特許 6095498 ＳｉＣ部材の穿孔方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6095498

(24)【登録日】2017年2月24日

(45)【発行日】2017年3月15日

(54)【発明の名称】ＳｉＣ部材の穿孔方法

(51)【国際特許分類】

   B23H 9/14 20060101AFI20170306BHJP

【ＦＩ】

   B23H9/14

【請求項の数】11

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-126725(P2013-126725)

(22)【出願日】2013年6月17日

(65)【公開番号】特開2015-456(P2015-456A)

(43)【公開日】2015年1月5日

【審査請求日】2016年2月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005902

【氏名又は名称】三井造船株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】596122696

【氏名又は名称】株式会社アドマップ

(74)【代理人】

【識別番号】100080159

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 望稔

(74)【代理人】

【識別番号】100090217

【弁理士】

【氏名又は名称】三和 晴子

(72)【発明者】

【氏名】中村 将基

(72)【発明者】

【氏名】高原 英幸

(72)【発明者】

【氏名】ロバート ウー

【審査官】 本庄 亮太郎

(56)【参考文献】

【文献】 登録実用新案第３１７８１５０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００８−１４２８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−８４９２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｈ ９／１４

ＷＰＩ

Ｊａｐｉｏ−ＧＰＧ／ＦＸ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＳｉＣ部材に所定の径の複数の孔を形成する方法であって、
前記ＳｉＣ部材の表面上に補助電極層を形成する第１の工程と、
中心軸に沿って延びる単一の第１の電極を前記中心軸の回りに回転させながら前記第１の電極と前記補助電極層との間に電圧を印加すると共に前記第１の電極を前記中心軸に沿って前記ＳｉＣ部材に対し相対的に移動させて放電加工により前記ＳｉＣ部材に前記所定の径より小さな径の第１の孔を形成する第２の工程と、
前記ＳｉＣ部材の表面上における前記第１の電極の位置を変えて前記第２の工程を繰り返すことにより前記ＳｉＣ部材に複数の第１の孔を形成する第３の工程と、
それぞれ前記第１の電極よりも太く且つ互いに平行に延びる複数の第２の電極と前記補助電極層との間に電圧を印加すると共に前記複数の第２の電極をそれぞれ前記ＳｉＣ部材に形成されている前記複数の第１の孔に沿って前記ＳｉＣ部材に対し相対的に移動させて放電加工により前記複数の第１の孔をそれぞれ前記所定の径の第２の孔に同時に拡大する第４の工程と
を備えたことを特徴とするＳｉＣ部材の穿孔方法。

【請求項2】

前記第１の孔および前記第２の孔は、それぞれ前記ＳｉＣ部材を貫通する貫通孔である請求項１に記載のＳｉＣ部材の穿孔方法。

【請求項3】

前記第１の電極は、内部が中空のパイプ形状を有し、
前記第１の電極の内部に冷却流体を流通させながら前記ＳｉＣ部材に前記第１の孔を形成する請求項１または２に記載のＳｉＣ部材の穿孔方法。

【請求項4】

前記第１の電極は、Ｃｕからなる請求項３に記載のＳｉＣ部材の穿孔方法。

【請求項5】

前記複数の第２の電極は、それぞれワイヤ形状を有する請求項１〜４のいずれか一項に記載のＳｉＣ部材の穿孔方法。

【請求項6】

前記複数の第２の電極は、それぞれＷ、Ｍｏ、ＷまたはＭｏの合金のいずれかからなる請求項５に記載のＳｉＣ部材の穿孔方法。

【請求項7】

前記補助電極層は、スパッタリング法または蒸着法により形成される請求項１〜６のいずれか一項に記載のＳｉＣ部材の穿孔方法。

【請求項8】

前記補助電極層は、Ｎｉからなる請求項７に記載のＳｉＣ部材の穿孔方法。

【請求項9】

前記ＳｉＣ部材は、１ＭΩｃｍ以下の抵抗率を有するＣＶＤ−ＳｉＣからなる請求項１〜８のいずれか一項に記載のＳｉＣ部材の穿孔方法。

【請求項10】

前記ＳｉＣ部材は、焼結ＳｉＣ板の上にＣＶＤ−ＳｉＣ層が形成されたものであり、
前記ＳｉＣ部材に所定の径の複数の貫通孔を形成することでプラズマエッチング処理に用いられるシャワーヘッドを作製する請求項１〜９のいずれか一項に記載のＳｉＣ部材の穿孔方法。

【請求項11】

前記ＳｉＣ部材の表面から前記補助電極層を除去する第５の工程と、
前記ＳｉＣ部材を湿式洗浄する第６の工程と
をさらに備えた請求項１〜１０のいずれか一項に記載のＳｉＣ部材の穿孔方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、ＳｉＣ（炭化珪素）部材の穿孔方法に係り、特にＣＶＤ（化学気相成長）法により作製されたＳｉＣ部材に複数の孔を形成する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイス製造工程では、図２４に示されるように、チャンバ１内に、反応ガスＧを導入し、基板Ｓの搭置台を兼ねた下部電極２と、この下部電極２に対向するように設けられた上部電極３との間に高周波電圧を印加することにより、プラズマを発生させ、このプラズマにより、基板Ｓにプラズマエッチング処理を施すプラズマ処理装置が用いられる。このとき、基板Ｓの全面にわたって精度のよい処理を行うために、反応ガスＧをチャンバ１内のプラズマ発生領域に均等に供給する必要があり、通常、多数の貫通孔４が配列形成されたシャワーヘッド５を介して反応ガスＧの導入が行われる。
このようなプラズマ処理装置においては、チャンバ１内に使用される部材は、プラズマとの接触により表面が浸食されるおそれがある。特に、シャワーヘッド５は、処理対象である基板Ｓの直上に配置され、プラズマに直接接触することから、プラズマの影響を受けやすく、表面が浸食されてシャワーヘッド５を構成する粒子が脱落すると、基板Ｓの表面に付着してパーティクル発生の原因となってしまう。

【0003】

そこで、例えば、特許文献１には、焼結ＳｉＣからなる基材部の上にＣＶＤ法により形成されたＣＶＤ−ＳｉＣ層を配置したシャワーヘッドが提案されている。ＣＶＤ−ＳｉＣ層は、緻密な構造を有しており、プラズマに晒されても浸食されにくいので、このＣＶＤ−ＳｉＣ層が形成された面をプラズマ発生領域に向けて、シャワーヘッドをチャンバ内に配置することで、パーティクルの発生を防止することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５−２８５８４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、ＣＶＤ−ＳｉＣ層は、緻密な構造に起因して加工が容易ではなく、反応ガス分配のための多数の貫通孔の形成方法が問題となっていた。
特許文献１では、貫通孔がドリル加工等の機械加工により形成されているが、ドリルビットを用いてＣＶＤ−ＳｉＣ層の穿孔を行うと、ドリルビットの刃の摩耗が激しく、数個の貫通孔を形成したところで、ドリルビットを交換しなければならないという問題がある。さらに、ドリル加工では、貫通孔形成の際に貫通孔の周辺部分に欠落が生じるおそれもある。
また、機械加工に代えて、超音波加工によりＣＶＤ−ＳｉＣ層を穿孔することも試みられているが、超音波加工装置の操業が複雑で高い加工精度を得るために熟練したオペレータが必要となる、ダイヤモンド等の砥粒が分散された砥粒液を工具の周囲に供給しつつ工具に超音波振動を与える必要がある、穿孔速度が遅く貫通孔の形成に長時間を要する、自動化が困難である、等の理由により実用的な方法ではない。

【0006】

この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、ＳｉＣ部材に複数の孔を容易に且つ精度よく形成することができるＳｉＣ部材の穿孔方法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】

【0007】

この発明に係るＳｉＣ部材の穿孔方法は、ＳｉＣ部材に所定の径の複数の孔を形成する方法であって、ＳｉＣ部材の表面上に補助電極層を形成する第１の工程と、中心軸に沿って延びる単一の第１の電極を中心軸の回りに回転させながら第１の電極と補助電極層との間に電圧を印加すると共に第１の電極を中心軸に沿ってＳｉＣ部材に対し相対的に移動させて放電加工によりＳｉＣ部材に所定の径より小さな径の第１の孔を形成する第２の工程と、ＳｉＣ部材の表面上における第１の電極の位置を変えて第２の工程を繰り返すことによりＳｉＣ部材に複数の第１の孔を形成する第３の工程と、それぞれ第１の電極よりも太く且つ互いに平行に延びる複数の第２の電極と補助電極層との間に電圧を印加すると共に複数の第２の電極をそれぞれＳｉＣ部材に形成されている複数の第１の孔に沿ってＳｉＣ部材に対し相対的に移動させて放電加工により複数の第１の孔をそれぞれ所定の径の第２の孔に同時に拡大する第４の工程とを備えた方法である。

【0008】

第１の孔および第２の孔は、それぞれＳｉＣ部材を貫通する貫通孔とすることができる。
好ましくは、第１の電極は、内部が中空のパイプ形状を有し、第１の電極の内部に冷却流体を流通させながらＳｉＣ部材に第１の孔を形成する。第１の電極は、Ｃｕから形成することができる。
また、複数の第２の電極は、それぞれワイヤ形状を有することが好ましい。複数の第２の電極は、それぞれＷ、Ｍｏ、ＷまたはＭｏの合金のいずれかから形成することができる。
補助電極層は、好ましくは、スパッタリング法または蒸着法により形成される。補助電極層は、Ｎｉから形成することができる。

【0009】

ＳｉＣ部材は、１ＭΩｃｍ以下の抵抗率を有するＣＶＤ−ＳｉＣからなることが好ましい。
また、ＳｉＣ部材として、焼結ＳｉＣ板の上にＣＶＤ−ＳｉＣ層が形成されたものを用い、ＳｉＣ部材に所定の径の複数の貫通孔を形成することでプラズマエッチング処理に用いられるシャワーヘッドを作製することができる。
さらに、ＳｉＣ部材の表面から補助電極層を除去する第５の工程と、ＳｉＣ部材を湿式洗浄する第６の工程とを備えることもできる。

【発明の効果】

【0010】

この発明によれば、ＳｉＣ部材の表面上に補助電極層を形成し、単一の第１の電極を回転させながら第１の電極と補助電極層との間に電圧を印加して放電加工により第１の孔を形成する工程を繰り返してＳｉＣ部材に複数の第１の孔を形成し、それぞれ第１の電極よりも太い複数の第２の電極と補助電極層との間に電圧を印加して放電加工により複数の第１の孔をそれぞれ所定の径の第２の孔に同時に拡大するので、ＳｉＣ部材に複数の孔を容易に且つ精度よく形成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】この発明の実施の形態１に係る穿孔方法により複数の貫通孔が形成されたＳｉＣ部材を示す側面断面図である。

【図2】実施の形態１に係る穿孔方法を実施するための穿孔装置を示すブロック図である。

【図3】実施の形態１に係る穿孔方法で用いられる複数の第２の電極を示す側面断面図である。

【図4】実施の形態１に係る穿孔方法の動作を示すフローチャートである。

【図5】実施の形態１においてＳｉＣ部材に複数の第１の貫通孔を形成する様子を示す側面断面図である。

【図6】実施の形態１において複数の第１の貫通孔に複数の第２の電極を位置合わせした状態を示す側面断面図である。

【図7】実施の形態１において複数の第１の貫通孔をそれぞれ第２の貫通孔に拡大した状態を示す側面断面図である。

【図8】実施の形態１において第２の貫通孔が形成されたＳｉＣ部材を示す側面断面図である。

【図9】実施の形態２に係る穿孔方法により複数の貫通孔が形成されたＳｉＣ部材を示す側面断面図である。

【図10】実施の形態２においてＳｉＣ部材を穿孔装置に配置した状態を示す側面断面図である。

【図11】実施の形態２においてＳｉＣ部材に複数の第１の貫通孔を形成する様子を示す側面断面図である。

【図12】実施の形態２においてＳｉＣ部材のＣＶＤ−ＳｉＣ層に形成された複数の第１の貫通孔にＣＶＤ−ＳｉＣ層用の複数の第２の電極を位置合わせした状態を示す側面断面図である。

【図13】実施の形態２においてＳｉＣ部材のＣＶＤ−ＳｉＣ層に形成された複数の第１の貫通孔をそれぞれ第２の貫通孔に拡大した状態を示す側面断面図である。

【図14】実施の形態２においてＳｉＣ部材の焼結ＳｉＣ板に形成された複数の第１の貫通孔に焼結ＳｉＣ層用の複数の第２の電極を位置合わせした状態を示す側面断面図である。

【図15】実施の形態２においてＳｉＣ部材の焼結ＳｉＣ層に形成された複数の第１の貫通孔をそれぞれ第２の貫通孔に拡大した状態を示す側面断面図である。

【図16】実施の形態２において第２の貫通孔が形成されたＳｉＣ部材を示す側面断面図である。

【図17】実施例で複数の貫通孔が形成されたＳｉＣ部材を示す写真である。

【図18】実施例においてＳｉＣ部材に形成された貫通孔の側断面を示す写真である。

【図19】実施例においてＣＶＤ−ＳｉＣ層に形成された第２の貫通孔を正面から見た顕微鏡写真である。

【図20】実施例においてＣＶＤ−ＳｉＣ層に形成された第２の貫通孔を斜めから見た顕微鏡写真である。

【図21】実施例において焼結ＳｉＣ層に形成された第２の貫通孔を正面から見た顕微鏡写真である。

【図22】実施例において焼結ＳｉＣ層に形成された第２の貫通孔を斜めから見た顕微鏡写真である。

【図23】実施例により複数の貫通孔が形成されたＳｉＣ部材の表面分析結果を示す図である。

【図24】プラズマ処理装置の構成を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１
図１に、実施の形態１に係る穿孔方法により複数の貫通孔が形成されたＳｉＣ部材１１を示す。ＳｉＣ部材１１は、ＣＶＤ法により形成されたＣＶＤ−ＳｉＣ板１２に、複数の貫通孔１３がピッチＰで配列形成されたものである。ＣＶＤ−ＳｉＣ板１２は、１ＭΩｃｍ以下の抵抗率を有している。
図２に、実施の形態１に係る穿孔方法を実施するための穿孔装置の構成を示す。穿孔装置は、被加工物Ｍを搭載して保持すると共にＸＹＺの３軸方向に移動可能に配置されたステージ２１を有し、このステージ２１に、ステージ２１を移動させるためのステージ移動部２２が接続されている。

【0013】

ステージ２１の上方には、ステージ２１の表面に対して垂直方向を向いた中心軸Ｃに沿って延びる第１の電極２３が配置されている。第１の電極２３は、Ｃｕ（銅）から形成され且つ内部が中空のパイプ形状を有し、中心軸Ｃの回りに回転可能に配置されている。この第１の電極２３に、第１の電極２３を中心軸Ｃの回りに回転駆動する電極回転部２４と、第１の電極２３の中空の内部に冷却流体を流通させることにより第１の電極２３の冷却を行う冷媒供給部２５とがそれぞれ接続されている。
穿孔装置は、さらに、ステージ２１上に搭載された被加工物Ｍと第１の電極２３との間に放電加工用の電圧を印加するための加工電源部２６を有し、ステージ移動部２２、電極回転部２４、冷媒供給部２５および加工電源部２６に制御部２７が接続されている。

【0014】

また、図３には、実施の形態１に係る穿孔方法で使用される複数の第２の電極２８を示す。それぞれの第２の電極２８は、Ｗ（タングステン）から形成され且つ第１の電極２３よりも太いワイヤ形状を有しており、ＳｉＣ部材１１に形成しようとする貫通孔１３の個数と同数の第２の電極２８が、導電性を有する支持部材２９に一体に連結され、ピッチＰで互いに平行に延びている。

【0015】

次に、図４のフローチャートを参照して実施の形態１に係る穿孔方法を説明する。
まず、ステップＳ１で、図２に示されるように、ＣＶＤ−ＳｉＣ板１２の表面上に補助電極層１４を形成する。補助電極層１４は、例えばＮｉ（ニッケル）からなり、スパッタリング法または蒸着法により形成することができる。
そして、補助電極層１４を上方に向けてＣＶＤ−ＳｉＣ板１２を穿孔装置のステージ２１の上に搭載し、ステージ２１に保持させる。

【0016】

このようにしてステージ２１上に搭載されたＣＶＤ−ＳｉＣ板１２の補助電極層１４と第１の電極２３に加工電源部２６を接続し、ステップＳ２で、制御部２７による制御の下、第１の電極２３を用いて放電加工によりＣＶＤ−ＳｉＣ板１２に第１の貫通孔を形成する。このとき、制御部２７に制御された電極回転部２４によって第１の電極２３が中心軸Ｃの回りに回転駆動されると共に冷媒供給部２５により第１の電極２３の中空の内部に冷却流体が流通され、さらに、加工電源部２６により補助電極層１４と第１の電極２３との間に電圧が印加された状態で、ステージ移動部２２によりステージ２１が上昇する。なお、電極回転部２４による第１の電極２３の回転速度は、例えば１０〜１０００ＲＰＭとすることができる。

【0017】

これにより、第１の電極２３が中心軸Ｃに沿ってＣＶＤ−ＳｉＣ板１２の補助電極層１４に対し相対的に接近し、第１の電極２３と補助電極層１４との間隔が所定の値に達したところでアーク放電が発生し、局部的に高温状態となって補助電極層１４およびＣＶＤ−ＳｉＣ板１２が加工される。ステージ２１の上昇に伴って、次第にＣＶＤ−ＳｉＣ板１２の内部にまで放電加工が進行し、ステージ移動部２２によるステージ２１の上昇を続けることで、図５に示されるように、ＣＶＤ−ＳｉＣ板１２に第１の貫通孔Ｈ１が形成される。

【0018】

この第１の貫通孔Ｈ１の形成に際し、予めＣＶＤ−ＳｉＣ板１２の表面上にスパッタリング法または蒸着法により補助電極層１４を形成しているので、この補助電極層１４を介してＣＶＤ−ＳｉＣ板１２と第１の電極２３との間に放電加工用の電圧が確実に印加され、また、電極回転部２４により第１の電極２３を中心軸Ｃの回りに回転駆動させているため、極めて効率よくＣＶＤ−ＳｉＣ板１２を放電加工することができる。さらに、冷媒供給部２５により第１の電極２３の中空の内部に冷却流体を流通させているので、第１の電極２３を高温により損傷することなく、放電加工を進行させることができる。

【0019】

ステップＳ３で、必要数の第１の貫通孔Ｈ１の形成が確認されるまで、ステップＳ４で、ステージ移動部２２によりステージ２１を水平方向に移動させて補助電極層１４の表面に対する第１の電極２３の位置を相対移動させ、ステップＳ２に戻って第１の貫通孔Ｈ１の形成が繰り返される。すなわち、補助電極層１４の表面上における第１の電極２３の位置を変えながら、単一の第１の電極２３を用いてＣＶＤ−ＳｉＣ板１２に配列ピッチＰで複数の第１の貫通孔Ｈ１を１つずつ形成する。

【0020】

そして、ステップＳ３で、ＳｉＣ部材１１に形成しようとする貫通孔１３の個数と同数の第１の貫通孔Ｈ１の形成が確認されると、ステップＳ５に進み、制御部２７による制御の下、複数の第２の電極２８を用いて放電加工によりＣＶＤ−ＳｉＣ板１２の複数の第１の貫通孔Ｈ１を同時に第２の貫通孔Ｈ２に拡大する。このとき、図６に示されるように、複数の第１の貫通孔Ｈ１に複数の第２の電極２８が位置合わせされ、複数の第２の電極２８を一体に連結する支持部材２９とＣＶＤ−ＳｉＣ板１２の補助電極層１４に加工電源部２６が接続される。この状態で、加工電源部２６により支持部材２９を介してそれぞれの第２の電極２８とＣＶＤ−ＳｉＣ板１２の補助電極層１４との間に放電加工用の電圧が印加され、ステージ移動部２２によりステージ２１が上昇されてそれぞれの第２の電極２８がＣＶＤ−ＳｉＣ板１２の対応する第１の貫通孔Ｈ１に対し相対的に接近する。

【0021】

既に第１の貫通孔Ｈ１が形成されているので、第１の電極２３のように第２の電極２８を中心軸の回りに回転することなく、また、第２の電極２８に冷却流体を流通させることなく、容易に且つ効率よく放電加工が進行する。第２の電極２８は、第１の電極２３よりも太く形成されているため、ステージ移動部２２によるステージ２１の上昇を続けることで、図７に示されるように、複数の第２の電極２８により複数の第１の貫通孔Ｈ１が同時に第２の貫通孔Ｈ２に拡大される。
これにより、図８に示されるように、ＣＶＤ−ＳｉＣ板１２および補助電極層１４にピッチＰで複数の第２の貫通孔Ｈ２が形成される。

【0022】

その後、ステップＳ６で、エッチング等によりＣＶＤ−ＳｉＣ板１２の表面から補助電極層１４を除去し、さらに、続くステップＳ７で、ＣＶＤ−ＳｉＣ板１２を湿式洗浄し、水すすぎと乾燥を行うことにより、図１に示したような複数の貫通孔１３が形成されたＳｉＣ部材１１の作製が完了する。ＣＶＤ−ＳｉＣ板１２に形成された第２の貫通孔Ｈ２が、そのままＳｉＣ部材１１の貫通孔１３となる。
なお、湿式洗浄は、ピランハ溶液による硫酸過水洗浄、超高純度バッファードフッ酸（ＢＨＦ）浴等により行うことができる。

【0023】

以上のように、ＣＶＤ−ＳｉＣ板１２の表面上に補助電極層１４を形成し、単一の第１の電極２３を回転させながら第１の電極２３と補助電極層１４との間に電圧を印加して放電加工により第１の貫通孔Ｈ１を形成すると共に、これを繰り返してＣＶＤ−ＳｉＣ板１２に複数の第１の貫通孔Ｈ１を１つずつ形成した後、それぞれ第１の電極２３よりも太く形成された複数の第２の電極２８と補助電極層１４との間に電圧を印加して放電加工により複数の第１の貫通孔Ｈ１をそれぞれ所定の径の第２の貫通孔Ｈ２に同時に拡大するので、ＣＶＤ−ＳｉＣ板１２に複数の貫通孔１３を容易に形成することができる。また、ステージ移動部２２によりステージ２１を移動させながら放電加工を行うので、高精度に貫通孔１３を形成することができ、容易に自動化を図ることも可能となる。

【0024】

なお、複数の第２の電極２８がＷから形成されていたが、Ｍｏ（モリブデン）から第２の電極２８を形成することもでき、また、ＷまたはＭｏの合金から第２の電極２８を形成することもできる。

【0025】

実施の形態２
上記の実施の形態１では、単層のＣＶＤ−ＳｉＣ板１２に複数の貫通孔１３を形成したが、これに限るものではない。実施の形態２に係る穿孔方法により複数の貫通孔が形成されたＳｉＣ部材３１は、図９に示されるように、焼結ＳｉＣ板３２の上にＣＶＤ−ＳｉＣ層３３が形成されたものであり、焼結ＳｉＣ板３２に複数の貫通孔３４がピッチＰで配列形成されると共にＣＶＤ−ＳｉＣ層３３にそれぞれ焼結ＳｉＣ板３２の対応する貫通孔３４に接続された複数の貫通孔３５がピッチＰで配列形成されている。

【0026】

実施の形態２に係る穿孔方法は、次のようにして実施される。
まず、図１０に示されるように、ＣＶＤ−ＳｉＣ層３３の表面上に補助電極層３６を形成し、補助電極層３６が上方を向くようにＳｉＣ部材３１を穿孔装置のステージ２１の上に搭載して保持させる。
次に、電極回転部２４により第１の電極２３を中心軸Ｃの回りに回転駆動すると共に冷媒供給部２５により第１の電極２３の中空の内部に冷却流体を流通させ、さらに、加工電源部２６により補助電極層３６と第１の電極２３との間に電圧を印加した状態で、ステージ移動部２２によりステージ２１を上昇させることで、図１１に示されるように、放電加工によりＣＶＤ−ＳｉＣ層３３および焼結ＳｉＣ板３２に第１の貫通孔Ｈ１１を形成する。補助電極層３６の表面に対する第１の電極２３の位置を相対移動させつつ、同様に第１の貫通孔Ｈ１１の形成を繰り返すことにより、ＣＶＤ−ＳｉＣ層３３および焼結ＳｉＣ板３２に配列ピッチＰで複数の第１の貫通孔Ｈ１１を１つずつ形成する。

【0027】

ＳｉＣ部材３１に形成しようとする貫通孔３４および３５の個数と同数の第１の貫通孔Ｈ１１が形成されると、図１２に示されるように、ＣＶＤ−ＳｉＣ層３３用の複数の第２の電極４１がＣＶＤ−ＳｉＣ層３３に形成された複数の第１の貫通孔Ｈ１１に位置合わせされる。複数の第２の電極４１は、それぞれ、Ｗ（タングステン）から形成され且つ第１の電極２３よりも太いワイヤ形状を有しており、ＳｉＣ部材３１に形成しようとする貫通孔３４および３５の個数と同数の第２の電極４１が、導電性を有する支持部材４２に一体に連結され、ピッチＰで互いに平行に延びている。

【0028】

加工電源部２６により支持部材４２を介してそれぞれの第２の電極４１と補助電極層３６との間に電圧を印加した状態で、ステージ移動部２２によりステージ２１を上昇させることで、図１３に示されるように、ＣＶＤ−ＳｉＣ層３３に形成されている複数の第１の貫通孔Ｈ１１を放電加工により同時に第２の貫通孔Ｈ２１に拡大する。ステージ移動部２２によるステージ２１の上昇は、第２の電極４１の先端がＣＶＤ−ＳｉＣ層３３と焼結ＳｉＣ板３２の境界に至ったところで停止される。

【0029】

その後、複数の第２の電極４１が補助電極層３６の上方へ離れるまでステージ２１を一旦下降させ、ここで、図１４に示されるように、ＳｉＣ部材３１を上下反転させ、補助電極層３６を下方に、焼結ＳｉＣ板３２を上方に向けてＳｉＣ部材３１をステージ２１上に保持させる。この状態で、焼結ＳｉＣ板３２用の複数の第２の電極４３が焼結ＳｉＣ板３２に形成されている複数の第１の貫通孔Ｈ１１に位置合わせされる。複数の第２の電極４３は、それぞれ、Ｗ（タングステン）から形成され且つＣＶＤ−ＳｉＣ層３３用の第２の電極４１よりも太いワイヤ形状を有しており、ＳｉＣ部材３１に形成しようとする貫通孔３４および３５の個数と同数の第２の電極４３が、導電性を有する支持部材４４に一体に連結され、ピッチＰで互いに平行に延びている。

【0030】

加工電源部２６により支持部材４４を介してそれぞれの第２の電極４３と補助電極層３６との間に電圧を印加した状態で、ステージ移動部２２によりステージ２１を上昇させることで、図１５に示されるように、焼結ＳｉＣ板３２に形成されている複数の第１の貫通孔Ｈ１１を放電加工により同時に第２の貫通孔Ｈ２２に拡大する。ステージ移動部２２によるステージ２１の上昇は、第２の電極４３の先端が焼結ＳｉＣ板３２とＣＶＤ−ＳｉＣ層３３の境界に至ったところで停止される。

【0031】

これにより、図１６に示されるように、ＣＶＤ−ＳｉＣ層３３にピッチＰで複数の第２の貫通孔Ｈ２１が形成されると共に、焼結ＳｉＣ板３２にピッチＰで複数の第２の貫通孔Ｈ２２が形成され、互いに対応する第２の貫通孔Ｈ２１と第２の貫通孔Ｈ２２が同軸上に接続される。
その後、ＣＶＤ−ＳｉＣ層３３の表面から補助電極層３６を除去し、さらに、湿式洗浄、水すすぎおよび乾燥を行うことにより、図９に示したような複数の貫通孔３４および３５が形成されたＳｉＣ部材３１の作製が完了する。ＣＶＤ−ＳｉＣ層３３に形成された第２の貫通孔Ｈ２１がそのままＳｉＣ部材３１の貫通孔３５となり、焼結ＳｉＣ板３２に形成された第２の貫通孔Ｈ２２がそのままＳｉＣ部材３１の貫通孔３４となる。

【0032】

このようにして作製されたＳｉＣ部材３１は、図２４に示したようなプラズマ処理装置のチャンバ内で反応ガスを均等に分配するシャワーヘッドとして使用することができる。ＣＶＤ−ＳｉＣ層３３が形成された面をプラズマ発生領域に向けて、ＳｉＣ部材３１からなるシャワーヘッドをチャンバ内に配置することで、パーティクルの発生を防止することができる。

【0033】

なお、複数の第１の貫通孔を拡大するための複数の第２の電極として、ＳｉＣ部材に形成しようとする貫通孔の個数と同数の第２の電極を共通の支持部材に一体に連結したものを用いることができるが、形成しようとする貫通孔の個数が膨大な場合には、膨大な数の貫通孔を所定数毎に複数のブロックに分割し、ブロックに対応した複数の第２の電極を用いることもできる。すなわち、各ブロックにおける貫通孔の個数に合わせて、所定数の第２の電極を支持部材に一体に連結したものを使用し、ブロック毎に所定数の第１の貫通孔を第２の貫通孔に拡大し、これを繰り返して全てのブロックの第１の貫通孔を第２の貫通孔に拡大すればよい。
プラズマ処理装置に使用されるシャワーヘッドには、１０００個以上もの多数の貫通孔を有するものがあるが、このようなシャワーヘッドに使用されるＳｉＣ部材を穿孔する場合に、例えば１００本の第２の電極を支持部材に一体に連結したものを使用し、放電加工を１０回繰り返すことで、１０００個の第２の貫通孔を形成することができる。

【0034】

また、上記の実施の形態１および２では、ＳｉＣ部材１１および３１に複数の貫通孔１３、３４および３５を形成したが、貫通孔に限るものではなく、同様にして、ＳｉＣ部材に貫通しない複数の孔を形成することもできる。

【実施例】

【0035】

上述した実施の形態２と同様にして、焼結ＳｉＣ板の上にＣＶＤ−ＳｉＣ層が形成されたＳｉＣ部材に２１個の貫通孔を形成した。ＣＶＤ−ＳｉＣ層の上方から見たＳｉＣ部材の写真を図１７に示す。
焼結ＳｉＣ板の厚さを９．３８ｍｍ、ＣＶＤ−ＳｉＣ層の厚さを２．２ｍｍとし、Ｃｕからなる単一の第１の電極により直径０．４ｍｍの第１の貫通孔を形成した後、ＣＶＤ−ＳｉＣ層用の２１本のＷからなる第２の電極を用いてＣＶＤ−ＳｉＣ層の第１の貫通孔をそれぞれ直径０．５ｍｍの第２の貫通孔に拡大し、さらに、焼結ＳｉＣ板用の２１本のＷからなる第２の電極を用いて焼結ＳｉＣ板の第１の貫通孔をそれぞれ直径１．０ｍｍの第２の貫通孔に拡大した。

【0036】

このようにして形成された貫通孔の側断面写真を図１８に示す。ＣＶＤ−ＳｉＣ層の第２の貫通孔Ｈ２１と焼結ＳｉＣ板の第２の貫通孔Ｈ２２がそれぞれＣＶＤ−ＳｉＣ層および焼結ＳｉＣ板の厚さ方向に精度よく形成され、互いに同軸上に接続されている状態が明確に示されている。
図１９および図２０の顕微鏡写真に示されるように、直径０．５ｍｍの円形断面を有するＣＶＤ−ＳｉＣ層の第２の貫通孔Ｈ２１が精度よく形成され、また、図２１および図２２の顕微鏡写真に示されるように、直径１．０ｍｍの円形断面を有する焼結ＳｉＣ板の第２の貫通孔Ｈ２２が精度よく形成されていることがわかる。

【0037】

さらに、この実施例により複数の貫通孔が形成されたＳｉＣ部材の表面分析を行ったところ、図２３に示されるような結果が得られ、第１の電極の材料として使用されたＣｕが残留していないことが確認された。これは、Ｃｕからなる第１の電極を用いて第１の貫通孔を形成した後、Ｗからなり且つ第１の電極よりも径の大きな第２の電極を用いて第２の貫通孔を形成したためと考えられる。

【符号の説明】

【0038】

１１，３１ ＳｉＣ部材、１２ ＣＶＤ−ＳｉＣ板、１３、３４，３５ 貫通孔、１４ 補助電極層、２１ ステージ、２２ ステージ移動部、２３ 第１の電極、２４ 電極回転部、２５ 冷媒供給部、２６ 加工電源部、２７ 制御部、２８，４１，４３ 第２の電極、２９，４２，４４ 支持部材、３２ 焼結ＳｉＣ板、３３ ＣＶＤ−ＳｉＣ層、Ｃ 第１の電極の中心軸、Ｍ 被加工物、Ｐ ピッチ、Ｈ１，Ｈ１１ 第１の貫通孔、Ｈ２，Ｈ２１，Ｈ２２ 第２の貫通孔。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図23】

【図24】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】