特許 7404400 平面コイルおよびこれを備える半導体製造装置

(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】

(24)【登録日】2023-12-15

(45)【発行日】2023-12-25

(54)【発明の名称】平面コイルおよびこれを備える半導体製造装置

(51)【国際特許分類】

   H01F 27/30 20060101AFI20231218BHJP

   H01F 5/00 20060101ALI20231218BHJP

   H01F 27/28 20060101ALI20231218BHJP

   H01F 17/00 20060101ALI20231218BHJP

   H01F 41/04 20060101ALI20231218BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20231218BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20231218BHJP

【ＦＩ】

H01F27/30 160

H01F5/00 F

H01F27/28 147

H01F17/00 B

H01F41/04 C

H05H1/46 L

H01L21/31 C

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2021574127

(86)(22)【出願日】2021-01-28

(86)【国際出願番号】 JP2021003116

(87)【国際公開番号】W WO2021153697

(87)【国際公開日】2021-08-05

【審査請求日】2022-07-21

(31)【優先権主張番号】P 2020011717

(32)【優先日】2020-01-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006633

【氏名又は名称】京セラ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】宗石 猛

【審査官】井上 健一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０５４１１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１５９３０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１６３９４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－２８８４６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００４／１０８９８０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２１／０４９２７０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｆ ２７／３０

Ｈ０１Ｆ ５／００

Ｈ０１Ｆ ２７／２８

Ｈ０１Ｆ １７／００

Ｈ０１Ｆ ４１／０４

Ｈ０５Ｈ １／４６

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１面を有する基体と、
前記第１面の上に位置し、貫通穴を有する金属層と、
前記貫通穴に挿通され、前記金属層を前記基体の第１面側に固定する第１の固定具と、
を有し、
前記金属層は、渦巻状または螺旋状のコイルであり、第１金属粒子および第２金属粒子を有し、前記第１金属粒子と前記第２金属粒子との間に位置する複数の空隙を有する、
平面コイル。

【請求項2】

前記金属層は、前記貫通穴を複数有し、
複数の前記貫通穴のそれぞれに挿通される複数の前記第１の固定具を備える、請求項１に記載の平面コイル。

【請求項3】

前記基体に凹部があって、該凹部内に前記第１の固定具の一方の端部がある、請求項１または請求項２に記載の平面コイル。

【請求項4】

前記凹部内に、接着層を有する、請求項３に記載の平面コイル。

【請求項5】

前記第１の固定具と前記貫通穴の間に、保護層を有する、請求項１～４のいずれか１つに記載の平面コイル。

【請求項6】

前記保護層が絶縁材である、請求項５に記載の平面コイル。

【請求項7】

前記保護層が樹脂である、請求項５または請求項６に記載の平面コイル。

【請求項8】

前記金属層から露出する前記保護層の端部に鍔がある、請求項７に記載の平面コイル。

【請求項9】

前記第１の固定具の他方の端部に鍔がある、請求項１～８のいずれか１つに記載の平面コイル。

【請求項10】

前記第１の固定具と前記貫通穴の間に、保護層を有し、
前記第１の固定具の鍔と、前記金属層または前記保護層の間に、第２の固定具を有し、該第２の固定具の外周は、第１の固定具の鍔よりも外側である、請求項９に記載の平面コイル。

【請求項11】

前記第２の固定具が絶縁材である、請求項１０に記載の平面コイル。

【請求項12】

前記金属層は、前記第１面の上に複数の薄膜コイル導体をその厚み方向に遮蔽層を介し重ねて多層化して構成され、
前記薄膜コイル導体は空隙を有する、
請求項１～１１のいずれか１つに記載の平面コイル。

【請求項13】

前記薄膜コイル導体は、第１金属粒子と、第２金属粒子と、を有しており、
前記空隙は、前記第１金属粒子と前記第２金属粒子との間に位置する、請求項１２に記載の平面コイル。

【請求項14】

前記薄膜コイル導体は、さらに第３金属粒子を有しており、
前記薄膜コイル導体は、前記第１金属粒子と、前記第３金属粒子との間に溶着部を有している、請求項１３に記載の平面コイル。

【請求項15】

前記薄膜コイル導体は、前記遮蔽層よりも厚みが厚い、請求項１２～１４のいずれか１つに記載の平面コイル。

【請求項16】

前記遮蔽層は空隙を有している、請求項１２～１５のいずれか１つに記載の平面コイル。

【請求項17】

前記遮蔽層は、第１遮蔽粒子と、第２遮蔽粒子と、を有しており、
前記空隙は、前記第１遮蔽粒子と前記第２遮蔽粒子との間に位置する、請求項１６に記載の平面コイル。

【請求項18】

前記第１の固定具が絶縁材であってセラミックスである、請求項１～１７のいずれか１つに記載の平面コイル。

【請求項19】

請求項１～１８のいずれか１つに記載の平面コイルを、高周波電力用アンテナとして用いる、半導体製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、平面コイルおよびこれを備える半導体製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体製造装置において、平面コイルが用いられている。例えば、特許文献１には、半導体となるウェハを加工するためのプラズマを発生させるために、コイルに１０ＭＨｚ～５００ＭＨｚの高周波電力を供給することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－９５５２１号公報

【発明の概要】

【0004】

本開示の平面コイルは、第１面を有する基体と、前記第１面の上に位置し、貫通穴および複数の空隙を有する金属層と、前記貫通穴に挿通され、前記金属層を前記基体の第１面側に固定する第１の固定具と、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0005】

【図1】図１は、本開示の平面コイルの一例を第１面側から視た平面図である。

【図2】図２は、図１に示すＳ部における拡大図の一例を示す図である。

【図3】図３は、図１に示すＳ部における拡大図の一例を示す図である。

【図4】図４は、図１に示すＳ部における拡大図の一例を示す図である。

【図5】図５は、図１に示すＳ部における拡大図の一例を示す図である。

【図6】図６は、図１のＡ－Ａ’線における断面図の一例を示す図である。

【図7】図７は、図１のＡ－Ａ’線における断面図の他の例を示す図である。

【図8】図８は、本開示の平面コイルの他の例の部分断面図である。

【図9】図９は、本開示の平面コイルの他の例の部分断面図である。

【図10】図１０は、本開示の平面コイルの他の例の部分断面図である。

【図11】図１１は、本開示の平面コイルの他の例の部分断面図である。

【図12】図１２は、本開示の半導体製造装置の断面図である。

【図13】図１３は、本開示の平面コイルの製造方法の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0006】

本開示の平面コイルおよびこれを備える半導体製造装置について、図面を参照しながら、以下に詳細に説明する。

【0007】

半導体製造装置において、平面コイルが用いられている。例えば、半導体となるウェハを加工するためのプラズマを発生させるために、コイルに１０ＭＨｚ～５００ＭＨｚの高周波電力を供給する技術が開示されている。

【0008】

一方で、コイルに高周波電力を供給した場合、コイルが発熱し、それに伴って熱膨張するため、コイルが基体に安定して保持されない。

【0009】

そこで、上述の問題点を克服し、平面コイルにおいて信頼性を向上させることができる技術の実現が期待されている。

【0010】

本開示の平面コイル１０は、図１および図６に示すように、第１面１ａを有する基体１を有する。また、平面コイル１０は、第１面１ａ上に位置する金属層２を有する。

【0011】

そして、図２～図５に示すように、金属層２は、複数の空隙３を有している。そのため、金属層２は、空隙のない金属層に比べ表面積が大きい。したがって、平面コイル１０は高い放熱性を有する。

【0012】

そして、図１および図６に示すように、金属層２は貫通穴２ａを有する。そして、平面コイル１０は、かかる貫通穴２ａに挿通される第１の固定具８を有する。第１の固定具８は、基体１の第１面１ａ側に固定されることにより、金属層２を基体１の第１面１ａ側に固定する。そのため、金属層２は基体１に安定して保持される。したがって、平面コイル１０は信頼性が高い。

【0013】

また、図２および図３に示すように、金属層２は、第１金属粒子４と、第２金属粒子５と、を有していてもよい。空隙３は、第１金属粒子４と第２金属粒子５との間に位置していてもよい。このような構成を有する場合、第１金属粒子４および第２金属粒子５で生じた熱が空隙３に吸収されるため、平面コイル１０は高い放熱性を有する。

【0014】

ここで、金属層２を構成する第１金属粒子４および第２金属粒子５の材質は、例えば、ステンレスまたは銅であってもよい。

【0015】

また、図２および図３に示すように、第１金属粒子４および第２金属粒子５の形状は、例えば、球状、粒状、ウィスカ状または針状であってもよい。第１金属粒子４および第２金属粒子５がウィスカ状または針状である場合は、第１金属粒子４および第２金属粒子５は屈曲していてもよい。第１金属粒子４および第２金属粒子５は、角部を有していてもよい。

【0016】

また、第１金属粒子４および第２金属粒子５が球状または粒状である場合、第１金属粒子４および第２金属粒子５の長手方向の長さは０．５μｍ以上２００μｍ以下であってもよい。第１金属粒子４および第２金属粒子５がウィスカ状または針状である場合、直径は１μｍ以上１００μｍ以下であってもよく、長さが１００μｍ以上５ｍｍ以下であってもよい。

【0017】

図２においては、第１金属粒子４および第２金属粒子５が粒状である。図３においては、第１金属粒子４および第２金属粒子５がウィスカ状である。

【0018】

また、金属層２の平均厚みは、１μｍ以上５ｍｍ以下であってもよい。

【0019】

また、貫通穴２ａの大きさは、基体１の第１面１ａと平行して平面視した際に、直径が１ｍｍ以上１５ｍｍ以下であってもよい。

【0020】

また、金属層２の気孔率は、例えば、１０％以上９０％以下であってもよい。気孔率は、金属層２において空隙３が占める割合を表す指標となる、ここで、金属層２の気孔率は、例えば、アルキメデス法を用いて測定することで算出すればよい。

【0021】

また、金属層２は、図４および図５に示すように、第１面１ａの上に複数の薄膜コイル導体２ｂをその厚み方向に遮蔽層２ｃを介して重ねて多層化し、構成されていてもよい。これにより、金属層２に高周波電力を流しても遮蔽層２ｃによって隣接する薄膜コイル導体２ｂ同士が干渉することを抑制できる。

【0022】

なお、図４および図５の例では、薄膜コイル導体２ｂが最も基体１側にあるような構造を示しているが、遮蔽層２ｃが最も基体１側にあるような構造であってもよい。

【0023】

そして、本開示の平面コイル１０は、薄膜コイル導体２ｂが空隙３ａを有している。そのため、薄膜コイル導体２ｂは、空隙のない薄膜コイル導体に比べ表面積が大きい。したがって、平面コイル１０は高い放熱性を有する。

【0024】

また、図４および図５に示すように、薄膜コイル導体２ｂは、第１金属粒子４ａと、第２金属粒子５ａと、を有していてもよい。そして、空隙３ａは、第１金属粒子４ａと第２金属粒子５ａとの間に位置していてもよい。このような構成を有する場合、第１金属粒子４ａおよび第２金属粒子５ａで生じた熱が空隙３ａに吸収されるため、平面コイル１０は高い放熱性を有する。

【0025】

ここで、薄膜コイル導体２ｂを構成する第１金属粒子４ａおよび第２金属粒子５ａの材質は、例えば、ステンレスまたは銅であってもよい。

【0026】

また、図４および図５に示すように、第１金属粒子４ａおよび第２金属粒子５ａの形状は、例えば、球状、粒状、ウィスカ状または針状であってもよい。第１金属粒子４ａおよび第２金属粒子５ａがウィスカ状または針状である場合は、第１金属粒子４ａおよび第２金属粒子５ａは屈曲していてもよい。第１金属粒子４ａおよび第２金属粒子５ａは、角部を有していてもよい。

【0027】

また、第１金属粒子４ａおよび第２金属粒子５ａが球状または粒状である場合、第１金属粒子４ａおよび第２金属粒子５ａの長手方向の長さは０．５μｍ以上２００μｍ以下であってもよい。第１金属粒子４ａおよび第２金属粒子５ａがウィスカ状または針状である場合、直径は１μｍ以上１００μｍ以下であってもよく、長さが１００μｍ以上５ｍｍ以下であってもよい。

【0028】

図４においては、第１金属粒子４ａおよび第２金属粒子５ａが粒状である。図５においては、第１金属粒子４ａおよび第２金属粒子５ａがウィスカ状である。

【0029】

また、薄膜コイル導体２ｂの気孔率は、例えば、１０％以上９０％以下であってもよい。気孔率は、薄膜コイル導体２ｂにおいて空隙３ａが占める割合を表す指標となる。ここで、薄膜コイル導体２ｂの気孔率は、例えば、アルキメデス法を用いて測定することで算出すればよい。

【0030】

また、図４および図５に示すように、薄膜コイル導体２ｂは、第３金属粒子６ａを有していてもよい。薄膜コイル導体２ｂは、第１金属粒子４ａと、第３金属粒子６ａとの間に溶着部７ａを有していてもよい。

【0031】

第１金属粒子４ａと第３金属粒子６ａとが単に接するのではなく、溶着しているため、第１金属粒子４ａと第３金属粒子６ａとの間で熱が伝わりやすい。そのため、薄膜コイル導体２ｂ全体として高い熱伝導効率を有する。したがって平面コイル１０は、高い信頼性を有する。

【0032】

また、本開示の平面コイル１０は、薄膜コイル導体２ｂが遮蔽層２ｃよりも厚みが厚くてもよい。このような構成を有する場合、金属層２の内部において、薄膜コイル導体２ｂの領域が増えることから、電気効率が良くなる。

【0033】

ここで、薄膜コイル導体２ｂの厚みは１０μｍ以上３００μｍ以下、遮蔽層２ｃの厚みは０．１μｍ以上５００μｍ以下であってもよい。金属層２の厚みは０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であってもよく、この厚みの範囲内で薄膜コイル導体２ｂと遮蔽層２ｃを重ねることができる。

【0034】

また、図４および図５に示すように、遮蔽層２ｃは、第１遮蔽粒子４ｂと、第２遮蔽粒子５ｂと、を有していてもよい。また、第１遮蔽粒子４ｂと第２遮蔽粒子５ｂとの間には、空隙３ｂが位置していてもよい。このような構成を有する場合、薄膜コイル導体２ｂで発生した熱が、第１遮蔽粒子４ｂおよび第２遮蔽粒子５ｂを伝い、空隙３ｂに吸収されるため、平面コイル１０は高い放熱性を有する。

【0035】

ここで、遮蔽層２ｃを構成する第１遮蔽粒子４ｂおよび第２遮蔽粒子５ｂの材質は、例えば、絶縁材または薄膜コイル導体２ｂよりも磁性を有するものである。絶縁材としては、例えば、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭化珪素などのセラミックス、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、シリコーン、エポキシ、フッ素系などの樹脂、ホウ硅酸系または珪酸系などのガラスである。

【0036】

また、薄膜コイル導体２ｂよりも磁性を有するものとしては、例えば、薄膜コイル導体２ｂがステンレスまたは銅であるならば、ニッケルまたは鉄である。なお、絶縁材と磁性を有するものを混ぜあわせてもよく、例えば、ニッケル粉または鉄粉を、ポリイミド樹脂に混ぜあわせてもよい。

【0037】

また、図４および図５に示すように、第１遮蔽粒子４ｂおよび第２遮蔽粒子５ｂの形状は、例えば、球状、粒状、ウィスカ状または針状であってもよい。第１遮蔽粒子４ｂおよび第２遮蔽粒子５ｂがウィスカ状または針状である場合は、第１遮蔽粒子４ｂおよび第２遮蔽粒子５ｂは屈曲していてもよい。第１遮蔽粒子４ｂおよび第２遮蔽粒子５ｂは、角部を有していてもよい。

【0038】

また、第１遮蔽粒子４ｂおよび第２遮蔽粒子５ｂが球状または粒状である場合、第１遮蔽粒子４ｂおよび第２遮蔽粒子５ｂの長手方向の長さは０．５μｍ以上２００μｍ以下であってもよい。第１遮蔽粒子４ｂおよび第２遮蔽粒子５ｂがウィスカ状または針状である場合、直径は１μｍ以上１００μｍ以下であってもよく、長さが１００μｍ以上５ｍｍ以下であってもよい。

【0039】

図４においては、第１遮蔽粒子４ｂおよび第２遮蔽粒子５ｂが粒状である。図５においては、第１遮蔽粒子４ｂおよび第２遮蔽粒子５ｂがウィスカ状である。

【0040】

また、遮蔽層２ｃの気孔率は、例えば、１０％以上９０％以下であってもよい。気孔率は、遮蔽層２ｃにおいて空隙３ｂが占める割合を表す指標となる。ここで、遮蔽層２ｃの気孔率は、例えば、アルキメデス法を用いて測定することで算出すればよい。

【0041】

また、図４および図５に示すように、遮蔽層２ｃは、第３遮蔽粒子６ｂを有していてもよい。遮蔽層２ｃは、第１遮蔽粒子４ｂと、第３遮蔽粒子６ｂとの間に溶着部７ｂを有していてもよい。

【0042】

第１遮蔽粒子４ｂと第３遮蔽粒子６ｂとが単に接するのではなく、溶着しているため、第１遮蔽粒子４ｂと第３遮蔽粒子６ｂとの間で熱が伝わりやすい。そのため、遮蔽層２ｃ全体として高い熱伝導効率を有する。したがって平面コイル１０は、高い信頼性を有する。

【0043】

また、図１に示すように、基体１は、板状であってもよい。また、金属層２は、基体１の第１面１ａ上に、蛇行状または渦状に位置していてもよい。また、金属層２は、基体１の第１面１ａ上に、どのような配置で位置していてもよい。

【0044】

また、本開示の平面コイル１０における基体１は、セラミックスであってもよい。セラミックスとしては、例えば、酸化アルミニウム質セラミックス（サファイア）、炭化珪素質セラミックス、コージェライト質セラミックス、窒化珪素質セラミックス、窒化アルミニウム質セラミックスまたはムライト質セラミックス等が挙げられる。

【0045】

基体１が酸化アルミニウム質セラミックスからなるならば、加工性に優れ、かつ安価である。ここで、例えば、酸化アルミニウム質セラミックスとは、セラミックスを構成する全成分１００質量％のうち、酸化アルミニウムを７０質量％以上含有するものである。そして、本開示の平面コイル１０における基体１の材質は、以下の方法により確認することができる。

【0046】

まず、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）を用いて、基体１を測定し、得られた２θ（２θは、回折角度である。）の値よりＪＣＰＤＳカードを用いて同定を行なう。次に、蛍光Ｘ線分析装置（ＸＲＦ）を用いて、含有成分の定量分析を行なう。

【0047】

そして、例えば、上記同定により酸化アルミニウムの存在が確認され、ＸＲＦで測定したアルミニウム（Ａｌ）の含有量から酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）に換算した含有量が７０質量％以上であれば、酸化アルミニウム質セラミックスである。なお、他のセラミックスに関しても、同じ方法で確認できる。

【0048】

また、本開示の平面コイル１０における基体１は、磁性体であってもよい。

【0049】

磁性体とは、磁性を有するか、または、外部磁場によって磁性を有するものである。磁性体として、例えば、フェライト、鉄、ケイ素鉄、鉄－ニッケル系合金および鉄－コバルト系合金が挙げられる。鉄－ニッケル系合金の例としてはパーマロイが挙げられる。また、鉄－コバルト系合金の例としてはパーメンデユールが挙げられる。なお、基体１が磁性体である場合、磁心（コア）として使用してもよい。

【0050】

また、図６に示すように、本開示の平面コイル１０は、金属層２が貫通穴２ａを複数有し、かかる複数の貫通穴２ａそれぞれに配置される複数の第１の固定具８を有してもよい。このような構成を有する場合、金属層２がより安定して保持されるため、信頼性を高めることができる。

【0051】

また、本開示の平面コイル１０は、図６に示すように、基体１の第１面１ａに凹部１ｂがあって、凹部１ｂ内に第１の固定具８の一方の端部８ａがあってもよい。このような構成を有する場合、第１の固定具８が安定するため、信頼性を高めることができる。なお、第１の固定具８の一方の端部８ａは、凹部１ｂにおいて嵌合または螺合で固定されてもよい。

【0052】

また、本開示の平面コイル１０は、図６に示すように、凹部１ｂ内に、接着層９を有してもよい。このような構成を有する場合、第１の固定具８がより安定するため、信頼性を高めることができる。例えば、接着層９の材質としては、有機系接着剤または無機系接着剤などがあり、有機系接着剤ならば、シリコーン系、イミドアミド系、エポキシ系などであり、無機系接着剤ならば、ガラス系、金属ろう系などである。

【0053】

また、図７は、図１のＡ－Ａ’線における断面図の他の例を示す図である。図７に示すように、本開示の平面コイル２０は、基体１の内部に流路１ｃを有してもよい。このような構成を有するため、流路１ｃに温調媒体を流した場合、平面コイル２０を冷却することができるので、信頼性を高くすることができる。また、流路１ｃに、温調媒体ではなく、半導体を製造する際のプロセスガスを流しても構わない。

【0054】

また、図８は、本開示の平面コイルの他の例の部分断面図である。本開示の平面コイル３０は、図８に示すように、第１の固定具８と金属層２との間に、保護層１１を有してもよい。このような構成を有する場合、金属層２が発熱による膨張と冷却による収縮を繰り返したとしても、金属層２が第１の固定具８に当たらず、金属層２が損傷することはないので、信頼性を高めることができる。

【0055】

また、本開示の平面コイル３０は、保護層１１が絶縁材であってもよい。このような構成を有する場合、第１の固定具８に電気が流れず、電界集中が生じにくくなり、信頼性を高めることができる。

【0056】

また、本開示の平面コイル３０は、保護層１１が樹脂であってもよい。このような構成を有する場合、金属層２が保護層１１によって傷つくことが無いので、信頼性を高めることができる。例えば、保護層１１の材質としては、シリコーン系樹脂、イミドアミド系樹脂、フッ素系樹脂などであってもよい。

【0057】

また、本開示の平面コイル３０は、第１の固定具８の他方の端部８ｂに鍔８ｃがあってもよい。このような構成を有する場合、鍔８ｃが、金属層２または保護層１１を基体１と挟み込む形態となるので、金属層２または保護層１１をより安定して保持できることから、信頼性を高めることができる。

【0058】

また、図９は、本開示の平面コイルの他の例の部分断面図である。本開示の平面コイル４０は、第２の固定具１２が、第１の固定具８の鍔８ｃと金属層２または保護層１１の間にあり、第２の固定具１２の外周１２ａは第１の固定具８の鍔８ｃより外側にある。このような構成を有する場合、第２の固定具１２によっても金属層２または保護層１１をより安定して保持できるので、信頼性を高めることができる。

【0059】

また、本開示の平面コイル４０は、第２の固定具１２が絶縁材であってもよい。このような構成を有する場合、第２の固定具１２に電気が流れないうえに、第１の固定具８にも電気が流れないので、異常な加熱を生じないので、放熱性を高めることができる。

【0060】

例えば、第２の固定具１２の材質としては、ガラス、樹脂、セラミックスなどであってもよい。樹脂ならば、シリコーン樹脂、イミドアミド樹脂、フッ素樹脂など、セラミックスならば、酸化アルミニウム質セラミックス（サファイア）、炭化珪素質セラミックス、コージェライト質セラミックス、窒化珪素質セラミックス、窒化アルミニウム質セラミックスまたはムライト質セラミックスなどであってもよい。

【0061】

また、本開示の平面コイル４０は、第１の固定具８が絶縁材であるセラミックスであってもよい。このような構成を有する場合、第１の固定具８の機械的強度が高く、電気が流れないので、電界集中が生じにくく、信頼性を高めることができる。

【0062】

また、図１０は、本開示の平面コイルの他の例の部分断面図である。図１０に示す平面コイル５０には、図４および図５に示した薄膜コイル導体２ｂと遮蔽層２ｃを交互に重ね合わせた金属層２が用いられている。

【0063】

そして、図１０に示す平面コイル５０は、上述した平面コイル３０、４０と同様に、第１の固定具８と金属層２との間に、保護層１１を有してもよい。このような構成を有する場合、金属層２が高周波給電によって微細に振動したとしても、金属層２が第１の固定具８に当たらず、金属層２が損傷することはないので、信頼性を高めることができる。

【0064】

また、本開示の平面コイル５０は、保護層１１が薄膜コイル導体２ｂよりも柔らかい材質（たとえば、樹脂など）であってもよい。このような構成を有する場合、金属層２の薄膜コイル導体２ｂが保護層１１との摩擦によって傷つくことが無いので、信頼性を高めることができる。例えば、保護層１１の材質としては、シリコーン系樹脂、イミドアミド系樹脂、フッ素系樹脂などであってもよい。

【0065】

また、本開示の平面コイル５０は、図１０に示すように、遮蔽層２ｃが金属層２の最下層（すなわち、基体１との界面）に配置されてもよい。このような構成を有する場合、金属層２が高周波給電によって微細に振動したとしても、薄膜コイル導体２ｂが基体１に当たらず、薄膜コイル導体２ｂが損傷することはないので、信頼性を高めることができる。

【0066】

また、本開示の平面コイル５０は、遮蔽層２ｃが薄膜コイル導体２ｂよりも柔らかい材質（たとえば、樹脂など）であってもよい。このような構成を有する場合、薄膜コイル導体２ｂの微細振動を遮蔽層２ｃにおいて吸収することができ、金属層２の薄膜コイル導体２ｂが基体１との摩擦によって傷つくことが無いので、信頼性を高めることができる。

【0067】

例えば、遮蔽層２ｃの材質としては、例えば、絶縁材または薄膜コイル導体２ｂよりも磁性を有するものである。絶縁材としては、例えば、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭化珪素などのセラミックス、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、シリコーン、エポキシ、フッ素系などの樹脂、ホウ硅酸系または珪酸系などのガラスなどであってもよい。なお、遮蔽層２ｃの材質は、保護層１１の材質と同じであってもよいし、異なっていてもよい。

【0068】

また、薄膜コイル導体２ｂよりも磁性を有するものとしては、例えば、薄膜コイル導体２ｂがステンレスまたは銅であるならば、ニッケルまたは鉄である。

【0069】

また、図１０の例において、遮蔽層２ｃの材質は、絶縁材または薄膜コイル導体２ｂよりも磁性を有するものであってもよいし、絶縁材または薄膜コイル導体２ｂよりも磁性を有するものと、樹脂との混合体であってもよい。例えば、ニッケル粉または鉄粉を、ポリイミド樹脂に混ぜあわせてもよい。

【0070】

このように、絶縁材または薄膜コイル導体２ｂよりも磁性を有するものと、樹脂との混合体で遮蔽層２ｃを構成することにより、遮蔽効果と柔軟性とを両立させることができる。

【0071】

また、本開示の平面コイル５０は、遮蔽層２ｃが金属層２の最上層に配置されてもよい。このような構成を有する場合、異物などが金属層２に付着したとしても、かかる異物が薄膜コイル導体２ｂに当たらず、薄膜コイル導体２ｂが損傷することはないので、信頼性を高めることができる。

【0072】

また、本開示の平面コイル５０は、遮蔽層２ｃのほうが薄膜コイル導体２ｂよりも厚くてもよい。このような構成を有する場合、金属層２において薄膜コイル導体２ｂが高周波給電によって微細に振動することを厚い遮蔽層２ｃによって抑制することができる。

【0073】

また、本開示の平面コイル５０は、金属層２の最上層から露出する保護層１１の端部に鍔１１ａがあってもよい。このような構成を有する場合、鍔１１ａが、金属層２を基体１と挟み込む形態となるので、金属層２をより安定して保持できることから、信頼性を高めることができる。なお、図１１に示すように、保護層１１には鍔１１ａが無くてもよい。

【0074】

また、図１２は、本開示の半導体製造装置の断面図である。チャンバ１００内に、静電チャック２００と、冷却部材３００と、が備えられている。冷却部材３００が導電体であるか、または導電体をコーティングされることによって、高周波電極の下部電極として使用することができる。また、静電チャック２００にはウェハＷが固定されている。

【0075】

また、チャンバ１００には、プロセスガスがチャンバ１００に入るガス流入口１００ａと、プロセスガスがチャンバ１００から流出するガス流出口１００ｂとがある。

【0076】

そして、チャンバ１００には、平面コイル１０が備えられているが、本開示の半導体製造装置４００は、平面コイル１０，２０，３０，４０，５０，６０を、高周波電力用アンテナとして用いてもよい。このような構成を有するために、平面コイル１０，２０，３０，４０，５０，６０が高い放熱性を有し、信頼性が高いので、高周波電力用アンテナを上部電極としてプラズマ処理を行った場合、安定して半導体を製造することができる。

【0077】

次に、本開示の平面コイルの製造方法の一例について説明する。

【0078】

まず、基体１を用意する。なお、基体１は流路１ｃを有してもよい。また、基体１は凹部１ｂを有してもよい。

【0079】

次に、金属層２を別途準備する。まず、例えば、ステンレスまたは銅からなる複数の金属粒子を水等の液体に混合した混合液を用意し、金属層２の形状をした型に流し込む。次に、混合液を蒸発させる。次に、所定の圧力で加圧し、加熱するか、超音波振動を与えることにより、第１金属粒子４および第２金属粒子５が接合される。そして、型から取り出せば、第１金属粒子４および第２金属粒子５が接合され、空隙３を有する金属層２を得る。

【0080】

また、金属層２は、以下の方法で作製してもよい。まず、第１金属粒子４および第２金属粒子５を含む複数の金属粒子とバインダとを混ぜ合わせた後に、メカプレス法により成型体を作製する。次に、成形体を乾燥させることでバインダを蒸発させる。その後、加熱するか、超音波振動を与える。これにより、第１金属粒子４および第２金属粒子５が接合され、空隙３を有する金属層２を得る。

【0081】

また、金属層２は、以下の方法で作製してもよい。まず、第１金属粒子４ａおよび第２金属粒子５ａを含む複数の金属粒子とバインダとを混ぜ合わせた後に、メカプレス法により成型体を作製する。または、第１金属粒子４ａおよび第２金属粒子５ａを含む複数の金属粒子とバインダとを混ぜ合わせたスラリーを用意し、抄紙工法によって成形体を作製する。

【0082】

次に、この成形体を乾燥させることでバインダを蒸発させる。その後、加熱するか、超音波振動を与えるか、電気を流す。これにより、第１金属粒子４ａおよび第２金属粒子５ａを含む複数の金属粒子同士を溶着させることができる。これにより、第１金属粒子４ａおよび第３金属粒子６ａとの間に溶着部７ａを形成することができる。これにより、空隙３ａを有する薄膜コイル導体２ｂを得る。

【0083】

次に、遮蔽層２ｃを用意する。遮蔽層２ｃは、絶縁材または薄膜コイル導体２ｂよりも磁性を有するものからなるが、薄膜コイル導体２ｂと同じ製法で作製してもよい。また、空隙３ｂを有する必要が無い場合は、緻密体でもよく、その場合は、押出成形法や射出成型法などの製法を用いることもできる。

【0084】

次に、複数の薄膜コイル導体２ｂと遮蔽層２ｃを交互に重ね合わせた後、加圧することで、薄膜コイル導体２ｂと遮蔽層２ｃとが積層された金属層２を得ることができる。

【0085】

なお、遮蔽層２ｃは無電解メッキでも形成することができる。複数の薄膜コイル導体２ｂのみを重ねた後に、白金を触媒としたニッケルの無電解メッキを行う。薄膜コイル導体２ｂ同士の隙間に白金とニッケルが入り込むことによって、遮蔽層２ｃを形成する。このような遮蔽層２ｃの形成方法を用いることによって、薄膜コイル導体２ｂよりも薄い遮蔽層２ｃを形成することが可能となる。

【0086】

次に、得られた金属層２に貫通穴２ａをマシニング加工またはブラスト処理などで形成する。なお、貫通穴２ａは金属層２の成型体の製造過程で形成しても構わない。

【0087】

次に、金属層２を基体１に載置する。そして、第１の固定具８を金属層２の貫通穴２ａに通すことで、平面コイル１０を得ることができる。

【0088】

なお、基体１に凹部１ｂを有する場合、第１の固定具８の一方の端部８ａは凹部１ｂに嵌合または螺合してもよく、また、凹部１ｂにあらかじめ有機系または無機系の接着剤を注入してから、第１の固定具８の一方の端部８ａを入れることによって、接着層９を形成しても構わない。

【0089】

また、あらかじめ金属層２の貫通穴２ａに保護層１１となる部材を入れた後に、第１の固定具８で固定しても構わない。また、第１の固定具８の他方の端部８ｂに鍔８ｃを有してもよいし、第２の固定具１２を用いても構わない。

【0090】

また、図１０および図１１に示した平面コイル５０、６０については、図１３に示すように、保護層１１となる樹脂ペースト１１ｂを第１の固定具８の底部側に塗布し、かかる樹脂ペースト１１ｂが塗布された第１の固定具８を貫通穴２ａおよび凹部１ｂに挿入してもよい。そして、かかる樹脂ペースト１１ｂを硬化させることにより、金属層２と第１の固定具８との間を固定する保護層１１として形成してもよい。

【0091】

このような製造方法を用いる場合、樹脂ペースト１１ｂが金属層２の薄膜コイル導体２ｂや遮蔽層２ｃの空隙の一部に入りこむことから、金属層２と第１の固定具８との間をさらに強固に固定することができる。

【0092】

なお、本開示は上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。

【符号の説明】

【0093】

１：基体
２：金属層
２ａ：貫通穴
２ｂ：薄膜コイル導体
２ｃ：遮蔽層
３、３ａ：空隙
４、４ａ：第１金属粒子
４ｂ：第１遮蔽粒子
５、５ａ：第２金属粒子
５ｂ：第２遮蔽粒子
７ａ、７ｂ：溶着部
８：第１の固定具
８ａ、８ｂ：端部
８ｃ：鍔
９：接着層
１０、２０、３０、４０、５０、６０：平面コイル
１１：保護層
１１ａ：鍔
１２：第２の固定具
１２ａ：外周
４００：半導体製造装置

【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】