JP2022501501A - プラズマ処理チャンバのための熱伝導スペーサ - Google Patents

Abstract

本開示の態様は、プラズマ処理チャンバのリッドアセンブリ内で使用するための熱伝導スペーサに関する。１つの実施態様では、プラズマ処理チャンバは、チャンバ本体と、チャンバ本体に接続され処理空間を画定するリッドアセンブリとを含む。リッドアセンブリは、チャンバ本体に接続されるバッキング板と、ディフューザーを通して形成された複数のガス開口部を有するディフューザーとを含む。リッドアセンブリはまた、ディフューザーからバッキング板まで熱を伝達するためにバッキング板とディフューザーとの間に配置された熱伝導スペーサも含む。プラズマ処理チャンバは、処理空間内に配置された基板支持体を含む。【選択図】図５Ａ

Description

［０００１］本開示の態様は、概して、基板処理のためのシステム及び装置に関する。より具体的には、本開示の態様は、プラズマ処理チャンバのリッドアセンブリ内で使用するための熱伝導スペーサに関する。

［０００２］薄膜を基板上に堆積させ、電子デバイスを形成するために、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）のようなプラズマ処理が採用されうる。技術が進歩するにつれて、基板上に形成されるデバイスの形状寸法及び構造は、複雑さを増し続けている。

［０００３］加えて、より大きなディスプレイやソーラーパネルのような電子デバイスの需要も増大し続け、よって、そのようなデバイスを製造するために使用される基板のサイズも拡大し続けている。したがって、均一性及び所望の膜特性を達成するというますます困難な要求を満たすために、大面積ＰＥＣＶＤプロセスなどの製造プロセスは、進歩し続けなければならない。

［０００４］大面積ＰＥＣＶＤ処理が直面する１つの課題は、プラズマ処理チャンバ内のプラズマの不均一性である。熱などの種々の要因及び要素によって、プラズマ処理チャンバ内のプラズマが、基板のエッジに近接する領域で曲がってしまう可能性がある。このようにプラズマが曲がってしまうと、基板の処理が不均一になる。

［０００５］もう１つの課題は、洗浄速度に関連した非効率性である。洗浄速度が低いほど、処理チャンバの構成要素を洗浄するためにより長い時間を要することになり、歩留まり、動作コスト、及び効率に影響を及ぼす。

［０００６］したがって、プラズマ処理チャンバ内で実行される堆積プロセスの均一性の改善を容易にし、プラズマ処理チャンバの洗浄速度の改善を容易にする装置が必要とされている。

［０００７］本開示は、概して、プラズマ処理のための装置に関する。より具体的には、本開示は、低い洗浄速度を助長しつつ、処理中に基板の表面にわたってプラズマの均一性を提供するための装置に関する。

［０００８］１つの実施態様では、プラズマ処理チャンバは、チャンバ本体と、そのチャンバ本体に接続され処理空間（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｖｏｌｕｍｅ）を画定するリッドアセンブリとを含む。リッドアセンブリは、チャンバ本体に接続されるバッキング板と、ディフューザーを通して形成された複数のガス開口部を有するディフューザーとを含む。リッドアセンブリはまた、ディフューザーからバッキング板まで熱を伝達するためにバッキング板とディフューザーとの間に配置された熱伝導スペーサも含む。プラズマ処理チャンバは、処理空間内に配置された基板支持体を含む。

［０００９］１つの実施態様では、プラズマ処理チャンバのためのリッドアセンブリは、バッキング板と、ディフューザーを通して形成された複数のガス開口部を有するディフューザーとを含む。リッドアセンブリはまた、ディフューザーからバッキング板まで熱を伝達するためにバッキング板とディフューザーとの間に配置された熱伝導スペーサも含む。

［００１０］１つの実施態様では、プラズマ処理チャンバのためのバッキング板装置は、上面及び底面を有するバッキング板を含む。バッキング板装置はまた、バッキング板の底面から突出する１つ又は複数の突出部を有する熱伝導スペーサを含む。熱伝導スペーサは、本体を形成するために、バッキング板と一体的に形成される。

［００１１］本開示の上述の特徴を詳細に理解できるように、上記で簡単に要約されている本開示のより詳細な説明が、実施形態を参照することによって得られ、それらの実施形態の一部が添付図面に示される。しかし、添付図面は例示的な実施形態のみを示すものであり、したがって、本開示の範囲を限定すると見なされるべきではなく、その他の等しく有効な実施形態も許容されうることに留意されたい。

［００１２］１つの実施態様によるプラズマ処理チャンバの概略断面図である。 ［００１３］１つの実施態様によるリッドアセンブリの概略分解斜視図である。 ［００１４］１つの実施態様によるリッドアセンブリの概略分解斜視図である。 ［００１５］１つの実施態様によるリッドアセンブリの概略分解斜視図である。 ［００１６］１つの実施態様によるリッドアセンブリの概略分解斜視図である。 ［００１７］１つの実施態様による、図５Ａに示すリッドアセンブリの斜視断面図である。 ［００１８］１つの実施態様による、図５Ａに示すリッドアセンブリの概略断面図である。

［００１９］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。１つの実施形態の要素及び特徴は、更なる記述がなくとも、他の実施形態に有益に組み込まれうると想定される。

［００２０］本開示は、概して、基板を処理するための装置及び方法に関する。１つの態様では、チャンバ本体、及びプラズマ処理チャンバ内に処理空間を画定するためのリッドアセンブリを含むプラズマ処理チャンバが提供される。リッドアセンブリは、バッキング板と、ディフューザーと、バッキング板とディフューザーとの間に配置され、これらに接続された熱伝導スペーサとを含む。基板支持体はまた、処理空間内に配置される。熱伝導スペーサは、ディフューザーからバッキング板まで熱を伝達するために使用される。したがって、熱伝導スペーサは、ディフューザーの上面と直接接触し、熱伝導スペーサは、熱伝導材料から形成されるか、又は熱伝導材料を含む。熱伝導スペーサは、長方形の断面を有し、熱伝導スペーサの幅は、ディフューザーの厚さに等しいか、ディフューザーの厚さより大きいか、又はディフューザーの厚さより小さい。プラズマ処理チャンバは、リッドアセンブリに接続されたＲＦ電源と、リッドアセンブリを通して処理空間と流体連結するガス源及び遠隔プラズマ源とを更に含む。

［００２１］本明細書に記載の態様は、任意の種類の堆積プロセスと共に使用することができ、基板プラズマ処理チャンバのための使用に限定されない。本明細書に記載の態様は、様々な種類、形状、及びサイズのマスク及び基板で使用されうる。更に、基板は、いかなる特定のサイズ又は形状にも限定されない。１つの態様では、「基板」という用語は、例えば、フラットパネルディスプレイの製造に使用されるガラス又はポリマー基板などの、任意の多角形、正方形、長方形、湾曲、又は円形若しくは非円形の被加工物を指す。

［００２２］以下の説明では、「ガス（複数可）」という用語は、特に記載されない限り、互換的に使用され、１つ又は複数の前駆体、反応物、触媒、キャリアガス、パージガス、洗浄ガス、廃出物、これらの組み合わせ、並びに任意の他の流体を指す。

［００２３］本明細書で開示される態様は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社の一部門であるＡＫＴから入手可能なＰＥＣＶＤシステムなどの大面積基板を処理するように構成されたＰＥＣＶＤシステムを参照して、以下に例示的に記載される。しかしながら、これらの実施形態は、エッチングシステム、他の化学気相堆積システム、及び円形基板を処理するように構成されたこれらのシステムを含む、処理チャンバ内にガスを分配することが望ましい任意の他のシステムといった、他のシステム構成において有用性を有すると理解すべきである。

［００２４］図１は、１つの実施態様によるプラズマ処理チャンバ１００の概略断面図である。プラズマ処理チャンバ１００は、ＰＥＣＶＤプロセスによって封入層のための堆積プロセスを実行するように動作可能である。図１のチャンバ１００は、基板上に電子デバイスを形成するために使用されうる例示的な装置にすぎないことに留意されたい。ＰＥＣＶＤプロセスに適したチャンバの１つは、カリフォルニア州サンタクララにあるアプライドマテリアルズ社から入手可能である。他の製造業者からのものを含む他の堆積チャンバが、実施形態を実施するために利用されうることが企図される。

［００２５］プラズマ処理チャンバ１００は、概して、チャンバ１００の本体１０５を画定する壁１０２及び底部１０４を含む。本体１０５及びリッドアセンブリ１３０は、処理空間１０８を画定するために使用される。リッドアセンブリ１３０は、バッキング板１０６と、ガス分配板又はディフューザー１１０とを含む。ディフューザー１１０は、ガスを処理空間１０８に導入するために、ディフューザー１１０を通って形成されたガス開口部１２４を含み、ディフューザー１１０は、面板又はシャワーヘッドとも呼ばれうる。ディフューザー１１０は、その外周で、熱伝導スペーサ１１４によってバッキング板１０６に接続される。熱伝導スペーサ１１４は、以下に詳述するが、熱伝導材料から形成されるか、又は熱伝導材料を含み、ディフューザー１１０からバッキング板１０６まで熱を伝達するために使用される。また、熱伝導スペーサ１１４は、バッキング板１０６とディフューザー１１０との間にプレナム１１７を画定するために使用される。プレナム１１７は、バッキング板１０６とディフューザー１１０との間の間隙を画定する。

［００２６］他の実施形態と組み合わせることができる１つの実施形態では、プラズマ処理チャンバ１００は、熱伝導スペーサ１１４の外側に配置された１つ又は複数のディフューザースカート１３３などの接続部を含む。ディフューザースカート１３３は、バッキング板１０６とディフューザー１１０との間に配置される。１つの例では、ディフューザースカート１３３は、１つ又は複数のアルミニウムシートを含む。熱伝導スペーサ１１４及び／又はディフューザースカート１３３は、単独で又は組み合わせてのどちらかで、プレナム１１７を画定するために使用されうる。ディフューザースカート１３３及び／又は熱伝導スペーサ１１４は、ガスをガス開口部１２４内に導き、通過させる。１つの例では、ディフューザースカート１３３は、熱伝導スペーサ１１４が複数のガス開口部１２４の外周を部分的に囲んで（例えば、図４及び図５Ａを参照して以下で説明するように）、ガス開口部１２４内にガスを誘導するのを容易にするところに含まれる。

［００２７］ガス源１１２からの前駆体ガスは、導管１１６によってプレナム１１７に供給される。プレナム１１７からのガスは、ディフューザー１１０のガス開口部１２４を介して処理空間１０８に流される。誘導結合の遠隔プラズマ源のような遠隔プラズマ源１１８が、導管１１６に接続される。高周波（ＲＦ）電源１２２は、バッキング板１０６及び／又はディフューザー１１０に接続されて、ディフューザー１１０にＲＦ電力を供給する。ＲＦ電源１２２は、ディフューザー１１０と基板支持体１２０との間に電場を発生させるために使用される。電場は、処理空間１０８内でディフューザー１１０と基板支持体１２０との間に存在するガスからプラズマを形成するために使用される。約０．３ＭＨｚと約２００ＭＨｚとの間の周波数などの種々のＲＦ周波数が使用されうる。１つの例では、ＲＦ電源１２２は、１３．５６ＭＨｚの周波数でディフューザー１１０に電力を供給する。

［００２８］バッキング板１０６は、リッド板１２６上に載置され、チャンバ１００の壁１０２上に載置される。エラストマのＯリングのようなシール１２８が、壁１０２とリッド板１２６との間に設けられている。リッド板１２６、バッキング板１０６、及びディフューザー１１０、熱伝導スペーサ１１４、及び導管１１６といった、バッキング板１０６に接続された構成要素は、リッドアセンブリ１３０を画定しうる。リッドアセンブリ１３０はまた、ＲＦ電源１２２及び遠隔プラズマ源１１８のような、その上に配置されるか、又はそれに取り付けられる部分を含みうる。リッドアセンブリ１３０は、本体１０５から取り外し可能であり、リッドアセンブリ１３０は、インデックスピン１３１によって本体１０５と位置合わせされうる。

［００２９］なおも図１のプラズマ処理チャンバ１００を参照すると、処理空間１０８は、壁１０２を貫通して形成された密閉可能なスリットバルブ開口部１３２を通してアクセスされる。したがって、基板１３４は、スリットバルブ開口部１３２を通って処理空間１０８の内外に移送されうる。基板支持体１２０は、基板１３４を支持するための基板受け面１３６を含み、ステム１３８がリフトシステム１４０に接続されて基板支持体１２０を昇降させる。

［００３０］マスクフレーム１４２は、チャンバ１００に含まれるものとして示されており、チャンバ１００内で、マスクフレーム１４２は、処理中に基板１３４の周辺部上に配置されうる。マスクフレーム１４２は、それらに接続された複数のマスクスクリーンを含み、これらは、基板１３４上に形成されたデバイス又は層に対応する微細な開口部を含む。基板リフトピン１４４は、基板支持体１２０を通って移動可能に配置され、基板１３４を基板受け面１３６に及び基板受け面１３６から移動させ、基板移送を容易にする。基板支持体１２０はまた、基板支持体１２０及びその上に配置された基板１３４を所望の温度に維持するための加熱及び／又は冷却要素を含みうる。

［００３１］支持部材１４８はまた、処理空間１０８内に少なくとも部分的に配置されるように示されている。支持部材１４８はまた、マスクフレーム１４２の位置合わせ及び／又は位置決めデバイスとしても機能しうる。支持部材１４８は、基板支持体１２０に対して支持部材１４８を移動させ、よって、基板１３４に対してマスクフレーム１４２を位置決めするように動作可能なモータ１５０に接続される。処理空間１０８内の圧力を制御するために、真空ポンプ１５２がチャンバ１００に接続される。

［００３２］処理基板間で、洗浄ガス源１１９からの洗浄ガスが、遠隔プラズマ源１１８に供給されうる。励起されると、解離された洗浄ガス種が生成される遠隔プラズマが形成される。洗浄ガスのプラズマは、プラズマ処理チャンバ１００の構成要素を洗浄するために、導管１１６及びディフューザー１１０に形成されたガス開口部１２４を通して、処理空間１０８に供給される。洗浄ガスは、設けられたＲＦ電源１２２によって更に励起され、ディフューザー１１０を通って流れ、解離された洗浄ガス種の再結合を低減しうる。適切な洗浄ガスは、限定しないが、ＮＦ_３、Ｆ_２、及びＳＦ_６を含む。

［００３３］プラズマ分布の均一性は、概して、基板１３４の処理、前処理、及び／又は後処理の間に望まれる。基板１３４上のプラズマの分布は、ガスの分布、処理空間１０８の形状寸法、リッドアセンブリ１３０と基板支持体１２０との間の距離、同一の基板又は異なる基板上の堆積プロセス間の変動、堆積プロセス及び洗浄プロセスの差、更にはプラズマ処理チャンバ１００内に含まれる構成要素の現在の温度のような種々の要因によって決定される。

［００３４］例えば、ディフューザー１１０は、後続の連続的又は継続的な使用ごとに、特にディフューザー１１０のエッジ又は周辺部とディフューザー１１０の中心との間の温度差を伴って、温度上昇する。このディフューザー１１０のための上昇及び／又は不均一な温度は、処理空間１０８内のプラズマ及び基板１３４上のプラズマ分布に影響を及ぼし、それによって、基板１３４上に形成される層の厚さが不均一になる。したがって、熱をディフューザー１１０からバッキング板１０６まで伝達するために使用される熱伝導スペーサ１１４は、基板１３４上のより均一なプラズマ分布を容易にするために、ディフューザー１１０から離れるように熱を伝達することができる。

［００３５］１つの例では、熱伝導スペーサ１１４は、処理中にバッキング板１０６を摂氏１１０度未満の温度、例えば摂氏８０度から摂氏１００度の範囲内に維持することを容易にする。

［００３６］１つの例では、熱伝導スペーサ１１４は、処理中にディフューザー１１０を摂氏１１０度未満の温度、例えば摂氏８０度から摂氏１００度の範囲内に維持することを容易にする。

［００３７］１つの例では、熱伝導スペーサ１１４は、処理中に基板１３４を摂氏１１０度未満の温度、例えば摂氏８０度から摂氏１０５度の範囲内に維持することを容易にする。１つの例では、熱伝導スペーサ１１４は、処理中に基板１３４を摂氏９５度未満の温度に維持することを容易にする。

［００３８］図２は、１つの実施態様によるリッドアセンブリ２３０の概略分解斜視図である。リッドアセンブリ２３０は、リッドアセンブリ１３０に類似し、リッドアセンブリ１３０の少なくとも一部として使用され、上述のリッドアセンブリ１３０と類似の１つ又は複数の特徴、態様、構成要素、及び／又は特性を含みうる。

［００３９］リッドアセンブリ２３０は、バッキング板２０６と、ディフューザー２１０と、熱伝導スペーサ２１４とを含む。バッキング板２０６は、それを通って接続又は形成される導管２１６を含み、その導管２１６は、上述のように、１つ又は複数のガス源又はプラズマ源に接続される。ディフューザー２１０は、導管からプラズマ処理チャンバの処理空間内に内容物（処理ガス及び／又は洗浄ガスなど）を分配するために、ディフューザー２１０を通して形成されたガス開口部２２４を含む。リッドアセンブリ２３０は、一対の平行な長辺Ｌと、その平行な長辺Ｌよりも短い一対の平行な短辺Ｓとによって画定される長方形の形状を有するように示されている。短辺Ｓと長辺Ｌとは、互いに直角である。リッドアセンブリ２３０は、本開示の範囲から逸脱することなく、正方形、円形、楕円形、又は他の有用な形状などの他の形状でありうる。

［００４０］熱伝導スペーサ２１４は、バッキング板２０６とディフューザー２１０との間に配置され、それらに接続される。熱伝導スペーサ２１４は、ディフューザー２１０の外周に配置され、バッキング板２０６とディフューザー２１０との間にプレナム２１７を画定する。例えば、図２に最もよく示されるように、熱伝導スペーサ２１４は、一対の長辺２１４Ａと、一対の短辺２１４Ｂとを含み、それらは、熱伝導スペーサ２１４がディフューザー２１０の外周に配置されるためのリッドアセンブリ２３０の長辺Ｌ及び短辺Ｓに対応する。長辺２１４Ａの各々が、長い熱伝導スペーサバー２１５Ａを含む。短辺２１４Ｂの各々が、短い熱伝導スペーサバー２１５Ｂを含み、短い熱伝導スペーサバー２１５Ｂは、長い熱伝導スペーサバー２１５Ａよりも短い。

［００４１］熱伝導スペーサ２１４は、ディフューザー２１０からバッキング板２０６への熱の伝達を容易にするために使用される。熱伝導スペーサ２１４は、熱伝達を容易にするために、バッキング板２０６及びディフューザー２１０と直接接触している。熱伝導スペーサ２１４は、底面２６２及び上面２６４を含む。底面２６２は、ディフューザー２１０の上面２６６と直接接触し、上面２６４は、バッキング板２０６の底面２６８と直接接触する。バッキング板２０６はまた、その底面２６８に形成された段部２７０を含み、底面２６８上に内面２７２及び外面２７４を画定しうる。熱伝導スペーサ２１４は、バッキング板２０６の内面２７２の外周に直接接触するように示されている。しかしながら、本開示は、限定されないが、底面２６８が内部に形成された段部２７０を有していなくてもよく、又は実質的に平面であってもよい。

［００４２］熱伝導スペーサ２１４は、ディフューザー２１０の外周に配置されて、ガス開口部２２４を完全に囲んでいる。長い熱伝導スペーサバー２１５Ａ及び短い熱伝導スペーサバー２１５Ｂの各々が、ディフューザー２１０の中心２９０及びバッキング板２０６の中心２９２に面している内面２１５Ｃを含む。内面２１５Ｃは、ディフューザー１１０のガス開口部２２４の外周２１１を完全に囲む熱伝導スペーサ２１４の内周を画定する。外周２１１は、ディフューザー１１０の中心２９０に対するガス開口部２２４の外側エッジによって画定される。内面２１５Ｃによって画定される内周は、ディフューザー２１０の中心２９０に対して外周２１１の外側に配置される。

［００４３］図３は、１つの実施態様によるリッドアセンブリ３３０の概略分解斜視図である。リッドアセンブリ３３０は、リッドアセンブリ１３０に類似し、リッドアセンブリ１３０の少なくとも一部として使用され、上述のリッドアセンブリ１３０と類似の１つ又は複数の特徴、態様、構成要素、及び／又は特性を含みうる。リッドアセンブリ３３０は、内面２７２の外周に配置された熱伝導スペーサ３１４を含む。熱伝導スペーサ３１４は、ディフューザー２１０の上面２６６の外周に配置される。熱伝導スペーサ３１４は、長辺Ｌに対応する２つの対向する長辺３１４Ａと、短辺Ｓに対応する２つの対向する短辺３１４Ｂとを含む。熱伝導スペーサ３１４は、長辺３１４Ａの各々と短辺３１４Ｂの各々に配置された２つ以上の熱伝導スペーサバー３１８を含む。図３は、長辺３１４Ａの各々及び短辺３１４Ｂの各々に配置された２つの熱伝導スペーサバー３１８を示す。また、熱伝導スペーサ３１４は、熱伝導スペーサバー３１８の間に配置されたオプションの熱伝導スペーサバー３２０を含む。熱伝導スペーサバー３１８及び３２０は、バッキング板２０６の底面２６８の内面２７２に取り外し可能に取り付けられている。一対の長辺３１４Ａ及び一対の短辺３１４Ｂは、ディフューザー２１０の上面２６６の外周の一対の長辺及び一対の短辺にそれぞれ対応する。

［００４４］長辺３１４Ａに配置された熱伝導スペーサバー３１８及び３２０の各々は、上面２６６の外周の長辺の長さ及び長辺Ｌの長さよりも小さい長手方向の長さを含む。短辺３１４Ｂに配置された熱伝導スペーサバー３１８及び３２０の各々は、上面２６６の外周の短辺の長さ及び短辺Ｓの長さよりも小さい長手方向の長さを含む。長辺３１４Ａに配置された各熱伝導スペーサバー３１８及び３２０の長手方向の長さは、上面２６６の外周の長辺と平行である。短辺３１４Ｂに配置された各熱伝導スペーサバー３１８及び３２０の長手方向の長さは、上面２６６の外周の短辺と平行である。

［００４５］１つの例では、各長辺３１４Ａ及び３１４Ｂに配置された各熱伝導スペーサバー３１８及び３２０の長手方向の長さは、上面２６６の外周の短辺の長さよりも小さい。

［００４６］熱伝導スペーサバー３１８及び３２０は、内面２７２の外周及び上面２６６の外周を長方形パターンで配置される。１つの例では、オプションの熱伝導スペーサバー３２０は含まれず、それにより、オプションの熱伝導スペーサバー３２０の代わりに、熱伝導スペーサバー３１８の間に、隙間が配置される。このような例では、熱伝導スペーサバー３１８は、図３に例示されているように、長辺の各々と、上面２６６の外周の短辺の各々とを部分的に覆うように配置される。オプションの熱伝導スペーサバー３２０を含む例において、スペーサバー３１８及び３２０は、長辺の各々及び上面２６６の外周の短辺の各々を完全に覆うように配置されうる。

［００４７］熱伝導スペーサ３１４の態様は、熱伝導スペーサ３１４、バッキング板２０６、及びディフューザー２１０のためのモジュール設計を容易にする。モジュール性（ｍｏｄｕｌａｒｉｔｙ）は、堆積の均一性、堆積の再現性、及び洗浄速度の促進を助長する。モジュール性は、基板処理チャンバの歩留り、堆積品質、及び動作効率の増加を容易にする。モジュール性はまた、異なる熱膨張を有する構成要素の摩擦のような、構成要素の熱膨張に関連する効果の低減又は排除を容易にする。加えて、モジュール性は、熱伝導スペーサバー３１８及び／又は３２０のうちの１つ又は複数を追加及び／又は除去することなどによって、ディフューザー２１０からの熱伝達率を迅速に変更することを容易にする。

［００４８］図４は、１つの実施態様によるリッドアセンブリ４３０の概略分解斜視図である。リッドアセンブリ４３０は、熱伝導スペーサ４１４を含む。リッドアセンブリ４３０は、リッドアセンブリ１３０に類似し、リッドアセンブリ１３０の少なくとも一部として使用され、上述のリッドアセンブリ１３０と類似の１つ又は複数の特徴、態様、構成要素、及び／又は特性を含みうる。熱伝導スペーサ４１４は、上面２６６の外周の対向する長辺に配置された２つの側部４１４Ａを含む。２つの側部４１４Ａの各々は、１つ又は複数の熱伝導スペーサバー（第１のセットの１つ又は複数の熱伝導スペーサバー４１８Ａ及び第２のセットの１つ又は複数の熱伝導スペーサバー４１８Ｂ）を含む。熱伝導スペーサバー４１８Ａ、４１８Ｂの各セットは、図４に３つの熱伝導スペーサバーとともに図示されている。熱伝導スペーサバー４１８Ａ、４１８Ｂの各セットは、長辺Ｌのうちの１つに対応し、長辺Ｌのうちの１つに平行である。熱伝導スペーサバー４１８Ａ、４１８Ｂの各セットは、上面２６６の外周の長辺の長さ及び長辺Ｌの長さよりも小さい長手方向の長さを含む。第１のセットの熱伝導スペーサバー４１８Ａの中心点は、第２のセットの熱伝導スペーサバー４１８Ｂの中心点からオフセットされる。第１のセットの熱伝導スペーサバー４１８Ａは、バッキング板２０６の中心２９２から、第２のセットの熱伝導スペーサバー４１８Ｂとは異なる距離で離れて配置されるようにオフセットされている。熱伝導スペーサバー４１８Ａ、４１８Ｂは各々、ディフューザー２１０の中心２９０及びバッキング板２０６の中心２９２に面する内面４１５Ｃを含む。内面４１５Ｃは、ガス開口部２２４の外周２１１の反対側にある。熱伝導スペーサ４１５の内面４１５Ｃは、熱伝導スペーサが外周２１１を完全に囲まないように、外周２１１を部分的に囲む。第１及び第２のセットの熱伝導スペーサバー４１８Ａ、４１８Ｂは、ディフューザー２１０の中心２９０に対してガス開口部２２４の外周２１１の外側に配置される。間隙は、上面２６６の外周の短辺に、かつ第１のセットの熱伝導スペーサバー４１８Ａと第２のセットの熱伝導スペーサバー４１８Ｂとの間に配置される。

［００４９］対向する側部４１４Ａの第１及び第２のセットの熱伝導スペーサバー４１８Ａ、４１８Ｂは、図４に示されるように、上面２６６の外周の長辺のそれぞれを部分的に覆うように配置される。

［００５０］図５Ａは、１つの実施態様による、リッドアセンブリ５３０の概略分解斜視図である。リッドアセンブリ５３０は、熱伝導スペーサ５１４を含む。リッドアセンブリ５３０は、リッドアセンブリ１３０に類似し、リッドアセンブリ１３０の少なくとも一部として使用され、上述のリッドアセンブリ１３０と類似の１つ又は複数の特徴、態様、構成要素、及び／又は特性を含みうる。熱伝導スペーサ５１４は、上面２６６の外周の対向する長辺に配置された側部５１４Ａを含む。各側部５１４Ａは、１つ又は複数の熱伝導スペーサバー（第１の熱伝導スペーサバー５１８Ａ及び第２の熱伝導スペーサバー５１８Ｂ）を含む。各熱伝導スペーサバー５１８Ａ、５１８Ｂは、長辺Ｌのうちの１つに対応し、長辺Ｌのうちの１つに平行である。対向する側部５１４Ａの各熱伝導スペーサバー５１８Ａ、５１８Ｂは、上面２６６の外周の短辺の長さ及び短辺Ｓの長さよりも大きい長手方向の長さとを含む。一方の側部５１４Ａの第１の熱伝導スペーサバー５１８Ａは、もう一方の側部５１４Ａの第２の熱伝導スペーサバー５１８Ｂから、距離Ｄだけ離間している。各熱伝導スペーサバー５１８Ａ、５１８Ｂの長手方向の長さは、距離Ｄよりも大きい。

［００５１］第１の熱伝導スペーサバー５１８Ａの中心点は、バッキング板２０６の中心２９２に対して第２の熱伝導スペーサバー５１８Ｂの中心点と位置合わせされる。熱伝導スペーサバー５１８Ａ、５１８Ｂは各々、ディフューザー２１０の中心２９０及びバッキング板２０６の中心２９２に面する内面５１５Ｃを含む。内面５１５Ｃは、ガス開口部２２４の外周２１１の反対側にある。熱伝導スペーサ５１５の内面５１５Ｃは、熱伝導スペーサ５１５が外周２１１を完全に囲まないように、外周２１１を部分的に囲む。第１及び第２の熱伝導スペーサバー５１８Ａ、５１８Ｂは、ディフューザー２１０の中心２９０に対してガス開口部２２４の外周２１１の外側に配置される。間隙は、上面２６６の外周の短辺に、かつ第１の熱伝導スペーサバー５１８Ａと第２の熱伝導スペーサバー５１８Ｂとの間に配置される。

［００５２］対向する側部５１４Ａの熱伝導スペーサバー５１８Ａ、５１８Ｂは、図５Ａに示されるように、上面２６６の外周の長辺の各々を完全に覆うように配置される。

［００５３］図５Ｂは、１つの実施態様による、図５Ａに示されるリッドアセンブリ５３０の斜視断面図である。図５Ｃは、１つの実施態様による、図５Ａに示されるリッドアセンブリ５３０の概略断面図である。熱伝導スペーサ５１４の第１の熱伝導スペーサバー５１８Ａは、長方形の断面を有するように示されるが、熱伝導スペーサ５１４は、それに限定されず、他の形状が熱伝導スペーサ５１４の断面に使用されてもよい。熱伝導スペーサ５１４は、ディフューザー２１０からバッキング板２０６への熱伝達を容易にするための寸法を有しうる。熱伝導スペーサ５１４の第１の熱伝導スペーサバー５１８Ａは、高さＨ及び幅Ｗを有するものとして示される。更に、ディフューザー２１０は、厚さＴを有するものとして示されているが、ディフューザー２１０の厚さＴは、変動しうる。例えば、ディフューザー２１０は、周辺又はエッジ付近で厚さが増加し、中心付近で厚さが減少してもよい。熱伝導スペーサ５１４は、特にディフューザー２１０の周辺部において、ディフューザー２１０の厚さＴと等しいか又はそれよりも大きい幅Ｗを有するものとして示されている。幅Ｗは、厚さＴより小さくてもよい。熱伝導スペーサ５１４はまた、ディフューザー２１０の厚さＴ以上の高さＨを有してもよい。高さＨは、厚さＴよりも小さくてもよい。

［００５４］ディフューザー２１０などに関して、熱伝導スペーサ５１４に対する幅Ｗ及び／又は高さＨが増加することにより、熱伝導スペーサ５１４とディフューザー２１０との間の熱接触を増加させることができ、ディフューザー２１０から熱伝導スペーサ５１４への熱の伝達が容易になる。１つの例では、幅Ｗは１．０インチ以上、例えば１．０インチから１．５インチである。１つの例では、幅Ｗは１．５インチである。

［００５５］熱伝導スペーサ５１４は、金属などの熱伝導材料から形成されるか、又はそれを含む。熱伝導金属の例は、銅、ニッケル、鋼、及びアルミニウムを含む。バッキング板２０６は、アルミニウムなどの金属から形成されるか又は金属を含み、同様に、ディフューザー２１０は、アルミニウムなどの金属から形成されるか又は金属を含む。したがって、熱伝導スペーサ５１４、バッキング板２０６、及びディフューザー２１０は各々、アルミニウムから形成されうる。

［００５６］１つの例では、図５Ｂ及び図５Ｃに示すように、熱伝導スペーサ５１４の熱伝導スペーサバー５１８Ａ、５１８Ｂの一方又は両方は、バッキング板２０６と共に本体を形成するために、バッキング板２０６と一体的に形成される。熱伝導スペーサ５１４及びバッキング板２０６は、バッキング板装置の一部である。熱伝導スペーサバー５１８Ａ、５１８Ｂは、底面２６８の内面２７２からなど、バッキング板２０６の底面２６８から突出する突出部である。熱伝導スペーサバー５１８Ａ、５１８Ｂは各々、ディフューザー２１０の上面２６６と直接接触する底面５６２を含む。バッキング板２０６と一体的に形成される熱伝導スペーサ５１４は、別個の部品の数を減らし、コスト削減及び粒子の発生確率の低下を容易にする。ガス開口部２２４は、ディフューザー２１０の上面２６６から底面２６５まで延びる。

［００５７］熱伝導スペーサ５１４の第２の熱伝導スペーサバー５１８Ｂは、上述の第１の熱伝導スペーサ５１８Ａの態様、構成要素、特徴、及び／又は特性のうちの１つ又は複数を含むことができる。

［００５８］バッキング板２０６は、冷却剤を受容するように、内部に形成された１つ又は複数の冷却流チャネル２８０を含みうる。冷却流チャネル２８０は、冷却流チャネル２８０を通って流れる冷却剤を通して、熱をバッキング板２０６から離れるように伝達するために使用される。図５Ｂ及び図５Ｃは、バッキング板２０６の上面２８２内に形成された冷却流チャネル２８０を示す。したがって、熱伝導スペーサ５１４を通して、ディフューザー２１０からバッキング板２０６に伝達された熱は、続いて、冷却流チャネル２８０を通って、バッキング板２０６から離れるように伝達される。冷却剤の例は、水、エチレングリコール、ＧＡＬＤＥＮ（登録商標）の商標名で販売されている冷却剤、又は任意の他の適切な冷却剤を含む。

［００５９］１つの例では、熱伝導スペーサ５１４は、冷却流チャネル２８０の少なくとも一部と、垂直に位置合わせされるなどして、位置合わせされる。例えば、図５Ｂに示すように、熱伝導スペーサ５１４及び冷却流チャネル２８０は、冷却流チャネル２８０、バッキング板２０６、熱伝導スペーサ５１４、及びディフューザー２１０を通して垂直に延びる線Ａに沿って、互いに対して位置合わせされる。熱伝導スペーサ５１４及び冷却流チャネル２８０の垂直方向な位置合わせは、熱伝導スペーサ５１４から、及び冷却流チャネル２８０を通してバッキング板２０６から離れる熱の伝達を容易にする。

［００６０］バッキング板２０６とディフューザー２１０との間に熱伝導スペーサ５１４を接続するために、１つ又は複数の締め具２７６が使用される。例えば、図５Ｃに示すように、締め具２７６は、ディフューザー２１０から、少なくとも部分的に熱伝導スペーサ５１４を通って、バッキング板２０６まで延び、熱伝導スペーサ５１４をバッキング板２０６とディフューザー２１０との間に接続する。１つ又は複数の締め具２７６は、熱伝導スペーサ５１４及びバッキング板２０６をディフューザー２１０に接続する。締め具２７６は、図示されるようなねじ、ボルト及びナット、及び／又は当技術分野で知られている任意の他の締め具を含みうる。締め具２７６は、金属、特にアルミニウムなどの熱伝導材料から形成されるか、又は熱伝導材料を含みうる。ディフューザー２１０は、１つ又は複数の締め具のそれぞれの下に配置されたアルミニウムキャップなどのキャップ２９３を含む。Ｏリングシールのようなシール２９５が、熱伝導スペーサ５１４とディフューザー２１０との間に配置される。シール２９５は、例えば、構成要素の熱膨張の結果として生じうる粒子の封じ込めを容易にする。

［００６１］上述のように、本開示による熱伝導スペーサは、プラズマ処理チャンバ内のディフューザーから離れるように熱を伝達することができる。例えば、熱伝導スペーサを備えないプラズマ処理チャンバでは、ディフューザーは、プラズマ処理チャンバの複数の連続堆積及び使用の後に、約７５℃から約１２０℃まで温度を上昇させることができる。比較すると、本開示による熱伝導スペーサを有するプラズマ処理チャンバでは、ディフューザーは、プラズマ処理チャンバの同一の複数の連続堆積及び使用の後に、約７５℃から約９０℃又は約１００℃までの温度で上昇するに過ぎない。従って、熱伝導スペーサは、ディフューザーから離れる約２０℃から約３０℃の熱の移動を容易にすると考えられる。ディフューザーのこの熱及び温度の減少は、プラズマ処理チャンバの処理空間内のプラズマの分布の均一性を増加させ、それによって、プラズマ処理チャンバと共に基板上に形成される層の厚さの均一性を増加させうる。

［００６２］ディフューザーの温度及びディフューザーの温度の均一性はまた、堆積の均一性を容易にしつつ、比較的高い洗浄速度を促進し、歩留まり及び動作効率を促進する。

［００６３］熱伝導スペーサ２１４、３１４、４１４、及び５１４の態様は、堆積の均一性を促進しつつ、以下の利益、即ち、処理チャンバ内のプラズマ分布の均一性を増加させること、基板上の堆積反復性を増加させること、基板上の堆積の均一性を増加させること、及び洗浄速度を増加させることを含みうる。そのような利点は、堆積品質、処理チャンバの歩留まり、及び／又は処理チャンバの動作効率を向上させうる。

［００６４］本開示は、リッドアセンブリ１３０、２３０、３３０、４３０、及び／又は５３０の各々が、記載される他のリッドアセンブリ１３０、２３０、３３０、４３０、及び／又は５３０の態様、特性、特徴、及び／又は構成要素のうちの１つ又は複数を含みうることを企図する。

［００６５］上記は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の他の実施形態及び更なる実施形態が、その基本的な範囲から逸脱せずに考案されてもよく、その範囲は以下の特許請求の範囲によって決定される。

Claims (15)

1. プラズマ処理チャンバであって、
   チャンバ本体と、
   前記チャンバ本体に接続され処理空間を画定するリッドアセンブリあって、
   前記チャンバ本体に接続されるバッキング板、
   ディフューザーであって、該ディフューザーを通って形成された複数のガス開口部を備えるディフューザー、及び
   前記ディフューザーから前記バッキング板まで熱を伝達するために、前記バッキング板と前記ディフューザーとの間に配置された熱伝導スペーサ
   を備えるリッドアセンブリと、
   前記処理空間内に配置された基板支持体と
   を備える、プラズマ処理チャンバ。
2. 前記熱伝導スペーサが、前記ディフューザーの上面に直接接触し、前記複数のガス開口部が、前記ディフューザーの前記上面から底面まで延び、前記熱伝導スペーサが、長方形の断面を備える、請求項１に記載のプラズマ処理チャンバ。
3. 前記熱伝導スペーサが、前記複数のガス開口部を部分的に囲む複数の内面を備える、請求項１に記載のプラズマ処理チャンバ。
4. 前記熱伝導スペーサ及び前記バッキング板を前記ディフューザーに接続するために、少なくとも部分的に前記熱伝導スペーサを通って延びる複数の締め具を更に備え、前記熱伝導スペーサ、前記バッキング板、前記ディフューザー、及び前記複数の締め具が各々、アルミニウムを含む、請求項１に記載のプラズマ処理チャンバ。
5. 前記熱伝導スペーサが、前記ディフューザーの外周の対向する側に配置される一対の長辺を備える、請求項１に記載のプラズマ処理チャンバ。
6. 前記熱伝導スペーサの前記一対の長辺の各々が、１つ又は複数の熱伝導スペーサバーのセットを備え、前記１つ又は複数の熱伝導スペーサバーのセット同士が、距離を置いて配置され、前記１つ又は複数の熱伝導スペーサバーの各セットの長手方向の長さが、前記距離よりも大きい、請求項５に記載のプラズマ処理チャンバ。
7. 前記熱伝導スペーサの前記一対の長辺の各々が、２つ以上の熱伝導スペーサバー、及び前記２つ以上の熱伝導スペーサバーの間の１つ又は複数の間隙を備える、請求項５に記載のプラズマ処理チャンバ。
8. 前記リッドアセンブリに接続されたＲＦ電源と、前記リッドアセンブリを通って前記処理空間と流体連結するガス源及び遠隔プラズマ源とを更に備え、前記バッキング板が、冷却剤を受容するために内部に形成された冷却流チャネルを備え、前記熱伝導スペーサが、前記冷却流チャネルの少なくとも一部と垂直に位置合わせされている、請求項１に記載のプラズマ処理チャンバ。
9. プラズマ処理チャンバのためのリッドアセンブリであって、
   バッキング板と、
   ディフューザーであって、該ディフューザーを通って形成された複数のガス開口部を備えるディフューザー、及び
   前記ディフューザーから前記バッキング板まで熱を伝達するために、前記バッキング板と前記ディフューザーとの間に配置された熱伝導スペーサと
   を備えるリッドアセンブリ。
10. 前記熱伝導スペーサが、前記複数のガス開口部を部分的に囲み、前記熱伝導スペーサが、２つ以上の側部を備え、前記２つ以上の側部の各々が、１つ又は複数の熱伝導スペーサバーのセットを備える、請求項９に記載のリッドアセンブリ。
11. 前記２つ以上の側部が、前記ディフューザーの外周の対向する側に配置され、かつ距離を置いて配置され、１つ又は複数の熱伝導スペーサバーの各セットの長手方向の長さが、前記距離よりも大きい、請求項１０に記載のリッドアセンブリ。
12. 前記バッキング板が接続されているリッド板を更に備え、前記バッキング板、前記ディフューザー、及び前記熱伝導スペーサが各々、アルミニウムを含む、請求項９に記載のリッドアセンブリ。
13. 前記熱伝導スペーサが、前記ディフューザーの上面と直接接触しており、
    前記熱伝導スペーサが、長方形の断面を含み、
    前記バッキング板が、冷却剤を受容するために内部に形成された冷却流チャネルを備え、
    前記熱伝導スペーサが、前記冷却流チャネルの少なくとも一部と垂直に位置合わせされている、請求項９に記載のリッドアセンブリ。
14. プラズマ処理チャンバのためのバッキング板装置であって、
    上面と底面とを備えるバッキング板と、
    前記バッキング板の前記底面から突出する１つ又は複数の突出部を備える熱伝導スペーサであって、本体を形成するために、前記バッキング板と一体的に形成される熱伝導スペーサと
    を備える、バッキング板装置。
15. 前記バッキング板及び前記熱伝導スペーサが各々、アルミニウムを含む、請求項１４に記載のバッキング板装置。

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