(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さ方向に貫通するガス通過用の複数の貫通孔を有する板状のセラミックプレート、及び、前記セラミックプレート内部に配設された、線状の放電部をそれぞれ有する複数組の線状電極を有する第１電極と、
前記第１電極との間に間隔を開けて、一方の面と前記第１電極の一方の面とが向かい合うように平行に配置された、板状の第２電極と、
前記第１電極に配設された前記複数組の線状電極のそれぞれに別々に接続され、各組の前記線状電極と前記第２電極との間にそれぞれ独立してナノパルス電圧を印加できる複数のパルス発生回路を有する電源とを備え、
前記電源が、前記複数のパルス発生回路により、時間差を設けて前記各組の線状電極に断続的にナノパルス電圧を印加する、プラズマエッチング用のプラズマ発生装置。
【請求項２】
前記複数組の線状電極が、前記セラミックプレートの厚さ方向に直交する平面に投影したときに、異なる組の線状電極の放電部がそれぞれ隣り合うように配置された請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項３】
前記複数組の線状電極のそれぞれが、等距離間隔に並ぶ複数本の前記放電部を有する請求項１又は２に記載のプラズマ発生装置。
【請求項４】
前記複数組の線状電極のそれぞれが、互いに平行に配置された直線状の放電部を有する請求項３に記載のプラズマ発生装置。
【請求項５】
前記複数組の線状電極の放電部が、それぞれ同心円状である請求項３に記載のプラズマ発生装置。
【請求項６】
前記複数組の線状電極が、各組の線状電極の放電部が線状電極毎に一本ずつ順番に並び、その放電部の並びが繰り返されるように配置される請求項３〜５のいずれかに記載のプラズマ発生装置。
【請求項７】
前記複数組の線状電極の放電部が、それぞれ前記セラミックプレートの中央部を中心とした渦巻状である請求項１又は２に記載のプラズマ発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ発生装置に関し、さらに詳しくは、半導体製造プロセスにおけるプラズマエッチングに使用したときに、エッチングレートを高く維持しながら、面内均一性を向上させることができるプラズマ発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体プロセスのエッチング工程に用いる半導体製造装置は、密閉可能な真空反応容器を有し、この反応容器内に、ウエハ（基板）を載置する静電チャック、ヒータあるいはサセプタ等の半導体製造装置用部材を有している。例えば、対向電極型のプラズマ発生装置では、静電チャック中の金属プレートからなる埋設電極が、プラズマ発生のための対向電極として使用されることが多い。また、基板に対向して反応ガス供給口としてシャワーヘッドを使用する場合は、このシャワーヘッドを導電性材料で作製し、これを対向電極の一方として使用する場合があった（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−２９６５５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような、プラズマ発生装置を用いた半導体製造装置では、エッチングレートを高くして生産性を上げるため、高周波電源（ＲＦ電源）の出力を増大すると、半導体基板の損傷が大きく、面内均一性が低下するという問題があった。また、ＲＦ電源の代わりに、ナノパルス電源を用いると、半導体基板の損傷は小さく、面内均一性は向上するが、エッチングレートをＲＦ電源の場合のようには高く維持することができないという問題があった。
【０００４】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、半導体製造プロセスにおけるプラズマエッチングに使用したときに、エッチングレートを高く維持しながら、面内均一性を向上させることができるプラズマ発生装置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】
上述の目的を達成するため、本発明は、以下のプラズマ発生装置を提供するものである。
【０００６】
［１］  厚さ方向に貫通するガス通過用の複数の貫通孔を有する板状のセラミックプレート、及び、前記セラミックプレート内部に配設された、線状の放電部をそれぞれ有する複数組の線状電極を有する第１電極と、前記第１電極との間に間隔を開けて、一方の面と前記第１電極の一方の面とが向かい合うように平行に配置された、板状の第２電極と、前記第１電極に配設された前記複数組の線状電極のそれぞれに別々に接続され、各組の前記線状電極と前記第２電極との間にそれぞれ独立してナノパルス電圧を印加できる複数のパルス発生回路を有する電源とを備え、前記電源が、前記複数のパルス発生回路により、時間差を設けて前記各組の線状電極に断続的にナノパルス電圧を印加する、プラズマエッチング用のプラズマ発生装置。
【０００８】
［２］  前記複数組の線状電極が、前記セラミックプレートの厚さ方向に直交する平面に投影したときに、異なる組の線状電極の放電部がそれぞれ隣り合うように配置された［１］に記載のプラズマ発生装置。
【０００９】
［３］  前記複数組の線状電極のそれぞれが、等距離間隔に並ぶ複数本の前記放電部を有する［１］又は［２］に記載のプラズマ発生装置。
【００１０】
［４］  前記複数組の線状電極のそれぞれが、互いに平行に配置された直線状の放電部を有する［３］に記載のプラズマ発生装置。
【００１１】
［５］  前記複数組の線状電極の放電部が、それぞれ同心円状である［３］に記載のプラズマ発生装置。
【００１２】
［６］  前記複数組の線状電極が、各組の線状電極の放電部が線状電極毎に一本ずつ順番に並び、その放電部の並びが繰り返されるように配置される［３］〜［５］のいずれかに記載のプラズマ発生装置。
【００１３】
［７］  前記複数組の線状電極の放電部が、それぞれ前記セラミックプレートの中央部を中心とした渦巻状である［１］又は［２］に記載のプラズマ発生装置。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のプラズマ発生装置によれば、第１電極内に線状の放電部をそれぞれ有する複数組の線状電極を有し、ナノパルス電圧を印加できる複数のパルス発生回路を有する電源により、各組の線状電極と第２電極との間にそれぞれ各組毎に独立してナノパルス電圧を印加することができるため、エッチングレートを高く維持しながら、面内均一性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。
【００１６】
図１に示すように、本発明のプラズマ発生装置の一実施形態（プラズマ発生装置１００）は、厚さ方向に貫通するガス通過用の複数の貫通孔５を有する円板状のセラミックプレート（セラミックシャワープレート）４、及び、セラミックプレート４内部に配設（埋設）された、線状の放電部７をそれぞれ有する複数組（２組）の線状電極６，６を有する第１電極１と、第１電極１との間に間隔を開けて、一方の面２ａと第１電極１の一方の面１ａとが向かい合うように平行に配置された、板状の第２電極２と、第１電極１に配設された複数組（２組）の線状電極６，６のそれぞれに別々に接続され、各組の線状電極６と第２電極２との間にそれぞれ独立してナノパルス電圧を印加できる複数のパルス発生回路を有する電源（ナノパルス電源）３ａ，３ｂとを備えたものである。ここで、図１は、本発明のプラズマ発生装置の一実施形態の断面を示す模式図である。尚、図１に示す第１電極１は、図２に示す第１電極１のＡ−Ａ’断面に相当する。
【００１７】
図２に示すように、本実施形態のプラズマ発生装置１００を構成する第１電極１は、複数組（２組）の線状電極６，６のそれぞれが、等距離間隔に並ぶ複数本の放電部７を有する。そして、放電部７は、直線状であり、互いに平行に配置されている。また、各組の線状電極６は、複数本の放電部７がこれらの端部で連結部１１により連結された、櫛歯状の構造である。ここで、「線状の放電部」というときは、図１，２に示すように、放電部の長手方向に垂直な断面形状が長方形の「帯状」であってもよい。放電部の長手方向に垂直な断面形状は、長方形以外に、円形、楕円形、正方形、三角形、その他の多角形等いずれの形状でもよい。ここで、図２は、本発明のプラズマ発生装置の一実施形態を構成する第１電極１を示す平面図である。尚、線状電極はセラミックプレート内に埋設され、外部からは視認できないものであるが、図２においては、説明の便宜上、セラミックプレートに埋設されている線状電極が透視された状態を示している。
【００１８】
図１に示すように、電源３ａ，３ｂは、線状電極６の連結部１１に接続されていることが好ましい。尚、電源３ａ，３ｂは放電部７に接続されてもよい。
【００１９】
このように、本実施形態のプラズマ発生装置１００は、複数組（２組）の線状電極６，６に対して、電源３ａ，３ｂにより、それぞれ独立してナノパルス電圧を印加することができるため、電源３ａ，３ｂが時間差を設けて線状電極６，６に断続的にナノパルス電圧を印加することにより（多並列で時分割制御することにより）、第１電極１と第２電極２との間の空間に、時間差を設けた、密度の高い、高エネルギーのプラズマ空間（プラズマ場）を形成することができる。本実施形態のような、プラズマ発生電極として平行線と平板とを対向させた電極構造を用いたものは、プラズマ発生電極として平板と平板とを対向させた電極構造を用いたものと比較すると、より大きな電界差を設けることができ、強いプラズマ場を作ることが可能である。そして、本実施形態のプラズマ発生装置１００は、線状電極６を絶縁性能の高いセラミックプレート内に埋設したため、線状の放電部７を狭い間隔で配置しても、互いに干渉することなく、プラズマ密度を高めることが可能である。尚、第１電極側として、裸の金属線を平行に並べたものを用いた場合、絶縁破壊が生じ、プラズマを形成することができないという問題がある。更に、複数組の線状電極に位相差（時間差）を設けてナノパルス電圧を印加することにより、電極間距離を短くしても、お互いが干渉すること無く、プラズマを発生することができ、プラズマ密度の高い空間を形成することが可能である。このように、密度が高く、強いプラズマ場をつくることにより、エッチングレートを高く維持することができ、更に、ナノパルスプラズマの持つ電子温度を高めることなく、プラズマを維持することが可能であることにより、面内均一性を向上させることができる。
【００２０】
本実施形態のプラズマ発生装置１００において、線状電極の数は複数組であれば特に限定されない。
【００２１】
複数組の線状電極６，６のセラミックプレート内における配設範囲（面積）が、セラミックプレートの厚さ方向に垂直な断面の面積に対して、８０％以上であることが好ましく、８０〜９９％であることが更に好ましく、９０〜９８％であることが特に好ましい。線状電極をこのような範囲に配設することにより、第１電極と第２電極との間の空間に、偏ることなく、広範囲に亘ってプラズマを発生させることが可能になる。８０％より範囲が狭いと、プラズマ発生領域が狭くなり、高密度で強いプラズマ場を形成し難くなることがある。ここで、「複数組の線状電極のセラミックプレート内における配設範囲」というときは、円板状のセラミックプレート上で、各線状電極毎に最も外側に位置する部分を繋いで形成される形状を、全ての線状電極について重ね合わせたときに、全体として最も外側に位置する部分を繋いで形成される範囲である。また、「線状電極の最も外側に位置する部分を繋いで形成される形状」というときは、図３に示すように、直線状の放電部を有する線状電極のように入り組んだ構造の場合には、各放電部及び連結部の端部を繋いだ形状において、最も外側に位置する部分により形成された形状であり、図３においては、破線で示された形状がそれに該当する。ここで、図３は、本発明のプラズマ発生装置の一実施形態を構成する線状電極、及び、その線状電極のセラミックプレート内における配設範囲を示す平面図である。また、図７，８に示すように、放電部が同心円状である場合には、線状電極のセラミックプレート内における配設範囲は、最も大きい円を形成する放電部の範囲である。
【００２２】
また、一の線状電極６のセラミックプレート内における配設範囲の面積が、セラミックプレートの厚さ方向に垂直な断面の面積に対して、８０％以上であることが好ましく、８０〜９９％であることが更に好ましく、９０〜９８％であることが特に好ましい。各線状電極の配設範囲をいずれもこのような範囲にすることにより、第１電極と第２電極との間の空間に、偏ることなく、広範囲に亘ってプラズマを発生させることが可能になる。
【００２３】
本実施形態のプラズマ発生装置１００における複数組の線状電極６は、図１，２に示すように、セラミックプレート４の厚さ方向に直交する平面に投影したときに、異なる組の線状電極６の放電部７がそれぞれ隣り合うように配置されていることが好ましい。図１，２に示す第１電極１には、線状電極６が２組配設されているが、各線状電極を構成する放電部は、互いに他の線状電極を構成する放電部と隣り合い、それぞれの放電部が交互に並んでいる。図１，２に示す第１電極１においては、２組の線状電極６，６を構成する放電部７は、同一平面上に配置されているが、一の組の線状電極の放電部と、他の組の線状電極の放電部とがそれぞれ異なる平面上に配置されていてもよい。その場合でも、複数組の線状電極６は、セラミックプレート４の厚さ方向に直交する平面に投影したときに、異なる組の線状電極６の放電部７がそれぞれ隣り合うように配置されていることが好ましい。このように、異なる組の線状電極の放電部がそれぞれ隣り合うように配置されることにより、各組の線状電極の放電部が、セラミックプレートの面内において偏りなく配置されることになる。そして、各組の線状電極にそれぞれ独立にナノパルス電圧を印加したときに、いずれの組の線状電極に電圧を印加した場合でも同様に、円板状のセラミックプレートの面内において偏ることなく、広範囲に亘ってプラズマを発生させることが可能になる。
【００２４】
一の線状電極において、第１電極と第２電極との間の距離を１０とした場合、隣り合う放電部間の距離は、１５以上が好ましく、１５〜２０がさらに好ましい。隣り合う放電部間の距離をこのような範囲とすることにより、より強いプラズマ場を形成することが可能となる。一の線状電極における隣り合う放電部間の距離が１５より短いと、放電が起こり難くなることがある。また、隣り合う放電部間の距離を、第１電極と第２電極との間の距離より短くすると、隣り合う平行線間隔で干渉し、放電が起こらなくなることがある。
【００２５】
本実施形態のプラズマ発生装置１００において、線状電極６を構成する放電部７は、セラミックプレートの厚さ方向に直交する平面内における、長手方向に直交する幅が、０．０１〜１ｍｍであることが好ましく、０．０１〜０．５ｍｍであることが更に好ましく、０．０５〜０．５ｍｍであることが特に好ましい。放電部７の幅が０．０１ｍｍより短いと、導体幅が狭いことによる導体の信頼性を確保が難しく、断線や溶断があり、１ｍｍより長いと、電界集中が小さくなり、プラズマ生成が難しくなることがある。また、放電部７の、セラミックプレートの厚さ方向の長さ（放電部の厚さ）は、０．１〜１０ｍｍであることが好ましく、０．１〜５ｍｍであることが更に好ましく、０．５〜５ｍｍであることが特に好ましい。放電部７の厚さが０．１ｍｍより薄いと、絶縁破壊を起こすことがあり、１０ｍｍより厚いと、誘電体厚さが厚くなり、電界集中が小さくなり、プラズマ生成が難しくなることがある。
【００２６】
線状電極６を構成する放電部７と連結部１１とは、放電部７が第２電極２に近い側に配置され、連結部１１が第２電極２から遠い側に配置されるように、セラミックプレート内に配設されることが好ましい。放電部と連結部とがこのように異なる平面上に位置する例としては、図６Ａ、図６Ｂに示す線状電極２６が挙げられる。また、連結部１１のセラミックシャワープレート４における配置は、特に限定されないが、放電部が直線状である場合には、図２，５に示すように、セラミックシャワープレート４の外周付近であることが好ましい。これに対し、放電部が同心円状である場合には、図７，８に示すように、セラミックシャワープレート４の中心付近から半径方向に延びるように配置されることが好ましい。
【００２７】
線状電極６を構成する放電部７は、一本であってもよいし、複数本であってもよい。複数本の場合、その本数は特に限定されない。
【００２８】
線状電極を構成する放電部と連結部の材質は、金属、例えば、鉄、クロム、ニッケル、コバルト、タングステン、モリブデン、チタン、アルミニウム、金、銀、銅、白金、あるいは、これら金属とセラミックス成分を混ぜたサーメット材料等が好ましい。基材セラミックスと熱膨脹の差が小さい材料を組合せることがさらに好ましい。例えば、窒化アルミニウムや窒化珪素、コージェライト等の熱膨脹が小さいセラミック部材を基材に選んだ場合は、タングステンやモリブデン、あるいはこれらのサーメット材料が適している。一方、熱膨脹率が比較的大きい酸化アルミニウムを基材に用いる場合は、タングステン、モリブデン、のほかに、鉄系合金、白金、チタンなども使用することができる。放電部と連結部の材質は同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００２９】
本実施形態のプラズマ発生装置１００において、第１電極１を構成するセラミックプレート（セラミックシャワープレート）４は、図１，２に示すように、厚さ方向に貫通するガス通過用の複数の貫通孔５を有する円板状のプレートである。このように貫通孔を設けることにより、エッチング時に必要なガスを貫通孔から、第１電極と第２電極との間の空間に流入させることができる。セラミックプレート４の形状は、円板状（円形）であることが好ましいが、四角形等の多角形、楕円形、レーストラック形状等、いずれの形状であってもよい。貫通孔の形状、大きさ、配置位置、及び配置数は、特に限定されず、目的のエッチング条件に適した、公知の条件とすることができる。また、セラミックシャワープレートの厚さ及び大きさについても、特に限定されず、目的のエッチング条件に適した、公知の条件とすることができる。例えば、円板状の場合、厚さが０．１〜１０ｍｍ、直径が５０〜５００ｍｍ程度のものを好適に使用することができる。
【００３０】
セラミックシャワープレート４の材質としては、酸化物、窒化物、及び硼化物から選択される少なくとも一種であることが好ましい。このような材質とすることにより、絶縁性の高い電極の利点がある。また、セラミックシャワープレート４の材質は、非晶質材料であってもよいし、酸化物、窒化物、及び硼化物から選択される少なくとも一種と、ガラスとの複合物であってもよい。
【００３１】
本発明のプラズマ発生装置は、「複数のパルス発生回路を有する電源」を備えたものであるが、これは、プラズマ発生装置に備えられた一又は複数の電源全体のなかで、「複数のパルス発生回路」が存在することを意味し、「一つのパルス発生回路」を有する「電源」を複数備えていてもよいし、「複数のパルス発生回路」を有する一つの「電源」を備えていてもよいし、一又は複数の「パルス発生回路」を有する「電源」を複数備えていてもよい。いずれの場合においても、「複数のパルス発生回路」が同期して動作することが好ましい。本実施形態のプラズマ発生装置１００は、一つの「パルス発生回路」を有する「電源」３ａ，３ｂを複数備えている。
【００３２】
電源３ａ，３ｂは、ナノパルス電圧を印加できるナノパルス発生回路を有するものであることが好ましい。更に、電源３ａ，３ｂは、半値幅が０．０５〜０．５μ秒のナノパルス電圧を印加できるものであることが特に好ましい。更に、ナノパルス電圧にすると、投入エネルギーを熱に変換することなく、効率の高いプラズマを発生させることができる。ここで、ナノパルス電源とは、１μ秒より小さな半値幅のパルスを発生する電源をいい、ナノパルス電圧とは、１μ秒より小さな半値幅の電圧パルスをいう。また、ナノパルス電圧の周波数は、１００Ｈｚ〜１０００００Ｈｚが好ましく、１０００Ｈｚ〜１００００Ｈｚが更に好ましい。また、電源３ａからのナノパルス電圧と電源３ｂからのナノパルス電圧との位相差は、１８０度であることが好ましい。
【００３３】
電源３ａ，３ｂとしては、ナノパルス電圧を印加するため、開放スイッチを用いた誘導性エネルギー蓄積方式、短絡スイッチを用いた容量性エネルギー蓄積方式、パルスフォーミングネットワーク方式、磁気圧縮方式及びこれらを組み合わせた方式のナノパルス発生回路を使うことができる。これらの中でも、半値幅が１μ秒以下のナノパルス電圧を形成でき、小型で高効率の電源として、開放スイッチを用いた誘導性エネルギー蓄積方式を用いることが好ましい。開放スイッチには、静電誘導式（ＳＩ）サイリスタ、ＩＧＢＴ、ＭＯＳ−ＦＥＴ等の半導体スイッチを用いることができる。高い電流、電圧を使用する場合は、ＳＩサイリスタを開放スイッチに用いることが更に好ましい。
【００３４】
本実施形態のプラズマ発生装置１００においては、図１に示すように、一つのパルス発生回路を有する電源３ａが、一の組の線状電極６と導体平板電極８に接続され、一つのパルス発生回路を有する電源３ｂが、他の組の線状電極６と導体平板電極８に接続されている。電源３ａ，３ｂの、導体平板電極８に接続される配線は、アース１０に接続されている。このように、一の組の線状電極６と他の組の線状電極６とに、それぞれ異なる電源（３ａと３ｂ）が接続されているため、一の組の線状電極６と他の組の線状電極６とに時間差を設けてナノパルス電圧を印加することができる。このように、異なる線状電極に、それぞれ異なる電源からナノパルス電圧を印加することより、プラズマで生成されるラジカル密度が高くなるという効果を奏する。
【００３５】
本実施形態のプラズマ発生装置１００において、板状の第２電極２は、導体平板電極８を有し、第２電極２を構成する導体平板電極８は、円板状のセラミックプレート９に埋設されている。導体平板電極８は、円形の金属プレートをセラミックスに埋設しても良いし、金属メッシュを円形に切り抜いて、セラミックスに埋設しても良い。また、テープ成形平板の上に、スクリーン印刷法等で、円形に導体ペーストを印刷し、同じセラミックスで積層し、一体化してもよい。導体平板電極８がセラミックプレート９に埋設されると、絶縁設計が容易であり、高いパルス電圧を印加しても、異常放電を起こすことなく、安定で均一なプラズマ場を形成できるので好ましい。半導体製造装置において、本実施形態のプラズマ発生装置を用いる場合、第２電極を鉛直方向下側に配置し（第１電極を鉛直方向上側に配置し）、第２電極を、ウエハ（基板）を載置する静電チャックとして用いることが好ましい。第１電極と第２電極とは、図１に示すように、第１電極の一方の面１ａと第２電極の一方の面２ａとが向かい合うように配置される。第１電極の一方の面１ａと第２電極の一方の面２ａとは平行であることが好ましい。また、導体平板電極の形状は、円形であることが好ましいが、四角形等の多角形、楕円形、レーストラック形状等、いずれの形状であってもよい。また、導体平板電極を埋設するセラミックプレートの形状は、円板状（円形）であることが好ましいが、四角形等の多角形、楕円形、レーストラック形状等、いずれの形状であってもよい。第２電極が円板状の場合、その大きさ（厚さ、直径）は、第１電極と同様であることが好ましい。また、導体平板電極８が円形の場合、その厚さは、０．１〜１０ｍｍであることが好ましく、直径は、５０〜５００ｍｍであることが好ましい。
【００３６】
第１電極と第２電極との間の距離は、１０〜１５０ｍｍであることが好ましく、２０〜１００ｍｍであることが更に好ましく、３０〜５０ｍｍであることが特に好ましい。１０ｍｍより短いと、放電が広がらず面内分布が悪くなることがあり、１５０ｍｍより長いと放電が困難なことがある。
【００３７】
第２電極２を構成する導体平板電極８の材質は、特に限定されず、タングステン、モリブデン、鉄、クロム、ニッケル、チタン、ジルコニウム、マンガン、金、銀、銅、白金、及びこれらの合金またはこれらの金属を含むサーメット等を挙げることができる。また、第２電極２を構成するセラミックプレート９の材質は、特に限定されず、窒化珪素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、コージェライト、イットリア等を挙げることができる。第２電極２については、既存の半導体製造装置等において、静電チャックに用いられているものを使用することができる。
【００３８】
図４は、本発明のプラズマ発生装置の他の実施形態（プラズマ発生装置２００）の断面を示す模式図であり、図５は、本発明のプラズマ発生装置の他の実施形態を構成する第１電極２１を示す平面図である。尚、図４に示す第１電極２１は、図５に示す第１電極２１のＢ−Ｂ’断面に相当する。また、図５において、セラミックプレート２４に埋設されている線状電極２６は、便宜上、透視された状態を示している。本実施形態のプラズマ発生装置２００においては、４組の線状電極２６が用いられている。そして、本実施形態のプラズマ発生装置２００は、厚さ方向に貫通するガス通過用の複数の貫通孔２５を有する円板状のセラミックプレート（セラミックシャワープレート）２４、及び、セラミックプレート２４内部に配設された、線状の放電部２７をそれぞれ有する複数組（４組）の線状電極２６を有する第１電極２１と、第１電極２１との間に間隔を開けて、一方の面２２ａと第１電極１の一方の面２１ａとが向かい合うように配置された、円板状の導体平板電極２８を有する第２電極２２と、第１電極２１に配設された複数組（４組）の線状電極２６のそれぞれに別々に接続され、各組の線状電極２６と第２電極２２との間にそれぞれ独立してナノパルス電圧を印加できる複数（４個）の電源２３ａ，２３ｂ，２３ｃ及び２３ｄとを備えたものである。
【００３９】
そして、本実施形態のプラズマ発生装置２００においては、図４に示すように、一つのパルス発生回路を有する電源２３ａが、一の組の線状電極２６と導体平板電極２８に接続され、一つのパルス発生回路を有する電源２３ｂが、他の組の線状電極２６と導体平板電極２８に接続され、一つのパルス発生回路を有する電源２３ｃが、更に他の組の線状電極２６と導体平板電極２８に接続され、一つのパルス発生回路を有する電源２３ｄが、更に他の組の線状電極２６と導体平板電極２８に接続されている。このように、各組の線状電極２６毎に、それぞれ異なる電源（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ及び２３ｄ）が接続されているため、各組の線状電極２６毎に時間差を設けてナノパルス電圧を印加することができる。電源２３ａ，２３ｂ，２３ｃ及び２３ｄの、導体平板電極２８に接続される配線は、アース３０に接続されている。また、第２電極２２を構成する円板状の導体平板電極２８は、円板状のセラミックプレート２９に埋設されている。導体平板電極２８は、円形の金属プレートをセラミックスに埋設しても良いし、金属メッシュを円形に切り抜いて、セラミックスに埋設しても良い。また、テープ成形平板の上に、スクリーン印刷法等で、円形に導体ペーストを印刷し、同じセラミックスで積層し、一体化してもよい。また、第２電極を、導体平板電極がセラミックプレートに埋設された構造ではなく、セラミックプレートを有さず、金属平板からなる導体平板電極のみから構成されたものとしてもよい。
【００４０】
図５に示すように、本実施形態のプラズマ発生装置２００を構成する第１電極２１は、複数組（４組）の線状電極２６のそれぞれが、等距離間隔に並ぶ複数本の放電部２７を有する。そして、放電部２７は、直線状であり、互いに平行に配置されている。また、各組の線状電極２６は、複数本の放電部２７がこれらの端部で連結部３１により連結された櫛歯状の構造である。
【００４１】
本実施形態のプラズマ発生装置２００においては、このように４組の線状電極２６をセラミックシャワープレート２４内に埋設するため、図６Ａ、６Ｂに示すように、各線状電極２６の放電部２７と連結部３１とが、同一平面内に位置せず、異なる平面内に位置するように形成されている。ここで、図６Ａは、図５に示す４組の線状電極２６のなかの２組を模式的に示す斜視図であり、図６Ｂは、図５に示す４組の線状電極２６のなかの残りの２組を模式的に示す斜視図である。このように、線状電極２６の放電部２７と連結部３１とが、異なる平面内に位置するように形成したことより、図６Ａに示すように２組の線状電極２６を、一方の組の線状電極２６の櫛歯状の放電部２７が、他方の組みの線状電極２６の櫛歯状の放電部２７の隙間に入り込むように配置し、図６Ｂに示すように他の２組の線状電極２６についても、上記図６Ａに示す線状電極２６の場合と同様の配置とし、更に、これら２組の線状電極の放電部と、他の２組の線状電極の放電部とを、放電部全体が図５に示すように同一平面上に平行に並ぶように配置することができる。つまり、線状電極２６をセラミックシャワープレート２４内に埋設したときに、全ての放電部を同一平面上に配置させ、放電部と連結部とを異なる平面上に配置させ、連結部３１についても、２組の線状電極の連結部を同一平面上に配置させ、残りの２組の線状電極の連結部を上記２組の線状電極の連結部と同一平面上で、且つそれらの内側に配置させることができる。このように配置することにより、各組の連結部３１が互いに配置上の障害にならずに、全ての線状電極の放電部を、セラミックシャワープレート２４内において、同一平面上に、平行に配置することが可能となる。図６Ａに示す線状電極２６の放電部２７はＬ字状に形成されており、図６Ｂに示す線状電極２６の放電部２７はＴ字状に形成されている。「放電部が直線状」というときは、上記Ｌ字状及びＴ字状の放電部２７のそれぞれの形状のなかで、セラミックシャワープレート２４の表面に平行（セラミックシャワープレート２４の厚さ方向に直交する平面に平行）な部分が直線状であることを意味し、上記表面に直交する部分は含まない。また、図６Ｂに示す線状電極２６の連結部３１は、図６Ａに示す線状電極２６の連結部３１より小さく、図６Ａに示す線状電極２６の連結部３１の内側に配置されることが好ましい。
【００４２】
本実施形態のプラズマ発生装置２００を構成する４組の線状電極は、図４、図５に示すように、各組の線状電極の放電部が線状電極毎に一本ずつ順番に並び、その放電部の並びが繰り返されるように配置されている。図４、図５に示す線状電極では、４組の線状電極の放電部が一本ずつ順番に並んで形成された「異なる組の線状電極の放電部が、それぞれ一本ずつ並んだ４本の並び」が、４回繰り返されて配置されている。
【００４３】
本実施形態のプラズマ発生装置２００における、その他の構成は、上記本発明のプラズマ発生装置の一実施形態（プラズマ発生装置１００）と同様であることが好ましい。
【００４４】
図７は、本発明のプラズマ発生装置の更に他の実施形態を構成する線状電極４１ａ，４１ｂを模式的に示す平面図である。本実施形態のプラズマ発生装置の構成は、線状電極の構造が異なる以外は、上記本発明のプラズマ発生装置の一実施形態（プラズマ発生装置１００）と同様であることが好ましい。
【００４５】
本実施形態のプラズマ発生装置を構成する複数組（２組）の線状電極４１ａ，４１ｂは、放電部４２ａ，４２ｂが、それぞれ同心円状である。そして、線状電極４１ａの放電部４２ａは直線状の連結部４３ａに接続され、線状電極４１ｂの放電部４２ｂは直線状の連結部４３ｂに接続されている。さらに、放電部４２ａと放電部４２ｂとは、等距離間隔に交互に並んでいる。このように、線状電極の放電部を同心円状にしても、上記本発明のプラズマ発生装置の一実施形態（プラズマ発生装置１００）の場合と同様の効果を得ることができる。
【００４６】
本実施形態においては、放電部と連結部とが同一平面内に配置されている。そのため、一の組の線状電極４１ａの同心円状の放電部４２ａは、他の組の線状電極４１ｂの連結部４３ｂに接触しないように、他の組の線状電極４１ｂの連結部４３ｂと重なる部分が切り取られた形状となっている。
【００４７】
本実施形態のように、放電部が同心円状の場合、一の線状電極において、隣り合う放電部間の距離は、１〜１００ｍｍが好ましく、２〜１００ｍｍが更に好ましく、２〜５０ｍｍが特に好ましい。隣り合う放電部間の距離をこのような範囲とすることにより、より強いプラズマ場を形成することが可能となる。一の線状電極における隣り合う放電部間の距離が１ｍｍより短いと、放電が起こり難くなることがある。また、隣り合う放電部間の距離を、第１電極と第２電極との間の距離より短くすると、隣り合う平行線間隔で干渉し、放電が起こらなくなることがある。また、放電部間の距離が１００ｍｍより長いと、強いプラズマ場が得られないことがある。
【００４８】
本実施形態のように、放電部が同心円状の場合、第１電極に配設された複数組の線状電極において、隣り合う放電部間の距離は、０．５〜５０ｍｍが好ましく、１〜５０ｍｍが更に好ましく、１〜１０ｍｍが特に好ましい。第１電極に配設された複数組の線状電極における隣り合う放電部間の距離が０．５ｍｍより短いと、絶縁破壊をおこすことがある。また、放電部間の距離が５０ｍｍより長いと、放電が起こらないことがある。
【００４９】
線状電極を構成する放電部の幅や厚さは、上記本発明のプラズマ発生装置の一実施形態（プラズマ発生装置１００）の場合と同様であることが好ましい。
【００５０】
図８は、本発明のプラズマ発生装置の更に他の実施形態を構成する線状電極５１ａ，５１ｂ，５１ｃ及び５１ｄを模式的に示す平面図である。本実施形態のプラズマ発生装置の構成は、線状電極の構造が異なる以外は、上記本発明のプラズマ発生装置の一実施形態（プラズマ発生装置１００）と同様であることが好ましい。
【００５１】
本実施形態のプラズマ発生装置を構成する複数組（４組）の線状電極５１ａ，５１ｂ，５１ｃ及び５１ｄは、放電部５２ａ，５２ｂ，５２ｃ及び５２ｄが、それぞれ同心円状である。そして、線状電極５１ａの放電部５２ａは直線状の連結部５３ａに接続され、線状電極５１ｂの放電部５２ｂは直線状の連結部５３ｂに接続され、線状電極５１ｃの放電部５２ｃは直線状の連結部５３ｃに接続され、線状電極５１ｄの放電部５２ｄは直線状の連結部５３ｄに接続されている。さらに、放電部５２ａ〜５２ｄは、隣り合う放電部間が等距離間隔になるように順番に並んでいる。このように、４組の線状電極の放電部を同心円状にしても、上記本発明のプラズマ発生装置の一実施形態（プラズマ発生装置１００）の場合と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
線状電極を構成する放電部の幅や厚さは、上記本発明のプラズマ発生装置の一実施形態（プラズマ発生装置１００）の場合と同様であることが好ましい。
【００５３】
各線状電極の放電部を接続する連結部は、図９に示すように、線状電極が配置されている平面とは、異なる平面上に配置されている。ここで、図９は、図８のＣ−Ｃ’断面を示す模式図である。図９に示すように、各線状電極のなかの例えば線状電極５１ｂの放電部５２ｂは、放電部５２ｂが配置される平面に平行に連結部５３ｂが配置され、連結部５３ｂと２本の同心円状の放電部５２ｂとが接続されている。また、線状電極５１ｄの放電部５２ｄは、放電部５２ｄが配置される平面に平行に連結部５３ｄが配置され、連結部５３ｄと２本の同心円状の放電部５２ｄとが接続されている。図８に示される、線状電極５１ａ及び５１ｃにおいても、同様の構造である。このように、線状電極の放電部と、連結部とが、セラミックシャワープレート内で、異なる平面上に配置されているため、一の組の線状電極の同心円状の放電部を、他の組の線状電極の連結部を避けるために連結部付近で切り取ることなく、４組の線状電極の放電部を同一平面上に配置することができる。
【００５４】
図１０は、本発明のプラズマ発生装置の更に他の実施形態を構成する線状電極６１ａ，６１ｂ及び６１ｃを模式的に示す平面図である。本実施形態のプラズマ発生装置の構成は、線状電極の構造が異なる以外は、上記本発明のプラズマ発生装置の一実施形態（プラズマ発生装置１００）と同様であることが好ましい。
【００５５】
本実施形態のプラズマ発生装置を構成する複数組（３組）の線状電極６１ａ，６１ｂ及び６１ｃは、放電部６２ａ，６２ｂ及び６２ｃが、それぞれ渦巻状である。そして、これら渦巻状線状電極は、その中心がセラミックシャワープレート４の中央部に位置するようにセラミックシャワープレート４内に配設されることが好ましい。本実施形態のプラズマ発生装置を構成する線状電極は、各線状電極毎に一本ずつの渦巻状の放電部を有するため、連結部を有していない。
【００５６】
次に、本発明のプラズマ発生装置の一実施形態（プラズマ発生装置１００）の製造方法について説明する。プラズマ発生電極１００は、第１電極１と第２電極２とを作製し、第１電極１と第２電極２とを、それぞれの一方の面が向かい合うように配置し、第１電極１に配設された各組の線状電極に、別々の所定のナノパルス電源を接続し、ナノパルス電源の他方の配線を第２電極およびアースに繋ぐことにより作製することができる。プラズマ発生装置１００を構成する第１電極の製造方法は、特に限定されないが、線状電極をホットプレスによりセラミックプレートに埋設させて第１電極を形成するホットプレート法、及び、テープ状のグリーンシートに所定の線状電極を印刷等により配設し、焼成して第１電極を形成するテープ成形法が好ましい。以下、ホットプレス法及びテープ成形法について説明する。
【００５７】
（ホットプレス法）
（１）原料粉の調合工程：
原料粉と添加剤とを所定の比率で調合し、トロンメル等を用いて混合する。原料粉としては、酸化物、窒化物、硼化物等を挙げることができ、これらの中でも、窒化物、酸化物が好ましく、更には、窒化アルミニウム、窒化珪素、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、コージェライトが好ましい。添加剤としては、酸化イットリウム、その他の希土類酸化物、アルカリ土類金属酸化物等を挙げることができる。原料粉として窒化アルミニウムを用いた場合は、添加剤としては、酸化イットリウムが好ましく、原料粉として窒化珪素を用いた場合は、添加剤としては、アルカリ土類金属酸化物、希土類酸化物が好ましく、特に酸化マグネシウム、酸化イットリウムが特に好ましい。混合は、湿式又は乾式のいずれでもよい。例えば、湿式を用いた場合は、ＳＤ（スプレードライヤ）等を用いて混合後乾燥を行い、原料混合粉を得る。原料粉として窒化アルミニウムを用いる場合、用いる窒化アルミニウムとしては、直接窒化法、還元窒化法、気相合成法等の製造方法で製造されたものを使用することができる。この場合、窒化アルミニウムの純度は、９９質量％以上が好ましく、９９．９質量％以上が更に好ましい。酸化イットリウム、その他の希土類酸化物の配合量は、原料混合粉に対して、酸化物換算で０．１〜１０質量％であることが好ましい。また、製品の色むらを抑制し、良好な外観を得るために、添加剤として、黒色化剤を添加してもよい。黒色化剤としては、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ等の遷移金属元素（金属単体）、又は、これらの金属の、酸化物、窒化物、炭化物、硫酸塩、硝酸塩、有機金属化合物等の金属化合物を挙げることができる。黒色化剤の添加量は、原料混合粉に対して、０．１〜５質量％であることが好ましい。
【００５８】
（２）成形工程：
調合工程において得られた、窒化アルミニウム原料粉を含有する原料混合粉を、そのまま又はバインダを加えて造粒したものを用いて、板状のセラミック成形体（未焼成）を形成する。成形方法は特に限定されず、例えば、金型成形法、ＣＩＰ（Ｃｏｌｄ  Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ  Ｐｒｅｓｓｉｎｇ）法、スリップキャスト法等を挙げることができる。バインダとしては、ＰＶＡ、ＰＥＧ等を挙げることができる。また、原料混合粉にバインダを添加して造粒する方法としては、特に限定されず、スプレードライ等の方法を挙げることができる。線状電極は、セラミックシャワープレートを成形するときに、埋設することが好ましい。例えば、セラミック成形体を成形し、その上に所定の形状に加工、溶接した線状電極を載せ、これを金型に入れ、更に線状電極を覆うように金型内に原料混合粉を入れ、再度成形を行い、線状電極を埋設した一体型のセラミック成形体を作製することが好ましい。
【００５９】
（３）焼成工程：
得られたセラミック成形体を焼成する。焼成方法としては、ホットプレス焼成法を用いる。得られたセラミック成形体を、焼成用の黒鉛モールド内に収納し、プレス圧力１．９６×１０７Ｐａ（２００ｋｇｆ／ｃｍ２）、最高焼成温度１６８０〜１９００℃で焼成する。焼成雰囲気は、室温から１０００℃までは真空とし、１０００℃を超えたところから最高焼成温度までは、窒素ガス雰囲気とする。結晶粒内抵抗を１０１４Ωｃｍ以上の高抵抗なものにするためには、最高焼成温度を１７２０〜１８７０℃とすることが好ましく、１７２０〜１８００℃とすることが更に好ましい。酸化アルミニウム及びコージェライト等の酸化物をセラミック基材に用いる場合は、焼成温度を前者は、１５００〜１７００℃に、後者は１３００〜１４５０℃に設定することが好ましい。
【００６０】
（４）加工工程：
焼成で得られた窒化アルミニウム焼結体について、所定形状となるように研削加工を行い、本実施形態のプラズマ発生装置の第１電極を得ることができる。セラミックシャワープレートの厚みは、０．１〜５ｍｍとなるように調整する。また、必要に応じて、電極の端子を引き出すための、開孔を形成し、端子の引き出しを行う。
【００６１】
（テープ成形法）
（１）原料粉の調合工程：
原料粉と添加剤とを所定の比率で調合し、トロンメル等を用いて混合する。原料粉としては、酸化物、窒化物、硼化物等を挙げることができ、これらの中でも、窒化物、酸化物が好ましく、更には、窒化アルミニウム、窒化珪素、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、コージェライトが好ましい。添加剤としては、酸化イットリウム、その他の希土類酸化物、アルカリ土類金属酸化物等を挙げることができる。原料粉として窒化アルミニウムを用いた場合は、添加剤としては、酸化イットリウムが好ましく、原料粉として窒化珪素を用いた場合は、添加剤としては、アルカリ土類金属酸化物、希土類酸化物が好ましく、特に酸化マグネシウム、酸化イットリウムが好ましい。混合は、湿式又は乾式のいずれでもよい。例えば、湿式を用いた場合は、ＳＤ（スプレードライヤ）等を用いて混合後乾燥を行い、原料混合粉を得る。原料粉として窒化アルミニウムを用いる場合、用いる窒化アルミニウムとしては、直接窒化法、還元窒化法、気相合成法等の製造方法で製造されたものを使用することができる。この場合、窒化アルミニウムの純度は、９９質量％以上が好ましく、９９．９質量％以上が更に好ましい。酸化イットリウム、その他の希土類酸化物の配合量は、原料混合粉に対して、酸化物換算で０．１〜１０質量％であることが好ましい。また、製品の色むらを抑制し、良好な外観を得るために、添加剤として、黒色化剤を添加してもよい。黒色化剤としては、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｒ等の遷移金属元素（金属単体）、又は、これらの金属の、酸化物、窒化物、炭化物、硫酸塩、硝酸塩、有機金属化合物等の金属化合物を挙げることができる。黒色化剤の添加量は、原料混合粉に対して、０．１〜５質量％であることが好ましい。
【００６２】
原料混合粉には、他の原料成分を配合し、スラリー状の成形原料にすることが好ましい。上記他の成分としては、バインダー、可塑剤、分散剤、水や有機溶剤等の溶媒を使用することが好ましい。
【００６３】
バインダーとしては、特に限定されるものではないが、水系バインダー、非水系バインダーのどちらでもよく、水系バインダーとしてはメチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド等を好適に使用でき、非水系バインダーとしてはポリビニルブチラール、アクリル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等を好適に使用することができる。アクリル系樹脂としては、（メタ）アクリル樹脂、（メタ）アクリル酸エステル共重合体、アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等を挙げることができる。
【００６４】
バインダーの添加量は、原料混合粉１００質量部に対して、３〜２０質量部であることが好ましく、６〜１７質量部であることが更に好ましい。このようなバインダー含有量とすることにより、スラリー状の成形原料を成形してグリーンシートを成形したとき、及び、乾燥、焼成したときに、クラック等の発生を防止することが可能となる。
【００６５】
可塑剤としては、グリセリン、ポリエチレングリコール、ジブチルフタレート、フタル酸ジ−２−エチルヘキシル、フタル酸ジイソノニル等を使用することができる。
【００６６】
可塑剤の添加量は、バインダー添加量１００質量部に対して、３０〜７０質量部であることが好ましく、４５〜５５質量部であることが更に好ましい。７０質量部より多いと、グリーンシートが柔らかくなりすぎ、シートを加工する工程において変形しやすくなることがあり、３０質量部より少ないと、グリーンシートが硬くなりすぎ、曲げただけでクラックが入るなどハンドリング性が悪くなることがある。
【００６７】
分散剤としては、水系ではアニオン系界面活性剤、ワックスエマルジョン、ピリジン等を使用することが出来、非水系では脂肪酸、リン酸エステル、合成界面活性剤等を使用することができる。
【００６８】
分散剤は、原料混合粉１００質量部に対して、０．５〜３質量部であることが好ましく、１〜２質量部であることが更に好ましい。０．５質量部より少ないと、原料混合粉の分散性が低下することがあり、グリーンシートにクラック等が生じることがある。３質量部より多いと、原料混合粉の分散性は変わらずに焼成時の不純物を増やすことになる。
【００６９】
溶媒に用いる有機溶剤としては、キシレン、ブタノール等を挙げることができる。有機溶剤は、一種単独で用いてもよいし、複数を混合して用いてもよい。溶媒は、原料混合粉１００質量部に対して、５０〜２００質量部であることが好ましく、７５〜１５０質量部であることが更に好ましい。
【００７０】
上記各原料をアルミナ製ポット及びアルミナ玉石を用いて十分に混合してグリーンシート製作用のスラリー状の成形原料を作製する。また、これらの材料を、モノボールによりボールミル混合して作製してもよい。
【００７１】
次に、得られたグリーンシート製作用のスラリー状の成形原料を、減圧下で撹拌して脱泡し、さらに所定の粘度となるように調製する。成形原料の調製において得られるスラリー状の成形原料の粘度は、２．０〜６．０Ｐａ・ｓであることが好ましく、３．０〜５．０Ｐａ・ｓであることが更に好ましく、３．５〜４．５Ｐａ・ｓであることが特に好ましい。粘度範囲をこのように調整すると、スラリーをシート状に成形し易くなるため好ましい。スラリー粘度は、高過ぎても低過ぎても成形し難くなることがある。尚、スラリーの粘度は、Ｂ型粘度計で２５℃において測定した値である。
【００７２】
（２）成形工程：
次に、上記方法により得られたスラリー状の成形原料をシート状に成形加工して、グリーンシートを形成する。成形加工方法は、成形原料をシート状に成形してグリーンシートを形成することができれば特に限定されず、ドクターブレード法、プレス成形法、圧延法、カレンダーロール法等の公知の方法を使用することができる。
【００７３】
作製するグリーンシートの厚さは、１μｍ〜１ｍｍであることが好ましい。
【００７４】
（３）印刷工程：
得られたグリーンシートの表面に各組の線状電極及び配線を配設する。例えば、図１，図２に示すような、第１電極１を作製する場合には、各組の線状電極、及び配線（図示せず）が所定の位置に配設されるように、グリーンシートの対応する位置に各組の線状電極、及び配線を印刷することが好ましい。配設する各組の線状電極及び配線を形成するための導体ペーストを調製する。この導体ペーストは、例えば、金、銀、銅、白金、ニッケル、チタン、ジルコニア、マンガン、モリブデン、及びタングステンからなる群から選択される少なくとも一種を含有する粉末に、バインダー及びテルピネオール等の溶剤を加え、トリロールミル等を用いて十分に混錬して調製することができる。このようにして形成した導体ペーストを、グリーンシートの表面にスクリーン印刷等を用いて印刷して、所定の形状の各組の線状電極及び配線を形成する。
【００７５】
（４）積層工程：
次に、グリーンシートを積層する。積層するときには、各組の線状電極が図１、図２に示すような配置になるようにする。積層は加圧しながら行うことが好ましい。
【００７６】
（５）焼成工程：
得られた、グリーンシートの積層体を６０〜１５０℃で乾燥し、１２００〜１６００℃で焼成して、第１電極を作製する。グリーンシートが有機バインダーを含有する場合には、焼成の前に、４００〜８００℃で脱脂することが好ましい。
【００７７】
本実施形態のプラズマ発生装置の第２電極についても、上記第１電極１を作製した、ホットプレス法又はテープ成形法で作製することができる。そして、所定のナノパルス発生回路を各組の線状電極、第２電極及びアースに接続して本実施形態のプラズマ発生装置を得ることができる。使用するナノパルス電源としては、上記本発明のプラズマ発生装置の一実施形態（プラズマ発生装置１００）の場合と同様のナノパルス電源とすることが好ましい。
【実施例】
【００７８】
以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
【００７９】
（実施例１）
図１、図２に示した第１電極１を作製し、作製した第１電極と所定のナノパルス電源とを、既存の半導体製造装置（アプライドマテリアル社製）に組み込み、半導体製造装置内に組み込まれた状態のプラズマ発生装置を作製した。
【００８０】
第１電極の作製：
純度９９．９質量％以上の窒化アルミニウム粉体（トクヤマ社製）に、純度９９．９質量％以上、平均粒子径１μｍの酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）（信越化学社製）を加え、窒化アルミニウム原料混合粉を調合した。酸化イットリウムの配合量を原料混合粉全体の５質量％、窒化アルミニウム粉体の配合量を原料混合粉全体の９５質量％となるようにした。得られた窒化アルミニウム原料混合粉にイソプロピルアルコールを溶媒として加え、ナイロン製のポット及び玉石を用いて４時間混合してスラリーを作製した。得られたスラリーを、乾燥機を用いて１１０℃で乾燥させて、乾燥粉末を得た。更に、得られた乾燥粉末を４５０℃で５時間、大気雰囲気中で熱処理し、湿式混合中に混入した有機成分を焼失させ、窒化アルミニウム造粒顆粒を作製した。
【００８１】
得られた窒化アルミニウム造粒顆粒を金型に充填し、１．９６×１０７Ｐａ（２００ｋｇｆ／ｃｍ２）の圧力でプレス成形した。また、幅１ｍｍのモリブデン（Ｍｏ）製線材を用いて、１０ｍｍピッチで放電部（Ｍｏ製線材）が並ぶ櫛歯状電極（線状電極）を２組作製した。上記プレス成形された窒化アルミニウムが金型内に入った状態で、当該プレス成形された窒化アルミニウム上に、櫛歯状電極を、電極ピッチ（放電部間の間隔）が５ｍｍになるように向き合わせた配置でセットした。そして、さらに櫛歯状電極の上から、金型内に、窒化アルミニウム造粒顆粒を充填し、１．９６×１０７Ｐａ（２００ｋｇｆ／ｃｍ２）の圧力でプレス成形して成形体を得た。
【００８２】
得られた成形体を黒鉛モールドに収納し、ホットプレス焼成を行い、焼結体を得た。ホットプレス焼成の条件は、プレス圧力を、１．９６×１０７Ｐａ（２００ｋｇｆ／ｃｍ２）とし、１８５０℃で焼成し、２時間保持した後、４００℃／時間で室温まで冷却した。
【００８３】
次に、焼結体を、櫛歯電極側の厚さが０．５ｍｍのセラミックシャワープレートとなるように、表面を研削加工し、ガス通過用の直径１．８ｍｍの貫通孔を、櫛歯状電極が配設されてない位置に５ｍｍピッチで形成し、第１電極（線状電極埋設型）を得た。
【００８４】
プラズマ発生装置の作製：
得られた第１電極（線状電極埋設型）を、半導体製造装置（アプライドマテリアル社製）の上側電極の金属シャワープレートと交換して、半導体製造装置内に組み込まれた、プラズマ発生装置を得た。尚、第２電極は、半導体製造装置を構成する静電チャックとし、２つのナノパルス発生回路を持つ電源の各回路をそれぞれ各組の線状電極（櫛歯状電極）に別々に接続した。使用したナノパルス電源は、エネルギー蓄積型のパルス電源とし、１００〜５００ｎｍのナノパルス幅に制御可能なＳＩサイリスタを開放スイッチとして用いた。
【００８５】
得られたプラズマ発生装置（半導体製造装置）を用いて、以下の方法でエッチング試験を行い、エッチングレートと面内均一性を測定した。得られた結果を表１に示す。
【００８６】
（エッチング試験）
ナノパルス電源の電力を５００ｗとし、パルス半値幅２００ｎｓ、パルス電圧２０ｋＶ、周波数５ｋＨｚ、２つパルス電圧時間差１００ｍｓの条件でエッチング試験を行った。
【００８７】
（エッチングレート）
触針式段差測定器にてエッチング深さを測定し、処理時間から単位時間あたりのエッチングレートを算出した。
【００８８】
（面内均一性）
触針式段差測定器にてエッチング深さを測定し、面内均一性を測定した。
【００８９】
【表１】
0005162284.tif 000002
【００９０】
（比較例１）
半導体製造装置（アプライドマテリアル社製）の電源を、実施例１で用いた「ＳＩサイリスタを用いた、エネルギー蓄積型のパルス電源としてプラズマ発生装置（半導体製造装置）を作製した（比較例１）。尚、第１電極は、上記半導体製造装置で使用されている金属シャワープレートをそのまま使用した。得られたプラズマ発生装置（半導体製造装置）を用いてエッチング試験を行い、エッチングレートと面内均一性を測定した。得られた結果を表１に示す。
【００９１】
（比較例２）
半導体製造装置（アプライドマテリアル社製）をそのまま用いてプラズマ発生装置（半導体製造装置）とした（比較例１）。尚、第１電極は、上記半導体製造装置で使用されている金属シャワープレートをそのまま使用し、電源は、上記半導体製造装置で使用されているＲＦ電源をそのまま使用した。このプラズマ発生装置（半導体製造装置）を用いてエッチング試験を行い、エッチングレートと面内均一性を測定した。得られた結果を表１に示す。
【００９２】
表１より、実施例１のプラズマ発生装置は、第１電極として、セラミックシャワープレートに線状電極を埋設した線状電極埋設型の電極を用い、電源として、ＳＩサイリスタを用いたナノパルス電源を用いたため、エッチングレート及び面内均一性の双方に優れたものであることがわかる。これに対し、比較例１のプラズマ発生装置は、第１電極として金属シャワープレートを用いたため、エッチングレートに劣るものであることがわかる。また、比較例２のプラズマ発生装置は、第１電極として金属シャワープレートを用い、電源としてＲＦ電源を用いたため、面内均一性に劣るものであることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
半導体プロセスにおけるエッチング工程に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明のプラズマ発生装置の一実施形態の断面を示す模式図である。
【図２】本発明のプラズマ発生装置の一実施形態を構成する第１電極を示す平面図である。
【図３】本発明のプラズマ発生装置の一実施形態を構成する線状電極、及び、その線状電極のセラミックプレート内における配設範囲を示す平面図である。
【図４】本発明のプラズマ発生装置の他の実施形態の断面を示す模式図である。
【図５】本発明のプラズマ発生装置の他の実施形態を構成する第１電極を示す平面図である。
【図６Ａ】図５に示す４組の線状電極のなかの２組を模式的に示す斜視図である。
【図６Ｂ】図５に示す４組の線状電極のなかの残りの２組を模式的に示す斜視図である。
【図７】本発明のプラズマ発生装置の更に他の実施形態を構成する線状電極を模式的に示す平面図である。
【図８】本発明のプラズマ発生装置の更に他の実施形態を構成する線状電極を模式的に示す平面図である。
【図９】図８のＣ−Ｃ’断面を示す模式図である。
【図１０】本発明のプラズマ発生装置の更に他の実施形態を構成する線状電極を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
【００９５】
１，２１：第１電極、１ａ，２１ａ：一方の面、２，２２：第２電極、２ａ，２２ａ：一方の面、３ａ，３ｂ，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ：電源、４，２４：セラミックプレート（セラミックシャワープレート）、５，２５：貫通孔、６，２６，４１ａ，４１ｂ，５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，６１ａ，６１ｂ，６１ｃ：線状電極、７，２７，４２ａ，４２ｂ，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，６２ａ，６２ｂ，６２ｃ：放電部、８，２８：導体平板電極、９，２９：セラミックプレート、１０，３０：アース、１１，３１，４３ａ，４３ｂ，５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ：連結部、１００，２００：プラズマ発生装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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