(57)【要約】【課題】シャワーヘッド電極アセンブリの端部クランプ留めおよび機械固定される内側電極を提供すること。【解決手段】好ましい一実施形態によれば、位置合わせ精度の向上および撓みの軽減をもたらし、それによりプラズマ処理速度の均一性を向上させる、半導体基板をエッチングするためのプラズマ反応チャンバ内の内側電極、ガスケットセット、およびそれらのアセンブリが、提供される。さらに、内側電極およびガスケットセットを支持部材に組み付けるための方法が、提供される。【選択図】図１Ａ
0003160877.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
容量結合プラズマ処理チャンバ内のシャワーヘッド電極アセンブリ用の内側電極であって、前記シャワーヘッド電極アセンブリは、受け板の上面と下面との間に延在するガス注入穴を有する当該受け板、内方延在フランジと前記受け板の前記下面中の開口に係合する固定具を受容するように構成された穴とを有するクランプリング、内方延在フランジと前記受け板の前記下面中の開口に係合する固定具を受容するように構成された穴とを有する外側電極、位置合わせリング、前記内側電極を前記受け板に装着する複数のねじ式固定具、ならびに複数の位置合わせピンを備え、
前記内側電極は、
前記内側電極の下面上のプラズマ暴露される表面と、
前記内側電極の上面上の設置表面と、
前記内側電極の外周部上の第１の環状段部および第２の環状段部であって、それぞれ前記クランプリングの前記内方延在フランジおよび前記外側電極の前記内方延在フランジに対合するように構成された、当該第１の環状段部および第２の環状段部と、
前記内側電極の前記プラズマ暴露される表面と前記設置表面との間に延在し、前記受け板中の前記ガス注入穴に合致するパターンで配置された、複数のガス注入穴と、
前記位置合わせピンを受容するように構成された、前記設置表面中の複数のねじ山のない止まり穴と、
前記位置合わせリングを受容するように構成された、前記設置表面中の環状溝と、
前記内側電極を前記受け板に装着させるねじ式固定具を受容するように構成された、前記設置表面中の複数のねじ付き止まり穴と
を備えることを特徴とする内側電極。
【請求項２】
前記ガス注入穴は、０．０４インチ（１ｍｍ）以下の直径を有し、前記内側電極の中心に位置する１つの中心ガス注入穴と、８列の同心列のガス注入穴とを有するパターンで配置され、
第１の列が、前記内側電極の前記中心から約０．６〜０．７インチ（１５〜１８ｍｍ）のラジアル方向距離の位置に配置された、８個のガス注入穴を有し、
第２の列が、前記内側電極の前記中心から約１．３〜１．４インチ（３３〜３６ｍｍ）のラジアル方向距離の位置に配置された、１８個のガス注入穴を有し、
第３の列が、前記内側電極の前記中心から約２．１〜２．２インチ（５３〜５６ｍｍ）のラジアル方向距離の位置に配置された、２８個のガス注入穴を有し、
第４の列が、前記内側電極の前記中心から約２．８〜３．０インチ（７１〜７６ｍｍ）のラジアル方向距離の位置に配置された、３８個のガス注入穴を有し、
第５の列が、前記内側電極の前記中心から約３．６〜３．７インチ（９１〜９４ｍｍ）のラジアル方向距離の位置に配置された、４８個のガス注入穴を有し、
第６の列が、前記内側電極の前記中心から約４．４〜４．５インチ（１１２〜１１４ｍｍ）のラジアル方向距離の位置に配置された、５８個のガス注入穴を有し、
第７の列が、前記内側電極の前記中心から約５．０〜５．１インチ（１２７〜１３０）のラジアル方向距離の位置に配置された、６６個のガス注入穴を有し、
第８の列が、前記内側電極の前記中心から約５．７〜５．８インチ（１４５〜１４７ｍｍ）のラジアル方向距離の位置に配置された、７４個のガス注入穴を有し、
各列中の前記ガス注入穴は、方位角的に均等に離間されることを特徴とする請求項１に記載の内側電極。
【請求項３】
前記ガス注入穴は、０．０４インチ（１ｍｍ）以下の直径を有し、前記内側電極の中心に位置する１つの中心ガス注入穴と、８列の同心列のガス注入穴とを有するパターンで配置され、
第１の列が、前記内側電極の前記中心から約０．６〜０．７インチ（１５〜１８ｍｍ）のラジアル方向距離の位置に配置された８個のガス注入穴を有し、
第２の列が、前記内側電極の前記中心から約１．３〜１．４インチ（３３〜３６ｍｍ）のラジアル方向距離の位置に配置された１８個のガス注入穴を有し、
第３の列が、前記内側電極の前記中心から約２．１〜２．２インチ（５３〜５６ｍｍ）のラジアル方向距離の位置に配置された２８個のガス注入穴を有し、
第４の列が、前記内側電極の前記中心から約２．８〜３．０インチ（７１〜７６ｍｍ）のラジアル方向距離の位置に配置された４０個のガス注入穴を有し、
第５の列が、前記内側電極の前記中心から約３．６〜３．７インチ（９１〜９４ｍｍ）のラジアル方向距離の位置に配置された４８個のガス注入穴を有し、
第６の列が、前記内側電極の前記中心から約４．４〜４．５インチ（１１２〜１１４ｍｍ）のラジアル方向距離の位置に配置された５６個のガス注入穴を有し、
第７の列が、前記内側電極の前記中心から約５．０〜５．１インチ（１２７〜１３０）のラジアル方向距離の位置に配置された６４個のガス注入穴を有し、
第８の列が、前記内側電極の前記中心から約５．７〜５．８インチ（１４５〜１４７ｍｍ）のラジアル方向距離の位置に配置された７２個のガス注入穴を有し、
各列中の前記ガス注入穴は、方位角的に均等に離間されることを特徴とする請求項１に記載の内側電極。
【請求項４】
前記複数のねじ付き止まり穴は、円形列の８つの均等に離間されたねじ付き止まり穴を含み、前記８つのねじ付き止まり穴はそれぞれ、１／４−３２のねじ寸法にねじ山を施され、前記内側電極の前記中心から約２．４〜２．６インチ（６１〜６６ｍｍ）のラジアル方向距離の位置に配置され、少なくとも０．２インチ（１５ｍｍ）の深さを有することを特徴とする請求項１に記載の内側電極。
【請求項５】
前記８つのねじ付き止まり穴は、前記内側電極の半径の１／４から１／２の半径部分上に配置されることを特徴とする請求項４に記載の内側電極。
【請求項６】
前記複数のねじ付き止まり穴は、円形列の８つの均等に離間されたねじ付き止まり穴を含み、前記８つの均等に離間されたねじ付き止まり穴は、７−１６／２８のねじ寸法にねじ山を施され、前記内側電極の前記中心から約２．４〜２．６インチ（６１〜６６ｍｍ）のラジアル方向距離の位置に配置され、少なくとも０．１５インチ（３８ｍｍ）の深さを有することを特徴とする請求項１に記載の内側電極。
【請求項７】
前記位置合わせピンを受容するように構成された前記複数のねじ山のない止まり穴は、第１の穴のセットおよび第２の穴のセットを含み、
前記第１の穴のセットは、２つの穴を含み、前記２つの穴は、（ａ）前記内側電極の前記中心から約１．７〜１．８インチ（４３〜４６ｍｍ）のラジアル方向距離の位置に配置され、（ｂ）ラジアル方向に整列され、互いから約１８０°または約１７５°だけ方位角的に偏移され、（ｃ）約０．１０〜０．１２インチ（２．５〜３．０ｍｍ）の直径を有し、（ｄ）少なくとも０．２インチ（５ｍｍ）の深さを有し、
前記第２の穴のセットは、第１の穴、第２の穴、および第３の穴を含み、（ａ）前記第１の穴、前記第２の穴、および前記第３の穴は、前記内側電極の前記中心から約６．０〜６．１インチ（１５２〜１５５ｍｍ）のラジアル方向距離の位置に配置され、（ｂ）前記第１の穴は、前記第１のセット中の１つの穴から時計回り方向に約１０°だけ方位角的に偏移され、（ｃ）前記第２の穴および前記第３の穴は、前記第１の穴にラジアル方向に整列され、前記第１の穴から反時計回り方向に約９２．５°および約１９０°だけ方位角的に偏移され、（ｄ）約０．１１〜０．１２インチ（２．８〜３．０ｍｍ）の直径を有し、（ｅ）少なくとも０．１インチ（２．５ｍｍ）の深さを有することを特徴とする請求項１に記載の内側電極。
【請求項８】
前記内側電極は、約０．４インチ（約１０ｍｍ）の均一厚さおよび約１２．５インチ（３１８ｍｍ）の直径を有する平坦な円盤であり、前記第１の段部は、約１２．１インチ（３０７ｍｍ）の内径および約０．１１インチ（２．８ｍｍ）の長さの垂直方向表面を有し、前記第２のステップは、約１２．０インチの内径および約０．１３インチの長さの垂直方向表面を有し、前記環状溝は、約０．４４インチ（１１ｍｍ）の外径、約０．２４インチ（６．１ｍｍ）の内径、および少なくとも０．１インチ（２．５ｍｍ）の深さを有し、前記内側電極は、０．００５から０．０２０オーム・センチの間の抵抗および１０ｐｐｍ未満の重金属汚染物質総量を有する単結晶シリコンまたは多結晶シリコンからなるプレートから製造されることを特徴とする、請求項１に記載の内側電極。
【請求項９】
シャワーヘッド電極アセンブリ中に設置されるように構成されたガスケットセットにおける熱伝導性および導電性ガスケットであって、前記シャワーヘッド電極アセンブリは、８列の円形列のガス注入穴と、複数の位置合わせピン穴と、固定機構を受容するための位置合わせリング溝および／または複数のねじ穴とを有する内側電極、固定機構を受容するための複数のねじ穴を有する外側電極、ならびに固定機構を受容するための複数のねじ穴を有する環状シュラウドを備え、
前記ガスケットセットは、
複数のスポークにより連結された複数の同心平坦リングを備え、前記内側電極の上に設置されるように構成された内側ガスケットと、
複数の切欠部を有する平坦環状リングを備え、前記内側ガスケットを囲み、前記内側ガスケットと同心であり、前記内側電極の上に設置されるように構成された第１の環状ガスケットと、
複数の切欠部を有する平坦環状リングを備え、前記第１の環状ガスケットを囲み、前記第１の環状ガスケットと同心であり、前記外側電極の上に設置されるように構成された第２の環状ガスケットと、
複数の切欠部を有する平坦環状リングを備え、前記第２の環状ガスケットを囲み、前記第２の環状ガスケットと同心であり、前記環状シュラウドの上に設置されるように構成された第３の環状ガスケットと
から構成され、前記ガスケットは、ガス注入穴、位置合わせピン穴、前記位置合わせリング溝、および／または前記ねじ穴に対応することを特徴とする、ガスケット。
【請求項１０】
前記内側ガスケット中の前記同心平坦リングは、連続的である、または分節されることを特徴とする請求項９に記載のガスケット。
【請求項１１】
前記内側ガスケットは、約０．００６インチ（０．１５ｍｍ）の厚さおよび少なくとも０．１インチ（２．５ｍｍ）の幅を有する少なくとも６つの同心平坦リングを含み、第１のリングが、少なくとも０．４４インチ（１１ｍｍ）の内径および最大で１．３５インチ（３４．３ｍｍ）の外径を有し、第２のリングが、少なくとも１．３５インチ（３４．３ｍｍ）の内径および最大で２．６８インチ（６８．１ｍｍ）の外径を有し、第３のリングが、少なくとも２．６８インチ（６８．１ｍｍ）の内径および最大で４．２３インチ（１０７ｍｍ）の外径を有し、第４のリングが、少なくとも４．２３インチ（１０７ｍｍ）の内径および最大で５．７９インチ（１４７ｍｍ）の外径を有し、第５のリングが、少なくとも５．７９インチ（１４７ｍｍ）の内径および最大で７．３４インチ（１８６ｍｍ）の外径を有し、第６のリングが、少なくとも７．３４インチ（１８６ｍｍ）の内径および最大で８．８９インチ（２２６ｍｍ）の外径を有することを特徴とする請求項９に記載のガスケット。
【請求項１２】
（ａ）前記第１の環状ガスケットは、固定機構に対応するように構成された外周部の上の３つの切欠部と、位置合わせピンに対応するように構成された内周部の上の３つの切欠部とを有し、
（ｂ）前記第２の環状ガスケットは、内周部の上の１つの切欠部と、固定機構に対応するように構成された第１の８個穴のセットと、ツールのアクセスを可能にするように構成された第２の３個穴のセットとを有し、前記第１のセット中の前記穴の直径が、前記第２のセット中の前記穴の直径よりも大きく、
（ｃ）前記第３の環状ガスケットは、固定機構に対応するように構成された外周部の上の８つの切欠部を有し、内周部の上には切欠部を有さないことを特徴とする請求項９に記載のガスケット。
【請求項１３】
（ａ）前記第１の環状ガスケットは、約０．００６インチ（０．１５ｍｍ）の厚さ、少なくとも０．１インチの幅、約１１．９５インチ（３０３．５ｍｍ）の内径、および約１２．４７インチ（３１６．７ｍｍ）の外径を有し、
（ｂ）前記第２の環状ガスケットは、約０．００６インチ（０．１５ｍｍ）の厚さ、少なくとも０．１インチ（２．５ｍｍ）の幅、約１３．９０インチ（３５３．０ｍｍ）の内径、および約１６．７５インチの外径を有し、
（ｃ）前記第３の環状ガスケットは、約０．００６インチ（０．１５ｍｍ）の厚さ、少なくとも０．１インチ（２．５ｍｍ）の幅、１７．２９インチ（４３９．２ｍｍ）の内径、および約１８．６９インチ（４７４．７ｍｍ）の外径を有することを特徴とする請求項９に記載のガスケット。
【請求項１４】
請求項１に記載の前記内側電極を備えるシャワーヘッド電極アセンブリであって、前記受け板は、前記クランプリングおよび前記ねじ式固定具によって前記内側電極に装着される、シャワーヘッド電極アセンブリにおいて、前記ねじ式固定具は、前記ねじ付き止まり穴内にねじ留めされることを特徴とする、シャワーヘッド電極アセンブリ。
【請求項１５】
前記内側電極の前記第２の段部と対合する内方延在フランジを有する前記外側電極をさらに備え、前記外側電極は、前記外側電極の上に設置される、拡張ヘッドを有するスタッドと、前記受け板中に設置される回転自在カムシャフトとを備えるカムロックによって、前記受け板に装着され、前記回転自在カムシャフトは、前記スタッドの拡張ヘッドに係合する偏心切欠部を有することを特徴とする、請求項１４に記載のシャワーヘッド電極アセンブリ。
【請求項１６】
前記ねじ付き止まり穴は、前記内側電極の半径の１／４から１／２の半径部分上に配置され、前記ねじ式固定具は、前記ねじ付き止まり穴にねじ式係合されるソケットを備え、前記ソケットは、拡張ヘッドを有するスタッドを備え、前記拡張ヘッドは、前記内側電極の上に設置されるスタッドおよび前記外側電極の上に設置されるスタッドが、前記回転自在カムシャフトの中の１つの中の切欠部中に同時に係合されるように、前記回転自在カムシャフト中の偏心切欠部に係合することを特徴とする請求項１５に記載のシャワーヘッド電極アセンブリ。
【請求項１７】
請求項１６に記載の前記シャワーヘッド電極アセンブリを組み付ける方法において、
前記内側電極の前記設置表面の上の前記環状溝の中に前記位置合わせリングを挿入するステップと、
前記内側電極の前記設置表面の上の前記複数のねじ山のない止まり穴の中に位置合わせピンを挿入するステップと、
前記内側電極の前記設置表面の上に内側ガスケットおよび第１の環状ガスケットを設置するステップと、
複数のボルトにより、前記受け板に対して前記内側電極の前記外方段部の周囲に前記クランプリングを固定するステップと、
前記外側電極の前記上面の上に第２の環状ガスケットを配置するステップと、
カムロックにより、前記外方ガスケットが上に設置される前記外側電極と、前記内側電極とを、前記受け板に固定するステップと
を含むことを特徴とする、方法。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、シャワーヘッド電極アセンブリの端部クランプ留めおよび機械固定される内側電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体構成要素を中で製造することが可能なプラズマ処理チャンバのシャワーヘッド電極アセンブリが、本明細書において開示される。集積回路チップの製造は、典型的には、「基板」と呼ばれる（シリコンまたはゲルマニウムなどの）薄い研磨済みのスライスである高純度の単結晶半導体材料基板から始められる。各基板は、基板の上に様々な回路構造を形成する一連の物理的処理ステップおよび化学的処理ステップを施される。製造プロセスの際に、様々なタイプの薄膜が、二酸化シリコン膜を生成するための熱酸化、シリコン膜、二酸化シリコン膜、および窒化シリコン膜を生成するための化学気相蒸着、ならびに他の金属膜を生成するためのスパッタリングまたは他の技術などの、様々な技術を利用して、基板の上に堆積され得る。
【０００３】
半導体独特の電気的特性は、半導体基板の上への膜の堆積後に、ドーピングと呼ばれるプロセスを利用して半導体結晶格子中に選択された不純物を代入することによって得られる。次いで、ドーピングされたシリコン基板は、「レジスト」と呼ばれる、感光性材料または感放射線性材料の薄層を均一に塗布されてよい。次いで、回路内に電子経路を画成する小さな幾何学的パターンが、リソグラフィとして知られるプロセスを利用して、レジストの上に転写されてよい。このリソグラフィプロセスの際には、集積回路パターンは、「マスク」と呼ばれるガラスプレートの上に描画され、次いで、感光性被膜の上に光学的に縮小され、投影され、転写されてよい。
【０００４】
次いで、リソグラフィによって得られたレジストパターンは、エッチングとして知られているプロセスを介して、半導体材料からなる下層の結晶表面上に転写される。エッチングガスまたは蒸着ガスを真空チャンバに供給し、高周波（ＲＦ）電場をこれらのガスに印加して、これらのガスを励起してプラズマ状態にすることによって、基板上の材料のエッチングおよび基板上への材料の化学気相蒸着（ＣＶＤ）を行うために、一般的には真空処理チャンバが使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ２００９／１１４１７５
【特許文献２】米国出願番号第１２／４２１，８４５号
【考案の概要】
【０００６】
半導体基板処理において使用されるプラズマ反応チャンバ用のシャワーヘッド電極アセンブリが、クランプリングと、複数のボルトまたはカムロックなどのねじ式固定具とによって、受け板に機械的に装着される内側電極を備える。これらのねじ式固定具およびクランプリングにより、側方に離間された支持点が確立され、受け板との熱的接触が改善され、プラズマ反応チャンバの作動の際の内側電極の撓みが軽減される。内側電極は、その設置表面の上に、少なくとも１つの同心列中に配置された複数のガス注入穴と、位置合わせピンを受容するように構成された複数のねじ山を有さない止まり穴と、位置合わせリングを受容するようになされた環状溝と、ボルト、または受け板中に設置される回転自在カムシャフトと係合可能なばね付勢されるスタッドを保持する複数のねじ付きソケットなどの、ねじ式固定具を受容するように構成された複数のねじ付き止まり穴とを有する。ガスケットのセットが、内側電極と受け板との間に、および、外側電極と受け板との間に挟まれて、内側電極と受け板と外側電極との間の熱的および電気的接触を確立し、それらの間の擦れ合い接触をなくす。ガスケットは、組付けの際に内側電極中に挿入される位置合わせピンと整列される、穴および／または切欠部を有する。これらの位置合わせピンにより、内側電極に対するガスケットの正確な位置合わせが保証される。さらに、これらのガスケットは、ねじ付き止まり穴に整列される穴および／または切欠部と、内側電極の上のガス注入穴とを有する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】一実施形態による、容量結合プラズマ反応チャンバ用のシャワーヘッド電極アセンブリの部分断面図である。
【図１Ｂ】別の実施形態による、容量結合プラズマ反応チャンバ用のシャワーヘッド電極アセンブリの部分断面図である。
【図１Ｃ】クランプリングの上に設置された圧縮リングの詳細を示す図である。
【図２Ａ】図１Ａに図示されるシャワーヘッド電極アセンブリ中に外側電極を装着するための例示のカムロックの３次元図である。
【図２Ｂ】図２Ａの例示のカムロックの断面図である。
【図２Ｃ】図１Ｂに図示されるシャワーヘッド電極アセンブリ中に外側電極および内側電極を装着するための例示のカムロックの３次元図である。
【図２Ｄ】図２Ｃの例示のカムロック断面図である。
【図３】図２Ａから図２Ｄのカムロックにおいて使用される例示のスタッドの側部立面図および組立図である。
【図４Ａ】図２Ａおよび図２Ｂのカムロックにおいて使用される例示のカムシャフトの側部立面図および組立図である。
【図４Ｂ】図４Ａまたは図４Ｃのカムシャフトの一部分の例示のカッターパス縁部の断面図である。
【図４Ｃ】図２Ｃおよび図２Ｄのカムロックにおいて使用される例示のカムシャフトの側部立面図および組立図である。
【図４Ｄ】受け板中のボア内に設置された、図４Ｃのカムシャフトの部分斜視図である。
【図５Ａ】プラズマ暴露される表面を示す、図１Ａのシャワーヘッド電極アセンブリ中の内側電極の底面図である。
【図５Ｂ】図５Ａの内側電極の断面図である。
【図５Ｃ】図５Ｂの区域Ａの拡大図である。
【図５Ｄ】設置表面を示す、図５Ａの内側電極の上面図である。
【図５Ｅ】環状溝５５０Ａまたは５５０Ｂを横切る、図５Ｄまたは図５Ｋの内側電極の部分断面図である。
【図５Ｆ】図５Ｄの穴５４０Ａまたは図５Ｋの穴５４０Ｂａもしくは５４０Ｂｂを横切る、図５Ｄまたは図５Ｋの内側電極の部分断面図である。
【図５Ｇ】図５Ｄの穴５３０ａａ、５３０ａｂ、または５３０ａｃを横切る、図５Ｄの内側電極の部分断面図である。
【図５Ｈ】プラズマ暴露される表面を示す、図１Ｂのシャワーヘッド電極アセンブリ中の内側電極の底面図である。
【図５Ｉ】図５Ｈの内側電極の部分断面図である。
【図５Ｊ】図５Ｉの区域Ａの拡大図である。
【図５Ｋ】設置表面を示す、図５Ｈの内側電極の上面図である。
【図５Ｌ】図５Ｋの穴５３０ｂａ、５３０ｂｂ、または５３０ｂｃを横切る、図５Ｋの内側電極の部分断面図である。
【図６】図１Ａのボルト１６０Ａ付近の拡大図である。
【図７Ａ】内側ガスケット、中間ガスケット、および外方ガスケットの上面図である。
【図７Ｂ】図７Ａの内側ガスケット７１００の拡大図である。
【図７Ｃ】内側ガスケット、第１の環状ガスケット、第２の環状ガスケット、および第３の環状ガスケットの上面図である。
【図７Ｄ】図７Ｃの内側ガスケット７４００の拡大図である。
【図７Ｅ】内側ガスケット、第１の環状ガスケット、第２の環状ガスケット、および第３の環状ガスケットの上面図である。
【図７Ｆ】図７Ｅの内側ガスケット７８００の拡大図である。
【考案を実施するための形態】
【０００８】
プラズマ反応チャンバは、典型的には、上方電極アセンブリおよび下方電極アセンブリが中に配置された真空チャンバから構成される。処理されることとなる基板（通常は半導体）が、適切なマスクにより覆われて、下方電極アセンブリの上に直に配置される。ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＣｌＦ３、ＨＢｒ、Ｃｌ２、ＳＦ６、またはそれらの混合物などのプロセスガスが、Ｏ２、Ｎ２、Ｈｅ、Ａｒ、またはそれらの混合物などのガスと共にチャンバ内に案内される。このチャンバは、典型的にはミリトール範囲の圧力に維持される。上方電極アセンブリは、ガス注入穴（または複数のガス注入穴）を備え、これらの穴により、ガスを、上方電極アセンブリを通してチャンバ内に均一に分散させることが可能となる。１つまたは複数の高周波（ＲＦ）電源が、真空チャンバ内にＲＦ電力を送り、中性プロセスガス分子をプラズマ状態へと解離させる。プラズマ中の高反応性ラジカルが、上方電極と下方電極との間の電場により、基板表面の方へと追いやられる。基板の表面が、これらのラジカルとの化学反応によって、エッチングまたは蒸着される。上方電極アセンブリは、内側電極を備えてよく、この内側電極は、この内側電極とは異なる材料から作製された受け板に装着される。内側電極は、作動中にプラズマおよび／または加熱器構成部によって加熱され、撓む場合があり、これは、基板全体にわたる処理速度の均一性に悪影響を及ぼすおそれがある。さらに、内側電極および受け板の熱膨張がそれぞれ異なることにより、熱サイクルを繰り返す際に、内側電極と受け板との間において擦れ合いが生じるおそれがある。擦れ合うことにより、基板からのデバイス歩留まりを低下させる微粒子汚染物質が発生するおそれがある。
【０００９】
内側電極の撓みを軽減させるために、内側電極の設置表面の内側に係合するボルトまたはカムロック、および内側電極の端部の周囲のクランプリングなどの、複数のねじ式固定具を備える、シャワーヘッド電極アセンブリが、本明細書において開示される。ボルトまたはカムロック、およびクランプリングは、内側電極の全体にわたって分布された複数の位置にて受け板に内側電極を固定する。
【００１０】
図１Ａは、半導体基板をエッチングするためのプラズマ反応チャンバのシャワーヘッド電極アセンブリ１００Ａの一部分の部分断面図を示す。図１Ａに図示されるように、シャワーヘッド電極アセンブリ１００Ａは、上方電極１１０Ａ、および受け板１４０Ａを備える。さらに、アセンブリ１００Ａは、熱制御プレート１０２Ａ、および、中に液体流チャネル（図示せず）を有する温度制御される上方プレート（上部プレート）１０４Ａを備える。好ましくは、上方電極１１０Ａは、内側電極１２０Ａおよび外側電極１３０Ａを備える。内側電極１２０Ａは、単結晶シリコン、多結晶シリコン、炭化ケイ素、または他の適切な材料などの、導電性の高純度材料から作製されてよい。内側電極１２０Ａは、定期的に交換されなければならない消耗部品である。受け板１４０Ａは、以下において説明される機械的固定具によって、内側電極１２０Ａおよび外側電極１３０Ａに機械的に固定される。
【００１１】
図１Ａにおいて図示されるシャワーヘッド電極アセンブリ１００Ａは、典型的には、上方電極１１０Ａから１から５ｃｍ下方に離間されて基板が上に支持される平坦な下方電極アセンブリの一部を形成する静電チャック（図示せず）と共に、使用される。このようなプラズマ反応チャンバの一例は、米国カリフォルニア州、Ｆｒｅｍｏｎｔ在のＬａｍ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社により製造されるＥｘｅｌａｎ（商標）ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｅｔｃｈ  ｓｙｓｔｅｍなどの平行平板型反応器である。このようなチャック構成部により、裏面にヘリウム（Ｈｅ）圧を印加して、基板とチャックとの間の熱伝達率を制御することによる基板の温度制御が、可能となる。
【００１２】
使用中には、ガス供給源からのプロセスガスが、プロセスガスを基板の上方の単一の区域または複数の区域に供給することが可能な上方プレート１０４Ａ中の１つまたは複数の通路を通り、内側電極１２０Ａに供給される。
【００１３】
好ましくは、内側電極１２０Ａは、平坦な円盤またはプレートである。内側電極１２０Ａは、例えばプレートが単結晶シリコンから作成される場合には最大３００ｍｍ（３００ｍｍ基板用に使用される、現行において入手可能な単結晶シリコン材料の直径）までの、処理されることとなる基板よりも小さな、その基板と同等の、またはその基板よりも大きな直径を有してよい。３００ｍｍ基板を処理するためには、外側電極１３０Ａは、約１２インチから約１７インチまで（本明細書において使用される際に、「約」とは、±１０％を意味する）内側電極１２０Ａの直径を拡張させるようになされる。外側電極１３０Ａは、連続部材（例えば、リングの形態の、単結晶シリコン、多結晶シリコン、炭化ケイ素、もしくは他の適切な材料）、または、分節部材（例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコン、炭化ケイ素、もしくは他の適切な材料からなる分節部などの、リング構成体に構成された２から６つの別個の分節部）であってよい。基板と上方電極１１０Ａとの間のギャップにプロセスガスを供給するために、内側電極１２０Ａは、複数のガス注入穴１０６Ａを備える。これらのガス注入穴１０６Ａは、プロセスガスの供給に適した寸法および分布からなり、このプロセスガスは、上方電極１１０Ａの下方の反応区域中において励起されてプラズマ状態になる。
【００１４】
単結晶シリコンは、内側電極１２０Ａおよび外側電極１３０Ａのプラズマ暴露される表面について好ましい材料である。高純度の単結晶シリコンによって、望ましくない成分が反応チャンバ内に最小限の量だけ持ち込まれ、さらに、高純度の単結晶シリコンがプラズマ処理の際に滑らかに磨耗し、それによりパーティクルが最小限に抑えられるため、プラズマ処理の際の基板の汚染が最小限に抑えられる。内側電極１２０Ａおよび外側電極１３０Ａのプラズマ暴露される表面に使用することが可能な材料からなる複合材料を含む代替材料としては、例えば、多結晶シリコン、Ｙ２Ｏ３、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、およびＡｌＮなどが含まれる。
【００１５】
一実施形態においては、シャワーヘッド電極アセンブリ１００Ａは、３００ｍｍの直径を有する半導体基板などの大型基板を処理するのに十分な大きさのものである。３００ｍｍ基板に対しては、内側電極１２０Ａの直径は、少なくとも３００ｍｍとなる。しかし、シャワーヘッド電極アセンブリ１００Ａは、他の基板寸法を処理するように寸法設定されてもよい。
【００１６】
好ましくは、受け板１４０Ａは、プラズマ処理チャンバ内における半導体基板の処理のために使用されるプロセスガスに対して化学的に適合性のある材料から作製され、電極材料の熱膨張率に厳密に合致する熱膨張率を有し、および／または、導電性および熱伝導性のものである。受け板１４０Ａの作製に使用され得る好ましい材料には、グラファイト、ＳｉＣ、アルミニウム（Ａｌ）、または他の適切な材料が含まれるが、それらに限定されない。
【００１７】
受け板１４０Ａは、好ましくは、適切な機械的固定具により熱制御プレート１０２Ａに装着される。これらの適切な機械的固定具は、ねじ付きボルト、ねじ、または同様のものが可能である。例えば、ボルト（図示せず）を、熱制御プレート１０２Ａ中の穴の中に挿入し、受け板１４０Ａ中のねじ開口中にねじ留めすることが可能である。熱制御プレート１０２Ａは、好ましくは、アルミニウム、アルミニウム合金、または同様のものなどの、機械加工された金属材料から作製される。上方の温度制御されるプレート１０４Ａは、好ましくは、アルミニウムまたはアルミニウム合金から作製される。
【００１８】
外側電極１３０Ａは、参照により本明細書にその開示が組み込まれる、本考案の譲受人に譲渡されたＷＯ２００９／１１４１７５（２００９年９月１７日公開）および米国出願番号第１２／４２１，８４５号（２００９年４月１０日出願）に記載されているカムロック機構によって、受け板に機械的に装着させることが可能である。図２Ａを参照すると、例示のカムロックの３次元図に、外側電極１３０Ａおよび受け板１４０Ａの一部分が含まれる。カムロックは、外側電極１３０Ａを、図１Ａに図示されるプラズマエッチチャンバなどの様々な半導体製造関連ツール中の受け板１４０Ａに、迅速に、清浄に、および正確に装着することが可能である。
【００１９】
カムロックは、ソケット２１３中に設置されるスタッド（ロックピン）２０５を備える。スタッドは、例えばステンレス鋼製の皿ワッシャなどの、円板ばねスタック２１５によって囲まれてよい。次いで、スタッド２０５および円板ばねスタック２１５は、ソケット２１３内にプレス嵌めされてよく、または、接着剤もしくは機械的固定具を用いてソケット２１３内に固定されてよい。スタッド２０５および円板ばねスタック２１５は、外側電極１３０Ａと受け板１４０Ａとの間においてある限定量の側方移動が可能となるように、ソケット２１３内に配置されてよい。側方移動量を限定することにより、外側電極１３０Ａと受け板１４０Ａとの間の緊密な嵌着が可能となり、したがって、良好な熱的接触が確保され、その一方で依然として、２つの部品間の熱膨張における差を相殺するための幾分かの移動が可能となる。この限定された側方移動の特徴に関するさらなる詳細は、以下においてより詳細に説明される。
【００２０】
ある特定の例示の一実施形態においては、ソケット２１３は、高強度のＴｏｒｌｏｎ（登録商標）から製造される。代替としては、ソケット２１３は、容易に使用可能な、良好な強度、耐衝撃性、耐クリープ性、寸法安定性、耐放射線性、および耐化学性などのいくつかの機械的特性を有する他の材料から製造されてよい。ポリアミドイミド、アセタール、および超高分子量ポリエチレン材料などの、様々な材料の全てが、適し得る。高温比熱プラスチックおよび他の関連する材料は、２３０℃がエッチチャンバなどの用途において直面することとなる典型的な最大温度であるため、ソケット２１３の形成には不要である。一般的には、典型的な作動温度は、１３０℃付近である。
【００２１】
カムロックの他の部分は、一対のカムシャフト軸受２０９により各端部にて適宜に囲まれるカムシャフト２０７Ａから構成される。カムシャフト２０７Ａおよびカムシャフト軸受のアセンブリは、受け板１４０Ａ中に機械加工された受け板ボア２１１Ａ内に設置される。３００ｍｍ半導体基板用に設計されたエッチチャンバ用の典型的な用途においては、８つ以上のカムロックが、外側電極１３０Ａ／受け板１４０Ａ結合体の外周部の周囲において離間されてよい。
【００２２】
カムシャフト軸受２０９は、Ｔｏｒｌｏｎ（登録商標）、Ｖｅｓｐｅｌ（登録商標）、Ｃｅｌｃｏｎ（登録商標）、Ｄｅｌｒｉｎ（登録商標）、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）、Ａｒｌｏｎ（登録商標）を含む様々な材料、または、低摩擦係数および低いパーティクル発散率を有する、フッ素重合体、アセタール、ポリアミド、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、およびポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの他の材料から機械加工されたものであってよい。スタッド２０５およびカムシャフト２０７Ａは、ステンレス鋼（例えば３１６、３１６Ｌ、１７−７、ＮＩＴＲＯＮＩＣ−６０、等々）または、良好な強度および耐腐食性を有する任意の他の材料から機械加工されたものであってよい。
【００２３】
次に図２Ｂを参照すると、カムロックの断面図により、受け板１４０Ａの近傍に外側電極１３０Ａを引くことによってカムロックがいかに作動するかがさらに例示される。スタッド２０５／円板ばねスタック２１５／ソケット２１３アセンブリが、外側電極１３０Ａ内に設置される。図示されるように、このアセンブリは、ソケット２１３上の雄ねじにより、外側電極１３０Ａ中のねじ穴内にねじ留めされてよい。
【００２４】
図３においては、拡張ヘッドを有するスタッド２０５、円板ばねスタック２１５、およびソケット２１３の立面組立図３００により、カムロックの例示の設計に対するさらなる詳細が提示される。特定の例示の一実施形態においては、スタッド／円板ばねアセンブリ３０１が、ソケット２１３内にプレス嵌めされる。ソケット２１３は、雄ねじ部および六角上部部材を有し、これらにより、軽いトルク（例えば、特定の例示の一実施形態においては、約２０インチ・ポンドなど）による外側電極１３０Ａ（図２Ａおよび図２Ｂを参照）内への容易な挿入が可能となる。上述のように、ソケット２１３は、様々なタイプのプラスチックから機械加工されたものであってよい。プラスチックを使用することにより、パーティクルの発生が最小限に抑えられ、外側電極１３０Ａ上の対合ソケット内へのソケット２１３の摩損のない設置が可能となる。
【００２５】
このスタッド／ソケットアセンブリ３０３は、上方部分であるソケット２１３における内径が、中間部分であるスタッド２０５の外径よりも大きいことを示す。これら２つの部分の間の直径の差により、上述の組み合わされたカムロックにおける限定された側方移動が可能となる。スタッド／円板ばねアセンブリ３０１は、ソケット２１３のベース部分でソケット２１３に剛体的接触状態に維持され、この直径の差により、幾分かの側方移動が可能となる（やはり図２Ｂを参照）。
【００２６】
図４Ａを参照すると、さらに、カムシャフト２０７Ａおよびカムシャフト軸受２０９の分解図４００Ａにより、キーイングピン４０１が示される。キーイングピン４０１を有するカムシャフト２０７Ａの端部が、初めに受け板ボア２１１Ａ（図２Ｂを参照）内に挿入される。受け板ボア２１１Ａの遠端部の一対の小さな対合穴（図示せず）により、受け板ボア２１１Ａ内にカムシャフト２０７Ａを適切に整列させることが可能となる。カムシャフト２０７Ａの側部立面図４２０Ａにより、六角開口４０３Ａをカムシャフト２０７Ａの一方の端部の上に、およびキーイングピン４０１を他方の端部の上に配置することが可能であることが、明瞭に示される。
【００２７】
例えば、引き続き図４Ａおよび図２Ｂを参照すると、カムロックは、カムシャフト２０７Ａを受け板ボア２１１Ａ中に挿入することによって組み付けられる。キーイングピン４０１により、ボア２１１Ａの底部のスロットと連係することによって、受け板ボア２１１Ａ中におけるカムシャフト２０７Ａの回転移動が制限される。カムシャフト２０７Ａは、初めに、スタッド２０５をカムシャフト２０７Ａ中に挿入することが可能となるように、例えば反時計回り方向などに、六角開口４０３Ａを利用することにより一方向に回転させることができ、次いで、スタッド２０５を完全に係合させロックするように、時計回り方向に回転させることができる。外側電極１３０Ａを受け板１４０Ａに固定するために必要なクランプ力は、円板ばねスタック２１５の自由スタック高さを克服するように円板ばねスタック２１５を圧縮することによって、供給される。カムシャフト２０７Ａは、スタッド２０５の拡張ヘッドに係合する内部偏心切欠部を有する。円板ばねスタック２１５が圧縮されると、クランプ力が、円板ばねスタック２１５中の個々のばねからソケット２１３に伝達され、外側電極１３０Ａを介して受け板１４０Ａに伝達される。
【００２８】
１つの例示的な作動モードにおいては、カムシャフト軸受２０９がカムシャフト２０７Ａに装着され、受け板ボア２１１Ａ中に挿入されると、カムシャフト２０７Ａは、反時計回り方向にその完全な回転移動距離まで回転される。次いで、スタッド／ソケットアセンブリ３０３（図３）が、外側電極１３０Ａ内へと軽く回転される。次いで、スタッド２０５のヘッドが、水平方向に延在する受け板ボア２１１Ａの下方の垂直方向に延在する貫通ボア内に挿入される。外側電極１３０Ａは、受け板１４０Ａに押し付けられ、カムシャフト２０７Ａは、キーイングピンがボア２１１Ａの底部のスロットの端部に到達するまで、または、可聴クリック留め音が聴こえるまで（以下において詳細に説明される）、時計回り方向に回転される。この例示の作動モードは、外側電極１３０Ａを受け板１４０Ａから取り外すために逆進行されてよい。
【００２９】
図４Ｂを参照すると、図４Ａのカムシャフト２０７Ａの側部立面図４２０Ａの断面図Ａ−Ａにより、スタッド２０５のヘッドを完全に固定させるためのカッターパス縁部４４０Ａが示される。特定の例示の一実施形態においては、２つの半径Ｒ１およびＲ２は、スタッド２０５のヘッドが、スタッド２０５が完全に固定された時点を示唆するために、上述のように可聴クリック留め音を発するように、選択される。
【００３０】
図５Ａから図５Ｇは、内側電極１２０Ａの詳細を示す。内側電極１２０Ａは、好ましくは、高純度の（１０ｐｐｍ未満の不純物）、低抵抗の（０．００５から０．０２オーム・センチ）の単結晶シリコンである。
【００３１】
図５Ａは、プラズマ暴露される表面１２０ａａを示す、内側電極１２０Ａの底面図である。適切な直径および／または構成のガス注入穴１０６Ａが、設置表面１２０ａｂからプラズマ暴露される表面１２０ａａまで延在し（図５Ｂ）、任意の適切なパターンで配置されてよい。好ましくは、ガス注入穴１０６Ａの直径は、０．０４インチ以下であり、より好ましくは、ガス注入穴１０６Ａの直径は、０．０１から０．０３インチの間であり、さらに好ましくは、ガス注入穴１０６Ａの直径は、０．０２インチである。図示される実施形態においては、１つのガス注入穴が、内側電極１２０Ａの中心に配置され、他のガス注入穴が、８つの同心列中に配置される。８つのガス注入穴が、電極の中心から約０．６から０．７（例えば０．６８）インチの位置にある第１の列中に置かれ、１８個のガス注入穴が、中心から約１．３から１．４（例えば１．３４）インチの位置にある第２の列中に置かれ、２８個のガス注入穴が、中心から約２．１から２．２（例えば２．１２）インチの位置にある第３の列中に置かれ、３８個のガス注入穴が、中心から約２．８から３．０（例えば２．９０）インチの位置にある第４の列中に置かれ、４８個のガス注入穴が、中心から約３．６から３．７（例えば３．６７）インチの位置にある第５の列中に置かれ、５８個のガス注入穴が、中心から約４．４から４．５（例えば４．４５）インチの位置にある第６の列中に置かれ、６６個のガス注入穴が、中心から約５．０から５．１（例えば５．０９）インチの位置にある第７の列中に置かれ、７４個のガス注入穴が、中心から約５．７から５．８（例えば５．７３）インチの位置にある第８の列中に置かれる。これらの列のそれぞれの中のガス注入穴は、方位角的に均等に離間される。
【００３２】
図５Ｂは、内側電極１２０Ａの直径に沿った断面図である。外周面は、２つの段部を備える。図５Ｃは、図５Ｂの区域Ａの拡大図である。内方段部５３２ａおよび外方段部５３４ａが、内側電極１２０Ａの周囲に完全に延在する。好ましい一実施形態においては、シリコンプレートが、約０．４０インチの厚さおよび約１２．５インチの外径を有し、内方段部５３２ａは、約１２．０インチの内径および約１２．１インチの外径を有し、外方段部５３４ａが、約１２．１インチの内径および約１２．５インチの外径を有する。内方段部５３２ａは、約０．１３インチの長さの垂直方向表面５３２ａａおよび約０．０７インチの長さの水平方向表面５３２ａｂを有し、外方段部５３４ａは、約０．１１インチの長さの垂直方向表面５３４ａａおよび約０．２１インチの長さの水平方向表面５３４ａｂを有する。
【００３３】
図５Ｄは、設置表面１２０ａｂを示す内側電極１２０Ａの上面図である。設置表面１２０ａｂは、内側電極１２０Ａと同心である環状溝５５０Ａ（図５Ｅにおいて詳細が示される）を備え、この環状溝５５０Ａは、約０．２４インチの内径、約０．４４インチの外径、少なくとも０．１インチの深さ、入口縁部上の約０．０２インチの幅の４５°斜角面、および、底隅部上の０．０１５から０．０３インチの間の半径の面取り部を有する。
【００３４】
さらに、設置表面１２０ａｂは、内側電極１２０Ａの中心から１．７２から１．７３インチの間の半径の位置に配置され、互いに約１８０°だけ偏移された、位置合わせピン（図５Ｆにおいて詳細が示される）を受容するように構成された、２つの平滑な（ねじ山を有さない）止まり穴５４０Ａを備え、これらの止まり穴５４０Ａは、約０．１１インチの直径、少なくとも０．２インチの深さ、入口縁部上の約０．０２インチの４５°斜角面、および、底隅部上の最大で０．０２インチの半径の面取り部を有する。
【００３５】
さらに、設置表面１２０ａｂは、設置表面を中央部分と外方部分とに区分する環状設置穴区域内に配置されたねじ山付き止まり穴を備える。この設置穴区域は、好ましくは、内側電極１２０Ａの半径の１／４から１／２の半径上に配置される。好ましい一実施形態においては、８つの１／４−３２（ユニファイねじ規格）ねじ山付き止まり穴５２０Ａの列が、内側電極１２０Ａの中心から２．４９から２．５１インチの間の半径上に配置され、各対の隣接し合う穴５２０Ａの間において約４５°だけ方位角的に偏移される。穴５２０Ａはそれぞれ、約０．３インチの総深さ、入口縁部から少なくとも０．２５インチのねじ山部分の深さ、および入口縁部上の約０．０５インチの幅の４５°斜角面を有する。穴５２０Ａの中の１つが、穴５４０Ａと方位角的に整列される。本明細書において使用される際に、２つのものが「方位角的に整列される」ということは、これら２つのものを連結する直線が、円またはリングの中心を、この実施形態においては内側電極１２０Ａの中心を通ることを意味する。
【００３６】
さらに、設置表面１２０ａｂは、内側電極１２０Ａの中心から６．０２から６．０３インチの間の半径にてラジアル方向に整列された位置合わせピンの受容に対応するように構成された、第１、第２、および第３の平滑な（ねじ山を有さない）止まり穴（５３０ａａ、５３０ａｂ、および５３０ａｃのそれぞれ、または、集合的には５３０ａ）（図５Ｇにおいて詳細が示される）を備える。「ラジアル方向に整列される」ということは、中心までの距離が均一であることを意味する。穴５３０ａは、０．１１から０．１２インチの間の直径、少なくとも０．１インチの深さ、入口縁部上の約０．０２インチの幅の４５°斜角部、および底隅部上の最大で０．０２インチの間の半径の面取り部を有する。第１の穴５３０ａａは、ねじ山を有さない止まり穴５４０Ａの中の１つから方位角的に時計回り方向に約１０°だけ偏移され、第２の穴５３０ａｂは、第１の穴５３０ａａから方位角的に反時計回り方向に約９２．５°だけ偏移され、第３の穴５３０ａｃは、第１の穴５３０ａａから方位角的に反時計回り方向に約１９０°だけ偏移される。
【００３７】
図１Ａを参照すると、内側電極１２０Ａは、下方面上の外方段部５３４ａに係合するクランプリング１５０Ａと、設置表面１２０ａｂ中のねじ山付き止まり穴５２０Ａに係合する複数のボルト１６０Ａとによって、受け板１４０Ａにクランプ留めされる。クランプリング１５０Ａは、受け板１４０Ａの下面中のねじ穴内にねじ留めされるボルト（ねじ）などの固定具を受容する一連の穴を備える。クランプリング１５０Ａと、内側電極１２０Ａ上の段部５３４ａとの接触を回避させるために、ＣＩＲＬＥＸ（登録商標）など硬質ポリイミド材料などの剛性材料からなる圧縮リング１７０Ａが、内側電極１２０Ａとクランプリング１５０Ａ（図１Ｃ）との対向表面間において圧縮される。
【００３８】
図６は、ボルト１６０Ａの１つの付近の、図１Ａの拡大部分を示す。ボルト１６０Ａは、８−３２サイズのものである。内側電極１２０Ａの設置の際に、好ましくはＴＯＲＬＯＮ（登録商標）５０３０から製作されるプラスチックインサート６１０Ａが、ねじ山付き止まり穴５２０Ａのそれぞれの中にねじ留めされる。プラスチックインサート６１０Ａは、８−３２の雌ねじ部および１／４−３２の雄ねじ部を有する。８−３２ボルト１６０Ａが、プラスチックインサート６１０Ａのそれぞれの中にねじ留めされる。シャワーヘッド電極アセンブリ１００Ａの作動の際に、内側電極１２０Ａは、プラズマおよび／または加熱構成部によって加熱されるが、この加熱は、内側電極１２０Ａにおいて撓みを生じさせるおそれがあり、プラズマチャンバ全体にわたるプラズマ処理速度の均一性に悪影響を及ぼすおそれがある。ボルト１６０Ａをクランプリング１５０Ａと組み合わせることにより、機械的支持点が提供され、内側電極１２０Ａの撓みが軽減され、したがって、処理速度の非均一性および熱の非均一性が軽減される。
【００３９】
図７Ａは、熱伝導性および導電性のガスケットセットの上面図を示す。このガスケットセットは、複数のスポークによって連結された複数の同心リングを備える内側ガスケット７１００、外周部および内周部上に複数の切欠部を有する環状中間ガスケット７２００、ならびに、外周部上の複数の切欠部および内周部上の１つの切欠部を有する環状外方ガスケット７３００を備える。これらのガスケットは、好ましくは、導電性および熱伝導性のものであり、例えば約１０から２００ミリトールの真空環境内における半導体処理に適合するものであり、パーティクル発生率が低く、接触点における剪断を許容するように従順であり、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、および同様のものなどの、半導体基板においてライフタイムキラーとなる金属成分を含まない材料から作製される。これらのガスケットは、シリコン−アルミニウム膜サンドイッチガスケット構造、またはエラストマ−ステンレス鋼サンドイッチガスケット構造のものであってよい。これらのガスケットは、プラズマエッチングなどのステップが実施される半導体製造において使用される真空環境内に適合する熱伝導性および導電性のゴムにより上面および下面を塗布された、アルミニウムシートであってよい。好ましくは、これらのガスケットは、電極および受け板が共に機械的にクランプ留めされる際に、圧縮され得るが、シャワーヘッド電極の温度サイクルの際に電極および受け板の対向し合う表面が互いに擦れ合うことを防ぎ得るように、従順である。これらのガスケットは、Ｂｅｒｇｑｕｉｓｔ  Ｃｏｍｐａｎｙ社から入手可能な「Ｑ−ＰＡＤ  ＩＩ」などの適切な材料から製造することが可能である。これらのガスケットの厚さは、好ましくは約０．００６インチである。これらのガスケットの様々な特徴部を、連続シートから、ナイフ切断、スタンプ加工、パンチ加工、または、好ましくはレーザ切断することが可能である。ガスケットセットは、受け板１４０Ａと内側電極１２０Ａと外側電極１３０Ａとの間に設置されて、それらの間に電気的および熱的な接触を確立する。
【００４０】
図７Ｂは、内側ガスケット７１００の詳細を示す。内側ガスケット７１００は、好ましくは、ラジアル方向スポークによって相互連結された７つの同心リングを備える。第１のリング７０１が、少なくとも０．４４インチ（例えば０．６２から０．６５インチの間）の内径と、最大で１．３５インチ（例えば０．９７から１．００インチの間）の外径を有する。第１のリング７０１は、８つの、ラジアル方向に延在する、方位角的に均等に離間されたスポーク７１２によって、第２のリング７０２に連結される。各スポーク７１２は、約０．１２５インチの幅を有する。
【００４１】
第２のリング７０２は、少なくとも１．３５インチ（例えば１．７４から１．７６インチの間）の内径と、最大で２．６８インチ（例えば２．２６から２．２９インチの間）の外径とを有する。第２のリングは、４つの、ラジアル方向に延在する、方位角的に均等に離間されたスポークによって、第３のリング７０３に連結される。これら４つのスポークの中の２つである７２３ａおよび７２３ｂは、内側ガスケット７１００の中心の周囲にて互いに対向し、これらはそれぞれ、約０．５インチの幅および約０．２５×約０．４６インチの丸角矩形開口（７２３ａｈまたは７２３ｂｈ）を有する。これら４つのスポークの中の他方の２つである７２３ｃおよび７２３ｄは、内側ガスケット７１００の中心の周囲にて互いに対向し、これらはそれぞれ、約０．２５インチの幅を有する。１つのスポーク７２３ｃは、約２２．５°だけスポーク７１２の中の１つのスポークから方位角的に偏移される。
【００４２】
第３のリング７０３は、少なくとも２．６８インチ（例えば３．１７から３．２０インチの間）の内径と、最大で４．２３インチ（例えば３．７１から３．７４インチの間）の外径とを有する。第３のリングは、４つの、ラジアル方向に延在する、方位角的に均等に離間されたスポーク７３４によって、第４のリング７０４に連結される。各スポークは、約０．１８インチの幅を有する。スポーク７３４の中の１つは、スポーク７２３ｃから約４５°だけ方位角的に偏移される。さらに、第３のリング７０３は、互いから約１８０°だけ方位角的に偏移され、内側ガスケット７１００の中心から１．７２から１．７４インチの間のラジアル方向距離の位置に配置された、２つの円形穴７０３ｘおよび７０３ｙを備える。円形穴７０３ｘおよび７０３ｙは、約０．１２５インチの直径を有する。一方の円形穴７０３ｘは、スポーク７２３ｃから約９０°だけ方位角的に偏移される。円形穴７０３ｘおよび７０３ｙは、位置合わせピンを受容するように構成される。
【００４３】
第４のリング７０４は、少なくとも４．２３インチ（例えば４．７８から４．８１インチの間）の内径と、最大で５．７９インチ（例えば５．１９から５．２２インチの間）の外径とを有する。第４のリング７０４は、４つの、ラジアル方向に延在する、方位角的に均等に離間されたスポークによって、第５のリング７０５に連結される。これらの４つのスポークの中の２つである７４５ａおよび７４５ｂは、内側ガスケット７１００の中心の周囲にて互いに対向し、これらはそれぞれ、約０．５インチの幅および約０．２５×約０．５１インチの丸角矩形開口（７４５ａｈまたは７４５ｂｈ）を有する。これら４つのスポークの中の他方の２つ７４５ｃおよび７４５ｄは、内側ガスケット７１００の中心の周囲にて互いに対向し、これらはそれぞれ、約０．２５インチの幅を有する。１つのスポーク７４５ａは、スポーク７２３ｃから反時計回り方向に約９０°だけ方位角的に偏移される。さらに、第４のリング７０４は、隣接し合う各対の間において約４５°だけ方位角的に偏移され、内側ガスケット７１００の中心から２．４９から２．５１インチの間のラジアル方向距離の位置に配置された、（ボルトを受容するように構成された）８つの円形穴７０４ｓ、７０４ｔ、７０４ｕ、７０４ｖ、７０４ｗ、７０４ｘ、７０４ｙ、および７０４ｚを備える。これらの円形穴７０４ｓ、７０４ｔ、７０４ｕ、７０４ｖ、７０４ｗ、７０４ｘ、７０４ｙ、および７０４ｚは、約０．１８インチの直径を有する。１つの円形穴７０４ｓは、スポーク７２３ｃから反時計回り方向に約９０°だけ方位角的に偏移される。円形穴７０４ｓ、７０４ｕ、７０４ｗ、および７０４ｙのそれぞれの周囲において、第４のリング７０４は、その内周部の上に円形突起部を有する。円形穴７０４ｔ、７０４ｖ、７０４ｘ、および７０４ｚのそれぞれの周囲において、第４のリング７０４は、その外周部の上に円形突起部を有する。各突起部は、約０．３６インチの外径を有する。
【００４４】
第５のリング７０５は、少なくとも５．７９インチ（例えば６．３５から６．３７インチの間）の内径と、最大で７．３４インチ（例えば６．７３から６．７５インチの間）の外径とを有する。第５のリング７０５は、４つの、ラジアル方向に延在する、方位角的に均等に離間されたスポーク７５６によって、第６のリング７０６に連結される。これらのスポーク７５６の中の１つは、スポーク７２３ｃから約４５°だけ方位角的に偏位される。これらのスポーク７５６はそれぞれ、約０．５インチの幅および約０．２５×約０．６０インチの矩形開口７５６ｈを有する。
【００４５】
第６のリング７０６は、少なくとも７．３４インチ（例えば７．９２から７．９５インチの間）の内径と、最大で８．８９インチ（例えば８．１６から８．３６インチの間）の外径とを有する。第６のリング７０６は、４つの、ラジアル方向に延在する、方位角的に均等に離間されたスポークによって、第７のリング７０７に連結される。これらの４つのスポークの中の２つである７６７ａおよび７６７ｂは、内側ガスケット７１００の中心の周囲にて互いに対向し、これらはそれぞれ、約０．５インチの幅および約０．２５インチ幅の矩形開口（７６７ａｈまたは７６７ｂｈ）を有する。これらの開口７６７ａｈまたは７６７ｂｈは、外方にラジアル方向に延在し、第７のリング７０７を２つの半円に分割する。これらの４つのスポークの中の他方の２つである７６７ｃおよび７６７ｄは、内側ガスケット７１００の中心の周囲にて互いに対向し、これらはそれぞれ、約０．２５インチの幅を有する。スポーク７６７ｄは、スポーク７２３ｃから約１８０°だけ方位角的に偏移される。
【００４６】
第７のリング７０７は、少なくとも８．８９インチ（例えば９．３４から９．３７インチの間）の内径と、最大で１０．１８インチ（例えば９．６６から９．６９インチの間）の外径とを有する。内側ガスケット７１００中のリングとスポークとの間の接合部における各隅部が、約０．０６インチの半径に円形状になされる。
【００４７】
中間ガスケット７２００（図７Ａを参照）は、約１１．９５インチの内径と、約１２．４７インチの外径とを有する。中間ガスケット７２００は、その内周部の上に３つの小径切欠部７０８ａ、７０８ｂ、および７０８ｃを有する。切欠部７０８ｂおよび７０８ｃは、それぞれ、時計回り方向に約９２．５°だけ、および時計回り方向に約１９０°だけ、切欠部７０８ａから方位角的に偏移される。切欠部７０８ａ、７０８ｂ、および７０８ｃの中心は、中間ガスケット７２００の中心から約６．０２インチのラジアル方向距離の位置に配置される。切欠部７０８ａ、７０８ｂ、および７０８ｃは、内方に向き、約０．１２５インチの直径を有する半円形外周部を備え、直線ラジアル方向端部を有する内方開口部を備える。さらに、中間ガスケット７２００は、その外周部の上に、３つの大径円形外向切欠部７０８ｘ、７０８ｙ、および７０８ｚを有する。これらの切欠部７０８ｘ、７０８ｙ、および７０８ｚは、方位角的に均等に離間され、約０．７２インチの直径を有する。これらの中心は、中間ガスケット７２００の中心から約６．４８インチのラジアル方向距離の位置に配置される。切欠部７０８ｘは、時計回り方向に約３７．５°だけ切欠部７０８ａから方位角的に偏移される。（以下において詳細に説明されるように）シャワーヘッド電極アセンブリ中に設置する際に、切欠部７０８ａは、内側ガスケット７１００中の第３のリング７０３の上の穴７０３ｘに方位角的に整列される。
【００４８】
外方ガスケット７３００は、約１３．９０インチの内径と、約１５．３１インチの外径とを有する。外方ガスケット７３００は、その外周部の上で方位角的に均等に離間された、８つの半円形外向切欠部７０９ａを有する。切欠部７０９ａの中心は、外方ガスケット７３００の中心から約７．６１インチのラジアル方向距離の位置に配置される。切欠部７０９ａは、約０．６２インチの直径を有する。（以下において詳細に説明されるように）シャワーヘッド電極アセンブリ中に設置する際に、切欠部７０９ａの中の１つが、内側ガスケット７１００中の第３のリング７０３の上の穴７０３ｘに方位角的に整列される。さらに、外方ガスケット７３００は、外方ガスケット７３００の内周部の上に１つの円形内向切欠部７０９ｂを有する。この切欠部７０９ｂの中心は、中間ガスケット７３００の中心から約６．９８インチの距離の位置に配置される。切欠部７０９ｂは、約０．９２インチの直径を有する。（以下において詳細に説明されるように）シャワーヘッド電極アセンブリ中に設置する際に、切欠部７０９ｂは、反時計回り方向に約２２．５°だけ穴７０３ｘから方位角的に偏移される。
【００４９】
内側電極１２０Ａが、チャンバ１００Ａ内に設置される場合には、位置合わせリング１０８Ａ（図１Ａ）、２つの内方位置合わせピン１０９Ａ（図１Ａ）、および３つの外方位置合わせピン（図１Ａには図示せず）が、初めに、環状溝５５０Ａ、穴５４０Ａ、および穴５３０ａ（図５Ｄ）の中にそれぞれ挿入される。次いで、内側ガスケット７１００が、内側電極１２０Ａに設置される。穴７０３ｘおよび７０３ｙ（図７Ｂ）が、内方位置合わせピン１０９Ａに対応し、内側ガスケット７１００の中心穴が、位置合わせリング１０８Ａと、内側電極１２０Ａ中の中心ガス注入穴とに対応する。第７のリング間の、および内側ガスケット７１００中のスポーク中の、矩形開口および１／４円開口が、内側電極１２０Ａ中の第１の列から第６の列のガス注入穴に対応する。中間ガスケット７２００は、内側電極１２０Ａの上に設置される。切欠部７０８ａ、７０８ｂ、および７０８ｃは、それぞれ穴５３０ａｃ、５３０ａｂ、および５３０ａａに対応する。第７列および第８列のガス注入穴は、内側ガスケット７１００と中間ガスケット７２００との間の開口に整列する。８つのボルト１６０Ａが対応するインサート６１０Ａと共に、８つのねじ付き止まり穴５２０Ａ内にねじ留めされて、内側ガスケット７１００および中間ガスケット７２００が内側電極１２０Ａと受け板１４０Ａとの間に挟まれた状態で、内側電極１２０Ａを受け板１４０Ａに固定する。クランプリング１５０Ａは、受け板１４０Ａの下面中のねじ開口中にねじ留めされる複数のボルトによって、受け板１４０Ａの上に固定される。ボルト１６０Ａおよびクランプリング１５０Ａは、それぞれ、中心と外方端部との間の位置にて、および外方端部にて、内側電極１２０Ａを支持し、それにより、基板の処理の際に温度サイクルによって引き起こされる内側電極１２０Ａの撓みが軽減される。外方ガスケット７３００は、外側電極１３０Ａの上に配置される。８つの切欠部７０９ａが、８つのカムロック機構に対応する。外側電極１３０Ａは、各カムロックのカムシャフト２０７Ａを回転させることによって、受け板１４０Ａに対して固定される。
【００５０】
図１Ｂは、半導体基板をエッチングするためのプラズマ反応チャンバの別のシャワーヘッド電極アセンブリ１００Ｂの一部分の断面図である。図１Ｂに図示されるように、シャワーヘッド電極アセンブリ１００Ｂは、上方電極１１０Ｂ、および受け板１４０Ｂを備える。さらに、アセンブリ１００Ｂは、熱制御プレート１０２Ｂ、および、中に液体流チャネルを有する上部プレート１０４Ｂを備える。好ましくは、上方電極１１０Ｂは、内側電極１２０Ｂおよび外側電極１３０Ｂを備える。内側電極１２０Ｂは、単結晶シリコン、多結晶シリコン、炭化ケイ素、または他の適切な材料などの、導電性の高純度材料から作製されてよい。内側電極１２０Ｂは、定期的に交換されなければならない消耗部品である。Ｃ字型断面を有する環状シュラウド１９０が、外側電極１３０Ｂを囲む。受け板１４０Ｂは、以下において説明される機械的固定具によって、内側電極１２０Ｂ、外側電極１３０Ｂ、およびシュラウド１９０に機械的に固定される。
【００５１】
使用中に、ガス供給源からのプロセスガスが、プロセスガスを基板の上方の単一の区域または複数の区域に供給することが可能な上方プレート１０４Ｂ中の１つまたは複数の通路を通り、内側電極１２０Ｂに供給される。
【００５２】
好ましくは、内側電極１２０Ｂは、平坦な円盤またはプレートである。内側電極１２０Ｂは、例えばプレートが単結晶シリコンから作成される場合には最大３００ｍｍ（３００ｍｍ基板用に使用される、現行において入手可能な単結晶シリコン材料の直径）までの、処理されることとなる基板よりも小さな、その基板と同等の、またはその基板よりも大きな直径を有してよい。３００ｍｍ基板を処理するためには、外側電極１３０Ｂは、約１２インチから約１７インチまで内側電極１２０Ｂの直径を拡張させるようになされる。外側電極１３０Ｂは、連続部材（例えば、リングの形態の、単結晶シリコン、多結晶シリコン、炭化ケイ素、もしくは他の適切な材料）、または、分節部材（例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコン、炭化ケイ素、もしくは他の適切な材料からなる分節部などの、リング構成体に構成された２〜６つの別個の分節部）であってよい。基板と上方電極１１０Ｂとの間のギャップにプロセスガスを供給するために、内側電極１２０Ｂは、複数のガス注入穴１０６Ｂを備える。これらのガス注入穴１０６Ｂは、プロセスガスの供給に適した寸法および分布からなり、このプロセスガスは、上方電極１１０Ｂの下方の反応区域中において励起されてプラズマ状態になる。
【００５３】
単結晶シリコンは、内側電極１２０Ｂおよび外側電極１３０Ｂのプラズマ暴露される表面について好ましい材料である。高純度の単結晶シリコンによって、望ましくない成分が反応チャンバ内に最小限の量だけ持ち込まれ、さらに、高純度の単結晶シリコンがプラズマ処理の際に滑らかに磨耗し、それによりパーティクルが最小限に抑えられるため、プラズマ処理の際の基板の汚染が最小限に抑えられる。内側電極１２０Ｂ、外側電極１３０Ｂ、および環状シュラウド１９０のプラズマ暴露される表面に使用することが可能な材料からなる複合材料を含む代替材料としては、例えば、多結晶シリコン、Ｙ２Ｏ３、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、およびＡｌＮなどが含まれる。
【００５４】
一実施形態においては、シャワーヘッド電極アセンブリ１００Ｂは、３００ｍｍの直径を有する半導体基板などの大型基板を処理するのに十分な大きさのものである。３００ｍｍ基板に対しては、内側電極１２０Ｂの直径は、少なくとも３００ｍｍとなる。しかし、シャワーヘッド電極アセンブリ１００Ｂは、他の基板寸法を処理するように寸法設定されてもよい。
【００５５】
好ましくは、受け板１４０Ｂは、プラズマ処理チャンバ内における半導体基板の処理のために使用されるプロセスガスに対して化学的に適合性のある材料から作製され、電極材料の熱膨張率に厳密に合致する熱膨張率を有し、および／または、導電性および熱伝導性のものである。受け板１４０Ｂの作製に使用され得る好ましい材料には、グラファイト、ＳｉＣ、アルミニウム（Ａｌ）、または他の適切な材料が含まれるが、それらに限定されない。
【００５６】
受け板１４０Ｂは、好ましくは、適切な機械的固定具により熱制御プレート１０２Ｂに装着される。これらの適切な機械的固定具は、ねじ付きボルト、ねじ、または同様のものが可能である。例えば、ボルト（図示せず）を、熱制御プレート１０２Ｂ中の穴の中に挿入し、受け板１４０Ｂ中のねじ開口中にねじ留めすることが可能である。熱制御プレート１０２Ｂは、好ましくは、アルミニウム、アルミニウム合金、または同様のものなどの、機械加工された金属材料から作製される。温度制御される上部プレート１０４Ｂは、好ましくは、アルミニウムまたはアルミニウム合金から作製される。
【００５７】
図５Ｈから図５Ｌは、内側電極１２０Ｂの詳細を示す。内側電極１２０Ｂは、好ましくは、高純度の（１０ｐｐｍ未満の不純物）低抵抗の（０．００５から０．０２オーム・センチ）の単結晶シリコンのプレートである。
【００５８】
図５Ｈは、プラズマ暴露される表面１２０ｂａを示す、内側電極１２０Ｂの底面図である。適切な直径および／または構成のガス注入穴１０６Ｂが、設置表面１２０ｂｂからプラズマ暴露される表面１２０ｂａまで延在し（図５Ｉ）、任意の適切なパターンで配置されてよい。好ましくは、ガス注入穴１０６Ｂの直径は、０．０４インチ以下であり、より好ましくは、ガス注入穴１０６Ｂの直径は、０．０１から０．０３インチの間であり、さらに好ましくは、ガス注入穴１０６Ｂの直径は、０．０２インチである。図示される実施形態においては、１つのガス注入穴が、内側電極１２０Ｂの中心に配置され、他のガス注入穴が、８つの同心列中に配置される。８つのガス注入穴が、電極の中心から約０．６〜０．７（例えば０．６８）インチの位置にある第１の列中に置かれ、１８個のガス注入穴が、中心から約１．３〜１．４（例えば１．３４）インチの位置にある第２の列中に置かれ、２８個のガス注入穴が、中心から約２．１〜２．２（例えば２．１２）インチの位置にある第３の列中に置かれ、４０個のガス注入穴が、中心から約２．８〜３．０（例えば２．９０）インチの位置にある第４の列中に置かれ、４８個のガス注入穴が、中心から約３．６〜３．７（例えば３．６７）インチの位置にある第５の列中に置かれ、５６個のガス注入穴が、中心から約４．４〜４．５（例えば４．４５）インチの位置にある第６の列中に置かれ、６４個のガス注入穴が、中心から約５．０〜５．１（例えば５．０９）インチの位置にある第７の列中に置かれ、７２個のガス注入穴が、中心から約５．７〜５．８（例えば５．７３）インチの位置にある第８の列中に置かれる。これらの列のそれぞれの中のガス注入穴は、方位角的に均等に離間される。
【００５９】
図５Ｉは、内側電極１２０Ｂの直径に沿った部分断面図である。外周面は、２つの段部を備える。図５Ｊは、図５Ｉの区域Ａの拡大図である。内方段部５３２ｂおよび外方段部５３４ｂが、内側電極１２０Ｂの周囲に完全に延在する。好ましい一実施形態においては、シリコンプレートが、約０．４０インチの厚さおよび約１２．５インチの外径を有し、内方段部５３２ｂは、約１２．００インチの内径および約１２．１インチの外径を有し、外方段部５３４ｂが、約１２．１インチの内径および約１２．５インチの外径を有する。内方段部５３２ｂは、約０．１３インチの長さの垂直方向表面５３２ｂａおよび約０．０７インチの長さの水平方向表面５３２ｂｂを有し、外方段部５３４ｂは、約０．１１インチの長さの垂直方向表面５３４ｂａおよび約０．２１インチの長さの水平方向表面５３４ｂｂを有する。表面５３４ｂａと５３４ｂｂと交差部分の円形ラインは、約０．０６インチの半径に円形状になされる。
【００６０】
図５Ｋは、設置表面１２０ｂｂを示す内側電極１２０Ｂの上面図である。設置表面１２０ｂｂは、内側電極１２０Ｂと同心である環状溝５５０Ｂ（図５Ｅにおいて詳細が示される）を備え、この環状溝５５０Ｂは、約０．２４インチの内径、約０．４４インチの外径、少なくとも約０．１インチの深さ、入口縁部上の約０．０２インチの幅の４５°斜角面、および、底隅部上の０．０１５から０．０３インチの間の半径の面取り部を有する。
【００６１】
さらに、設置表面１２０ｂｂは、内側電極１２０Ｂの中心から１．７２から１．７３インチの間の半径の位置に配置された、位置合わせピン（図５Ｆにおいて詳細が示される）を受容するように構成された、２つの平滑な（ねじ山を有さない）止まり穴５４０Ｂａおよび５４０Ｂｂを備える。止まり穴５４０Ｂｂは、止まり穴５４０Ｂａから時計回り方向に約１７５°だけ偏移される。止まり穴５４０Ｂａおよび５４０Ｂｂは、０．１１から０．１２インチの間の直径、少なくとも０．２インチの深さ、入口縁部上の約０．０２インチの４５°斜角面、および、底隅部上の最大で０．０２インチの半径の面取り部を有する。
【００６２】
さらに、設置表面１２０ｂｂは、設置表面を中央部分と外方部分とに区分する環状設置穴区域内に配置されたねじ山付き止まり穴５２０Ｂを備える。この設置穴区域は、好ましくは、内側電極１２０Ｂの半径の１／４から１／２の半径上に配置される。好ましい一実施形態においては、スタッド／ソケットアセンブリ３０３を受容するようにそれぞれが構成された、８つの７／１６−２８（ユニファイねじ規格）の、または他の適切な寸法のねじ穴５２０Ｂが、内側電極１２０Ｂの中心から２．４９から２．５１インチの間の半径上において円周方向に離間され、各対の隣接し合うねじ穴５２０Ｂの間において約４５°だけ方位角的に偏移される。ねじ穴５２０Ｂはそれぞれ、約０．２インチの総深さ、入口縁部から少なくとも０．１６３インチのねじ山部分の深さ、および入口縁部上の約０．０３インチの幅の４５°斜角面を有する。穴５２０Ｂの中の１つが、穴５４０Ｂａと方位角的に整列される。
【００６３】
さらに、設置表面１２０ｂｂは、内側電極１２０Ｂの中心から６．０２から６．０３インチの間の半径にてラジアル方向に整列された位置合わせピンを受容するように構成された、第１、第２、および第３の平滑な（ねじ山を有さない）止まり穴（５３０ｂａ、５３０ｂｂ、および５３０ｂｃのそれぞれ、または、集合的には５３０ｂ）（図５Ｋにおいて詳細が示される）を備える。穴５３０ｂは、０．１１から０．１２インチの間の直径、少なくとも０．１インチの深さ、入口縁部上の約０．０２インチの幅の４５°斜角部、および底隅部上の最大で０．０２インチの半径の面取り部を有する。第１の穴５３０ｂａは、ねじ山を有さない止まり穴５４０Ｂａから方位角的に時計回り方向に約１０°だけ偏移され、第２の穴５３０ｂｂは、第１の穴５３０ｂａから方位角的に反時計回り方向に約９２．５°だけ偏移され、第３の穴５３０ｂｃは、第１の穴５３０ｂａから方位角的に反時計回り方向に約１９０°だけ偏移される。
【００６４】
図５Ｋの内側電極１２０Ｂの上面図（設置表面１２０ｂｂの図）においては、第１の列中のガス注入穴が、穴５３０ｂｃに方位角的に整列され、第２の列中のガス注入穴が、穴５３０ｂｃに方位角的に整列され、第３の列中のガス注入穴が、穴５３０ｂｃから反時計回り方向に約３．２°だけ方位角的に偏移され、第４の列中のガス注入穴が、穴５３０ｂｃから反時計回り方向に約４．５°だけ方位角的に偏移され、第５の列中のガス注入穴が、穴５３０ｂｃから反時計回り方向に約３．７５°だけ方位角的に偏移され、第６列中のガス注入穴が、穴５３０ｂｃから反時計回り方向に約３．２１°だけ方位角的に偏移され、第７の列中のガス注入穴が、穴５３０ｂｃから反時計回り方向に約２．８１°だけ方位角的に偏移され、第８の列中のガス注入穴が、穴５３０ｂｃから反時計回り方向に約２．５°だけ方位角的に偏移される。
【００６５】
図１Ｂを参照すると、内側電極１２０Ｂは、下方面上の外方段部に係合するクランプリング１５０Ｂと、上方表面中のねじ穴に係合する複数のカムロック１６０Ｂ（４つから８つのカムロックなど）とによって、受け板１４０Ｂにクランプ留めされる。クランプリング１５０Ｂは、受け板１４０Ｂの下面中のねじ穴内にねじ留めされるボルト（ねじ）などの固定具を受容する一連の穴を備える。クランプリング１５０Ｂと、内側電極１２０Ｂ上の段部５３４ｂとの接触を回避させるために、ＣＩＲＬＥＸ（登録商標）など硬質ポリイミド材料などの剛性材料からなる圧縮リング１７０Ｂが、内側電極１２０Ｂとクランプリング１５０Ｂ（図１Ｃ）との対向表面間において圧縮される。
【００６６】
カムロック１６０Ｂをクランプリング１５０Ｂと組み合わせることにより、機械的支持点が提供され、受け板１４０Ｂとの熱的接触が改善され、内側電極１２０Ｂの撓みが軽減され、したがって、処理速度の非均一性および熱の非均一性が軽減される。
【００６７】
図示される実施形態においては、外側電極１３０Ｂは、８つのカムロックにより受け板に機械的に装着され、内側電極１２０Ｂは、別の８つのカムロックにより受け板に機械的に装着される。図２Ｃは、外側電極１３０Ｂおよび受け板１４０Ｂの一部を含む例示のカムロックの３次元図を示す。
【００６８】
図２Ｃおよび図２Ｄに図示されるカムロックは、上述のように、および図３に図示されるように、ソケット２１３中に設置されるスタッド（ロックピン）２０５を備える、スタッド／ソケットアセンブリ３０３を備える。
【００６９】
内側電極および外側電極の上にカムロックを同時に係合させるのを可能にするために、８つの細長カムシャフト２０７Ｂが、受け板１４０Ｂ中に機械加工された受け板ボア２１１Ｂ中に設置される。各カムシャフト２０７Ｂは、外側電極１３０Ｂの上の１つのカムロックのスタッド／ソケットアセンブリ３０３の上に、および、内側電極１２０Ｂの上の１つのカムロックのスタッド／ソケットアセンブリ３０３の上に、係合する。
【００７０】
次に図２Ｄを参照すると、カムロックの断面図により、受け板１４０Ｂの近傍に外側電極１３０Ｂおよび内側電極１２０Ｂを配置することによってカムロックがいかに作動するかがさらに例示される。スタッド２０５／円板ばねスタック２１５／ソケット２１３アセンブリが、外側電極１３０Ｂおよび内側電極１２０Ｂ内に設置される。図示されるように、このスタッド／ソケットアセンブリは、ソケット２１３上の雄ねじにより、外側電極１３０Ｂおよび内側電極１２０Ｂ中のねじ穴内にねじ留めされてよい。
【００７１】
図４Ｃを参照すると、さらに、カムシャフト２０７Ｂの分解図４００Ｂにより、カムシャフト２０７Ｂの一方の端部の上の、キースタッド４０２および六角開口４０３Ｂが示される。
【００７２】
例えば、引き続き図４Ｃ、図２Ｃ、および図２Ｄを参照すると、カムロックは、カムシャフト２０７Ｂを受け板ボア２１１Ｂ中に挿入することによって、組み付けられる。キースタッド４０２により、図４Ｄに図示されるようにボア２１１Ｂの入口上の段部と連係することによって、受け板ボア２１１Ｂ中におけるカムシャフト２０７Ｂの回転移動が制限される。カムシャフト２０７Ｂは、２つの内部偏心切欠部を有する。一方の切欠部は、外側電極１３０Ｂのスタッド２０５の拡張ヘッドに係合し、他方の切欠部は、内側電極１２０Ｂの上のスタッド２０５の拡張ヘッドに係合する。カムシャフト２０７Ｂは、初めに、スタッド２０５をカムシャフト２０７Ｂ中に挿入することが可能となるように、例えば反時計回り方向などに、六角開口４０３Ｂを利用することにより一方向に回転させることができ、次いで、スタッド２０５を完全に係合させロックするように、時計回り方向に回転させることができる。外側電極１３０Ｂおよび内側電極１２０Ｂを受け板１４０Ｂに固定するために必要なクランプ力が、円板ばねスタック２１５の自由スタック高さを克服するように円板ばねスタック２１５を圧縮することによって、供給される。円板ばねスタック２１５が圧縮されると、クランプ力が、円板ばねスタック２１５中の個々のばねからソケット２１３に伝達され、外側電極１３０Ｂおよび内側電極１２０Ｂを介して受け板１４０Ｂに伝達される。
【００７３】
１つの例示的な作動モードにおいては、カムシャフト２０７Ｂが、受け板ボア２１１Ｂ中に挿入される。カムシャフト２０７Ｂは、反時計回り方向にその完全な回転移動距離まで回転される。スタッド／ソケットアセンブリ３０３（図３）が、外側電極１３０Ｂ内へと軽く回転され、次いで、内側電極１２０Ｂが、スタッド２０５のヘッドがカムシャフト２０７Ｂ中の偏心切欠部内に係合するように、水平方向に延在する受け板ボア２１１Ｂの下方の垂直方向に延在する貫通穴内に挿入される。外側電極１３０Ｂおよび内側電極１２０Ｂは、受け板１４０Ｂに押し付けられ、カムシャフト２０７Ｂは、キーイングピンがボア２１１Ｂの入口の上の段部によって制限されるまで、時計回り方向に回転される。この例示の作動モードは、外側電極１３０Ｂおよび内側電極１２０Ｂを受け板１４０Ｂから取り外すために逆進行されてよい。
【００７４】
図４Ｂを参照すると、図４Ｃのカムシャフト２０７Ｂの側部立面図４２０Ｂの断面図Ａ−Ａにより、スタッド２０５のヘッドを完全に固定させるためのカッターパス縁部４４０Ｂが示される。
【００７５】
図７Ｃは、別のガスケットセットの上面図である。このガスケットセットは、複数のスポークによって連結された複数の同心リングを備える内側ガスケット７４００、外周部および内周部上に複数の切欠部を有する第１の環状ガスケット７５００、複数の穴および１つの切欠部を有する第２の環状ガスケット７６００、ならびに、複数の切欠部を有する第３の環状ガスケット７７００を備える。これらのガスケットは、好ましくは、導電性および熱伝導性のものであり、例えば約１０から２００ミリトールの真空環境内において過剰なガス放出を伴わず、パーティクル発生率が低く、接触点における剪断を許容するように従順であり、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、および同様のものなどの、半導体基板においてライフタイムキラーとなる金属成分を含まない材料から作製される。これらのガスケットは、シリコン−アルミニウム膜サンドイッチガスケット構造、またはエラストマ−ステンレス鋼サンドイッチガスケット構造のものであってよい。これらのガスケットは、プラズマエッチングなどのステップが実施される半導体製造において使用される真空環境内に適合する熱伝導性および導電性のゴムにより、上面および下面を塗布されたアルミニウムシートであってよい。好ましくは、これらのガスケットは、電極および受け板が共に機械的にクランプ留めされる際に、圧縮され得るが、シャワーヘッド電極の温度サイクルの際に電極および受け板の対向し合う表面が互いに擦れ合うことを防ぐことが可能となるように、従順である。これらのガスケットは、Ｂｅｒｇｑｕｉｓｔ  Ｃｏｍｐａｎｙ社から入手可能な「Ｑ−ＰＡＤ  ＩＩ」などの適切な材料から製造することが可能である。これらのガスケットの厚さは、好ましくは約０．００６インチである。これらのガスケットの様々な特徴部を、連続シートから、ナイフ切断、スタンプ加工、パンチ加工、または、好ましくはレーザ切断することが可能である。ガスケットセットは、受け板１４０Ｂと内側電極１２０Ｂと外側電極１３０Ｂとの間に設置されて、それらの間に電気的および熱的な接触を確立する。
【００７６】
図７Ｄは、内側ガスケット７４００の詳細を示す。内側ガスケット７４００は、好ましくは、ラジアル方向スポークによって相互連結された７つの同心リングを備える。第１のリング７４０１が、少なくとも０．４４インチ（例えば０．６２から０．６５インチの間）の内径と、最大で１．３５インチ（例えば０．９７から１．００インチの間）の外径を有する。第１のリング７４０１は、８つの、ラジアル方向に延在する、方位角的に均等に離間されたスポーク７４１２によって、第２のリング７４０２に連結される。各スポーク７４１２は、約０．１２５インチの幅を有する。
【００７７】
第２のリング７４０２は、少なくとも１．３５インチ（例えば１．７４から１．７６インチの間）の内径と、最大で２．６８インチ（例えば２．２６から２．２９インチの間）の外径とを有する。第２のリング７４０２は、４つの、ラジアル方向に延在する、方位角的に均等に離間されたスポークによって、第３のリング７４０３に連結される。これら４つのスポークの中の２つである７４２３ａおよび７４２３ｂは、内側ガスケット７４００の中心の周囲にて互いに対向し、これらはそれぞれ、約０．５６インチの幅および約０．３１×約０．４６インチの丸角矩形開口（７４２３ａｈまたは７４２３ｂｈ）を有する。これら４つのスポークの中の他方の２つである７４２３ｃおよび７４２３ｄは、内側ガスケット７４００の中心の周囲にて互いに対向し、これらはそれぞれ、約０．１２５インチの幅を有する。１つのスポーク７４２３ｃは、約２２．５°だけスポーク７４１２の中の１つのスポークから方位角的に偏移される。
【００７８】
第３のリング７４０３は、少なくとも２．６８インチ（例えば３．１７から３．２０インチの間）の内径と、最大で４．２３インチ（例えば３．７１から３．７４インチの間）の外径とを有する。第３のリングは、４つの、ラジアル方向に延在する、方位角的に均等に離間されたスポーク７４３４によって、第４のリング７４０４に連結される。各スポークは、約０．１２５インチの幅を有する。スポーク７４３４の中の１つは、スポーク７４２３ｃから反時計回り方向に約２２．５°だけ方位角的に偏移される。さらに、第３のリング７４０３は、内側ガスケット７４００の中心から１．７２から１．７４インチの間のラジアル方向距離の位置に配置された、２つの円形穴７４０３ｘおよび７４０３ｙを備える。円形穴７４０３ｘおよび７４０３ｙは、約０．１２５インチの直径を有する。円形穴７４０３ｘは、スポーク７４２３ｃから反時計回り方向に約９５°だけ方位角的に偏移される。円形穴７４０３ｙは、スポーク７４２３ｃから時計回り方向に約９０°だけ方位角的に偏移される。円形穴７４０３ｘおよび７４０３ｙは、位置合わせピンを受容するように構成される。
【００７９】
第４のリング７４０４は、少なくとも４．２３インチ（例えば４．７８から４．８１インチの間）の内径と、最大で５．７９インチ（例えば５．１９から５．２２インチの間）の外径とを有する。第４のリング７４０４は、８つの、ラジアル方向に延在する、方位角的に均等に離間されたスポーク７４４５ａのセットと、８つの、ラジアル方向に延在する、方位角的に均等に離間されたスポーク７４４５ｂのセットとによって、第４のリング７４０５に連結される。７４４５ｂの中の１つが、スポーク７４２３ｃから反時計回り方向に約８．５°だけ方位角的に偏移される。スポーク７４４５ａの中の１つが、スポーク７４２３ｃから時計回り方向に約８．５°だけ方位角的に偏移される。各スポーク７４４５ａおよび７４４５ｂは、約０．１２５インチの幅を有する。スポーク７４４５ａおよび７４４５ｂは、ラジアル方向に内方に延在し、第４のリング７４０４を、それぞれが約２８°の中心角を有する８つの弧に分割する。
【００８０】
第５のリング７４０５は、少なくとも５．７９インチ（例えば６．３５から６．３７インチの間）の内径と、最大で７．３４インチ（例えば６．７３から６．７５インチの間）の外径とを有する。第５のリング７４０５は、４つの、ラジアル方向に延在する、方位角的に均等に離間されたスポーク７４５６によって、第６のリング７４０６に連結される。これらのスポーク７４５６の中の１つは、スポーク７４２３ｃから約９０°だけ方位角的に偏位される。これらのスポーク７４５６はそれぞれ、約０．１２５インチの幅を有する。
【００８１】
第６のリング７４０６は、少なくとも７．３４インチ（例えば７．９２から７．９５インチの間）の内径と、最大で８．８９インチ（例えば８．１６から８．３６インチの間）の外径とを有する。第６のリング７４０６は、４つの、ラジアル方向に延在する、方位角的に均等に離間されたスポーク７４６７ａのセットと、４つの、ラジアル方向に延在する、方位角的に均等に離間されたスポーク７４６７ｂのセットとによって、第７のリング７４０７に連結される。７４６７ｂの中の１つが、スポーク７４２３ｃから反時計回り方向に約６．４°だけ方位角的に偏移される。スポーク７４６７aの中の１つが、スポーク７４２３ｃから時計回り方向に約６．４°だけ方位角的に偏移される。各スポーク７４６７ａおよび７４６７ｂはそれぞれ、約０．１２５インチの幅を有する。
【００８２】
第７のリング７４０７は、少なくとも８．８９インチ（例えば９．３４から９．３７インチの間）の内径と、最大で１０．１８インチ（例えば９．６６から９．６９インチの間）の外径とを有する。約０．２５インチの幅を有する２つの切欠部７４０７ａｈおよび７４０７ｂｈにより、第７のリング７４０７は２つのセクションに分割される。切欠部７４０７ａｈは、スポーク７４２３ｃから反時計回り方向に約９０°だけ方位角的に偏移される。切欠部７４０７ｂｈは、スポーク７４２３ｃから時計回り方向に約９０°だけ方位角的に偏移される。
【００８３】
第１の環状ガスケット７５００（図７Ｃを参照）は、約１１．９５インチの内径と、約１２．４７インチの外径とを有する。第１の環状ガスケット７５００は、その内周部の上に３つの小径切欠部７５０８ａ、７５０８ｂ、および７５０８ｃを有する。切欠部７５０８ｂおよび７５０８ｃは、それぞれ、時計回り方向に約９２．５°だけ、および時計回り方向に約１９０°だけ、切欠部７５０８ａから方位角的に偏移される。切欠部７５０８ａ、７５０８ｂ、および７５０８ｃの中心は、中間ガスケット７５００の中心から約６．０２インチのラジアル方向距離の位置に配置される。切欠部７５０８ａ、７５０８ｂ、および７５０８ｃは、内方に向き、約０．１２５インチの直径を有する半円形外周部を備え、直線ラジアル方向端部を有する内方開口部を備える。さらに、中間ガスケット７５００は、その外周部の上に、３つの大径円形外向切欠部７５０８ｘ、７５０８ｙ、および７５０８ｚを有する。これらの切欠部７５０８ｘ、７５０８ｙ、および７５０８ｚは、方位角的に均等に離間され、約０．７２インチの直径を有する。これらの中心は、中間ガスケット７５００の中心から約６．４８インチのラジアル方向距離の位置に配置される。切欠部７５０８ｘは、時計回り方向に約３７．５°だけ切欠部７５０８ａから方位角的に偏移される。（以下において詳細に説明されるように）シャワーヘッド電極アセンブリ１００Ｂ中に設置する際に、切欠部７５０８ａは、内側ガスケット７４００中のスポーク７４２３ｃから反時計回り方向に約９０°だけ方位角的に偏移される。
【００８４】
第２の環状ガスケット７６００は、約１３．９０インチの内径と、約１６．７５インチの外径とを有する。第２の環状ガスケット７６００は、方位角的に均等に離間された８つの円形穴７６０９ａを有する。穴７６０９ａの中心は、第２の環状ガスケット７６００の中心から約７．６１インチのラジアル方向距離の位置に配置される。穴７６０９ａは、約０．５５インチの直径を有する。（以下において詳細に説明されるように）シャワーヘッド電極アセンブリ１００Ｂ中に設置する際に、穴７６０９ａの中の１つが、内側ガスケット７４００中の第３のリング７４０３の上の穴７４０３ｙに方位角的に整列される。さらに、第２の環状ガスケット７６００は、外方ガスケット７３００の内周部の上に１つの円形内向切欠部７６０９ｂを有する。この切欠部７６０９ｂの中心は、中間ガスケット７６００の中心から約６．９８インチの距離の位置に配置される。切欠部７６０９ｂは、約０．９２インチの直径を有する。（以下において詳細に説明されるように）シャワーヘッド電極アセンブリ１００Ｂ中に設置する際に、切欠部７６０９ｂは、反時計回り方向に約２０２．５°だけ穴７４０３ｙから方位角的に偏移される。さらに、第２の環状ガスケット７６００は、ツールのアクセスが可能となるように構成された、３つの円形穴７６１０、７６２０、および７６３０を有する。これらの穴は、約７．９３インチのラジアル方向位置に配置され、約０．１４インチの直径を有する。穴７６１０、７６２０、および７６３０は、切欠部７６０９ｂから時計回り方向に、それぞれ約７．５°、約１２７．５°、および約２５２．５°だけ、方位角的に偏移される。
【００８５】
第３の環状ガスケット７７００は、約１７．２９インチの内径と、約１８．６９インチの外径とを有する。第３の環状ガスケット７７００は、外周部の上に方位角的に均等に離間された８つの円形外向切欠部７７０１を有する。切欠部７７０１の中心は、第３の環状ガスケット７７００の中心から約９．３０インチのラジアル方向距離の位置に配置される。切欠部７７０１は、約０．５３インチの直径を有する。
【００８６】
内側電極１２０Ｂが、チャンバ１００Ｂ内に設置される場合に、位置合わせリング１０８Ｂ（図１Ｂ）、２つの内方位置合わせピン１０９Ｂ（図１Ｂには図示せず）、および３つの外方位置合わせピン（図１Ｂには図示せず）が、初めに、環状溝５５０Ｂ、穴５４０Ｂａ／５４０Ｂｂ、および穴５３０ｂ（図５Ｋ）の中にそれぞれ挿入される。次いで、内側ガスケット７４００が、内側電極１２０Ｂに設置される。穴７４０３ｘおよび７４０３ｙ（図７Ｄ）が、内方位置合わせピン１０９Ｂに対応し、内側ガスケット７４００の中心穴が、位置合わせリング１０８Ｂと、内側電極１２０Ｂ中の中心ガス注入穴とに対応する。第７のリング間の、および内側ガスケット７４００中のスポーク中の開口が、内側電極１２０Ｂ中の第１の列から第６の列のガス注入穴に対応する。第１の環状ガスケット７５００は、内側電極１２０Ｂの上に設置される。切欠部７０８ａ、７０８ｂ、および７０８ｃは、それぞれ穴５３０ｂｃ、５３０ｂｂ、および５３０ｂａに対応する。第７列および第８列のガス注入穴は、内側ガスケット７４００と第１の環状ガスケット７５００との間の開口に整列する。８つのスタッド／ソケットアセンブリ３０３が、８つのねじ穴５２０Ｂ内にねじ留めされて、内側ガスケット７１００および第１の環状ガスケット７５００が内側電極１２０Ｂと受け板１４０Ｂとの間に挟まれた状態で、内側電極１２０Ｂを受け板１４０Ｂに固定する。クランプリング１５０Ｂは、受け板１４０Ｂの下面中のねじ開口中にねじ留めされる複数のボルトによって、受け板１４０Ｂの上に固定される。スタッド／ソケットアセンブリ３０３およびクランプリング１５０Ｂは、それぞれ、中心と外方端部との間の位置にて、および外方端部にて、内側電極１２０Ｂを支持し、受け板１４０Ｂとの熱的接触を改善し、基板の処理の際に温度サイクルによって引き起こされる内側電極１２０Ｂの撓みを軽減する。第２の環状ガスケット７６００は、外側電極１３０Ｂの上に配置される。８つの穴７６０９ａが、外側電極１３０Ｂの上にねじ留めされる８つのカムロックに対応する。外側電極１３０Ｂおよび内側電極１２０Ｂは、カムシャフト２０７Ｂを回転させることによって、受け板１４０Ｂに対して固定される。図１ＢのＣ字型シュラウド１９０が、複数の（好ましくは８つの）カムロックによって受け板１４０Ｂに固定される。第３の環状ガスケット７７００は、シュラウド１９０と受け板１４０Ｂとの間に配置される。切欠部７７０１は、シュラウド１９０と受け板１４０Ｂとの間のカムロックに対応する。
【００８７】
内側ガスケット７４００中のリング７４０１〜７４０７およびスポークは、内側電極１２０Ｂ中の、ガス注入穴１０６Ｂ、カムロック１６０Ｂ、位置合わせリング１０８Ｂ、または位置合わせピン１０９Ｂの妨げとならない限り、任意の適切なパターンで構成されてよい。
【００８８】
図７Ｅは、さらに別のガスケットセットの上面図を示す。このガスケットセットは、複数のスポークによって連結された複数の同心リングを備える内側ガスケット７８００、外周部および内周部上に複数の切欠部を有する第１の環状ガスケット７５００、複数の穴および１つの切欠部を有する第２の環状ガスケット７６００、ならびに、複数の切欠部を有する第３の環状ガスケット７７００を備える。このガスケットセットは、（図７Ｆに図示されるように）内側ガスケット７８００が、第７のリングと、第６のリングおよび第７のリングを連結するスポークとを有さない点を除いては、図７Ｃおよび図７Ｄに図示されるガスケットセットと同一である。
【００８９】
内側ガスケット７８００中のこれらのリングおよびスポークは、内側電極１２０Ｂ中の、ガス注入穴１０６Ｂ、カムロック１６０Ｂ、位置合わせリング１０８Ｂ、または位置合わせピン１０９Ｂの妨げとならない限り、任意の適切なパターンで構成されてよい。
【００９０】
シャワーヘッド電極アセンブリ、内側電極、外側電極、およびガスケットセットを、それらの特定の実施形態を参照として詳細に説明したが、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変更および修正を行うことが可能であり、均等物を利用することが可能であることが、当業者には明らかであろう。
【符号の説明】
【００９１】
１００Ａ、１００Ｂ  シャワーヘッド電極アセンブリ
１０２Ａ、１０２Ｂ  熱制御プレート
１０４Ａ、１０４Ｂ  上方プレート、上部プレート
１０６Ａ、１０６Ｂ  ガス注入穴
１０８Ａ  位置合わせピン
１０８Ｂ  位置合わせリング
１０９Ａ  位置合わせピン
１１０Ａ、１１０Ｂ  上方電極
１２０Ａ、１２０Ｂ  内側電極
１２０ａａ、１２０ｂａ  プラズマ暴露される表面
１２０ａｂ、１２０ｂｂ  設置表面
１３０Ａ、１３０Ｂ  外側電極
１４０Ａ、１４０Ｂ  受け板
１５０Ａ、１５０Ｂ  クランプリング
１６０Ａ  ボルト
１６０Ｂ  カムロック
１７０Ａ、１７０Ｂ  圧縮リング
１９０  環状シュラウド
２０５  スタッド、ロックピン
２０７Ａ  カムシャフト
２０７Ｂ  細長カムシャフト
２０９  カムシャフト軸受
２１１Ａ、２１１Ｂ  受け板ボア
２１３  ソケット
２１５  円板ばねスタック
３０１  スタッド／円板ばねアセンブリ
３０３  スタッド／ソケットアセンブリ
４００Ａ  分解図
４０１  キーイングピン
４０２  キースタッド
４０３Ａ、４０３Ｂ  六角開口
４２０Ａ  側部立面図
４４０Ａ、４４０Ｂ  カッターパス縁部
Ｒ１、Ｒ２  半径
５２０Ａ、５２０Ｂ  ねじ山付き止まり穴
５３０ａａ、５３０ａｂ、５３０ａｃ、５３０ｂａ、５３０ｂｂ、５３０ｂｃ  止まり穴
５３２ａ、５３２ｂ  内方段部
５３２ａａ、５３２ｂａ  垂直方向表面
５３２ａｂ、５３２ｂｂ  水平方向表面
５３４ａ、５３４ｂ  外方段部
５３４ａａ、５３４ｂａ  垂直方向表面
５３４ａｂ、５３４ｂｂ  水平方向表面
５４０Ａ、５４０Ｂａ、５４０Ｂｂ  平滑な止まり穴
５５０Ａ、５５０Ｂ  環状溝
６１０Ａ  プラスチックインサート
７１００  内側ガスケット
７２００  環状中間ガスケット
７３００  環状外方ガスケット
７０１  第１のリング
７０２  第２のリング
７０３  第３のリング
７０３ｘ、７０３ｙ  円形穴
７０４  第４のリング
７０４ｓ、７０４ｔ、７０４ｕ、７０４ｖ、７０４ｗ、７０４ｘ、７０４ｙ、７０４ｚ  円形穴
７０５  第５のリング
７０６  第６のリング
７０７  第７のリング
７０８ａ、７０８ｂ、７０８ｃ  小径切欠部
７０８ｘ、７０８ｙ、７０８ｚ  大径円形外向切欠部
７０９ａ  半円形外向切欠部
７０９ｂ  円形内向切欠部
７１２  スポーク
７２３ａ、７２３ｂ、７２３ｃ、７２３ｄ  スポーク
７２３ａｈ、７２３ｂｈ  丸角矩形開口
７３４  スポーク
７４５ａ、７４５ｂ、７４５ｃ、７４５ｄ  スポーク
７４５ａｈ、７４５ｂｈ  丸角矩形開口
７５６  スポーク
７５６ｈ  矩形開口
７６７ａ、７６７ｂ、７６７ｃ、７６７ｄ  スポーク
７６７ａｈ、７６７ｂｈ  矩形開口
７４００  内側ガスケット
７４０１  第１のリング
７４０２  第２のリング
７４０３  第３のリング
７４０３ｘ、７４０３ｙ  円形穴
７４０４  第４のリング
７４０５  第５のリング
７４０６  第６のリング
７４０７  第７のリング
７４０７ａｈ、７４０７ｂｈ  切欠部
７４１２  スポーク
７４２３ａ、７４２３ｂ、７４２３ｃ、７４２３ｄ  スポーク
７４２３ａｈ、７４２３ｂｈ  丸角矩形開口
７４３４  スポーク
７４４５ａ、７４４５ｂ  スポーク
７４５６  スポーク
７４６７ａ、７４６７ｂ  スポーク
７５００  第１の環状ガスケット
７５０８ａ、７５０８ｂ、７５０８ｃ  小径切欠部
７５０８ｘ、７５０８ｙ、７５０８ｚ  大径円形外向切欠部
７６０９ａ  円形穴
７６１０、７６２０、７６３０  円形穴
７６００  第２の環状ガスケット
７７００  第３の環状ガスケット
７７０１  円形外向切欠部
７８００  内側ガスケット
【図１Ｃ】
0003160877.tif 000003
【図２Ａ】
0003160877.tif 000004
【図２Ｂ】
0003160877.tif 000005
【図２Ｃ】
0003160877.tif 000006
【図２Ｄ】
0003160877.tif 000007
【図３】
0003160877.tif 000008
【図４Ａ】
0003160877.tif 000009
【図４Ｂ】
0003160877.tif 000010
【図４Ｃ】
0003160877.tif 000011
【図５Ａ】
0003160877.tif 000012
【図５Ｂ】
0003160877.tif 000013
【図５Ｃ】
0003160877.tif 000014
【図５Ｄ】
0003160877.tif 000015
【図５Ｅ】
0003160877.tif 000016
【図５Ｆ】
0003160877.tif 000017
【図５Ｇ】
0003160877.tif 000018
【図５Ｈ】
0003160877.tif 000019
【図５Ｉ】
0003160877.tif 000020
【図５Ｊ】
0003160877.tif 000021
【図５Ｋ】
0003160877.tif 000022
【図７Ａ】
0003160877.tif 000023
【図７Ｂ】
0003160877.tif 000024
【図７Ｃ】
0003160877.tif 000025
【図７Ｄ】
0003160877.tif 000026
【図７Ｅ】
0003160877.tif 000027
【図７Ｆ】
0003160877.tif 000028
【図１Ａ】
0003160877.tif 000029
【図１Ｂ】
0003160877.tif 000030
【図４Ｄ】
0003160877.tif 000031
【図５Ｌ】
0003160877.tif 000032
【図６】
0003160877.tif 000033
【手続補正書】
【提出日】平成22年5月11日(2010.5.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
容量結合プラズマ処理チャンバ内のシャワーヘッド電極アセンブリ用の内側電極であって、前記シャワーヘッド電極アセンブリは、受け板の上面と下面との間に延在するガス注入穴を有する当該受け板、内方延在フランジと前記受け板の前記下面中の開口に係合する固定具を受容するように構成された穴とを有するクランプリング、内方延在フランジと前記受け板の前記下面中の開口に係合する固定具を受容するように構成された穴とを有する外側電極、位置合わせリング、前記内側電極を前記受け板に装着する複数のねじ式固定具、ならびに複数の位置合わせピンを備え、
前記内側電極は、
前記内側電極の下面上のプラズマ暴露される表面と、
前記内側電極の上面上の設置表面と、
前記内側電極の外周部上の第１の環状段部および第２の環状段部であって、それぞれ前記クランプリングの前記内方延在フランジおよび前記外側電極の前記内方延在フランジに対合するように構成された、当該第１の環状段部および第２の環状段部と、
前記内側電極の前記プラズマ暴露される表面と前記設置表面との間に延在し、前記受け板中の前記ガス注入穴に合致するパターンで配置された、複数のガス注入穴と、
前記位置合わせピンを受容するように構成された、前記設置表面中の複数のねじ山のない止まり穴と、
前記位置合わせリングを受容するように構成された、前記設置表面中の環状溝と、
前記内側電極を前記受け板に装着させるねじ式固定具を受容するように構成された、前記設置表面中の複数のねじ付き止まり穴と
を備えることを特徴とする内側電極。
【請求項２】
前記ガス注入穴は、０．０４インチ（１ｍｍ）以下の直径を有し、前記内側電極の中心に位置する１つの中心ガス注入穴と、８列の同心列のガス注入穴とを有するパターンで配置され、
第１の列が、前記内側電極の前記中心から約０．６〜０．７インチ（１５〜１８ｍｍ）のラジアル方向距離の位置に配置された、８個のガス注入穴を有し、
第２の列が、前記内側電極の前記中心から約１．３〜１．４インチ（３３〜３６ｍｍ）のラジアル方向距離の位置に配置された、１８個のガス注入穴を有し、
第３の列が、前記内側電極の前記中心から約２．１〜２．２インチ（５３〜５６ｍｍ）のラジアル方向距離の位置に配置された、２８個のガス注入穴を有し、
第４の列が、前記内側電極の前記中心から約２．８〜３．０インチ（７１〜７６ｍｍ）のラジアル方向距離の位置に配置された、３８個のガス注入穴を有し、
第５の列が、前記内側電極の前記中心から約３．６〜３．７インチ（９１〜９４ｍｍ）のラジアル方向距離の位置に配置された、４８個のガス注入穴を有し、
第６の列が、前記内側電極の前記中心から約４．４〜４．５インチ（１１２〜１１４ｍｍ）のラジアル方向距離の位置に配置された、５８個のガス注入穴を有し、
第７の列が、前記内側電極の前記中心から約５．０〜５．１インチ（１２７〜１３０）のラジアル方向距離の位置に配置された、６６個のガス注入穴を有し、
第８の列が、前記内側電極の前記中心から約５．７〜５．８インチ（１４５〜１４７ｍｍ）のラジアル方向距離の位置に配置された、７４個のガス注入穴を有し、
各列中の前記ガス注入穴は、方位角的に均等に離間されることを特徴とする請求項１に記載の内側電極。
【請求項３】
前記ガス注入穴は、０．０４インチ（１ｍｍ）以下の直径を有し、前記内側電極の中心に位置する１つの中心ガス注入穴と、８列の同心列のガス注入穴とを有するパターンで配置され、
第１の列が、前記内側電極の前記中心から約０．６〜０．７インチ（１５〜１８ｍｍ）のラジアル方向距離の位置に配置された８個のガス注入穴を有し、
第２の列が、前記内側電極の前記中心から約１．３〜１．４インチ（３３〜３６ｍｍ）のラジアル方向距離の位置に配置された１８個のガス注入穴を有し、
第３の列が、前記内側電極の前記中心から約２．１〜２．２インチ（５３〜５６ｍｍ）のラジアル方向距離の位置に配置された２８個のガス注入穴を有し、
第４の列が、前記内側電極の前記中心から約２．８〜３．０インチ（７１〜７６ｍｍ）のラジアル方向距離の位置に配置された４０個のガス注入穴を有し、
第５の列が、前記内側電極の前記中心から約３．６〜３．７インチ（９１〜９４ｍｍ）のラジアル方向距離の位置に配置された４８個のガス注入穴を有し、
第６の列が、前記内側電極の前記中心から約４．４〜４．５インチ（１１２〜１１４ｍｍ）のラジアル方向距離の位置に配置された５６個のガス注入穴を有し、
第７の列が、前記内側電極の前記中心から約５．０〜５．１インチ（１２７〜１３０）のラジアル方向距離の位置に配置された６４個のガス注入穴を有し、
第８の列が、前記内側電極の前記中心から約５．７〜５．８インチ（１４５〜１４７ｍｍ）のラジアル方向距離の位置に配置された７２個のガス注入穴を有し、
各列中の前記ガス注入穴は、方位角的に均等に離間されることを特徴とする請求項１に記載の内側電極。
【請求項４】
前記複数のねじ付き止まり穴は、円形列の８つの均等に離間されたねじ付き止まり穴を含み、前記８つのねじ付き止まり穴はそれぞれ、１／４−３２のねじ寸法にねじ山を施され、前記内側電極の中心から約２．４〜２．６インチ（６１〜６６ｍｍ）のラジアル方向距離の位置に配置され、少なくとも０．２インチ（１５ｍｍ）の深さを有することを特徴とする請求項１に記載の内側電極。
【請求項５】
前記８つのねじ付き止まり穴は、前記内側電極の半径の１／４から１／２の半径部分上に配置されることを特徴とする請求項４に記載の内側電極。
【請求項６】
前記複数のねじ付き止まり穴は、円形列の８つの均等に離間されたねじ付き止まり穴を含み、前記８つの均等に離間されたねじ付き止まり穴は、７−１６／２８のねじ寸法にねじ山を施され、前記内側電極の中心から約２．４〜２．６インチ（６１〜６６ｍｍ）のラジアル方向距離の位置に配置され、少なくとも０．１５インチ（３８ｍｍ）の深さを有することを特徴とする請求項１に記載の内側電極。
【請求項７】
前記位置合わせピンを受容するように構成された前記複数のねじ山のない止まり穴は、第１の穴のセットおよび第２の穴のセットを含み、
前記第１の穴のセットは、２つの穴を含み、前記２つの穴は、（ａ）前記内側電極の中心から約１．７〜１．８インチ（４３〜４６ｍｍ）のラジアル方向距離の位置に配置され、（ｂ）ラジアル方向に整列され、互いから約１８０°または約１７５°だけ方位角的に偏移され、（ｃ）約０．１０〜０．１２インチ（２．５〜３．０ｍｍ）の直径を有し、（ｄ）少なくとも０．２インチ（５ｍｍ）の深さを有し、
前記第２の穴のセットは、第１の穴、第２の穴、および第３の穴を含み、（ａ）前記第１の穴、前記第２の穴、および前記第３の穴は、前記内側電極の前記中心から約６．０〜６．１インチ（１５２〜１５５ｍｍ）のラジアル方向距離の位置に配置され、（ｂ）前記第１の穴は、前記第１の穴のセット中の１つの穴から時計回り方向に約１０°だけ方位角的に偏移され、（ｃ）前記第２の穴および前記第３の穴は、前記第１の穴にラジアル方向に整列され、前記第１の穴から反時計回り方向に約９２．５°および約１９０°だけ方位角的に偏移され、（ｄ）約０．１１〜０．１２インチ（２．８〜３．０ｍｍ）の直径を有し、（ｅ）少なくとも０．１インチ（２．５ｍｍ）の深さを有することを特徴とする請求項１に記載の内側電極。
【請求項８】
前記内側電極は、約０．４インチ（約１０ｍｍ）の均一厚さおよび約１２．５インチ（３１８ｍｍ）の直径を有する平坦な円盤であり、前記第１の環状段部は、約１２．１インチ（３０７ｍｍ）の内径および約０．１１インチ（２．８ｍｍ）の長さの垂直方向表面を有し、前記第２の環状段部は、約１２．０インチの内径および約０．１３インチの長さの垂直方向表面を有し、前記環状溝は、約０．４４インチ（１１ｍｍ）の外径、約０．２４インチ（６．１ｍｍ）の内径、および少なくとも０．１インチ（２．５ｍｍ）の深さを有し、前記内側電極は、０．００５から０．０２０オーム・センチの間の抵抗および１０ｐｐｍ未満の重金属汚染物質総量を有する単結晶シリコンまたは多結晶シリコンからなるプレートから製造されることを特徴とする、請求項１に記載の内側電極。
【請求項９】
請求項１に記載の前記内側電極を備えるシャワーヘッド電極アセンブリであって、前記受け板は、前記クランプリングおよび前記ねじ式固定具によって前記内側電極に装着される、シャワーヘッド電極アセンブリにおいて、前記ねじ式固定具は、前記ねじ付き止まり穴内にねじ留めされることを特徴とする、シャワーヘッド電極アセンブリ。
【請求項１０】
前記内側電極の前記第２の環状段部と対合する内方延在フランジを有する前記外側電極をさらに備え、前記外側電極は、前記外側電極の上に設置される、拡張ヘッドを有するスタッドと、前記受け板中に設置される回転自在カムシャフトとを備えるカムロックによって、前記受け板に装着され、前記回転自在カムシャフトは、前記スタッドの拡張ヘッドに係合する偏心切欠部を有することを特徴とする、請求項９に記載のシャワーヘッド電極アセンブリ。
【請求項１１】
前記ねじ付き止まり穴は、前記内側電極の半径の１／４から１／２の半径部分上に配置され、前記ねじ式固定具は、前記ねじ付き止まり穴にねじ式係合されるソケットを備え、前記ソケットは、拡張ヘッドを有するスタッドを備え、前記拡張ヘッドは、前記内側電極の上に設置されるスタッドおよび前記外側電極の上に設置されるスタッドが、前記回転自在カムシャフトの中の１つの中の切欠部中に同時に係合されるように、前記回転自在カムシャフト中の偏心切欠部に係合することを特徴とする請求項１０に記載のシャワーヘッド電極アセンブリ。
【請求項１２】
前記内側電極の前記設置表面の上の前記環状溝の中に前記位置合わせリングを挿入するステップと、
前記内側電極の前記設置表面の上の前記複数のねじ山のない止まり穴の中に位置合わせピンを挿入するステップと、
前記内側電極の前記設置表面の上に内側ガスケットおよび第１の環状ガスケットを設置するステップと、
複数のボルトにより、前記受け板に対して前記内側電極の前記第１の環状段部の周囲に前記クランプリングを固定するステップと、
前記外側電極の前記上面の上に第２の環状ガスケットを配置するステップと、
カムロックにより、前記第２の環状ガスケットが上に設置される前記外側電極と、前記内側電極とを、前記受け板に固定するステップと
を含む方法によって組み付けられたことを特徴とする請求項１１に記載のシャワーヘッド電極アセンブリ。