(57)【要約】      （修正有）【課題】プラズマ処理チャンバのガス分配システムのためのフェースプレートでのホローカソード放電を抑制すること。【解決手段】プラズマ処理チャンバのガス分配システムのためのフェースプレートが、第１の面、第１の面の反対側の第２の面、および、側面を有するフェースプレート本体を備える。フェースプレート本体の第１の複数の孔が、第１の面から第２の面まで伸びている。第１の複数の孔の内の少なくとも一部は、第１の面と平行な平面に第１のサイズ寸法および第２のサイズ寸法を有する。第１のサイズ寸法は、第２のサイズ寸法と直交する。第１のサイズ寸法は、プラズマ処理チャンバによって生成されるプラズマのプラズマシース厚さの３倍よりも小さい。第２のサイズ寸法は、第１のサイズ寸法の２倍よりも大きい。【選択図】図３Ａ
2020031060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理チャンバのガス分配システムのためのフェースプレートであって、
第１の面、前記第１の面の反対側の第２の面、および、側面を有するフェースプレート本体と、
前記第１の面から前記第２の面まで伸びる、前記フェースプレート本体の第１の複数の孔と、を備え、
前記第１の複数の孔の内の少なくとも一部は、前記第１の面と平行な平面に第１のサイズ寸法および第２のサイズ寸法を有し、
前記第１のサイズ寸法は、前記第２のサイズ寸法と直交し、
前記第１のサイズ寸法は、前記プラズマ処理チャンバによって生成されるプラズマのプラズマシース厚さの３倍よりも小さく、
前記第２のサイズ寸法は、前記第１のサイズ寸法の２倍よりも大きい、フェースプレート。
【請求項２】
請求項１に記載のフェースプレートであって、前記第１のサイズ寸法は、前記プラズマ処理チャンバによって生成されるプラズマのプラズマシース厚さの２倍よりも小さい、フェースプレート。
【請求項３】
請求項１に記載のフェースプレートであって、前記第２のサイズ寸法は、前記第１のサイズ寸法の９倍よりも大きい、フェースプレート。
【請求項４】
請求項１に記載のフェースプレートであって、前記フェースプレート本体は、前記第１の複数の孔の半径方向外側に配置された第２の複数の孔を備える、フェースプレート。
【請求項５】
請求項４に記載のフェースプレートであって、前記第２の複数の孔の内の少なくとも一部は、前記第１のサイズ寸法および前記第２のサイズ寸法を有する、フェースプレート。
【請求項６】
請求項４に記載のフェースプレートであって、前記第２の複数の孔の内の少なくとも一部は、円形であり、前記プラズマのプラズマシース厚さの３倍よりも小さい直径を有する、フェースプレート。
【請求項７】
請求項１に記載のフェースプレートであって、前記第１の複数の孔の内の少なくとも一部は、円形であり、前記プラズマのプラズマシース厚さの３倍よりも小さい直径を有する、フェースプレート。
【請求項８】
基板を処理するためのプラズマ処理システムであって、
処理チャンバと、
前記処理チャンバ内に配置され、上側部分、フェースプレート、および、前記上側部分と前記フェースプレートとの間の第１の空洞を備えたガス分配装置と、
前記基板を支持するために前記処理チャンバ内に配置された基板支持体と、
前記フェースプレートと前記基板支持体との間にプラズマを生成するためのプラズマ発生器と、を備え、
前記フェースプレートは、第１の面、前記第１の面の反対側の第２の面、および、側面を有するフェースプレート本体と、前記第１の面から前記第２の面まで伸びる前記フェースプレート本体の第１の複数の孔と、を備え、
前記第１の複数の孔の内の少なくとも一部は、スロット形状であり、前記第１の面と平行な平面に第１のサイズ寸法および第２のサイズ寸法を有し、
前記第１のサイズ寸法は、前記第２のサイズ寸法と直交し、
前記第１のサイズ寸法は、前記プラズマ発生器によって生成される前記プラズマのプラズマシース厚さの３倍よりも小さく、
前記第２のサイズ寸法は、前記第１のサイズ寸法の２倍よりも大きい、プラズマ処理システム。
【請求項９】
請求項８に記載のフェースプレートであって、前記第１のサイズ寸法は、前記プラズマ処理チャンバによって生成されるプラズマのプラズマシース厚さの２倍よりも小さい、フェースプレート。
【請求項１０】
請求項８に記載のフェースプレートであって、前記第２のサイズ寸法は、前記第１のサイズ寸法の９倍よりも大きい、フェースプレート。
【請求項１１】
請求項８に記載のプラズマ処理システムであって、前記フェースプレート本体は、前記第１の複数の孔の半径方向外側に配置された第２の複数の孔を備える、プラズマ処理システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のプラズマ処理システムであって、前記第２の複数の孔の内の少なくとも一部は、スロット形状であり、前記第１のサイズ寸法および前記第２のサイズ寸法を有する、プラズマ処理システム。
【請求項１３】
請求項１１に記載のプラズマ処理システムであって、前記第２の複数の孔の内の少なくとも一部は、円形であり、前記プラズマ発生器によって生成される前記プラズマのプラズマシース厚さの３倍よりも小さい直径を有する、プラズマ処理システム。
【請求項１４】
請求項８に記載のプラズマ処理システムであって、前記第１の複数の孔の内の少なくとも一部は、円形であり、前記プラズマ発生器によって生成される前記プラズマのプラズマシース厚さの３倍よりも小さい直径を有する、プラズマ処理システム。
【請求項１５】
請求項８に記載のプラズマ処理システムであって、さらに、
前記第１の空洞の供給部分、排気部分、および、ガスカーテン部分を規定するために、前記第１の空洞内に配置された第１、第２、および、第３の環状金属シールを備える、プラズマ処理システム。
【請求項１６】
請求項１５に記載のプラズマ処理システムであって、処理ガスが、前記上側部分の第２の空洞、前記フェースプレートを通して、前記第１の空洞の前記供給部分に流れ込む、プラズマ処理システム。
【請求項１７】
請求項１５に記載のプラズマ処理システムであって、前記基板が前記処理ガスに暴露された後に、前記処理ガスは、前記フェースプレート、前記第１の空洞の前記排気部分、および、前記上側部分を通って、戻る、プラズマ処理システム。
【請求項１８】
請求項１５に記載のプラズマ処理システムであって、パージガスが、前記上側部分を通して、前記第１の空洞の前記ガスカーテン部分に流れる、プラズマ処理システム。
【請求項１９】
プラズマ処理で用いられるガス分配装置のフェースプレートにおける中空陰極放電を低減するための方法であって、
前記プラズマ処理のプラズマシース厚さを決定する工程と、
第１の面、前記第１の面の反対側の第２の面、および、側面を有するフェースプレート本体を備えたフェースプレートを準備する工程と、
前記第１の面から前記第２の面まで伸びる第１の複数の孔を前記フェースプレート本体に形成する工程であって、
前記第１の複数の孔の内の少なくとも一部は、前記第１の面と平行な平面に第１のサイズ寸法および第２のサイズ寸法を有し、
前記第１のサイズ寸法は、前記第２のサイズ寸法と直交し、
前記第１のサイズ寸法は、前記プラズマ処理によって生成されるプラズマのプラズマシース厚さの３倍よりも小さく、
前記第２のサイズ寸法は、前記第１のサイズ寸法の２倍よりも大きい、工程と、
プラズマ処理チャンバのガス分配装置の上側部分に隣接して、前記フェースプレートを配置する工程と、
プラズマを点火し、前記ガス分配装置の前記フェースプレートを通して処理ガスを流して基板を前記処理ガスに暴露させる工程と、
を備える、方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、前記プラズマシース厚さは、プラズマ密度、電子温度、および、印加プラズマ駆動電圧に基づいて決定される、方法。
【請求項２１】
請求項１９に記載の方法であって、さらに、前記第１の複数の孔の半径方向外側に前記フェースプレート本体の第２の複数の孔を形成する工程を備える、方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法であって、前記第２の複数の孔の内の少なくとも一部は、前記第１のサイズ寸法および前記第２のサイズ寸法を有する、方法。
【請求項２３】
請求項２１に記載の方法であって、前記第２の複数の孔の内の少なくとも一部は、円形であり、前記プラズマのプラズマシース厚さの３倍よりも小さい直径を有する、方法。
【請求項２４】
請求項１９に記載の方法であって、前記第１の複数の孔の内の少なくとも一部は、円形であり、前記プラズマのプラズマシース厚さの３倍よりも小さい直径を有する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本願は、２０１４年５月３０日出願の米国仮特許出願第６２／００５，４５４号の利益を主張する。上記の出願の開示全体が、参照によって本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、基板処理システムに関し、特に、容量結合プラズマを用いた基板処理システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
本明細書で提供されている背景技術の記載は、本開示の背景を概略的に提示するためのものである。ここに名を挙げられている発明者の業績は、この背景技術に記載された範囲において、出願時に従来技術として通常見なされえない記載の態様と共に、明示的にも黙示的にも本開示に対する従来技術として認められない。
【０００４】
半導体ウエハなどの基板上に薄膜を蒸着および／またはエッチングするために、基板処理システムが利用されうる。基板処理システムは、通例、ペデスタル（台座）、静電チャック、プレートなどの基板支持体を備えた処理チャンバを備える。半導体ウエハなどの基板が、基板支持体上に配置されてよい。化学蒸着（ＣＶＤ）、プラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、原子層蒸着（ＡＬＤ）、または、ＰＥＡＬＤ処理では、１または複数の前駆体を含むガス混合物が、基板への薄膜の蒸着またはエッチングのために、処理チャンバに導入されうる。
【０００５】
一部の処理は、シャワーヘッドなどのガス分配装置を用いる。ガス分配装置は、複数の円形の孔を有するフェースプレートを備えうる。円形の孔は、所望のガス流を提供するためのパターンに配置される。処理ガスが、ガス分配装置内に規定された空洞に供給され、フェースプレートの円形の孔によって基板全体に分配される。
【０００６】
ＰＥＣＶＤおよびＰＥＡＬＤでは、高周波（ＲＦ）プラズマが、化学反応を活性化するために利用されうる。例えば、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）発生器が、処理チャンバ内でプラズマを生成するために利用されうる。プラズマは、ガス分配装置のフェースプレートとペデスタルとの間の空間で点火されうる。ガス分配装置のフェースプレートは、ＣＣＰ発生器の１つの電極として機能しうる。
【０００７】
基板処理中にプラズマが用いられる時に、或る程度の寄生プラズマも処理チャンバ内で生成されうる。ほんの一例として、中空陰極放電（ＨＣＤ：ｈｏｌｌｏｗ  ｃａｔｈｏｄｅ  ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）が、ガス分配装置のフェースプレートの円形孔で発生しうる寄生プラズマの一形態である。ＨＣＤは、小さい体積内で著しい電力を消散するので、ハードウェア（特に電極）に悪影響を与えうる。
【発明の概要】
【０００８】
プラズマ処理チャンバのガス分配システムのためのフェースプレートが、第１の面、第１の面の反対側の第２の面、および、側面を有するフェースプレート本体を備える。フェースプレート本体の第１の複数の孔が、第１の面から第２の面まで伸びている。第１の複数の孔の内の少なくとも一部は、第１の面と平行な平面に第１のサイズ寸法および第２のサイズ寸法を有する。第１のサイズ寸法は、第２のサイズ寸法と直交する。第１のサイズ寸法は、プラズマ処理チャンバによって生成されるプラズマのプラズマシース厚さの３倍よりも小さい。第２のサイズ寸法は、第１のサイズ寸法の２倍よりも大きい。
【０００９】
別の特徴において、第１のサイズ寸法は、プラズマ処理チャンバによって生成されるプラズマのプラズマシース厚さの２倍よりも小さい。第２のサイズ寸法は、第１のサイズ寸法の９倍よりも大きい。フェースプレート本体は、第１の複数の孔の半径方向外側に配置された第２の複数の孔を備える。第２の複数の孔の内の少なくとも一部は、第１のサイズ寸法および第２のサイズ寸法を有する。第２の複数の孔の内の少なくとも一部は、円形であり、プラズマのプラズマシース厚さの３倍よりも小さい直径を有する。
【００１０】
別の特徴において、第１の複数の孔の内の少なくとも一部は、円形であり、プラズマのプラズマシース厚さの３倍よりも小さい直径を有する。
【００１１】
基板を処理するためのプラズマ処理システムが、処理チャンバを備える。ガス分配装置が、処理チャンバ内に配置されており、上側部分、フェースプレート、および、上側部分とフェースプレートとの間の第１の空洞を備える。基板支持体が、基板を支持するために処理チャンバ内に配置されている。プラズマ発生器が、フェースプレートと基板支持体との間にプラズマを生成する。フェースプレートは、第１の面、第１の面の反対側の第２の面、および、側面を有するフェースプレート本体と、第１の面から第２の面まで伸びるフェースプレート本体の第１の複数の孔と、を備える。第１の複数の孔の内の少なくとも一部は、スロット形状であり、第１の面と平行な平面に第１のサイズ寸法および第２のサイズ寸法を有する。第１のサイズ寸法は、第２のサイズ寸法と直交する。第１のサイズ寸法は、プラズマ発生器によって生成されるプラズマのプラズマシース厚さの３倍よりも小さい。第２のサイズ寸法は、第１のサイズ寸法の２倍よりも大きい。
【００１２】
別の特徴において、第１のサイズ寸法は、プラズマ処理チャンバによって生成されるプラズマのプラズマシース厚さの２倍よりも小さい。第２のサイズ寸法は、第１のサイズ寸法の９倍よりも大きい。フェースプレート本体は、第１の複数の孔の半径方向外側に配置された第２の複数の孔を備える。第２の複数の孔の内の少なくとも一部は、スロット形状であり、第１のサイズ寸法および第２のサイズ寸法を有する。第２の複数の孔の内の少なくとも一部は、円形であり、プラズマ発生器によって生成されるプラズマのプラズマシース厚さの３倍よりも小さい直径を有する。第１の複数の孔の内の少なくとも一部は、円形であり、プラズマ発生器によって生成されるプラズマのプラズマシース厚さの３倍よりも小さい直径を有する。
【００１３】
別の特徴において、第１、第２、および、第３の環状金属シールが、第１の空洞の供給部分、排気部分、および、ガスカーテン部分を規定するために、第１の空洞内に配置されている。処理ガスが、上側部分の第２の空洞、フェースプレートを通して、第１の空洞の供給部分に流れ込む。基板が処理ガスに暴露された後に、処理ガスは、フェースプレート、第１の空洞の排気部分、および、上側部分を通して戻る。パージガスが、上側部分を通して、第１の空洞のガスカーテン部分に流れる。
【００１４】
プラズマ処理で用いられるガス分配装置のフェースプレートにおける中空陰極放電を低減するための方法が：プラズマ処理のプラズマシース厚さを決定する工程と；第１の面、第１の面の反対側の第２の面、および、側面を有するフェースプレート本体を備えたフェースプレートを準備する工程と；第１の面から第２の面まで伸びる第１の複数の孔をフェースプレート本体に形成する工程と、を備える。第１の複数の孔の内の少なくとも一部は、第１の面と平行な平面に第１のサイズ寸法および第２のサイズ寸法を有する。第１のサイズ寸法は、第２のサイズ寸法と直交する。第１のサイズ寸法は、プラズマ処理によって生成されるプラズマのプラズマシース厚さの３倍よりも小さい。第２のサイズ寸法は、第１のサイズ寸法の２倍よりも大きい。方法は、さらに：プラズマ処理チャンバのガス分配装置の上側部分に隣接して、フェースプレートを配置する工程と；プラズマを点火し、ガス分配装置のフェースプレートを通して処理ガスを流して基板を処理ガスに暴露させる工程と、を備える。
【００１５】
別の特徴において、プラズマシース厚さは、プラズマ密度、電子温度、および、印加プラズマ駆動電圧に基づいて決定される。方法は、さらに、第１の複数の孔の半径方向外側にフェースプレート本体の第２の複数の孔を形成する工程を備える。
【００１６】
別の特徴において、第２の複数の孔の内の少なくとも一部は、第１のサイズ寸法および第２のサイズ寸法を有する。第２の複数の孔の内の少なくとも一部は、円形であり、プラズマのプラズマシース厚さの３倍よりも小さい直径を有する。第１の複数の孔の内の少なくとも一部は、円形であり、プラズマのプラズマシース厚さの３倍よりも小さい直径を有する。
【００１７】
詳細な説明、特許請求の範囲、および、図面から、本開示を適用可能なさらなる領域が明らかになる。詳細な説明および具体的な例は、単に例示を目的としており、本開示の範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
本開示は、詳細な説明および以下に説明する添付図面から、より十分に理解できる。
【００１９】
【図１Ａ】ガス分配装置のフェースプレート例の第１および第２の孔における中空陰極効果を示す図。
【図１Ｂ】ガス分配装置のフェースプレート例の第１および第２の孔における中空陰極効果を示す図。
【００２０】
【図２】本開示に従って、フェースプレートを備えた処理チャンバの一例を示す断面図。
【００２１】
【図３Ａ】本開示に従って、フェースプレートの一例を示す図。
【図３Ｂ】本開示に従って、フェースプレートの一例を示す図。
【００２２】
【図４】本開示に従って、フェースプレートの別の例を示す図。
【図５】本開示に従って、フェースプレートの別の例を示す図。
【００２３】
【図６】ガス分配装置のフェースプレートおよび上側部分の一例を示す部分断面図。
【００２４】
【図７】本開示に従って、プラズマ処理中にフェースプレートにおけるＨＣＤを低減するための方法の一例を示す図。
【００２５】
図面において、同様および／または同一の要素を特定するために、同じ符号を用いる場合がある。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
ＨＣＤは、ガス分配装置のフェースプレートの円形孔（中空陰極になる）の直径を増加または減少させることによって防止できる。一部の処理条件について、ＨＣＤを防ぐのに必要な円形孔のサイズは、基板にわたるガス分配が不均一になりうるほど大きい。さらに、円形孔の直径を大きく、数を少なくすると、噴出を引き起こす場合があり、膜均一性に悪影響を与えうる。孔の直径がＨＣＤの閾値未満に縮小されると、伝導性が孔径の４乗の関数であることから、ガス流を維持するために必要な円形孔の数が著しく増加する。さらに、多数の孔を機械加工するには、通例、コストと時間がかかる。
【００２７】
フェースプレートの孔の内の少なくとも一部の形状は、中空陰極効果を低減または排除するために本開示に従って変更できる。図１Ａでは、フェースプレート１２の孔１０の直径を小さくして、プラズマが空洞に入ることができないように陰極壁を互いに近づけることにより、中空陰極効果を排除する。空洞内にプラズマがなければ、中空陰極効果は起こりえない。あるいは、図１Ｂにおいて、フェースプレート２２の孔２０の壁を十分に離して、電子がその長い距離にわたって振動するほどのエネルギを持たないようにすることによっても、中空陰極効果を排除できる。
【００２８】
陰極空洞内でのプラズマ効果は、プラズマシースと呼ばれるプラズマ境界層に対する陰極空洞のサイズに依存する。プラズマシースの厚さは、プラズマ密度、電子温度、および、印加駆動電圧によって決まる。例えば、ＣＣＰプラズマシースの厚さは、通例、１ｍｍ未満から数ミリメートルまで様々である。
【００２９】
プラズマシースは、バルクプラズマ電子の潜在的な障壁として機能する。電子は、シースに入ろうとすると反発される。反発力は、電子を加速させてバルクプラズマ内に戻す。２つの反発するシースが近接して互いに向かい合うと、電子は、それらの間で振動を開始しうる。ポテンシャル井戸に捕獲された電子のかかる振動は、背景ガスとの衝突によるイオン化率を高め、中空陰極効果を引き起こしうる。
【００３０】
プラズマは、周りの表面でシースを発達させるので、バルクプラズマおよび両側のシースを収容するのに十分な大きさの空洞にのみ入ることができる。プラズマシース幅の２から３倍に等しい開口部を有する空洞（孔など）が、しばしば、限界例であると考えられる。フェースプレートの円形孔がプラズマシース厚さの２から３倍よりも小さいと、プラズマは、孔の内部で形成されえない。結果として、ＨＣＤは、そのような小さい円形孔の中では引き起こされえない。一方で、フェースプレートの円形孔がプラズマシース厚さの２から３倍よりも大きい場合、プラズマが孔に入りうる。
【００３１】
孔サイズがプラズマ厚さの２から３倍より少しだけ大きい場合、バルクプラズマは薄く、２つの対向するシースは、電子を跳ね返すことによって相互作用しうる。電子振動が、イオン化率の上昇およびプラズマの高密度化につながる。かかる局所的な高密度プラズマまたはＨＣＤは、対向するシースの間でエネルギ電子が振動することによって主に維持される。孔サイズがプラズマ厚さの２から３倍よりも大幅に大きい場合、バルクプラズマは、全く問題なく大きい空洞に入りうる。シースは十分に離れているので、放電強化は起こらない。より大きい孔の片側のシースによって加速された電子は、背景ガスとの衝突により、他方の側のシースに到達できない。振動運動が可能でないため、余分なイオン化が起こらない。したがって、ＨＣＤは引き起こされない。
【００３２】
本開示は、独特な形状を有するガス分配装置の孔を用いることによって、ＨＣＤの問題を解決する。ガス分配装置のガス孔の特定の形状は、具体的な処理条件に対して選択される。所与の処理条件に対して、ＨＣＤを維持するのに必要な最小および最大の直径が、分析的に推定または経験的に決定されうる。本開示によると、ガス分配装置のフェースプレートの孔は、（ｉ）ＨＣＤを維持しうる最小直径よりも小さいガス孔を形成するか、または、（ｉｉ）ＨＣＤを維持しうる最大直径よりも大きいガス孔を形成するのではなく、複合型のアプローチを用いる。
【００３３】
本開示に従ったガス分配装置のフェースプレートの孔は、スロット形状であり、ＨＣＤを維持する最小サイズ寸法より小さい第１のサイズ寸法（幅など）と、ＨＣＤを維持する最小サイズ寸法より大きい第２のサイズ寸法（長さなど）とを有する。換言すると、サイズ寸法の一方は、ＨＣＤを防ぐために用いられ、サイズ寸法の他方は、円形孔を用いた場合に必要とされる孔の数を削減するために増大される。
【００３４】
いくつかの例において、スロットの第１のサイズ寸法は、プラズマシース厚さの２または３倍よりも小さい。いくつかの例において、スロットの第２のサイズ寸法は、第１のサイズ寸法よりも大きい。いくつかの例において、スロットの第２のサイズ寸法は、第１のサイズ寸法より２から１０倍大きい。ほんの一例として、スロットは、０．０４インチの第１のサイズ寸法および０．４インチの第２のサイズ寸法を有してよい。
【００３５】
換言すると、本明細書に開示の特定の形状は、ＨＣＤを抑制するための第１の寸法の調整と、流れコンダクタンス（ｆｌｏｗ  ｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ）／均一性を最適化するための第２の寸法の調整とを可能にする。例えば、或るセットの処理条件を用いると、第１の寸法は、ＨＣＤを抑制するために０．０４インチになるが、必要な流れ伝導性（ｆｌｏｗ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ）を提供するために、この直径を有する２５００個の円形孔が必要になる。形状を円形孔からスロット形状に変更すると共に、第２の寸法を０．４インチに増大させることにより、同じ流れコンダクタンスを提供するのに必要な孔数は、７２に削減される。
【００３６】
円形孔を通る流れ伝導性は、（π／２５６）ｄ４によっておおよそ近似でき、ここで、ｄは円形孔の直径である。対照的に、層流および同じ厚さを有する狭いスロットの流れ伝導性は、（１／２４）ａｂ３によっておおよそ近似でき、ここで、ａは長さであり、ｂは幅である。第２のサイズ寸法が第１のサイズ寸法の２倍である場合、コンダクタンスは、第１の寸法の直径を備えた２つの孔のコンダクタンスの約２．４倍である。上記からわかるように、１つのスロットの第２のサイズ寸法を（円形孔と比べて）２倍にすると、同じ元々の幅を有する２つの円形孔に比べて、コンダクタンスは著しく改善する。第１のサイズ寸法に対して第２のサイズ寸法をさらに大きく増大させると、さらなる改善が見られる。
【００３７】
本開示に従ったフェースプレートの孔の内の少なくとも一部の形状は、対向する壁が近接しているためにプラズマシースが入れないように、スロット形状を有する。スロットの幅および長さは、利用される特定の処理のための圧力、反応種、および、プラズマ出力に基づいて、決定されてよい。いくつかの例において、スロットは、スロットの長さがフェースプレートの半径方向の線と整列するように配置される。他の例において、スロットは、スロットの長さが半径方向の線と直交するかまたは放射状の直線と他の角度をなすように配置される。
【００３８】
本明細書に記載のようにスロット形状の孔を備えＨＣＤの起きないフェースプレートと同じ流れ伝導性を生み出すには、フェースプレートは、非常に多数の円形孔を必要とする（各々の孔が、プラズマシース厚さの２または３倍以下の直径を有する）。多数の孔は、通例、機械加工にコストが掛かるため、高価になる。多数の円形孔と同じ結果を生むために必要なスロットの数は少ないので、フェースプレートは、安価に製造され、また、様々な材料で製造できる。
【００３９】
ここで、図２を参照すると、処理チャンバ１００の一例が示されている。処理チャンバ１００は、基板支持体１１４に隣接して配置されたガス分配装置１１２を備える。いくつかの例において、処理チャンバ１００は、別の処理チャンバの内部に配置されてよい。ペデスタルが、基板支持体１１４を所定位置に持ち上げて微小処理空間を作るために用いられてよい。ガス分配装置１１２は、後に詳述するように、フェースプレート１２４と、処理ガスおよびパージガスの供給および／または排気ガスの除去に用いられる様々な空洞を含む上側部分１２０とを備える。
【００４０】
いくつかの例において、フェースプレート１２４は、アルミニウムなどの導電材料製である。フェースプレート１２４は、第１の面１２６と、（第１の面の反対側で、使用中に基板と対向する）第２の面１２７と、側面１２８と、（第１の面１２６から第２の面１２７まで伸びる）第１の複数の孔１３０とを有するフェースプレート本体１２５を備える。フェースプレート１２４は、絶縁体１３２上に載置されてよい。いくつかの例において、絶縁体１３２は、Ａｌ２Ｏ３または別の適切な材料で製造されてよい。
【００４１】
他の例において、フェースプレート１２４は、セラミックなどの非導電材料で製造される。例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）が用いられてよい。非導電材料が用いられる場合、フェースプレート１２４は、埋め込み電極１３８を備えてよい。いくつかの例において、基板支持体１１４は、接地または浮遊しており、フェースプレート１２４は、プラズマ発生器１４２に接続されている。プラズマ発生器１４２は、ＲＦ源１４６および整合・配電回路１４８を備える。
【００４２】
図２の例において、上側部分１２０は、第１の空洞１５６を規定する中央部分１５２を備えてよい。いくつかの例において、中央部分１５２は、Ａｌ２Ｏ３または別の適切な材料で製造される。ガス供給システム１６０が、処理チャンバ１００に１または複数の処理ガス、パージガスなどを供給するために設けられてよい。ガス供給システム１６０は、対応するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１６６、弁１７０、および、マニホルド１７２と流体連通する１または複数のガス源１６４を備えてよい。マニホルド１７２は、第１の空洞１５６と流体連通する。ガス供給システムは、１または複数の処理ガスを含むガス混合物のマニホルド１７２への供給を測定する。処理ガスは、処理チャンバ１００に供給される前に、マニホルド１７２内で混合されてよい。
【００４３】
上側部分１２０は、さらに、中央部分１５２の周りに配置された放射状外側部分１８０を含む。放射状外側部分１８０は、１または複数の層１８２−１、１８２−２、・・・、および、１８２−Ｎ（集合的に層１８２）を備えてよく、ここで、Ｎはゼロより大きい整数である。図２の例において、放射状外側部分１８０は、排気空洞およびガスカーテン空洞を規定するＮ＝３つの層１８２を備えるが、他の数の層が用いられてもよい。
【００４４】
中央部分１５２および放射状外側部分１８０は、第２の空洞１９０を規定するように、フェースプレート１２４に対して離間された関係に配置される。フェースプレート１２４は、絶縁体１３２上に載置されてよい。いくつかの例において、絶縁体１３２は、Ａｌ２Ｏ３または別の適切な材料で製造されてよい。
【００４５】
処理ガスが、ガス供給システム１６０から第１の空洞１５６を通して第２の空洞１９０に流れる。第２の空洞１９０内の処理ガスは、基板支持体１１４上に配置された基板にわたって処理ガスを均一に分配するために、フェースプレート１２４の第１の複数の孔１３０を通して流れる。いくつかの例において、基板支持体１１４は加熱される。
【００４６】
いくつかの例において、フェースプレート１２４は、処理ガスが基板に触れた後に、フェースプレート１２４を通して処理ガスを戻す排気路を提供するために、第２の複数の孔２００を備えてよい。第２の複数の孔２００は、フェースプレート１２４の外周の周りに配置されてよい。いくつかの例において、第１の複数の孔１３０は、第１の半径を有する円の中に配置され、第２の複数の孔２００は、円の外に配置される。
【００４７】
１または複数の環状シールが、第２の空洞の異なる部分を分離するために提供されてよい。いくつかの例において、環状シールは、ニッケルメッキされた環状シールである。例えば、第１および第２の環状シール２０４および２０８が、それぞれ、第２の空洞１９０の供給部分２１０、第２の空洞１９０の排気部分２１２、および、ガスカーテン部分２１４の間の境界を規定するために提供されてよい。パージガスが、ガス源２１５および弁２１７によって、ガスカーテン部分２１４に供給されてよい。
【００４８】
この例において、第１の環状シール２０４は、供給部分２１０および排気部分２１２の間の境界を規定する。第３の環状シール２２０が（第２の環状シール２０８と共に）、第２の空洞１９０のガスカーテン部分２１４を規定するために提供されてよい。この例において、第２の環状シール２０８は、第２の空洞１９０の排気部分２１２およびガスカーテン部分２１４の間の境界を規定する。第１、第２、および、第３の環状シール２０４、２０８、および、２２０は、それぞれ、環状金属シールを含んでよい。
【００４９】
放射状外側部分１８０は、さらに、第２の空洞１９０の排気部分２１２から排気ガスを受ける排気流入口２４０および排気空洞２４２を規定する。弁２５０およびポンプ２５２が、排気部分２１２を排気するために用いられてよい。放射状外側部分１８０は、さらに、第２の空洞１９０のガスカーテン部分２１４にパージガスを供給するガスカーテン空洞２６０およびガスカーテン流出口２６２を規定する。ガス源２７０および弁２７２が、ガスカーテンに供給されるパージガスを制御するために用いられてよい。
【００５０】
第３の環状シール２２０は、さらに、プラズマ発生器１４２からフェースプレート１２４に埋め込まれた電極１３８への電気的接続を提供してよいが、電極１３８と接続する他の方法が用いられてもよい。
【００５１】
コントローラ２８０が、センサを用いてシステムパラメータを監視するため、ならびに、ガス供給システム１６０、プラズマ発生器１４２、および、処理のその他の構成要素を制御するために用いられてよい。
【００５２】
ここで、図３Ａおよび図３Ｂを参照すると、第１の半径を有する円３００の中に配置された第１の複数の孔１３０を備えるフェースプレート１２４の一例が示されている。フェースプレート１２４は、さらに、円３００の外側に配置された第２の複数の孔２００を備える。理解できる通り、第１または第２の複数の孔１３０、２００の内の少なくとも一部の孔は、それぞれ、図３Ｂに示されるようにスロット形状である。
【００５３】
スロットは、第２のサイズ寸法（この例では、幅）よりも大きい第１のサイズ寸法（この例では、長さ）を有する。いくつかの例において、スロットの第２のサイズ寸法は、プラズマシース厚さの２または３倍よりも小さく、スロットの第１のサイズ寸法は、第２のサイズ寸法よりも大きい。いくつかの例において、スロットの第１のサイズ寸法は、フェースプレートの所望の伝導性に応じて、第２のサイズ寸法より少なくとも２〜１０倍大きい。図３Ａに示した第１の複数の孔１３０はすべて円形であり、図３Ａの第２の複数の孔２００はすべてスロット形状であるが、図４および図５に示す例に見られるように、円形孔およびスロット形状孔が、円３００の内側および外側の両方に配置されてもよい。この例のフェースプレート１２４は、処理ガスを供給するために用いられる孔１３０と、排気ガスを受けるために用いられる孔２００とを備えるが、排気ガスは、フェースプレート１２４と関わらずに、処理チャンバから除去されてもよい。
【００５４】
ここで、図４〜図５を参照すると、フェースプレートにおけるさらに別の孔の配置が示されている。図４において、第１の複数の孔１３０は、スロット孔３０４および円形孔３０６の両方を含む。同様に、第２の複数の孔２００は、スロット孔３１２および円形孔３１４の両方を含む。いくつかの例において、円形孔３０６、３１４は、ＨＣＤを防ぐために、プラズマシース厚さの２または３倍より小さい直径を有する。
【００５５】
図５において、第１の複数の孔１３０は、スロット孔３２０および円形孔３２２の両方を含む。同様に、第２の複数の孔２００は、スロット孔３３０および円形孔３３２の両方を含む。スロット孔３２０、３３０の少なくとも一部（３３６など）は、フェースプレート１２４の半径方向の線と直交するかまたは他の角度をなすように配置される。いくつかの例において、円形孔３２２、３３２は、ＨＣＤを防ぐために、プラズマシース厚さの２または３倍より小さい直径を有する。
【００５６】
ここで、図６を参照すると、フェースプレート１２４の一部および放射状外側部分１８０の拡大図が示されている。第１、第２、および、第３の環状シール２０４、２０８、および、２２０は、それぞれ、放射状外側部分１８０の表面３３０の対応する溝３２０、３２２、および、３２４の中に配置されてよい。第３の環状シール２２０は、金属接点３４０および３４２に向かって付勢されてよい。金属接点３４０は、プラズマ発生器に接続されている。金属３４２接点は、電極１３８と接触している。
【００５７】
ここで、図７を参照すると、プラズマ処理中にフェースプレートにおけるＨＣＤを低減するための方法の一例が示されている。工程４０４で、プラズマシース厚さが、プラズマ処理に対して決定される。いくつかの例において、プラズマシース厚さは、プラズマ密度、電子温度、印加されるプラズマ駆動電圧などに基づいて決定できる。工程４０８で、フェースプレートの所望の流れ伝導性が、処理に対して選択される。
【００５８】
工程４１２で、フェースプレートのスロット孔の数、幅、および、長さが選択される。スロットは、ＨＣＤを防ぐために、プラズマシース厚さの２または３倍より小さい幅を有する。長さは、幅の２〜１０倍より大きくなるように選択され、所望の流れ伝導性を提供するように選択される。工程４１４で、フェースプレートの円形孔（任意選択的）の数が選択される。いくつかの例において、任意選択的な円形孔は、プラズマシース厚さの２または３倍より小さい直径を有する。工程４１８で、選択された数のスロットおよび任意選択的な円形孔の流れ伝導性が決定され、所望の流れ伝導性と比較される。所望の流れ伝導性が提供されなかった場合、スロットの長さ、スロットの数、または、任意選択的な円形孔の数が調整され、方法は工程４１６に戻る。所望の流れ伝導性が提供された場合、フェースプレートは、それらのスロットおよび任意選択的な円形孔を有するように製造され、工程４２２で処理チャンバのガス分配装置に導入される。工程４２６で、プラズマが点火され、処理ガスがフェースプレートを通して供給される。工程４１８で、プラズマが点火され、処理ガスがガス分配装置のフェースプレートを通して供給される。
【００５９】
ほんの一例として、コントローラ２８０は、フェースプレートを通して処理ガス混合物およびパージガスを供給し、排気ガスを排出する。例えば、コントローラ２８０は、ＡＬＤサイクルの１つの段階中にガス分配装置のフェースプレートを通して第１の前駆体を供給する。コントローラ２８０は、フェースプレートの縁部にガスカーテンを生成するために、パージガスを供給する。コントローラ２８０は、例えば、ポンプおよび弁を用いて、フェースプレートを通して排気ガスを除去する。基板を第１の前駆体に暴露した後、コントローラ２８０は、第１の前駆体を除去するためにパージ工程を実行してよい。
【００６０】
その後、コントローラ２８０は、ＡＬＤサイクルの別の段階中にガス分配装置のフェースプレートを通して第２の前駆体を供給する。コントローラ２８０は、フェースプレートの縁部にガスカーテンを生成するために、パージガスを供給する。コントローラ２８０は、例えば、ポンプおよび弁を用いて、フェースプレートを通して排気ガスを除去する。基板を第２の前駆体に暴露した後、コントローラ２８０は、第２の前駆体を除去するためにパージ工程を実行する。コントローラ２８０は、基板上に薄膜の層を生成するために、ＡＬＤサイクルを１回以上繰り返してよい。
【００６１】
上述の記載は、本質的に例示に過ぎず、本開示、応用例、または、利用法を限定する意図はない。本開示の広範な教示は、様々な形態で実施されうる。したがって、本開示には特定の例が含まれるが、図面、明細書、および、以下の特許請求の範囲を研究すれば他の変形例が明らかになるため、本開示の真の範囲は、それらの例には限定されない。本明細書で用いられているように、「Ａ、Ｂ、および、Ｃの少なくとも１つ」という表現は、非排他的な論理和ＯＲを用いて、論理（ＡまたはＢまたはＣ）を意味すると解釈されるべきであり、「Ａの少なくとも１つ、Ｂの少なくとも１つ、および、Ｃの少なくとも１つ」という意味であると解釈されるべきではない。方法に含まれる１または複数の工程が、本開示の原理を改変することなく、異なる順序で（または同時に）実行されてもよいことを理解されたい。
【００６２】
本願では、以下の定義を含め、コントローラという用語は、回路という用語と交換可能である。コントローラという用語は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）；デジタル、アナログ、または、アナログ／デジタル混合ディスクリート回路；デジタル、アナログ、または、アナログ／デジタル混合集積回路；組み合わせ論理回路；フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）；コードを実行する（共有、専用、または、グループ）プロセッサ回路；プロセッサ回路によって実行されるコードを格納する（共有、専用、または、グループ）メモリ回路；記述された機能を提供するその他の適切なハードウェアコンポーネント；もしくは、システムオンチップなどの上記の一部または全部の組み合わせ、を指しうる、の一部でありうる、もしくは、を含みうる。
【００６３】
コントローラは、１または複数のインターフェース回路を備えてよい。いくつかの例において、インターフェース回路は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、または、それらの組み合わせに接続された有線または無線のインターフェースを含みうる。本開示の任意のコントローラの機能は、インターフェース回路を介して接続された複数のコントローラ間に分散されてもよい。例えば、複数のコントローラは、負荷バランシングが可能であってよい。さらなる例において、サーバ（リモートまたはクラウドとしても知られる）コントローラが、クライアントコントローラの代わりにいくつかの機能を実現してもよい。
【００６４】
コードという用語は、上記で用いられているように、ソフトウェア、ファームウェア、および／または、マイクロコードを含んでよく、プログラム、ルーチン、関数、クラス、データ構造、および／または、オブジェクトを指しうる。共有プロセッサ回路という用語は、複数のコントローラからのコードの一部または全部を実行する単一のプロセッサ回路を含む。グループプロセッサ回路という用語は、さらなるプロセッサ回路と共に、１または複数のコントローラからのコードの一部または全部を実行するプロセッサ回路を含む。複数のプロセッサ回路とは、別個のダイ上の複数のプロセッサ回路、単一のダイ上の複数のプロセッサ回路、単一のプロセッサ回路の複数のコア、単一のプロセッサ回路の複数のスレッド、または、上記の組み合わせを含む。共有メモリ回路という用語は、複数のコントローラからのコードの一部または全部を格納する単一のメモリ回路を含む。グループメモリ回路という用語は、さらなるメモリと共に、１または複数のコントローラからのコードの一部または全部を格納するメモリ回路を含む。
【００６５】
メモリ回路という用語は、コンピュータ読み取り可能な媒体という用語のサブセットである。コンピュータ読み取り可能な媒体という用語は、本明細書で用いられているように、（搬送波上などで）媒体を通して伝搬する一時的な電気または電磁信号を含まないため、有形かつ非一時的なものと見なされてよい。非一時的な有形のコンピュータ読み取り可能媒体の例は、不揮発性メモリ回路（フラッシュメモリ回路またはマスク読み出し専用メモリ回路など）、揮発性メモリ回路（スタティックランダムアクセスメモリ回路およびダイナミックランダムアクセスメモリ回路など）、ならびに、二次ストレージ（磁気ストレージ（磁気テープまたはハードディスクドライブなど）および光学ストレージなど）を含むが、これらに限定されない。
【００６６】
本願に記載の装置および方法は、コンピュータプログラム内に具現化された１または複数の特定の機能を実行するように汎用コンピュータを構成することによって作られた専用コンピュータによって部分的または完全に実施されてよい。コンピュータプログラムは、少なくとも１つの非一時的な有形のコンピュータ読み取り可能媒体に格納されたプロセッサ実行可能な命令を含む。また、コンピュータプログラムは、格納されたデータを含んでもよいし、格納されたデータに依存してもよい。コンピュータプログラムは、専用コンピュータのハードウェアと相互作用する基本入出力システム（ＢＩＯＳ）、専用コンピュータの特定のデバイスと相互作用するデバイスドライバ、１または複数のオペレーティングシステム、ユーザアプリケーション、バックグラウンドサービスおよびアプリケーションなどを含みうる。コンピュータプログラムは以下を含みうる：（ｉ）アセンブリコード；（ｉｉ）コンパイラによってソースコードから生成されたオブジェクトコード；（ｉｉｉ）インタープリタによる実行のためのソースコード；（ｉｖ）実行時コンパイラによるコンパイルおよび実行のためのソースコード；（ｖ）ＨＴＭＬ（ハイパーテキストマークアップ言語）またはＸＭＬ（拡張マークアップ言語）など、構文解析のための記述テキストなど。単に例として、ソースコードは、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｃ＃、Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ−Ｃ、Ｈａｓｋｅｌｌ、Ｇｏ、ＳＱＬ、Ｌｉｓｐ、Ｊａｖａ（登録商標）、ＡＳＰ、Ｐｅｒｌ、Ｊａｖａｓｃｒｉｐｔ（登録商標）、ＨＴＭＬ５、Ａｄａ、ＡＳＰ（アクティブサーバページ）、Ｐｅｒｌ、Ｓｃａｌａ、Ｅｒｌａｎｇ、Ｒｕｂｙ、Ｆｌａｓｈ（登録商標）、Ｖｉｓｕａｌ  Ｂａｓｉｃ（登録商標）、Ｌｕａ、または、Ｐｙｔｈｏｎ（登録商標）で書かれてよい。
【００６７】
要素が明確に「ｍｅａｎｓ  ｆｏｒ（ための手段）」という表現を用いて記載されていない限りは、もしくは、「ｏｐｒａｔｉｏｎ  ｆｏｒ（ための動作）」または「ｓｔｅｐ  ｆｏｒ（ための工程）」という表現を用いた方法請求項の場合には、請求項に記載の要素は、米国特許法第１１２条（ｆ）の意義の範囲内でミーンズ・プラス・ファンクション要素であることを意図されていない。
【図１Ａ】
2020031060.tif 000003
【図１Ｂ】
2020031060.tif 000004
【図２】
2020031060.tif 000005
【図３Ａ】
2020031060.tif 000006
【図３Ｂ】
2020031060.tif 000007
【図４】
2020031060.tif 000008
【図５】
2020031060.tif 000009
【図６】
2020031060.tif 000010
【図７】
2020031060.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月31日(2019.10.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理チャンバのガス分配システムのためのフェースプレートであって、
第１の面、前記第１の面の反対側の第２の面、および、側面を有するフェースプレート本体と、
前記第１の面から前記第２の面まで伸びる、前記フェースプレート本体の第１の複数の孔と、を備え、
前記第１の複数の孔の内の少なくとも一部は、前記第１の面と平行な平面に第１のサイズ寸法および第２のサイズ寸法を有し、
前記第１のサイズ寸法は、前記第２のサイズ寸法と直交し、
前記第１のサイズ寸法は、前記プラズマ処理チャンバによって生成されるプラズマのプラズマシース厚さの３倍よりも小さく、
前記第２のサイズ寸法は、前記第１のサイズ寸法の２倍よりも大きい、フェースプレート。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
孔サイズがプラズマシース厚さの２から３倍より少しだけ大きい場合、バルクプラズマは薄く、２つの対向するシースは、電子を跳ね返すことによって相互作用しうる。電子振動が、イオン化率の上昇およびプラズマの高密度化につながる。かかる局所的な高密度プラズマまたはＨＣＤは、対向するシースの間でエネルギ電子が振動することによって主に維持される。孔サイズがプラズマシース厚さの２から３倍よりも大幅に大きい場合、バルクプラズマは、全く問題なく大きい空洞に入りうる。シースは十分に離れているので、放電強化は起こらない。より大きい孔の片側のシースによって加速された電子は、背景ガスとの衝突により、他方の側のシースに到達できない。振動運動が可能でないため、余分なイオン化が起こらない。したがって、ＨＣＤは引き起こされない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
放射状外側部分１８０は、さらに、第２の空洞１９０の排気部分２１２から排気ガスを受ける排気流入口２４０および排気空洞２４２を規定する。弁２５０およびポンプ２５２が、排気部分２１２を排気するために用いられてよい。放射状外側部分１８０は、さらに、第２の空洞１９０のガスカーテン部分２１４にパージガスを供給するガスカーテン空洞２６０およびガスカーテン流出口２６２を規定する。ガス源２７０および弁２７２が、ガスカーテン部分２１４に供給されるパージガスを制御するために用いられてよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
スロットは、第２のサイズ寸法（この例では、長さ）よりも小さい第１のサイズ寸法（この例では、幅）を有する。いくつかの例において、スロットの第１のサイズ寸法は、プラズマシース厚さの２または３倍よりも小さく、スロットの第２のサイズ寸法は、第１のサイズ寸法よりも大きい。いくつかの例において、スロットの第２のサイズ寸法は、フェースプレートの所望の伝導性に応じて、第１のサイズ寸法より少なくとも２〜１０倍大きい。図３Ａに示した第１の複数の孔１３０はすべて円形であり、図３Ａの第２の複数の孔２００はすべてスロット形状であるが、図４および図５に示す例に見られるように、円形孔およびスロット形状孔が、円３００の内側および外側の両方に配置されてもよい。この例のフェースプレート１２４は、処理ガスを供給するために用いられる孔１３０と、排気ガスを受けるために用いられる孔２００とを備えるが、排気ガスは、フェースプレート１２４と関わらずに、処理チャンバから除去されてもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
図５において、第１の複数の孔１３０は、スロット孔３２０および円形孔３２２の両方を含む。同様に、第２の複数の孔２００は、スロット孔３３０および円形孔３３２の両方を含む。スロット孔３２０、３３０の少なくとも一部は、フェースプレート１２４の半径方向の線と直交するかまたは他の角度をなすように配置される。いくつかの例において、円形孔３２２、３３２は、ＨＣＤを防ぐために、プラズマシース厚さの２または３倍より小さい直径を有する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
ここで、図６を参照すると、フェースプレート１２４の一部および放射状外側部分１８０の拡大図が示されている。第１、第２、および、第３の環状シール２０４、２０８、および、２２０は、それぞれ、放射状外側部分１８０の表面３３０の対応する溝３２０、３２２、および、３２４の中に配置されてよい。第３の環状シール２２０は、金属接点３４０および３４２に向かって付勢されてよい。金属接点３４０は、プラズマ発生器に接続されている。金属接点３４２は、電極１３８と接触している。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
工程４１２で、フェースプレートのスロット孔の数、幅、および、長さが選択される。スロットは、ＨＣＤを防ぐために、プラズマシース厚さの２または３倍より小さい幅を有する。長さは、幅の２〜１０倍より大きくなるように選択され、所望の流れ伝導性を提供するように選択される。工程４１４で、フェースプレートの円形孔（任意選択的）の数が選択される。いくつかの例において、任意選択的な円形孔は、プラズマシース厚さの２または３倍より小さい直径を有する。工程４１６で、選択された数のスロットおよび任意選択的な円形孔の流れ伝導性が決定され、所望の流れ伝導性と比較される。所望の流れ伝導性が提供されなかった場合、スロットの長さ、スロットの数、または、任意選択的な円形孔の数が調整され、方法は工程４１６に戻る。所望の流れ伝導性が提供された場合、フェースプレートは、それらのスロットおよび任意選択的な円形孔を有するように製造され、工程４２２で処理チャンバのガス分配装置に導入される。工程４２８で、プラズマが点火され、処理ガスがガス分配装置のフェースプレートを通して供給される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
要素が明確に「ｍｅａｎｓ  ｆｏｒ（ための手段）」という表現を用いて記載されていない限りは、もしくは、「ｏｐｒａｔｉｏｎ  ｆｏｒ（ための動作）」または「ｓｔｅｐ  ｆｏｒ（ための工程）」という表現を用いた方法請求項の場合には、請求項の要素は、米国特許法第１１２条（ｆ）の意義の範囲内でミーンズ・プラス・ファンクション要素であることを意図されていない。
本発明は、たとえば、以下のような態様で実現することもできる。
適用例１：
プラズマ処理チャンバのガス分配システムのためのフェースプレートであって、
第１の面、前記第１の面の反対側の第２の面、および、側面を有するフェースプレート本体と、
前記第１の面から前記第２の面まで伸びる、前記フェースプレート本体の第１の複数の孔と、を備え、
前記第１の複数の孔の内の少なくとも一部は、前記第１の面と平行な平面に第１のサイズ寸法および第２のサイズ寸法を有し、
前記第１のサイズ寸法は、前記第２のサイズ寸法と直交し、
前記第１のサイズ寸法は、前記プラズマ処理チャンバによって生成されるプラズマのプラズマシース厚さの３倍よりも小さく、
前記第２のサイズ寸法は、前記第１のサイズ寸法の２倍よりも大きい、フェースプレート。
適用例２：
適用例１のフェースプレートであって、前記第１のサイズ寸法は、前記プラズマ処理チャンバによって生成されるプラズマのプラズマシース厚さの２倍よりも小さい、フェースプレート。
適用例３：
適用例１のフェースプレートであって、前記第２のサイズ寸法は、前記第１のサイズ寸法の９倍よりも大きい、フェースプレート。
適用例４：
適用例１のフェースプレートであって、前記フェースプレート本体は、前記第１の複数の孔の半径方向外側に配置された第２の複数の孔を備える、フェースプレート。
適用例５：
適用例４のフェースプレートであって、前記第２の複数の孔の内の少なくとも一部は、前記第１のサイズ寸法および前記第２のサイズ寸法を有する、フェースプレート。
適用例６：
適用例４のフェースプレートであって、前記第２の複数の孔の内の少なくとも一部は、円形であり、前記プラズマのプラズマシース厚さの３倍よりも小さい直径を有する、フェースプレート。
適用例７：
適用例１のフェースプレートであって、前記第１の複数の孔の内の少なくとも一部は、円形であり、前記プラズマのプラズマシース厚さの３倍よりも小さい直径を有する、フェースプレート。
適用例８：
基板を処理するためのプラズマ処理システムであって、
処理チャンバと、
前記処理チャンバ内に配置され、上側部分、フェースプレート、および、前記上側部分と前記フェースプレートとの間の第１の空洞を備えたガス分配装置と、
前記基板を支持するために前記処理チャンバ内に配置された基板支持体と、
前記フェースプレートと前記基板支持体との間にプラズマを生成するためのプラズマ発生器と、を備え、
前記フェースプレートは、第１の面、前記第１の面の反対側の第２の面、および、側面を有するフェースプレート本体と、前記第１の面から前記第２の面まで伸びる前記フェースプレート本体の第１の複数の孔と、を備え、
前記第１の複数の孔の内の少なくとも一部は、スロット形状であり、前記第１の面と平行な平面に第１のサイズ寸法および第２のサイズ寸法を有し、
前記第１のサイズ寸法は、前記第２のサイズ寸法と直交し、
前記第１のサイズ寸法は、前記プラズマ発生器によって生成される前記プラズマのプラズマシース厚さの３倍よりも小さく、
前記第２のサイズ寸法は、前記第１のサイズ寸法の２倍よりも大きい、プラズマ処理システム。
適用例９：
適用例８のフェースプレートであって、前記第１のサイズ寸法は、前記プラズマ処理チャンバによって生成されるプラズマのプラズマシース厚さの２倍よりも小さい、フェースプレート。
適用例１０：
適用例８のフェースプレートであって、前記第２のサイズ寸法は、前記第１のサイズ寸法の９倍よりも大きい、フェースプレート。
適用例１１：
適用例８のプラズマ処理システムであって、前記フェースプレート本体は、前記第１の複数の孔の半径方向外側に配置された第２の複数の孔を備える、プラズマ処理システム。
適用例１２：
適用例１１のプラズマ処理システムであって、前記第２の複数の孔の内の少なくとも一部は、スロット形状であり、前記第１のサイズ寸法および前記第２のサイズ寸法を有する、プラズマ処理システム。
適用例１３：
適用例１１のプラズマ処理システムであって、前記第２の複数の孔の内の少なくとも一部は、円形であり、前記プラズマ発生器によって生成される前記プラズマのプラズマシース厚さの３倍よりも小さい直径を有する、プラズマ処理システム。
適用例１４：
適用例８のプラズマ処理システムであって、前記第１の複数の孔の内の少なくとも一部は、円形であり、前記プラズマ発生器によって生成される前記プラズマのプラズマシース厚さの３倍よりも小さい直径を有する、プラズマ処理システム。
適用例１５：
適用例８のプラズマ処理システムであって、さらに、
前記第１の空洞の供給部分、排気部分、および、ガスカーテン部分を規定するために、前記第１の空洞内に配置された第１、第２、および、第３の環状金属シールを備える、プラズマ処理システム。
適用例１６：
適用例１５のプラズマ処理システムであって、処理ガスが、前記上側部分の第２の空洞、前記フェースプレートを通して、前記第１の空洞の前記供給部分に流れ込む、プラズマ処理システム。
適用例１７：
適用例１５のプラズマ処理システムであって、前記基板が前記処理ガスに暴露された後に、前記処理ガスは、前記フェースプレート、前記第１の空洞の前記排気部分、および、前記上側部分を通って、戻る、プラズマ処理システム。
適用例１８：
適用例１５のプラズマ処理システムであって、パージガスが、前記上側部分を通して、前記第１の空洞の前記ガスカーテン部分に流れる、プラズマ処理システム。
適用例１９：
プラズマ処理で用いられるガス分配装置のフェースプレートにおける中空陰極放電を低減するための方法であって、
前記プラズマ処理のプラズマシース厚さを決定する工程と、
第１の面、前記第１の面の反対側の第２の面、および、側面を有するフェースプレート本体を備えたフェースプレートを準備する工程と、
前記第１の面から前記第２の面まで伸びる第１の複数の孔を前記フェースプレート本体に形成する工程であって、
前記第１の複数の孔の内の少なくとも一部は、前記第１の面と平行な平面に第１のサイズ寸法および第２のサイズ寸法を有し、
前記第１のサイズ寸法は、前記第２のサイズ寸法と直交し、
前記第１のサイズ寸法は、前記プラズマ処理によって生成されるプラズマのプラズマシース厚さの３倍よりも小さく、
前記第２のサイズ寸法は、前記第１のサイズ寸法の２倍よりも大きい、工程と、
プラズマ処理チャンバのガス分配装置の上側部分に隣接して、前記フェースプレートを配置する工程と、
プラズマを点火し、前記ガス分配装置の前記フェースプレートを通して処理ガスを流して基板を前記処理ガスに暴露させる工程と、
を備える、方法。
適用例２０：
適用例１９の方法であって、前記プラズマシース厚さは、プラズマ密度、電子温度、および、印加プラズマ駆動電圧に基づいて決定される、方法。
適用例２１：
適用例１９の方法であって、さらに、前記第１の複数の孔の半径方向外側に前記フェースプレート本体の第２の複数の孔を形成する工程を備える、方法。
適用例２２：
適用例２１の方法であって、前記第２の複数の孔の内の少なくとも一部は、前記第１のサイズ寸法および前記第２のサイズ寸法を有する、方法。
適用例２３：
適用例２１の方法であって、前記第２の複数の孔の内の少なくとも一部は、円形であり、前記プラズマのプラズマシース厚さの３倍よりも小さい直径を有する、方法。
適用例２４：
適用例１９の方法であって、前記第１の複数の孔の内の少なくとも一部は、円形であり、前記プラズマのプラズマシース厚さの３倍よりも小さい直径を有する、方法。
【手続補正書】
【提出日】令和1年11月21日(2019.11.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェースプレートであって、
第１の面および第２の面を有するフェースプレート本体であって、前記第２の面は、前記第１の面の反対側にある、フェースプレート本体と、
前記第１の面から前記第２の面まで伸びる、前記フェースプレート本体の第１の複数の孔であって、第１の半径方向の線に沿って円の内側に配置された、第１の複数の孔と、
前記第１の面から前記第２の面まで伸びる、前記フェースプレート本体の第２の複数の孔であって、第２の半径方向の線に沿って前記円の外側で前記フェースプレートの外周の周りに配置された、第２の複数の孔と、
前記第１の面と平行に伸びる平面において第１のサイズ寸法および第２のサイズ寸法を有する少なくとも１つの孔であって、前記第２のサイズ寸法は、前記第１のサイズ寸法と交わり、前記第１のサイズ寸法は、プラズマシース厚さの３倍よりも小さく、前記第２のサイズ寸法は、前記第１のサイズ寸法の２倍よりも大きく、前記少なくとも１つの孔は、
前記第１の複数の孔または前記第２の複数の孔に含まれる、少なくとも１つの孔と、
を備える、フェースプレート。
【請求項２】
請求項１に記載のフェースプレートであって、前記第１の複数の孔の各々は、前記第１のサイズ寸法および前記第２のサイズ寸法を有する、フェースプレート。
【請求項３】
請求項１に記載のフェースプレートであって、前記第２の複数の孔の各々は、前記第１のサイズ寸法および前記第２のサイズ寸法を有する、フェースプレート。
【請求項４】
請求項１に記載のフェースプレートであって、
前記第１の複数の孔の各々は、前記第１のサイズ寸法および前記第２のサイズ寸法を有し
前記第２の複数の孔の各々は、前記第１のサイズ寸法および前記第２のサイズ寸法を有する、フェースプレート。
【請求項５】
請求項１に記載のフェースプレートであって、さらに、前記第１の面から前記第２の面まで伸びる、前記フェースプレート本体の第３の複数の孔を備え、前記第３の複数の孔は、前記第２の複数の孔の内側にある、フェースプレート。
【請求項６】
請求項５に記載のフェースプレートであって、
前記第１の複数の孔は、前記フェースプレートの前記第１の半径方向の線に沿っているスロット長さを有するスロットであり、
前記第２の複数の孔は、前記フェースプレートの前記第２の半径方向の線とそれぞれ沿っているスロット長さを有するスロットであり、前記フェースプレートの前記第２の半径方向の線は、前記フェースプレートの前記第１の半径方向の線を含み、前記第２の複数の孔に含まれる孔の数は、前記第１の複数の孔に含まれる孔の数よりも多く、
前記第３の複数の孔は、前記フェースプレートの前記第１の半径方向の線と交わるスロット長さを有するスロットである、フェースプレート。
【請求項７】
請求項６に記載のフェースプレートであって、前記第３の複数の孔は、前記第１の複数の孔の内側にある、フェースプレート。
【請求項８】
請求項６に記載のフェースプレートであって、前記第１の複数の孔は、前記第３の複数の孔の内側にある、フェースプレート。
【請求項９】
請求項６に記載のフェースプレートであって、さらに、前記第１の面から前記第２の面まで伸びる第４の複数の孔を備え、前記第４の複数の孔は、前記円の内側にあり、円形である、フェースプレート。
【請求項１０】
請求項６に記載のフェースプレートであって、
前記第１の複数の孔の内の一部の前記スロット長さは、前記第２の半径方向の線の１つに沿っており、
前記第３の複数の孔の内の一部の前記スロット長さは、前記第２の半径方向の線の前記１つに沿っている、フェースプレート。
【請求項１１】
請求項６に記載のフェースプレートであって、
前記第１の複数の孔の各々は、前記第１のサイズ寸法および前記第２のサイズ寸法を有し、
前記第３の複数の孔の各々は、前記第１のサイズ寸法および前記第２のサイズ寸法を有する、フェースプレート。
【請求項１２】
請求項１に記載のフェースプレートであって、前記フェースプレート本体は、導電材料製である、フェースプレート。
【請求項１３】
請求項１に記載のフェースプレートであって、前記フェースプレート本体は、非導電材料製である、フェースプレート。
【請求項１４】
請求項１３に記載のフェースプレートであって、さらに、埋め込み電極を備える、フェースプレート。
【請求項１５】
請求項１に記載のフェースプレートであって、
前記第１の複数の孔の各々は、前記第１のサイズ寸法および前記第２のサイズ寸法を有し、
前記第２の複数の孔の各々は、前記第１のサイズ寸法および前記第２のサイズ寸法を有し、
前記フェースプレートの前記第２の半径方向の線は、前記フェースプレートの前記第１の半径方向の線を含む、フェースプレート。
【請求項１６】
請求項１５に記載のフェースプレートであって、さらに、前記フェースプレート本体に第３の複数の孔を備え、前記第３の複数の孔は、前記円の内側にあり、前記第３の複数の孔の各々は、前記第２の半径方向の線に沿って配置され、前記第３の複数の孔の各々は、前記第１のサイズ寸法および前記第２のサイズ寸法を有し、前記第３の複数の孔の各々は、前記フェースプレートの前記第１の半径方向の線と交わるスロット長さを有するスロットである、フェースプレート。
【請求項１７】
請求項１６に記載のフェースプレートであって、前記第３の複数の孔は、前記第１の複数の孔の内側にある、フェースプレート。
【請求項１８】
請求項１６に記載のフェースプレートであって、前記第１の複数の孔は、前記第３の複数の孔の内側にある、フェースプレート。
【請求項１９】
請求項１６に記載のフェースプレートであって、さらに、前記フェースプレート本体の第４の複数の孔を備え、前記第４の複数の孔は、前記円の内側にあり、円形である、フェースプレート。
【請求項２０】
請求項１６に記載のフェースプレートであって、
前記第１の複数の孔の第１の部分は、前記第３の複数の孔の第１の部分の内側にあり、
前記第１の複数の孔の第２の部分は、前記第３の複数の孔の第２の部分の内側にある、フェースプレート。
【請求項２１】
請求項２０に記載のフェースプレートであって、
前記第３の複数の孔と同数の前記第１の複数の孔は、前記第１の半径方向の線の各々に沿って配置され、
前記第２の複数の孔に含まれる孔の数は、前記第１の複数の孔および前記第３の複数の孔の内の少なくとも一方に含まれる孔の数よりも多い、フェースプレート。
【外国語明細書】
2020031060000001.pdf