(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体基板の不均一な加熱をしない等温処理ゾーンを有する成膜装置の提供。【解決手段】プロセスガス源がシャワーヘッドモジュール２１１に流体連通しており、シャワーヘッドモジュール２１１は等温処理ゾーンにプロセスガスを送る。シャワーヘッドモジュールは、フェースプレートと、バッキングプレートと、絶縁リングとを含み、フェースプレートの下面は、等温処理ゾーンを画定している空間の上壁を形成し、絶縁リングは、フェースプレート及びバッキングプレートを取り囲む。少なくとも１つの圧縮シールが、フェースプレートとバッキングプレートとの間で圧縮され、フェースプレートとバッキングプレートとの間に中央ガスプレナムを形成する。基板ペデスタルモジュール２２３が基板１３を加熱及び支持し、ペデスタルモジュールの上面は化学分離チャンバ内に等温処理ゾーンの下壁を形成する。真空排気装置が等温処理ゾーンに流体連通している。【選択図】図１
2015028212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板を処理するための、等温処理ゾーンを有する成膜装置であって、
半導体基板が処理される化学分離チャンバと、
前記化学分離チャンバにプロセスガスを供給するために前記化学分離チャンバに流体連通しているプロセスガス源と、
前記プロセスガス源から前記等温処理ゾーンにプロセスガスを送るシャワーヘッドモジュールであって、前記シャワーヘッドモジュールは、フェースプレートと、バッキングプレートと、絶縁リングと、サポート要素と、少なくとも１つの圧縮シールとを含み、前記フェースプレートの下面は、前記等温処理ゾーンを画定している空間の上壁を形成し、前記絶縁リングは、前記フェースプレート及び前記バッキングプレートを取り囲んで前記バッキングプレートを支え、前記サポート要素は、前記フェースプレートを前記バッキングプレートに取り付け、前記少なくとも１つの圧縮シールは、前記フェースプレートと前記バッキングプレートとの間に中央ガスプレナムの外周を形成し、前記サポート要素と前記フェースプレートとの間の接触面積は、前記フェースプレートの総表面積の１％未満である、シャワーヘッドモジュールと、
半導体基板を加熱する及び支えるように構成された基板ペデスタルモジュールであって、前記ペデスタルモジュールの上面は、前記化学分離チャンバ内に等温処理ゾーンを画定している前記空間の下壁を形成する、ペデスタルモジュールと、
を備える成膜装置。
【請求項２】
請求項１に記載の成膜装置であって、
（ａ）前記等温処理ゾーン内で前記プロセスガスを励起させてプラズマ状態にするように適応されたＲＦエネルギ源と、
（ｂ）前記成膜装置によって実施されるプロセスを制御するように構成された制御システムと、
（ｃ）前記成膜装置の制御のためのプログラム命令を含む非一時的なコンピュータマシン読み取り可能媒体と、及び／又は
（ｄ）前記等温処理ゾーンからプロセスガスを真空排気するために前記等温処理ゾーンに流体連通している真空源と、
を備える成膜装置。
【請求項３】
請求項１に記載の成膜装置であって、
前記フェースプレートは、セラミックフェースプレートであり、
前記サポート要素は、
（ａ）前記セラミックフェースプレートに埋め込まれたＲＦ電極に電気的に接続されたＲＦ接触部をそれぞれ含む複数のカムロックアセンブリと、
（ｂ）少なくとも１つの曲りを有する金属片で作成された環状ＲＦ接触部であって、前記セラミックフェースプレートに埋め込まれたＲＦ電極に電気的に接続され、前記バッキングプレートと前記セラミックフェースプレートとの間に外側ガスプレナムの外周を形成する環状ＲＦ接触部と、
（ｃ）前記セラミックフェースプレートに接触する少なくとも１つの上向き突出部であって、前記絶縁リングの内側環状フランジ上に位置付けられた少なくとも１つの上向き突出部と、
を含み、
前記絶縁リングの前記内側環状フランジは、前記セラミックフェースプレートの外側部分の下に横たわり、
前記成膜装置は、更に、少なくとも１つの曲りを有する金属片で作成された環状ＲＦ接触部を備え、前記ＲＦ接触部は、前記セラミックフェースプレートに埋め込まれたＲＦ電極に電気的に接続され、前記環状ＲＦ接触部は、前記バッキングプレートと前記セラミックフェースプレートとの間に外側ガスプレナムの外周を形成する、
成膜装置。
【請求項４】
請求項３に記載の成膜装置であって、
前記環状ＲＦ接触部は、
（ａ）タングステン、ステンレス鋼、若しくはオーステナイト系ニッケル・クロムベース合金を含み、
（ｂ）金属材料を含み、ニッケルの外コーティングを有し、
（ｃ）前記フェースプレートに埋め込まれたＲＦ電極に蝋付けされ、
（ｄ）前記フェースプレートに接触している下方自由端と前記バッキングプレートに接触している上方自由端との間の約０．５〜１．５インチ（おおよそ１．２７〜３．８１センチ）の長さと、約０．００３〜０．００９インチ（おおよそ０．００７６２〜０．０２２８６センチ）の厚さとを有し、
（ｅ）Ｓ字形、Ｃ字形、Ｅ字形、Ｚ字形、若しくはＶ字形の断面を有し、
及び／又は
（ｆ）前記フェースプレートに埋め込まれたＲＦ電極に電気的に接触している前記フェースプレートの金属化表面との摩擦接触を形成する、成膜装置。
【請求項５】
請求項１に記載の成膜装置であって、
前記圧縮シールは、
（ａ）前記フェースプレートと前記バッキングプレートとの間で圧縮される環状レバーシールを含み、
（ｂ）タングステン、ステンレス鋼、若しくはオーステナイト系ニッケル・クロムベース合金を含み、
（ｃ）金属材料を含み、ニッケルの外コーティングを有し、
（ｄ）前記フェースプレート及び前記バッキングプレートに対抗するバネ力を提供し、
（ｅ）その断面において少なくとも１つの曲りを有する金属片材料の圧縮可能リングを含み、前記フェースプレートに接触している下方自由端と前記バッキングプレートに接触している上方自由端との間の長さが約０．５〜１．５インチ（おおよそ１．２７〜３．８１センチ）であり、厚さが約０．００３〜０．００９インチ（おおよそ０．００７６２〜０．０２２８６センチ）であり、
及び／又は
（ｆ）Ｓ字形、Ｃ字形、Ｅ字形、Ｚ字形、若しくはＶ字形の断面を有する金属片材料の圧縮可能リングを含む、成膜装置。
【請求項６】
請求項１に記載の成膜装置であって、
前記少なくとも１つの圧縮シールは、第１及び第２の圧縮シールを含み、
前記第１の圧縮シールは、前記フェースプレートと前記バッキングプレートとの間で圧縮され前記フェースプレートと前記バッキングプレートとの間に内側ガスプレナムを形成する第１の環状レバーシールであり、
前記第２の圧縮シールは、前記フェースプレートと前記バッキングプレートとの間で圧縮される第２の環状レバーシールであり、前記第２の環状レバーシールは、前記第１のレバーシールを取り囲み、前記内側ガスプレナムを取り囲む中間ガスプレナムを形成し、外側ガスプレナムが、前記中間ガスプレナムを取り囲む、成膜装置。
【請求項７】
請求項１に記載の成膜装置であって、
前記総接触面積は、
（ａ）前記フェースプレートの総表面積の０．５％未満である、
（ｂ）前記フェースプレートの総表面積の０．３％未満である、
（ｃ）前記フェースプレートの総表面積の０．２％未満である、
（ｄ）前記フェースプレートの総表面積の０．１％未満である、又は
（ｅ）前記フェースプレートの総表面積の０．０５％未満である、成膜装置。
【請求項８】
請求項３に記載の成膜装置であって、
前記絶縁リングの前記少なくとも１つの上向き突出部と、前記フェースプレートとの間の接触面積は、
（ａ）約０．０５インチ2（おおよそ０．３２２５８ｃｍ2）未満の、
（ｂ）約０．０２インチ2（おおよそ０．１２９０ｃｍ2）未満の、又は
（ｃ）約０．０１インチ2（おおよそ０．０６４５２ｃｍ2）未満の、最大総接触面積を有する、成膜装置。
【請求項９】
請求項１に記載の成膜装置であって、
少なくとも１つのスペーサが、前記フェースプレートと前記バッキングプレートとの間に含められ、前記少なくとも１つのスペーサは、前記フェースプレートを前記バッキングプレートに対して平行に維持するように構成される、成膜装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の成膜装置であって、
（ａ）前記フェースプレートは、酸化アルミニウム若しくは窒化アルミニウムで形成され、そのなかに埋め込みＲＦ電極を含み、前記埋め込みＲＦ電極は、ＲＦ接触部に電気的に接続され、
（ｂ）前記フェースプレートは、金属材料で形成され、ＲＦ接触部に電気的に接続され、
（ｃ）前記基板ペデスタルモジュールは、ボトムＲＦ電極を含み、前記ボトムＲＦ電極の外周面は、前記空間の外周面から外側へ広がり、
（ｄ）前記フェースプレートと前記バッキングプレートとの間の前記プレナムは、約２〜６ｍｍの高さを有し、
（ｅ）前記フェースプレートの前記下面は、前記空間の前記上壁及び側壁を形成し、
（ｆ）前記フェースプレートの前記下面は、その外周面において類似材料のリングを含み、前記リングの内表面は、前記空間の前記側壁を形成し、
（ｇ）前記空間の各露出表面は、セラミック材料で形成され、
（ｈ）前記少なくとも１つの圧縮シールは、前記フェースプレートの環状凹所内に位置決めされた環状レバーシールを含み、
（ｉ）前記少なくとも１つの圧縮シールは、前記バッキングプレートの環状凹所内に位置決めされた環状レバーシールを含み、
並びに／又は
（ｊ）前記絶縁リングは、前記フェースプレートと前記バッキングプレートとの間に外側ガスプレナムの外周を形成する、成膜装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の成膜装置において半導体基板を処理する方法であって、
前記プロセスガス源から前記等温処理ゾーンに前記プロセスガスを供給することと、
前記等温処理ゾーン内で半導体基板を処理することと、
を備え、
前記処理は、化学気相成長、プラズマ式化学気相成長、原子層堆積、プラズマ式原子層堆積、パルス堆積層、及び／又はプラズマ式パルス堆積層の少なくとも１つである、方法。
【請求項１２】
プラズマ処理装置の等温処理ゾーンにプロセスガスを送るように構成された、前記プラズマ処理装置のシャワーヘッドモジュールであって、
フェースプレートであって、前記フェースプレートの下面は、前記等温処理ゾーンを画定している空間の上壁を形成する、フェースプレートと、
バッキングプレートと、
前記フェースプレート及び前記バッキングプレートを取り囲む絶縁リングであって、前記バッキングプレートを支える絶縁リングと、
前記フェースプレートを前記バッキングプレートに取り付けるサポート要素と、
前記フェースプレートと前記バッキングプレートとの間に中央ガスプレナムの外周を形成する少なくとも１つの圧縮シールと、
を備え、
前記サポート要素と前記フェースプレートとの間の接触面積は、前記フェースプレートの総表面積の１％未満である、シャワーヘッドモジュール。
【請求項１３】
請求項１２に記載のシャワーヘッドモジュールであって、
前記フェースプレートは、セラミックフェースプレートであり、
前記サポート要素は、
（ａ）前記セラミックフェースプレートに埋め込まれたＲＦ電極に電気的に接続されたＲＦ接触部をそれぞれ含む複数のカムロックアセンブリと、
（ｂ）その断面において少なくとも１つの曲りを有する金属片で作成された環状ＲＦ接触部であって、前記セラミックフェースプレートに埋め込まれたＲＦ電極に電気的に接続され、前記バッキングプレートと前記セラミックフェースプレートとの間に外側ガスプレナムの外周を形成する環状ＲＦ接触部と、
（ｃ）前記セラミックフェースプレートに接触する少なくとも１つの上向き突出部であって、前記絶縁リングの内側環状フランジ上に位置付けられた少なくとも１つの上向き突出部と、
を含み、
前記絶縁リングの前記内側環状フランジは、前記セラミックフェースプレートの外側部分の下に横たわり、
前記シャワーヘッドモジュールは、更に、その断面において少なくとも１つの曲りを有する金属片で作成された環状ＲＦ接触部を備え、前記ＲＦ接触部は、前記セラミックフェースプレートに埋め込まれたＲＦ電極に電気的に接続され、前記環状ＲＦ接触部は、前記バッキングプレートと前記セラミックフェースプレートとの間に外側ガスプレナムの外周を形成する、
シャワーヘッドモジュール。
【請求項１４】
請求項１３に記載のシャワーヘッドモジュールであって、
前記環状ＲＦ接触部は、
（ａ）タングステン、ステンレス鋼、若しくはオーステナイト系ニッケル・クロムベース合金を含み、
（ｂ）金属材料を含み、ニッケルの外コーティングを有し、
（ｃ）前記フェースプレートに埋め込まれたＲＦ電極に蝋付けされ、
（ｄ）前記フェースプレートに接触している下方自由端と前記バッキングプレートに接触している上方自由端との間の約０．５〜１．５インチ（おおよそ１．２７〜３．８１センチ）の長さと、約０．００３〜０．００９インチ（おおよそ０．００７６２〜０．０２２８６センチ）の厚さとを有し、
（ｅ）Ｓ字形、Ｃ字形、Ｅ字形、Ｚ字形、若しくはＶ字形の断面を有し、
及び／又は
（ｆ）前記フェースプレートに埋め込まれたＲＦ電極に電気的に接触している前記フェースプレートの金属化表面との摩擦接触を形成する、シャワーヘッドモジュール。
【請求項１５】
請求項１２に記載のシャワーヘッドモジュールであって、
少なくとも１つのスペーサが、前記フェースプレートと前記バッキングプレートとの間に含められ、前記スペーサは、前記フェースプレートを前記バッキングプレートに対して平行に維持するように構成される、シャワーヘッドモジュール。
【請求項１６】
請求項１２に記載のシャワーヘッドモジュールであって、
前記圧縮シールは、
（ａ）前記フェースプレートと前記バッキングプレートとの間で圧縮される環状レバーシールを含み、
（ｂ）タングステン、ステンレス鋼、若しくはオーステナイト系ニッケル・クロムベース合金を含み、
（ｃ）金属材料を含み、ニッケルの外コーティングを有し、
（ｄ）前記フェースプレート及び前記バッキングプレートに対抗するバネ力を提供し、
（ｅ）その断面において少なくとも１つの曲りを有する金属片材料の圧縮可能リングを含み、前記フェースプレートに接触している下方自由端と前記バッキングプレートに接触している上方自由端との間の長さが約０．５〜１．５インチ（おおよそ１．２７〜３．８１センチ）であり、厚さが約０．００３〜０．００９インチ（おおよそ０．００７６２〜０．０２２８６センチ）であり、
及び／又は
（ｆ）Ｓ字形、Ｃ字形、Ｅ字形、Ｚ字形、若しくはＶ字形の断面を有する金属片材料の圧縮可能リングを含む、シャワーヘッドモジュール。
【請求項１７】
請求項１２に記載のシャワーヘッドモジュールであって、
前記少なくとも１つの圧縮シールは、第１及び第２の圧縮シールを含み、
前記第１の圧縮シールは、前記フェースプレートと前記バッキングプレートとの間で圧縮され前記フェースプレートと前記バッキングプレートとの間に内側ガスプレナムを形成する第１の環状レバーシールであり、
前記第２の圧縮シールは、前記フェースプレートと前記バッキングプレートとの間で圧縮される第２の環状レバーシールであり、前記第２の環状レバーシールは、前記第１のレバーシールを取り囲み、前記内側ガスプレナムを取り囲む中間ガスプレナムを形成し、外側ガスプレナムが、前記中間ガスプレナムを取り囲む、シャワーヘッドモジュール。
【請求項１８】
請求項１２に記載のシャワーヘッドモジュールであって、
前記接触面積は、
（ａ）前記フェースプレートの総表面積の０．５％未満である、
（ｂ）前記フェースプレートの総表面積の０．３％未満である、
（ｃ）前記フェースプレートの総表面積の０．２％未満である、
（ｄ）前記フェースプレートの総表面積の０．１％未満である、又は
（ｅ）前記フェースプレートの総表面積の０．０５％未満である、シャワーヘッドモジュール。
【請求項１９】
請求項１３に記載のシャワーヘッドモジュールであって、
前記絶縁リングの前記少なくとも１つの上向き突出部と、前記フェースプレートとの間の接触面積は、
（ａ）約０．０５インチ2（おおよそ０．３２２５８ｃｍ2）未満の、
（ｂ）約０．０２インチ2（おおよそ０．１２９０ｃｍ2）未満の、又は
（ｃ）約０．０１インチ2（おおよそ０．０６４５２ｃｍ2）未満の、最大総接触面積を有する、シャワーヘッドモジュール。
【請求項２０】
請求項１２に記載のシャワーヘッドモジュールであって、
（ａ）前記フェースプレートは、酸化アルミニウム若しくは窒化アルミニウムで形成され、そのなかに埋め込みＲＦ電極を含み、前記埋め込みＲＦ電極は、ＲＦ接触部に電気的に接続され、
（ｂ）前記フェースプレートは、金属材料で形成され、ＲＦ接触部に電気的に接続され、
（ｃ）前記フェースプレートと前記バッキングプレートとの間の前記プレナムは、約２〜６ｍｍの高さを有し、
（ｄ）前記フェースプレートの前記下面は、前記空間の前記上壁及び側壁を形成し、
（ｅ）前記フェースプレートの前記下面は、その外周面において類似材料のリングを含み、前記リングの内表面は、前記空間の前記側壁を形成し、
（ｆ）前記空間の各露出表面は、セラミック材料で形成され、
（ｇ）前記少なくとも１つの圧縮シールは、前記フェースプレートの環状凹所内に位置決めされた環状レバーシールを含み、
（ｈ）前記少なくとも１つの圧縮シールは、前記バッキングプレートの環状凹所内に位置決めされた環状レバーシールを含み、
並びに／又は
（ｉ）前記絶縁リングは、前記フェースプレートと前記バッキングプレートとの間に外側ガスプレナムの外周を形成する、シャワーヘッドモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学的成膜を実施するための装置に関するものであり、薄膜のプラズマ式化学的成膜の実施において特定の利用を見いだせる。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ処理装置は、エッチング、物理気相成長（ＰＶＤ）、化学気相成長（ＣＶＤ）、プラズマ式化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、原子層堆積（ＡＬＤ）、プラズマ式原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）、パルス堆積層（ＰＤＬ）、プラズマ式パルス堆積層（ＰＥＰＤＬ）処理、及びレジスト除去などの技術によって、半導体基板を処理するために使用される。プラズマ処理に使用されるプラズマ処理装置の一タイプとして、トップ電極とボトム電極とを含む反応チャンバが挙げられる。プロセスガスを励起させ、反応チャンバ内で半導体基板を処理するためのプラズマにするために、電極間に高周波（ＲＦ）電力が印加される。このようなチャンバでは、半導体基板における不均一な加熱が、不均一な基板処理をもたらす恐れがある。
【発明の概要】
【０００３】
本明細書で開示されるのは、半導体基板を処理するための、等温処理ゾーンを有する成膜装置である。成膜装置は、半導体基板をそのなかで処理される化学分離チャンバを含む。プロセスガス源が、化学分離チャンバにプロセスガスを供給するために化学分離チャンバに流体連通しており、シャワーヘッドモジュールが、プロセスガス源から等温処理ゾーンにプロセスガスを送る。シャワーヘッドモジュールは、フェースプレートと、バッキングプレートと、絶縁リングと、サポート要素と、少なくとも１つの圧縮シールとを含み、フェースプレートの下面は、等温処理ゾーンを画定している空間の上壁を形成し、絶縁リングは、フェースプレート及びバッキングプレートを取り囲み、バッキングプレートを支え、サポート要素は、フェースプレートをバッキングプレートに取り付け、少なくとも１つの圧縮シールは、フェースプレートとバッキングプレートとの間に中央ガスプレナムの外周を形成する。サポート要素とフェースプレートとの間の接触面積は、フェースプレートの総表面積の１％未満である。基板ペデスタルモジュールが、半導体基板を加熱する及び支えるように構成され、このペデスタルモジュールの上面は、化学分離チャンバ内に等温処理ゾーンを画定している空間の下壁を形成し、真空排気装置が、処理ゾーンからプロセスガスを真空排気するために等温処理ゾーンに流体連通している。
やはり本明細書で開示されるのは、プラズマ処理装置のためのシャワーヘッドモジュールである。シャワーヘッドモジュールは、プロセスガス源から等温処理ゾーンにプロセスガスを送る。シャワーヘッドモジュールは、フェースプレートと、バッキングプレートと、絶縁リングと、サポート要素と、少なくとも１つの圧縮シールとを含み、フェースプレートの下面は、等温処理ゾーンを画定している空間の上壁を形成し、絶縁リングは、フェースプレート及びバッキングプレートを取り囲み、バッキングプレートを支え、サポート要素は、フェースプレートをバッキングプレートに取り付け、少なくとも１つの圧縮シールは、フェースプレートとバッキングプレートとの間に中央ガスプレナムの外周を形成する。サポート要素とフェースプレートとの間の接触面積は、フェースプレートの総表面積の１％未満である。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】本明細書で開示される実施形態にしたがって、化学的成膜装置の概観を示した概略図である。
【０００５】
【図２】本明細書で開示される実施形態を実現するために配置された様々な装置構成要素を示したブロック図であり、ここでは、薄膜生成時における成膜及び／又は反応種間表面反応を促すために、プラズマを用いることができる。
【０００６】
【図３】本明細書で開示される実施形態にしたがって配置されたペデスタルモジュール及びシャワーヘッドモジュールの断面図である。
【０００７】
【図４Ａ】本明細書で開示される実施形態にしたがって配置されたシャワーヘッドモジュールの断面図である。
【図４Ｂ】本明細書で開示される実施形態にしたがって配置されたシャワーヘッドモジュールの断面図である。
【図４Ｃ】本明細書で開示される実施形態にしたがって配置されたシャワーヘッドモジュールの断面図である。
【図４Ｄ】本明細書で開示される実施形態にしたがって配置されたシャワーヘッドモジュールの断面図である。
【図４Ｅ】本明細書で開示される実施形態にしたがって配置されたシャワーヘッドモジュールの断面図である。
【０００８】
【図５Ａ】本明細書で開示される実施形態にしたがって配置されたシャワーヘッドモジュールの断面図である。
【図５Ｂ】本明細書で開示される実施形態にしたがって配置されたシャワーヘッドモジュールの断面図である。
【０００９】
【図６】本明細書で開示される実施形態にしたがって配置されたシャワーヘッドモジュールの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の詳細な説明では、本明細書で開示される装置及び方法の完全な理解を与えるために、数々の具体的な実施形態が明記されている。しかしながら、当業者にならば明らかなように、これらの実施形態は、これらの詳細を伴わずとも又は代替の要素若しくはプロセスを使用しても実施されうる。また、本明細書で開示される実施形態の態様を不必要に不明瞭にしないために、周知のプロセス、手順、及び／又は構成要素は詳細に説明されていない。本明細書で使用される用語「約」は、±１０％を言う。
【００１１】
前述のとおり、これらの実施形態は、プラズマ式化学気相成長などの化学的成膜を実施するための装置及び関連の方法を提供する。装置及び方法は、多段階成膜プロセスにおいて自己制御式成膜工程を分離することを必要とする半導体製造ベースの誘電体成膜プロセス（例えば、原子層堆積（ＡＬＤ）、プラズマ式原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）、プラズマ式化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、パルス堆積層（ＰＤＬ）、プラズマ式パルス堆積層（ＰＥＰＤＬ）処理）と関連付けて使用されることにとりわけ適しているが、そのような使用に限定はされない。
【００１２】
上記のプロセスは、成膜材料を受けるウエハ又は基板にわたって温度が不均一になることに関連する幾つかの欠点に見舞われる恐れがある。例えば、不均一な温度は、周囲のチャンバ構成要素に熱的に接触している受動加熱シャワーヘッドが周囲の構成要素へ熱を喪失するときに、基板にわたって発生するだろう。したがって、処理ゾーンの上壁を形成しているシャワーヘッドは、等温処理ゾーンが形成され、それによって基板にわたって均一な温度が及びシャワーヘッドフェース（すなわち、処理ゾーンの上壁）にわたって均一な温度が形成されうるように、周囲の構成要素から熱的に分離されることが好ましい。基板にわたって温度が均一であることは、半導体基板の均一な処理に有用であり、このような基板の温度は、成膜プロセスのための活性化エネルギを供給し、したがって、成膜反応を開始させるための制御手段を提供する。シャワーヘッドにわたる均一な温度は、また、半導体基板の上方における均一な気相反応にも有用である。均一な温度は、また、熱伝導率は低いが耐腐食性は高い材料の選択にも有用である。
【００１３】
更に、成膜用のシャワーヘッドには、一般に、２つの主なタイプ、すなわちシャンデリア型と埋め込み型とがある。シャンデリア型シャワーヘッドは、一端がチャンバの頂部に取り付けられ他端がフェースプレートに取り付けられた柄（ステム）を有し、シャンデリアに似ている。柄の一部は、ガスラインとＲＦ電力との接続を可能にするために、チャンバの頂部から突き出していてよい。したがって、シャンデリア型の設計で必要とされるような、処理中に真空排気されなければならない大きなチャンバ体積は、スループットを犠牲にする恐れがある。埋め込み型シャワーヘッドは、しかしながら、チャンバの頂部に組み込まれ、柄を有しておらず、したがって、真空排気されなければならないチャンバ体積を縮小することができる。本明細書で開示される実施形態は、処理中に真空源によって真空排気されなければならないチャンバ体積を縮小する埋め込み型のシャワーヘッドに関する。埋め込み型シャワーヘッドは、シャワーヘッドのフェース及びボディから、チャンバのその他の部分へ、伝導を通じて熱を喪失する恐れがある。これは、シャワーヘッドのフェースプレートの温度を低下させるのみならず、処理ゾーンに露出されているシャワーヘッドフェースにおいて半径方向の温度不均一性ももたらす。本明細書で開示される実施形態は、シャワーヘッドからチャンバへの、伝導を通じた熱損失を軽減し、処理ゾーンに露出されているシャワーヘッドフェースの半径方向における温度の均一性を高め、それによって、等温処理ゾーンを形成している。
【００１４】
図１は、本明細書で開示される実施形態にしたがって、化学的成膜装置の概観を示した概略図である。可動ペデスタルモジュール２２３の上に、基板１３が座している。ペデスタルモジュール２２３は、シャワーヘッドモジュール２１１に相対的に上昇又は下降させることができ、シャワーヘッドモジュール２１１もまた、垂直方向に可動であってよい。チャンバの処理ゾーン３１８に、ガスライン２０３を通じて反応性材料ガスが導入される。なお、この装置は、使用される反応性ガスの数に応じて１本以上のガスラインを有するように変更されうることに留意せよ。チャンバは、真空源２０９につながれた真空ライン２３５を通じて真空排気される。真空源は、真空ポンプであってよい。
【００１５】
本明細書で開示される実施形態は、プラズマ式の化学的成膜装置（すなわち、ＰＥＣＶＤ装置、ＰＥＡＬＤ装置、又はＰＥＰＤＬ装置）において実現されることが好ましい。図２は、本明細書で開示される実施形態を実現するために配置された様々な装置構成要素を示したブロック図を提供しており、ここでは、成膜を促すために、プラズマが用いられる。図に示されるように、処理ゾーン３１８は、加熱されるペデスタルモジュール２２３と連動して動作するシャワーヘッドモジュール２１１を含む容量結合プラズマシステムによって発生するプラズマを内包する働きをする。整合回路網２０３につながれた少なくとも１つの高周波（ＨＦ）ＲＦ発生器２０４、及び随意の低周波（ＬＦ）ＲＦ発生器２０２などの、（１つ以上の）ＲＦ源が、シャワーヘッドモジュール２１１につながれる。代替の一実施形態では、ＨＦ発生器２０４は、ペデスタルモジュール２２３につなぐことができる。整合回路網２０６によって供給される電力及び周波数は、プロセスガス／蒸気からプラズマを発生させるのに十分である。一実施形態では、ＨＦ発生器及びＬＦ発生器の両方が使用され、代替の一実施形態では、ＨＦ発生器のみが使用される。代表的な一プロセスでは、ＨＦ発生器は、一般に、約２〜１００ＭＨｚの周波数で動作され、好ましい一実施形態では、１３．５６ＭＨｚ又は２７ＭＨｚで動作される。ＬＦ発生器は、一般に、約５０ｋＨｚ〜２ＭＨｚの周波数で動作され、好ましい一実施形態では、約３５０〜６００ｋＨｚで動作される。プロセスパラメータは、チャンバ体積、基板サイズ、及びその他の要素に基づいて拡大縮小されてよい。同様に、プロセスガスの流量は、真空チャンバ又は処理ゾーンの自由体積に依存してよい。
【００１６】
チャンバ内において、ペデスタルモジュール２２３は、薄膜などの材料をその上に堆積されうる基板１３を支える。ペデスタルモジュール２２３は、成膜反応及び／又はプラズマ処理反応の最中及び合間に基板を保持及び移送するために、枝分かれピン又はリフトピンを含むことができる。一実施形態では、基板１３は、ペデスタルモジュール２２３の表面の上に載るように構成されてよいが、代替の実施形態では、ペデスタルモジュール２２３は、その表面の上に基板１３を保持するための静電チャック、機械的チャック、又は真空チャックを含んでいてよい。ペデスタルモジュール２２３は、基板１３を所望の温度まで加熱するためのヒータブロック２２０に結合することができる。総じて、基板１３は、堆積される材料に応じ、約２５〜５００℃又はそれよりも高い温度に維持される。
【００１７】
特定の実施形態では、成膜、成膜後処理、及び／又はその他のプロセス工程の最中におけるプロセス条件を制御するために、プロセスコントローラ２２８が用いられる。コントローラ２２８は、通常、１つ以上のメモリデバイスと、１つ以上のプロセッサとを含む。プロセッサは、ＣＰＵ又はコンピュータ、アナログ及び／又はデジタルの入力／出力接続、ステッピングモータ制御盤などを含んでいてよい。
【００１８】
特定の実施形態では、コントローラ２２８は、装置の全ての活動を制御する。システムコントローラ２２８は、個々のプロセスの、処理工程のタイミング、ＬＦ発生器２０２及びＨＦ発生器２０４の動作の周波数及び電力、前駆体及び不活性ガス及びそれらを相対的に混合したものの流量及び温度、ヒータブロック２２０及びシャワーヘッドモジュール２１１の温度、チャンバの圧力、並びにその他のパラメータを制御するための命令一式を含むシステム制御ソフトウェアを実行する。一部の実施形態では、コントローラに関連付けられたメモリデバイスに記憶されたその他のコンピュータプログラムが用いられてよい。
【００１９】
通常は、コントローラ２２８に関連付けられたユーザインターフェースがある。ユーザインターフェースとしては、ディスプレイ画面、装置及び／又はプロセス条件のグラフィックソフトウェア表示、並びにポインティングデバイス、キーボード、タッチ画面、マイクロフォンなどのユーザ入力機器が挙げられる。
【００２０】
非一時的なコンピュータマシン読み取り可能媒体は、装置を制御するためのプログラム命令を含むことができる。処理工程を制御するためのコンピュータプログラムコードは、例えば、アセンブリ言語、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｐａｓｃａｌ、Ｆｏｒｔｒａｎなどの、従来の任意のコンピュータ読み取り可能プログラミング言語で記述することができる。プログラムに定められたタスクを実施するために、コンパイル済みオブジェクトコード又はスクリプトがプロセッサによって実行される。
【００２１】
コントローラパラメータは、例えば、個々のプロセスの、処理工程のタイミング、前駆体及び不活性ガスの流量及び温度、ウエハの温度、チャンバの圧力、並びにその他のパラメータなどのプロセス条件に関する。これらのパラメータは、レシピの形でユーザに提供され、ユーザインターフェースを用いて入力されてよい。
【００２２】
プロセスを監視するための信号が、システムコントローラのアナログ及び／又はデジタル入力接続によって提供されてよい。プロセスを制御するための信号は、装置のアナログ及びデジタル出力接続に載せて出力される。
【００２３】
システムソフトウェアは、多くの異なるやり方で設計又は構成されてよい。例えば、成膜プロセスを実行に移すために必要とされるチャンバ構成要素の動作を制御するために、様々なチャンバ構成要素サブルーチン又は制御オブジェクトが記述されてよい。これを目的としたプログラム又はプログラム部分の例として、基板処理工程のタイミングのコード、前駆体及び不活性ガスの流量及び温度のコード、並びにチャンバ圧力のためのコードが挙げられる。
【００２４】
図３は、図１及び図２のペデスタルモジュール２２３及びシャワーヘッドモジュール２１１を含む化学分離チャンバ３１９の断面を更に詳細に示しており、ここでは、ペデスタルモジュール２２３及びシャワーヘッドモジュール２１１は、半導体基板をそのなかで処理される空間３１８を形成している。空間３１８は、シャワーヘッドモジュール２１１とペデスタルモジュール２２３との間に形成され、シャワーヘッドモジュール２１１のフェースプレート３０１の下面が、空間３１８の上壁及び側壁を形成し、ペデスタルモジュール２２３の上面が、空間３１８の下壁を形成する。二重チャンバシールを含む成膜装置の代表的な一実施形態が、参照によって本明細書に全体を組み込まれる同一出願人による米国特許第７，７３７，０３５号で見いだされる。
【００２５】
ペデスタルモジュール２２３は、ボトムＲＦ電極３１７を含み、基板１３は、ペデスタルモジュール２２３の上に座している。好ましくは、ボトムＲＦ電極３１７は、接地されている。処理中における、基板１３の頂部とシャワーヘッドモジュール２１１の底面との間の距離は、好ましくは約５〜１６ミリメートルであり、熱いときは、好ましくは約０．２〜０．６ミリメートルである。ペデスタルモジュール２２３は、ヒータ（図２を参照せよ）を含み、シャワーヘッドモジュール２１１のフェースプレート２１１は、処理中にペデスタルモジュール２２３から放出される熱と、処理中に空間３１８内で打ち出されるプラズマとによって加熱される。一部の実施形態では、チャンバ内部の温度は、シャワーヘッドモジュール２１１及びペデスタルモジュール２２３のなかの加熱メカニズムを通じて維持されてよい。好ましくは、基板１３は、等温環境内に位置付けられる。等温処理ゾーンは、空間３１８の各露出表面を所望の温度に維持することによって形成される。等温処理ゾーンは、基板１３にわたって望ましくない温度勾配が形成されることがないように、基板１３が均一に加熱されること及び所望の温度に維持されることを可能にする。等温処理ゾーンを形成するために、フェースプレート３０１からバッキングプレート３０２への熱損失及びフェースプレート３０１から絶縁リング３０３への熱損失が最小限に抑えられる。一実施形態では、シャワーヘッドモジュール２１１は、約２５０℃を超える温度に加熱することができる、及び／又はペデスタルモジュール２２３は、約２５０℃を超える温度から５００℃までの温度に、又は約５００℃を超える温度に加熱することができる。好ましい一実施形態では、空間３１８の各露出表面が、セラミック材料で形成される。
【００２６】
シャワーヘッドモジュール２１１は、フェースプレート３０１と、バッキングプレート３０２と、絶縁リング３０３とを含み、絶縁リングは、フェースプレート３０１及びバッキングプレート３０２を取り囲み、バッキングプレート３０２を支える。絶縁リング３０３は、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などのセラミック材料で形成されることが好ましく、化学分離チャンバ３１９の接地チャンバ壁３２２の上で支えることができる。
【００２７】
バッキングプレート３０２は、金属材料で形成される。例えば、バッキングプレート３０２は、Ａｌ６０６１などのアルミニウム合金、又はステンレス鋼で形成することができ、このとき、バッキングプレート３０２は、意図される用途に応じ、酸化アルミニウムの外コーティング、酸化イットリウムの外コーティング、又はポリマの外コーティングなどのセラミックの外コーティングを含むことができる。好ましい一実施形態では、バッキングプレート３０２は、ＲＦホットである、すなわちＲＦ源によって通電される。一実施形態では、バッキングプレート３０２は、冷却されたバッキングプレートであってよい。フェースプレート３０１は、セラミック材料又は金属材料で形成されることが好ましく、好ましい実施形態では、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）で形成することができる。フェースプレート３０１は、電気伝導性であってよい、又はＲＦ電極３１０をそのなかに埋め込まれたセラミック材料で作成されてよく、後者の場合、埋め込み電極３１０は、好ましくはメッシュ電極である。フェースプレート３０１とバッキングプレート３０２との間には、ガスプレナム３０８が形成される。好ましくは、フェースプレート３０１とバッキングプレート３０２との間のガスプレナム３０８の高さは、最小のプレナム３０８体積を提供しつつ、プレナム３０８から空間３１８へのガスの流れを良くすることができる。好ましくは、プレナム３０８の高さは、約２〜６ｍｍである。少なくとも１つのＲＦ接触部３１２が、バッキングプレート３０２と、フェースプレート３０１に埋め込まれたＲＦ電極３１０とを電気的に接続する。一実施形態では、ＲＦ接触部３１２は、少なくとも１つの曲りを有する金属片で作成された環状ＲＦ接触部であってよく、フェースプレート３０１とバッキングプレート３０２との間にガスプレナム３０８の外周を形成する。好ましくは、ＲＦ接触部３１２は、フェースプレート３０１とバッキングプレート３０２との間にサーマルチョーク（熱的な絞り）を形成する。
【００２８】
図４Ａは、等温処理ゾーンを形成するシャワーヘッドモジュール２１１及び基板サポート２２３の代表的な一実施形態を示しており、サポート要素が、シャワーヘッドモジュールのフェースプレートをシャワーヘッドモジュールのバッキングプレートに取り付けている。好ましくは、等温処理ゾーンに露出されている各表面は、所望の温度に維持されているセラミック表面である。シャワーヘッドモジュール２１１は、フェースプレート３０１と、バッキングプレート３０２と、絶縁リング３０３とを含み、フェースプレートの下面は、空間３１８の上壁と、随意として空間３１８の側壁とを形成し、等温処理ゾーンを画定しており、絶縁リング３０３は、フェースプレート３０１及びバッキングプレート３０２を取り囲んでいる。バッキングプレート３０２は、１つ以上のガス入口３０５と、１つ以上のガス出口３１５（図４Ｅを参照せよ）とを含むことができ、フェースプレート３０１は、プロセスガスを等温処理ゾーンに送るための、不活性ガスを等温処理ゾーンに送るための、又はプロセスガス及び／若しくは不活性ガスを等温処理ゾーンから取り除くための、複数の貫通穴３０４を含むことが好ましい。
【００２９】
例えば、ウエハを完全に覆って広がるフェースプレートの中央ゾーンは、プロセスガスを等温処理ゾーンに送るための及び反応後のガスを等温処理ゾーンから引き出すための同心円状のガス入口及びガス出口を含むことができる。同心円状の入口及び出口の適切な配置が、参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第５，１０２，５２３号又は第５，６１４，０２６号に開示されている。
【００３０】
バッキングプレートとフェースプレートとの間には、少なくとも１つの圧縮シールを位置付けることができ、各圧縮シールは、少なくとも１つのガスプレナムの境界を形成することができる。例えば、ガスプレナムを形成するために、２つの圧縮シールを使用することができ、第１の圧縮シールは、フェースプレート３０１とバッキングプレート３０２との間で圧縮される第１の環状レバーシール３０６ａであり、該第１の環状レバーシール３０６ａは、内側ガスプレナム３０８ａを形成する。内側ガスプレナム３０８ａは、プロセスガスを通らせて、等温処理ゾーンを画定している空間３１８に送り込むことができるように、バッキングプレート３０２の１つ以上のガス入口３０５及びフェースプレート３０１の複数の貫通穴３０４と流体連通していてよい。第２の圧縮シールは、第１の環状レバーシール３０６ａを取り囲み、フェースプレート３０１とバッキングプレート３０２との間で圧縮される第２の環状レバーシール３０６ｂであり、該第２の環状レバーシール３０６ａは、内側ガスプレナム３０８ａを取り囲む中間プレナム３０８ｂを形成する。中間プレナム３０８ｂは、空間３１８内の等温処理ゾーンから真空源によってプロセスガスを取り除くことができるように、バッキングプレート３０２の１つ以上のガス出口３１５及びフェースプレート３０１の複数の貫通穴３０４と流体連通していてよい。一実施形態では、外側ガスプレナム３０８ｃが、中間プレナム３０８ｂを取り囲む。好ましくは、外側ガスプレナム３０８ｃは、空間３１８内の等温処理ゾーンと流体連通しているフェースプレート３０１と絶縁リング３０３との間のギャップに不活性ガスを送り込むことができ、絶縁リング３０３は、外側ガスプレナム３０８ｃの外周面を形成する。好ましくは、各環状レバーシール３０６ａ、ｂは、フェースプレート３０１及びバッキングプレート３０２に対抗するバネ力を提供し、各レバーシール３０６ａ、ｂは、少なくとも１つの曲りと、フェースプレート３０１に接触している下方自由端とバッキングプレート３０２に接触している上方自由端との間の約０．５〜１．５インチ（おおよそ１．２７〜３．８１センチ）の長さと、約０．００３〜０．００９インチ（おおよそ０．００７６２〜０．０２２８６センチ）の厚さとを有する。好ましくは、各レバーシール３０６ａ、ｂは、Ｓ字形、Ｃ字形、Ｅ字形、Ｚ字形、又はＶ字形の断面を有する。
【００３１】
一実施形態では、フェースプレート３０１は、複数のカムロックアセンブリ３０９を含むサポート要素によってバッキングプレート３０２に取り付けられる。結合されたときに、各カムロックアセンブリ３０９は、各環状レバーシール３０６ａ、ｂをフェースプレート３０１とバッキングプレート３０２との間で圧縮するように構成される。圧縮された各環状レバーシール３０６ａ、ｂは、フェースプレート３０１とバッキングプレート３０２との間にガスプレナム３０８ａ、ｂ、ｃを形成しつつフェースプレート３０１からバッキングプレート３０２への熱損失が最小限に抑えられるように、フェースプレート３０１とバッキングプレート３０２との間にサーマルチョークを形成する。
【００３２】
各カムロックアセンブリは、ソケット５１３に装入されるスタッド（止めピン）５０５を含むことが好ましい。ソケット５１３は、フェースプレートのソケット穴５１３ａに装入することができる。一実施形態では、ソケット５１３は、雄ネジを含むことができ、この場合、ソケット５１３は、対応する雌ネジを有するソケット穴５１３ａに装入することができる。或いは、ソケット５１３は、ソケット穴５１３ａに入れて接着することができる。カムロックアセンブリ３０９は、フェースプレート３０１をバッキングプレート３０２に迅速に、清浄に、且つ正確に取り付け可能である。スタッド５０５は、例えばステンレス鋼（Ｎｉｔｒｏｎｉｃ−６０など）又はモリブデンなどの、金属又は金属合金で形成することができ、例えばステンレス鋼Ｂｅｌｌｅｖｉｌｌｅワッシャ又はＨａｙｎｅｓ２４２（登録商標）などの合金で形成されたワッシャなどの、皿バネスタック５１５で取り囲まれてよい。スタッド５０５及び皿バネスタック５１５は、フェースプレート３０１とバッキングプレート３０２との間の熱膨張の差を打ち消すために、それら２つのパーツの間で限られた量の横方向の移動が可能であるように、ソケット５１３内に配置される。
【００３３】
各カムロックアセンブリ３０９のその他の部分は、バッキングプレート３０２のバッキングプレート孔５１１に装入されるカムシャフト軸受けアセンブリ５０７を含むことができ、該アセンブリは、スタッド５０５を受け入れるように構成される。シャワーヘッドモジュールのフェースプレートをシャワーヘッドモジュールのバッキングプレートに結合するために使用することができるカムロックアセンブリの代表的な一実施形態が、参照によって本明細書に全体を組み込まれる同一出願人による米国特許第８，２７２，３４６号で見いだされる。
【００３４】
各カムロックアセンブリ３０９は、ＲＦ接触部３１２を形成する導電性ソケットを含むことができ、ＲＦ接触部３１２は、フェースプレート３０１のＲＦ電極３１０を、ＲＦホットであるバッキングプレート３０２に電気的に接続する。各ＲＦ接触部３１２は、金属又は任意の適切な伝導材料で形成することができるが、好ましい一実施形態では、各ＲＦ接触部３１２は、タングステンで形成される。或いは、各ＲＦ接触部３１２は、ステンレス鋼、又はオーステナイト系ニッケル・クロムベース合金で形成することができる。更に、各ＲＦ接触部３１２は、ニッケルの外コーティングを含むことができる。各カムロックアセンブリ３０９は、フェースプレート３０１をシャワーヘッドモジュール２１１のその他の部分から熱的に分離することができるように、フェースプレート３０１とバッキングプレート３０２との間の接触面積を最小にすることが好ましい。シャワーヘッドモジュール２１１のフェースプレート３０１の熱的分離は、フェースプレート３０１の上面からバッキングプレート３０２への熱損失はもちろん、フェースプレート３０１の外周面における、フェースプレート３０１を取り囲む絶縁リング３０３への熱損失も軽減し、それによって、空間３１８内に等温処理ゾーンを形成している。フェースプレート３０１の熱的分離は、フェースプレート３０１の下面にわたって所望の温度が維持されることを可能にし、より均一な基板処理をもたらす。サポート要素（カムロック）とフェースプレートとの間の接触面積は、フェースプレートの総表面積の１％未満である。好ましくは、総接触面積は、フェースプレートの総表面積の０．５％未満、フェースプレートの総表面積の０．３％未満、フェースプレートの総表面積の０．２％未満、フェースプレートの総表面積の０．１％未満、又はフェースプレートの総表面積の０．０５％未満である。図４Ｃに例示されるように、ＲＦ接触部３１２は、カムロックアセンブリ３０９のソケットを形成してよく、この場合、ＲＦ接触部３１２の下方部分３１２ａは、フェースプレート３０１とバッキングプレート３０２との間の接触面積を最小に抑え、それらの間における熱伝導を軽減するために、フェースプレート３０１に装入することができる。ＲＦ接触部３１２の下方部分３１２ａは、埋め込みＲＦ電極３１０に蝋付けされることが好ましい。
【００３５】
図４Ｂは、改善されたＲＦ形状を有する等温処理ゾーンを空間３１８内に形成するように構成された、シャワーヘッドモジュール２１１及び基板サポート２２３の一実施形態を示している。図４Ｂに示されるように、ペデスタルモジュール２２３のボトムＲＦ電極３１７は、空間３１８の外周面まで又は空間３１８の外周面を超えて広がるように延ばすことができる。接地電極であることが好ましいボトムＲＦ電極３１７を空間３１８の外周面を超えて広がらせることは、ペデスタルモジュール２２３と、それを取り囲む接地チャンバ壁３２２との間の間における電場の強度を弱くし、それらの間におけるアーク放電の可能性も低減させる。好ましくは、ボトムＲＦ電極３１７は、約１２．５インチ（おおよそ３１．７５センチ）を超える直径を有し、更に好ましくは、ＲＦ電極３１７は、約１５．６インチ（およそ３９．６２４センチ）の直径のように、約１５インチ（おおよそ３８．１センチ）を超える直径を有する。
【００３６】
一実施形態では、図４Ｄに示されるように、絶縁リング３０３は、フェースプレート３０１をバッキングプレート３０２に取り付けてそれらの間で各環状レバーシール３０６ａ、ｂを圧縮するサポート要素を含み、この場合、絶縁リング３０３は、フェースプレート３０１の外側部分の下に横たわる内側環状フランジ３１３を含み、該内側環状フランジ３１３は、その上に位置付けられてフェースプレート３０１を支える少なくとも１本の上向き突出部３１４を有する。少なくとも１つの上向き突出部３１４は、フェースプレート３０１に接触し、フェースプレート３０１をバッキングプレート３０２に押し付けるサーマルチョークを提供する（すなわち、フェースプレート３０１をバッキングプレート３０２に対して平行に維持する）。好ましくは、少なくとも３本の上向き突出部３１４が、フェースプレート３０１を支える。少なくとも１つの上向き突出部３１４は、フェースプレート３０１がその外周面において絶縁リング３０３及びシャワーヘッドモジュール２１１のその他の部分から熱的に分離されうるように、絶縁リング３０３とフェースプレート３０１との間の接触面積を最小にする。フェースプレート３０１をシャワーヘッドモジュール２１１のその他の部分から熱的に分離することは、空間３１８内に等温処理ゾーンを提供し、これは、より均一な基板処理をもたらす。絶縁リング３０３の少なくとも１つの上向き突出部３１４と、フェースプレート３０１との間の最大総接触面積は、約０．０５インチ2（おおよそ０．３２２５８ｃｍ2）未満であり、好ましくは約０．０２インチ2（おおよそ０．１２９０ｃｍ2）未満であり、更に好ましくは約０．０１インチ2（おおよそ０．０６４５２ｃｍ2）未満である。取り付けられたときに、絶縁リング３０３は、内側ガスプレナム３０８ａを形成するためにフェースプレート３０１とバッキングプレート３０２との間で第１の環状レバーシール３０６ａを圧縮するように、及び中間ガスプレナム３０８ｂを形成するために第２の環状レバーシール３０６ｂを圧縮するように構成される。一実施形態では、フェースプレート３０１の上面は、環状凹所３６０を含むことができ、各環状レバーシール３０６ａ、ｂの下方部分が、対応する環状凹所３６０内で支えられる。更なる一実施形態では、バッキングプレート３０２の下方部分もまた、環状凹所３６０を含むことができ、各環状レバーシール３０６ａ、ｂの上方部分が、対応する環状凹所３６０内で支えられる。ＲＦ接触部３１２が、フェースプレート３０１に埋め込まれたＲＦ電極３１０を、ＲＦホットであるバッキングプレート３０２に電気的に接続する。ＲＦ接触部３１２は、ステンレス鋼、タングステン、オーステナイト系ニッケル・クロムベース合金などの、任意の適切な伝導材料で形成することができ、好ましくは、ニッケルめっきＩｎｃｏｎｅｌ（登録商標）などの外側のニッケルめっきを含む。好ましい一実施形態では、ＲＦ接触部３１２は、少なくとも１つの曲りを有する金属片で作成された環状ＲＦ接触部であり、該環状ＲＦ接触部は、セラミックフェースプレートに埋め込まれたＲＦ電極に電気的に接続され、第２の環状レバーシール３０６ｂを取り囲んでバッキングプレート３０２とフェースプレート３０１との間に外側ガスプレナム３０８ｃの外周を形成する。バッキングプレート３０２内のガス入口３０５は、不活性ガスを外側ガスプレナム３０８ｃに送るように構成することができ、不活性ガスは、次いで、外側ガスプレナム３０８ｃと流体連通しているフェースプレート３０１の穴３０４を通じて空間３１８の外周面に送ることができる。ＲＦ接触部３１２は、圧縮可能である少なくとも１つの曲りをそのなかに有し、該曲りの直径は、絶縁リング３０３の内表面３０３ａとＲＦ接触部３１２の外表面との間におけるアーク放電の可能性を最小限に抑えるように構成される。
【００３７】
一実施形態では、図４Ｅに示されるように、サポート要素は、フェースプレート３０１をバッキングプレート３０２に取り付けるとともにフェースプレート３０１をバッキングプレート３０２に電気的に接続するＲＦ接触部３１２を含む。ＲＦ接触部３１２は、好ましくは、少なくとも１つの曲りを有する金属片で作成された環状ＲＦ接触部であり、該環状ＲＦ接触部は、レバーシール３０６ａ、ｂを圧縮するために、フェースプレート３０１とバッキングプレート３０２との間にクランプ力を提供する。少なくとも１つの曲りは、好ましくは、絶縁リング３０３の内表面３０３ａとＲＦ接触部３１２の外表面との間におけるアーク放電の可能性を最小限に抑えるように構成された直径を有する。環状ＲＦ接触部３１２は、バッキングプレート３０２とフェースプレート３０１との間に外側ガスプレナム３０８ｃの外周を形成する。ＲＦ接触部３１２の下端が、フェースプレート３０１に埋め込まれたＲＦ電極３１０の露出部分に蝋付けされることが好ましい一方で、ＲＦ接触部３１２の上端は、ネジボルトやネジ釘などであってよい適切な機械的締め具３２０によってバッキングプレート３０２に取り付けられることが好ましい。好ましい一実施形態では、約９〜１２本の機械的締め具３２０が、ＲＦ接触部３１２の上端をバッキングプレート３０２に取り付けてよいが、代替の一実施形態では、更に多くの締め具３２０が用いられてよい。ＲＦ接触部３１２は、フェースプレートに接触している下方自由端とバッキングプレートに接触している上方自由端との間の約０．５〜１．５インチ（おおよそ１．２７〜３．８１センチ）の長さと、約０．００３〜０．００９インチ（おおよそ０．００７６２〜０．０２２８６センチ）の厚さとを有することが好ましい。好ましくは、ＲＦ接触部は、Ｓ字形、Ｃ字形、Ｅ字形、Ｚ字形、又はＶ字形の断面を有する。取り付けられたときに、ＲＦ接触部３１２は、各環状レバーシール３０６ａ、ｂをフェースプレート３０１とバッキングプレート３０２との間で圧縮し、このときに、ＲＦ接触部３１２は、第２の環状レバーシール３０６ｂを取り囲んでプレナム３０８ｃを形成する。ＲＦ接触部３１２は、フェースプレート３０１のＲＦ電極３１０を、ＲＦホットであるバッキングプレート３０２に電気的に接続する。ＲＦ接触部３１２は、ステンレス鋼、タングステン、オーステナイト系ニッケル・クロムベース合金などの、任意の適切な伝導材料で形成することができ、ＲＦ接触部３１２は、好ましくは、ニッケルめっきＩｎｃｏｎｅｌ（登録商標）などの外側のニッケルめっきを含む。
【００３８】
フェースプレート３０１は、その外周面における上面３０１ａ上に、少なくとも１つの上向きスペーサ３０７（図５Ａを参照せよ）を含むことが好ましく、該少なくとも１つの上向きスペーサ３０７は、フェースプレート３０１とバッキングプレート３０２との間を所望のプレナム高さに維持し、フェースプレート３０１をバッキングプレート３０２に対して平行に維持するように構成される。好ましい一実施形態では、フェースプレート３０１とバッキングプレート３０２との間に、少なくとも３つの上向きスペーサ３０７が位置付けられる。代替の一実施形態では、バッキングプレート３０２の下面３０２ａに、下向きの形で少なくとも１つのスペーサ３０７を提供することができる。例えば、スペーサ３０７は、バッキングプレート３０２の下面３０２ａに押し込まれるサファイヤボールであってよい。フェースプレート３０１の、少なくとも１つの上向きスペーサ３０７と、バッキングプレート３０２との間の総接触面積は、約０．５インチ2（おおよそ３．２２５８ｃｍ2）未満であり、好ましくは約０．０５インチ2（おおよそ０．３２２５８ｃｍ2）未満であり、更に好ましくは約０．０１インチ2（おおよそ０．０６４５２ｃｍ2）未満である。
【００３９】
図５Ｂは、シャワーヘッドモジュール２１１の一実施形態を示しており、ここでは、少なくとも１つのスペーサ３０７が、フェースプレート３０１とバッキングプレート３０２との間に位置付けられ、これらの間を所望のガスプレナム高さに維持しており、フェースプレート３０１をバッキングプレート３０２に対して平行に維持するように構成される。好ましくは、フェースプレート３０１とバッキングプレート３０２との間に、少なくとも３つのスペーサ３０７が位置付けられる。スペーサ３０７は、フェースプレート３０１と一体であってよい（図５Ａを参照せよ）、或いはスペーサ３０７は、ガスプレナム３０８の外周面に位置付けられた球であってよく、この場合、スペーサ３０７は、フェースプレート３０１及びバッキングプレート３０２の熱膨張及び熱収縮を可能にするように自由に移動可能であり、そうして、フェースプレート３０１とバッキングプレート３０２との間に所望のプレナム高さが維持されうるようにする。好ましくは、スペーサ３０７は、セラミック材料で形成される。代替の好ましい一実施形態では、スペーサ３０７は、石英又はサファイヤで形成することができる。
【００４０】
図６は、シャワーヘッドモジュール２１１の一実施形態を示しており、ここでは、ＲＦ接触部３１２は、フェースプレート３０１に埋め込まれたＲＦ電極３１０に電気的に接触しているフェースプレート３０１の金属化表面４０１との摩擦接触を形成し、フェースプレート３０１のＲＦ電極３１０を、ＲＦホットであるバッキングプレート３０２に電気的に接続する。フェースプレート３０１の下面は、空間３１８の上壁を形成し、フェースプレート３０１の下面は、その外周面沿いに類似材料のリング４０２を含み、該リング４０２の内表面は、空間３１８の側壁を形成し、空間３１８内に等温処理ゾーンを画定している。好ましくは、リング４０２は、フェースプレート３０１の下面に接着される、又はネジ釘４０３などの適切な締め具によって機械的に取り付けられる。
【００４１】
等温処理ゾーンを含むプラズマ処理装置は、その特定の実施形態を参照にして詳細に説明されてきたが、当業者にならば、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく様々な変更及び変形がなされてよいこと、並びに均等物が用いられてよいことが明らかである。
【図１】
2015028212.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【外国語明細書】
2015028212000001.pdf