(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱制御板と、シリコンベースのシャワーヘッド電極と、固定器具とを備える電極アセンブリであって、
前記熱制御板は、裏側と、前側と、プロセスガスを前記熱制御板の前記前側に仕向けるように構成された１つ又は２つ以上のプロセスガス通路とを含み、
前記シリコンベースのシャワーヘッド電極は、裏側と、前側と、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側から前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記前側に到る複数のシャワーヘッド通路とを含み、
前記シリコンベースのシャワーヘッド電極は、更に、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に形成された複数の部分凹所を含み、前記部分凹所は、前記凹所と前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記前側との間にシリコンベースの電極材料の厚みを残し、
前記シリコンベースのシャワーヘッド電極は、更に、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に沿って前記部分凹所内に位置付けられた裏側挿入物を含み、
前記熱制御板は、更に、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に沿って前記部分凹所内に位置付けられた前記裏側挿入物に前記固定器具がアクセスすることを可能にするように構成された固定器具通路を含み、
前記熱制御板と前記シリコンベースのシャワーヘッド電極とは、前記熱制御板の前記前側が前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に面するように、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極内の前記シャワーヘッド通路が前記熱制御板内の前記プロセスガス通路と位置合わせされるように、及び前記固定器具通路が前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に沿って前記部分凹所内に位置付けられた前記裏側挿入物と位置合わせされるように、係合され、
前記固定器具は、前記熱制御板内の前記固定器具通路を少なくとも部分的に通り、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に沿って前記部分凹所内に位置付けられた前記裏側挿入物と係合し、
前記固定器具及び前記裏側挿入物は、前記熱制御板と前記シリコンベースのシャワーヘッド電極との係合を維持するように、及び切り離しの際に前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記シリコンベースの電極材料を前記固定器具との摩擦接触から隔離しながら前記熱制御板と前記シリコンベースのシャワーヘッド電極との切り離しを可能にするように構成され、
前記裏側挿入物の少なくとも１つは、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に形成された前記部分凹所の１つの中の係留具として構成され、
前記裏側挿入物は、前記シャワーヘッド電極の前記電極材料内に形成された下切り部分を挿入及び回転の方式で補完するように構成されたタブを含む
電極アッセンブリ。
【請求項２】
請求項１に記載の電極アセンブリであって、
前記凹所と前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記前側との間のシリコンベースの電極材料の厚みは、少なくともおよそ０．２５ｃｍである、電極アセンブリ。
【請求項３】
請求項１に記載の電極アセンブリであって、
前記凹所と前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記前側との間の前記シリコンベースの電極材料の厚みは、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の全厚みの少なくともおよそ２５％である、電極アセンブリ。
【請求項４】
請求項１に記載の電極アセンブリであって、
前記裏側挿入物は、バネ荷重状態で前記凹所内に固定され、
前記裏側挿入物の外径寸法並びに前記タブのサイズ及び形状は、前記挿入物がバネ荷重状態で前記部分凹所内で動くことができるように選択される
電極アセンブリ。
【請求項５】
請求項１に記載の電極アセンブリであって、
前記部分凹所は、下切り部分を含み、前記裏側挿入物は、それを前記部分凹所の前記下切り部分に少なくとも部分的に入り込むように位置付けることによって前記部分凹所内に係留される、電極アセンブリ。
【請求項６】
熱制御板と、シリコンベースのシャワーヘッド電極と、固定器具とを備える電極アセンブリであって、
前記熱制御板は、裏側と、前側と、プロセスガスを前記熱制御板の前記前側に仕向けるように構成された１つ又は２つ以上のプロセスガス通路とを含み、
前記シリコンベースのシャワーヘッド電極は、裏側と、前側と、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側から前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記前側に到る複数のシャワーヘッド通路とを含み、
前記シリコンベースのシャワーヘッド電極は、更に、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に形成された複数の部分凹所を含み、前記部分凹所は、前記凹所と前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記前側との間にシリコンベースの電極材料の厚みを残し、
前記シリコンベースのシャワーヘッド電極は、更に、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に沿って前記部分凹所内に位置付けられた裏側挿入物を含み、
前記熱制御板は、更に、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に沿って前記部分凹所内に位置付けられた前記裏側挿入物に前記固定器具がアクセスすることを可能にするように構成された固定器具通路を含み、
前記熱制御板と前記シリコンベースのシャワーヘッド電極とは、前記熱制御板の前記前側が前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に面するように、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極内の前記シャワーヘッド通路が前記熱制御板内の前記プロセスガス通路と位置合わせされるように、及び前記固定器具通路が前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に沿って前記部分凹所内に位置付けられた前記裏側挿入物と位置合わせされるように、係合され、
前記固定器具は、前記熱制御板内の前記固定器具通路を少なくとも部分的に通り、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に沿って前記部分凹所内に位置付けられた前記裏側挿入物と係合し、
前記固定器具及び前記裏側挿入物は、前記熱制御板と前記シリコンベースのシャワーヘッド電極との係合を維持するように、及び切り離しの際に前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記シリコンベースの電極材料を前記固定器具との摩擦接触から隔離しながら前記熱制御板と前記シリコンベースのシャワーヘッド電極との切り離しを可能にするように構成され、
前記裏側挿入物は、前記熱制御板内の前記固定器具通路の１つに入り込むように構成された裏側延長を含むスタッドとして構成され、前記固定器具は、前記固定器具通路内の前記裏側挿入物の前記裏側延長にアクセスするように構成される
電極アセンブリ。
【請求項７】
熱制御板と、シリコンベースのシャワーヘッド電極と、固定器具とを備える電極アセンブリであって、
前記熱制御板は、裏側と、前側と、プロセスガスを前記熱制御板の前記前側に仕向けるように構成された１つ又は２つ以上のプロセスガス通路とを含み、
前記シリコンベースのシャワーヘッド電極は、裏側と、前側と、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側から前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記前側に到る複数のシャワーヘッド通路とを含み、
前記シリコンベースのシャワーヘッド電極は、更に、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に形成された複数の部分凹所を含み、前記部分凹所は、前記凹所と前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記前側との間にシリコンベースの電極材料の厚みを残し、
前記シリコンベースのシャワーヘッド電極は、更に、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に沿って前記部分凹所内に位置付けられた裏側挿入物を含み、
前記熱制御板は、更に、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に沿って前記部分凹所内に位置付けられた前記裏側挿入物に前記固定器具がアクセスすることを可能にするように構成された固定器具通路を含み、
前記熱制御板と前記シリコンベースのシャワーヘッド電極とは、前記熱制御板の前記前側が前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に面するように、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極内の前記シャワーヘッド通路が前記熱制御板内の前記プロセスガス通路と位置合わせされるように、及び前記固定器具通路が前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に沿って前記部分凹所内に位置付けられた前記裏側挿入物と位置合わせされるように、係合され、
前記固定器具は、前記熱制御板内の前記固定器具通路を少なくとも部分的に通り、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に沿って前記部分凹所内に位置付けられた前記裏側挿入物と係合し、
前記固定器具及び前記裏側挿入物は、前記熱制御板と前記シリコンベースのシャワーヘッド電極との係合を維持するように、及び切り離しの際に前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記シリコンベースの電極材料を前記固定器具との摩擦接触から隔離しながら前記熱制御板と前記シリコンベースのシャワーヘッド電極との切り離しを可能にするように構成され、
前記固定器具及び前記裏側挿入物は、前記熱制御板と前記シリコンベースのシャワーヘッド電極とのバネ荷重係合を提供するように構成され、
前記裏側挿入物の少なくとも１つは、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に形成された前記部分凹所の１つの中の係留具として構成され、前記固定器具は、前記固定器具が前記裏側挿入物にアクセスするときに提供される係合の力に対抗するように構成されたバネ要素を含む、電極アセンブリ。
【請求項８】
請求項１、請求項６または請求項７のいずれか一項に記載の電極アセンブリであって、
前記シリコンベースのシャワーヘッド電極は、一体的な円形シャワーヘッド構成、又は円形の中心電極と前記中心電極の周囲に配置された１つ若しくは２つ以上の周辺電極とを含む複部構成の円形シャワーヘッド構成を含む、電極アセンブリ。
【請求項９】
真空源と、プロセスガス供給と、プラズマ動力供給と、基板サポートと、請求項１に記載の電極アセンブリとを備えるプラズマ処理チャンバ。
【請求項１０】
裏側と、前側と、複数のシャワーヘッド通路と、複数の裏側凹所と、複数の裏側挿入物とを備えるシリコンベースのシャワーヘッド電極であって、
前記複数のシャワーヘッド通路は、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側から前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記前側に到り、
前記複数の裏側凹所は、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に形成され、前記裏側凹所は、前記凹所と前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記前側との間にシリコンベースの電極材料の厚みを残し、
前記裏側挿入物は、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に沿って前記裏側凹所内に位置付けられ、
前記裏側挿入物は、ネジ切り外径と、ネジ切り内径と、前記ネジ切り内径内に形成されたツール係合部分とを含み、
前記ツール係合部分は、前記裏側挿入物の前記ツール係合部分と  係合されたツールが前記挿入物の前記ネジ切り外径を超えないように、前記ツール係合部分と前記ネジ切り外形部分との間に１つ又は２つ以上の外側遮蔽部分を更に含むように形成され、
トルクを受ける溝は、前記裏側挿入物の回転軸に平行な方向に沿って、次第に狭くならない断面形状を定める
シリコンベースのシャワーヘッド電極。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理に関し、特にプラズマ処理チャンバ及びその中で使用される電極アセンブリに関するものである。プラズマ処理装置は、エッチング、物理気相成長、化学気相成長、イオン注入、レジスト剥離などを非限定的に含む様々な技術によって基板を処理するために使用することができる。例えば、限定目的ではなく、プラズマ処理チャンバの一種は、通例シャワーヘッド電極と呼ばれる上部電極と、底部電極とを含む。これらの電極間には、反応チャンバ内でプロセスガスをプラズマ状態に励起して基板を処理するために電場が確立される。
【発明の概要】
【０００２】
本発明の一実施形態にしたがって、熱制御板と、シリコンベースのシャワーヘッド電極と、固定器具とを含む電極アセンブリであって、シリコンベースのシャワーヘッド電極は、シリコンベースのシャワーヘッド電極の裏側に形成された複数の部分凹所と、部分凹所内に位置付けられた裏側挿入物とを含む、電極アセンブリが提供される。熱制御板は、裏側挿入物に固定器具がアクセスすることを可能にするように構成された固定器具通路を含む。固定器具及び裏側挿入物は、熱制御板とシリコンベースのシャワーヘッド電極との係合を維持するように、及び切り離しの際にシリコンベースのシャワーヘッド電極のシリコンベースの電極材料を固定器具との摩擦接触から隔離しながら熱制御板とシリコンベースのシャワーヘッド電極との切り離しを可能にするように構成される。
【０００３】
本発明の別の実施形態にしたがって、真空源と、プロセスガス供給と、プラズママ動力供給と、基板サポートと、本発明の１つ又は２つ以上の態様を組み入れるように作成された上部電極アセンブリとを含むプラズマ処理チャンバが提供される。
【０００４】
本発明の更に別の実施形態にしたがって、熱制御板と、シリコンベースのシャワーヘッド電極と、固定器具とを含む電極アセンブリであって、シリコンベースのシャワーヘッド電極は、シリコンベースのシャワーヘッド電極の裏側に形成された複数のネジ切り部分凹所を含む、電極アセンブリが提供される。熱制御板は、ネジ切り部分凹所に固定器具がアクセスすることを可能にするように構成された固定器具通路を含み、固定器具は、シリコンベースのシャワーヘッド電極の裏側に沿ってネジ切り部分凹所と係合する。
【０００５】
本発明は、次の態様を含む。
［態様１］熱制御板と、シリコンベースのシャワーヘッド電極と、固定器具とを備える電極アセンブリであって、
前記熱制御板は、裏側と、前側と、プロセスガスを前記熱制御板の前記前側に仕向けるように構成された１つ又は２つ以上のプロセスガス通路とを含み、
前記シリコンベースのシャワーヘッド電極は、裏側と、前側と、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側から前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記前側に到る複数のシャワーヘッド通路とを含み、
前記シリコンベースのシャワーヘッド電極は、更に、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に形成された複数の部分凹所を含み、前記部分凹所は、前記凹所と前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記前側との間にシリコンベースの電極材料の厚みを残し、
前記シリコンベースのシャワーヘッド電極は、更に、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に沿って前記部分凹所内に位置付けられた裏側挿入物を含み、
前記熱制御板は、更に、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に沿って前記部分凹所内に位置付けられた前記裏側挿入物に前記固定器具がアクセスすることを可能にするように構成された固定器具通路を含み、
前記熱制御板と前記シリコンベースのシャワーヘッド電極とは、前記熱制御板の前記前側が前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に面するように、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極内の前記シャワーヘッド通路が前記熱制御板内の前記プロセスガス通路と位置合わせされるように、及び前記固定器具通路が前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に沿って前記部分凹所内に位置付けられた前記裏側挿入物と位置合わせされるように、係合され、
前記固定器具は、前記熱制御板内の前記固定器具通路を少なくとも部分的に通り、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に沿って前記部分凹所内に位置付けられた前記裏側挿入物と係合し、
前記固定器具及び前記裏側挿入物は、前記熱制御板と前記シリコンベースのシャワーヘッド電極との係合を維持するように、及び切り離しの際に前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記シリコンベースの電極材料を前記固定器具との摩擦接触から隔離しながら前記熱制御板と前記シリコンベースのシャワーヘッド電極との切り離しを可能にするように構成される、電極アセンブリ。
［態様２］態様１に記載の電極アセンブリであって、
前記固定器具及び前記裏側挿入物は、前記熱制御板と前記シリコンベースのシャワーヘッド電極との係合及び切り離しを繰り返すこと、前記熱制御板と前記シリコンベースのシャワーヘッド電極とを非破壊的に切り離すこと、又はその両方を可能にするように構成される、電極アセンブリ。
［態様３］態様１に記載の電極アセンブリであって、
前記固定器具、前記裏側挿入物、及び前記部分凹所は、前記固定器具と前記裏側挿入物とが係合されている状態で、前記裏側挿入物が前記部分凹所から外れることなく前記固定器具とともに前記部分凹所内で動くことができるように構成される、電極アセンブリ。
［態様４］態様１に記載の電極アセンブリであって、
前記裏側挿入物の硬度は、前記シリコンベースの電極材料の硬度を上回らない、電極アセンブリ。
［態様５］態様１に記載の電極アセンブリであって、
前記裏側挿入物は、前記裏側挿入物の硬度が前記シリコンベースの電極材料の硬度を上回らないように作成及び製造されたポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を含む、電極アセンブリ。
［態様６］態様１に記載の電極アセンブリであって、
前記凹所と前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記前側との間のシリコンベースの電極材料の厚みは、少なくともおよそ０．２５ｃｍである、電極アセンブリ。
［態様７］態様１に記載の電極アセンブリであって、
前記凹所と前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記前側との間の前記シリコンベースの電極材料の厚みは、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の全厚みの少なくともおよそ２５％である、電極アセンブリ。
［態様８］態様１に記載の電極アセンブリであって、
前記裏側挿入物は、それらが前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に対して嵌め込まれるように前記部分凹所内に位置付けられる、電極アセンブリ。
［態様９］態様１に記載の電極アセンブリであって、
前記裏側挿入物は、ツール係合部分と、ツールが前記挿入物の辺縁を超えることなく前記裏側挿入物と係合することを可能にするように構成された１つ又は２つ以上の外側遮蔽部分とを含む、電極アセンブリ。
［態様１０］態様１に記載の電極アセンブリであって、
前記裏側挿入物の少なくとも１つは、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に形成された前記部分凹所の１つの中の係留具として構成される、電極アセンブリ。
［態様１１］態様１０に記載の電極アセンブリであって、
前記裏側挿入物は、前記シャワーヘッド電極の前記電極材料内に形成された下切り部分を挿入及び回転の方式で補完するように構成されたタブを含む、電極アセンブリ。
［態様１２］態様１１に記載の電極アセンブリであって、
前記裏側挿入物は、バネ荷重状態で前記凹所内に固定される、電極アセンブリ。
［態様１３］態様１２に記載の電極アセンブリであって、
前記裏側挿入物の外径寸法並びに前記タブのサイズ及び形状は、前記挿入物がバネ荷重状態で前記部分凹所内で動くことができるように選択される、電極アセンブリ。
［態様１４］態様１０に記載の電極アセンブリであって、
前記裏側挿入物は、前記シリコンベースの電極材料内に形成されたネジ切り部分によって前記部分凹所内に係留される、電極アセンブリ。
［態様１５］態様１０に記載の電極アセンブリであって、
前記部分凹所は、下切り部分を含み、前記裏側挿入物は、それを前記部分凹所の前記下切り部分に少なくとも部分的に入り込むように位置付けることによって前記部分凹所内に係留される、電極アセンブリ。
［態様１６］態様１０に記載の電極アセンブリであって、
前記裏側挿入物は、前記熱制御板内の前記固定器具通路の１つに入り込むように構成された裏側延長を含むスタッドとして構成され、前記固定器具は、前記固定器具通路内の前記裏側挿入物の前記裏側延長にアクセスするように構成される、電極アセンブリ。
［態様１７］態様１に記載の電極アセンブリであって、
前記固定器具及び前記裏側挿入物は、前記熱制御板と前記シリコンベースのシャワーヘッド電極とのバネ荷重係合を提供するように構成される、電極アセンブリ。
［態様１８］態様１７に記載の電極アセンブリであって、
前記裏側挿入物の少なくとも１つは、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に形成された前記部分凹所の１つの中の係留具として構成され、前記固定器具は、前記固定器具が前記裏側挿入物にアクセスするときに提供される係合の力に対抗するように構成されたバネ要素を含む、電極アセンブリ。
［態様１９］態様１に記載の電極アセンブリであって、
前記シリコンベースの電極材料は、単結晶シリコンを含む、電極アセンブリ。
［態様２０］態様１に記載の電極アセンブリであって、
前記シリコンベースの電極材料は、ポリシリコン、シリコン窒化物、シリコン炭化物、炭化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、又はそれらの組み合わせを含む、電極アセンブリ。
［態様２１］態様１に記載の電極アセンブリであって、
前記シリコンベースのシャワーヘッド電極は、一体的な円形シャワーヘッド構成、又は円形の中心電極と前記中心電極の周囲に配置された１つ若しくは２つ以上の周辺電極とを含む複部構成の円形シャワーヘッド構成を含む、電極アセンブリ。
［態様２２］態様１に記載の電極アセンブリであって、更に、
前記熱制御板の前記前側と前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側との間に位置付けられた熱伝導性ガスケットを備える電極アセンブリ。
［態様２３］真空源と、プロセスガス供給と、プラズママ動力供給と、基板サポートと、上部電極アセンブリとを備えるプラズマ処理チャンバであって、
前記真空源は、前記プラズマ処理チャンバを少なくとも部分的に排気するように構成され、
前記真空サポートは、前記プラズマ処理チャンバの排気部分内に位置付けられ、前記上部電極アセンブリから離れた基板電極を含み、
前記基板電極及び前記上部電極アセンブリは、動作可能式に前記プラズマ動力供給に結合され、
前記上部電極アセンブリは、熱制御板と、シリコンベースのシャワーヘッド電極と、固定器具とを含み、
前記熱制御板は、裏側と、前側と、プロセスガスを前記プロセスガス供給から前記熱制御板の前記前側に仕向けるように構成された１つ又は２つ以上のプロセスガス通路とを含み、
前記シリコンベースのシャワーヘッド電極は、裏側と、前側と、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側から前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記前側に到る複数のシャワーヘッド通路とを含み、
前記シリコンベースのシャワーヘッド電極は、更に、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に形成された複数の部分凹所を含み、前記部分凹所は、前記凹所と前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記前側との間にシリコンベースの電極材料の厚みを残し、
前記シリコンベースのシャワーヘッド電極は、更に、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に沿って前記部分凹所内に位置付けられた裏側挿入物を含み、
前記熱制御板は、更に、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に沿って前記部分凹所内に位置付けられた前記裏側挿入物に前記固定器具がアクセスすることを可能にするように構成された固定器具通路を含み、
前記熱制御板と前記シリコンベースのシャワーヘッド電極とは、前記熱制御板の前記前側が前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に面するように、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極内の前記シャワーヘッド通路が前記熱制御板内の前記プロセスガス通路と位置合わせされるように、及び前記固定器具通路が前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に沿って前記部分凹所内に位置付けられた前記裏側挿入物と位置合わせされるように、係合され、
前記固定器具は、前記熱制御板内の前記固定器具通路を少なくとも部分的に通り、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に沿って前記部分凹所内に位置付けられた前記裏側挿入物と係合し、
前記固定器具及び前記裏側挿入物は、前記熱制御板と前記シリコンベースのシャワーヘッド電極との係合を維持するように、及び切り離しの際に前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記シリコンベースの電極材料を前記固定器具との摩擦接触から隔離しながら前記熱制御板と前記シリコンベースのシャワーヘッド電極との切り離しを可能にするように構成される、プラズマ処理チャンバ。
［態様２４］態様２３に記載のプラズマ処理チャンバであって、
前記上部電極アセンブリの前記熱制御板及び前記シリコンベースのシャワーヘッド電極は、プラズマ仕切りを画定するように構成され、
前記固定器具及び前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記挿入物は、前記プラズマ仕切りによって前記プラズマ処理チャンバの前記排気部分内の反応種から隔離される、プラズマ処理チャンバ。
［態様２５］熱制御板と、シリコンベースのシャワーヘッド電極と、固定器具とを備える電極アセンブリであって、
前記熱制御板は、裏側と、前側と、プロセスガスを前記熱制御板の前記前側に仕向けるように構成された１つ又は２つ以上のプロセスガス通路とを含み、
前記シリコンベースのシャワーヘッド電極は、裏側と、前側と、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側から前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記前側に到る複数のシャワーヘッド通路とを含み、
前記シリコンベースのシャワーヘッド電極は、更に、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に形成された複数のネジ切り部分凹所を含み、前記ネジ切り部分凹所は、前記凹所と前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記前側との間にシリコンベースの電極材料の厚みを残し、
前記熱制御板は、更に、固定器具が前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に沿って前記ネジ切り部分凹所にアクセスすることを可能にするように構成された固定器具通路を含み、
前記熱制御板と前記シリコンベースのシャワーヘッド電極とは、前記熱制御板の前記前側が前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に面するように、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極内の前記シャワーヘッド通路が前記熱制御板内の前記プロセスガス通路と位置合わせされるように、及び前記固定器具通路が前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に沿って前記ネジ切り部分凹所と位置合わせされるように、係合され、
前記固定器具は、前記熱制御板内の前記固定器具通路を少なくとも部分的に通り、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に沿って前記ネジ切り部分凹所と係合し、
前記固定器具及び前記ネジ切り部分凹所は、前記熱制御板と前記シリコンベースのシャワーヘッド電極との係合を維持するように、及び前記熱制御板と前記シリコンベースのシャワーヘッド電極との切り離しを可能にするように構成される、電極アセンブリ。
［態様２６］裏側と、前側と、複数のシャワーヘッド通路と、複数の裏側凹所と、複数の裏側挿入物とを備えるシリコンベースのシャワーヘッド電極であって、
前記複数のシャワーヘッド通路は、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側から前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記前側に到り、
前記複数の裏側凹所は、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に形成され、前記裏側凹所は、前記凹所と前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記前側との間にシリコンベースの電極材料の厚みを残し、
前記裏側挿入物は、前記シリコンベースのシャワーヘッド電極の前記裏側に沿って前記裏側凹所内に位置付けられ、
前記裏側挿入物は、ネジ切り外径と、ネジ切り内径と、前記ネジ切り内径内に形成されたツール係合部分とを含み、
前記ツール係合部分は、前記裏側挿入物の前記ツール係合部分と  係合されたツールが前記挿入物の前記ネジ切り外径を超えないように、前記ツール係合部分と前記ネジ切り外形部分との間に１つ又は２つ以上の外側遮蔽部分を更に含むように形成される、シリコンベースのシャワーヘッド電極。
［態様２７］  態様１に記載のシリコンベースのシャワーヘッド電極であって、
トルクを受ける溝は、前記裏側挿入物の回転軸に平行な方向に沿って、次第に狭くならない断面形状を定める、シリコンベースのシャワーヘッド電極。
本発明の個々の実施形態に関する以下の詳細な説明は、以下の図面とあわせて読まれたときに最も良く理解することができる。図中、類似の構造は、類似の参照符号によって示されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の幾つかの実施形態の特定の態様を組み入れたプラズマ処理チャンバの概略図である。
【図２】本発明の一実施形態にしたがった、シャワーヘッド電極の裏側の平面図である。
【図３】本発明の一実施形態にしたがった、シャワーヘッド電極の一部分の断面図である。
【図４】本発明の一実施形態にしたがった、シャワーヘッド電極の裏側及び厚さ寸法の等角図である。
【図５】本発明の一実施形態にしたがった、固定器具を含む電極アセンブリの断面図である。
【図６】本発明の幾つかの代替の実施形態にしたがった、固定器具を含む電極アセンブリの一部分の断面図である。
【図７】本発明の幾つかの代替の実施形態にしたがった、固定器具を含む電極アセンブリの一部分の断面図である。
【図８Ａ】本発明の幾つかの代替の実施形態にしたがった、固定器具を含む電極アセンブリの一部分の断面図である。
【図８Ｂ】図８Ａに例示された対象の構造及び操作を明確にするために提示された概略図である。
【図８Ｃ】図８Ａに例示された対象の構造及び操作を明確にするために提示された概略図である。
【図９】本発明の幾つかの代替の実施形態にしたがった、固定器具を含む電極アセンブリの一部分の断面図である。
【図１０】本発明の更に代替の実施形態にしたがった、電極アセンブリの固定器具及び相補的機械加工部分を例示している。
【図１１】本発明の更に代替の実施形態にしたがった、電極アセンブリの固定器具及び相補的機械加工部分を例示している。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明の様々な態様を、プラズマ処理チャンバ１０との関連で例示することができる。プラズマ処理チャンバ１０は、本発明の主題に不可欠ではない特定のプラズマ処理構成又はプラズマ処理部品に本発明の概念が限定されることを回避するため、図１に、単に概略的に例示されている。一般に図１に例示されるように、プラズマ処理チャンバ１０は、真空源２０と、プロセスガス供給３０と、プラズマ動力供給４０と、下部電極アセンブリ５５及び上部電極アセンブリ１００を含む基板サポート５０とを含む。
【０００８】
図２ないし図５を参照すると、本発明の一実施形態にしたがった上部電極アセンブリ１００が例示されている。一般に、電極アセンブリ１００は、固定器具６０と、位置合わせピン６６と、熱制御板７０と、シリコンベースのシャワーヘッド電極８０と、熱制御板７０の前側７４とシリコンベースのシャワーヘッド電極８０の裏側８２との間に配置された熱伝導性ガスケット７５とを含む。より具体的には、熱制御板７０は、裏側７２と、前側７４と、プロセスガスを熱制御板７０の前側７４に仕向けるように構成された１つ又は２つ以上のプロセスガス通路７６とを含む。本発明は、特定の熱制御板材料にもプロセスガス通路構成にも限定されないが、適切な熱制御板材料は、アルミニウム、アルミニウム合金、又は類似の熱伝導体を含むことに留意されたい。また、熱制御板の設計では、米国公開第２００５／０１３３１６０号を非限定的に含む様々な教示がベースとなってよいことに留意されたい。
【０００９】
シリコンベースのシャワーヘッド電極８０は、裏側８２と、前側８４と、シリコンベースのシャワーヘッド電極８０の裏側８２からシリコンベースのシャワーヘッド電極８０の前側８４に到る複数のシャワーヘッド通路８６とを含む。シリコンベースのシャワーヘッド電極８０は、更に、電極８０の裏側８２に形成された複数の部分凹所８８を含む。図５に例示されるように、部分凹所８８は、凹所８８と電極８０の前側８４との間に厚みｘのシリコンベースの電極材料を残す。裏側挿入物９０は、電極８０の裏側８２に沿って部分凹所内に位置付けられる。凹所８８とシャワーヘッド電極８０の前側８４との間のシリコンベースの電極材料は、裏側挿入物９０及び固定器具６０をプラズマチャンバ内の反応種から隔離することによって、プラズマ処理チャンバ１０内の潜在的汚染源を最小限に抑えることを助ける。上述された隔離を電極８０の寿命全体を通して維持可能に保証することを助けるために、厚みｘは、少なくともおよそ０．２５ｃｍであることが好ましく、或いは別の言い方をすると、シリコンベースのシャワーヘッド電極８０の全厚さの少なくともおよそ２５％であることが好ましい。
【００１０】
図１を参照すると、この隔離は、プラズマ処理チャンバ１０の排気部分１５内のガス及び反応種が固定器具６０及び挿入物に達することができないように、密封プラズマ仕切り６５を定めるように熱制御板７０及びシリコンベースのシャワーヘッド電極８０を構成することによって、強化することができる。プラズマ仕切り６５を定める特定の方法は、熱制御板７０及びシャワーヘッド電極８０のそれぞれの構成に応じて異なる。大抵の場合は、熱制御板７０及びシャワーヘッド電極８０を形成するそれぞれの材料が、仕切りの大部分を形成すると考えられる。また、特に、熱制御板７０とシャワーヘッド電極８０とが互いに及びプラズマ処理チャンバ１０のその他の部品と境を接する場合は、仕切りを強化するために、様々な密封部材を使用できると考えられる。
【００１１】
図５を参照すると、上述された、プラズマチャンバ１０内の反応種からの裏側挿入物９０及び固定器具６０の隔離は、裏側挿入物９０を、それらがシリコンベースのシャワーヘッド電極８０の裏側８２に対して嵌め込まれる又は少なくとも同一高であるように部分凹所８８内に位置付けることによって、更に強化することができる。同様に、固定器具６０は、熱制御板７０の裏側７２に対して嵌め込まれる又は少なくとも同一高であるように熱制御板７０内の固定器具通路７８内に位置付けることができる。
【００１２】
プロセスガス通路７６に加えて、熱制御板７０は、シリコンベースのシャワーヘッド電極８０の裏側８２に沿って部分凹所８８内に位置付けられた裏側挿入物９０に固定器具６０がアクセスすることを可能にするように構成された固定器具通路７８を含む。熱制御板７０とシリコンベースのシャワーヘッド電極８０とは、固定器具６０及び裏側挿入物９０を使用して係合することができる。係合状態において、熱制御板７０の前側７４は、シリコンベースのシャワーヘッド電極８０の裏側８２に面し、シリコンベースのシャワーヘッド電極８０内のシャワーヘッド通路８６は、熱制御板７０内のプロセスガス通路７６と位置合わせされる。また、固定器具通路７８は、電極８０の裏側８２に沿って部分凹所８８内に位置付けられた裏側挿入物９０と位置合わせされる。その結果、固定器具６０は、熱制御板７０内の固定器具通路７８を通り、電極８０の裏側８２に沿って部分凹所８８内に位置付けられた裏側挿入物９０と係合することができる。
【００１３】
固定器具６０及び裏側挿入物９０は、熱制御板７０とシリコンベースのシャワーヘッド電極８０との係合を維持するように構成される。また、固定器具６０及び裏側挿入物９は、熱制御板７０とシャワーヘッド電極８０との切り離しを可能にするように構成される。図５に例示された実施形態及び本明細書に記載されるその他の実施形態では、シリコンベースのシャワーヘッド電極８０のシリコンベースの電極材料は、係合及び切り離しの際に、裏側挿入物９０の比較的弾力性の材料によって固定器具６０との摩擦接触から隔離されている。裏側挿入物９０によって提供されるこの隔離は、プラズマチャンバ１０内の汚染源としての固定器具６０によるシリコンベースの電極材料の磨耗を解消する働きをする。裏側挿入物９の弾力性は、熱制御板７０とシリコンベースのシャワーヘッド電極８０との係合及び切り離しを非破壊的に繰り返すことも可能にする。
【００１４】
裏側挿入物９０の形成には、熱可塑性プラスチック若しくはその他の種類のプラスチック、合成ゴム、セラミックス、金属、又は材料複合層を伴う挿入物を含む、様々な材料が選択されてよいが、本発明の幾つかの実施形態にしたがうと、裏側挿入物は、裏側挿入物９０の硬度がシリコンベースの電極材料の硬度を上回らないように作成及び製造された多量のポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を含む。更なる材料候補としては、非限定例として、Delrin（登録商標）、又は充填若しくは無充填のホモポリマ若しくはコポリマとして作成されたその他のアセタール樹脂エンジニアリングプラスチック、ナイロン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、或いはこれらの組み合わせが挙げられる。
【００１５】
熱制御板７０及びシリコンベースのシャワーヘッド電極８０は、本発明の概念と一致する様々な方式で係合できるが、図５及び図ないし図１１に例示された実施形態では、裏側挿入物９０を、シリコンベースのシャワーヘッド電極８０の裏側８２に形成された部分凹所８８内の係留具として構成することができる。より具体的には、図５の実施形態では、裏側挿入物９０は、シリコンベースの電極材料内にネジ切り部分を提供することによって、部分凹所内に係留される。挿入物９０を適所に配されると、例えばネジ山の付いたネジ又はボルトを含むであろう固定器具６０は、裏側挿入物９０と係合してシャワーヘッド電極８０を熱制御板７０に固定する。図７の実施形態では、裏側挿入物は、接合剤によって部分凹所内に係留される。図８Ａないし図８Ｃに例示された実施形態では、部分凹所８８は、下切り部分８９を含むように機械加工され、裏側挿入物９０は、挿入物９０を凹所８８に挿入してそれを部分凹所８８の下切り部分８９に回し込むことによって、部分凹所８８内に係留される。
【００１６】
図９を参照すると、裏側挿入物９０は、熱制御板７０内の固定器具通路７８の１つに入り込むように構成された裏側延長９２を含むスタッドとして構成することができる。この場合、固定器具６０は、固定器具通路７８内の裏側挿入物９０の裏側延長９２に、例えばネジ係合を通じてアクセスするように構成される。
【００１７】
１つ又は２つ以上の裏側挿入物９０を用いている本明細書に開示された任意の実施形態では、熱負荷の際に、固定器具６０と裏側挿入物９０とが係合されている状態で、裏側挿入物が部分凹所から外れることなく固定器具とともに部分凹所内で動くことができるように、固定器具６０、裏側挿入物９０、及び部分凹所８８を確実に構成すると有利であることが多い。例えば、図８Ａないし図８Ｃを参照にして例示された下切り実施形態の改良を例示された図１０および図１１の本発明の実施形態を参照すると、裏側挿入物９０は、シャワーヘッド電極８０の電極材料内に形成された下切り部分８９を補完するように構成されたタブ９５を提供される。挿入物９０は、タブ９５を電極８０内の対応する溝８５と位置合わせし、挿入物９０を凹所８８に挿入し、溝８５によって定められるように挿入物９０を回転させることによって、凹所８８内に固定することができる。
【００１８】
図１０及び図１１の実施形態では、挿入物９０は、挿入物９０の埋め込み端９６の小径部分９４の周囲にバネを提供することによって、バネ荷重状態で凹所８８内に固定することができ、挿入物９０の外径寸法並びにタブ９５のサイズ及び形状は、挿入物９０がバネ荷重状態で部分凹所８８内で動くことができるように選択される。その結果、プラズマ処理で通常的に見られる熱負荷の際に、裏側挿入物９０は、部分凹所８８から外れることなく且つ固定器具６０と挿入物９０との係合を衰えさせることなく固定器具６０とともに凹所８８内で動くことができる。
【００１９】
本発明の発明者らは、凹所８８の付近における電極材料との任意の磨耗接触が、プラズマ処理チャンバ１０内の潜在的汚染源を形成する可能性があることに気付いた。したがって、本発明にしたがった裏側挿入物９０が、図１０および図１１の実施形態の場合のように、ネジ回し又は潜在的に磨耗性のその他のツールによって取り付け又は取り外しされるように構成されるときは、裏側挿入物９０のネジ回し用溝付きヘッドは、溝又は取り外しツールと嵌まり合うその他の係合部分の縁に、外側遮蔽部分９８を備えられると考えられる。より概略的に言うならば、裏側挿入物９０は、ツールが裏側挿入物の辺縁を超えて電極材料内の凹所の内径と接触することなく裏側挿入物のツール係合部分で裏側挿入物と係合することを可能にするように構成された、１つ又は２つ以上の外側遮蔽部分を含むことができる。
【００２０】
プラズマ処理の際に誘起される熱負荷の結果として生じる応力の結果として固定器具６０が切り離されることになるあらゆる傾向を低減させるために、様々なバネ荷重構成を用いることができる。例えば、熱制御板７０とシリコンベースのシャワーヘッド電極８０とのバネ荷重係合を提供するための一構成が、図５ないし図７に例示されている。図５及び図７では、裏側挿入物９０は、シャワーヘッド電極８０の裏側８２に形成された部分凹所８８の１つの中の係留具として構成することができ、固定器具６０は、固定器具６０が裏側挿入物９０にアクセスするときに提供される係合の力に対抗するように構成されたバネ荷重座金６２の形のバネ要素を含んでいる。図６では、電極材料内のネジ穴との直接的なネジ係合に有利であるように、裏側挿入物が省かれている。或いは、図９に例示されるように、固定器具通路７８内の固定器具６０の長手方向延長の周囲に、つる巻きバネ６４の形でバネ要素を提供することができる。
【００２１】
本発明の様々な概念は、本明細書において、単結晶シリコン、ポリシリコン、シリコン窒化物、及びシリコン炭化物などのシリコンベースの電極材料とのからみで説明されてきたが、本発明は、シリコンベースの電極材料が炭化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、又はそれらの組み合わせを含む場合を含む様々な状況とのからみで有用性を有することに留意されたい。また、シリコンベースのシャワーヘッド電極８０は、本発明の範囲から逸脱することなく、一体的な円形シャワーヘッド構成、又は円形の中心電極とその中心電極の周囲に配置された１つ若しくは２つ以上の周辺電極とを含む複部構成の円形シャワーヘッド構成を非限定例として含む様々な構成として提示されえると考えられる。
【００２２】
本明細書における、特定の性質又は機能を特定の方式で具体化するように「構成され」ている本発明の部品に関する記載は、使用目的の記載ではなく構造的記載であることに留意されたい。より具体的には、本明細書における、部品が「構成される」方式に対する言及は、その部品の既存の物理的条件を意味しており、したがって、その部品の構造的特性の明確な記載と見なされるべきである。
【００２３】
本明細書において使用されるときの「好ましくは」、「通例」、及び「通常」などの用語は、特許請求される発明の範囲を限定するために用いられるのでも、特許請求される発明の構造若しくは機能に対して特定の特徴が決定的、不可欠、若しくは重要であることを示差するために用いられるのでもなく、むしろ、これらの用語は、単に、本発明の実施形態の特定の態様を特定することを、又は本発明の特定の実施形態で用いられる若しくは用いられない代替の若しくは追加の特徴を強調することを意図している。
【００２４】
本発明を説明する及び定める目的で、「およそ」という用語は、本明細書において、任意の定量比較、定量値、定量的比較、又はその他の定量的表現に由来すると考えられる内在する不確実性の度合を表すために用いられることに留意されたい。この用語は、また、着目対象の基本的機能の変化を生じさせることなく定量的表現が規定の基準から変化することができる度合を表すためにも用いられる。
【００２５】
本発明は、その具体的な実施形態への言及によって詳細に説明されてきたが、添付の特許請求の範囲に定められた発明の範囲から逸脱することなく修正及び変更が可能であることが明らかである。より具体的には、本明細書では、本発明の幾つかの態様が好ましい又は特に有利なものとして特定されているが、本発明は、発明のこれらの好ましい態様に必ずしも限定されないと考えられる。
【００２６】
特許請求の範囲の請求項の１つ又は２つ以上では、文中に、転換句として「であり」や「であって」という用語を用いている。本発明を定める上では、この用語は、構造の一連の特性に関する記載を導入するために使用される制限的ではない転換句として請求項で用いられている。この語は、構成要件を列挙している語「を備える」と同様に、それ以外の要件を含むか含まないかを制限していないものとして解釈されるべきであることに留意されたい。
【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６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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