JP2006501648A - プラズマ処理システムにおける改良された光学窓堆積シールドのための方法及び装置 - Google Patents

プラズマ処理システムにおける改良された光学窓堆積シールドのための方法及び装置 Download PDF

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Abstract

【課題】プラズマ処理システム用の改良された光学窓堆積シールドを提供する。
【解決手段】プラズマ処理システムにおいて堆積シールド１４を通して処理空間１２にアクセスするための光学窓堆積シールド１４は、前面８４及び周辺面８６を具備するプラグ８０と、プラグ８０に結合されたフランジ８２とを具備する。フランジ８２は、第１の面８８と、第２の面９０と、縁部面９２とを具備する。第１の面８０の一部は、係合面１１０を具備する。光学窓堆積シールド１４の複数の露出面１４５に保護バリア１５０が結合される。露出面１４５は、プラグ８０の前面８４、プラグ８０の周辺面８６、及び係合面１１０を除くフランジ８２の第１の面８８を含む。

Description

本発明は、プラズマ処理システム用の改良されたコンポーネントに関し、特に、堆積シールドを通して処理空間に対する光学的アクセスを提供するように、プラズマ処理システムにおいて使用される光学窓堆積シールドに関する。
本件出願は、同日に出願の同時係属米国特許出願第１０／ＸＸＸ，ＸＸＸ号明細書（発明の名称「プラズマ処理システムにおける、堆積シールドを有する改良された上部電極板のための方法及び装置」）、代理人番号２２６２７２ＵＳ６ＹＡと、同日に出願の同時係属米国特許出願第１０／ＸＸＸ，ＸＸＸ号明細書（発明の名称「プラズマ処理システムにおける、改良されたバッフル板のための方法及び装置」）、代理人番号２２６２７４ＵＳ６ＹＡと、同日に出願の同時係属米国特許出願第１０／ＸＸＸ，ＸＸＸ号明細書（発明の名称「プラズマ処理システムにおける、改良されたバッフル板のための方法及び装置」）、代理人番号２２８４１１ＵＳ６ＹＡと、同日に出願の同時係属米国特許出願第１０／ＸＸＸ，ＸＸＸ号明細書（発明の名称「プラズマ処理システムにおける、改良された堆積シールドのための方法及び装置」）、代理人番号２２６２７５ＵＳ６ＹＡと、同日に出願の同時係属米国特許出願第１０／ＸＸＸ，ＸＸＸ号明細書（発明の名称「プラズマ処理システムにおける、改良された上部電極板のための方法及び装置」）、代理人番号２２５２７７ＵＳ６ＹＡと、同日に出願の同時係属米国特許出願第１０／ＸＸＸ，ＸＸＸ号明細書（発明の名称「プラズマ処理システムにおける、改良されたベローズシールドのための方法及び装置」）、代理人番号２２６２７７ＵＳ６ＹＡと、に関連している。これらの全ての明細書の内容全体は参考文献として本願に全体的に組み込まれる。
半導体産業における集積回路（ＩＣ）の作製では、基板から材料を除去するため並びに基板に対して材料を堆積するのに必要な表面での化学反応を、プラズマ反応室内で創出すると共に支援するため、プラズマが一般的に使用される。通常、プラズマは真空状態のプラズマ反応室内で形成され、これは、供給された処理ガスとのイオン化衝突を維持するのに十分なエネルギにまで電子を加熱することにより行われる。更に、加熱された電子は、解離衝突を維持するのに十分なエネルギを具備することができる。従って、チャンバ内で行われる特定の処理（例えば、材料を基板から除去するエッチング処理、または材料を基板に付加する堆積処理）に適した荷電種及び化学反応種の密度が発生されるように、所定の条件（例えば、チャンバ圧力、ガス流量等）における特定のガスの組み合わせが選択される。
基板表面でプラズマ処理システムの機能（即ち、材料のエッチング、材料の堆積等）を実行するため、荷電種（イオン等）及び化学反応種の密度を形成することが必要となる。しかし、処理チャンバの内部におけるその他のコンポーネント表面は、物理的及び化学的に活性なプラズマに露出され、時間の経過と共に腐食する。プラズマ処理システムにおける露出されたコンポーネントの腐食は、プラズマ処理性能を漸進的に劣化させると共に、最終的には、システムを完全に故障させる原因となる。
処理プラズマに対する露出により継続する損傷を最少にするため、処理プラズマに対する露出を維持することで知られているプラズマ処理システムのコンポーネントが、保護バリアで被覆される。例えば、アルミニウムから作製されるコンポーネントは、プラズマに対してより耐性がある酸化アルミニウムの表面層を生成するように陽極酸化されることができる。他の例では、シリコン、石英、アルミナ、カーボン、またはシリコンカーバイドから作製されるような、消耗可能または交換可能なコンポーネントが、より貴重なコンポーネント（頻繁に交換するとコストを増加させる）の表面を保護するために処理チャンバ内に挿入されることができる。更に、望ましくない汚染物質や不純物などが処理プラズマに導入され且つ場合によっては基板上に形成されるデバイスにまで導入されることを最少化することができる表面材料を選択することが望ましい。
上述の両方の場合において、保護バリアの一体性または保護バリア作製の一体性や、交換可能なコンポーネントの消耗性により、保護被覆の故障は不可避なもので、プラズマ処理システムの頻繁なメンテナンスが必要となる。この頻繁なメンテナンスは、プラズマ処理の休止時間や新しいプラズマ処理チャンバコンポーネントに関連するコストを発生させ、それが過大なものとなる可能性がある。
本発明は、堆積シールドを通してプラズマ処理システムの処理空間に対して光学的アクセスを行うための改良された光学窓堆積シールドを提供し、この光学窓堆積シールドの構造及び製法は、上述の欠点を有効に解決する。
本発明のある視点によれば、光学窓堆積シールドが提供される。この光学窓堆積シールドは、堆積シールドに形成された開口を通して延在するように構成されたプラグと、プラグに結合されると共に、光学窓堆積シールドを堆積シールドに取付けるように構成されたフランジとを具備する。プラグは、前面及びこれに結合された周辺面を具備する。フランジは、第１の面、第２の面、及び縁部面を具備し、第１の面は、係合面を具備する。
本発明の別の視点によれば、光学窓堆積シールドは、プラグの前面及びフランジの第２の面に結合されると共に、光の通過を許容するように構成された少なくとも１つの光学貫通孔を具備する。この光学貫通孔は、プラグの前面に結合された露出入口面と、露出入口面及びフランジの第２の面に結合された内部貫通孔面とを具備する。
本発明の別の視点によれば、光学窓堆積シールドは、フランジの第１の面の係合面及びフランジの第２の面に結合されると共に、締結具を受けるように構成された複数の締結レセプタを具備する。各締結レセプタは、入口領域、貫通孔領域、出口貫通孔、内部締結面、及び締結凹面を具備することができる。
本発明の別の視点によれば、光学窓堆積シールドは、処理プラズマに露出される光学窓堆積シールドの複数の露出面上に形成された保護バリアを更に具備する。
本発明の別の視点によれば、光学窓堆積シールドの露出面は、プラグの前面、プラグの周辺面、係合面を除くフランジの第１の面、及び少なくとも１つの光学貫通孔の露出入口面を含む。
本発明によれば、プラズマ処理システムの光学窓堆積シールドを作製する方法が更に提供される。この方法は、光学窓堆積シールドを作製するステップと、光学窓堆積シールド上に表面陽極酸化層を形成するために光学窓堆積シールドを陽極酸化するステップと、表面陽極酸化層を除去するために光学窓堆積シールド上の露出面を機械加工するステップと、露出面上に保護バリアを形成するステップと、を具備する。
本発明によれば、プラズマ処理システムの光学窓堆積シールドを作製する別の方法が提供される。この方法は、光学窓堆積シールドを製作するステップと、表面陽極酸化層の形成を阻止するために光学窓堆積シールド上の露出面をマスクするステップと、光学窓堆積シールド上に表面陽極酸化層を形成するために光学窓堆積シールドを陽極酸化するステップと、露出面を脱マスクするステップと、露出面上に保護バリアを形成するステップと、を具備する。
本発明によれば、プラズマ処理システムの光学窓堆積シールドを作製する別の方法が提供される。この方法は、光学窓堆積シールドを製作するステップと、露出面上に保護バリアを形成するステップと、を具備する。
本発明はまた、陽極酸化の前に露出面の一部をマスクする一方で露出面の他の一部をマスクしないでおくステップと、マスクされない表面を陽極酸化するステップと、マスクされないで陽極酸化された露出面の部分を機械加工するステップと、マスクされていた露出面の部分を脱マスクするステップと、露出面上に保護バリアを形成するステップとを組み合わせた他の方法も含む。
上述のいずれの方法も、露出面ではない、陽極酸化された（または被覆された）表面を機械加工するステップを随意選択的に含むことができる（例えば、機械加工された表面が他の部分と係合する部位に、むき出しの金属接触を得るため）。
本発明の別の視点によれば、光学窓堆積シールドは、光学貫通孔を具備していないインサートとして機能し、このインサートは、上述の方法のいずれを使用しても作成することができる。
本発明のこれら及びその他の利点は、添付図面を参照した以下の本発明の例示的な実施形態の詳細な説明から更に明白になり、容易に認識されるであろう。
本発明は、堆積シールドを通して処理空間に対する光学的アクセスを提供するためのプラズマ処理システム用の改良された光学窓堆積シールドを提供し、この光学窓堆積シールドの構造及び製法は、既知の欠点に有効に対処する。
本発明の１実施形態によれば、プラズマ処理システム１は、図１に示されるように、プラズマ処理チャンバ１０、上部アセンブリ２０、電極板２４、基板３５を支持するための基板ホルダ３０、プラズマ処理チャンバ１０内に減圧雰囲気１１を与えるための真空ポンプ（図示せず）に結合されたポンプダクト４０を具備する。プラズマ処理チャンバ１０は、基板３５付近の処理空間１２内における処理プラズマの形成を容易にする。プラズマ処理システム１は、任意の基板（例えば、２００ｍｍの基板、３００ｍｍの基板、または、それより大きい基板）を処理するように構成することができる。
図示の実施形態において、上部アセンブリ２０は、カバー、ガス注入アセンブリ、及び上部電極インピーダンス整合ネットワークの少なくとも１つを具備することができる。例えば、電極板２４は、ＲＦ源に結合されることができる。別の実施形態において、上部アセンブリ２０は、カバーと電極板２４とを具備し、電極板２４は、プラズマ処理チャンバ１０の電位に等しい電位に維持される。例えば、プラズマ処理チャンバ１０と、上部アセンブリ２０と、電極板２４とは、接地電位に電気的に接続されることができる。
プラズマ処理チャンバ１０は、例えば、処理空間１２内の処理プラズマからプラズマ処理チャンバ１０を保護するための堆積シールド１４と、光学的な覗きポート１６とを更に具備することができる。光学的な覗きポート１６は、光学窓堆積シールド１８の後側に結合された光学窓１７と、光学窓１７を光学窓堆積シールド１８に結合するように構成された光学窓フランジ１９とを具備することができる。Ｏリングのようなシール部材が、光学窓フランジ１９と光学窓１７との間、光学窓１７と光学窓堆積シールド１８との間、及び光学窓堆積シールド１８とプラズマ処理チャンバ１０との間に夫々配設されることができる。光学的な覗きポート１６により、例えば、処理空間１２内の処理プラズマからの光放出をモニタすることが可能となる。
基板ホルダ３０は、例えば、ベローズ５２により包囲された垂直移動装置５０を更に具備する。ベローズ５２は、基板ホルダ３０とプラズマ処理チャンバ１０とに結合されると共に、プラズマ処理チャンバ１０内の減圧雰囲気１１から垂直移動装置５０をシールする。更に、ベローズシールド５４が、例えば、基板ホルダ３０に結合され、ベローズ５２を処理プラズマから保護するように構成することができる。基板ホルダ３０は、例えば、更にフォーカスリング６０及びシールドリング６２の少なくとも一方に結合されることができる。更に、バッフル板６４が、基板ホルダ３０の周囲を囲んで延在することができる。
基板３５は、例えば、ロボット型の基板搬送システムによって、スロット弁（図示せず）及びチャンバ供給通路（図示せず）を通してプラズマ処理チャンバ１０に対して搬送されることができる。基板３５は、基板ホルダ３０内に配設された基板リフトピン（図示せず）により受け取られ、そこに内蔵された装置によって機械的に移動される。基板３５は、基板搬送システムから受け取られると、基板ホルダ３０の上面まで下降される。
基板３５は、例えば、静電クランプシステムを介して基板ホルダ３０に固定されることができる。更に、基板ホルダ３０は、例えば、再循環冷媒流を含む冷却システムを具備することができる。冷媒流は、基板ホルダ３０から熱を受取り、その熱を熱交換システム（図示せず）へ搬送するか、或いは、加熱のため、熱交換システムから熱を搬送する。更に、例えば、基板３５と基板ホルダ３０との間のガスギャップ熱伝導を改善するため、バックサイドガスシステムを介して基板３５の裏面に対してガスを供給することができる。このようなシステムは、上昇または下降された温度において基板の温度制御が必要とされるときに利用可能となる。別の実施形態において、抵抗加熱素子のような加熱素子や熱電ヒータ／クーラを含むことができる。
図１に示される実施形態において、基板ホルダ３０は、電極を有することができ、その電極を通ってＲＦ電力が処理空間１２内の処理プラズマに結合される。例えば、基板ホルダ３０は、ＲＦ発生器（図示せず）からインピーダンス整合ネットワーク（図示せず）を介して基板ホルダ３０へ伝送されるＲＦ電力により、ＲＦ電圧で電気的にバイアスされることができる。ＲＦバイアスは、プラズマを形成し且つ維持するために電子を加熱するように動作することができる。この構成では、システムは、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）の反応室として動作することができ、チャンバと上部ガス注入電極とは、接地面として動作する。ＲＦバイアスの典型的な周波数は、１ＭＨｚ乃至１００ＭＨｚの範囲であり、望ましくは１３．５６ＭＨｚである。プラズマ処理用のＲＦシステムは、当業者によく知られている。
代わりに、処理空間１２内で形成される処理プラズマは、平行平板、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）ソース、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）ソース、それらの任意の組み合わせを使用し、ＤＣ磁石システムが有る状態または無い状態で形成されることができる。代わりに、処理空間１２内の処理プラズマは、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を使用して形成されることができる。更に別の実施形態において、処理空間１２内の処理プラズマは、ヘリコン波の発射によって形成される。更に別の実施形態において、処理空間１２内の処理プラズマは、伝播する表面波から形成される。
図２Ａ（平面図）及び図３Ａ（断面図）に示される本発明の例示された実施形態を参照すると、光学窓堆積シールド１８は、堆積シールド１４の開口を通して延在するように構成されたプラグ８０と、プラグ８０に結合されると共に光学窓堆積シールド１８を堆積シールド１４に取付けるように構成されたフランジ８２とを具備する。図３Ａに示されるように、プラグ８０は、処理空間１２内の処理プラズマに面するように構成された前面８４と、堆積シールド１４の開口７０（図１）内の第１の開口面と係合するように構成された周辺面８６とを具備する。更に、フランジ８２は、プラグ８０の周辺面８６に結合された第１の面８８と、第２の面９０と、縁部面９２とを具備する。更に、例えば、プラグ８０の（主軸に沿った）幅は、１乃至１００ｍｍの範囲とすることができる。この幅は、望ましくは１０乃至４０ｍｍの範囲とすることができ、より望ましくは２５ｍｍ以上である。更に、例えば、プラグ８０の（非主軸に沿った）高さは、１乃至１００ｍｍの範囲とすることができる。この高さは、望ましくは１０乃至４０ｍｍの範囲とすることができ、より望ましくは１５ｍｍ以上である。
図２Ａ及び図３Ａを更に参照すると、光学窓堆積シールド１８は、例えば、プラグ８０の前面８４及びフランジ８２の第２の面９０に結合されると共に、処理空間１２への光及び／または処理空間１２からの光の通過を許容するように構成された少なくとも１つの光学貫通孔９４を更に含む。
図４は、光学貫通孔９４の拡大図である。光学貫通孔９４は、プラグ８０の前面８４に結合された露出入口面９６と、露出入口面９６及びフランジ８２の第２の面９０に結合された内部貫通孔面９８とを具備する。更に、例えば、少なくとも１つの光学貫通孔９４の直径は、０.５乃至２０ｍｍの範囲とすることができる。この直径は、望ましくは０.５乃至５ｍｍの範囲とすることができ、より望ましくは０．５ｍｍ以上である。更に、例えば、光学貫通孔９４の数は、１乃至５００の範囲とすることができる。この数は、望ましくは１乃至１００の範囲であり、より望ましくは１以上である。
別の実施形態において、光学窓堆積シールド１８は、光学貫通孔を具備しない。図２Ｂ（平面図）及び３Ｂ（断面図）に示される例示された実施形態において、光学窓堆積シールド１８は、堆積シールド１４の開口に装填されるインサート１８’として機能する（即ち、特定のプロセスのために光学的アクセスが必要とされない）。
図２Ａ、図２Ｂ及び図３Ａ、図３Ｂを参照すると、フランジ８２は、例えば、複数の締結レセプタ１００を更に具備することができる。各締結レセプタ１００は、フランジ８２の第１の面８８及び第２の面９０に結合されると共に、光学窓堆積シールド１８を堆積シールド１４に取付けるために（ボルトのような）締結具（図示せず）を受けるように構成される。締結レセプタ１００は、入口領域１０２、貫通孔領域１０４、出口貫通孔１０６、内部締結面１０８、及び締結凹面１０９を具備することができる。更に、フランジ８２の第１の面８８の一部は、堆積シールド１４(図１）の係合面と結合するように構成された係合面１１０を具備することができる。例えば、光学窓堆積シールド１８内に形成される締結レセプタ１００の数は、０乃至１００の範囲とすることができる。締結レセプタ１００の数は、望ましくは１乃至８の範囲とすることができ、より望ましくは２以上である。光学窓堆積シールド１８を堆積シールド１４に結合する点に関する更なる詳細のため、本件出願と同日に出願の同時係属米国特許出願第１０／ＸＸＸ，ＸＸＸ号明細書（発明の名称「プラズマ処理システムにおける、改良された堆積シールドのための方法及び装置」、代理人番号第２２６２７５ＵＳ６ＹＡが参考文献としてここに組み込まれる。
図５は、プラグ８０の周辺面８６及びフランジ８２の第１の面８８と、これらの結合状態とを示す拡大図である。
図２乃至図５を参照すると、光学窓堆積シールド１８は、光学窓堆積シールド１８の複数の露出面１４５上に形成された保護バリア１５０を更に具備する。本発明の１実施形態において、露出面１４５は、プラグ８０の前面８４、プラグ８０の周辺面８６、及び係合面１１０を除くフランジ８２の第１の面８８を含むことができる。更に、露出面１４５は、少なくとも１つの光学貫通孔９４の露出入口面９６を含むことができる。別の実施形態において、露出面１４５は、係合面１１０を含むことができる。
本発明の１実施形態において、保護バリア１５０は、Ａｌ２Ｏ３のようなアルミニウム酸化物を含む化合物を具備することができる。本発明の別の実施形態において、保護バリア１５０は、Ａｌ２Ｏ３とＹ２Ｏ３との混合物を具備することができる。本発明の別の実施形態において、保護バリア１５０は、ＩＩＩ族元素（周期律表の第ＩＩＩ族）及びランタノイド系元素の少なくとも一方を具備することができる。本発明の別の実施形態において、ＩＩＩ族元素は、イットリウム、スカンジウム、及びランタンの少なくとも１つを具備することができる。本発明の別の実施形態において、ランタノイド系元素は、セリウム、ジスプロシウム、及びユーロピウムの少なくとも１つを具備することができる。本発明の別の実施形態において、保護バリア１５０を形成する化合物は、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、Ｓｃ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｆ３、ＹＦ３、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｅｕ２Ｏ３、及びＤｙＯ３の少なくとも１つを具備することができる。
本発明の１実施形態において、光学窓堆積シールド１８上に形成される保護バリア１５０は、最小の厚さを有することができる。この最小の厚さは、露出面１４５の少なくとも１つの面内で一定のものとして特定されることができる。別の実施形態において、この最小の厚さは、露出面１４５の面内で変化されることができる。代わりに、この最小の厚さは、露出面の第１の部分上では一定であり、露出面の第２の部分上では変化されるものであってもよい。例えば、厚さの変化は、湾曲面上、角部上、或いは穴内で発生する可能性がある。例えば、この最小の厚さは、０．５ミクロン乃至５００ミクロンの範囲とすることができる。この最小の厚さは、望ましくは５ミクロン乃至２００ミクロンの範囲であり、より望ましくは５ミクロン以上である。
図６は、本発明の１実施形態に従って、図１に記載のプラズマ処理システム１の光学窓堆積シールド１８を作製する方法を示す。フロー図３００は、ステップ３１０で開始し、このステップで（上述のような）光学窓堆積シールド１８を作製する。光学窓堆積シールドの作製は、機械加工、鋳造、研磨、鍛造、及び研削の少なくとも１つを具備する。例えば、光学窓堆積シールド１８の要素は、ミルや旋盤等を含む一般的な技術を使用して、機械図面に記載される仕様に従って機械加工されることができる。例えば、ミルや旋盤を使用してコンポーネントを機械加工する技術は、機械加工の当業者によく知られている。光学窓堆積シールド１８は、例えば、アルミニウムから作製されることができる。
ステップ３２０で、光学窓堆積シールド１８は、表面陽極酸化層を形成するために陽極酸化される。例えば、光学窓堆積シールド１８をアルミニウムから作製するとき、表面陽極酸化層は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を具備する。アルミニウムの部品を陽極酸化する方法は、表面陽極酸化の当業者によく知られている。
ステップ３３０で、陽極酸化された光学窓堆積シールド１８上の露出面１４５が特定されると共に、表面陽極酸化層が、標準的な機械加工技術を使用して露出面１４５から除去される。本発明の１実施形態において、露出面は、プラグの前面、プラグの周辺面、係合面を除くフランジの第１の面、及び少なくとも１つの光学貫通孔の露出入口面を含む。
ステップ３４０で、（上述のような）保護バリア１５０が、ステップ３３０で特定された露出面１４５上に形成される。例えば、イットリアを具備する保護バリアは、セラミックスプレーコーティングの当業者によく知られている（熱）スプレーコーティング技術を使用して形成されることができる。別の実施形態において、保護バリアの形成は、更に熱スプレーコーティングを研磨（または平滑化）するステップを含むことができる。例えば、熱スプレーコーティングの研磨では、スプレーされた表面をサンドペーパーで研磨してもよい。
図７は、本発明の別の実施形態に従って、図１に記載のプラズマ処理システム１の光学窓堆積シールド１８を作製する方法を示す。フロー図４００は、ステップ４１０で開始し、このステップで（上述のような）光学窓堆積シールド１８を作製する。光学窓堆積シールド１８の作製は、機械加工、鋳造、研磨、鍛造、及び研削の少なくとも１つを具備する。例えば、シールド１８の要素は、ミルや旋盤等を含む一般的な技術を使用して、機械図面に記載される仕様に従って機械加工されることができる。例えば、ミルや旋盤を使用してコンポーネントを機械加工する技術は、機械加工の当業者によく知られている。光学窓堆積シールド１８は、例えば、アルミニウムから作製されることができる。
ステップ４２０で、光学窓堆積シールド１８の露出面１４５が、そこに表面陽極酸化層が形成されることを防止するためにマスクされる。本発明の１実施形態において、露出面１４５は、プラグの前面、プラグの周辺面、係合面を除くフランジの第１の面、及び少なくとも１つの光学貫通孔の露出入口面を含む。表面のマスキング及び脱マスキングは、表面コーティング及び表面陽極酸化の当業者によく知られている。
ステップ４３０で、光学窓堆積シールド１８が陽極処理され、マスクされていない残りの表面に表面陽極酸化層が形成される。例えば、光学窓堆積シールド１８をアルミニウムから作製するとき、表面陽極酸化層は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を具備することができる。アルミニウム部品を陽極酸化する方法は、表面陽極酸化の当業者によく知られている。
ステップ４４０で、露出面１４５が脱マスクされ、（上述のような）保護バリア１５０が露出面１４５上に形成される。例えば、イットリアを具備する保護バリアは、セラミックスプレーコーティングの当業者によく知られている（熱）スプレーコーティング技術を使用して形成されることができる。別の実施形態において、保護バリア１５０の形成は、更に熱スプレーコーティングを研磨（または平滑化）するステップを含むことができる。例えば、熱スプレーコーティングの研磨では、スプレーされた表面をサンドペーパーで研磨してもよい。
図８は、本発明の別の実施形態に従って、図１に記載のプラズマ処理システム１の光学窓堆積シールド１８を作製する方法を示す。フロー図５００は、ステップ５１０で開始し、このステップで（上述のような）光学窓堆積シールド１８を作製する。光学窓堆積シールドの作製は、機械加工、鋳造、研磨、鍛造、及び研削の少なくとも１つを具備することができる。例えば、前述の各要素は、ミルや旋盤等を含む一般的な技術を使用して、機械図面に記載される仕様に従って機械加工されることができる。例えば、ミルや旋盤を使用してコンポーネントを機械加工する技術は、機械加工の当業者によく知られている。光学窓堆積シールド１８は、例えば、アルミニウムから作製されることができる。
ステップ５２０で、（上述のような）保護バリア１５０が、光学窓堆積シールド１８の露出面１４５上に形成される。本発明の１実施形態において、露出面は、プラグの前面、プラグの周辺面、係合面を除くフランジの第１の面、及び少なくとも１つの光学貫通孔の露出入口面を含む。本発明の別の実施形態において、露出面は、光学窓堆積シールド１８上の全ての表面を含むことができる。例えば、イットリアを具備する保護バリアは、セラミックスプレーコーティングの当業者によく知られている（熱）スプレーコーティング技術を使用して形成されることができる。別の実施形態において、保護バリアの形成は、更に熱スプレーコーティングを研磨（または平滑化）するステップを含むことができる。例えば、熱スプレーコーティングの研磨では、スプレーされた表面をサンドペーパーで研磨してもよい。
本発明はまた、陽極酸化の前に露出面の一部をマスクする一方で露出面の他の一部をマスクしないでおくステップと、マスクされない表面を陽極酸化するステップと、マスクされないで陽極酸化された露出面の部分を機械加工するステップと、マスクされていた露出面の部分を脱マスクするステップと、露出面上に保護バリアを形成するステップとを組み合わせた他の方法も含む。
上述のいずれの方法も、露出面ではない、陽極酸化された（または被覆された）表面を機械加工するステップを随意選択的に含むことができる（例えば、機械加工された表面が他の部分と係合する部位に、むき出しの金属接触を得るため）。
本発明のある例示的な実施形態だけについて詳細に前述したが、当業者によれば、本発明の新規な教示及び利点から実質的に逸脱せずに、例示的な実施形態に対して多数の変更が可能であることが認識できるであろう。従って、このような変更の全ては、本発明の技術的範囲内に含まれることを意図している。
本発明の１実施形態に係る、光学窓堆積シールドを具備するプラズマ処理システムの簡単化されたブロック図。 本発明の１実施形態に係る、プラズマ処理システム用の光学窓堆積シールドの平面図。 本発明の１実施形態に係る、プラズマ処理システム用のインサートの平面図。 本発明の１実施形態に係る、プラズマ処理システム用の光学窓堆積シールドの断面図。 本発明の１実施形態に係る、プラズマ処理システム用のインサートの断面図。 本発明の１実施形態に係る、プラズマ処理システム用の光学窓堆積シールドの光学貫通孔の拡大断面図。 本発明の１実施形態に係る、プラズマ処理システム用の光学窓堆積シールドのためのプラグの周辺面及びフランジの第１の面の拡大図。 本発明の１実施形態に従って、プラズマ処理システム用の光学窓堆積シールドを作製する方法を示す図。 本発明の別の実施形態に従って、プラズマ処理システム用の光学窓堆積シールドを作製する方法を示す図。 本発明の別の実施形態に従って、プラズマ処理システム用の光学窓堆積シールドを作製する方法を示す図。

Claims (84)

  1. プラズマ処理システムにおいて堆積シールドを通して処理空間にアクセスするための光学窓堆積シールドであって、
    前記堆積シールドを通して光学的アクセスを提供するように構成されたプラグと、前記プラグは、前面及び周辺面を具備することと、
    前記プラグに結合されると共に、前記光学窓堆積シールドを、前記堆積シールド及び前記プラズマ処理システムのチャンバ壁の少なくとも１つに結合するように構成されたフランジと、前記フランジは、第１の面、第２の面、及び縁部面を具備し、前記第１の面の一部は、係合面を具備することと、
    前記光学窓堆積シールドの複数の露出面に結合された保護バリアと、前記複数の露出面は、前記プラグの前記前面、前記プラグの前記周辺面、及び前記係合面を除く前記フランジの前記第１の面を含むことと、
    を具備する光学窓堆積シールド。
  2. 前記光学窓堆積シールドは、前記フランジの前記第１の面及び前記フランジの前記第２の面に結合されると共に、前記光学窓堆積シールドを、前記堆積シールド及び前記チャンバ壁の少なくとも１つに結合するために、締結具を受けるように構成された複数の締結レセプタを具備する請求項１に記載の光学窓堆積シールド。
  3. 前記複数の締結レセプタの夫々は、入口領域、貫通孔領域、出口貫通孔、内部締結面、及び締結凹面を具備する請求項２に記載の光学窓堆積シールド。
  4. 前記光学窓堆積シールドは、前記プラグの前記前面及び前記フランジの前記第２の面に結合されると共に、前記光学窓堆積シールドを通して光を結合するように構成された少なくとも１つの光学貫通孔を更に具備する請求項１に記載の光学窓堆積シールド。
  5. 前記少なくとも１つの光学貫通孔の夫々は、露出入口面及び内部貫通孔面を具備する請求項４に記載の光学窓堆積シールド。
  6. 前記複数の露出面は、前記少なくとも１つの光学貫通孔の前記露出入口面を更に含む請求項５に記載の光学窓堆積シールド。
  7. 前記第２の面は、陽極酸化層を具備する請求項１に記載の光学窓堆積シールド。
  8. 前記縁部面は、陽極酸化層を具備する請求項１に記載の光学窓堆積シールド。
  9. 前記保護バリアは、ＩＩＩ族元素及びランタノイド系元素の少なくとも１つを含む化合物を具備する請求項１に記載の光学窓堆積シールド。
  10. 前記ＩＩＩ族元素は、イットリウム、スカンジウム、及びランタンの少なくとも１つを具備する請求項９に記載の光学窓堆積シールド。
  11. 前記ランタノイド系元素は、セリウム、ジスプロシウム、及びユーロピウムの少なくとも１つを具備する請求項９に記載の光学窓堆積シールド。
  12. 前記保護バリアは、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｆ３、ＹＦ３、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｅｕ２Ｏ３、及びＤｙＯ３の少なくとも１つを具備する請求項１に記載の光学窓堆積シールド。
  13. 前記保護バリアは、前記複数の露出面の少なくとも１つの面内で一定である最小の厚さを具備する請求項１に記載の光学窓堆積シールド。
  14. 前記保護バリアは、０．５ミクロンから５００ミクロンの範囲で変化する厚さを具備する請求項１に記載の光学窓堆積シールド。
  15. 前記複数の露出面は、前記係合面を更に含む請求項１に記載の光学窓堆積シールド。
  16. 前記光学窓堆積シールドは、金属を具備する請求項１に記載の光学窓堆積シールド。
  17. 前記金属は、アルミニウムを具備する請求項１６に記載の光学窓堆積シールド。
  18. 前記光学窓堆積シールドは、長方形の形状を具備する請求項１に記載の光学窓堆積シールド。
  19. 前記係合面は、金属表面を具備する請求項１に記載の光学窓堆積シールド。
  20. プラズマ処理システムの堆積シールド用の光学窓堆積シールドを作製する方法であって、
    光学窓堆積シールドを作製するステップと、前記光学窓堆積シールドは、プラグ及びフランジを具備することと、前記プラグは、前記堆積シールドを通して光学的アクセスを提供するように構成されることと、前記プラグは、前面及び周辺面を具備することと、前記フランジは、前記プラグに結合されると共に、前記光学窓堆積シールドを、前記堆積シールド及び前記プラズマ処理システムのチャンバ壁の少なくとも１つに結合するように構成されることと、前記フランジは、第１の面、第２の面、及び縁部面を具備し、前記第１の面の一部は、係合面を具備することと、
    露出面上に保護バリアを形成するステップと、前記露出面は、前記プラグの前記前面、前記プラグの前記周辺面、及び前記係合面を除く前記フランジの前記第１の面を含むことと、
    を具備する方法。
  21. 前記光学窓堆積シールド上に表面陽極酸化層を形成するために前記光学窓堆積シールドを陽極酸化するステップと、
    前記露出面上の前記表面陽極酸化層を除去するステップと、
    を更に具備する請求項２０に記載の方法。
  22. 前記除去するステップは、機械加工、平滑化、研磨、及び研削の少なくとも１つを具備する請求項２１に記載の方法。
  23. 表面陽極酸化層の形成を阻止するために前記光学窓堆積シールドの前記露出面をマスクするステップと、
    前記光学窓堆積シールドのマスクされてない表面上に表面陽極酸化層を形成するために前記光学窓堆積シールドを陽極酸化するステップと、
    前記露出面を脱マスクするステップと、
    を更に具備する請求項２０に記載の方法。
  24. 前記作製するステップは、機械加工、コーティング、マスキング、脱マスキング、鋳造、研磨、鍛造、及び研削の少なくとも１つを具備する請求項２０に記載の方法。
  25. 前記形成するステップは、スプレー、加熱、及び冷却の少なくとも１つを具備する請求項２０に記載の方法。
  26. 前記保護バリアを平滑化するステップを更に具備する請求項２０に記載の方法。
  27. 前記光学窓堆積シールドは、前記フランジの前記第１の面及び前記フランジの前記第２の面に結合されると共に、前記光学窓堆積シールドを、前記堆積シールド及び前記チャンバ壁の少なくとも１つに結合するために、締結具を受けるように構成された複数の締結レセプタを具備する請求項２０に記載の方法。
  28. 前記複数の締結レセプタの夫々は、入口領域、貫通孔領域、出口貫通孔、内部締結面、及び締結凹面を具備する請求項２７に記載の方法。
  29. 前記複数の露出面は、前記係合面を更に含む請求項２０に記載の方法。
  30. 前記光学窓堆積シールドは、金属を具備する請求項２０に記載の方法。
  31. 前記金属は、アルミニウムを具備する請求項３０に記載の方法。
  32. 前記光学窓堆積シールドは、長方形の形状を具備する請求項２０に記載の方法。
  33. 前記第２の面は、陽極酸化層を具備する請求項２０に記載の方法。
  34. 前記縁部面は、陽極酸化層を具備する請求項２０に記載の方法。
  35. 前記保護バリアは、ＩＩＩ族元素及びランタノイド系元素の少なくとも１つを含む化合物を具備する請求項２０に記載の方法。
  36. 前記ＩＩＩ族元素は、イットリウム、スカンジウム、及びランタンの少なくとも１つを具備する請求項３５に記載の方法。
  37. 前記ランタノイド系元素は、セリウム、ジスプロシウム、及びユーロピウムの少なくとも１つを具備する請求項３５に記載の方法。
  38. 前記保護バリアは、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｆ３、ＹＦ３、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｅｕ２Ｏ３、及びＤｙＯ３の少なくとも１つを具備する請求項２０に記載の方法。
  39. 前記保護バリアは、前記露出面の少なくとも１つの面内で一定である最小の厚さを具備する請求項２０に記載の方法。
  40. 前記保護バリアは、０．５ミクロンから５００ミクロンの範囲で変化する厚さを具備する請求項２０に記載の方法。
  41. プラズマ処理システムの堆積シールド用のインサートであって、
    前記堆積シールドの開口に挿入されるように構成されたプラグと、前記プラグは、前面及び周辺面を具備することと、
    前記プラグに結合されると共に、前記インサートを、前記堆積シールド及び前記プラズマ処理システムのチャンバ壁の少なくとも１つに結合するように構成されたフランジと、前記フランジは、第１の面、第２の面、及び縁部面を具備し、前記第１の面の一部は、係合面を具備することと、
    前記インサートの複数の露出面に結合された保護バリアと、前記複数の露出面は、前記プラグの前記前面、前記プラグの前記周辺面、及び前記係合面を除く前記フランジの前記第１の面を含むことと、
    を具備するインサート。
  42. 前記インサートは、前記フランジの前記第１の面及び前記フランジの前記第２の面に結合されると共に、前記インサートを、前記堆積シールド及び前記チャンバ壁の少なくとも１つに結合するために、締結具を受けるように構成された複数の締結レセプタを具備する請求項４１に記載のインサート。
  43. 前記複数の締結レセプタの夫々は、入口領域、貫通孔領域、出口貫通孔、内部締結面、及び締結凹面を具備する請求項４２に記載のインサート。
  44. 前記複数の露出面は、前記係合面を更に含む請求項４１に記載のインサート。
  45. 前記インサートは、金属を具備する請求項４１に記載のインサート。
  46. 前記金属は、アルミニウムを具備する請求項４５に記載のインサート。
  47. 前記インサートは、長方形の形状を具備する請求項４１に記載のインサート。
  48. 前記保護バリアは、Ａｌ２Ｏ３を具備する請求項４１に記載のインサート。
  49. 前記保護バリアは、Ａｌ２Ｏ３とＹ２Ｏ３との混合物を具備する請求項４１に記載のインサート。
  50. 前記保護バリアは、ＩＩＩ族元素及びランタノイド系元素の少なくとも１つを含む化合物を具備する請求項４１に記載のインサート。
  51. 前記ＩＩＩ族元素は、イットリウム、スカンジウム、及びランタンの少なくとも１つを具備する請求項５０に記載のインサート。
  52. 前記ランタノイド系元素は、セリウム、ジスプロシウム、及びユーロピウムの少なくとも１つを具備する請求項５０に記載のインサート。
  53. 前記保護バリアは、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、Ｓｃ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｆ３、ＹＦ３、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｅｕ２Ｏ３、及びＤｙＯ３の少なくとも１つを具備する請求項４１に記載のインサート。
  54. 前記保護バリアは、前記露出面の少なくとも１つの面内で一定である最小の厚さを具備する請求項４１に記載のインサート。
  55. 前記保護バリアは、０．５ミクロンから５００ミクロンの範囲で変化する厚さを具備する請求項４１に記載のインサート。
  56. 前記複数の露出面は、前記内部締結面を更に含む請求項４１に記載のインサート。
  57. プラズマ処理システムの堆積シールド用のインサートを作製する方法であって、
    インサートを作製するステップと、前記インサートは、プラグ及びフランジを具備することと、前記プラグは、前記堆積シールドの開口に挿入されるように構成されることと、前記プラグは、前面及び周辺面を具備することと、前記フランジは、前記プラグに結合されると共に、前記インサートを、前記堆積シールド及び前記プラズマ処理システムのチャンバ壁の少なくとも１つに結合するように構成されることと、前記フランジは、第１の面、第２の面、及び縁部面を具備し、前記第１の面の一部は、係合面を具備することと、
    露出面上に保護バリアを形成するステップと、前記露出面は、前記プラグの前記前面、前記プラグの前記周辺面、及び前記係合面を除く前記フランジの前記第１の面を含むことと、
    を具備する方法。
  58. 前記インサート上に表面陽極酸化層を形成するために前記インサートを陽極酸化するステップと、
    前記露出面上の前記表面陽極酸化層を除去するステップと、
    を更に具備する請求項５７に記載の方法。
  59. 前記除去するステップは、機械加工、平滑化、研磨、及び研削の少なくとも１つを具備する請求項５８に記載の方法。
  60. 表面陽極酸化層の形成を阻止するために前記インサートの前記露出面をマスクするステップと、
    前記インサートのマスクされてない表面上に表面陽極酸化層を形成するために前記インサートを陽極酸化するステップと、
    前記露出面を脱マスクするステップと、
    を更に具備する請求項５７に記載の方法。
  61. 前記作製するステップは、機械加工、コーティング、マスキング、脱マスキング、鋳造、研磨、鍛造、及び研削の少なくとも１つを具備する請求項５７に記載の方法。
  62. 前記形成するステップは、スプレー、加熱、及び冷却の少なくとも１つを具備する請求項５７に記載の方法。
  63. 前記保護バリアを平滑化するステップを更に具備する請求項５７に記載の方法。
  64. 前記インサートは、前記フランジの前記第１の面及び前記フランジの前記第２の面に結合されると共に、前記インサートを、前記堆積シールド及び前記チャンバ壁の少なくとも１つに結合するために、締結具を受けるように構成された複数の締結レセプタを具備する請求項５７に記載の方法。
  65. 前記複数の締結レセプタの夫々は、入口領域、貫通孔領域、出口貫通孔、内部締結面、及び締結凹面を具備する請求項６４に記載の方法。
  66. 前記複数の露出面は、前記係合面を更に含む請求項５７に記載の方法。
  67. 前記インサートは、金属を具備する請求項５７に記載の方法。
  68. 前記金属は、アルミニウムを具備する請求項６７に記載の方法。
  69. 前記インサートは、長方形の形状を具備する請求項５７に記載の方法。
  70. 前記保護バリアは、Ａｌ２Ｏ３を具備する請求項５７に記載の方法。
  71. 前記保護バリアは、Ａｌ２Ｏ３及びＹ２Ｏ３を具備する請求項５７に記載の方法。
  72. 前記保護バリアは、ＩＩＩ族元素及びランタノイド系元素の少なくとも１つを含む化合物を具備する請求項５７に記載の方法。
  73. 前記ＩＩＩ族元素は、イットリウム、スカンジウム、及びランタンの少なくとも１つを具備する請求項７２に記載の方法。
  74. 前記ランタノイド系元素は、セリウム、ジスプロシウム、及びユーロピウムの少なくとも１つを具備する請求項７２に記載の方法。
  75. 前記保護バリアは、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、Ｓｃ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｆ３、ＹＦ３、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｅｕ２Ｏ３、及びＤｙＯ３の少なくとも１つを具備する請求項５７に記載の方法。
  76. 前記保護バリアは、前記露出面の少なくとも１つの面内で一定である最小の厚さを具備する請求項５７に記載の方法。
  77. 前記保護バリアは、０．５ミクロンから５００ミクロンの範囲で変化する厚さを具備する請求項５７に記載の方法。
  78. プラズマ処理システムにおいて堆積シールドを通して処理空間にアクセスするための光学窓堆積シールドを作製する方法であって、
    光学窓堆積シールドを作製するステップと、前記光学窓堆積シールドは、前面及び周辺面を具備するプラグと、前記プラグに結合されたフランジとを具備することと、前記フランジは、第１の面、第２の面、及び縁部面を具備し、前記第１の面の一部は、係合面を具備することと、
    前記光学窓堆積シールド上に表面陽極酸化層を形成するために前記光学窓堆積シールドを陽極酸化するステップと、
    前記表面陽極酸化層を除去するために前記光学窓堆積シールド上の露出面を機械加工するステップと、前記露出面は、前記プラグの前記前面、前記プラグの前記周辺面、及び前記係合面を除く前記フランジの前記第１の面を含むことと、
    前記露出面上に保護バリアを形成するステップと、
    を具備する方法。
  79. 前記保護バリアは、ＩＩＩ族元素及びランタノイド系元素の少なくとも１つを含む化合物を具備する請求項７８に記載の方法。
  80. 前記保護バリアは、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、Ｓｃ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｆ３、ＹＦ３、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｅｕ２Ｏ３、及びＤｙＯ３の少なくとも１つを具備する請求項７８に記載の方法。
  81. プラズマ処理システムにおいて堆積シールドを通して処理空間にアクセスするための改良された光学窓堆積シールドを作製する方法であって、
    光学窓堆積シールドを作製するステップと、前記光学窓堆積シールドは、前面及び周辺面を具備するプラグと、前記プラグに結合されたフランジとを具備することと、前記フランジは、第１の面、第２の面、及び縁部面を具備し、前記第１の面の一部は、係合面を具備することと、
    表面陽極酸化層の形成を阻止するために前記光学窓堆積シールド上の露出面をマスクするステップと、前記露出面は、前記プラグの前記前面、前記プラグの前記周辺面、及び前記係合面を除く前記フランジの前記第１の面を含むことと、
    前記光学窓堆積シールド上に表面陽極酸化層を形成するために前記光学窓堆積シールドを陽極酸化するステップと、
    前記露出面を脱マスクするステップと、
    前記露出面上に保護バリアを形成するステップと、
    を具備する方法。
  82. 前記保護バリアは、ＩＩＩ族元素及びランタノイド系元素の少なくとも１つを含む化合物を具備する請求項８１に記載の方法。
  83. 前記保護バリアは、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｆ３、ＹＦ３、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｅｕ２Ｏ３、及びＤｙＯ３の少なくとも１つを具備する請求項８１に記載の方法。
  84. むき出しの係合面を形成するために少なくとも１つの非露出面を機械加工するステップを更に具備する請求項７８に記載の方法。
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