(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセスチャンバ用ガス入口マニホールドにおいて、
チャンバ上部壁及びチャンバ側壁を備えるチャンバ壁であって、１つ以上のガス入口流路を含む、チャンバ壁と、
複数のガス出口流路を有するシャワーヘッドと、
前記上部壁の下より少し離れて前記シャワーヘッドをつるすように、前記チャンバ壁と前記シャワーヘッドとの間に接続された柔軟なサスペンションと、
前記チャンバ壁に接続された上方部分と、前記シャワーヘッドに当接しているが、接続はされていない下方部分とを有するガス密閉スカートと、
を備え、
前記チャンバ壁、前記シャワーヘッド及び前記ガス密閉スカートが集合的に、ガスが前記ガス入口流路からそこを通って前記ガス出口流路へ流れることができる空間を包囲し、
前記サスペンションが前記空間の外部にある、
ガス入口マニホールド。
【請求項２】
前記ガス密閉スカートが、前記シャワーヘッドの周辺部に当接している、請求項１に記載のガス入口マニホールド。
【請求項３】
前記シャワーヘッドが、少なくとも１つの上方に突出する隆起部を含み、
前記ガス密閉スカートが、前記少なくとも１つの隆起部の径方向外側面に当接している、請求項１に記載のガス入口マニホールド。
【請求項４】
プロセスチャンバ用ガス入口マニホールドにおいて、
チャンバ上部壁及びチャンバ側壁を備えるチャンバ壁であって、１つ以上のガス入口流路を含む、前記チャンバ壁と、
（i）上向き面及び下向き面、
（ii）前記上向き面と前記下向き面との間に延びる複数のガス出口流路、
（iii）前記上向き面内の１つ以上の溝であって、前記ガス出口流路と前記上向き面の周辺部との間に配置されている前記溝、
を含むシャワーヘッドと、
前記上部壁の下より少し離れて前記シャワーヘッドをつるすように、前記チャンバ壁と前記シャワーヘッドとの間に接続された柔軟なサスペンションと、
（i）前記チャンバ壁に接続されている上方部分、
（ii）１つ以上の前記溝内に延びており、かつ前記シャワーヘッドに接続されていない下方部分、
を含む、ガス密閉スカートと、
を備え、
前記チャンバ壁、前記シャワーヘッド及び前記ガス密閉スカートが集合的に、ガスが前記ガス入口流路からそこを通って前記ガス出口流路へ流れることができる空間を包囲し、
前記サスペンションが前記空間の外部にある、
ガス入口マニホールド。
【請求項５】
前記ガス密閉スカートが、柔軟である、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のガス入口マニホールド。
【請求項６】
前記シャワーヘッドが、４つの側部を持つ矩形であり、
前記ガス密閉スカートが、前記シャワーヘッドの前記４つのそれぞれの側部にそれぞれ隣接している４つのシートを備える、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のガス入口マニホールド。
【請求項７】
前記サスペンション及び前記シャワーヘッドが単一の構成要素である、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のガス入口マニホールド。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
[0001]本発明は、フラットパネルディスプレイ、半導体及び他の電子デバイスを製造するのに用いられる真空チャンバ内にガスを一定量供給するシャワーヘッドをつるす装置及び方法に関する。より具体的には、本発明は、サスペンション及び該シャワーヘッドの熱膨張や熱収縮により引き起こされるこのようなサスペンションにおける応力を最小化することに関する。
【発明の背景】
【０００２】
[0002]フラットパネルディスプレイや集積回路等の電子デバイスは、一般に、層が基板上に堆積されて、該堆積された材料が所望のパターンにエッチングされる一連のプロセス工程によって製作される。該プロセス工程は、一般に、プラズマ化学気相堆積（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＣＶＤ）プロセス、熱（非プラズマ）ＣＶＤプロセス及びプラズマエッチングプロセスを含む。
【０００３】
[0003]基板は、概して、プロセスチャンバと呼ばれる真空チャンバ内で、サセプタ(チャックまたは被加工物支持体とも呼ばれる)上に載置される。ＣＶＤ及びエッチングプロセスは、一般に、該基板を高温にする必要があり、この場合、該サセプタは、抵抗加熱または放射加熱等の何らかの手段によって加熱される。プラズマプロセスにおいては、プラズマは、該基板及び該サセプタに追加的な熱を供給する。
【０００４】
[0004]プロセスガス混合物は、一般に、数百または数千のオリフィスまたは流路によって穿孔されているシャワーヘッドと一般に呼ばれるガス分配プレートを介して、該プロセスチャンバ内に一定量供給される。該シャワーヘッドは、概して、該基板（及びサセプタ）の上面に近接してかつ平行して位置決めされた平坦またはわずかに湾曲した下面を有し、ガス流路は、該シャワーヘッドの表面の全面に分配されており、その結果、該シャワーヘッドを介して一定量供給されたプロセスガスは、該基板（及びサセプタ）の面積全体に均一に分配される。
【０００５】
[0005]プラズマプロセスにおいて、電気的パワーまたは電磁パワーは、プロセスガスに結合され、該プロセスガスが励起されてプラズマ状態になる。該プラズマは、該ガス混合物を、所望の堆積プロセスまたはエッチングプロセスを実行するイオン活性種に分解する。容量的に励起されたプラズマチャンバ内において、該プラズマは、陽極として機能するシャワーヘッドと、陰極として機能するサセプタとの間に印加される高周波電力によって励起される。プラズマチャンバ内のシャワーヘッドの実施例は、Ｃｈａｎｇらへの８９年８月８日に発行された、同一出願人による米国特許第４，８５４，２６３号に記載されている。
【０００６】
[0006]上記シャワーヘッドが上記サセプタを冷やさないように、該シャワーヘッドを、該サセプタの温度に匹敵する高温に維持することが望ましい。古いシャワーヘッドのデザインでは、該シャワーヘッドから、該プロセスチャンバの比較的冷たい壁に熱を伝達することにより、該シャワーヘッドを望ましくない冷たさに保つ比較的厚い取り付けフランジを用いて、該シャワーヘッドを該プロセスチャンバの壁に取り付けていた。対照的に、Ｗｈｉｔｅらへの２００２年１２月１１日に発行された、同一出願人による米国特許第６，４７７，９８０号、及びＫｅｌｌｅｒらへの２００４年１０月８日に発行された、同一出願人による米国特許第６，７７２，８２７号は、加熱されたサセプタ及びプラズマから該シャワーヘッドにより吸収された熱が、該シャワーヘッド内に保持され、それにより、該サセプタの温度に匹敵するシャワーヘッド温度を実現するように、高い熱インピーダンスを有する薄いサスペンション壁を有する、改良されたシャワーヘッドサスペンションについて説明している。
【０００７】
[0007]上述の米国特許第６，４７７，９８０号及び同第６，７７２，８２７号はさらに、上記加熱されたシャワーヘッドの熱膨張に適応するように柔軟になっているサスペンション壁について説明している。例えば、両特許は、該シャワーヘッドの４つの側部にそれぞれ接続された４つのサスペンションセグメント（サスペンション壁）によってつるされた矩形状アルミニウム製シャワーヘッドについて説明しており、この場合、各サスペンション壁は、矩形状アルミニウム製シートである。各シートは、柔軟であるのに十分薄く、その結果、該シートは、該シートの表面と略垂直な方向で該シャワーヘッドの熱膨張に適応するように、容易に曲がる。
【０００８】
[0008]上述の米国特許第６，７７２，８２７号（図５〜図７及び図１７）は、各サスペンション壁が、該シャワーヘッドに堅固に取り付けられておらず、各サスペンション壁の底部フランジ内の対応するスロットに係合する、該シャワーヘッドの縁から下方へ突出しているピンによって取り付けられているという追加的な改良について説明している。該スロットは、各サスペンション壁が、該シャワーヘッドに対して、該サスペンション壁の面と平行な水平方向に、すなわち、該サスペンション壁が曲がる方向と垂直に滑動できるように、該ピンよりも大きくなっている。該特許に記載されているように、このような滑動を可能にすることは、該チャンバの蓋が空気に対して開いたときの該サスペンションの急速な熱収縮に適応するのに有用であり、それにより、該サスペンションを、より大規模なシャワーヘッドよりもかなり容易に冷却させる。
【０００９】
[0009]しかし、出願人は、上記シャワーヘッド及びサスペンションの底部フランジの温度が約２２０℃を超えた場合に、アルミニウムの静止摩擦が、該サスペンション壁の該シャワーヘッドに対する滑動を妨げる場合があることを発見した。そのため、該サスペンションが熱いときに、該チャンバの蓋が開いた場合、該サスペンションは、急速に冷えて収縮し、一方、該底部フランジは、該シャワーヘッドにくっついたままであるので、熱衝撃を受ける可能性がある。
【００１０】
[00010]さらに、上記ピン及びスロットが、該サスペンションと該シャワーヘッドとの間の応力をうまく回避したとしても、該ピン及びスロットは、該サスペンション壁の上部と下部の間の温度差の急速な変化により、該サスペンション壁内の潜在的な損傷応力は回避できない。出願人は、このような温度差の急速な変化が、一般に、熱いサスペンションが急激に冷却されたときに発生することを発見した。このような急速な冷却は、熱ＣＶＤやプラズマプロセス工程等の高温プロセス工程のすぐ後に、チャンバパージ工程等の低温工程が続く場合に発生する可能性がある。従って、サスペンション壁内の熱誘導性応力を低減する改良されたデザインに対する要求がある。
【発明の概要】
【００１１】
[00011]本発明は、サスペンション壁内の熱誘導性応力を改善するために、別々にまたは組合わせて用いることができる様々な態様を含む。
【００１２】
[00012]本発明の一態様は、プロセスガスが、チャンバ内のガス入口からそこを通ってシャワーヘッド内のガス出口へ流れる、空間（すなわち、該ガス入口プレナム）の側部を包囲するガス密閉スカートである。該ガス密閉スカートがこのガス包囲機能を実行するため、該ガス密閉スカートが、該サスペンションをプロセスガスへの曝露から保護するように、該サスペンションを、該ガス密閉スカートによって包囲された該空間の外部に位置決めすることができることが好ましい。
【００１３】
[00013]より具体的には、上記ガス密閉スカートは、チャンバ壁または上記シャワーヘッドのいずれかに接続されているが、その両方には接続されていない。該チャンバ壁または該シャワーヘッドのいずれかに接続されていない該ガス密閉スカートの上端部または下端部は、該ガス密閉スカートの外面の面積の３分の１くらいの総面積を有する多数のギャップによって、該チャンバ壁または該シャワーヘッドのいずれかから離されている。ギャップの数は、好ましくはゼロである。
【００１４】
[00014]本発明の第２の態様は、１つ以上のサスペンション壁を有するサスペンションであり、該サスペンション壁の各々は、該サスペンション壁の面積の少なくとも５％を集合的に占める１つ以上の開口を含む。該開口は、上記プロセスチャンバ内のガスに曝露される該サスペンション壁の面積を低減することにより、該サスペンションの熱応力を低減し、それにより、該サスペンションとこのようなガスとの間の熱伝達の速度を低減する。
【００１５】
[00015]上記開口は、最初に、チャンバコンポーネントを冷却することなく、該チャンバの蓋が何らかの事情により開いて、該チャンバ内部が大気に曝露された場合に、該サスペンション壁内の応力（熱衝撃）を低減するのに特に有利である。該開口は、該チャンバ内に突入する、大気圧の冷気に曝露される該サスペンション壁の面積を低減し、それにより、該サスペンション壁の冷却速度が低減される。
【００１６】
[00016]本発明の第３の態様は、１つ以上のサスペンション壁を有するサスペンションであり、該サスペンション壁の各々は、該サスペンション壁内の１つ以上の裂け目の実質的に垂直な配列を含む。１つ以上の裂け目の実質的に垂直な配列は、実質的に垂直方向に細長い単一の裂け目、あるいは、実質的に垂直方向に離れている何らかの形状の複数の裂け目のいずれかとすることができる。本特許明細書及び請求項のために、「実質的に垂直な」とは、鉛直の４５度内を意味する。裂け目は、スリット、穿孔、または、該サスペンション壁を完全に貫通して延びる何らかの形状の開口とすることができる。代替として、裂け目は、該サスペンション壁を完全に貫通して延びていない溝または切り欠きとすることができる。有利には、該裂け目は、該裂け目の場所にある該壁を弱めることにより、サスペンション壁の応力を改善し、それによって、熱応力に応じた該壁の水平方向のたわみまたは座屈を容易にすることができる。
【００１７】
[00017]本発明の第４の態様は、上記サスペンション壁のうちの少なくとも１つを、それぞれの中心部が同一平面である複数のサスペンション壁と置き換えることを備える。１つのサスペンション壁を、２つ、３つまたはそれ以上の同一平面サスペンション壁と置き換えることは、各サスペンション壁の幅を、それぞれ、約２、３またはそれ以上低減し、それに応じて、各サスペンション壁における何らかの熱誘導性応力の水平方向成分が低減される。
【好ましい実施形態の詳細な説明】
【００１８】
１．プロセスチャンバの概観
[00030]図１及び図２は、本発明によるつるされたシャワーヘッド２０及びガス密閉スカート７０を含むプロセスチャンバを示す。本発明について説明する前に、該プロセスチャンバの他のコンポーネントについて説明する。
【００１９】
[00031]上記プロセスチャンバは、被加工物または基板１０に、フラットパネルディスプレイまたは半導体等の電子デバイスの該被加工物上への製作における一連の工程のうちの１つの工程である化学的プロセスを受けさせるように意図された真空チャンバである。該被加工物は、チャックまたはサセプタとも呼ばれる被加工物支持体１２によって、該チャンバ内で支持されている。該チャンバ内で処理される被加工物１０の一般的な実施例は、フラットパネルディスプレイがその上に製作される矩形状ガラス基板、または、集積回路がその上に製作される円形の半導体ウェハを含む。
【００２０】
[00032]上記プロセスチャンバは、該チャンバ内部のための真空包囲を提供するハウジングまたはチャンバ壁１４、１６、１８を有する。図示の実施形態において、該チャンバの側部壁及び底部壁は、単一の壁１４として実施されている。該チャンバ壁の上部は、ヒンジで連結された蓋１６及びガス入口マニホールド上部壁１８によって提供されている。作業者は、蓋１６を起こし、または取り外すことにより、該チャンバの内部にアクセスすることができる。Ｏリング４５、４６、４８（一部は図示せず）は、該チャンバ側部と底部壁１４、チャンバ蓋１６及びガス入口マニホールド上部壁１８との間の真空シールを提供する。チャンバ側部及び底部壁１４、チャンバ蓋１６及びガス入口マニホールド上部壁１８は、全て該チャンバ壁の一部とみなされる。
【００２１】
[00033]上記被加工物上に半導体または他の電子デバイスを製作するプロセスを実行する際には、１種以上のプロセスガスが、ガス入口マニホールドを介して該チャンバ内に一定量供給される。該ガス入口マニホールドは、ガス入口マニホールド上部壁１８と、（ディフューザまたはガス分配プレートとも呼ばれる）シャワーヘッド２０と、（以下の３つの段落で定義する）ガス入口マニホールド側壁とを含み、これら全ては、集合的に、本願明細書においてガス入口プレナム３０と呼ぶ空間を包囲し、該プレナムは、該ガス入口マニホールドの内部領域を構成する。
【００２２】
[00034]少なくとも１つのガス入口流路２６は、外部のガス源（図示せず）とガス入口プレナム３０との間に結合されている。図１の実施形態において、該ガス入口流路は、ガス入口マニホールド上部壁１８を貫通して延びている開口または管である。該ガス源は、プロセスガスをガス入口流路２６に供給し、該ガスは、該流路からガス入口プレナム３０内へ流れ、その後、該ガス入口プレナムから、シャワーヘッド２０内のガス出口流路２２を通って該チャンバの内部に流れる。数百または数千のガス出口流路２２は、典型的には、該シャワーヘッドの全域に均一に分配されている。
【００２３】
[00035]図示しない従来の真空ポンプは、上記チャンバ内を所望の真空レベルに維持し、上記プロセスガス及び反応生成物を該チャンバから環状排出スリット３１を介して環状排出プレナム３２内へ排出し、その後、図示しない排出チャネルを介して該ポンプへ排出する。
【００２４】
[00036]上記ガス入口マニホールド側壁は、該ガス入口マニホールド上部壁１８とシャワーヘッド２０との間に延びるガスシールを集合的に提供する１つ以上のプロセスチャンバコンポーネントとして画成されている。図２に示す好ましい実施形態において、（以下に説明する）本発明の新規なガス密閉スカート７０は、該ガス入口マニホールド側壁として機能する。ガス密閉スカートを欠いているが、他の方法で同等にすることが出来る代替実施形態においては、サスペンション５０が該ガス入口マニホールド側壁として機能する。
【００２５】
[00037]上記ガス入口マニホールド側壁は、十分な気密シール、すなわち、ガス漏れに対して十分なインピーダンスを提供しなければならず、そのため、ガス入口プレナム３０に流入するガスのほとんどは、該ガス入口マニホールド側壁内のギャップを通って漏出するというよりは、シャワーヘッドガス出口流路２２を流れることによって、該プロセスチャンバの内部に入ることになる。許容可能な漏れの量は、該被加工物に対して実行されるプロセスに依存するが、たいていのプロセスにおいては、該漏れは、１０％未満にしなければならない。すなわち、ガス入口流路２６を通って該ガス入口プレナムに入る１０％未満のガス（１０分の１）は、該ガス入口マニホールド側壁を介して漏出されるべきであり、そのため、該ガスの少なくとも９０％は、ガス出口流路２２を介して該プロセスチャンバ内に一定量供給されなければならない。最悪の場合でも、該ガス入口プレナムに入るガスの４０％以下は、該ガス入口マニホールド側壁を介して漏出すべきである。
【００２６】
[00038]上記ガス入口マニホールドは一般に、ガスがガス入口流路２６から直線状経路で、上記シャワーヘッドの中心の直接隣接するガス出口流路２２に流れるのを妨げ、それにより、該シャワーヘッドの中心及び周辺を通る各ガス流量を均等にするのに役に立つガス入口デフレクタ２８を含む。図１の実施形態において、ガス入口デフレクタ２８は、ガス入口流路２６の直径よりもわずかに大きい直径を有し、かつ図示しないポストによって該ガス入口流路の下につるされた円形ディスクからなる。
【００２７】
[00039]好ましい実施形態において、シャワーヘッド２０は、３ｃｍ厚のアルミニウム製プレートである。好ましくは、該シャワーヘッドは、上記チャンバが真空状態となったとき、大気圧下で著しく変形しないように十分な厚さにすべきである。
【００２８】
[00040]シャワーヘッド２０は、その周辺部が、１つ以上のサスペンション壁５０を備える柔軟なサスペンションによってつるされている。該サスペンションの柔軟性は、該シャワーヘッドの温度が上昇及び下降する際の、該シャワーヘッドの径方向の膨張及び収縮に適応する。該サスペンションについては、以下の「２．シャワーヘッド用フレキシブルサスペンション」のところで詳細に説明する。
【００２９】
[00041]熱化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセス等の、プロセスチャンバ内で実行される幾つかの種類の被加工物製作プロセスは、プラズマなしで実行される。プラズマ化学気相堆積（ｐｌａｓｍａ−ｅｎｈａｎｃｅｄ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＰＥＣＶＤ）プロセスまたはプラズマエッチングプロセス等の他の多くのプロセスは、プラズマを必要としない。プラズマ用に意図されたプロセスチャンバは、プラズマチャンバと呼ばれる。
【００３０】
[00042]ある種類のプラズマチャンバにおいて、プラズマは、該チャンバ内の電極に接続された高周波（ＲＦ）電源（図示せず）による該プラズマへの容量結合電気的パワーにより、該チャンバ内に生成され、または該チャンバ内で持続される。容量結合プラズマチャンバにおいて、シャワーヘッド２０は、典型的には、導電性材料、好ましくは、アルミニウムで構成されており、そのため、該シャワーヘッドは、電極として機能する。このため、高レベルの高周波電力、典型的には、キロワットオーダーの高周波電力を伝導させるために、該シャワーヘッドに対する十分な導電性及び信頼性の電気的接触を提供することが重要である。
【００３１】
[00043]幾つかのプラズマチャンバ構造においては、シャワーヘッド２０は、電気的に接地されたチャンバ壁１４〜１８に直接接続されている。しかし、図示の実施形態は、シャワーヘッド２０が、該シャワーヘッドが陽極として機能するように、上記高周波電源の接地されていない（ＲＦホットの）出力に電気的に接続されるように意図されているプラズマチャンバ構造である。チャンバの側部及び底部壁１４、およびチャンバ蓋１６は、電気的に接地するために接続されており、そのため、陰極として機能する。サセプタまたは被加工物支持体１２も、典型的には電気的に接地されているが、場合によって、一般にバイアス電源と呼ばれる第２の高周波電源に接続することができる。本発明は、該シャワーヘッドに高周波電力が供給されているか否かに関係なく、有用である。
【００３２】
[00044]ガス入口マニホールド上部壁１８及びシャワーヘッド２０には、高周波電力が供給されるため、絶縁ライナ３３、３４、３５、３６が、該高周波電力が供給されるコンポーネントと電気的に接地されたチャンバ蓋１６との間に載置されている。被加工物支持体１２とシャワーヘッド２０との間の該チャンバの領域内のプラズマを集中させるために、該被加工物支持体または該シャワーヘッドの近くの該チャンバ内の他の金属面は、一般に、絶縁ライナで被覆されている。例えば、図１は、チャンバ蓋１６の下面を被覆する絶縁ライナ３７と、チャンバ側壁１４の内面を被覆する絶縁ライナ３８とを示す。
【００３３】
[00045]カバー１９は、概して、作業者が偶発的に、高周波電力が供給される上部壁１８やシャワーヘッドに接触することを防ぐために、チャンバ蓋１６の上部に取り付けられている。カバー１９は、本願明細書で論じる他のチャンバコンポーネントの機能性に対して重要でないため、これ以上議論しない。
【００３４】
[00046]プラズマチャンバにおいて、上記シャワーヘッド内のガス出口流路２２は、該プラズマチャンバ内のプラズマがガス入口プレナム３０内に入るのを防ぐために、プラズマ暗部の幅よりも小さい直径を有するべきである。該暗部の幅ひいては該ガス出口流路の最適な直径は、チャンバ圧力、及び該チャンバ内で実行されることが望まれる特定の半導体製作プロセスに関する他のパラメータに依存する。代替として、解離するのが特に困難な試薬ガスを用いてプラズマプロセスを実行するには、狭い入口と、上述のＣｈａｎｇらへの米国特許第４，８５４，２６３号に記載されているような、幅広で、張り出した出口とを有する流路を使用することが好ましい可能性がある。
【００３５】
[0047]上記チャンバコンポーネントは、該チャンバ内で実行される半導体製作プロセスを汚染せず、かつ上記プロセスガスによる腐食に耐性がある材料から構成されるべきである。アルミニウムは、上記Ｏリング及び絶縁ライナ３３〜３６以外の該チャンバ内の全てのコンポーネントに対して好ましい材料である。
【００３６】
２．シャワーヘッド用フレキシブルサスペンション
[0048]図２及び図３は、上記サスペンションを詳細に示す。シャワーヘッド２０は、１つ以上のフレキシブルサスペンション壁５０を備えるフレキシブルサスペンションによってつるされている。該サスペンションの柔軟性は、該シャワーヘッドの温度が上昇及び下降した際の該シャワーヘッドの径方向の膨張及び収縮に適応する。
【００３７】
[0049]シャワーヘッド２０が膨張する量は、該シャワーヘッドの温度を該シャワーヘッドの幅の両方に比例する。後者の理由により、機械的応力を伴わずに該シャワーヘッドの熱膨張に適応することは、大きなフラットパネルディスプレイ等のより大きな被加工物を処理するのに必要なより大きなシャワーヘッドに関して特に重要である。該被加工物及びサセプタから該シャワーヘッドへの熱伝達を最小化するためには、該シャワーヘッドを３５０°〜４００°に維持しながら、該チャンバ内でＣＶＤプロセスを実行することが望ましい。このような高温において、アルミニウム製シャワーヘッドは、各外形寸法における約１％膨張する。例えば、１０５ｃｍ×１２５ｃｍの幅のシャワーヘッドは、約１２ｍｍ膨張する。該シャワーヘッドの中心の固定された基準点に対して、該シャワーヘッドの各縁部は、この量の半分だけ（０．５％）外側に膨張する。
【００３８】
[0050]シャワーヘッド２０の幅が、上記チャンバの通常動作中の温度上昇に応じて膨張した場合、該シャワーヘッドは、フレキシブルサスペンション壁５０を押して、外側に（すなわち、該サスペンションの面に対してほぼ直角な、該シャワーヘッドの半径に沿った方向に）該シャワーヘッドの膨張量だけたわむ。
【００３９】
[0051]上記シャワーヘッドの重量を支持するために、フレキシブルサスペンション５０の上部は、チャンバ壁１４〜１８に直接的または間接的に接続されており、該サスペンションの下部は、シャワーヘッド２０に直接的または間接的に接続されている。「間接的に接続されている」とは、絶縁ライナまたは取り付けフランジ等の介在コンポーネントを、該サスペンションの上部と該チャンバ壁との間に接続することができることを意味する。同様に、このような介在コンポーネントを、該サスペンションの下部と該シャワーヘッドとの間に接続することができる。
【００４０】
[00052]この特許明細書の全体を通して、２つのコンポーネントが接続されていると記載されている場合、特定の他の方法を除いて、それら２つのコンポーネントは、直接的または間接的に接続することができ、また、それら２つのコンポーネントは、一緒になって取り付けられる２つの別々の構成部材ではなく、単体の構成要素として製作してもよい。例えば、サスペンション５０及びシャワーヘッド２０は、アルミニウムの単体のブロックから機械加工することができる。
【００４１】
[00053]図示の実施形態は、その上にフラットパネルディスプレイが製作される大きな矩形状ガラス基板または被加工物１０を処理することが意図されている。被加工物支持体またはサセプタ１２、ガス入口マニホールド上部壁１８及びシャワーヘッド２０は、断面が矩形状である。該サスペンションは、該シャワーヘッドの４つの側部にそれぞれ接続された４つのサスペンション壁５０を備える。該４つのサスペンション壁の各々は、ガス入口マニホールド上部壁１８と該シャワーヘッドとの間に拡がる平坦な中央部を有するアルミニウム製シートである。該平坦な中央部は、該シャワーヘッドの熱膨張及び収縮に応じて曲げられるように、たわむことができるように十分に薄い。
【００４２】
[00054]４つのシート５０の各々は、上部フランジ５２を形成するために、その上端部近傍で直角に曲げられており、また、図３に示すように、下方フランジ５４を形成するために、その下端部近傍で直角に曲げられている。
【００４３】
[00055]各サスペンション壁５０の上部フランジ５２は、ボルト４０によってガス入口マニホールド上部壁１８に取り付けられている。好ましくは、各上部フランジ５２の該ガス入口マニホールド上部壁への取り付けは、各上部フランジ５２の全幅に及び、かつ該ボルト頭と該上部フランジとの間に位置決めしている、Ｕ字状断面を有するアルミニウムバー４２によって補強されている。図示の実施形態は、各上部フランジ５２に対して１つずつ、４つの補強バー４２を含む。
【００４４】
[00056]各サスペンション壁の下方フランジ５４は、上記シャワーヘッドの縁６０内の溝６２内に滑動可能に設けられている。下方フランジ５４が溝６２から抜けるのを防ぐために、各下方フランジは、複数の取り付け穴５６、５７を有し、各取り付け穴は、該シャワーヘッドの縁から下方へ延びる対応するピン６４を係合する。図２に示すように、該シャワーヘッドの縁は、該ピンを挿入するための空間を形成するために、各ピンに隣接する切り欠き部を含む。挿入後、各ピンの下端部は、該ピンが落ちるのを防ぐ、該シャワーヘッドの縁の小さな外方向突出部の上に該ピンが押し込まれるように、内側に曲げることができる。
【００４５】
[00057]図３に示すように、各下方フランジ５４の中心に近い少数の取り付け穴５６は、上記ピンの直径よりもわずかに大きい直径を有する円形であり、それにより、上記シャワーヘッドの中心と、サスペンション壁５０との間のアラインメントが維持される。残りの取り付け穴５７は、このような方向に沿った、すなわち、該シャワーヘッドの縁に平行で、かつ該サスペンション壁の中央部の平面に直角な水平方向に沿った、該シャワーヘッドと該下方フランジとの間の相対的な熱膨張及び収縮を可能にするように、該下方フランジの長さ方向に沿って平行な方向に細長くなっている。
【００４６】
[00058]上述した図１の実施形態において、フレキシブルサスペンション５０は、シャワーヘッド２０の全重量を支持する。該サスペンションのこの実施形態は、その周辺部近くでのみ該シャワーヘッドを支持しているため、該シャワーヘッドの中央部は、時間がたつにつれてたれる可能性がある。該中央部がたれるのを防ぐには、該サスペンションに、図４に示すようなシャワーヘッド中央部支持体１００〜１０８を付加することが好ましい。
【００４７】
[00059]シャワーヘッド中央部支持体１００〜１０８は、ガス入口マニホールド上部壁１８の中央開口を貫通して延びる管状ガス導管１００を有する。シャワーヘッド２０は、該シャワーヘッドの深さの３分の２に及ぶキャビティを、その上面の中央部に有する。該ガス導管の下端部は、このキャビティ内に延びており、該キャビティの開口の上で、径方向内側に延びる、該シャワーヘッドの相補的フランジの下面に当接するように、該ガス導管の下端部から径方向外側へ延びるフランジによって、該シャワーヘッドの中央部を機械的に支持する。従って、中央部支持体１００〜１０８は、該シャワーヘッドの重量の一部を支持し、フレキシブルサスペンション５０は、残りの重量を支持する。
【００４８】
[0060]径方向に延びる複数のガス流路１０２は、ガス導管１００の内部をガス入口プレナム３０に結合する。下方に延びる１つ以上の流路１０４は、該ガス導管の内部を、該ガス導管の底部と、上記キャビティの下にあるシャワーヘッドガス流路２２の上端部との間のキャビティまたはプレナムに結合する。その結果、ガス導管１００の内部及びガス流路１０２、１０４は、協働してガス入口流路２６として機能する。
【００４９】
[00061]ガス導管１００の上端部は、該ガス導管の高さの調整を可能にする取り付けリング１０６及びジャッキねじ１０８によって、チャンバカバー１９に取り付けられ、かつ該チャンバカバーによって機械的に支持されている。該ガス導管を上げると、シャワーヘッド２０の中央部が上がる。そのため、該ガス導管の高さは、該シャワーヘッドの中央部がたれるのを防ぐために、あるいは、該シャワーヘッドの所望の外観を実現するために、調整することができる。
【００５０】
[00062]取り付けリング１０６は、上記チャンバカバーを貫通して延びるガス導管１００の一部を囲んでいる。取り付けリング１０６は、好ましくはボルトによって、該チャンバカバーに堅く取り付けられている。該ガス導管の上端部は、該ガス導管の高さを、ジャッキねじを回転させることによって調節できるように、複数のジャッキねじによって該取り付けリングの上端部に取り付けられている。具体的には、該ガス導管の上端部は、該ジャッキねじを収容するための複数のねじ穴を有する外側に延びているフランジを有する。各ねじの下端部は、該取り付けリングのねじ穴に延びている。（ジャッキねじは、普通のねじであり、「ジャッキ」という用語は、単に、その機能を説明するものである。）
[00063]以下に説明する本発明の全ての態様は、シャワーヘッド中央部支持体を有する図４の実施形態及びこのような中央部支持体を持っていない図１の実施形態の両方で有用である。
【００５１】
３．冷却中のサスペンション応力の問題
[00064]異なる熱膨張により引き起こされる、サスペンション５０とシャワーヘッド２０との間の応力を最小化するために、該サスペンション及び該シャワーヘッドは、好ましくは、同じ材料、好ましくは、アルミニウムから構成され、その結果、該サスペンション及びシャワーヘッドは、温度変化に応じて、同じ量だけ膨張し、収縮する。また、上述した、細長い穴５７に係合したピン６４によって、各サスペンション壁の下方フランジ５４を該シャワーヘッドに滑動可能に取り付ける方法は、該サスペンション壁と該シャワーヘッドとの間の温度差によって引き起こる可能性がある異なる熱膨張に適応するための、該サスペンション壁と該シャワーヘッドとの間のある量の相対的動きを可能にする。
【００５２】
[00065]しかし、本発明の背景で述べたように、上記サスペンション壁における温度勾配の急速な変化は、いずれは、変形し、ひびが入り、または該サスペンションを裂く可能性がある応力を該サスペンションに引き起こす可能性がある。実際には、このような温度勾配の急速な変化は、一般に、熱ＣＶＤまたはプラズマプロセス工程等の高温プロセス工程のすぐ後に、チャンバパージ工程等の低温工程が続くプロセスシーケンスを実行する場合に、該サスペンション壁の急速冷却によって起こる。また、急速冷却は、最初に、チャンバコンポーネント、特に該シャワーヘッドを室温まで冷却できるようにすることなく、チャンバ蓋１６が何らかの事情で開かれて、サスペンション壁５０が大気に曝露された場合に行われる可能性もある。
【００５３】
[00066]このような急速冷却が行われた場合、サスペンション壁５０は、典型的には、該サスペンション壁は、好ましくは、該シャワーヘッドよりもかなり薄く、それ故、かなり低い熱量を有するため、シャワーヘッド２０よりもかなり速く冷める。該サスペンション壁は、該シャワーヘッドの熱膨張に適応するために外側へ曲げることができるように、極端に柔軟になるように十分に薄くなるように意図されている。対照的に、該シャワーヘッドは、何らかのひずみが、上記被加工物に対して実行されるプロセスにおける空間的な非均一性を引き起こすことがあるため、温度勾配に応じて、該シャワーヘッドの下面の外観の歪みを避けるように十分に厚くすべきである。例えば、好ましい実施形態において、該サスペンション壁は、１ｍｍの厚さを有するアルミニウム製シートであるのに対して、アルミニウム製シャワーヘッドは、３０ｍｍの厚さを有する。
【００５４】
[00067]冷却ガスがガス入口プレナム３０に供給された場合、サスペンション壁５０は、かなり低い熱量を有するため、シャワーヘッド２０よりもかなり速く冷める。また、該シャワーヘッドは、より遅く冷め、より高い熱量を有するため、該シャワーヘッドは、各サスペンションの下方部分が上方部分と同じくらい速く冷めるのを防ぐように、該下方部分に熱を伝達することになる。その結果として生じる、各サスペンション壁５０の冷めた上方部分と熱い下方部分との間の温度勾配は、該上方部分がより急速に冷却されるので、該下方部分よりも速く収縮することになるため、各サスペンション壁における機械的応力を発生させる。温度勾配によって生じるこのような機械的応力は、一般に、熱応力または熱衝撃と呼ばれる。
【００５５】
[00068]本発明は、上記サスペンション壁における熱応力を低減するのに単独または組合わせて有用な４つの解決法を提供する。すなわち、（１）該サスペンション壁がプロセスガスに直接接触することを保護するのに役に立つガス密閉スカート、（２）上記チャンバ蓋が開かれたときの、該サスペンション壁のプロセスガスまたは大気への曝露を低減する、該サスペンション壁の開口、（３）該サスペンション壁の水平方向の座屈またはたわみを容易にする、該サスペンション壁内の１つ以上の裂け目の実質的に垂直方向の配列、（４）そのそれぞれの中央部分が同一平面である複数のサスペンション壁である。
【００５６】
４．ガス密閉スカート
[00069]本発明の一態様は、図１、図２、図４及び図５に示す、プロセスガスが、上記チャンバ壁内のガス入口２６からそこを通って、シャワーヘッド２０内のガス出口２２に流れる上記空間（すなわち、ガス入口プレナム３０）の側部を包囲するガス密閉スカート７０である。
【００５７】
[00070]本発明の背景で説明した、従来技術のつるされたシャワーヘッドにおいては、上記ガス入口プレナムの側部は、上記サスペンション壁によって包囲されている。本発明においては、このガス包囲機能は、該サスペンション壁ではなく、ガス密閉スカート７０によって実行される。その結果として、本発明は、該ガス密閉スカートによって包囲された空間（すなわち、ガス入口プレナム３０）の好ましくは外部にサスペンション壁５０を位置決めすることを可能にし、そのため、該ガス密閉スカートは、図１、図２、図４及び図５に示す好ましい実施形態の場合と同様に、ガス入口プレナム３０とサスペンション壁５０との間に入れられている。この好ましい実施形態において、該ガス密閉スカートは、該サスペンション壁が、該チャンバに入るプロセスガスに直接接触することから保護し、それにより、該チャンバ内で高温プロセスを実行した後に、冷却プロセスガスが急激に供給された場合に、該サスペンションの冷却速度及び温度勾配を低減する。
【００５８】
[00071]図４の代替実施形態においては、フレキシブルサスペンション壁５０は、ガス入口プレナム３０の外部にあるが、該サスペンションは、該ガス入口プレナム内にあるシャワーヘッド中央部支持体１００をさらに含む。すなわち、中央部支持体１００は、ガス密閉スカート７０によって、該プロセスガスに直接接触することから保護されていない。
【００５９】
[00072]次に、図示の実施形態ではなく、本発明の概要説明に戻ると、ガス密閉スカート７０は、チャンバ壁１４〜１８に隣接する上方部分と、シャワーヘッド２０に隣接する下方部分との間に延びている。次の３つの段落で説明するように、「隣接する」とは、「〜に接続されている」、「当接している」、または、「以下の段落で明示された１つ以上のギャップによって隔てられている」ことを意味する。
【００６０】
[00073]ガス密閉スカート７０は、上記チャンバ壁または上記シャワーヘッドのいずれか一方に接続されているが、それらの両方には接続されていない。すなわち、該ガス密閉スカートの上端部が該チャンバ壁に接続されているか、または、該ガス密閉スカートの下端部が該シャワーヘッドに接続されているかのいずれかであり、その両方ではない。そのため、該チャンバ壁及び該シャワーヘッドの両方に接続されているサスペンション５０とは違って、該ガス密閉スカートは、該シャワーヘッドの重量を支えておらず、該スカートは、該シャワーヘッドと該チャンバ壁との間の距離によって制限されることなく、膨張し、または収縮するより大きな自由度を有する。該チャンバ壁または該シャワーヘッドのいずれか一方に接続されていない、該ガス密閉スカートの上端部または下端部は、該ガス密閉スカートの「接続されていない」端部と呼ばれる。
【００６１】
[00074]先の段落で用いられている専門用語を明確にするため、ガス密閉スカート７０の上端部がチャンバ壁１４〜１８に接続されている場合、該ガス密閉スカートの下端部は、該ガス密閉スカートの「接続されていない端部」であり、また、「上記一方のコンポーネント」は、シャワーヘッド２０である。逆に、該ガス密閉スカートの下端部が該シャワーヘッドに接続されている場合、該ガス密閉スカートの上端部は、該ガス密閉スカートの「接続されていない端部」であり、また、「上記一方のコンポーネント」は、該チャンバ壁である。
【００６２】
[00075]ガス密閉スカート７０は、チャンバ壁１４〜１８またはシャワーヘッド２０のいずれか一方に接続されていないため、該ガス密閉スカートの上記接続されていない上端部または下端部は、多数のギャップにより、上記一方のコンポーネントから離すことができ、該ギャップの数は、ゼロ以上である。該ギャップの数がゼロの場合には、以下に詳細に説明する図６及び図７の実施形態によって図示されるように、該ガス密閉スカートの接続されていない端部が上記一方のコンポーネントに当接することを意味する。また、以下に説明するように、図８は、該ガス密閉スカートと該サスペンションとの間のゼロでないギャップを図示する。
【００６３】
[00076]上記ガス密閉スカートは、上記チャンバ壁、上記シャワーヘッド、該ガス密閉スカート及び上述のギャップが集合的に、ガス入口プレナム３０、すなわち、プロセスガスが、ガス入口流路２６からそこを通ってガス出口流路２２へ流れることができる空間を包囲するように、該ガス密閉スカートが、該チャンバ壁と該シャワーヘッドとの間の領域の側部を取り囲むように設置されている。（本願明細書において、「取り囲む」という用語は、円形形状という意味を含むことなく、上述した領域の側部を帯状に囲むか、または、囲むことを意味する。）
[00077]上述したように、上記ガス密閉スカートは、該ガス密閉スカートが上記ガス入口プレナムとサスペンション壁５０との間に入れられるように、すなわち、サスペンション壁５０がガス入口プレナム３０の外部にあるように、サスペンション壁５０の半径方向内側に、好ましくは位置決めされる。ガス密閉スカート７０は、上記ギャップの数が、先の段落で明示したようにゼロである場合、すなわち、該ガス密閉スカートの接続されていない上端部または下端部と、該ガス密閉スカートが接続されていないコンポーネントとの間にギャップがない場合に、ガス入口プレナム３０を通って流れる上記プロセスガスが、該サスペンションに接触することを完全に阻止することになり、この場合、このようなコンポーネントは、先の段落で説明したように、チャンバ壁１４〜１８またはシャワーヘッド２０のいずれかである。
【００６４】
[00078]逆に、このようなギャップがある場合には、ガス入口プレナム３０に入るプロセスガスの一部は、該ギャップを通って漏れて、サスペンション壁５０に接触し、それによって望ましくないことに、該サスペンション壁を冷却してしまう。該ギャップを介して漏れるプロセスガスの割合は、該ギャップの総面積と、該ガス密閉スカートの内面７４、すなわち、ガス入口プレナム３０に対向する、すなわち、該ガス入口マニホールドの内部３０に対向する面の面積との比におおよそ比例する。該サスペンション壁を、該プロセスガスの流れによる好ましくない冷却から実質的に保護する該ガス密閉スカートのために、本発明は、該ギャップの総面積が、該ガス密閉スカートの内面の面積の３分の１より大きくないように、好ましくは、１０分の１より大きくならないようにすることが意図されている。
【００６５】
[00079]ガス入口マニホールド上部壁１８及びシャワーヘッド２０の断面が矩形状である図示の好ましい実施形態において、ガス密閉スカート７０は、好ましくは、該ガス入口マニホールド上部壁の４つの側部にそれぞれが接続された４つのセグメントを備える。該４つのセグメントの各々は、好ましくは、矩形状のアルミニウム製シートである。
【００６６】
[00080]ガス密閉スカート７０の各シートの下端部は、好ましくは、該ガス密閉スカートと上記シャワーヘッドとの間のギャップのサイズを最小化するように、該シャワーヘッド２０の縁６０に隣接してつるされている。図２に示す好ましい実施形態において、該シャワーヘッドの縁６０の上面は、該シャワーヘッドの周辺部に近接しており、かつ該周辺部に平行な溝６６を含む。該ガス密閉スカートの各シートの下端部は、溝６６の中まで延びており、それにより、該シャワーヘッドの上面より下に延びている。該シャワーヘッドが、上昇した温度に応じて膨張した場合、溝６６の径方向内側壁は、ガス密閉スカート７０の各シートの下端部に当接して、該下端部を外側へ押す。その結果として、該ガス密閉スカートと該シャワーヘッドとの間のいかなるギャップも無視してよくなり、それにより、該ガス密閉スカートと該シャワーヘッドとの間に良好なガスシールが形成される。
【００６７】
[00081]「２．シャワーヘッド用のフレキシブルサスペンション」というタイトルの先の項で説明したように、ガス密閉スカート７０の各シートは、好ましくは、たわむように十分に薄くする。好ましい実施形態において、各シートは、１ｍｍ厚のアルミニウムである。該ガス密閉スカートは柔軟であるため、該シャワーヘッドが、上記チャンバの作動中に加熱されて、径方向に膨張した場合、該シャワーヘッドの縁は、該ガス密閉スカートの各柔軟なシート７０の当接している下端部を径方向外側へ押す可能性があり、そのため、該ガス密閉スカートは、該シャワーヘッドに接触したままとなる。その結果として、該ガス密閉スカートと該シャワーヘッドとの間のいかなるギャップも、該チャンバの作動中に、該ガス密閉スカート及び該シャワーヘッドが受ける全ての温度において、無視してよい状態のままである。上記の段落「２．シャワーヘッド用のフレキシブルサスペンション」の第２の段落で述べたように、アルミニウム製シャワーヘッド２０の各側部は、プラズマチャンバの典型的な作動温度において、その中央部に対して、約０．５％膨張する。そのため、該ガス密閉スカートの各シートは、好ましくは、径方向外側へ（すなわち、該シートの面に対して垂直に）該ガス密閉スカートの１つの側部の水平方向の幅の少なくとも０．５％だけ曲がるように十分に柔軟である。
【００６８】
[00082]ガス密閉スカート７０の各矩形状アルミニウム製シートの上端部は、チャンバ壁１４〜１８に接続することができる上部フランジ７２を形成するために、好ましくは直角に曲げることができる。すなわち、４つのアルミニウム製シートの各々の上端部は、上部フランジ７２として機能し、該上部フランジから下方へ延びる各シートの残りの部分は、ガス密閉スカート７０として機能し、また、上部フランジ７２は、ガス密閉スカート７０をチャンバ壁１４〜１８に接続する。
【００６９】
[00083]好ましくは、４つの上部フランジ７２の各々は、４つのサスペンション壁５０の上部フランジ５２をガス入口マニホールド上部壁１８にボルトで固定するのに用いられるのと同じボルト４０を用いて、ガス入口マニホールド上部壁１８に固定される。上記ガス密閉スカートの上部フランジ７２は、好ましくは、該ボルトから、該サスペンションの上部フランジ５２よりも長い距離、径方向内側に延びており、そのため、ガス密閉スカート７０は、該サスペンション壁５０から径方向内側に離間している。該ガス密閉スカートと該サスペンション壁との間の径方向間隔は、それらが熱膨張や収縮を受けたときに、それらが互いに接触することを防ぐのに十分大きくなければならない。好ましい実施形態において、この径方向間隔は、室温で約５ｍｍである。
【００７０】
[00084]図６、図７及び図８は、ガス密閉スカート７０の下端部に隣接している、または、当接しているシャワーヘッド縁６０の部分の代替デザインを示す。
【００７１】
[00085]図６の実施形態において、上記ガス密閉スカートの各シートは、シャワーヘッド縁６０の径方向外側面に当接するように、該シャワーヘッドの上面の下まで延びている。この実施例においては、該ガス密閉スカートの各シートは、好ましくは、該シャワーヘッドが冷却されるときに（すなわち、室温で）該ガス密閉スカートの垂直方向に延びているシートの上端部が、該シャワーヘッド縁の周辺部のやや径方向内側にくるような位置で、該チャンバ壁に接続されている。すなわち、該ガス密閉スカートの下端部は、全ての温度において、該シャワーヘッド縁と該ガス密閉スカートの下端部との間にある程度の張力が保たれるように、該上端部と比較して外側へそらされており、それにより、該ガス密閉スカートと該シャワーヘッドとの間のいかなるギャップも、全ての温度において、無視できるような状態にされる。
【００７２】
[00086]図７の実施形態においては、上記ガス密閉スカートの最下端部は、シャワーヘッド２０の上面のわずかに上にある。シャワーヘッド縁２０の上面は、その径方向外側面が、該ガス密閉スカートの各シートの下端部の径方向内側面に当接している上方突出隆起部またはストップ６８を含む。隆起部６８は、該シートと該ガス密閉スカートとの間のいかなるギャップも無視できるように、該ガス密閉スカートの各シートの全幅に沿って、該シャワーヘッドの周辺部と平行に延びている。図６の実施形態と同様に、該ガス密閉スカートの各シートは、好ましくは、該シャワーヘッドが冷却されるときに、該ガス密閉スカートの垂直方向に延びているシートの上端部が、該シャワーヘッド縁の隆起部６８の外側面のわずかに径方向内側にあるような位置で、上記チャンバ壁に接続されている。
【００７３】
[00087]図８の実施形態においては、上記ガス密閉スカートは、シャワーヘッド２０のどの部分にも当接していないが、該ガス密閉スカートの最下端部は、シャワーヘッド縁６０の上面に近接して位置決めされている。該ガス密閉スカートの下端部と、該シャワーヘッドとの間のギャップの総面積は、上記指定した最大面積と同じくらいの大きさにするべきである。
【００７４】
[00088]上記ガス密閉スカートの接続されていない端部は、図示の実施形態における底端部であるが、本発明は、該ガス密閉スカートの接続されていない端部が上端部であり、該ガス密閉スカートの底端部が上記シャワーヘッドに接続されている代替の実施も包含する。
【００７５】
５．サスペンション壁の表面積を低減する開口
[00089]「３．冷却中のサスペンション応力の問題」の項で説明した応力を改善または回避するために、本発明の第２の態様は、各サスペンション壁５０に開口８０を提供することを備える。このような開口は、上記プロセスチャンバ内のガスに曝露される該サスペンション壁の表面積を減らし、それにより、該サスペンション壁と該ガスとの間の熱伝達を減らす。従って、室温大気圧の冷たい空気が該チャンバ内に流れ込むように、上記チャンバ蓋が開かれた場合、該開口は、該サスペンション壁の冷却速度を低減し、それにより、該サスペンション壁内の応力（熱衝撃）を低減する。
【００７６】
[00090]サスペンション壁５０と、上記プロセスチャンバ内のガスとの間の熱伝達を実質的に低減するには、各サスペンション壁内の開口８０が、ガスに曝露される該サスペンション壁の部分、すなわち、チャンバ壁１４〜１８とシャワーヘッド２０との間に垂直に延びる部分の総面積の少なくとも５％、好ましくは、少なくとも４分の１を集合的に占めなければならない。ここでいう「総面積」は、該サスペンション壁の実線部分の面積と、開口８０の面積との両方を含む。代替として、本発明のより厳しくない表現では、各サスペンション壁内の開口８０は、該サスペンション壁の面積の少なくとも５％、好ましくは、少なくとも４分の１を集合的に占めなければならないということである。開口８０の総面積は、該開口のうちの幾つかを介して挿入されたボルトまたはファスナによって占められて、または覆われている任意の面積を含まない。
【００７７】
[00091]図９は、開口８０が、各サスペンション壁５０の垂直方向に延びている部分の面積の約３分の２を占めている好ましい実施形態を示す。４つのサスペンション壁の各々は、各開口８０が、該サスペンション壁の垂直方向高さのほぼ全てに及ぶように、垂直方向に伸長している。この好ましい実施形態において、開口間の横方向間隔は、各開口幅の約半分であり、そのため、該開口は、各サスペンション壁の垂直方向部分の面積の約３分の２を占める。
【００７８】
[00092]図１０は、開口８０が、チャンバ壁１４〜１８またはシャワーヘッド２０のいずれかに接続されていない上記サスペンションの端部まで延びている代替実施形態を示す。図示の実施形態において、該サスペンションの接続されていない端部は、各サスペンション壁５０の底端部における下方フランジ５４であるため、各開口８０は、隣接する開口８０間の下方フランジに径方向に延びる「フィンガ」を形成するように、該下方フランジを越えてまで延びている。代替実施形態においては、各フィンガの下端部は、該シャワーヘッド縁内の対応するピン６４に係合する取り付け穴５６、５７の一方を含み、そのため、該サスペンションの各下端部における開口８０の数は、取り付け穴５６、５７の数よりも小さい。
【００７９】
[00093]図９の好ましい実施形態と比較して、図１０の代替実施形態は、（１）上記サスペンションが、矢印８２の方向に、すなわち、該サスペンション壁の面の水平方向に、膨張及び収縮した場合に、各サスペンション内の応力をさらに低減する、（２）各フィンガがねじれて、該シャワーヘッドと該サスペンションとの間の異なる熱膨張に適応できるようにするという利点を有する。しかし、図１０の代替実施形態は、（１）図９の実施形態と比較して、下方フランジ５４内の取り付け穴５６、５７と、該シャワーヘッド縁内の対応するピン６４とを位置合わせするのがより困難になる可能性がある、（２）該下方フランジの該「フィンガ」が、作業者により該シャワーヘッドが該サスペンションに取り付けられることにより、何らかの事情で曲げられることに多少影響を受けるという、２つの潜在的に不都合な点を有する。
【００８０】
[00094]図１１は、各開口８０が、サスペンション側壁５０から完全に切り欠けられておらず、その代わりに、該開口の周囲の部分のみがカッティングされ形成されて、１つの縁部（図示の実施形態における左側の縁部）は、変わらず残っている図９の様々な実施形態を示す。該変わらず残っている縁部は、該開口の周辺の該サスペンション側壁の部分８１を、該開口を形成するように外側へ押せるようにするヒンジとして機能する。
【００８１】
６．１つ以上の裂け目の垂直方向配列
[00095]上記の「３．冷却中のサスペンション応力の問題」という項で説明した上記サスペンション壁における熱誘導応力を改善するために、本発明の第３の態様は、各サスペンション壁５０に、１つ以上の裂け目の少なくとも１つの実質的に垂直方向の配列を提供することを備える。該裂け目は、該裂け目の位置における該壁を弱くすることにより、サスペンション壁における応力を改善し、それにより、熱応力に応じた該壁の水平方向のたわみまたは座屈を容易にすることができる。このようなたわみまたは座屈は、繰り返し発生する応力が、最終的に、該壁を変形させ、該壁にひびを入れ、あるいは、該壁を引き裂くことになるリスクを低減するように、該応力を解放することができる。
【００８２】
[00096]裂け目は、切断、穿孔または打ち抜き等の何らかの手段により、サスペンション壁に形成することができる。さらに、裂け目は、どのような形状にもすることができ、該サスペンションの全体を貫いて延びる必要はない。例えば、裂け目は、スリット、打ち抜き穴、または、該サスペンション壁の全体を貫いて延びる形状の開口とすることができる。このような裂け目は、例えば、該壁から何らかの材料を取り除くことなく、切り込みを形成するように、該サスペンション壁を切断、または、穿孔することにより、形成することができ、または、開口を作成するように壁から材料を取り除くことによって、形成することができる。代替として、裂け目は、該サスペンション壁の全体を貫いて延びない溝またはノッチとすることができる。しかし、ファスナは、上記開口が、該サスペンション壁のたわみや座屈を容易にする機能を妨げる可能性があるため、裂け目は、該サスペンション壁を別の対象物に堅く取り付けるボルトまたは他のファスナによって占められている開口を含まない。
【００８３】
[00097]１つ以上の裂け目の実質的に垂直方向の配列は、実質的に垂直方向に細長い単一の裂け目（図１２）、または、実質的に垂直方向に離間している、何らかの形状の複数の裂け目（図１３）のいずれかとすることができる。図１２は、複数の垂直方向に細長い裂け目８４を有するサスペンション壁５０を示し、この場合、各垂直方向に細長い裂け目８４は、該サスペンションの材料が取り除かれないように形成された垂直方向に向けられたスリットからなる。図１３は、複数の垂直方向に細長い裂け目８４を有するサスペンション壁５０を示し、この場合、各垂直方向に細長い裂け目８４は、垂直方向に離間した複数の円形開口８６からなる。
【００８４】
[00098]本特許明細書及び請求項のために、「実質的に垂直に」とは、鉛直の４５度以内を意味する。実質的に垂直方向に離間している何らかの形状の複数の裂け目の場合、該複数の裂け目は、同一線上にある必要はなく、該複数の裂け目は、鉛直の４５度以内に向いている細長い領域内に位置していることで十分である。
【００８５】
[00099]１つ以上の裂け目を、各サスペンション壁に、水平方向にではなく、実質的に垂直方向に配列することは、最良の応力低減を実現するのに重要である。具体的には、サスペンション壁内の裂け目の実質的に垂直方向の配列は、該サスペンション壁の面の水平方向の（矢印８２の方向）該サスペンション壁のたわみまたは座屈を容易にし、それにより、応力の水平方向成分が解放される。サスペンション壁の水平方向の応力は、典型的には、内側または外側にたわむ該サスペンション壁によって解放することができる。しかし、本発明による裂け目の実質的に垂直方向の配列がない場合には、各サスペンション壁の（図３における上部フランジ５２等の）上方部分が、典型的には、その幅に沿って複数の箇所でチャンバ壁１４〜１８にボルトで堅く固定されており、また、各サスペンション壁の（図３における下方フランジ５４等の）下方部分が、典型的には、シャワーヘッド２０の縁６０に堅く接続されており、あるいは、その水平方向の膨張が、細長い取り付け穴５７の幅によって制限されるため、水平方向の応力は、典型的には、容易に解放することができない。
【００８６】
７．同一平面サスペンション壁
[00100]上記の「３．冷却中のサスペンション応力の問題」という項で説明した上記サスペンション壁における熱誘導応力を改善するために、本発明の第４の態様は、少なくとも１つのサスペンション壁５０を、図１４に示すような複数の同一平面サスペンション壁５０と置き換えることを備える。
【００８７】
[00101]より正確に言えば、同一平面として本願明細書で説明したサスペンション壁５０は、実際には、そのそれぞれの中央部分においてのみ同一平面である。このようなサスペンション壁は、上方部分と下方部分との間に中央部分を有し、この場合、該上方部分は、チャンバ壁１４〜１８に接続されており、該下方部分は、シャワーヘッド２０に接続されている。該上方部分及び下方部分は、同一平面ではないフランジ５２、５４を含んでもよい。しかし、少なくとも２つの該サスペンション壁は、同一平面である中央部分を有する。好ましくは、該２つのサスペンション壁の同一平面の中央部分は、垂直方向のギャップ８８によって水平方向に離されている。
【００８８】
[00102]同一平面のサスペンション壁の数を変数Ｎで表す場合、各同一平面の壁は、置き換わる単一のサスペンション壁の幅と比較して、約Ｎ倍低減された幅を有することになる。各同一平面の壁の幅は、該同一平面の壁の間のギャップ８８が、各同一平面の壁の幅の少なくとも数分の一である幅を有する場合、より大きな倍数だけ低減されることになる。
【００８９】
[00103]図１４に示す本発明の実施形態と、図３に示す従来技術のデザインとを比較すると、図３の２つの長いサスペンション壁５０は、図４のデザインにおいては、おおよそ３分の１の幅の３つの壁（Ｎ＝３）に置き換えられている。図３の２つのより短いサスペンション壁は、図４においては、おおよそ半分の幅の２つの壁（Ｎ＝２）に置き換えられている。
【００９０】
[00104]サスペンション壁の幅を低減すると、それに応じて、該サスペンション壁における任意の熱誘導応力の水平方向成分が低減される。そのため、本発明は、該サスペンション壁が、このような応力に応じて、いずれ、変形、亀裂または引き裂きに遭うリスクを低減しなければならない。
【００９１】
[00105]シャワーヘッド２０が、図１４に示すように矩形状である場合、該シャワーヘッドの４つの側方部のうちの所定の１つに接続された上記サスペンション壁は、同一平面にすべきであり、それぞれ該シャワーヘッドの２つの隣接する側部に接続された該サスペンション壁は、直角にすべきである。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明のガス密閉スカートを含むプラズマチャンバの部分的概略側面断面図である。
【図２】サスペンション、シャワーヘッド及びガス密閉スカートの垂直断面図である。
【図３】本発明の好ましい実施形態が従来技術のデザインと同じものを使用する特徴を示すサスペンションの平面図である。
【図４】図１のものと同様で、シャワーヘッド用の中心支持体をさらに含むプラズマチャンバの部分概略側面断面図である。
【図５】図１、図２及び図４のガス密閉スカートの斜視図である。
【図６】図２のものと同様であるが、ガス密閉スカートの下端部に隣接するシャワーヘッドの縁の部分の代替実施形態を示す、サスペンション、シャワーヘッド及びガス密閉スカートの垂直断面図である。
【図７】図２のものと同様であるが、ガス密閉スカートの下端部に隣接するシャワーヘッドの縁の部分の代替実施形態を示す、サスペンション、シャワーヘッド及びガス密閉スカートの垂直断面図である。
【図８】図２のものと同様であるが、ガス密閉スカートの下端部に隣接するシャワーヘッドの縁の部分の代替実施形態を示す、サスペンション、シャワーヘッド及びガス密閉スカートの垂直断面図である。
【図９】本発明の第２の態様による垂直方向に延びる細長い開口を有するサスペンションの１つの壁の側面図である。
【図１０】その開口が、サスペンションの底端部にまで延びている、サスペンションの代替実施形態の１つの壁の側面図である。
【図１１】各開口が、該開口の周辺部の一部のみを切断して、一つの縁部は残すことによって形成されたサスペンションの第２の代替実施形態の１つの壁の側面図である。
【図１２】本発明の第３の態様による、１つ以上の垂直方向に細長い裂け目を有するサスペンションの１つの壁の側面図である。
【図１３】サスペンションが、裂け目の１つ以上の垂直方向の配列を有し、該裂け目の各垂直方向の配列が、概して垂直方向に離間した複数の裂け目を備える代替実施形態の１つの壁の側面図である。
【図１４】本発明の第４の態様による、垂直方向ギャップによって隔てられた複数の同一平面サスペンション壁を備えるサスペンションの平面図である。
【符号の説明】
【００９３】
１０…被加工物、１２…被加工物支持体、チャック、サセプタ、１４…チャンバ壁、１４…チャンバ側部及び底部壁、１５…チャンバ壁、１６…チャンバ壁、１６…蓋、１７…チャンバ壁、１８…チャンバ壁、１８…上部壁、ガス入口マニホールド、１９…（機能しない）カバー、２０…シャワーヘッド／ディフューザ、２２…ガス出口流路、２６…ガス入口流路、２８…ガス入口流路の前のデフレクタ、３０…（ガス入口マニホールドの内部領域の）ガス入口プレナム、３１…排出スリット、３２…排出プレナム、３３…絶縁ライナ、３４…絶縁ライナ、３５…絶縁ライナ、３６…絶縁ライナ、３７…絶縁ライナ、３８…絶縁ライナ、４０…上部フランジと上部壁との間のボルト、４２…Ｕ字状バー、４５…Ｏリング、４６…Ｏリング、４７…Ｏリング、４８…Ｏリング、５０…サスペンション壁、５２…上部フランジ、５４…下方フランジ、５６…下方フランジ内の円形穴、５７…下方フランジ内の細長い穴、６０…シャワーヘッドの縁、６２…（外部サスペンションの下方フランジに係合するための）シャワーヘッドの縁内のスロット、６４…（外部サスペンションの下方フランジに係合するための）シャワーヘッドの縁内のピン、６６…（ガス密閉内部スカートに係合するための）シャワーヘッド縁の上面内の溝、６８…隆起部、図２Ｂ、７０…ガス密閉スカート（内部スカート）、７２…スカートの上部フランジ、７４…スカートの内面、８０…サスペンション壁内の開口、８１…ヒンジ型開口内の材料、８２…サスペンション壁の面内の水平方向（両方向矢印）、８４…垂直方向の裂け目、８６…裂け目内の開口、１００…中央支持体、管状ガス導管、１０２…側方ガス流路、１０４…下方ガス流路、１０６…取り付けリング、１０８…ジャッキねじ。
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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