JP2014515561A5

JP2014515561A5 -

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Publication number: JP2014515561A5
Application number: JP2014513540A
Authority: JP
Filing date: 2012-05-16
Publication date: 2015-06-25
Anticipated expiration: 2032-05-16

Description

３００ｍｍウエハを処理するよう設計されたチャンバにおいて、下側プレート２７０は、ウエハよりも広く、真空シール面３１４は、チャンバ２４０の上部の対応するシール面と係合する。例えば、下側プレート２７０は、約２０インチの直径、中央部分３０６における約１．５インチの厚さ、および、外側部分３０８における約０．８インチの厚さを有してよく、ガス孔３１０は、約０．０４インチの直径を有すると共に下側プレート２７０の中心から約５インチに配置された３２個のガス孔を含む内側の列と、約０．０４インチの直径を有すると共に下側プレート２７０の中心から約６．５インチに配置された３２個のガス孔を含む外側の列とを含む２つのガス孔列に配列されており、シール面３１４は、下面３０２の段３２０に配置され、段３２０は、約０．４インチの深さおよび約１．２インチの幅を有する。

３００ｍｍウエハを処理するために、上側プレート２８０は、下側プレート２７０と結合するような寸法を有しており、下側プレート２７０のガス孔３１０への供給を行う複数の半径方向ガス流路４１０を備える。例えば、上側プレート２８０は、約０．１２５インチの直径を有すると共に４５°ごとに配置された８つの半径方向ガス流路４１０と、約０．１２５インチの直径を有すると共に上側プレート２８０の中心から約５．７５インチに配置された８つの軸方向ガス流路４１２と、約１．７インチの幅および約０．０１５ないし０．０２インチの深さを有する環状プレナム４１４と、環状プレナム４１４を囲む内側Ｏ−リング溝４１６および外側Ｏ−リング溝４１８とを備えてよい。処理要件に応じて、下側プレート２７０は、任意の所望のパターンに配置され任意の所望の形状および寸法を有する６４個より多いまたは少ないガス孔など、異なる構成のガス孔３１０を備えてもよい。

プロセスガスをガス流路４１０に供給するために、上側プレート２８０は、ガス接続取り付けブロックを取り付けるための取り付け穴を備える。取り付け穴は、８対の軸方向の取り付け穴４２０と、８対の半径方向の取り付け穴４２２とを含む。穴４２０は、約０．４インチの直径を有し、上側プレート２８０の上面４０２の外縁から約０．５インチに配置され、上側プレート２８０を通って下面４０４まで伸びる。取り付け穴４２２は、約０．３５インチの直径を有し、上側プレート２８０の外周４０８の平坦な取り付け面４２４に配置され、穴４２０内に伸びる。各対の取り付け穴４２０、４２２の中心は、約１インチ離間されている。上側プレート２８０および下側プレート２７０は、高純度アルミナで製造されることが好ましく、下側プレート２７０の下面は、真空シール面３１４を除いて下面全体を覆う高純度イットリアのコーティングを備える。

カバープレート７０４および下部リング７０６は、ステンレス鋼などの耐腐食性金属材料またはポリマ材料で製造されることが好ましく、電子ビーム溶接など適切な製造処理によって下部リング７０６にシールされうる。カバープレートおよび／または下部リングの内面および／または外面は、シリコンコーティングなどの保護材料で被覆されうる。好ましいシリコンコーティングは、ペンシルベニア州ベルフォントのＳｉｌｃｏＴｅｋ社から入手可能な化学蒸着（ＣＶＤ）多層シリコンコーティング「ＳＩＬＣＯＬＬＯＹ１０００」である。適切なＣＶＤシリコンコーティングの詳細については、米国特許第７，０７０，８３３号に記載されており、その開示は参照により本明細書に組み込まれる。シャワーヘッドおよびガス流入口構成のサイズに応じて寸法は変わりうるが、好ましい実施形態では、下部リング７０６の流路７２０／７２２／７２４は、約０．１インチの幅および約０．３２インチの高さを有してよく、ガス流出口７０２は、約１０．４インチの半径上に配置されてよい。カバープレート７０４は、下部リングの流路よりもやや広く、各流路の上にある凹部内にはまり込む。例えば、第１、第２、および、第３の部分７１４／７１６／７１８は、約０．０３インチの厚さおよび約０．１２インチの幅を有してよい。図７Ｃに示すように、カバーリング７０４の第３の部分７１８の端部７３６は、内側に曲げられ、丸い端部７３８を備えてよい。丸い端部７３８は、約０．３２インチの直径を有してよく、ガス流出口７０２を形成する開口部は、丸い端部７３８の中心に配置され、約０．１９インチの直径を有してよい。

具体的な実施形態を参照しつつ、プロセスガスを高速に切り替えるよう動作可能なプラズマ処理装置について詳細に説明したが、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく、様々な変更および変形を行い、等価物を用いることが可能であることは、当業者にとって明らかである。
本発明は、たとえば、以下のような態様で実現することもできる。

適用例１：
基板支持体に支持された半導体基板にプラズマエッチングを施す誘導結合プラズマ処理装置用のセラミックシャワーヘッドにプロセスガスを供給するために用いるガス供給システムであって、前記セラミックシャワーヘッドは、その外周から内向きに伸びる複数の半径方向ガス流入口を備え、前記ガス供給システムは、
前記セラミックシャワーヘッドに取り付けられるよう適合された複数のガス接続ブロックであって、前記複数のブロックの各々のガス流出口は、前記セラミックシャワーヘッドの前記複数のガス流入口の内の対応する１つに流体連通する、複数のガス接続ブロックと、
均一な断面で等しい長さの複数の流路と、前記複数の流路の下流端に流体連通する複数のガス流出口とを有するガスリングであって、前記複数のガス流出口の各々は、前記複数のガス接続ブロックの内の対応する１つと係合する取り付け面に配置されると共に、前記複数のガス接続ブロックの内の対応するブロックのガス流入口に流体連通する、ガスリングと、
を備える、ガス供給システム。

適用例２：
適用例１のガス供給システムであって、前記ガスリングは、８つのガス流出口を備え、前記複数の流路は、前記ガスリングの長さの約半分にわたって伸びる第１の流路と、前記第１の流路の下流端に中点が接続された２つの第２の流路と、前記第２の流路の下流端に中点が接続された４つの第３の流路とを備える、ガス供給システム。

適用例３：
適用例２のガス供給システムであって、前記ガスリングは、内部に前記複数の流路を備えた下部リングと、前記複数の流路を覆うカバープレートと、を備える、ガス供給システム。

適用例４：
適用例２のガス供給システムであって、前記ガスリングは、前記第１の流路の中点に接続された１つのガス流入口を備える、ガス供給システム。

適用例５：
適用例４のガス供給システムであって、前記複数のガス流出口は、前記ガスリングの中心から半径約１０ないし１１インチの位置に配置され、前記複数のガス接続ブロックの各々は、前記複数のガス接続ブロックを前記ガスリングに取り付ける複数の留め具を受け入れるよう適合された２つの取り付け穴を備え、前記取り付け穴は、約１インチ離間されて配置されている、ガス供給システム。

適用例６：
適用例３のガス供給システムであって、前記カバープレートおよび下部リングは、ステンレス鋼またはポリマ材料で製造される、ガス供給システム。

適用例７：
適用例１のガス供給システムであって、前記ガスリングは、外周にガス流入口を備え、前記ガス流入口から１８０°の位置に２つの自由端を備える、ガス供給システム。

適用例８：
適用例７のガス供給システムであって、前記自由端は、前記ガスリングを前記シャワーヘッドに取り付ける際に前記リングの前記自由端が広がるのを制限する広がり制限部によって接続される、ガス供給システム。

適用例９：
適用例１のガス供給システムであって、前記ガスリングは長方形の断面を有し、前記複数のガス流路は長方形の断面を有し、前記カバープレートは、約０．０３インチの厚さを有し、前記下部リングの上面にある凹部内に配置され、前記第３の部分の自由端に丸い端部を備え、前記丸い端部は、約０．３２インチの直径を有し、前記丸い端部の中心に貫通孔を備え、前記貫通孔は、約０．１９インチの直径を有する、ガス供給システム。

適用例１０：
適用例１のガス供給システムであって、前記ガス接続ブロックの前記ガス流出口は、前記シャワーヘッドの外周と係合する垂直取り付け面に配置され、第１および第２の穴が、前記ガス流出口の両側に前記垂直取り付け面を通して伸び、第１および第２の段付きねじが、前記穴内に移動可能に取り付けられ、前記段付きねじは、前記シャワーヘッドの取り付け穴に取り付けられた留め具と係合する端部を有する、ガス供給システム。

適用例１１：
適用例１０のガス供給システムであって、前記ガス接続ブロックの前記ガス流入口は、前記ガスリングの上面に係合する水平取り付け面に配置され、第１および第２の取り付け穴が、前記水平取り付け面を通して伸び、前記取り付け穴内のねじが、前記ガス接続ブロックを前記ガスリングに取り付ける、ガス供給システム。

適用例１２：
適用例１１のガス供給システムであって、前記水平取り付け面は、Ｏ−リング溝を備え、前記Ｏ−リング溝内のＯ−リングが、前記ガス接続ブロックの前記ガス流入口の周りにシールを提供する、ガス供給システム。

適用例１３：
適用例１２のガス供給システムであって、前記垂直取り付け面は、Ｏ−リング溝を備え、前記Ｏ−リング溝内のＯ−リングが、前記ガス接続ブロックの前記ガス流出口の周りにシールを提供する、ガス供給システム。

適用例１４：
適用例９のガス供給システムであって、前記下部リングの前記複数の流路は、約０．１インチの幅および約０．３２インチの高さを有し、前記下部リングの前記上面は、前記カバーを収容する凹部を備え、前記凹部は、前記複数の流路に沿って約０．１２インチの幅を有する、ガス供給システム。

適用例１５：
適用例１のガス供給システムをシャワーヘッドに取り付ける方法であって、前記複数のガス接続ブロックの前記複数のガス流出口が前記シャワーヘッドの前記外周の複数のガス流入口と整列するように前記シャワーヘッドの周りに前記ガスリングを配置する工程と、前記ガスリングを前記シャワーヘッドに固定する工程と、を備える、方法。

適用例１６：
適用例１５の方法であって、前記配置する工程は、前記ガスリングの自由端を開く工程と、前記シャワーヘッドを囲むように前記ガスリングを垂直に嵌める工程とを含み、前記固定する工程は、前記自由端を閉じる工程と、前記ガスリングが前記シャワーヘッドの周りの適切な位置に保持されるように、前記自由端の間に取り付けられた広がり制限部を締める工程とを含む、方法。

適用例１７：
適用例１６の方法であって、前記固定する工程は、さらに、水平の穴を備えた垂直の留め具を前記シャワーヘッドの上面の取り付け穴に配置する工程と、前記ガス接続ブロックの穴に取り付けられた水平の段付きねじを、前記垂直の留め具の前記水平の穴に入るように、前記シャワーヘッドの外周にある水平の取り付け穴内に摺動させる工程とを含む、方法。

Claims

基板支持体に支持された半導体基板にプラズマエッチングを施す誘導結合プラズマ処理装置用のセラミックシャワーヘッドにプロセスガスを供給するために用いるガス供給システムであって、前記セラミックシャワーヘッドは、その外周から内向きに伸びる複数の半径方向ガス流入口を備え、前記ガス供給システムは、
前記セラミックシャワーヘッドに取り付けられるよう適合された複数のガス接続ブロックであって、前記複数のブロックの各々のガス流出口は、前記セラミックシャワーヘッドの前記複数のガス流入口の内の対応する１つに流体連通する、複数のガス接続ブロックと、
均一な断面で等しい長さの複数の流路と、前記複数の流路の下流端に流体連通する複数のガス流出口とを有するガスリングであって、前記複数のガス流出口の各々は、前記複数のガス接続ブロックの内の対応する１つと係合する取り付け面に配置されると共に、前記複数のガス接続ブロックの内の対応するブロックのガス流入口に流体連通する、ガスリングと、
を備える、ガス供給システム。
請求項１に記載のガス供給システムであって、前記ガスリングは、８つのガス流出口を備え、前記複数の流路は、前記ガスリングの長さの約半分にわたって伸びる第１の流路と、前記第１の流路の下流端に中点が接続された２つの第２の流路と、前記第２の流路の下流端に中点が接続された４つの第３の流路とを備える、ガス供給システム。
請求項２に記載のガス供給システムであって、前記ガスリングは、内部に前記複数の流路を備えた下部リングと、前記複数の流路を覆うカバープレートと、を備える、ガス供給システム。
請求項２に記載のガス供給システムであって、前記ガスリングは、前記第１の流路の中点に接続された１つのガス流入口を備える、ガス供給システム。
請求項４に記載のガス供給システムであって、前記複数のガス流出口は、前記ガスリングの中心から半径約１０ないし１１インチの位置に配置され、前記複数のガス接続ブロックの各々は、前記複数のガス接続ブロックを前記ガスリングに取り付ける複数の留め具を受け入れるよう適合された２つの取り付け穴を備え、前記取り付け穴は、約１インチ離間されて配置されている、ガス供給システム。
請求項３に記載のガス供給システムであって、前記カバープレートおよび下部リングは、ステンレス鋼またはポリマ材料で製造される、ガス供給システム。
請求項１に記載のガス供給システムであって、前記ガスリングは、外周にガス流入口を備え、前記ガス流入口から１８０°の位置に２つの自由端を備える、ガス供給システム。
請求項７に記載のガス供給システムであって、前記自由端は、前記ガスリングを前記シャワーヘッドに取り付ける際に前記リングの前記自由端が広がるのを制限する広がり制限部によって接続される、ガス供給システム。
請求項３に記載のガス供給システムであって、前記ガスリングは長方形の断面を有し、前記複数のガス流路は長方形の断面を有し、前記カバープレートは、約０．０３インチの厚さを有し、前記下部リングの上面にある凹部内に配置され、前記第３の部分の自由端に丸い端部を備え、前記丸い端部は、約０．３２インチの直径を有し、前記丸い端部の中心に貫通孔を備え、前記貫通孔は、約０．１９インチの直径を有する、ガス供給システム。
請求項１に記載のガス供給システムであって、前記ガス接続ブロックの前記ガス流出口は、前記シャワーヘッドの外周と係合する垂直取り付け面に配置され、第１および第２の穴が、前記ガス流出口の両側に前記垂直取り付け面を通して伸び、第１および第２の段付きねじが、前記穴内に移動可能に取り付けられ、前記段付きねじは、前記シャワーヘッドの取り付け穴に取り付けられた留め具と係合する端部を有する、ガス供給システム。
請求項１０に記載のガス供給システムであって、前記ガス接続ブロックの前記ガス流入口は、前記ガスリングの上面に係合する水平取り付け面に配置され、第１および第２の取り付け穴が、前記水平取り付け面を通して伸び、前記取り付け穴内のねじが、前記ガス接続ブロックを前記ガスリングに取り付ける、ガス供給システム。
請求項１１に記載のガス供給システムであって、前記水平取り付け面は、Ｏ−リング溝を備え、前記Ｏ−リング溝内のＯ−リングが、前記ガス接続ブロックの前記ガス流入口の周りにシールを提供する、ガス供給システム。
請求項１２に記載のガス供給システムであって、前記垂直取り付け面は、Ｏ−リング溝を備え、前記Ｏ−リング溝内のＯ−リングが、前記ガス接続ブロックの前記ガス流出口の周りにシールを提供する、ガス供給システム。
請求項９に記載のガス供給システムであって、前記下部リングの前記複数の流路は、約０．１インチの幅および約０．３２インチの高さを有し、前記下部リングの前記上面は、前記カバーを収容する凹部を備え、前記凹部は、前記複数の流路に沿って約０．１２インチの幅を有する、ガス供給システム。
請求項１に記載のガス供給システムをシャワーヘッドに取り付ける方法であって、前記複数のガス接続ブロックの前記複数のガス流出口が前記シャワーヘッドの前記外周の複数のガス流入口と整列するように前記シャワーヘッドの周りに前記ガスリングを配置する工程と、前記ガスリングを前記シャワーヘッドに固定する工程と、を備える、方法。
請求項１５に記載の方法であって、前記配置する工程は、前記ガスリングの自由端を開く工程と、前記シャワーヘッドを囲むように前記ガスリングを垂直に嵌める工程とを含み、前記固定する工程は、前記自由端を閉じる工程と、前記ガスリングが前記シャワーヘッドの周りの適切な位置に保持されるように、前記自由端の間に取り付けられた広がり制限部を締める工程とを含む、方法。
請求項１６に記載の方法であって、前記固定する工程は、さらに、水平の穴を備えた垂直の留め具を前記シャワーヘッドの上面の取り付け穴に配置する工程と、前記ガス接続ブロックの穴に取り付けられた水平の段付きねじを、前記垂直の留め具の前記水平の穴に入るように、前記シャワーヘッドの外周にある水平の取り付け穴内に摺動させる工程とを含む、方法。