JP2006032954A - 低インダクタンスプラズマチャンバーのための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 低インダクタンスプラズマチャンバーのための装置及び方法を提供する。
【解決手段】 ある態様において、（１）少なくとも約１．８ｘ２．０メートルのチャンバーサイズと、（２）誘導性リアクタンスが約１２−１５オーム以下の有効インダクタンスとを有するプラズマチャンバーが提供される。プラズマチャンバーは、例えば、フラットパネルディスプレイに使用される基板の処理に使用できる。多数の他の態様も提供される。
【選択図】 図１

Description

発明の内容

本出願は、参考としてここにその全体を援用する２００４年７月１２日に出願された「APPARATUS AND METHODS FOR A LOW INDUCTANCE PLASMA CHAMBER AND/OR AFIXED IMPEDANCE TRANSFORMATION NETWORK FOR USE IN CONNECTION WITH THE SAME」と題する米国プロビジョナル特許出願第６０／５８７，１９５号から優先権を請求する。

発明の分野

本発明は、電子装置の製造に係り、より詳細には、低インダクタンスプラズマチャンバーのための装置及び方法に関する。

発明の背景

プラズマチャンバーは、通常、半導体ウェハ、ガラスプレート、ポリマー基板等の基板の処理に使用される。プラズマチャンバーは、高周波（ＲＦ）信号で付勢されたときには、コイルやチョーク等のインダクタのように振舞い、及び／又はキャパシタのように振舞う導電性エレメントを含むことがある。これらの「有効」なインダクタンス及び／又は「有効」なキャパシタンスは、ＲＦ信号で駆動されたときに、プラズマチャンバー及びそのコンポーネントにより画成された電気回路にリアクタンス成分を発生する。これらリアクタンス成分は、プラズマチャンバーに関連した電気的インピーダンス及びプラズマチャンバーを駆動するのに必要な電圧の量を実質的に増加させる。その結果、プラズマチャンバーは、非効率的になると共に、信頼性の問題を経験することになる。

発明の概要

本発明のある態様において、（１）少なくとも約１．８ｘ２．０メートルのチャンバーサイズと、（２）誘導性リアクタンスが約１２−１５オーム以下の有効インダクタンスとを有するプラズマチャンバーが提供される。

本発明のある態様において、（１）少なくとも約１．８ｘ２．０メートルのチャンバーサイズ、及び（２）誘導性リアクタンスが約１２−１５オーム以下の有効インダクタンスをもつプラズマチャンバーを用意するステップを備えた方法が提供される。又、この方法は、プラズマチャンバーを使用して、フラットパネルディスプレイに使用される基板を処理するステップも備えている。

本発明のある態様において、（１）内面を有する第１チャンバー部分と、（２）この第１チャンバー部分に結合されて内部チャンバー領域を画成するための第２チャンバー部分と、（３）第１チャンバー部分から第１の距離のところに位置された第１電極と、（４）この第１電極と第２チャンバー部分との間に位置された第２電極であって、これら第１電極と第２電極との間にプラズマ領域を画成するような第２電極と、（５）第１チャンバー部分と第１電極との間に位置されると共に、第１チャンバー部分に結合されて、プラズマチャンバーの有効インダクタンスを減少する電流路を形成するための導電性部片と、を備えたプラズマチャンバーが提供される。

本発明のある態様において、（１）内面を有する第１チャンバー部分と、（２）この第１チャンバー部分に結合されて内部チャンバー領域を画成するための第２チャンバー部分と、（３）第１チャンバー部分から第１の距離のところに位置された第１電極と、（４）この第１電極と第２チャンバー部分との間に位置された第２電極であって、これら第１電極と第２電極との間にプラズマ領域を画成するような第２電極と、を備えたプラズマチャンバーが提供される。第１チャンバー部分は、プラズマチャンバーの有効インダクタンスを減少する電流路を形成するための増大厚みを有する。多数の他の態様も提供される。

本発明の他の特徴及び態様は、以下の詳細な説明、特許請求の範囲及び添付図面から容易に明らかとなろう。

詳細な説明

本発明は、より効率的に且つより高い信頼性で動作できると共に、低い電圧で駆動又は通電できる低インダクタンスプラズマチャンバーを提供する。

図１は、参照番号１００で一般的に示された本発明の低インダクタンスプラズマチャンバーの第１実施形態を示している。図１を参照すれば、低インダクタンスプラズマチャンバー１００は、真空チャンバーエンクロージャー１０２を備えている。図１の実施形態において、真空チャンバーエンクロージャー１０２は、ＡＫＴインクのプラズマチャンバーモデル２０Ｋ、２５Ｋ及び／又は２５ＫＡに使用されるチャンバーのような任意の適当なチャンバーエンクロージャーでよい。

真空チャンバーエンクロージャー１０２は、本発明の装置及び方法に関連して使用するのに適合した任意の適当な材料（１つ又は複数）から製造することができる。ある実施形態では、真空チャンバー１０２及びそのコンポーネントは、アルミニウムで製造される。

図１の実施形態では、真空チャンバーエンクロージャー１０２は、上部真空エンクロージャー１０４及び下部真空エンクロージャー１０６を含む。上部真空エンクロージャー１０４及び下部真空エンクロージャー１０６は、図示されたように、適切な及び／又は適当なやり方で一緒に結合又はシールされて、低インダクタンスプラズマチャンバー１００の真空チャンバー１０２を形成する。例えば、Ｏリング（図示せず）のようなシールエレメントを使用して、上部真空エンクロージャー１０４を下部真空エンクロージャー１０６に対してシールすることができる。

上部真空エンクロージャー１０４の内壁及び下部真空エンクロージャー１０６の内壁は、ここに述べるプラズマチャンバー１００内でこれらに沿った電流の導通を容易にするために、導電性材料を含む。一実施形態では、上部真空エンクロージャー１０４の内壁及び下部真空エンクロージャー１０６の内壁は、アルミニウムで製造することができる。他の実施形態では、上部真空エンクロージャー１０４の内壁及び／又は下部真空エンクロージャー１０６の内壁は、他の適当な導電性材料、例えば、適当な非鉄材料、黄銅、又は適当なニッケル合金材料で製造できるが、これらに限定されない。

図１を参照すれば、プラズマチャンバー１００は、該プラズマチャンバー１００内に位置された上部電極１０８及び下部電極１１０を含む一対の電極も備えている。下部電極１１０は、ここに示す実施形態では、プラズマチャンバー１００で処理されるべき基板を支持するのに使用できる。上部電極１０８は、下部電極１１０を向いた下面１０８Ａと、上部真空エンクロージャー１０４の頂部内壁を向いた上面１０８Ｂとを有する。下部電極１１０は、上部電極１０８を向いていて、処理中に基板を支持する上面１１０Ａと、下部真空エンクロージャー１０６の底部内壁を向いた下面１１０Ｂとを有する。

上述したように、一実施形態において、下部電極１１０は、処理されるべき基板を支持するように適応される。又、下部電極は、図１に破断図の形態で示された内部領域又はチャンバー１１０Ｃと、少なくとも１つの加熱素子又は加熱素子システム１１０Ｄとを含むことができる。この加熱素子又は加熱素子システム１１０Ｄは、下部電極１１０に支持された基板を加熱するのに使用できる抵抗性加熱素子又は加熱素子システムであってもよいし、或いは他の適当な加熱素子又はシステムであってもよい。下部電極１１０は、一実施形態では、低インダクタンスプラズマチャンバー１００内に電気的に接地することもできる。

上部電極１０８及び下部電極１１０は、互いに所定の距離だけ離間されて、それらの間にギャップを形成する。一実施形態では、所定の距離は、約０．５−１．５インチでよいが、他の距離を使用してもよい。以下に述べるように、各電子装置及び／又は基板処理ステップで使用される処理ガスで構成されるプラズマ又はプラズマ本体１１１は、上部電極１０８と下部電極１１０との間に置かれたギャップ又はプラズマ領域１１２に形成される。一実施形態では、使用することのできる処理ガス及び／又はプラズマ１１１は、シラン、アンモニア、水素、窒素、アルゴン、或いは他の適当なガス又はガス混合物を含んでもよい。

上部電極１０８及び下部電極１１０は、例えば、ＡＫＴインクのプラズマチャンバーモデル２０Ｋ、２５Ｋ及び／又は２５ＫＡ、又はその等効物に使用される形式のものでよい。一実施形態では、上部電極１０８及び下部電極１１０は、各々、アルミニウムで製造することができる。又、上部電極１０８及び下部電極１１０は、他の適当な導電性材料、例えば、適当な非鉄材料、黄銅、又は適当なニッケル合金材料から製造できるが、これらに限定されない。

上部電極１０８は、処理ガスを受け入れるために位置する貯留部１０８Ｃと、ここに述べるように処理ガスを分配するために下面１０８Ａを経て設けられた一連のアパーチャー又はスプレージェット１１４とを有する中空のシャワーヘッド型電極でよい。例えば、上部電極１０８は、ＡＫＴインクのプラズマチャンバーモデル２０Ｋ、２５Ｋ及び／又は２５ＫＡ或いはその等効物に使用されるいずれの上部電極でもよい。一実施形態では、上部電極１０８は、その用途及びサイズに基づき、５００００個以上のアパーチャー１１４をもつことができ、これらは、各アパーチャー１１４から等しい流量のガスを得るためにほぼ等しいサイズである。他の個数のスプレージェット又はアパーチャーが使用されてもよい。

上部電極１０８は、処理操作に使用される各処理ガスを、ガス供給源１５０から、図１に示すように、上部電極１０８に結合されたガス供給管１１６を経て受け取ることができる。少なくとも１つの実施形態では、ガス供給管１１６は、上部電極１０８に電気的に結合され、導電性材料で製造することができる。例えば、ガス供給管は、アルミニウム、或いは適当な導電性材料、例えば、適当な非鉄材料、黄銅、又は適当なニッケル合金材料で製造できるが、これらに限定されない。

ガス供給源１５０からの処理ガスは、加圧状態でガス供給管１１６を経て上部電極１０８の内部貯留部１０８Ｃへ供給され、次いで、アパーチャー１１４を経て上部電極１０８と下部電極１１０との間のギャップ１１２へ分散され、ギャップ１１２にプラズマ本体１１１を形成することができる。一実施形態では、貯留部１０８Ｃにおける処理ガスの圧力は約１０Ｔｏｒｒであるが、プラズマ本体１１１におけるプラズマの圧力は約１Ｔｏｒｒとすることができる。他の圧力を使用してもよい。貯留部１０８Ｃに高いガス圧力を使用することにより、アパーチャー１１４を通る処理ガスの流量を高くすることができる。

又、低インダクタンスプラズマチャンバー１００は、図示されたように、下部真空エンクロージャー１０６の下部において下部電極１１０に結合されてこれを支持する支柱１１８を備えることもできる。図１の実施形態では、支柱１１８は、アルミニウムで製造されると共に、ＡＫＴインクのプラズマチャンバーモデル２０Ｋ、２５Ｋ及び／又は２５ＫＡ、又はその等効物に使用される支柱のような適当な支柱でよいが、これらに限定されない。又、支柱１１８は、他の適当な導電性材料、例えば、適当な非鉄材料、黄銅、又は適当なニッケル合金材料で製造できるが、これらに限定されない。

下部真空エンクロージャー１０６の下部領域１２０は、柔軟なカプリング１２２を備えている。この柔軟なカプリング１２２は、アルミニウム及び／又は他の適当な材料（１つ又は複数）から、本発明の装置１００に使用するのに合致した適当な仕方で製造される。一実施形態では、柔軟なカプリング１２２は、ＡＫＴインクのプラズマチャンバーモデル２０Ｋ、２５Ｋ及び／又は２５ＫＡ、又はその等効物に使用される柔軟なカプリングのような何らかの柔軟なカプリングでよいが、これらに限定されない。又、この柔軟なカプリング１２２は、他の適当な導電性材料、例えば、適当な非鉄材料、黄銅、又は適当なニッケル合金材料でも製造できるが、これらに限定されない。

又、低インダクタンスプラズマチャンバー１００は、図示されたように、上部真空エンクロージャー１０４の頂部に接続できるＲＦ配送カバーボックス１２４を備えることもできる。又、このＲＦ配送カバーボックス１２４は、上部真空エンクロージャー１０４の内壁に電気的に結合することもできる。ＲＦ配送ボックス１２４は、この実施形態では、ＲＦ信号供給源１６０からガス供給管１１６へ交流信号又はＲＦ信号電流を供給すると共に、低インダクタンスプラズマチャンバー１００からＲＦ信号源１６０への交流又はＲＦ電流の戻りラインを与えるように適応させることができる。

ＲＦ配送カバーボックス１２４は、アルミニウム又は他の適当な材料、例えば、非鉄材料、黄銅、又はニッケル合金の導電性材料で製造できる。一実施形態では、ＲＦ配送カバーボックス１２４は、ＡＫＴインクのプラズマチャンバーモデル２０Ｋ、２５Ｋ及び／又は２５ＫＡ、又はその等効物に使用されるＲＦ配送カバーボックスのような適当な電気的配送カバーボックス装置でよいが、これらに限定されない。

又、低インダクタンスプラズマチャンバー１００は、図示されたように、上部真空エンクロージャー１０４の頂部内壁に結合されるか又は取り付けられたパン構造体１２６のような導電性エレメントも備えている。このパン構造体１２６は、導電性エレメントである。図１の実施形態では、パン構造体１２６は、アルミニウムから製造することができる。又、パン構造体１２６適当な導電性材料、例えば、適当な非鉄材料、黄銅、又は適当なニッケル合金材料で製造できるが、これらに限定されない。パン構造体１２６は、真空チャンバーエンクロージャー１０２及び／又は上部真空チャンバーエンクロージャー１０４のサイズ及び形状に基づいて適切な仕方でサイズ及び形状を決めることができる。一実施形態では、パン構造体１２６は、アルミニウムから形成され、更に、１．８メートルｘ２メートルの基板を処理するように適応されたプラズマチャンバーの場合に、その厚みは約０．１２５インチで、高さは約３インチで、巾は約１．８メートルで、且つ長さは約２メートルである。他のパン形状、寸法及び／又は材料を使用してもよい。

パン構造体１２６は、上部電極１０８の第２表面１０８Ｂから所定の距離に位置させることができる。パン構造体１２６と上部電極１０８の第２表面１０８Ｂとの間のこの所定距離は、各エレメント間にギャップを画成する。一実施形態では、パン構造体１２６と上部電極１０８の第２表面１０８Ｂとの間のこの所定距離は、約１．５インチ以下であるが、他の距離を使用してもよい。別の例として、約０．５から約２インチの間隔、更に好ましくは、約１−２インチが使用されてもよい。

図１の低インダクタンスプラズマチャンバー１００を使用して、基板に対して処理操作又はステップを実行することが望まれるときには、次の例示的プロセスを実行することができる。処理ガスをガス供給源１５０から適当な圧力のもとでガス供給管１１６へ供給することができる一方、交流又はＲＦ信号電流をＲＦ信号供給源１６０からガス供給管１１６の外面に与えることができる。

処理ガスは、ガス供給管１１６の内部を流れて、上部電極１０８内の貯留部１０８Ｃへ流れ込む。次いで、処理ガスは、上部電極１０８の表面１０８Ａにおける一連のアパーチャー１１４を通してギャップ１１２へ強制的に放出されて、プラズマ本体１１１を形成する。

理解を容易にするために、説明上、ＲＦ信号電流は、その正の半サイクルについて、電流の流れを以下に説明する。

電流矢印１３０で示されたように、ガス供給管１１６の外面へ導入されるＲＦ信号電流は、矢印１３１で示すように、上部電極１０８の上面１０８Ｂへと下方に流れる。ＲＦ信号電流は、ガス供給管１１６のベースから、電流矢印１３２で示すように、上部電極１０８の上面１０８Ｂ上を、それに沿って、半径方向外方に流れ続ける。上部電極１０８の外周において、ＲＦ信号電流は、上部電極１０８の縁の周りに流れ、ギャップ１１２内のプラズマ本体１１１へ容量性結合される。一実施形態では、ＲＦ信号電流は、１３．５６ＭＨｚ又はほぼその周波数を有する。別の実施形態では、約２７ＭＨｚの周波数を使用してもよい。しかしながら、使用するプラズマチャンバー、その寸法、及び実行されるべき操作（１つ又は複数）に基づいて、適切な又は適当なＲＦ信号周波数を使用できることが理解されよう。

ＲＦ信号電流は、次いで、プラズマ本体１１１の底部から下部電極１１０の上面１１０Ａへ容量性結合される。ＲＦ信号電流は、次いで、下部電極１１０の上面１１０Ａを横切って半径方向外方に流れる。次いで、ＲＦ信号電流は、下部電極１１０の外縁をめぐってその下面１１０Ｂへと流れ込み、そこで、電流矢印で示すように、半径方向内方へ支柱１１８に向かって支柱１１８へと流れる。ＲＦ信号電流は、次いで、支柱１１８の外面に沿って下方に流れる。支柱１１８の底部において、ＲＦ信号電流は、上方に転回し、柔軟なカプリング１２２に沿って流れると共に、下部真空エンクロージャー１０６の内壁に沿って半径方向外方に流れる。ＲＦ信号電流は、下部真空チャンバーエンクロージャー１０６及び上部真空チャンバーエンクロージャー１０４の各々の垂直内壁に沿って上方に流れ続ける。

次いで、ＲＦ信号電流は、図示されたように、上部真空エンクロージャー１０４の内壁の頂部及びパン構造体１２６の底面１２６Ａに沿って流れる。ＲＦ信号電流は、電流矢印１３３で示すように、パン構造体１２６の底面１２６Ａに沿ってＲＦ配送ボックスカバー１２４の内側へと流れ、電流矢印１３５で示すように、ＲＦ信号供給源１６０へ戻される。低インダクタンスプラズマチャンバー１００を通るＲＦ信号電流の方向及び流れは、ＲＦ信号の次の、即ち負の、半サイクル中には逆転される。

再び図１を参照すれば、パン構造体１２６がないと、上部真空エンクロージャー１０４の内壁に沿って流れるＲＦ信号電流は、破線矢印１４０で示すように、上部真空エンクロージャー１０４の上壁に沿ってＲＦ配送ボックスカバー１２４の内側へと流れることになる。

図１に示すように、ＲＦ信号電流は、上部電極１０８の頂面１０８Ｂに沿って電流矢印１３２で示す第１方向に流れるが、パン構造体１２６の表面１２６Ａに沿って電流矢印１３３で示す逆方向に流れる。２つの導体、即ち上部電極１０８の上面１０８Ｂと、パン構造体１２６のパン表面１２６Ａが低インダクタンスプラズマチャンバー１００において互いに接近し、且つ各電流が互いに逆方向に流れることで、低インダクタンスプラズマチャンバー１００において平行平面伝送線が形成される。その結果、上部電極１０８の上面１０８Ｂ及びパン構造体１２６のパン表面１２６Ａは、これら上部電極１０８の上面１０８Ｂとパン構造体１２６のパン表面１２６Ａとの間のギャップのサイズ又は分離の程度に直接比例する「有効」インダクタンスを有するインダクタとして振舞う。図１の実施形態に示すように、且つパン構造体１２６の使用により実施されるように、各々の電流搬送導体１０８Ｂ及び１２６Ａを互いに接近配置すると、低インダクタンスプラズマチャンバー１００に存在する電気回路の「有効」インダクタンス及び得られる誘導性リアクタンスを減少するように働く。

パン構造体１２６の表面１２６Ａ及び上部電極１０８の上面１０８Ｂにより形成される平行伝送線で作られる「有効」インダクタンスは、プラズマ本体１１１の抵抗と、低インダクタンスプラズマチャンバー１００のコンポーネントに関連した他の抵抗とを含む低インダクタンスプラズマチャンバー１００の「有効」抵抗に電気的に直列である。

低インダクタンスプラズマチャンバー１００内のこの直列電気回路のインダクタンス及び誘導性リアクタンスを減少することにより、電気回路のリアクタンス及び全インピーダンスが減少される。その結果、低インダクタンスプラズマチャンバー１００を駆動するのに必要な入力電圧が減少される。低インダクタンスプラズマチャンバー１００を駆動するのに必要な入力電圧が減少すると、ＲＦ信号供給源の他の部分及び／又は低インダクタンスプラズマチャンバー１００の他のコンポーネントにおける１つ又は複数のストレスが減少されると共に、プラズマチャンバーの動作において高い効率及び信頼性が与えられる。

本発明の別の実施形態では、低インダクタンスプラズマチャンバーの内壁から導電性エレメントを形成し、個別のパン構造体を使用する必要性をなくすことができる。例えば、図２は、参照番号２００で一般的に示された本発明の低インダクタンスプラズマチャンバー即ち装置の第２の実施形態を示す。図２を参照すれば、低インダクタンスプラズマチャンバー２００は、真空チャンバーエンクロージャー２０２を備えている。

真空チャンバーエンクロージャー２０２は、本発明の装置及び方法に関連して使用するのに合致した適当な材料（１つ又は複数）から製造することができる。一実施形態では、真空チャンバー２０２及びそのコンポーネントは、アルミニウムで製造される。

図２を参照すれば、真空チャンバーエンクロージャー２０２は、上部真空エンクロージャー２０４及び下部真空エンクロージャー２０６を備えている。上部真空エンクロージャー２０４及び下部真空エンクロージャー２０６は、図示されたように適切な及び／又は適当な仕方で一緒に結合又はシールされて、低インダクタンスプラズマチャンバー２００の真空チャンバーエンクロージャー２０２を形成する。例えば、Ｏリング（図示せず）のようなシールエレメントを使用して、下部真空エンクロージャー２０６に対して上部真空エンクロージャー２０４をシールすることができる。

上部真空エンクロージャー２０４の内壁及び下部真空エンクロージャー２０６の内壁は、ここに述べるプラズマチャンバー２００内でこれらに沿った電流の導通を容易にするために、導電性材料を含む。例えば、上部真空エンクロージャー２０４の内壁及び下部真空エンクロージャー２０６の内壁は、アルミニウムで製造することができる。他の実施形態では、上部真空エンクロージャー２０４の内壁及び／又は下部真空エンクロージャー２０６の内壁は、適当な導電性材料、例えば、適当な非鉄材料、黄銅、又は適当なニッケル合金材料で製造できるが、これらに限定されない。

又、プラズマチャンバー２００は、該プラズマチャンバー２００内に位置された上部電極２０８及び下部電極２１０を含む一対の電極も備えている。下部電極２１０は、ここに示す実施形態では、プラズマチャンバー２００で処理されるべき基板を支持するのに使用できる。上部電極２０８は、下部電極２１０を向いた下面２０８Ａと、上部真空エンクロージャー２０４の頂部内壁を向いた上面２０８Ｂとを有する。下部電極２１０は、上部電極２０８を向いていて、処理中に基板を支持する上面２１０Ａと、下部真空エンクロージャー２０６の底部内壁を向いた下面２１０Ｂとを有する。

上述したように、一実施形態では、下部電極２１０は、処理されるべき基板を支持するように適応される。例えば、下部電極は、図２に破断図の形態で示された内部領域又はチャンバー２１０Ｃと、少なくとも１つの加熱素子又は加熱素子システム２１０Ｄとを含むことができる。この加熱素子又は加熱素子システム２１０Ｄは、下部電極２１０に支持された基板を加熱するのに使用できる抵抗性加熱素子又は加熱素子システムであってもよいし、或いは他の適当な加熱素子又はシステムであってもよい。下部電極２１０は、一実施形態では、低インダクタンスプラズマチャンバー２００内に電気的に接地することもできる。

上部電極２０８及び下部電極２１０は、互いに所定の距離だけ離間されて、それらの間にギャップを形成する。一実施形態では、電極２０８、２１０は、約０．５−１．５インチ離間されてもよいが、他の間隔を使用してもよい。以下に述べるように、各基板処理ステップで使用される処理ガスで構成されるプラズマ又はプラズマ本体２１１は、上部電極２０８と下部電極２１０との間に置かれたギャップ又はプラズマ領域２１２に形成される。一実施形態では、使用することのできる処理ガス及び／又はプラズマ又はプラズマ本体１１１は、シラン、アンモニア、水素、窒素、アルゴン、或いは他の適当な処理ガス又はガス混合物を含んでもよい。

上部電極２０８及び下部電極２１０は、例えば、アルミニウムで製造できる。又、上部電極２０８及び下部電極２１０は、他の適当な導電性材料、例えば、適当な非鉄材料、黄銅、又は適当なニッケル合金材料で各々製造できるが、これらに限定されない。

上部電極２０８は、処理ガスを受け入れるために位置する貯留部２０８Ｃと、ここに述べるように処理ガスを分配するために下面２０８Ａを経て設けられた一連のアパーチャー又はスプレージェット２１４とを有する中空のシャワーヘッド型電極でよい。一実施形態では、上部電極２０８は、その用途及びサイズに基づき、例えば、７００００個以上のアパーチャー２１４をもつことができ、これらは、各アパーチャー２１４から等しい流量のガスを得るためにほぼ等しいサイズである。他の個数のスプレージェット又はアパーチャーが使用されてもよい。

上部電極２０８は、各処理操作に使用される各処理ガスを、ガス供給源１５０から、図２に示すように、上部電極２０８に結合されたガス供給管２１６を経て受け取ることができる。一実施形態では、ガス供給管２１６は、上部電極２０８に電気的に結合することができる。ガス供給管２１６は、アルミニウムのような導電性材料で製造することもできるし、或いは他の適当な導電性材料、例えば、適当な非鉄材料、黄銅、又は適当なニッケル合金材料で製造できるが、これらに限定されない。

ガス供給源２５０からの処理ガスは、加圧状態でガス供給管２１６を経て上部電極２０８の内部貯留部２０８Ｃへ供給され、次いで、アパーチャー２１４を経て上部電極２０８と下部電極２１０との間のギャップ１１２へ分散され、プラズマ領域２１２にプラズマ本体２１１を形成することができる。一実施形態では、貯留部２０８Ｃにおける処理ガスの圧力は約１０Ｔｏｒｒであるが、プラズマ本体２１１におけるプラズマの圧力は約１Ｔｏｒｒとすることができる。他の圧力を使用してもよい。貯留部２０８Ｃに高いガス圧力を使用することによりアパーチャー２１４を通る処理ガスの流量を高くすることができる。

又、低インダクタンスプラズマチャンバー２００は、図示されたように、下部真空エンクロージャー２０６の下部において下部電極２１０に結合されてこれを支持する支柱２１８を備えることもできる。図２の実施形態では、支柱２１８は、アルミニウムで製造される。支柱２１８は、適当な支柱でよいと共に、他の適当な導電性材料、例えば、適当な非鉄材料、黄銅、又は適当なニッケル合金材料でも製造できるが、これらに限定されない。

下部真空エンクロージャー２０６の下部領域２２０は、柔軟なカプリング２２２を備えている。一実施形態では、この柔軟なカプリング２２２は、アルミニウム及び／又は他の適当な材料（１つ又は複数）から、本発明の装置２００に使用するのに合致した適当な仕方で製造される（例えば、適当な非鉄材料、黄銅、又は適当なニッケル合金材料）。柔軟なカプリング２２２は、図１の柔軟なカプリング１２２と同様でよい。

又、低インダクタンスプラズマチャンバー２００は、図示されたように、上部真空エンクロージャー２０４の頂部に接続できるＲＦ配送カバーボックス２２４を備えることもできる。又、このＲＦ配送カバーボックス２２４は、上部真空エンクロージャー２０４の内壁に電気的に結合することもできる。ＲＦ配送ボックス２２４は、この実施形態では、ＲＦ信号供給源２６０からガス供給管２１６へ交流信号又はＲＦ信号電流を供給すると共に、低インダクタンスプラズマチャンバー２００からＲＦ信号源２６０への交流又はＲＦ電流の戻りラインを与えるように適応させることができる。

ＲＦ配送カバーボックス２２４は、導電性材料、例えば、アルミニウム、及び／又は他の非鉄材料、黄銅、又はニッケル合金の導電性材料を含む適当な材料で製造できる。一実施形態では、ＲＦ配送カバーボックス２２４に使用される導電性材料は、アルミニウムでよい。一実施形態では、ＲＦ配送カバーボックス２２４は、適当な電気的配送カバーボックス装置でよく、図１のＲＦ配送カバーボックス１２４と同様でよい。

又、低インダクタンスプラズマチャンバー２００は、図２に示すように、上部真空エンクロージャー２０４の頂部内壁として、内壁内に、内壁と共に、及び／又は内壁上に形成された導電性エレメント２２６も備えている。図２の実施形態では、導電性エレメント２２６は、アルミニウムで製造することができる。又、導電性エレメント２２６は、適当な導電性材料、例えば、適当な非鉄材料、黄銅、又は適当なニッケル合金材料から製造することもできるが、これらに限定されない。導電性エレメント２２６は、真空チャンバーエンクロージャー２０２及び／又は上部真空チャンバーエンクロージャー２０４のサイズ及び形状に基づいて適切な仕方で形状を決めることができる。一実施形態では、導電性エレメント２２６は、上部電極２０８の第２表面２０８Ｂに平行に又は実質的に平行に形成されて位置されると共に、そこから所定の距離に配置される。導電性エレメント２２６と上部電極２０８の第２表面２０８Ｂとの間のこの所定の距離は、それら各エレメントの間にギャップを画成する。少なくとも１つの実施形態では、導電性エレメント２２６と上部電極２０８の第２表面２０８Ｂとの間のこの距離は、約１．５−２インチで、更に好ましくは、約１．７インチであるが、他の距離を使用してもよい。別の例として、約０．２５から約２インチの間隔、更に好ましくは、約１−２インチを使用してもよい。

図２の低インダクタンスプラズマチャンバー２００を使用して、基板に対して処理操作又はステップを実行することが望まれるときには、次の例示的プロセスを実行することができる。処理ガスをガス供給源２５０から適当な圧力のもとでガス供給管２１６へ供給することができる一方、交流又はＲＦ信号電流をＲＦ信号供給源２６０からガス供給管２１６の外面に与えることができる。

処理ガスは、ガス供給管２１６の内部を流れて、上部電極２０８内の貯留部２０８Ｃへ流れ込む。次いで、処理ガスは、上部電極２０８の表面２０８Ａにおける一連のアパーチャー２１４を通して、プラズマ本体２１１を形成するプラズマ領域２１２へ強制的に放出される。

理解を容易にするために、説明上、ＲＦ信号電流は、その正の半サイクルについて、電流の流れを以下に説明する。

電流矢印２３０で示されたように、ガス供給管２１６の外面へ導入されるＲＦ信号電流は、矢印２３１で示すように、上部電極２０８の上面２０８Ｂへと下方に流れる。ＲＦ信号電流は、ガス供給管２１６のベースから、電流矢印２３２で示すように、上部電極２０８の上面２０８Ｂ上を、それに沿って、半径方向外方に流れ続ける。上部電極２０８の外周において、ＲＦ信号電流は、上部電極２０８の縁の周りに流れ、プラズマ領域２１２内のプラズマ本体２１１へ容量性結合される。一実施形態では、ＲＦ信号電流は、１３．５６ＭＨｚ又はほぼその周波数を有する。しかしながら、使用するプラズマチャンバー、その寸法、及び実行されるべき操作（１つ又は複数）に基づいて、適切な又は適当なＲＦ信号周波数を使用できることが理解されよう。

ＲＦ信号電流は、次いで、プラズマ本体２１１の底部から下部電極２１０の上面２１０Ａへ容量性結合される。ＲＦ信号電流は、次いで、下部電極２１０の上面２１０Ａを横切って半径方向外方に流れる。次いで、ＲＦ信号電流は、下部電極２１０の外縁をめぐってその下面２１０Ｂへと流れ込み、そこで、電流矢印で示すように、半径方向内方へ支柱２１８に向かって支柱２１８へと流れる。ＲＦ信号電流は、次いで、支柱２１８の外面に沿って下方に流れる。支柱２１８の底部において、ＲＦ信号電流は、上方に転回し、柔軟なカプリング２２２に沿って流れると共に、下部真空エンクロージャー２０６の内壁に沿って半径方向外方に流れる。ＲＦ信号電流は、下部真空チャンバーエンクロージャー２０６及び上部真空チャンバーエンクロージャー２０４の各々の垂直内壁に沿って上方に流れ続ける。

次いで、ＲＦ信号電流は、図示されたように、上部真空エンクロージャー２０４の内壁の頂部及び導電性エレメント２２６の表面２２６Ａに沿って流れる。ＲＦ信号電流は、電流矢印２３３で示すように、導電性エレメント２２６の表面２２６Ａに沿ってＲＦ配送ボックスカバー２２４の内側へと流れ、電流矢印２３５で示すように、ＲＦ信号供給源２６０へ戻される。低インダクタンスプラズマチャンバー２００を通るＲＦ信号電流の方向及び流れは、ＲＦ信号の次の、即ち負の、半サイクル中には逆転される。

図２に示すように、ＲＦ信号電流は、上部電極２０８の頂面２０８Ｂに沿って電流矢印２３２で示す第１方向に流れるが、導電性エレメント２２６の表面２２６Ａに沿って電流矢印２３３で示す逆方向に流れる。２つの導体、即ち上部電極２０８の上面２０８Ｂと、導電性エレメント２２６の表面２２６Ａが低インダクタンスプラズマチャンバー２００において互いに接近し、且つ各電流が互いに逆方向に流れることで、低インダクタンスプラズマチャンバー２００において平行平面伝送線が形成される。

その結果、上部電極２０８の上面２０８Ｂ及び導電性エレメント２２６の表面２２６Ａは、これら上部電極２０８の上面２０８Ｂと導電性エレメント２２６の表面２２６Ａとの間のギャップのサイズ又は分離量に直接比例する「有効」インダクタンスを有するインダクタとして振舞う。各々の電流搬送導体２０８Ｂ及び２２６Ａを互いに配置することは、低インダクタンスプラズマチャンバー２００に存在する電気回路の「有効」インダクタンス及び得られる誘導性リアクタンスを減少するように働く。

導電性エレメント２２６の表面２２６Ａ及び上部電極２０８の上面２０８Ｂにより形成される平行伝送線で作られる「有効」インダクタンスは、プラズマ本体２１１の抵抗と、低インダクタンスプラズマチャンバー２００のコンポーネントに関連した他の抵抗とを含む低インダクタンスプラズマチャンバー２００の「有効」抵抗に電気的に直列である。

低インダクタンスプラズマチャンバー２００内のこの直列電気回路のインダクタンス及び誘導性リアクタンスを減少することにより、電気回路のリアクタンス及び全インピーダンスが減少される。その結果、低インダクタンスプラズマチャンバー２００を駆動するのに必要な入力電圧が減少される。低インダクタンスプラズマチャンバー２００を駆動するのに必要な入力電圧が減少すると、ＲＦ信号供給源の他の部分及び／又は低インダクタンスプラズマチャンバー２００の他のコンポーネントにおける１つ又は複数のストレスが減少されると共に、プラズマチャンバーの動作において高い効率及び信頼性が与えられる。

一実施形態において、低インダクタンスプラズマチャンバー１００又は２００の大きさは、約１．８メートルｘ２．０メートル又はそれより大きいチャンバーサイズに対して、約１２−１５オーム（誘導性）の誘導性リアクタンスをもつ「有効」インダクタンス、及び約０．３−２．０オームの「有効」抵抗を生じさせることができる。

以上の説明は、本発明の実施形態を開示するものに過ぎない。当業者であれば、本発明の範囲内に入る前記装置及び方法の変更が容易に明らかであろう。例えば、本発明の少なくとも１つの実施形態において、（１）少なくとも約１．８ｘ２．０メートルのチャンバーサイズ、及び（２）誘導性リアクタンスが約１２−１５オーム以下の有効インダクタンスをもつプラズマチャンバーを用意するステップを備えた方法が提供される。この方法は、更に、プラズマチャンバーを使用して、フラットパネルディスプレイに使用される基板を処理するステップも備えている。又、プラズマチャンバーは、約０．３−２．０オーム以下の有効抵抗をもつことができる。

従って、本発明は、その実施形態に関連して開示されたが、他の実施形態でも特許請求の範囲に規定された本発明の精神及び範囲内に入る得ることを理解されたい。

本発明の低インダクタンスプラズマチャンバーの実施形態を示す図である。 本発明の低インダクタンスプラズマチャンバーの別の実施形態を示す図である。

符号の説明

１００・・・低インダクタンスプラズマチャンバー、１０２・・・真空チャンバーエンクロージャー、１０４・・・上部真空エンクロージャー、１０６・・・下部真空エンクロージャー、１０８・・・上部電極、１０８Ｃ・・・貯留部、１１０・・・下部電極、１１１・・・プラズマ本体、１１４・・・アパーチャー又はスプレージェット、１１６・・・ガス供給管、１１８・・・支柱、１２２・・・柔軟なカプリング、１２４・・・ＲＦ配送カバーボックス、１２６・・・パン構造体、１５０・・・ガス供給源、１６０・・・ＲＦ信号供給源、２００・・・低インダクタンスプラズマチャンバー、２０２・・・真空チャンバーエンクロージャー、２０４・・・上部真空エンクロージャー、２０６・・・下部真空エンクロージャー、２０８・・・上部電極、２０８Ｃ・・・貯留部、２１０・・・下部電極、２１１・・・プラズマ本体、２１４・・・アパーチャー又はスプレージェット、２１６・・・ガス供給管、２１８・・・支柱、２２２・・・柔軟なカプリング、２２４・・・ＲＦ配送カバーボックス、２２６・・・導電性エレメント、２５０・・・ガス供給源、２６０・・・ＲＦ信号供給源、

Claims (36)

1. 少なくとも約１．８ｘ２．０メートルのチャンバーサイズと、
   誘導性リアクタンスが約１２−１５オーム以下の有効インダクタンスと、
   を有するプラズマチャンバー。
2. 約０．３から２．０オーム以下の有効抵抗を更に含む、請求項１に記載のプラズマチャンバー。
3. 上記プラズマチャンバーは、フラットパネルディスプレイに使用される基板を処理するように適応される、請求項１に記載のプラズマチャンバー。
4. 上記プラズマチャンバーは、
   内面を有する第１チャンバー部分と、
   上記第１チャンバー部分に結合されて、内部チャンバー領域を画成する第２チャンバー部分と、
   上記第１チャンバー部分から第１の距離に位置された第１電極と、
   上記第１電極と上記第２チャンバー部分との間に位置された第２電極であって、それら第１電極と第２電極との間にプラズマ領域を画成するような第２電極と、
   上記第１チャンバー部分と上記第１電極との間に位置されると共に、上記第１チャンバー部分に結合されて、上記プラズマチャンバーの有効インダクタンスを減少する電流路を形成するための導電性部片と、
   を備えた請求項１に記載のプラズマチャンバー。
5. 上記導電性部片は、上記第１電極にほぼ平行であると共に、上記第１電極とほぼ同じ長さ及び巾である、請求項４に記載のプラズマチャンバー。
6. 上記導電性部片はアルミニウムで構成される、請求項４に記載のプラズマチャンバー。
7. 上記導電性部片は上記第１電極から約０．５から２．０インチ離間される、請求項４に記載のプラズマチャンバー。
8. 上記導電性部片は上記第１電極から約１．５から１．７５インチ離間される、請求項４に記載のプラズマチャンバー。
9. 上記第１電極は上部電極である、請求項４に記載のプラズマチャンバー。
10. 上記プラズマチャンバーは、
    内面を有する第１チャンバー部分と、
    上記第１チャンバー部分に結合されて、内部チャンバー領域を画成する第２チャンバー部分と、
    上記第１チャンバー部分から第１の距離に位置された第１電極と、
    上記第１電極と上記第２チャンバー部分との間に位置された第２電極であって、それら第１電極と第２電極との間にプラズマ領域を画成するような第２電極と、
    を備え、上記第１チャンバー部分は、上記プラズマチャンバーの有効インダクタンスを減少する電流路を形成する増大厚みを有する、請求項１に記載のプラズマチャンバー。
11. 上記第１チャンバー部分の上記内面は、上記第１電極から約０．５から２．０インチ離間される、請求項１０に記載のプラズマチャンバー。
12. 上記第１チャンバー部分の上記内面は、上記第１電極から約１．５から１．７５インチ離間される、請求項１０に記載のプラズマチャンバー。
13. 上記第１電極は上部電極である、請求項１０に記載のプラズマチャンバー。
14. 少なくとも約１．８ｘ２．０メートルのチャンバーサイズ、及び誘導性リアクタンスが約１２−１５オーム以下の有効インダクタンスを有するプラズマチャンバーを用意するステップと、
    上記プラズマチャンバーを使用して、フラットパネルディスプレイに使用される基板を処理するステップと、
    を備えた方法。
15. 上記プラズマチャンバーは、約０．３から２．０オーム以下の有効抵抗を有する、請求項１４に記載の方法。
16. 内面を有する第１チャンバー部分と、
    上記第１チャンバー部分に結合されて、内部チャンバー領域を画成する第２チャンバー部分と、
    上記第１チャンバー部分から第１の距離に位置された第１電極と、
    上記第１電極と上記第２チャンバー部分との間に位置された第２電極であって、これら第１電極と第２電極との間にプラズマ領域を画成するような第２電極と、
    上記第１チャンバー部分と上記第１電極との間に位置されると共に、上記第１チャンバー部分に結合されて、プラズマチャンバーの有効インダクタンスを減少する電流路を形成するための導電性部片と、
    を備えたプラズマチャンバー。
17. 上記導電性部片は、上記第１電極にほぼ平行であると共に、上記第１電極とほぼ同じ長さ及び巾である、請求項１６に記載のプラズマチャンバー。
18. 上記導電性部片はアルミニウムで構成される、請求項１６に記載のプラズマチャンバー。
19. 上記導電性部片は上記第１電極から約０．５から２．０インチ離間される、請求項１６に記載のプラズマチャンバー。
20. 上記導電性部片は上記第１電極から約１．５から１．７５インチ離間される、請求項１６に記載のプラズマチャンバー。
21. 上記第１電極は上部電極である、請求項１６に記載のプラズマチャンバー。
22. 上記プラズマチャンバーは少なくとも約１．８ｘ２．０メートルのチャンバーサイズを有する、請求項１６に記載のプラズマチャンバー。
23. 内面を有する第１チャンバー部分と、
    上記第１チャンバー部分に結合されて、内部チャンバー領域を画成する第２チャンバー部分と、
    上記第１チャンバー部分から第１の距離に位置された第１電極と、
    上記第１電極と上記第２チャンバー部分との間に位置された第２電極であって、これら第１電極と第２電極との間にプラズマ領域を画成するような第２電極と、
    を備え、上記第１チャンバー部分は、プラズマチャンバーの有効インダクタンスを減少する電流路を形成する増大厚みを有する、プラズマチャンバー。
24. 上記第１チャンバー部分の上記内面は上記第１電極から約０．５から２．０インチ離間される、請求項２３に記載のプラズマチャンバー。
25. 上記第１チャンバー部分の上記内面は上記第１電極から約１．５から１．７５インチ離間される、請求項２３に記載のプラズマチャンバー。
26. 上記第１電極は上部電極である、請求項２３に記載のプラズマチャンバー。
27. 上記プラズマチャンバーは、少なくとも約１．８ｘ２．０メートルのチャンバーサイズを有する、請求項２３に記載のプラズマチャンバー。
28. 内面を有する第１チャンバー部分と、該第１チャンバー部分に結合されて内部チャンバー領域を画成する第２チャンバー部分と、上記第１チャンバー部分から第１の距離に位置された第１電極と、上記第１電極と上記第２チャンバー部分との間に位置された第２電極であって、これら第１電極と第２電極との間にプラズマ領域を画成するような第２電極と、を有するプラズマチャンバーに使用するための装置において、
    上記第１チャンバー部分と上記第２電極との間に位置されると共に、上記第１チャンバー部分に結合されて、上記プラズマチャンバーの有効インダクタンスを減少する電流路を形成するように適応された導電性部片、
    を備えた装置。
29. 上記導電性部片は、上記第１電極にほぼ平行であると共に、上記第１電極とほぼ同じ長さ及び巾である、請求項２８に記載のプラズマチャンバー。
30. 上記導電性部片はアルミニウムで構成される、請求項２８に記載のプラズマチャンバー。
31. 上記導電性部片は上記第１電極から約０．５から２．０インチ離間されるように適応される、請求項２８に記載のプラズマチャンバー。
32. 上記導電性部片は上記第１電極から約１．５から１．７５インチ離間されるように適応される、請求項２８に記載のプラズマチャンバー。
33. 内面を有する第１チャンバー部分と、
    上記第１チャンバー部分に結合されて、内部チャンバー領域を画成する第２チャンバー部分と、
    上記第１チャンバー部分から第１の距離に位置された第１電極と、
    上記第１電極と上記第２チャンバー部分との間に位置された第２電極であって、これら第１電極と第２電極との間にプラズマ領域を画成するような第２電極と、
    を備え、上記第１チャンバー部分は、プラズマチャンバーの有効インダクタンスを減少する電流路を形成する増大厚みを有し、
    上記第１チャンバー部分の上記内面は、上記第１電極上約０．５から２．０インチに位置され、更に、
    少なくとも約１．８ｘ２．０メートルのチャンバーサイズを有するようにされた、プラズマチャンバー。
34. 上記第１チャンバー部分の上記内面は、上記第１電極から約１．５から１．７５インチに位置された、請求項３３に記載のプラズマチャンバー。
35. 内面を有する第１チャンバー部分と、
    上記第１チャンバー部分に結合されて、内部チャンバー領域を画成する第２チャンバー部分と、
    上記第１チャンバー部分から第１の距離に位置された第１電極と、
    上記第１電極と上記第２チャンバー部分との間に位置された第２電極であって、これら第１電極と第２電極との間にプラズマ領域を画成するような第２電極と、
    上記第１チャンバー部分と上記第１電極との間に位置されると共に、上記第１チャンバー部分に結合されて、プラズマチャンバーの有効インダクタンスを減少する電流路を形成するための導電性部片と、
    を備え、上記導電性部片は、上記第１電極から約０．５から２．０インチ離間され、
    少なくとも約１．８ｘ２．０メートルのチャンバーサイズを有するようにされた、プラズマチャンバー。
36. 上記導電性部片は、上記第１電極から約１．５から１．７５インチ離間された、請求項３５に記載のプラズマチャンバー。

Images