(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスラインを通って供給されるガスへのエネルギー移転を阻止するための装置であって：
平方当たり１０６〜１０９オームの表面抵抗率を有し、プラスチックと混合されるカーボンブラックまたは粉末金属を含む複合材料で作られる静電気消散材料からなるガスフィードスルーを備え、前記ガスフィードスルーは、電気的にエネルギーを与えられた部材に突接する第１端および接地された部材に突接する第２端を有し、前記ガスフィードスルーは、それを貫通するガスラインを格納するために、その長さに沿うボイドを内部に画成することを特徴とする装置。
【請求項２】
さらに、前記ガスフィードスルーの前記第１端と前記電気的にエネルギーを与えられた部材との間にシールリングを備える請求項１に記載の装置。
【請求項３】
さらに、前記ガスフィードスルーの前記第１端と前記接地された部材との間にシールリングを備える請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記ガスフィードスルーのバルク抵抗率は１．２５ｘ１０6 〜５ｘ１０6 オーム・ｃｍの範囲にある請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記ボイドは、一対のガスラインを間隔をあけた平行関係で格納する請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記ボイドは、前記ガスラインと前記ガスフィードスルーとの間の絶縁材料により、間隔をあけた平行関係に保持された一対のガスラインを格納する請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記ガスフィードスルーは一体物である請求項１に記載の装置。
【請求項８】
処理チャンバへガスを供給するための装置であって：
処理ガスがガスソースから導入される接地されたガス入口マニホルド；
電源に接続され、チャンバ内への入口を提供するガス出口マニホルド；および
ガスラインのまわりに配設される、平方当たり１０６〜１０９オームの表面抵抗率を有し、プラスチックと混合されるカーボンブラックまたは粉末金属を含む複合材料で作られる静電気消散材料からなるガスフィードスルーを備え、
前記ガスフィードスルーは、前記ガス出口マニホルドに突接する第１端および前記ガス入口マニホルドに突接する第２端を有し、前記ガスフィードスルーは、ガス入口とガス出口との間に延在する少なくとも１つのガスラインを包含するためのボイドをその内部に有することを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイス処理の分野に関し、より詳細には、処理チャンバ内へ処理ガスを供給するガスフィードスルーに関する。より詳細には、本発明は、静電気消散 (static-dissipative) 複合材料製の一定の電圧勾配を持つガスフィードスルーに関する。
【０００２】
【関連技術の背景】
集積回路製造において、化学蒸着（ＣＶＤ）は、基板上へ材料を堆積するためのよく知られたプロセスである。ＣＶＤプロセスは、通例、処理ガスが処理チャンバ内へ送出される必要があり、そこで、これらのガスは化学反応にさらされて、所望の層を基板の表面上に形成する。
【０００３】
ガス分配プレートがＣＶＤチャンバ内で使用されて、チャンバ内へ送出される処理ガスを均一に分配する。均一ガス分布は、チャンバ内に位置決めされた基板の表面上への均一な堆積特性を達成するために必要である。いくつかのＣＶＤ応用では、チャンバ内にプラズマを生成するために必要なパワーを供給するために、処理ガスをチャンバ内へ導入するガス分配プレートのガス出口マニホルドへ電流が印加される。
【０００４】
典型的には、チャンバ内へ処理ガスを送出する出口マニホルドへエネルギー電位をＲＦ電源が供給する。ＲＦ電力は、処理ガスをプラズマ状態へ励起することによりチャンバ内にプラズマを生成する。一旦励起されれば、先駆ガスがチャンバ内で反応して、普通には所望の膜が基板の表面上に堆積する。
【０００５】
ガスが、ＲＦホット出口マニホルドを有するガス分配プレートを通してチャンバ内へ導入される用途では、出口マニホルドへ印加されるエネルギーは、チャンバ内へ供給されているガスへ伝導されてはならない。普通には、接地されたガス入口マニホルドが、ガスをチャンバ内へ供給するバイアスされた（すなわちＲＦホットな）ガス出口マニホルドの上流に備えられ、絶縁ブロックがその間に配置されて、普通には石英製のガスラインを格納する。抵抗性スリーブがガスライン周囲に配設されて、出口マニホルドへ印加される電圧をガスラインを通って供給されるガスからシールドし、入口と出口マニホルドとの間に抵抗性経路を提供する。抵抗性スリーブは、好ましくは、スリーブの両端に配置されたばね座金により、接地されたガス入口マニホルドとＲＦホットガス出口マニホルドとの間の所定位置に保持される。
【０００６】
典型的システムでは、複合材料製の抵抗性スリーブは、接地された入口マニホルドとＲＦホットガス出口マニホルドとの間に配置されて、ガス出口マニホルドへ印加されるエネルギーに対する抵抗の経路を提供する。しかし、現在使用されている複合材料は、ＲＦホットなマニホルドから抵抗性スリーブへのエネルギー移転を容易にするよう、抵抗性スリーブの端上に金属コンタクトが形成されることを必要とする。複合材スリーブの端は、入口と出口マニホルドに当たるコンタクトを提供するようメタライゼーションプロセスを受けねばならない。時間の経過とともに、メタライゼーションにより複合材スリーブの端部に形成されたコンタクトは、高パワー用途の下ですり減るか、破損し、それにより、抵抗性スリーブの機能を損なうとともに、ＣＶＤチャンバのインピーダンスを改変することが分かった。更に、ばね座金を用いてスリーブを取付けることに必要となる組立ステップはいずれも、結果として抵抗性スリーブ全体が仕様を外れた抵抗値になってしまうことがあまりに多い。
【０００７】
エネルギーがガスへ伝導される場合、チャンバの電気的構成が変わってしまうことがあり、それによってチャンバの動作は悪影響を受ける。例えば、ガス出口マニホルドへ印加されるエネルギーがガスへ伝導される場合、不安定状態が結果として生じ得て、チャンバの特性インピーダンスに予測不能な形で影響を及ぼす。
【０００８】
本明細書中に援用される米国特許第５，７２５，６７５号は、フィードスルーの端に金属コンタクトの形成を必要としないガスフィードスルーで使用するための抵抗性スリーブを提供する。このフィードスルーは、電気移動 (electromigration) 性能が向上した材料でできているので、一定電圧勾配がフィードスルーの長さに沿って維持できる。この構造は、接地されたマニホルドに至るフィードスルーにまたがって一定電圧勾配を提供する。この構造は、対象とする問題を適切に解決したが、構築と組立を必要とする数多くの個別の要素を含んでいる。更に、この構造は、オーミックコンタクトをそれらの端部のところで変え、それによって、フィードスルーの電気的特性を予測不能な形で改変できるコンポーネントをフィードスルーの端部に含んでいる。
【０００９】
このように、組立てられたフィードスルーの予測可能な再現性のあるインピーダンスにより入口と出口のマニホルドを容易に結合する一体構造として形成されるガスフィードスルーに対するニーズが依然としてある。そのようなガスフィードスルーは、最少数の構成要素で形成され、容易に入手可能な材料で作るのがよい。更に、そのようなガスフィードスルーは、厄介な抵抗性スリーブをなくすことによって、組立プロセスを簡素化し、同時に半導体処理装置全体の品質を向上する。
【００１０】
【発明の概要】
本発明は、静電気消散複合材料からなるガスフィードスルーを提供する。この材料は、電気移動への良好な抵抗を特徴とし、好ましくは、均質材料から作られる。この構造体は、米国特許第５，７２５，６７５号の抵抗性スリーブを含む特定の個別部品をなくすことによって、フィードスルーの予測可能で再現性のあるオーム特性を提供する。本発明の一局面で、フィードスルーは、好ましくは、１．２５〜５ｘ１０6オーム・ｃｍのバルク抵抗率を有する均質な静電気消散複合材の単体ブロックとしてモールド成形される。この単体ブロックは均質な中実複合体であるので、これは、平方当たり１０6から１０10オームまでの表面抵抗率の図３の領域におおまかに関連する。
【００１１】
本発明の別の局面では、静電気消散複合材料で形成されて、接地されたマニホルドとＲＦホットマニホルドとの間を接続するフィードスルーを提供することにより、ＲＦエネルギーが、ガスラインを通して供給されるガスに結合することを阻止する方法が提供される。この材料は、本開示において、静電放電（ＥＳＤ）プラスチックとも称される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以上に記載の本発明の特徴、利点、および本発明によって達成される目的を理解できるように、先に簡潔に要約された本発明のより詳細な説明を、添付の図面に示される本発明の実施の形態を参照して行なう。
【００１３】
しかし、図面は本発明の代表的な実施の形態を示すだけであり、従って、他の同等に有効な実施の形態を許容する本発明の範囲を限定しないことに注意されたい。
【００１４】
図１は従来技術のガス分配プレートの概略図である。図２は本発明による静電気消散複合材料で形成されたデュアルガスフィードスルーの分解図である。図３は本発明で使用される静電気放電プラスチックの表面抵抗率のスペクトルを示す概略図である。
【００１５】
本発明は、一般に、ガスマニホルドまたは他のガス入口部材から、本明細書ではフィードスルーと称される装置を通して供給されるガスへのエネルギー移転を阻止するための方法および装置を提供する。フィードスルーは、エネルギーがガスへ伝導されないように、接地された入口ガスマニホルドとバイアスされたガス出口マニホルドとの間に提供される。フィードスルーは、好ましくは、ガス出口マニホルドでのＲＦ電圧電位が、プラスチックを通り接地された入口マニホルドまで直線的に低下するように、静電プラスチックのモールド成形または他の適切なプロセスにより形成される。従って、抵抗性経路が、フィードスルーの出口でのホットＲＦエネルギーソースと、フィードスルーを貫通するガスラインとの間に提供され、それによりＲＦエネルギーはガスへ伝導されない。
【００１６】
特に、本発明者は、ガスラインを通して供給されるガスへのエネルギー移転を阻止する導管を提供するために、複合材プラスチックフィードスルーが、ガス入口マニホルドとガス出口マニホルドとの間で、両マニホルド間に配置されたガスラインの周囲に配設できることを発見した。それによって、ＥＳＤプラスチックフィードスルーは、フィードスルーの端の金属コンタクトを形成するための、複合材料の端のメタライゼーションの結果として遭遇する問題を解消する。
【００１７】
図１を参照すると、既知のガス分配プレート１０の斜視図が示される。ガス分配プレート１０は、一般に、ベースプレート１２、ガスソースが接続されるガス入口マニホルド１４、ガス入口からガスを受取り、そのガスをチャンバへ導入するガス出口マニホルド１６、絶縁ブロック２０内部の少なくとも１つのガスライン、およびガス分配プレート１０を冷却するための水マニホルド２２を含む。絶縁ブロック２０内のガスラインは、ガス入口マニホルドとガス出口マニホルドを接続する。実例のガス分配プレートの構成要素は、その全体が本明細書中に援用される米国特許第５，７２５，６７５号、発明の名称「炭化ケイ素の一定電圧勾配ガスフィードスルー」で詳細に記載されている。
【００１８】
図１に示しこの技術で典型的なシステムにおいて、ガス入口マニホルド１４は接地され、ガス出口マニホルド１６は高周波（ＲＦ）ソースからエネルギーを与えられ、チャンバ内でのプラズマの生成を容易にする電位をチャンバ内に提供する。ガスは、ガスソース（図示せず）からチャンバまで、ガス入口マニホルド１４を通り、次に絶縁ブロックフィードスルー２０の内側のガスラインを通って、ガス出口マニホルド１６内へ供給され、ここで、ガスは、チャンバ内に位置決めされた基板の表面上へ、例えばシャワーヘッドアセンブリ等により一様に分配される。
【００１９】
図２は、本発明のデュアルガスフィードスルー２０を示す。本発明のガスフィードスルー２０は、静電放電プラスチックでできていて、接地されたガス入口マニホルド１４とＲＦホットガス出口マニホルド１６との間に延在する。一対のガスライン２４の端部は、入口と出口マニホルドの両方に形成されたチャネル（不図示）の凹みに置かれる。好ましくは石英または類似材料でできたガスライン２４は、入口と出口マニホルド間に配置されるフィードスルー２０内に配設されて、ガスライン内でのプラズマ形成を阻止する。フィードスルーを通って軸方向に走っているのは、ガスラインを収容するボイドまたはチャネル２６である。あるいは、チャネル２６は、絶縁のために、そしてガスラインを平行に間隔を置いた配向で保持するために、ガスラインの周囲を適切な絶縁プラスチックで充填してもよい。
【００２０】
このような構造は、先に説明した抵抗性スリーブおよびスリーブを保持するために必要とされるコンポーネントを不要にする。この構造は、更に、フィードスルーとマニホルド２６間をシールする柔軟なシールリング２８、およびフィードスルーとマニホルド１４間の類似のシールリング（図示せず）を含む。フィードスルーは、フィードスルーをマニホルドに装着ためのボルト孔３０を備える。
【００２１】
静電気消散複合材で形成されたフィードスルーの抵抗はガスラインを通り供給されるガスの抵抗より低いため、出口マニホルド１６へ印加されるエネルギーがガスへ移転されない。構造材料は、図３に示す材料の１０6〜１０10の範囲内であるのが好ましい。そのような材料は、所望の抵抗率を提供するよう、適切なプラスチックと混合される充分な濃度のカーボンブラック、または一様な粉末金属を含む複合材料として作られる。
【００２２】
フィードスルーは、そのフィードスルーに沿い高周波（ＲＦ）電位から接地まで直線的な電圧勾配を提供するよう設計されて、所定のチャネル長にわたって処理ガスの完全性を維持する。
【００２３】
上記は、本発明の好ましい実施の形態に向けられたが、他の、そして更なる本発明の実施の形態は、その基本範囲から逸脱することなく考案することができ、その範囲は、以下の特許請求の範囲により決められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術のガス分配プレートの概略図である。
【図２】本発明による静電気消散複合材料で形成されたデュアルガスフィードスルーの分解図である。
【図３】本発明で使用される静電気放電プラスチックの表面抵抗率のスペクトルを示す概略図である。
【符号の説明】
１０…ガス分配プレート、１４…ガス入口マニホルド、１６…ガス出口マニホルド、２０…ガスフィードスルー、２４…ガスライン、２６…チャンネル、２８…シールリング、３０…ボルト孔
【図１】
0004999220.tif 000002
【図２】
0004999220.tif 000003
【図３】
0004999220.tif 000004