JP7042170B2

JP7042170B2 - シャワーヘッド用ガス分配体

Info

Publication number: JP7042170B2
Application number: JP2018118832A
Authority: JP
Inventors: 貴久駒津; 大輔冨永; 和孝田中
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2018-06-22
Filing date: 2018-06-22
Publication date: 2022-03-25
Anticipated expiration: 2038-06-22
Also published as: JP2019220639A

Description

本明細書によって開示される技術は、シャワーヘッド用ガス分配体に関する。

例えば、薄膜形成装置（例えば、ＣＶＤ装置）やエッチング装置（例えば、プラズマエッチング装置）等の半導体製造装置は、シャワーヘッドを備えている。シャワーヘッドは、例えばウェハを保持する保持装置の上方に配置され、ウェハに向けてプロセスガス（例えば、成膜用の反応ガス）を噴出する装置である。

シャワーヘッドは、ガス供給源に接続されたガス供給体と、ガス供給体に着脱可能に取り付けられたガス分配体とを備える。ガス分配体は、略平板状のセラミックス部材を備える。このセラミックス部材における一方の表面（ガス供給体に対向する側とは反対側の表面であり、以下、便宜的に「下面」という）には、複数のガス噴出孔が開口している。ガス供給源から供給されたプロセスガスは、ガス供給体を介してガス分配体を構成するセラミックス部材の内部に流入し、該セラミックス部材の下面に形成された複数のガス噴出孔からウェハに向けて噴射される。

また、シャワーヘッドには、プラズマ発生用の内部電極が設けられることがある（例えば、特許文献１参照）。シャワーヘッドに設けられた内部電極と、例えば保持装置に設けられた他の電極との間に、高周波電圧が印加されることにより、シャワーヘッドから噴出されたプロセスガスがプラズマ化される。

特開２０１７－１３５２６０号公報

プラズマ発生用の内部電極を備えるシャワーヘッドとしては、以下の構成が考えられる。すなわち、シャワーヘッドを構成するガス分配体が備えるセラミックス部材の内部に、プラズマ発生用の内部電極が配置されている。また、該セラミックス部材の表面（ガス供給体に対向する側の表面であり、以下、便宜的に「上面」という）に円環状の溝が形成され、該溝の底面に露出電極が配置され、内部電極と露出電極とがビア等を介して電気的に接続される。一方、シャワーヘッドを構成するガス供給体の表面（ガス分配体に対向する側の表面であり、以下、便宜的に「下面」という）に、上述したガス分配体側の円環状の溝に対応する円環状の電極（以下、「接触リング」という）が配置される。この接触リングは、ガス供給体の下面から突出するように形成される。また、この接触リングは、接地される（または、高周波電源に接続される）。ガス分配体が備えるセラミックス部材の上面とガス供給体の下面とが接触するように、ガス供給体にガス分配体が取り付けられた状態では、ガス分配体が備える露出電極がガス供給体が備える接触リングと接触し、その結果、ガス分配体が備える内部電極が接地される（または、高周波電源に接続される）。

ここで、ガス分配体が備える露出電極を、ガス供給体が備える円環状の接触リングと確実に接触させるためには、ガス分配体が備える露出電極を、ガス供給体が備える接触リングと同様に円環状に形成すること（すなわち、露出電極を、円環状の溝の周方向の全体に沿って連続的に形成すること）が好ましい。しかしながら、ガス分配体が備える露出電極とガス供給体が備える接触リングとは、少なくとも１箇所で互いに電気的に接続されていれば十分であるため、ガス分配体が備える露出電極を円環状に形成すると、露出電極の一部分は必ずしも必要ではないこととなり、電極材料の使用量の不必要な増大を招く。

一方、上述した電極材料の使用量の不必要な増大を避けるために、ガス分配体が備える露出電極を、円環状の溝の底面の一部分のみに形成すると（すなわち、露出電極を、溝の周方向に沿って離散的に形成すると）、ガス分配体が備える露出電極とガス供給体が備える接触リングとの間の接触不良が発生するおそれがある。例えば、ガス分配体を構成するセラミックス部材にうねりが存在する場合に、ガス供給体が備える接触リングが、ガス分配体側の円環状の溝の底面の内、露出電極が形成されていない領域にのみ接触し、露出電極が形成された領域には接触せず、露出電極と接触リングとの間の接触不良が発生するおそれがある。

このように、従来のシャワーヘッド用ガス分配体では、ガス分配体が備える露出電極とガス供給体が備える接触リングとの間の接触不良の発生を抑制しつつ、電極材料の使用量の不必要な増大を避けることが困難である、という課題がある。

本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。

本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本明細書に開示されるシャワーヘッド用ガス分配体は、第１の方向に略垂直な略平板状のセラミックス部材であって、前記第１の方向視で円環状の溝が形成された第１の表面と、前記第１の表面とは反対側に位置し、複数のガス噴出孔が開口している第２の表面と、を有するセラミックス部材と、前記セラミックス部材に形成された前記溝の底面に配置された露出電極と、前記セラミックス部材の内部に配置され、前記露出電極と電気的に接続された内部電極と、を備えるシャワーヘッド用ガス分配体において、前記セラミックス部材に形成された前記溝は、第１の深さＤ１を有する深溝部と、前記深溝部に対して前記溝の周方向に並び、前記第１の深さＤ１より浅い第２の深さＤ２を有する浅溝部と、を含み、前記露出電極は、前記浅溝部の前記底面に配置されている。本シャワーヘッド用ガス分配体では、セラミックス部材に形成された溝が、第１の深さＤ１を有する深溝部と、深溝部に対して溝の周方向に並び、第１の深さＤ１より浅い第２の深さＤ２を有する浅溝部とを含み、露出電極は、浅溝部の底面に配置されている。このように、本シャワーヘッド用ガス分配体では、露出電極が溝の周方向に沿った一部分（浅溝部）に配置されているため、露出電極が溝の周方向に沿った全体に配置された構成と比較して、電極面積を小さくすることができ、電極材料の使用量の不必要な増大を回避することができる。また、本シャワーヘッド用ガス分配体では、露出電極が、深さの比較的浅い浅溝部に配置されているため、セラミックス部材にうねりが発生しても、露出電極とガス供給体が備える接触リングとの間の接触不良の発生を抑制することができる。従って、本シャワーヘッド用ガス分配体によれば、ガス分配体が備える露出電極とガス供給体が備える接触リングとの間の接触不良の発生を抑制しつつ、電極材料の使用量の不必要な増大を避けることができる。

（２）上記シャワーヘッド用ガス分配体において、前記第１の深さＤ１と前記第２の深さＤ２との差（Ｄ１－Ｄ２）と、前記露出電極の高さＨ１と、の和（Ｄ１－Ｄ２＋Ｈ１）は、前記深溝部における最大うねりより大きい構成としてもよい。本シャワーヘッド用ガス分配体によれば、ガス分配体が備える露出電極とガス供給体が備える接触リングとの間の接触不良の発生を効果的に抑制することができる。

（３）上記シャワーヘッド用ガス分配体において、前記露出電極は、前記浅溝部の前記底面における、周方向の一方の縁部から他方の縁部まで延びている、ことを特徴とする構成としてもよい。本シャワーヘッド用ガス分配体によれば、ガス分配体が備える露出電極とガス供給体が備える接触リングとの間の接触不良の発生を極めて効果的に抑制することができる。

なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、シャワーヘッド用ガス分配体、シャワーヘッド用ガス分配体を備えるシャワーヘッド、シャワーヘッドを備える半導体製造装置、それらの製造方法等の形態で実現することが可能である。

第１実施形態におけるシャワーヘッド１０の外観構成を概略的に示す斜視図である。第１実施形態におけるシャワーヘッド１０のＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。第１実施形態におけるシャワーヘッド１０を構成するガス分配体１００の上側のＸＹ平面構成を概略的に示す説明図である。図３のＩＶ－ＩＶの位置におけるシャワーヘッド１０の一部分のＸＺ断面構成を拡大して示す説明図である。図３のＶ－Ｖの位置におけるシャワーヘッド１０の一部分のＹＺ断面構成を拡大して示す説明図である。ガス分配体１００の製造方法の一例を示すフローチャートである。ガス分配体１００の製造方法の各段階における装置のＸＺ断面構成を模式的に示す説明図である。ガス分配体１００の製造方法の各段階における装置のＸＹ平面構成を模式的に示す説明図である。比較例のガス分配体１００Ｘの上側のＸＹ平面構成を概略的に示す説明図である。第２実施形態におけるシャワーヘッド１０ａの一部分のＹＺ断面構成を示す説明図である。

Ａ．第１実施形態：
Ａ－１．シャワーヘッド１０の構成：
図１は、第１実施形態におけるシャワーヘッド１０の外観構成を概略的に示す斜視図であり、図２は、第１実施形態におけるシャワーヘッド１０のＸＺ断面構成を概略的に示す説明図であり、図３は、第１実施形態におけるシャワーヘッド１０を構成するガス分配体１００の上側のＸＹ平面構成を概略的に示す説明図である。また、図４は、図３のＩＶ－ＩＶの位置におけるシャワーヘッド１０の一部分のＸＺ断面構成（図２のＸ１部に相当する断面構成）を拡大して示す説明図であり、図５は、図３のＶ－Ｖの位置におけるシャワーヘッド１０の一部分のＹＺ断面構成を拡大して示す説明図である。各図には、方向を特定するための互いに直交するＸＹＺ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Ｚ軸正方向を上方向と呼び、Ｚ軸負方向を下方向と呼ぶものとするが、シャワーヘッド１０は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。他の図についても同様である。また、本明細書では、Ｚ軸方向に直交する方向を、面方向と呼ぶものとする。

シャワーヘッド１０は、例えば、薄膜形成装置（例えば、ＣＶＤ装置）やエッチング装置（例えば、プラズマエッチング装置）等の半導体製造装置に用いられる半導体製造装置用部品である。シャワーヘッド１０は、例えばウェハＷを保持する保持装置（不図示）の上方に配置され、ウェハＷに向けてプロセスガスＰＧ（例えば、成膜用の反応ガス）を噴出する装置である。

図１および図２に示すように、シャワーヘッド１０は、ガス分配体１００と、ガス供給体２００とを備える。ガス分配体１００とガス供給体２００とは、互いに共通する中心軸ＣＬに沿ってＺ軸方向（上下方向）に並べて配置されている。ガス分配体１００は、図示しない取付機構により、ガス供給体２００に着脱可能に取り付けられている。

ガス分配体１００は、セラミックス板１０２を備える。セラミックス板１０２は、Ｚ軸方向に略垂直な略平板状の部材であり、例えば窒化アルミニウムやアルミナ等のセラミックスにより形成されている。本実施形態では、Ｚ軸方向視でのセラミックス板１０２の形状は、略円形である。セラミックス板１０２の直径は、例えば２００ｍｍ～５００ｍｍ程度であり、セラミックス板１０２の厚さ（Ｚ軸方向の寸法）は、例えば５ｍｍ～２０ｍｍ程度である。セラミックス板１０２は、特許請求の範囲におけるセラミックス部材に相当し、Ｚ軸方向（上下方向）は、特許請求の範囲における第１の方向に相当する。

図１から図３に示すように、ガス分配体１００を構成するセラミックス板１０２の下面（ガス供給体２００に対向する側とは反対側の表面）Ｓ２には、複数のガス噴出孔１０１が形成されている。セラミックス板１０２の下面Ｓ２における複数のガス噴出孔１０１の配置パターンは、任意の配置パターンを採用可能である。本実施形態では、ウェハＷに向けてプロセスガスＰＧを均一に噴出するために、複数のガス噴出孔１０１が、上述した中心軸ＣＬを中心とし、かつ、互いに径が異なる複数の仮想的な同心円のそれぞれにおいて等ピッチで配置されている。また、セラミックス板１０２には、セラミックス板１０２の上面（ガス供給体２００に対向する側の表面）Ｓ１に開口し、かつ、各ガス噴出孔１０１に連通する複数のガス連通路１０４が形成されている。セラミックス板１０２の上面Ｓ１は、特許請求の範囲における第１の表面に相当し、セラミックス板１０２の下面Ｓ２は、特許請求の範囲における第２の表面に相当する。

図２から図５に示すように、ガス分配体１００を構成するセラミックス板１０２の上面Ｓ１には、溝１１０が形成されている。本実施形態では、溝１１０の形状は、Ｚ軸方向視で、上述した中心軸ＣＬを中心とする円環状である。セラミックス板１０２の上面Ｓ１に形成された溝１１０の底面１１３（より詳細には、後述する浅溝部１１２の底面１１３）には、露出電極５０が配置されている。本実施形態では、図３に示すように、溝１１０の底面１１３に４つの露出電極５０が配置されている。露出電極５０は、例えばタングステンやモリブデン等の導電性材料により形成されている。各露出電極５０の形状は、例えば、Ｚ軸方向視で略円形である。また、図４に示すように、露出電極５０の幅（溝１１０の周方向ＣＤに直交する方向の寸法）Ｗ１は、溝１１０の幅Ｗ２より狭くなっている。溝１１０や露出電極５０の構成については、後に詳述する。

ガス分配体１００を構成するセラミックス板１０２の内部には、プラズマ発生用の内部電極４０が設けられている。内部電極４０は、例えばＺ軸方向視で略円形の板状部材であり、例えばタングステンやモリブデン等の導電性材料により形成されている。内部電極４０は、ビア導体６０を介して、露出電極５０に電気的に接続されている。なお、内部電極４０には、上述した複数のガス連通路１０４に対応する位置に、ガス連通路１０４より径の大きい複数の貫通孔が形成されている。

図１および図２に示すように、ガス供給体２００は、板状部２１０と筒状部２２０とを備える。ガス供給体２００を構成する板状部２１０と筒状部２２０とは、上述した中心軸ＣＬに沿ってＺ軸方向（上下方向）に並べて配置されている。板状部２１０と筒状部２２０とは、接合層３００を介して互いに接合されている。

ガス供給体２００の筒状部２２０は、Ｚ軸方向に延びる略円筒状の部材である。すなわち、筒状部２２０には、Ｚ軸方向に延びる貫通孔（以下、「ガス導入孔」という）２２２が形成されている。筒状部２２０は、例えば窒化アルミニウムやアルミナ等のセラミックスにより形成されている。筒状部２２０の外径は、例えば３０ｍｍ～９０ｍｍ程度であり、筒状部２２０の内径は、例えば１０ｍｍ～６０ｍｍ程度であり、筒状部２２０の高さ（Ｚ軸方向の寸法）は、例えば５０ｍｍ～２００ｍｍ程度である。

ガス供給体２００の板状部２１０は、例えばＺ軸方向視で略円形の板状部材であり、例えば窒化アルミニウムやアルミナ等のセラミックスにより形成されている。板状部２１０の直径は、ガス分配体１００を構成するセラミックス板１０２の直径と略同一である。

ガス供給体２００の板状部２１０には、筒状部２２０に形成されたガス導入孔２２２と、ガス分配体１００のセラミックス板１０２に形成された複数のガス連通路１０４と、に連通するガス流路２１３が形成されている。このガス流路２１３は、縦流路２１１と横流路２１２とから構成されている。縦流路２１１は、筒状部２２０に形成されたガス導入孔２２２に連通し、かつ、板状部２１０の中央付近をＺ軸方向に貫通した流路である。また、横流路２１２は、板状部２１０の下面（すなわち、ガス供給体２００の下面）Ｓ３に形成され、Ｚ軸方向に直交する方向（面方向）に延びる流路である。より詳細には、横流路２１２は、上述したガス分配体１００の複数のガス噴出孔１０１が配置された複数の同心円に沿って形成された複数の円形溝と、上述した中心軸ＣＬを中心とした放射状に延びつつ、複数の上記円形溝間を繋ぐ複数の放射状溝とを含む。このように、本実施形態のシャワーヘッド１０においては、ガス供給体２００の筒状部２２０に形成されたガス導入孔２２２が、ガス供給体２００の板状部２１０に形成されたガス流路２１３、および、ガス分配体１００のセラミックス板１０２に形成された複数のガス連通路１０４を介して、セラミックス板１０２の下面Ｓ２に形成された複数のガス噴出孔１０１に連通している。

また、図２、図４および図５に示すように、ガス供給体２００の板状部２１０の下面Ｓ３には、電極（以下、「接触リング」という）９０が配置されている。接触リング９０は、例えばタングステンやモリブデン等の導電性材料により形成されている。接触リング９０は、ガス供給体２００の板状部２１０の下面Ｓ３における、ガス分配体１００のセラミックス板１０２に形成された溝１１０に対向する領域に、板状部２１０の下面Ｓ３から下側に突出するように形成されている。すなわち、接触リング９０は、Ｚ軸方向視で円環状である。接触リング９０は、ガス分配体１００のセラミックス板１０２の上面Ｓ１に形成された溝１１０の内部に入り込み、溝１１０の底面１１３に配置された少なくとも１つの露出電極５０と接触している。これにより、接触リング９０は、ガス分配体１００に設けられた露出電極５０およびビア導体６０を介して、ガス分配体１００に設けられた内部電極４０と電気的に接続される。なお、図４に示すように、接触リング９０の幅（溝１１０の周方向ＣＤに直交する方向の寸法）Ｗ３は、露出電極５０の幅Ｗ１と略同一となっている。

上述した構成のシャワーヘッド１０において、ガス供給体２００の筒状部２２０に形成されたガス導入孔２２２に、ガス供給源（不図示）からプロセスガスＰＧが供給されると、プロセスガスＰＧは、ガス導入孔２２２からガス供給体２００の板状部２１０に形成された縦流路２１１を経て横流路２１２に導かれ、さらに横流路２１２を経てガス分配体１００のセラミックス板１０２に形成された複数のガス連通路１０４内に流入し、セラミックス板１０２の下面Ｓ３に形成された複数のガス噴出孔１０１からウェハＷに向けて噴出される。

また、上述した構成のシャワーヘッド１０において、例えば、ガス分配体１００のセラミックス板１０２に設けられた内部電極（上部電極）４０が、ガス分配体１００に設けられたビア導体６０および露出電極５０、および、ガス供給体２００に設けられた接触リング９０を介して接地され、シャワーヘッド１０の下方に配置されたウェハＷを保持する保持装置（不図示）に設けられた他の電極（下部電極）に高周波電源（不図示）が接続され、上部電極と下部電極との間にプラズマ発生用の高周波電圧が印加されると、シャワーヘッド１０から噴出されたプロセスガスＰＧがプラズマ化される。

Ａ－２．溝１１０および露出電極５０の詳細構成：
次に、ガス分配体１００のセラミックス板１０２の上面Ｓ１に形成された溝１１０と、この溝１１０の底面１１３に配置された露出電極５０との構成について、詳細に説明する。

図３から図５に示すように、ガス分配体１００のセラミックス板１０２の上面Ｓ１に形成された溝１１０は、第１の深さＤ１を有する深溝部１１１と、第１の深さＤ１より浅い第２の深さＤ２を有する浅溝部１１２とを有している。図３に示すように、浅溝部１１２は、深溝部１１１に対して、溝１１０の周方向ＣＤに並んでいる。本実施形態は、Ｚ軸方向視で、４個の浅溝部１１２と４個の深溝部１１１とが、周方向ＣＤに交互に並んで形成されている。なお、本実施形態では、各浅溝部１１２の長さ（周方向ＣＤに沿った寸法）は、各深溝部１１１の長さ（同）より短い。また、各浅溝部１１２は、周方向ＣＤに沿って略等ピッチで配置されている。

また、露出電極５０は、深溝部１１１の底面１１４ではなく、浅溝部１１２の底面１１３に配置されている。すなわち、露出電極５０は、溝１１０の内の比較的浅い部分に配置されている。本実施形態では、各浅溝部１１２の底面１１３に、１つの露出電極５０が配置されている。また、図５に示すように、露出電極５０は、周方向ＣＤにおいて、浅溝部１１２の底面１１３の各縁部まで至っておらず、各縁部から引き下がっている。

また、本実施形態では、深溝部１１１の深さ（第１の深さＤ１）と浅溝部１１２の深さ（第２の深さＤ２）との差（＝Ｄ１－Ｄ２）と、露出電極５０の高さＨ１と、の和（＝Ｄ１－Ｄ２＋Ｈ１）は、深溝部１１１における最大うねりより大きくなっている。なお、露出電極５０の高さＨ１は、セラミックス板１０２の上面Ｓ１から浅溝部１１２の底面１１３までの距離Ｌ１の測定値と、セラミックス板１０２の上面Ｓ１から露出電極５０の上面までの距離Ｌ２の測定値との差分（＝Ｌ１－Ｌ２）に等しいとして特定することができる。

Ａ－３．ガス分配体１００の製造方法：
次に、本実施形態のシャワーヘッド１０を構成するガス分配体１００の製造方法の一例について説明する。図６は、ガス分配体１００の製造方法の一例を示すフローチャートであり、図７は、ガス分配体１００の製造方法の各段階における装置のＸＺ断面構成を模式的に示す説明図であり、図８は、ガス分配体１００の製造方法の各段階における装置のＸＹ平面構成を模式的に示す説明図である。

はじめに、未焼結の第１のセラミックス成形体４１０を準備する（Ｓ１１０、図７のＡ欄参照）。第１のセラミックス成形体４１０は、例えば略円形平面の板状体である。第１のセラミックス成形体４１０の上面４１１には、焼成後に露出電極５０となる未焼結導体（以下、「未焼結露出電極５０Ｐ」という）が配置されている。また、第１のセラミックス成形体４１０の内部には、焼成後に内部電極４０となる未焼結導体（以下、「未焼結内部電極４０Ｐ」という）と、焼成後にビア導体６０となる未焼結導体（以下、「未焼結ビア導体６０Ｐ」という）とが設けられている。なお、第１のセラミックス成形体４１０には、焼成後にガス連通路１０４となる貫通孔は形成されていない。

本実施形態では、第１のセラミックス成形体４１０を、シート積層法を用いて作製する。まず、窒化アルミニウム粉末に、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）粉末と、アクリル系バインダと、適量の分散剤および可塑剤とを加えた混合物に有機溶剤を加え、ボールミルを用いて混合し、セラミックスグリーンシート用スラリーを作製する。このスラリーをキャスティング装置を用いてシート状に成形し、その後に乾燥させることにより、セラミックスグリーンシートを複数枚作製する。

また、窒化アルミニウム粉末と、アクリル系バインダと、有機溶剤との混合物に、タングステンやモリブデン等の導電性粉末を添加して混練することにより、メタライズペーストを作製する。このメタライズペーストを、例えばスクリーン印刷によって印刷することにより、特定のセラミックスグリーンシートの表面に未焼結内部電極４０Ｐを形成する。また、セラミックスグリーンシートにあらかじめビア孔を設けた状態でメタライズペーストを印刷することにより、未焼結ビア導体６０Ｐを形成する。

次に、作製された複数枚のセラミックスグリーンシートを熱圧着し、必要に応じて外周を切断することにより、セラミックスグリーンシート積層体を作製する。このセラミックスグリーンシート積層体をマシニングによって切削加工して略円板状の成形体を作製する。この成形体の上面４１１に、メタライズペーストを、例えばスクリーン印刷によって印刷することにより、未焼結露出電極５０Ｐを形成する。本実施形態では、略円形平面の４個の未焼結露出電極５０Ｐを、周方向に沿って略等ピッチで形成する（図８のＡ欄参照）。以上の工程により、第１のセラミックス成形体４１０を作製することができる。

次に、第１のセラミックス成形体４１０の上面４１１に、１枚または複数枚のセラミックスグリーンシート４０２を積層して圧着することにより、第２のセラミックス成形体４２０を作製する（Ｓ１２０、図７のＡ欄およびＢ欄ならびに図８のＡ欄参照）。各セラミックスグリーンシート４０２には、貫通孔４０４が形成されている。貫通孔４０４は、上述した第１のセラミックス成形体４１０の上面４１１に形成された各未焼結露出電極５０Ｐが露出するような大きさおよび配置で形成されている。すなわち、本実施形態では、各セラミックスグリーンシート４０２に、未焼結露出電極５０Ｐの大きさより少し大きい４つの貫通孔４０４が、周方向に沿って略等ピッチで形成されている（図８のＡ欄参照）。第１のセラミックス成形体４１０の上面４１１へのセラミックスグリーンシート４０２の積層の際には、各セラミックスグリーンシート４０２に形成された各貫通孔４０４が各未焼結露出電極５０Ｐの直上に位置するように、各セラミックスグリーンシート４０２の位置および向きが調整される。そのため、図７のＢ欄および図８のＡ欄に示すように、作製された第２のセラミックス成形体４２０の上面４２１には、貫通孔４０４により構成された凹部が存在し、各凹部の底面に未焼結露出電極５０Ｐが配置されることとなる。なお、該凹部の深さが、完成品のガス分配体１００のセラミックス板１０２における浅溝部１１２の深さに対応する深さ（焼成後に、浅溝部１１２の深さに一致するような深さ）となるように、セラミックスグリーンシート４０２の厚さおよび積層枚数が設定される。各セラミックスグリーンシート４０２には貫通孔４０４が形成されているものの、各セラミックスグリーンシート４０２は、貫通孔４０４によって分割されてはおらず、１枚の連続したシートであるため、セラミックスグリーンシート４０２の積層の際には、位置を精度良く合わせることができる。

次に、第２のセラミックス成形体４２０の上面４２１に切削加工を施して、焼成後に深溝部１１１となる焼成前深溝部１１１Ｐを形成する（Ｓ１３０、図７のＣ欄ならびに図８のＡ欄およびＢ欄参照）。具体的には、図８のＡ欄およびＢ欄に示すように、第２のセラミックス成形体４２０の上面４２１において、完成品のガス分配体１００のセラミックス板１０２において溝１１０となる部分（以下、「焼成前溝１１０Ｐ」という）の内、深溝部１１１となる部分Ｒ１を切削して焼成前深溝部１１１Ｐを形成する。このときの切削深さは、完成品のガス分配体１００のセラミックス板１０２における深溝部１１１の深さに対応する深さ（焼成後に、深溝部１１１の深さに一致するような深さ）である。なお、完成品のガス分配体１００のセラミックス板１０２において溝１１０となる部分の内、切削されずに残された部分が、焼成後に浅溝部１１２となる焼成前浅溝部１１２Ｐとなる。

次に、第２のセラミックス成形体４２０に孔加工を施すことにより、焼成後にガス連通路１０４となる焼成前ガス連通路１０４Ｐを形成する（Ｓ１４０、図７のＣ欄および図８のＢ欄参照）。なお、必要により、マシニングによって第２のセラミックス成形体４２０の外径等の寸法調整を行う。

次に、第２のセラミックス成形体４２０を脱脂した後、焼成して、焼結体を作製する（Ｓ１５０）。必要により、この焼結体の表面を研磨加工する。以上の工程により、上述した構成のガス分配体１００が作製される。

Ａ－４．本実施形態の効果：
以上説明したように、本実施形態のシャワーヘッド１０を構成するガス分配体（シャワーヘッド用ガス分配体）１００は、セラミックス板１０２と、露出電極５０と、内部電極４０とを備える。セラミックス板１０２は、Ｚ軸方向に略垂直な略平板状の部材であり、Ｚ軸方向視で円環状の溝１１０が形成された上面Ｓ１と、上面Ｓ１とは反対側に位置し、複数のガス噴出孔１０１が開口している下面Ｓ２とを有する。露出電極５０は、セラミックス板１０２に形成された溝１１０の底面１１３に配置されている。内部電極４０は、セラミックス板１０２の内部に配置され、露出電極５０と電気的に接続されている。また、セラミックス板１０２に形成された溝１１０は、第１の深さＤ１を有する深溝部１１１と、深溝部１１１に対して溝１１０の周方向ＣＤに並び、第１の深さＤ１より浅い第２の深さＤ２を有する浅溝部１１２とを含む。露出電極５０は、溝１１０の内、浅溝部１１２の底面１１３に配置されている。本実施形態のガス分配体１００は、このような構成であるため、以下に説明するように、ガス分配体１００が備える露出電極５０とガス供給体２００が備える接触リング９０との間の接触不良の発生を抑制しつつ、電極材料の使用量の不必要な増大を避けることができる。

図９は、比較例のガス分配体１００Ｘの上側のＸＹ平面構成を概略的に示す説明図である。図９に示す比較例のガス分配体１００Ｘは、溝１１０Ｘの構成および露出電極５０Ｘの構成が、上述した第１実施形態のガス分配体１００とは異なる。具体的には、比較例のガス分配体１００Ｘでは、溝１１０Ｘの深さが一律である。より詳細には、比較例のガス分配体１００Ｘでは、溝１１０Ｘの周方向ＣＤの全体にわたって、深さが、第１実施形態のガス分配体１００における浅溝部１１２の深さＤ２と同一である。また、比較例のガス分配体１００Ｘでは、露出電極５０Ｘが、円環状の溝１１０Ｘの周方向ＣＤの全体に沿って連続的に形成されている。

このように、図９に示す比較例のガス分配体１００Ｘでは、露出電極５０Ｘが、円環状の溝１１０Ｘの周方向ＣＤの全体に沿って連続的に形成されているため、ガス分配体１００Ｘが備える露出電極５０Ｘとガス供給体２００が備える接触リング９０との間の接触不良の発生を抑制することができる。しかしながら、ガス分配体１００Ｘが備える露出電極５０Ｘとガス供給体２００が備える接触リング９０とは、少なくとも１箇所で互いに電気的に接続されていれば十分であるため、比較例のガス分配体１００Ｘのように露出電極５０Ｘを円環状に形成すると、露出電極５０Ｘの一部分は必ずしも必要ではないこととなり、電極材料の使用量の不必要な増大を招く。

一方、上述した電極材料の使用量の不必要な増大を避けるために、ガス分配体１００Ｘが備える露出電極５０Ｘを、円環状の溝１１０Ｘの底面の一部のみに形成すると（すなわち、露出電極５０Ｘを、溝１１０Ｘの周方向ＣＤに沿って離散的に形成すると）、露出電極５０Ｘとガス供給体２００が備える接触リング９０との間の接触不良が発生するおそれがある。例えば、ガス分配体１００Ｘを構成するセラミックス板１０２にうねりが存在する場合に、ガス供給体２００が備える接触リング９０が、ガス分配体１００Ｘ側の円環状の溝１１０Ｘの底面の内、露出電極５０Ｘが形成されていない領域にのみ接触し、露出電極５０Ｘが形成された領域には接触せず、露出電極５０Ｘと接触リング９０との間の接触不良が発生するおそれがある。

これに対し、本実施形態のガス分配体１００では、セラミックス板１０２に形成された溝１１０が、第１の深さＤ１を有する深溝部１１１と、深溝部１１１に対して溝１１０の周方向ＣＤに並び、第１の深さＤ１より浅い第２の深さＤ２を有する浅溝部１１２とを含み、露出電極５０は、浅溝部１１２の底面１１３に配置されている。このように、本実施形態のガス分配体１００では、露出電極５０が溝１１０の周方向ＣＤに沿った一部分（浅溝部１１２）のみに配置されているため、露出電極５０が溝１１０の周方向ＣＤに沿った全体に配置された構成と比較して、電極面積を小さくすることができ、電極材料の使用量の不必要な増大を回避することができる。また、本実施形態のガス分配体１００では、露出電極５０が、深さの比較的浅い浅溝部１１２に配置されているため、セラミックス板１０２にうねりが発生しても、露出電極５０とガス供給体２００が備える接触リング９０との間の接触不良の発生を抑制することができる。従って、本実施形態のガス分配体１００によれば、ガス分配体１００が備える露出電極５０とガス供給体２００が備える接触リング９０との間の接触不良の発生を抑制しつつ、電極材料の使用量の不必要な増大を避けることができる。

また、上述したように、本実施形態のガス分配体１００では、深溝部１１１の深さ（第１の深さＤ１）と浅溝部１１２の深さ（第２の深さＤ２）との差（＝Ｄ１－Ｄ２）と、露出電極５０の高さＨ１と、の和（＝Ｄ１－Ｄ２＋Ｈ１）は、深溝部１１１における最大うねりより大きくなっている。そのため、本実施形態のガス分配体１００によれば、ガス分配体１００が備える露出電極５０とガス供給体２００が備える接触リング９０との間の接触不良の発生を効果的に抑制することができる。

なお、一般に、ガス分配体１００が備える露出電極５０の表面には、腐食防止用のメッキ（例えば、ニッケルメッキ）が施される。本実施形態のガス分配体１００によれば、露出電極５０の表面積を低減することができるため、メッキ面積を低減することができる。

また、本実施形態のガス分配体１００を製造する際には、上述したように、第１のセラミックス成形体４１０の上面４１１にセラミックスグリーンシート４０２を積層して圧着ことにより第２のセラミックス成形体４２０を作製する工程が行われる（図６のＳ１２０）。一方、図９に示す比較例のガス分配体１００Ｘでは、露出電極５０Ｘが円環状の溝１１０Ｘの周方向ＣＤの全体にわたって連続的に形成されているため、同様の工程を採ることが困難であり、代わりに、例えば２つのシート積層体を作製して２つのシート積層体同士を圧着する工程が行われる。このような工程では、２つのシート積層体の間にデラミネーションが発生するおそれがある。本実施形態のガス分配体１００は、２つのシート積層体同士を圧着する工程を行うことなく製造することができるため、シート積層体同士を圧着する際に発生するおそれのあるデラミネーションの発生を回避することができる。

Ｂ．第２実施形態：
図１０は、第２実施形態におけるシャワーヘッド１０ａの一部分のＹＺ断面構成を示す説明図である。図１０には、図５に示された第１実施形態のシャワーヘッド１０の一部分のＹＺ断面構成に対応する第２実施形態のシャワーヘッド１０ａの一部分のＹＺ断面構成が示されている。以下では、第２実施形態のシャワーヘッド１０ａの構成の内、上述した第１実施形態のシャワーヘッド１０の構成と同一の構成については、同一の符号を付すことによってその説明を適宜省略する。

図１０に示すように、第２実施形態のシャワーヘッド１０ａは、主として、ガス分配体１００ａが備える露出電極５０ａの構成が、第１実施形態と異なっている。具体的には、第２実施形態では、第１実施形態と同様に、溝１１０の内の浅溝部１１２の底面１１３に露出電極５０ａが配置されているが、露出電極５０ａは、浅溝部１１２の底面１１３における、周方向ＣＤの一方の縁部から他方の縁部まで延びている。すなわち、露出電極５０ａは、周方向ＣＤにおいて、浅溝部１１２の底面１１３の全体にわたって形成されている。

なお、このような構成は、上述したガス分配体１００の製造方法における切削加工（図６のＳ１３０）の際に、切削する部分Ｒ１を、周方向ＣＤにおける未焼結露出電極５０Ｐの縁部まで達するように設定する（または、切削する部分Ｒ１を、未焼結露出電極５０Ｐの端部の一部分を含むように設定する）ことにより実現することができる。

以上説明したように、第２実施形態のシャワーヘッド１０ａを構成するガス分配体１００ａでは、露出電極５０ａが、浅溝部１１２の底面１１３における、周方向ＣＤの一方の縁部から他方の縁部まで延びている。そのため、第２実施形態のガス分配体１００ａによれば、ガス分配体１００ａが備える露出電極５０ａとガス供給体２００が備える接触リング９０との間の接触不良の発生を極めて効果的に抑制することができる。

Ｃ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。

上記実施形態におけるシャワーヘッド１０の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、ガス分配体１００のセラミックス板１０２の上面Ｓ１に形成された溝１１０の底面に、Ｚ軸方向視で略円形の４つの露出電極５０が、溝１１０の周方向ＣＤに略等ピッチで配置されているが、露出電極５０が浅溝部１１２の底面１１３に配置されている限りにおいて、露出電極５０の形状や個数、配置等は任意に変形可能である。また、セラミックス板１０２の上面Ｓ１に形成された溝１１０の形状は、溝１１０が、深溝部１１１と、深溝部１１１に対して溝１１０の周方向ＣＤに並んだ浅溝部１１２とを有する限りにおいて、任意に変形可能である。

また、上記実施形態におけるガス分配体１００の製造方法はあくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、第１のセラミックス成形体４１０の準備工程（図６のＳ１１０）において、第１のセラミックス成形体４１０をプレス成形法を用いて作製してもよい。また、孔加工工程（同Ｓ１４０）を、焼成工程（Ｓ１５０）の後に行うとしてもよい。

１０：シャワーヘッド４０：内部電極４０Ｐ：未焼結内部電極５０：露出電極５０Ｐ：未焼結露出電極６０：ビア導体６０Ｐ：未焼結ビア導体９０：接触リング１００：ガス分配体１０１：ガス噴出孔１０２：セラミックス板１０４：ガス連通路１０４Ｐ：焼成前ガス連通路１１０：溝１１０Ｐ：焼成前溝１１１：深溝部１１１Ｐ：焼成前深溝部１１２：浅溝部１１２Ｐ：焼成前浅溝部１１３：底面１１４：底面２００：ガス供給体２１０：板状部２１１：縦流路２１２：横流路２１３：ガス流路２２０：筒状部２２２：ガス導入孔３００：接合層４０２：セラミックスグリーンシート４０４：貫通孔４１０：第１のセラミックス成形体４１１：上面４２０：第２のセラミックス成形体４２１：上面ＰＧ：プロセスガスＳ１：上面Ｓ２：下面Ｓ３：下面Ｗ：ウェハ

Claims

第１の方向に略垂直な略平板状のセラミックス部材であって、前記第１の方向視で円環状の溝が形成された第１の表面と、前記第１の表面とは反対側に位置し、複数のガス噴出孔が開口している第２の表面と、を有するセラミックス部材と、
前記セラミックス部材に形成された前記溝の底面に配置された露出電極と、
前記セラミックス部材の内部に配置され、前記露出電極と電気的に接続された内部電極と、
を備えるシャワーヘッド用ガス分配体において、
前記セラミックス部材に形成された前記溝は、第１の深さＤ１を有する深溝部と、前記深溝部に対して前記溝の周方向に並び、前記第１の深さＤ１より浅い第２の深さＤ２を有する浅溝部と、を含み、
前記露出電極は、前記浅溝部の前記底面に配置されている、
ことを特徴とするシャワーヘッド用ガス分配体。
請求項１に記載のシャワーヘッド用ガス分配体において、
前記第１の深さＤ１と前記第２の深さＤ２との差（Ｄ１－Ｄ２）と、前記露出電極の高さＨ１と、の和（Ｄ１－Ｄ２＋Ｈ１）は、前記深溝部における最大うねりより大きい、
ことを特徴とするシャワーヘッド用ガス分配体。
請求項１または請求項２に記載のシャワーヘッド用ガス分配体において、
前記露出電極は、前記浅溝部の前記底面における、周方向の一方の縁部から他方の縁部まで延びている、
ことを特徴とするシャワーヘッド用ガス分配体。