(57)【要約】  ガスを処理チャンバ内に分配するためのガス分配プレートの実施形態が提供される。一実施形態において、プラズマ処理チャンバのためのガス拡散器プレートアセンブリは、上流と下流側面との間を通るガス通路を備えた拡散器プレートと、ガス通路の下流側面での中空カソード空洞を含む。拡散器プレートの下流側面は、ＰＥＣＶＤにより堆積された薄膜、特にＳｉＮ及びアモルファスシリコンフィルムの厚さ均一性及びフィルム特性の均一性を改善するための湾曲を有する。湾曲は、好ましくは円又は楕円の弧により描かれ、それらの頂点は拡散器プレートの中心点に位置する。一様態において、拡散器の中空カソード空洞体積密度、表面領域密度、又は空洞密度は、中心から外部縁部へ増加する。そのような拡散器プレートを製造する方法も提供される。
2008506273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流側面及び下流側面を有する拡散器プレートを有し、
下流側面は実質的に凹型である湾曲を有するプラズマ処理チャンバのためのガス分配プレートアセンブリ。
【請求項２】
拡散器プレートの下流側面の湾曲は弧で描かれる請求項１記載のガス分配プレートアセンブリ。
【請求項３】
弧は円又は楕円の切片に対応する湾曲を有する請求項２記載のガス分配プレートアセンブリ。
【請求項４】
分配プレートは長方形である請求項１記載のガス分配プレートアセンブリ。
【請求項５】
拡散器プレートのサイズは少なくとも１，２００，０００ｍｍ２である請求項１記載のガス分配プレートアセンブリ。
【請求項６】
分配プレートの下流側面の表面は陽極酸化されていないベアのアルミニウムである請求項１記載のガス分配プレートアセンブリ。
【請求項７】
拡散器プレートの湾曲された下流側面の表面の最大変位は、拡散器プレートの相当半径の約０．０１％〜約３％である請求項１記載のガス分配プレートアセンブリ。
【請求項８】
実質的に凹型の湾曲を有する下流側面と、陽極酸化されていないベアの下流側面と、少なくとも１，２００，０００ｍｍ２のサイズを有する拡散器プレートとを備え、
拡散器プレートの下流側面の湾曲の最大変位は、約０．１ｍｍ〜約３０ｍｍであるプラズマ処理チャンバのためのガス分配プレートアセンブリ。
【請求項９】
拡散器プレートは中心領域に複数のカソード空洞と縁部領域に複数のカソード空洞を含み、カソード空洞表面領域、カソード空洞体積又はカソード空洞密度が中心領域から縁部領域へ増加する請求項８記載のガス分配プレートアセンブリ。
【請求項１０】
プラズマ処理チャンバのためのガス分配プレートアセンブリであって、上流側面と下流側面とを有する拡散器プレートを含み、下流側面が実質的に凹型湾曲を有し、
拡散器プレートは拡散器プレートの中心領域に形成され、上流側面及び下流側面に流体連通の第１ガス通路を含み、
第１ガス通路は昇流側面に流体連通の第１オリフィスと、ガス通路の下流側面と実質的に隣接して位置する第１中空カソード空洞を含み、
第１中空カソード空洞は第１カソード空洞表面領域と、第１カソード空洞体積と、下流側面の表面と一致する第１カソード空洞開口部を含み、
拡散器プレートは拡散器プレートの縁部領域に形成され、上流側面及び下流側面に流体連通の第２ガス通路を含み、
第２ガス通路が上流側面に流体連通の第２オリフィスと、ガス通路の下流側面に実質的に隣接して位置する第２中空カソード空洞を含み、
第２中空カソード空洞は第２カソード空洞表面領域と、第２カソード空洞体積と、下流側面の表面と一致する第２カソード空洞開口部を含み、
カソード空洞表面領域及び／又はカソード空洞体積は第１ガス通路から第２ガス通路へ増加するガス分配プレートアセンブリ。
【請求項１１】
第１中空カソード空洞は、第１カソード空洞フレア角と、第１カソード空洞深さと、第１カソード空洞開口部直径を含み、
第２中空カソード空洞は、第２カソード空洞フレア角と、第２カソード空洞深さと、第２カソード空洞開口部直径を有し、
１つ以上の属性が第２ガス通路と関連する第１ガス通路内で増加し、１つ以上の属性は、カソード空洞フレア角、カソード空洞深さ、カソード空洞表面領域、カソード空洞体積又はカソード空洞開口部直径から成る群から選択される請求項１０記載のガス分配プレートアセンブリ。
【請求項１２】
第１カソード空洞直径は約０．１インチであり、第２カソード空洞直径が約１．０インチである請求項１１記載のガス分配プレートアセンブリ。
【請求項１３】
第１カソード空洞深さが約０．１インチであり、第２カソード空洞深さが約２．０インチである請求項１１記載のガス分配プレートアセンブリ。
【請求項１４】
第１カソード空洞フレア角度が約１０°であり、第２カソード空洞フレア角度が、約５０°である請求項１１記載のガス分配プレートアセンブリ。
【請求項１５】
中心領域は上流側面及び下流側面に流体連通の複数のガス通路を含み、
複数のガス通路内の各ガス通路は、下流側面上に配置されるカソード空洞表面領域と、下流側面上に配置されるカソード空洞体積を含み、
中心領域は第１中空カソード空洞密度を有し、
縁部領域は上流側面及び下流側面に流体連通の複数のガス通路を含み、
複数のガス通路内の各ガス通路は、下流側面上に配置されるカソード空洞表面領域と、下流側面上に配置されるカソード空洞体積を含み、
縁部領域は第２中空カソード空洞密度を有する請求項１０記載のガス分配プレートアセンブリ。
【請求項１６】
第１中空カソード空洞密度が第２中空カソード空洞密度と等しく、ガス通路間の間隙が約０．６インチである請求項１５記載のガス分配プレートアセンブリ。
【請求項１７】
第１中空カソード空洞密度は第２中空カソード空洞密度と等しい請求項１５記載のガス分配プレートアセンブリ。
【請求項１８】
拡散器プレートは長方形である請求項１０記載のガス分配アセンブリ。
【請求項１９】
拡散器プレートのサイズは少なくとも１，２００，０００ｍｍ２である請求項１０記載のガス分配プレートアセンブリ。
【請求項２０】
カソード空洞表面領域又は中心領域及び縁部領域内の複数のガス通路のカソード空洞体積は、拡散器プレートの中心部から縁部へ徐々に増加する請求項１５記載のガス分配プレートアセンブリ。
【請求項２１】
拡散器プレートは中心領域と縁部領域との間に位置する第３領域を含み、第３領域は上流側面及び下流側面に流体連通の複数のガス通路を含み、、
拡散器プレートは第３中空カソード空洞密度を有する請求項１７記載のガス拡散器プレートアセンブリ。
【請求項２２】
第１中空カソード空洞密度は第２中空カソード空洞密度の約１０％である請求項２１記載のガス分配プレートアセンブリ。
【請求項２３】
拡散器プレートの下流側面の表面は陽極酸化されていないベアのアルミニウムである請求項１０記載のガス分配プレートアセンブリ。
【請求項２４】
拡散器プレートの湾曲された下流側面の表面の最大変位は、拡散器プレートの相当半径の約０．０１％〜約３％である請求項１０記載のガス分配プレートアセンブリ。
【請求項２５】
上流側面、下流側面及び少なくとも約１，２００，０００ｍｍ２の拡散器プレートサイズを有する拡散器プレートと、
拡散器プレートの下流側面に隣接する基板支持部と、
拡散器プレートと基板支持部との間の間隙を含み、間隙が縁部領域内よりも中心領域内で大きいプラズマ処理チャンバ。
【請求項２６】
拡散器プレートは湾曲を有する請求項２５記載のプラズマ処理チャンバ。
【請求項２７】
基板支持部は湾曲を有する請求項２５記載のプラズマ処理チャンバ。
【請求項２８】
拡散器プレートは第１湾曲を有し、基板支持部は第２湾曲を有する請求項２５記載のプラズマ処理チャンバ。
【請求項２９】
拡散器プレートは、中心領域内に複数のカソード空洞と、縁部領域内に複数のカソード空洞を含み、カソード空洞表面領域、カソード空洞体積又はカソード空洞密度が中心領域から縁部領域へ増加する請求項２５記載のプラズマ処理チャンバ。
【請求項３０】
第１中空カソード空洞密度は第２中空カソード空洞密度より小さい請求項２９記載のプラズマ処理チャンバ。
【請求項３１】
拡散器プレートは長方形である請求項２５記載のプラズマ処理チャンバ。
【請求項３２】
拡散器プレートの下流側面の表面は陽極酸化されていないベアのアルミニウムである請求項２５記載のプラズマ処理チャンバ。
【請求項３３】
拡散器プレートの湾曲された下流側面の表面の最大変位は拡散器プレートの相当半径の約０．０１％〜約３％である請求項２５記載のプラズマ処理チャンバ。
【請求項３４】
プラズマ処理チャンバのためのガス拡散器の製造方法であって、
所望の湾曲を有する表面を有するアニール用固定治具上にガス拡散器を形成するために使用されるプレートを配置し、
プレートの下流表面がアニール用固定治具の表面の湾曲に一般に従うようにプレートを変形し、
プレートを変形することによりプレート内に誘導された歪を緩和することを可能にするために所望の時間の長さで所望の温度にプレートを加熱し、
室温にプレートを冷却することを含む方法。
【請求項３５】
プレート内に上流側面及び下流側面に流体連通の複数のガス通路を形成すること含み、
各ガス通路が下流側面上に配置される中空カソード空洞を含み、各ガス通路の中空カソード空洞がカソード空洞体積及びカソード空洞表面領域を有する請求項３４記載の方法。
【請求項３６】
複数のガス通路のカソード空洞体積又はカソード空洞表面領域がプレートの中心から縁部へ増加する請求項３５記載の方法。
【請求項３７】
複数のガス通路を形成することは、プレート内のガス通路の密度がプレートの中心から縁部へ増加する複数のガス通路を形成することを含む請求項３４記載の方法。
【請求項３８】
プレートを加熱するプロセスは、反りを防ぐために十分な遅い割合でプレートの温度を増加し、
誘導される歪を緩和するために十分に長い間、十分に高い温度でプレートの温度を一定に維持し、
プレートを冷却するプロセスは反りを防ぐために十分な遅い割合で室温までプレートを冷却することを含む請求項３４記載の方法。
【請求項３９】
プレートを変形するプロセスは、プレートの表面を保護し、
加熱前にプレート上に適切な重量を分配し、プレートが加熱の間湾曲アニール用固定治具の形に従うようにすることを含む請求項３４記載の方法。
【請求項４０】
プレートはアルミニウムで形成され、
プレートを加熱するプロセスは、毎時約４０℃の割合でプレートの温度を増加し、
約４１０℃に約４時間プレートの温度を維持し、
毎時２５℃の割合で室温までプレートを冷却することを含む請求項３４記載の方法。
【請求項４１】
プレートの湾曲された下流側面の表面の最大変位は、プレートの相当半径の約０．０１％〜約３％である請求項３４記載の方法。
【請求項４２】
湾曲は実質的に凹型であり、円又は楕円の切片に対応する請求項３４記載の方法。
【請求項４３】
プレートの厚さは約０．８インチ〜約３．０インチである請求項３４記載の方法。
【請求項４４】
プレートは長方形である請求項３４記載の方法。
【請求項４５】
プレートのサイズが少なくとも１，２００，０００ｍｍ２である請求項４３記載の方法。
【請求項４６】
プレートの下流側面の表面は陽極酸化されていないベアのアルミニウムである請求項３４記載の方法。
【請求項４７】
プレートの下流側面内に湾曲を機械加工することを含み、下流側面の湾曲が弧で描かれるプラズマ処理チャンバのためのガス拡散器の製造方法。
【請求項４８】
上流側面及び下流側面に流体連通のプレート内に複数のガス通路を形成することを含み、プレート内のガス通路の各々は下流側面上に配置される中空カソード空洞を含む請求項４７記載の方法。
【請求項４９】
プレートの上流と下流側面との間のプレート内に複数のガス通路を作製することは、湾曲をプレートの下流側面内に機械加工する前に行われる請求項４８記載の方法。
【請求項５０】
プラズマ処理チャンバのためのガス拡散器の製造方法であって、
ガス拡散器を形成するために使用されるプレートの上流側面及び下流側面に流体連通の複数のガス通路を形成し、プレート内のガス通路の各々が下流側面上に配置される中空カソード空洞を含み、
プレートの下流側面内に実質的に凹型の湾曲を機械加工し、
所望の湾曲を有する表面を有するアニール用固定冶具上にプレートを配置し、
プレートの下流表面がアニール用固定冶具の表面の湾曲に一般的に従うようにプレートを変形し、
プレートを変形することによりプレート内に誘導された歪を緩和することを可能にする所望の時間、所望の温度にプレートを加熱し、
室温にプレートを冷却することを含む方法。
【請求項５１】
基板上に薄膜を堆積する方法であって、
処理チャンバの処理領域内に搭載される基板支持部上に基板を配置し、
基板支持部上に支えられる基板へ拡散器プレートを通しプロセス流体を流し、拡散器プレートが上流側面及び下流側面を有し、下流側面が実質的に凹型の湾曲を有し、
拡散器プレートの下流側面と基板支持部との間にプラズマを形成することをを含む方法。
【請求項５２】
拡散器プレートは、拡散器プレートの上流及び下流側面に流体連通の複数のガス通路を更に含み、各々のガス通路が下流側面に流体連通の中空カソード空洞を含む請求項５１記載の方法。
【請求項５３】
拡散器プレートが長方形である請求項５１記載の方法。
【請求項５４】
拡散器プレートのサイズが少なくとも１，２００，０００ｍｍ２である請求項５１記載の方法。
【請求項５５】
拡散器プレートの湾曲された下流側面の表面の最大変位が、拡散器プレートの相当半径の約０．０１％〜約３％である請求項５１記載の方法。
【請求項５６】
所望の薄膜厚さ及び特性の均一性を得るため、拡散器プレートに渡る中空カソード空洞の体積、表面領域又は密度を変化させることを含む請求項５２記載の方法。
【請求項５７】
所望の薄膜厚さ及び特性の均一性を得るため、ガス拡散器プレートの湾曲された下流側面の湾曲を調整することを含む請求項５１記載の方法。
【請求項５８】
プロセス流体がシリコンを含む流体である請求項５１記載の方法。
【請求項５９】
プロセス流体がシリコンを含むガスである請求項５１記載の方法。
【請求項６０】
プロセス流体が気化されたシリコンを含む液体である請求項５１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、一般にガス分配プレートアセンブリ及び処理チャンバ内にガスを分配するための方法に関する。
【関連技術の説明】
【０００２】
液晶ディスプレイ又はフラットパネルは、コンピュータ及びテレビモニタのようなアクディブマトリクスディスプレイ用に一般に使用される。プラズマエンハンスト化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）は、フラットパネルディスプレイ又は半導体ウェーハ用の透明基板のような基板上に薄膜を堆積するために一般に使用される。ＰＥＣＶＤは、基板を含む真空チャンバ内に前駆ガス又はガス混合物を導入することにより一般に実現される。前駆ガス又はガス混合物は、概してチャンバの上部の近くに位置する拡散器プレートを通し下方に向けられる。チャンバ内の前駆ガス又はガス混合物は、チャンバに結合する１つ以上のＲＦ源から高周波（ＲＦ）をチャンバに印加することによりプラズマに活性化（例えば励磁）される。励起ガス又はガス混合物は、温度制御された基板支持部上に位置する基板の表面上に材料の層を形成するために反応する。反応の間作り出される揮発性の副産物は、チャンバから排気システムを通しポンプ引きされる。
【０００３】
ＰＥＣＶＤ技術により処理されるフラットパネルは、概して大きく、通常３７０ｍｍ×４７０ｍｍを超える。４平方メートルに近づき、超える大領域基板は、近未来に想定される。均一なガス流量をフラットパネル上に供給するために使用されるガス分配プレート（又はガス拡散器プレート）は、特に２００ｍｍ及び３００ｍｍ半導体ウェーハ処理のために使用されるガス分配プレートと比べ、比較的寸法で大きい。
【０００４】
基板の寸法が、ＴＦＴ−ＬＣＤ産業で拡大し続けるにつれて、大領域プラズマエンハンスト化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）に対するフィルム厚さ及びフィルム特性の均一性の制御は、問題となる。ＴＦＴは、フラットパネルディスプレイの１つのタイプである。基板の中心と縁部との間のフィルム歪のような、堆積率及び／又はフィルム特性の違いは、重大になる。
【０００５】
図１は、薄膜トランジスタ構造体の断面模式図を示す。共通のＴＦＴ構造体は、図１に示されるバックチャンネルエッチ（ＢＣＥ）反転交互配列された（又は底部ゲート）ＴＦＴ構造体である。ＢＣＥ処理が、ゲート誘電体（窒化シリコン）、及びｎ＋ドープされたアモルファスシリコンフィルムと同様に真性体が、同じＰＥＣＶＤポンプダウン実行（pump-down run）内で堆積されることができるので、好ましい。本明細書に示されるＢＣＥ処理は、５パターンマスクのみを含む。基板１０１は、例えば、ガラス又は透明プラスチックなどの、可視スペクトル内で本質的に光学的に透明である材料を含み得る。基板は、形状又は大きさを変え得る。概して、ＴＦＴ応用に対して、基板は、約５００ｍｍ２よりも広い表面領域を伴うガラス基板である。ゲート電極層１０２は、基板１０１上に形成される。ゲート電極層１０２は、ＴＦＴ内で荷電キャリアの動きを制御する電気的に導電性の層を含む。ゲート電極層１０２は、例えば、他に混じった、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）又はそれらの混合物のような金属を含み得る。ゲート電極層１０２は、従来の堆積、リソグラフィー及びエッチング技術を使用し形成され得る。基板１０１とゲート電極層１０２との間に、例えば、本明細書に記載のＰＥＣＶＤシステムの実施形態を使用しても形成し得る酸化シリコン（ＳｉＯ２）又は窒化シリコン（ＳｉＮ）のような任意選択の絶縁材料があり得る。ゲート電極層１０２は、次に、ゲート電極を画定するためにリソグラフィーでパターン化され、従来技術を使用しエッチングされる。
【０００６】
ゲート誘電体層１０３は、ゲート電極層１０２上に形成される。ゲート誘電体層１０３は、本発明に記載のＰＥＣＶＤシステムの実施形態を使用し堆積される酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、又はＳｉＮであり得る。ゲート誘電体層１０３は、約１００Å〜約６，０００Åの範囲の厚さに形成され得る。
【０００７】
バルク半導体層１０４は、ゲート誘電体層１０３上に形成される。バルク半導体層１０４は、本明細書に記載のＰＥＣＶＤシステムの実施形態又は他の当該分野で周知の従来技術を使用し堆積され得る多結晶シリコン（ポリシリコン）又はアモルファスシリコン（α―Ｓｉ）を含み得る。バルク半導体層１０４は、約１００Å〜約３，０００Åの範囲の厚さに堆積され得る。ドープされた半導体層１０５は半導体層１０４の上部で形成される。ドープされた半導体層１０５は、ｎ型（ｎ＋）又はｐ型（ｐ＋）にドープされた多結晶（ポリシリコン）又はアモルファスシリコン（α―Ｓｉ）を含むことができ、本明細書に記載のＰＥＣＶＤシステムの実施形態又は当該分野で周知の他の従来方法を使用し堆積され得る。ドープされた半導体層１０５は、約１００Å〜約３，０００Åの範囲内の厚さに堆積され得る。ドープされた半導体層１０５の実施例は、ｎ＋ドープされたα―Ｓｉフィルムである。バルク半導体層１０４及びドープされた半導体層１０５は、ゲート誘電絶縁体上にこれらの２つのフィルムのメサを画定するためにリソグラフィー技術でパターン化され、従来技術を使用しエッチされ、蓄積容量誘電の役割をする。ドープされた半導体層１０５は、バルク半導体層１０４の部分に直接接触し、半導体接合を形成する。
【０００８】
導電性層１０６は、次に露出された表面上に堆積される。導電性層１０６は、例えば、とりわけ、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、及びそれらの混合物を含み得る。導電性層１０６は、従来の堆積技術を使用し形成され得る。導電性層１０６及びドープされた半導体層１０５の両方は、ＴＦＴのソース及びドレイン接続子を画定するためにリソグラフィー技術でパターン化され得る。その後、パッシベーション層１０７が堆積され得る。パッシベーション層１０７は、露出された表面をその形に従って被覆する。パッシベーション層１０７は、一般に絶縁体であり、例えば、ＳｉＯ２又はＳｉＮを含み得る。パッシベーション層１０７は、例えばＰＥＣＶＤ又は当該技術者に周知の他の従来方法を使用し形成され得る。パッシベーション層１０７は、約１，０００Å〜約５，０００Åの範囲の厚さに堆積され得る。パッシベーション層１０７は、次に、パッシベーション層に接続孔を開けるためにリソグラフィー技術でパターン化され、従来技術を使用しエッチングされる。
【０００９】
透明伝導層１０８は、次に、導電性層１０６を伴う接続子を作るために堆積され、パターン化される。透明伝導層１０８は、可視スペクトル内で本質的に光学的に透明である材料を含み、電気的に導電性である。透明伝導層１０８は、例えば、他に混じって、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）又は酸化亜鉛を含み得る。透明伝導層１０８のパターン化は、従来のリソグラフィー及びエッチング技術により実現される。
【００１０】
液晶ディスプレイ（又はフラットパネル）内で使用されるドープされた又はドープされていない（真性の）アモルファスシリコン（α―Ｓｉ）、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ及びＳｉＮフィルムは、本発明に記載のプラズマエンハンスト化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）システムの実施形態を使用し全て堆積され得る。本明細書で記載されるＴＦＴ構造体は単に実施例として使用される。
【００１１】
基板の寸法が、ＴＦＴ−ＬＣＤ産業で拡大し続けるにつれて、特に基板寸法が、少なくとも約１，０００ｍｍＸ約１，２００ｍｍ（又は約１，２００，０００ｍｍ２）である時、大領域プラズマエンハンスト化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）のためのフィルム厚さ及び特性の均一性は、より問題になる。顕著な均一性問題の実施例は、高い堆積率及び、ある高い堆積率ＳｉＮ及びα―Ｓｉフィルムのための大基板の中心領域に、より圧縮性のフィルムを含む。基板に渡る厚さ均一性は、縁部領域よりも厚い中心領域内のフィルムを伴い、“ドーム型”、又は“中心の厚い”ようである。より大きな基板は、より悪い中心厚さ均一性問題を有する。
【００１２】
従って、薄膜、特にＰＥＣＶＤチャンバ内で大基板上に堆積されたＳｉＮ及びα―Ｓｉに対するフィルム堆積厚さ及びフィルム特性の均一性を改善する改善されたガス分配プレートアセンブリに対する必要性がある。
【発明の概要】
【００１３】
処理チャンバ内にガスを分配するためのガス分配プレートの実施形態が提供される。一実施形態において、プラズマ処理チャンバに対するガス分配プレートアセンブリは、上流側面及び下流側面、拡散器プレートの上流と下流側面との間のガス通路並びにガス通路の下流側面に中空カソード空洞を有する拡散器プレートを含む。拡散器プレートの下流側面は、ＰＥＣＶＤにより堆積された薄膜の厚さ均一性及びフィルム特性均一性を改善するために湾曲を有する。一様態において、中空カソード空洞体積密度、中空カソード空洞表面領域密度、又は拡散器の中空カソード密度は、拡散器プレートの中心から拡散器プレートの縁部へ増加する。別の様態において、拡散器プレートの下流側面は数多くの同心状領域に分割され、各領域内のガス通路は同一であり、各領域内の密度、体積、又はガス通路の中空カソード空洞の表面領域は、拡散器プレートの中心から縁部へ徐々に増加する。
【００１４】
別の実施形態において、プラズマ処理チャンバは、上流側面及び下流側面と、拡散器プレートの上流側面と下流側面との間を通過するガス通路と、ガス通路の下流側面での中空カソード空洞を有する拡散器プレートを含む。拡散器プレートの下流側面は、ＰＥＣＶＤにより堆積された薄膜の厚さ均一性及びフィルム特性均一性を改善するための湾曲を有する。一様態において、中空カソード空洞体積密度、中空カソード空洞表面領域密度、又は拡散器のカソード空洞密度は、拡散器の中心から拡散器の縁部へ増加する。
【００１５】
他の実施形態において、プラズマ処理チャンバのためのガス拡散器プレートの製造方法は、加熱により拡散器プレートを軟化し、湾曲アニール用固定冶具を用いて拡散器プレートを湾曲に曲げ、ガス通路を拡散器プレート内に機械加工することを含む。
【００１６】
別の実施形態において、プラズマ処理チャンバのために拡散器プレートの製造方法は、湾曲を実質的に平坦な拡散器プレート内に機械加工し、ガス通路を拡散器プレート内に機械加工することを含む。
【００１７】
別の実施形態において、基板上に薄膜を堆積する方法は、湾曲と、上流側面と下流側面と、拡散器プレートの上昇流と下流側面との間を通るガス通路と、ガス通路の下流側面で中空カソード空洞を有するガス拡散器プレートを伴う処理チャンバ内に基板を位置し、拡散器プレートを通し基板支持部上に支えられる基板にプロセスガスを流し、拡散器プレートと基板支持部との間にプラズマを形成し、処理チャンバ内の基板上に薄膜を堆積することを含む。一態様において、中空カソード空洞体積密度、又は中空カソード空洞表面領域密度、又は拡散器プレートの中心でのガス通路の中空カソード空洞密度は、拡散器プレートの縁部でのガス通路の同一パラメータ未満である。
【詳細な説明】
【００１８】
本発明は、一般に、処理チャンバ内にガス搬送を供給するためのガス分配アセンブリを提供する。本発明は、カリフォルニア州、サンタクララのアプライドマテリアル社の一部門であるＡＫＴから入手可能なプラズマエンハンスト化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）システムのような、大領域基板を処理するために構成されたプラズマエンハンスト化学気相堆積システムを参照して以下に模式的に示される。しかしながら、本発明が、エッチシステム、他の化学気相堆積システム及び、丸形基板を処理するために構成されるシステムを含む、処理チャンバ内にガスを分配することが所望される、いかなる他のシステムのような、他のシステム構成に有用であることを理解すべきである。
【００１９】
ＳｉＮフィルムでは、中心厚さ均一性問題は、ＰＥＣＶＤガス拡散器プレートの下流表面上のカソード空洞の寸法及び／又は分配を変えることにより解決された。カソード空洞は、ＰＥＣＶＤチャンバ内のプラズマイオン化を強める。ＳｉＮフィルム厚さ及びフィルム特性の均一性は、ＰＥＣＶＤチャンバ内の局所プラズマ密度に強く依存する理由により、拡散器プレートの表面における中空カソード空洞の深さ、直径、表面領域及び／又は密度を変えることで、大基板に対する中心厚さ均一性問題を取り除くことができる。この技術は、中空カソード勾配、又はＨＣＧ法として既知であり、図６Ａ及び８に関連して以下により詳細に記載される。ＨＣＧ法の完全な説明は、先に参照された、チョイら（Choi, et al.）により２００４年７月１２日に出願された「ガス拡散孔設計によるプラズマ均一性制御」と題する米国特許出願第１０／８８９，６８３号内に提供される。
【００２０】
α―Ｓｉフィルムでは、厚さ均一性は、寸法で１，２００，０００ｍｍ２より大きな基板に対して今でも問題である。本明細書で使用される「基板サイズ」及び「拡散器プレートサイズ」は、基板又は拡散器プレートの公称表面領域、占有面を示し、ぬれた表面領域、即ち、全ての側面及び組み合わされた表面の総表面領域ではない。例えば、１，０００ｍｍ×１，０００ｍｍ拡散器プレートは、１，０００，０００ｍｍ２の公称寸法を有するが、しかしを上部と底部表面、側面縁部、及び拡散器の表面内に機械加工された全ての形状を含む、より高率のぬれた表面領域を有する。図２は、２，２００ｍｍ幅のガラス基板に渡るアモルファスシリコンフィルムの厚さ形状を示す。横座標は、２２００ｍｍ長基板の形状に沿う各厚さ測定の位置をミリメートルで示す。縦座標は、基板に堆積されたアモルファスシリコンフィルムの堆積率をÅ／ｍｉｎで示す。２つのデータ集合が、図２に示され、データ集合２０１が正方形で、データ集合２０２がダイヤモンド形で示される。データセット２０１及び２０２は、基板の各対角線に沿い測定された堆積率形状を示す。図２に示され得るように、２つの形状の間に著しい差異はなく、故にデータ集合２０１及び２０２により示される中心厚さ形状は、拡散器の長さに渡り比較的一定であると仮定される。
【００２１】
ＨＣＧを組み込むガス拡散器プレートが、データ集合２０１及び２０２として測定されているα―Ｓｉフィルムを堆積するために使用された。電極間隙、即ちＰＥＣＶＤチャンバ内のガス拡散器プレートと基板支持部との間の距離は、フィルムを堆積する間０．８００インチであった。フィルムの堆積の間のプロセス条件は、１０，０００ｓｃｃｍのＳｉＨ４ガス流量率、４０，０００ｓｃｃｍのＨ２ガス流量率、１１，０００Ｗの高周波プラズマ電力、２．７Ｔｏｒｒのチャンバ圧力及び３４０℃（内部基板ヒータ）と３６０℃（外部基板ヒータ）の基板温度である。ガス拡散器プレート、基板支持部、及び電極間隙を含む、ＰＥＣＶＤチャンバの構成要素は、図５に関連してより詳細に記載される。Ｓｉ２Ｈ６のような、ＳｉＨ４以外の他のシリコンを含むガスが、ＰＥＣＶＤチャンバ内でのα―Ｓｉフィルムの堆積のために使用され得る。図２を再び参照し、ＨＣＧを組み込むガス拡散器プレートの使用にもかかわらず、アモルファスシリコンフィルムの厚さ均一性は、中心厚さの効果をなお受け、基板縁部で不十分な均一性及びフィルム特性を伴う。フィルム均一性形状の基板中心領域２０３は、許容可能なフィルム特性及び均一性を示すが、縁部領域２０４及び２０５は、不十分な均一性及びフィルム特性を示す。ＨＣＧは、ある程度の効果を有することが示された。
【００２２】
より狭い電極間隙において、アモルファスシリコンフィルムの厚さ均一性は、縁部で改善するが、これは、大基板の中心部における不十分なフィルムの均一性による差し引き値である。図３及び４は、０．６５０及び０．５５０インチの電極間隙を伴う２，２００ｍｍ幅のガラス基板を横切るアモルファスシリコンフィルムの厚さ形状をそれぞれ示す。図３で、フィルム厚さ形状３０１及び３０２は、基板中心領域３０３での均一性の劣化と縁部領域３０４及び３０５での厚さ均一性の僅かな改善とを示す。０．６５０インチの狭い電極間隙を除き、図３で測定されたα―Ｓｉフィルムは、同一のＰＥＣＶＤチャンバ内で、図２で測定されたα―Ｓｉフィルムと同じプロセス条件で堆積された。図４は、０．５５０インチの電極間隙を除き、図２及び３のフィルムと同一プロセス条件の下で堆積されたα―Ｓｉフィルムに対するフィルム厚さ形状４０１及び４０２を示す。フィルム厚さ形状４０１及び４０２は、中心領域４０３での均一性劣化と縁部領域４０４及び４０５での大きく改善された厚さ均一性とを更に示す。従って、図２、３及び４に示されるデータは、電極間隙が、中空カソード勾配効果よりもより強くα―Ｓｉフィルム均一性をもたらすことを示す。
【００２３】
図２、３及び４に示され得るように、α―Ｓｉフィルムを大基板上に堆積する時、フィルム厚さの均一性問題は、電極間隙を変えることでＨＣＧガス拡散器プレートを使用することにより変わり得るが、取り除くことはできない。一般に、狭い電極間隙は、縁部の厚さ均一性を改善し、広い間隙は、中心の厚さ均一性を改善する。しかしα―Ｓｉフィルムの中心及び縁部領域で許容可能な厚さ均一性を可能にする、これらのプロセス条件を伴う単一電極間隙はない。
【００２４】
ＨＣＧガス拡散器プレートを伴うα―Ｓｉフィルムの許容可能な厚さ均一性を達成するために電極間隙に加え他のプロセスパラメータを調節することが可能であるかもしれない。しかしながら、この方法の重大な欠点は、許容可能なα―Ｓｉフィルムを作製するために小さなプロセスウィンドウに依存することを必要とすることである。プロセスウィンドウは、許容可能な結果をなお作り出す、基板温度又はガス流量率のような、全てのプロセスパラメータに対し変動の範囲である。狭いプロセスウィンドウで、プロセスパラメータの小さな‐時々検出不可能な‐変動は、最終製品に大きな変化をもたらすことができる。これらの変化は、基板処理の間常に存在する無作為な変動、又は処理チャンバ構成要素が磨耗する又は測定デバイスが精度を失う時の時間上での段階的な長期の衝動であり得る。これは、１つのＰＥＣＶＤチャンバで許容可能なフィルムを作り出す同じプロセスパラメータ設定が、公称的に同一なＰＥＣＶＤチャンバ上で作用せず、プロセスパラメータが、各チャンバに対し繊細に調整される必要があり得ることを意味する。代わりに、許容可能なフィルムを基板上に堆積するＰＥＣＶＤチャンバは、プロセスパラメータが、小さなプロセスウィンド内で操作される時、時間上で許容できないフィルムを堆積する傾向によりある。故に、この方法は、基板の大規模な処理に対して実用的ではない。従って、ＨＣＧのみを伴うガス拡散器プレートの使用は、ＳｉＮとα―Ｓｉフィルムとの両方のために大基板上に堆積されるフィルムに典型的な厚さの均一性問題を解決できない。
【００２５】
代表的なＰＥＣＶＤチャンバ
図５は、本発明から利益を得るために適切であり得るプラズマエンハンスト化学気相堆積システム５００の模式的な断面図を示す。ＰＥＣＶＤシステム５００は、カリフォルニア、サンタクララのアプライドマテリアル社の一部門であるＡＫＴから入手可能である。システム５００は、ガス源５０４に結合される処理チャンバ５０２を一般に含む。処理チャンバ５０２は、処理体積５１２を部分的に画定する壁５０６及び底５０８を有する。処理体積５１２は、ポート（図示されず）を通り、基板５４０の処理チャンバ５０２の中への及び外への動きを容易にする壁５０６内に概して入る。壁５０６及び底５０８は、アルミニウム又はプロセスに適合する他の材料の１つのブロックから作製され得る。壁５０６は、処理体積５１２を（様々なポンプ構成要素を含む、図示されず）排気ポートと結合させるポンプ充満空間５１４を含む蓋アセンブリ５１０を支持する。代わりに、排気ポート（図示されず）が、処理チャンバ５０２の床材内に位置し、処理チャンバ５０２はポンプ充満空間５１４を必要としない。
【００２６】
温度制御された基板支持アセンブリ５３８は、処理チャンバ５０２内に中心に配置される。支持アセンブリ５３８は、プロセスの間ガラス基板５４０を支える。一実施形態において、基板支持アセンブリ５３８は、少なくとも１つの嵌合されたヒータ５３２を囲むアルミニウム胴体５２４を含む。支持アセンブリ５３８内に配置される抵抗要素のようなヒータ５３２は、任意選択の電源５７４と結合し、支持アセンブリ５３８及びその上に位置するガラス基板５４０を制御して予め定められた温度に加熱する。概して、ＣＶＤプロセスで、ヒータ５３２は、ガラス基板５４０を約１５０℃〜少なくとも約４６０℃の均一な温度に保ち、これは堆積される材料の堆積処理パラメータに依存する。
【００２７】
一般に、支持アセンブリ５３８は、低部側面５２６及び上部側面５３４を有する。上部側面５３４はガラス基板５４０を支持する。底部側面５２６はそれと結合する軸５４２を有する。軸５４２は、支持アセンブリ５３８を、上昇された処理位置（図示される）と処理チャンバ５０２への及びからの基板搬送を容易にする下降された位置との間で支持アセンブリ５３８を動かすリフトシステム（図示されず）と結合させる。加えて、軸５４２は、支持アセンブリ５３８とシステム５００の他の構成要素との間に電気の及び熱電対のリードのための導管を供給する。
【００２８】
ジャバラ５４６は、支持アセンブリ５３８（又は軸５４２）と処理チャンバ５０２の底５０８との間を結合する。ジャバラ５４６は、処理体積５１２と処理チャンバ５０２外の大気との間に真空シールを提供し、他方支持アセンブリ５３８の垂直動作を容易にする。
【００２９】
支持アセンブリ５３８は一般的に接地され、電源５２２により蓋アセンブリ５１０と基板支持アセンブリ５３８との間に位置するガス分配プレートアセンブリ５１８（又はチャンバの蓋アセンブリ内に又は近くに位置する他の電極）に供給される高周波（ＲＦ）が、支持アセンブリ５３８と分配プレートアセンブリ５１８との間の処理チャンバ５０２内に存在するガスを励磁するようにする。電源５２２からのＲＦ源は、化学気相堆積プロセスを行うために基板の寸法に相応して一般に選択される。
【００３０】
蓋アセンブリ５１０は上部境界を処理体積５１２に提供する。一実施形態において、蓋アセンブリ５１０はアルミニウム（Ａｌ）で形成される。蓋アセンブリ５１０は、その中に形成され、外部ポンプシステム（図示されず）に結合するポンプ充満空間５１４を含む。ポンプ充満空間５１４は、ガス及びプロセス副産物を均一に処理体積５１２から及び処理チャンバ５０２から導くために使用される。
【００３１】
典型的には、蓋アセンブリ５１０は入力ポート５８０を含み、そのポートを通してガス源５０４より供給されるプロセスガスは、処理チャンバ５０２内に導入される。また、入力ポート５８０は洗浄源５８２と結合する。典型的には、洗浄源５８２は解離されたフッ素などの洗浄剤を供給し、その洗浄剤はガス分配プレートアセンブリ５１８を含む処理チャンバハードウェアから堆積副産物及びフィルムを取り除くために処理チャンバ５０２内に導入される。
【００３２】
ガス分配プレートアセンブリ５１８は蓋アセンブリ５１０の内部側面５２０と結合する。典型的には、ガス分配プレートアセンブリ５１８は、ガラス基板５４０の周囲に例えば大領域フラットパネル基板対して多角形及びウェーハに対して円に実質的に従うように構成される。ガス分配プレートアセンブリ５１８は、孔が形成された領域５１６を含み、その領域を通してガス源５０４から供給されるプロセス及び他のガスは処理体積５１２に搬送される。ガス分配プレートアセンブリ５１８の孔が形成された領域５１６は、ガス分配プレートアセンブリ５１８を通し処理チャンバ５０２内へ通過するガスの均一な分配供給するために構成される。本発明から利益を得るように適合し得るガス分配プレートは、ケラー他（Keller et al.,）により２００１年８月８日に出願され、共通譲渡された米国特許出願第０９／９２２，２１９号、イム他（Yim et al.,）により２００２年５月６日に出願された同１０／１４０，３２４号、ブロニガン他（Blonigan et al.,）により２００３年１月７日に出願された同１０／３３７，４８３号、ホワイト他（White et
al.,）に対して２００２年１２月１２日に発行された米国特許第６，４７７，９８０、チョイ他（Choi et al.,）により２００３年４月１６日に出願され米国特許出願第１０／４１７，５９２号に記載され、これらは引用により本明細書にそのまま組み込まれる。
【００３３】
典型的には、ガス分配プレートアセンブリ５１８は、吊るしプレート５６０から吊るされる拡散器プレート（分配プレート）５５８を含む。代わりに、拡散器プレート５５８及び吊るしプレート５６０は、単一の１個の部材を含み得る。複数のガス通路５６２は、予め定められたガスの分配がガス分配プレートアセンブリ５１８を通り、処理体積５１２内へ通過するのを可能にするため、拡散器プレート５５８を通して形成される。充満空間５６４は、吊るしプレート５６０、拡散器プレート５５８と蓋アセンブリ５１０の内部表面５２０との間に形成される。充満空間５６４は、蓋アセンブリ５１０を通して流れるガスが拡散器プレート５５８の幅に渡り均一に分配することを可能にし、その結果、ガスは中心の孔を空けられた領域５１６上に均一に供給され、均一の分配でガス通路５６２を通し流れる。
【００３４】
典型的には、拡散器プレート５５８は、ステンレス鋼、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）又は他のＲＦ電導材料により形成される。拡散器プレート５５８は、鋳造、ろう付け、鍛造、熱間等方加圧又は焼結され得る。一実施形態において、拡散器プレートは、ベアの陽極酸化されていないアルミニウムで形成される。拡散器プレート５５８の陽極酸化されていないアルミニウム表面が、ＰＥＣＶＤシステム５００内で処理される基板をその後汚染する可能性のある粒子の形成を削減するために示された。加えて、拡散器プレート５５８の製造費用は、陽極酸化されない場合に低減される。拡散器プレート５５８の適切なベアのアルミニウム表面は、一般にかき傷及びまくれを含まず、好ましくない汚染物を取り除くために使用の前に化学的に洗浄され、機械的に研磨又は電解研磨され得る。本発明から利益を得るために用いられる陽極酸化されないアルミニウム拡散器プレートは、シャン他（Shang et al.）により１９９８年７月１３日に出願され、「基板処理チャンバ内で使用のための表面処理シャワーヘッド」の名称で、共通譲渡された米国特許第６，１８２，６０３号に記載される。拡散器プレート５５８の厚さは約０．８インチ〜約２，０インチである。拡散器プレート５５８は、半導体ウェーハ製造に対し円状、又はフラットパネルディスプレイ製造に対し長方形のような多角形であってもよい。
【００３５】
拡散器プレート５５８が実質的に平坦で、且つ基板５４０に平行に構成されること、及び理想のガス通路５６２の分配が拡散器プレート５５８の表面に渡り実質的に均一であることは、当該技術で標準であった。そのようなプレート５５８の構成は、１，２００，０００ｍｍ２より小さい基板上にフィルムを堆積するための適切なガス流及び処理体積５１２内のプラズマ密度均一性を供給した。従って、ＰＥＣＶＤチャンバ内で１，２００，０００ｍｍ２より小さい基板上にＳｉＮ、α―Ｓｉ及び他の薄膜を堆積する場合、厚さ均一性及びフィルム特性均一性は、ガス流量率、プラズマ電力、基板温度、及び処理チャンバ圧力などのプロセスパラメータを変えることにより堆積されたフィルム上に達成されることができる。しかしながら、基板の寸法で大きくなる時、堆積されたフィルム、特にＳｉＮ及びα―Ｓｉフィルムの均一性は、維持することがより困難になった。均一寸法及び形状のガス通路５６２の均一分配を伴う平坦な拡散器プレート５５８は、一般に許容可能な厚さ及びフィルム特性の均一性で大領域基板上にフィルムを堆積できない。
【００３６】
中空カソード勾配
ＰＥＣＶＤフィルムに対するフィルム厚さ及びフィルム特性の均一性は、大基板、即ち少なくとも約１，０００ｍｍＸ約１，２００ｍｍの基板上に堆積される場合に、維持することはより困難である。ＳｉＮフィルムの基板における厚さは、「ドーム形状」になり、フィルムは縁部領域より中心領域が厚い。大基板に対して効果はより悪化する。
【００３７】
ＰＥＣＶＤ内で約１，２００，０００ｍｍ２より大きい基板上に堆積されたＳｉＮフィルムに対し、フィルム厚さ及びフィルム特性の均一性は、中空カソード勾配、又はＨＣＧの使用により改善されることができる。ＨＣＧ方法は、図６Ａ及び８に関連して以下に、前に参照した「ガス拡散孔設計によるプラズマ均一性の制御」の名称の米国特許出願第１０／８８９，６８３号に記載される。ＨＣＧで構成される拡散器プレート５５８は、処理体積５１２内のプラズマ分配を変えることによりＳｉＮフィルム厚さ及びフィルム特性の均一性を改善する。これは、ＰＥＣＶＤによるフィルムの堆積が、活性プラズマ源に実質的に依存するためである。従って、処理体積５１２内の均一ではないプラズマ分配は、基板５４０上に不十分なフィルム均一性をもたらすことがあり得る。
【００３８】
高密度の化学的活性プラズマは、本明細書で図６Ａに関連して説明される中空カソード効果によりＰＥＣＶＤシステム５００の処理体積５１２内で生成できる。負に帯電されたＲＦ電極６０１の中空カソード放電のＲＦ生成の駆動力は、空間荷電シース、又はＲＦ電極６０１での壁シース６０２ａ又は６０２ｂに渡る自己バイアス電圧として知られている周波数変調ＤＣ電圧Ｖｓである。図６Ａは、ＲＦ中空カソード及びそれぞれ反対の空間電荷シース６０２ａ及び６０２ｂの反斥電界６０３ａと６０３ｂとの間の電子「ｅ」の発振動作を模式的に示す。空間電荷シース６０２ａ及び６０２ｂの厚さは、厚さ「δ」に等しい。電子「ｅ」は、処理体積５１２に近いガス通路５６２の壁でありえるカソード壁、この場合ＲＦ電極６０１から放出される。ガス通路５６２及び処理体積５１２は図５及び８に示される。再び図６Ａを参照し、電子「ｅ」は、電界６０３ａにより空間荷電シース６０２ａに渡り加速される。電子「ｅ」は、通路６０５に沿い反対の空間電荷シース６０２ａ及び６０２ｂの反斥電界によりＲＦ電極６０１の壁間の内部空間に渡り発振する。電子「ｅ」はプロセスガスとの衝突によりエネルギーを失い、より多くのイオンを作り出す。作り出されたイオンはＲＦ電極６０１まで加速され、それにより２次電子の放出を強め、追加のイオンを作り出す。総合的に、カソード壁間の空洞は電子放出及びガスのイオン化を強める。カソード壁内の円錐台形状は、ガス通路がガス出口直径より小さいガス入口直径を伴う拡散器プレート内に形成される時のように、円筒壁よりもガスをイオン化する点でより効果的である。円錐台状カソード空洞の実施例は、図８と関連して以下により詳細に説明される。ポテンシャルＥｚは、ガス入口とガス出口との間のイオン化効率の差異により作り出される。
【００３９】
拡散器プレート５５８に対して、中空カソード空洞は、ガス通路５６２の下降流端部上に位置し、処理体積５１２に近い。ガス通路５６２のカソード空洞の壁の設計を変えることにより、ガスイオン化は、プラズマ密度及び、故に、堆積されるＳｉＮフィルムのフィルム厚さと特性の均一性を制御するために調整できることが示された。このことを証明する方法及び結果は、前に参照した、“ガス拡散孔設計によるプラズマ均一性制御”と題する米国特許出願第１０／８８９，６８３号に記載される。処理体積５１２の近くにある中空カソード空洞の実施例は、図８の第２穴８１２である。中空カソード効果は、処理体積５１２に面する第２穴８１２の円錐形領域内に主に起こる。図８の設計は、実施例として単に使用される。本発明は、他の型の中空カソード空洞設計に適用することができる。中空カソード空洞設計の他の実施例は、これに制限されないが、図６Ｂ〜６Ｇに示される設計を含む。中空カソード空洞、即ち第２穴８１２の体積及び／又は表面領域を変えることにより、プラズマイオン化率は、変えることができる。
【００４０】
図８は本発明から利益を得るために適応し得る代表的な拡散器プレート５５８の部分的断面図であり、これは２００３年４月１６日に出願された「大領域プラズマエンハンスト化学気相堆積のためのガス分配プレートアセンブリ」という名称で共通譲渡された米国特許出願第１０／４１７，５９２に記載され、引用により権利請求される本発明に矛盾しない範囲で全体的に組み込まれる。拡散器プレート５５８は、蓋アセンブリ５１０に対向する第１又は上流側面８０２と、支持アセンブリ５３８に対向する反対の第２又は下流側面８０４とを含む。各ガス通路５６２は、オリフィス孔８１４により第２穴８１２に結合する第１穴８１０により画定され、それらはガス分配プレート５５８に通じる流体経路を形成するために結合される。第１穴８１０は、第１深さ８３０をガス分配プレート５５８の上流側面８０２から底８１８に延ばす。第１穴８１０の底８１８は、ガスが第１穴からオリフィス孔８１４へ流れる時の流用制限を最小にするためにテーパ加工、ベベル加工、面取り又は丸味付けをし得る。第１穴８１０は、約０．０９３〜０．２１８インチの直径を一般に有し、一実施形態において約０．１５６インチである。
【００４１】
第２穴８１２は拡散器プレート５５８内に形成され、下流側面（又は縁部）８０４から約０．１０インチ〜約２．０インチの深さ８３２へ延びる。好ましくは、深さ８３２は約０．１インチ〜約１．０インチである。第２穴８１２の開口部直径８３６は一般に約０．１インチ〜約１．０インチであり、約１０°〜約５０°の角度８１６で外側へ開かせ得る。好ましくは、開口部直径８３６は、約０．１インチ〜約０．５インチであり、フレア角度８１６は約２０°〜約４０°である。第２穴８１２の表面領域は約０．０５インチ２〜約１０平方インチであり、好ましくは約０．０５平方インチ〜約５平方インチである。第２穴８１２の直径は下流側面８０４と相交わる直径を示す。１，８７０ｍｍＸ２，２００ｍｍ基板を処理するために使用される拡散器プレートの実施例は、０．３０２インチの直径と約２２°のフレア角度８１６を有する第２穴８１２を有する。隣接する第２穴８１２の淵８８２間の距離８８０は約０インチ〜約０．６インチであり、好ましくは約０インチ〜約０．４インチである。通常、第１穴８１０の直径は、これに限定されないが、第２穴８１２の直径に少なくとも等しいか、又は小さい。第２穴８１２の底８２０は、オリフィス孔８１４から第２穴８１２へ流出するガスの圧力損失を最小にするためにテーパ加工、ベベル加工、面取り又は丸味付けをし得る。更に、オリフィス孔８１４の下流側面８０４への近接は、基板に面する第２穴８１２及び下流側面８０４の露出される表面領域を最小にする役割をする時、チャンバ洗浄の間、供給されるフッ素に露出される拡散器プレート５５８の下降流領域は削減され、それにより堆積されるフィルムのフッ素汚染の発生を削減する。
【００４２】
オリフィス孔８１４は第１穴８１０の底８１８と第２穴８１２の底８２０とを一般に結合する。オリフィス孔８１４は約０．０１インチ〜約０．３インチ、好ましくは約０．０１インチ〜約０．１インチの直径を一般に有し、約０．０２インチ〜約１．０インチ、好ましくは約０．０２インチ〜約０．５インチの長さ８３４を概して有する。オリフィス孔８１４の長さ８３４及び直径（又は他の幾何学的特性）は、ガス分配プレート５５８の上流側面８０２を横切るガスの均一な分配を促進する充満空間５６４内の背圧の主源である。オリフィス孔８１４は複数のガス通路５６２の中で均一に概して構成される、しかしながら、オリフィス孔８１４への制限が、他の領域と関連するガス分配プレート５５８の一領域を通るより多くのガス流量を促進するためにガス通路５６２の中で異なって構成され得る。例えば、オリフィス孔８１４は、処理チャンバ５０２の壁５０６に近いガス分配プレート５５８のそれらのガス通路５６２内に大きな直径及び／又は短い長さ８３４を有し得、その結果より多くのガスがガラス基板の周囲で堆積率を増加するために穴を開けられた領域５１６の縁部を貫流する。拡散器プレートの厚さは約０．８インチ〜約３．０インチ、好ましくは約０．８インチ〜約２．０インチである。
【００４３】
実施例として図８の設計を使用し、第２穴（又は中空カソード空洞）８１２の体積は、図８Ａに示されるように、直径「Ｄ」（又は図８の開口直径８３６）、深さ「ｄ」（又は図８の長さ８３２）及びフレア角度「α」（又は図８のフレア角度８１６）を変えることにより変えることができる。直径、深さ及び／又はフレア角度を変えることは、第２穴８１２の表面領域をその上変えるであろう。高いプラズマ密度が、おそらく、（図５に示される）基板５４０の中心での高堆積率の原因である考えられる。穴の深さ、直径、フレア角度、又はこれらの３つのパラメータの組合せを拡散器プレートの縁部から中心部へ減少することにより、プラズマ密度は、フィルム厚さ及びフィルム特性の均一性を改善するために基板の中心領域内の減少することができる。これを示す方法及び結果は前に参照した「ガス拡散孔設計によるプラズマ均一性制御」という名称の米国特許出願第１０／８８９，６８３号に記載される。
【００４４】
また、拡散器プレート上の中空カソード空洞の設計の変化は、基板上のフィルム厚さの急峻な変化を避けるために拡散器プレートの面に渡り緩やかでなければならないことが示される。しかしながら、中空カソード空洞の直径及び／又は長さの変化は、変化が滑らかで緩やかである限り、拡散器プレートの中心から拡散器プレートの縁部へ完全に連続である必要はない。例えば、拡散器プレート上の中空カソード空洞の設計の十分に緩やかな変化は、領域間の変化が十分に小さい限り、同心状模様に配列される数多くの均一な領域により達成することができる。しかし、拡散器プレートの中心から拡散器プレートの縁部への中空カソード空洞の寸法（体積及び／又は表面領域）の全体的な増加である必要性がある。例えば、中空カソード空洞の円錐台の深さが領域間で３５％増える３つの同心状領域のみを使用する１，０００ｍｍＸ１，２００ｍｍの拡散器プレートは、許容可能なフィルム厚さの均一性を作り出すためには不適切であることが示された。この例で、領域の数は増加されるべきであり、円錐台の深さの領域間の変化は各領域に対するフィルム厚さの異なった変化を避けるために低減される。使用される領域の数及び領域間の変化量は、拡散器プレートの寸法及び較正される中心厚さフィルムの非均一性の量を含む幾つかの要因に依存し、当該分野の当業者により定められることができる。
【００４５】
図９Ａは拡散器プレートの（下から下流側面を見た）底部面の模式的プロットを示す。拡散器プレートはＮ同心状領域に分割される。同心状領域は内部と外部境界との間の領域として画定され、両境界は拡散器プレートの全体の形状と同じ幾何学形状を有する。各領域内で、拡散孔は同一である。領域は、正方形、長方形又は円であり得る。領域１から領域Ｎへ、中空カソード空洞は、徐々に寸法（体積及び／又は表面領域）が増加する。増加は、中空カソード空洞直径、長さ、フレア角度、又はこれらのパラメータの組合せの増加により達成されることができる。
【００４６】
また、拡散器プレートの中心から縁部への中空カソード空洞の直径及び／又は長さの増加は、下降流拡散器プレート表面領域当りの中空カソード空洞の寸法（体積及び／又は表面領域）の全体的な増加がある限り、全ての第２穴８１２に適用する必要はない。例えば、ある第２穴８１２は拡散器プレートを通して同じに保つことができるであろう、他方第２穴８１２の残りは中空カソード空洞の寸法（体積及び／又は表面領域）の緩やかな増加を有する。他の実施例で、拡散第２穴８１２は中空カソード空洞の寸法（体積及び／又は表面領域）の緩やかな増加を有し、他方下降流拡散器プレート表面領域当りの全体の中空カソード空洞体積及び／又は表面領域を更に増加するために拡散器プレートの縁部に幾つかの小さな中空カソード空洞Ｃ１がある。この実施例は、拡散器プレートの底部面の模式的プロットである図９Ｂに示される。更なる他の実施例で、大抵の中空カソード空洞は拡散器プレートに渡り均一であり、他方図９Ｃの拡散底部の模式的プロットに示されるように、拡散器プレートの縁部に向かう少ないより大きな中空カソード空洞Ｃ２がある。
【００４７】
プラズマ及びプロセス均一性は、中空カソード空洞の体積又は表面領域又は両方の組合せのいずれかを徐々に拡散器プレートの中心領域から拡散器プレートの縁部領域へ増加することにより改善されることができる。
【００４８】
フィルム堆積厚さ及び特性の均一性を変える別の方法は、拡散器プレートに渡る拡散孔密度を変え、他方拡散孔は同一に保つことである。拡散孔の密度は、下流側面８０４に相交わる穴８１２の孔の総表面積を、測定される領域内の拡散器プレートの下流側面８０４の総表面積で割ることにより計算される。拡散孔の密度は約１０％〜約１００％に変えることができ、好ましくは約３０％〜約１００％に変えることができる。ＳｉＮフィルムでの「ドーム形状」又は中心が厚い問題を削減するために、拡散孔密度は中心領域で低くされなければならない。上記のように体積密度及び表面領域密度の変化で、内部領域から外部領域へのカソード空洞密度の変化は、均一で滑らかな堆積及びフィルム特性図面を確保するために緩やか且つ滑らかでなければならない。図９Ｄは、中心部（領域Ａ）で低く、縁部（領域Ｂ）で高い拡散孔密度の緩やかな変化を示す。中心領域の拡散孔の低い密度は、中心領域のプラズマ密度を減少させ、ＳｉＮフィルムの「ドーム形状」問題を削減する。単に、図９Ｄ内の拡散孔の配列は中心から縁部へ増加する拡散孔密度を示すために使用される。本発明は、いかなる拡散孔配列及び模様へも適用される。また、密度変化の概念は中心から縁部への均一性を改善するために拡散孔設計変更と組み合わされる。ガス通路の密度が、プラズマ均一性を達成するために変化させる時、下降流端での中空カソード空洞の間隙は、０．６インチを越えることができる。
【００４９】
湾曲を有するガス拡散器
図２、３及び４に関連して前に議論されたように、大基板上にα―Ｓｉフィルムを堆積する時、中空カソード勾配ガス拡散器プレートの使用は、フィルム厚さ均一性問題を消去できないかもしれない。これは、ＨＣＧの実施形態を伴う適合するガス拡散器プレートの使用により１，２００，０００ｍｍ２より大きい基板に対して消去され得るＳｉＮフィルム均一性問題と対照的である。図２、３及び４から、ＰＥＣＶＤで堆積されたアモルファスシリコンフィルムの厚さ形状が、電極間隙により強く影響されることが分かった。０．８００インチから０．５５０インチへ電極間隙を変えることは、中心部の良質なフィルム特性を伴う中心厚さから中心部の不十分なフィルム特性を伴う縁部厚さへの形状を変える。図５及び８を参照し、電極間隙は拡散器プレート５５８の下流側面８０４と基板５４０との間の距離として定義される。大基板上のα―Ｓｉフィルムにおいて、基板処理の間、プラズマ密度は幅広い電極間隙でＰＥＣＶＤチャンバの中心の近くで増加し、従ってフィルム厚さ及びフィルム特性形状が変わると考えられる。
【００５０】
ＰＥＣＶＤチャンバ内の狭い電極間隙は基板の縁部で好ましい質のアモルファスシリコンフィルムを形成し、比較的幅広い電極間隙は基板の中心部で好ましい質のフィルムを形成するので、両方の間隙の利益を組み合わせた拡散器プレートが供給される。これは幅広い及び狭い間隙を電極自身内に組み込むことにより行われ、即ち、電極は基板の中心領域上で幅広い電極間隙を、基板の縁部上で狭い電極間隙を供給するように用いられる。従って、約１，２００，０００ｍｍ２より大きな基板は、許容可能な厚さ及び基板全体に渡るフィルム特性の均一性を有するアモルファスシリコンで堆積され得る。これは、十分に平坦で、処理される基板に平行である下流、又は処理体積、側面上で湾曲を伴う拡散器プレート／電極を構成することにより実現される。幅広い及び狭い間隙を電極自身に組み込むことにより、α―Ｓｉに対するプロセスウィンドウは大いに改善される。
【００５１】
図１０は、ＰＥＣＶＤチャンバ内での使用に用いることができる湾曲を伴うガス拡散器プレート１００１の一実施形態の模式的断面図を示す。ガス通路５６２は明確化のため図示されない。拡散器プレート１００１の下流側面８０４は湾曲を有し、この実施形態で拡散器プレート１００１の上流側面８０２は実質的に平坦である。代わりに、拡散器プレート１００１の上流側面８０２は、例えば拡散器１００１が湾曲アニール用固定冶具を使用する方法で形成される時、図１２及び１３に関連して以下に説明される湾曲を有する。下流側面８０４の湾曲された表面と架空の平坦な下流側面８０４ａの表面との間の最大変位１００４が示される。
【００５２】
上記のように、ＳｉＮフィルムを改善するため、中空カソード勾配が、拡散器プレートの表面に渡る中空カソード空洞体積密度、中空カソード表面領域密度及び／又は中空空洞密度の緩やかな変化を実現することが必要である。これは、あまりにも大きい中空カソード勾配により生じる処理体積内のプラズマ密度の急峻な変化によるＳｉＮフィルムの非均一性を避ける。同じ原理が、基板上で変化する電極間隙を有するように用いられる電極／拡散器プレートを介したアモルファスシリコンフィルムのフィルム厚さ及びフィルム特性の均一性を改善するために正しいと考えられる。従って、基板の縁部上の狭い間隙領域から基板の中心上の僅かに幅広い間隙領域への変化は、好ましくは円滑で緩やかである。従って、拡散器１００１の下流側面８０４は、好ましくは実質的に凹型であり、即ち縁部付近で比較的基板に近く、基板の中心上で円滑に高い点、即ち頂点１００５へ変化する。
【００５３】
下流側面８０４の湾曲は、一般に、基板の中心点上に近似的に位置する頂点１００５を伴う弧である。頂点１００５は、下流側面８０４の湾曲された表面と、図１０に示されるような、架空の平坦な下流側面８０４ａとの間の最大変位１００４を画定する。好ましい実施形態において、弧は、図１０に示されるような、円又は楕円の切片に対応する湾曲を有する。これによって、拡散器の縁部から中心への電極間隙の円滑な変化が確保され、形状は容易に定量化可能にする。他の実施形態において、湾曲された下流側面８０４を描く異なる方法が使用され得る。一様態において、図１０Ａに示されるように、線切片が弧を描き得る。この様態において、拡散器１００２の頂点１００５は基板の中心点上に実質的に位置し、電極間隙は、拡散器の縁部から中心へ増加する。他の様態において、弧は、線、円又は楕円に加え、指数、２次、３次、サイン、双曲線又は他の幾何学的関数などの他の数学の関数の切片により描かれ得る。全ての様態において、頂点１００５は基板の中心点上に近似的に位置し、電極間隙は拡散器の縁部から中心部へ増加する。
【００５４】
別の構成において、下流側面８０４の表面全体は、図１０Ｂに示されるように、湾曲を含まない。拡散器１００３の下流側面８０４は、拡散器１００３の縁部で実質的に平坦な領域１００７を含む。下流側面８０４の湾曲された切片１００７ａは、本発明の他の構成に対する上記のような線、円、楕円又は他の数学の関数の切片で描き得る。上記の他の様態で、頂点１００５は基板の中心点上の近傍にに位置し、電極間隙は拡散器の縁部から中心部へ増加する。
【００５５】
湾曲された下流側面８０４の表面と架空の平坦な下流側面８０４ａの表面との間の最大変位１００４の量は、拡散器プレート１００１の寸法に対し小さい。一様態において、最大変位１００４は拡散器の特性長の約３％以下で、好ましくは約０．０１％〜約０．３０％である。長方形又は円形拡散器の変位１００４を比較する目的で、特性長は、「相当半径」とみなされる。円形拡散器に対し、相当半径は、拡散器の半径に等しい。正方形又は長方形拡散器に対し、相当半径は、対角線の半分である。故に、２，２００ｍｍ×１，８７０ｍｍである拡散器の場合、相当半径は１，４４０ｍｍであり、架空の平坦な下流側面８０４ａからの湾曲された下流側面８０４の最大所望変位１００４は約４．３ｍｍである。
【００５６】
下流側面８０４の湾曲がアモルファスシリコンフィルムを堆積するプロセスに有用である特定のＰＥＣＶＤチャンバに精密に用いられる必要はなく、他のプロセスパラメータのプロセス調整が、フィルムに対するフィルム厚さ及びフィルム特性の均一性を最適化するための電極形状にもかかわらず必要であることに留意することは重要である。湾曲された下流側面を伴う電極を使用する利点は、それが、α―Ｓｉフィルム特性に対しプロセスウィンドウを大いに増加し、大基板上への高品質のアモルファスシリコンフィルムの形成が量産においてより容易になり、より信頼可能になることである。幾つかの場合において、湾曲を有する電極は許容可能なα―Ｓｉフィルムの形成を均一に可能にするために必要である。
【００５７】
別の実施形態において、拡散器プレートの中心領域の幅の広い電極間隙が、基板支持部の湾曲を通して達成される。図１０Ｃに模式的に示される一様態で、拡散器プレート１０１０は実質的に平坦な下流側面８０４を有し、基板支持部１０１１は最大変位１００４を伴う湾曲を有する。基板支持部１０１１で、最大変位１００４は、図１０Ｃに示されるように、基板支持の湾曲された表面１０１２と架空の平坦な基板支持表面１０１２ａの表面との間の距離として定義される。本発明のこの様態は、実質的に平坦な拡散器プレートを使用する限り、幅広い中心領域の間隙及びα―Ｓｉフィルムを堆積するために所望される狭い縁部領域の間隙を可能にする。別の様態において、拡散器プレート及び基板支持部の両方は、湾曲が所望の幅広い中心領域の間隙及び狭い縁部領域の間隙が達成されるように用いられる湾曲を有し得る。この様態は図１０Ｄに模式的に示される。拡散器プレート１０１３の湾曲された下流側面１０１６は基板支持部１０１４の基盤支持の湾曲された表面１０１５より際立った湾曲を有する。このために、中心領域電極間隙１０１７は縁部領域電極間隙１０１８より大きい。従って、所望の幅広い中心領域の間隙及び狭い縁部領域の間隙は、拡散器プレート及び基板支持部の両方が湾曲を有する時に達成され得る。
【００５８】
図１１は、０．１００インチの最大変位１００４を伴う湾曲を有する拡散器プレートを使用する２，２００ｍｍ幅ガラス基板に渡るアモルファスシリコンフィルムの厚さ形状１１０１及び１１０２を示す。電極間隙はフィルムを堆積する際０．６５０インチであった。フィルムの堆積の間のプロセス条件は、１０，０００ｓｃｃｍＳｉＨ４ガス流量率、３６，０００ｓｃｃｍＨ２ガス流量率、１０，０００ＷＲＦプラズマ源、２．５トール（Torr）のチャンバ圧力及び３４０℃（内部基板ヒータ）〜３６０℃（外部基板ヒータ）の基板温度である。横軸は、２，２００ｍｍ長基板の形状に沿う各厚さ測定の位置をミリメートルで示す。縦軸は、基板に堆積されたアモルファスシリコンフィルムの堆積率をÅ／分で示す。２つのデータ集合が図１１に示され、データ集合１１０１が正方形、データ集合１１０２がダイアモンドで示される。データ集合１１０１及び１１０２は、基板の各対角線に沿い測定された堆積率プロファイルを示す。２つのプロファイルの違いは無視でき、拡散器の長さに渡る一定の厚さ形状を示す。
【００５９】
図１１のフィルム厚さプロファイルの図２、３及び４のプロファイルとの定量的比較は、実質的に平坦なＨＣＧ拡散器上で湾曲を有するＨＣＧ拡散器を使用する時の厚さ均一性の著しい改善を示す。この改善は表１で定量化される。
【表１】
2008506273.tif 000003
【００６０】
湾曲を有する拡散器を用いた堆積されたフィルムは、高堆積率及び平坦な拡散器プレートを用いて堆積されたフィルムを超える改善された均一性を有する。
【００６１】
一様態において、ＰＥＣＶＤガス拡散器は湾曲された下流側面を有し、中空カソード勾配を有しないように用いられる。この拡散器は、約１，２００，０００ｍｍ２より大きい基板上に堆積されたα―Ｓｉフィルムのフィルム厚さの均一性及びフィルム特性の均一性を改善する。別の様態において、ＰＥＣＶＤガス拡散器は、湾曲された下流側面及び中空カソード勾配を有するように用いられる。そのように用いられる拡散器は、ＳｉＮ又はα―Ｓｉフィルムのいずれかの処理のために使用され得る。これは、ＰＥＣＶＤチャンバの製造費用を低減し、チャンバ柔軟性を増し、即ち、チャンバがガス拡散器プレートを変えることなくＳｉＮ又はα―Ｓｉフィルムのいずれかの堆積のために使用されることができる。
【００６２】
製造方法
約１，０００ｍｍ×１，２００ｍｍよりも大きい基板を処理するための拡散器プレートは、反復して製造することが困難である場合がある。所望の形状からの及び／又は拡散器間からの著しい変化があり得る。これは、湾曲された下降流表面を伴う拡散器のような、実質的に平坦ではない拡散器プレートに対し特に正しい。フィルム均一性及びフィルム特性の均一性は、α―Ｓｉのような、ある薄膜に対し強く電極間隙に依存するので、製造後の拡散器の最終湾曲と意図された形状との間に起こり得る変化を最小化することが重要である。異なる、しかし実質上同一であるチャンバ間で起こり得る変化を最小にすることが重要である。方法は、反復可能で費用効果のある方法でＰＥＣＶＤチャンバのための湾曲された拡散器の製造を可能にするために提供される。
【００６３】
一実施形態において、ガス拡散器プレートの下流側面の所望の湾曲が、拡散器プレートが湾曲アニール用固定冶具の形状に従うように曲げられる熱処理により形成される。湾曲アニール用固定冶具は所望の湾曲に機械加工された金属プレートであり、多数の拡散器を曲げるために使用される。
【００６４】
図１２は、湾曲アニール用固定冶具を使用し拡散器プレートを所望の湾曲に曲げるための拡散アニール処理１２００のためのフローチャートを示す。
【００６５】
行程１２０１  拡散器プレートは湾曲アニール用固定冶具に整列され、その上に固定される。拡散器の下流側面はアニール用固定冶具に接触すべきである。
【００６６】
行程１２０２  拡散器プレートの表面はアニール用重りからの損傷及び汚染を防ぐために保護材料で覆われる。保護材料は、清潔で比較的柔軟で耐熱でなければならない。使用され得る保護覆いの一実施例は陽極酸化されたアルミニウムシートである。
【００６７】
行程１２０３  拡散器プレートはアニール処理の間拡散器を可塑的に変形するために必要とされる適切な重りで積載される。重量は、アニール処理の間、拡散器プレートが、湾曲アニール用固定冶具の形状に完全に従うように拡散器プレートに渡り分配されなければならない。一般に、重りは、拡散器の中心点に最初に加えられ、次に対角及び周囲に沿い分配される。図１３は、１．４４インチ厚さの２，２００ｍｍ×１，８７０ｍｍアルミニウム拡散器プレート「Ｄ」をアニールするための重り「Ｗ」の代表的なレイアウト示す。使用される重りの量と分配は変えることができ、拡散器プレートの寸法、厚さ及び組成、湾曲アニール用固定冶具の湾曲、及びアニール処理の時間と温度に依存する。しかしながら、当業者は、これらの要因を容易に定めることができる。
【００６８】
行程１２０４  拡散器プレートの温度は、所望のアニール温度まで曲げを妨げるために十分な遅い割合で増加される。温度傾斜率及びアニール温度は、それらが、拡散器プレートの寸法、厚さ及び組成、湾曲アニール用固定冶具の湾曲、並びにアニール処理の時間と温度に依存するので、変えることができる。しかしながら、当業者はこれらの要因を容易に定めることができる。２，２００ｍｍＸ１，８７０ｍｍアルミニウム拡散器の実施例において、適切な温度傾斜率は毎時約４０℃であり、アニール温度は約４１０℃である。
【００６９】
行程１２０５  拡散器プレートはアニールされ、即ち拡散器プレートが可塑的に変形し、湾曲アニール用固定冶具の形状に正確に従うために必要な時間、アニール温度に保たれる。上記のように、所望のアニール時間は変えることができ、多くの要因に依存する。これは当業者により容易に定められる。上記の代表的なアルミニウム拡散器で、アニール時間は、約４時間である。
【００７０】
行程１２０６  拡散器プレートの温度は、室温に曲げを妨げるために十分な遅い割合で低下される。上記のように、これは異なる拡散器プレートに対し大きく変えることができる。上記の代表的なアルミニウム拡散器で、冷却率は、毎時約２５℃である。
【００７１】
行程１２０７  拡散器が室温に達した後、重りが除かれる。
【００７２】
一様態において、拡散器は中空カソード勾配を伴うように用いられず、ガス通路及び中空カソード空洞は実質的に同一である。別の様態において、拡散器プレートは、湾曲された下降流表面及び中空カソード勾配の両方を伴うように用いられる。いずれの場合も、実質的に平坦な表面を用いて大いに簡素化されるガス通路の機械加工は、アニール処理の前に好ましくは実現される。一般に費用効果はないけれども、ガス通路の機械加工はアニール／曲げ処理の後に実現され得る。ガス通路の機械加工は、手動又は数表的制御（ＮＣ）であり得るが、大きな拡散器プレート上の多数のガス通路のため、ＮＣ加工が一般に好ましい。
【００７３】
別の実施形態において、ガス拡散器プレートの下流側面の所望の湾曲は、拡散器プレートの下流側面上の必要な材料を機械加工し、従来技術で周知である平削り又は旋盤タイプの金属除去プロセスを使用することにより形成される。一様態において、ガス通路の機械加工は湾曲された表面の形成の前に実現される。別の様態において、ガス通路の機械加工は湾曲された表面の形成の後に実現される。ガス通路の機械加工は、手動又は数表的制御（ＮＣ）であり得るが、大きな拡散器プレート上の多数のガス通路のため、ＮＣ加工が一般に好ましい。
【００７４】
別の実施形態において、ガス通路はガス拡散器プレート内で最初に機械加工され、次に第１湾曲がガス拡散器プレートの下流側面内に機械加工され、最後に拡散器プレートが最終湾曲でアニールされる。この実施形態は、ＳｉＮを均一に堆積するための中空カソード勾配及びα―Ｓｉを均一に堆積するための実質的に凹型湾曲の両方を含むガス拡散器プレートを製造するための費用の効果的な方法を提供する。典型的に同一なガス通路は実質的に平坦な表面に機械加工される。これは、可変な深さ及び直径のガス通路を湾曲された表面に機械加工するより費用効果的であり、反復して製造される。第１湾曲は、次に、拡散器の表面に渡り所望の中空カソード空洞勾配を作り出すために従来技術で周知である平削り又は旋盤タイプの金属除去プロセスを使用してガス拡散器プレートの下流側面に機械加工され、より多くの材料が拡散器プレートの中心付近で取り除かれる時、初期に同一なガス通路の結果として得られる中空カソード空洞寸法は、削減される。ガス拡散器プレートは、次に、上記のアニール／曲げ処理を介して最終の所望の湾曲に形成される。この最終工程は、所望の中空カソード勾配を作り出すために必要とされる湾曲が、α―Ｓｉを均一に堆積するために所望される同じ湾曲であることが稀であるために必要である。
【００７５】
本発明の内容を含む幾つかの好ましい実施形態が示され、詳細に説明されたが、当業者はこれらの内容を更に含む多くの他の変わりの実施形態を容易に実現できる。
【００７６】
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それらの基本的な範囲から逸脱することなく実現されることができ、それらの範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて定められる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
本発明の上記構成が詳細に理解される方法で、上で簡潔に要約された本発明のより具体的な説明は、実施形態を参照することにより行われ、そのいくつかは添付図面に示される。しかしながら、添付図面は本発明の典型的な実施形態のみ示し、従ってその範囲を限定するものと解釈されるべきではなく、本発明は他の同等な効果的な実施形態を含み得ることに留意すべきである。
【図１】薄膜トランジスタ構造体の断面模式図である。
【図２】２，２００ｍｍ幅ガラス基板におけるアモルファスシリコンフィルムの厚さプロファイルを示す図である。
【図３】２，２００ｍｍ幅ガラス基板における別のアモルファスシリコンフィルムの厚さプロファイルを示す図である。
【図４】２，２００ｍｍ幅ガラス基板における別のアモルファスシリコンフィルムの厚さプロファイルを示す図である。
【図５】プラズマエンハンスト化学気相堆積システムの一実施形態の模式的断面図である。
【図６Ａ】ＲＦ中空カソードを模式的に示す図である。
【図６Ｂ】〜
【図６Ｇ】中空カソード空洞の様々な設計を示す図である。
【図８】ガス拡散器プレートの断面模式図を示す図である。
【図８Ａ】ガス通路の下降流縁部に延びる穴の直径“Ｄ”、深さ“ｄ”、及びフレア角度“α”の定義を示す図である。
【図９Ａ】多重領域内に拡散孔を備えた拡散器プレートを示す図である。
【図９Ｂ】混合された中空カソード空洞直径を伴う拡散器プレートを示し、内部領域中空カソード空洞体積及び／又は表面領域密度は、外部領域中空カソード空洞体積及び／又は表面領域密度より低いことを示す図である。
【図９Ｃ】拡散器プレートを示し、大抵の中空カソード空洞が同一であるが、少量のより大きな中空カソード空洞が拡散器プレートの縁部の近くにあることを示す図である。
【図９Ｄ】拡散孔密度が変化する拡散器プレートの下流側面を示す図である。
【図１０】湾曲を伴うガス拡散器プレートの一実施形態の模式的断面図を示す図である。
【図１０Ａ】湾曲を伴うガス拡散器プレートの一実施形態の模式的断面図である。
【図１０Ｂ】湾曲を伴うガス拡散器プレートの一実施形態の模式的断面図である。
【図１１】湾曲を伴う拡散器プレートを使用したガラス基板におけるアモルファスシリコンフィルムの厚さ形状を示す図である。
【図１２】拡散器プレートを所望の湾曲に曲げるための拡散器アニール処理のフローチャートである。
【図１３】１．４インチの厚さのアルミニウム拡散器プレートをアニールするための代表的な重りのレイアウトを示す図である。
【００７８】
明確化のため、同一の参照番号が、適用できる範囲で、図面の間で共通である同一の要素を示すために使用された。
【図１】
2008506273.tif 000004
【図２】
2008506273.tif 000005
【図３】
2008506273.tif 000006
【図４】
2008506273.tif 000007
【図５】
2008506273.tif 000008
【図６Ａ】
2008506273.tif 000009
【図６Ｂ】
2008506273.tif 000010
【図６Ｃ】
2008506273.tif 000011
【図６Ｄ】
2008506273.tif 000012
【図６Ｅ】
2008506273.tif 000013
【図６Ｆ】
2008506273.tif 000014
【図６Ｇ】
2008506273.tif 000015
【図８】
2008506273.tif 000016
【図８Ａ】
2008506273.tif 000017
【図９Ａ】
2008506273.tif 000018
【図９Ｂ】
2008506273.tif 000019
【図９Ｃ】
2008506273.tif 000020
【図９Ｄ】
2008506273.tif 000021
【図１０】
2008506273.tif 000022
【図１０Ａ】
2008506273.tif 000023
【図１０Ｂ】
2008506273.tif 000024
【図１０Ｃ】
2008506273.tif 000025
【図１０Ｄ】
2008506273.tif 000026
【図１１】
2008506273.tif 000027
【図１２】
2008506273.tif 000028
【図１３】
2008506273.tif 000029
【国際調査報告】
2008506273.tif 000030
2008506273.tif 000031
2008506273.tif 000032
2008506273.tif 000033
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