(57)【要約】【課題】  プラズマに長時間にわたって直接晒され続けた場合であっても、その表面が殆ど浸食されることがなく、耐久性に優れるプラズマエッチング装置のガス吹き出し板を提供すること。【解決手段】  電極板の一部を構成し、その内部に反応ガスを流通させることができるプラズマエッチング装置のガス吹き出し板であって、多数の貫通孔が形成され、少なくとも、上記反応ガスが吹き出す側の表面には、緻密質炭化珪素層が形成されていることを特徴とするプラズマエッチング装置のガス吹き出し板。【選択図】      図１
2005285845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極板の一部を構成し、その内部に反応ガスを流通させることができるプラズマエッチング装置のガス吹き出し板であって、
多数の貫通孔が形成され、
少なくとも、前記反応ガスが吹き出す側の表面には、緻密質炭化珪素層が形成されていることを特徴とするプラズマエッチング装置のガス吹き出し板。
【請求項２】
緻密質炭化珪素層には、配向の異なる結晶が混在している請求項１記載のプラズマエッチング装置のガス吹き出し板。
【請求項３】
緻密質炭化珪素層に形成された貫通孔の周辺部には、前記貫通孔の周辺部以外の部分よりも、（２２０）面に配向した結晶がより多く混在している請求項１又は２記載のプラズマエッチング装置のガス吹き出し板。
【請求項４】
緻密質炭化珪素層に形成された貫通孔の、反応ガス吹き出し口には面取りが施されている請求項１〜３のいずれか１記載のプラズマエッチング装置のガス吹き出し板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置の一種であるプラズマエッチング装置の電極板の一部を構成するガス吹き出し板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プラズマを利用した半導体製造装置の一種として、例えば、プラズマエッチング装置が知られている。この装置は、露光・現像工程を経たシリコンウエハをガスプラズマに晒すことにより、感光膜における感光領域のみを選択的に除去してシリコン面を露出させるものである。
【０００３】
プラズマエッチング装置を構成するチャンバ内には、一対の正負の電極板が上下方向に離間した状態で配置されている。上部電極板にはその厚さ方向に沿って多数の貫通孔が形成されており、それらの貫通孔を介して下方側に反応ガスが供給されるようになっている。また、下部電極板の上面には、シリコンウエハがダミーリングに嵌め込まれた状態で配置、固定されている。
【０００４】
このようなプラズマエッチング装置を用いてシリコンウエハのエッチングを行うには、まず、上下電極板間に露光・現像工程を経たシリコンウエハを設置した後、チャンバ内を真空状態又は低圧状態にして反応ガスを充填する。
次に、上記上下電極間に高電圧を印加することでプラズマを発生させた後、上部電極板の内部に形成された貫通孔から反応ガスをチャンバ内にゆっくりと吹き込み、発生させたプラズマとともに反応ガスをシリコンウエハ上に吹き付けることで上記シリコンウエハのエッチングを行っていた。
【０００５】
従来、このようなプラズマエッチング装置において、ガス吹き出し板の材料にはカーボンやアルミニウムが使用されていた。
しかしながら、上記ガス吹き出し板は、直接プラズマと接触する部分であったため、その表面が浸食されやすく、上部電極板を構成する粒子が脱落してシリコンウエハ上に付着し、パーティクル発生の原因となることがあった。
【０００６】
また、近年の半導体デバイスの高集積化、微細化に伴い、上部電極板に要求される性能も一段と厳しくなってきており、シリコンウエハにパーティクル発生を低減させるため、ガス吹き出し板の材料として、よりプラズマに浸食されにくいシリコンが使用されるようになってきた。
ところが、このようなシリコンからなるガス吹き出し板であっても、プラズマに直接晒され続けると、徐々に浸食されてシリコン粒子が脱落し、シリコンウエハ上に付着して、パーティクル発生の原因となっていた。
特に、上記ガス吹き出し板の反応ガスの吹き出し口付近やその内部は、プラズマとの反応が激しく、表面が浸食され、脆くなりやすい傾向があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、プラズマに長時間にわたって直接晒され続けた場合であっても、その表面が殆ど浸食されることがなく、耐久性に優れるプラズマエッチング装置のガス吹き出し板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】
【０００８】
本発明のプラズマエッチング装置のガス吹き出し板は、電極板の一部を構成し、その内部に反応ガスを流通させることができるプラズマエッチング装置のガス吹き出し板であって、
多数の貫通孔が形成され、
少なくとも、上記反応ガスが吹き出す側の表面には、緻密質炭化珪素層が形成されていることを特徴とするものである。
以下、本発明を詳細に説明する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のガス吹き出し板は、その表面がプラズマにより浸食されることが殆どないため粒子の脱落がなく、耐久性に優れたものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、電極板の一部を構成し、その内部に反応ガスを流通させることができるプラズマエッチング装置のガス吹き出し板であって、
多数の貫通孔が形成され、
少なくとも、上記反応ガスが吹き出す側の表面には、緻密質炭化珪素層が形成されていることを特徴とするプラズマエッチング装置のガス吹き出し板である。
【００１１】
図１（ａ）は、本発明のプラズマエッチング装置のガス吹き出し板（以下、単に本発明のガス吹き出し板ともいう）の一例を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）は、その縦断面図である。また、図２（ａ）は、本発明のガス吹き出し板の別の一例を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）は、その縦断面図である。さらに、図３（ａ）は、本発明のガス吹き出し板のさらに別の一例を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）は、その縦断面図である。
【００１２】
図１（ａ）及び（ｂ）に示した通り、本発明のガス吹き出し板１０は、多数の貫通孔１３が形成された円板状であり、円板状の基材部１２の一方の面及び側面を覆うように緻密質炭化珪素層１１が形成されている。
このようなガス吹き出し板１０において、反応ガスは、緻密質炭化珪素層１１が形成された側の面の貫通孔１３から吹き出されるようになっている。
【００１３】
また、図２（ａ）及び（ｂ）に示した通り、別の本発明のガス吹き出し板２０は、多数の貫通孔が形成された円板状であり、円板状の基材部２２の全面を覆うように緻密質炭化珪素層２１が形成されている。
このようなガス吹き出し板２０において、反応ガスは、ガス吹き出し板２０のどちら側の面から吹き出されるようになっていてもよい。
【００１４】
また、図３（ａ）及び（ｂ）に示した通り、さらに別の本発明のガス吹き出し板３０は、円板状の緻密質炭化珪素層３１に多数の貫通孔３３が形成されている。
このようなガス吹き出し板３０において、反応ガスは、ガス吹き出し板３０のどちら側の面から吹き出されるようになっていてもよい。
【００１５】
このように、本発明のガス吹き出し板は、多数の貫通孔が形成され、少なくとも、反応ガスが吹き出す側の表面に緻密質炭化珪素層が形成されていればよい。
従って、本発明のガス吹き出し板は、図１〜３に示したガス吹き出し板１０、２０及び３０のいずれの構造であってもよい。
そこで、以下の説明においては、本発明のガス吹き出し板の構造を、図１に示したガス吹き出し板１０であるものとして行うこととする。
【００１６】
本発明のガス吹き出し板１０の形状は、図１に示したような円板状のものに限定されることはなく、板状であれば、例えば、平面視楕円形や多角形等任意の形状のものを挙げることができるが、通常、被処理物であるシリコンウエハが略円板状であるため、図１に示したガス吹き出し板１０のような円板状のものがよく用いられる。
【００１７】
本発明のガス吹き出し板１０において、緻密質炭化珪素層１１とは、炭化珪素からなる緻密な層のことをいい、このような緻密質炭化珪素層１１としては、例えば、化学気相成長法（以下、ＣＶＤ法ともいう）により形成されたＣＶＤ層や、緻密な炭化珪素焼結体からなる焼結体層等を挙げることができる。これらのなかでは、ＣＶＤ層であることが望ましい。確実に緻密な炭化珪素層を基材部１２上に形成することができるからである。
但し、本発明のガス吹き出し板が、図１、２に示したように、基材部と緻密質炭化珪素層とから構成され、これらが共に炭化珪素からなる場合、基材部は焼結体からなり、緻密質炭化珪素層はＣＶＤ層からなることが望ましい。
【００１８】
緻密質炭化珪素層１１は、基材部１２の一方の表面及び側面に形成されているため、基材部１２の表面に形成された部分の直径は、基材部１２の直径に合わせて適宜決定される。
また、緻密質炭化珪素層１１の厚さとしては特に限定されず、０．２〜５ｍｍ程度であることが望ましい。緻密質炭化珪素層１１の厚さが０．２ｍｍ未満であると、プラズマによりすぐに磨耗されてしまい、基材部１２がプラズマ中に露出して基材部１２を構成する粒子の脱落が発生してしまうことがある。一方、緻密質炭化珪素層１１の厚さが５ｍｍを超えると、充分な厚さであり、これ以上緻密質炭化珪素層１１を厚くすると、時間的、コスト的に不利となる。
【００１９】
但し、本発明のガス吹き出し板が、図３に示したガス吹き出し板３０のように、緻密質炭化珪素のみからなるような構造である場合、その直径は上述した緻密質炭化珪素層１１と同じであることが望ましく、その厚さは、１〜５ｍｍ程度であることが望ましい。１ｍｍ未満であると、強度が低く、自重により反りが発生したり、破損したりすることがある。一方、５ｍｍを超えると、充分な厚さであり、これ以上厚くすると、経済的、コスト的に不利となる。
【００２０】
また、緻密質炭化珪素層１１を構成する炭化珪素粒子の平均粒径としては特に限定されないが、例えば、１〜２０μｍ程度であることが望ましい。炭化珪素粒子の平均粒径が２０μｍを超えると、粒子径が大きくなりすぎて緻密な構造をとりにくく、また、プラズマに晒されることで、炭化珪素粒子が脱落しやすくなることがある。一方、炭化珪素粒子の平均粒径を１μｍ以下とすることは事実上困難である。
【００２１】
また、上記炭化珪素粒子の最大粒径は４０μｍ以下であることが望ましい。即ち、緻密質炭化珪素層１１を構成する炭化珪素粒子の粒径は比較的揃ったものであることが望ましい。炭化珪素粒子の最大粒径が４０μｍを超えると、上記炭化珪素粒子の平均粒径が上述した範囲内とした場合であっても、４０μｍを超えるような炭化珪素粒子は、緻密質炭化珪素層１１を構成する他の炭化珪素粒子に比べて非常に大きく、緻密質炭化珪素層１１から脱落しやすくなる。
【００２２】
また、緻密質炭化珪素層１１を構成する炭化珪素粒子は、閃亜鉛型の結晶構造を持つβ型炭化珪素であるが、このような緻密質炭化珪素層１１の結晶配向は、製造時の成膜条件を調整することで、変化させることができる。
また、緻密質炭化珪素層１１の結晶面が単一の配向面を有するものである場合、上記炭化珪素結晶は（１１１）面に配向していることが望ましい。（１１１）面に配向した炭化珪素結晶の結晶間距離は、（２２０）面に配向した炭化珪素結晶の結晶間距離よりも短いため、優れた強度を有し、プラズマに浸食されにくくなるからである。なお、上記結晶面は緻密質炭化珪素層１１のＸ線回折パターンを解析することで確認することができる。
【００２３】
また、緻密質炭化珪素層１１には、配向の異なる結晶が混在していることが望ましい。具体的には、（１１１）面に配向した結晶面と、（２２０）面に配向した結晶面とが混在していることが望ましい。緻密質炭化珪素層１１を構成する炭化珪素結晶の配向の転移が起こりやすく、よりプラズマに浸食されにくくなるからである。この場合、緻密質炭化珪素層１１は、（１１１）面に配向した結晶面と、（２２０）面に配向した結晶面とが均一に又は局部的に混在した構造であってもよく、（１１１）面に配向した炭化珪素層と、（２２０）面に配向した炭化珪素層とが積層された多層構造であってもよい。
【００２４】
また、緻密質炭化珪素層１１が、（１１１）面に配向した炭化珪素結晶と、（２２０）面に配向した炭化珪素結晶とが混在している場合、（１１１）面に配向した炭化珪素結晶が、（２２０）面に配向した炭化珪素結晶よりも多く存在していることが望ましい。上述した通り、（１１１）面に配向した炭化珪素結晶の結晶間距離の方が、（２２０）面に配向した炭化珪素結晶の結晶間距離よりも短いため、優れた強度を有し、プラズマに浸食されにくい。従って、（１１１）面に配向した炭化珪素結晶と、（２２０）面に配向した炭化珪素結晶とが混在した緻密質炭化珪素層１１において、（１１１）面に配向した炭化珪素結晶を、（２２０）面に配向した炭化珪素結晶よりも多くすることで、緻密質炭化珪素層１１の強度を優れたものとすることができ、プラズマに浸食されにくくすることができる。具体的には、緻密質炭化珪素層１１において、（２２０）面に配向した結晶面が１５％を超え、５０％未満であることが望ましい。
【００２５】
また、緻密質炭化珪素層１１が、（１１１）面に配向した炭化珪素結晶と、（２２０）面に配向した炭化珪素結晶とが混在している場合、緻密質炭化珪素層１１に形成された貫通孔１３の周辺部には、貫通孔１３の周辺部以外の部分よりも、（２２０）面に配向した結晶がより多く混在していることが望ましい。
貫通孔１３の周辺部は、貫通孔１３の周辺部以外の部分よりもプラズマにより浸食されやすく、強度的に優れている必要がある。また、緻密質炭化珪素層１１は、（２２０）面に配向した炭化珪素結晶がより多く混在している方が、両者の混合度合が大きくなり、炭化珪素結晶の配向の転移が起こりやすく、緻密質炭化珪素層１１に作用する応力を緩和させやすくなるため、上記応力に起因する緻密質炭化珪素層１１のプラズマによる腐食を防止することができる。
そこで、貫通孔１３の周辺部を、それ以外の部分よりも（２２０）面に配向した炭化珪素結晶が、多く存在しているようにすることで、貫通孔１３の周辺部がプラズマにより浸食されにくくなるのである。
但し、この場合であっても、（１１１）面に配向した炭化珪素結晶の方が、（２２０）面に配向した炭化珪素結晶よりも多く存在していることが望ましい。
【００２６】
また、緻密質炭化珪素層１１のＳｉ、Ｃ、Ｏ、Ｎ、Ｙ以外の不純物の含有量が５ｐｐｍ以下であることが望ましい。上記不純物の含有量が５ｐｐｍを超えると、緻密質炭化珪素層１１がプラズマにより徐々に磨耗されるに伴って、上記不純物がプラズマ中に拡散してシリコンウエハに付着し、その純度が低下してしまうことがある。
【００２７】
さらに、緻密質炭化珪素層１１の、反応ガス吹き出し側の加工脆性層の厚みは、３０μｍ以下であることが望ましい。加工脆性層の厚みが３０μｍを超えると、上記加工脆性層がプラズマに直接晒されることで、該加工脆性層中の炭化珪素粒子がプラズマ中に容易に脱落し、シリコンウエハに付着してしまうことがある。
なお、この緻密質炭化珪素層１１の、反応ガス吹き出し側の加工脆性層の厚みを３０μｍ以下とする具体的な方法は、後述する本発明のプラズマエッチング装置のガス吹き出し板の製造方法において詳述する。
【００２８】
基材部１２は、緻密体であってもよく、多孔質体であってもよい。このような基材部１２を構成する材質としては特に限定されず、例えば、炭化珪素、シリコン、カーボン等任意の材質を挙げることができる。
これらのなかでは、炭化珪素であることが望ましい。緻密質炭化珪素層１１と同じ材質からなるため、緻密質炭化珪素層１１と基材部１２との接着強度が優れたものとなるからである。
また、基材部１２は、多孔質炭化珪素であることがより望ましい。基材部１２の緻密質炭化珪素層１１と接触している面の近傍に炭化珪素が含浸された含浸層を形成することができるため、アンカー効果を得ることができ、緻密質炭化珪素層１１と基材部１２との接着強度が非常に優れたものとなる。また、その内部に反応ガスを流通させることができるため、反応ガスを均一な状態でプラズマエッチング装置の内部に導入させることが可能となる。
【００２９】
基材部１２が多孔質体からなり、基材部１２の緻密質炭化珪素層１１と接触している面の近傍に炭化珪素が含浸された含浸層が形成されている場合、上記含浸層の厚みは１０〜３０μｍであることが望ましい。１０μｍ未満であると、基材部１２と緻密質炭化珪素層１１との接着強度は殆ど向上することがない。一方、３０μｍを超えると、基材部１２と緻密質炭化珪素層１１との接着強度は充分であり、逆にこのように厚い含浸層を形成するには長時間を要し、時間的、コスト的に不利となる。
【００３０】
また、基材部１２が多孔質体からなる場合、その気孔率は３０〜５０％であることが望ましい。気孔率が３０％未満であると、その内部に反応ガスを流通させにくくなるため、反応ガスを均一な状態でプラズマエッチング装置の内部に導入させるという効果を充分に得ることができなくなることがある。一方、気孔率が５０％を超えると、基材部１２の機械的強度が弱くなるためクラックが発生しやすく、また、基材部１２を構成する粒子の脱落が発生しやすくなり、脱落した粒子がシリコンウエハ等の被処理物に付着してパーティクル発生の原因となることがある。
【００３１】
また、基材部１２が多孔質体からなる場合、基材部１２を構成する粒子の平均粒径の下限は２μｍであることが望ましく、１０μｍであることがより望ましい。一方、上記粒子の平均粒径の上限は１５０μｍであることが望ましく、７０μｍであることがより望ましい。上記粒子の平均粒径が２μｍ未満であると、その内部に存在する気孔の気孔径が小さくなりすぎ、反応ガスが流通しにくくなるため、反応ガスを均一な状態でプラズマエッチング装置の内部に導入させるという効果を充分に得ることができなくなることがある。一方、上記粒子の平均粒径が１５０μｍを超えると、その内部に存在する気孔の気孔径が大きくなりすぎ、ガス吹き出し板１０の強度が低下してしまうおそれがある。また、所定の割合の開放気孔を有し、平均粒径が１５０μｍを超えるような粒子を有する焼結体を製造すること自体余り容易でない。
【００３２】
また、基材部１２が緻密体からなる場合、基材部１２を構成する粒子の平均粒径は１〜１００μｍであることが望ましい。基材部１２を強度に優れた緻密体とすることができる範囲だからである。
【００３３】
ガス吹き出し板１０の直径は、シリコンウエハ等の被処理物の直径に合わせて適宜決定されるが、その下限は２００ｍｍ程度であることが望ましく、上限は５００ｍｍ程度であることが望ましい。２００ｍｍ未満であると、直径の小さなシリコンウエハのプラズマエッチングしか行うことができず、近年のシリコンウエハの大口径化に対応することができない。一方、５００ｍｍを超えると、近年のシリコンウエハの大口径化に充分に対応することができるが、プラズマエッチング装置も大きくなるため、大量にプラズマを発生させる必要があり時間的、コスト的に不利となる。また、シリコンウエハに均一なエッチング処理を施すことが困難となる。ガス吹き出し板１０の直径の下限は３００ｍｍであり、上限は５００ｍｍであることがより望ましい。次世代の主流となる１２インチ以上のシリコンウエハに対応するためである。
【００３４】
また、ガス吹き出し板１０の厚さとしては特に限定されず、通常、２〜３０ｍｍであることが望ましい。厚さが２ｍｍ未満であると、反りが発生しやすく、また、その機械的強度が低下してクラックが発生しやすくなる。一方、厚さが３０ｍｍを超えると、充分な強度を有するが、ガス吹き出し板１０の重量が増し、取扱い性に劣ることとなる。
【００３５】
貫通孔１３は、本発明のガス吹き出し板１０の主面に均一に分布するように形成されている。反応ガスをガス吹き出し板１０の内部に流通させ、プラズマエッチング装置内に均一に吹き出させるためである。また、貫通孔１３の個数としては特に限定されず、目的とするガス吹き出し板の大きさや、貫通孔の大きさ等に合わせて適宜決定される。
【００３６】
貫通孔１３の直径は特に限定されるものではないが、通常、０．１〜１ｍｍであることが望ましい。貫通孔１３の直径が０．１ｍｍ未満であると、目詰まりが発生しやすく、反応ガスをプラズマエッチング装置内に均一な吹き出し方向及び吹き出し量で吹き出させることができないことがある。一方、貫通孔１３の直径が１ｍｍを超えると、プラズマが貫通孔内に流入して本発明のガス吹き出し板が浸食されることがある。
【００３７】
本発明のガス吹き出し板１０において、貫通孔１３の、反応ガス吹き出し口は面取りされていることが望ましい。貫通孔１３の、反応ガス吹き出し口が角張っていると、この部分にプラズマが集中的に当りやすく、上記反応ガス吹き出し口が腐食され、炭化珪素粒子の脱落が発生しやすくなるからである。
【００３８】
上記面取りは、Ｃ面取りであってもよく、Ｒ面取りであってもよい。
上記面取りがＣ面取りである場合、面取り幅及び高さは０．１〜０．５ｍｍであることが望ましく、上記面取りがＲ面取りである場合、その曲面の半径は０．１〜０．５ｍｍであることが望ましい。
【００３９】
Ｃ面取りの面取り幅及び高さと、Ｒ面取りの曲面の半径とが０．１ｍｍ未満であると、貫通孔１３の反応ガス吹き出し口が角張った状態であり、プラズマが上記反応ガス吹き出し口に集中的に当りやすく、炭化珪素粒子の脱落が発生することがある。一方、Ｃ面取りの面取り幅及び高さと、Ｒ面取りの曲面の半径とが０．５ｍｍを超えると、プラズマに面した側の貫通孔の直径が大きくなり、貫通孔１３内にプラズマが侵入しやすく、プラズマの逆流が発生しやすくなり、また、プラズマが均一に発生しなくなる。
【００４０】
また、本発明のガス吹き出し板１０のガス吹き出し側面におけるＪＩＳ  Ｂ  ０６０１による面粗度Ｒａは小さいほど望ましく、具体的には、本発明のガス吹き出し板１０のガス吹き出し側面にプラズマを５時間照射した後の、緻密質炭化珪素層１１の貫通孔１３の周辺部の面粗度Ｒａは０．０５μｍ以下であることが望ましく、緻密質炭化珪素層１１の貫通孔１３の周辺部以外の部分の面粗度Ｒａは０．１〜０．２μｍであることが望ましい。
緻密質炭化珪素層１１の貫通孔１３の周辺部はプラズマにより非常に浸食を受けやすい部分であるため、面粗度Ｒａが０．０５μｍを超えると、プラズマにより浸食されて炭化珪素粒子が脱落し、シリコンウエハ等の被処理物に付着してパーティクル発生の原因となることがある。
また、緻密質炭化珪素層１１の貫通孔１３の周辺部以外の部分の面粗度Ｒａが０．１μｍ未満であると、充分に平坦な状態であり、これ以上面粗度Ｒａを小さくするのは、時間的、コスト的に不利である。一方、緻密質炭化珪素層１１の表面の面粗度Ｒａが０．２μｍを超えると、プラズマに直接晒された際、炭化珪素粒子が脱落しやすくなり、シリコンウエハ等の被処理物にパーティクル発生の原因となることがある。
【００４１】
このような構成からなる本発明のガス吹き出し板を用いて、露光、現像工程を経たシリコンウエハのプラズマエッチングを行う際には、上記ガス吹き出し板を備えたプラズマエッチング装置を使用する。
【００４２】
図４は、本発明のガス吹き出し板を備えたプラズマエッチング装置の一例を模式的に示した断面図である。
図４に示した通り、このプラズマエッチング装置４０は、チャンバ４４と、チャンバ４４の上面中央付近に設けられ、ガス吹き出し板１０及び上部電極板４２を支持するための吹き出し板支持部材４６と、チャンバ４４の内側の下面中央付近に設けられ、ダミーリング４８に嵌め込まれたシリコンウエハ１９を載置するための下部電極板４５とから構成されている。
【００４３】
また、上部電極板４２と下部電極板４５とは、それぞれ交流電源に電気的に接続されており、上部電極板４２は正極として機能し、下部電極板４５は負極として機能するようになっている。
そして、この上部電極板４２と下部電極板４５とに電圧を印加することで、上部電極板４２と下部電極板４５との間にガスプラズマ４００を発生させることができる。
【００４４】
チャンバ４４は、シリコンウエハ１９にプラズマエッチング処理を施すための容器であり、通常、その形状は円柱状であるが、その内部に、ガス吹き出し板１０、上部電極板４２、下部電極板４５及びシリコンウエハ１９等を収納することができれば、チャンバ４４は角柱状、楕円柱状等任意の形状であってもよい。
また、チャンバ４４の下面の一部には、チャンバ４４内を真空にしたり、反応ガス等を外部に排出したりするための排気口４３が設けられている。この排気口４３は、チャンバ４４の底面に設けられているが、例えば、チャンバ４４の側面等に形成されていても差し支えない。
また、チャンバ４４は、１つの部材により構成されていてもよいが、内部の気密性を確保することができれば、複数の部材同士を接合することにより構成されていてもよい。
【００４５】
ガス吹き出し板支持部材４６は、その下面に開口部が形成されており、該開口部に上部電極板４２及びガス吹き出し板１０を嵌め込んで固定することができるようになっている。また、吹き出し板支持部材４６の上面には、供給管４６０が形成されており、反応ガス等を上部電極板４２及びガス吹き出し板１０に供給することができるようになっている。
このようなガス吹き出し板支持部材４６は、チャンバ４４の上部内壁面に固定されており、その下面の開口部に固定された上部電極板４２及びガス吹き出し板１０は、チャンバ４４の内部に配置されるようになっており、一方、その上面に形成された供給管４６０は、チャンバ４４の外側に配置されようになっている。
【００４６】
上部電極板４２及び下部電極板４５は、従来公知のプラズマエッチング装置に使用されている電極板と同様のものを用いることができるが、上部電極板４２は、その内部に反応ガスを流通させることができる構造となっている。
このような上部電極板４２としては、例えば、その厚さ方向にガス吹き出し板の貫通孔に連通した多数の貫通孔が設けられた構造や、ガス吹き出し板１０側の面に多数の同心円状の溝が形成され、これらの溝の底面とガス吹き出し板１０の反対側の面とを貫通する貫通孔が多数設けられた構造のもの等が挙げられる。
また、上部電極板４２及び下部電極板４５の直径は、少なくともシリコンウエハ１９の直径と同様であることが望ましい。少なくともシリコンウエハ１９の真上の空間にプラズマを発生させるためである。
【００４７】
ダミーリング４８の上面の中央部には、シリコンウエハ１９を嵌め込むための嵌合凹部が設けられており、この嵌合凹部にシリコンウエハ１９を嵌め込むことで、シリコンウエハ１９の底面外周部をその全周にわたって支持し、プラズマエッチング処理中にシリコンウエハ１９が移動することを防止している。
また、図示はしないが、ダミーリング４８には、駆動機構が設けられており、シリコンウエハ１９とともに、垂直方向に所定範囲だけ移動することができるようになっている。即ち、ガス吹き出し板１０からシリコンウエハ１９までの距離を変更することにより、ガスプラズマ４００の照射具合を適宜調整することができるようになっている。
【００４８】
このようなプラズマエッチング装置４０を用いて、シリコンウエハ１９にプラズマエッチングを施すには、まず上述した通りに各部材を配置する。そして、チャンバ４４内を真空又は低圧状態にし、供給管４６０から上部電極板４２及びガス吹き出し板１０を介して反応ガスをチャンバ４４内に充填した後、上部電極板４２と下部電極板４５とに電圧を印加して、これらの間にガスプラズマ４００を発生させる。
次に、供給管４６０からゆっくりと反応ガスを、吹き出し板支持部材４６中に供給し、上部電極板４２及びガス吹き出し板１０を介してチャンバ４４内に上記反応ガスを吹き出させる。
そして、この吹き出させられた反応ガスの流れに乗って、ガスプラズマ４００がシリコンウエハ１９上に移動することで、シリコンウエハ１９にプラズマエッチング処理を施す。
【００４９】
このように、本発明のガス吹き出し板は、その内部に多数の貫通孔が形成され、少なくとも、反応ガスが吹き出す側の表面に緻密質炭化珪素層が形成されており、本発明のガス吹き出し板を取り付けたプラズマエッチング装置では、上記貫通孔を流通してきた反応ガスが、上記緻密質炭化珪素層を通ってプラズマ中に吹き出されるのである。
従って、最もプラズマに晒される反応ガス吹き出し側の表面にプラズマに直接さらされても殆ど浸食されることのない緻密質炭化珪素層が形成された本発明のガス吹き出し板は、プラズマにより容易に浸食されることはなく、脱落する炭化珪素粒子も殆ど存在せず、耐久性に優れたものとなる。
【００５０】
次に、本発明のプラズマエッチング装置のガス吹き出し板の製造方法として、図１に示したガス吹き出し板１０の製造方法について説明する。
本発明のガス吹き出し板１０を製造するには、まず、基材部１２を製造する。
基材部１２は、本発明のガス吹き出し板において説明した通り、多孔質体であってもよく、緻密体であってもよく、その材質としては特に限定されないが、上述した通り、炭化珪素であることが望ましい。従って、以下の説明では、基材部１２は、多孔質体である場合、多孔質炭化珪素であることとし、緻密体である場合、緻密質炭化珪素焼結体であることとする。
【００５１】
まず、基材部１２が多孔質炭化珪素からなる場合について説明する。
基材部１２が多孔質炭化珪素からなる場合、まず、炭化珪素粉末とバインダーと分散媒液とを含む混合組成物を調製する。
【００５２】
上記炭化珪素粉末の粒径としては、後の焼成工程で収縮が少ないものが望ましく、例えば、０．３〜５０μｍ程度の平均粒径を有する炭化珪素粉末１００重量部と、０．１〜１．０μｍ程度の平均粒径を有する炭化珪素粉末５〜６５重量部とを組み合わせたものが望ましい。
【００５３】
上記バインダーとしては、例えば、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。上記バインダーの配合量は、通常、上記炭化珪素粉末１００重量部に対し、１〜１０重量部程度が望ましい。
【００５４】
上記分散媒液としては特に限定されず、例えば、ベンゼン、シクロヘキサン等の有機溶媒、メタノール等のアルコール、水等を挙げることができる。上記分散媒液は、上記炭化珪素粉末、バインダー等の粘度が一定の範囲内となるように、適量配合される。
【００５５】
また、上記炭化珪素粉末、バインダー及び分散媒液とともに、分散剤が含まれていてもよい。上記分散剤としては特に限定されず、例えば、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリブチルホスフェート、トリス（２−クロロエチル）ホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、クレジル・ジフェニルホスフェート等のリン酸エステル系化合物等を挙げることができる。また、この分散剤は、炭化珪素粉末１００重量部に対して０．１〜５重量部添加されることが望ましい。
【００５６】
上記混合組成物は、上記炭化珪素粉末、バインダー及び分散媒液等を振動ミル、アトライター、ボールミル、コロイドミル、高速ミキサー等で混合した後、ニーダー等で充分に混練することで調製することができる。
【００５７】
次に、この混合組成物をスプレードライ法等により顆粒化した後、冷間静水圧（ＣＩＰ）によるプレス成形を行うことにより、所定形状に成形してグリーンシートを作製する。なお、このグリーンシートは、押出成形法やドクターブレード法等により作製してもよい。
【００５８】
次に、上記グリーンシートの脱脂を行う。
上記脱脂としては、上記グリーンシートを酸素含有雰囲気下、４００〜６５０℃に加熱することにより行うことが望ましい。上記グリーンシートに含まれている上記バインダー等の大部分を揮散させることができる。
【００５９】
そして、上記脱脂を行ったグリーンシートを、不活性雰囲気中で焼成する焼成工程を行い、多孔質炭化珪素からなる基材部１２を製造する。
【００６０】
上記焼成工程において、上記不活性雰囲気としては特に限定されず、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、水素及び一酸化炭素から選択される少なくとも一種からなるガス雰囲気を挙げることができる。なお、焼成炉内を真空状態にしてもよい。
また、上記焼成温度の下限は１７００℃であることが望ましく、２０００℃であることがより望ましい。また、焼成温度の上限は２４００℃であることが望ましく、２３００℃であることがより望ましい。
焼成温度が１７００℃未満であると、炭化珪素粒子同士を結合するネック部を充分に発達させることが困難となり、高熱伝導率及び高強度を達成することができなくなることがある。一方、焼成温度が２４００℃を超えると、炭化珪素の熱分解が始まり、焼結体の強度が低下してしまう。また、焼成に必要となる熱エネルギー量が増大し、コスト的に不利となる。
【００６１】
さらに、この焼成処理の際には、ネック部の成長を促進させるために、成形体からの炭化珪素の揮散を抑制することが望ましい。成形体からの揮散を抑制する方法としては、外気の侵入を遮断可能な耐熱性の容器内に成形体を装入することが望ましい。上記耐熱性の容器の形成材料としては、黒鉛又は炭化珪素が好適である。
【００６２】
次に、基材部１２が緻密質炭化珪素焼結体からなる場合について説明する。
緻密質炭化珪素からなる基材部１２を製造するには、まず、少なくとも炭化珪素粉末とバインダーと分散媒液とを含む混合組成物を調製する。
【００６３】
上記炭化珪素粉末の粒径としては、１０〜１００μｍであることが好ましい。このような粒径の炭化珪素粒子を用いることで緻密な炭化珪素基材を得ることがでるからである。また、上記炭化珪素粉末は、α型炭化珪素粉末、β型炭化珪素粉末のどちらであってもよい。
【００６４】
上記バインダーとしては特に限定されず、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、オリゴエステルアクリレート、キシレン樹脂、グアナミン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ＤＦＫ樹脂、フラン樹脂、アミノ樹脂等の熱硬化性樹脂、その他、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコール等を挙げることができる。これらの中では、熱硬化性樹脂が望ましく、特にフェノール樹脂であることが望ましい。製造する炭化珪素基材の強度が優れたものとなるからである。
【００６５】
また、上記分散媒液としては、上述した基材層１２が多孔質炭化珪素からなる場合の分散媒液と同様のものを挙げることができる。なお、上記混合組成物には、上記多孔質炭化珪素からなる基材層１２と同様の分散剤が含まれていてもよい。
【００６６】
次に、この混合組成物をスプレードライ法等により顆粒とした後、目的とする形状の金型に入れ、所定の圧をかけることで成形体（生成形体）を形成する。
【００６７】
上記顆粒は、その水分率が０．１〜２．０重量％であることが望ましく、また、上記顆粒に加熱処理を施すことが望ましい。製造する基材部１２の強度が優れたものとなるからである。このときの加熱条件としては、加熱温度が５０〜１００℃、加熱時間が３〜９時間であることが望ましい。
【００６８】
上記顆粒にラバープレス成形、射出成形、押出成形、鋳込み成形等を施すことにより、図１に示した基材部１２と略同形状の成形体（生成形体）を成形することができる。
また、上記成形体を形成する際には、冷間静水圧（ＣＩＰ）法を用いてもよく、このときの成形圧力の下限は９６ＭＰであることが望ましく、１０６ＭＰａであることがより望ましい。また、成形圧力の上限は１４４ＭＰａであることが望ましく、１３４ＭＰａであることがより望ましい。成形する成形体の強度及び密度が高くなるからである。
【００６９】
そして、上記成形体に脱脂処理、焼成処理を施すことで緻密質炭化珪素焼結体からなる基材部１２を製造することができる。
上記脱脂処理及び焼成処理としては、上述した多孔質炭化珪素からなる基材部１２における脱脂処理及び焼成処理と同様の条件を挙げることができる。
【００７０】
次に、製造した多孔質体又は緻密体からなる基材部１２上に、０．２〜５ｍｍ程度の緻密質炭化珪素層１１を形成する。
本発明のガス吹き出し板において説明した通り、緻密質炭化珪素層１１としては、ＣＶＤ法により形成したＣＶＤ層や、緻密な炭化珪素焼結体からなる焼結体層等を挙げることができるが、基材部１２と緻密質炭化珪素層１１とが共に炭化珪素からなる場合、基材部１２は焼結体からなり、緻密質炭化珪素層１１はＣＶＤ層からなることが望ましい。
従って、以下の説明では、基材部１２は、ＣＶＤ法により形成したＣＶＤ層であるものとする。
上記ＣＶＤ法としては、熱ＣＶＤ法であることが望ましい。大量生産に適していることに加え、基材部１２が単純な形状でない場合であっても、確実に緻密質炭化珪素層を形成することができるからである。
【００７１】
上記ＣＶＤ法では、水素等をキャリアガスとして、珪素含有ガスと炭素含有ガスとを気相若しくは基材部１２の表面で反応させるか、又は、珪素と炭素とを同時に含有したガスを気相若しくは基材部１２の表面で反応させることで、基材部１２上に緻密質炭化珪素層１１を積層形成する。
上記珪素含有ガスとしては特に限定されず、例えば、ＳｉＣｌ４ガス、ＳｉＨ２Ｃｌ２ガス等を挙げることができ、また、上記炭素含有ガスとしては特に限定されず、例えば、ＣＣｌ４ガス、Ｃ２Ｈ２ガス、ＣＨ３ガス、Ｃ３Ｈ８ガス、Ｃ７Ｈ８ガス、Ｃ６Ｈ１４ガス等を挙げることができる。
また、上記珪素と炭素とを同時に含有したガスとしては特に限定されず、例えば、ＣＨ３ＳｉＣｌ３、ＣＨ３ＳｉＣｌ３、（ＣＨ３）２ＳｉＣｌ３、（ＣＨ３）３ＳｉＣｌ、（ＣＨ３）４Ｓｉ、ＣＨ３ＳｉＨＣｌ２等が挙げられる。
【００７２】
ここで、本発明のガス吹き出し板において説明した通り、緻密質炭化珪素層１１が、単一の配向面を有するものである場合、炭化珪素結晶の結晶面は（１１１）面に配向していることが望ましい。このように緻密質炭化珪素層１１の炭化珪素結晶を（１１１）面に配向させるには、ＣＶＤ法を行う際の緻密質炭化珪素層１１となる原料ガスの温度や流量を調整すればよい。具体的には、例えば、温度を１０００〜１３００℃、流量を０．５〜３Ｌ／ｍｉｎ程度に調整すればよい。
【００７３】
さらに、本発明のガス吹き出し板において説明した通り、緻密質炭化珪素層１１が、配向の異なる結晶が混在している場合、（１１１）面に配向した結晶面と、（２２０）面に配向した結晶面とが混在していることが望ましい。
但し、緻密質炭化珪素層１１には、（１１１）面に配向した炭化珪素結晶の方が、（２２０）面に配向した炭化珪素結晶よりも多く存在することが望ましい。本発明のガス吹き出し板において説明した通りである。
【００７４】
緻密質炭化珪素層１１を構成する炭化珪素結晶の配向が（１１１）面に配向したものと、（２２０）面に配向したものとが混在している構造としては、例えば、基材部１２上に（１１１）面に配向した緻密質炭化珪素層を形成した後、（２２０）面に配向した緻密質炭化珪素層を形成した多層構造や、（１１１）面に配向した炭化珪素結晶と、（２２０）面に配向した炭化珪素結晶とが混ざった構造等を挙げることができる。
【００７５】
緻密質炭化珪素層１１が上記多層構造である場合、例えば、基材部１２上に上述した条件のＣＶＤ法で（１１１）面に配向した炭化珪素層を形成した後、この炭化珪素層上にさらに、上記ＣＶＤ法により炭化珪素結晶が（２２０）面に配向した炭化珪素層を形成すればよい。上記炭化珪素結晶が（２２０）面に配向した炭化珪素層を形成するには、例えば、ＣＶＤ法を行う際に、上述した原料ガスの温度を１２００〜１５００℃、流量を２〜５Ｌ／ｍｉｎ程度に調整すればよい。
なお、上記多層構造は、上述したものに限定されることはなく、例えば、基材部１２上に（２２０）面に配向した炭化珪素層を形成した後、（１１１）面に配向した炭化珪素層を形成した構造であってもよく、これらの炭化珪素層を複数層形成した構造であってもよい。
【００７６】
また、緻密質炭化珪素層１１が（１１１）面に配向した炭化珪素結晶と、（２２０）面に配向した炭化珪素結晶とが混ざった構造である場合、例えば、基材部１２上にＣＶＤ法を行う際に、上述した原料ガスの温度を１１００〜１３００℃、流量を２〜３Ｌ／ｍｉｎ程度に調整すればよい。
【００７７】
さらに、基材部１２が多孔質炭化珪素からなる場合、緻密質炭化珪素層１１と接触している面の近傍には、炭化珪素が含浸された含浸層が形成されていることが望ましい。上記含浸層の厚みは１０〜３０μｍであることが望ましい。上述した通りである。
【００７８】
このようにして基材部１２に積層形成した緻密質炭化珪素層１１において、炭化珪素粒子の平均粒径は、１〜２０μｍであることが望ましく、不純物の含有量は、５ｐｐｍ以下であることが望ましい。本発明のガス吹き出し板で説明した通りである。
【００７９】
次に、多孔質体又は緻密体からなる基材部１２上に緻密質炭化珪素層１１を形成した板状体の所定の位置に貫通孔１３を形成する。
貫通孔１３は、例えば、ドリル加工等の機械加工により形成することができる。
【００８０】
また、本発明のガス吹き出し板において説明した通り、緻密質炭化珪素層１１の貫通孔１３の周辺部には、貫通孔１３の周辺部以外の部分よりも、（２２０）面に配向した結晶がより多く存在していることが望ましい。
このようなガス吹き出し板は、以下のようにして製造することができる。
【００８１】
図５（ａ）〜（ｅ）は、緻密質炭化珪素層を基材部上に形成する方法を模式的に示した製造工程図である。
【００８２】
まず、基材部５２の所定の位置に貫通孔となる多数の開口５３０を形成する（図５（ａ）参照）。開口５３０の大きさは、貫通孔５３と同じ大きさとなるように調整する。なお、基材部５２は、多孔質体であってもよく、緻密体であってもよい。
【００８３】
次に、開口５３０に丁度嵌め込むことができるカーボン製の棒状体５４を、その一方の先端が０．５〜５．５ｍｍ程度飛び出した状態となるように開口５３０に嵌合する（図５（ｂ）参照）。
【００８４】
次に、棒状体５４が飛び出した方向から、上述したＣＶＤ法により炭化珪素結晶が（１１１）面に配向するような条件で緻密質炭化珪素層５１を形成する。
このとき、棒状体５４の先端が飛び出した部分には、塊状の緻密質炭化珪素層５１０が形成される（図５（ｃ）参照）。
即ち、棒状体５４の近傍以外の平坦な基材部５２上では、（１１１）面に配向した炭化珪素結晶が、図中上方向に積層されて緻密質炭化珪素層５１が形成されるが、棒状体５４の近傍部分では、棒状体５４が基材部５２の表面から飛び出しているため、炭化珪素結晶の配向方向が乱されることとなる。その結果、棒状体５４の近傍に形成される緻密質炭化珪素層５１０は、（２２０）面に配向した炭化珪素結晶が多く存在することとなる。
【００８５】
次に、緻密質炭化珪素層５１０及び棒状体５４を含む、緻密質炭化珪素層５１の表面を研磨し、均一な表面となるように面出し加工を施す（図５（ｄ）参照）。
【００８６】
そして、酸素含有雰囲気下、８００〜１０００℃程度に加熱し、棒状体５４を分解除去することで、貫通孔５３を形成する（図５（ｅ）参照）。
【００８７】
以上説明した方法を行うことにより、貫通孔の周辺部に、該貫通孔の周辺部以外の部分よりも、（２２０）面に配向した結晶がより多く存在している緻密質炭化珪素層を形成することができる。
【００８８】
このようにして製造した貫通孔１３の、反応ガス吹き出し側に、面取りを施すことが望ましい。上記本発明のガス吹き出し板で説明した通りである。
【００８９】
さらに、緻密質炭化珪素層１１の、反応ガス吹き出し側の加工脆性層の厚さが３０μｍ以下となるように、緻密質炭化珪素層１１の反応ガス吹き出し側面に後処理を施すことが望ましい。
【００９０】
上記後処理としては、炭化珪素を溶解し得る酸性のエッチング液を用いたエッチングを行うことが望ましい。
上記エッチング液としては、ふっ硝酸に所定量の弱酸を混合したものであることが望ましい。
上記弱酸としては、例えば、酢酸等の有機酸を挙げることができる。なお、弱酸という条件を満たすものであるならば、無機酸であってもよい。
【００９１】
また、上記エッチング液の組成は、重量比で、ふっ酸：硝酸：酢酸＝１：２：１であることが望ましい。加工脆性層の下層に存在する緻密質炭化珪素層を浸食することなく、加工脆性層のみを確実に溶解、除去することができるからである。
【００９２】
また、この後処理では、ケミカルポリッシングを行うことが望ましい。加工脆性層のみを確実にかつ極めて短時間で効率よく除去することができるからである。
ここで、上記ケミカルポリッシングとは、上述したような重量比のふっ硝酸からなるエッチング液を用いたエッチング処理と、表面研磨とを並行して行う処理のことをいう。即ち、上記ケミカルポリッシングを行うと、上記加工脆性層には、上記エッチング液による化学的溶解作用と、機械的な表面研磨作用とが同時に作用するのである。
【００９３】
上記ケミカルポリッシングは、０．５〜５分間行うことが望ましく、１〜５分間行うことがより望ましく、１〜２分間行うことが最も望ましい。
ケミカルポリッシングの実施時間が０．５分未満であると、加工脆性層の厚さを３０μｍ以下とすることができないことがあり、一方、ケミカルポリッシングの実施時間が５分を超えると、加工脆性層の厚さを確実に３０μｍ以下とすることができるが、加工脆性層の下方にある緻密質炭化珪素層１１までケミカルポリッシングの影響が及び、緻密質炭化珪素層１１が浸食されるおそれがあるとともに、生産性が低下する。
【００９４】
以上、説明した方法により、図１に示したような、基材部上に緻密質炭化珪素層が形成された本発明のガス吹き出し板を確実に製造することができる。
【００９５】
また、基材部の両面に上述したような方法でＣＶＤ法を施すことで、図２に示したようなガス吹き出し板を製造することができる。
さらに、離型性を有する基材上にＣＶＤ法により緻密質炭化珪素層を形成し、その後、切削加工を施し緻密質炭化珪素層のみを切り出し、その後、多数の貫通孔を形成することで、図３に示したようなガス吹き出し板を製造することができる。
【実施例】
【００９６】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００９７】
実施例１
（１）多孔質炭化珪素からなる基材部の製造
出発原料として、平均粒径３０μｍのα型炭化珪素粗粉末（♯４００）と、平均粒径０．３μｍのα型炭化珪素微粉末（ＧＭＦ−１５Ｈ２）とを準備した。
そして、上記炭化珪素粗粉末１００重量部に対して、上記炭化珪素微粉末を３０重量部配合し、これらを均一に混合した。
【００９８】
上記炭化珪素粗粉末と炭化珪素微粉末とからなる混合物１００重量部に対して、ポリビニルアルコール５重量部、フェノールレジン３重量部、水５０重量部を配合した後、ボールミル中にて５時間混合することにより、均一な混合組成物を調製した。
【００９９】
上記混合組成物を所定時間乾燥して水分をある程度除去した後、この混合組成物の乾燥体を適量採取し、スプレードライ法等を用いて顆粒化した。このとき、顆粒の水分率を約０．８重量％となるように調整した。
【０１００】
次いで、上記顆粒を、金属押し型に入れた後、神戸製鋼社製の冷間静水圧（ＣＩＰ）を利用する成形機を用いて、１３０ＭＰａ（１．３ｔ／ｃｍ２）のプレス圧力で成形し、直径４２０ｍｍ、厚さ１５ｍｍの円板状のグリーンシートを作製した。
【０１０１】
次に、上記グリーンシートを、５％酸素濃度を有する空気と窒素との混合ガス雰囲気下、４５０℃で加熱することにより脱脂を行った。
【０１０２】
そして、上記脱脂工程を経た脱脂体を、黒鉛製ルツボに装入し、タンマン型焼成炉を使用して、１気圧のアルゴンガス雰囲気下、１０℃／分の昇温速度で２２００℃まで昇温し、この温度で４時間保持することにより多孔質炭化珪素からなる基材部を製造した。
この基材部の気孔率は、４０％であった。
【０１０３】
（２）緻密質炭化珪素層の形成
上記製造した基材部に、直径０．５ｍｍの開口を３００個、上記基材部の表面に均一に分布するようにドリル加工により形成し、この開口に炭素製の棒状体をその一方の先端が３ｍｍ飛び出すように嵌合した。
そして、上記棒の先端部分が飛び出した面を上向きに、ＣＶＤ用の真空炉にセットし、炉内を減圧状態にしてから、ＳｉＣｌ４ガス及びＣＣｌ４ガスを１２５０℃、２．５Ｌ／ｍｉｎで流通させ、高純度で緻密な緻密質炭化珪素層を（厚さ３ｍｍ、不純物含有量１ｐｐｍ以下）を形成することで、板状体を作製した。
上記緻密質炭化珪素層を構成する炭化珪素結晶の結晶配向の割合は、上記棒状体の周辺部以外の部分では、（１１１）面：（２２０）面＝１：０．１８であり、上記棒状体の周辺部では、（１１１）面：（２２０）面＝１：０．３５であった。
【０１０４】
そして、ダイヤモンド砥石を用いて、上記飛び出した棒状体の先端部分を含む緻密質炭化珪素層の表面を研磨した。
【０１０５】
その後、酸素含有雰囲気下、８００℃で加熱することで、炭素製の棒状体を分解除去し、上記板状体に貫通孔を形成した。
【０１０６】
また、緻密質炭化珪素層の反応ガス吹き出し側となる面に、後処理として、ふっ硝酢酸（重量比がふっ酸：硝酸：酢酸＝１：２：１）からなるエッチング液を用いてケミカルポリッシングを行い（エッチング処理時間１分）、緻密質炭化珪素層の反応ガス吹き出し側となる面の加工脆性層を無くして、緻密質炭化珪素層の厚さが２ｍｍの、本発明のガス吹き出し板を製造した（図１参照）。
実施例１に係るガス吹き出し板において、緻密質炭化珪素層の表面のＪＩＳ  Ｂ  ０６０１による面粗度Ｒａは０．０１μｍであった。
【０１０７】
この実施例１に係るガス吹き出し板を、図４に示したようなプラズマエッチング装置にセットして５時間使用した後、ガス吹き出し板を取り出し、緻密質炭化珪素層の面粗度Ｒａを測定したところ、貫通孔の周辺部の面粗度Ｒａは０．０３μｍであり、貫通孔の周辺部以外の部分の面粗度Ｒａは０．１μｍであった。
また、プラズマに直接晒され続けた緻密質炭化珪素層の表面から炭化珪素粒子の脱落は全く観察されず、また、ガス吹き出し板からプラズマ中に吹き出される反応ガスの吹き出し方向や吹き出し量は、均一かつ安定した状態であった。さらに、上記プラズマによる浸食を抑制することができた。
【０１０８】
実施例２
実施例１と同様に基材部を製造し、該基材部に形成した貫通孔の両面からそれぞれ３ｍｍ飛び出すように炭素製の棒状体を嵌合し、実施例１と同条件で基材部の両面にＣＶＤ処理を行って緻密質炭化珪素層を形成した。
この緻密質炭化珪素層を構成する炭化珪素結晶の結晶配向は、上記棒状体の周辺部以外の部分では、（１１１）面：（２２０）面＝１：０．１８であり、上記棒状体の周辺部では、（１１１）面：（２２０）面＝１：０．３５であった。
その後、実施例１と同様にして貫通孔を形成し、ダイヤモンド砥石による研磨及びケミカルポリッシングを行うことで、厚さ２ｍｍの緻密質炭化珪素層が形成されたガス吹き出し板を製造した（図２参照）。
実施例２に係るガス吹き出し板において、緻密質炭化珪素層の表面のＪＩＳ  Ｂ  ０６０１による面粗度Ｒａは０．０１μｍであった。
【０１０９】
実施例２に係るガス吹き出し板を、実施例１と同様にプラズマエッチング装置にセットして５時間使用した後、ガス吹き出し板を取り出し、緻密質炭化珪素層の面粗度Ｒａを測定したところ、貫通孔の周辺部の面粗度Ｒａは０．０３μｍであり、貫通孔の周辺部以外の部分の面粗度Ｒａは０．１μｍであった。
また、プラズマに直接晒され続けた緻密質炭化珪素層の表面から炭化珪素粒子の脱落は全く観察されず、また、ガス吹き出し板からプラズマ中に吹き出される反応ガスの吹き出し方向や吹き出し量は、均一かつ安定した状態であった。さらに、上記プラズマによる浸食を抑制することができた。
【０１１０】
実施例３
円板状の黒鉛基板に、実施例１において基材部に設けた開口と同様の開口を設け、該開口に炭素製の棒状体の一端が黒鉛基板の表面から１．５ｍｍ飛び出すように嵌合した。
次に、黒鉛基板の棒状体の一端が飛び出した側の面に、実施例１と同条件のＣＶＤ処理を行って、厚さ１．５ｍｍの緻密質炭化珪素層を形成した後、上記緻密質炭化珪素層を切断することで、直径４２０ｍｍ、厚さ１．５ｍｍの緻密質炭化珪素層のみからなる板状体を作製した。
この板状体を構成する炭化珪素結晶の結晶配向は、上記棒状体の周辺部以外の部分では、（１１１）面：（２２０）面＝１：０．１８であり、上記棒状体の周辺部では、（１１１）面：（２２０）面＝１：０．３５であった。
その後、上記板状体に実施例１と同様にして貫通孔を形成し、ダイヤモンド砥石による研磨及びケミカルポリッシングを行うことで、厚さ１ｍｍの緻密質炭化珪素のみからなるガス吹き出し板を製造した（図３参照）。
実施例３に係るガス吹き出し板において、表面のＪＩＳ  Ｂ  ０６０１による面粗度Ｒａは０．０１μｍであった。
【０１１１】
実施例３に係るガス吹き出し板を、実施例１と同様にプラズマエッチング装置にセットして５時間使用した後、ガス吹き出し板を取り出し、その表面の面粗度Ｒａを測定したところ、貫通孔の周辺部の面粗度Ｒａは０．０３μｍであり、貫通孔の周辺部以外の部分の面粗度Ｒａは０．１μｍであった。
また、プラズマに直接晒され続けた緻密質炭化珪素層の表面から炭化珪素粒子の脱落は全く観察されず、また、ガス吹き出し板からプラズマ中に吹き出される反応ガスの吹き出し方向や吹き出し量は、均一かつ安定した状態であった。さらに、上記プラズマによる浸食を抑制することができた。
【０１１２】
比較例１
直径４２０ｍｍ、厚さ１０ｍｍのシリコンからなる板状体の表面をダイヤモンド砥石で研磨した後、ケミカルポリッシングを行ってシリコンからなるガス吹き出し板を製造した。
比較例１に係るガス吹き出し板において、その表面のＪＩＳ  Ｂ  ０６０１による面粗度Ｒａは０．０１μｍであった。
【０１１３】
比較例１に係るガス吹き出し板を、実施例１と同様にプラズマエッチング装置にセットして５時間使用した後、ガス吹き出し板を取り出し、その表面の面粗度Ｒａを測定したところ、貫通孔の周辺部の面粗度Ｒａは０．２μｍであり、上記貫通孔の周辺部以外の部分の面粗度Ｒａは０．３μｍであった。
また、プラズマに直接晒され続けたガス吹き出し板の表面からシリコン粒子の脱落が観察され、シリコンウエハにパーティクルが発生していた。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】（ａ）は、本発明のプラズマエッチング装置のガス吹き出し板の一例を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示したガス吹き出し板の縦断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明のプラズマエッチング装置のガス吹き出し板の別の一例を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示したガス吹き出し板の縦断面図である。
【図３】（ａ）は、本発明のプラズマエッチング装置のガス吹き出し板のさらに別の一例を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示したガス吹き出し板の縦断面図である。
【図４】本発明のガス吹き出し板を取り付けたプラズマエッチング装置の一例を模式的に示した断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｅ）は、本発明のプラズマエッチング装置のガス吹き出し板の製造方法における、一工程を模式的に示した断面図である。
【符号の説明】
【０１１５】
１０  ガス吹き出し板
１１  緻密質炭化珪素層
１２  基材部
１３  貫通孔
【図１】
2005285845.tif 000003
【図２】
2005285845.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005285845.tif 000006
【図５】
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