JP2010524205A5

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Publication number: JP2010524205A5
Application number: JP2010500976A
Authority: JP
Filing date: 2008-03-27
Publication date: 2011-05-06
Anticipated expiration: 2028-03-27

Claims

半導体材料処理装置用のシャワーヘッド電極であって、
上面と、前記上面及び底面に設置されたガス注入口と、前記ガス注入口と流体連結する少なくとも１つのプレナムを備える前記底面と、を備える半導体材料の上部電極と、
前記上部電極の前記底面に結合された上面と、プラズマに曝される底面と、前記プレナムと流体連結する複数のガス孔と、を備える半導体材料の底部電極と、
を備える、ことを特徴とするシャワーヘッド電極。
前記上部電極及び前記底部電極は、単結晶シリコン、多結晶シリコン、ＳｉＣ又はＳｉＮを含む、ことを特徴とする請求項１に記載のシャワーヘッド電極。
前記上部電極及び前記底部電極はそれぞれ単結晶シリコンを含み、前記底部電極の前記上面は、前記上部電極の前記底面に拡散接合され、シリコン又は酸化ケイ素のみが、前記上部電極の前記底面と前記底部電極の前記上面との間にある、ことを特徴とする請求項１に記載のシャワーヘッド電極。
前記上部電極の前記底面は、第１プレナムと、前記第１プレナムから半径方向外側に間隔をあけて設置され、放射状の第１ガス流路を介して前記第１プレナムと流体連結する少なくとも１つの第２プレナムと、を含む複数のプレナムを備え、
前記底部電極は、前記第１プレナムと流体連結する第１ガス孔と前記第２プレナムと流体連結する第２ガス孔とを含む、ことを特徴とする請求項１に記載のシャワーヘッド電極。
前記第２プレナムから半径方向外側に間隔をあけて設置され、放射状の第２ガス流路を介して前記第２プレナムと流体連結し、かつ、前記第１プレナムとも流体連結する第３プレナムと、
前記第３プレナムと流体連結する、前記底部電極内の第３ガス孔と、
をさらに備え、
前記第２プレナム及び前記第３プレナムは、前記上部電極の前記底面内の環状流路である、ことを特徴とする請求項４に記載のシャワーヘッド電極。
半導体材料処理装置用のシャワーヘッド電極アセンブリであって、
底面と、処理ガス供給部及び加熱ガス供給部と流体連結するように構成された第１ガス流路と、熱伝達ガス供給部と流体連結するように構成された第２ガス流路と、を含む上部プレートと、
前記上部プレートから弾力的に吊り下げられている半導体材料のシャワーヘッド電極と、
を備え、
前記シャワーヘッド電極は、前記第２流路と流体連結するが前記第１流路とは流体連結しない間隙により前記上部プレートの前記底面から間隔をあけて設置された上面と、ガス孔を含むプラズマに曝される底面と、前記第１ガス流路及び前記ガス孔と流体連結するが前記第２ガス流路とは流体連結しないガスマニホールドと、を備える、ことを特徴とするシャワーヘッド電極アセンブリ。
前記上部プレートの前記底面と前記シャワーヘッド電極の前記上面との間に配置された少なくとも２つの半径方向に間隔をあけて設置されたシールをさらに備え、
前記上部プレートの前記底面と前記シャワーヘッド電極の前記上面と前記シールとは、前記第１ガス流路及び前記ガス注入口との流れを遮断する前記間隙を画定する、ことを特徴とする請求項６に記載のシャワーヘッド電極アセンブリ。
前記間隙は、当該間隙全体にわたって放射状に約２５μｍから約１５０μｍの範囲の一定の高さを有する、ことを特徴とする請求項６に記載のシャワーヘッド電極アセンブリ。
前記間隙内に配置された少なくとも３つのローラをさらに備え、
前記３つのローラは、前記間隙の前記一定の高さを維持し、前記シャワーヘッドアセンブリの熱膨張時に前記上部プレートの前記底面と前記シャワーヘッド電極の前記上面との摩擦接触を最小限に抑える、ことを特徴とする請求項７に記載のシャワーヘッド電極アセンブリ。
前記シャワーヘッド電極は、前記シャワーヘッド電極アセンブリの熱膨張及び収縮の少なくともいずれかに適応するように半径方向に弾力的な少なくとも２つの支持ブラケットによって前記上部プレートから弾力的に吊り下げられる、ことを特徴とする請求項６に記載のシャワーヘッド電極アセンブリ。
前記支持ブラケットは、プラズマに曝される少なくとも１つの表面と、前記プラズマに曝される表面上のコーティングとを備え、
前記コーティングは、耐食性、耐摩耗性かつ汚染をもたらさない材料を含む、ことを特徴とする請求項１０に記載のシャワーヘッド電極アセンブリ。
前記シャワーヘッド電極は、前記底部電極に接合された上部電極を備える、ことを特徴とする請求項６に記載のシャワーヘッド電極アセンブリ。
前記上部電極及び前記底部電極は、互いに拡散接合され、シリコン及び随意の酸化ケイ素からなる、ことを特徴とする請求項１２に記載のシャワーヘッド電極アセンブリ。
プラズマ処理チャンバであって、
請求項６に記載の前記シャワーヘッド電極アセンブリと、
前記第１ガス流路と流体連結する前記処理ガス供給部と、
前記第１ガス流路と流体連結し、前記第１ガス流路に加熱ガスを供給し、前記第１ガス流路から前記加熱ガスを排出するように構成されている前記加熱ガス供給部と、
前記第２ガス流路と流体連結し、熱伝達ガスを前記間隙へ供給し、随意に前記熱伝達ガスを前記間隙から排出するように構成されている前記熱伝達ガス供給部と、
を備える、ことを特徴とするプラズマ処理チャンバ。
前記加熱ガス供給部は、前記第１ガス流路と流体連結する第１ガス管路と流体連結する加熱ガス供給源と、前記加熱ガスを予熱するために前記第１ガス管路に沿って設置されているヒータと、前記第１ガス管路に沿って設置され、前記第１ガス流路から前記加熱ガスを排出するように動作可能な第１ポンプと流体連結する随意の第１弁とを備え、
前記熱伝達ガス供給部は、前記第２ガス流路と流体連結する第２ガス管路と流体連結する熱伝達ガス供給源と、前記第２ガス管路に沿って設置され、前記間隙から前記熱伝達ガスを排出するように動作可能な第２ポンプと流体連結する第２弁とを備える、ことを特徴とする請求項１４に記載のプラズマ処理チャンバ。
前記シャワーヘッド電極から間隔をあけて設置され、基板を支持するように構成された支持表面を含む基板支持アセンブリと、
前記シャワーヘッド電極の前記底面と前記支持表面との間でプラズマ閉じ込めゾーンを画定するように設けられた閉じ込めリングアセンブリと、
をさらに備える、ことを特徴とする請求項１４に記載のプラズマ処理チャンバ。
請求項６に記載の前記シャワーヘッド電極アセンブリを備えるプラズマ処理チャンバ内で半導体基板を処理する方法であって、
前記加熱ガス供給部から前記第１ガス流路を介して前記シャワーヘッド電極に予熱された加熱ガスを供給して前記シャワーヘッド電極を加熱する工程と、
前記加熱ガスを前記第１ガス流路に供給することを終了する工程と、
前記処理ガス供給部から前記第１ガス流路を介して前記シャワーヘッド電極に前記処理ガスを供給する工程と、
前記処理ガスを活性化して前記プラズマ処理チャンバ内でプラズマを生成させて、前記プラズマ処理チャンバ内の基板支持部材上に配置されている基板をプラズマ処理する工程と、
前記プラズマの生成の間、前記熱伝達ガス供給部から前記第２ガス流路を介して前記間隙に前記熱伝達ガスを供給して前記シャワーヘッド電極から熱を伝達する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
前記予熱された加熱ガスは、約１００℃から約５００℃までの温度を有し、
前記シャワーヘッド電極は、前記基板の直径より少なくとも約５０ｍｍ大きい直径を有する、ことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
シャワーヘッド電極を含むシャワーヘッド電極アセンブリを備えるプラズマ処理チャンバ内で半導体基板を処理する方法であって、
加熱ガス供給部から前記シャワーヘッド電極アセンブリ内の第１ガス流路を介して前記シャワーヘッド電極に予熱された加熱ガスを供給して前記シャワーヘッド電極を加熱する工程と、
前記加熱ガスを前記シャワーヘッド電極に供給することを終了する工程と、
処理ガス供給部から前記第１ガス流路を介して前記シャワーヘッド電極に処理ガスを供給する工程と、
前記処理を活性化して前記プラズマ処理チャンバ内でプラズマを生成させて、前記プラズマ処理チャンバ内の基板支持部材上に配置されている基板をプラズマ処理する工程と、
前記プラズマの生成の間、熱伝達ガス供給部から前記シャワーヘッド電極アセンブリ内の第２ガス流路を介して前記シャワーヘッド電極アセンブリに熱伝達ガスを供給して前記シャワーヘッド電極から熱を伝達する工程と、
を含み、
前記第１ガス流路は前記第２ガス流路から流れが遮断されている、ことを特徴とする方法。
前記予熱された加熱ガスは、約１００℃から約５００℃までの温度を有し、
前記シャワーヘッド電極は、前記基板の直径より少なくとも約５０ｍｍ大きい直径を有する、ことを特徴とする請求項１９に記載の方法。