(57)【要約】      （修正有）【課題】プラズマ処理チャンバのためのプラズマ閉じ込めリングアセンブリを提供する。【解決手段】容量結合プラズマ反応チャンバ内でウエハ領域の圧力を制御するため、１つの可動下方リングを伴ったプラズマ閉じ込めリングアセンブリを使用できる。ウエハ下方電極アセンブリ上でウエハが支えられ、上方シャワーヘッド電極アセンブリによってチャンバ内にプロセスガスが導入される。アセンブリは、上方リングと、下方リングと、ハンガと、ハンガキャップと、スペーサスリーブと、ワッシャとを含む。下方リングは、ハンガによって支えられ、上方電極と下方電極との間のギャップの調整中にワッシャが下方電極アセンブリに接触するようになった時に上方リングに向かって可動する。ハンガキャップは、ハンガの上端に係合し、上方リング内のハンガ孔の上部に嵌り込む。スペーサスリーブは、ハンガの下部を取り巻き、ハンガ孔の下部に嵌り込む。【選択図】図１Ａ
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
容量結合プラズマ反応チャンバ内でウエハ領域の圧力を制御するのに有用であるプラズマ閉じ込めリングアセンブリであって、下方電極アセンブリ上でウエハが支えられ、上方シャワーヘッド電極アセンブリによって前記チャンバ内にプロセスガスが導入され、前記プラズマ閉じ込めリングアセンブリは、
上壁と、下壁と、外壁と、内壁と、前記上壁及び前記下壁を貫通する一連の周方向スロットと、前記上壁内の複数のねじり固定孔と、前記上壁と前記下壁との間に伸びる複数のハンガ孔とを含む上方リングであって、前記複数のねじり固定孔は、前記プラズマ処理チャンバの頂壁に装着された垂直方向に可動なプランジャの自由端を前記ねじり固定孔に挿入し前記上方リングを回転させて前記プランジャを前記ねじり固定孔の狭端内に固定することによって前記上方リングが前記プランジャによって支えられるように、前記プランジャに係合するように適応され、前記ハンガ孔は、小さめの中央部によってつながれた大きめの上部と下部とを含む、上方リングと、
前記ハンガ孔の前記上部内に位置する複数のハンガキャップであって、各ハンガキャップは、その下壁内の段状孔と、前記段状孔の小直径上部に押し嵌めされるらせんバネとを含む、複数のハンガキャップと、
複数のハンガであって、前記らせんバネが圧縮されるように各ハンガの上端を前記ハンガキャップの１つに嵌め込まれて前記ハンガ孔の前記下部内に位置し、前記ハンガは、前記ハンガキャップに対して垂直方向に可動であって固定位置へ回転可能であり、前記ハンガのそれぞれは、前記ハンガキャップ内で回転して前記ハンガキャップ内の座部に係合するように適応された少なくとも１つの突出を含み、各ハンガは、拡大された下端を有する下部を含む、複数のハンガと、
上壁と、下壁と、外壁と、内壁と、前記上壁及び前記下壁を貫通する複数の貫通孔とを有する下方リングであって、前記ハンガのそれぞれは、前記貫通孔の１つにその下部を収容され、前記下方リングは、前記上方リングの内径及び外径に等しい内径及び外径と、約０．０９０〜０．１インチ（おおよそ０．２２８６〜０．２５４センチ）の均一な厚さとを有する、下方リングと、
を備える、アセンブリ。
【請求項２】
請求項１に記載のアセンブリであって、
各ハンガは、３つの半径方向突出を含み、
各ハンガキャップは、３本の軸方向溝を含み、
前記溝は、前記らせんバネが圧縮される上方位置に前記ハンガの前記３つの半径方向突出が垂直方向に挿入されることを可能にするようにサイズ決定され、
各ハンガキャップは、前記半径方向突出を前記固定位置に収容する３つの座部を含む、アセンブリ。
【請求項３】
請求項１に記載のアセンブリであって、
前記上方リングは、
前記内壁の外側に位置する第１の半径上に位置する６つの内周スロットと、
前記外壁の内側に位置する第２の半径上に位置する６つの外周スロットと、を含む、アセンブリ。
【請求項４】
請求項１に記載のアセンブリであって、更に、
上壁と、下壁と、外壁と、内壁と、前記上壁と前記下壁との間に伸びる貫通穴とをそれぞれが有するスペーサスリーブであって、前記スペーサスリーブのそれぞれは、対応する前記ハンガ孔の１つの前記下部内に位置し、前記ハンガのそれぞれは、前記貫通穴の１つを貫通する、複数のスペーサスリーブと、
前記下方リングの幅よりも広い複数のワッシャであって、前記ワッシャのそれぞれは、前記ハンガの１つの下部を収容する中央開口を有し、前記ハンガの前記拡大された下端と前記下方リングの前記下壁との間に位置する、複数のワッシャと、
を備え、
前記ハンガキャップの前記外壁は、前記ハンガ孔の前記上部の内壁から少なくとも０．０１インチ（おおよそ０．０２５４センチ）隔てられ、
前記スペーサスリーブは、前記ハンガ孔の前記下部の内壁から少なくとも０．１インチ（おおよそ０．２５４センチ）離され、
前記ハンガの外表面は、前記ハンガ孔の前記小直径部分の前記内壁から少なくとも０．１インチ（おおよそ０．２５４センチ）離され、
前記ワッシャは、全体がポリエーテルエーテルケトンであって、約１．２５の外径を伴う、アセンブリ。
【請求項５】
請求項１に記載のアセンブリであって、更に、
前記上方リングと前記下方リングとの間に位置する中間リングを備え、
各ハンガは、その下端に、前記下方リングを支えるフランジを含み、また、前記中間リングを支える下方突出と、前記上方リング内の前記ハンガ孔の前記下部内における前記ハンガの上向きの移動を制限する上方突出とを含む、アセンブリ。
【請求項６】
請求項１に記載のアセンブリであって、
前記ハンガのそれぞれは、全体がポリエーテルエーテルケトンであり、約２インチ（おおよそ５．０８センチ）の軸方向長さを伴い、
各ハンガは、
約１．６インチ（おおよそ４．０６４センチ）の軸方向長さと約０．４インチ（おおよそ１．０１６センチ）の直径とを有するスピンドル部分と、
前記スピンドル部分の下端における、軸方向長さが約０．１５インチ（おおよそ０．３８１センチ）のフランジと、
軸方向長さが約０．２インチ（おおよそ０．５０８センチ）で直径が約０．１３インチ（おおよそ０．３３０２センチ）の上方スピンドル部分と、
前記上方スピンドル部分の下方の、軸方向長さが約０．１１インチ（おおよそ０．２７９４センチ）で最大幅が約０．３９インチ（おおよそ０．９９０６センチ）の上方三角部分と、
前記上方三角部分の下方の、軸方向長さが約０．１４５インチ（おおよそ０．３６８３センチ）で最大幅が約０．３インチ（おおよそ０．７６２センチ）の下方三角部分と、を含む、又は
前記ハンガのそれぞれは、全体がポリエーテルエーテルケトンであり、約２．１インチ（おおよそ５．３３４センチ）の軸方向長さを伴い、
各ハンガは、
約１．６インチ（おおよそ４．０６４センチ）の軸方向長さと、約０．３インチ（おおよそ０．７６２センチ）離された２枚の平行な側面と、約１２０°の角度で交わる２枚の斜面と、約０．３５インチ（おおよそ０．８８９センチ）の最大幅で約１３０°の角度で交わる２枚の斜面とを有する六角スピンドル部分と、
前記スピンドル部分の下端における、軸方向長さが約０．１５インチ（おおよそ０．３８１センチ）で前記六角スピンドル部分の前記外表面から約０．４３インチ（おおよそ１．０９２２センチ）突き出したフランジと、
軸方向長さが約０．２インチ（おおよそ０．５０８センチ）で直径が約０．１３インチ（おおよそ０．３３０２センチ）の上方スピンドル部分と、
前記上方スピンドル部分の下方の、軸方向長さが約０．１１インチ（おおよそ０．２７９４センチ）で最大幅が約０．３９インチ（おおよそ０．９９０６センチ）の上方三角部分と、
前記上方三角部分の下方の、軸方向長さが約０．１４５インチ（おおよそ０．３６８３センチ）で最大幅が約０．３インチ（おおよそ０．７６センチ）の下方三角部分と、を含み、
前記ハンガは、
前記フランジの上面から約０．３７インチ（おおよそ０．９３９８センチ）のところに上面を有する下方突出と、
前記下方突出の前記上面の上方に約０．４７インチ（おおよそ１．１９３８センチ）のところに上面を有する上方突出と、を含む、アセンブリ。
【請求項７】
請求項１に記載のアセンブリであって、
前記上方リングは、平行な内側壁及び外側壁と、前記側壁に垂直な平行な上壁及び下壁と、を有する、アセンブリ。
【請求項８】
請求項１に記載のアセンブリであって、
前記上方リングは、前記上方リングがプランジャによって支えられているときにその内壁と上方電極アセンブリの外壁との間にギャップを有するようにサイズ決定され、
前記上方リングは、約１７インチ（おおよそ４３．１８センチ）の内径と、約２０インチ（おおよそ５０．８センチ）の外径と、約１．５〜２インチ（おおよそ３．８１〜５．０８センチ）の厚さと、を有する、アセンブリ。
【請求項９】
請求項８に記載のアセンブリであって、
前記上方リングは、
半径が約９．２インチ（おおよそ２３．３６８センチ）のところに位置する３つのねじり固定止まり孔と、
半径が約９．４〜９．５インチ（おおよそ２３．８７６〜２４．１３センチ）のところに位置し、ハンガを収容するようにサイズ決定された３つのハンガ孔と、を含む、アセンブリ。
【請求項１０】
請求項９に記載のアセンブリであって、
前記ねじり固定孔は、
拡大ヘッドを有するプランジャが前記孔に進入することを可能にするようにサイズ決定された直径が広い部分と、
前記広い部分から約５°ずらされた狭い部分と、を有し、
前記広い部分と前記狭い部分は、前記プランジャの前記拡大ヘッドが進入位置から固定位置に動くことを可能にするようにサイズ決定された環状通路によってつながれ、
前記固定位置では、前記プランジャの小直径部分が前記孔の前記狭い部分内に位置しており、
前記通路は、前記プランジャが前記上方リングの前記上壁に相対的に押圧されない限りは前記プランジャの前記ヘッドが前記孔の前記広い部分に向かって動かないようにする垂直な段を有する、アセンブリ。
【請求項１１】
請求項９に記載のアセンブリであって、
前記ハンガ孔は、
深さが約０．６４インチ（おおよそ１．６２５６センチ）で直径が約０．７５インチ（おおよそ１．９０５センチ）の上部と、
深さが約０．３８インチ（おおよそ０．９６５２センチ）で直径が約０．７５インチ（おおよそ１．９０５センチ）の下部と、
長さが約０．９２５インチ（おおよそ２．３４９５センチ）で直径が約０．４１インチ（おおよそ１．０４１４センチ）の中間部と、を有する、又は
前記ハンガ孔は、
深さが約０．６４インチ（おおよそ１．６２５６センチ）で直径が約０．６９インチ（おおよそ１．７５２６センチ）の上部と、
深さが約０．３４インチ（おおよそ０．８６３６センチ）で、直径が約０．４２インチ（おおよそ１．０６６８センチ）で前記上部の中心軸と軸方向に位置合わせされた内側部分と幅が約０．２３インチ（おおよそ０．５８４２センチ）のスロット状の外側部分とを含む鍵穴状の下部と、
長さが約０．５７インチ（おおよそ１．４４７８センチ）で直径が約０．４２インチ（おおよそ１．０６６８センチ）で、前記上部の前記中心軸と軸方向に位置合わせされた中間部と、を有する、アセンブリ。
【請求項１２】
請求項８に記載のアセンブリであって、
前記上方リングは、前記上方リングの前記内壁と前記上方リングの中間半径との間に配された６つの内側スロットと６つの外側スロットとを含み、
前記スロットのそれぞれは、周方向に約４８°に広がり、前記内側スロットの端どうしは、約１２°離され、１２０°離れた３つの第１の場所で約４°離された又は前記第１の場所から４５°ずれた３つの第２の場所で２０°離された隣り合う３つのペアをなす前記外側スロットの端どうしは、約２０°離される、アセンブリ。
【請求項１３】
請求項１に記載のアセンブリであって、
前記ハンガは、約２インチ（おおよそ５．０８センチ）の長さを有し、異なる断面を有する４つの部分を含み、
前記第１の部分は、長さが約０．２インチ（おおよそ０．５０８センチ）で直径が約０．１３インチ（おおよそ０．３３０２センチ）の上方円柱部分であり、
前記第２の部分は、長さが約０．２５５インチ（おおよそ０．６４７７センチ）で、前記ハンガの中心軸に平行で且つ前記中心軸から約０．１２５インチ（おおよそ０．３１７５センチ）に位置する３枚の平面壁を有する三角部分であり、
前記３枚の壁は、等しい幅を有し、互いに対して６０°を向いており、
前記３枚の壁の上端は、前記壁の下端よりも幅広であることによって、前記ハンガの前記中心軸から約０．２インチ（おおよそ０．５０８センチ）に及ぶ３つの突出を形成し、
前記平面壁は、Ｔ字型であり、
前記平面壁の下端は、垂直長さが約０．１４５インチ（おおよそ０．３６８３センチ）で直径が約０．３インチ（おおよそ０．７６２センチ）の円柱壁部分によってつながれ、
前記第３の部分は、長さが約１．４５インチ（おおよそ３．８６３センチ）で直径が約０．４インチ（おおよそ１．０１６センチ）の円柱状であり、
前記第４の部分は、円柱状であり、約０．１５インチ（おおよそ０．３８１センチ）の長さと、前記第３の部分よりも大きい直径と、を有する、アセンブリ。
【請求項１４】
請求項４に記載のアセンブリであって、
前記スペーサスリーブは、長さが約０．３９インチ（おおよそ０．９９０６センチ）で外径が約０．６７インチ（おおよそ１．７０１８センチ）で内径が約０．４１インチ（おおよそ１．０４１４センチ）の円柱状であり、
前記スペーサの上縁及び下縁は、約０．０４インチ（およそ０．１０１６センチ）に及ぶ４５°の斜角を含み、
前記ワッシャは、約１．２５インチ（おおよそ３．１７５センチ）の外径と、約０．４２インチ（おおよそ１．０６６８センチ）の内径と、約０．０１インチ（おおよそ０．０２５４センチ）の厚さと、を有する、アセンブリ。
【請求項１５】
請求項５に記載のアセンブリであって、
前記中間リングは、約０．２７インチ（おおよそ０．６８５８センチ）の厚さと、約１７インチ（おおよそ４３．１８センチ）の内径と、約２０インチ（おおよそ５０．８センチ）の外径と、ハンガを収容する３つの鍵穴状の穴と、３つの座部と、熱絞りと、を有し、
前記鍵穴状の穴のそれぞれは、半径が約８．５インチ（おおよそ２１．５９センチ）のところに位置する約０．４２インチ（おおよそ１．０６６８センチ）の直径と、そこから半径方向に内向きに伸びる幅が約０．１７５インチ（０．４４４５センチ）のスロットと、を有し、
前記３つの座部は、前記中間リングの下面内にあり、それぞれ、前記鍵穴状の穴のそれぞれから半径方向に外向きに伸び、前記座部のそれぞれは、約０．２３インチ（おおよそ０．５８４２センチ）の幅と、約０．１５〜０．２インチ（おおよそ０．３８１〜０．５０８センチ）の深さと、を有し、
前記熱絞りは、３６個の内側スロットと、３６個の外側スロットと、を含み、
前記内側スロットは、半径が約８．８インチ（おおよそ２２．３５２センチ）のところに位置し、前記外側スロットは、半径が約９インチ（おおよそ２２．８６センチ）のところに位置し、
前記スロットのそれぞれは、周方向に約１６．５°にわたって広がり、前記スロットの端どうしは、約３．５°離され、各スロットの少なくとも一方の端は、半径が約０．０１５インチ（おおよそ０．０３８１センチ）の円形の穴において終結する、アセンブリ。
【請求項１６】
請求項１に記載のアセンブリであって、
前記下方リングは、約２０インチ（おおよそ５０．８センチ）の外径と、約１７インチ（おおよそ４３．１８センチ）の内径と、約０．０９インチ（おおよそ０．２２８６センチ）の厚さと、半径が約９．４４インチ（おおよそ２３．９７７６センチ）のところに１２０°離されて位置する直径が約０．４２インチ（おおよそ１．０６６８センチ）の３つの穴と、を有する、又は、
前記下方リングは、約２０インチ（おおよそ５０．８センチ）の外径と、約１７インチ（おおよそ４３．１８センチ）の内径と、約０．０９インチ（おおよそ０．２２８６センチ）の厚さと、３つの鍵穴状の穴と、を有し、前記鍵穴状の穴は、半径が約９．５インチ（おおよそ２４．１３センチ）のところに１２０°離されて位置する直径が約０．４２インチ（おおよそ１．０６６８センチ）の外側部分と、約０．３５インチ（おおよそ０．８８９センチ）の幅を有するスロット状の内側部分と、を有する、アセンブリ。
【請求項１７】
容量結合プラズマ反応チャンバ内でウエハ領域の圧力を制御するのに有用であるプラズマ閉じ込めリングアセンブリの上方リングであって、下方電極アセンブリ上でウエハが支えられ、上方シャワーヘッド電極アセンブリによって前記チャンバ内にプロセスガスが導入され、
前記上方リングは、
上壁と、下壁と、外壁と、内壁と、前記上壁及び前記下壁を貫通する一連の周方向スロットと、前記上壁内の複数のねじり固定孔と、前記上壁と前記下壁との間に伸びる複数のハンガ孔と、を含み、
前記複数のねじり固定孔は、前記プラズマ処理チャンバの頂壁に装着された垂直方向に可動なプランジャの自由端を前記ねじり固定孔に挿入し前記プラズマ閉じ込めリングを回転させて前記プランジャを前記ねじり固定孔の狭端内に固定することによって前記上方リングが前記プランジャによって支えられるように、前記プランジャに係合するように適応され、
前記ハンガ孔は、直径が小さめの中央部によってつながれた大きめの上部と下部とを含む、上方リング。
【請求項１８】
容量結合プラズマ反応チャンバ内でウエハ領域の圧力を制御するのに有用であるプラズマ閉じ込めリングアセンブリのハンガアセンブリであって、下方電極アセンブリ上でウエハが支えられ、上方シャワーヘッド電極アセンブリによって前記チャンバ内にプロセスガスが導入され、前記ハンガアセンブリは、
前記プラズマ閉じ込めリングアセンブリの上方リング内のハンガ孔の上部に嵌り込むように構成されたハンガキャップであって、前記ハンガキャップは、その下壁内の段状孔と、前記段状孔の小直径上部に押し嵌めされるらせんバネとを含むハンガキャップと、
前記プラズマ閉じ込めリングアセンブリの前記上方リングの前記ハンガキャップの下部に嵌り込むように構成されたハンガであって、前記ハンガは、前記らせんバネが圧縮されるように前記ハンガキャップの前記段状孔に嵌り込むように構成された上端を有し、前記ハンガは、前記ハンガキャップに対して垂直方向に可動であって固定位置へ回転可能であり、前記ハンガは、前記ハンガキャップの前記段状孔内で回転して前記ハンガキャップ内の座部に係合するように適応された少なくとも１つの突出を含み、前記ハンガは、拡大された下端を有する下部を含む、ハンガと、
を備える、ハンガアセンブリ。
【請求項１９】
請求項１８に記載のハンガアセンブリであって、更に、
上壁と、下壁と、外壁と、内壁と、前記上壁と前記下壁との間に伸びる貫通穴とを含むスペーサスリーブであって、前記ハンガを前記貫通穴に通された状態で前記ハンガ孔の前記下部に嵌り込むように構成されるスペーサスリーブを備える、ハンガアセンブリ。
【請求項２０】
請求項１８に記載のハンガアセンブリであって、
前記ハンガは、前記ハンガ孔の前記下部に嵌り込むように構成された突出を含み、前記ハンガが上向きに動く間、前記突出は、前記突出の上面が前記ハンガ孔の水平表面に接触するようになるまで前記ハンガ孔の表面に接触しない、ハンガアセンブリ。
【請求項２１】
容量結合プラズマ反応チャンバ内でウエハ領域の圧力を制御するのに有用であるプラズマ閉じ込めリングアセンブリの下方リングであって、下方電極アセンブリ上でウエハが支えられ、上方シャワーヘッド電極アセンブリによって前記チャンバ内にプロセスガスが導入され、
前記下方リングは、
上壁と、下壁と、外壁と、内壁と、前記上壁及び前記下壁を貫通する複数の貫通孔と、を有し、前記貫通孔は、前記プラズマ閉じ込めリングアセンブリのハンガの底部の拡大ヘッドが前記下方リングの前記下壁の下にある状態で前記ハンガを収容するようにサイズ決定され、前記下方リングは、前記プラズマ閉じ込めリングの上方リングの内径及び外径に等しい内径及び外径と、約０．０９０インチ（おおよそ０．２２８６センチ）の均一な厚さとを有する、下方リング。
【請求項２２】
容量結合プラズマ反応チャンバ内でウエハ領域の圧力を制御するのに有用であるプラズマ閉じ込めリングアセンブリの中間リングであって、下方電極アセンブリ上でウエハが支えられ、上方シャワーヘッド電極アセンブリによって前記チャンバ内にプロセスガスが導入され、
前記中間リングは、
約０．２７インチ（おおよそ０．６８５８センチ）の厚さと、約１７インチ（おおよそ４３．１８センチ）の内径と、約２０インチ（おおよそ５０．８センチ）の外径と、ハンガを収容する３つの鍵穴状の穴と、３つの座部と、熱絞りと、を有し、
前記鍵穴状の穴のそれぞれは、半径が約８．５インチ（おおよそ２１．５９センチ）のところに位置する約０．４２インチ（おおよそ１．０６６８センチ）の直径と、そこから半径方向に内向きに伸びる幅が約０．１７５インチ（０．４４４５センチ）のスロットと、を有し、
前記３つの座部は、前記中間リングの下面内にあり、それぞれ、前記鍵穴状の穴のそれぞれから半径方向に外向きに伸び、前記座部のそれぞれは、約０．２３インチ（おおよそ０．５８４２センチ）の幅と、約０．１５〜０．２インチ（おおよそ０．３８１〜０．５０８センチ）の深さと、を有し、
前記熱絞りは、３６個の内側スロットと、３６個の外側スロットと、を含み、前記内側スロットは、半径が約８．８インチ（おおよそ２２．３５２センチ）のところに位置し、前記外側スロットは、半径が約９インチ（おおよそ２２．８６センチ）のところに位置し、前記スロットのそれぞれは、周方向に約１６．５°にわたって広がり、前記スロットの端どうしは、約３．５°離され、各スロットの少なくとも一方の端は、半径が約０．０１５インチ（おおよそ０．０３８１センチ）の円形の穴において終結する、中間リング。
【考案の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて、２０１０年９月２４日に出願され「Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ  Ｒｉｎｇ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ  ｆｏｒ  Ｐｌａｓｍａ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｃｈａｍｂｅｒｓ（プラズマ処理チャンバのための閉じ込めリングアセンブリ）」と題された米国仮出願第６１／３８６，３１５号の優先権を主張する。該出願は、その内容全体を参照によって本明細書に組み込まれる。
【０００２】
プラズマ処理チャンバは、上方電極と下方電極とを含むことができる。上方電極は、プラズマ処理中に半導体基板を支えるように適応された基板サポートに面しているのが一般的である。プラズマ処理中は、プロセスガスを活性化して、基板を処理するためのプラズマを発生させるために、一方の又は両方の電極に電力が供給される。
【０００３】
半導体基板上に層の形で提供された被選択材料をエッチングするために、プラズマ処理チャンバ内でプラズマエッチングを実施することができる。処理条件は、プラズマが層内に所望の特徴をエッチングするように選択される。
【０００４】
同一出願人による米国特許第７，４３０，９８６号に記載されるように、高度重合性のプロセスガス化学剤による平行平板型容量結合プラズマチャンバ内でのプラズマエッチング中は、プラズマ閉じ込めリングなどのチャンバの内表面上にポリマ沈着物が形成される可能性がある。閉じ込めリングは、垂直方向に可動であり、共同所有の米国特許第６，９３６，１３５号に記載されるように、ウエハ処理の際に、基板サポートに隣接するボトムリングの近くに集めることができる。垂直方向の動きは、可動パーツが互いに擦れ合って粒子を発生させる機会をもたらし、このような粒子は、処理済みウエハの粒子汚染を引き起こす恐れがある。粒子の発生を減らせるようなプラズマ閉じ込め構成の改良が望まれている。
【考案の概要】
【０００５】
容量結合プラズマ反応チャンバ内でウエハ領域の圧力を制御するのに有用であるプラズマ閉じ込めリングアセンブリであって、下方電極アセンブリ上でウエハが支えられ、上方シャワーヘッド電極アセンブリによってチャンバ内にプロセスガスが導入される、プラズマ閉じ込めリングアセンブリは、上方リングと、下方リングと、ハンガと、ハンガキャップと、随意のスペーサスリーブと、随意のワッシャとを含み、下方リングは、ハンガによって支えられ、上方リングに向かって可動である。ハンガキャップは、ハンガの上端に係合し、上方リング内のハンガ孔の上部に嵌り込み、随意のスペーサスリーブは、ハンガの下部を取り巻き、ハンガ孔の下部に嵌り込み、随意のワッシャは、ハンガの拡大ヘッドと下方リングの下面との間に嵌る。随意のスペーサスリーブは、上方電極と下方電極との間のギャップ調整などの下方リングの持ち上げ中におけるハンガ孔の下面への擦れを回避するように寸法決定される。
【０００６】
変更された構成では、スペーサスリーブ及びワッシャが省略され、中間リングがプラズマ閉じ込めリングアセンブリに追加される。ハンガは、中間リングを支える突出を含み、スペーサスリーブは、上方リングの段状孔内におけるハンガの上向き移動を制限する突出に取って代わられる。下方リングを支えるためにワッシャを使用する代わりに、ハンガは、その下端に、上向きの突出を伴ったフランジを含み、これらの上向き突出は、フランジの上面上に着座する下方リングを支え、下方リングの外周は、上向き突出の内側である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】収納位置にある従来のプラズマ閉じ込めリングアセンブリを示した図である。
【０００８】
【図１Ｂ】展開位置にある従来のプラズマ閉じ込めリングアセンブリを示した図である。
【０００９】
【図２Ａ】一実施形態にしたがった、収納位置にあるプラズマ閉じ込めリングアセンブリの断面図である。
【００１０】
【図２Ｂ】展開位置にある図２Ａのプラズマ閉じ込めリングアセンブリの断面図である。
【００１１】
【図２Ｃ】収納位置にある図２Ａのプラズマ閉じ込めリングアセンブリの斜視図である。
【００１２】
【図３Ａ】図２Ａのプラズマ閉じ込めリングアセンブリの上方（ねじり固定）リングの上面図である。
【００１３】
【図３Ｂ】図３Ａの上方リングの断面図である。
【００１４】
【図３Ｃ】図３Ａの上方リングの熱絞りの上面図である。
【００１５】
【図３Ｄ】両端座ぐり穴を通る図３Ａの上方リングの別の断面図である。
【００１６】
【図４Ａ】図２Ａのプラズマ閉じ込めリングアセンブリの下方リングの上面図である。
【００１７】
【図４Ｂ】図４Ａの下方リングの断面図である。
【００１８】
【図５Ａ】図２Ａのプラズマ閉じ込めリングアセンブリのスペーサスリーブの斜視図である。
【００１９】
【図５Ｂ】図５Ａのスペーサスリーブの断面図である。
【００２０】
【図６Ａ】図２Ａのプラズマ閉じ込めリングアセンブリのハンガの斜視図である。
【００２１】
【図６Ｂ】図６Ａのハンガの側面図である。
【００２２】
【図６Ｃ】図６Ａのハンガの上面図である。
【００２３】
【図７Ａ】図２Ａのプラズマ閉じ込めリングアセンブリのハンガキャップの上面図である。
【００２４】
【図７Ｂ】図７Ａのハンガキャップの斜視図である。
【００２５】
【図７Ｃ】図７Ａのハンガキャップの断面図である。
【００２６】
【図８Ａ】展開位置にある図２Ａのプラズマ閉じ込めリングアセンブリの拡大図である。
【００２７】
【図８Ｂ】収納位置にある図２Ａのプラズマ閉じ込めリングアセンブリの拡大図である。
【００２８】
【図９Ａ】変更された上方リング１３００の詳細を示した上面図である。
【図９Ｂ】変更された上方リング１３００の詳細を示した、上方リングの中心軸を通るラジアル平面に沿った断面図である。
【図９Ｃ】変更された上方リング１３００の詳細を示した、段状孔１３５０の場所におけるラジアル平面に沿った断面図である。
【００２９】
【図１０Ａ】変更された下方リング１５００の詳細を示した、下方リングの上面図である。
【図１０Ｂ】変更された下方リング１５００の詳細を示した、下方リングの中心軸を通るラジアル平面に沿った断面図である。
【００３０】
【図１１Ａ】中間リング１６００の詳細を示した、中間リングの上面図である。
【図１１Ｂ】中間リング１６００の詳細を示した、中間リングの中心軸を通るラジアル平面に沿った断面図である。
【図１１Ｃ】中間リング１６００の詳細を示した、穴１６５０の場所における中間リング１６００の頂部の斜視図である。
【図１１Ｄ】中間リング１６００の詳細を示した、穴１６５０の場所における中間リング１６００の底部の斜視図である。
【図１１Ｅ】中間リング１６００の詳細を示した図である。
【図１１Ｆ】中間リング１６００の詳細を示した図である。
【００３１】
【図１２Ａ】上方リング、中間リング、及び下方リングがどのように動作するかの詳細を示した、開位置にあるリングを示した図である。
【図１２Ｂ】上方リング、中間リング、及び下方リングがどのように動作するかの詳細を示した、閉位置にあるリングを示した図である。
【００３２】
【図１３Ａ】ピン１７６０ａの形の突出を有する変更されたハンガ１７００ａの詳細を示した、ハンガの斜視図である。
【図１３Ｂ】ピン１７６０ａの形の突出を有する変更されたハンガ１７００ａの詳細を示した、ハンガの上面図である。
【図１３Ｃ】ピン１７６０ａの形の突出を有する変更されたハンガ１７００ａの詳細を示した、ハンガの側面図である。
【図１３Ｄ】ピン１７６０ａの形の突出を有する変更されたハンガ１７００ａの詳細を示した、ハンガの正面図である。
【００３３】
【図１４Ａ】一体突出１７６０ｂを有する変更されたハンガ１７００ｂの詳細を示した、ハンガの斜視図である。
【図１４Ｂ】一体突出１７６０ｂを有する変更されたハンガ１７００ｂの詳細を示した、ハンガの上面図である。
【図１４Ｃ】一体突出１７６０ｂを有する変更されたハンガ１７００ｂの詳細を示した、ハンガの側面図である。
【図１４Ｄ】一体突出１７６０ｂを有する変更されたハンガ１７００ｂの詳細を示した、ハンガの正面図である。
【考案を実施するための形態】
【００３４】
容量結合チャンバなどの平行平板型プラズマ処理チャンバは、シャワーヘッド電極などの上方電極と、下方電極とを含む。上方電極は、処理されるべき半導体基板に面しているのが一般的である。プラズマ処理中は、プロセスガスを活性化して、基板を処理するためのプラズマを発生させるために、一方の又は両方の電極に電力が供給される。
【００３５】
シリコン酸化物などの誘電性材料をエッチングするために、プラズマ処理チャンバ内では、フルオロカーボンやヒドロフルオロカーボンを含むプロセスガス、又はそのようなガスの前駆体などの、高度重合性のプロセスガス化学剤を使用することができる。このようなプラズマエッチングプロセス中、ポリマは、プラズマ処理チャンバの一部の内表面上に沈着する傾向がある。ポリマ沈着物は、基板から剥がれて処理済み基板（例えば処理済みウエハ）及びチャンバを汚染する可能性があるゆえに、望ましくないものである。しかしながら、デバイス特徴が縮小し続けるにつれ、プラズマに暴露されるチャンバ表面をウエハからウエハへ清浄に維持して再現可能なプロセス結果を達成することが、ますます望まれるようになっている。したがって、チャンバパーツの内表面上のそのようなポリマ沈着物を減らすこと、及び好ましくは回避することが望まれる。
【００３６】
プラズマ処理チャンバ内の一部のパーツのプラズマ暴露表面上にポリマが沈着する問題は、（１つ以上の）パーツを能動的に加熱することによって対処することができる。例えば、チャンバ壁を加熱し、それらの（１つ以上の）プラズマ暴露内表面をそれらの（１つ以上の）表面上へのポリマ沈着を回避するのに十分に高い温度に維持することができる。シャワーヘッド電極アセンブリ及び静電チャックの能動温度制御もまた、使用することができる。
【００３７】
或いは、ポリマ沈着物を形成と同時に表面から除去することによって対処することができる。例えば、ポリマ沈着物は、攻撃性のプラズマ化学剤を用いて除去することができる。或いは、プラズマチャンバを開き、湿式洗浄技術を使用してチャンバ表面からポリマ沈着物を除去することができる。しかしながら、このような洗浄技術は、プロセススループットを低下させる。
【００３８】
所望のプロセス効率及びエッチング均一性を実現するためには、平行平板型プラズマ処理チャンバの上方電極と下方電極との間に画定されるプラズマ閉じ込めゾーンにプラズマを閉じ込めることができる。このようなプラズマ閉じ込めを提供するために、プラズマ閉じ込めリングアセンブリを使用することができる。代表的なプラズマ閉じ込めリングアセンブリが、共同所有の米国特許第５，５３４，７５１号、第６，９９８，９３２号、第６，０１９，０６０号、第６，１７８，９１９号、第６，５２７，９１１号、第７，７１３，３７９号、第７，４３０，９８６号、第６，９３６，１３５号、及び第６，９２６，８０３号に開示されており、これらの各特許は、その全体を参照によって本明細書に組み込まれる。
【００３９】
図１Ａ及び図１Ｂに示されるような従来のプラズマ閉じ込めリングアセンブリ１０は、上方リング１１と、複数の下方リング１３とを含むことができる。上方リング１１及び下方リング１３は、上方リング１１及び下方リング１３の間を半径方向に通る通路を画定するために、積み重ねて配置される。プラズマ中の荷電粒子は、通路を通るのに伴って中性化され、それによって、上方電極アセンブリ２０と下方電極アセンブリ３０との間の空間によって画定されるプラズマ閉じ込めゾーンの外側への放出（すなわち「プラズマの非閉じ込め」）傾向を最小限に抑える。上方リング１１は、各下方リング１３の複数の穴と位置合わせされた複数の穴を有する。上方リング１１内及び下方リング１３内の位置合わせされた穴に、複数のハンガ１４が通される。ハンガ１４は、複数の保持具１２によって適所に保持される。下方リング１３は、ハンガ１４に沿って軸方向に滑動することができる。各ハンガ１４は、その下端に拡大部分を有する。隣り合うリング１１、１３どうしを隔てるために、各ハンガ１４の周囲に複数のワッシャ１５が配される。最も下の下方リング１３は、パッド１６によってハンガ１４の拡大部分から隔てられる。
【００４０】
図１Ａ及び図１Ｂは、それぞれ収納位置及び展開位置にあるプラズマ閉じ込めリングアセンブリ１０を示している。プラズマ閉じ込めリングアセンブリ１０は、収納位置から展開位置に動くときに、下向きに動く。或る地点で、パッド１６は、下方電極アセンブリ３０に係合する。プラズマ閉じ込めリングアセンブリ１０は、下方リング１３が完全に潰し合わされて下方電極アセンブリ３０によって上方リング１１に押し付けられるまで、下向きに動き続ける。
【００４１】
プラズマ処理は、プラズマ閉じ込めリングアセンブリ１０が展開位置にあるときに行われ、このとき、ハンガ１４のリング１１、１３どうしの間の（すなわち通路内の）部分は、プラズマに暴露されて時間の経過とともにポリマを沈着させる可能性がある。プラズマ閉じ込めリングアセンブリ１０が収納位置と展開位置との間で動くのに伴って、ワッシャ１５、パッド１６、及び下方リング１３は、ハンガ１４に沿って滑動してハンガ１４に擦り付けられる可能性があり、これは、そこに沈着されたポリマを剥がれさせて、プラズマ閉じ込めリングアセンブリ１０を備えたプラズマ処理チャンバ内で処理される半導体基板の粒子汚染を引き起こす可能性がある。
【００４２】
本明細書で説明されるのは、プラズマ閉じ込めリングアセンブリ１０内での望ましくない擦れ合いを排除し、そうして、それによって引き起こされる粒子汚染を軽減するプラズマ閉じ込めリングアセンブリ２０である。図２Ａ、２Ｂ、及び２Ｃに示されるような一実施形態では、プラズマ閉じ込めリングアセンブリ２０は、上方リング３００と、下方リング５００と、複数のハンガ７００と、複数のスペーサスリーブ４００と、複数のハンガキャップ２００と、複数のワッシャ６００とを含む。この実施形態では、上方リング３００は、複数の孔を有し、下方リング５００は、上方リング３００内の複数の孔に対応する複数の孔を有する。ハンガ７００は、上方リング３００内及び下方リング５００内のこれらの孔に通される。ハンガキャップ２００は、ハンガ７００に取り付けられ、ハンガ７００が上方リング３００から下方リング５００への方向に引っ張り出されることがないようにする。ハンガ７００のそれぞれは、上方リング３００の底壁の下方に広がる拡大底部分を有する。下方リング５００は、ハンガ７００の周囲に配されたワッシャ６００上で支えられる。スペーサスリーブ４００は、ハンガ７００の周囲に配され、下方リング５００上で支えられる。スペーサスリーブ４００、下方リング５００、及びワッシャ６００は、スペーサスリーブ４００の外壁が上方リング３００に接触することなくハンガ７００に沿って軸方向に滑動することができる。ハンガ７００の拡大底部分は、下方リング５００、スペーサスリーブ４００、及びワッシャ６００を支える。
【００４３】
図３Ａ−３Ｄは、一実施形態にしたがった、上方リング３００の詳細を示している。上方リング３００は、上壁３１０と、外壁３２０と、下壁３３０と、内壁３４０とを有する。上方リング３００は、上壁３１０と下壁３３０との間に伸びる３つの両端座ぐり穴３５０を有し、これらの両端座ぐり穴３５０のそれぞれは、上壁３１０内の上部３５０ａと、下壁３３０内の下部３５０ｃと、上部３５０ａ及び下部３５０ｃよりも直径が小さい中間部３５０ｂとを有する。穴３５０は、好ましくは、方位角方向に等間隔である。上方リング３００は、好ましくは、上壁３１０内に３つのねじり固定孔３６０を有し、これらのねじり固定孔３６０は、プラズマ処理チャンバの頂壁に装着された垂直方向に可動なプランジャの自由端をねじり固定孔３６０に挿入しプラズマ閉じ込めリングアセンブリ２０を回転させてプランジャをねじり固定孔３６０の狭端内に固定することによって、プラズマ閉じ込めリングアセンブリ２０がプランジャによって支えられるように、プランジャに係合するように適応される。プランジャを支えて動作させるためのカムベース構成の詳細は、参照によって開示内容を本明細書に組み込まれる共同所有の米国特許第６，０１９，０６０号に見ることができる。孔３６０は、下方リング５００がギャップ調整中に下方電極アセンブリに係合し、スリーブ４００の上端が孔３５０の下部３５０ｃ内における自身の移動の限界に達して上方リング３００を持ち上げたときに、プランジャのヘッドが垂直方向に下向きに動いて上方リング３００の垂直方向の動きを許容することを可能にするのに十分な内部深さを有する。例えば、参照によって開示内容を本明細書に組み込まれる共同所有の米国特許第６，９２６，８０３号を参照せよ。上方リング３００は、更に、好ましくは、熱絞り３７０を有する。熱絞り３７０は、不連続な第１の円形パターンに配置された複数の内側スロット３７１と、内側スロット３７１から外向きに離され、同心で不連続な第２の円形パターンに配置された複数の外側スロット３７２とを含む。隣り合う内側スロット３７１どうしは、内側領域３７３によって隔てられ、隣り合う外側スロット３７２どうしは、外側領域３７４によって隔てられる。図３Ａに示されるように、内側領域３７３及び外側領域３７４は、上方プラズマ閉じ込めリング３００の周囲で互いにずらされている。内側スロット３７１及び外側スロット３７２は、好ましくは、プラズマ閉じ込めリング３００の厚さ全体（すなわち上壁３１０から下壁３３０まで）に及ぶ。熱絞り３７０のこの構成及び配置は、内壁３２０からの放射状の熱放散を減少させ、したがって、内壁３２０は、プラズマ処理中における内壁３２０へのポリマ沈着を実質的に阻むのに十分に高い温度に達する。内側スロット１６１及び外側スロット１６３は、好ましくは、約０．０５インチ（おおよそ０．１２７センチ）から約０．２インチ（おおよそ０．５０８センチ）の幅を有する。上方リング３００は、好ましくは、約１７インチ（おおよそ４３．１８センチ）の内径と、約１〜２インチ（おおよそ２．５４〜５．０８センチ）の高さとを有する。
【００４４】
図４Ａ及び図４Ｂは、一実施形態にしたがった、下方リング５００の詳細を示している。下方リング５００は、上壁５１０と、内壁５２０と、下壁５３０と、外壁５４０とを有する。下方リング５００は、更に、上方リング３００内の３つの両端座ぐり穴３５０に対応する上壁５１０から下壁５３０に伸びる３つの貫通穴５５０を有する。下方リング５００は、好ましくは、約０．００５〜０．１インチ（おおよそ０．０１２７〜０．２５４センチ）の厚さを有し、好ましくは約０．０１インチ（おおよそ０．０２５４センチ）であり、半導体処理に適合するＰＥＥＫなどの誘電性材料で作成される。下方リング５００は、好ましくは、上方リング３００とほぼ同じ内径を有する。下方リング５００は、好ましくは、石英などの電気絶縁性材料で作成される。
【００４５】
図５Ａ及び図５Ｂは、一実施形態にしたがった、スペーサスリーブ４００の詳細を示している。各スペーサスリーブ４００は、上壁４１０と、内壁４４０と、外壁４２０と、下壁４３０と、上壁４１０と下壁４３０との間に伸びる貫通穴４５０とを有する。スペーサスリーブ４００の上方及び下方の外縁は、好ましくは、４５°の斜角を有する。スペーサスリーブ４００は、上方リング３００の下壁３３０内の孔３５０の下部３５０ｃに嵌り込むようにサイズ決定される。スペーサスリーブ４００は、両端座ぐり穴３５０内に配されたハンガ７００に沿ってスペーサスリーブ４００が滑動するときにスペーサスリーブ４００が下部３５０ｃの内壁に擦り付けられることがないように、好ましくは、下部３５０ｃの内径よりも小さい外径を有する。スペーサスリーブ４００は、好ましくは、下部３５０ｃの深さと同じ高さを有する。貫通穴４５０は、穴３５０の中間部３５０ｂとほぼ同じ直径を有することができる。
【００４６】
図６Ａ−６Ｃは、一実施形態にしたがった、ハンガ７００の詳細を示している。ハンガ７００は、頂部から底部にかけて、第１の円柱部分７１０と、第２の切頭三角柱部分７２０と、第２の部分７２０よりも小さい第３の切頭三角柱部分７３０と、第４の円柱部分７４０と、第４の部分よりも直径が大きい第５の円柱部分（すなわち拡大底部分）７５０とを有する。ハンガ７００は、好ましくは、ＰＥＥＫなどの電気絶縁性材料で作成される。ハンガ７００が、対向表面に擦り付けられることなく穴３５０内を滑動することができるように、第４の円柱部分７４０の外径は、好ましくは、上方リング３００内の穴３５０の中間部３５０ｂの内径よりも僅かに小さくされる。
【００４７】
図７Ａ−７Ｃは、一実施形態にしたがった、ハンガキャップ２００の詳細を示している。ハンガヤップ２００は、上壁２０１と、外壁２０２と、下壁２０３とを有する。上壁２０１は、好ましくは、ねじ回しなどの器具に係合するためのスロット２１０を有する。ハンガキャップ２００は、好ましくは、上方リング３００内の穴３５０の上部３５０ａと同じ高さと、上部３５０ａよりも小さい外径とを有する。ハンガキャップ２００が上部３５０ａに嵌り込むときに、上壁２０２は、好ましくは、上方リング３００の上壁３１０と同延である。ハンガキャップ２００がハンガ７００に取り付けられたときに、ハンガ７００が穴３５０から引っ張り出されることがないように、ハンガキャップ２００の外径は、好ましくは、穴３５０の中間部３５０ｂの直径よりも大きくされる。ハンガキャップ２００は、適切なメカニズムによってハンガ７００に留め付けることができる。例えば、ハンガキャップ２００は、下壁２０３に開けられた内部空洞２２０を有することができ、該内部空洞２２０内には、バネ２３０が配され、該空洞２２０は、下壁２０３における開口に３つの突出２２０ａを有する。空洞２２０には、ハンガの第１の部分７１０、第２の部分７２０、及び第３の部分７３０を挿入してねじり付けることができ、すると、第２の部分７２０は、バネ２３０に負荷を加え、バネ２３０は、第２の部分７２０を突出２２０ａに押し付ける。
【００４８】
ワッシャ６００は、直径がハンガ７００の第５の部分７５０の外径よりも小さく且つハンガ７００の第４の部分７４０の外径以上である貫通穴を有する。ワッシャは、ＰＥＥＫなどの電気絶縁性材料で作成される。
【００４９】
図８Ａ及び図８Ｂは、それぞれ展開位置及び収納位置にあるプラズマ閉じ込めリングアセンブリ２０の拡大部分を示している。展開位置では、ハッチング付きの箱形で示されるスペーサスリーブ４００の外壁４２０の一部分が、処理中にプラズマに暴露され、そうしてポリマを沈着される可能性がある。スペーサスリーブ４００は、しかしながら、上で説明されたように、上方リング３００に擦り付けられないので、ポリマ沈着による粒子汚染は、大幅に軽減される。
【００５０】
一実施形態にしたがった、プラズマ閉じ込めリングアセンブリ２０を組み立てる方法は、（ａ）各ハンガ７００をワッシャ６００に挿入することと、（ｂ）ハンガ７００を下方リング５００の穴５５０に挿入することと、（ｃ）各ハンガ７００をスペーサスリーブ４００に挿入することと、（ｄ）ハンガ７００を上方リング３００の穴３５０に挿入することと、（ｅ）ハンガキャップ２００を各ハンガ７００に取り付けることと、（ｆ）ハンガ７００を回転させてハンガの突出をハンガキャップ内の座部に係合させることとを含む。
【００５１】
好ましい一実施形態では、上方リング３００は、平行な内側壁３２０及び外側壁３４０と、これらの側壁に垂直な、平行な上壁３１０及び下壁３３０とを有する。ハンガ７００によって下方リング５００を支えられた状態の上方リング３００は、上方電極と下方電極との間のギャップ調整中にワッシャ６００が基板サポート３０の上方外周に接触することによって下方リング５００が持ち上げられるときを除いて、約２．１５５インチ（おおよそ５．４７３７センチ）の垂直長さを有する。通常、ギャップは、例えば１．６ｃｍ、２．３ｃｍ、又は３．６ｃｍなどのように、１〜６ｃｍの垂直距離に調整することができる。スペーサスリーブ４００の上端が上方リング３００の上部３５０ｃの上壁に接触するまでに下方リング５００が移動する垂直距離は、約０．０５〜０．２インチ（おおよそ０．１２７〜０．５０８センチ）であってよく、好ましくは約０．０７〜０．１２インチ（おおよそ０．１７７８〜０．３０４８センチ）である。下方リング５００がこのように動く間、上方リング３００は、スペーサスリーブ４００が下部３５０ｃの上壁に係合しその後に上方リング及び下方リングが持ち上げられるようになるまで、同じ位置に留まる。
【００５２】
好ましい一実施形態では、上方リング３００ｍは、その内壁と、上方電極アセンブリの外壁との間にギャップを有するようにサイズ決定される。例えば、上方リングは、約１７インチ（おおよそ４３．１８センチ）の内径と、約２０インチ（おおよそ５０．８センチ）の外径と、約２インチ（おおよそ５．０８センチ）の厚さとを有することができる。ねじり固定孔３５０は、半径が約９．２インチ（おおよそ２３．３６８センチ）のところに位置することができ、ハンガ孔３６０は、半径が約９．４インチ（おおよそ２３．８７６センチ）のところに位置することができる。
【００５３】
上方リング３００は、３つのねじり固定孔３６０と、孔３６０に隣接する３つのハンガ孔３５０とを含む。孔３６０は、プランジャが孔３６０に進入することを可能にするようにサイズ決定された直径が広い部分と、該広い部分から約５°ずらされた狭い部分とを有する。広い部分と狭い部分は、プランジャの下端の拡大ヘッドが進入位置から固定位置に動くことを可能にするようにサイズ決定された環状通路によってつながれ、固定位置では、プランジャの小直径部分が孔３６０の狭い部分内に位置する。プランジャを固定位置に固定するために、通路は、プランジャが押圧されて上方リング３００の上壁３１０に相対的に周方向に動かされない限りはプランジャのヘッドが孔３６０の広い部分に向かって動かないようにする垂直な段を有する。
【００５４】
好ましい実施形態では、ハンガ孔３５０は、上方リング３００の上壁から下壁まで通っている。孔３５０は、好ましくは、深さが約０．６４インチ（おおよそ１．６２５６インチ）で直径が約０．７５インチ（おおよそ１．９０５センチ）の上部３５０ａと、深さが約０．３８インチ（おおよそ０．９６５２センチ）で直径が約０．７５インチ（おおよそ１．９０５センチ）の下部３５０ｃと、長さが約０．９２５インチ（おおよそ２．３４９５センチ）で直径が約０．４１インチ（おおよそ１．０４１４センチ）の、部分３５０ａと部分３５０ｃとをつなぐ中間部３５０ｂとを有する。
【００５５】
上方リング３００は、好ましくは、上方リング３００の内壁３４０と上方リング３００の中間半径との間に配された６つの内側スロット３７１と６つの外側スロット３７２とを含む。各スロットは、４０〜５５°に、好ましくは約４８°に広がることができ、内側スロットの端どうしは、約１２°離され、外側スロットの３つのペアは、約４°離され、外側スロットの別の３つのペアは、約２０°離される。内側スロットは、半径が約８．９２インチ（おおよそ２２．６５６８センチ）のところに位置することができ、外側スロットは、半径が約８．８６インチ（おおよそ２２．５０４４センチ）のところに位置することができる。
【００５６】
各ハンガ７００は、好ましくは、約２インチ（おおよそ５．０８センチ）の長さを有し、異なる断面を有する垂直方向に分けられた４つの部分を含む。第１の部分は、長さが約０．２インチ（おおよそ０．５０８センチ）で直径が約０．１３インチ（おおよそ０．３３０２センチ）の上方円柱部分である。第２の部分は、長さが約０．２５５インチ（おおよそ０．６４７７センチ）で、ハンガの中心軸に平行で且つ該中心軸から約０．１２５インチ（おおよそ０．３１７５センチ）に位置する３枚の平面壁を有する三角部分であり、これら３枚の壁は、等しい幅を有し、互いに対して６０°を向いている。３枚の壁の上端は、壁の下端よりも幅広であることによって、ハンガの中心軸から約０．２インチ（おおよそ０．５０８センチ）に及ぶ３つの突出を形成している。平面壁は、Ｔ字型であり、平面壁の下端は、垂直長さが約０．１４５インチ（おおよそ０．３６８３センチ）で直径が約０．３インチ（おおよそ０．７６２センチ）の円柱壁部分によってつながれている。第３の部分は、長さが約１．４５インチ（おおよそ３．８６３センチ）で直径が約０．４インチ（おおよそ１．０１６センチ）の円柱状である。第４の部分は、円柱状であり、約０．１５インチ（おおよそ０．３８１センチ）の長さと、第３の部分よりも大きい例えば約０．４２インチ（おおよそ１．０６６８センチ）などの直径とを有する。
【００５７】
スペーサスリーブ４００は、好ましくは、長さが約０．３９インチ（おおよそ０．９９０６センチ）で外径が約０．６７インチ（おおよそ１．７０１８センチ）で内径が約０．４１インチ（おおよそ１．０４１４センチ）の円柱状である。スペーサスリーブ４００の上縁及び下縁は、好ましくは、約０．０４インチ（およそ０．１０１６センチ）に及ぶ４５°の斜角を含んでいる。
【００５８】
ワッシャ６００は、好ましくは、約１．２５インチ（おおよそ３．１７５センチ）の外径と、約０．４２インチ（おおよそ１．０６６８センチ）の内径と、約０．０１インチ（おおよそ０．０２５４センチ）の厚さとを有する。
【００５９】
下方リング５００は、好ましくは、約２０インチ（おおよそ５０．８センチ）の外径と、約１７インチ（おおよそ４３．１８センチ）の内径と、約０．０９インチ（おおよそ０．２２８６センチ）の厚さとを有する。ハンガを収容する３つの穴は、約０．４２インチ（おおよそ１．０６６８センチ）の直径を有することができ、半径が９．４４インチ（おおよそ２３．９７７６センチ）のところに１２０°離されて位置することができる。
【００６０】
更なる一実施形態では、スペーサスリーブ及びワッシャが排除され、中間リングがプラズマリング閉じ込めアセンブリに追加される。各ハンガは、中間リングの底面内の座部に係合する下方突出と、上方リングの段状孔内におけるハンガの上向きの移動を制限する上方突出とを含むように変更される。下方リングを支えるためにワッシャを使用する代わりに、各ハンガは、その下端に、上向きの突出を伴ったフランジを含み、それによって、下方リングは、フランジの上面上に着座し、下方リングの外周は、上向き突出の内側である。スペーサスリーブ及びワッシャの排除は、ハンガと閉じ込めリングとの間の接触を最小限に抑え（て擦れ合いを最小限に抑え）、接触をなす領域は、ハンガの「裏側」に位置する（プラズマへの視線を遮るためにプラズマとは反対側に位置している）。これは、石英製の閉じ込めリングよりも冷たいゆえにＰＥＥＫ製のハンガ上に沈着する不揮発性エッチング副生成物（ＴｉＯＦ）を生じるメタル・ハード・マスク（ＭＨＭ）プロセスなどの或る種のプロセスにとって有用である。変更された構成は、ＰＥＥＫ製のハンガと石英製の閉じ込めリングとの間の擦れ合いを最小限に抑えて粒子の発生を回避する。
【００６１】
この実施形態では、中間リングは、そのパーツを熱く維持してポリマ沈着を防ぐ断熱層として機能するスロットを含む。薄い底リングは、リングが完全に潰されたときにハンガと底２つのリングが合わさることを可能にする特徴を含む。粒子を最小限に抑えるために、ハンガ設計の変更によって全てのＰＥＥＫ対ＰＥＥＫの接触が排除される。サポート構成は、ワッシャを用いずに、３つのハンガを用いる。ハンガは、中間リングを支えて中間リングと下方リングとの間の間隔を制御するための突出を有することができる。
【００６２】
図９Ａ−９Ｃは、一実施形態にしたがった、上方リング３００Ａの詳細を示している。上方リング１３００は、上壁１３１０と、外壁１３２０と、下壁１３３０と、内壁１３４０とを有する。上方リング１３００は、上壁１３１０と下壁１３３０との間に伸びる３つの両端座ぐり穴１３５０を有し、これらの両端座ぐり穴１３５０のそれぞれは、上壁１３１０内の上部１３５０ａと、下壁１３３０内の下部１３５０ｃと、上部１３５０ａ及び下部１３５０ｃよりも直径が小さい中間部１３５０ｂとを有する。穴１３５０は、好ましくは、方位角方向に等間隔である。上方リング１３００は、好ましくは、上壁１３１０内に３つのねじり固定孔１３６０を有し、これらのねじり固定孔１３６０は、プラズマ処理チャンバの頂壁に装着された垂直方向に可動なプランジャの自由端をねじり固定孔１３６０に挿入しプラズマ閉じ込めリングアセンブリ２０を回転させてプランジャをねじり固定孔１３６０の狭端内に固定することによって、プラズマ閉じ込めリングアセンブリ２０がプランジャによって支えられるように、プランジャに係合するように適応される。プランジャを支えて動作させるためのカムベース構成の詳細は、参照によって開示内容を本明細書に組み込まれる共同所有の米国特許第６，０１９，０６０号に見ることができる。孔１３６０は、下方リング１５００がギャップ調整中に下方電極アセンブリに係合し、ハンガの上方突出が孔１３５０の下部１３５０ｃ内における自身の移動の限界に達して上方リング１３００を持ち上げたときに、プランジャのヘッドが垂直方向に下向きに動いて上方リング１３００の垂直方向の動きを許容することを可能にするのに十分な内部深さを有する。例えば、参照によって開示内容を本明細書に組み込まれる共同所有の米国特許第６，９２６，８０３号を参照せよ。上方リング１３００は、更に、好ましくは、熱絞り１３７０を有する。熱絞り１３７０は、不連続な第１の円形パターンに配置された複数の内側スロット１３７１と、内側スロット１３７１から外向きに離され、同心で不連続な第２の円形パターンに配置された複数の外側スロット１３７２とを含む。隣り合う内側スロット１３７１どうしは、内側領域１３７３によって隔てられ、隣り合う外側スロット１３７２どうしは、外側領域１３７４によって隔てられる。図９Ａに示されるように、内側領域１３７３及び外側領域１３７４は、上方プラズマ閉じ込めリング１３００の周囲で互いにずらされている。内側スロット１３７１及び外側スロット１３７２は、好ましくは、プラズマ閉じ込めリング１３００の厚さ全体（すなわち上壁１３１０から下壁１３３０まで）に及ぶ。熱絞り１３７０のこの構成及び配置は、内壁１３２０からの放射状の熱放散を減少させ、したがって、内壁１３２０は、プラズマ処理中における内壁１３２０へのポリマ沈着を実質的に阻むのに十分に高い温度に達する。内側スロット１３７１及び外側スロット１３７３は、好ましくは、約０．０５インチ（おおよそ０．１２７センチ）から約０．２インチ（おおよそ０．５０８センチ）の幅を有する。上方リング１３００は、好ましくは、約１７インチ（おおよそ４３．１８センチ）の内径と、約１〜２インチ（おおよそ２．５４〜５．０８センチ）の高さとを有する。
【００６３】
図１０Ａ−１０Ｂは、一実施形態にしたがった、下方リング１５００の詳細を示している。下方リング１５００は、上壁１５１０と、内壁１５２０と、下壁１５３０と、外壁１５４０とを有する。下方リング１５００は、更に、上方リング１３００内の３つの両端座ぐり穴１３５０に対応する上壁１５１０から下壁１５３０に伸びる３つの鍵穴状貫通穴１５５０を有する。穴１５５０は、下方リング１５００の中心から半径が約８．５インチ（おおよそ２１．５９センチ）のところに位置する直径が約０．４２インチ（おおよそ１．０６６８センチ）の大直径部分を有する。各穴１５５０は、半径方向に内向きに伸びる幅が約０．１７５インチ（おおよそ０．４４４５センチ）の狭いスロットを含み、該スロットの内端は、約０．１７５インチ（おおよそ０．４４４５センチ）の直径を有し、下方リング１５００の中心から半径が約８．２２インチ（おおよそ２０．８７８８センチ）のところに位置する。下方リング１５００は、好ましくは、約０．００５〜０．１インチ（おおよそ０．０１２７〜０．２５４センチ）の厚さを有し、好ましくは約０．０１インチ（おおよそ０．０２５４センチ）であり、半導体処理に適合するＰＥＥＫなどの誘電性材料で作成される。下方リング１５００は、好ましくは、上方リング１３００とほぼ同じ内径を有する。下方リング１５００は、好ましくは、石英などの電気絶縁性材料で作成される。
【００６４】
図１１Ａは、一実施形態にしたがった、中間リング１６００の詳細を示している。中間リング１６００は、上壁１６１０と、内壁１６２０と、下壁１６３０と、外壁１６４０とを有する。中間リング１６００は、更に、上方リング１３００内の３つの両端座ぐり穴１３５０に対応する上壁１６１０から下壁１６３０に伸びる３つの鍵穴状貫通穴１６５０を有する。穴１６５０は、中間リング１６００の中心から半径が約８．５インチ（おおよそ２１．５９センチ）のところに位置する直径が約０．４２インチ（おおよそ１．０６６８センチ）の大直径部分を有する。図１１Ｃに示されるように、各穴１６５０は、半径方向に内向きに伸びる幅が約０．１７５インチ（おおよそ０．４４４５センチ）の狭いスロット１６５０ａを含み、該スロットの内端は、約０．１７５インチ（おおよそ０．４４４５センチ）の直径を有し、中間リング１６００の中心から半径が約８．２２インチ（おおよそ２０．８７８８センチ）のところに位置する。図１１Ｄに示されるように、スロット１６５０ａと正反対にあるスロット１６５０ｂは、底面１６３０に入って中間リング１６００の厚さの途中まで達している。スロット１６５０ｂは、約０．２３インチ（おおよそ０．５８４２センチ）の幅を有し、該スロットの外端は、約０．２３インチ（おおよそ０．５８４２センチ）の幅を有し、中間リング１６００の中心から半径が約８．７２５インチ（おおよそ２２．１６１５センチ）のところに位置する約０．２３インチ（おおよそ０．５８４２センチ）の直径を有する。中間リング１６００は、好ましくは、約０．２５〜０．３インチ（おおよそ０．６３５〜０．７６２センチ）の厚さを有し、好ましくは約０．２７インチ（おおよそ０．６８５８センチ）であり、半導体処理に適合するＰＥＥＫなどの誘電性材料で作成される。中間リング１６００は、好ましくは、上方リング１３００と同じ内径を有し、好ましくは約８．５６５インチ（おおよそ２１．７５５１センチ）である。中間リング１６００は、好ましくは、更に熱絞り１６７０を有する。熱絞り１６７０は、不連続な第１の円形パターンに配置された複数の内側スロット１６７１と、内側スロット１６７１から外向きに離され、同心で不連続な第２の円形パターンに配置された複数の外側スロット１６７２とを含む。隣り合う内側スロット１６７１どうしは、内側領域１６７３によって隔てられ、隣り合う外側スロット１６７２どうしは、外側領域１６７４によって隔てられる。図１１Ｅに示されるように、内側領域１６７３及び外側領域１６７４は、中間リング１６００の周囲で互いにずらされている。内側スロット１６７１及び外側スロット１６７２は、好ましくは、中間リング１６００の厚さ全体（すなわち上壁１６１０から下壁１６３０まで）に及ぶ。熱絞り１６７０のこの構成及び配置は、内壁１６２０からの放射状の熱放散を減少させ、したがって、内壁１６２０は、プラズマ処理中における内壁１６２０へのポリマ沈着を実質的に阻むのに十分に高い温度に達する。内側スロット１６７１及び外側スロット１６７２は、好ましくは、約０．０５インチ（おおよそ０．１２７センチ）から約０．２インチ（おおよそ０．５０８センチ）の、より好ましくは約０．０１インチ（おおよそ０．０２５４センチ）の幅を有する。好ましい一実施形態では、各スロットが１６．５°にわたって広がり、隣り合うスロットの端どうしが３．５°離されるように、３６個の内側スロット及び３６個の外側スロットが配置され、中間リング１６００の中心から、内側スロットは半径が約８．７８８インチ（おおよそ２２．３２１５２センチ）のところに、外側スロットは半径が約９．０５インチ（おおよそ２２．９８７センチ）のところにある。スロットの一方又は両方の端は、直径が約０．０１５インチ（おおよそ０．０３８１センチ）の丸い穴であることができる。上方リング１３００は、好ましくは、約１７インチ（おおよそ４３．１８センチ）の内径を有する。中間リング１６００は、好ましくは、石英などの電気絶縁性材料で作成される。
【００６５】
この実施形態では、スペーサスリーブ４００が排除され、その代わりに、中間リング１６００及び上方リング１３００内の下方孔１３５０ｃに係合するための突出１７６０を含む変更されたハンガ１７００が使用される。図１２Ａは、開位置にあるときの、下方リング１５００、中間リング１６００、及び上方リング１３００に係合する変更されたハンガ１７００を示しており、図１２Ｂは、閉位置にあるときの、同じ構成を示している。ハンガ１７００は、上方及び下方の突出１７６０を含み、上方突出は、リングが閉位置にあるときに孔３５０ｃの頂壁に係合し、下方突出は、中間リング１６００内のスロット１６５０ｂに係合する。突出１７６０は、ハンガ１７００内の穴に押し嵌めされる個別のピンであることができる、又は突出は、ハンガ１７００の一体パーツであることができる。
【００６６】
図１３Ａ−１３Ｄは、個別のピン１７６０ａの形で突出を有するハンガ１７００ａの詳細を示している。ハンガ１７００ａは、頂部から底部にかけて、第１の円柱部分１７１０と、第２の切頭三角柱部分１７２０と、第２の部分１７２０よりも小さい第３の切頭三角柱部分１７３０と、第４の円柱部分１７４０と、第４の部分よりも直径が大きい第５の円柱部分（すなわち拡大底部分）１７５０とを有する。ハンガ１７００ａ及びピン１７６０ａは、好ましくは、ＰＥＥＫなどの電気絶縁性材料で作成される。ハンガ１７００ａが対向表面と擦れ合うことなく穴１３５０内を滑動することができるように、第４の円柱部分１７４０の外径は、好ましくは、上方リング１３００内の穴１３５０の中間部１３５０ｂの内径よりも僅かに小さくされる。下方リングがワッシャ上で支えられる第１の実施形態とは対照的に、ハンガ１７００ａは、その外端に突出１７７０ａを伴ったＬ字型フランジ１７７０を含み、該フランジは、下方リング１５００の外周に係合し、フランジ１７７０よりも上方にある部分のハンガ１７７０ａは、下方リング１５００内の穴１５５０に嵌り込む。突出１７６０ａは、好ましくは、下方突出の上面がフランジ１７７０の上面よりも上方に約０．３〜０．４インチ（おおよそ０．７６２〜１．０１６センチ）、好ましくは約０．３５インチ（おおよそ０．８８９センチ）にあるように配され、上方突出は、フランジ１７７０の上面よりも上方に約０．４〜０．５インチ（おおよそ１．０１６〜１．２７センチ）、好ましくは約０．４５インチ（おおよそ１．１４３センチ）に位置することができる。突出１７６０ａは、約０．１〜０．２インチ（おおよそ０．２５４〜０．５０８センチ）の、好ましくは約０．１６インチ（おおよそ０．４０６４センチ）の直径を有する円柱状のピンであることができ、これらのピンは、約０．３５インチ（おおよそ０．８８９センチ）の長さを有することができる。ピンは、ハンガ１７００ａの外表面から約０．１５インチ（おおよそ０．３８１センチ）突き出すように、ハンガ１７００ａ内の穴に押し嵌めすることができる。部分１７５０の長さ（フランジ１７７０の底面から上面までの距離）は、約０．２インチ（おおよそ０．５０８センチ）であってよく、部分１７４０の長さは、約１．４５インチ（おおよそ３．６８３センチ）であってよく、部分１７３０の長さは、約０．１４５インチ（おおよそ０．３６８３センチ）であってよく、部分１７２０の長さは、約０．１１０インチ（おおよそ０．２７９４センチ）であってよく、部分１７１０の長さは、約０．２インチ（おおよそ０．５０８センチ）であってよく、部分１７１０の直径は、約０．１３インチ（おおよそ０．３３０２センチ）であってよい。
【００６７】
図１４Ａ−１４Ｄは、一体突出１７６０ｂの形で突出を有するハンガ１７００ｂの詳細を示している。ハンガ１７００ｂは、頂部から底部にかけて、第１の円柱部分１７１０と、第２の切頭三角柱部分１７２０と、第２の部分１７２０よりも小さい第３の切頭三角柱部分１７３０と、第４の円柱部分１７４０と、第４の部分よりも直径が大きい第５の円柱部分（すなわち拡大底部分）１７５０とを有する。一体突出１７６０ｂを伴ったハンガ１７００ｂは、好ましくは、ＰＥＥＫなどの電気絶縁性材料で作成される。ハンガ１７００ｂが対向表面と擦れ合うことなく穴１３５０内を滑動することができるように、第４の円柱部分１７４０の外径は、好ましくは、上方リング１３００内の穴１３５０の中間部１３５０ｂの内径よりも僅かに小さくされる。下方リングがワッシャ上で支えられる第１の実施形態とは対照的に、ハンガ１７００ｂは、その外端に突出１７７０ｂを伴ったＬ字型フランジ１７７０を含み、該フランジは、下方リング１５００の外周に係合し、フランジ１７７０よりも上方にある部分のハンガ１７７０ｂは、下方リング１５００内の穴１５５０に嵌り込む。突出１７６０ｂは、好ましくは、下方突出の上面がフランジ１７７０の上面よりも上方に約０．３〜０．４インチ（おおよそ０．７６２〜１．０１６センチ）、好ましくは約０．３５インチ（おおよそ０．８８９センチ）にあるように配され、上方突出は、フランジ１７７０の上面よりも上方に約０．４〜０．５インチ（おおよそ１．０１６〜１．２７センチ）、好ましくは約０．４５インチ（おおよそ１．１４３センチ）に位置することができる。突出１７６０ｂに更なる強度を与えるために、突出１７６０ｂは、幅が約０．１〜０．２インチ（おおよそ０．２５４〜０．５０８センチ）、好ましくは約０．１４インチ（おおよそ０．３５５６センチ）で、長さが約０．１〜０．２インチ（おおよそ０．２５４〜０．５０８センチ）、好ましくは約０．１６インチ（おおよそ０．４０６４センチ）の矩形であることができる。部分１７５０の長さ（フランジ１７７０の底面から上面までの距離）は、約０．２インチ（おおよそ０．５０８センチ）であってよく、部分１７４０の長さは、約１．４５インチ（おおよそ３．６８３センチ）であってよく、部分１７３０の長さは、約０．１４５インチ（おおよそ０．３６８３センチ）であってよく、部分１７２０の長さは、約０．１１０インチ（おおよそ０．２７９４センチ）であってよく、部分１７１０の長さは、約０．２インチ（おおよそ０．５０８センチ）であってよく、部分１７１０の直径は、約０．１３インチ（おおよそ０．３３０２センチ）であってよい。
【００６８】
図９−１４に示された実施形態は、ハンガと閉じ込めリングとの間の接触を最小限に抑え、パーツどうしが接触によって擦れ合う領域は、ハンガを挟んでチャンバ内でプラズマが発生するところの反対側に位置する。断熱層として機能するスロットを伴った中間リングの追加は、粒子汚染及びウエハ汚染の問題につながる可能性があるエッチング副生成物の沈着を阻止するためにプラズマ暴露表面を熱く維持する働きをする。これらのパーツの設計は、ＰＥＥＫで作成されたパーツどうしの接触を最小限に抑える。
【００６９】
プラズマ閉じ込めリングアセンブリ及びその構成要素は、それらの具体的な実施形態に言及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修正がなされうること、並びに均等物が利用されうることが明らかである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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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４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１１Ｆ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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