(57)【要約】【課題】プラズマ処理システム用の改良された上部電極を提供する。【解決手段】プラズマ処理システム用の上部電極２２は、電極板２４と、電極板２４に結合された堆積シールド２６とを含む。電極板２４は、上部電極２２を上部アセンブリ２０に結合する第１の面８２と、プラズマ面９０と電極板２４をプラズマ処理システムに係合させる係合面９２とを含む第２の面８８と、周辺エッジ９４と、第１の面８２及び第２の面８８に結合された複数のガス注入オリフィス１００とを含む。堆積シールド２６は、プラズマ面９０と隣接する内面７２と、係合面９２と隣接する外面７４と、末端リップ面７８を含む末端面７６とを有する円筒壁７０を含む。プラズマ面９０、内面７２、及び末端リップ面７８を含む、上部電極２２の露出面１４５に保護バリア１５０が結合される。
2006501609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理システム用の上部電極であって、
前記上部電極を上部アセンブリに結合する第１の面と、プラズマ面と前記電極板を前記プラズマ処理システムに係合させる係合面とを含む第２の面と、周辺エッジと、前記第１の面及び前記第２の面に結合された複数のガス注入オリフィスとを具備する電極板と、
前記電極板に結合されると共に、前記プラズマ面と隣接する内面と、前記係合面と隣接する外面と、末端リップ面を含む末端面とを有する円筒壁を具備する堆積シールドと、
前記上部電極の露出面に結合された保護バリアと、前記露出面は、前記プラズマ面、前記内面、及び前記末端リップ面を含むことと、
を具備する上部電極。
【請求項２】
前記電極板は、前記第１の面に結合されると共に、前記処理ガスを受け且つ前記処理ガスを前記複数のガス注入オリフィスへ分配するように構成されたプレナム凹部を更に具備する請求項１に記載の上部電極。
【請求項３】
前記電極板は、前記第１の面に結合されると共に、前記電極板を前記上部電極にシールするように構成された第１のシール部及び第２のシール部の少なくとも１つを更に具備する請求項１に記載の上部電極。
【請求項４】
前記電極板は、診断システムを前記プラズマ処理システムに結合する診断ポートと、前記診断ポートを前記上部電極にシールする第４のシール部とを更に具備する請求項１に記載の上部電極。
【請求項５】
前記保護バリアは、Ａｌ２Ｏ３を具備する請求項１に記載の上部電極。
【請求項６】
前記保護バリアは、Ａｌ２Ｏ３とＹ２Ｏ３との混合物を具備する請求項１に記載の上部電極。
【請求項７】
前記保護バリアは、ＩＩＩ族元素及びランタノイド系元素の少なくとも一方を含む化合物を具備する請求項１に記載の上部電極。
【請求項８】
前記ＩＩＩ族元素は、イットリウム、スカンジウム、及びランタンの少なくとも１つを具備する請求項７に記載の上部電極。
【請求項９】
前記ランタノイド系元素は、セリウム、ジスプロシウム、及びユーロピウムの少なくとも１つを具備する請求項７に記載の上部電極。
【請求項１０】
前記保護バリアは、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、Ｓｃ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｆ３、ＹＦ３、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｅｕ２Ｏ３、及びＤｙＯ３の少なくとも１つを具備する請求項１に記載の上部電極。
【請求項１１】
前記ガス注入オリフィスは、入口領域及び出口領域を具備し、前記出口領域は、注入面を具備する請求項１に記載の上部電極。
【請求項１２】
前記電極板及び前記堆積シールドは、前記電極板の前記第１の面と前記末端面の末端係合面とに結合されると共に、前記電極板及び前記堆積シールドを前記プラズマ処理システムに結合するように構成された１以上の締結貫通孔を具備し、前記１以上の締結貫通孔の夫々は、前記１以上の締結貫通孔を前記上部アセンブリによってシールするための第３のシール部を具備する請求項１に記載の上部電極。
【請求項１３】
前記保護バリアは、前記露出面の少なくとも１つの面内で一定である最小の厚さを具備する請求項１に記載の上部電極。
【請求項１４】
前記保護バリアは、０．５ミクロンから５００ミクロンの範囲で変化する厚さを具備する請求項１に記載の上部電極。
【請求項１５】
少なくとも１つのガス注入オリフィスは、０．１ｍｍ以上の直径を有する請求項１に記載の上部電極。
【請求項１６】
少なくとも１つのガス注入オリフィスは、１．０ｍｍ以上の長さを有する請求項１に記載の上部電極。
【請求項１７】
前記露出面は、前記複数のガス注入オリフィスの前記注入面を含む請求項１１に記載の上部電極。
【請求項１８】
前記露出面は、前記診断ポートの前記内面を含む請求項１２に記載の上部電極。
【請求項１９】
前記堆積シールドは、前記堆積シールドを通って前記処理空間にアクセスするための開口を更に具備する請求項１に記載の上部電極。
【請求項２０】
前記開口は、第１の開口面、第２の開口面、及び係合面を具備する請求項１９に記載の上部電極。
【請求項２１】
前記係合面は、少なくとも１つの螺子穴及びそれに結合された締結面を具備する請求項２０に記載の上部電極。
【請求項２２】
前記露出面は、前記開口の前記第１の開口面と、前記堆積シールドの前記開口の前記係合面とを更に含む請求項２０に記載の上部電極。
【請求項２３】
前記露出面は、前記開口の前記第１の開口面と、前記締結面を除く前記堆積シールドの前記開口の前記係合面とを更に含む請求項２１に記載の上部電極。
【請求項２４】
プラズマ処理チャンバ用の上部電極であって、
第１の面（８２）と、係合面（９２）と、前記第１の面（８２）及び前記係合面（９２）に結合された周辺エッジ（９４）と、前記係合面（９２）に結合された外面（７４）と、末端面（７６）により前記外面（７４）に結合された内面（７２）と、前記内面（７２）に結合されたプラズマ面（９０）とを有する円筒形素子を具備し、
前記第１の面（８２）は、前記上部電極を前記プラズマ処理チャンバに結合するための結合面（８２ａ）とプレナム凹部（８４）とを具備し、前記末端面（７６）は、末端リップ面（７８）を具備し、前記円筒形素子は、前記プレナム凹部（８４）及び前記プラズマ面（９０）に結合された複数のガス注入オリフィス（１００）を更に具備し、
前記上部電極の露出面に結合された保護バリアと、前記露出面は、前記プラズマ面（９０）、前記内面（７２）、及び前記末端リップ面（７８）を含むことと、
を具備する上部電極。
【請求項２５】
前記上部電極は、前記プレナム凹部（８４）の外で前記第１の面（８２）に配置されると共に、シールを受けるように構成された少なくとも１つのシール部（８６ａ、８６ｂ）を更に具備する請求項２４に記載の上部電極。
【請求項２６】
前記上部電極は、
前記第１の面（８２）と前記末端面（７６）の末端係合面（７７）とに結合されると共に、締結具を受けるように構成された複数の締結貫通孔（１１２）と、
前記第１の面（８２）上に配置されて貫通孔（１１２）を夫々包囲すると共に、シールを受けるように構成された複数のシール部（８６ｃ）と、
を更に具備する請求項２４に記載の上部電極。
【請求項２７】
前記上部電極は、前記第１の面（８２）に結合されると共に、締結具を受けるように構成された複数の締結具レセプタ（１１０）を更に具備する請求項２４に記載の上部電極。
【請求項２８】
前記ガス注入オリフィス（１００）の夫々は、前記プレナム凹部（８４）に結合された入口領域（１０２）及び出口領域（１０４）を具備し、前記出口領域（１０４）は、前記プラズマ面（９０）に結合された注入面（１０６）を具備する請求項２４に記載の上部電極。
【請求項２９】
前記露出面は、前記複数のガス注入オリフィス（１００）の各注入面（１０６）を含む請求項２８に記載の上部電極。
【請求項３０】
金属を更に具備する請求項２４に記載の上部電極。
【請求項３１】
前記金属は、アルミニウムを具備する請求項３０に記載の上部電極。
【請求項３２】
前記保護バリアは、ＩＩＩ族元素及びランタノイド系元素の少なくとも１つを含む化合物を具備する請求項２４に記載の上部電極。
【請求項３３】
前記ＩＩＩ族元素は、イットリウム、スカンジウム、及びランタンの少なくとも１つを具備する請求項３２に記載の上部電極。
【請求項３４】
前記ランタノイド系元素は、セリウム、ジスプロシウム、及びユーロピウムの少なくとも１つを具備する請求項３２に記載の上部電極。
【請求項３５】
前記保護バリアは、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｆ３、ＹＦ３、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｅｕ２Ｏ３、及びＤｙＯ３の少なくとも１つを具備する請求項２４に記載の上部電極。
【請求項３６】
前記第１の面（８２）は、陽極酸化層を具備する請求項２４に記載の上部電極。
【請求項３７】
前記プレナム凹部（８４）は、陽極酸化層を具備する請求項２４に記載の上部電極。
【請求項３８】
前記係合面（９２）は、金属表面を具備する請求項２４に記載の上部電極。
【請求項３９】
前記保護バリアは、前記露出面の少なくとも１つの面内で一定である最小の厚さを具備する請求項２４に記載の上部電極。
【請求項４０】
前記保護バリアは、０．５ミクロンから５００ミクロンの範囲で変化する厚さを具備する請求項２４に記載の上部電極。
【請求項４１】
少なくとも１つのガス注入オリフィス（１００）は、０．１ｍｍ以上の直径を有する請求項２４に記載の上部電極。
【請求項４２】
少なくとも１つのガス注入オリフィス（１００）は、１．０ｍｍ以上の長さを有する請求項２４に記載の上部電極。
【請求項４３】
前記上部電極は、
前記第１の面（８２）及び前記プラズマ面（９０）に結合された内面（１２８）を有する診断ポート（１２０）と、
前記第１の面（８２）上に配置されて前記診断ポート（１２０）を包囲すると共に、シールを受けるように構成された第４のシール部（１２２）と、
を更に具備する請求項２４に記載の上部電極。
【請求項４４】
前記露出面は、前記内面（１２８）を更に含む請求項４３に記載の上部電極。
【請求項４５】
前記上部電極は、前記外面（７４）と前記内面（７２）との間に結合された開口（１３０）を更に具備する請求項２４に記載の上部電極。
【請求項４６】
前記開口（１３０）は、前記内面（７２）に結合された第１の開口面（１３２）と、前記外面（７４）に結合された第２の開口面（１３４）と、前記第１の開口面（１３２）及び前記第２の開口面（１３４）に結合された係合面（１３６）とを具備する請求項４５に記載の上部電極。
【請求項４７】
前記係合面（１３６）は、少なくとも１つの螺子穴（１３８）及びそれに結合された締結面（１４０）を具備する請求項４６に記載の上部電極。
【請求項４８】
前記露出面は、前記第１の開口面（１３２）と、前記締結面（１４０）を除く前記係合面（１３６）とを更に含む請求項４６に記載の上部電極。
【請求項４９】
プラズマ処理チャンバ用の上部電極を作製する方法であって、
第１の面（８２）と、係合面（９２）と、前記第１の面（８２）及び前記係合面（９２）に結合された周辺エッジ（９４）と、前記係合面（９２）に結合された外面（７４）と、末端表面（７６）により前記外面（７４）に結合された内面（７２）と、前記内面（７２）に結合されたプラズマ面（９０）とを有する円筒形素子を作製するステップと、
ここで、前記第１の面（８２）は、前記上部電極を前記プラズマ処理チャンバに結合するための結合面（８２ａ）とプレナム凹部（８４）とを具備し、前記末端面（７６）は、末端リップ面（７８）を具備し、前記円筒形素子は、前記プレナム凹部（８４）及び前記プラズマ面（９０）に結合された複数のガス注入オリフィス（１００）を更に具備することと、
前記上部電極の複数の露出面上に保護バリアを形成するステップと、前記露出面は、前記プラズマ面（９０）、前記内面（７２）、及び前記末端リップ面（７８）を含むことと、
を具備する方法。
【請求項５０】
前記上部電極は、前記プレナム凹部（８４）の外で前記第１の面（８２）上に配置されると共に、シールを受けるように構成された少なくとも１つのシール部（８６ａ、８６ｂ）を更に具備する請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記上部電極は、
前記第１の面（８２）と前記末端面（７６）の末端係合面（７７）とに結合されると共に、締結具を受けるように構成された複数の締結貫通孔（１１２）と、
前記第１の面（８２）上に配置されて貫通孔（１１２）を夫々包囲すると共に、シールを受けるように構成された複数のシール部（８６ｃ）と、
を更に具備する請求項４９に記載の方法。
【請求項５２】
前記上部電極は、前記第１の面（８２）に結合されると共に、締結具を受けるように構成された複数の締結具レセプタ（１１０）を更に具備する請求項４９に記載の方法。
【請求項５３】
前記ガス注入オリフィス（１００）の夫々は、前記プレナム凹部（８４）に結合された入口領域（１０２）及び出口領域（１０４）を具備し、前記出口領域（１０４）は、前記プラズマ面（９０）に結合された注入面（１０６）を具備する請求項４９に記載の方法。
【請求項５４】
前記露出面は、前記複数のガス注入オリフィス（１００）の各注入面（１０６）を含む請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
金属を更に具備する請求項４９に記載の方法。
【請求項５６】
前記金属は、アルミニウムを具備する請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記保護バリアは、ＩＩＩ族元素及びランタノイド系元素の少なくとも１つを含む化合物を具備する請求項４９に記載の方法。
【請求項５８】
前記ＩＩＩ族元素は、イットリウム、スカンジウム、及びランタンの少なくとも１つを具備する請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記ランタノイド系元素は、セリウム、ジスプロシウム、及びユーロピウムの少なくとも１つを具備する請求項５７に記載の方法。
【請求項６０】
前記保護バリアは、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｆ３、ＹＦ３、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｅｕ２Ｏ３、及びＤｙＯ３の少なくとも１つを具備する請求項４９に記載の方法。
【請求項６１】
前記第１の面（８２）は、陽極酸化層を具備する請求項４９に記載の方法。
【請求項６２】
前記プレナム凹部（８４）は、陽極酸化層を具備する請求項４９に記載の方法。
【請求項６３】
前記係合面（９２）は、金属表面を具備する請求項４９に記載の方法。
【請求項６４】
前記保護バリアは、前記露出面の少なくとも１つの面内で一定である最小の厚さを具備する請求項４９に記載の方法。
【請求項６５】
前記保護バリアは、０．５ミクロンから５００ミクロンの範囲で変化する厚さを具備する請求項４９に記載の方法。
【請求項６６】
少なくとも１つのガス注入オリフィス（１００）は、０．１ｍｍ以上の直径を有する請求項４９に記載の方法。
【請求項６７】
少なくとも１つのガス注入オリフィス（１００）は、１．０ｍｍ以上の長さを有する請求項４９に記載の方法。
【請求項６８】
前記上部電極は、
前記第１の面（８２）及び前記プラズマ面（９０）に結合された内面（１２８）を有する診断ポート（１２０）と、
前記第１の面（８２）上に配置されて前記診断ポート（１２０）を包囲すると共に、シールを受けるように構成された第４のシール部（１２２）と、
を更に具備する請求項４９に記載の方法。
【請求項６９】
前記露出面は、前記内面（１２８）を更に含む請求項６８に記載の方法。
【請求項７０】
前記上部電極は、前記外面（７４）と前記内面（７２）との間に結合された開口（１３０）を更に具備する請求項４９に記載の方法。
【請求項７１】
前記開口（１３０）は、前記内面（７２）に結合された第１の開口面（１３２）と、前記外面（７４）に結合された第２の開口面（１３４）と、前記第１の開口面（１３２）及び前記第２の開口面（１３４）に結合された係合面（１３６）とを具備する請求項７０に記載の方法。
【請求項７２】
前記係合面（１３６）は、少なくとも１つの螺子穴（１３８）及びそれに結合された締結面（１４０）を具備する請求項７１に記載の方法。
【請求項７３】
前記露出面は、前記第１の開口面（１３２）と、前記締結面（１４０）を除く前記係合面（１３６）とを更に含む請求項７２に記載の方法。
【請求項７４】
前記円筒形素子上に表面陽極酸化層を形成するために前記円筒形素子を陽極酸化するステップと、
前記露出面上に前記保護バリアを形成する前に、前記表面陽極酸化層を除去するために前記円筒形素子上の前記露出面を機械加工するステップと、
を更に具備する請求項４９に記載の方法。
【請求項７５】
前記円筒形素子上の前記露出面をマスクするステップと、
前記円筒形素子上に表面陽極酸化層を形成するために前記円筒形素子を陽極酸化するステップと、
前記露出面上に前記保護バリアを形成する前に、前記露出面を脱マスクするステップと、
を更に具備する請求項４９に記載の方法。
【請求項７６】
前記作製するステップは、機械加工、鋳造、研磨、鍛造、及び研削の少なくとも１つを具備する請求項４９に記載の方法。
【請求項７７】
前記保護バリアを形成するステップは、前記露出面の少なくとも１つの上の前記保護バリアを研磨するステップを更に具備する請求項４９に記載の方法。
【請求項７８】
前記露出面は、前記電極板及び前記堆積シールド上に残る全ての表面を含む請求項４９に記載の方法。
【請求項７９】
プラズマ処理システムの上部アセンブリに結合することのできる堆積シールドを有する電極板を含む上部電極を作製する方法であって、
前記電極板及び前記堆積シールドを作製するステップと、前記電極板は、前記上部電極を前記上部アセンブリに結合する第１の面と、前記プラズマ処理システムの処理空間に面するように構成されたプラズマ面と前記電極板を前記プラズマ処理システムに係合させるための係合面とを具備する第２の面と、前記電極板の周辺エッジと、前記第１の面及び前記第２の面に結合されると共に処理ガスを前記処理空間に結合するように構成された複数のガス注入オリフィスと、を具備することと、前記堆積シールドは、前記電極板の前記プラズマ面と隣接する内面と、前記電極板の前記係合面と隣接する外面と、末端リップ面を含む末端面とを有する円筒壁を具備することと、
前記堆積シールドを有する前記電極板上に表面陽極酸化層を形成するために前記堆積シールドを有する前記電極板を陽極酸化するステップと、
前記表面陽極酸化層を除去するために前記堆積シールドを有する前記電極板上の露出面を機械加工するステップと、前記露出面は、前記電極板の前記第２の面の前記プラズマ面と、前記堆積シールドの前記円筒壁の前記内面と、前記堆積シールドの前記末端リップ面とを含むことと、
前記露出面上に保護バリアを形成するステップと、
を具備する方法。
【請求項８０】
前記電極板は、前記第１の面に結合されると共に、前記処理ガスを受け且つ前記処理ガスを前記複数のガス注入オリフィスへ分配するように構成されたプレナム凹部を更に具備する請求項７９に記載の方法。
【請求項８１】
前記電極板は、前記第１の面に結合されると共に、前記電極板を前記上部電極にシールするように構成された第１のシール部及び第２のシール部の少なくとも１つを更に具備する請求項７９に記載の方法。
【請求項８２】
前記保護バリアは、ＩＩＩ族元素及びランタノイド系元素の少なくとも一方を含む化合物を具備する請求項７９に記載の方法。
【請求項８３】
前記保護バリアは、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、Ｓｃ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｆ３、ＹＦ３、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｅｕ２Ｏ３、及びＤｙＯ３の少なくとも１つを具備する請求項７９に記載の方法。
【請求項８４】
前記作製するステップは、機械加工、鋳造、研磨、鍛造、及び研削の少なくとも１つを具備する請求項７９に記載の方法。
【請求項８５】
前記保護バリアを形成するステップは、前記露出面の少なくとも１つの上の前記保護バリアを研磨するステップを更に具備する請求項７９に記載の方法。
【請求項８６】
前記堆積シールドは、前記堆積シールドを通って前記処理空間にアクセスするための開口を更に具備する請求項７９に記載の方法。
【請求項８７】
プラズマ処理システムの上部アセンブリに結合することのできる堆積シールドを有する電極板を含む上部電極を作製する方法であって、
前記電極板及び前記堆積シールドを作製するステップと、前記電極板は、前記上部電極を前記上部アセンブリに結合する第１の面と、前記プラズマ処理システムの処理空間に面するように構成されたプラズマ面と前記電極板を前記プラズマ処理システムに係合させるための係合面とを具備する第２の面と、前記電極板の周辺エッジと、前記第１の面及び前記第２の面に結合されると共に処理ガスを前記処理空間に結合するように構成された複数のガス注入オリフィスと、を具備することと、前記堆積シールドは、前記電極板の前記プラズマ面と隣接する内面と、前記電極板の前記係合面と隣接する外面と、末端リップ面を含む末端面とを有する円筒壁を具備することと、
表面陽極酸化層の形成を阻止するために前記電極板上の露出面をマスクするステップと、前記露出面は、前記電極板の前記第２の面の前記プラズマ面と、前記堆積シールドの前記円筒壁の前記内面と、前記堆積シールドの前記末端リップ面とを含むことと、
前記堆積シールドを有する前記電極板上に前記表面陽極酸化層を形成するために前記堆積シールドを有する前記電極板を陽極酸化するステップと、
前記露出面を脱マスクするステップと、
前記露出面上に保護バリアを形成するステップと、
を具備する方法。
【請求項８８】
前記電極板は、前記第１の面に結合されると共に、前記処理ガスを受け且つ前記処理ガスを前記複数のガス注入オリフィスへ分配するように構成されたプレナム凹部を更に具備する請求項８７に記載の方法。
【請求項８９】
前記保護バリアは、ＩＩＩ族元素及びランタノイド系元素の少なくとも一方を含む化合物を具備する請求項８７に記載の方法。
【請求項９０】
前記化合物は、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、Ｓｃ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｆ３、ＹＦ３、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｅｕ２Ｏ３、及びＤｙＯ３の少なくとも１つを具備する請求項８７に記載の方法。
【請求項９１】
前記作製するステップは、機械加工、鋳造、研磨、鍛造、及び研削の少なくとも１つを具備する請求項８７に記載の方法。
【請求項９２】
前記保護バリアを形成するステップは、前記露出面の少なくとも１つの上の前記保護バリアを研磨するステップを更に具備する請求項８７に記載の方法。
【請求項９３】
前記堆積シールドは、前記堆積シールドを通って前記処理空間にアクセスするための開口を更に具備する請求項８７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理システム用の改良されたコンポーネントに関し、特に、処理ガスを導入すると共にチャンバの内部を保護するため、プラズマ処理システムにおいて使用される堆積シールドを有する上部電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
本件出願は、同日に出願の同時係属米国特許出願第１０／ＸＸＸ，ＸＸＸ号明細書（発明の名称「プラズマ処理システムにおける、改良された上部電極板のための方法及び装置」）、代理人番号２２５２７７ＵＳ６ＹＡと、同日に出願の同時係属米国特許出願第１０／ＸＸＸ，ＸＸＸ号明細書（発明の名称「プラズマ処理システムにおける、改良されたバッフル板のための方法及び装置」）、代理人番号２２６２７４ＵＳ６ＹＡと、同日に出願の同時係属米国特許出願第１０／ＸＸＸ，ＸＸＸ号明細書（発明の名称「プラズマ処理システムにおける、改良されたバッフル板のための方法及び装置」）、代理人番号２２８４１１ＵＳ６ＹＡと、同日に出願の同時係属米国特許出願第１０／ＸＸＸ，ＸＸＸ号明細書（発明の名称「プラズマ処理システムにおける、改良された堆積シールドのための方法及び装置」）、代理人番号２２６２７５ＵＳ６ＹＡと、同日に出願の同時係属米国特許出願第１０／ＸＸＸ，ＸＸＸ号明細書（発明の名称「プラズマ処理システムにおける、改良された光学窓堆積シールドのための方法及び装置」）、代理人番号２２６２７６ＵＳ６ＹＡと、同日に出願の同時係属米国特許出願第１０／ＸＸＸ，ＸＸＸ号明細書（発明の名称「プラズマ処理システムにおける、改良されたベローズシールドのための方法及び装置」）、代理人番号２２６２７７ＵＳ６ＹＡと、に関連している。これらの全ての明細書の内容全体は参考文献として本願に全体的に組み込まれる。
【０００３】
半導体産業における集積回路（ＩＣ）の作製では、基板から材料を除去するため並びに基板に対して材料を堆積するのに必要な表面での化学反応を、プラズマ反応室内で創出すると共に支援するため、プラズマが一般的に使用される。通常、プラズマは真空状態のプラズマ反応室内で形成され、これは、供給された処理ガスとのイオン化衝突を維持するのに十分なエネルギにまで電子を加熱することにより行われる。更に、加熱された電子は、解離衝突を維持するのに十分なエネルギを具備することができる。従って、チャンバ内で行われる特定の処理（例えば、材料を基板から除去するエッチング処理、または材料を基板に付加する堆積処理）に適した荷電種及び化学反応種の密度が発生されるように、所定の条件（例えば、チャンバ圧力、ガス流量等）における特定のガスの組み合わせが選択される。
【０００４】
基板表面でプラズマ処理システムの機能（即ち、材料のエッチング、材料の堆積等）を実行するため、荷電種（イオン等）及び化学反応種の密度を形成することが必要となる。しかし、処理チャンバの内部におけるその他のコンポーネント表面は、物理的及び化学的に活性なプラズマに露出され、時間の経過と共に腐食する。プラズマ処理システムにおける露出されたコンポーネントの腐食は、プラズマ処理性能を漸進的に劣化させると共に、最終的には、システムを完全に故障させる原因となる。
【０００５】
処理プラズマに対する露出により継続する損傷を最少にするため、処理プラズマに対する露出を維持することで知られているプラズマ処理システムのコンポーネントが、保護バリアで被覆される。例えば、アルミニウムから作製されるコンポーネントは、プラズマに対してより耐性がある酸化アルミニウムの表面層を生成するように陽極酸化されることができる。他の例では、シリコン、石英、アルミナ、カーボン、またはシリコンカーバイドから作製されるような、消耗可能または交換可能なコンポーネントが、より貴重なコンポーネント（頻繁に交換するとコストを増加させる）の表面を保護するために処理チャンバ内に挿入されることができる。更に、望ましくない汚染物質や不純物などが処理プラズマに導入され且つ場合によっては基板上に形成されるデバイスにまで導入されることを最少化することができる表面材料を選択することが望ましい。
【０００６】
上述の両方の場合において、保護バリアの一体性または保護バリア作製の一体性や、交換可能なコンポーネントの消耗性により、保護被覆の故障は不可避なもので、プラズマ処理システムの頻繁なメンテナンスが必要となる。この頻繁なメンテナンスは、プラズマ処理の休止時間や新しいプラズマ処理チャンバコンポーネントに関連するコストを発生させ、それが過大なものとなる可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、プラズマ処理システム用の堆積シールドを有する改良された上部電極を提供し、この上部電極の設計及び作製は、上述の欠点を有効に解決する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある視点によれば、電極板及び堆積シールドを具備する改良された上部電極が提供される。電極板は、電極板を上部アセンブリに結合する第１の面と、第１の面の反対側にあり、プラズマ処理システム内の処理プラズマと面するように構成されたプラズマ面及びプラズマ処理システムと係合するための係合面を具備する第２の面と、周辺エッジとを具備する。堆積シールドは、電極板に結合されると共にそこから突出するように構成された円筒壁を具備する。円筒壁は、電極板のプラズマ面と隣接する内面と、電極板の係合面と隣接する外面と、末端リップ面を含む末端面とを具備する。
【０００９】
電極板は、複数のガス注入オリフィスを更に含むことができ、ここで、少なくとも１つのガス注入オリフィスは、処理ガスを受ける入口領域と、処理ガスをプラズマ処理システムに結合する出口領域とを具備し、出口領域は注入面を含む。
【００１０】
電極板は、堆積シールドを有する電極板を上部電極へ取り付けるため、締結具を受けるための複数の締結レセプタを更に含むことができる。
【００１１】
電極板は、堆積シールドを有する電極板をプラズマ処理システムへ取り付けるため、締結具を受けるための１以上の締結貫通孔を更に含むことができる。
【００１２】
電極板は、第１の面に結合されると共に、処理ガスを受け且つ処理ガスを複数のガス注入オリフィスへ分配するように構成されたプレナム凹部（plenum cavity）を更に含むことができる。
【００１３】
電極板は、電極板の第１の面に結合されると共に、上部アセンブリによって電極板をシールするように構成された第１のシール部と、電極板の第１の面に結合されると共に、上部アセンブリによって電極板をシールするように構成された第２のシール部と、電極板の第１の面に結合されると共に、上部アセンブリにより１以上の締結貫通孔をシールするように構成された１以上の第３のシール部とを更に含むことができる。
【００１４】
電極板は、診断ポートと、電極板の第１の面に結合されると共に、上部電極により診断ポートをシールするように構成された第４のシール部とを更に具備することができる。診断ポートは、入口凹部と、内面を有する出口貫通穴とを含むことができる。
【００１５】
本発明の別の視点によれば、堆積シールドを通って処理空間へのアクセスを可能にするための開口が形成された堆積シールドを有する電極板が提供される。この開口は、第１の開口面と、第２の開口面と、係合面とを有することができ、係合面は、締結面を有する１以上の螺子穴を含むことができる。
【００１６】
電極板は、処理プラズマに面する堆積シールドを有する電極板の複数の露出面上に形成された保護バリアを更に含むことができる。
【００１７】
本発明の更に別の視点によれば、堆積シールドを有する電極板の露出面は、電極板の第２の面のプラズマ面と、堆積シールドの円筒壁の内面と、堆積シールドの末端面の末端リップ面とを含む。更に、露出面は、複数のガス注入オリフィスの出口領域の注入面と、診断ポートの出口貫通孔の内面と、開口の第１の開口面と、堆積シールドの開口の締結面を除く係合面を含むことができる。
【００１８】
本発明によれば、プラズマ処理システムにおける上部電極のための堆積シールドを有する電極板を作製する方法が提供される。この方法は、堆積シールドを有する電極板を作製するステップと、堆積シールドを有する電極板上に表面陽極酸化層を形成するために堆積シールドを有する電極板を陽極酸化するステップと、表面陽極酸化層を除去するために堆積シールドを有する電極板上の露出面を機械加工するステップと、露出面上に保護バリアを形成するステップと、を具備する。本発明はまた、プレナム凹部と、第１のシール部と、第２のシール部と、１以上の第３のシール部と、第４のシール部と、末端の結合面とを除く電極板の第１の面を機械加工するステップを随意選択的に含むことができる。
【００１９】
本発明によれば、プラズマ処理システムにおける上部電極のための堆積シールドを有する電極板を作製する別の方法が提供される。この方法は、堆積シールドを有する電極板を製作するステップと、表面陽極酸化層の形成を阻止するために堆積シールドを有する電極板上の露出面をマスクするステップと、堆積シールドを有する電極板上に表面陽極酸化層を形成するために堆積シールドを有する電極板を陽極酸化するステップと、露出面を脱マスクするステップと、露出面上に保護バリアを形成するステップと、を具備する。本発明はまた、他の非露出面（例えば、プレナム凹部と、第１のシール部と、第２のシール部と、１以上の第３のシール部と、第４のシール部と、末端係合面とを除く電極板の第１の面）をマスクするステップを随意選択的に含むことができる。
【００２０】
本発明によれば、プラズマ処理システムにおける上部電極のための堆積シールドを有する電極板を作製する別の方法が提供される。この方法は、堆積シールドを有する電極板を製作するステップと、露出面上に保護バリアを形成するステップと、を具備する。
【００２１】
本発明によれば、機械加工及びマスキングを組み合わせて保護バリアを受けるための露出面を処理し、次に露出面上に保護バリアを形成する方法を含むことができる。例えば、２つの露出面が陽極酸化前にマスクされ、他の２つの表面が陽極酸化後に機械加工されることにより、保護バリアが形成される４つの露出面を生成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明のこれら及びその他の利点は、添付図面を参照した以下の本発明の例示的な実施形態の詳細な説明から更に明白になり、容易に認識されるであろう。
【００２３】
本発明は、プラズマ処理システム用の改良された上部電極を提供し、この上部電極の構造及び製法は、既知の欠点に有効に対処する。
【００２４】
本発明の１実施形態によれば、プラズマ処理システム１は、図１に示されるように、プラズマ処理チャンバ１０、上部アセンブリ２０、上部電極２２、基板３５を支持するための基板ホルダ３０、プラズマ処理チャンバ１０内に減圧雰囲気１１を与えるための真空ポンプ（図示せず）に結合されたポンプダクト４０を具備する。プラズマ処理チャンバ１０は、基板３５付近の処理空間１２内における処理プラズマの形成を容易にする。プラズマ処理システム１は、種々の基板（即ち、２００ｍｍの基板、３００ｍｍの基板、または、それより大きい基板）を処理するように構成することができる。
【００２５】
図示の実施形態において、上部電極２２は、堆積シールド２６（図２）を有する電極板２４（図２）を具備する。別の実施形態において、上部アセンブリ２０は、カバー、ガス注入アセンブリ、及び上部電極インピーダンス整合ネットワークの少なくとも１つを具備することができる。例えば、上部電極２２は、ＲＦ源に結合されることができる。別の実施形態において、上部アセンブリ２０は、カバーと上部電極２２とを具備し、上部電極２２は、プラズマ処理チャンバ１０の電位に等しい電位に維持される。例えば、プラズマ処理チャンバ１０と、上部アセンブリ２０と、上部電極２２とは、接地電位に電気的に接続されることができる。
【００２６】
プラズマ処理チャンバ１０は、例えば、光学的な覗きポート１６を更に具備することができる。光学的な覗きポート１６は、光学窓堆積シールド１８の後側に結合された光学窓１７を具備し、堆積シールド１８は堆積シールド２６に結合されることができる。覗きポート１６はまた、光学窓１７を光学窓堆積シールド１８に結合するように構成された光学窓フランジ１９を具備することができる。Ｏリングのようなシール部材が、光学窓フランジ１９と光学窓１７との間、光学窓１７と光学窓堆積シールド１８との間、及び光学窓堆積シールド１８とプラズマ処理チャンバ１０との間に夫々配設されることができる。光学的な覗きポート１６により、例えば、処理空間１２内の処理プラズマからの光放出をモニタすることが可能となる。
【００２７】
基板ホルダ３０は、例えば、ベローズ５２により包囲された垂直移動装置５０を更に具備する。ベローズ５２は、基板ホルダ３０とプラズマ処理チャンバ１０とに結合されると共に、プラズマ処理チャンバ１０内の減圧雰囲気１１から垂直移動装置５０をシールする。更に、ベローズシールド５４が、例えば、基板ホルダ３０に結合され、ベローズ５２を処理プラズマから保護するように構成することができる。基板ホルダ３０は、例えば、更にフォーカスリング６０及びシールドリング６２の少なくとも一方に結合されることができる。更に、バッフル板６４が、基板ホルダ３０の周囲を囲んで延在することができる。
【００２８】
基板３５は、例えば、ロボット型の基板搬送システムによって、スロット弁（図示せず）及びチャンバ供給通路（図示せず）を通してプラズマ処理チャンバ１０に対して搬送されることができる。基板３５は、基板ホルダ３０内に配設された基板リフトピン（図示せず）により受け取られ、そこに内蔵された装置によって機械的に移動される。基板３５は、基板搬送システムから受け取られると、基板ホルダ３０の上面まで下降される。
【００２９】
基板３５は、例えば、静電クランプシステムを介して基板ホルダ３０に固定されることができる。更に、基板ホルダ３０は、例えば、再循環冷媒流を含む冷却システムを具備することができる。冷媒流は、基板ホルダ３０から熱を受取り、その熱を熱交換システム（図示せず）へ搬送するか、或いは、加熱のため、熱交換システムから熱を搬送する。更に、例えば、基板３５と基板ホルダ３０との間のガスギャップ熱伝導を改善するため、バックサイドガスシステムを介して基板３５の裏面に対してガスを供給することができる。このようなシステムは、上昇または下降された温度において基板の温度制御が必要とされるときに利用可能となる。別の実施形態において、抵抗加熱素子のような加熱素子や熱電ヒータ／クーラを含むことができる。
【００３０】
図１に示される実施形態において、基板ホルダ３０は、電極を有することができ、その電極を通ってＲＦ電力が処理空間１２内の処理プラズマに結合される。例えば、基板ホルダ３０は、ＲＦ発生器（図示せず）からインピーダンス整合ネットワーク（図示せず）を介して基板ホルダ３０へ伝送されるＲＦ電力により、ＲＦ電圧で電気的にバイアスされることができる。ＲＦバイアスは、プラズマを形成し且つ維持するために電子を加熱するように動作することができる。この構成では、システムは、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）の反応室として動作することができ、チャンバと上部ガス注入電極とは、接地面として動作する。ＲＦバイアスの典型的な周波数は、１ＭＨｚ乃至１００ＭＨｚの範囲であり、望ましくは１３．５６ＭＨｚである。プラズマ処理用のＲＦシステムは、当業者によく知られている。
【００３１】
代わりに、処理空間１２内で形成される処理プラズマは、平行平板、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）ソース、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）ソース、それらの任意の組み合わせを使用し、ＤＣ磁石システムが有る状態または無い状態で形成されることができる。代わりに、処理空間１２内の処理プラズマは、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を使用して形成されることができる。更に別の実施形態において、処理空間１２内の処理プラズマは、ヘリコン波の発射によって形成される。更に別の実施形態において、処理空間１２内の処理プラズマは、伝播する表面波から形成される。
【００３２】
図２（平面図）及び図３（断面図）に示される本発明の例示された実施形態を参照すると、上部電極２２は、電極板２４と堆積シールド２６とを有する円筒形素子を具備する。電極板２４は、第１の面８２、第２の面８８、及び周辺エッジ９４を具備することができる。第１の面８２は、上部電極２２を上部アセンブリ２０に結合する。第２の面８８は、プラズマ処理チャンバ１０内の処理プラズマに面するように構成されたプラズマ面９０と、上部電極２２をプラズマ処理チャンバ１０と係合させる係合面９２とを有する。堆積シールド２６は、電極板２４に結合されると共に、そこから延在するように構成された円筒壁７０を具備することができる。この円筒壁７０は、電極板２４のプラズマ面９０と隣接する内面７２と、電極板２４の係合面９２と隣接する外面７４と、末端面７６とを具備することができる。
【００３３】
図４は、電極板２４に結合された堆積シールド２６の拡大図である。図４に示されるように、円筒壁７０の末端面７６は、末端係合面７７及び末端リップ面７８を更に具備し、末端リップ面７８は、円筒壁７０の内面７２と隣接する。代わりに、堆積シールド２６を有する電極板２４は、円筒壁７０の長手方向に延在し且つボルトなどの締結具（図示せず）を受けるように構成された１以上の締結貫通孔１１２を更に具備することができ、これにより上部電極２２をプラズマ処理システム１に結合する。各締結貫通孔１１２は、第１の入口締結凹部１１３、第２の入口締結凹部１１４、第３の入口締結凹部１１５、及び締結通路１１６を具備することができる。例えば、電極板２４内に形成される締結貫通孔１１２の数は、１乃至１００の範囲とすることができる。締結貫通孔１１２の数は、望ましくは５乃至２０の範囲であり、より望ましくは８以上である。
【００３４】
図２及び図３の参照を続けると共に、図５に示されるように、電極板２４は、更に第１の面８２と第２の面８８とに結合される複数のガス注入オリフィス１００を含む。各ガス注入オリフィス１００は、処理ガスを受けるための入口領域１０２と、処理ガスをプラズマ処理チャンバ１０に供給するための出口領域１０４とを具備する。更に、各ガス注入オリフィス１００の内面は、注入面１０６、第１の入口面１０７、及び第２の入口面１０８を具備することができる。処理ガスは、酸化物エッチング用では、例えば、アルゴン、ＣＦ４、Ｏ２、またはアルゴン、Ｃ４Ｆ８、Ｏ２のようなガスの混合物を具備することができ、更に、例えば、Ｏ２／ＣＯ／Ａｒ／Ｃ４Ｆ８、Ｏ２／Ａｒ／Ｃ４Ｆ８、Ｏ２／ＣＯ／Ａｒ／Ｃ５Ｆ８、Ｏ２／ＣＯ／Ａｒ／Ｃ４Ｆ６、Ｏ２／Ａｒ／Ｃ４Ｆ６、Ｎ２／Ｈ２のような他の化学物質を具備することができる。
【００３５】
例えば、電極板２４内に形成されるガス注入オリフィス１００の数は、１乃至１００００の範囲とすることができる。ガス注入オリフィス１００の数は、望ましくは５０乃至５００の範囲であり、より望ましくは１００以上である。更に、例えば、ガス注入オリフィスの直径は、０．１乃至２０ｍｍの範囲とすることができる。この直径は、望ましくは０．５乃至５ｍｍの範囲であり、より望ましくは０．５乃至２ｍｍである。更に、例えば、ガス注入オリフィスの長さは、１乃至２０ｍｍの範囲とすることができる。この長さは、望ましくは２乃至１５ｍｍの範囲であり、より望ましくは３乃至１２ｍｍの範囲である。
【００３６】
更に、図３に示されるように、電極板２４は、第１の面８２の一部であるプレナム面８２ｂを有するプレナム凹部８４を具備する。プレナム凹部８４は、処理ガスを受取り、それを複数のガス注入オリフィス１００へ分配するように構成される。
【００３７】
更に、電極板２４は、電極板２４の結合面８２ａに結合され、上部アセンブリ２０によって電極板２４をシールするように構成された第１のシール部８６ａを具備することができる。第１のシール部は、例えば、Ｏリングを受けるように構成された鳩尾形の断面または長方形の断面を具備することができる。別の実施形態において、電気的結合部（図示せず）が、電極板２４と上部アセンブリ２０との間に改良された電気的結合を提供するため、電極板２４の結合面８２ａと一体化されることができる。電気的結合部は、例えば、真空処理の当業者に知られている「Spirashield（市場では、Spira Manufacturing Companyから入手可能）」を具備することができる。
【００３８】
更に、電極板２４は、電極板２４の結合面８２ａに結合され、上部アセンブリ２０によって電極板２４をシールするように構成された第２のシール部８６ｂを具備することができる。第２のシール部は、例えば、Ｏリングを受けるように構成された鳩尾形の断面または長方形の断面を具備することができる。別の実施形態において、電気的結合部（図示せず）が、電極板２４と上部アセンブリ２０との間に改良された電気的結合を提供するため、電極板２４の結合面８２ａと一体化されることができる。電気的結合部は、例えば、真空処理の当業者に知られている「Spirashield（市場では、Spira Manufacturing Companyから入手可能）」を具備することができる。
【００３９】
更に、電極板２４は、電極板２４の結合面８２ａに結合され、上部アセンブリ２０によって１以上の締結貫通孔１１２を夫々シールするように構成された１以上の第３のシール部８６ｃを具備することができる。第３のシール部は、例えば、Ｏリングを受けるように構成された鳩尾形の断面または長方形の断面を具備することができる。別の実施形態において、電気的結合部（図示せず）が、電極板２４と上部アセンブリ２０との間に改良された電気的結合を提供するため、電極板２４の結合面８２ａと一体化されることができる。電気的結合部は、例えば、真空処理の当業者に知られている「Spirashield（市場では、Spira Manufacturing Companyから入手可能）」を具備することができる。
【００４０】
電極板２４は、更に、電極板２４を上部アセンブリ２０に取付けるために螺子ボルトのような締結具（図示せず）を受けるため、複数の締結レセプタ１１０を含むことができる。例えば、電極板２４内に形成される締結レセプタ１１０の数は、１乃至１００の範囲とすることができる。締結レセプタ１１０の数は、望ましくは５乃至２０の範囲であり、より望ましくは８以上である。
【００４１】
図２に示されるように、電極板２４は、診断ポート１２０と、電極板２４の結合面８２ａに結合されると共に上部アセンブリ２０によって診断ポート１２０をシールするように構成された第４のシール部１２２とを更に具備することができる。図６に示されるように、診断ポート１２０は、入口凹部１２４と出口貫通孔１２６とを含むことができ、出口貫通孔１２６はプラズマ面９０と隣接する内面１２８を具備する。同様に、第４のシール部は、例えば、Ｏリングを受けるように構成された鳩尾形の断面または長方形の断面を具備することができる。診断ポート１２０は、診断システム（図示せず）をプラズマ処理チャンバ１０の減圧雰囲気１１と結合させるために使用されることができる。例えば、診断システムは、圧力計を具備することができる。
【００４２】
図１、図２、及び図３を再度参照すると、堆積シールド２６は、例えば、堆積シールド２６を通して処理空間１２へアクセスできるように、開口１３０を更に具備することができる。本発明の１実施形態において、開口１３０は、チャンバライナプラグ（chamber liner plug）（図示せず）または、図１に示されるような光学窓堆積シールドの少なくとも一方が挿入できるように、堆積シールド２６に形成される。更なる詳細のため、本件出願と同日に出願の同時係属米国特許出願第１０／ＸＸＸ，ＸＸＸ号明細書（発明の名称「プラズマ処理システムにおける、改良された光学窓堆積シールドのための方法及び装置」、代理人番号第２２６２７６ＵＳ６ＹＡが参考文献としてここに組み込まれる。代わりに、開口１３０が、堆積シールド２６に形成されない構成も可能である。
【００４３】
図７Ａ及び図７Ｂでは、堆積シールド２６の開口１３０の拡大図と開口１３０の主軸に沿った開口１３０の断面図とが夫々示される。図７Ｂに示されるように、開口１３０は、堆積シールド２６の内面７２に結合された第１の開口面１３２と、堆積シールド２６の外面７４に結合された第２の開口面１３４と、第１の開口面１３２と第２の開口面１３４とに結合された係合面１３６とを具備することができる。更に、係合面１３６は、チャンバプラグ（図示せず）及び光学窓堆積シールド（図示せず）の少なくとも一方を堆積シールド２６に結合するため、螺子締結具（図示せず）を受けるための少なくとも１つの螺子穴１３８を具備することができる。
【００４４】
図８に示されるように、係合面１３６は、螺子穴１３８に近接すると共に螺子穴１３８内に延在する締結面１４０を更に具備する。更に、例えば、（主軸に沿った）開口１３０の幅は、１乃至１００ｍｍの範囲とすることができる。この幅は、望ましくは１０乃至４０ｍｍの範囲であり、より望ましくは２５ｍｍ以上である。更に、例えば、（非主軸に沿った）開口１３０の高さは、１乃至１００ｍｍの範囲とすることができる。この高さは、望ましくは１０乃至４０ｍｍの範囲であり、より望ましくは１５ｍｍ以上である。
【００４５】
図２乃至図８に示されるように、複数の露出面１４５として、電極板２４の第２の面８８のプラズマ面９０（図３）と、堆積シールド２６の円筒壁７０の内面７２（図４）と、堆積シールド２６の末端面７６の末端リップ面７８（図４）とを含むことができる。更に、複数の露出面１４５として、複数のガス注入オリフィス１００の出口領域１０４の注入面１０６（図５）と、診断ポート１２０の出口貫通孔１２６の内面１２８（図６）と、開口１３０の第１の開口面１３２（図８）と、堆積シールドの開口の締結面１４０を除く係合面１３６（図８）も含むことができる。代わりに、堆積シールド２６を有する電極板２４の全ての表面が、露出面に含まれる可能性がある。
【００４６】
図２乃図至８を参照すると、堆積シールド２６を有する電極板２４は、堆積シールド２６を有する電極板２４の露出面１４５上に形成された保護バリア１５０を更に具備する。本発明の１実施形態において、保護バリア１５０は、Ａｌ２Ｏ３のようなアルミニウム酸化物を含む化合物を具備することができる。本発明の別の実施形態において、保護バリア１５０は、Ａｌ２Ｏ３とＹ２Ｏ３との混合物を具備することができる。本発明の別の実施形態において、保護バリア１５０は、ＩＩＩ族元素（周期律表の第ＩＩＩ族）及びランタノイド系元素の少なくとも一方を具備することができる。本発明の別の実施形態において、ＩＩＩ族元素は、イットリウム、スカンジウム、及びランタンの少なくとも１つを具備することができる。本発明の別の実施形態において、ランタノイド系元素は、セリウム、ジスプロシウム、及びユーロピウムの少なくとも１つを具備することができる。本発明の別の実施形態において、保護バリア１５０を形成する化合物は、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、Ｓｃ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｆ３、ＹＦ３、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｅｕ２Ｏ３、及びＤｙＯ３の少なくとも１つを具備することができる。
【００４７】
本発明の１実施形態において、堆積シールド２６を有する電極板２４上に形成される保護バリア１５０は、最小の厚さを有する。この最小の厚さは、露出面１４５の少なくとも１つの面内で一定のものとして特定されることができる。別の実施形態において、この最小の厚さは、露出面１４５の面内で変化されることができる。代わりに、この最小の厚さは、露出面の第１の部分上では一定であり、露出面の第２の部分上では変化されるものであってもよい。例えば、厚さの変化は、湾曲面上、角部上、或いは穴内で発生する可能性がある。例えば、この最小の厚さは、０．５ミクロン乃至５００ミクロンの範囲とすることができる。この最小の厚さは、望ましくは１００ミクロン乃至２００ミクロンの範囲であり、より望ましくは１２０ミクロン以上である。
【００４８】
図９は、本発明の１実施形態に従って、図１に記載のプラズマ処理システムの上部電極用の堆積シールドを有する電極板を作製する方法を示す。フロー図３００は、ステップ３１０で開始し、このステップで堆積シールドを有する電極板を作製する（例えば、電極板及びシールドは、図２乃至図８を参照して説明した電極板及びシールドの特性を有する）。堆積シールドを有する電極板の作製は、機械加工、鋳造、研磨、鍛造、及び研削の少なくとも１つを具備することができる。例えば、前述の各要素は、ミルや旋盤等を含む一般的な技術を使用して、機械図面に記載される仕様に従って機械加工されることができる。例えば、ミルや旋盤を使用してコンポーネントを機械加工する技術は、機械加工の当業者によく知られている。堆積シールドを有する電極板は、例えば、アルミニウムから作製されることができる。
【００４９】
ステップ３２０で、堆積シールド２６を有する電極板２４は、表面陽極酸化層を形成するために陽極酸化される。例えば、堆積シールド２６を有する電極板２４をアルミニウムから作製するとき、表面陽極酸化層は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を具備する。アルミニウムの部品を陽極酸化する方法は、表面陽極酸化の当業者によく知られている。
【００５０】
ステップ３３０で、表面陽極酸化層は、標準的な機械加工技術を使用して露出面から除去される。この機械加工ステップ中または別の機械加工ステップ中、他の表面（例えば、プレナム凹部、第１のシール部、第２のシール部、１以上の第３のシール部、第４のシール部、及び堆積シールドの末端係合面を除く電極板の第１の面）もまた機械加工されることができる（例えば、機械加工された表面で良好な機械的接触または電気的接触の少なくとも一方を提供する平坦またはむき出しの面を形成するため）。
【００５１】
ステップ３４０で、（前述したような）保護バリア１５０が、露出面１４５上に形成される。例えば、イットリアを具備する保護バリアは、セラミックスプレーコーティングの当業者によく知られている（熱）スプレーコーティング技術を使用して形成されることができる。別の実施形態において、保護バリアの形成は、更に熱スプレーコーティングを研磨するステップを含むことができる。例えば、熱スプレーコーティングの研磨では、スプレーされた表面をサンドペーパーで研磨してもよい。
【００５２】
図１０は、本発明の別の実施形態に従って、図１に記載のプラズマ処理システムの上部電極用の堆積シールドを有する電極板を作製する方法を示す。フロー図４００は、ステップ４１０で開始し、このステップで堆積シールド２６を有する電極板２４を機械加工する。堆積シールドを有する電極板の作製は、機械加工、鋳造、研磨、鍛造、及び研削の少なくとも１つを具備することができる。例えば、前述の各要素は、ミルや旋盤等を含む一般的な技術を使用して、機械図面に記載される仕様に従って機械加工されることができる。例えば、ミルや旋盤を使用してコンポーネントを機械加工する技術は、機械加工の当業者によく知られている。堆積シールドを有する電極板は、例えば、アルミニウムから作製されることができる。
【００５３】
ステップ４２０で、露出面１４５が、そこに表面陽極酸化層が形成されることを防止するためにマスクされる。表面のマスキング及び脱マスキングは、表面コーティング及び表面陽極酸化の当業者によく知られている。このマスキングステップ中または別のマスキングステップ中、他の表面（例えば、プレナム凹部、第１のシール部、第２のシール部、１以上の第３のシール部、第４のシール部、及び堆積シールドの末端係合面を除く電極板の第１の面）もまたマスクされることができる（例えば、機械加工された表面で良好な機械的接触または電気的接触の少なくとも一方を提供する平坦またはむき出しの面を形成するため）。
【００５４】
ステップ４３０で、堆積シールドを有する電極板が陽極処理され、マスクされていない残りの表面に表面陽極酸化層が形成される。例えば、堆積シールドを有する電極板をアルミニウムから作製するとき、表面陽極酸化層は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を具備する。アルミニウム部品を陽極酸化する方法は、表面陽極酸化の当業者によく知られている。
【００５５】
ステップ４４０で、露出面１４５が脱マスクされ、保護バリア１５０が露出面１４５上に形成される。例えば、イットリアを具備する保護バリアは、セラミックスプレーコーティングの当業者によく知られている（熱）スプレーコーティング技術を使用して形成されることができる。別の実施形態において、保護バリアの形成は、更に熱スプレーコーティングを研磨するステップを含むことができる。例えば、熱スプレーコーティングの研磨では、スプレーされた表面をサンドペーパーで研磨してもよい。
【００５６】
図１１は、本発明の別の実施形態に従って、図１に記載のプラズマ処理システムの堆積シールドを有する電極板を作製する方法を示す。フロー図５００は、ステップ５１０で開始し、このステップで堆積シールド２６を有する電極板２４を作製する。堆積シールドを有する電極板の作製は、機械加工、鋳造、研磨、鍛造、及び研削の少なくとも１つを具備することができる。例えば、前述の各要素は、ミルや旋盤等を含む一般的な技術を使用して、機械図面に記載される仕様に従って機械加工されることができる。例えば、ミルや旋盤を使用してコンポーネントを機械加工する技術は、機械加工の当業者によく知られている。電極板は、例えば、アルミニウムから作製されることができる。
【００５７】
ステップ５２０で、（前述したような）保護バリア１５０が、電極板の露出面１４５上に形成される。例えば、イットリアを具備する保護バリアは、セラミックスプレーコーティングの当業者によく知られている（熱）スプレーコーティング技術を使用して形成されることができる。別の実施形態において、保護バリアの形成は、更に熱スプレーコーティングを研磨するステップを含むことができる。例えば、熱スプレーコーティングの研磨では、スプレーされた表面をサンドペーパーで研磨してもよい。
【００５８】
本発明の別の実施形態において、保護バリア１５０で保護される適切な数の表面が、マスキング及び機械加工の混合によって処理される。例えば、電極板の第２の面のプラズマ面は、そこに陽極酸化層が形成されないようにマスクされることができる。一方、複数のガス注入オリフィスの出口領域の注入面は、むき出しの露出面を与えるために陽極酸化後に機械加工される。
【００５９】
露出面１４５上に保護バリア１５０を形成するために必要ではないが、陽極酸化層が形成されたその他の非露出面を機械加工するか、陽極酸化を行う前に他の非露出面をマスクすることも可能である（例えば、部品間の電気的接続または機械的接続のためのむき出しの面を形成するため）。このような表面は、シール部または係合部の表面を含んでいてもよい。
【００６０】
本発明のある例示的な実施形態だけについて詳細に前述したが、当業者によれば、本発明の新規な教示及び利点から実質的に逸脱せずに、例示的な実施形態に対して多数の変更が可能であることが認識できるであろう。従って、このような変更の全ては、本発明の技術的範囲内に含まれることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の１実施形態に係る、堆積シールドを有する電極板を含む上部電極を具備するプラズマ処理システムの簡単化されたブロック図。
【図２】本発明の１実施形態に係る、プラズマ処理システム用の堆積シールドを有する電極板の平面図。
【図３】本発明の１実施形態に係る、プラズマ処理システム用の堆積シールドを有する電極板の断面図。
【図４】本発明の１実施形態に係る、プラズマ処理システム用の堆積シールドを有する電極板の拡大断面図。
【図５】本発明の１実施形態に係る、プラズマ処理システム用の堆積シールドを有する電極板のガス注入オリフィスの拡大図。
【図６】本発明の１実施形態に係る、プラズマ処理システム用の堆積シールドを有する電極板の診断ポートの出口貫通孔の拡大図。
【図７Ａ】本発明の１実施形態に係る、プラズマ処理システム用の堆積シールドの開口の拡大図。
【図７Ｂ】本発明の１実施形態に係る、プラズマ処理システム用の開口の主軸に沿った開口の拡大断面図。
【図８】本発明の１実施形態に係る、プラズマ処理システム用の開口の係合面及び締結面の断面図。
【図９】本発明の１実施形態に従って、プラズマ処理システム用の堆積シールドを有する電極板を作製する方法を示す図。
【図１０】本発明の別の実施形態に従って、プラズマ処理システム用の堆積シールドを有する電極板を作製する方法を示す図。
【図１１】本発明の別の実施形態に従って、プラズマ処理システム用の堆積シールドを有する電極板を作製する方法を示す図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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