JP2012500471A - プラズマ処理装置のための複合シャワーヘッド電極アセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】プラズマ処理装置のための複合シャワーヘッド電極アセンブリ
【解決手段】プラズマ処理装置のためのシャワーヘッド電極は、電極板及びバッキング板の向かい合う面の間に界面ゲルを含む。界面ゲルは、熱膨張係数の不一致に起因して温度サイクル中に発生する側方変位の際に熱伝導性を維持する。界面ゲルは、例えば、酸化アルミニウムミクロスフェアを充填されたシリコーンベースの複合材料を含む。界面ゲルは、不規則な形状の特徴に適合するとともに、合わせ面間の接触表面積を最大にすることができる。界面ゲルは、消耗上部電極に事前に塗布等により付着することができる。
【選択図】図１Ａ

Description

プラズマ処理装置は、エッチング、物理的気相成長（ＰＶＤ）、化学的気相成長（ＣＶＤ）、イオン注入、及びレジスト除去を含む技術によって基板を処理するために使用される。プラズマ処理に使用されるプラズマ処理装置の一種として、上部電極及び下部電極を含む反応チャンバが挙げられる。プロセスガスをプラズマ状態に励起させ、反応チャンバ内で基板を処理するために、電場が確立される。

一実施形態では、プラズマ処理装置内でプラズマを発生させるための複合シャワーヘッド電極アセンブリが提供される。複合シャワーヘッド電極アセンブリは、上面、底面、及びそれらの間の第１のガス通路を含むバッキング板であって、底面は、ブリッジ領域及び非ブリッジ領域を有し、第１のガス通路は、プラズマ処理装置の内部にプロセスガスを供給するために非ブリッジ領域内に出口を有する、バッキング板と、上面、プラズマ曝露底面、及びそれらの間に伸びて第１のガス通路と流体連通している第２のガス通路を有する電極板であって、第２のガス通路は、電極板の上面の非ブリッジ領域内に入口を有する、電極板と、少なくとも１つのブリッジ領域の向かい合う面の間に配された界面ゲルであって、電極板とバッキング板との間に熱接触を確立し、電極板とバッキング板との熱膨張係数の不一致に起因する、温度サイクル中におけるバッキング板に相対的な電極板の側方方向への移動中に、熱接触を維持する界面ゲルとを含み、電極板は、側方移動を可能にするようにバッキング板に結合される。

別の実施形態では、プラズマ処理装置のための複合シャワーヘッド電極アセンブリのためのコンポーネントを結合する方法が提供される。方法は、電極板の上面に対し、所定のパターンでブリッジ領域内に界面ゲルを付着することと、バッキング板の底面を電極板の上面に位置合わせすることと、クランプ又は接着接合によって電極板の上面をバッキング板の底面に取り付けることであって、界面ゲルは、電極板の上面とバッキング板の底面との間でブリッジ領域内を側方に広がり、バッキング板のガス通路は、電極板のガス通路と流体連通している、こととを含む。

別の実施形態は、プラズマ処理装置内で半導体基板を処理する方法を提供する。プラズマ処理装置の反応チャンバ内の基板サポート上に、基板が配される。複合シャワーヘッド電極アセンブリによって、反応チャンバにプロセスガスが導入される。反応チャンバ内でシャワーヘッド電極アセンブリと基板との間で、プロセスガスからプラズマが発生される。基板は、プラズマによって処理される。

更に別の実施形態では、プラズマ処理装置内でプラズマを発生させるための電極板は、バッキング板の底面に組み付けられる上面、プラズマ曝露底面、及びそれらの間に伸びるガス通路と、上記上面上に所定のパターンでブリッジ領域内に配された界面ゲル、及び非ブリッジ領域内に入口を有するガス通路と、を含む。

プラズマ処理装置のための複合シャワーヘッド電極アセンブリ及び基板サポートの一実施形態の一部分の断面図を示している。

プラズマ処理装置のための複合シャワーヘッド電極アセンブリ及び基板サポートの別の実施形態の一部分の断面図を示している。

内部電極部材の一実施形態の部分上面図であり、ガス通路に関連した所定のパターンでの界面ゲルの付着の様子を示している。

図２のシャワーヘッド電極アセンブリの一部分「Ｂ」の三次元斜視図であり、界面ゲルの付着の様子を示している。 図２のシャワーヘッド電極アセンブリの一部分「Ｂ」の断面図であり、界面ゲルの付着の様子を示している。 図２のシャワーヘッド電極アセンブリの一部分「Ｂ」の三次元斜視図であり、界面ゲルの付着の様子を示している。

図２のシャワーヘッド電極アセンブリの一部分「Ｂ」の断面図であり、界面ゲルの付着の様子を示している。 図２のシャワーヘッド電極アセンブリの一部分「Ｂ」の三次元斜視図であり、界面ゲルの付着の様子を示している。 図２のシャワーヘッド電極アセンブリの一部分「Ｂ」の断面図であり、界面ゲルの付着の様子を示している。

図２の内部電極部材の一部分の斜視図及び断面図をそれぞれ示しており、図５Ａ及び図５Ｂに示された界面ゲルの付着の様子と、内部電極部材に結合させるために位置合わせされたバッキング板の一部分の一実施形態とを図示している。 図２の内部電極部材の一部分の斜視図及び断面図をそれぞれ示しており、図５Ａ及び図５Ｂに示された界面ゲルの付着の様子と、内部電極部材に結合させるために位置合わせされたバッキング板の一部分の一実施形態とを図示している。

上部電極とバッキング部材との間の界面ゲル並びに界面ゲル及び熱伝導性で且つ導電性のガスケットの実施形態の断面図を示している。 上部電極とバッキング部材との間の界面ゲル並びに界面ゲル及び熱伝導性で且つ導電性のガスケットの実施形態の断面図を示している。

位置合わせ固定具の一実施形態及びバッキング板に対する内部電極部材の位置合わせの一実施形態の断面図を示している。 位置合わせ固定具の一実施形態及びバッキング板に対する内部電極部材の位置合わせの一実施形態の断面図を示している。 位置合わせ固定具の別の実施形態及びバッキング板に対する内部電極部材の位置合わせの一実施形態の断面図を示している。 位置合わせ固定具の別の実施形態及びバッキング板に対する内部電極部材の位置合わせの一実施形態の断面図を示している。

界面ゲル及び熱伝導性で且つ導電性のガスケットの一実施形態を含むシャワーヘッド電極アセンブリの上部電極の場所による、ウエハのプラズマ処理時における温度変動の試験結果を示している。

図９の試験に使用されたシャワーヘッド電極アセンブリを使用した連続処理実行時における温度変動の試験結果を示している。

界面ゲル及び熱伝導性で且つ導電性のガスケットを交換された後の図９の試験に使用されたシャワーヘッド電極アセンブリの上部電極の場所による、ウエハのプラズマ処理時における温度変動の試験結果を示している。

図１１の試験に使用されたシャワーヘッド電極アセンブリを使用した連続処理実行時における温度変動の試験結果を示している。

集積回路の製造時における半導体ウエハの表面上の微粒子汚染の制御は、高信頼性デバイスの実現及び高歩留まりの獲得に不可欠である。プラズマ処理装置などの処理機器は、微粒子汚染の源になる可能性がある。例えば、ウエハ表面上の粒子の存在は、フォトリソグラフィ工程時及びエッチング工程時におけるパターン転写を局所的に乱す可能性がある。その結果、これらの粒子は、ゲート構造、金属間誘電体層、又は金属相互接続線を含む重要な特徴に欠陥をもたらし、集積回路コンポーネントの機能不良又は機能停止を招く可能性がある。

比較的寿命の短いリアクタパーツは、通例、「消耗品」と呼ばれ、例として、シリコン電極が挙げられる。消耗品パーツの寿命が短いと、所有コストが高くなる。誘電体エッチングツールに使用されるシリコン電極アセンブリは、多くのＲＦ時間（プラズマを発生させるために高周波電力が使用される期間を時間数で表したもの）後に劣化する。消耗品及びその他のパーツの浸食は、プラズマ処理チャンバ内に微粒子汚染を発生させる。

シャワーヘッド電極アセンブリは、機械的に柔軟性で且つ／又は熱伝導性の接合材料によって２つ又は３つ以上の異種部材を結合することによって作成することができ、これは、多様な機能を可能にする。電極アセンブリの表面どうしを結合するために機械的クランプを使用することは、例えば、参照によって全体を本明細書に組み込まれた共同所有の米国特許第５，５６９，３５６号に記載されている。電極アセンブリの表面どうしを接合するためにエラストマを使用することは、例えば、参照によって全体を本明細書に組み込まれた共同所有の米国特許第６，０７３，５７７号、２００７年１２月１９日出願の同時係属米国仮特許出願第６１／００８，１５２号（代理人整理番号第１０１５２９２−０００１１２号）、及び２００７年１２月１９日出願の同時係属米国仮特許出願第６１／００８，１４４号（代理人整理番号第１０１５２９２−０００１３１号）に記載されている。エラストマによる接合の場合、接合材料は、導電性又は熱伝導性を高めるために、導電性及び／又は熱伝導性の充填粒子を含むことができる。プラズマ処理装置のコンポーネント間の熱伝導性及び導電性を高めるための方法の例が提示される。

図１Ａは、例えばシリコンウエハなどの半導体基板を処理されるプラズマ処理装置のためのシャワーヘッド電極アセンブリ１０の典型的な実施形態を示している。シャワーヘッド電極アセンブリ１０は、上部電極１２と、該上部電極１２に固定された温度制御されたバッキング板１４と、熱制御板１６とを含むシャワーヘッド電極を含む。底部電極と、随意の静電クランプ電極とを含む基板サポート１８（図１Ａにはその一部分のみが示される）は、プラズマ処理装置の真空処理チャンバ内で上部電極１２の下に位置決めされる。プラズマ処理を受ける基板２０は、基板サポート１８の上部基板サポート２２上に機械的に又は静電的にクランプされる。

図示された実施形態では、シャワーヘッド電極の上部電極１２は、内部電極部材２４と、随意の外部電極部材３０とを含む。内部電極部材２４は、好ましくは円筒状の板（例えばシリコンで構成された板）であり、プラズマ曝露底面２６と、上面２８とを含む。内部電極部材２４は、処理されるウエハと比べて小さい、等しい、又は大きい直径を有することができる（例えば、もし板がシリコンで作成される場合は、最大８インチ（約２００ｍｍ）又は最大１２インチ（約３００ｍｍ））。好ましい実施形態では、シャワーヘッド電極アセンブリ１０は、直径３００ｍｍ以上の半導体ウエハのような大きい基板を処理するのに十分な大きさである。３００ｍｍウエハの場合、上部電極１２は、少なくとも直径３００ｍｍであり、好ましくは直径約１２〜１５インチ（約３００〜３８０ｍｍ）である。しかしながら、シャワーヘッド電極アセンブリは、その他のウエハサイズ又は非円形構造を有する基板を処理するようにサイズを決定することができる。図示された実施形態では、内部電極部材２４は、基板２０よりも広くされている。

３００ｍｍウエハを処理するために、外部電極部材３０は、上部電極１２の直径を約１５〜１７インチ（約３８０〜４３０ｍｍ）に広げるために提供される。外部電極部材３０は、連続部材（例えば、連続的なポリシリコンリング）又は分割部材（例えば、シリコンで構成された分割片などの２〜６の個別の分割片をリング構造に配されたものを含む）であってよい。複数の分割片からなる外部電極部材３０を含む上部電極１２の実施形態では、分割片は、その下の接合材料をプラズマ曝露から保護するために部分的に重なり合う縁端を有することが好ましい。内部電極部材２４は、プラズマ反応チャンバ内の上部電極１２と底部電極１８との間に位置する空間にプロセスガスを注入するためにバッキング部材１４内を連通するガス通路３２のパターン又は配列を含むことが好ましい。随意として、外部電極部材３０は、プラズマ反応チャンバ内の上部電極１２と底部電極１８との間に位置する空間にプロセスガスを注入するためにバッキング部材１４のバッキングリング３６内を連通するガス通路（不図示）のパターン又は配列も含む。

シリコンは、内部電極部材２４及び外部電極部材３０のプラズマ曝露面として好ましい材料である。これらの両電極は、高純度の単結晶シリコンで作成されることが好ましく、これは、プラズマ処理時における基板の汚染を最小限に抑えるとともにプラズマ処理時に滑らかに摩滅することによって、粒子を最小限に抑える。上部電極１２のプラズマ曝露面として使用できる他の材料としては、例えば、ＳｉＣ又はＡｌＮが挙げられる。

図示された実施形態では、バッキング部材１４は、バッキング板３４と、該バッキング板３４の周囲を取り巻くバッキングリング３６とを含む。バッキング板３４は、底面３８を含む。本実施形態では、内部電極部材２４は、バッキング板３４と同延であり、外部電極部材３０は、周囲のバッキングリング３６と同延である。しかしながら、バッキング板３４は、内部電極部材２４と、分割された又連続的な外部電極部材３０とを支えるために１枚のバッキング板を使用できるように、内部電極部材２４を超えて広がることもできる。上部電極１２は、ネジなどの締結具又は周囲を取り巻くクランプリングを使用して、接合材料などによってバッキング部材１４に固定される。

図１Ａの実施形態では、内部電極部材２４の周縁部をバッキング板３４に取り付ける締結部材６０が示されている。締結部材６０は、内部電極部材２４の周縁部に沿った複数の穴６２に通されて、内部電極部材２４をバッキング板３４に取り付ける。外部電極部材３０は、内部電極部材２４の周縁部、複数の締結穴６２、及び内部電極締結部材６０に部分的に重なることが好ましい。外部電極カムロック６４は、外部電極部材３０をバッキング板に固定する。カムロックの詳細は、参照によって全体を本明細書に組み込まれた２００８年３月１４日出願の共同所有の米国仮特許出願第６１／０３６８６２号に記載されている。

好ましくは、内部電極部材２４の上面２８の複数の位置合わせピン穴７２が、バッキング板３４内の複数の対応する位置合わせピン穴７４に位置合わせされる。内部電極部材２４をバッキング板３４に位置合わせするために、位置合わせ穴７２／７４に入るポリマ製のピン又は締結具を使用することができる。随意として、このような位置合わせ穴及びピン（不図示）は、外部電極部材３０とバッキングリング３６とを位置合わせするために、これらのコンポーネント内にも設けることができる。随意として、このような位置合わせ穴７２／７４は、光学的に位置合わせすることができる。一実施形態では、位置合わせ穴が望ましくない可能性のある場所で、位置合わせマーク（不図示）を光学的に位置合わせすることができる。

好ましくは、内部電極部材２４の上面２８とバッキング板３４の底面３８との間のブリッジ領域８２内に、界面ゲル４８が配される。界面ゲル４８は、内部電極部材２４とバッキング板３４との間に熱伝導性の界面を提供する。また、界面ゲルは、内部電極部材２４とバッキング板３４との間に導電性の界面を提供することができる。界面ゲル４８は、内部電極部材２４の上面２８とバッキング板３４の底面３８との間の隙間８６に跨る熱的な且つ／又は電気的な経路を提供する。随意として、界面ゲル４８は、外部電極部材３０とバッキングリング３６との間のブリッジ領域内にも配することができる。好ましくは、外部電極部材３０とバッキングリング３６との間に熱伝導性で且つ導電性のガスケット４６が配されて、外部電極部材３０とバッキングリング３６との間に熱伝導性で且つ導電性の経路を提供する。

内部電極部材２４とバッキング板３４との間で内部電極部材２４の外縁部の近くには、高周波（ＲＦ）リングガスケット８０を配することができる。バッキング部材１４は、バッキング部材１４を熱制御板１６に取り付けるために締結部材４２を入れるように適応された複数の穴４０を含む。好ましくは、穴４０及び締結部材４２は、熱制御板１６を通ってバッキング部材１４内に達する。バッキング板３４は、また、バッキング板３４を通って内部電極部材２４内のガス通路３２と流体連通する複数のガス通路４４も含む。随意として、バッキングリング３６も、バッキングリング３６を通って外部電極部材３０内の随意のガス通路（不図示）と流体連通する複数のガス通路（不図示）を含む。

バッキング板３４及びバッキングリング３６は、プラズマ処理チャンバ内で半導体基板を処理するために使用されるプロセスガスと化学的に共存可能であるとともに導電性で且つ熱伝導性である材料で作成されることが好ましい。バッキング部材１４を作成するために使用できる適切な材料の典型例として、アルミニウム、アルミニウム合金、グラファイト、及びＳｉＣが挙げられる。バッキング板３４及びバッキングリング３６として好ましい材料は、陽極酸化されたアルミニウム合金６０６１である。

別の実施形態（図１Ｂ）では、内部電極部材２４は、バッキング部材１４に接合されず、代わりに、クランプリング６６が、内部電極部材２４をバッキング部材１４に固定する。好ましくは、バッキング部材は、縁端からクランプされるときに中心における熱接触を保証するために、中心に小さな段差（不図示）を有する。クランプリング６６は、クランプリング６６の穴７０を通ってバッキング板１４に締結する締結具６８によって、バッキング部材１４に固定される。好ましくは、クランプリング６６と内部電極部材２４との間に誘電体リング６７が配される。図１Ｂに示された実施形態では、外部電極部材３０は、クランプリング６６、締結具６８、及び内部電極部材２４の外縁に部分的に重なり、接合材料５０によってバッキング部材１４に取り付けられる。好ましくは、接合材料５０は、熱応力に適応するとともに外部電極部材３０とバッキングリング３６との間で熱エネルギ及び電気エネルギを伝達する熱伝導性で且つ導電性の適切なエラストマ系接合材料である。更に別の実施形態では、内部電極部材２４は、エラストマ系接合材料によってバッキング部材１４に取り付けることができ、クランプリング６６、誘電体リング６７、及び締結具６８は、省略することができる。

界面ゲルは、真空環境に対して適合性で且つ１６０℃を超えるような高温における熱劣化に対して耐性を持つポリマ材料などの任意の適切なゲル材料であってよい。界面ゲル材料は、随意として、導電性及び／若しくは熱伝導性の粒子の充填剤、又は金網、織若しくは不織の導電性布などのその他の形状にされた充填剤を含むことができる。１６０℃を超えるプラズマ環境内で使用できるポリマ系ゲル材料としては、ポリイミド、ポリケトン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリエチレンテレフタレート、フルオロエチレンプロピレンコポリマ、セルロース、トリアセテート、及びシリコーンが挙げられる。

界面ゲルは、プラズマ処理装置内でのプラズマ発生時にシャワーヘッド電極アセンブリ内でゲルとしてとどまることが好ましい。好ましくは、ゲルは、ブリッジ領域内でのその位置を維持するために半架橋構造を有する。半架橋構造は、接着剤のように完全に架橋（硬化）されてはいないが、ゲルよりも粘性が小さく且つゲルよりも容易に流動するペーストよりも、高い粘度（剛性）を呈する。半架橋状態において、界面ゲルは、内部電極部材２４の寿命期間のために、内部電極部材２４の上面２８とバッキング板３４の底面３８との間の隙間８６に跨る熱伝導性で且つ／又は導電性の界面経路を提供し、しかも、内部電極部材２４をバッキング板３４には接着接合しない。このように、界面ゲルは、好ましいことに、表面の不規則性を塞ぎ、バッキング板３４への内部電極部材２４の接合を回避しつつ熱伝導性で且つ／又は導電性の接触を提供することによって、バッキング板３４からの内部電極部材２４の分離、及び新しい内部電極部材２４への交換を可能にする。

好ましくは、界面ゲルは、熱伝導性の半架橋シリコーンであり、アルミニウム（Ａｌ）製のバッキング板を単結晶シリコン（Ｓｉ）製のシャワーヘッド上部電極に熱的に橋渡しする。一実施形態では、界面ゲルは、Ａｌ₂Ｏ₃ミクロスフェアを充填された、熱伝導性の半架橋シリコーンベースのポリママトリックスを含むことが好ましい。好ましい一実施形態では、界面ゲル４８は、（ゲルテック社（Geltec）から入手可能な）Lambda Gel COH-4000である。例えば内部電極部材２４や外部電極部材３０などの上部電極１２、並びに例えばバッキング板３４やバッキングリング３６などのバッキング部材１４の、それぞれの接触面は、例えば機械加工などの処理によってもたらされるある程度の粗さを有する。界面ゲル材料は、熱エネルギを伝達する柔らかく且つ粘着性のシートタイプのゲルであることも好ましい。好ましくは、接触面は、研磨された清浄な面である。界面ゲルシートは、研磨後に不完全性又は粗さが残る表面に接着して空隙を追い出すことによって、ゲルによって接触面の表面粗さを打ち消すとともに接触面の領域（例えばミクロボイド）を効果的に塞ぎ、接触面間の熱的な及び／又は電気的な接触を向上させることが好ましい。

熱伝導性で且つ導電性のガスケット（界面ガスケット）４６は、中央部分を上側部分と下側部分との間に挟まれたような同軸環状リングの積み重ねを含むことが好ましい。例えば、中央部分は、アルミニウムの帯状片であってよく、上側部分及び下側部分は、炭素を装荷されたシリコーンの帯状片であってよい。或いは、界面ガスケット４６は、窒化ホウ素を充填されたシリコーンなどの熱的充填材料（コメリックス社（Chomerics）によって製造されるCHO-THERM 1671など）、グラファイト（グラフテック社（Graftech）によって製造されるeGraf 705など）、インジウム箔、サンドイッチ（バーグクイスト社（Bergquist）によるQ-pad IIなど）、又は相変化物質（ＰＣＭ）（サーマゴン社（Thermagon）によるT-pcm HP105など）である。

熱伝導性で且つ導電性のガスケット４６は、例えば、伝導性シリコーン−アルミニウム箔サンドイッチガスケット構造、又はエラストマ−ステンレス鋼サンドイッチガスケット構造であってよい。好ましい一実施形態では、ガスケット１４５は、ミネソタ州チャンハッセン所在のバーグクイスト社（Bergquist Company）から入手可能なBergquist Q-Pad II複合材料である。これらの材料は、両側を熱伝導性／導電性のゴムでコーティングされたアルミニウムを含む。材料は、真空環境において適合性である。例えば内部電極部材２４や外部電極部材３０などの上部電極１２、並びに例えばバッキング板３４及びバッキングリング３６などのバッキング部材１４の、それぞれの接触面は、例えば機械加工などの処理によってもたらされるある程度の粗さを有する。ガスケット材料は、接触面の表面粗さを打ち消すとともに接触面の領域（例えばミクロボイド）を効果的に塞いで接触面間の熱接触を向上させるように、十分に柔軟性でもあることが好ましい。

好ましくは、界面ゲル４８を含むブリッジ領域８２は、環状ゾーンである。また、好ましくは、環状ゾーンは、分割されている。好ましくは、ブリッジ領域は、内部電極部材２４及びバッキング板３４の向かい合う面の間に跨る１〜１２の連続的な又は分割された環状ゾーン（リング）であり、例えば、１〜３の、３〜６の、６〜８の、及び８〜１２の環状ゾーンである。図２は、上面２８内に達する複数の円周方向列のガス通路３２を含む内部電極部材２４の上面図である。この実施例では、界面ゲル材料４８は、ガス通路３２を含む領域と領域との間に環状ゾーンのパターンで塗布等の手法で付着される。しかしながら、界面ゲル４８は、例えば、取り付け穴且つ／又は位置合わせ穴７２を含む領域で分割することができる。界面ゲル４８は、環状ゾーンの形で塗布されるとして示されているが、界面ゲルの塗布パターンは限定されず、環状ではないゾーンのようなその他のパターンで塗布することもできる。

好ましくは、導電性で且つ熱伝導性のガスケット４６は、内部電極部材２４の上面２８とバッキング板３４の底面３８との間で内部電極部材２４の周縁部の近くに配された環状リングである。やはり好ましくは、環状リングガスケット４６は、外部電極部材３０とバッキングリング３６との間に配される。随意として、界面ゲル４８、及び導電性で且つ熱伝導性のガスケット４６は、上部電極１２の上面とバッキング部材１４の底面との間で重層化することができる。例えば、界面ゲル４８は、導電性で且つ熱伝導性のガスケット４６の上に及び／又は導電性で且つ熱伝導性のガスケット４６の下にあってよい。重層には、２枚以上の導電性で且つ熱伝導性のガスケット４６が含まれてよく、導電性で且つ熱伝導性の各ガスケット４６は、その上に及び／又は下に界面ゲル４８を有してよい。

界面ゲルは、内部電極部材２４の上面２８に対し、所定のパターンでブリッジ領域（領域ＡＡ）の付着領域（図３Ａ及び図３Ｂにおける領域Ａ）内に塗布することができる。一実施例では、ゲル４８は、内部電極部材２４をその中心点Ｃを中心に回転させ、ディスペンサ（例えばチューブ式ディスペンサ）によって、ディスペンサの１つ又は複数の出口を１つの位置に接触させることによって、又は中心点Ｃに相対的な複数の半径方向位置に接触させて１つ又は複数の環状ゾーンを一度に生成することによって付着することができる。別の実施例では、所定のパターンは、該所定のパターンで開口を有するマスクで内部電極部材２４の上部２８を覆うことによって塗布することができる。界面ゲルは、マスクの開口を通して拭く、はけ塗りする、又は吹き付けることによって付着することもできる。マスク材料の例として、ポリイミドベースの材料であるKAPTON（登録商標）、ポリエステルベースの材料であるMYLAR（登録商標）、又はフルオロポリマ樹脂であるTEFLON（登録商標）が挙げられ、これらはいずれも、デュポン社（DU PONT）から入手可能である。

好ましい一実施形態では、界面ゲルは、取り扱いのため、転写シートに挟まれた状態で供給される。好ましくは、転写シートは、デュポン社（DU PONT）によって製造されるTEFLONである。転写シートは、例えば、内部電極部材２４上への界面ゲルの設置を可能にすることが好ましい。界面ゲルは、片面の転写シートを剥ぎ取り、露出された界面ゲルの表面を内部電極部材２４の上面２８にあてがうことによって、上面２８上の付着領域（領域Ａ）に塗布される（図４Ａ及び図４Ｂ）。好ましくは、塗布される界面ゲルの厚さは、約０．０１〜０．０５インチ（約０．２５〜１．３ｍｍ）であり、より好ましくは、約０．０２〜０．０４インチ（約０．５１〜１．０ｍｍ）である。もう片面の転写シート５２が剥ぎ取られ（図５Ａ及び図５Ｂ）、露出された界面ゲル４８の上面に、バッキング板３４の底面３８があてがわれる（図６Ａ及び図６Ｂ）。界面ゲルの表面は、粘着性であってよく、好ましくは、転写シートの剥ぎ取り及び表面上への界面ゲルシートの設置を正確に行うために、工具が使用されてよい。

一実施形態では、界面ゲル４８、及び導電性で且つ熱伝導性のガスケット４６は、上部電極１２の上面とバッキング部材１４の底面との間で重層化することができる。好ましくは、導電性で且つ熱伝導性のガスケット４６の厚さは、約０．００５〜０．０５インチ（約０．１３〜１．３ｍｍ）であり、より好ましくは約０．００８〜０．０２インチ（約０．２０〜０．５１ｍｍ）であり、更により好ましくは約０．０１〜０．０１４インチ（約０．２５〜０．３６ｍｍ）である。例えば、図７Ａは、内部電極部材２４の上面とバッキング板３４の底面３８との間のブリッジ領域ＡＡにおける界面ゲル４８の断面を示している。図７Ｂは、内部電極部材２４の上面とバッキング板３４の底面３８との間のブリッジ領域ＡＡにおける界面ゲル４８及び導電性で且つ熱伝導性のガスケット４６の断面の一例を示している。好ましくは、導電性で且つ熱伝導性のガスケット４６は、中央部分４６ｂを上側部分４６ａと下側部分４６ｃとの間に挟まれたような同軸環状リングの積み重ねを含む。例えば、中央部分４６ｂは、アルミニウムの帯状片であってよく、上側部分４６ａ及び下側部分４６ｃは、炭素を装荷されたシリコーンの帯状片であってよい。好ましくは、導電性で且つ熱伝導性のガスケット４６の圧縮性は限られ、圧縮するためには、界面ゲル４８よりも大幅に強い力を必要とする。界面ゲル４８は、最小の接触力で容易に熱界面を確立できるように、容易に圧縮することが好ましい。好ましくは、界面ゲルの圧縮に伴って、熱抵抗が減少する。例えば、０．００２インチ／分（約０．０５１ｍｍ／分）の圧縮速度で３０％圧縮された厚さ０．０２インチ（約０．５１ｍｍ）の界面ゲルは、約０．０６℃／Ｗの熱抵抗を有することが好ましい。

好ましくは、バッキング板と電極が事前に組み立てられる一実施形態では、上部電極１２とバッキング部材１４とを位置合わせするために、位置合わせ固定具（図８Ａ〜８Ｂ）を使用することができる。やはり好ましくは、内部電極部材２４と内部バッキング板３４とは、押し合わされ、締結具、クランプリング、接着性のエラストマ系接合などによって結合される。シャワーヘッド電極アセンブリは、真空バギング又は真空プレスなどによって界面ゲル下のあらゆる間隙又は空隙を抜き取るため及びプレス荷重を印加するために、位置合わせ固定具内で真空下に置くことができる。板２４／３４が押し合わされると、界面ゲルは、ブリッジ領域（領域ＡＡ）を満たすために側方に広がる。好ましくは、内部電極部材２４の上面２８とバッキング板３４の底面３８との間の隙間８６に跨る界面ゲル４８は、結合されたシャワーヘッド電極アセンブリ内で、厚さが約０．００５〜０．０２インチ（約０．１３〜０．５１ｍｍ）、より好ましくは厚さが約０．００９〜０．０１２インチ（約０．２３〜０．３０ｍｍ）である。

図８Ａ及び図８Ｂは、上部電極１２とバッキング部材１４との間の様々な場所に界面ゲル４８及び導電性で且つ熱伝導性のガスケット４６を配された上部電極１２にバッキング部材１４を結合するための位置合わせ固定具９０の一実施形態を示している。

図８Ａに示された実施形態では、内部電極部材２４などの上部電極１２が、位置合わせ固定具９０の台座１０６上に位置決めされる。随意として、内部電極部材２４は、位置合わせマーク（不図示）などの感知によって台座上に光学的に位置合わせすることができる。位置合わせ固定具９０は、バッキング板３４などのバッキング部材１４の外縁を内部電極部材２４の上へ誘導するための位置合わせフレーム１０８を有することができる。位置合わせ固定具９０のプレス９４は、内部電極部材２４のガイドピン７８及び／又は随意の位置合わせマークがバッキング板３４上の対応するピン挿入穴７６及び／又は随意の位置合わせマークに位置合わせされるようにバッキング板３４を内部電極部材２４の上へ下降させるために、締結穴１０２に通される締結具１００、吸引（不図示）、及び／又は位置合わせピン９６によってバッキング板の上に取り付けることができる。ハンドル９２は、プレス９４を矢印Ｆｚの方向に移動させて、位置合わせされた板どうしを押し合わせるために、自動的に又は手動で操作することができる。

図８Ｂは、界面ゲル４８及び／又は導電性で且つ熱伝導性のガスケット４６を介在させた状態で位置合わせされた板２４／３４を示している。バッキング板３４及び内部電極部材２４のピン位置合わせ穴には、これらの板どうしの位置合わせを補助するために、位置合わせピン９６を挿入することができる。

プレス９４は、２枚の板２４／３４の間のブリッジ領域内に界面ゲル４８及び／又は導電性で且つ熱伝導性のガスケット４６を配された状態でこれらの２枚の板上の位置合わせ穴７６とピン７８とを位置合わせし、位置合わせされたこれらの板どうしを押し合わせることができる。好ましくは、板２４／３４は、界面ゲルを広がらせるために、所定の時間にわたって所定の圧力下で押し合わされる。板は、次いで、締結具、クランプリング、接合などによって結合することができる。例えば、内部電極部材２４の上面２８内の穴７２と位置合わせされるバッキング板３４の締結位置合わせ穴７４には、これらの２枚の板２４／３４を合わせて固定するために、締結具が入れられる（図１Ａ）。随意として、位置合わせされた板がエラストマ系接着剤によって接合される場合は、締結具は省略されてよい。位置合わせ固定具９０のプレス９４は、締結具１００や吸引などを排除することによってバッキング板の上から取り外すことができる。板は、次いで、位置合わせ固定具９０から取り外される。このような一実施形態では、外部電極部材３０及び／又はバッキングリング３６は、板２４／３４が位置合わせ固定具９０から取り外された後に装着される。例えば、板２４／３４は、反応チャンバ内の熱制御板１６、並びに締結具、クランプリング、エラストマ系接合などによって取り付けられた外部バッキングリング３６及び／又は外部電極３０に取り付けることができる。

図８Ａ及び図８Ｂに示された実施形態では、内部電極部材２４が位置合わせ固定具９０の台座１０６上にあり、内具電極部材２４の上方にバッキング板があるが、別の実施形態では、必要に応じてこれらの板の位置を逆転させることができる。好ましくは、チャンバ壁２０２を有するプラズマ反応チャンバ２００内の熱制御板１６に、バッキング板３４が取り付けられ（図８Ｃ）、そのバッキング板３４に内部電極部材２４を位置合わせするために、位置合わせフレーム９０’が使用される。内部電極部材２４は、次いで、締結具、クランプリング、接合などによってバッキング板３４に取り付けられる。好ましくは、外部電極部材３０は、板２４／３４から位置合わせフレーム９０’が取り外された後に装着される。随意として、外部電極部材３０を位置合わせするために、位置合わせフレームが使用されてもよい。

図８Ｄに示された実施形態では、バッキング板３４から位置合わせフレーム９０’が取り外された後に内部電極部材２４をバッキング板３４に固定するために、クランプリング６６が使用される。随意として、バッキング板３４は、内部電極部材２４がその縁端のみでクランプされる場合の位置合わせを保証するため及び中心における熱接触を向上させるために、中心に段差を有する。クランプリング６６は、クランプリング６６の穴７０を通ってバッキング板３４に締結する締結具６８によって、バッキング板３４に固定される。好ましくは、クランプリング６６と内部電極部材２４との間に、プラスチック又はその他の適切な材料の誘電体リング６７が配される。図８Ｄに示された実施形態では、外部電極部材３０は、クランプリング６６、締結具６８、及び内部電極部材２４の外縁部に部分的に重なり、カムロック６４によってバッキング板３４に取り付けられる。このようなカムロック６４は、例えば、参照によって全体を本明細書に組み込まれた２００８年７月７日出願の共同所有の同時係属米国仮特許出願第１２／２１６，５２６号（代理人整理番号第１０１５２９２−０００２０４号）に記載されている。

上述された方法は、界面ゲルをバッキング板３４の底面３８に付着するためにも使用することができる。少なくとも一方の表面に界面ゲルが塗布された後は、パーツの両表面が圧縮下又は静重量下で押し合わされ、締結具、クランプリング、エラストマ系の接着接合などによって結合されるように、パーツどうしを組み合わせることができる。

上部電極とバッキング部材との間に界面ゲル及び／又は導電性で且つ熱伝導性のガスケットを配された電極アセンブリは、プラズマ処理時において、高い動作温度、高い電力密度、及び長いＲＦ時間に持ちこたえることができる。

界面ゲルは、アルミニウム製バッキング板及びシリコン製シャワーヘッドが処理中に熱サイクルに起因して互いに異なる膨張率で熱的に膨張するときに、上部電極１２とバッキング部材１４との間の熱接触を維持する。一般に、上部電極１２とバッキング部材１４とを結合するために使用される、例えばクランプリング又はエラストマ系接着剤などの接合部は、これらの２つのパーツ間において荷重を結合する。しかしながら、接合部が柔らかい（一実施形態にしたがうと、所定のひずみにおけるせん断応力が低い）場合は、これらの２つのパーツは、応力又はダイヤフラム変形を互いに誘発しない。好ましくは、バッキング板及びシャワーヘッドは、表面どうしが擦れないように、２つの合わせ面の非接合区域間に隙間を有する。これらの２つのパーツの熱膨張に差があるとき、ダイヤフラム変形は、バッキング板表面の非接合区域を、シャワーヘッド表面の非接合区域に接触させて、シャワーヘッド表面の非接合区域と擦れ合わせる可能性がある。このような擦れ合いは、一方又は両方の表面から粒子を擦り落とす可能性がある。しかしながら、このような隙間は、熱伝導性が低く、処理時における基板の限界寸法の偏差を抑えるためには、上部電極の温度の制御が求められる。界面ゲルは、板どうしの相対的な側方運動を可能にしつつ、ブリッジ領域内の隙間に跨る熱伝導性の経路を提供する。

界面ゲル４８は、一連のウエハの連続処理時における「最初のウエハによる影響」も抑えられるように、ブリッジ領域８２を通じた熱伝達を向上させ、上部電極１２をより良く制御する。すなわち、「最初のウエハによる影響」とは、最初に処理されるウエハの処理中にシャワーヘッド電極の加熱によって間接的に引き起こされる、後続のウエハの二次的な加熱を言う。具体的には、最初のウエハの処理の完了時において、加熱された処理済みウエハ及びプロセスチャンバの側壁は、上部電極に向けて熱を放射する。上部電極は、すると、間接的に、チャンバ内で処理される後続のウエハに対し、二次的な加熱のメカニズムをもたらす。ウエハ温度の変動は、半導体基板内に高アスペクト比のコンタクトビアをエッチングする際のＣＤ（限界寸法）に影響を及ぼす可能性があるので、システムによって処理される最初のウエハは、システムによって処理される後続のウエハと比べて、所望よりも大きいＣＤ変動を呈するであろう。続いて処理されるウエハは、チャンバ内での温度の安定化ゆえに、最初に処理されるウエハと比べて、異なる且つ／又は小さいＣＤ変動を有するであろう。

ウエハの場所による温度変動及びウエハ対ウエハの温度変動も、ブリッジ領域８２を通じた熱伝達を界面ゲル４８によって向上させることによって好ましく抑えることができる。また、異なる処理ラインにある複数のプラズマエッチングチャンバが所望のプロセス又はスループットのために使用される場合のチャンバ対チャンバの温度整合も、ブリッジ領域８２を通じた熱伝達を向上させることによって好ましく達成することができる。

ウエハの場所による、ウエハ対ウエハの、又はチャンバ対チャンバの、摂氏１度のウエハ温度変動は、３σ（３×標準偏差）で約０．５〜０．１ｎｍ（例えば、０．４ｎｍ／℃〜０．２ｎｍ／℃、又は０．３５ｎｍ／℃〜０．２５ｎｍ／℃）のＣＤ変動の増加を引き起こす。

上述のように、ブリッジ領域８２内に熱伝導性の界面ゲル４８を使用すると、最初のウエハが処理された後、引き続き処理されるウエハの温度は、安定することができるので、続いて処理されるウエハ上の基準点の温度変動は、好ましくは約１０℃未満、より好ましくは約５℃未満であり、したがって、例えば、半導体基板内に高アスペクト比のコンタクトビアをエッチングする場合、ＣＤ変動は、約５ｎｍ（０．５ｎｍ／℃×１０℃）以内に、より好ましくは約３ｎｍ（０．３ｎｍ／℃×１０℃）以内に、最も好ましくは約０．５ｎｍ（０．１ｎｍ／℃×５℃）以内に制御することができる。

メモリの応用では、ＣＤ変動は、３σで４ｎｍ未満であることが望ましい。界面ゲル４８によって提供される、ブリッジ領域８２を通じた熱伝達の向上によって、ＣＤ変動は、好ましくは、ウエハ対ウエハが１ｎｍ未満、チャンバ対チャンバが４ｎｍ未満である。ロジックの応用では、ＣＤ変動は、３σで３ｎｍ未満であることが望ましい。界面ゲル４８によって提供される、ブリッジ領域８２を通じた熱伝達の向上によって、ＣＤ変動は、好ましくは、ウエハ対ウエハが２ｎｍ未満、チャンバ対チャンバが４ｎｍ未満である。

好ましくは、界面ゲル４８は、電極の中心から電極の縁端にかけての温度変化を１０℃未満に、そして方位温度変化を５℃未満に最小限に抑える。新しい又は使用済みのアルミニウム製バッキング部材の使用に起因する電極温度変動は、新しい及び使用済みのアルミニウム製バッキング部材の接触面状態に関係する。界面ゲル４８は、新しい及び使用済みのアルミニウム製バッキング部材によって引き起こされる電極温度変化を約５℃未満に最小限に抑えることができる。また、パーツは、洗浄のために取り外されてよく、各パーツは、このような洗浄後に同じ熱性能を示すことが好ましいとされる。界面ゲル４８は、アルミニウム製バッキング部材の洗浄前と洗浄後との間の熱性能変化を電極温度にして約５℃未満に最小限に抑えることが好ましい。

界面ゲルは、純粋に、低分子量のジメチルシリコーン及び随意の充填剤で処方することができる、又は様々な応用の用件に適合するために、ファイバグラススクリーン（scrim）や金属スクリーンの周囲にマトリクス状に配する、若しくはガラスのミクロビーズ及び／若しくはナノビーズ若しくはその他の材料と混ぜ合わせることができる。好ましくは、界面ゲルは、Ｓｉ−Ｏ主鎖にメチル基を保持したゲルマトリクス材料（シロキサン）を含む。好ましくは、界面ゲルは、Ａｌ₂Ｏ₃ミクロビーズの周囲にマトリクス状に配された低分子量のジメチルシリコーンで処方される。

界面ゲルが熱伝導性で且つ／又は導電性のゲルである場合は、熱伝導性で且つ／又は導電性の充填材料は、熱伝導性で且つ／又は導電性の金属又は金属合金の粒子を含む。プラズマ反応チャンバの不純物感受性環境内での使用に好ましい金属は、アルミニウム合金、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、シリコン、シリコン酸化物、シリコン炭化物、イットリア酸化物（Ｙ₂Ｏ₃）、グラファイト、カーボンナノチューブ、カーボンナノ粒子、シリコン窒化物（ＳｉＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、又は窒化ホウ素（ＢＮ）である。好ましくは、界面ゲルは、容易に圧縮可能であり、接触面の側方変位下で熱接触及び／又は電気接触を維持することができ、高い熱伝導性を有する。熱伝導性は、好ましくは約０．５〜１Ｗ／ｍＫであり、より好ましくは約１〜５Ｗ／ｍＫであり、最も好ましくは少なくとも５Ｗ／ｍＫである。

ブリッジ領域は、電極板２４及びバッキング板３４の向かい合う面２８／３８の表面積の１〜９５％であってよい。例えば、ブリッジ領域は、向かい合う面２８/３８の表面積の１〜５％、５〜１０％、１０〜１５％、１５〜２０％、２０〜３０％、３０〜４０％、４０〜５０％、５０〜６０％、６０〜７０％、７０〜８０％、８０〜９０％、又は９０〜９５％であってよい。向かい合う面２８／３８上のガス通路３２／４４開口は、非ブリッジ領域内にあり、界面ゲルは、ブリッジ領域を熱的に橋渡しする。

やはり好ましくは、バッキング板底面３８は、電極上面２８と平行であり、２つの向かい合う面の間の距離（隙間）は、約±２５μｍ（０．００１インチ）未満で変動する。

バッキング板３４は、例えば、参照によって全体を本明細書に組み込まれた共同所有の米国特許出願公開第２００７／００６８６２９号に記載される任意の適切な締結部材によって、熱制御板１６に取り付けられる。バッキング部材３４は、バッキング部材３４を熱制御板１６に取り付けるために締結部材４２を入れるように適応された複数の穴４０を含む。

実施例
内部電極部材と温度制御されたアルミニウムバッキング板との間に界面ゲル及び導電性で且つ熱伝導性のガスケットを配されたシリコン製上部シャワーヘッド電極に対するウエハのプラズマ処理実行時における温度試験の非限定的な実施例が提示される。界面ゲルは、内部電極部材の中心近くの２つの同心環状ブリッジゾーン内に配され、導電性で且つ熱伝導性の２つの同心環状ガスケットは、外縁部の近くに配された（実施例１）。内部電極部材の中心近くの２つの同心環状ブリッジゾーンは、約ｒ＝１．５インチ（約３．８ｃｍ）及び約ｒ＝３インチ（約７．６ｃｍ）であった。外縁近くの導電性で且つ熱伝導性の２つの同心環状ガスケットは、約ｒ＝４．５インチ（約１１ｃｍ）及び約ｒ＝６．２５インチ（約１６ｃｍ）であった。ブラケットフォトレジストウエハに対して酸化物エッチングが実施された。しかしながら、任意の適切なウエハ処理システムにおける使用に対して任意の特定のタイプのウエハ処理装置又はウエハ処理システムが適応されてよく、非限定例として、デポジション、酸化、エッチング（ドライエッチング、プラズマエッチング、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、磁気強化型反応性イオンエッチング（ＭＥＲＩＥ）、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を含む）などに適応されたものが挙げられる。プラズマ酸化物エッチング試験は、約２５００Ｗと２７ＭＨｚ、及び約３５００Ｗと２ＭＨｚの２つの周波数で底部電極を通して約６ｋＷの総電力を送られて実施された。チャンバ圧力は、約４５ミリトールに維持され、プラズマは、約３００ｓｃｃｍのＡｒ、１８ｓｃｃｍのＣ₄Ｆ₈、及び１９ｓｃｃｍのＯ₂でチャンバに流し込まれたプロセスガスから生成された。上部電極は、約１２０℃の温度に維持され、下部電極は、約２０℃の温度に維持された。プロセス時間は、約５分間であった。導電性で且つ熱伝導性のガスケットは、厚さ０．０１２インチのBergquist Q-pad IIであった。界面ゲルは、厚さ０．０２インチ（約０．５１ｍｍ）のGeltech Lambda Gel COH-4000であった。実施例１のシリコン製上部シャワーヘッド電極を使用した第１回目のプロセス実行では、上部電極の中心から縁端にかけての最大温度差は９．５℃であり、上部電極の中心から中間にかけての電極温度差は、７．７℃であった。図９は、ブランケットフォトレジストウエハに対するプラズマ酸化物エッチングの第１回目の実行時における、上部電極の中心（約ｒ＝１．５インチ（約３．８ｃｍ））、上部電極の中間（約ｒ＝３インチ（約７．６ｃｍ））、及び上部電極の縁端（約ｒ＝５インチ（約１３ｃｍ））の各場所における温度の試験結果を示している。上部電極の平均中心温度は、１７１．７５±０．７５℃であった。酸化物エッチング中に測定された、上部電極の平均中間温度は１６５．３０±０．５℃、平均縁端温度は１６３．５０±０．５℃であった。試験中の第２回目の熱サイクル上でウエハ障害が発生し、プロセス実行がやり直しされた。障害サイクルからのデータは、図には示されたが計算には使用されなかった。

図１０は、実施例１のシャワーヘッド電極アセンブリを使用した連続プロセス実行時における上部電極の中心における温度の再現性を示している。（連続実行時における）中心対中心の最大温度差は、１．７℃であった。第１回目の実行時における上部電極の平均中心温度（「Center」）は、１７１．８５±０．６５℃、第２回目の実行時における平均（「Center 2」）は、１７１．３５±０．５５℃であった。

バッキング板３４は、内部電極部材２４から外された。更なる試験のために、界面ゲル及び導電性で且つ熱伝導性のガスケットは、実施例１で使用されたような新しいゲル材料及びガスケット材料に置き換えられ、シャワーヘッド電極アセンブリは、再び組み立てられた。図１１及び図１２は、新しいゲル材料及びガスケット材料を用いたときの（実施例２）、上部電極の各点及び連続プロセス実行時における上部電極の中心における試験結果をもとにした温度変動を示している。実施例２のシリコン製上部シャワーヘッド電極を使用した第３回目のプロセス実行時において、酸化物エッチング中における上部電極の中心から縁端にかけての最大温度差は１０．１℃、中心から中間にかけての最大温度差は６．８℃であった。平均中心温度（「Center」）は、１６８．８５±０．６５℃であった。上部電極の平均中間温度は１６３．２±０．５０℃、平均縁端温度は１６０．０５±０．６５℃であった。実施例２のシリコン製上部シャワーヘッド電極を使用した第４回目の酸化物エッチングプロセス時において、上部電極の平均中心温度（「Center2」）は１６８．６５±０．６５℃、連続実行時における最大中心温度差は１．５℃であった。表１は、２つの実施例に対する試験結果の幾つかの相違点をまとめたものである。

本明細書において「約」という用語が数値に関連して使用されるときは、その関連の数値は、表示された数値の前後に±１０％の許容範囲を含むことを意図している。ここで使用される用語及び言い回しは、数学的又は幾何学的な正確さを伴って解釈されるのではなく、むしろ、幾何学的専門用語は、その幾何学的な用語及び概念に近い又は類似した意味として解釈される。「一般に」及び「実質的に」などの用語は、関連用語の正確な意味及び概念を内包するとともに、形態、機能、及び／又は意味と一致する合理的な自由裁量の範囲を提供することを意図している。

本発明は、その特定の実施形態に関連して詳細に説明されてきたが、当業者ならば、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく様々な変更及び修正を加えられること、及び均等物を使用できることが明らかである。

Claims (26)

1. プラズマ処理装置内でプラズマを発生させるための複合シャワーヘッド電極アセンブリであって、
   上面、底面、及びそれらの間の第１のガス通路を含むバッキング板であって、前記底面は、ブリッジ領域及び非ブリッジ領域を有し、前記第１のガス通路は、前記プラズマ処理装置の内部にプロセスガスを供給するために非ブリッジ領域内に出口を有する、バッキング板と、
   上面、プラズマ曝露底面、及びそれらの間に伸びて前記第１のガス通路と流体連通している第２のガス通路を有する電極板であって、前記第２のガス通路は、前記電極板の前記上面の非ブリッジ領域内に入口を有する、電極板と、
   前記ブリッジ領域のそれぞれにおいて向き合う面の間に配された界面ゲルであって、前記電極板と前記バッキング板との間に熱接触を確立し、前記電極板と前記バッキング板との熱膨張係数の不一致に起因する温度サイクル中における前記バッキング板に相対的な前記電極板の側方への移動中に前記熱接触を維持する界面ゲルと、
   を備え、前記電極板は、前記移動を可能にするように前記バッキング板に結合された
   複合シャワーヘッド電極アセンブリ。
2. 請求項１に記載の複合シャワーヘッド電極アセンブリであって、
   前記界面ゲルは導電性である複合シャワーヘッド電極アセンブリ。
3. 請求項１に記載の複合シャワーヘッド電極アセンブリであって、
   前記電極板は、前記電極板の外縁に係合して前記電極板を前記バッキング板に弾性的に押し付けるクランプ部材によって前記バッキング板に結合され、前記クランプ部材と前記バッキング板との間には、熱伝導性で且つ導電性のガスケットが配された複合シャワーヘッド電極アセンブリ。
4. 請求項１に記載の複合シャワーヘッド電極アセンブリであって、
   前記電極板は、エラストマ系の接着接合によって前記バッキング板に結合された複合シャワーヘッド電極アセンブリ。
5. 請求項１に記載の複合シャワーヘッド電極アセンブリであって、
   前記バッキング板は、内部バッキング板及び外部バッキングリングを含み、前記外部バッキングリングは、前記内部バッキング板を取り囲み、前記第１のガス通路は、前記内部バッキング板内にあり、随意として前記外部バッキングリング内にあり、
   前記電極板は、前記内部バッキング板に結合された内部シャワーヘッド電極、及び前記外部バッキングリングに結合された外部リング電極を含み、前記第２のガス通路は、前記内部シャワーヘッド電極内にあり、随意として前記外部リング電極内にある
   複合シャワーヘッド電極アセンブリ。
6. 請求項５に記載の複合シャワーヘッド電極アセンブリであって、
   （ａ）前記内部バッキング板及び前記内部シャワーヘッド電極の互いに向き合う面は、互いに平行であり、且つ／又は（ｂ）前記電極板は、単結晶シリコン、多結晶シリコン、グラファイト、若しくはシリコン炭化物であり、前記バッキング板は、アルミニウム、グラファイト、若しくはシリコン炭化物である複合シャワーヘッド電極アセンブリ。
7. 請求項１に記載の複合シャワーヘッド電極アセンブリであって、更に、
   前記電極板表面と前記バッキング板表面との間で少なくとも１つのブリッジ領域内に配された少なくとも１つの熱伝導性で且つ導電性のガスケットを備えた複合シャワーヘッド電極アセンブリ。
8. 請求項７に記載の複合シャワーヘッド電極アセンブリであって、
   前記界面ゲルは、２つの内部ブリッジ領域において、向き合う面の間に第１及び第２の連続的な又は分割されたリングを含み、前記熱伝導性で且つ導電性の少なくとも１つのガスケットは、２つの外部ブリッジ領域において、前記向き合う面の間に第１及び第２の連続的な又は分割されたリングを含む
   複合シャワーヘッド電極アセンブリ。
9. 請求項７に記載の複合シャワーヘッド電極アセンブリであって、
   前記熱伝導性で且つ導電性のガスケットは、異なる物理特性を有する２枚又は３枚以上の積み重ねられた層を含む複合シャワーヘッド電極アセンブリ。
10. 請求項７に記載の複合シャワーヘッド電極アセンブリであって、
    前記界面ゲルの少なくとも一部分、及び前記ガスケットは、前記電極板表面と前記バッキング板表面との間に０．５〜１Ｗ／ｍＫの、１〜５Ｗ／ｍＫの、及び／又は５Ｗ／ｍＫを超える熱伝導性を有する複合シャワーヘッド電極アセンブリ。
11. 請求項１に記載の複合シャワーヘッド電極アセンブリであって、
    前記界面ゲルは、シリコーンベースの複合材料、低分子量のシロキサン、及び熱伝導性充填剤の一様分布、又はこれらの組み合わせを含む複合シャワーヘッド電極アセンブリ。
12. 請求項１１に記載の複合シャワーヘッド電極アセンブリであって、
    前記熱伝導性充填剤は、窒化ホウ素（ＢＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、シリコン、シリコン炭化物、及びこれらの組み合わせの１つである複合シャワーヘッド電極アセンブリ。
13. 請求項１に記載の複合シャワーヘッド電極アセンブリであって、
    前記バッキング板及び前記電極板の前記向き合う面の間のブリッジ領域の隙間距離は、±２５μｍ（０．００１インチ）未満で変動する複合シャワーヘッド電極アセンブリ。
14. 請求項１に記載の複合シャワーヘッド電極アセンブリであって、
    （ａ）前記界面ゲルは、シート材料であり、
    （ｂ）前記ブリッジ領域は、１〜３の、３〜６の、６〜８の、又は８〜１２の、連続的な又は分割された環状ゾーンを含み、
    （ｃ）前記ブリッジ領域は、前記電極板及び前記バッキング板の前記向き合う面の表面積の１〜５％、５〜１０％、１０〜１５％、１５〜２０％、２０〜３０％、３０〜４０％、４０〜５０％、５０〜６０％、６０〜７０％、７０〜８０％、８０〜９０％、又は９０〜９５％を含む
    複合シャワーヘッド電極アセンブリ。
15. プラズマ処理装置のための複合シャワーヘッド電極アセンブリのためのコンポーネントを結合する方法であって、
    電極板の上面に対し、所定のパターンでブリッジ領域内に界面ゲルを付着することであって、前記電極板は、プラズマ曝露底面、及び前記上面と前記底面との間に伸びて非ブリッジ領域内に入口を有する複数のガス通路を有することと、
    バッキング板の底面を前記電極板の前記上面に位置合わせすることであって、前記バッキング板は、上面、及び前記上面と前記底面との間に伸びて非ブリッジ領域内に出口を有する複数のガス通路を有することと、
    クランプ又は接着接合によって前記電極板の前記上面を前記バッキング板の前記底面に取り付けることであって、前記界面ゲルは、前記電極板の前記上面と前記バッキング板の前記底面との間でブリッジ領域内を側方に広がり、前記バッキング板の前記ガス通路は、前記電極板の前記ガス通路と流体連通することと
    を備えた結合方法。
16. 請求項１５に記載の複合シャワーヘッド電極アセンブリのためのコンポーネントを結合する方法であって、
    前記電極板の前記上面を前記バッキング板の前記底面に取り付けることは、更に、
    ネジ及び／又はクランプリングを使用して前記電極板の外縁をクランプし、前記電極を前記バッキング板に弾性的に押し付けることであって、前記クランプリングは、前記クランプリングと前記バッキング板との間に熱伝導性で且つ導電性のガスケットを、そして前記クランプリングと前記電極との間に誘電体リングを有する、こと、並びに／或いは
    エラストマ系の接着接合によって前記電極板を前記バッキング板に接着接合すること、
    を含む方法。
17. 請求項１５に記載の複合シャワーヘッド電極アセンブリのためのコンポーネントを結合する方法であって、
    前記電極板の前記上面に対して前記界面ゲルを付着することは、複数の連続的な又は分割されたリングの形で前記界面ゲルを塗布することを含む方法。
18. 請求項１５に記載の複合シャワーヘッド電極アセンブリのためのコンポーネントを結合する方法であって、
    前記電極板の前記上面に対して前記界面ゲルを付着することは、前記電極板をその中心点を中心に回転させ、ディスペンサによって、前記ディスペンサの出口を、前記回転する電極に、前記中心点に相対的な複数の半径方向位置で接触させて、環状又は半環状のゾーンを堆積させることを含む方法。
19. 請求項１５に記載の複合シャワーヘッド電極アセンブリのためのコンポーネントを結合する方法であって、更に、
    位置合わせ固定具内で、前記界面ゲルを間に介在させた状態で前記バッキング板を前記電極板に押し付けることを備える方法。
20. 請求項１５に記載の複合シャワーヘッド電極アセンブリのためのコンポーネントを結合する方法であって、
    （ａ）前記取り付けることは、更に、前記電極板の前記上面と前記バッキング板の前記底面を、圧縮下で、静重量下で、又は随意として真空バッグ内で大気圧によって押し合わせることによって、前記ブリッジ領域内に前記界面ゲルを着座させることを含み、
    （ｂ）前記電極板は、シリコン、グラファイト、又はシリコン炭化物の板であり、前記バッキング板は、アルミニウム、グラファイト、又はシリコン炭化物の板であり、
    （ｃ）前記電極板の前記上面に対して前記界面ゲルを付着することは、転写シートを使用することを含み、
    （ｄ）前記バッキング板の前記底面を前記界面ゲルにあてがうことは、前記バッキング板の前記底面をあてがう前に前記界面ゲルから転写シートを剥ぎ取ることを含み、且つ／或いは
    （ｅ）前記電極板は、内部シャワーヘッド電極及び外部リング電極を含み、前記バッキング板は、円形内部バッキング板及び外部バッキングリングを含み、前記界面ゲルは、前記内部シャワーヘッド電極と前記内部バッキング板との間及び／又は前記外部リング電極と前記外部バッキング電極との間でブリッジ領域内に配される、方法。
21. 請求項１５に記載の複合シャワーヘッド電極アセンブリのためのコンポーネントを結合する方法であって、更に、
    前記電極板の前記上面と前記バッキング板の前記底面との間で少なくとも１つのブリッジ領域内に熱伝導性で且つ導電性のガスケットを付着することを備える方法。
22. 請求項１５に記載の複合シャワーヘッド電極アセンブリのためのコンポーネントを結合する方法であって、
    前記バッキング板の前記底面を前記電極板の前記上面に位置合わせすることは、更に、位置合わせピン、位置合わせ穴、位置合わせマーク、光センサ、又はこれらの組み合わせを使用することを含み、前記バッキング板及び／又は前記電極板は、前記位置合わせピン、前記位置合わせ穴、及び／又は前記位置合わせマークを含む方法。
23. プラズマ処理装置内で半導体基板を処理する方法であって、
    プラズマ処理装置の反応チャンバ内の基板サポート上に基板を配することと、
    請求項１に記載の複合シャワーヘッド電極アセンブリによって、前記反応チャンバにプロセスガスを導入することと、
    前記反応チャンバ内の前記シャワーヘッド電極アセンブリと前記基板との間で、前記プロセスガスからプラズマを発生させることと、
    前記基板を前記プラズマによって処理することと、
    を備える方法。
24. 請求項２３に記載の方法であって、
    前記処理することは、前記基板をプラズマエッチングすることを含む方法。
25. プラズマ処理装置内でプラズマを発生させるための電極板であって、
    バッキング板の底面に組み付けられる上面、プラズマ曝露底面、及びそれらの間に伸びるガス通路と、
    前記上面上に所定のパターンでブリッジ領域内に配された界面ゲル、及び非ブリッジ領域内に入口を有するガス通路と、
    を備える電極板。
26. 請求項２４に記載の電極板であって、更に、
    前記界面ゲルを覆う転写シート、及び／又は前記電極板の前記上面上で少なくとも１つのブリッジ領域内に配された熱伝導性で且つ導電性のガスケットを備える電極板。

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