JP2022058374A - 処理チャンバ用セラミック被覆石英リッド - Google Patents

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Abstract

【課題】処理チャンバ内での粒子生成を低減する方法及び装置を提供する。【解決手段】処理チャンバ用のリッド２０８は、第１の主要表面２０４と第１の主要表面に向かい合う第２の主要表面２０６を有するカバー部材及びカバー部材を通る中央開口部２０２を含む。中央開口部の内側形状は、第１の直径を有する第１セクション、第２の直径を有する第２セクション及び第３の直径を有する第３セクションを有する。第２セクションは、第１セクションと第３セクションとの間に配設され、かつ、第１セクションと第３セクションとに連結される。第１の直径は、第２セクションからカバー部材の第１の主要表面に向かって徐々に大きくなる。第３の直径は、第２の直径よりも小さい。第１セクションは、軸に対して傾いている内側表面を有する中央開口部と、中央開口部を囲み、カバー部材の第１の主要表面内の閉じられた経路に沿って形成されたトレンチ２１０と、を備える。【選択図】図２Ｂ

Description

［０００１］ 本開示の実装は概して、半導体処理システムに関する。より具体的には、本開示の実装は、半導体処理システムで使用するためのリッドに関する。
［０００２］ 集積回路は、単一チップ上に数百万個もの構成要素（例えば、トランジスタ、コンデンサ及び抵抗）が搭載される複雑なデバイスへと進化を遂げている。チップ設計の進化には、より迅速な回路及びより高い回路密度が継続的に必要とされる。より高い回路密度に対する要求には、必然的に集積回路部品の寸法の縮小が伴う。
［０００３］ 集積回路構成要素の寸法が小さく（例えば、サブミクロン単位の寸法に）なるにつれて、汚染物質は半導体製造プロセス中の欠陥形成を引き起こしうるため、汚染物質低減の重要性が増す。例えば、エッチングプロセスでは、エッチングプロセス中に生成されうるポリマーなどの副生成物は、半導体基板上に形成される集積回路及び構造を汚染する粒状物質源になりうる。
［０００４］ 半導体材料処理の分野では、例えば、基板上への様々な材料のエッチング及び化学気相堆積（ＣＶＤ）のために、真空処理チャンバを含む半導体材料処理装置が使用される。これらのプロセスの一部は、このような処理チャンバ内で、水素プラズマなど腐食性や浸食性のある処理ガスやプラズマを利用する。このような処理チャンバ内では、処理された基盤の粒子汚染を最小限にすることが必要になる。また、このようなガスやプラズマに曝露されたときには、化学薬品による腐食に耐性のある装置などの、プラズマに曝露された構成要素が必要になる。
［０００５］ 本開示の実装には、処理チャンバ内での粒子生成を低減するために利用される方法及び装置が含まれる。一実装では、基板処理チャンバ用のリッドが用意される。リッドは、第１の表面と第１の表面に向かい合う第２の表面を有するカバー部材、カバー部材を通る中央開口部を含み、中央開口部の内側形状は、第１の直径を有する第１セクション、第２の直径を有する第２セクション、及び第３の直径を有する第３セクションを有し、第２の直径は第１の直径と第３の直径との間にあり、第１の直径は第２セクションからカバー部材の第１の表面に向かって大きくなり、トレンチは第１の表面内の閉じられた経路に沿って形成され、そのトレンチの内側表面内に形成された凹部を有する。
［０００６］ 別の実装では、処理チャンバが提供される。処理チャンバは、本体、本体内に配設された基板支持体アセンブリ、及び本体をカバーするリッドを含む。リッドは、第１の表面と第１の表面に向かい合う第２の表面を有するプレート、そのプレートを通る中央開口部を含み、中央開口部の一部は第１の表面に向かって大きくなる内径、及び第１の表面に形成されるトレンチを有する。処理チャンバはまた、中央開口部内に配設され、中央開口部の内径に適合する形状にテーパー処理されたフランジを有するガス結合インサートを含む。
［０００７］ 更に別の実装でも、処理チャンバ内の粒子の発生を減少させるための方法が提供される。この方法は、上面及び上面に平行な底面を有するチャンバリッドであって、中央開口部を有し、中央開口部の上部は上面に向かって徐々に大きくなる内径を有するチャンバリッドを提供すること、チャンバリッドの底面をビードブラストすること、チャンバリッドの底面にセラミックを含む酸化イットリウム又は酸化物を含むイットリウムを含む被覆を堆積すること、中央開口部の内径に適合するように成形された外表面を有するスペーサリングを中央開口部内に配設すること、並びに、スペーサリング上にガス結合インサートを配設することを含み、ガス結合インサートは、ガス結合インサートの底部に形成された孔を通る複数の軸を有する円筒中空本体で、更にガス結合インサートは、円筒中空本体の外表面から外向きに延在する円錐形フランジを有し、円錐形フランジは中央開口部の内径に適合するように成形されている。
［０００８］ 上述の本開示の特徴を詳細に理解しうるように、上記で簡単に要約された本開示のより具体的な説明が、実装を参照することによって得られ、一部の実装は、付随する図面に例示されている。
本開示の一実装による処理チャンバの概略断面図である。 本開示の一実装によるリッドの上面図である。 図２ＡのラインＡ－Ａに沿って切り取られたリッドの概略断面図である。 図２Ｂの円Ｂの拡大断面図である。 本開示の一実装によるスペーサリングの上面図である。 図３ＡのラインＡ－Ａに沿って切り取られたスペーサリングの概略断面図である。 図３Ａのスペーサリングの斜視図である。 リッドの中央開口部内に配置されたガス結合インサートを示す図２Ｃの拡大断面図である。
［００１７］ しかしながら、本開示は他の等しく有効な実装も許容しうるため、添付の図面は、本開示の典型的な実装のみを示しており、したがって、本発明の範囲を限定すると見なすべきではないことに留意されたい。
［００１８］ 理解を容易にするために、図に共通する同一の要素を指し示すために、可能な場合には、同一の参照番号を使用した。
［００１９］ 図１は、本開示の実装による処理チャンバ１００の概略断面図である。処理チャンバ１００は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）処理チャンバ、又はカリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， Ｉｎｃ．，から入手可能なＤＰＮ ＨＤ処理チャンバなどのプラズマ処理チャンバであってよい。処理チャンバ１００は、一般的にモジュラーシステム（図示せず）のマルチチャンバの一部として採用されている種類の、全自動半導体プラズマ処理チャンバになりうる。図１に示すように、処理チャンバ１００は本体１１５、リッド１０８、及び本体１１５内に配設された基板支持体アセンブリ１０７を含む。本体１１５、リッド１０８及び基板支持体アセンブリ１０７は、実質的に処理空間１１０を画定する。処理空間１１０は、１２インチ（３００ｍｍ）、１８インチ（４５０ｍｍ）までの公称直径、又はその他の直径を有する基板１２０を収容するように構成されうる。
［００２０］ 処理チャンバ１００は、プラズマ電源１０２及び整合ネットワーク（ｍａｔｃｈｉｎｇ ｎｅｔｗｏｒｋ）１０１を含む。プラズマ電源１０２及び整合ネットワーク１０１は、発電装置と通信を行う。発電装置は、本体１１５に配設された第１エンクロージャ１１１内に収容されうる。プラズマ電源１０２及び整合ネットワーク１０１は、一般的に約１２ＭＨｚから約１３．５ＭＨｚの範囲の周波数で動作する。必要であれば、プラズマ電源１０２は最大６０ＭＨｚで動作しうる。様々な実装で、プラズマ電源１０２は、約０．１ｋＷから約５ｋＷの範囲の電力で動作しうる。誘導コイル１０４、１０６は、本体１１５と第１エンクロージャ１１１との間に配設された第２エンクロージャ１１３内に配置されうる。プラズマ電源１０２が印加されると、誘導コイル１０４、１０６は、処理空間１１０内のガスからプラズマを形成することができるＲＦ電界を処理空間１１０内に生成する。プラズマは、基板１２０上にプラズマ処理を実行するために使用することができる。
［００２１］ リッド１０８はカバー部材を含むが、これはガス結合インサート１１４を受容するように適合された中央開口部を有するプレートであってもよい。ガス結合インサート１１４は、円筒中空本体の底部に形成された孔（図４に示す）を通る複数の軸を有する、円筒中空本体を含みうる。ガスコネクタ１５６は、リッド１０８上に配設されうる。処理ガス（図示せず）は、ガス結合インサート１１４の孔を通るようにガスコネクタ１５６に誘導され、これらの孔は、処理空間１１０内に一様に制御されたガス流分布をもたらす。リッド１０８の更なる詳細は、図２Ａ～図２Ｃに関連して説明される。
［００２２］ 本体１１５内にある処理空間１１０は、非処理空間１１７と流体連通している。非処理空間１１７は、スロットルバルブ１１９と流体連通している。スロットルバルブ１１９は、ターボポンプ１１６と粗引きポンプ１２６を含みうる排気システムと連通し、これらはすべてスロットルバルブ１１９と流体連通している。排気ガスは、スロットルバルブ１１９から、ターボポンプ１１６と粗引きポンプ１２６を順次経由して流れ出る。動作中、プラズマ源ガスは処理空間１１０に供給され、処理副生成物は処理空間１１０からスロットルバルブ１１９と排気システム１３１を経由して排出される。
［００２３］ 基板入口１１２は、処理チャンバ１００からの基板１２０の出し入れを容易にするため、本体１１５に形成されている。基板支持体アセンブリ１０７は、処理の間、基板１２０を支持するため本体１１５内に配設されている。基板支持体アセンブリ１０７は、導電性で処理バイアス電極として機能しうる基板支持体アセンブリ１０７の少なくとも一部を備える、機械的チャック又は静電チャックであってもよい。流体導管１２４は、温度を所望の範囲内に保持するため、基板支持体アセンブリ１０７に連結されてもよい。基板支持体アセンブリ１０７上に配設される基板は、基板支持体アセンブリ１０７への基板の移送、基板支持体アセンブリ１０７からの基板の移送を容易にするため、複数のリフトピン（図示せず）によって昇降されうる。
［００２４］ シャドウリング１５０は、基板支持体アセンブリ１０７の外周領域に外接するエッジリング１５２に隣接して配設されうる。エッジリング１５２は、エッジリング１５２とシャドウリング１５０との間の空洞１６１を画定するように成形される。空洞１６１は、基板の斜面又は裏側に残留膜層を堆積し形成するのではなく、プラズマが基板の斜面（ｂｅｖｅｌ）から離れる方向に流れ、処理チャンバから空洞１６１を通って粗引きポンプ１２６まで送出できるようにする制約された流路を画定する。
［００２５］ コントローラ１９０は、中央処理装置（ＣＰＵ）１９２、メモリ１９４、及び処理シーケンスを制御し、処理チャンバ１００内のガス流とそこで行われるプラズマ処理を調整するように利用される支持体回路１９６を含む。ＣＰＵ１９２は、工業環境で使用することができる汎用コンピュータプロセッサの任意の形態であってもよい。以下で説明されるエッチング処理などのソフトウェアルーチンは、ランダムアクセスメモリ、読み出し専用メモリ、フロッピー若しくはハードディスクドライブ、又はデジタルストレージの他の形態などのメモリ１９４に記憶することができる。サポート回路１９６は、従来、ＣＰＵ１９２に連結され、キャッシュ、クロック回路、入出力システム、電源などを含みうる。コントローラ１９０と処理チャンバ１００の様々な他の構成要素との間の双方向通信は、信号バス１９８と総称される多数の信号ケーブルを経由して処理される。その一部を図１に図解する。
［００２６］ 基板１２０は、基板支持体アセンブリ１０７に連結される整合ネットワーク１２１を経由して、ＲＦバイアス電源１２２からＲＦ電力を供給することによって、付勢されうる。ＲＦバイアス電源１２２によって供給されるＲＦ電力は、１００ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚの範囲内、例えば、１００ｋＨｚ～２ＭＨｚの範囲内にありうる。プラズマ電源１０２と基板ＲＦバイアス電源１２２は、コントローラ１９０によって独立に制御されうる。
［００２７］ 図２Ａは、本開示の一実装によるチャンバリッド２０８の上面図である。リッド２０８は、図１に示すリッド１０８の代わりに使用されうる。図２Ｂは、図２ＡのラインＡ－Ａに沿って切り取られたリッド２０８概略断面図である。リッド２０８、真空処理用の処理チャンバ１００内に閉鎖環境を提供するため、図１の本体１１５の上方に密閉するように配設される。リッド２０８は、本体１１５の一部に着脱可能に連結されうる。リッド２０８は、処理チャンバ１００が構成される処理チャンバ１００又はプロセスに応じて、図２Ｂに示されたようなプレート、又はドームとして成形されうる。図２Ａに示すように、リッド２０８は中央開口部２０２を有する平坦な円形プレートである。トレンチ２１０は、リッド２０８の第１の表面２０４内の閉じられた経路に沿って形成されうる。図４でより詳細に説明されるように、トレンチ２１０は、上方クランプ４２０と下方クランプ４２２ａ、４２２ｂのペアを固定するサイズのフランジ２１１を形成するように成形されてもよい。上方クランプ４２０と下方クランプ４２２ａ、４２２ｂは共に、リッド２０８に対して所定の場所に、ガスコネクタ１５６とガス結合インサート１１４を固定する。
［００２８］ 図２Ｂを参照すると、リッド２０８は、平面になりうる第１の表面２０４と、同様に平面になりうる第２の表面２０６を有する。第１の表面２０６は、第２の表面２０４に向かい合っている。第１の表面２０４は直径“Ｄ１”を有し、第２の表面２０６は直径“Ｄ２”を有する。３００ｍｍ基板に関しては、直径“Ｄ１”は約１９インチ～約２４インチに、直径“Ｄ２”は約１８インチ～約２３インチになりうる。リッド２０８は、第１の表面２０４の直径“Ｄ１”が、第２の表面２０６の直径“Ｄ２”よりも大きくなるように、リッド２０８の外周に形成されるノッチ２１２を有しうる。ノッチ２１２は厚み“Ｔ”を有し、トレンチ２１０は厚み“Ｔ”よりも大きい深さ“Ｔ１”を有しうる。トレンチ２１０の深さ“Ｔ１”は、リッド２０８の厚み“Ｔ２”よりも小さい。深さ“Ｔ１”は、約０．７インチ～約１．２インチになりうる。深さ“Ｔ２”は、約１インチ～約１．５インチになりうる。
［００２９］ リッド２０８は、石英やサファイヤなどの様々な透明な材料から形成されうる。一実装では、リッド２０８は火炎研磨された石英から作られ、約２オングストローム～約１５０オングストロームの間の平均表面粗さ、例えば、約５オングストローム～約５０オングストロームの間の表面粗さを有しうる。代替的には、リッド２０８の第２の表面２０６のみが火炎研磨される。別の実装では、リッド２０８は非火炎研磨石英から作られる。どちらの場合でも、リッド２０８は、基板の処理中にＨ２ガスから形成されるプラズマなどの水素含有プラズマからリッド２０８を保護するため、セラミックを含む酸化イットリウム又は酸化物を含む他のイットリウムなど、セラミック被覆２１４で被覆されてもよい。セラミック被覆２１４は、リッド２０８の第２の表面２０６上に被覆されうる。必要であれば、セラミック被覆は、リッド２０８の露出した表面、又はリッド２０８の全表面に適用されうる。
［００３０］ 一実装では、リッド２０８はセラミック被覆で全体が被覆される。一実装では、セラミック被覆２１４は第２の表面２０６に一様に被覆され、直径“Ｄ３”を有する。直径“Ｄ３”は、約１７インチ～約２２インチになりうる。セラミック被覆２１４の直径“Ｄ３”は、第２の表面２０６の直径“Ｄ２”よりもわずかに小さく、セラミック被覆２１４が、第２の表面２０６の周辺領域２１６に触れる他のチャンバ構成要素と干渉しないように、第２の表面２０６の周囲の周辺領域２１６をセラミック被覆２１４から離している。一実装では、周辺領域２１６の幅は、第２の表面２０６のエッジから測って１インチになっている。セラミック被覆２１４は、中央開口部２０２には達しない。
［００３１］ セラミック被覆２１４は、プラズマ溶射技術などの熱溶射技術を利用して適用される。熱溶射技術は、材料（例えば、セラミック粉末）を噴霧形状に溶解、気化、イオン化、又は放出して、機械的、熱的、又は化学的な粘着処理によって、第２の表面２０６上での被覆形成を促進する方法で、リッド２０８の第２の表面２０６に材料を吹き付けることができる。熱溶射又はプラズマ溶射されたセラミック被覆は、約０．００１インチ～約０．１００インチの厚さ、例えば、約０．００５インチ～約０．０５０インチの厚さ、約０．０１０インチ±０．００１インチの厚さを有しうる。リッド２０８が非火炎研磨石英から作られている場合には、第２の表面２０６は被覆前に、例えばビードブラストによって粗面化されることがある。第２の表面２０６の粗面化は、リッド２０８へのセラミック被覆２１４の粘着を高めるように、第２の表面２０６を活性化させる役割を果たしうる。リッド２０８が火炎研磨石英から作られている場合には、第２の表面２０６へのセラミック被覆の粘着を高めるため、第２の表面２０６にセラミック被覆を堆積した後、第２の表面２０６をビードブラストによって粗面化してもよい。
［００３２］ 本開示で示されている他の実装と組み合わせることができる一実装では、セラミック被覆２１４は、焼成前のセラミック粉末Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、及びＺｒＯ２から作られる高機能材料（ＨＰＭ）である。例示的な一実施例では、セラミック被覆２１４は、約４５ｍｏｌ％～約１００ｍｏｌ％の範囲内のＹ２Ｏ３、約０ｍｏｌ％～約５５ｍｏｌ％の範囲内のＺｒＯ２、及び約０ｍｏｌ％～約１０ｍｏｌ％のＡｌ２Ｏ３で形成されうる。例示的な一実施例では、セラミック被覆２１４は、約３０ｍｏｌ％～６０ｍｏｌ％の範囲内のＹ２Ｏ３、約０ｍｏｌ％～約２０ｍｏｌ％の範囲内のＺｒＯ２、及び約３０ｍｏｌ％～約６０ｍｏｌ％の範囲内のＡｌ２Ｏ３で形成されうる。
［００３３］ 本開示で示されている他の実装と組み合わせることができる一実装では、セラミック被覆２１４は少なくとも化合物ＹｘＺｒｙＡｌｚＯからなる。セラミック被覆２１４は、その厚みに対して段階的な組成を有しうる。例示的な一実施例では、セラミック被覆２１４は、約４０ｍｏｌ％から約８５ｍｏｌ％まで、例えば、約５０ｍｏｌ％から約７５ｍｏｌ％まで段階的に変化するモル濃度を有するＹ２Ｏ３、約５ｍｏｌ％から約６０ｍｏｌ％まで、例えば、約１０ｍｏｌ％から約３０ｍｏｌ％まで段階的に変化するモル濃度を有するＺｒＯ２、及び、約５ｍｏｌ％から約５０ｍｏｌ％まで、例えば、約１０ｍｏｌ％から約３０ｍｏｌ％まで段階的に変化するモル濃度を有するＡｌ２Ｏ３を含みうる。別の例示的な実施例では、セラミック被覆２１４は、約５５ｍｏｌ％から約６５ｍｏｌ％まで段階的に変化するモル濃度を有するＹ２Ｏ３、約１０ｍｏｌ％から約２５ｍｏｌ％まで段階的に変化するモル濃度を有するＺｒＯ２、及び、約１０ｍｏｌ％から約２０ｍｏｌ％まで段階的に変化するモル濃度を有するＡｌ２Ｏ３を含みうる。更に別の例示的な実施例では、セラミック被覆２１４は、約５５ｍｏｌ％から約６５ｍｏｌ％まで段階的に変化するモル濃度を有するＹ２Ｏ３、約２０ｍｏｌ％から約２５ｍｏｌ％まで段階的に変化するモル濃度を有するＺｒＯ２、及び、約５ｍｏｌ％から約１０ｍｏｌ％まで段階的に変化するモル濃度を有するＡｌ２Ｏ３を含みうる。本開示で示されている他の実装と組み合わせることができる一実装では、セラミック被覆２１４は少なくとも化合物ＹｘＺｒｙＡｌｚＯからなる。セラミック被覆２１４は、その厚みに対して段階的な組成を有しうる。例示的な一実施例では、セラミック被覆２１４は、約４０ｍｏｌ％から約８５ｍｏｌ％まで、例えば、約５０ｍｏｌ％から約７５ｍｏｌ％まで段階的に変化するモル濃度を有するＹ２Ｏ３、約５ｍｏｌ％から約６０ｍｏｌ％まで、例えば、約１０ｍｏｌ％から約３０ｍｏｌ％まで段階的に変化するモル濃度を有するＺｒＯ２、及び、約５ｍｏｌ％から約５０ｍｏｌ％まで、例えば、約１０ｍｏｌ％から約３０ｍｏｌ％まで段階的に変化するモル濃度を有するＡｌ２Ｏ３を含みうる。別の例示的な実施例では、セラミック被覆２１４は、約５５ｍｏｌ％から約６５ｍｏｌ％まで段階的に変化するモル濃度を有するＹ２Ｏ３、約１０ｍｏｌ％から約２５ｍｏｌ％まで段階的に変化するモル濃度を有するＺｒＯ２、及び、約１０ｍｏｌ％から約２０ｍｏｌ％まで段階的に変化するモル濃度を有するＡｌ２Ｏ３を含みうる。更に別の例示的な実施例では、セラミック被覆２１４は、約５５ｍｏｌ％から約６５ｍｏｌ％まで段階的に変化するモル濃度を有するＹ２Ｏ３、約２０ｍｏｌ％から約２５ｍｏｌ％まで段階的に変化するモル濃度を有するＺｒＯ２、及び、約５ｍｏｌ％から約１０ｍｏｌ％まで段階的に変化するモル濃度を有するＡｌ２Ｏ３を含みうる。
［００３４］ 本開示で示されている他の実装と組み合わせることができる一実装では、セラミック被覆２１４は、Ｙ４Ａｌ２Ｏ９と固溶体Ｙ２－ｘＺｒｘＯ３（Ｙ２Ｏ３－ＺｒＯ２固溶体）の化合物からなるＨＰＭ材料である。例示的な一実施例では、ＨＰＭセラミックは７７％のＹ２Ｏ３、１５％のＺｒＯ２、及び８％のＡｌ２Ｏ３を含む。別の例示的な実施例では、ＨＰＭセラミックは６３％のＹ２Ｏ３、２３％のＺｒＯ２、及び１４％のＡｌ２Ｏ３を含む。更に別の例示的な実施例では、ＨＰＭセラミックは５５％のＹ２Ｏ３、２０％のＺｒＯ２、及び２５％のＡｌ２Ｏ３を含む。相対百分率はモル比であってもよい。例えば、ＨＰＭセラミックは７７％のＹ２Ｏ３、１５％のＺｒＯ２、及び８％のＡｌ２Ｏ３を含む。ＨＰＭ材料に関しては、これらのセラミック粉末が他の配分で使用されることもある。セラミック被覆２１４は、Ｈ２の化学的性質の下での高い耐腐食性、低空隙率、及び耐食性の大幅な改善をもたらす。本明細書に記載されている百分率又はモル比は、用途に応じて変化しうると考えられている。
［００３５］ 図２Ｃは、図Ｂの円Ｂの拡大断面図である。図２Ｃに示したように、中央開口部２０２の内部形状は、内径の異なる３つの部分に分割されうる。すなわち、上部２２２、底部２２６、並びに上部２２２と底部２２６に挟まれた中間部２２４の３つである。上部２２２は、上部２２２の内側表面２２８が、 リッド２０８を垂直に通る中心軸“Ｃ１”に対して、角“θ”だけ傾いた方向に沿って延在するように、上向きに広がっている。角“θ”は、約３０°から約６０°の間で、例えば、４５°度であってもよい。リッド２０８は、この広がった形状の結果として、中央開口部２０２の上部２２２の周囲にフランジ２１１を形成する。図４に関連して以下で更に詳細に説明するように、上部２２２は、ガス結合インサート１１４の円錐形又はテーパー処理された形状の、フランジ４１４に適合するように成形されている。
［００３６］ 上部２２２は、中間部２２４の内径“Ｄ５”からリッド２０８の第１の表面２０４に向かって徐々に大きくなる内径“Ｄ４”を有する。底部２２６は、中間部２２４の内径“Ｄ５”よりも相対的に小さい内径“Ｄ６”を有する。３００ｍｍ基板では、内径“Ｄ４”は約１．７インチ～約２．５インチとなりうる。内径“Ｄ５”は、約１．４インチ～約１．８インチとなりうる。内径“Ｄ６”は、約１．２インチ～約１．６インチとなりうる。上部２２２は深さ“Ｔ３”を有し、一方、中間部２２４は深さ“Ｔ３”よりも大きい又は小さい深さ“Ｔ４”を有しうる。深さ“Ｔ３”は、約０．１５インチ～約０．４インチとなりうる。深さ“Ｔ４”は、約０．３インチ～約０．５インチとなりうる。底部２２６のコーナー２４２、２４４は丸みを帯びていてもよい。
［００３７］ トレンチ２１０は、リッド２０８の第１の表面２０４の閉じられた経路に沿って形成される。トレンチ２１０は、環状又は他の任意の閉じられたループパターンであってもよい。トレンチ２１０は、中心軸“Ｃ１”に平行な内側表面２３０を有しうる。トレンチ２１０は、内側表面２３０と中央開口部２０２との間に壁を画定する。トレンチ２１０は、上部２２２の深さ“Ｔ３”よりも大きい深さ“Ｔ５”を有しうる。深さ“Ｔ５”は、深さ“Ｔ３”と“Ｔ４”の和より小さくなりうる。深さ“Ｔ５”は、約０．４インチ～約０．８インチになりうる。
［００３８］ ノッチ又は凹部２３４は、トレンチ２１０の内側表面２３０に形成されうる。ノッチ又は凹部２３４は、内側表面２３０の一部が、トレンチ２１０の底面２３６に対して、約１５°～約４５°の範囲の角度“β”となる、例えば約３０°の角度となる方向に沿って延在するように傾斜されうる。第１の表面２０４の一部を形成するトレンチ２１０の内側エッジ２３２、２３３は丸みを帯びていてもよい。同様に、トレンチ２１０の底部コーナー２３８、２４０も丸みを帯びていてもよい。
［００３９］ トレンチ２１０は、内径“Ｄ７”及び、内径“Ｄ７”よりも大きい外径“Ｄ８”を有しうる。ノッチ又は凹部２３４内にある内側表面２３０の一部は、トレンチ２１０の内径“Ｄ７”よりも小さい直径“Ｄ９”を有する。直径“Ｄ９”は、上部２２２の内径“Ｄ４”よりも相対的に大きい。内径“Ｄ７”は、約２．６インチ～約３．５インチになりうる。外径“Ｄ８”は、約４インチ～約５．５インチになりうる。直径“Ｄ９”は、約２．２インチ～約３．２インチになりうる。
［００４０］ 図３Ａは、本開示の一実装によるスペーサリングの上面図である。図３Ｂは、図３ＡのラインＡ－Ａに沿って切り取られたスペーサリング３０２の概略断面図である。図３Ｃは、図３Ａのスペーサリング３０２の斜視図である。スペーサリング３０２は、図１に描かれたリッド１０８とガス結合インサート１１４との間に着脱可能に配置されうる。スペーサリング３０２は、ガス結合インサート１１４の露出面に適用されるセラミック被覆がリッド１０８と擦れ合わないようにしているが、そうでない場合には、処理チャンバを汚染する粒子が発生しうる。図３Ａに示したように、スペーサリング３０２は、ガス結合インサート１１４（図１）の一部を通過できるサイズにされた中央開口部３０４を有する。スペーサリング３０２は、スペーサリング３０２を垂直に通る中心軸“Ｃ２”を有する。スペーサリング３０２は、リッド２０８と同軸上にある。
［００４１］ スペーサリング３０２の内側表面３０６は、上部２２２（図２Ｃ）の形状の輪郭に実質的に従う。一実装では、スペーサリング３０２は、図３Ｃに示したように、中空の円錐台形状を有する。スペーサリング３０２は、重力又は任意の好適な機械的方法によって、リッド２０８の上部２２２に載るようにサイズ調整されうる。スペーサリング３０２がリッド２０８の上部２２２に配設されると、次にガス結合インサート１１４（図１）がスペーサリング３０２の上に配設される。その後、ガスコネクタ１５６（図１）は、ガス結合インサート１１４をリッド２０８の中央開口部２０２に固定するため、リッド２０８上に配設される。
［００４２］ スペーサリング３０２の外側表面３０８は、スペーサリング３０２の上面３１０に対して角度“α”となる方向に引き延ばされうる。角度“α”は約３０°～６０°の間で、例えば、約４５°となる。スペーサリング３０２は高さ“Ｈ”を有してもよく、この高さは図２Ｃに描かれている上部２２２の深さ“Ｔ３”に実質的に対応する。スペーサリング３０２は、約０．０２０インチ～約０．１インチの間の、例えば約０．０４５インチの厚み“Ｔ”を有しうる。スペーサリング３０２は、上面３１０の端面から測って、外径“Ｄ１０”を有しうる。外径“Ｄ１０”は、図２Ｃに描かれているリッド２０８の上部２２２の内径“Ｄ４”に対応しうる。
［００４３］ スペースリング３０２は、ポリイミド、エラストマ、或いは優れた機械的特性と耐熱性を有する他の好適な材料から作られうる。
［００４４］ 図４は、リッド２０８の中央開口部２０２内に配設されたガス結合インサート１１４を示す、図２Ｃの拡大断面図である。ガス結合インサート１１４は、円筒中空本体の側壁４０６の周囲に形成された複数の貫通孔を有する円筒中空本体であってもよい。ガス結合インサート１１４はまた、円筒中空本体の底部４１０に形成された複数の軸貫通孔４０８を有してもよい。スペーサリング３０２は、リッド２０８とガス結合インサート１１４との間に挿入される。
［００４５］ ガス結合インサート１１４は、円筒中空本体の外側表面４１６から外向きに延在する円錐形又はテーパー処理された形状のフランジ４１４を有しうる。円錐形又はテーパー処理された形状のフランジ４１４は、ガス結合インサート１１４の上端の周囲に配設されうる。円錐形又はテーパー処理された形状のフランジ４１４は、上部２２２の形状の輪郭に実質的に従う。上述のセラミック被覆２１４などのセラミック被覆は、円錐形又はテーパー処理された形状のフランジ４１４の露出面上に配設されうる。
［００４６］ ガス結合インサート１１４がリッド２０８の中央開口部２０２内に配設されると、円錐形又はテーパー処理された形状のフランジ４１４は、重力又は任意の好適な機械的方法によって、スペーサリング３０２の内側表面３０６に載せられ、円筒中空本体の残りの部分はスペーサリング３０２の底部から突き出した状態になる。円錐形又はテーパー処理された形状のフランジ４１４の下の円筒中空本体の一部は、中間部２２４と底部２２６を通って、リッド２０８の第２の表面２０６より先の下方まで延在する。
［００４７］ ガスコネクタ１５６は、リッド２０８上に配設される。ガスコネクタ１５６は、トレンチ２１０を完全にカバーすることなく、ガス結合インサート１１４の上面４１８と第１の表面２０４の一部を放射状にカバーする。図２Ｂ及び図２Ｃに関連して上述されているように、トレンチ２１０は、中央開口部２０２の上部２２２の周囲にフランジ２１１を提供するように成形されている。トレンチ２１０は、下方フランジ４２２ａ、４２２ｂのペアを受容する。特に、トレンチ２１０は、上方フランジ４２０と下方フランジ４２２ａ、４２２ｂのペアを固定するため、フランジ２１１を使用する。上方フランジ４２０と下方フランジ４２２ａ、４２２ｂのペアは、ネジ又は他の好適な機械的手段によって連結されうる。上方フランジ４２０は、ガスコネクタ１５６を収納するように成形されている。したがって、上方クランプ４２０と下方クランプ４２２ａ、４２２ｂは、フランジ２１１を使用することにより、リッド２０８に対して、ガスコネクタ１５６とガス結合インサート１１４を所定の位置に固定する。処理中には、処理チャンバの圧力低下によりガスコネクタ１５６を吸い込み、これらの部品を所定の場所に更に保持する。処理源のガス（図示せず）は、ガス注入口４１２を経由してガスコネクタ１５６に導入され、次に円筒中空本体へ導入される。処理ガスは、ガス結合インサート１１４の貫通孔４０４及び軸貫通孔４０８を通って流れ、これにより、処理空間１１０（図１）内に一様に制御されたガス流分布をもたらす。
［００４８］ 要約すると、本開示の実装は、半導体処理システムで使用されるリッドの改善をもたらす。ガス結合インサート１１４の円錐形又はテーパー処理された形状のフランジ４１４、及びこれに対応するリッド２０８の上部の広がった形状により、ガス結合インサート１１４とリッド２０８との接触を滑らかにすることができる。リッド２０８の中央開口部２０２内にはハードアングル（ｈａｒｄ ａｎｇｌｅ）は存在しないため、ガス結合インサート１１４の保守、設置、又は除去中に、ガス結合インサート１１４及び／又はリッド２０８の望ましくないチッピング及び亀裂は最小限に抑制されるか回避される。ガス供給インサートのセラミック被覆がチャンバリッドと擦れ合わないようにするため、ポリイミドから作られたスペーサリングがチャンバリッドとガス供給インサートとの間に配設される。その結果、粒子による汚染源と考えられている、円錐形又はテーパー処理された形状のフランジ４１４とリッド２０８との間の接触面が、スペーサリング３０２によって緩衝されるため、ガス結合インサート１１４とリッド２０８との界面での粒子の発生は大幅に低減される。
［００４９］ 以上の記述は本開示の実装を対象としているが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく本開示の他の実装及び更なる実装が考案されてよく、本開示の範囲は、下記の特許請求の範囲によって決定される。
１００ 処理チャンバ
１０１ 整合ネットワーク
１０２ プラズマ電源
１０４ 誘導コイル
１０６ 誘導コイル
１０７ 基板支持体アセンブリ
１０８ リッド
１１０ 処理空間
１１１ 第１エンクロージャ
１１２ 基板入口ポート
１１３ 第２エンクロージャ
１１４ ガス結合インサート
１１５ 本体
１１６ ターボポンプ
１１７ 非処理空間
１１９ スロットルバルブ
１２０ 基板
１２１ 整合ネットワーク
１２２ ＲＦバイアス電源
１２４ 流体導管
１２６ 粗引きポンプ
１３１ 排気システム
１５０ シャドウリング
１５２ エッジリング
１５６ ガスコネクタ
１６１ 空洞
１９０ コントローラ
１９２ ＣＰＵ
１９４ メモリ
１９６ サポート回路
１９８ 信号バス
２０２ 中央開口部
２０４ 第１の主要表面
２０６ 第２の主要表面
２０８ リッド
２１０ トレンチ
２１１ フランジ
２１２ ノッチ
２１４ セラミック被覆
２１６ 周辺領域
２２２ 上部
２２４ 中間部
２２６ 底部
２２８ 内側表面
２３０ 内側表面
２３２ 内側エッジ
２３３ 内側エッジ
２３４ 凹部
２３６ 底面
２３８ 底部コーナー
２４０ 底部コーナー
２４２ コーナー
２４４ コーナー
３０２ スペーサリング
３０４ 中央開口部
３０６ 内側表面
３０８ 外側表面
３１０ 上面
４０４ 孔
４０６ 側壁
４０８ 孔
４１２ ガス注入口
４１４ テーパー処理されたフランジ
４１６ 外側表面
４１８ 上方表面
４２０ 上方クランプ
４２０ａ 下方クランプ
４２０ｂ 下方クランプ
４２２ａ 下方クランプ
４２２ｂ 下方クランプ
［００４９］ 以上の記述は本開示の実装を対象としているが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく本開示の他の実装及び更なる実装が考案されてよく、本開示の範囲は、下記の特許請求の範囲によって決定される。
また、本願は以下に記載する態様を含む。
（態様１）
第１の表面と第１の表面に向かい合う 第２の表面を有するカバー部材と、
前記カバー部材を通る中央開口部であって、前記中央開口部の内側形状は、第１の直径を有する第１セクション、第２の直径を有する第２セクション、及び第３の直径を有する第３セクションを有し、前記第２セクションは前記第１セクションと前記第３セクションとの間に配設され、また、前記第１の直径は第２セクションから前記カバー部材の前記第１の表面に向かって徐々に大きくなり、前記第１セクションは前記中央開口部の軸に対して傾いている内側表面を有する、中央開口部と、
前記第１の表面内の閉じられた経路に沿って形成されたトレンチであって、その内側表面内に形成された凹部を有するトレンチと
を備える、基板処理チャンバのためのリッド。
（態様２）
前記第１セクションの前記内側表面の角度は約３０°～約６０°の間である、態様１に記載のリッド。
（態様３）
前記凹部は前記トレンチの底面に対して、約１５°～約４５°の範囲の角度となる方向に沿って延在する傾斜を有する、態様１に記載のリッド。
（態様４）
前記カバー部材は火炎研磨石英から作られている、態様１に記載のリッド。
（態様５）
前記カバー部材は石英から作られ、前記カバー部材の前記第２の表面は火炎研磨されている、態様１に記載のリッド。
（態様６）
前記カバー部材の前記第２の表面は、セラミックを含む酸化イットリウム又は酸化物を含むイットリウムを含む被覆を有する、態様５に記載のリッド。
（態様７）
前記カバー部材の前記第２の表面は、約２オングストローム～約１５０オングストロームの間の平均表面粗さを有する、態様５に記載のリッド。
（態様８）
前記カバー部材は非火炎研磨石英から作られている、態様１に記載のリッド。
（態様９）
前記カバー部材の前記第２の表面は、セラミックを含む酸化イットリウム又は酸化物を含むイットリウムを含む被覆を有する、態様８に記載のリッド。
（態様１０）
本体と、
前記本体内に配設される基板支持体アセンブリと、
前記本体をカバーするリッドであって、
第１の表面と前記第１の表面と向かい合う第２の表面とを有するプレート
前記プレートを通る中央開口部であって、前記中央開口部の一部は前記第１の表面に向かって大きくなる内径を有する中央開口部
前記第１の表面に形成されるトレンチ
を備えるリッドと、
中央開口部内に配設され、前記中央開口部の前記内径に適合する形状にテーパー処理されたフランジを有するガス結合インサートと、
前記リッドと前記ガス結合インサートとの間の界面に配設され、前記リッドと前記ガス結合インサートとの間の前記界面に適合する形状を有するスペーサリングと
を備える、処理チャンバ。
（態様１１）
前記トレンチは、前記トレンチの内側表面に形成された凹部を有する、態様１０に記載の処理チャンバ。
（態様１２）
前記凹部は、前記内側表面の一部が、前記トレンチの底面に対して、約１５°～約４５°の範囲の角度となる方向に沿って延在するように傾斜されている、態様１１に記載の処理チャンバ。
（態様１３）
前記プレートは火炎研磨石英から作られており、前記プレートの前記第２の表面はセラミックを含む酸化イットリウム又は酸化物を含むイットリウムを含む被覆を有する、態様１０に記載の処理チャンバ。
（態様１４）
前記プレートの前記第２の表面は、約２オングストローム～約１５０オングストロームの間の平均表面粗さを有する、態様１０に記載の処理チャンバ。
（態様１５）
前記プレートは非火炎研磨石英から作られており、前記プレートの前記第２の表面はセラミックを含む酸化イットリウム又は酸化物を含むイットリウムを含む被覆を有する、態様１０に記載の処理チャンバ。

Claims (15)

  1. 第１の表面と第１の表面に向かい合う 第２の表面を有するカバー部材と、
    前記カバー部材を通る中央開口部であって、前記中央開口部の内側形状は、第１の直径を有する第１セクション、第２の直径を有する第２セクション、及び第３の直径を有する第３セクションを有し、前記第２セクションは前記第１セクションと前記第３セクションとの間に配設され、また、前記第１の直径は第２セクションから前記カバー部材の前記第１の表面に向かって徐々に大きくなり、前記第１セクションは前記中央開口部の軸に対して傾いている内側表面を有する、中央開口部と、
    前記第１の表面内の閉じられた経路に沿って形成されたトレンチであって、その内側表面内に形成された凹部を有するトレンチと
    を備える、基板処理チャンバのためのリッド。
  2. 前記第１セクションの前記内側表面の角度は約３０°～約６０°の間である、請求項１に記載のリッド。
  3. 前記凹部は前記トレンチの底面に対して、約１５°～約４５°の範囲の角度となる方向に沿って延在する傾斜を有する、請求項１に記載のリッド。
  4. 前記カバー部材は火炎研磨石英から作られている、請求項１に記載のリッド。
  5. 前記カバー部材は石英から作られ、前記カバー部材の前記第２の表面は火炎研磨されている、請求項１に記載のリッド。
  6. 前記カバー部材の前記第２の表面は、セラミックを含む酸化イットリウム又は酸化物を含むイットリウムを含む被覆を有する、請求項５に記載のリッド。
  7. 前記カバー部材の前記第２の表面は、約２オングストローム～約１５０オングストロームの間の平均表面粗さを有する、請求項５に記載のリッド。
  8. 前記カバー部材は非火炎研磨石英から作られている、請求項１に記載のリッド。
  9. 前記カバー部材の前記第２の表面は、セラミックを含む酸化イットリウム又は酸化物を含むイットリウムを含む被覆を有する、請求項８に記載のリッド。
  10. 本体と、
    前記本体内に配設される基板支持体アセンブリと、
    前記本体をカバーするリッドであって、
    第１の表面と前記第１の表面と向かい合う第２の表面とを有するプレート
    前記プレートを通る中央開口部であって、前記中央開口部の一部は前記第１の表面に向かって大きくなる内径を有する中央開口部
    前記第１の表面に形成されるトレンチ
    を備えるリッドと、
    中央開口部内に配設され、前記中央開口部の前記内径に適合する形状にテーパー処理されたフランジを有するガス結合インサートと、
    前記リッドと前記ガス結合インサートとの間の界面に配設され、前記リッドと前記ガス結合インサートとの間の前記界面に適合する形状を有するスペーサリングと
    を備える、処理チャンバ。
  11. 前記トレンチは、前記トレンチの内側表面に形成された凹部を有する、請求項１０に記載の処理チャンバ。
  12. 前記凹部は、前記内側表面の一部が、前記トレンチの底面に対して、約１５°～約４５°の範囲の角度となる方向に沿って延在するように傾斜されている、請求項１１に記載の処理チャンバ。
  13. 前記プレートは火炎研磨石英から作られており、前記プレートの前記第２の表面はセラミックを含む酸化イットリウム又は酸化物を含むイットリウムを含む被覆を有する、請求項１０に記載の処理チャンバ。
  14. 前記プレートの前記第２の表面は、約２オングストローム～約１５０オングストロームの間の平均表面粗さを有する、請求項１０に記載の処理チャンバ。
  15. 前記プレートは非火炎研磨石英から作られており、前記プレートの前記第２の表面はセラミックを含む酸化イットリウム又は酸化物を含むイットリウムを含む被覆を有する、請求項１０に記載の処理チャンバ。
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