(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体ウェーハを処理するプラズマ反応器のためのガス分配板電極を提供する。【解決手段】本考案は、半導体ウェーハを処理するためのプラズマ反応器に具現化され、前記反応器は、チャンバ１００内の前板及び前板の外部側面上の後板を含むガス分配板１１０を有し、前記ガス分配板は、後板近傍のガスマニホルド１７０を備え、後板及び前板は、互いに結合されて組立体を形成する。前記組立体は、前板を貫通してチャンバと連通する孔のアレー、及び、後板を貫通してマニホルドと孔のうちの少なくとも１つとの間に連通する少なくとも１つのガス流量制御オリフィスを含み、前記オリフィスは、この少なくとも１つの孔に対してガス流量を決定する直径を有する。更に、パックのアレーが、孔のアレーと少なくともほぼ一致して孔のそれぞれの中に配置され、前板を通ってチャンバに入るガス流に対する環状ガス通路を形成し、環状ガス通路の各々は、オリフィスと一線に並ばない。【選択図】図１
0003114739.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
前面と、後面と、各々が前記後面から前記前面に貫通して延びる複数の孔とを有する前板と、
前面と、後面と、複数のガス入口オリフィスとを有する後板と、
を含み、
前記後板の前記前面は、交互する突出区域及び凹部区域によって特徴付けられ、
各オリフィスは、前記後板の前記後面から前記後板の前記前面の前記凹部区域の対応する凹部区域まで前記後板を貫通して延び、
前記突出区域は、前記後板の各突出区域が前記前板の前記孔の１つの内にあるように、かつ、前記突出区域及び前記孔が前記前板を通って延びる複数の環状ガス通路を集合的に形成するように、前記後板の前記前面を前記前板の前記後面に隣接して位置決めさせるように配置される、
ことを特徴とするガス分配板組立体。
【請求項２】
各環状ガス通路は、第１の半径によって特徴付けられ、
各オリフィスは、第２の半径によって特徴付けられ、
前記第１の半径は、前記第２の半径よりも実質的に大きい、
ことを特徴とする請求項１に記載のガス分配板組立体。
【請求項３】
各環状ガス通路は、前記ガス入口オリフィス及び前記環状ガス通路の両方を通って流れる任意のガスが、前記環状ガス通路を通るよりも前記オリフィスを通る速度の方がはるかに速くなるのに十分なほど大きな開口部を有することを特徴とする請求項１に記載のガス分配板組立体。
【請求項４】
各オリフィスは、前記後板の前記後面及び前記前面に、それぞれ第１の端部及び第２の端部を有し、
前記ガス入口オリフィスは、前記オリフィスの前記第２の端部が、前記後板の前記前面の上に分布された２次元アレーの形で均等な間隔を有するように配置される、
ことを特徴とする請求項１に記載のガス分配板組立体。
【請求項５】
前記後板及び前板は、シリコンカーバイドで構成されることを特徴とする請求項１に記載のガス分配板組立体。
【請求項６】
前記後板及び前板は、黒鉛で構成されることを特徴とする請求項１に記載のガス分配板組立体。
【請求項７】
前記後板及び前板は、シリコン処理された外側層を有する黒鉛で構成されることを特徴とする請求項１に記載のガス分配板組立体。
【請求項８】
前面と、後面と、各々が前記後面から前記前面に貫通して延びる複数の開口部とを有する前板と、
前面と、後面と、複数のガス入口オリフィスとを有する後板と、
を含み、
前記後板の前記前面は、交互する突出区域及び凹部区域によって特徴付けられ、
各オリフィスは、前記後板を貫通して延び、前記後板の前記後面に第１の端部、及び前記後板の前記前面の前記凹部区域のうちの１つに第２の端部を有し、
前記オリフィスは、前記後板の各オリフィスの前記第２の端部が、前記前板のいずれの前記開口部からも前記前板の前記後面と平行な方向にオフセットされるように、前記後板の前記前面を前記前板の前記後面に隣接して位置決めさせるように配置される、
ことを特徴とするガス分配板組立体。
【請求項９】
前記ガス入口オリフィスは、前記オリフィスの前記第２の端部が、前記後板の前記前面の上に分布された２次元アレーの形で均等な間隔を有するように配置される、
ことを特徴とする請求項８に記載のガス分配板組立体。
【請求項１０】
前記後板及び前板は、シリコンカーバイドで構成されることを特徴とする請求項８に記載のガス分配板組立体。
【請求項１１】
前記後板及び前板は、黒鉛で構成されることを特徴とする請求項８に記載のガス分配板組立体。
【請求項１２】
前記後板及び前板は、シリコン処理された外側層を有する黒鉛で構成されることを特徴とする請求項８に記載のガス分配板組立体。
【請求項１３】
（ａ）前面と、後面と、複数の開口部とを有する前板、
を含み、
（ｉ）各開口部は、前記前板の前記後面から前記前面に前記前板を貫通して延び、
（ｉｉ）前記前板の前記後面は、前記開口部の各々の間に延びる中実表面区域を有し、
（ｂ）前面と、後面と、複数のガス入口オリフィスとを有する後板、
を更に含み、
（ｉ）前記後板の前記前面は、交互する突出区域及び凹部区域によって特徴付けられ、
（ｉｉ）各オリフィスは、前記後板を貫通して延び、前記後板の前記後面に第１の端部、及び前記後板の前記前面の前記凹部区域のうちの１つに第２の端部を有し、
（ｉｉｉ）前記オリフィスは、各オリフィスの前記第２の端部が、前記前板の前記後面の前記中実表面区域と位置合わせされるように、前記後板の前記前面を前記前板の前記後面に隣接して位置決めさせるように配置される、
ことを特徴とするガス分配板組立体。
【請求項１４】
前面と、後面と、各々が前記後面から前記前面に貫通して延びる複数の開口部とを有する前板と、
前面と、後面と、複数のガス入口オリフィスとを有する後板と、
を含み、
前記後板の前記前面は、交互する突出区域及び凹部区域によって特徴付けられ、
各オリフィスは、前記後板を貫通して延び、前記後板の前記後面に第１の端部、及び前記後板の前記前面の前記凹部区域のうちの１つに第２の端部を有し、
前記オリフィスは、前記後板の各オリフィスの前記第２の端部が、前記前板の前記オリフィスに最も近い少なくとも２つの開口部から等距離であるように、前記後板の前記前面を前記前板の前記後面に隣接して位置決めさせるように配置される、
ことを特徴とするガス分配板組立体。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、半導体ウェーハを処理するプラズマ反応器のためのガス分配板電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体マイクロ電子回路の製造で使用されている様々な種類のプラズマ反応器では、半導体工作物の上に重なる反応器チャンバ天井における大型のＲＦ電極が必要である。一般的に、工作物は、導電ペデスタル上に支えられた半導体ウェーハである。ＲＦ電力は、支持ペデスタルに印加され、天井即ち頭上電極は、対向電極である。いくつかの反応器では、支持ペデスタルに印加されたＲＦ電力は、プラズマソース電力（プラズマイオン密度を決める）であり、プラズマバイアス電力（ウェーハ表面でのイオンエネルギを決める）でもあり、他の反応器では，ウェーハペデスタル以外のＲＦ電力アプリケータは、プラズマソース電力を供給し、同時にウェーハペデスタルに印加されたＲＦ電力は、プラズマＲＦバイアス電力としてのみ機能する。例えば、プラズマソース電力は、誘電アンテナによって印加することができ、又は、天井電極によって印加することができる。従って、天井電極は、ウェーハ支持ペデスタルに印加されたＲＦ電力のための接地対向電極とすることができるか、又は、独立したＲＦ電力発生器に接続されて、独立ＲＦ電力アプリケータとして機能することができる。いずれの場合においても、最も均一な処理ガスの分配は、天井から処理ガスを導入することによって得られる。これには、天井電極がガス分配板であることが必要である。
【０００３】
プラズマ反応器、特に半導体エッチング処理及び他の半導体処理に使用されるプラズマ反応器において、ウェーハ表面全体に亘る処理ガスの分配の均一性を向上させる必要性が依然として存在する。この必要性は、マイクロ電子回路の素子形状の継続する小型化、及び一部のものは０．１５ミクロンに近づいている形態の最小サイズから生じるものである。このような小さな素子形状は、ほとんどの場合、マイクロプロセッサのクロック速度の高速化に対する要望によって決められ、このような形状には、エッチング速度、ウェーハ表面全体に亘るエッチング均一性、及び損傷が発生しないエッチングの相応の向上が必要とされる。これまでは、比較的大型の形態サイズを有する素子については、プラズマ反応器頭上天井電極／ガス分配板内の単一ガス入口によって適当な処理ガス分配の均一性が得られていた。単一入口は、所要ガス流要件を満足するために必然的に大型になるであろう。
【０００４】
このような大型の入口に関する１つの問題は、プラズマが入口から入り易くなり、入口内でのアーク放電つまりプラズマによる照射を引き起こすことである。このようなアーク放電により、分配板が損傷するか、及び／又は、入口が大きくなって電力が消費される。また、入口周りの板材料のスパッタリングにより、スパッタリングの副産物によるプラズマの汚れが発生する可能性がある。孔が大きければ、最大電場が孔の中心近傍に発生し、これが、プラズマによる照射つまりアーク放電が始まる位置となる可能性が最も高い。単一ガス入口を有する反応器について提案された１つの解決策は、ガスを孔中心部の強烈な電場から遠ざけておくために、孔の中心部にディスク又はパックを並置することであった（ダン・メイダンに付与された米国特許第６，８８５，３５８号）。しかし、超小型サイズの形態を組み込む現行の素子形状では、ウェーハ表面全体に亘るはるかに優れた処理ガス分配時の均一性が必要とされる。その結果、天井ガス分配板内の単一ガス分配入口即ちオリフィスでは、必要とされるガス分配時の均一性を得るためには不適当である。従って、頭上ガス分配板は、現行ではガス分配板を貫通する小孔即ちオリフィスを何千も穿孔することによって作られている。このような多数のオリフィスを空間分布させることにより、ウェーハ表面全体に亘るガス分配時の均一性が向上する。各孔を小型化することにより、プラズマが孔に入る可能性が少なくなる。
【０００５】
残念ながら、ガスを孔中心部近傍の高強度電場から遠ざけておくために、何千もの孔のそれぞれの中心部に個々のパックを置く即ち保持することは実際的ではない。従って、プラズマアーク放電を低減するために、ガス入口孔は、最小径であり、かつ均一なガス分配を保証するため、孔間の公差は小さな寸法以内であるべきである。このような多数の孔を穿孔することは経費がかさむことである。これは、孔がこのような高いアスペクト比を有さなければならず、非常に硬質の材料（シリコンカーバイドなど）を貫通するように穿孔しなければならず、また、鋭い孔縁部を回避しなければならないからである。更に、このように正確に寸法取りされた孔が正に必要であるというのは、孔のサイズが孔縁部のプラズマスパッタリングによって大きくなるにつれて性能が容易に落ちるという意味である。天井表面全体に亘るプラズマイオン密度分布により、一部の孔は、他の孔よりも速い速度で広がることになり、その結果、ウェーハ表面全体に亘って非常に均一なガス分配を最初に有したガス分配板が、最終的には所要の均一性をもたらさなくなる。
【０００６】
別の問題は、より高速のエッチング速度の必要性が、密度の高いプラズマを得るためにより小さなウェーハ／天井間ギャップを決めているということである。ガスオリフィスが小さいと、得られるガス流は非常に速いものになる。従って、このようにして得られた高速ガス流は、狭いウェーハ／天井間ギャップ内で非常に狭く平行化することができるので、ガス分配板内の孔間間隔は、ウェーハ表面でのガス密度に相応の山と谷を、また、ウェーハ表面全体に亘るエッチング速度に相応の非均一性を生じる。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６，８８５，３５８号
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００８】
その結果、電極又は対向電極として機能し、ガス注入通路でプラズマ放電を受けにくく、ガス注入速度が速くなく、かつ、ガス分配の均一性及び速度がガス注入通路の拡大により影響を受けない頭上ガス分配板に対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本考案は、半導体ウェーハを処理するためのプラズマ反応器に具現化され、この反応器は、チャンバ内の前板及び前板の外部側面上の後板を含むガス分配板を有し、このガス分配板は、後板近傍のガスマニホルドを備え、後板及び前板は、互いに結合されて組立体を形成する。この組立体は、前板を貫通してチャンバと連通する孔のアレー、及び、後板を貫通してマニホルドと孔のうちの少なくとも１つとの間に連通する少なくとも１つのガス流量制御オリフィスを含み、このオリフィスは、この少なくとも１つの孔に対してガス流量を決定する直径を有する。更に、パックのアレーが、孔のアレーと少なくともほぼ一致して孔のそれぞれの中に配置され、前板を通ってチャンバに入るガス流に対する環状ガス通路を形成し、環状ガス通路の各々は、オリフィスと一線に並ばない。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１を参照すると、プラズマ反応器は、反応器チャンバ円筒形側壁１０５、天井１１０、及び床部１１５で境界が設けられた真空チャンバ１００を含む。真空ポンプ１２０は、真空チャンバ内の真空状態を所望のチャンバ圧力に維持する。半導体ウェーハ即ち工作物を支持するためのウェーハ支持ペデスタル１２５は、ウェーハ１３０が天井１１０に向くようにチャンバ１００の底部に配置される。ウェーハ支持ペデスタル１２５は、ペデスタル１２５が電極即ちＲＦ電力アプリケータの役目をすることができるようにするための導電素子を有する。このために、ＲＦ発生装置１３５は、ＲＦインピーダンス整合回路１４０を通じてペデスタル１２５に接続される。天井１１０は、図示する実施形態では導体であり、天井１１０がウェーハペデスタル１２５の対向電極の役目をすることができるようにＲＦ発生装置１３５のＲＦ戻り端子に接続される。いくつかの種類の反応器においては、別のＲＦ発生装置１４５をＲＦインピーダンス整合回路１５０を通じて天井１１０に接続することができ、その結果、天井１１０は、別のＲＦ電力アプリケータの役目をする。この場合、２つのＲＦ発生装置１３５、１４５の周波数は、２つのＲＦ発生装置１３５、１４５が独立して機能するように非常に異なる。
【００１１】
処理ガスは、天井１１０の多くの均一に離間されたガス注入口１６０を通じて注入することにより、ウェーハ１３０の上面全体に亘って最大のガス分配均一性が得られるように導入される。従って、天井１１０は、ガス分配板である。ガス供給源即ち供給装置１６５は、天井／ガス分配板１１０内のガスマニホルド１７０に結合されており、ガスマニホルド１７０は、注入口１６０の各々にガスを供給する。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、ガス分配板１１０の注入口１６０は、２つの平行な平板から、即ち、個別に製造され（図２Ａ）てその後互いに結合される（図２Ｂ）後板２０５及び前板２１０にから形成される。後板２０５が上になり、前板２１０は、底にあって真空チャンバ１００の内部でプラズマに面する。後板２０５は、底面の比較的大きな円筒形開口部２１５のアレーから成り、一方、前板２１０は、開口部２１５のアレーに適合する円筒形パック２２０のアレーから成る。図２Ｂに示すように、前板２１０のパック２２０は、後板２０５の開口部２１５内に嵌合し、各開口部２１５と合いパックとの間の隙間が、その間の環状のギャップを形成し、その環状のギャップがガス注入口１６０である。後板２０５内のガス供給オリフィス２３０は、所望の正確なガス流量が得られる大きさであり、ガスマニホルド１７０から垂直に延び、環状ガス注入口１６０と後板２０５と重ね合わせる。ガス分配板１１０は、ウェーハ表面全体に亘って空間的に均一なガス分配を達成するために数百又は数千の環状注入口１６０のアレーから成ることから、注入口１６０は、ほとんどの場合、多すぎるガス流を許すであろう。従って、細かく大きさが決められたオリフィス２３０により、所要の流量制御が得られる。
【００１２】
重要な点として、各オリフィス２３０は、それぞれのパック２２０と後板２０５との間の水平なギャップに面し、その結果、ガスは、強制的にギャップ２３５に入るように急な方向転換を行い、また、環状注入口１６０に入るように更に急な方向転換を行う。環状注入口１６０内で上方に移動するチャンバ内のプラズマが環状注入口１６０内のガス分配板面及び水平ギャップ２３５との衝突によって消滅されることになくこれらの方向転換の両方を行うことは、不可能ではないにしても困難である。結果的に、正確な大きさのオリフィス２３０は、プラズマスパッタリングから保護される。これにより、環状注入口１６０のみが、プラズマスパッタリング即ち攻撃による寸法の歪を受ける。しかし、環状注入口１６０の面積は非常に大きいので、プラズマスパッタリングでは注入口間の面積の差は小さなものであり、その結果、ウェーハ表面全体に亘るガス分配の均一性は、実質的にはこのような変動の影響を受けない。更に、図２Ａ及び図２Ｂの実施形態において、ガス流量の均一性は、オリフィス２３０のみの均一性で決まり、その結果、様々な環状注入口１６０の大きさの変動は、実質的にはガス流量の均一性に影響を与えない。従って、ガス分配板１１０の性能は、プラズマスパッタリング即ち攻撃による変動には実質的に影響されず、これは大きな利点となっている。
【００１３】
一実施形態において、後板２０５及び前板２１０は、シリコンカーバイドで形成され、シリコンカーバイド製造における既存の技術を用いて互いに結合される。ガス分配板１１０の材料としてのシリコンカーバイドの使用に対する１つの利点は、このような材料は、ハロゲン含有処理ガス及びプラズマ種などの特定の処理ガス及びプラズマ種による影響を実際的には受けないということである。また、シリコンカーバイドは、シリコン半導体ウェーハ処理に比較的適合性があり、その結果、このような材料のプラズマスパッタリングによる汚れは、アルミニウムなどの他の材料ほど有害なものではない。
【００１４】
環状ガス注入口１６０の他の利点は、各パック２２０が、プラズマイオン及びガスを電場が最大である各開口部２１５の中心から遠ざけておくということである。この特徴は、アーク放電又はプラズマ照射を防ぐのに効果的である。ガス分配板１１０の２枚板構造２０５、２１０により、孔の各中心部に設置される数百又は数千もの孔２１５及びパック２２０のコスト効率の良い製造が可能になる。従って、本考案は、プラズマスパッタリングによる長期的な磨耗の影響を受けないと同時に、最小のプラズマアーク放電で超大型ウェーハ（１０インチから２０インチ径）上の極めて微細な素子形態（例えば、０．１５ミクロン）を処理するためのガス分配均一性が十分な経済的ガス分配板を提供する。
【００１５】
別の利点は、比較的大きな環状開口部１６０で、ガス注入速度がかなり遅くなるということである。各々の微細なオリフィス２３０によって水平ギャップ２３５に入り込む非常に高速のガス流が生じるが、水平ギャップ２３５を通りかつ大きな環状注入口１６０を通る通路によってガス流が低速化する。その結果、前板２１０の底部からのガス流は、はるかに均一なものであり、高速の狭いガス流やプラズマ噴射流がない。従って、ウェーハ／天井間ギャップが小さくても、ガス分配板１１０を用いたウェーハ表面でのガス分配には空間的な不均一性は発生せず、重要な利点となる。
【００１６】
以上挙げた利点の多くは、高プラズマイオン密度が可能な高電力プラズマ反応器で遭遇する問題と関係がある。これらの問題の１つは、ウェーハ表面全体に亘る高プラズマイオン密度が、プラズマをより効果的に閉じ込めるために、一部の反応器において小さなウェーハ／天井間ギャップによって達成されることである。上述の通り、ガス分配板１１０では、環状注入口１６０が大型であるために、このような小さなギャップ内で均一なガス分配が得られる。これらの問題の別の１つは、高プラズマイオン密度は、プラズマソース電力を天井即ち頭上ガス分配板に印加することによって一部の反応器で達成されるが、これにより、ガス注入口でアーク放電が発生するということである。上述の通り、ガス分配板１１０は、アーク放電を抑制又は防止するために電場が最大である各孔２１５の周辺部近傍にガスを閉じ込めるパック２２０を含む。従って、ガス分配板１１０は、高密度プラズマ反応器での使用に本質的に適するものである。
【００１７】
図３Ａ、図３Ｂ、及び図４は、図２Ａ及び図２Ｂの実施形態の一実施例を示す。図３Ａは、パック２２０のアレーを有する前板２１０が、パック２２０で形成されてそれらを固定アレーに保持する長手方向アーム及び横方向アームのウェブから成ることを示す。図３Ｂ及び図４を参照すると、後板２０５は、板２０５、２１０が互いに結合された時に長手方向及び横方向アーム３１０、３１５を受け取る長手方向チャンネル３２０及び横方向チャンネル３２５を有する。パック２２０は、それぞれの孔２１５の中心部に位置し、水平ギャップ２３５及び環状注入口１６０によって後板２０５から離間されており、従って、後板２０５には接触しない。後板２０５と前板２１０との接触は、対応する長手方向及び横方向チャンネル３２０、３２５にぴったり嵌合する長手方向及び横方向アーム３１０、３１５に沿って起こる。これらの接触面に沿って、２つの板２０５、２１０が互いに結合される。上述の通り、２つの板がシリコンカーバイド材料である場合、この結合は、標準的なシリコンカーバイド結合技術を用いて行われる。
【００１８】
図５は、単一のオリフィス２３５ａが隣接する環状ガス注入口１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃのグループにガスを供給する実施形態を示す。単一オリフィス２３５ａは、中央の環状ガス注入口１６０ｂに水平ギャップ２３５ｂを通じて直接ガスを供給し、隣接する環状注入口１６０ａ、１６０ｃには、隣接する環状注入口１６０ａ、１６０ｃを中央の環状注入口１６０ｂに接続する内部チャンネル５０５、５１０を通じてガスを供給する。この実施形態の１つの利点は、後板２０５に穿孔すべき細かく大きさが決められたオリフィス２３５の数が大幅に減少するということである。
【００１９】
図６は、後板６００が平行な横方向スロット６０５を有し、前板６１０が孔６１５及びパック６２０のアレーを有する実施形態を示す。円形の孔６１５及び円筒形パック６２０は、対応する環状ガスポート６１６を構成するように同心円で配置される。スロット６０５は、孔６１５及びパック６２０のそれぞれの列に位置合わせされている。各スロット６１５の幅は、各孔６１５の直径を下回る（例えば、半分よりも小さい）。各スロット６１０が、孔６１５のアレーのそれぞれの中心部に位置するように、前板６１０と後板６００とは、互いに結合される。図７の断面図を参照すると、得られる各孔６１５と位置合わせされたガス通路は、図７に実線で示されている一対の弓状スロット６３０ａ、６３０ｂから成る。処理ガスは、後板６００を貫通する単一の細かなオリフィス６３５によって各スロット６０５に供給される。オリフィス６３５の直径は、所要のガス流量が得られるように選択される。
【００２０】
図６及び図７の実施形態は、パック６２０と後板６００との間に水平ギャップ（例えば、図２の水平ギャップ２３５）がないために形成し易くなっている。その代わりに、板６００、６１０の間の結合が、隣対向表面全体に沿って形成される。パック６２０は、同様にその上面全体に亘って板６００の底面と結合されている。このような結合が行われていないパック６２０の上面の唯一の区域は、狭いスロット６０５に面する区域である。
【００２１】
上述の実施形態において、パック６２０は、前板及び後板６１０、６００の間のガス流を後板６００の流れパターンから前板６１０の環状流パターンに変形させるための流れ転換(diversion)要素として機能する。流れパターンは、第１の半径（すなわち、上部オリフィス６３５の半径）に対応し、環状パターンは、第１の半径よりも大きい第２の半径（すなわち、各環状開口部６６０の半径）に対応する。流れ転換要素６２０は、（ａ）各オリフィス６３５内の流れパターンの垂直流から、（ｂ）第１の半径（各オリフィス６３５の）から第２の半径（対応する環状開口部６６０の）への水平流まで、及び（ｃ）対応する各環状開口部６６０内の垂直流までのガス流の急激な変化を誘導する。
【００２２】
図８Ａから図８Ｄは、モノリシックシリコンカーバイド片として図６及び図７のガス分配板を作製するための一方法を示す。図８Ａにおいて、後板６００は、燒結シリコンカーバイドで形成され、スロット６０５が板６００内に切削される。図８Ｂにおいて、黒鉛インサート８０５が、スロット６０５に入れられている。図８Ｃにおいて、前板６１０は、後板６００の底面６００ａ上へのシリコンカーバイドの化学蒸着によって形成される。その後、黒鉛インサートは、黒鉛材料が燃え尽きてしまうまで組立体全体を加熱することによって全て取り除き、スロット６０５は、図８Ｄに示すように空の状態になる。図８において、環状開口部６６０のアレーは、図６に示す孔６１５及びパック６２０に対応する前板６１０の厚み全体を通じて完全に切削される。図８Ｄはまた、上述の段階の１つの間に切削することができるオリフィス６３５を示す。
【００２３】
図９Ａから図９Ｄは、モノリシックシリコンカーバイド片として図６及び図７のガス分配板を作製する別の方法を示す。図９Ａにおいて、後板６００は、燒結シリコンカーバイドで形成され、スロット６０５が板６００内に切削される。更に、幅広く浅いチャンネル８１０が、各スロット６０５に沿って中央に、かつ各スロット６０５と平行に後板６００内に形成される。図９Ｂにおいて、シリコンカーバイドインサート８１５は、幅広く浅いスロット８１０内に入れられている。図９Ｃにおいて、前板６１０は、後板６００の底面６００ａ上に化学蒸着によって形成される。図９Ｄにおいて、環状開口部６６０のアレーは、図６に示す孔６１５及びパック６２０に対応する前板６１０及びシリコンカーバイドインサート８１５の組み合わせた厚みを貫通して切削される。
図１０は、後板６００及び前板６１０が共に陽極酸化アルミニウムで形成される更に別の実施形態を示す。陽極酸化により、後板６００上にアルミナ薄膜６００−１が、また前板６１０上にアルミナ薄膜６１０−１が生成される。陽極酸化層により、アルミニウム板がプラズマから保護される。
【００２４】
本考案を天井ガス分配板が電極として機能すべき（従って、導電材料を備える）実施形態を参照しながら説明したが、本考案の分配板は、ガス分配板が電極として機能しない用途にも十分に適する。
天井ガス分配板が頭上電極として機能する実施形態においては、上述の通り、それは、シリコンカーバイドで構成することができる。ガス分配板がシリコンカーバイドを下回る抵抗率（０．００５〜１．０オーム−センチメートル）を有することが望まれる場合、シリコンカーバイド板６００、６１０の各々は、図１１に示すように、板の中心を通りかつそれぞれの板と共面である薄い非常に導電性の高い黒鉛層９１０、９２０を有するように作製することができる。これは、各板６００、６１０を黒鉛板として形成することによって達成される。各黒鉛板は、図６及び図７を参照しながら先に説明した構造的特徴を形成するように機械加工される。その後、各黒鉛板６００、６１０は、従来の技術を用いてシリコン処理される。しかし、シリコン処理は、黒鉛板を黒鉛の外面を超えて限定された深さまでシリコン処理するために部分的にしか実行されない。これにより、黒鉛の内部はシリコン処理されないままとなり、これは、シリコンカーバイド板６００、６１０内に密封された黒鉛層９１０、９２０に対応する。黒鉛層９１０、９２０は、シリコンカーバイドを約１桁下回る抵抗率を有する。黒鉛層９１０，９２０は、シリコンカーバイド内に完全に密封されるのでプラズマから保護される。
図２Ａ及び図２Ｂのガス分配板は、シリコンカーバイドから形成されると説明したが、その代わりに、シリコンから形成されてもよい。
本考案を好ましい実施形態を参照しながら詳細に説明したが、本考案の精神及び範囲から逸脱することなくその変形及び変更を為し得ることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本考案を具現化したプラズマ反応器の簡素化された切欠断面側面図である。
【図２Ａ】第１の実施形態による図１のプラズマ反応器のガス分配板の部分拡大断面側面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに対応するプラズマ反応器の組み立てられたガス分配板の側面図である。
【図３Ａ】図２Ｂのガス分配板の前板の一実施例の平面図である。
【図３Ｂ】本実施例による後板に結合された図３Ａの前板の平面図である。
【図４】図３Ｂの線４−４に対応する図３Ｂの組立体の断面側面図である。
【図５】第２の実施形態による図１のプラズマ反応器のガス分配板の断面側面図である。
【図６】第３の実施形態による図１のプラズマ反応器のガス分配板の切欠部分拡大斜視図である。
【図７】図６の線７−７に対応する断面図である。
【図８Ａ】図６のガス分配板を作製するための第１の工程を示す、図６のガス分配板の一部分の連続した切欠部分側面図の１つである。
【図８Ｂ】図６のガス分配板を作製するための第１の工程を示す、図６のガス分配板の一部分の連続した切欠部分側面図の１つである。
【図８Ｃ】図６のガス分配板を作製するための第１の工程を示す、図６のガス分配板の一部分の連続した切欠部分側面図の１つである。
【図８Ｄ】図６のガス分配板を作製するための第１の工程を示す、図６のガス分配板の一部分の連続した切欠部分側面図の１つである。
【図９Ａ】図６のガス分配板を作製するための第２の工程を示す、図６のガス分配板の一部分の連続した切欠部分側面図の１つである。
【図９Ｂ】図６のガス分配板を作製するための第２の工程を示す、図６のガス分配板の一部分の連続した切欠部分側面図の１つである。
【図９Ｃ】図６のガス分配板を作製するための第２の工程を示す、図６のガス分配板の一部分の連続した切欠部分側面図の１つである。
【図９Ｄ】図６のガス分配板を作製するための第２の工程を示す、図６のガス分配板の一部分の連続した切欠部分側面図の１つである。
【図１０】第３の実施形態による図１のプラズマ反応器のガス分配板の断面側面図である。
【図１１】図１０に示すものの代替ガス分配板の断面側面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１００  真空チャンバ
１０５  反応器チャンバ円筒形側壁
１１０  天井、ガス分配板
１２５  ウェーハ支持ペデスタル
１３０  ウェーハ
１３５、１４５  ＲＦ発生装置
１６０  ガス注入口
１７０  ガスマニホルド
【図１】
0003114739.tif 000003
【図２Ａ】
0003114739.tif 000004
【図２Ｂ】
0003114739.tif 000005
【図３Ａ】
0003114739.tif 000006
【図３Ｂ】
0003114739.tif 000007
【図４】
0003114739.tif 000008
【図５】
0003114739.tif 000009
【図６】
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【図７】
0003114739.tif 000011
【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
0003114739.tif 000013
【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
0003114739.tif 000015
【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０】
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【図１１】
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