(57)【要約】  本発明の実施形態は、概して基板処理チャンバ内でアーク放電及び寄生プラズマを低減するための装置に関する。装置は、概して、基板支持体、バッキングプレート、及びシャワーヘッドを内部に配置した処理チャンバを含む。シャワーヘッドサスペンションは、バッキングプレートをシャワーヘッドに電気的に結合する。導電性ブラケットは、バッキングプレートに結合し、シャワーヘッドから離間している。導電性ブラケットは、プレート、下部、上部、及び垂直拡張部を含むことができる。導電性ブラケットは、電気絶縁体に接触している。
2013519791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ本体内に配置されたバッキングプレートと、
チャンバ本体内に配置され、バッキングプレートに結合されたシャワーヘッドと、
バッキングプレートをシャワーヘッドに電気的に結合する１以上のシャワーヘッドサスペンションと、
バッキングプレートに結合され、シャワーヘッドサスペンションから離間した導電性ブラケットであって、シャワーヘッドの面に実質的に垂直に配置されたプレートを含む導電性ブラケットと、
導電性ブラケットのプレートに接触する第１面と、チャンバ本体に接触する第２面を有する電気絶縁体を含む真空処理チャンバ。
【請求項２】
処理チャンバはＰＥＣＶＤチャンバであり、ＰＥＣＶＤチャンバはバッキングプレートに結合されたＲＦ源を更に含み、電気絶縁体は、セラミックス、アルミナ、又はポリテトラフルオロエチレンを含む請求項１記載の処理チャンバ。
【請求項３】
導電性ブラケットは、
プレートの下端に結合され、プレートに実質的に垂直な下部と、
下部に結合され、プレートに平行な垂直拡張部を更に含み、垂直拡張部の長さはプレートの長さよりも短い請求項１記載の処理チャンバ。
【請求項４】
垂直拡張部は、工具を収容するための切欠きを内部に含む請求項３記載の処理チャンバ。
【請求項５】
導電性ブラケットは、プレートに結合され、下部に実質的に平行に位置する上部を更に含む請求項３記載の処理チャンバ。
【請求項６】
導電性ブラケットと電気絶縁体の間には実質的に空間が無く、導電性ブラケットはフレキシブルである請求項３記載の処理チャンバ。
【請求項７】
導電性ブラケットはアルミニウムを含む請求項１記載の処理チャンバ。
【請求項８】
処理チャンバであって、
チャンバ本体と、
チャンバ本体上に位置するチャンバ蓋と、
チャンバ蓋に結合されたバッキングプレートと、
バッキングプレートに結合されたシャワーヘッドと、
バッキングプレートに結合され、シャワーヘッドから離間した導電性ブラケットであって、
シャワーヘッドの面に実質的に垂直に位置するプレートと、
プレートの下端に結合され、プレートに実質的に垂直な下部と、
プレートから延在し、下部と平行に位置する上部を含む導電性ブラケットと、
バッキングプレート、チャンバ本体、及びシャワーヘッドに近接して位置するポリテトラフルオロエチレンを含む第１電気絶縁体であって、チャンバ本体に接触する第１面と、導電性ブラケットのプレートに接触する第２面を有する第１電気絶縁体を含む処理チャンバ。
【請求項９】
第１電気絶縁体と導電性ブラケットのプレートとの間には実質的に空間がない請求項８記載の処理チャンバ。
【請求項１０】
チャンバ本体とバッキングプレートとの間に配置され、電気的に絶縁する第２電気絶縁体を更に含み、導電性ブラケットはアルミニウムである請求項８記載の処理チャンバ。
【請求項１１】
導電性ブラケットの下部と導電性ブラケットのプレートは、互いに直角に接続され、基板処理チャンバはＰＥＣＶＤチャンバである請求項８記載の処理チャンバ。
【請求項１２】
下部に結合された垂直拡張部を更に含む請求項８記載の処理チャンバ。
【請求項１３】
プレート、垂直拡張部、下部、及び上部は、それぞれ貫通して配置された１以上の穴を有する請求項１２記載の処理チャンバ。
【請求項１４】
チャンバ本体と、
チャンバ本体上に配置された蓋と、
チャンバ本体内に配置されたシャワーヘッドと、
シャワーヘッドに電気的に結合され、シャワーヘッドの外側で横方向に配置され、シャワーヘッドと離間関係にある導電性ブラケットと、
導電性ブラケットに接触して配置され、導電性ブラケットの外側に横方向に位置し、チャンバ本体と接触する電気絶縁体を含む処理チャンバ。
【請求項１５】
シャワーヘッドを蓋に結合するフレキシブルサスペンションを更に含む請求項１４記載の処理チャンバ。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
（発明の分野）
本明細書内の発明の実施形態は、概して基板処理チャンバ内でプラズマを生成することに関する。
【０００２】
（関連技術の説明）
大型のフラットパネルディスプレイ及び太陽電池パネルの需要が増加するのに伴って、被処理基板のサイズも増大させる必要がある。例えば、大面積基板の表面積は、２平方メートルを超える可能性がある。これらの大面積基板を処理するために、チャンバサイズも増大させる必要がある。プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）チャンバでは、バッキングプレートは、当然大面積基板と少なくとも同じ大きさになるだろう。したがって、大面積基板処理用ＰＥＣＶＤ装置では、バッキングプレートの表面積は、２平方メートルを超える可能性がある。バッキングプレートのサイズの増加に伴い、ＲＦ電流の増加が必要な場合がある。
【０００３】
ＰＥＣＶＤでは、処理ガスはシャワーヘッドを介して処理チャンバ内に導入され、シャワーヘッドに印加されるＲＦ電流によって点火されてプラズマになることができる。基板サイズが増加するにつれて、シャワーヘッドに印加されるＲＦ電流もそれに応じて増加する可能性がある。より大きなＲＦ電流は、ＰＥＣＶＤチャンバの望ましくない場所にアーク放電又は寄生プラズマが生じる可能性を高める。アーク放電及び寄生プラズマは、所望の基板処理からＲＦ電流を奪い、基板処理をより高価でより非効率的にする。
【０００４】
したがって、不要なアーク放電及び寄生プラズマの形成を制御する必要がある。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の実施形態は、概して基板処理チャンバ内でアーク放電及び寄生プラズマを低減するための装置に関する。装置は、概して、基板支持体、バッキングプレート、及びシャワーヘッドを内部に配置した処理チャンバを含む。シャワーヘッドサスペンションは、バッキングプレートをシャワーヘッドに電気的に結合する。導電性ブラケットは、バッキングプレートに結合し、シャワーヘッドから離間している。導電性ブラケットは、プレート、下部、上部、及び垂直拡張部を含むことができる。導電性ブラケットは、電気絶縁体に接触している。
【０００６】
一実施形態では、真空処理チャンバは、チャンバ本体内に配置されたバッキングプレートと、チャンバ本体内に配置され、バッキングプレートに結合されたシャワーヘッドを含む。また、真空処理チャンバは、バッキングプレートをシャワーヘッドに電気的に結合する１以上のシャワーヘッドサスペンションと、バッキングプレートに結合され、シャワーヘッドサスペンションから離間した導電性ブラケットを含む。導電性ブラケットは、シャワーヘッドの面に実質的に垂直に配置されたプレートを含む。また、真空処理チャンバは、導電性ブラケットのプレートに接触する第１面と、チャンバ本体に接触する第２面を有する電気絶縁体を含む。
【０００７】
別の一実施形態では、処理チャンバは、チャンバ本体と、チャンバ本体上に位置するチャンバ蓋と、チャンバ蓋に結合されたバッキングプレートを含む。シャワーヘッドは、バッキングプレートに結合され、ＲＦ源は、シャワーヘッドに結合される。導電性ブラケットはバッキングプレートに結合され、シャワーヘッドから離間している。導電性ブラケットは、シャワーヘッドの面に実質的に垂直に位置するプレートと、プレートの下端に結合された下部を含む。下部は、プレートに対して実質的に垂直である。また、導電性ブラケットは、プレートから延在し、下部と平行に位置する上部を含む。ポリテトラフルオロエチレンを含む第１電気絶縁体は、バッキングプレート、チャンバ本体、及びシャワーヘッドに近接して位置する。電気絶縁体は、チャンバ本体に接触する第１面と、導電性ブラケットのプレートに接触する第２面を有する。
【０００８】
別の一実施形態では、処理チャンバは、チャンバ本体と、チャンバ本体上に配置された蓋と、チャンバ本体内に配置されたシャワーヘッドを含む。また、処理チャンバは、シャワーヘッドに電気的に結合された導電性ブラケットを含む。導電性ブラケットは、シャワーヘッドの外側で横方向に配置され、シャワーヘッドと離間関係にある。電気絶縁体が導電性ブラケットに接触して配置される。電気絶縁体は、導電性ブラケットの外側に横方向に位置し、チャンバ本体と接触する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の上述した構成を詳細に理解することができるように、上記に簡単に要約した本発明のより具体的な説明を、実施形態を参照して行う。実施形態のいくつかは添付図面に示されている。しかしながら、添付図面は本発明の典型的な実施形態を示しているに過ぎず、したがってこの範囲を制限されていると解釈されるべきではなく、本発明は他の等しく有効な実施形態を含み得ることに留意すべきである。
【図１】本発明の一実施形態に係るＰＥＣＶＤ装置の断面図である。
【図２Ａ】シャワーヘッドに結合されたバッキングプレートの模式図である。
【図２Ｂ】シャワーヘッドに結合されたバッキングプレートの模式図である。
【図３】シャワーヘッドに結合されたバッキングプレートの模式図である。
【図４】電気絶縁体を貫通する及び周囲の電界の図である。
【図５】シャワーヘッドに結合されたバッキングプレートの模式図である。
【図６Ａ】〜
【図６Ｇ】導電性ブラケットの斜視図である。
【００１０】
理解を促進するために、図面に共通する同一の要素を示す際には可能な限り同一の参照番号を使用している。一実施形態で開示された要素を明確な説明なしに他の実施形態で有益に利用してもよいと理解される。
【詳細な説明】
【００１１】
本発明の実施形態は、概して基板処理チャンバ内でアーク放電及び寄生プラズマを低減するための装置に関する。装置は、概して、基板支持体、バッキングプレート、及びシャワーヘッドを内部に配置した処理チャンバを含む。シャワーヘッドサスペンションは、バッキングプレートをシャワーヘッドに電気的に結合する。導電性ブラケットは、バッキングプレートに結合し、シャワーヘッドから離間している。導電性ブラケットは、プレート、下部、上部、及び垂直拡張部を含むことができる。導電性ブラケットは、電気絶縁体に接触している。
【００１２】
本明細書内で説明される実施形態は、カリフォルニア州サンタクララにあるアプライドマテリアルズ社（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，  Ｉｎｃ．）の子会社であるＡＫＴアメリカ社（ＡＫＴ  Ａｍｅｒｉｃａ）から入手可能なＰＥＣＶＤチャンバ内で実施することができる。本明細書内で説明される実施形態は、他のメーカーで販売されているものを含む他の処理システムで実施可能であることを理解すべきである。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係るＰＥＣＶＤ装置の断面図である。装置は、内部で基板１２０上に１以上の膜を堆積できるチャンバ１００を含む。チャンバ１００は、概して処理容積を画定する壁１０２、底部１０４、及びシャワーヘッド１０６を含む。基板支持体１１８は、処理容積内に配置されている。処理容積は、スリットバルブの開口１０８を介してアクセスされ、これによって基板１２０をチャンバ１００の内外へ搬送できる。基板支持体１１８は、基板支持体１１８を上下動するアクチュエータ１１６に結合することができる。リフトピン１２２が、基板支持体１１８を貫通して移動可能に配置され、これによって基板を基板受け面へ及び基板受け面から移動することができる。また、基板支持体１１８は、加熱及び／又は冷却要素１２４を含み、これによって基板支持体１１８を所望の温度に維持することができる。また、基板支持体１１８はＲＦリターンストラップ１２６を含み、これによって基板支持体１１８の周縁部にＲＦリターンパスを提供することができる。
【００１４】
シャワーヘッド１０６は、締結機構１５０によってバッキングプレート１１２に結合さる。シャワーヘッド１０６は、１以上の締結機構１５０によってバッキングプレート１１２に結合することができ、これによってたわみを防ぎ、及び／又はシャワーヘッド１０６の真直度／曲率を制御するのを助長する。一実施形態では、シャワーヘッド１０６をバッキングプレート１１２に結合するために、１２の締結機構１５０を使用できる。締結機構１５０は、ナット及びボルトアセンブリを含むことができる。一実施形態では、ナット及びボルトアセンブリは、電気絶縁材料で作ることができる。別の一実施形態では、ボルトを金属で作り、電気絶縁材料で囲んでもよい。更に別の一実施形態では、シャワーヘッド１０６は、ボルトを受け入れるためにねじ切りされていてもよい。更に別の一実施形態では、ナットは電気絶縁材料で形成することができる。電気絶縁材料は、締結機構１５０がチャンバ１００内に存在するプラズマに電気的に結合するのを防止することを助長する。
【００１５】
ガス供給源１３２は、シャワーヘッド１０６内のガス通路を通して、シャワーヘッド１０６と基板１２０との間の処理領域にガスを供給するバッキングプレート１１２に結合されている。真空ポンプ１１０は、チャンバ１００に結合され、処理容積を所望の圧力に制御する。ＲＦ源１２８は、バッキングプレート１１２及び／又はシャワーヘッド１０６に結合され、シャワーヘッド１０６にＲＦ電流を供給する。ＲＦ電流はシャワーヘッド１０６と基板支持体１１８の間に電界を生成し、これによってシャワーヘッド１０６と基板支持体１１８の間でガスからプラズマを生成できる。約０．３ＭＨｚ〜約２００ＭＨｚの周波数などの様々な周波数を使用することができる。一実施形態では、ＲＦ電流は、１３．５６ＭＨｚの周波数で供給される。
【００１６】
誘導結合リモートプラズマ源１３０などのリモートプラズマ源１３０もまた、ガス源１３２とバッキングプレート１１２の間に結合可能である。基板処理の間に、リモートプラズマが生成されるように、クリーニングガスをリモートプラズマ源１３０に供給することができる。リモートプラズマからのラジカルをチャンバ１００に供給し、チャンバ１００の部品をクリーニングすることができる。クリーニングガスは、シャワーヘッド１０６に供給されるＲＦ源１２８によって更に励起可能である。適切なクリーニングガスとしては、ＮＦ３、Ｆ２、ＳＦ６及びＣｌ２を含むがこれらに限定されない。基板１２０の上面とシャワーヘッド１０６との間の間隔は、約４００ミル〜約１２００ミルの間が可能である。一実施形態では、間隔は約４００ミル〜約８００ミルの間が可能である。
【００１７】
バッキングプレート１１２は、支持アセンブリ１３８によって支持できる。１以上のアンカーボルト１４０は、支持アセンブリ１３８から支持リング１４４まで下方に延びることができる。支持リング１４４は、１以上の締結機構１４２によってバッキングプレート１１２と結合することができる。一実施形態では、締結機構１４２は、ナット及びボルトアセンブリを含むことができる。別の一実施形態では、締結機構１４２は、バッキングプレート１１２のねじ受け面と結合されたねじ付きボルトを含むことができる。支持リング１４４は、バッキングプレート１１２の略中央でバッキングプレート１１２と結合することができる。バッキングプレート１１２の中央は、支持リング１４４が無い場合に、バッキングプレート１１２を支持できる最小量の領域である。したがって、バッキングプレート１１２の中央領域を支持することによって、バッキングプレート１１２のたわみを低減及び／又は防止することができる。一実施形態では、支持リング１４４は、バッキングプレート１１２の形状を制御するアクチュエータに結合することができ、これによってバッキングプレート１１２の中央をバッキングプレート１１２の端部に対して上下動させることができる。バッキングプレート１１２の動作は、処理中に得られた計量値に応じて引き起こすことができる。一実施形態では、計量値は、堆積される層の厚さである。別の一実施形態では、計量値は、堆積される層の組成である。バッキングプレート１１２の動作は、処理と同時に引き起こすことができる。一実施形態では、１以上の締結機構１４２は、バッキングプレート１１２を貫通してシャワーヘッド１０６まで延びることができる。
【００１８】
シャワーヘッド１０６は更に、シャワーヘッドサスペンション１３４によってバッキングプレート１１２に結合することができる。一実施形態では、シャワーヘッドサスペンション１３４は、フレキシブルな金属製のスカートである。シャワーヘッドサスペンション１３４は、シャワーヘッド１０６を上に置くことができるリップ１３６を有することができ、導電性ブラケット１８０と電気的に連通する。バッキングプレート１１２は、チャンバ１００を密封するチャンバ壁１０２と結合した棚部１１４の上面の上に配置できる。チャンバ蓋１５２は、チャンバ壁１０２と結合し、領域１５４によってバッキングプレート１１２から離間することができる。一実施形態では、領域１５４は、開放空間（例えば、チャンバ壁とバッキングプレート１１２の間のギャップ）であってもよい。別の一実施形態では、領域１５４は、電気絶縁性材料であってもよい。チャンバ蓋１５２は、貫通する開口部を有することができ、１以上の締結機構１４２がバッキングプレート１１２と、処理ガスをチャンバ１００に供給するガス供給管１５６と結合するのを可能にする。一実施形態では、支持リング１４４は、チャンバ蓋１５２の下に配置され、実質的にチャンバ蓋１５２の開口部内にセンタリングされることができる。
【００１９】
ＲＦリターンプレート１４６は、リング１４４及びチャンバ蓋１５２と結合することができる。ＲＦリターンプレート１４６は、締結機構１４８によって、チャンバ蓋１５２と結合することができる。一実施形態では、締結機構１４８は、ラグスクリューを含む。ＲＦリターンプレート１４６は、締結機構１４２とリング１４４の間に結合することができる。ＲＦリターンプレート１４６は、締結機構１４２を通ってリング１４４に伝わる可能性のあるＲＦ電流のためのＲＦ源１２８までのリターンパスを提供する。ＲＦリターンプレート１４６は、ＲＦ電流がチャンバ蓋１５２へ下降して、その後ＲＦ源１２８へ戻って流れるための経路を提供する。
【００２０】
図２Ａは、シャワーヘッドに結合されたバッキングプレートの模式図である。シャワーヘッドサスペンション１３４は、バッキングプレート１１２とシャワーヘッド２０６の間に結合されている。シャワーヘッドサスペンション１３４は、シャワーヘッド２０６をバッキングプレート１１２に電気的に結合するために、一般的にアルミニウムなどの導電性材料から作られている。シャワーヘッドサスペンション１３４は、締結アセンブリ２７２によって、バッキングプレート１１２に接続されている。締結アセンブリ２７２は、ネジ付きボルト、ネジ、又は溶接が可能である。一実施形態では、締結アセンブリ２７２は、バネ又は他の張力調整機構を含むこともできる。
【００２１】
バッキングプレート１１２は、棚部１１４の上面の上に配置されている。棚部１１４は、チャンバ本体に結合される、又はチャンバ本体の不可欠な部分であり、チャンバ壁と電気的に連通している。棚部１１４はまた、棚部１１４の上面の上でチャンバ蓋１５２を支持する。一般的にチャンバ蓋１５２と棚部１１４もまた、互いに電気的に連通している。
【００２２】
棚部１１４は、電気絶縁体２６０、２６２、２６４、２６６によって、バッキングプレートから電気的に絶縁されている。電気絶縁体２６０、２６２、２６４、２６６は、ポリテトラフルオロエチレン（例えば、テフロン（商標名）ポリマー）などの電気絶縁性材料であってもよく、又はポリテトラフルオロエチレンでコーティングされた電気絶縁性材料を含んでもよい。コーティングに適した電気絶縁性材料は、セラミックス、アルミナ、又は他の誘電体材料を含むことができる。電気絶縁体２６０、２６２、及び２６６は、ボイド（空隙）を埋めるために存在し、潜在的なアーク放電を最小限に抑えるのに役立つ。電気絶縁体２６０、２６２、及び２６６が存在する場合、棚部１１４と、シャワーヘッド２０６と、バッキングプレート１１２の間で電気的絶縁を提供することができる。図２Ａの実施形態は、オプションの電気絶縁体２７６を更に含む。電気絶縁体２７６は、棚部１１４及びシャワーヘッド２０６に接触し、それらの間の電気的絶縁を提供する。また、電気絶縁体２７６は、電気絶縁体２６０及び２６２の支持を提供することができ、又はシャワーヘッド１０６の周りから、処理チャンバの望ましくない領域内に流れる処理ガスを含む可能性がある。
【００２３】
図２Ａの実施形態では、空間２９０は、電気絶縁体２６０、２６２、２６４、２６６、棚部１１４、バッキングプレート１１２、及び電気絶縁体２７６の間に存在している。空間２９０は、処理中の熱膨張を許容するために一部に組み込まれている。また、空間２９０は、ＲＦ電力がプロセスチャンバに印加される方法のため、アーク放電及び寄生プラズマが生じる可能性のある潜在的な場所を作る。
【００２４】
ＲＦ電力は、「表皮効果」によって処理システム全体を伝わり、例えば、ＲＦ電流は導電性部品の表面全体を伝わる。図２Ａの実施形態では、ＲＦ電流はＲＦ源（図示せず）から、蓋１５２に面しているバッキングプレート１１２の表面全体に伝わり、電気絶縁体２６２に面しているシャワーヘッドサスペンション１３４の表面に下り、処理領域に面しているシャワーヘッド２０６の表面全体に流れる。その後、ＲＦ電流は、処理チャンバの処理領域内で生成されるプラズマを介して、基板支持体に容量結合される。その後、ＲＦ電流は、基板支持体又は接地ストラップを下って伝わり、及びチャンバ本体の壁を上ってＲＦ源へと伝わることによって、ＲＦ源に戻るように進む。ＲＦ源から流れるＲＦ電流は、「ＲＦホット」と呼ばれ、ＲＦ源に戻るＲＦ電流は、「ＲＦリターン」と呼ばれる。
【００２５】
棚部１１４はチャンバ本体に結合されている、又は、チャンバ本体の一部となっているので、棚部１１４は、ＲＦリターンパスの一部である。逆に、ＲＦ電力は、ＲＦ源からシャワーヘッドサスペンション１３４を横切って、処理領域内の容量結合プラズマに印加されているので、シャワーヘッドサスペンション１３４は、「ＲＦホット」である。空間２９０は、ＲＦリターンパスである棚部１１４と、ＲＦホットであるシャワーヘッドサスペンション１３４の間に位置している。こうして、空間２９０を隔てて電位差が存在する。したがって、処理ガスが空間２９０内に位置する場合は、棚部１１４とシャワーヘッドサスペンション１３４を隔てた電位が、空間２９０内でアーク放電又は寄生プラズマを形成する可能性がある。これは、所望の処理からＲＦ電力を奪い、所望の処理をより非効率的により高価なものにするので、望ましくない効果である。
【００２６】
図２Ｂは、シャワーヘッドに結合されたバッキングプレートの模式図である。空間２９０は、ＲＦリターンパスである棚部１１４と、ＲＦホットであるシャワーヘッドサスペンション１３４の間に位置している。ＲＦホットの矢印は、処理チャンバの処理領域内に存在するであろう容量結合プラズマに供給されているＲＦ電流を示している。ＲＦ電流は、ＲＦ源から、バッキングプレート１１２を越えて、締結アセンブリ２７２を越えて、シャワーヘッドサスペンション１３４を下り、シャワーヘッド２０６全体に流れる。ＲＦリターンの矢印は、ＲＦ源に戻るＲＦ電流の経路を示している。ＲＦリターン電流は、ＲＦ電流がＲＦ源に戻るまで、棚部１１４を越えて、チャンバ蓋１５２を上って流れる。
【００２７】
図２Ｂに見られるように、空間２９０は、一方の側にＲＦホット電流を、もう一方の側にＲＦリターン電流を有する。これは、空間２９０を隔てて電位を生成し、空間２９０内に何らかの処理ガスが存在する場合、処理ガスは点火して寄生プラズマとなり、アーク放電をもたらす可能性がある。１ミリメートルほどの小さなボイドは、空間を隔てて十分な電位がある場合、アーク放電又は寄生プラズマを許容するのに十分である。したがって、空間２９０を除去することが望ましい。
【００２８】
図３は、シャワーヘッドに結合されたバッキングプレートの模式図である。シャワーヘッドサスペンション１３４は、バッキングプレート１１２とシャワーヘッド２０６の間に結合され、フレキシブルであってもよい。シャワーヘッドサスペンション１３４は、一般的にアルミニウムなどの導電性材料から作られ、シャワーヘッド２０６をバッキングプレート１１２に電気的に結合する。シャワーヘッドサスペンション１３４は、締結アセンブリ３７２によって、バッキングプレート１１２に接続されている。図３に示される実施形態では、締結アセンブリ３７２は、バッキングプレート１１２内にねじ込まれるように用いられるボルトである。
【００２９】
バッキングプレート１１２は、棚部１１４の上部の上に配置されている。図３の実施形態では、棚部１１４は、チャンバ壁の一部である。棚部１１４は、電気絶縁体３６０、３６４によってバッキングプレートから電気的に絶縁され、チャンバ蓋１５２を支持している。電気絶縁体３６０、３６４は、テフロン（商標名）ポリマーなどの電気絶縁性材料、又はテフロン（商標名）ポリマーでコーティングした材料が可能である。コーティングに適した電気絶縁性材料は、セラミックス、アルミナ、又は他の誘電体材料を含む。一実施形態では、電気絶縁体３６０は、誘電体インサートである。電気絶縁体３７６は、棚部１１４とシャワーヘッド２０６の間に配置されている。電気絶縁体３７６は、電気絶縁体３６０を支持するのを助長することができ、チャンバ部品間のアーク放電を防ぐことができ、シャワーヘッド２０６の上方の領域内に処理ガスを含めることができる。
【００３０】
電気絶縁体３６０は、片側で棚部１１４に、反対側で導電性ブラケット３８０に当接する。導電性ブラケット３８０は、フレキシブルであり、導電性材料（例えば、アルミニウムなどの金属又は他の適当な材料）を含むことができる。一実施形態では、電気絶縁体３６０と棚部１１４の間、又は電気絶縁体３６０と導電性ブラケット３８０の間に空間はない。導電性ブラケット３８０は、電気絶縁体３６０との接触を維持するのに十分な剛性を有するが、処理時の熱膨張を許容するのに十分フレキシブルである必要がある。導電性ブラケット３８０は、導電性ブラケット３８０を所定の位置にしっかりと固定するネジ又はボルトを含むことができる締結アセンブリ３７２によって適所に保持されている。図３に示される実施形態では、締結アセンブリ３７２は、シャワーヘッドサスペンション１３４及び導電性ブラケット３８０の上部に穴を貫通して配置されたボルトを用いて、シャワーヘッドサスペンション１３４及び導電性ブラケット３８０をバッキングプレート１１２に固定する。
【００３１】
理想的には、電気絶縁体３６０と棚部１１４の間、又は電気絶縁体３６０と導電性ブラケット３８０の間には、空間は存在しない。しかしながら、加工公差及び熱膨張の許容範囲のために、基板の処理中にいくらかの空間が存在する可能性がある。存在するすべての空間は、約１ミリメートル未満であることが望ましい。電気絶縁体３６０などの単一の電気絶縁体の使用は、複数の電気絶縁体を使用する場合に通常存在するであろう空間又はギャップの量を更に減らすのに役立つ。したがって、基板のプラズマ処理中において、電位がＲＦリターン及びＲＦホット電流によって電気絶縁体３６０を隔てて存在する可能性があるにもかかわらず、寄生プラズマ又はアーク放電が発生するための空間がない。ブラケット３８０から発せられる高密度電界は、アーク放電が発生する可能性の無い電気絶縁体３６０内に位置している。
【００３２】
導電性ブラケット３８０及びシャワーヘッドサスペンション１３４は、締結アセンブリ３７２の近くで電気的に連通している。空間３７４は、導電性ブラケット３８０とシャワーヘッドサスペンション１３４の間に存在する。しかしながら、導電性ブラケット３８０とシャワーヘッドサスペンション１３４は、電気的に連通しており、ＲＦホット電流が処理領域内の容量結合プラズマに到達するための経路を提供するので、空間３７４を隔てて電位は存在しない又は無視できる。このように、ギャップ又は空間が存在するにもかかわらず、導電性ブラケット３８０とシャワーヘッドサスペンション１３４を隔てた電位は無視できるので、アーク放電が発生することはない。したがって、電気絶縁体３６０の右側、例えば、導電性ブラケット３８０とシャワーヘッドサスペンション１３４の間の電界は、ほぼゼロであることが望ましい。
【００３３】
図３の実施形態では、ＲＦホット電流は、電気絶縁体３６０の右側に存在し、ＲＦリターン電流は、リターン電流が棚部１１４の表面全体を伝わるので、電気絶縁体３６０の左側に存在している。電気絶縁体３６０の右側のＲＦホット電流及び電気絶縁体３６０の左側のＲＦリターン電流は、電気絶縁体３６０を隔てて電位を生成する。上述のように、ボイド又は空間がある場合、電位は、アーク放電又は寄生プラズマを生成する可能性がある。しかしながら、本実施形態では、電気絶縁体３６０は（ＲＦリターン電流を有する）棚部１１４と（ＲＦホット電流を有する）導電性ブラケット３８０との間のすべての空間を完全に占める。寄生プラズマ及びアーク放電は、一般的に固体材料によって占められた空間では発生しない。したがって、アーク放電が発生しないので、存在する電位は、基板処理に対して許容される。
【００３４】
一実施形態では、電気絶縁体３６０に面している導電性ブラケット３８０の実質的にすべての面は、電気絶縁体３６０に接触している。同様に、棚部１１４に面している電気絶縁体３６０のすべての面は、棚部１１４に接触している。電気絶縁体３６０の表面が導電性ブラケット３８０及び棚部１１４と実質的に接触しており、電気絶縁体３６０は熱膨張に順応することができるので、それらの間にギャップはない。したがって、アーク放電又は寄生プラズマが発生するための場所はない。電気絶縁体３６０は、導電性ブラケット３８０と棚部１１４の間に存在する実質的にすべての空間又はボイドを除去するようなサイズ及び形状である。なお、たとえ熱膨張のために小さなボイド又はギャップが生じても、電気絶縁体３６０の結果としてシース間のＲＦ電圧が減少するため、アーク放電の可能性は大幅に低減される。
【００３５】
図４は、電気絶縁体３６０を貫通する電界及び周囲の電界の図である。ＲＦホット電流は、バッキングプレート及びシャワーヘッドを越えて、ＲＦ電流がその後基板支持体に容量結合される処理領域へと伝わる。ＲＦホット電流は、図４の右側に示されるように、導電性ブラケット３８０全体に近接して伝わる。ＲＦ電流は、チャンバ本体及びチャンバ本体と電気的に連通している棚部１１４を伝わることによって、ＲＦ源へと戻る。
【００３６】
ＲＦホット電流のみが、導電性ブラケット３８０の右側に存在しているので、Ｅ＝０で示されるように、この領域内に電位は生成されない。同様に、ＲＦリターン電流のみが、棚部１１４の左側に存在しているので、チャンバのこの領域内にも電位はない。電位がないので、アーク放電及び寄生プラズマは発生しない。図４の実施形態で電位が存在する唯一の場所は、電気絶縁体３６０を隔てた両端である。しかしながら、電気絶縁体３６０は、導電性ブラケット３８０と棚部１１４の間の空間を完全に占めているセラミックス又はアルミナなどの電気絶縁材料である。上述のように、アーク放電は、チャンバ内の空間又はボイド内でのみ発生する。このように、電気絶縁体３６０が導電性ブラケット３８０と棚部１１４の間の空間を占めているので、アーク放電が発生する空間はない。したがって、電位が電気絶縁体３６０を隔てて存在していても、アーク放電及びプラズマは電気絶縁体３６０によって占められた領域内では発生しない。
【００３７】
図５は、シャワーヘッドに結合されたバッキングプレートの模式図である。シャワーヘッドサスペンション１３４は、バッキングプレート１１２とシャワーヘッド５０６の間に結合されている。シャワーヘッドサスペンション１３４は、導電性材料から形成されており、締結アセンブリ３７２によってバッキングプレート１１２に接続されている。締結アセンブリ３７２は、導電性ブラケット１８０及びシャワーヘッドサスペンション１３４をバッキングプレート１１２に固定するためのボルトを含むことができる。また、締結アセンブリ３７２は、電気絶縁体３６０の表面に接して、導電性ブラケット１８０を適所で保持している。電気絶縁体５７６は、電気絶縁体３６０の下方に接触して配置され、シャワーヘッド５０６の裏側に処理ガスを含むことができる。棚部１１４は、チャンバ本体の一部であり、ＲＦ電流がＲＦ源に戻るためのリターンパスを提供する。また、棚部１１４は、棚部１１４の上面の上に配置されたチャンバ蓋１５２のための支持を提供する。チャンバ蓋１５２とバッキングプレート１１２は、空間５９４によって分離している。
【００３８】
バッキングプレート１１２は、電気絶縁体３６４によって棚部１１４から電気的に絶縁されたままである。電気絶縁体３６４は、バッキングプレート１１２の重量によって適所に保持されるか、又は締結アセンブリ３７２によって固定することができる。ＲＦリターン電流は棚部１１４全体に伝わり、ＲＦホット電流はバッキングプレート１１２全体に伝わるので、電気絶縁体３６４を隔てて電位は存在する。しかしながら、電気絶縁体３６４は、棚部１１４とバッキングプレート１１２の間のすべての空間を占めるので、アーク放電が発生する場所はない。電気絶縁体３６４に接触するバッキングプレート１１２と棚部１１４の両表面は、その間に最小限のギャップを有するか、又はギャップを有さない。一実施形態では、バッキングプレート１１２と電気絶縁体３６４の間に存在するギャップは、１ミリメートル未満である。
【００３９】
図５に示される実施形態では、導電性ブラケット１８０は、バッキングプレート１１２内にねじ込まれたボルトを含む締結アセンブリ３７２によって、電気絶縁体３６０に固定して取り付けられている。導電性ブラケット１８０は、（図３で示された）導電性ブラケット３８０と似ているが、導電性ブラケット１８０は、導電性ブラケット１８０の下端から垂直に延びる追加の下部５８５と、下部５８５に結合された垂直拡張部５８７を含む。導電性ブラケット１８０は、ボイド又はギャップを除去することによって導電性ブラケット１８０の左側の場所でのアーク放電を低減するのに役立つのみならず、導電性ブラケット１８０の（垂直拡張部５８７の端部の）先端５９１を無視できる電界位置に移動することによって、導電性ブラケット１８０の右側又は下側に発生する可能性のあるアーク放電も低減させる。
【００４０】
図３の導電性ブラケット３８０を参照すると、最下端は比較的鋭い角の面を生成し、ＲＦホットである。鋭い表面は、しばしば、これらの点で高電界に起因するアーク放電を誘発する可能性がある。チャンバ壁などのチャンバ部品は、ＲＦリターン電流用の経路を提供する。したがって、導電性ブラケット３８０の鋭い表面からチャンバ壁などの他のチャンバ部品へアーク放電が発生する可能性がある。
【００４１】
しかしながら、アーク放電の発生する可能性は、導電性ブラケット３８０の鋭い端部をＲＦリターン電流から離して、無視できる電界内の位置に移動することによって低減することができる。図５の導電性ブラケット１８０に戻って参照すると、下部５８５及び垂直拡張部５８７が追加されている。導電性ブラケット１８０の下部５８５及び垂直拡張部５８７は、電気絶縁体３６０とシャワーヘッドサスペンション１３４との間に位置し、同様の電位の方向に（例えば、両方ともＲＦホットであるシャワーヘッド５０６とシャワーヘッドサスペンション１３４に向かって）延在する。したがって、導電性ブラケット１８０の先端５９１が依然として比較的鋭い点であるにもかかわらず、先端５９１は電界の無視できる又はまったく電界の無い場所に配置される。電界が無視でき、すべての周囲のチャンバ部品はほぼ同電位なので、アーク放電の可能性は大幅に低減される。
【００４２】
図６Ａ〜６Ｇは、導電性ブラケットの斜視図である。図６Ａは、無視できる電界の場所に、先端６９１Ａを配置することによってアーク放電の可能性を低減するように構成された導電性ブラケット６８０Ａを示している。導電性ブラケット６８０Ａは、プレート６８１、上部６８３、下部６８５Ａ、及び垂直拡張部６８７Ａを含む。プレート６８１は、垂直拡張部６８７Ａと実質的に平行であり、上部６８３及び下部６８５Ａに対して実質的に垂直である。導電性ブラケット６８０Ａは、材料の単一部材から構成されている。別の一実施形態では、ブラケットは、溶接、リベット、又はブラケット６８０Ａ全体を通して導電性を維持するのに適した任意の他の方法によって、互いに結合された材料の複数の部材から形成できる。また、他の処理チャンバ部品のサイズ又は形状に応じて、導電性ブラケット６８０Ａは、円形又は半円形の形状を含む他の形状に形成することができる。
【００４３】
導電性ブラケット６８０Ａは、一般的に、垂直拡張部６８７Ａがプレート６８１とシャワーヘッドサスペンション（図示せず）又はシャワーヘッド（図示せず）の間に位置するように、処理チャンバ内に配置される。プレート６８１の裏面は、電気絶縁体３６０（図３）などの電気絶縁体（図示せず）に接触するように用いられ、穴６８２を貫通して配置されたネジ又はボルトによってそれに結合することができる。垂直拡張部６８７Ａに形成された穴６８８は、プレート６８１の穴６８２と放射状に整列し、これによって工具が穴６８８を通過可能となり、ブラケット６８０Ａを電気絶縁体に固定するための穴６８２に係合するように使用される締結具にアクセスできる。同様に、下部６８５Ａに設けられた穴６８６によって、導電性ブラケット６８０Ａを固定するための上部６８３の穴６８４に係合するように使用される締結具に工具はアクセス可能となる。例えば、チャンバ内に導電性ブラケット６８０Ａを配置し維持するように、締結アセンブリ（図示せず）が穴６８４を貫通して配置されてもよい。導電性ブラケット６８０Ａがネジ又はボルトによってではなく処理チャンバ内に固定される実施形態では、穴に６８２、６８４、６８６、６８８は必要ない場合もある。
【００４４】
導電性ブラケット６８０Ａは、少なくとも下部６８５Ａと、オプションで垂直拡張部６８７Ａを含むので、アーク放電の発生の可能性が大幅に低減される。図６Ａの実施形態では、導電性ブラケット６８０Ａの鋭い端部が垂直拡張部６８７Ａである。しかしながら、垂直拡張部６８７Ａの上部は、同様の電位であるプレート６８１とシャワーヘッドサスペンション（図示せず）の間に配置されることになる。したがって、垂直拡張部６８７Ａ、プレート６８１、及びシャワーヘッドサスペンションは、すべて同様の電位となるので、垂直拡張部６８７Ａの上端の電界は無視でき、垂直拡張部６８７Ａが比較的鋭い端部で終了しているにもかかわらず、アーク放電が発生する可能性は低い。下部６８５Ａ及び垂直拡張部６８７Ａの長さ及び高さは重要ではないが、一般的にはブラケット（又は垂直拡張部）の下部の終点が、プレート６８１の底部からより遠くに（つまり、ＲＦリターンパスからより遠くに）移動するにつれて、電界と、それゆえアーク放電の可能性は更に減少する。図６Ａに示される実施形態では、導電性ブラケット６８０Ａは、下部及び垂直拡張部を欠いた導電性ブラケットと比べた場合、垂直拡張部６８７Ａの先端で約９８％の電界強度の低減を提供する。
【００４５】
図６Ｂは、短縮した下部６８５Ｂを有する導電性ブラケット６８０Ｂを示している。下部６８５Ｂの先端は、導電性ブラケット６８０Ｂを固定するために利用される工具を収容するための切欠き６９３を有する。下部６８５Ａと比較して、下部６８５Ｂの先端はプレート６８１から遠くで取り除かれていないので、電界強度の減少はブラケット６８０Ａほど大きくはない。しかしながら、導電性ブラケット６８０Ｂは依然として、下部６８５Ｂを欠いた導電性ブラケット（例えば、図３のブラケット３８０）と比べて、下部６８５Ｂの最外端に沿って約６０％低下した電界強度を示す。したがって、短縮した下部６８５Ｂでさえも追加することによって、アーク放電の発生する可能性は大幅に低減される。
【００４６】
図６Ｃは、垂直拡張部を欠いた導電性ブラケット６８０Ｃを示している。下部６８５Ｃは、下部６８５Ａ（図６Ａ）とほぼ同じサイズであり、下部６８５Ｂよりもサイズは大きい。導電性ブラケット６８０Ｃは、下部６８５Ｃを欠いた導電性ブラケット（例えば、図３の導電性ブラケット３８０）に比べて、下部６８５Ｃの最外端に沿って約８０％低下した電界強度を示す。したがって、下部６８５Ｃのサイズを大きくすることによって、アーク放電の発生する可能性は更に低減される。しかしながら、下部６８５Ｂの長さに比べて下部６８５Ｃの余分な長さによって得られる利益は、線形ではない（例えば、下部６８５Ｂのサイズが増加するにつれて、得られる利益は減少する）。したがって、下部６８５Ｃの長さの延長は、電界強度の低減の点で縮小した利益を提供することが分かる。
【００４７】
図６Ｄは、下部６８５Ｄ及び短縮した垂直拡張部６８７Ｄを有する導電性ブラケット６８０Ｄを示している。下部６８５Ｄは、下部６８５Ａ（図６Ａ）とほぼ同じサイズであるが、垂直拡張部６８７Ｄの長さは、垂直拡張部６８７Ａ（図６Ａ）よりも短い。導電性ブラケット６８０Ｄは、下部及び垂直拡張部を欠いた導電性ブラケット（例えば、図３に示される導電性ブラケット３８０）と比べて、垂直拡張部６８７Ｄの最上端に沿って約９０％低下した電界強度を示す。しかしながら、下部６８５Ｄに加えて垂直拡張部６８７Ｄによって得られる利益は、下部６８５Ｄのみを有する導電性ブラケット（例えば、導電性ブラケット６８０Ｃ）よりも若干大きいだけである。
【００４８】
図６Ｅは、下部６８５Ｅ及び短縮した垂直拡張部６８７Ｅを有する導電性ブラケット６８０Ｅを示している。下部６８５Ｅは、下部６８５Ａ（図６Ａ）とほぼ同じサイズであるが、垂直拡張部６８７Ｅは、垂直拡張部６８７Ａ（図６Ａ）よりも短い。垂直拡張部６８７Ｅは、工具が穴６８２へアクセスできるように、一端に切欠き６９３を含む。導電性ブラケット６８０Ｅは、下部部品又は垂直拡張部を欠いた導電性ブラケット（例えば、図３に示される導電性ブラケット３８０）と比べて、垂直拡張部６８７Ｅの最上端に沿って約９５％低下した電界強度を示す。しかしながら、垂直拡張部６８７Ｄに対して垂直拡張部６８７Ｅによって得られる利益は、わずか約５％にすぎない。このように、垂直拡張部の長さの増加は、電界強度の減少に関する利益の点で縮小した利益を提供する。したがって、ブラケットの一部が、プレート６８１の下部から離れて、同様の電位のプレート６８１とシャワーヘッドサスペンションの間の位置に向いている限り、下部又は垂直拡張部の長さ又はサイズは重要ではない。
【００４９】
図６Ｆは、下部６８５Ｆを有する導電性ブラケット６８０Ｆを示している。下部６８５Ｆのサイズは、下部６８５Ｆ内に切欠き又は穴を配置する必要なく、工具が穴６８４へアクセスできるように十分小さい。下部６８５Ｆの幅は、上部６８３の幅の約１０％〜約２０％である。プレート６８９は、貫通穴の無い材料でできた無垢の部品である。プレート６８９は、プレート６８９がプレート６８１の穴６８２を欠いていることを除き、プレート６８１と似ている。したがって、ブラケット６８０Ｆは、ネジ又はボルト以外の手段によって、適所に保持される。例えば、ブラケット６８０Ｆは、接着又は溶接によって、処理チャンバ内で適所に保持できる。
【００５０】
図６Ｇは、下部６８５Ｇ及び垂直拡張部６８７Ｇを有する導電性ブラケット６８０Ｇを示している。下部６８５Ｇのサイズは、下部６８５Ｇ内に切欠き又は穴を配置する必要なく、工具が穴６８４へアクセスできるように十分小さい。下部６８５Ｆの幅は、上部６８３の幅の約１０％〜約２０％である。垂直拡張部６８７Ｇは、下部６８５Ｇとほぼ同じサイズである。
【００５１】
本発明の利点は、基板の処理中における寄生プラズマ及びアーク放電の低減又は除去を含むが、これらに限定されない。寄生プラズマ又はアーク放電の減少によって、より効率的でより低コストに基板を処理することができる。また、寄生プラズマ及びアーク放電の減少は、より均一な基板処理のスループットを提供する。更に、より低真空でより高いＲＦ電力の処理条件は、寄生プラズマ形成の可能性を高めるので、本発明の電気絶縁体及び導電性ブラケットによって、これらの処理条件を利用可能となる。
【００５２】
上記は本発明の実施形態を対象としているが、本発明の他の及び更なる実施形態は本発明の基本的範囲を逸脱することなく創作することができる。
【図１】
2013519791.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図６Ｇ】
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【国際調査報告】
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