【手続補正書】
【提出日】平成23年8月23日(2011.8.23)
【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】
半導体材料プラズマ処理チャンバのためのシャワーヘッド電極アセンブリ用の温度制御モジュールであって、
前記温度制御モジュールは、前記シャワーヘッド電極アセンブリの上部電極の上部表面に固定されるように構成された下部表面を有する加熱プレートを備え、前記上部電極は、プラズマに曝される下部表面を有し、前記加熱プレートは、前記上部電極の温度を制御するために前記上部電極に熱を供給するように構成された少なくとも１つのヒータを含み、
前記温度制御モジュールは、前記プラズマ処理チャンバの上部壁を形成する上部プレートの下部表面に固定され、前記上部プレートの前記下部表面から熱的に分離されるように構成された上部表面を有する冷却プレートを備え、前記冷却プレートは、前記加熱プレートの温度を制御し、前記加熱プレートと前記上部電極との間の熱伝導を制御するように構成され、
前記温度制御モジュールは、前記加熱プレートの上部表面と前記冷却プレートの下部表面との間に配置され、前記加熱プレートの前記上部表面と前記冷却プレートの前記下部表面とに接触する少なくとも１つの導電性でかつ熱伝導性のサーマルチョークを備え、前記少なくとも１つのサーマルチョークは、前記加熱プレートと前記冷却プレートとの間の熱伝導を制御するように構成される、
ことを特徴とする温度制御モジュール。
【請求項２】
前記加熱プレートは、前記加熱プレートの中に埋め込まれた加熱要素を有する金属の部片と、前記シャワーヘッド電極アセンブリのバッキング部材のガス分配プレナムとガス供給源とに流体連通するようになされたガス分配通路とを含み、前記加熱要素は、前記加熱要素に電力を供給するように動作可能な少なくとも１つの電源に接続されるように構成され、
前記冷却プレートは、前記冷却プレートの中に形成された液体チャネルを有する金属の部片を含み、前記液体チャネルは、前記冷却プレートの温度を制御するために前記液体チャネルに供給される温度制御された液体の少なくとも１つの供給源と流体連通するように構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の温度制御モジュール。
【請求項３】
前記冷却プレートは、前記上部プレートの前記下部表面に半径方向に離間し同心で配置された複数の第１の溝を含み、前記第１の溝の各々は第１の高さを有し、
前記少なくとも１つのサーマルチョークは、複数のサーマルチョークを含み、各サーマルチョークは、前記冷却プレートのそれぞれの第１の溝に配置されたリングであり、前記リングは、互いに対して同心で配置され、各リングは、前記リングが前記冷却プレートを前記加熱プレート上に支持するように前記サーマルチョークが配置される前記それぞれの第１の溝の前記第１の高さよりも大きい第２の高さを有し、前記冷却プレートの前記下部表面と前記加熱プレートの前記上部表面との間に間隙が画定され、前記リングを介して前記加熱プレートと前記冷却プレートとの間で熱が伝導される、
ことを特徴とする請求項１に記載の温度制御モジュール。
【請求項４】
前記複数のリングは、少なくとも１つの第１のリングと第２のリングとを含み、各第１のリングは、複数の貫通開口を含み、前記第２のリングは、非多孔質であって前記少なくとも１つの第１のリングを取り囲み、前記温度制御モジュールの外側表面を形成する、ことを特徴とする請求項３に記載の温度制御モジュール。
【請求項５】
前記複数のリングは、少なくとも１つの第１のリングと第２のリングとを含み、各第１のリングは、焼結された多孔質の金属物体であり、前記第２のリングは、非多孔質であって前記少なくとも１つの第１のリングを取り囲み、前記温度制御モジュールの外側表面を形成する、ことを特徴とする請求項３に記載の温度制御モジュール。
【請求項６】
前記冷却プレートの前記下部表面は、平坦であり、
前記加熱プレートの前記上部表面は、平坦であり、
前記少なくとも１つのサーマルチョークは、柔軟で熱伝導性かつ導電性の材料から構成されたプレートを含み、前記サーマルチョークプレートは、前記冷却プレートの前記下部表面および前記加熱プレートの前記上部表面にそれぞれ固定される平坦な向かい合う表面を有し、前記サーマルチョークプレートは、前記加熱プレートと前記冷却プレートとの間の熱伝導に対する熱抵抗をもたらす多孔質構造を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の温度制御モジュール。
【請求項７】
前記冷却プレート、前記少なくとも１つのサーマルチョークおよび前記加熱プレートは、位置合わせされた開口を含み、
前記冷却プレート、前記少なくとも１つのサーマルチョークおよび前記加熱プレートを互いに固定するために、ねじ型締結具が、前記位置合わせされた開口の各々に受け入れられ、各ねじ型締結具は、前記加熱プレートの熱サイクルに起因する前記締結具の緩みが生じにくいようになされたワッシャセットを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の温度制御モジュール。
【請求項８】
プラズマ処理チャンバ用のシャワーヘッド電極アセンブリであって、
前記シャワーヘッド電極アセンブリは、前記プラズマ処理チャンバの上部壁を形成する上部プレートを備え、
前記シャワーヘッド電極アセンブリは、上部表面およびプラズマに曝される下部表面を含む上部電極を備え、
前記シャワーヘッド電極アセンブリは、温度制御モジュールを備え、
前記温度制御モジュールは、前記上部電極の前記上部表面に固定される下部表面を有する加熱プレートを備え、前記加熱プレートは、前記上部電極の温度を制御するために前記上部電極に熱を供給するように構成された少なくとも１つのヒータを含み、
前記温度制御モジュールは、前記上部プレートの下部表面に固定され、前記上部プレートの前記下部表面から熱的に分離された上部表面を有する冷却プレートを備え、前記冷却プレートは、前記加熱プレートの温度を制御し、前記加熱プレートと前記上部電極との間の熱伝導を制御するように構成され、
前記温度制御モジュールは、前記加熱プレートの上部表面と前記冷却プレートの下部表面との間に配置され、前記加熱プレートの前記上部表面と前記冷却プレートの前記下部表面とに熱接触する少なくとも１つの導電性かつ熱伝導性のサーマルチョークを備え、前記少なくとも１つのサーマルチョークは、前記加熱プレートと前記冷却プレートとの間の熱伝導を制御するように構成される、
ことを特徴とするシャワーヘッド電極アセンブリ。
【請求項９】
前記加熱プレートは、ガス供給源と流体連通する半径方向のガス分配通路を含み、
前記上部電極は、複数の第１のガス通路を含む内側電極部材を備え、
前記上部電極は、前記内側電極部材に固定され、前記内側電極部材を取り囲む外側電極部材を備え、前記外側電極部材は、複数の第２のガス通路を含み、
前記上部電極は、前記内側電極部材の上部表面に固定されるバッキングプレートを備え、前記バッキングプレートは、前記半径方向のガス分配通路と流体連通する半径方向に離間した複数のプレナムと、前記第１のガス通路のそれぞれと流体連通する第３のガス通路とを含み、
前記上部電極は、前記バッキングプレートを取り囲むバッキングリングを備え、前記バッキングリングは、前記半径方向のガス分配通路と流体連通する複数の第４のガス通路を含む、
ことを特徴とする請求項８に記載のシャワーヘッド電極アセンブリ。
【請求項１０】
前記内側電極部材は、前記バッキングプレート、前記外側電極部材および前記バッキングリングに結合される表面を含み、
前記外側電極部材は、前記内側電極部材および前記バッキングリングに結合される表面を含み、
前記バッキングプレートは、前記内側電極部材および前記バッキングリングに結合される表面を含み、
前記バッキングリングは、前記バッキングプレート、前記外側電極部材および前記内側電極部材に結合される表面を含む、
ことを特徴とする請求項９に記載のシャワーヘッド電極アセンブリ。
【請求項１１】
前記外側電極部材は、前記内側電極部材のプラズマに曝される下部表面から鈍角で外に向かって延びるステップを含む、ことを特徴とする請求項９に記載のシャワーヘッド電極アセンブリ。
【請求項１２】
前記内側電極部材は、前記内側電極部材のプラズマに曝される下部表面から鈍角で外に向かって延びるステップを含む、ことを特徴とする請求項９に記載のシャワーヘッド電極アセンブリ。
【請求項１３】
前記加熱プレートは、前記加熱プレートの中に埋め込まれた加熱要素を有する金属の部片を含み、前記加熱要素は、前記加熱要素に電力を供給するように動作可能な少なくとも１つの電源に接続され、かつ、
前記冷却プレートは、前記冷却プレートの中に形成された液体チャネルを有する金属の部片を含み、前記液体チャネルは、前記冷却プレートの温度を制御するために前記液体チャネルに供給される温度制御された液体の少なくとも１つの供給源と流体連通するか、または、
前記加熱プレートは、少なくとも１つの内側加熱要素を有する内側加熱プレートと、少なくとも１つの外側加熱要素を有する外側加熱プレートとを含み、前記内側および外側加熱要素に電力を供給し、前記内側および外側電極部材の温度を制御するように動作可能な別個の電源に前記内側および外側加熱要素が接続される、
ことを特徴とする請求項９に記載のシャワーヘッド電極アセンブリ。
【請求項１４】
前記冷却プレートは、下部表面と、前記下部表面に半径方向に離間し同心で配置された複数の第１の溝とを含み、前記第１の溝の各々は第１の高さを有し、
前記少なくとも１つのサーマルチョークは、複数のサーマルチョークを含み、各サーマルチョークは、前記冷却プレートのそれぞれの第１の溝に配置されたリングであり、前記リングの各々は、前記リングが前記冷却プレートを前記加熱プレート上に支持するように、前記サーマルチョークが配置される前記それぞれの第１の溝の前記第１の高さよりも大きい第２の高さを有し、前記冷却プレートの前記下部表面と前記加熱プレートの前記上部表面との間に間隙が画定され、前記リングによって前記加熱プレートと前記冷却プレートとの間で熱が伝導される、
ことを特徴とする請求項９に記載のシャワーヘッド電極アセンブリ。
【請求項１５】
前記複数のリングは、少なくとも１つの第１のリングと第２のリングとを含み、各第１のリングは、複数の貫通開口を有するか、または焼結された多孔質の金属物体であり、前記第２のリングは、非多孔質で前記少なくとも１つの第１のリングを取り囲み、前記温度制御モジュールの外側表面を形成する、ことを特徴とする請求項１４に記載のシャワーヘッド電極アセンブリ。
【請求項１６】
前記冷却プレートの前記下部表面は、平坦であり、
前記加熱プレートの前記上部表面は、平坦であり、
前記少なくとも１つのサーマルチョークは、柔軟で熱伝導性かつ導電性の材料から構成されたプレートを含み、前記プレートは、前記冷却プレートの前記下部表面および前記加熱プレートの前記上部表面にそれぞれ固定される平坦な向かい合う表面を有し、前記サーマルチョークプレートは、前記加熱プレートから前記冷却プレートへの熱伝導に対する熱抵抗をもたらすようになされた多孔質構造を有する、
ことを特徴とする請求項８に記載のシャワーヘッド電極アセンブリ。
【請求項１７】
前記冷却プレート、前記少なくとも１つのサーマルチョークおよび前記加熱プレートは、位置合わせされた開口を含み、
前記冷却プレート、前記少なくとも１つのサーマルチョークおよび前記加熱プレートを互いに固定するために、ねじ型締結具が、前記位置合わせされた開口の各々に受け入れられ、各ねじ型締結具は、前記加熱プレートの熱サイクルに起因する前記締結具の緩みが生じにくいようになされたワッシャセットを含む、
ことを特徴とする請求項８に記載のシャワーヘッド電極アセンブリ。
【請求項１８】
前記上部プレートの前記下部表面は、半径方向に離間し同心で配置された第２の溝を含み、前記第２の溝の隣接するものが前記上部プレートの前記下部表面の環状突出部によって分離され、前記上部プレートは、前記環状突出部で前記冷却プレートの前記上部表面と接触する、ことを特徴とする請求項８に記載のシャワーヘッド電極アセンブリ。
【請求項１９】
下部電極を有する基板支持体を含むプラズマ処理チャンバのシャワーヘッド電極アセンブリの上部電極の温度を制御する方法であって、前記シャワーヘッド電極アセンブリは、前記プラズマ処理チャンバの上部壁を形成する上部プレート、および、前記上部プレートと前記上部電極との間に配置され、前記上部プレートと前記上部電極とに固定される温度制御モジュールとを含み、
前記方法は、
前記プラズマ処理チャンバ内で、前記上部電極と前記基板支持体との間の間隙にプラズマを生成させる工程と、
前記上部電極を加熱するために少なくとも１つの電源からの電力を前記温度制御モジュールの加熱プレートの少なくとも１つのヒータに印加する工程と、
前記冷却プレートの温度を制御するために少なくとも１つの液体供給源から温度制御された液体を前記温度制御モジュールの冷却プレートの液体チャネルに供給する工程と、
（ｉ）前記冷却プレートを前記上部プレートから熱的に分離することによって前記冷却プレートと前記上部プレートとの間の熱伝導、（ｉｉ）前記冷却プレートと前記加熱プレートとの間に配置された少なくとも１つのサーマルチョークにより前記冷却プレートと前記加熱プレートとの間の熱伝導、および（ｉｉｉ）前記加熱プレートの温度を制御することによって前記加熱プレートと前記上部電極との間の熱伝導を制御し、それによって前記上部電極を所望の温度に維持する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
前記プラズマが生成されている場合および前記プラズマが生成されていない場合に、前記温度制御モジュールは、約４０℃から約２００℃の設定値の約±５℃内の温度に前記上部電極を維持し、
前記温度制御モジュールは、前記上部電極の半径方向の中心−縁部間の約±３０℃の最大温度勾配を維持する、
ことを特徴とする請求項１９に記載の方法。