行な方向における突起部５３の長さは全周縁に亘って等しく形成されている。
【００３１】
センターリング５０は、非対称な形状で突起部５３を有するために、突起部５３を配管に接続すると、接続された配管の内側が突起部５３によって固定されて保護されることとなる。そこで、二重構造チャンバ５に対して、突起部５３側を接続することによって、接続された二重構造チャンバ５の副チャンバ１２を主チャンバ１１に固定できる。なお、このような用途から、突起部５３は、センターリング５０の一方の第２円環部５２ｂにだけ配設される。
【００３２】
図３に示したセンターリング５０は、電気伝導性を有し、基材を鉄系またはニッケル系の合金として構成される。本実施形態では、センターリング５０は、オーステナイト系ステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０４）で構成した。また、マルテンサイト系ステンレス鋼を用いてもよい。さらに、センターリング５０は、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）から選択される少なくとも１つの金属を含む合金から構成されるようにしてもよい。これによって、単体の金属で構成される場合と比較して耐熱性が高くなり、プラズマの照射に対する耐久性が向上する。
【００３３】
また、本実施形態では、センターリング５０の表面全体には、マグネシウム（Ｍｇ）とアルミニウム（Ａｌ）を含むアルマイト皮膜が形成されている。これにより、センターリング５０のプラズマに対する耐食性や耐摩耗性が向上する。なお、ＭｇとＡｌを含む皮膜は、必ずしもセンターリング５０の表面全体に形成する必要はなく、少なくとも突起部５３のプラズマに直接晒される側（内側）に形成されていればよい。また、皮膜は、ＭｇとＡｌの一方だけ含むようにしてもよい。
【００３４】
前記した構成によれば、センターリング５０の突起部５３が二重構造チャンバ（反応室）５に接続される。これにより、接続された二重構造チャンバ５の内壁が突起部５３によって固定され、かつ、プラズマから保護されることとなる。特に、図１に示した突起部５３の形状によって、接続される二重構造チャンバ５の内壁の断面視全体を固定して保護することが可能となる。また、このセンターリング５０は、二重構造チャンバ（反応室）５に対して容易に交換することができる。
【００３５】
なお、図２に示したプラズマ生成装置１は、二重構造チャンバ５の配管３０側と配管４０側とに、図３に示したセンターリング５０を使用するものとしたが、これに限定されず、二重構造チャンバ５と配管４０との間にだけ、センターリング５０を使用して、二重構造チャンバ５と配管３０との間には突起部５３のない従来公知のセンターリングを使用するようにしてもよい。
【００３６】
［プラズマ生成装置の動作］
次に、図１に示したプラズマ生成装置１の動作を説明する（適宜図２およびは図３参照）。プラズマ生成装置１は、二重構造チャンバ５の外周面に巡らせた高周波コイル４への通電で生じる電磁誘導により、二重構造チャンバ５内に誘導結合プラズマを生成する。
【００３７】
また、二重構造チャンバ５がアルミナセラミックチューブおよび石英管で構成され、センターリング５０が電気伝導性を有しているため、二重構造チャンバ５内に発生したプラズマ中の陽イオンは、センターリング５０に集まり易くなる。このため、二重構造チャンバ５の副チャンバ１２の内壁の流出口近傍や流入口近傍に、プラズマ中の陽イオンが打撃を与え易い状態が生じる。ところが、センターリング５０は突起部５３を備えているため、突起部５３の内側で、プラズマ中の陽イオンによる打撃を防御することが可能となる。しかも、センターリング５０は、突起部５３の内側に集まったプラズマのエネルギーを低下させることができるので、プラズマ中の陽イオンによる打撃の程度を和らげることができる。
【００３８】
また、センターリング５０に仮に突起部５３がなければ、二重構造チャンバ５と、金属製のエンドプレート２１との僅かな隙間に、プラズマ中の陽イオンが突進してきてしまい、Ｏリング２２およびエンドプレート２１にダメージを与えてしまうこととなる。しかしながら、センターリング５０によれば、プラズマ中の陽イオンが二重構造チャンバ５とエンドプレート２１との僅かな隙間に突進してきても突起部５３によって防御することができるので、プラズマ中の陽イオンの打撃によるＯリング２２およびエンドプレート２１のダメージを低減することができる。その結果、Ｏリング２２およびエンドプレート２１の耐用期間を従来よりも長くすることが可能となる。
【００３９】
第１実施形態によれば、二重構造チャンバ５が二重構造であって内側の副チャンバ１２が外側の主チャンバ１１から取り外し可能なので、プラズマの照射によって劣化した副チャンバ１２のみを交換すれば半永久的に二重構造チャンバ５を使用することができる。また、二重構造チャンバ５の流出口側において高周波コイル４の巻線に対応した位置にファラデーシールドとしてのセンターリング５０を有するので、二重構造チャンバ５内で生成された誘導結合プラズマ中の電子やイオンがセンターリング５０で捕獲される。そのため、二重構造チャンバ５の流出口側でセンターリング５０から離れた位置の内壁に対する電子やイオンの打撃が低減される。つまり、劣化し易い部分を保護することができる。その結果、二重構造チャンバ５の交換頻度を低減させることができる。また、メンテナンスによって、二重構造チャンバ５内部における堆積物形成による汚染の防止、チャンバ内部のプラズマ出力の変動の低減、および、チャンバ内部の化学反応特性の変化の低減を可能とするので、プラズマ生成装置の性能を安定化できる。
【００４０】
（第２実施形態）
図４は、第２実施形態に係る二重構造チャンバを模式的に示す断面図である。図４に示した二重構造チャンバ５Ａは、主チャンバ１１と副チャンバ１２との間に接地電極１３を備えている点を除いて、図２に示した二重構造チャンバ５と同様な構成であり、また、二重構造チャンバ５Ａを含むプラズマ生成装置の構成は、図１に示したものと同様なので、図１および図２に示したものと同じ構成には同じ符号を付して説明を省略する。
【００４１】
接地電極１３は、二重構造チャンバ５Ａの流出口側において、高周波コイル４の巻線に対応した位置に、ファラデーシールドとして設けられている。この接地電極１３は、金属や合金等の所定の電気伝導体であり、スペーサ２３，２４およびエンドプレート２１を介してグラウンドに落とされている。ここで、接地電極１３の長さは、図４に示すように、副チャンバ１２の長さの半分より若干短いものに限定されるものではなく、例えば、もっと短くてもよいし、副チャンバ１２の長さと同じような長さであってもよい。この接地電極１３の長さは、例えば、プラズマ生成装置のプラズマ生成時のプロセスや圧力等によって適宜変更設計できる。なお、図４では、主チャンバ１１と副チャンバ１２との間の隙間を誇張して示している。二重構造チャンバ５Ａは、主チャンバ１１が、例えば、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）セラミックチューブで構成され、副チャンバ１２が、例えば、チタン酸アルミニウムで構成されている。
【００４２】
ここで、主チャンバ１１と副チャンバ１２との間にファラデーシールドを設ける効果について、一般的なファラデーシールドの設置位置と比較するために図５を参照して説明する。図５は、ファラデーシールドを設ける位置を変更した例を示す断面図であって、（ａ）は、ファラデーシールドをチャンバの外側に設けた場合、（ｂ）は、ファラデーシールドをチャンバの内側に設けた場合をそれぞれ示している。図５の断面図は、コイルの一断面の近傍を拡大し、シールドや絶縁膜の厚みを誇張して示している。
【００４３】
まず、図５（ａ）に示すように、仮に、金属からなるシールド１０１をチャンバ１０５の外側に設けた場合を想定する。なお、チャンバ１０５は二重化されているものとする。この場合、シールド１０１には、絶縁処理を施す必要があり、シールド１０１のコイル１０４側には絶縁膜１０２が設けられ、シールド１０１のチャンバ１０５側には絶縁膜１０３が設けられる。一般に、コイル１０４に、例えば１３．５６ＭＨｚで発振する高周波電流を流してプラズマを発生させると、約１０００Ｖ程度の高電圧となる。したがって、絶縁膜１０２，１０３が薄い場合には、絶縁破壊を起こす可能性があり、薄い絶縁膜１０２，１０３は、シールド１０１に使用することができない。また、このような構成とすると、仮にコイル１０４の内部に水を流して冷却を行ったとしても、流れる水は、シールド１０１（および絶縁膜１０２，１０３）を介して間接的にチャンバ１０５を冷却する構造となってしまうため、冷却効率が悪く、最悪の場合には、チャンバ１０５が割れて破壊する恐れがある。さらに、チャンバ１０５の材質としても、形状変化が小さく熱膨張率の低い材料である石英程度しか使えないという制約を受けることとなる。
【００４４】
次に、図５（ｂ）に示すように、仮に、金属からなるシールド１０１をチャンバ１０５の内側に設けた場合を想定する。なお、チャンバ１０５は二重化されているものとする。この場合、シールド１０１は、絶縁処理を施さなくても一応機能するが、プラズマに直接さらされるため、絶縁処理を施しておく方がよい。この場合、シールド１０１のプラズマ発生側には絶縁膜１０２が設けられ、シールド１０１のチャンバ１０５側には絶縁膜１０３が設けられる。ここで、仮に絶縁膜１０２が設けられずにシールド１０１がプラズマ中にさらされると、例えばフッ素系プラズマ下などでは、シールド１０１がかなり削れてしまい、メンテナンス期間が非常に短くなってしまう。また、絶縁処理を施す場合に、シールド１０１表面の絶縁膜としては、樹脂を用いることが不可であり、セラミックのコーティングや陽極酸化などで絶縁処理を行わなければならない。そのため、絶縁膜１０２，１０３の厚みには制限がある。したがって、第２実施形態の二重構造チャンバ５Ａに比較してメンテンス周期を改善することは困難である。
【００４５】
第２実施形態によれば、二重構造チャンバ５Ａの主チャンバ１１と副チャンバ１２との間に備えられた接地電極１３が副チャンバ１２に保護されてプラズマ照射を受けないので、ファラデーシールドとしての接地電極１３が劣化しない。また、二重構造チャンバ５Ａ内で生成されたプラズマ中の電子やイオンの電気的な振動を、ファラデーシールドによって事前に防止する。つまり、電気的な振動が生じないようにする。これによって、副チャンバ１２の内壁面へのスパッタ効果を低減できる。そのため、二重構造チャンバ５の流出口側での内壁に対する電子やイオンの排気の打撃が低減される。つまり、劣化し易い部分を保護することができる。その結果、二重構造チャンバ５の交換頻度を低減させることができる。
【００４６】
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態には限定されない。例えば、各実施形態では、プラズマ生成装置１は、二重構造チャンバ５（５Ａ）が異種の材料で構成されるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、同種の材料で構成されていてもよい。例えば、主チャンバ１１および副チャンバ１２をアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）で構成してもよい。この場合でも、主チャンバ１１と副チャンバ１２とをシリコングリス等の放熱材料を介して接着することで、副チャンバ１２が割れることを防止することができる。なお、図面に示した構成要素等の厚みや長さは、明確に説明するために誇張して示してある。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る二重構造チャンバを含むプラズマ生成装置を模式的に示す構成図である。
【図２】図１に示した二重構造チャンバを模式的に示す断面図である。
【図３】図２に示したセンターリングの構成図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線の一部断面斜視図をそれぞれ示している。
【図４】第２実施形態に係る二重構造チャンバを模式的に示す断面図である。
【図５】ファラデーシールドを設ける位置を変更した例を示す断面図であって、（ａ）は、ファラデーシールドをチャンバの外側に設けた場合、（ｂ）は、ファラデーシールドをチャンバの内側に設けた場合をそれぞれ示している。
【符号の説明】
【００４８】
１      プラズマ生成装置
２      変換アダプタ
３      高周波電源ユニット
４      高周波コイル
５，５Ａ  二重構造チャンバ（反応室）
６      冷却路
１１    主チャンバ
１２    副チャンバ
１３    接地電極
２１    エンドプレート（主チャンバ固定部材）
２２    Ｏリング
２３    スペーサ
２４    スペーサ
３０    配管（第１配管）
４０    配管（第２配管）
５０    センターリング（副チャンバ固定部材）
５１    第１円環部
５２（５２ａ，５２ｂ）  第２円環部
５３    突起部
５４    Ｏリング装着用溝
６０    センターリング用Ｏリング
【図１】
2008305558.tif 000003
【図２】
2008305558.tif 000004
【図３】
2008305558.tif 000005
【図４】
2008305558.tif 000006
【図５】
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