(57)【要約】      （修正有）【課題】光電池セルの製造中に実施される、ＮＦ３プラズマなどを使用した一般的な洗浄プロセスに対して、実質的に耐性であるという特性を有するダイヤモンドライクカーボンコーティングが施された基板キャリアを提供する。【解決手段】保持フレーム２０３、サブキャリア保持面２１３、一又は複数のサブキャリアを横方向に保持するように構成される、少なくとも１つのサブキャリア保持凹部１０１Ａ、及びサブキャリア保持面上に形成される、ダイヤモンドライクカーボンコーティングを含むことを特徴とする。【選択図】図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
保持フレーム、
サブキャリア保持面、
一又は複数のサブキャリアを横方向に保持するように構成される、少なくとも１つのサブキャリア保持凹部、及び
前記サブキャリア保持面上に形成される、ダイヤモンドライクカーボンコーティング
を含む、基板キャリア。
【請求項２】
前記ダイヤモンドライクカーボンコーティングは、約０．１μｍから約２００μｍの間の厚さを有する、請求項１に記載の基板キャリア。
【請求項３】
少なくとも１つの保持フレーム中央バーを含む、請求項２に記載の基板キャリア。
【請求項４】
前記ダイヤモンドライクカーボンコーティングの厚さは、前記サブキャリア保持面に亘り実質的に均一である、請求項２に記載の基板キャリア。
【請求項５】
前記ダイヤモンドライクカーボンコーティングは、ホウ素、窒素、フッ素、チタン、タングステン、クロム、及びこれらの組み合わせからなるグループから選択されたドーパント原子を含み、ドーパントのモル％は約３０モル％までである、請求項２に記載の基板キャリア。
【請求項６】
前記ダイヤモンドライクカーボンコーティングは、約３０モル％までのホウ素を含む、請求項２に記載の基板キャリア。
【請求項７】
前記ダイヤモンドライクカーボンコーティングは、約３０モル％までのチタンを含む、請求項２に記載の基板キャリア。
【請求項８】
前記ダイヤモンドライクカーボンコーティングは、約３０モル％までの窒素を含む、請求項２に記載の基板キャリア。
【請求項９】
前記ダイヤモンドライクカーボンコーティングは、約３０モル％までのフッ素を含む、請求項２に記載の基板キャリア。
【請求項１０】
一又は複数のサブキャリアをさらに含む、請求項１に記載の基板キャリア。
【請求項１１】
前記一又は複数のサブキャリアは、一又は複数の保持フレーム並びに一又は複数の基板保持凹部を含む、請求項１０に記載の基板キャリア。
【請求項１２】
前記一又は複数のサブキャリアは、アルミニウム、ステンレス鋼、グラファイト、セラミック、炭素繊維、炭素繊維複合材、他の適切な材料、又はこれらの組み合わせからなるグループから選択された材料で作製される、請求項１０に記載の基板キャリア。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案の実施形態は、概して、光電池又は太陽電池の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電池（ＰＶ）セルは、太陽光を直流（ＤＣ）電力に変換するデバイスである。典型的なＰＶセルは、典型的には約０．３ｍｍ未満の厚さのｐ型シリコン基板を含み、このｐ型基板の上にｎ型シリコン材料の薄膜が設けられる。太陽光に晒されると、ｐｎ接合は、自由電子と自由孔のペアを生成する。ｐｎ接合の空乏領域に亘って形成された電場は、自由な電子から自由孔を分離し、これが外部回路又は電気負荷を通流し得る。ＰＶセルによって生成される電圧及び電流は、ｐｎ接合の材料特性、堆積層間の界面特性、及びデバイスの表面に依存する。
【０００３】
ｐｎ接合を形成する従来の方法は、典型的には、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）などの堆積プロセスによってｎ型層及び／又はｐ型層を形成することを含む。堆積プロセスのスループットを向上させるために、堆積中、複数の基板を基板キャリアに配置することによって、複数の基板が同時に処理される。しかしながら、既存の基板キャリアは寿命が短いという欠点があり得る。さらに、基板キャリアを使用して実施される堆積プロセスは、堆積プロセス中に粒子の発生が増大する結果となり得る。堆積プロセス中の粒子発生は、ＰＶセルの不良やパフォーマンス低下につながり得る。
【０００４】
上述のように、当技術分野において、改善された基板キャリアに対する需要が存在する。
【考案の概要】
【０００５】
ダイヤモンドライクカーボンコーティングが施された基板キャリアが提供される。ダイヤモンドライクカーボンコーティングは、光電池セルの製造中に実施される、ＮＦ３プラズマなどを使用した一般的な洗浄プロセスに対して、実質的に耐性であるという特性を有し得る。さらに、基板キャリア上にダイヤモンドライクカーボンコーティングを形成する方法が提供される。この方法は、処理チャンバ内に基板キャリアを配置すること、及び、その上にダイヤモンドライクカーボンコーティングを形成することを含む。ダイヤモンドライクカーボンコーティングを形成することは、炭素含有ガスを処理チャンバ内に流入すること、及び、この炭素含有ガスを解離させることを含む。
【０００６】
本考案の一実施形態は、基板キャリアを含む。この基板キャリアは、保持フレーム、サブキャリア保持面、及び、一又は複数のサブキャリアを横方向に保持するように構成される少なくとも１つのサブキャリア保持凹部を含む。この基板キャリアは、サブキャリア保持面上に形成されたダイヤモンドライクカーボンコーティングも有する。
【０００７】
本考案の別の実施形態は、基板キャリアをコーティングする方法を含む。この方法は、基板キャリアを処理チャンバ内に配置することを含む。基板キャリアは、保持フレーム、サブキャリア保持面、及び、一又は複数のサブキャリアを横方向に保持するように構成される少なくとも１つのサブキャリア保持凹部を含む。この方法は、ダイヤモンドライクカーボンコーティングをサブキャリア保持面の上にブランケット堆積することをさらに含む。
【０００８】
本考案の上述のような特徴が詳細に理解されるように、上記で概説した本考案のより具体的な記載が、実施形態を参照することによって得られ、これら実施形態の幾つかは添付の図面で示されている。しかしながら、本考案は他の等しく有効な実施形態も許容し得るため、添付の図面は本考案の典型的な実施形態のみを示しており、したがって本考案の範囲を限定すると見なすべきではないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本考案の一実施形態による、１バッチの基板を処理するための処理チャンバの概略断面図である。
【図２】本明細書に記載の一実施形態による、基板キャリアの上面斜視図である。
【図３】本明細書に記載の一実施形態による、サブキャリアの上面斜視図である。
【図４】コーティングを堆積する方法の一実施形態を示すフロー図である。
【００１０】
理解を容易にするため、可能な場合には、上記の図に共通する同一の要素を示すのに同一の参照番号を使用した。さらに、一実施形態の要素は、本明細書に記載の他の実施形態における利用に、好適に応用され得る。
【考案を実施するための形態】
【００１１】
ダイヤモンドライクカーボンコーティングが施された基板キャリアが提供される。ダイヤモンドライクカーボンコーティングは、光電池セルの製造中に実施される、ＮＦ３プラズマなどを使用した一般的な洗浄プロセスに対して、実質的に耐性であるという特性を有し得る。さらに、基板キャリア上にダイヤモンドライクカーボンコーティングを形成する方法が提供される。この方法は、処理チャンバ内に基板キャリアを配置すること、及び、その上にダイヤモンドライクカーボンコーティングを形成することを含む。ダイヤモンドライクカーボンコーティングを形成することは、炭素含有ガスを処理チャンバ内に流入すること、及び、この炭素含有ガスを解離させることを含む。
【００１２】
図１は、本考案の一実施形態による、１バッチの基板を処理するための処理チャンバの概略断面図である。本明細書に記載の実施形態から利益を得る好適な処理チャンバの１つは、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，  Ｉｎｃ．から入手可能な、Ｇｅｎ２〜Ｇｅｎ８．５の処理プラットフォームの部分である処理チャンバを含む。他の製造元から入手できるその他の処理チャンバ及び処理システムも同様に、本明細書に記載の実施形態から利益を得ることができる。
【００１３】
処理チャンバ１００は、全体として、壁１０２、底部１０４、シャワーヘッド１１０、及び基板支持体１３０を含み、これらが処理容積１０６を画定する。処理容積１０６は、基板キャリア１０１が処理チャンバ１００の内外に移送され得るように、開口１０８を通じてアクセスされる。ウエハキャリアは、その上に設置された一又は複数のサブキャリアＳを有し得る。各サブキャリアＳは、その上に設置された一又は複数の基板Ｗ（図３に示す）をその上に有する。基板Ｗは、例えば、ガラス又は半導体材料で作製され得る。キャリア１０１は、内部に形成された少なくとも１つのサブキャリア保持凹部１０１Ａを有する（図２に示す）。サブキャリア保持凹部１０１Ａは、処理チャンバ１００内外への移送中、サブキャリアＳを維持する及び保持するように構成される。
【００１４】
基板支持体１３０は、キャリア１０１を支持するための基板受容面１３２、及び、基板支持体１３０を上昇及び下降するリフトシステム１３６に連結された、ステム１３４を含む。任意選択的に、キャリア１０１の外周上にシャドウフレーム１３３が配置されてもよい。基板受容面１３２から及び基板受容面１３２へとキャリア１０１を移動するために、リフトピン１３８が基板支持体１３０を貫通して可動に設置される。基板支持体１３０は、基板支持体１３０を所望の温度に維持するための、加熱素子及び／又は冷却素子１３９も含む。一又は複数の接地アセンブリ１４２が、壁１０２、基板支持体１３０、及び／又は他のチャンバ部品に、取付けデバイス１４４によって連結される。
【００１５】
シャワーヘッド１１０はその外周において、サスペンション１１４によってバッキング板１１２に連結される。ガス源１２０は、バッキング板１１２に連結され、バッキング板１１２を通過するチューブ１３１を通じてガスを供給する。ガスは、チューブ１３１を出て、シャワーヘッド１１０内の複数の孔１１１を通過し、処理容積１０６に入る。処理容積１０６を所望の圧力で制御するために、真空ポンプ１０９が処理チャンバ１００に連結される。シャワーヘッド１１０に電力を供給するために、電源１２２がバッキング板１１２及び／又はシャワーヘッド１１０に連結され、処理容積１０６内でシャワーヘッド１１０と基板支持体１３０との間に電場を発生させ、ガスからプラズマを発生させる。電源１２２は、例えば、ＲＦ電力又はＶＨＦ電力を供給するように構成され得る。電源１２２は、ＲＦ電力を、例えば約１３．５６ＭＨｚで供給し得る。電源１２２は、ＶＨＦ電力を、例えば約２０ＭＨｚ〜約３００ＭＨｚで供給し得る。
【００１６】
任意選択的に、誘導結合された遠隔プラズマ源などの遠隔プラズマ源１２４が、ガス源１２０とバッキング板１１２との間に連結され得る。ＰＶセルを形成するための複数のバッチの基板Ｗの処理は、遠隔プラズマ源１２４内の洗浄ガスからプラズマを発生させること、及び、プラズマから発生した励起された核種を処理容積１０６内に流入させることを含み得る。洗浄ガスは、シャワーヘッド１１０に設けられる電源１２２によってさらに励起され得る。適切な洗浄ガスは、ＮＦ３、Ｆ２、及びＳＦ６を含むが、これらに限定されない。
【００１７】
図２は、キャリア１０１の代表的な実施形態の上面斜視図である。図２に示すように、キャリア１０１は、保持フレーム２０３、及び、１６個のサブキャリア保持凹部１０１Ａを含む。保持フレーム２０３は、外壁２２３及びサブキャリア保持面２１３を含む。外壁２２３はサブキャリア保持面２１３から伸び、上面２２４と内面２２５とを有する。サブキャリア保持面２１３から測定した外壁２２３の高さは、サブキャリア保持面２１３上で支持される一又は複数のサブキャリアＳの寸法に基づいて選択され得る。外壁高さは、サブキャリアＳの高さと実質的に同じか、それを上回るあるいは下回り得る。例えば、サブキャリア保持面２１３によって支持されるサブキャリアが６２４ｍｍ×６２４ｍｍ×０．２ｍｍの寸法を有する構成で、外壁２２３の高さは約０．１ｍｍ〜約０．３ｍｍであり得る。
【００１８】
図２に示すように、各サブキャリア保持凹部１０１Ａは、サブキャリア保持壁部材２１５又は保持フレーム中央バー２０７によって、隣接するサブキャリア保持凹部１０１Ａの各々から分離される。サブキャリア保持壁部材２１５は、キャリア１０１上のサブキャリアＳを分離し且つ保持するように機能する。保持フレーム中央バー２０７は、キャリア１０１のサブキャリアＳを分離するように機能し、キャリア１０１に構造的安定性をもたらすためにも機能する。幾つかの実施形態で、保持フレーム中央バー２０７とサブキャリア保持壁部材２１５は同じ高さである。他の実施形態で、例えば図２に示すように、保持フレーム中央バー２０７とサブキャリア保持壁部材２１５は異なる高さを有する。
【００１９】
図２に示すように、サブキャリア保持壁部材２１５の交差している１組が、保持フレーム中央バー２０７によって画定された各象限に配置される。他の実施形態で、サブキャリア保持壁部材２１５の組は象限で交差しなくてもよく、あるいは、サブキャリア保持壁部材２１５の組が図２に示すものとは異なる角度で交差してもよい。他の実施形態で、２つよりも少ないサブキャリア保持壁部材２１５が、各象限に配置され得る。例えば、１つ又は０個の保持壁部材２１５が、各象限に配置され得る。他の実施形態で、２つよりも多いサブキャリア保持壁部材２１５が、各象限に配置され得る。２つよりも多いサブキャリア保持壁部材２１５が各象限に配置される実施形態では、サブキャリア保持壁部材２１５のうちの幾つかが交差しその他は交差しなくてもよい。例えば、２つよりも多いサブキャリア保持壁部材２１５がグリッドを形成し得る。図示のように、外壁２２３の内面２２５、サブキャリア保持壁部材２１５、及び保持フレーム中央バー２０７は、サブキャリア保持面２１３から伸びる垂直のエッジを有するが、他の実施形態では、エッジが傾斜していてもよい。
【００２０】
図２に示すように、キャリア１０１は、１６個のサブキャリアＳを保持するように構成される。他の実施形態で、キャリア１０１は、１６個よりも少ない又は多いサブキャリアＳを保持するように構成され得る。例えば、一実施形態で、キャリア１０１は、平面のアレイで一度に約３０個までのサブキャリアＳを保持するように構成される。一実施形態で、キャリア１０１は、平面のアレイで一度に約２個〜約４個のサブキャリアＳを保持するように構成される。
【００２１】
幾つかの実施形態で、キャリア１０１は、サブキャリア保持壁部材２１５を有しない。他の実施形態で、キャリア１０１は、保持フレーム中央バー２０７を有しない。キャリア１０１が保持フレーム中央バー２０７を有しない一実施形態では、サブキャリア保持壁部材２１５が、１つの外壁２２３から対向する外壁２２３へ伸びてもよい。幾つかの実施形態で、キャリア１０１は完全に平面の上面を有し、すなわち、キャリア１０１が、外壁２２３、保持フレーム中央バー２０７、サブキャリア保持壁部材２１５、又はサブキャリア保持凹部１０１Ａを有しない。他の実施形態で、キャリア１０１は完全に平面の上面を有し、複数のサブキャリア凹部１０１Ａを有する。複数のサブキャリア凹部１０１Ａは、約１２５ｍｍ〜約１５６ｍｍ×約１２５ｍｍ〜約１５６ｍｍの間の横寸法を有し得る。複数のサブキャリア凹部１０１Ａは、約０．２ｍｍ〜約０．３ｍｍの間の深さを有し得る。他の実施形態で、複数のサブキャリア凹部１０１Ａの寸法はより大きい又は小さくてもよい。
【００２２】
図２に示すように、キャリア１０１は正方形である。他の実施形態で、キャリア１０１は長方形、円形であるか、又は異なる形状を有し得る。図示のように、サブキャリア保持面２１３は実質的に平坦である。幾つかの実施形態で、サブキャリア保持面２１３は凹形又は凸形である。キャリア１０１は、アルミニウム、ステンレス鋼、グラファイト、セラミック、炭素繊維、炭素繊維複合材、他の適切な材料、又はそれらの組み合わせで作製され得る。キャリア１０１は、任意選択的に、サブキャリアＳをその上で保持するためのピン又はバスを含み得る。
【００２３】
図３は、代表的なサブキャリアＳの上面斜視図であり、基板Ｗがその上に配置されている。図示のように、サブキャリアは、保持フレーム３０３と複数の基板保持凹部３０１Ａを含む。６つの基板保持凹部３０１Ａが示されているが、他の実施形態は、任意の数の基板保持凹部３０１Ａを含み得る。例えば、他の実施形態は、約１００個までの基板保持凹部３０１Ａ、例えば２０個〜４０個の基板保持凹部３０１Ａを含み得る。その他の実施形態は、１００個よりも多い基板保持凹部３０１Ａを含み得る。保持フレーム３０３内に含まれる基板保持凹部３０１Ａの数は、例えば、基板サイズ、サブキャリアサイズ、キャリアサイズ、処理チャンバサイズ、基板支持体表面サイズ、及び、各バッチにおいて処理する基板Ｗの所望の数に依存する。
【００２４】
基板保持凹部３０１Ａの寸法は、基板保持凹部３０１Ａ内に配置される基板Ｗの寸法に依存する。基板保持凹部３０１Ａの横寸法は、基板Ｗの横寸法よりも大きい。例えば、基板保持凹部３０１Ａの各々の横寸法は、基板Ｗの各々の横寸法よりも約１ｍｍ大きくてよい。基板保持凹部３０１Ａの深さは、基板Ｗの厚さよりも約０．１ｍｍ〜約３ｍｍ深くてよい。
【００２５】
サブキャリアＳは、アルミニウム、ステンレス鋼、グラファイト、セラミック、炭素繊維、炭素繊維複合材、他の適切な材料、又はそれらの組み合わせで作製され得る。サブキャリアＳは、任意選択的に、基板Ｗをその上で保持するためのピン又はバスを含み得る。
【００２６】
一実施形態で、キャリア１０１は、その上に形成されたコーティングを有する。コーティングは、保持フレーム２０３、サブキャリア保持面２１３、サブキャリア保持凹部１０１Ａ、外壁２２３、任意選択的な保持フレーム中央バー２０７、任意選択的なサブキャリア保持壁部材２１５、及び／又はキャリア１０１のその他の表面を被覆し得る。キャリア１０１のコーティングは、ダイヤモンドライクカーボンコーティングであり得る。ダイヤモンドライクカーボンコーティングは、炭素原子間にｓｐ３及びｓｐ２結合の混成物を有する固形物を含む。コーティングの厚さは、約０．１μｍ〜約２００μｍの間であり得、約０．５μｍ〜約２０μｍの間などであり得、約２μｍなどであり得る。コーティングの厚さは、サブキャリア保持面２１３及び他の表面に亘り、実質的に均一であり得る。
【００２７】
幾つかの実施形態で、ダイヤモンドライクカーボンコーティングは、炭素及び水素を含有する。他の実施形態で、ダイヤモンドライクカーボンコーティングは炭素及び水素を含有し、且つ一又は複数のヘテロ原子がドープされる。ドーパント原子の含有により、ダイヤモンドライクカーボンコーティングの特性が調整されることができる。一又は複数のヘテロ原子は、例えば、窒素、ホウ素、フッ素、チタン、タングステン、クロム、又はそれらの組み合わせであり得る。一又は複数のＮ、Ｂ、Ｆ、Ｔｉ、Ｗ、及びＣｒをドープすることによって、ダイヤモンドライクカーボンコーティングの、電気的、機械的、熱的、及び化学的特性が向上し得る。例えば、窒素ドーパントは、ダイヤモンドライクカーボンコーティングを、ピュアダイヤモンドのように、より硬質且つ導電性のあるものにする。ホウ素ドーパントは、ダイヤモンドライクカーボンコーティングを、より酸化に耐えるものとし、ｓｐ３結合を安定化させ、内部応力を減少させ、高い硬度、低摩擦、低摩耗を維持する。フッ素ドーパントは、ダイヤモンドライクカーボンコーティングの硬度を高め、ケミカルアタックに対する耐性を高め、摩擦係数を低減し（これにより処理中の粒子発生が減少し得る）、疎水特性を向上させ、水素含有及び内部応力を低減させる。代表的な実施形態では、ダイヤモンドライクカーボンコーティングは、窒素、ホウ素、フッ素、チタン、タングステン、及びクロムからなるグループから選択される１つのヘテロ原子を包含し得、そのドーパント原子のモル％は、約５０モル％までであり、約１０モル％〜約４０モル％などの間であり、約３０モル％などであり得る。他の実施形態で、ダイヤモンドライクカーボンコーティングは、窒素、ホウ素、フッ素、チタン、タングステン、及びクロムからなるグループから選択される１つよりも多いヘテロ原子を包含し得、そのドーパント核種の組み合わされた総モル％は、約５０モル％までであり、約１０モル％〜約４０モル％の間などであり、約３０モル％などであり得る。
【００２８】
ダイヤモンドライクカーボンコーティングの特性は、処理パラメータに基づいて調整されることもできる。コーティングの、調整できる代表的な特性は、バンドギャップ、屈折率、消光係数、内部応力、摩擦係数、エッチング速度、及び表面硬度を含む。例えば、炭素及び水素を含むダイヤモンドライクカーボンコーティングの代表的な特性は、下記のように調整することができる。コーティングのバンドギャップは、約０．９ｅＶ〜約４ｅＶの間で調整されることができる。このバンドギャップは、分光偏光解析法によって２５°Ｃで測定されたものである。屈折率は、約１．５〜約２．３の間で調整されることができる。この屈折率は、分光偏光解析法によって６３３ｎｍで測定されたものである。コーティングの消光係数は、約０．０１〜約０．４０の間で調整されることができる。このコーティングの消光係数は、分光偏光解析法によって４００ｎｍで測定されたものである。コーティングの内部応力は、約−４０×１０９ダイン／ｃｍ２〜約１×１０９ダイン／ｃｍ２の間で調整されることができる。この内部応力は、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ  Ｆｌｅｘｕｓツールなどのフィルム応力測定システムによって測定されたものである。
【００２９】
炭素、水素、及び窒素を含むダイヤモンドライクカーボンコーティングの代表的な特性は、下記のように調整することができる。バンドギャップは、約０．９ｅＶ〜約１．８ｅＶの間で調整されることができる。屈折率は、約１．８〜約２．３の間で調整されることができる。消光係数は、約０．２〜約０．４０の間で調整されることができる。内部応力は、約−３２×１０９ダイン／ｃｍ２〜約０．９×１０９ダイン／ｃｍ２の間で調整されることができる。
【００３０】
本明細書に記載のダイヤモンドライクカーボンコーティングは、通常のチャンバ洗浄プロセスに対してエッチング耐性が高く、これによりキャリア１０１の寿命を延ばすことが可能となり得る。ＰＶセルの製造は一連の処理段階を要する。処理段階の間に、処理チャンバ１００は、遠隔で発生させたＮＦ３プラズマなどで洗浄され得る。洗浄プロセス中、キャリア１０１は処理チャンバ１００内に配置され得る。したがって、ＮＦ３プラズマなどの洗浄プラズマに対する耐性が低いキャリア１０１は、寿命が短い。一方、通常の洗浄プロセスに対するエッチング耐性が高いキャリア１０１は寿命が長い。キャリアの寿命が延びることによって、キャリア交換の時間と経費を減らせるため、製造設備の所有コストを削減し、スループットを増大させることができる。
【００３１】
ＮＦ３エッチング耐性を測定するための実験条件は、下記であり得る。処理チャンバ１００などの処理チャンバの、遠隔プラズマ源１２４などの遠隔プラズマ源内に、アルゴンが流入された。次いで、遠隔プラズマ源１２４内でプラズマが点火された。次いで、ＮＦ３が遠隔プラズマ源１２４内に流入され、アルゴンの流入が停止された。基板表面積あたりの流量は、約１００ｓｃｃｍ／ｍ２〜約１０，０００ｓｃｃｍ／ｍ２の間、約５０００ｓｃｃｍ／ｍ２などであり得る。プラズマは、ＮＦ３から、遠隔プラズマ源１２４内において約６ｋＷのＲＦ電力で発生した。その後、遠隔プラズマ源１２４によって発生したラジカルは、ダイヤモンドライクカーボンコーティングを有する試験用キャリアが配置された処理容積１０６に流入された。基板支持体１３０を約２００°Ｃで維持しながらエッチングが実施され、処理チャンバ１００の圧力は約１００ｍＴｏｒｒ〜約５００ｍＴｏｒｒの間で維持された。間隔は約１５００ミルであった。試験用キャリアは、約４３００ｃｍ２の表面積を有した。試験用キャリアのエッチング速度は、約３０Å／ｈｒと低速であった。
【００３２】
上述に列挙した特性と同様、キャリアのＮＦ３プラズマに対するエッチング速度は、処理パラメータ及びドーピングに基づいて調整されることもできる。例えば、ＮＦ３プラズマに対するエッチング速度は、かなり低く調整されることができる。かなり低いＮＦ３エッチング速度とは、本明細書では、上述の条件で測定した場合に約５０Å／ｈｒを下回るものと定義される。炭素と水素を含むダイヤモンドライクカーボンコーティングのエッチング速度は、約３０Å／ｈｒ〜約３３０Å／ｈｒの間で調整されることができる。エッチング速度の微調整が可能である。例えば、炭素と水素を含むダイヤモンドライクカーボンコーティングのエッチング速度は、約３０Å／ｈｒ〜約５０Å／ｈｒの間で調整されることができる。炭素、水素、及び窒素を含むダイヤモンドライクカーボンコーティングも同様に、シリコンフィルムに対しては約４０００Å／ｍｉｎを上回るような高いエッチング速度を有しながらも、かなり低いＮＦ３エッチング速度を有するように調整されることができる。
【００３３】
図４は、キャリア１０１上にダイヤモンドライクカーボンコーティングを堆積させるための方法のフロー図を示す。キャリア１０１上にダイヤモンドライクカーボンコーティングを堆積させるための方法は、複数の段階を有する。これらの段階は任意の順序で又は同時に実行されることができ（その可能性が除外される状況を除く）、且つ、この方法は、規定の段階のうち任意のものの前に、規定の２つの段階の間に、もしくは、規定のすべての段階の後に、実行される、一又は複数の他の段階を含むことができる（その可能性が除外される状況を除く）。
【００３４】
段階４０１で、キャリア１０１は、処理チャンバ１００内の、基板支持体１３０の基板受容面１３２などに配置される。例えば、キャリア１０１は、サブキャリア保持面２１３がシャワーヘッド１１０の方を向くように配置され得る。キャリア１０１が、その上に配置されたサブキャリアＳを有していなくてもよい。代替的に、キャリア１０１は、その上に配置された一又は複数のサブキャリアＳを有し得る。キャリア１０１がサブキャリア保持凹部１０１Ａを有する幾つかの実施形態では、サブキャリア保持凹部１０１Ａのうち少なくとも１つは、その上に配置されたサブキャリアＳを有しない。他の実施形態では、サブキャリア保持凹部１０１Ａの少なくとも半分が、その上に配置されたサブキャリアＳを有しない。幾つかの実施形態で、キャリア１０１はその上に、基板受容面１３２上に配置される前に、コーティングを有しない。例えば、キャリア１０１はその上に、基板受容面１３２上に配置される前に、ダイヤモンドライクカーボンコーティングを有しないことがある。代替的に、キャリア１０１はその上に、基板受容面１３２上に配置される前に、ダイヤモンドライクカーボンコーティング又は他のコーティングを有し得る。
【００３５】
任意選択的な段階４０２で、処理チャンバ条件が調節される。基板支持体１３０の温度は、約５０°Ｃ〜約５００°Ｃの間、約２００°Ｃ〜約４００°Ｃなどの間、約３５０°Ｃなどで維持され得る。代替的に、基板支持体１３０は、約２００°Ｃ〜約３８０°Ｃの間で維持され得る。処理チャンバ１００の圧力は、約１００ｍＴｏｒｒ〜約１００００ｍＴｏｒｒの間、約５００ｍＴｏｒｒ〜約５０００ｍＴｏｒｒの間などで維持され得る。他の実施形態で、処理チャンバ１００の圧力は、約２００ｍＴｏｒｒ〜約７５０ｍＴｏｒｒの間で維持され得る。間隔は、約４００ミル〜約１２００ミル、約６００ミル〜約１０００ミルの間など、約８００ミルなどであり得る。幾つかの実施形態で、処理チャンバ条件は、キャリア１０１を処理チャンバ１００内に配置する前に調節され得る。
【００３６】
段階４０３で、処理ガスが処理チャンバ１００内に流入される。処理ガスは、例えば、炭素含有ガス、ドーパントガス、及び不活性ガスを含み得る。炭素含有ガスが、ガス源１２０から処理容積１０６内に流入される。炭素含有ガスは、一又は複数のアルカン、一又は複数のアルケン、一又は複数のアルキン、一又は複数の芳香族炭化水素、又はこれらの組み合わせなど、一又は複数の炭化水素ガスを含み得る。代表的なアルカンは、メタン、エタン、プロパン、イソブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、及びメチルシクロヘキサンを含む。代表的なアルケンは、エチレン、プロピレン、１−ブテン、（Ｚ）−２−ブテン、（Ｅ）−２−ブテン、イソブチレン、及びシクロヘキサンを含む。代表的なアルキンは、アセチレン、プロピン、及び１−ブチンを含む。代表的な芳香族炭化水素は、ベンゼン、ナフタレン、トルエン、及びキシレンを含む。炭素含有ガスは、約５００ｓｃｃｍ／ｍ２〜約５０００ｓｃｃｍ／ｍ２の間、約２０００ｓｃｃｍ／ｍ２などのキャリア表面積あたり流量で、流入され得る。
【００３７】
任意選択的に、ドーパントガスが、ガス源１２０から処理容積１０６内に流入され得る。ドーパントガスは、窒素原子、ホウ素原子、フッ素原子、チタン原子、タングステン原子、クロム原子、その他の原子、又はこれらの組み合わせを含有し得る。代表的な窒素ドーパントガスは、窒素、アンモニア、及びヒドラジンを含む。代表的なホウ素ドーパントガスは、ジボラン、トリメチルボロン、及び三フッ化ホウ素を含む。代表的なフッ素ドーパントは、ＮＦ３、ＳＦ６、ＳＦ４、Ｆ２、ＣＦ４、及びＣＦ２Ｆ６を含む。代表的なチタンドーパントガスは、チタンイソプロポキシド（Ｔｉ［ＯＣＨ２ＣＨ３］４）を含む。他の実施形態で、炭素含有ガスは、インシトゥドーピング処理におけるような、ドーパント原子を含有し得る。例えば、メチルアミン又はトリメチルアミンが、窒素をドープするために使用され得る。ドーパントガスは、約１８０ｓｃｃｍ／ｍ２〜約２０００ｓｃｃｍ／ｍ２の間、約５００ｓｃｃｍ／ｍ２などのキャリア表面積あたり流量で流入され得る。他の実施形態で、ダイヤモンドライクカーボンコーティングは、イオン注入処理又はディフュージョン処理などによって、堆積後にドープされることができる。
【００３８】
不活性ガスもまた、ガス源１２０から処理容積１０６内に流入され得る。不活性ガスは、アルゴン、水素、ヘリウム、ネオン、その他の適切なガス、又はこれらの組み合わせであり得る。不活性ガスは、約５００ｓｃｃｍ／ｍ２〜約１００００ｓｃｃｍ／ｍ２の間、約４０００ｓｃｃｍ／ｍ２などのキャリア表面積あたり流量で流入され得る。
【００３９】
幾つかの実施形態で、処理チャンバ１００に流入するガスの混合物は、一又は複数の炭素含有ガス並びに一又は複数の不活性ガスのみを含み得る。他の実施形態で、処理チャンバ１００に流入するガスの混合物は、一又は複数の炭素含有ガス並びに一又は複数の不活性ガスを主成分とする。幾つかの実施形態で、処理チャンバ１００に流入するガスの混合物は、一又は複数の炭素含有ガス、一又は複数の不活性ガス、並びに一又は複数のドーパントガスのみを含む。幾つかの実施形態で、処理チャンバ１００に流入するガスの混合物は、一又は複数の炭素含有ガス、一又は複数の不活性ガス、並びに一又は複数のドーパントガスを主成分とする。他の実施形態で、一又は複数の炭素含有ガス、一又は複数のドーパントガス、並びに一又は複数の不活性ガスに追加のガスが、処理チャンバ１００に流入され得る。
【００４０】
段階４０４で、ダイヤモンドライクカーボンコーティングがキャリア１０１上に堆積される。一実施形態で、電源１２２は、バッキング板１１２を通じて、高周波（ＲＦ）電力又は超高周波（ＶＨＦ）電力をシャワーヘッド１１０に供給する。ＲＦ電力は例えば、約１３．５６ＭＨｚの周波数を有し得る。ＶＨＦ電力は例えば、約２０ＭＨｚ〜約１５０ＭＨｚの間、約２７ＭＨｚ又は約４０ＭＨｚの周波数を有し得る。他の実施形態で、ＶＨＦ電力は約４０ＭＨｚより高くてもよい。印加される電力は、約０．２Ｗ／ｃｍ２〜約１．０Ｗ／ｃｍ２の間であり得る。印加される電力は、処理容積１０６内で、流入されたガスからプラズマを点火し得る。プラズマは、処理容積１０６内のガスを活性化し得る。炭素含有ガス及び／又は任意選択的なドーパントガスの化学的結合は、印加された電力及び／又は点火されたプラズマによって生成される活性種によって、解離され得る。ドーパントガスが使用される実施形態で、炭素含有ガスは、炭素含有ガスの炭素原子とドーパントガスのヘテロ原子との間で結合を形成するように反応し得る。解離された及び／又は活性化された核種は化合し、キャリア１０１上にダイヤモンドライクカーボンコーティングを堆積し得る。例えば、キャリア１０１上にダイヤモンドライクカーボンコーティングがブランケット堆積され得る。ダイヤモンドライクカーボンコーティングは、キャリア１０１の上に共形に（ｃｏｎｆｏｒｍａｌｌｙ）堆積され得る。ダイヤモンドライクカーボンコーティングが所望の厚さに到達するまで、電力を印加し続けてもよい。例えば、コーティングの厚さが、約０．１μｍ〜約２００μｍの間、約０．５μｍ〜約２０μｍの間など、約２μｍなどとなるまで、電力を印加し続けてもよい。ダイヤモンドライクカーボンコーティングが所望の厚さまで堆積された後、キャリア１０１は処理チャンバ１００から取り除かれ得る。
【００４１】
代替的な実施形態では、プラズマが、遠隔プラズマ源１２４などの遠隔プラズマ源において不活性ガスから発生され、その後、反応性核種が処理容積１０６に流入されてダイヤモンドライクカーボンコーティングが堆積され得る。他の実施形態で、プラズマは、誘導結合されたプラズマ源又はマイクロ波発振器など、他の方法で発生されてもよい。
【００４２】
上述のように、ダイヤモンドライクカーボンコーティングの特性は、処理条件を変動させることによって調整されることができる。例えば、炭素含有ガスとして約２０００ｓｃｃｍ／ｍ２の流量のＣＨ４、及び、不活性ガスとして約４０００ｓｃｃｍ／ｍ２の流量のアルゴンを使用して堆積されたダイヤモンドライクカーボンコーティングは、下記の条件で堆積された場合に、下記の特性を有する。後述の特性は、上述の技術を使用して決定されたものである。圧力が２００ｍＴｏｒｒであったとき、印加された電力は１．２ｋＷであり、基板支持体の温度は２００°Ｃであり、堆積速度は約６０Å／ｍｉｎであり、バンドギャップは１．８ｅＶであり、屈折率（６３３ｎｍで測定された）は約２．０であり、消光係数（４００ｎｍで測定された）は約０．２４であり、内部応力は約−１０．７×１０９ダイン／ｃｍ２であり、ＮＦ３エッチング速度は約３３０Å／ｈｒであった。
【００４３】
圧力が９Ｔｏｒｒであったとき、印加された電力は３ｋＷであり、基板支持体の温度は２００°Ｃであり、堆積速度は約４６０Å／ｍｉｎであり、バンドギャップは３．８ｅＶであり、屈折率（６３３ｎｍで測定された）は約１．５であり、消光係数（４００ｎｍで測定された）は約０．００６であり、内部応力は約０．１９×１０９ダイン／ｃｍ２であった。
【００４４】
圧力が２００ｍＴｏｒｒであったとき、印加された電力は１．２ｋＷであり、基板支持体の温度は３８０°Ｃであり、堆積速度は約３０Å／ｍｉｎであり、バンドギャップは約１．６ｅＶであり、屈折率（６３３ｎｍで測定された）は約２．２であり、消光係数（４００ｎｍで測定された）は約０．３０であり、内部応力は約−３２×１０９ダイン／ｃｍ２であり、ＮＦ３エッチング速度は約１５０Å／ｈｒであった。
【００４５】
圧力が７５０ｍＴｏｒｒであったとき、印加された電力は１．６ｋＷであり、基板支持体の温度は３８０°Ｃであり、堆積速度は約３０Å／ｍｉｎであり、バンドギャップは約１．５ｅＶであり、屈折率（６３３ｎｍで測定された）は約２．１であり、消光係数（４００ｎｍで測定された）は約０．４０であり、内部応力は約−３０×１０９ダイン／ｃｍ２であり、ＮＦ３エッチング速度は約３０Å／ｈｒであった。
【００４６】
圧力が９Ｔｏｒｒであったとき、印加された電力は３ｋＷであり、基板支持体の温度は３８０°Ｃであり、堆積速度は約１４０Å／ｍｉｎであり、バンドギャップは１．６ｅＶであり、屈折率（６３３ｎｍで測定された）は約２．１であり、消光係数（４００ｎｍで測定された）は約０．３０であり、内部応力は約０．１８×１０９ダイン／ｃｍ２であった。
【００４７】
圧力が５Ｔｏｒｒであったとき、印加された電力は３ｋＷであり、基板支持体の温度は３８０°Ｃであり、堆積速度は約５２０Å／ｍｉｎであり、バンドギャップは約１．７ｅＶであり、屈折率（６３３ｎｍで測定された）は約１．８であり、消光係数（４００ｎｍで測定された）は約０．２１であり、内部応力は約０．２６×１０９ダイン／ｃｍ２であった。
【００４８】
炭素含有ガスとして４０００ｓｃｃｍ／ｍ２の流量のＣＨ４、ドーパントガスとして１５００ｓｃｃｍ／ｍ２の流量の窒素、及び、不活性ガスとして８０００ｓｃｃｍ／ｍ２の流量のアルゴンを使用して堆積された、窒素をドープしたダイヤモンドライクカーボンコーティングにおいては、下記の条件で下記の特性が得られた。
圧力が７５０ｍＴｏｒｒであったとき、印加された電力は１．６ｋＷであり、基板支持体の温度は３８０°Ｃであり、堆積速度は約１４Å／ｍｉｎであり、バンドギャップは約１．７ｅＶであり、屈折率（６３３ｎｍで測定された）は約２．３であり、消光係数（４００ｎｍで測定された）は約０．４０であり、内部応力は約−３０×１０９ダイン／ｃｍ２であり、ＮＦ３エッチング速度は約５０Å／ｈｒであった。圧力が５Ｔｏｒｒであったとき、印加された電力は３ｋＷであり、基板支持体の温度は３８０°Ｃであり、堆積速度は約６０Å／ｍｉｎであり、バンドギャップは約０．９２ｅＶであり、屈折率（６３３ｎｍで測定された）は約１．８であり、消光係数（４００ｎｍで測定された）は約０．３２であり、内部応力は約０．８９×１０９ダイン／ｃｍ２であった。
【００４９】
任意選択的な段階４０５では、処理チャンバの壁又は部品に形成されたダイヤモンドライクカーボン堆積物を取り除くために、処理チャンバ１００内で洗浄プロセスが実施され得る。洗浄プロセスは、キャリア１０１が処理チャンバ１００から取り除かれた後に実施され得る。代替的に、洗浄プロセスは、キャリア１０１が処理チャンバ１００内に残っている間に実施されてもよい。
【００５０】
洗浄プロセス中、処理チャンバ条件は調節され得る。例えば、基板支持体１３０の温度は、約１００°Ｃ〜約５００°Ｃの間、約２００°Ｃ〜約４００°Ｃの間など、約３００°Ｃなどで維持され得る。処理チャンバ１００の圧力は、約１００ｍＴｏｒｒ〜約１０００ｍＴｏｒｒの間、約２００ｍＴｏｒｒ〜約５００ｍＴｏｒｒの間など、約２５０ｍＴｏｒｒなどで維持され得る。間隔は、約１０００ミル〜約２０００ミルの間、約１２００ミル〜約１６００ミルの間など、約１５００ミルなどであり得る。他の実施形態で、間隔は、約４０００ミル〜約５０００ミルの間、約４２００ミル〜約４８００ミルの間など、約４５００ミルなどであり得る。
【００５１】
洗浄プロセス中、ガスが遠隔プラズマ源１２４へ流入され、次いで、処理チャンバ１００の処理容積１０６へ流入され得る。例えば、Ｎ２Ｏ、ＮＦ３、Ａｒ、Ｎ２、及びＯ２のうちの一又は複数が、遠隔プラズマ源１２４へ流入され得る。一実施形態で、Ｎ２Ｏ、ＮＦ３、Ａｒ、及びＮ２の混合物が、ガス源１２０から遠隔プラズマ源１２４へ流入され得る。１４４リットルのチャンバ容積を有する実施形態では、流量は以下のようになり得る。Ｎ２Ｏが、約１ｓｃｃｍ／リットル〜約５０ｓｃｃｍ／リットルの間、約１０ｓｃｃｍ／リットルなどの処理チャンバ容積あたり流量で、ガス源１２０から遠隔プラズマ源１２４へ流入され得る。ＮＦ３もまた、約１ｓｃｃｍ／リットル〜約３０ｓｃｃｍ／リットルの間、約３ｓｃｃｍ／リットルなどの処理チャンバ容積あたり流量で、ガス源１２０から遠隔プラズマ源１２４へ流入され得る。アルゴンもまた、約１ｓｃｃｍ／リットル〜約３０ｓｃｃｍ／リットルの間、約５ｓｃｃｍ／リットルなどの処理チャンバ容積あたり流量で、ガス源１２０から遠隔プラズマ源１２４へ流入され得る。Ｎ２もまた、約１ｓｃｃｍ／リットル〜約３０ｓｃｃｍ／リットルの間、約５ｓｃｃｍ／リットルなどの処理チャンバ容積あたり流量で、ガス源１２０から遠隔プラズマ源１２４へ流入され得る。追加のガスが遠隔プラズマ源１２４へ流入されてもよい。
【００５２】
他の実施形態では、Ｎ２Ｏに加えて又は代えて、Ｏ２が使用され得る。例えば、Ｏ２が、約１ｓｃｃｍ／リットル〜約５０ｓｃｃｍ／リットルの間、約１０ｓｃｃｍ／リットルなどの処理チャンバ容積あたり流量で、ガス源１２０から遠隔プラズマ源１２４へ流入され得る。
【００５３】
反応性核種を発生させて洗浄プロセスを実施するために、電源（図示せず）から遠隔プラズマ源１２４へ電力が印加され得る。例えば、遠隔プラズマ源に印加される電力は、約４ｋＷ〜約８ｋＷの間、約５ｋＷ〜約７ｋＷの間など、約６ｋＷなどであり得る。
【００５４】
ＲＦ電力が、電源１２２によってシャワーヘッド１１０に印加されてもよい。電源１２２は、ＲＦ電力を、例えば約１３．５６ＭＨｚで供給し得る。印加されるＲＦ電力は、約１ｋＷ〜約２ｋＷの間、約１．５ｋＷなどであり得る。他の実施形態では、電力は、２ｋＷ〜約４ｋＷの間、約３ｋＷなどであり得る。例えば、間隔が約１５００ミルである場合、印加されるＲＦ電力は、約１．５ｋＷであり得る。別の実施形態で、間隔が約４５００ミルである場合、印加されるＲＦ電力は、約３ｋＷであり得る。他の実施形態では、ＲＦ電力は、シャワーヘッド１１０に印加されることに代えて又は加えて、バッキング板１１２に印加される。
【００５５】
本明細書に記載の洗浄プロセスの実施形態は、処理チャンバ１００の壁及び処理チャンバ１００の部品に形成されたダイヤモンドライクカーボン堆積物に対して、非常に速いエッチング速度を示した。一実施形態の測定されたエッチング速度は、約４４００Å／ｍｉｎを上回る。ＮＦ３のみ、又は、ＮＦ３とアルゴンのみを使用したプロセスと比較して、測定された実施形態のエッチング速度は、それぞれ、約３５００倍及び約４倍速い。
【００５６】
代替的実施形態では、洗浄プロセスが、ダイヤモンドライクカーボンコーティングをキャリア１０１から取り除くために使用される。幾つかの実施形態では、このダイヤモンドライクカーボンコーティングが取り除かれた後、新しいダイヤモンドライクカーボンコーティングがキャリア１０１に適用され得る。他の実施形態では、このダイヤモンドライクカーボンコーティングが取り除かれた後、異なるコーティングがキャリア１０１に適用され得る。幾つかの実施形態で、本明細書に記載の洗浄プロセスは、ダイヤモンドライクカーボンコーティングを基板キャリア１０１上に堆積する以外のプロセスで処理チャンバ１００の壁に形成された、ダイヤモンドライクカーボン堆積物を洗浄するために使用される。
【００５７】
先述の実施形態は、下記を含む多くの利点を有する。ダイヤモンドライクカーボンコーティングを、基板処理に使用するものと同じ処理チャンバ内で、キャリア上に堆積することができる。ダイヤモンドライクカーボンコーティングは、基板処理中にキャリアが晒され得るＮＦ３プラズマに対して、非常に高いエッチング耐性を有する。ＮＦ３エッチング耐性により、キャリアの大幅な延命につながる。ダイヤモンドライクカーボンコーティングは、非常に低い摩擦係数及び非常に高い表面硬度を有し、ウエハ表面の損傷が最小限に抑えられ、粒子の発生が低減し、摩耗に対する耐性が高まることとなる。ドーピングにより及び／又は処理条件を変動させることにより、ダイヤモンドライクカーボンコーティングの電気的、機械的、熱的、及び化学的特性は容易に調整できる。さらに、グラファイトキャリアなどの従来のキャリア上にダイヤモンドライクカーボンコーティングを堆積することによって、処理中に発生する粒子を低減させることができる。さらに、多孔性キャリア又はその他のキャリア上にダイヤモンドライクカーボンコーティングを堆積することによって、堆積プロセス中のキャリアのガス放出が低減できる。本明細書に記載の実施形態は、処理チャンバ壁、処理チャンバ部品、基板キャリア、及びその他の物体からダイヤモンドライクカーボンコーティングを素早く取り除くことも可能にする。上述の利点は例示的なものであり限定するものではない。すべての実施形態がこれらすべての利点を有する必要はない。
【００５８】
以上の説明は本考案の実施形態を対象としているが、本考案の基本的な範囲を逸脱することなく本考案の他の追加の実施形態を想起することができ、本考案の範囲は、添付の実用新案登録請求の範囲によって定められる。
【符号の説明】
【００５９】
１００    処理チャンバ
１０１    基板キャリア
１０１Ａ    サブキャリア保持凹部
１０２    壁
１０４    底部
１０６    処理容積
１０８    開口
１０９    真空ポンプ
１１１    孔
１１２    バッキング板
１１４    サスペンション
１２０    ガス源
１２２    電源
１２４    遠隔プラズマ源
１３０    基板支持体
１３１    チューブ
１３２    基板受容面
１３３    シャドウフレーム
１３４    ステム
１３６    リフトシステム
１３８    リフトピン
１３９    加熱素子及び／又は冷却素子
１４２    接地アセンブリ
１４４    取付けデバイス
２０３    保持フレーム
２０７    保持フレーム中央バー
２１３    サブキャリア保持面
２１５    サブキャリア保持壁部材
２２３    外壁
２２４    上面
２２５    内面
３０１Ａ    基板保持凹部
３０３    保持フレーム
Ｓ    サブキャリア
Ｗ    基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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