(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体基板の処理に用いるプラズマ処理装置のためのシリコン含有閉じ込めリングを形成する方法を提供する。【解決手段】シリコン含有材料が、環状カーボンテンプレートと、環状カーボン部材と、各シリコン含有ベーンの露出部分とに蒸着され、それにより、所定の厚さのシリコン含有シェルが形成される。シリコン含有シェルの一部が除去され、環状カーボンテンプレートおよび環状カーボン部材が、シリコン含有シェルから除去されることで、シリコン含有閉じ込めリングが残り、シリコン含有ベーンは、シリコン含有閉じ込めリングのシリコン含有シェルによって支持される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の処理に用いるプラズマ処理装置のためのシリコン含有閉じ込めリングを形成する方法であって、
環状カーボンテンプレートの溝付き表面に形成された溝にシリコン含有ベーンを挿入する工程であって、前記環状カーボンテンプレートの前記溝付き表面は、上向きに突出した段を内周に備え、各溝は、前記溝付き表面の前記内周から外周まで伸びる、工程と、
前記溝付き表面の前記段を環状カーボン部材で囲む工程であって、前記環状カーボン部材は、それぞれの溝の中にある各シリコン含有ベーンの上面を覆う、工程と、
前記環状カーボンテンプレートと、前記環状カーボン部材と、各シリコン含有ベーンの露出部分とに、シリコン含有材料を蒸着させることにより、所定の厚さのシリコン含有シェルを形成する工程と、
前記シリコン含有シェルの一部を除去する工程と、
前記環状カーボンテンプレートおよび前記環状カーボン部材を前記シリコン含有シェルから除去して、シリコン含有閉じ込めリングを残す工程であって、前記シリコン含有ベーンは、前記シリコン含有閉じ込めリングの前記シリコン含有シェルによって支持される、工程と、
を備える、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、さらに、グラファイトを機械加工して、少なくとも約１２インチの内径を有する前記環状カーボンテンプレートと、前記環状カーボンテンプレートの前記内径よりも大きい内径を有する前記環状カーボン部材とを形成する工程を備える、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、前記環状カーボンテンプレートと、前記環状カーボン部材と、前記シリコン含有ベーンの露出部分とに、シリコン含有材料を蒸着させる工程は、前記シリコン含有閉じ込めリングを形成するために除去される前記シリコン含有シェルの部分の下の領域で、前記環状カーボンテンプレートまたは前記環状カーボン部材を支持する工程を含む、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、前記シリコン含有材料は、化学蒸着またはプラズマ化学蒸着によって、前記環状カーボンテンプレートと、前記環状カーボン部材と、各シリコン含有ベーンの露出部分とに蒸着される、方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、さらに、
（ａ）前記シリコン含有閉じ込めリングに酸化処理を実行して、その外面を洗浄する工程、および／または、
（ｂ）前記シリコン含有閉じ込めリングを最終寸法まで仕上げ研削する工程、
を備える、方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、ＣＶＤシリコン含有材料の平板を放電加工して、約１．５から４．５インチの長さと、約０．１から２インチの高さと、約０．０８インチ以下の厚さとを有するベーンを形成することによって、前記シリコン含有ベーンを形成する工程を備え、各シリコン含有ベーンは、その上面から少なくとも約０．１７インチ以上伸びる突起を端部に備える、方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、前記環状カーボンテンプレートおよび前記環状カーボン部材は、前記環状カーボンテンプレートおよび前記環状カーボン部材を含む前記シリコン含有シェルを６００°以上に加熱して、前記シリコン含有シェルの内部領域から炭素を除去することによって前記シリコン含有シェルから除去され、それにより、前記シリコン含有閉じ込めリングが残される、方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、さらに、前記シリコン含有閉じ込めリングの上面に雌ねじボスを取り付ける工程を備える、方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、さらに、前記プラズマ処理装置に取り付けられた時に隣接する構成要素との電気接触を強化するよう適合された導電コーティングで、前記シリコン含有閉じ込めリングの下面を被覆する工程を備える、方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、前記シリコン含有材料を蒸着させる工程は、約０．０３から約０．０９インチの厚さの前記シリコン含有シェルを形成する、方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法であって、
（ａ）約１５０から１０００枚のシリコン含有ベーンが、前記環状カーボンテンプレートの対応する溝に挿入される、
（ｂ）各シリコン含有ベーンの前記露出部分は、前記環状カーボンテンプレートの前記溝付き表面の内周および外周をそれぞれ超えて突出する前記シリコン含有ベーンの各端の部分と、前記環状カーボンテンプレートの前記溝付き表面の前記上向きに突出した段の上面を超えて突出する前記シリコン含有ベーンの突起の部分とを含む、
（ｃ）前記環状カーボンテンプレート内の各シリコン含有ベーンの各露出部分は、前記環状カーボンテンプレートのそれぞれの溝を超えて約０．０３インチ以上突出している、
および／または、
（ｄ）各シリコン含有ベーンの前記上面は、前記上向きに突出した段を囲む前記環状カーボンテンプレートの前記溝付き表面の外側部分の上面と同一平面上にある、方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法であって、前記環状カーボンテンプレートおよび前記環状カーボン部材は、炭素と反応するガスと前記環状カーボンテンプレートおよび前記環状カーボン部材を反応させて、前記環状カーボンテンプレートおよび前記環状カーボン部材を解離させることにより、前記シリコン含有シェルの内部領域から除去される、方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法であって、前記環状カーボンテンプレートおよび前記環状カーボン部材は、前記環状カーボンテンプレートおよび前記環状カーボン部材を機械加工して物理的に除去することにより、前記シリコン含有シェルの内部領域から除去される、方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、前記環状カーボンテンプレートおよび前記環状カーボン部材の一部は、機械加工によって前記シリコン含有シェルの前記内部領域から除去され、前記環状カーボンテンプレートおよび／または前記環状カーボン部材の残り部分は、炭素と反応するガスと前記残り部分を反応させて前記残り部分を解離させることによって除去される、方法。
【請求項１５】
プラズマ処理装置のためのシリコン含有閉じ込めリングであって、
シリコン含有シェル内に埋め込まれたシリコン含有ベーンを備え、
前記シリコン含有シェルは、
水平に伸びる上側環状壁と、
前記上側壁の外端から垂直下向きに伸びる側壁と、
前記側壁の下端から水平内向きに伸びる下側環状壁と、を備え、
前記下側環状壁は、前記シリコン含有ベーンによって形成された円周方向に離間されると共に放射状に伸びるスロットを備え、前記スロットの各々は、少なくとも１．０インチの長さと、約０．０１から０．２インチの均一な幅と、約０．２５インチ以上の高さとを有し、前記スロットは、２°以下ずつオフセットされた放射状位置に均等に離間されている、シリコン含有閉じ込めリング。
【請求項１６】
請求項１５に記載のシリコン含有閉じ込めリングであって、前記上側環状壁は、前記プラズマ処理装置の上側電極の外縁部の下に位置するように適合された環状フランジを内端に備え、前記下側壁は、下向きに伸びる環状突起を内周に備える、シリコン含有閉じ込めリング。
【請求項１７】
請求項１５に記載のシリコン含有閉じ込めリングであって、各シリコン含有ベーンは、約０．０８インチ以下の均一な厚さを有し、前記シリコン含有ベーンは、２°以下ずつオフセットされた放射状位置に均等に離間されている、シリコン含有閉じ込めリング。
【請求項１８】
請求項１５に記載のシリコン含有閉じ込めリングであって、前記シリコン含有閉じ込めリングは、シリコンまたは炭化シリコンから形成される、シリコン含有閉じ込めリング。
【請求項１９】
請求項１５に記載のシリコン含有閉じ込めリングを備えたプラズマ処理装置内で半導体基板を処理する方法であって、
半導体基板を前記プラズマ処理装置内に搬送して、前記基板を基板支持体で支持する工程と、
前記プラズマ処理装置の閉じ込めチャンバ領域内に処理ガスを導入する工程であって、前記閉じ込めチャンバ領域の外周は、少なくとも前記シリコン含有閉じ込めリングによって規定されている、工程と、
前記処理ガスをプラズマ状態に励起する工程と、
前記プラズマで前記半導体基板を処理する工程と、
処理ガスと、前記処理の副生成物とを、前記スロットを通して前記チャンバから引き出す工程と、
を備える、方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、前記処理は、
（ａ）フルオロカーボンおよび／またはハイドロフルオロカーボンのエッチングガスを用いて誘電材料に開口部をプラズマエッチングする処理、または、
（ｂ）前記半導体基板上に導電材料または誘電材料を蒸着する処理、
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置に関し、特に、プラズマ処理装置のためのシリコン含有閉じ込めリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路は、パターニングされたマイクロエレクトロニクス層を上に形成した基板または半導体基板から形成される。基板処理の際、基板上に薄膜を蒸着するため、または、薄膜の対象部分をエッチングするために、しばしば、プラズマが利用される。次世代のマイクロエレクトロニクス層におけるフィーチャサイズの縮小および新材料の実装により、プラズマ処理装置に新たな要件が加わった。より小さいフィーチャ、より大きい基板サイズ、および、新たな処理技術には、プラズマ処理の条件を制御するために、プラズマ処理装置の改良が必要である。さらに、プラズマ処理装置内のＲＦ電流の流れが、処理に影響を与えうる。
【発明の概要】
【０００３】
本明細書では、半導体基板の処理に用いるプラズマ処理装置のためのシリコン含有閉じ込めリングを形成する方法が開示されている。方法は、環状カーボンテンプレートの溝付き表面に形成された溝にシリコン含有ベーン(シリコン含有板材)を挿入する工程を備えており、環状カーボンテンプレートの溝付き表面は、上向きに突出した段を内周に備え、各溝は、溝付き表面の内周から外周まで伸びる。溝付き表面の段は、環状カーボン部材で囲まれ、環状カーボン部材は、それぞれの溝の中にある各シリコン含有ベーンの上面を覆う。シリコン含有材料が、環状カーボンテンプレートと、環状カーボン部材と、各シリコン含有ベーンの露出部分とに蒸着され、それにより、所定の厚さのシリコン含有シェルが形成される。シリコン含有シェルの一部が除去され、環状カーボンテンプレートおよび環状カーボン部材が、シリコン含有シェルから除去されることで、シリコン含有閉じ込めリングが残り、シリコン含有ベーンは、シリコン含有閉じ込めリングのシリコン含有シェルによって支持される。
【０００４】
また、本明細書では、プラズマ処理装置のためのシリコン含有閉じ込めリングが開示されており、水平に伸びる上側環状壁と、上側壁の外端から垂直下向きに伸びる側壁と、側壁の下端から水平内向きに伸びる下側環状壁と、を備える。下側環状壁は、円周方向に離間されると共に放射状に伸びるスロットを備えており、スロットの各々は、少なくとも１．０インチの長さと、約０．０１から０．２インチの幅とを有し、スロットは、２°以下ずつオフセットされた放射状位置に均等に離間されている。
【０００５】
また、本明細書では、シリコン含有閉じ込めリングを備えたプラズマ処理装置内で半導体基板を処理する方法が開示されている。方法は、半導体基板をプラズマ処理装置内に搬送して、基板を基板支持体で支持する工程を備える。プラズマ処理装置の閉じ込めチャンバ領域内に処理ガスを導入する工程が備えられており、閉じ込めチャンバ領域は、少なくともシリコン含有閉じ込めリング、下側電極、および、上側電極によって規定されている。処理ガスがプラズマ状態に励起され、半導体基板がプラズマで処理され、処理ガスおよび処理の副生成物が、スロットを通してチャンバから引き出される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】容量結合プラズマ処理チャンバのブロック図。
【０００７】
【図２Ａ】ギャップ調節可能な容量結合プラズマ処理チャンバを示す部分断面図。
【図２Ｂ】ギャップ調節可能な容量結合プラズマ処理チャンバを示す部分断面図。
【０００８】
【図３Ａ】本明細書に開示の方法に従って形成されたシリコン含有閉じ込めリングの詳細を示す図。
【図３Ｂ】本明細書に開示の方法に従って形成されたシリコン含有閉じ込めリングの詳細を示す図。
【図３Ｃ】本明細書に開示の方法に従って形成されたシリコン含有閉じ込めリングの詳細を示す図。
【図３Ｄ】本明細書に開示の方法に従って形成されたシリコン含有閉じ込めリングの詳細を示す図。
【図３Ｅ】本明細書に開示の方法に従って形成されたシリコン含有閉じ込めリングの詳細を示す図。
【図３Ｆ】本明細書に開示の方法に従って形成されたシリコン含有閉じ込めリングの詳細を示す図。
【図３Ｇ】本明細書に開示の方法に従って形成されたシリコン含有閉じ込めリングの詳細を示す図。
【図３Ｈ】本明細書に開示の方法に従って形成されたシリコン含有閉じ込めリングの詳細を示す図。
【図３Ｉ】本明細書に開示の方法に従って形成されたシリコン含有閉じ込めリングの詳細を示す図。
【図３Ｊ】本明細書に開示の方法に従って形成されたシリコン含有閉じ込めリングの詳細を示す図。
【図３Ｋ】本明細書に開示の方法に従って形成されたシリコン含有閉じ込めリングの詳細を示す図。
【図３Ｌ】本明細書に開示の方法に従って形成されたシリコン含有閉じ込めリングの詳細を示す図。
【図３Ｍ】本明細書に開示の方法に従って形成されたシリコン含有閉じ込めリングの詳細を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の説明では、本明細書に記載の実施形態の完全な理解を促すために、数多くの具体的な詳細事項が示されている。しかしながら、当業者にとって明らかなように、記載された実施形態は、これらの具体的な詳細事項の一部がなくとも実施することが可能である。また、実装の詳細および処理動作については、すでに周知であれば、詳述していない。さらに、本明細書で用いられているように、「約」という用語を数値に関して用いた場合、±１０％を意味する。
【００１０】
本明細書では、ギャップ調節可能な容量結合プラズマ処理チャンバの上側電極および下側電極の間のギャップを囲む拡張プラズマ閉じ込め領域にプラズマを閉じ込めるシリコン含有閉じ込めリングを形成する方法が開示されている。別の実施形態において、シリコン含有閉じ込めリングは、チャンバの上側誘導体ウィンドウおよび下側電極の間のギャップを囲む拡張プラズマ閉じ込め領域にプラズマを閉じ込めるために、誘導結合プラズマ処理チャンバに備えられてもよい。誘導結合プラズマ処理チャンバの例の詳細については、同一出願人による米国特許第８，０２５，７３１号に開示されており、その特許は、参照によって全体が本明細書に組み込まれる。シリコン含有閉じ込めリングは、シリコンまたは炭化シリコンから形成されることが好ましい。本明細書に開示の方法は、ニアネットシェイプを有するモノリシックシリコン含有閉じ込めリングを形成することにより、シリコン含有材料（シリコンまたは炭化シリコンなど）を機械加工するのに必要な材料およびコストを節約できる。シリコン含有閉じ込めリングは、その下面にスロットを備えており、本明細書に開示された方法は、機械加工なしに下面にスロットを形成することにより、スロットを規定する下面の部分の厚さを削減し、スロットを通るガス流を増大させることができる。
【００１１】
例として、同一出願人による米国特許第６，０９０，３０４号に記載された二重周波数プラズマエッチングチャンバなどの平行板処理チャンバ（すなわち、容量結合プラズマ処理チャンバ）内で、プラズマが生成されうる。その特許の開示は、参照によって本明細書に組み込まれる。好ましい容量結合プラズマ処理チャンバは、上側シャワーヘッド電極および基板支持体アセンブリを備える二重周波数容量結合プラズマ処理チャンバである。例示の目的で、本明細書の実施形態は、容量結合プラズマ処理チャンバに関して記載されているが、本明細書に記載の実施形態は、誘導結合プラズマ処理チャンバ、ヘリコンプラズマ処理チャンバ、および、電子サイクロトロン共鳴プラズマ処理チャンバで用いられてもよい。
【００１２】
図１は、容量結合プラズマ処理チャンバ２００のブロック図であり、チャンバ内のＲＦ電流の流路を示す。なお、基板２０６が処理チャンバ２００内で処理されうる。基板２０６のエッチングに向けてプラズマを点火するために、チャンバ２００内の処理ガスにＲＦ電力が印加される。ＲＦ電流は、基板処理中、ＲＦ供給源２２２からケーブル２２４に沿ってＲＦ整合回路網２２０を通して処理チャンバ２００内へ流れうる。ＲＦ電流は、流路２４０に沿って流れ、処理ガスと結合することで、下側電極２０４の上方に位置する基板２０６を処理するためのプラズマを閉じ込めチャンバ領域２１０内で生成しうる。
【００１３】
プラズマ形成を制御すると共に、処理チャンバ壁を保護するために、閉じ込めリング２１２が用いられてよい。例となる閉じ込めリングの詳細が、同一出願人による米国特許出願第２０１２／００００６０８号に記載されており、その開示は参照によって組み込まれる。閉じ込めリング２１２は、プラズマが生成される閉じ込めチャンバ領域２１０の周囲を囲むことが好ましい。閉じ込めリング２１２に加えて、閉じ込めチャンバ領域２１０の周囲は、さらに、上側電極２０２（例えば、シャワーヘッド）、下側電極２０４（例えば、静電チャックを含む基板支持体）、１または複数の絶縁体リング（２１６および２１８など）、エッジリング２１４、ならびに、下側電極支持構造２２８によって規定されうる。
【００１４】
中性ガス種を閉じ込め領域（閉じ込めチャンバ領域２１０）から排出するために、閉じ込めリング２１２は、複数のスロット（スロット２２６など）を備えてよく、処理ガス（すなわち、中性ガス種）は、ターボポンプ２３４によってスロットを通して処理チャンバ２００から排出されてよい。
【００１５】
図２Ａおよび図２Ｂは、ギャップ調節可能な容量結合プラズマ処理チャンバ３００の一例を示す部分断面図である。チャンバ３００は、可動基板支持体アセンブリ３１０と、中央電極板３０３および環状外側電極３０４を含む上側電極と、環状外側電極３０４から外向きに伸びる導電性シリコン含有閉じ込めリング３０５と、を備えてよい。シリコン含有閉じ込めリング３０５は、上側環状壁３０５ａと、上側環状壁３０５ａの外端から下方に伸びる側壁３０５ｂと、側壁３０６ｂの下端から内向きに伸びる下側環状壁３０５ｃと、を備えており、下側環状壁３０５ｃは、処理ガスおよび反応副生成物がプラズマ処理チャンバ３００からポンプで排出される際に通る放射状に伸びるスロット２２６を含む。可動基板支持体アセンブリ３１０が図３Ａに示すように上側位置にある時、下側環状壁３０５ｃの内端の下面が、可動接地リング４００の上端との電気接触を提供する。下側環状壁３０５ｃの内端の下面は、可動接地リング４００との電気接触を強化するよう適合された導電コーティングを備えることが好ましい。可動基板支持体アセンブリ３１０上に支持された半導体基板のプラズマ処理は、可動基板支持体アセンブリ３１０が上側位置にある時に実行される。シリコン含有閉じ込めリング３０５は、下側環状壁３０５ｃの下方に少なくとも１つのスロット付リング３０７を備えてよく、スロット付リング３０７は、放射状に伸びるスロットを通るガス流のコンダクタンスを調節するために、下側環状壁３０５ｃに対して、回転可能かつ垂直移動可能になっている。図３Ｂは、可動基板支持体アセンブリ３１０の下側位置を示しており、その位置では、可動基板支持体アセンブリ３１０上に半導体基板を移動させることができる。
【００１６】
可動基板支持体アセンブリ３１０は、可動接地リング４００と、下側電極３１７と、半導体基板が静電的にクランプされる静電チャック（ＥＳＣ）３１２と、ＥＳＣ３１２を囲むプラズマ暴露面を有するエッジリング３１１と、エッジリング３１１を囲むプラズマ暴露面を有する誘電体リング３０６と、エッジリング３１１の下の少なくとも１つの絶縁体リング３１５と、誘電体リング３０６の下にあり絶縁体リング３１５を囲む導電性材料の固定接地リング３４０と、を備える。一実施形態において、可動接地リング４００は、固定接地リング３４０上に支持された押し下げ可能なプランジャ３５０上に支持されうる。可動接地リング４００は、可動基板支持体アセンブリ３１０が上側位置に移動された時に、シリコン含有閉じ込めリング３０５と電気接触するように、固定接地リング３４０に対して垂直移動可能である。可動基板支持体アセンブリ３１０は、電気的に接地されたバイアスハウジング３６０上に支持されうる。
【００１７】
一実施形態において、シリコン含有閉じ込めリング３０５は、基板（３００ｍｍまたは４５０ｍｍのウエハなど）の処理に用いるプラズマ処理チャンバ３００の環状外側電極３０４の外縁部の下に位置するように適合された環状フランジ３１３を上側環状壁３０５ａの内端に備えてよい。図３Ｌおよび図３Ｍに示すように、下側環状壁３０５ｃは、その内周に、下向きに伸びる環状突起３３５を備える。下側環状壁３０５ｃは、さらに、円周方向に離間されると共に放射状に伸びるスロット２２６を備えており、スロットの各々は、少なくとも１．０インチの長さと、約０．０１から０．２インチ（約０．０２インチなど）の幅とを有することが好ましい。幅は、実質的に均一であることが好ましい。スロットは、約２°以下（好ましくは、１．２５°以下）ずつオフセットされた放射状位置に均等に離間されることが好ましい。
【００１８】
上側環状壁３０５ａは、雌ねじ切りされていることが好ましいボス３３８を備えることが好ましい。上側環状壁３０５ａは、８つの雌ねじボスを備えることが好ましい。側壁３０５ｂは、圧力計でチャンバ内の真空圧を監視するために５つの水平の列に近接して配列された均等に離間された一群の貫通孔（図示せず）を除けば、開口部を持たないことが好ましい。各孔は約０．０３０インチの直径を有することが好ましく、それらの孔は約０．０６インチずつ離間される。
【００１９】
本明細書に開示された一実施形態において、シリコン含有閉じ込めリング３０５は、約１２インチ以上の内径を有する環状カーボンテンプレート３７０の溝付き表面３７２（図３Ｄ参照）に形成された溝３７１内にシリコン含有ベーン(シリコン含有板材)３６５（図３Ａ参照）を挿入することによって形成できる。各シリコン含有ベーン３６５は、炭化シリコン（ＳｉＣ）から形成されることが好ましく、転化されたＳｉＣ、焼結されたＳｉＣ、ＣＶＤされたＳｉＣ、ＰＥＣＶＤされたＳｉＣ、または、コールドスプレーされたＳｉＣから形成されてよく、その端部に突起３６６を備えることが好ましい。好ましい実施形態において、各シリコン含有ベーン３６５は、ＳｉＣの平板を所望の形態に機械加工することによって形成され、ＳｉＣの平板は、グラファイトマンドレル上でＣＶＤまたはＰＥＣＶＤ処理中にＳｉＣを蒸着することによって形成される。各シリコン含有ベーン３６５は、放電加工によってＳｉＣの平板を所望の形態に切削することによって形成されることがより好ましい。あるいは、各ベーンは、予成形されたグラファイト片にＳｉＣを蒸着することによって形成されてもよい。別の実施形態において、各シリコン含有ベーン３６５は、シリコンで形成されてもよい。図３Ａに示すように、各シリコン含有ベーン３６５は、Ｌ字形が好ましい（すなわち、その端部に突起３６６を有する）。
【００２０】
一実施形態において、約１５０から１０００のシリコン含有ベーン３６５が、環状カーボンテンプレートの溝付き表面３７２のそれぞれの溝３７１に挿入される。シリコン含有ベーン３６５は、中性ガス種がスロットを通して排出される際のガス流量を最大化できるように、完成したシリコン含有閉じ込めリング３０５のスロット２２６（図３Ｌおよび図３Ｍ参照）によって形成される空間を最大化するよう構成されることが好ましい。一実施形態において、約３００枚のシリコン含有ベーン３６５が、それぞれの溝に挿入され、各シリコン含有ベーン３６５は、約１．５から４．５インチの両端長さ（約２．２５インチ、２．５インチ、２．７５インチ、３．０インチ、３．２５インチ、３．５インチ、３．７５インチ、４．１５インチ、または、４．２５インチの両端長さなど）と、約０．１から約２インチの高さ（約０．１５インチ、０．２５インチ、０．７５インチ、１．１５インチ、１．５インチ、または、約１．７５インチなど）とを有してよく、シリコン含有ベーン３６５の端部にある突起３６６は、各シリコン含有ベーン３６５の高さ（上面）から約０．１７インチ以上伸びている（突出している）。各シリコン含有ベーン３６５は、約０．０８インチ以下の厚さ（約０．０６インチの厚さなど）を有することが好ましい。シリコン含有ベーン３６５は、環状カーボンテンプレート３７０の放射状位置に均等に離間され、シリコン含有ベーン３６５は、約２°以下（約１．２５°以下、１°以下、または、０．５°以下など）ずつオフセットされることが好ましい。好ましい実施形態において、各シリコン含有ベーン３６５の１または複数の角を丸めてもよい。
【００２１】
図３Ｂおよび図３Ｃに示すように、溝３７１は、環状カーボンテンプレート３７０の溝付き表面３７２に形成されており、溝付き表面３７２は、各溝３７１もＬ字形になるように、その内周（内側部分）で上向きに突出した段３７３を備える。各溝３７１は、溝付き表面３７２の内周から外周まで伸びる。それぞれの溝３７１内の各シリコン含有ベーン３６５は、溝付き表面３７２の上向きに突出した段３７３を囲む外側部分と同一平面上にある上面を有することが好ましく、各シリコン含有ベーン３６５の端にある各突起３６６は、環状カーボンテンプレート３７０の溝付き表面３７２の内周のある上向きに突出した段３７３の上面よりも上に突出することが好ましい。換言すると、各Ｌ字形シリコン含有ベーンは、各シリコン含有ベーン３６５の端にある各突起３６６が、上向きに突出する段３７３の上面より上に突出するように、それぞれのＬ字形の溝３７１にはまり込む。さらに、図３Ｄ〜図３Ｆに示すように、各シリコン含有ベーン３６５の各端は、それぞれの溝３７１に挿入されると、環状カーボンテンプレート３７０のそれぞれの内周および外周を超えて突出することが好ましい。このように、各シリコン含有ベーン３６５の各端の部分および突起３６６の部分は、以下で説明するように次のシリコン含有材料蒸着工程中にテンプレートの外面を超えて突出しうる。各シリコン含有ベーン３６５の各突出部分は、環状カーボンテンプレート３７０の表面を約０．０３インチ以上超えて突出することが好ましい。環状カーボンテンプレート３７０は、機械加工されたグラファイト片から形成されることが好ましい。
【００２２】
各シリコン含有ベーン３６５が環状カーボンテンプレート３７０のそれぞれの溝３７１に挿入された後、環状カーボンテンプレート３７０の環状突起３７３および挿入された各シリコン含有ベーン３６５の突起３６６は、環状カーボン部材３８０に囲まれ、環状カーボン部材３８０の内面は各ベーン３６５の各突起３６６の外面を覆い、環状カーボン部材３８０の下面はそれぞれの溝３７１内の各シリコン含有ベーン３６５の上面を覆い、各シリコン含有ベーン３６５の上面は、上向きに突出した段３７３を囲む溝付き表面３７２の外側部分の上面が同一平面上にあることが好ましい（図３Ｇ参照）。次いで、環状カーボンテンプレート３７０または環状カーボン部材３８０は、支持ピン（図示せず）によってＣＶＤチャンバまたはＰＥＣＶＤチャンバ内に支持されてよく、シリコン含有材料（シリコンまたは炭化シリコンなど）が、環状カーボンテンプレート３７０、環状カーボン部材３８０、および、各シリコン含有ベーン３６５の露出（突出）部分の上に蒸着されることにより、環状カーボンテンプレート３７０および環状カーボン部材３８０の周囲に所定の厚さのシリコン含有シェル４１０を形成してよく、蒸着されたシリコン含有材料は、各シリコン含有ベーン３６５の露出（突出）部分と一体化する。支持ピンは、シリコン含有閉じ込めリング３０５を形成するために（後述のように）後に除去されるシリコン含有シェル４１０の部分に対応する環状カーボンテンプレート３７０または環状カーボン部材３８０の領域で環状カーボンテンプレート３７０または環状カーボン部材３８０を支持するよう構成されることが好ましい。図３Ｈおよび図３Ｉに示すように、形成されたシリコン含有シェル４１０は、内壁４１１、上壁４１２、下壁４１３、および、外壁４１４を有するリングであることが好ましく、シリコン含有シェル４１０は、環状カーボンテンプレート３７０および環状カーボン部材３８０、ならびに、シリコン含有シェル４１０と一体化したシリコン含有ベーン３６５を取り囲む。好ましい実施形態において、シリコン含有シェル４１０は、環状カーボンテンプレート３７０および環状カーボン部材３８０とシリコン含有ベーン３６５とを取り囲む共形のコーティングを形成し、シリコン含有シェル４１０は、約０．０３から０．０９インチの厚さを有することが好ましく、約０．０６インチの厚さを有することがより好ましい。
【００２３】
所定の厚さのシリコン含有シェル４１０が、環状カーボンテンプレート３７０、環状カーボン部材３８０、および、シリコン含有ベーン３６５の周囲に形成された後、シリコン含有シェル４１０の一部が除去され、それにより、下にあるカーボンテンプレート３７０および環状カーボン部材３８０の一部が露出される。例えば、図３Ｊおよび図３Ｋに示すような好ましい実施形態において、シリコン含有シェル４１０の上壁４１２の内側部分および内壁４１１の上側部分が除去されることにより、環状カーボンテンプレート３７０が暴露されており、シリコン含有シェル４１０の下壁４１３の外側部分および外壁４１４の下側部分が除去されることにより、環状カーボン部材３８０の一部が露出されている。除去されるシリコン含有シェル４１０の部分は、シリコン含有シェル４１０を機械加工することによって除去できる。除去されるシリコン含有シェル４１０の部分は、スリットソーで切断されることが好ましい。
【００２４】
シリコン含有シェル４１０の一部が除去された後、環状カーボンテンプレート３７０および環状カーボン部材３８０は、シリコン含有シェル４１０から除去される。環状カーボンテンプレート３７０および環状カーボン部材３８０は、物理的に除去されてもよいし、環状カーボンテンプレート３７０および環状カーボン部材３８０の一部が、後述のように、機械加工処理によってシリコン含有シェル４１０から除去されてもよい。あるいは、環状カーボンテンプレート３７０および環状カーボン部材３８０、または、それらの物理的除去後に残った環状カーボンテンプレート３７０および環状カーボン部材３８０の一部は、炭素と反応するガスで環状カーボンテンプレート３７０および環状カーボン部材３８０に含まれる炭素原子を解離させることによってシリコン含有シェル４１０の内部から除去されてもよい。好ましい実施形態では、環状カーボンテンプレート３７０および環状カーボン部材３８０の一部が、機械加工処理で除去され、環状カーボンテンプレート３７０および環状カーボン部材３８０の残り部分は、炭素と反応するガスで炭素原子を解離させることによって除去されてよい。
【００２５】
機械加工処理は、研削、ラッピング、ホーニング、鋸引き（すなわち、スリットソー）、超音波加工、水ジェット加工または研磨剤ジェット加工、放電加工、イオンビーム加工、電子ビーム加工、化学的加工、電解加工など、任意の適切な技術によって実行できる。シリコン含有閉じ込めリング３０５を形成する方法の好ましい実施形態において、シリコン含有閉じ込めリング３０５の外面は、環状カーボンテンプレート３７０および環状カーボン部材３８０の除去の前および／または後に所望の表面仕上げを達成するために、研削および／または研磨などによって機械加工することができる。シリコン含有閉じ込めリング３０５が最終的な形態に機械加工された後、シリコン含有閉じ込めリング３０５の各壁は、約０．０３から０．０９インチの厚さ（約０．０６インチの厚さなど）を有する。
【００２６】
一実施形態において、環状カーボンテンプレート３７０および環状カーボン部材３８０の炭素原子を解離させることを含む除去処理は、環状カーボンテンプレート３７０および環状カーボン部材３８０の炭素原子が酸化することによりシリコン含有シェル４１０から除去されうるようなガスと、環状カーボンテンプレート３７０および環状カーボン部材３８０とを反応させ、それにより、シリコン含有閉じ込めリング３０５を形成する工程を備える。環状カーボンテンプレート３７０および環状カーボン部材３８０がシリコン含有シェル４１０から除去された後、シリコン含有閉じ込めリング３０５が残る。図３Ｌおよび図３Ｍに示すように、シリコン含有閉じ込めリング３０５は、Ｃ字形の断面を有することが好ましく、下側環状壁３０５ｃは、処理ガスおよび反応副生成物がプラズマ処理中にプラズマ処理チャンバ３００からポンプで排出される際に通る放射状に伸びるスロット２２６を備え、シリコン含有閉じ込めリング３０５の放射状に伸びるスロット２２６は、シリコン含有シェル４１０によって支持されたシリコン含有ベーン３６５によって規定される。
【００２７】
一実施形態において、環状カーボンテンプレート３７０および環状カーボン部材３８０は、それぞれ、グラファイトから形成されることが好ましい。環状カーボンテンプレート３７０および環状カーボン部材３８０は、任意の適切な容器（高温槽または高温炉など）内で、露出したグラファイト（炭素）表面を有するシリコン含有シェル４１０を加熱することによって除去できる。容器は、Ｏ２、空気、水蒸気、または、それらの混合物を含みうる（ただし、これらに限定されない）酸素含有雰囲気を有することが好ましい。好ましい実施形態において、容器は密閉されており、空気などの酸素含有雰囲気はガス供給システムを通して容器に供給される。シリコン含有シェル４１０は、容器内で大気圧に維持されてもよいし、あるいは、容器内の圧力は、除去処理中に準大気圧まで下げられてもよい。
【００２８】
各環状カーボンテンプレート３７０および環状カーボン部材３８０の一部を酸素の存在下で雰囲気に露出させつつシリコン含有シェル４１０を加熱した結果として、環状カーボンテンプレート３７０および環状カーボン部材３８０は、炭素を二酸化炭素（ＣＯ２）ガスおよび／または一酸化炭素（ＣＯ）ガスに変換することによってシリコン含有シェル４１０から化学的に除去されうる。本質的に、酸素は、炭素の燃焼を引き起こす燃焼反応で炭素と反応する。別の実施形態において、露出部分を備えた環状カーボンテンプレート３７０および環状カーボン部材３８０を含むシリコン含有シェル４１０は、水素の存在下で加熱されてもよく、この場合、環状カーボンテンプレート３７０は、メタン（ＣＨ４）ガスに変換されうる。したがって、環状カーボンテンプレート３７０および環状カーボン部材３８０は、固体から気体へと変換されることにより、シリコン含有シェル４１０の内部領域から排出され、シリコン含有閉じ込めリング３０５を残しうる。
【００２９】
酸素含有雰囲気は、環状カーボンテンプレート３７０および環状カーボン部材３８０の炭素原子を酸化（すなわち、カーボン部材をＣＯ、ＣＯ２、または、それらの混合物に変換）するのに効果的な温度であるが、シリコン含有シェル４１０に含まれるＳｉＣを実質的に全く酸化しないほど十分に低い温度（すなわち、酸化はシリコン含有シェルの機械的および／または物理的特性に悪影響を及ぼすため）に維持されることが好ましい。処理容器内の酸素含有雰囲気の温度は、約６００℃から約１２００℃であることが好ましく、約８００℃から約９００℃であることがより好ましい。シリコン含有シェル４１０は、その内部領域から炭素の全部または少なくとも実質的に全部を除去するのに効果的な期間（好ましくは約２時間から約１２時間）酸素含有雰囲気内で処理されることが好ましい。
【００３０】
シリコン含有シェル４１０の内部領域から、環状カーボンテンプレート３７０および環状カーボン部材３８０（グラファイトから形成されたものなど）を除去する別の好ましい方法は、環状カーボンテンプレート３７０および環状カーボン部材３８０を酸素プラズマで処理して、内部領域から炭素の全部または実質的に全部を除去する工程を備える。例えば、シリコン含有シェル４１０は、環状カーボンテンプレート３７０および環状カーボン部材３８０を除去するために、半導体基板処理装置のアッシングチャンバで処理されてよい。環状カーボンテンプレート３７０および環状カーボン部材３８０を含むシリコン含有シェル４１０の温度は、除去工程中に、例えば、約２００℃から約３００℃の範囲であってよい。いくつかの実施形態において、プラズマアッシング処理は、準大気圧（大気圧未満）で実行されてよい。いくつかの実施形態において、圧力は、約１００ｍｂａｒ以下であってよい。
【００３１】
図３Ｌおよび図３Ｍを参照すると、環状カーボンテンプレート３７０および環状カーボン部材３８０が除去された後、シリコン含有閉じ込めリング３０５が残る。シリコン含有閉じ込めリング３０５が形成された後、その外面に仕上げ研削および酸化洗浄が施される。次いで、ボス３３８が、上側環状壁３０５ａにろう付けまたは接着される。ボスは、約７／１６インチの外径およびインチ当たり２８の山数で雌ねじ切りされていることが好ましい。あるいは、ボス３３８は、表面洗浄処理の前にシリコン含有閉じ込めリングにろう付けまたは接着されてもよい。
【００３２】
シリコン含有閉じ込めリング３０５は、容量結合プラズマ処理チャンバの構成要素として有用であり、シリコン含有閉じ込めリング３０５の内面は、上側電極と、半導体基板がチャンバ内でプラズマ処理中に支持される下側電極との間のギャップを囲む拡張プラズマ閉じ込め領域を提供する。
【００３３】
シリコン含有閉じ込めリングおよびシリコン含有閉じ込めリング形成方法について、その具体的な実施形態を参照しつつ詳細に説明したが、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく、様々な変更および変形を行うこと、ならびに、等価物を用いることが可能であることは、当業者にとって明らかである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図３Ｇ】
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【図３Ｈ】
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【図３Ｉ】
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【図３Ｊ】
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【図３Ｋ】
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【図３Ｌ】
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【図３Ｍ】
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【外国語明細書】
2015038987000001.pdf