DE202010004773U1

DE202010004773U1 - Dichtungselement mit Postionierungsmerkmal für eine festgeklemmte monolithische Gasverteilungselektrode

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Publication number: DE202010004773U1
Application number: DE202010004773U
Authority: DE
Original assignee: Lam Research Corp
Current assignee: Lam Research Corp
Priority date: 2009-04-10
Filing date: 2010-04-09
Publication date: 2010-08-12
Anticipated expiration: 2020-04-10
Also published as: TWM396482U; KR200464038Y1; US8536071B2; JP3172461U; US20130034967A1; CN202025711U; KR20100010304U; US8272346B2; JP2010251752A; US20100261354A1

Abstract

Dichtungselement für eine Gasverteilungselektrodenanordnung, bei der eine Gasverteilungselektrode an einer Trägerplatte festgeklemmt ist, wobei das Dichtungselement einen ringförmigen Streifen von wärme- und stromleitendem Material und eine Mehrzahl von Vorsprüngen auf seiner Oberfläche umfasst, wobei der ringförmige Streifen einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner als ein Außendurchmesser der Gasverteilungselektrode ist, und wobei jeder der Vorsprünge eine Höhe aufweist, die mindestens zweimal größer als die Dicke des ringförmigen Streifens ist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine Gasverteilungselektrodenanordnung einer Plasmaverarbeitungskammer, in der Halbleiterbauelemente hergestellt werden können.
ZUSAMMENFASSUNG
Gemäß einer Ausführungsform wird ein Dichtungselement für eine Gasverteilungselektrodenanordnung bereitgestellt, bei der eine monolithische Stufenelektrode an einer Trägerplatte festgeklemmt ist und wobei die Gasverteilungselektrodenanordnung eine obere Elektrode einer kapazitiv gekoppelten Plasmaverarbeitungskammer umfasst. Die Stufenelektrode ist eine kreisförmige Platte mit einer zum Plasma hin freiliegenden Oberfläche auf ihrer Unterseite und einer Montageoberfläche auf ihrer Oberseite. Die Montageoberfläche umfasst eine Mehrzahl von Ausrichtstiftausnehmungen, die konfiguriert sind, um Ausrichtstifte aufzunehmen, die in einem Muster angeordnet sind, das Ausrichtstiftlöchern in einer Trägerplatte entspricht, gegen welche die Platte durch Nockenarretierungen gehalten wird, und die Platte umfasst Prozessgasauslässe, die in einem Muster angeordnet sind, das Gasversorgungslöchern in der Trägerplatte entspricht. Die Oberseite umfasst eine Mehrzahl von Aussparungen, die Ausrichtmerkmale auf dem Dichtungselement aufnehmen. Eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung räumlich getrennten Taschen in einem äußeren Bereich der Montageoberfläche sind konfiguriert, um Arretierstifte darin aufzunehmen, die angepasst sind, um mit Nockenarretierungen zusammenzuwirken, um die Stufenelektrode an der Trägerplatte festzuklemmen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 stellt eine Querschnittsansicht einer Gasverteilungselektrodenanordnung dar, die eine obere Elektrode eines kapazitiv gekoppelten Plasmareaktors zum Ätzen von Substraten bildet, die einen Schutzring aufweist.
2A ist eine dreidimensionale Darstellung einer beispielhaften Nockenarretierung zum Festklemmen einer Stufenelektrode in dem in 1 dargestellten Reaktor.
2B ist eine Querschnittsansicht der beispielhaften Nockenarretierelektrodenfestklemmeinrichtung von 2A.
3 stellt Seitenaufriss- und Zusammenbauzeichnungen eines beispielhaften Arretierstifts dar, der in der Nockenarretierfestklemmeinrichtung der 2A und 2B verwendet wird.
4A stellt Seitenaufriss- und Zusammenbauzeichnungen einer beispielhaften Nockenwelle dar, die in der Nockenarretierfestklemmeinrichtung der 2A und 2B verwendet wird.
4B stellt eine Querschnittsansicht eines beispielhaften Werkzeugbahnrands eines Teils der Nockenwelle von 4A dar.
5A stellt eine Gasverteilungselektrodenanordnung mit einer Stufenelektrode, Trägerplatte, Temperaturregelplatte, Schutzring und Deckenplatte dar.
5B stellt eine Perspektivansicht der Oberseite einer modifizierten Gasverteilungselektrode dar, und
5C stellt eine Perspektivansicht der Unterseite einer modifizierten Trägerplatte dar.
Die 6A und 6B sind Perspektivansichten der Stufenelektrode von 5A.
7 ist eine Perspektivansicht einer Trägerplatte von 5A.
8 ist eine Perspektivansicht der Gasverteilungselektrodenanordnung von 5A ohne den Schutzring.
9 ist eine Bodenansicht eines Dichtungselements gemäß einer bevorzugten Ausführungsform.
10 ist eine Seitenansicht des in 9 dargestellten Dichtungselements.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die Herstellung eines IC-Chips beginnt typischerweise mit einer dünnen polierten Kristallscheibe eines hochreinen Einkristallhalbleitermaterialsubstrats (wie z. B. Silicium oder Germanium), die ein ”Wafer” genannt wird. Jeder Wafer wird einer Aufeinanderfolge von physikalischen und chemischen Verarbeitungsschritten unterzogen, die die verschiedenen Schaltungsstrukturen auf dem Wafer bilden. Während des Herstellungsverfahrens können unter Verwendung von verschiedenen Techniken, wie z. B. thermische Oxidation, um Siliciumdioxidfilme zu erzeugen, chemische Abscheidung aus der Gasphase, um Silicium-, Siliciumdioxid- und Siliciumnitridfilme zu erzeugen, und Sputtern oder anderen Techniken, um andere Metallfilme zu erzeugen, verschiedene Typen von Dünnfilmen auf dem Wafer abgelagert werden.
Nach Ablagerung eines Films auf dem Halbleiterwafer werden die einzigartigen elektrischen Eigenschaften von Halbleitern erzeugt, indem unter Verwendung eines Verfahrens, das Dotieren genannt wird, ausgewählte Verunreinigungen in dem Halbleiterkristallgitter substituiert werden. Der dotierte Siliciumwafer kann dann mit einer dünnen Schicht von fotoempfindlichem oder strahlungsempfindlichem Material, das ein ”Resist” genannt wird, gleichförmig beschichtet werden. Kleine geometrische Muster, die Elektronenwege in der Schaltung begrenzen, können dann unter Verwendung eines als Lithografie bekannten Verfahrens auf den Resist übertragen werden. Während des lithografischen Verfahrens können die IC-Muster auf einer als eine ”Maske” bezeichneten Glasplatte gezeichnet werden und dann optisch verkleinert, auf die fotoempfindliche Beschichtung projiziert und übertragen werden.
Das lithografierte Resistmuster wird dann auf die darunter liegende kristalline Oberfläche des Halbleitermaterials durch ein Verfahren übertragen, das als Ätzen bekannt ist. Vakuumverarbeitungskammern werden im Allgemeinen zum Ätzen und zur chemischen Abscheidung aus der Gasphase (CVD) von Materialien auf Substraten verwendet, indem ein Ätz- oder Ablagerungsgas zur Vakuumkammer zugeführt wird und ein Radiofrequenz(RF)-Feld an das Gas angelegt wird, um das Gas in einen Plasmazustand zu aktivieren.
Ein reaktives Ionenätzsystem besteht typischerweise aus einer Ätzkammer mit einer oberen Elektrode oder Anode und einer unteren Elektrode oder Kathode, die darin positioniert sind. Die Kathode ist in Bezug zur Anode und zu den Behälterwänden negativ vorgespannt. Der zu ätzende Wafer wird durch eine geeignete Maske bedeckt und direkt auf die Kathode platziert. Ein chemisch reaktives Gas, wie z. B. CF₄, CHF₃, CClF₃, HBr, Cl₂ und SF₆ oder Mischungen davon mit O₂, N₂, He oder Ar, wird in die Ätzkammer eingeleitet und bei einem Druck gehalten, der typischerweise im Millitorrbereich liegt. Die obere Elektrode ist mit einem Gasloch (Gaslöchern) versehen, das (die) ermöglicht (lichen), dass das Gas durch die Elektrode in die Kammer gleichförmig verteilt wird. Das zwischen der Anode und der Kathode erstellte elektrische Feld dissoziiert das reaktive Gas, das ein Plasma bildet. Die Oberfläche des Wafers wird durch chemische Wechselwirkung mit den aktiven Ionen und durch Momentübertragung der Ionen, die auf die Oberfläche des Wafers auftreffen, geätzt. Das durch die Elektroden erzeugte elektrische Feld zieht die Ionen zur Kathode an, wobei bewirkt wird, dass die Ionen die Oberfläche in einer vorherrschend vertikalen Richtung treffen, so dass das Verfahren wohldefinierte vertikal geätzte Seitenwände erzeugt. Die Ätzreaktorelektroden können häufig hergestellt werden, indem zwei oder mehr unterschiedliche Bauelemente mit mechanisch nachgebenden und/oder wärmeleitenden Klebemitteln gebunden werden, wobei eine Funktionsmannigfaltigkeit ermöglicht wird.
1 stellt eine Querschnittsansicht eines Teils einer Gasverteilungselektrodenanordnung 100 eines Plasmaverarbeitungssystems zum Ätzen von Substraten dar. Wie in 1 dargestellt, umfasst die Gasverteilungselektrodenanordnung 100 eine Stufenelektrode 110, eine Trägerplatte 140 und einen Schutzring (oder äußeren Ring) 170. Die Gasverteilungselektrodenanordnung 100 umfasst auch eine Plasmaeinschlussanordnung (oder Waferbereich-Druck(WAP)-Anordnung) 180, die die äußere Peripherie der oberen Elektrode 110 und der Trägerplatte 140 umgibt.
Die Anordnung 100 umfasst auch eine Temperaturregelplatte 102 und eine obere (Decken-)Platte 104, die Flüssigkeitsströmungskanäle darin aufweist und eine temperaturgeregelte Wand der Kammer bildet. Die Stufenelektrode 110 ist vorzugsweise eine zylindrische Platte und kann aus einem leitenden hochreinen Material, wie z. B. einkristallinem Silicium, polykristallinem Silicium, Siliciumcarbid oder einem anderen geeigneten Material (wie z. B. Aluminium oder dessen Legierung, eloxiertem Aluminium, Yttriumoxid-beschichtetem Aluminium) hergestellt sein. Die Trägerplatte 140 ist mit unten beschriebenen mechanischen Befestigungseinrichtungen an der Elektrode 110 mechanisch gesichert. Der Schutzring 170 umgibt die Trägerplatte 140 und gewährt einen Zugriff auf Nockenarretierelemente, wie unten beschrieben.
Die Gasverteilungselektrodenanordnung 100, wie in 1 dargestellt, wird typischerweise mit einem elektrostatischen Halter (nicht dargestellt) einschließlich einer ebenen unteren Elektrode verwendet, auf der ein Wafer bei einem Abstand von etwa 1 bis 2 cm unter der oberen Elektrode 110 getragen wird. Ein Beispiel für ein solches Plasmaverarbeitungssystem ist ein Reaktor vom Parallelplattentyp, wie z. B. die Exelan^®-Dielektrika-Ätzsysteme, die von der Lam Research Corporation of Fremont, Kalifornien, hergestellt werden. Solche Halteranordnungen liefern eine Temperaturregelung des Wafers, indem für einen rückseitigen Helium(He)-Druck gesorgt wird, der die Wärmedurchgangszahl zwischen dem Wafer und dem Halter steuert.
Die obere Elektrode 110 ist ein selbstverzehrendes Teil, das regelmäßig ersetzt werden muss. Um Prozessgas zum Spalt zwischen dem Wafer und der oberen Elektrode zuzuführen, ist die obere Elektrode 110 mit Gasausflussdurchlässen 106 versehen, die von einer Größe und Verteilung sind, die geeignet sind, um ein Prozessgas zuzuführen, das durch die Elektrode aktiviert wird und in einer Reaktionszone unterhalb der oberen Elektrode 110 ein Plasma bildet.
Die Gasverteilungselektrodenanordnung 100 umfasst auch eine Plasmaeinschlussanordnung (oder Waferbereich-Plasma(WAP)-Anordnung) 180, die die äußere Peripherie der oberen Elektrode 110 und der Trägerplatte 140 umgibt. Die Plasmaeinschlussanordnung 180 besteht vorzugsweise aus einem Stapel oder einer Mehrzahl von räumlich getrennten Quarzringen 190, die die äußere Peripherie der oberen Elektrode 110 und der Trägerplatte 140 umgeben. Während einer Verarbeitung bewirkt die Plasmaeinschlussanordnung 180 einen Druckunterschied in der Reaktionszone und erhöht den elektrischen Widerstand zwischen den Reaktionskammerwänden und dem Plasma, wodurch das Plasma zwischen der oberen Elektrode 110 und der unteren Elektrode (nicht dargestellt) eingeschlossen wird.
Während eines Gebrauchs beschränken die Einschlussringe 190 das Plasma auf das Kammervolumen und steuern den Druck des Plasmas in der Reaktionskammer. Die Beschränkung des Plasmas auf die Reaktionskammer ist eine Funktion von vielen Faktoren, einschließlich des Zwischenraums zwischen den Einschlussringen 190, dem Druck in der Reaktionskammer außerhalb der Einschlussringe und in dem Plasma, dem Typ und Durchsatz des Gases, sowie dem Niveau und der Frequenz von RF-Leistung. Ein Einschluss des Plasmas wird leichter erreicht, wenn der Zwischenraum zwischen den Einschlussringen 190 sehr klein ist. Typischerweise wird ein Zwischenraum von 3,81 mm (0,15 Inch) oder weniger zum Einschluss benötigt. Jedoch bestimmt der Zwischenraum der Einschlussringe 190 auch den Druck des Plasmas, und es ist wünschenswert, dass der Zwischenraum eingestellt werden kann, um den Druck zu erzielen, der zur optimalen Verfahrensausführung bei Aufrechterhaltung eines Plasmas erforderlich ist. Prozessgas von einer Gasversorgung wird durch einen oder mehrere Durchlässe in der oberen Platte 104 zur Elektrode 110 zugeführt, die ermöglichen, dass Prozessgas zu einer einzigen Zone oder mehreren Zonen über dem Wafer zugeführt wird.
Die Elektrode 110 ist vorzugsweise eine plane Scheibe oder Platte mit einer gleichförmigen Dicke von einer Mitte (nicht dargestellt) zu einem Bereich von erhöhter Dicke, der eine Stufe auf der zum Plasma hin freiliegenden Oberfläche bildet, die sich von einem äußeren Rand einwärts erstreckt. Die Elektrode 110 weist vorzugsweise einen Durchmesser auf, der größer als ein zu verarbeitender Wafer ist, z. B. über 300 mm. Der Durchmesser der oberen Elektrode 110 kann von etwa 381 bis 432 mm (15 Inch bis etwa 17 Inch) reichen, um 300 mm-Wafer zu verarbeiten. Die obere Elektrode 110 umfasst vorzugsweise mehrere Gasdurchlässe 106, um ein Prozessgas in einen Raum in einer Plasmareaktionskammer unter der oberen Elektrode 110 einzuspeisen.
Einkristallines Silicium und polykristallines Silicium sind bevorzugte Materialien für zum Plasma hin freiliegende Oberflächen der Elektrode 110. Hochreines einkristallines oder polykristallines Silicium minimiert eine Verunreinigung von Substraten während einer Plasmaverarbeitung, da es nur eine minimale Menge von unerwünschten Elementen in die Reaktionskammer einführt und während einer Plasmaverarbeitung auch unmerklich verschleißt, wodurch Teilchen minimiert werden. Alternative Materialien einschließlich Zusammensetzungen von Materialien, die für zum Plasma hin freiliegende Oberflächen der oberen Elektrode 110 verwendet werden können, umfassen z. B. Aluminium (wie hierin verwendet, bezieht sich ”Aluminium” auf reines Al und dessen Legierungen), Yttriumoxid-beschichtetes Aluminium, SiC, SiN und AlN.
Die Trägerplatte 140 ist vorzugsweise aus einem Material hergestellt, das chemisch mit Prozessgasen verträglich ist, die zum Verarbeiten von Halbleitersubstraten in der Plasmaverarbeitungskammer verwendet werden, einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der demjenigen des Elektrodenmaterials genau entspricht, und/oder strom- und wärmeleitend ist. Bevorzugte Materialien, die verwendet werden können, um die Trägerplatte 140 herzustellen, umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt, Grafit, SiC, Aluminium (Al) oder andere geeignete Materialien.
Die obere Elektrode 110 ist ohne jegliches Kleben zwischen der Elektrode und Trägerplatte mechanisch an der Trägerplatte 140 angebracht, d. h. es wird kein wärme- und stromleitendes elastomeres Bindemittel verwendet, um die Elektrode an der Trägerplatte anzubringen.
Die Trägerplatte 140 ist mit geeigneten mechanischen Befestigungseinrichtungen, die Gewindebolzen, Schrauben oder dergleichen sein können, vorzugsweise an der Temperatur regelplatte 102 angebracht. Z. B. können Bolzen (nicht dargestellt) in Löchern in der Temperaturregelplatte 102 eingesetzt sein und in Gewindeöffnungen in der Trägerplatte 140 eingeschraubt sein. Die Temperaturregelplatte 102 umfasst einen Krümmteil 184 und ist vorzugsweise aus einem maschinell bearbeiteten metallischen Werkstoff hergestellt, wie z. B. Aluminium, einer Aluminiumlegierung oder dergleichen. Die obere temperaturgeregelte Platte 104 ist vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt. Die Plasmaeinschlussanordnung (oder Waferbereich-Plasmaanordnung (WAP)) 180 ist außen an der Gasverteilungselektrodenanordnung 100 positioniert. Eine geeignete Plasmaeinschlussanordnung 180 einschließlich einer Mehrzahl von vertikal einstellbaren Plasmaeinschlussringen 190 ist in dem in unserem Besitz befindlichen US-Patent No. 5,534,751 beschrieben, das in seiner Gesamtheit durch Bezug hierin aufgenommen wird.
Die obere Elektrode kann durch einen Nockenarretiermechanismus an der Trägerplatte mechanisch angebracht werden, wie in der in unserem Besitz befindlichen US-Anmeldung Serial No. 61/036,862 beschrieben, die am 14. März 2008 eingereicht wurde, deren Offenbarung durch Bezug hierdurch aufgenommen wird. Mit Bezug auf 2A umfasst eine dreidimensionale Ansicht einer beispielhaften Nockenarretierelektrodenfestklemmeinrichtung Teile einer Elektrode 201 und einer Trägerplatte 203. Die Elektrodenfestklemmeinrichtung kann in den verschiedensten mit einer Fertigung in Beziehung stehenden Geräten, wie z. B. der in 1 dargestellten Plasmaätzkammer, eine selbstverzehrende Elektrode 201 schnell, sauber und genau an einer Trägerplatte anbringen.
Die Elektrodenfestklemmeinrichtung umfasst einen Zapfen (Arretierstift) 205, der in einem Sockel 213 eingebaut ist. Der Zapfen kann durch einen Tellerfederstapel 215 umgeben sein, wie beispielsweise Edelstahl-Belleville-Federscheiben. Der Zapfen 205 und der Tellerfederstapel 215 können dann durch die Verwendung von Klebemitteln oder mechanischen Befestigungseinrichtungen durch Presssitz in den Sockel 213 eingepasst oder anders darin befestigt werden. Der Zapfen 205 und der Tellerfederstapel 215 sind im Sockel 213 so angeordnet, dass ein beschränkter Betrag einer lateralen Bewegung zwischen der Elektrode 201 und der Trägerplatte 203 möglich ist. Beschränken des Betrags einer lateralen Bewegung ermöglicht eine Feinpassung zwischen der Elektrode 201 und der Trägerplatte 203, wodurch ein guter Wärmekontakt sichergestellt ist, während doch noch für eine gewisse Bewegung gesorgt ist, um Unterschieden in einer Wärmeausdehnung zwischen den zwei Teilen Rechnung zu tragen. Zusätzliche Einzelheiten über das beschränkte laterale Bewegungsmerkmal werden in größerer Einzelheit unten erörtert.
In einer spezifischen beispielhaften Ausführungsform ist der Sockel 213 aus Torlon^® von Lager-Güteklasse hergestellt. Alternativ kann der Sockel 213 aus anderen Materialien hergestellt sein, die gewisse mechanische Eigenschaften besitzen, wie z. B. gute Festigkeit und Schlagfestigkeit, Kriechfestigkeit, Dimensionsstabilität, Strahlungsbeständigkeit und chemische Beständigkeit können leicht eingesetzt werden. Verschiedene Materialien, wie z. B. Polyamide, Polyimide, Acetale und Polyethylen-Materialien von ultrahohem Molekulargewicht können alle geeignet sein. Hochtemperaturspezifische Kunststoffe und andere verwandte Materialien sind zur Bildung des Sockels 213 nicht erforderlich, da 230°C eine typische Maximaltemperatur ist, die in Anwendungen, wie z. B. Ätzkammern, angetroffen wird. Allgemein liegt eine typische Betriebstemperatur näher bei 130°C.
Andere Teile der Elektrodenfestklemmeinrichtung bestehen aus einer Nockenwelle 207, die an jedem Ende durch ein Paar von Nockenwellenlagern 209 umgeben wird. Die Anordnung aus Nockenwelle 207 und Nockenwellenlager ist in eine Trägerplattenbohrung 211 eingebaut, die in die Trägerplatte 203 maschinell eingearbeitet ist. In einer typischen Anwendung für eine Ätzkammer, die für 300 mm-Halbleiterwafer ausgelegt ist, können acht oder mehr der Elektrodenfestklemmeinrichtungen um die Peripherie der Elektroden 201/Trägerplatten 203-Kombination räumlich angeordnet sein.
Die Nockenwellenlager 209 können aus den verschiedensten Materialien maschinell hergestellt sein, einschließlich Torlon^®, Vespel^®, Celcon^®, Delrin^®, Teflon^®, Arlon^® oder anderen Materialien, wie z. B. Fluorpolymeren, Acetalen, Polyamiden, Polyimiden, Polytetrafluorethylenen und Polyetheretherketonen (PEEK) mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten und einer niedrigen Teilchenablösung. Der Zapfen 205 und die Nockenwelle 207 können aus Edelstahl (z. B. 316, 316L, 17-7 usw.) oder einem beliebigen anderen Material maschinell gefertigt sein, wobei gute Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit geliefert werden.
Mit Bezug nun auf 2B erläutert eine Querschnittsansicht der Elektroden-Nockenfestklemmeinrichtung weiter, wie die Nockenfestklemmeinrichtung arbeitet, indem die Elektrode 201 in enge Nachbarschaft zur Trägerplatte 203 gezogen wird. Die Zapfen 205/Tellerfederstapel 215/Sockel 213-Anordnung wird in die Elektrode 201 eingebaut. Wie dargestellt, kann die Anordnung mittels Außengewinden auf dem Sockel 213 in eine Gewindetasche in der Elektrode 201 eingeschraubt werden. Jedoch kann der Sockel durch Klebemittel oder andere Typen von mechanischen Befestigungseinrichtungen ebenso gut montiert werden.
In 3 liefert eine Aufriss- und Zusammenbauansicht 300 des Zapfens 205 mit einem vergrößerten Kopf, Tellerfederstapels 215 und Sockels 213 eine weitere Einzelheit bei einer beispielhaften Konstruktion der Nockenarretierelektro denfestklemmeinrichtung. In einer spezifischen beispielhaften Ausführungsform wird eine Zapfen/Tellerfeder-Anordnung 301 durch Presssitz in den Sockel 213 eingepasst. Der Sockel 213 weist ein Außengewinde und ein hexagonales Deckenelement auf, das eine leichte Einsetzung in die Elektrode 201 (siehe die 2A und 2B) mit einem leichten Drehmoment (z. B. in einer spezifischen beispielhaften Ausführungsform etwa 2,26 Nm (20 Inch-Pounds) ermöglicht. Wie oben angegeben, kann der Sockel 213 aus verschiedenen Typen von Kunststoffen maschinell gefertigt sein. Eine Verwendung von Kunststoffen minimiert eine Teilchenerzeugung und ermöglicht eine scheuerfreie Montage des Sockels 213 in einer passenden Tasche auf der Elektrode 201.
Die Zapfen/Sockel-Anordnung 303 veranschaulicht, dass ein Innendurchmesser in einem oberen Teil des Sockels 213 größer als ein Außendurchmesser eines Abschnittmittelteils des Zapfens 205 ist. Der Unterschied in Durchmessern zwischen den zwei Teilen ermöglicht eine begrenzte laterale Bewegung in der zusammengebauten Elektrodenfestklemmeinrichtung, wie oben erörtert. Die Zapfen/Tellerfeder-Anordnung 301 wird an einem Basisteil des Sockels 213 in starrem Kontakt mit dem Sockel 213 gehalten, während der Unterschied in Durchmessern eine gewisse laterale Bewegung ermöglicht. (Siehe auch 2B.)
Mit Bezug auf 4A zeigt eine auseinandergezogene Ansicht 400 der Nockenwelle 207 und der Nockenwellenlager 209 auch einen Verkeilstift 401. Das Ende der Nockenwelle 207 mit dem Verkeilstift 401 wird zuerst in die Trägerplattenbohrung 211 eingesetzt (siehe 2B). Ein Paar von kleinen passenden Löchern (nicht dargestellt) an einem entfernten Ende der Trägerplattenbohrung 211 sorgt für eine richtige Ausrichtung der Nockenwelle 207 in der Trägerplattenbohrung 211. Eine Seitenaufrissansicht 420 der Nockenwelle 207 zeigt deutlich eine mögliche Platzierung einer hexagonalen Öffnung 403 auf einem Ende der Nockenwelle 207 und des Verkeilstifts 401 auf dem entgegengesetzten Ende.
Mit fortgesetztem Bezug auf die 4A und 2B wird z. B. die Elektroden-Nockenfestklemmeinrichtung zusammengebaut, indem die Nockenwelle 207 in die Trägerplattenbohrung 211 eingesetzt wird. Der Verkeilstift 401 beschränkt eine Drehwegstrecke der Nockenwelle 207 in der Trägerplattenbohrung 211 durch Koppeln mit einem von den Paaren von kleinen passenden Löchern. Die Nockenwelle kann durch Verwendung der hexagonalen Öffnung 403 zuerst in einer Richtung, z. B. gegen den Uhrzeigersinn, gedreht werden, um einen Eintritt des Zapfens 205 in die Nockenwelle 207 zu ermöglichen, und dann im Uhrzeigersinn gedreht werden, um den Zapfen 205 voll in Eingriff zu nehmen und zu arretieren. Die Festklemmkraft, die erforderlich ist, um die Elektrode 201 an der Trägerplatte 203 zu halten, wird geliefert, indem der Tellerfederstapel 215 weiter als seine freie Stapelhöhe zusammengepresst wird. Die Nockenwelle 207 weist einen internen exzentrischen Innenausschnitt auf, der mit dem vergrößerten Kopf der Welle 205 in Eingriff tritt. Wenn der Tellerfederstapel 215 zusammengedrückt wird, wird die Klemmkraft von einzelnen Federn im Tellerfederstapel 215 zum Sockel 213 und durch die Elektrode 201 zur Trägerplatte 203 übertragen.
In einem beispielhaften Betriebsmodus wird, sobald die Nockenwellenlager an der Nockenwelle 207 angebracht sind und in die Trägerplattenbohrung 211 eingesetzt sind, die Nockenwelle 207 gegen den Uhrzeigersinn bis zu ihrer maximalen Drehwegstrecke gedreht. Die Zapfen/Sockel-Anordnung 303 (3) wird dann unter Anwendung einer Drehkraft leicht in die Elektrode 201 eingeschraubt. Der Kopf des Zapfens 205 wird dann in das vertikal verlaufende Durchgangsloch unter der horizontal verlaufenden Trägerplattenbohrung 211 eingesetzt. Die Elektrode 201 wird gegen die Trägerplatte 203 gehalten, und die Nockenwelle 207 wird im Uhrzeigersinn gedreht, bis sich entweder der Verkeilstift in das zweite der zwei kleinen passenden Löcher (nicht dargestellt) senkt oder ein vernehmbares Klicken gehört wird (in Einzelheit unten erörtert). Der beispielhafte Betriebsmodus kann umgekehrt werden, um die Elektrode 201 von der Trägerplatte 203 zu demontieren. Jedoch sind Merkmale, wie z. B. das vernehmbare Klicken bei der Nockenarretieranordnung fakultativ.
Mit Bezug auf 4B stellt eine Schnittansicht A-A der Seitenaufrissansicht 420 der Nockenwelle 207 von 4A einen Werkzeugbahnrand 440 dar, durch den der Kopf des Zapfens 205 voll gesichert wird. In einer spezifischen beispielhaften Ausführungsform werden die zwei Radien R₁ und R₂ so gewählt, dass der Kopf des Zapfens 205 das fakultative vernehmbare Klickgeräusch macht, das oben beschrieben ist, um anzuzeigen, wenn der Zapfen 205 voll gesichert ist.
5A veranschaulicht eine obere Elektrodenanordnung 500 für eine kapazitiv gekoppelte Plasmakammer, die die folgenden Merkmale umfasst: (a) eine nockenarretierte nicht gebundene Elektrode 502; (b) eine Trägerplatte 506; und (c) einen Schutzring 508, der einen Zugriff auf Nockenarretierungen ermöglicht, die die Elektrode an der Trägerplatte 506 halten.
Die Elektrodenanordnung 500 umfasst eine Temperaturregelplatte 510, die von außerhalb der Kammer an eine temperaturgeregelte Deckenwand 512 der Kammer gebolzt ist. Die Elektrode 502 ist durch Nockenarretiermechanismen 514, die früher mit Bezug auf die 2–4 beschrieben sind, von innerhalb der Kammer lösbar an der Trägerplatte angebracht.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Elektrode 502 der Elektrodenanordnung 500 demontiert werden durch: (a) Drehen des Schutzrings 508 zu einer ersten Position, wobei vier Löcher im Schutzring mit vier Nockenarretierungen 514 ausgerichtet werden, die an beabstandeten Positionen im äußeren Teil der Trägerplatte angeordnet sind; (b) Einsetzen eines Werkzeugs, wie z. B. eines Sechskantsteckschlüssels, durch jedes Loch im Schutzring und Drehen jeder Nockenarretierung, um einen vertikal sich erstreckenden Arretierstift von jeder respektiven Nockenarretierung zu lösen; (c) Drehen des Schutzrings um 90° zu einer zweiten Position, wobei die vier Löcher im Schutzring mit vier anderen Nockenarretierungen ausgerichtet werden; und (d) Einsetzen eines Werkzeugs, wie z. B. eines Sechskantsteckschlüssels durch jedes Loch im Schutzring und Drehen jeder jeweiligen Nockenarretierung, um einen Arretierstift jeder jeweiligen Nockenarretierung freizugeben; wodurch die Elektrode 502 abgesenkt und aus der Plasmakammer entfernt werden kann.
5A stellt auch eine Querschnittsansicht von einer von den Nockenarretieranordnungen dar, wobei sich eine drehbare Nockenarretierung 514 in einer horizontal verlaufenden Bohrung 560 in einem äußeren Teil der Trägerplatte 506 befindet. Die zylindrische Nockenarretierung 514 ist durch ein Werkzeug, wie z. B. einen Sechskantsteckschlüssel drehbar zu: (a) einer Arretierposition, bei der ein vergrößertes Ende eines Arretierstifts 562 durch eine Nockenoberfläche der Nockenarretierung 514 in Eingriff genommen wird, die den vergrößerten Kopf des Arretierstifts hochhebt, oder (b) einer Freigabeposition, bei der der Arretierstift 562 nicht durch die Nockenarretierung 514 in Eingriff genommen wird. Die Trägerplatte umfasst vertikal verlaufende Bohrungen in ihrer Unterseite, durch die die Arretierstifte eingesetzt werden, um mit den Nockenarretierungen in Eingriff zu treten.
In der in 5A dargestellten Ausführungsform greift eine äußere Stufe in der Trägerplatte 506 in eine ringförmig ausgesparte Montageoberfläche auf der Oberseite der Gasverteilungselektrode 502 ein. In einer alternativen Anordnung können die Stufe und die Aussparung weggelassen werden, so dass die Unterseite der Trägerplatte und die Oberseite der Gasverteilungselektrode plane Oberflächen sind. 5B stellt einen Querschnitt einer modifizierten Gasverteilungselektrode 502A mit einer ebenen oberen Oberfläche 522A, fünf Ausrichtstiftlöchern 520A, acht Taschen 550A, Gaslöchern 528A und zwei Aussparungen 520B zum Ineinandergreifen mit Vorsprüngen eines Dichtungselements dar, das sich zwischen der dritten und vierten Reihe von Gaslöchern befindet. 5C stellt eine modifizierte Trägerplatte 506A mit einer planen unteren Oberfläche 522B, fünf Ausrichtstiftlöchern 520C, acht Nockenarretierungen 514B und ringförmigen Dichtungselementaufnahmeoberflächen G1 und G2 dar.
Die 6A–B stellen Einzelheiten der Elektrode 502 dar. Die Elektrode 502 ist vorzugsweise eine Platte von Einkristallsilicium hoher Reinheit (weniger als 10 ppm Verunreinigungen), niedrigem spezifischem elektrischem Widerstand (0,005 bis 0,02 Ohm-cm) mit Ausrichtstiftlöchern 520 in einer Oberseite (Montageoberfläche) 522, die Ausrichtstifte 524 aufnehmen. Gaslöcher 528 verlaufen von der Oberseite zur Unterseite (der zum Plasma hin freiliegenden Oberfläche) 530 und können in einem beliebigen geeigneten Muster angeordnet sein. In der dargestellten Ausführungsform sind die Gaslöcher in 13 in Umfangsrichtung verlaufenden Reihen angeordnet, wobei sich 3 Gaslöcher in der ersten Reihe etwa 12,7 mm (0,5 Inch) von der Mitte der Elektrode befinden, sich 13 Gaslöcher in der zweiten Reihe etwa 35,56 mm (1,4 Inch) von der Mitte befinden, sich 23 Gaslöcher in der dritten Reihe etwa 63,5 mm (2,5 Inch) von der Mitte befinden, sich 25 Gaslöcher in der vierten Reihe etwa 99,06 mm (3,9 Inch) von der Mitte befinden, sich 29 Gaslöcher in der fünften Reihe etwa 116,8 mm (4,6 Inch) von der Mitte befinden, sich 34 Gaslöcher in der sechsten Reihe etwa 137,2 mm (5,4 Inch) von der Mitte befinden, sich 39 Gaslöcher in der siebten Reihe etwa 152,4 mm (6 Inch) von der Mitte befinden, sich 50 Gaslöcher in der achten Reihe etwa 190,5 mm (7,5 Inch) von der Mitte befinden, sich 52 Gaslöcher in der neunten Reihe etwa 208,3 mm (8,2 Inch) von der Mitte befinden, sich 53 Gaslöcher in der zehnten Reihe etwa 228,6 mm (9 Inch) von der Mitte befinden, sich 57 Gaslöcher in der elften Reihe etwa 261,6 mm (10,3 Inch) von der Mitte befinden, sich 59 Gaslöcher in der zwölften Reihe etwa 276,86 mm (10,9 Inch) von der Mitte befinden und sich 63 Löcher in der dreizehnten Reihe etwa 289,56 mm (11,4 Inch) von der Mitte befinden.
In einer alternativen Anordnung können 562 Gaslöcher angeordnet sein, wobei sich 4 Löcher in der ersten Reihe 6,35 mm (0,25 Inch) von der Mitte befinden, sich 10 Löcher in einer zweiten Reihe etwa 18,29 mm (0,72 Inch) von der Mitte befinden, 20 Löcher in einer dritten Reihe etwa 31,75 mm (1,25 Inch) von der Mitte, 26 Löcher in einer vierten Reihe etwa 49,02 mm (1,93 Inch) von der Mitte, 30 Löcher in einer fünften Reihe etwa 58,42 mm (2,3 Inch) von der Mitte, 36 Löcher in einer sechsten Reihe etwa 67,82 mm (2,67 Inch) von der Mitte, 40 Löcher in einer siebten Reihe etwa 76,2 mm (3,0 Inch) von der Mitte, 52 Löcher in einer achten Reihe etwa 94,74 mm (3,73 Inch) von der Mitte, 58 Löcher in einer neunten Reihe etwa 104,14 mm (4,1 Inch) von der Mitte, 62 Löcher in einer zehnten Reihe etwa 113,8 mm (4,48 Inch) von der Mitte, 70 Löcher in einer elften Reihe etwa 131,32 mm (5,17 Inch) von der Mitte, 74 Löcher in einer zwölften Reihe etwa 138,176 mm (5,44 Inch) von der Mitte und 80 Löcher in einer dreizehnten Reihe etwa 145,034 mm (5,71 Inch) von der Mitte.
In der in 5A dargestellten Ausführungsform umfasst die Oberseite der Elektrode 9 Ausrichtstiftlöcher, wobei sich 3 Stiftlöcher in der Nähe der Mitte, 3 Stiftlöcher einwärts der ringförmigen Aussparung und 3 Stiftlöcher in der ringförmigen Aussparung in der Nähe des äußeren Rands der Elektrode befinden. Die 3 mittigen Stiftlöcher sind radial ausgerichtet und umfassen ein Stiftloch in der Mitte der inneren Elektrode und 2 Stiftlöcher zwischen der dritten und vierten Reihe von Gaslöchern. Die dazwischenliegenden Stiftlöcher in der Nähe der ringförmigen Aussparung umfassen ein Stiftloch, das mit dem mittigen Stiftloch radial ausgerichtet ist, und zwei andere Stiftlöcher, die im Winkelabstand um 120° getrennt sind. Die äußeren 3 Stiftlöcher sind an Stellen zwischen benachbarten Taschen im Winkelabstand um 120° getrennt.
6A ist eine Vorderseitenperspektivansicht, die die zum Plasma hin freiliegende Oberfläche 530 der Elektrode 502 mit den 13 Reihen von Gaslöchern darstellt. 6B stellt eine Perspektivansicht der Oberseite mit den 13 Reihen von Gaslöchern dar.
Die Elektrode 502 umfasst: eine äußere Stufe (einen vorspringenden Rand) 536, die den Schutzring 508 trägt, die Oberseite (Montageoberfläche) 522, die mit einer unteren Oberfläche der Trägerplatte 506 im Eingriff steht, die Unterseite (die zum Plasma hin freiliegende Stufenoberfläche) 530, die eine innere konisch verlaufende Oberfläche 544, eine horizontale Oberfläche 546 und eine äußere konisch verlaufende Oberfläche 548 umfasst, und 8 Taschen 550 in einer Oberseite 540, in der die Arretierstifte montiert sind.
7 ist eine Perspektivansicht der Trägerplatte 506. Die Trägerplatte umfasst 13 Reihen von Gasdurchlässen 584, die sich mit den Durchlässen 528 in der Gasverteilungselektrode 502 ausrichten. Die Oberseite 586 der Trägerplatte umfasst drei ringförmige Bereiche 588a, 588b, 588c, die ringförmige Vorsprünge der Temperaturregelplatte 510 berühren. Die Temperaturregelplatte kann an der Deckenwand der Plasmakammer durch Befestigungseinrichtungen angebracht werden, die sich durch die Deckenwand in die Temperaturregelplatte erstrecken, wie in den Veröffentlichungen Nos. 2005/0133160 , 2007/0068629 , 2007/0187038 , 2008/0087641 und 2008/0090417 der gemeinsam übertragenen US-Patente offenbart, deren Offenbarungen hierdurch in ihrer Gesamtheit aufgenommen werden. Gewindeöffnungen 590 befinden sich in einer äußeren Peripherie der Oberseite 586 und den ringförmigen Bereichen 588a, 588b, 588c, um Befestigungseinrichtungen aufzunehmen, die sich durch Öffnungen in der Deckenplatte 512 und Temperaturregelplatte 510 erstrecken, um die Trägerplatte 506 in Kontakt mit der Temperaturregelplatte 510 zu halten. Siehe z. B. die Veröffentlichung No. 2008/0087641 des gemeinsam übertragenen US-Patents für eine Beschreibung von Befestigungseinrichtungen, die einer Temperaturwechselbeanspruchung Rechnung tragen können. Eine Nut 592 in der Oberseite 586 nimmt einen O-Ring auf, der eine Gasdichtung zwischen der Trägerplatte 506 und der Temperaturregelplatte 510 liefert. Ausrichtstiftbohrungen 594 in der Oberseite 586 nehmen Ausrichtstifte auf, die in Ausrichtstiftbohrungen in der Temperaturregelplatte passen. Horizontal verlaufende Gewindeöffnungen 561 an Positionen zwischen den Bohrungen 560 nehmen dielektrische Befestigungseinrichtungen auf, die verwendet werden, um zu verhindern, dass sich der Schutzring dreht, und um die Zugriffsbohrungen im Schutzring nach Zusammenbau der Gasverteilungselektrode zu verstopfen.
8 ist eine Perspektivansicht der Gasverteilungselektrodenanordnung 500, wobei der Schutzring entfernt ist. Wie früher erklärt, kann der Schutzring zu einer oder mehreren Anordnungspositionen gedreht werden, bei denen die Nockenarretierungen in Eingriff genommen und zu einer Arretierposition gedreht werden können, bei der dielektrische Befestigungseinrichtungen in Öffnungen 561 eingesetzt werden können, um den Schutzring außer Kontakt mit der äußeren Peripherie der Trägerplatte zu halten und folglich eine Wärmeausdehnung der Trägerplatte zu ermöglichen. Die Temperaturregelplatte umfasst einen Flansch 595 mit Öffnungen 596, durch die Aktuatoren die Plasmaeinschlussringe tragen. Einzelheiten der Montageanordnung von Plasmaeinschlussringanordnungen können in den Veröffentlichungen No. 2006/0207502 und 2006/0283552 der gemeinsam übertragenen US-Patente gefunden werden, deren Offenbarungen hierdurch in ihrer Gesamtheit aufgenommen werden.
Die Montageoberfläche 522 der Elektrode liegt an einer gegenüberliegenden Oberfläche der Trägerplatte 506 an, was auf die Festklemmkraft zurückzuführen ist, die durch die 8 Arretierstifte ausgeübt wird, die durch die 8 Nockenarretierungen in der Trägerplatte gehalten werden. Der Schutzring 508 bedeckt die Montagelöcher in der Trägerplatte 506, und die Zugriffsöffnungen im Schutzring sind mit entfernbaren Einsätzen gefüllt, die aus plasmaresistentem Polymermaterial hergestellt sind, wie z. B. Torlon^®, Vespel^®, Celcon^®, Delrin^®, Teflon^®, Arlon^® oder anderen Materialien, wie z. B. Fluorpolymeren, Acetalen, Polyamiden, Polyimiden, Polytetrafluorethylenen und Polyetheretherketonen (PEEK), die einen niedrigen Reibungskoeffizienten und eine geringe Teilchenablösung aufweisen.
Mit Bezug auf 5A wird ein elektrischer Kontakt zwischen der Trägerplatte 506 und der Elektrode 502 durch ein oder mehrere Dichtungselemente 556 geliefert, wie z. B. ringförmige Abschnitte eines geeigneten Materials, wie z. B. ”Q-PAD II”, das von der Bergquist Company erhältlich ist. Solche Dichtungselemente befinden sich an der äußeren Peripherie der Elektrode und an einer oder mehreren Stellen zwischen dem mittigen Ausrichtstift und dem äußeren Dichtungselement. Z. B. können ringförmige Dichtungselemente mit Durchmessern von etwa 101,6 und 304,8 mm (4 und 12 Inch) verwendet werden. Die in unserem Besitz befindliche US-Anmeldung Serial No. 11/896,375, eingereicht am 31. August 2007, deren Offenbarung durch Bezug hierdurch aufgenommen wird, umfasst Einzelheiten von Dichtungselementen, die aus Q-PAD-Material hergestellt sind. Um unterschiedliche Prozessgasmischungen und/oder Durchsätze zu liefern, können eine oder mehrere fakultative Gasunterteilungsdichtungen zwischen dem mittigen Ausrichtstift und dem äußeren Dichtungselement bereitgestellt werden. Z. B. kann ein einziger O-Ring zwischen der Elektrode 502 und der Trägerplatte 506 an einer Stelle zwischen dem inneren und äußeren Dichtungselement bereitgestellt werden, um eine innere Gasverteilungszone von einer äußeren Gasverteilungszone zu trennen. Ein O-Ring 558, der sich zwischen der Elektrode 502 und der Trägerplatte 506 entlang der inneren Peripherie des äußeren Dichtungselements befindet, kann eine Gas- und Teilchendichtung zwischen der Elektrode und Trägerplatte liefern.
9 stellt eine Bodenansicht eines bevorzugten Dichtungselements 900 mit einer Mehrzahl von Ausrichtmerkmalen in der Form von Vorsprüngen 902 auf seiner unteren Oberfläche 904 dar. Die Elektrode 502A umfasst eine Mehrzahl von Aussparungen (520B in 5B), die so dimensioniert sind, dass sie die Vorsprünge auf dem Dichtungselement 900 aufnehmen. In der dargestellten Ausführungsform sind zwei Vorsprünge 902 um 180° auseinander angeordnet, und die Vorsprünge weisen identische zylindrische Formen auf, die in runde Aussparungen 520B in der Elektrode 502A passen, die sich zwischen der dritten und vierten Umfangsreihe von Gasdurchlässen 528A befinden. Die Vorsprünge sind vorzugsweise so dimensioniert, dass sie in den Aussparungen 520B in der Elektrode 502A reibschlüssig in Eingriff genommen werden. Während zylindrische Vorsprünge mit Durchmessern, die größer als die halbe Breite des Dichtungselements sind, in 9 dargestellt sind, können die Vorsprünge eine beliebige gewünschte Form und Abmessung aufweisen, und die Anzahl von Vorsprüngen kann 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder mehr betragen, wenn gewünscht. Z. B. kann das Dichtungselement ein ebener Ring von gleichförmiger Dicke von unter 0,254 mm (0,01 Inch) sein, und die Vorsprünge können mindestens 2, 3, 4 oder 5 Mal dicker als die Dicke des ebenen Rings sein. Obwohl die Vorsprünge geformt werden könnten, indem als Einheit ausgebildete Vorsprünge geformt werden oder Teile des ebenen Rings in Vorsprünge deformiert werden, wird es bevorzugt, die Vorsprünge aus einem unterschiedlichen Material mit einer größeren Dicke als der ebene Ring zu bilden und die Vorsprünge an den ebenen Ring mit Klebemittel anzubringen, das in einer Vakuumumgebung einer Plasmaverarbeitungskammer angemessen ist.
Das Dichtungselement ist vorzugsweise strom- und wärmeleitend und aus einem Material hergestellt, das vorzugsweise in einer Hochvakuumumgebung, z. B. etwa 10 bis 200 mTorr, nicht entgast, ein Verhalten geringer Teilchenerzeugung aufweist; nachgiebig ist, um Scherbeanspruchung an Kontaktpunkten aufzunehmen; frei von metallischen Komponenten ist, die Lebensdauerverkürzer in Halbleitersubstraten sind, wie z. B. Ag, Ni, Cu und dergleichen. Das Dichtungselement kann eine Silicon-Alufolien-Sandwichdichtungselementstruktur oder eine Elastomer-Edelstahl-Sandwichdichtungselementstruktur sein. Vorzugsweise ist das Dichtungselement ein Aluminiumblech, das auf einer oberen und unteren Seite mit einem wärme- und stromleitenden Kautschuk beschichtet ist, der in einer Hochvakuumumgebung angemessen ist, die bei einer Halbleiterherstellung, bei der Schritte, wie z. B. Plasmaätzen, durchgeführt werden, verwendet wird. Das Dichtungselement ist vorzugsweise nachgiebig, so dass es zusammengepresst werden kann, wenn die Elektrode und Trägerplatte mechanisch zusammengeklemmt werden, aber verhindern kann, dass gegenüberliegende Oberflächen der Elektrode und Trägerplatte während einer Temperaturwechselbeanspruchung der Gasverteilungselektrode gegeneinander reiben.
Das in 9 dargestellte Dichtungselement 900 ist vorzugsweise ein Laminat aus strom- und wärmeleitendem Material (wie z. B. ”Q-PAD”-Folienmaterial, das von The Bergquist Company erhältlich ist). Das Dichtungselement 900 für die G1-Stelle in 5C weist vorzugsweise einen Innendurchmesser von etwa 74,422 mm (2,93 Inch), einen Außendurchmesser von etwa 87,122 mm (3,43 Inch) und eine Dicke von etwa 0,1524 mm (0,006 Inch) auf. Dieses Dichtungselement hat zwei Vorsprünge 902, die ein zylindrisches Stück eines Folienmaterials, wie z. B. Siliconkautschuk, mit einem Durchmesser von etwa 4,699 mm (0,185 Inch) und einer Höhe von etwa 0,6604 und 0,8636 mm (0,026 bis 0,034 Inch) umfassen. Die Vorsprünge 902 sind vorzugsweise durch ein geeignetes Klebemittel, wie beispielsweise ein Silicon-Elastomer-Klebemittel, z. B. RTV 3140 Silicon-Klebemittel, das von Dow Corning erhältlich ist, an einer Seite des Dichtungselements 900 geklebt. Das Dichtungselement kann hergestellt werden, indem ein Ring aus einer Folie von Dichtungselementmaterial geschnitten oder gestanzt wird. Ähnlich können die Vorsprünge aus der Folie desselben oder unterschiedlichen Materials, wie z. B. ein elastisches Material, das wärme- und/oder stromleitend sein kann oder auch nicht, geschnitten oder gestanzt werden. Z. B. können die Vorsprünge ein Kautschukmaterial sein, wie z. B. schwarzer Siliconkautschuk, das sich elastisch verformt und reibschlüssig mit den Aussparungen in der Gasverteilungselektrode in Eingriff tritt. Das Dichtungselement 900 kann folglich auf der Gasverteilungselektrode ohne Klebemittel montiert werden, so dass während einer Reinigung oder Ersetzung der Gasverteilungselektrode eine leichte Entfernung des Dichtungselements ermöglicht wird.
Während die Erfindung mit Bezug auf spezifische Ausführungsformen derselben in Einzelheit beschrieben worden ist, ist es Fachleuten ersichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen und Äquivalente verwendet werden können, ohne dass man vom Umfang der angefügten Ansprüche abweicht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 5534751 [0031]
- US 2005/0133160 [0054]
- US 2007/0068629 [0054]
- US 2007/0187038 [0054]
- US 2008/0087641 [0054, 0054]
- US 2008/0090417 [0054]
- US 2006/0207502 [0055]
- US 2006/0283552 [0055]

Claims

Dichtungselement für eine Gasverteilungselektrodenanordnung, bei der eine Gasverteilungselektrode an einer Trägerplatte festgeklemmt ist, wobei das Dichtungselement einen ringförmigen Streifen von wärme- und stromleitendem Material und eine Mehrzahl von Vorsprüngen auf seiner Oberfläche umfasst, wobei der ringförmige Streifen einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner als ein Außendurchmesser der Gasverteilungselektrode ist, und wobei jeder der Vorsprünge eine Höhe aufweist, die mindestens zweimal größer als die Dicke des ringförmigen Streifens ist.
Dichtungselement nach Anspruch 1, bei dem die Vorsprünge zwei zylindrische Vorsprünge umfassen, wobei jeder einen Durchmesser von mindestens der Hälfte der Breite des ringförmigen Streifens und eine Dicke von mindestens viermal die Dicke des ringförmigen Streifens aufweist.
Dichtungselement nach Anspruch 1, bei dem der ringförmige Streifen ein Laminat von Aluminiumfolie zwischen Schichten von Siliconkautschuk ist und die Vorsprünge an einer Seite des ringförmigen Streifens geklebt sind.
Dichtungselement nach Anspruch 1, bei dem die Mehrzahl von Vorsprüngen aus zwei zylindrischen Vorsprüngen besteht, die um 180° auseinander angeordnet sind.
Dichtungselement nach Anspruch 1, bei dem der ringförmige Streifen eine plane obere und untere Oberfläche und eine Dicke von 0,127 bis 0,254 mm (0,005 bis 0,01 Inch) aufweist, die Vorsprünge plane Scheiben mit einer Dicke von 0,508 bis 1,016 mm (0,02 bis 0,04 Inch) sind und die Vorsprünge an einer Seite des ringförmigen Streifens gebunden sind.
Dichtungselement nach Anspruch 1, bei dem der ringförmige Streifen einen Außendurchmesser von 76,2 bis 101,6 mm (3 bis 4 Inch), einen Innendurchmesser von 50,8 bis 76,2 mm (2 bis 3 Inch) und eine Breite von 5,08 bis 10,16 mm (0,2 bis 0,4 Inch) aufweist.
Gasverteilungselektrodenanordnung, umfassend: eine Trägerplatte, die eine Mehrzahl von Nockenarretierungen umfasst, die in einem äußeren Teil der Trägerplatte angeordnet sind; eine Gasverteilungselektrode, die einen Durchmesser von mehr als 304,8 mm (12 Inch) aufweist und einen mittigen Teil und einen peripheren Teil enthält, die durch Ober- und Unterseite der Gasverteilungselektrode begrenzt werden, wobei die Oberseite eine plane Oberfläche umfasst, die sich über den mittigen Teil erstreckt, die Unterseite durch eine plane innere Oberfläche, die sich über den mittigen Teil erstreckt, und eine gestufte äußere Oberfläche, die sich über den peripheren Teil erstreckt, begrenzt wird, wobei die gestufte äußere Oberfläche eine ringförmige plane Oberfläche umfasst, die einen Bereich von erhöhter Dicke der Gasverteilungselektrode begrenzt; eine Mehrzahl von Gasauslässen in dem mittigen Teil der Elektrode, durch die Prozessgas zu einem Spalt zwischen der Gasverteilungselektrode und einer unteren Elektrode geliefert werden kann, auf der ein Halbleitersubstrat getragen wird, eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung räumlich getrennten Taschen im peripheren Teil der Oberseite, wobei die Taschen aufwärts verlaufende Arretierstifte tragen, die mit den Nockenarretierungen der Trägerplatte im Eingriff stehen, um die Gasverteilungselektrode an der Trägerplatte festzuklemmen; und das Dichtungselement nach Anspruch 1, das zwischen der Gasverteilungselektrode und der Trägerplatte zusammengepresst wird, wobei die Vorsprünge des Dichtungselements, die in Aussparungen in der Gasverteilungselektrode angeordnet sind, und der ringförmige Streifen verhindern, dass die Oberseite der Gasverteilungselektrode gegen eine Unterseite der Trägerplatte während einer Temperaturwechselbeanspruchung der Gasverteilungselektrode reibt.
Gasverteilungselektrodenanordnung nach Anspruch 7, bei der die Vorsprünge zwei zylindrische Vorsprünge umfassen, die jeweils einen Durchmesser von mindestens der Hälfte der Breite des ringförmigen Streifens und eine Dicke von mindestens viermal die Dicke des ringförmigen Streifens aufweisen.
Gasverteilungselektrodenanordnung nach Anspruch 7, bei der der ringförmige Streifen ein Laminat von Aluminiumfolie zwischen Schichten von Siliconkautschuk ist und die Vorsprünge an einer Seite des ringförmigen Streifens geklebt sind.
Gasverteilungselektrodenanordnung nach Anspruch 7, bei der die Mehrzahl von Vorsprüngen aus zwei zylindrischen Vorsprüngen bestehen, die um 180° auseinander angeordnet sind.
Gasverteilungselektrodenanordnung nach Anspruch 7, bei der der ringförmige Streifen eine plane obere und untere Oberfläche und eine Dicke von 0,127 bis 0,254 mm (0,005 bis 0,01 Inch) aufweist, die Vorsprünge plane Scheiben mit einer Dicke von 0,508 bis 1,016 mm (0,02 bis 0,04 Inch) sind, und die Vorsprünge an einer Seite des ringförmigen Streifens gebunden sind.
Gasverteilungselektrodenanordnung nach Anspruch 7, bei der der ringförmige Streifen einen Außendurchmesser von 76,2 bis 101,6 mm (3 bis 4 Inch), einen Innendurchmesser von 50,8 bis 76,2 mm (2 bis 3 Inch) und eine Breite von 5,08 bis 10,16 mm (0,2 bis 0,4 Inch) aufweist.
Gasverteilungselektrodenanordnung nach Anspruch 7, weiter umfassend eine Gasdichtung zwischen der Trägerplatte und der Gasverteilungselektrode, wobei die Gasdichtung außen von den Gasdurchlässen angeordnet ist, wobei die Gasverteilungselektrode polykristallines Silicium umfasst und die Trägerplatte Aluminium umfasst.