(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電チャックを被覆するためのマスクであって、
窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、および酸化ジルコニウムからなる群から選択される材料を含む平坦な部材を含み、前記マスクの中心領域に蛇行した開口を有し、前記蛇行した開口が、中心のまっすぐな部分と、２つの外側の湾曲した部分とを有する、  前記マスクの周辺部に等しい角距離で隔置された３つのサブグループを有する第１の孔グループと、３つのサブグループを有する第２の孔グループとをさらに含み、前記第２の孔グループの各サブグループが、前記第１の孔グループの２つのサブグループ間に配置される、マスク。
【請求項２】
同心円状のリングで配置された複数の細長い孔をさらに含む、請求項１に記載のマスク。
【請求項３】
前記湾曲した部分が、同じ方向に湾曲する、請求項１に記載のマスク。
【請求項４】
２つの孔サブグループを含む丸い孔のグループをさらに含み、１つのサブグループが、前記蛇行した開口の前記中心のまっすぐな部分のいずれかの側に位置する、請求項３に記載のマスク。
【請求項５】
前記蛇行した開口および前記第１および第２の孔グループの前記孔のそれぞれが、広がった部分およびまっすぐな部分を有する、請求項４に記載のマスク。
【請求項６】
チャック表面と、
前記チャック表面上の隆起パターンとを含み、前記パターンが、
前記チャック表面の中心領域に位置し、中心のまっすぐな部分と、２つの外側の湾曲した部分とを有する蛇行した隆起と、
前記チャックの周辺部の周りに等しい角距離で隔置された３つのサブグループを有する第１の隆起グループとを含む、
静電チャック。
【請求項７】
前記隆起パターンが、３つのサブグループを有する第２の隆起グループをさらに含み、前記第２の隆起グループの各サブグループが、前記第１の隆起グループの２つのサブグループ間に配置される、請求項６に記載の静電チャック。
【請求項８】
前記隆起パターンが、２つのサブグループで丸い隆起のグループをさらに含み、１つのサブグループが、前記蛇行した隆起の前記中心のまっすぐな部分のいずれかの側に位置する、請求項７に記載の静電チャック。
【請求項９】
前記複数の隆起のうち、前記第２の隆起グループと前記蛇行した隆起との間に位置する隆起が湾曲しており、径方向に位置合わせされ、同心円状のリングで配置される、請求項８に記載の静電チャック。
【請求項１０】
前記第２の隆起グループと前記蛇行した隆起との間の前記複数の隆起が、前記静電チャックの半径の約２２％〜約７０％の径方向範囲を有する、請求項８に記載の静電チャック。
【請求項１１】
前記丸い隆起が、前記蛇行した隆起の前記中心のまっすぐな部分と、前記蛇行した隆起の前記外側の湾曲した部分との間に位置する、請求項８に記載の静電チャック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示する実施形態は、概して、静電チャック向けの表面の製造に関し、より詳細には、本明細書に開示する実施形態は、概して、静電チャック向けのマスクおよびパターンに関する。
【背景技術】
【０００２】
静電チャックは、物理的気相堆積（ＰＶＤ）、エッチング、または化学気相堆積などの様々な適用分野に使用される処理チャンバ内で、基板処理中に半導体ウエハなどの基板を保持するために広く使用される。静電チャックは、典型的には、単体のチャック本体内に埋め込まれた１つまたは複数の電極を含み、チャック本体は、誘電体または半導電性セラミック材料を含み、この材料全体にわたって静電クランピング電界を生成することができる。たとえば、金属酸化物でドープされた窒化アルミニウム、窒化ホウ素、または酸化アルミニウムなどの半導電性セラミック材料を使用して、Ｊｏｈｎｓｅｎ−Ｒａｈｂｅｋまたは非クーロン静電クランピング電界が生成されることを可能にすることができる。
処理中の基板の表面全体にわたって印加されるチャッキング力の変動性は、基板の望ましくない変形を引き起こす可能性があり、基板と静電チャックとの間の界面上に粒子の発生および堆積を引き起こす可能性がある。これらの粒子は、チャッキング力の量に影響を及ぼすことによって、チャックの動作に干渉する可能性がある。また、基板が後にチャックへ、またはチャックから移動されるとき、これらの堆積した粒子は、基板を引っ掻いたり溝状の傷を付ける可能性があり、最終的には、基板の破損を招く可能性がある。
基板と静電チャックとの間の不均一または過度の熱伝達はまた、基板および／またはチャックの損傷を引き起こす可能性がある。たとえば、過度にチャッキングされた基板は、基板とチャック表面との間に過度に大きい接触面積または過度に高密度の接触面積をもたらすことがある。接触面積で生じる熱伝達は、基板および／またはチャックの物理的な限界を超過することがあり、その結果、亀裂または破損をもたらし、場合によってはチャック表面上に粒子を発生して堆積させることがあり、そのような粒子は、さらなる損傷を引き起こすことがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、静電チャックは、パターン付きの被覆で被覆されることがある。場合によっては、被覆は、マスクを通して施される。静電チャックを被覆するために使用される従来のマスクは、典型的には酸化アルミニウムであり、マスクの動きを抑制するねじまたは他の締め具を使用して被覆装置に固定される。典型的な被覆動作中に起こる極端な熱サイクルを受けると、比較的短い期間でマスクは亀裂を生じて機能しなくなる。したがって、静電チャックを被覆するためのより良好なマスクが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の実施形態は、最小接触面積の特徴を有する静電チャック表面を対象とする。より詳細には、本発明の実施形態は、粒子発生の低減ならびに基板およびチャッキングデバイスの摩耗の低減のための静電チャックアセンブリを提供する。
一実施形態では、静電チャックアセンブリは、基板を支持するために複数の細長い浮き出した特徴を含む表面パターンを提供し、これらの特徴は、静電チャックアセンブリの中心の周りに複数の同心円状の円を実質上形成するように配置される。
本発明の上記の特徴を詳細に理解することができるように、上記で簡単に要約し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って得ることができ、実施形態のいくつかは、添付の図面に示す。しかし、本発明は他の等しく有効な実施形態を許容することができるため、添付の図面は、本発明の典型的な実施形態のみを示し、したがって本発明の範囲を限定すると見なされるべきではないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】一実施形態による例示的な静電チャックを中で動作させることができる物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバの概略的な断面側面図である。
【図２Ａ】一実施形態による図１に示す静電チャックアセンブリ１２０の概略的な横断面詳細図である。
【図２Ｂ】一実施形態による静電チャックアセンブリ上に堆積させた材料層の概略的な横断面詳細図である。
【図３】蒸気堆積プロセスを使用して物品を被覆するための一実施形態によるマスクの底面図である。
【図４Ａ】図３のマスクの中心部分の詳細図である。
【図４Ｂ】図３のマスクの周辺領域の詳細図である。
【図５】一実施形態によるマスクの一部分の横断面詳細図である。
【図６】図３のマスクの一部分の横断面詳細図である。
【図７】図３のマスクの別の部分の横断面詳細図である。
【図８】一実施形態による最小接触面積の特徴の配置を有する静電チャック表面の上面図である。
【図９】蒸気堆積プロセスを使用して物品を被覆するための別の実施形態によるマスクの底面図である。
【図１０】一実施形態によるデータシステム１０００の概略図である。
【図１１】別の実施形態によるパッドの配置を有する静電チャック表面を作り出すためのマスクの底面図である。
【図１２】図１１のマスクの一部分の拡大底面図である。
【図１３】図１１のマスクの異なる部分の拡大底面図である。
【図１４】一実施形態による最小接触面積の特徴の配置を有する静電チャック表面の上面図である。
【図１５】一実施形態による静電チャック表面上の隣接する特徴の横断面詳細図である。
【図１６】一実施形態による静電チャックの表面上に特徴を作り出す方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
理解を容易にするために、可能な場合、図に共通の同一の要素を指すには、同一の参照番号を使用する。一実施形態の要素および特徴は、さらに述べることなしに、他の実施形態に有益に組み込むことができることが企図される。
【０００７】
上記のように、基板全体にわたる不均一のチャッキング力の印加、ならびに基板とチャックとの間の不均等または過度の熱伝達は、基板とチャックの界面で粒子発生を引き起こす可能性があり、その結果、基板およびチャックの損傷または摩耗の増大をもたらす可能性がある。したがって、静電チャックと基板の界面で粒子発生を低減させることで直接、摩耗を低減させ、両方の要素の動作寿命をより長くすることができ、チャックのより一貫した所望の動作を提供することができる。
【０００８】
粒子発生は、いくつかの設計またはプロセスパラメータを調整することによって低減させることができる。たとえば、チャック表面は、チャッキングされた基板の変形を低減させまたは最小にし、それによって基板の変形による粒子を発生する確率を低減させるように設計することができる。他の物理的な設計パラメータ（たとえば、熱伝達ガス流）に応じて、チャック表面は、基板との接点の特定の配置を用いることができ、かつ／または所望の特性を有する特定の材料を使用することができる。
【０００９】
図１は、一実施形態による例示的な静電チャックを中で動作させることができるＰＶＤチャンバ１００の概略的な断面側面図を示す。ＰＶＤチャンバ１００は、処理体積１１６を画定するチャンバ壁１１０と、チャンバリッド１１２と、チャンバ底部１１４とを含む。処理体積１１６は、ポンピングシステム１１８によって処理中に真空で維持することができる。チャンバ壁１１０、チャンバリッド１１２、およびチャンバ底部１１４は、アルミニウムおよび／またはステンレス鋼などの導電性材料から形成することができる。チャンバリッド１１２とチャンバ壁１１０との間に誘電体アイソレータ１２６を配置することができ、チャンバ壁１１０とチャンバリッド１１０との間に電気分離を提供することができる。チャンバ壁１１０およびチャンバ底部１１４は、動作中に電気的に接地させることができる。
【００１０】
処理体積１１６内には、基板１２２を接触表面１５８に沿って支持するように、静電チャックアセンブリ１２０が配置される。静電チャックアセンブリ１２０は、基板処理および基板移送を容易にするように、処理体積１１６内で垂直に動くことができる。静電チャックアセンブリ１２０には、静電チャックアセンブリ１２０上に基板１２２を固定するためのチャッキング電源１３２を結合することができ、１つまたは複数のチャッキング電極１５０にＤＣ電力またはＲＦ電力を提供することができる。チャッキング電極１５０は、半円、「Ｄ」字状の板、ディスク、リング、くさび、ストリップなど、任意の適した形状を有することができる。チャッキング電極１５０は、たとえば金属または金属合金など、任意の適した電気的に伝導性の材料から作ることができる。
【００１１】
チャンバリッド１１２上にターゲット１２４を取り付けることができ、ターゲット１２４は、静電チャックアセンブリ１２０に面する。ターゲット１２４は、処理中に基板１２２上に堆積させるべき材料を含む。ターゲット１２４にはターゲット電源１３８を結合することができ、ターゲット電源１３８は、ターゲットにＤＣ電力またはＲＦ電力を提供して、動作中にターゲット１２４への負の電圧もしくはバイアスを生成し、またはチャンバ１００内でプラズマ１４６を駆動することができる。ターゲット電源１３８は、パルス電源とすることができる。ターゲット電源１３８は、約０．５ＭＨｚ〜約６０ＭＨｚまたはより好ましくは約２ＭＨｚ〜約１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数で、最高約１０ｋＷの電力をターゲット１２４に提供することができる。より低い周波数を使用して、バイアスを駆動する（それによって、イオンエネルギーを制御する）ことができ、より高い周波数を使用して、プラズマを駆動することができる。一実施形態では、ターゲット１２４は、反応性スパッタリングによって誘電体材料を形成するために１つまたは複数の導電性材料から形成することができる。一実施形態では、ターゲット１２４は、金属または合金を含むことができる。
【００１２】
基板１２２上への材料の堆積のより良好な制御を可能にするために、処理中に基板１２２の上にマスク１２３を位置決めすることができる。マスク１２３は、概して、当業者には知られている任意の実行可能な手段を使用して、チャンバ１００内で位置決めし、または動かすことができる。マスク１２３は、堆積させた材料から得られる特徴をより良好に制御するために、所望の形状、サイズ、および位置を有する複数の開口を含むことができる。マスク１２３はまた、動作中にマスク１２３への負の電圧またはバイアスを生成するために、マスク電源１３３に結合することができる。マスク電源は、約０．５ＭＨｚ〜約６０ＭＨｚまたはより好ましくは約２ＭＨｚ〜約１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数で、約１００Ｗ〜約５００Ｗの電力をマスクに提供することができる。例示的なマスクについて、図３に関して以下でさらに論じる。
処理体積１１６内には、遮蔽アセンブリ１２８を配置することができる。遮蔽アセンブリ１２８は、ターゲット１２４および静電チャックアセンブリ１２０の上に配置された基板１２２を取り囲んで、処理の化学的性質をチャンバ内で保持し、チャンバ壁１１０、チャンバ底部１１４、および他のチャンバ構成要素の内面を保護する。一実施形態では、遮蔽アセンブリ１２８は、動作中に電気的に接地させることができる。
【００１３】
処理体積１１６には、１つまたは複数の処理ガスを提供するために、プロセスガス源１３０が流体接続される。プロセスガス源１３０と処理体積１１６との間には、処理体積１１６へ送達されるガス流を制御するために、流量コントローラ１３６を結合することができる。
チャンバリッド１１２の上の外部に、マグネトロン１３４を配置することができる。マグネトロン１３４は、複数の磁石１５２を含む。磁石１５２は、処理体積１１６内でターゲット１２４の前面１４８付近に磁界を作り出して、プラズマ１４６を生成し、その結果、大きなイオン束がターゲット１２４に当たり、ターゲット材料のスパッタ放出を引き起こす。磁石１５２は、ターゲット１２４の前面１４８全体にわたって磁界の均一性を増大させるために、ターゲットを回転させまたは線形に走査することができる。図示のように、複数の磁石１５２は、シャフト１４２に接続されたフレーム１４０上に取り付けることができる。シャフト１４２は、静電チャックアセンブリ１２０の中心軸１４４と軸方向に位置合わせすることができ、その結果、磁石１５２は中心軸１４４の周りを回転する。
【００１４】
物理的気相堆積チャンバ１００は、基板１２２上へ膜を堆積させるために使用することができる。図１は、マスク１２３を通って基板１２２上へ膜を堆積させるための処理構成にある物理的気相堆積チャンバ１００を概略的に示す。堆積中は、１つまたは複数の反応性ガスおよび１つまたは複数の不活性ガスを含む混合ガスを、ガス源１３０から処理体積１２２へ送達することができる。ターゲット１２４の前面１４８付近に形成されるプラズマ１４６は、１つまたは複数の不活性ガスおよび１つまたは複数の反応性ガスのイオンを含むことができる。プラズマ１４６内のイオンは、導電性材料をスパッタリングするターゲット１２４の前面１４８に当たり、次いで導電性材料は、反応性ガスと反応して、基板１２２上へ膜を形成する。
【００１５】
基板１２２上に形成すべき材料に応じて、ターゲット１２４は、アルミニウム、タンタル、ハフニウム、チタン、銅、ニオブ、またはそれらの合金などの金属から形成することができる。反応性ガスは、酸化剤、窒化剤、または他の反応性ガスを含むことができる。一実施形態によれば、反応性ガスは、金属酸化物を形成するための酸素または金属窒化物を形成するための窒素を含むことができる。不活性ガスは、アルゴンを含むことができる。
ＰＶＤチャンバ１００について、基板１２２を処理するための例示的な静電チャックアセンブリの動作に関して上述したが、同じまたは類似の構成を有するＰＶＤチャンバはまた、静電チャックアセンブリ上に所望の表面を作り出すように材料を堆積させるために使用することもできることに留意されたい。たとえば、ＰＶＤチャンバ１００は、図３〜８に記載のマスクを使用して、図９に記載の静電チャックを作り出すことができる。
【００１６】
図２Ａは、一実施形態による図１に示す静電チャックアセンブリ１２０の概略的な横断面詳細図を示す。図示のように、２つのチャッキング電極１５０が、アセンブリ内へ部分的に埋め込まれている。チャッキング電極１５０は、静電チャックアセンブリ１２０の区域とともに、アセンブリの前面２０５を形成することができる。チャッキング電極１５０および静電チャックアセンブリ１２０のこれらの区域上に材料を堆積させて、前面２０５上に材料層２１０を形成することができる。代替実施形態では、チャッキング電極は、静電チャックアセンブリ１２０内に完全に埋め込み、静電チャックアセンブリ１２０によって密閉することができ、その結果、静電チャックアセンブリ１２０が前面２０５全体を形成し、その上に、材料層２１０が堆積される。
【００１７】
材料層２１０の厚さは、メサ２１５、ガス溝２２０、および外周リング２２５などの特徴を形成するために、優先的に選択することができ、前面２０５全体にわたって空間的に分布させることができる。メサ２１５は、概して、処理中にチャッキングされた基板を支持するように構成される。メサ２１５間のガス溝２２０は、熱伝達ガス源２３０と流体連通することができる。熱伝達ガス源２３０は、静電チャックアセンブリ１２０と基板との間の熱伝達速度の調節を助けるために、チャッキングされた基板の裏側と静電チャックアセンブリ１２０との間を流れる熱伝達ガスを提供する。一例では、熱伝達ガスは、アルゴンなどの不活性ガスを含むことができる。熱伝達ガスは、１つまたは複数のガス溝２２０と流体連通する静電チャックアセンブリ１２０内の１つまたは複数の孔（図示せず）を通ってガス溝２２０へ送達することができる。静電チャックアセンブリ１２０はまた、基板にそのエッジ付近で接触する外周リング２２５を有することができ、外周リング２２５は、基板の後ろから逃れる熱伝達ガスの量を制御するように優先的に設計することができる。代替として、メサ２１５は、開口によって分離することができるが、これらの開口は、熱伝達の目的に応えることを意図するものではない。
【００１８】
基板の温度調節は、冷却板２４０内に配置された１つまたは複数の冷却チャネル２４５を使用してさらに監視および制御することができる。冷却チャネル２４５は、流体源２５０に結合され、流体源２５０と流体連通しており、流体源２５０は、水などの冷却流体を提供するが、ガスまたは液体にかかわらず、任意の他の適した冷却流体を使用することができる。
材料層２１０は、マスク（マスク１２３など）を通して前面２０５上へ材料を堆積させることによって形成することができる。上記のように、マスクの使用は、材料層２１０内の特徴のサイズ、形状、および分布のより良好な制御を可能にすることができる。マスクは、概して、所望の特徴に対応する開口を有することができ、その結果、材料はマスクを通って前面２０５上へ進むことができる。
【００１９】
平坦な表面を有するものとして示したが、メサ２１５は、概して、任意の適した形状および高さを有することができ、形状および高さはそれぞれ、特定の設計パラメータ（所望のチャッキング力および／または熱伝達など）を満たすように優先的に選択することができる。概して、メサ２１５は、約１μｍ〜約１００μｍまたはより好ましくは約１μｍ〜３０μｍのメサ高さｈMを有することができる。一実施形態では、図１０に関して以下でさらに論じるように、メサ２１５は、メサ２１５と基板の間の総接触面積を最小にするために、小さく丸い隆起状の形状を有することができる。別の実施形態では、メサ２１５は、概して平坦な表面の上に小さい隆起または突起を含むことができる。さらに別の実施形態では、前面２０５自体が、相対的な高い点と低い点（メサ２１５およびガス溝２２０と同様）との間で変動することができ、材料層２１０は、この不均一の表面上に形成することができる。
【００２０】
１つまたは複数の実施形態では、不均一のマスクプロファイルを使用して材料層２１０を形成することができる。概して、不均一のマスクプロファイルは、各メサ２１５の高さまたは各ガス溝２２０の深さが個々にまたは組み合わせて制御されることを可能にすることができる。不均一のマスクプロファイルを使用して作製された材料層２１０は、有利には、より均一のチャッキング力を基板全体にわたって提供することができる。図２Ｂは、一実施形態による静電チャックアセンブリ上へ堆積させた材料層の概略的な横断面詳細図を示す。この例では、メサ２１５の高さは、静電チャックアセンブリ１２０の中心線２６０からの横方向距離とともに増大し、その結果、外周リング２２５に対応する最も外側のメサで、最大メサ高さが生じる。上記のように、個々のメサ２１５は、任意の適した形状を有することができ、マスクプロファイルは、異なるサイズおよび／または形状を有するメサ２１５を提供するように選択することができる。マスクプロファイルは、横方向の対称性を提供することができ、その結果、中心線２６０から特定の横方向距離に位置する対応するメサは、同じ高さおよび／または形状を有する。
【００２１】
図３は、蒸気堆積プロセスを使用してチャックなどの物品を被覆するマスク３００の底面図である。図３は、マスク３００が典型的には、たとえば図１の装置内で、図３に示す面が処理中に基板に面するように位置決めされるため、「底面図」と説明される。そのような処理中、図３に示す面は、一般に、チャンバ床に向かって下方を向く。当然ながら、マスク３００は、任意の好都合な方向に配向することができる。
マスク３００は、平坦な部材とすることができる。マスク３００はまた、ディスク状の部材とすることができる。マスク３００は、物品のうち材料を上に堆積させるための部分を露出させるための複数の孔３０２を有することができる。孔３０２は、広がった部分３０９およびまっすぐな部分３０７を有することができる。これらの部分については、以下でさらに説明する。マスク３００はまた、マスクを位置合わせしてマスクを被覆装置に固定するための複数のノッチ３０４を有することができる。図３の実施形態では、マスク３００は、２４個のノッチを有するが、任意の好都合な数を使用することができる。マスクは、約０．１５”など、約０．０５”〜約０．２５”とすることができる厚さを有し、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、および酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）からなる群から選択される材料から作ることができ、またはその材料を含むことができる。そのような材料の混合物を使用することもできる。
【００２２】
マスク３００は、複数の丸い孔３０１を有することができる。マスク３００はまた、複数の細長い孔３０３を有することができる。マスク３００の孔パターンの以下の説明は、記載した正確なパターンに限定することを意図するものではなく、本明細書に記載する一般概念の範囲内で、孔の形状、寸法、位置、および数の変動が企図される。以下の説明では、極座標を使用して、マスク３００の特定の特徴の位置を説明することができる。そのような説明は、数学的に精密であることを意図するものではなく、本明細書に記載する装置の実施形態は、形状、寸法、位置、範囲、または他の幾何学的特性においてある程度異なることができる。特に、孔および他の特徴の位置は、マスクのサイズに応じて決めることができる。
【００２３】
図４Ａは、図３のマスク３００の中心部分の詳細図である。マスク３００は、中心開口３０６を有することができる。中心開口３０６は、蛇行した開口とすることができる。中心開口３０６は、蛇行した形状を有する開口とすることができる。マスク３００はまた、位置、サイズ、および／または形状によって区別される１３個の他の孔グループを有することができる。中心開口３０６は、中心部分３０８、第１のアーム３１０Ａ、および第２のアーム３１０Ｂを有する。中心部分３０８は、まっすぐな部分とすることができる。中心部分３０８は、第１の端部３０８Ａから第２の端部３０８Ｂまで実質上線形に延びることができる。中心部分３０８は、第１の端部３０８Ａと第２の端部３０８Ｂとの間のほぼ中間に広い部分３０８Ｃを有することができる。広い部分３０８Ｃは、丸くすることができる。
【００２４】
蛇行した開口は、まっすぐな中心部分と、２つの湾曲した外側部分とを有することができる。第１のアーム３１０Ａは、中心部分３０８の第１の端部３０８Ａで中心部分３０８に接合することができ、第２のアーム３１０Ｂは、中心部分３０８の第２の端部３０８Ｂで中心部分３０８に接合することができる。第１の端部３０８Ａおよび第２の端部３０８Ｂは、マスク３００のほぼ中心に位置する広い部分３０８Ｃの中心３１４と同心円状の円３１２の直径を画定する。第１のアーム３１０Ａおよび第２のアーム３１０Ｂは湾曲しており、円３１２に沿って位置する。円３１２は、マスク３００の半径の約７％〜約１０％、たとえば約９％の径方向位置とすることができる。円３１２は、約ｒ＝０．６５”〜約ｒ＝０．７５”、たとえば約ｒ＝０．７０”とすることができる。第１のアーム３１０Ａは、中心部分３０８の第１の端部３０８Ａから円３１２の周りを第１の円周方向に、たとえば時計回りに進み、第２のアーム３１０Ｂは、中心部分の第２の端部３０８Ｂから円３１２の周りを第１の円周方向に進み、その結果、２つのアーム３１０Ａ、３１０Ｂは、時計回りまたは反時計回りに、円３１２の周りを同じ円周方向に進む。第１のアーム３１０Ａの端部は、第２のアーム３１０Ｂが接合する中心部分３０８の第２の端部３０８Ｂ近傍に位置し、第２のアーム３１０Ｂの端部は、第１のアーム３１０Ａが接合する中心部分３０８の第１の端部３０８Ａ近傍に位置する。第１のアーム３１０Ａが接合する中心部分３０８の第１の端部３０８Ａでは、中心部分３０８の中心線３１６が、第１のアーム３１０Ａの中心線３１８に対して約９０°の角度をなすが、代替実施形態では、中心線３１６、３１８は、約０．１２５”などの任意の好都合な曲率半径を有する円形とすることができる曲線内で接合することができる。第２のアーム３１０Ｂは、同様に、９０°の角度または曲線で、中心部分３０８の第２の端部３０８Ｂに接合する。第１のアーム３１０Ａおよび第２のアーム３１０Ｂはそれぞれ、中心３２２を有する丸い末端３２０で終端し、広い部分３０８Ｃの中心３１４から丸い末端３２０の中心３２２までの線は、中心部分３０８の中心線３１６に対して、約１５°〜約３０°、たとえば約２０°の角度を形成する。中心開口３０６の中心部分３０８およびアーム３１０Ａ、３１０Ｂは、広い部分３０８Ｃを除いて、約０．０５”〜約０．１５”など、約０．０１”〜約０．２０”、たとえば約０．０９”の幅を有する。広い部分３０８Ｃの幅は、広い部分３０８Ｃが円形の形状の場合、約０．５”〜約１．０”、たとえば約０．６５”の直径とすることができる。
【００２５】
孔グループ内の孔は、マスク全体にわたって、この孔グループに特有のパターンに応じて分布される。第１の孔グループ３２４が、図４Ａに示すように、マスク３００の中心領域内に位置し、互いに開口３０６の中心部分３０８の反対側に位置する２つのサブグループ３２４Ａおよび３２４Ｂに分割される。サブグループ３２４Ａおよび３２４Ｂはそれぞれ、複数の丸い孔３２６を有し、複数の丸い孔３２６の中心は、約ｒ＝０．５”〜約ｒ＝１．０”、たとえば約ｒ＝０．９”で、広い部分３０８Ｃおよびアーム３１０Ａ、３１０Ｂと同心円状の円３２８の弧上に位置する。円３２８は、マスク３００の半径の約８％〜約１３％、たとえば約１２％の径方向位置を有することができる。それぞれのサブグループ３２４Ａ、３２４Ｂ内の孔３２６は、約θ＝２０°〜約θ＝４０°、たとえば約θ＝３０°だけ、そのサブグループの隣接する孔３２６から隔置することができる。サブグループ３２４Ａ、３２４Ｂはそれぞれ、孔のサイズおよび孔を挿入するために利用可能な空間に応じて、任意の好都合な数の孔３２６を有することができる。それぞれのサブグループ３２４Ａ、３２４Ｂ内の孔３２６の数は、１〜１０、たとえば４とすることができる。一実施形態では、サブグループ３２４Ａ、３２４Ｂはそれぞれ、中心線３１６からθ＝４０°に位置する第１の孔３２６Ａと、第１の孔３２６Ａからθ＝３０°（すなわち、点３１４から第１の孔３２６Ａの中心を通って描かれる半径からθ＝３０°）に位置する第２の孔３２６Ｂと、第２の孔からθ＝３０°に位置する第３の孔３２６Ｃと、第３の孔からθ＝３０°および中心線３１６からθ＝４０°に位置する第４の孔３２６Ｄとを有する。したがって、それぞれのサブグループ３２４Ａおよび３２４Ｂの角度範囲は、約９０°〜約１４０°、たとえば約１００°とすることができる。孔３２６は、丸くすることができ、または別の好都合な形状とすることができ、約０．０２”〜約０．０５”、たとえば約０．０３５”の半径を有することができる。
【００２６】
図３を再び参照すると、マスク３００の周辺部付近に第２の孔グループ３２９が位置し、θ＝１２０°の角距離をあけて位置する３つのサブグループ３２９Ａ、３２９Ｂ、および３２９Ｃを有する。したがって、３つのサブグループ３２９Ａ、３２９Ｂ、および３２９Ｃは、マスク３００の周辺部の周りに等距離で位置し、実質上同じである。したがって、サブグループ３２９Ａに関する以下の説明は、サブグループ３２９Ｂ、３２９Ｃにも当てはまる。
【００２７】
図４Ｂは、サブグループ３２９Ａを示す図３のマスク３００の周辺領域の詳細図である。サブグループ３２９Ａは、約ｒ＝７”、たとえば約ｒ＝６．９”で第１の孔３３０によって画定される。第１の孔３３０は、約０．１３”など、約０．１”〜約０．２”の半径を有する。中心３１４（図４Ｂには図示せず）から第１の孔の中心３３１までの線３３３は、サブグループ３２９Ａの孔を実質上２等分する。サブグループ３２９Ａは、第１の細長い孔ペア３３２を有する。第１の細長い孔ペア３３２の各孔は、マスク３００上で第１の孔３３０から径方向に内方に位置することができ（すなわち、孔３３０より中心３１４に近い）、第１の孔３３０と同心円状の円の弧に沿って位置合わせすることができ、この円は、約０．６１”など、約０．３”〜約１．０”の半径を有する。孔ペア３３２の孔は、同じ長さまたは異なる長さを有することができる。図４Ｂの実施形態では、孔ペア３３２の孔は、同じ長さを有し、それぞれ、両端にある丸い末端内で終端する細長い部分を有し、孔ペア３３２の各孔の丸い末端間の線形距離は、約０．２１”など、約０．２”〜約０．２５”である。
【００２８】
２等分線と呼ぶことができるサブグループ３２９Ａを２等分する上記の線３３３に対して、第１の細長い孔３３２Ａの第１の丸い末端は、２等分線３３３に対して約２５°の角距離αAに位置する曲率中心３３４Ａを有することができ、角距離αAは、第１の孔３３０の中心３３１から曲率中心３３４Ａまで描かれる半径を使用して測定され、第２の細長い孔３３２Ｂの第１の丸い末端は、第１の細長い孔３３２Ａから２等分線３３３の反対側にある２等分線３３３から約２５°の角距離αBに位置する曲率中心３３４Ｂを有することができ、角距離αBは、第１の孔３３０の中心３３１から曲率中心３３４Ｂまで描かれる半径を使用して測定される。
【００２９】
サブグループ３２９Ａはまた、第２の細長い孔ペア３３６を有し、第２の細長い孔ペア３３６は、第１の細長い孔３３６Ａと、第１の細長い孔３３６Ａから２等分線３３３の反対側に位置する第２の細長い孔３３６Ｂとを有する。第２の細長い孔ペア３３６の第１の細長い孔３３６Ａおよび第２の細長い孔３３６Ｂは、湾曲した孔またはまっすぐな孔とすることができ、マスク３００と同心円状（すなわち、中心３１４を有する広い部分３１６と同心円状）の円上に、またはこの円に沿って位置し、この円は、約５．５”〜約６．０”、たとえば約５．８”の半径を有する。第２の細長い孔ペア３３６の第１の細長い孔３３６Ａおよび第２の細長い孔３３６Ｂはそれぞれ、２つの丸い末端を有する。サブグループ２等分線３３３が、中心３１４（図３）の周りでθ＝０として画定される場合、第１の細長い孔３３６Ａおよび第２の細長い孔３３６Ｂは、約（５．８”、±４°）〜約（５．８”、±７°）に位置することができる。したがって、第２の細長い孔ペア３３６の第１の細長い孔３３６Ａおよび第２の細長い孔３３６Ｂは、２等分線３３３から実質上等距離である。したがって、第２の細長い孔ペア３３６の細長い孔３３６Ａ、３３６Ｂはそれぞれ、約３°の角度に対することができる。第１の細長い孔ペア３３２および第２の細長い孔ペア３３６の細長い孔は、約０．０１”〜約０．１０”、たとえば約０．０５”の幅を有することができる。
【００３０】
サブグループ３２９Ａはまた、第１の丸い孔ペア３３８および第２の丸い孔ペア３４０を有する。第１の丸い孔ペア３３８および第２の丸い孔ペア３４０は、第１の孔３３０の径方向位置と第２の細長い孔ペア３３６の径方向位置との間にある中心３１４からの径方向位置に位置することができる。第１の丸い孔ペア３３８の各孔は、約（６．４”、±８°）に位置することができ、第２の丸い孔ペア３４０の各孔は、約（６．１”、±７°）に位置することができる。丸い孔ペア３３８、３４０の各孔は、約０．０２”〜約０．０５”、たとえば約０．０３５”の半径を有することができる。したがって、サブグループ３２９Ａは、マスク３００の半径の約７４％からマスク３００の半径の約９１％の範囲を有し、この範囲は、半径約７．７”のマスクに対して約ｒ＝５．８”〜約ｒ＝６．９”であり、またサブグループ３２９Ａは、約１５°〜約１８°、たとえば約１６．５°の角距離を覆うことができる。
【００３１】
図３を再び参照すると、第３の孔グループ３４４が、３つのサブグループ３４４Ａ、３４４Ｂ、および３４４Ｃを有する。各サブグループは、サブグループ３２９Ａ、３２９Ｂ、および３２９Ｃのうちの２つの間の円の弧に沿って位置する。第３の孔グループ３４４は、第２の孔グループ３２９の径方向範囲以下の径方向範囲を有し、第３の孔グループ３４４の角度範囲は、第２の孔グループ３２９の角度範囲を含まない。したがって、各サブグループ３４４Ａ、３４４Ｂ、および３４４Ｃは、約１０３°の角度範囲を有し、この角度範囲は、サブグループ３２９Ａ、３２９Ｂ、３２９Ｃのサイズとともに変動することができる。第３の孔グループ３４４の径方向範囲は、約ｒ＝５．９”〜約ｒ＝６．６”とすることができる。
【００３２】
各サブグループ３４４Ａ、３４４Ｂ、および３４４Ｃは、ほぼ等しい角度範囲を有する細長い孔３４５の複数の同心円状の列を有することができる。図３の実施形態では、各サブグループ３４４Ａ、３４４Ｂ、および３４４Ｃは、１０個の細長い孔の３つの同心円状の列を有し、これらの細長い孔は、湾曲した孔またはまっすぐな孔とすることができ、それぞれ約４．５°〜約４．８°、たとえば約４．６°の角度範囲を有することができる。各サブグループ３４４Ａ、３４４Ｂ、および３４４Ｃの細長い孔は、中心３１４に対する各孔の径方向位置に実質上等しい曲率半径を有することができる。代替として、各孔の曲率半径は、その孔の径方向位置とは異なることができる。これらの孔は、図３に示すように、孔の端部がマスク３００の半径に沿って位置するように位置合わせすることができ、またはこれらの孔は、任意の好都合なパターンに応じて互い違いに配置することができる。
第３の孔グループの径方向に内方に、たとえば第３の孔グループと開口３０６との間に、複数の孔グループが位置することができる。複数の孔グループは、複数の径方向に位置合わせされた細長い孔を含む。細長い孔は、同心円状のリングで配置することができる。細長い孔は、マスク３００の半径の約２２％〜約７０％の径方向範囲を有する。
【００３３】
第３の孔グループ３４４の径方向に内方に第４の孔グループ３４６が位置し、細長い孔の複数の同心円状の列を含み、これらの細長い孔は、まっすぐな孔または湾曲した孔とすることができる。図３の実施形態では、第４の孔グループ３４６は、細長い孔の２つの列を有する。第４の孔グループ３４６の各列は、任意の好都合な数の孔を有することができる。図３の実施形態では、第４の孔グループ３４６の各列は、２４個の孔を有し、各孔は、約７．５°〜約８．０°、たとえば約７．６°の角度範囲を覆う。第４の孔グループ３４６の径方向範囲は、マスク３００の半径の約６０％〜約７０％であり、図３の例では、約ｒ＝４．７”〜約ｒ＝５．２”である。第３の孔グループ３４４の場合と同様に、第４の孔グループ３４６の各孔は、まっすぐな孔または湾曲した孔とすることができ、各孔の曲率半径は、その孔の径方向位置に等しくすることができ、またはその孔の径方向位置とは異なることができる。第４の孔グループ３４６内の各孔の曲率半径は、第４の孔グループ３４６の１つもしくは複数もしくはすべての他の孔の曲率半径と同じとすることができ、または第４の孔グループ３４６内の各孔の曲率半径は、第４の孔グループ３４６内のすべての他の孔と異なることができる。
【００３４】
第４の孔グループ３４６の径方向に内方に第５の孔グループ３４８が位置し、細長い孔のリングを含み、これらの細長い孔は、まっすぐな孔または湾曲した孔とすることができる。第５の孔グループ３４８の孔は、第４の孔グループ３４６の孔と位置合わせすることができる。図３の実施形態では、第５の孔グループ３４８の孔は、第４の孔グループ３４６の孔と位置合わせされ、したがって２４個の孔があり、それぞれ第４の孔グループ３４６の孔と同じ角度範囲を覆い、この角度範囲は、約７．５°〜約８．０°、たとえば約７．６°である。第５の孔グループ３４８は、約ｒ＝３．８”〜約ｒ＝４．３”、たとえば約ｒ＝４．１”の半径に位置することができる。したがって、第５の孔グループ３４８は、マスク３００の半径の約４５％からマスク３００の半径の約６０％、たとえばマスク３００の半径の約５５％の径方向位置を有することができる。第５の孔グループ３４８の孔が湾曲している実施形態では、各孔は、孔の径方向位置に等しい曲率半径または孔の径方向位置とは異なる曲率半径を有することができ、第５の孔グループの各孔は、第５の孔グループ３４８内の別の孔または第５の孔グループ３４８内の他のすべての孔と同じ曲率半径または異なる曲率半径を有することができる。
【００３５】
第５の孔グループ３４８の径方向に内方に第６の孔グループ３５０を配置することができ、第６の孔グループ３５０は、細長い孔の複数の同心円状の列を含み、これらの細長い孔は、まっすぐな孔または湾曲した孔とすることができる。図３の実施形態では、第６の孔グループ３５０は、細長い孔の２つの列を有する。第６の孔グループ３５０の各列は、任意の好都合な数の孔を有することができる。図３の実施形態では、第６の孔グループ３５０の各列は、２４個の孔を有する。第６の孔グループ３５０の孔は、第５の孔グループ３４８の孔および／または第４の孔グループ３４６の孔と位置合わせすることができる。第６の孔グループ３５０の各孔は、第５の孔グループ３４８および／または第４の孔グループ３４６の角度範囲より小さい角度範囲を覆うことができる。図３の実施形態では、第６の孔グループ３５０の各孔は、約４．５°〜約５．５°、たとえば約５．０°の角度範囲を有する。第６の孔グループ３５０の径方向範囲は、マスク３００の半径の約４０％〜約５０％であり、図３の例では、約ｒ＝３．２”〜約ｒ＝３．７”である。第６の孔グループ３５０の各孔は、まっすぐな孔または湾曲した孔とすることができ、各孔の曲率半径は、その孔の径方向位置に等しくすることができ、またはその孔の径方向位置とは異なることができる。第６の孔グループ３５０内の各孔の曲率半径は、第６の孔グループ３５０の１つもしくは複数もしくはすべての他の孔の曲率半径と同じとすることができ、または第６の孔グループ３５０内の各孔の曲率半径は、第６の孔グループ３５０内のすべての他の孔と異なることができる。
【００３６】
第６の孔グループ３５０の径方向に内方に第７の孔グループ３５２を配置することができ、第７の孔グループ３５２は、細長い孔のリングを含み、これらの細長い孔は、まっすぐな孔または湾曲した孔とすることができる。第７の孔グループ３５２の孔は、第６の孔グループ３５０、第５の孔グループ３４８、および／または第４の孔グループ３４６の孔と位置合わせすることができる。図３の実施形態では、第７の孔グループ３５２の孔は、第６の孔グループ３５０、第５の孔グループ３４８、および第４の孔グループ３４６の孔と位置合わせされる。第７の孔グループ３５２は、任意の好都合な数の孔を有することができる。図３の実施形態では、第７の孔グループ３５２内に１２個の孔がある。したがって、第７の孔グループ３５２の各孔は、第６の孔グループ３５０の１対の孔と位置合わせされる。第７の孔グループ３５２の各孔は、中心３１４から孔の中心を通る線が第６の孔グループ３５０の２つの孔間を通るように位置決めすることができる。第７の孔グループ３５２の各孔は、第６の孔グループ３５０、第５の孔グループ３４８、および／または第４の孔グループ３４６の孔の角度範囲より大きい角度範囲を覆うことができる。図３の実施形態では、第７の孔グループ３５２の各孔は、約１５．０°〜約１６．０°、たとえば約１５．６°の角度範囲を有する。第７の孔グループ３５２は、約ｒ＝２．３”〜約ｒ＝２．７”、たとえば約ｒ＝２．５”の半径に位置することができる。したがって、第７の孔グループ３５２は、マスク３００の半径の約２７％からマスク３００の半径の約３７％、たとえばマスク３００の半径の約３２％の径方向位置を有することができる。第７の孔グループ３５２の各孔は、まっすぐな孔または湾曲した孔とすることができ、各孔の曲率半径は、その孔の径方向位置に等しくすることができ、またはその孔の径方向位置とは異なることができる。第７の孔グループ３５２内の各孔の曲率半径は、第７の孔グループ３５２の１つもしくは複数もしくはすべての他の孔の曲率半径と同じとすることができ、または第７の孔グループ３５２内の各孔の曲率半径は、第７の孔グループ３５２内のすべての他の孔と異なることができる。
【００３７】
第７の孔グループ３５２の径方向に内方に第８の孔グループ３５４を配置することができ、第８の孔グループ３５４は、細長い孔のリングを含み、これらの細長い孔は、まっすぐな孔または湾曲した孔とすることができる。第８の孔グループ３５４の孔は、第７の孔グループ３５２、第６の孔グループ３５０、第５の孔グループ３４８、および／または第４の孔グループ３４６の孔と位置合わせすることができる。図３の実施形態では、第８の孔グループ３５４の孔は、第７の孔グループ３５２、第５の孔グループ３４８、および第４の孔グループ３４６の孔と位置合わせされる。第８の孔グループ３５４は、任意の好都合な数の孔を有することができる。図３の実施形態では、第８の孔グループ３５４内に１２個の孔がある。したがって、第８の孔グループ３５４の各孔は、第７の孔グループ３５２の孔と位置合わせされる。図３の実施形態では、第８の孔グループ３５４の各孔は、第７の孔グループ３５２の角度範囲と同じ角度範囲または約１５．０°〜約１６．０°、たとえば約１５．６°の角度範囲を有する。第８の孔グループ３５４は、約ｒ＝１．９”〜約ｒ＝２．３”、たとえば約ｒ＝２．０”の半径に位置することができる。したがって、第８の孔グループ３５４は、マスク３００の半径の約２２％からマスク３００の半径の約３０％、たとえばマスク３００の半径の約３６％の径方向位置を有することができる。第８の孔グループ３５４の各孔は、まっすぐな孔または湾曲した孔とすることができ、各孔の曲率半径は、その孔の径方向位置に等しくすることができ、またはその孔の径方向位置とは異なることができる。第８の孔グループ３５４内の各孔の曲率半径は、第８の孔グループ３５４の１つもしくは複数もしくはすべての他の孔の曲率半径と同じとすることができ、または第８の孔グループ３５４内の各孔の曲率半径は、第８の孔グループ３５４内のすべての他の孔と異なることができる。
【００３８】
マスク３００の周辺部付近に第９の孔グループ３４２を配置することができ、第９の孔グループ３４２は、細長い孔３４２のリングを含み、細長い孔３４２は、まっすぐな孔または湾曲した孔とすることができる。第９の孔グループ３５４の孔は、第８の孔グループ３５４、第７の孔グループ３５２、第６の孔グループ３５０、第５の孔グループ３４８、第４の孔グループ３４６、および／または第３の孔グループ３４４の孔と位置合わせすることができる。図３の実施形態では、第９の孔グループ３４２の孔は、第４の孔グループ３４６、第５の孔グループ３４８、および第６の孔グループ３５０の孔と位置合わせされる。第９の孔グループ３４２は、任意の好都合な数の孔を有することができる。図３の実施形態では、第９の孔グループ３４２内に２４個の孔がある。したがって、第９の孔グループ３４２の各孔は、第４の孔グループ３４６の孔、第５の孔グループ３４８の孔、および／または第６の孔グループ３５０の孔と位置合わせされる。図３の実施形態では、第９の孔グループ３４２の各孔は、約４°〜約６°、たとえば約５°の角度範囲を有する。第８の孔グループ３５４は、約ｒ＝７．１”〜約ｒ＝７．４”、たとえば約ｒ＝７．３”の半径に位置することができる。したがって、第９の孔グループ３４２は、マスク３００の半径の約９２％からマスク３００の半径の約９７％、たとえばマスク３００の半径の約９５％の径方向位置を有することができる。第９の孔グループ３４２の各孔は、まっすぐな孔または湾曲した孔とすることができ、各孔の曲率半径は、その孔の径方向位置に等しくすることができ、またはその孔の径方向位置とは異なることができる。第９の孔グループ３４２内の各孔の曲率半径は、第９の孔グループ３４２の１つもしくは複数もしくはすべての他の孔の曲率半径と同じとすることができ、または第９の孔グループ３４２内の各孔の曲率半径は、第９の孔グループ３４２内のすべての他の孔と異なることができる。
【００３９】
マスク３００の様々な孔グループについて、以下で表１に要約する。
【表１】
0006684710.tif 000002
【００４０】
図５は、一実施形態によるマスク５００の一部分の横断面詳細図である。図５に示すマスクは、マスク１２３、マスク３００、または本明細書の説明を満たす任意のマスクとすることができる。マスク５００は、厚さｔMと、表面５０２と、マスク厚さｔM全体を貫通する開口５０４とを有する。開口５０４は、皿穴区域５０５ならびに垂直区域５１０を有する。本明細書では、「垂直」とは、絶対的な方向を意図するものではなく、たとえばマスク表面５０２によって画定される平面に対するものであり、マスク表面５０２は、「水平」と呼ぶことができる。皿穴区域５０５は、任意の実行可能な面取り角、たとえば８２°または９０°を有することができる。概して、皿穴区域５０５の幅５０６は、最大で、約０．０５インチ〜約０．２インチとすることができ、垂直区域５１０の幅５０８より大きい。幅５０８は、概して、約０．０２インチ〜約０．１インチとすることができる。一実施形態では、幅５０６は約０．１６５インチであり、幅ｗは約０．０５インチである。図５の横断面詳細図は、図３のマスク３００の孔に対応することができる。皿穴区域５０５は、広がった部分３０９に対応することができ、垂直区域５１０は、まっすぐな部分３０７に対応することができる。
【００４１】
図１に関して上述したように、マスク１２３またはマスク３００は、動作中にマスクに対する負の電圧またはバイアスを生成するために、マスク電源１３３に結合することができ、対応する生成された電界は、前駆体ガスからのイオンをマスクの方へ加速させることができる。たとえば、マスク１２３および３００は、導電性表面コーティングを有することができ、またマスク開口の特定の区域内に被覆を有することもできる。基板１２２上に特徴を形成するために、マスク１２３または３００は、基板の上に位置決めすることができ、図３では、基板表面近傍に位置しまたは基板表面に接触するマスク表面を見ることができる。そのような構成では、マスク３００内の開口は、広がった部分３０９または図５の皿穴区域５０５と位置決めされ、基板に面する。ある割合のイオンがマスク内の開口を通り、垂直区域５１０を通り、次いで図５の皿穴区域５０５を通るとき、皿穴区域５０５の壁が発散するため、それらのイオンにかかる電界の効果を減少させることができると考えられる。この効果は、垂直部分５１０の内壁を導電性材料で被覆し、導電性材料を電気バイアスに結合して垂直部分５１０内で電界を維持することによって実現することができる。皿穴区域５０５の一部分もまた、導電性材料で被覆することができる。効果の減少に応答して、類似（すなわち、正）の電荷を有するイオンは、互いに反発し合う傾向を有し、したがって拡散し始めることができる。イオンの拡散によって引き起こされる分布は、有利には、表面特徴上に丸い隆起形状を作製するために使用することができる。イオンが特定のマスク開口内に蓄積すると、開口を通過する新しいイオンが拡散するために有する時間を少なくすることができ、したがってマスク開口内の中心に蓄積する傾向を有することができる。
【００４２】
図６は、別の実施形態によるマスク３００の一部分の横断面詳細図を示す。図６は、孔３２６および中心部分３０８Ｃ（図３）を通る横断面を示し、背景の部分的な横断面内に第２の端部３０８Ｂを見ることができる。孔３２６は、図５の皿穴区域５０５および垂直区域５１０を有する。中心部分３０８Ｃは、広い区域６０２および狭い区域６０４を有する。広い区域は、中心部分３０８Ｃの幅に対応する約０．５”〜約１．０”、たとえば約０．６５”の幅を有し、狭い区域６０４は、約０．３”〜約０．４”、たとえば約０．３２５”の幅を有する。
【００４３】
図７は、中心部分３０８（図３）に沿って長手方向に切り取ったマスク３００の一部分の横断面詳細図を示す。図７では、広い部分３０８Ｃ、第１の端部３０８Ａ、および第２の端部３０８Ｂを横断面に見ることができる。広い区域６０２および狭い区域６０４を見ることができる。加えて、第１の端部３０８Ａおよび第２の端部３０８Ｂは、図３に関して記載のように、マスク３００内の他の孔の広がった部分３０９およびまっすぐな部分３０７に類似の広がった部分７０４およびまっすぐな部分７０２を有することを見ることができる。第１の端部３０８Ａおよび第２の端部３０８Ｂの広がった部分７０４は、約８２°の角度に対する広がった部分３０９に類似の角度で広がることができる。広がった部分７０４は、約０．０７５”の深さを有し、まっすぐな部分７０２は、マスク厚さｔMの残分となり、約０．０７８”の深さを有する。
マスク１２３および３００について説明する際に上記で開示したすべての寸法および径方向位置は、マスクのサイズに応じて決めることができることに留意されたい。
【００４４】
図８は、一実施形態による最小接触面積の特徴の配置を有する静電チャック表面８００の上面図を示す。静電チャック表面８００は、表面８００の未変更区域８０４によって分離される図３〜７に関して前述したマスク開口に対応する堆積させた材料の複数の特徴８０２を有する。これらの特徴は、隆起とすることができ、隆起は、マスク３００の対応する孔と同じサイズおよび位置を有する。したがって、上記のマスク３００内の各孔の説明は、静電チャック表面８００の特徴または隆起８０２にも適用することができる。
表面８００の未変更区域８０４は、特徴８０２を形成するために堆積させたのと同じ材料の層を含むことができる。特徴８０２は、図２のメサ２１５に対応する細長い特徴８０６と、丸い特徴８０８、８１０、および８１２と、中心タップ特徴８１４とを含むことができる。表面８００はまた、リフトピン孔開口８１６を有することができる。特徴８０２は、概して、同心円状の円で配置することができ、特徴の最も外側の円８１８は、外周リング２２５に対応することができる。表面８００に沿って特徴８０２間にガス溝２２０が位置することができ、ガス溝２２０はまた、同心円状の形状を有することができ、または表面８００の中心から径方向などの異なる方向に延びることができる。
【００４５】
表面８００上の特徴８０２の寸法および配置は、マスク１２３またはマスク３００内の開口に対応することができる。したがって、一実施形態では、特徴８０２は、同心円状の円で配置することができ、隣接円間に約０．１インチ〜約０．５インチの横方向距離を有することができる。メサ２１５などの細長い特徴の長さはまた、約０．１インチ〜約０．５インチの範囲内に入ることができる。同じ同心円状の円内のメサ２１５などの隣接する細長い特徴間の長さはまた、約０．１インチ〜約０．５インチの範囲内に入ることができる。上記のように、メサ高さｈMは、約１μｍ〜約１００μｍまたはより好ましくは約１μｍ〜３０μｍ、たとえば約１０μｍとすることができる。
【００４６】
静電チャック表面に対してさらなる摩耗の低減および粒子発生の低減を提供するために、材料層として表面上へ堆積させるべき材料組成物は、いくつかの特性に基づいて優先的に選択することができる。たとえば、改善された表面は、より大きい硬度、より大きい弾性係数、低減された摩擦係数、および／または低減された摩耗指数の１つまたは複数を呈することができる。一実施形態では、材料層は、窒化チタンを含むことができる。別の実施形態では、材料層は、知られているダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）組成物を含むことができ、これはＤＹＬＹＮ（商標）（Ｓｕｌｚｅｒ  Ｌｔｄ．の商標）などの市販の製品を含むことができる。
図９は、蒸気堆積プロセスを使用して静電チャックなどの物品を被覆するための別の実施形態によるマスク９００の底面図である。マスク９００は、マスク３００に類似している。しかし、マスク９００は、マスク３００のノッチ３０４を有していない。マスク９００は、縁９１２を作製するように最も近い孔から隔置されたエッジ９１０を有し、最も外側の孔とエッジ９１０との間に約０．８”〜約１．２”、たとえば約１．０”の寸法９１５を有する。マスク９００はまた、概して、マスク３００の孔グループに対応する孔グループを有する。
【００４７】
サブグループ９２４Ａおよび９２４Ｂを有するマスク９００の第１の孔グループ９２４は、マスク３００の第１の孔グループ３２４に対応し、概して同じ範囲内の径方向位置、たとえば約ｒ＝０．９”の径方向位置を有することができる。各サブグループ９２４Ａおよび９２４Ｂの孔は、約３０°の角度間隔を有し、約９０°の角度範囲に対して約θ＝±４５°〜約θ＝±１３５°の角度範囲を有する。
サブグループ９２９Ａ、９２９Ｂ、および９２９Ｃを有するマスク９００の第２の孔グループ９２９は、マスク３００の第２の孔グループ３２９に対応する。第２の孔グループ９２９は、マスク３００の孔３３６Ａ、３３６Ｂ、３３８、および３４０ではなくマスク３３０の孔３３２Ａおよび３３２Ｂに類似の孔を有し、第２の孔グループ９２９は、マスク９００の中心ならびに２等分線３３３と同様に画定される第２の孔グループ９２９の各サブグループ９２９Ａ、９２９Ｂ、および９２９Ｃの２等分線に対して約（６．０”、±７．１°）に位置する孔９３０Ａおよび９３０Ｂを有する。サブグループ９２９Ａ、９２９Ｂ、および９２９Ｃは、約１２０°のサブグループ角度間隔を有し、約６．０”〜約６．９”またはマスク９００の半径の約６８％〜約７９％の径方向範囲を有する。
【００４８】
サブグループ９４４Ａ、９４４Ｂ、および９４４Ｃを有するマスク９００の第３の孔グループ９４４は、マスク３００の第３の孔グループ３４４に対応し、２つの孔グループの孔は類似している。サブグループ９４４Ａ、９４４Ｂ、および９４４Ｃはそれぞれ、１０個の孔の３つの列を有し、これらの列は、それぞれ約ｒ＝６．０”、ｒ＝６．３”、およびｒ＝６．６”またはマスク半径の約６９％、７２％、および７６％に位置する。第３の孔グループ９４４は、マスク９００の半径の約６７％〜約７７％の径方向範囲を有することができる。第３の孔グループ９４４の孔の角度範囲は、約ｒ＝３．６”またはマスク９００の半径の４１％に位置する曲率半径に対して約１０°とすることができる。
【００４９】
マスク９００の第４の孔グループ９４６は、それぞれ約ｒ＝３．３”、ｒ＝３．６”、ｒ＝４．１”、ｒ＝４．８”、およびｒ＝５．２”またはマスク９００の半径の約３８％、４１％、４７％、５５％、および６０％に位置する細長い孔の５つのリングを有し、各リングは、２４個の孔を有する。第４の孔グループ９４６の径方向範囲は、マスク９００の半径の約３５％〜約６５％とすることができる。第４の孔グループ９４６の孔の角度範囲は、約ｒ＝２”またはマスク９００の半径の約２３％に位置する曲率半径に対して約１５°とすることができる。
【００５０】
マスク９００の第５の孔グループ９４８は、それぞれ約ｒ＝２．６”および約ｒ＝２．０”またはマスク９００の半径の約２３％および３０％に位置する細長い孔の２つのリングを有し、各リングは、１２個の孔を有する。第５の孔グループ９４８の径方向範囲は、マスク９００の半径の約２０％〜約３２％とすることができる。第５の孔グループ９４８の孔の角度範囲は、約ｒ＝０．９”またはマスク９００の半径の約１０％に位置する曲率半径に対して約３０°とすることができる。
本発明の開示される実施形態は、粒子発生の低減ならびに基板およびチャッキングデバイスの摩耗の低減のための静電チャックアセンブリ向けの特徴のパターンを提供する。
【００５１】
一実施形態では、本明細書に記載の静電チャックアセンブリ、本明細書に記載の静電チャックアセンブリ向けの被覆を作るマスク、または本明細書に記載の静電チャックアセンブリ向けの被覆は、コンピュータ描画デバイスまたはコンピュータ表示デバイスによって可読のデータ構造で表すことができる。図１０は、一実施形態によるコンピュータ可読媒体１００２を有するデータシステム１０００の概略図である。コンピュータ可読媒体１００２は、マスク、静電チャックアセンブリ、および／または被覆を表すデータ構造１００４を収容することができる。データ構造１００４は、コンピュータファイルとすることができ、１つまたは複数の物品の構造、材料、テキスチャ、物性、設計、または他の特徴に関する情報を収容することができる。データ構造１００４はまた、コンピュータ描画デバイスまたはコンピュータ表示デバイスの選択された機能性に関与する設計情報および／またはコード、たとえばコンピュータ実行可能コードまたはデバイス制御コードなどの命令を収容することができる。データ構造１００４は、磁気メモリ、フロッピディスク、または任意の好都合な物理的記憶媒体などの物理的記憶媒体１００６上に記憶することができる。物理的記憶媒体１００６は、データ構造１００４によって表される物品をコンピュータスクリーン１００８または物理的描画デバイス１０１０上に描画するために、データシステム１０００によって可読とすることができ、物理的描画デバイス１０１０は、３Ｄプリンタなどの付加製造デバイスとすることができる。
【００５２】
図１１は、別の実施形態によるパッドの配置を有する静電チャック表面を作り出すためのマスク１１００の底面図を示す。マスク１１００は、マスク表面１１０５と、細長い開口１１１０、丸い開口１１１５、リフトピン孔開口１１２０、丸い開口１１２５、ならびに中心タップ開口１１３０および１１３５など、典型的にはチャック表面上の特徴の所望のパターンに対応する複数の開口とを有する。マスク１１００は、均一の厚さを有することができ、代替実施形態は、変動するマスク厚さを提供することができる。図５〜７に関して上述したように、これらの開口は、マスクを通して不均一のプロファイルを有することができる（たとえば、開口は、先細りさせることができ、または異なるプロファイルを有する断面を有することができる）。開口は、まっすぐな開口または湾曲した開口とすることができ、チャック表面上の特徴の所望の分布および配向を提供するように配置することができる。たとえば、細長い開口１１１０などの開口は、マスク表面１１０５の中心の周りに同心円状の円を形成するように配置することができ、それに対応して、静電チャック表面の中心の周りに同心円状の円で配置された隆起、メサ、またはパッドなどの特徴を作り出すことができる。
【００５３】
図１２は、マスク１１００の拡大底面図を示す。マスク表面１１０５ならびに細長い開口１１１０、リフトピン孔開口１１２０、および丸い開口１１２５などの開口を、図１２に見ることができる。開口間の距離は、たとえば所望のチャッキング力および／または熱伝達を有する特徴を提供するように優先的に選択することができる。一実施形態では、細長い開口１１１０などの開口は、同心円状の円で配置することができ、隣接円間に約０．１インチ〜約０．５インチの横方向距離（ｄ）を有することができる。一実施形態では、細長い開口１１１０の長さ（ｌ）はまた、約０．１インチ〜約０．５インチの範囲内に入ることができる。一実施形態では、同じ同心円状の円内の隣接する細長い開口１１１０間の長さ（ｌs）はまた、約０．１インチ〜約０．５インチの範囲内に入ることができる。
【００５４】
図１３は、マスク１１００の拡大底面図を示す。マスク表面１１０５、細長い開口１１１０、丸い開口１１１５、ならびに中心タップ開口１１３０および１１３５を、図１３に見ることができる。
図１４は、一実施形態による最小接触面積の特徴の配置を有する静電チャック表面１４００の上面図を示す。静電チャック表面１４００は、図１の静電チャックアセンブリ１２０に適用することができる。静電チャック表面１４００は、図１１〜１３に関して前述したマスク開口に対応する堆積させた材料の複数の特徴を有する。静電チャック表面１４００は、これらの特徴を形成するために堆積させたのと同じ材料の層を含むことができる。代替として、表面９０５は、堆積させた材料のどれも含まなくてもよい。特徴は、メサ２１５などの細長い特徴、丸い特徴１４１５および１４２５、ならびに中心タップ特徴１４３０および１４３５を含むことができる。表面１４００はまた、リフトピン孔開口１４２０を有することができる。これらの特徴は、概して、同心円状の円で配置することができ、特徴の最も外側の円は、図２Ａまたは図２Ｂの外周リング２２５などの外周リングを含むことができる。ガス溝２２０は、静電チャック表面１４００に沿ってメサ２１５間で実施することができる。ガス溝２２０はまた、同心円状の形状を有することができ、または表面１４００の中心から径方向などの異なる方向に延びることもできる。
【００５５】
表面１４００上の特徴の寸法および配置は、マスク１１００内の開口に直接対応することができる。したがって、一実施形態では、特徴は、同心円状の円で配置することができ、隣接円間に約０．１インチ〜約０．５インチの横方向距離を有することができる。メサ２１５などの細長い特徴の長さはまた、約０．１インチ〜約０．５インチの範囲内に入ることができる。同じ同心円状の円内のメサ２１５などの隣接する細長い特徴間の長さはまた、約０．１インチ〜約０．５インチの範囲内に入ることができる。上記のように、メサ高さｈMは、約１μｍ〜約１００μｍまたはより好ましくは約１μｍ〜３０μｍ、たとえば約１０μｍとすることができる。
【００５６】
図１５は、一実施形態による静電チャック表面上の隣接する特徴の横断面詳細図を示す。図１５に記載の特徴は、本明細書に記載の材料ならびに本明細書に記載のパターンおよびマスクを使用して、本明細書に記載の静電チャック表面のいずれかの上で、たとえば本明細書に記載の方法によって作られた任意の静電チャック表面上で実施することができる。静電チャック表面に対してさらなる摩耗の低減および粒子発生の低減を提供するために、材料層として表面上へ堆積させるべき材料組成物は、いくつかの特性に基づいて優先的に選択することができる。たとえば、改善された表面は、より大きい硬度、より大きい弾性係数、低減された摩擦係数、および／または低減された摩耗指数の１つまたは複数を呈することができる。一実施形態では、材料層は、窒化チタンを含むことができる。別の実施形態では、材料層は、知られているダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）組成物を含むことができ、これはＤＹＬＹＮ（商標）（Ｓｕｌｚｅｒ  Ｌｔｄ．の商標）などの市販の製品を含むことができる。
【００５７】
摩耗の低減および粒子発生の低減のための代替の材料組成物について、次に説明する。図示のように、本明細書に記載の最小接触面積の特徴とすることができる特徴１５００は、第１の厚さｈB1を有するターゲット材料のベース層１５０１を有することができる。ターゲット材料は、マスク開口を通って、表面１４００または静電チャック表面８００などの静電チャックの前面上へ導入することができ、表面全体にわたってより均等に分布させることができる（たとえば、チャンバ１００内で行われる加熱による）。ターゲット材料のこのベース層１５０１は、隣接する特徴（すなわち、隣接するメサ２１５）間に延びることができ、メサ高さｈMの測定に対する下限を画定することができる。代替実施形態では、隣接する特徴間に延びるターゲット材料は、ベース層の厚さ（ｈB1）より小さい厚さ（ｈB2）を有することができる。一実施形態では、特徴は、チタンのベース層を有する。
【００５８】
ベース層１５０１の上では、マスクを通して特徴上へ１つまたは複数の追加の層を堆積させることができる。追加の層は、個別に（すなわち、それぞれ層全体にわたって均一の特性を有する別個の層として）堆積させることができ、または１つもしくは複数の層にわたってグラデーション（すなわち、特性の段階的な変化）を有することができる。
ＰＶＤチャンバ内へ１つまたは複数の前駆体ガスを導入することによって、特徴のベース層上へ、高さｈ2を有する第２の層１５０２を堆積させることができる。概して、層内へ堆積させる各要素の濃度は、チャンバ内への前駆体ガスの供給速度に比例し、したがってこの供給速度を調整することによって制御することができる。
【００５９】
たとえば、チタン、炭素、ケイ素、および水素原子の組合せを所望の割合または所望の範囲内で含む第２の層１５０２を、特徴上へ堆積させることができる。この層を作り出すために使用される例示的な前駆体ガスは、シラン（ケイ素および水素原子を有する）、ならびにメタン、エタン、およびプロパン（それぞれ炭素および水素原子を有する）、または任意の他の適した炭化水素を含むことができる。一実施形態では、第２の層は、約１５％〜約３０％のケイ素原子など、約５％〜約５０％のケイ素原子の原子濃度を含むことができる。
引き続きこの例では、次に、第２の層１５０２と比較するとケイ素およびチタン原子の割合が低減された第３の層１５０３を、特徴１５００の第２の層１５０２上へ堆積させることができる。ケイ素の割合は、チャンバへの対応する前駆体ガス（すなわち、シラン）の供給を低減させることによって低減させることができ、チタンの割合は、ＰＶＤプロセスを遅くすることによって、たとえばターゲット電源によって送達される電力（またはマグネトロンへの電力）を低減させて、チャンバ内にプラズマを持続させるそれぞれの電界を低減させることによって低減させることができる。したがって、特徴の上部部分は、増大する割合の炭素原子を含有する。
【００６０】
一実施形態では、特徴１５００は、ほぼ１００％チタンのベースを有し、チタンの原子濃度は、特徴１５００の高さの中間でほぼゼロまで平滑に低減される。ケイ素および炭素の原子濃度は、特徴１５００のベースにおけるほぼゼロから特徴１５００の頂点における約３０％〜約８０％の炭素および約５％〜約５０％のケイ素まで、平滑に増大させることができ、残分は水素である。
開示する材料組成物は、ＤＹＬＹＮ（商標）または窒化チタンと比較すると、係数、硬度、および動作寿命の増大ならびに摩耗指数の減少を提供することが特に有益である。
上記の例について、個別の層の堆積として説明したが、代替として、この特徴は、１つの連続する堆積プロセスとして作り出すことができ、これらの層内の要素の濃度の変化は、段階的なものとすることができ、きちんと画定されなくてもよいことに留意されたい。
【００６１】
図１６は、一実施形態による図１５に関して上述した材料組成物を有する静電チャック表面１４００または静電チャック表面８００などの静電チャックの表面上に特徴を作り出す方法を示す。図１６の方法は、図１のチャンバおよび図３〜８または図１１〜１３のマスクとともに使用して、図１４の静電チャック表面１４００または図８の静電チャック表面８００を作り出すことができる。
この方法は、ブロック１６１０から始まり、ターゲット材料のベース層が、静電チャック表面の表面上に堆積させられる。たとえば、ターゲット電源は、不活性ガス（アルゴンなど）を使用してチャンバ内にプラズマを生じさせて持続させることができ、チャック表面上へのターゲット材料のスパッタ放出を引き起こすことができる。ターゲット材料のスパッタリングは、事前定義された期間にわたって継続することができる。一実施形態では、ターゲット電源は、１〜１３．５６ＭＨｚの近似周波数範囲内でチャンバ内へ約５〜１０ｋＷのＲＦ電力を送達することができ、ターゲット材料は、チタンとすることができ、事前定義された期間は、約１０秒とすることができる。代替実施形態は、電力の振幅または周波数（または、ＤＣ電力を提供する）、ターゲット材料、および時間量のいずれかを変動させることができる。
【００６２】
ブロック１６２０で、事前定義された期間が終わると、１つまたは複数の前駆体ガスをチャンバ内へ導入して、ある濃度のケイ素および炭素を含む第２の層をチャック表面上に堆積させることができる。この層を作り出すために、任意の適した前駆体ガスを導入することができる。これは、シラン（ケイ素および水素原子を有する）、ならびにメタン、エタン、およびプロパン（それぞれ炭素および水素原子を有する）の少なくとも１つ、または任意の他の適した炭化水素を含むことができる。たとえば、１０秒の期間にわたって２００標準立方センチメートル毎分（ＳＣＣＭ）の速度でチャンバ内へシランを導入することができ、その後、１０秒の期間にわたって２００ＳＣＣＭでチャンバ内へプロパンを導入することができる。代替実施形態は、異なるガス、異なる流量、異なる時間量、およびガスの異なる導入順序（または、場合によってはガスの同時導入）のいずれかを提供することができる。
【００６３】
ブロック１６３０で、堆積されているターゲット材料の濃度を減少させることによって、チャック表面上へ第３の層を堆積させることができる。実質上同時に、堆積されているケイ素の濃度を低減させることもでき、堆積されている炭素の濃度を増大させることができる。ターゲット材料の濃度は、ターゲット電源によって送達される電力を低減させることによって低減させることができ、ケイ素および炭素の濃度は、チャンバ内へのそれぞれの前駆体ガスの供給速度を変化させることによって調整することができる。たとえば、ターゲット電源の出力は、２０秒の期間にわたって１０ｋＷからゼロへ減少させることができ、プロパン前駆体ガスの流入は、４０秒にわたって最高２００ＳＣＣＭまで増加させることができ、シランの流入は、同じ４０秒の期間中にゼロまで段階的に低減させることができる。これらの調整は、概して、特徴の上部部分内でターゲット材料およびケイ素の濃度を段階的に減少させるが、同じ部分内の炭素原子の割合は増大する。特徴の最も上の部分は、ターゲット材料およびケイ素を完全に欠くことができ、炭素および／または水素原子から構成することができる。
【００６４】
使用することができる他のケイ素前駆体には、ジシランおよびトリシランなどのより高位のシラン、アルキルシランなどのオルガノシラン、たとえばメチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、およびテトラメチルシランが含まれる。オルガノジシランおよびトリシランを使用することもできる。
【００６５】
本発明の開示される実施形態は、粒子発生の低減ならびに基板およびチャッキングデバイスの摩耗の低減を提供することを対象とする、静電チャックアセンブリ向けの特徴のパターン、材料組成物、および材料組成物を作製する方法を提供する。
上記は本発明の実施形態を対象とするが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明の他のさらなる実施形態を考案することができる。
【図１】
0006684710.tif 000003
【図２Ａ】
0006684710.tif 000004
【図２Ｂ】
0006684710.tif 000005
【図３】
0006684710.tif 000006
【図４Ａ】
0006684710.tif 000007
【図４Ｂ】
0006684710.tif 000008
【図５】
0006684710.tif 000009
【図６】
0006684710.tif 000010
【図７】
0006684710.tif 000011
【図８】
0006684710.tif 000012
【図９】
0006684710.tif 000013
【図１０】
0006684710.tif 000014
【図１１】
0006684710.tif 000015
【図１２】
0006684710.tif 000016
【図１３】
0006684710.tif 000017
【図１４】
0006684710.tif 000018
【図１５】
0006684710.tif 000019
【図１６】
0006684710.tif 000020