JP3189241U - シャワーヘッド電極およびガスケット - Google Patents

Abstract

【課題】半導体構成要素を製造することができるプラズマ処理チャンバのシャワーヘッド電極を提供する。【解決手段】内側電極１２０は、好ましくは、平坦な円板またはプレートである。内側電極１２０は、処理対象の基板により直径を小さくすることも、基板と等しくすることも、基板より大きくすることもでき、例えばプレートが単結晶シリコンからなる場合には最大で３００ｍｍである。外側電極１３０は、連続する部材、またはセグメント化された部材でよい。基板と上側電極１１０との間際にプロセスガスを供給するために、内側電極１２０は、複数のガス注入穴を設けられ、これらのガス注入穴は、プロセスガスを供給するのに適したサイズ及び分布であり、プロセスガスは、上側電極１１０の下の反応区域内で励起されてプラズマになる。【選択図】図１Ａ

Description

本明細書では、半導体構成要素を製造することができるプラズマ処理チャンバのシャワーヘッド電極を開示する。集積回路チップの製造は、典型的には、高純度の単結晶半導体材料（例えばシリコンまたはゲルマニウム）基質の薄い研磨されたスライス（「基板」と呼ばれる）から始まる。各基板は、一連の物理的および化学的処理ステップを施され、それらのステップが、基板上に様々な回路構造を形成する。製造プロセス中、様々なタイプの薄膜を様々な技法を使用して基板上に堆積することができ、そのような技法は、例えば、二酸化ケイ素被膜を形成するための熱酸化、シリコン、二酸化ケイ素、および窒化ケイ素の被膜を形成するための化学気相成長、ならびに他の金属被膜を形成するためのスパッタリングまたは他の技法である。

半導体基板上に被膜を堆積した後、ドーピングと呼ばれるプロセスを使用して、選択された不純物を半導体結晶格子に置換することによって、半導体の独特な電気的特性が生み出される。次いで、ドープされたシリコン基板を、「レジスト」と呼ばれる感光性または感放射線性の材料の薄い層で一様に被覆することができる。次いで、リソグラフィとして知られているプロセスを使用して、回路内の電子経路を画定する小さな幾何学的パターンをレジスト上に転写することができる。リソグラフィプロセス中、集積回路パターンは、「マスク」と呼ばれるガラスプレート上に描かれ、次いで、光学的に縮小され、投影され、感光性コーティング上に転写される。

次いで、リソグラフィ処理を施されたレジストパターンが、プラズマエッチングとして知られているプロセスによって、レジストパターンの下の半導体材料の結晶面上に転写される。一般に、真空処理チャンバが、基板上でエッチングおよび材料の化学気相成長（ＣＶＤ）を行うために使用され、これは、エッチングガスまたは堆積ガスを真空チャンバに供給し、ガスに高周波（ＲＦ）場を印加して、ガスをプラズマ状態に励起することによって行われる。

本明細書では、容量結合プラズマ処理チャンバ内のシャワーヘッド電極アセンブリ用のシャワーヘッド電極であって、シャワーヘッド電極アセンブリが、上面と下面の間に延在するガス注入穴を有するバッキングプレートと、複数のスタッド／ソケットアセンブリおよびカムシャフトと、位置合わせリングと、複数の位置合わせピンとを備え、シャワーヘッド電極が、シャワーヘッド電極の下面のプラズマ露出面と、シャワーヘッド電極の上面の取付面と、シャワーヘッド電極のプラズマ露出面と取付面の間に延在し、バッキングプレートのガス注入穴に合致するパターンで配列された複数のガス注入穴とを備え、ガス注入穴が、０．０４インチ以下の直径を有し、電極の中心にある１つの中心ガス注入穴と、ガス注入穴の８列の同心列とを有するパターンで配列され、第１の列が、電極の中心から約０．６〜０．７インチの半径方向距離に位置された７個のガス注入穴を有し、第２の列が、電極の中心から約１．３〜１．４インチの半径方向距離に位置された１７個のガス注入穴を有し、第３の列が、電極の中心から約２．１〜２．２インチの半径方向距離に位置された２８個のガス注入穴を有し、第４の列が、電極の中心から約２．８〜３．０インチの半径方向距離に位置された４０個のガス注入穴を有し、第５の列が、電極の中心から約３．６〜３．７インチの半径方向距離に位置された４８個のガス注入穴を有し、第６の列が、電極の中心から約４．４〜４．５インチの半径方向距離に位置された５６個のガス注入穴を有し、第７の列が、電極の中心から約５．０〜５．１インチの半径方向距離に位置された６４個のガス注入穴を有し、第８の列が、電極の中心から約５．７〜５．８インチの半径方向距離に位置された７２個のガス注入穴を有し、各列にあるガス注入穴が、方位角で等間隔に配置されるシャワーヘッド電極を開示する。

一実施形態による、容量結合プラズマ反応チャンバに関する、１つの直径に沿ったシャワーヘッド電極アセンブリの部分断面図である。

別の直径に沿った図１Ａのシャワーヘッド電極アセンブリの部分断面図である。

好ましいガス穴パターンを有するシャワーヘッド電極を示す図である。

図１Ａおよび図１Ｂに示されるシャワーヘッド電極アセンブリにおいて、外側電極、内側電極、および環状シュラウドを取り付けるための例示的なカムロックを３次元表示する図である。

図２Ａの例示的なカムロックの部分断面図である。

図２Ａ〜図２Ｂのカムロックで使用される例示的なスタッドの側面組立図である。

図２Ａおよび図２Ｂのカムロックで使用される例示的なカムシャフトの側面図である。

図４Ａのカムシャフトの側面図である。

図４Ａのカムシャフトの端面図である。

図４Ｂのカムシャフトの一部分の例示的なカッタパスエッジの断面図である。

バッキングプレートにあるボア内に取り付けられた図４Ａのカムシャフトの部分斜視図である。

プラズマ露出面を示す、図１Ａ〜図１Ｂのシャワーヘッド電極アセンブリでの内側電極の底面図である。

図５Ａの内側電極の断面図である。

図５Ｂの領域Ａの拡大図である。

取付面を示す、図５Ａの内側電極の上面図である。

環状溝５５０にわたる図５Ｄの内側電極の部分断面図である。

図５Ｄの穴５４０ａまたは５４０ｂにわたる図５Ｄの内側電極の部分断面図である。

穴５３０ａ、５３０ｂ、または５３０ｃにわたる図５Ｄの内側電極の部分断面図である。

内側ガスケット、第１の環状ガスケット、および第２の環状ガスケットの上面図である。

図６Ａの内側ガスケットの拡大図である。

平行平板型容量結合プラズマ反応チャンバは、典型的には、内部に位置決めされた上側電極アセンブリと下側電極アセンブリを備える真空チャンバからなる。処理対象の基板（通常は半導体）は、適切なマスクによって覆われ、下側電極アセンブリの上に直接配置される。ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＣｌＦ３、ＨＢｒ、Ｃｌ２、ＳＦ６、またはそれらの混合物などのプロセスガスが、Ｏ２、Ｎ２、Ｈｅ、Ａｒ、またはそれらの混合物などのガスと共にチャンバ内に導入される。チャンバは、典型的にはミリトール範囲内の圧力で維持される。上側電極アセンブリは、（１つまたは複数の）ガス注入穴を有するシャワーヘッド電極を含み、これらのガス注入穴は、ガスを、上側電極アセンブリを通してチャンバ内に均一に分散させることができるようにする。１つまたは複数の高周波（ＲＦ）電源が、ＲＦ出力を真空チャンバ内に伝送し、中性プロセスガス分子を解離してプラズマにする。プラズマ中の高反応性ラジカルは、上側電極と下側電極の間の電場によって基板表面に向けられる。基板の表面は、ラジカルとの化学反応によって、エッチングまたは堆積を施される。上側電極アセンブリは、ただ１つの（モノリシック）電極、または内側電極と外側電極を含むことができ、モノリシック電極および内側電極は、異なる材料からなるバッキングプレートに取り付けられる。モノリシック／内側電極は、動作中、プラズマおよび／または加熱器構成によって加熱され、歪むことがあり、これは、基板全体にわたる処理速度の均一性に悪影響を及ぼすことがある。さらに、モノリシック／内側電極とバッキングプレートとの熱膨張の差が、繰り返される熱サイクル中にそれらの間での擦れを引き起こすことがある。擦れは、微粒子汚染物質を生じることがあり、これらの微粒子汚染物質は、基板から得られるデバイスの歩留まりを低下させる。

モノリシック／内側電極の歪みを減少させるために、本明細書では、モノリシック／内側電極の取付面の内部に係合される複数のカムロックを含むシャワーヘッド電極アセンブリを述べる。モノリシック／内側電極は、その外縁部の周りでクランプリングによって縁部をクランプされない。そうではなく、バッキングプレートへの取付けは、カムロックのみによって実現される。カムロックは、モノリシック／内側電極を、電極全体にわたって分布させた複数の位置でバッキングプレートに固定する。

図１Ａは、半導体基板をエッチングするためのプラズマ反応チャンバのシャワーヘッド電極アセンブリ１００の一部分の部分断面図である。図１Ａに示されるように、シャワーヘッド電極アセンブリ１００は、上側電極１１０と、バッキングプレート１４０とを含む。また、アセンブリ１００は、熱制御プレート（図示せず）と、内部に液体フローチャネルを有する被温度制御上側プレート（上部プレート）（図示せず）とを含むこともできる。上側電極１１０は、好ましくは、内側電極１２０と外側電極１３０を含む。上側電極１１０は、モノリシックシャワーヘッド電極でもよい。上側電極１１０は、単結晶シリコン、多結晶シリコン、炭化ケイ素、または他の適切な材料など、導電性の高純度材料からなることがある。内側電極１２０は、定期的に交換しなければならない消耗部品である。Ｃ字形の断面を有する環状シュラウド１９０が、上側電極１１０を取り囲む。環状シュラウド１９０の詳細は、いずれも２００９年８月３１日出願の本願と同一所有者の米国仮特許出願第６１／２３８６５６号、第６１／２３８６６５号、第６１／２３８６７０号に記載されており、それらの開示を参照により本明細書に援用する。バッキングプレート１４０は、以下に述べるカムロックによって、内側電極１２０、外側電極１３０、およびシュラウド１９０に機械的に固定される。図１Ａの断面は、内側電極１２０に係合された２つのカムロック１５１と１５２によって共有されるカムシャフト１５０に沿っている。

図１Ａに示されるシャワーヘッド電極アセンブリ１００は、典型的には、偏平な下側電極アセンブリの静電チャック（図示せず）の形成部品と共に使用され、下側電極アセンブリ上に、基板が、上側電極１１０から下に１〜５ｃｍ離して支持される。平行平板型リアクタの一例は、Ｌａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（米国カリフォルニア州フレーモント）によって製造されているＥｘｅｌａｎ（商標）誘電体エッチングリアクタである。そのようなチャック構成は、基板とチャックの間の伝熱速度を制御する裏面ヘリウム（Ｈｅ）圧力を供給することによって基板の温度制御を提供する。

使用中、ガス源からのプロセスガスは、バッキングプレートにある１つまたは複数の経路を通して上側電極１１０に供給され、これらの経路は、プロセスガスを、基板の上方の単一の区域または複数の区域に供給できるようにする。

内側電極１２０は、好ましくは、平坦な円板またはプレートである。内側電極１２０は、処理対象の基板より直径を小さくすることも、基板と等しくすることも、基板より大きくすることもでき、例えばプレートが単結晶シリコンからなる場合には最大で３００ｍｍであり、この直径は、３００ｍｍの基板に関して使用される現在利用可能な単結晶シリコン材料の直径である。３００ｍｍの基板を処理するために、外側電極１３０は、内側電極１２０の直径を約１２インチから約１７インチ（本明細書で使用するとき、「約」は±１０％を表す）に拡張するように適合される。外側電極１３０は、連続する部材（例えば、リングの形態での単結晶シリコン、多結晶シリコン、炭化ケイ素、または他の適切な材料）、またはセグメント化された部材（例えば、リング形状に配列された２〜６個の個別のセグメント、例えば単結晶シリコン、多結晶シリコン、炭化ケイ素、または他の材料のセグメント）でよい。基板と上側電極１１０との間隙にプロセスガスを供給するために、内側電極１２０は、複数のガス注入穴（図示せず）を設けられ、これらのガス注入穴は、プロセスガスを供給するのに適したサイズおよび分布であり、プロセスガスは、上側電極１１０の下の反応区域内で励起されてプラズマになる。

ガス注入穴パターンの詳細は、いくつかのプラズマプロセスに重要であることがある。好ましくは、ガス注入穴１０６の直径は０．０４インチ以下であり、より好ましくは、ガス注入穴１０６の直径は０．０１〜０．０３インチであり、最も好ましくは、ガス注入穴１０６の直径は０．０２インチである。好ましいガス注入穴パターンが図１Ｃに示されており、このガス注入穴パターンは、（モノリシック）一部片電極（例えば、参照により本明細書に援用する、本願と同一の譲受人に譲渡された米国特許出願公開第２０１０／０００３８２９号に記載されているような電極）、または、内側電極と、内側電極を取り囲む外側環状電極とを有するアセンブリの内側電極（例えば、参照により本明細書に援用する、本願と同一の譲受人に譲渡された米国特許出願公開第２０１０／０００３８２４号に記載されているような内側電極）で使用することができ、１つのガス注入穴が電極１２０の中心に位置され、他のガス注入穴が８列の同心列に配列され、７個のガス注入穴が、電極の中心から約０．６〜０．７（例えば、０．６８）インチに位置された第１の列にあり、１７個のガス注入穴が、中心から約１．３〜１．４（例えば１．３４）インチに位置された第２の列にあり、２８個のガス注入穴が、中心から約２．１〜２．２（例えば２．１２）インチに位置された第３の列にあり、４０個のガス注入穴が、中心から約２．８〜３．０（例えば２．９０）インチに位置された第４の列にあり、４８個のガス注入穴が、中心から約３．６〜３．７（例えば３．６７）インチに位置された第５の列にあり、５６個のガス注入穴が、中心から約４．４〜４．５（例えば４．４５）インチに位置された第６の列にあり、６４個のガス注入穴が、中心から約５．０〜５．１（例えば５．０９）インチに位置された第７の列にあり、７２個のガス注入穴が、中心から約５．７〜５．８（例えば５．７３）インチに位置された第８の列にある。これらの各列でのガス注入穴は、方位角で等間隔に配置される。

単結晶シリコンが、上側電極１１０のプラズマ露出面のための好ましい材料である。高純度の単結晶シリコンは、プラズマ処理中の基板の汚染を最小限に抑える。これは、高純度の単結晶シリコンが、望ましくない成分を最小量しか反応チャンバ内に導入せず、また、プラズマ処理中に滑らかに摩耗し、それにより粒子を最小限にするからである。上側電極１１０のプラズマ露出面のために使用することができる材料の複合材を含む代替材料としては、例えば、多結晶シリコン、Ｙ２Ｏ３、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、およびＡｌＮが挙げられる。

一実施形態では、シャワーヘッド電極アセンブリ１００は、大きな基板、例えば直径が３００ｍｍの半導体基板を処理するのに十分に大きい。３００ｍｍの基板に関して、内側電極１２０は、直径が少なくとも３００ｍｍである。しかし、シャワーヘッド電極アセンブリ１００は、他のサイズの基板を処理するようにサイズ設定することもできる。

バッキングプレート１４０は、好ましくは、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適合性があり、電極材料の熱膨張率とほぼ一致する熱膨張率を有し、および／または導電性および熱伝導性がある材料からなる。バッキングプレート１４０を形成するために使用することができる好ましい材料としては、限定はしないが、黒鉛、ＳｉＣ、アルミニウム（Ａｌ）、または他の適切な材料が挙げられる。

バッキングプレート１４０は、好ましくは、適切な機械的固定具によって熱制御プレートに取り付けられ、固定具は、ねじ付きボルトや、ねじなどでよい。例えば、ボルトを熱制御プレートの穴に挿入し、バッキングプレート１４０のねじ付き開口内にねじ留めすることができる。熱制御プレートは、好ましくは、アルミニウムやアルミニウム合金など、機械加工された金属材料からなる。被温度制御上側プレートは、好ましくは、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる。

外側電極１３０および環状シュラウド１９０は、カムロックによって、バッキングプレート１４０に機械的に取り付けることができる。図１Ｂは、それぞれ環状シュラウド１９０および外側電極１３０に係合された２つのカムロック１６１と１６２によって共有される別のカムシャフト１６０に沿ったシャワーへッド電極アセンブリ１００の断面図である。

図１Ａおよび図１Ｂに示されるカムロックは、（２００９年９月１７日に公開された）本願と同一の譲受人に譲渡された国際公開第２００９／１１４１７５号、および／または米国特許出願公開第２０１０／０００３８２９号に記載されているようなカムロックでよく、それらの開示を参照により本明細書に援用する。

図２Ａを参照すると、例示的なカムロックの３次元図が、外側電極１３０または内側電極１２０または環状シュラウド１９０、およびバッキングプレート１４０の一部分を含む。カムロックは、外側電極１３０、内側電極１２０、または環状シュラウド１９０をバッキングプレート１４０に迅速に、清浄に、かつ正確に取り付けることが可能である。

カムロックは、ソケット２１３に取り付けられたスタッド（留めピン）２０５を含む。スタッドは、皿ばねスタック２１５、例えばステンレス鋼ベルヴィル（Ｂｅｌｌｅｖｉｌｌｅ）ワッシャによって取り囲まれることがある。次いで、接着剤または機械的固定具の使用によって、スタッド２０５および皿ばねスタック２１５をソケット２１３内に圧力嵌めする、または他の方法で固定することができる。スタッド２０５および皿ばねスタック２１５は、外側電極１３０または内側電極１２０または環状シュラウド１９０とバッキングプレート１４０との間で限られた量の横方向移動のみが可能であるように、ソケット２１３内に配置される。横方向移動の量の制限は、２つの部品間の熱膨張の差を見込んで依然としていくらかの移動を可能にしながら、外側電極１３０または内側電極１２０または環状シュラウド１９０とバッキングプレート１４０との密接な嵌合を可能にし、それにより良好な熱的接触を保証する。限られた横方向移動の特徴に関するさらなる詳細は、以下により詳細に論じる。

特定の例示的実施形態では、ソケット２１３は、高強度のＴｏｒｌｏｎ（登録商標）から製造される。あるいは、ソケット２１３は、優れた強度と耐衝撃性、耐クリープ性、寸法安定性、耐放射線性、ならびに耐化学性など特定の機械的特性を有する他の材料から製造することもでき、これら材料は容易に採用することができる。ポリアミドイミド、アセタール、および超高分子量ポリエチレン材料など様々な材料がすべて適していることがある。エッチングチャンバなどの用途で生じる典型的な最高温度は２３０℃なので、ソケット２１３を形成するために耐高温性プラスチックおよび他の関連の材料の使用は要求されない。一般に、典型的な動作温度は、１３０℃程度である。

カムシャフト１６０または１５０は、バッキングプレート１４０に機械加工されたボア内に取り付けられる。３００ｍｍの半導体基板用に設計されたエッチングチャンバに関する典型的な用途では、バッキングプレート１４０の周縁部に巡らせて８個以上のカムシャフトが間隔を空けて配置されることがある。

スタッド２０５およびカムシャフト１６０または１５０は、ステンレス鋼（例えば、３１６、３１６Ｌ、１７−７、ＮＩＴＲＯＮＩＣ−６０など）、または優れた強度および耐食性を提供する任意の他の材料から機械加工されることがある。

次に図２Ｂを参照すると、カムロックの断面図が、バッキングプレート１４０の近くで外側電極１３０、内側電極１２０、または環状シュラウド１９０を引っ張ることによってカムロックが動作する方法をさらに例示する。スタッド２０５／皿ばねスタック２１５／ソケット２１３のアセンブリが、外側電極１３０、内側電極１２０、または環状シュラウド１９０内に取り付けられる。図示されるように、アセンブリは、ソケット２１３の雄ねじによって、外側電極１３０、内側電極１２０、または環状シュラウド１９０のねじ付きソケット内にねじ留めすることができる。

図３において、膨らんだ頭部を有するスタッド２０５、皿ばねスタック２１５、およびソケット２１３の正面組立図３００が、カムロックの例示的な設計への追加の詳細を提供する。特定の例示的実施形態では、スタッド／皿ばねアセンブリ３０１が、ソケット２１３内に圧力嵌めされる。ソケット２１３は、雄ねじおよび六角形上部部材を有し、わずかなトルク（例えば、特定の例示的実施形態では約２０インチ・ポンド）で外側電極１３０、内側電極１２０、または環状シュラウド１９０（図２Ａおよび図２Ｂ参照）内に容易に挿入できるようになっている。上述したように、ソケット２１３は、様々なタイプのプラスチックから機械加工することができる。プラスチックの使用は、粒子生成を最小限にし、外側電極１３０、内側電極１２０、または環状シュラウド１９０の対合ソケット内にソケット２１３を摩耗なしで設置できるようにする。

スタッド／ソケットアセンブリ３０３は、ソケット２１３の上部での内径が、スタッド２０５の中央区域部分の外径よりも大きいことを示す。上述したように、２つの部分の直径の差が、組み立てられたカムロックの限られた横方向移動を可能にする。スタッド／皿ばねアセンブリ３０１は、直径の差がいくらかの横方向移動を可能にする一方で、ソケット２１３の底部でソケット２１３にしっかりと接触して維持される。（図２Ｂも参照のこと）。

また、図４Ａを参照すると、カムシャフト１６０または１５０の斜視図４００が、カムシャフト１６０または１５０の一端にあるキーイングスタッド４０２と六角形開口４０３を示す。

例えば、引き続き図４Ａ、図２Ａ、および図２Ｂを参照すると、カムロックは、バッキングプレートボア２１１内にカムシャフト１６０または１５０を挿入することによって組み立てられる。キーイングスタッド４０２は、図４Ｅに示されるように、ボア２１１の入口にある段差に係合することによって、バッキングプレートボア２１１内でのカムシャフト１６０または１５０の回転移動を制限する。カムシャフト１６０または１５０は、２つの内側偏心切欠を有する。カムシャフト１６０では、一方の切欠が、外側電極１３０上で、スタッド２０５の膨らんだ頭部に係合し、他方の切欠が、環状シュラウド１９０上で、スタッド２０５の膨らんだ頭部に係合する。カムシャフト１５０では、２つの切欠はそれぞれ、内側電極１２０上で、スタッド２０５の膨らんだ頭部に係合する。まず、六角形開口４０３を使用してカムシャフト１６０または１５０を一方向（例えば反時計回り）に回転させて、カムシャフト１６０または１５０内にスタッド２０５を進入させ、次いでカムシャフト１６０または１５０を時計回りに回転させて、スタッド２０５を完全に係合および係止することができる。外側電極１３０、内側電極１２０、または環状シュラウド１９０をバッキングプレート１４０に保持するのに必要なクランプ力は、皿ばねスタック２１５を、それらのスタック自由高さよりも圧縮することによって供給される。皿ばねスタック２１５が圧縮するとき、クランプ力は、皿ばねスタック２１５の個々のばねからソケット２１３に伝達され、さらに、外側電極１３０、内側電極１２０、または環状シュラウド１９０を通してバッキングプレート１４０に伝達される。

例示的な動作モードでは、カムシャフト１６０または１５０は、バッキングプレートボア２１１内に挿入される。カムシャフト１６０または１５０は、反時計回りに回転されて、その完全な回転移動を行う。次いで、外側電極１３０、内側電極１２０、および／または環状シュラウド１９０に入るようにわずかにトルクを与えられたスタッド／ソケットアセンブリ３０３（図３）は、水平に延在するバッキングプレートボア２１１の下で、垂直に延在する貫通穴内に挿入され、それにより、スタッド２０５の頭部は、カムシャフト１６０または１５０の偏心切欠内に係合する。外側電極１３０、内側電極１２０、または環状シュラウド１９０は、バッキングプレート１４０に当接して保持され、カムシャフト１６０または１５０は、ボア２１１の入口にある段差によってキーイングピンが制限されるまで時計回りに回転される。例示的な動作モードを逆順にして、外側電極１３０、内側電極１２０、または環状シュラウド１９０をバッキングプレート１４０から取り外すことができる。

図４Ｄを参照すると、図４Ａのカムシャフト１６０または１５０の側面図４２０の断面図Ａ−Ａが、スタッド２０５の頭部が完全に固定されるカッタパスエッジ４４０を示す。

図５Ａ〜図５Ｇは、内側電極１２０の詳細を示す。内側電極１２０は、好ましくは、高純度（１０ｐｐｍ未満の不純物）で低抵抗（０．００５〜０．０２Ω・ｃｍ）の単結晶シリコンのプレートである。

図５Ａは、プラズマ露出面１２０ａを示す内側電極１２０の底面図である。適切な直径および／または形状のガス注入穴１０６が、取付面１２０ｂからプラズマ露出面１２０ａ（図５Ｂ）まで延在し、これらは任意の適切なパターンで配列することができる。好ましくは、ガス注入穴１０６は、図１Ｃに示されるようなパターンで配列される。

図５Ｂは、内側電極１２０の直径に沿った内側電極１２０の断面図である。外円周面は、ただ１つの環状の段差５３２を含む。図５Ｃは、図５Ｂでの領域Ａの拡大図である。段差５３２は、内側電極１２０の全周にわたって延在する。好ましい実施形態では、内側電極１２０は、厚さが約０．４０インチであり、外径が約１２．５インチである。段差５３２は、内径が約１２．０インチであり、外径が約１２．５インチである。段差５３２は、長さ約０．２０インチの垂直面５３２ａと、長さ約０．２５インチの水平面５３２ｂとを有する。表面５３２ａと５３２ｂの間の内側隅部は、半径が約０．０６インチの隅肉を有する。

図５Ｄは、取付面１２０ｂを示す内側電極１２０の上面図である。取付面１２０ｂは、内側電極１２０と同心の環状溝５５０（詳細は図５Ｅに示されている）を含み、環状溝５５０は、内径が約０．２４インチであり、外径が約０．４４インチであり、深さが少なくとも０．１インチであり、進入縁部に、幅が約０．０２インチの４５°の面取りを有し、底部隅部に、半径が０．０１５〜０．０３インチの間の隅肉を有する。

また、取付面１２０ｂは、内側電極１２０の中心から１．７２〜１．７３インチの半径位置に位置された位置合わせピン（詳細は図５Ｆに示されている）を受け取るように構成された２つの滑らかな（ねじ切りされていない）止まり穴５４０ａおよび５４０ｂを含む。止まり穴５４０ｂは、止まり穴５４０ａから時計方向に約１７５°ずれている。止まり穴５４０ａおよび５４０ｂは、直径が約０．１１インチであり、深さが少なくとも０．２インチであり、進入縁部に、幅が約０．０２インチの４５°の面取りを有し、底部隅部に、半径が最大で０．０２インチの隅肉を有する。

また、取付面１２０ｂは、第１の円周列および第２の円周列に配列されたねじ付きソケットを含み、これらの円周列が、取付面１２０ｂを中心部分、中間部分、および外側部分に分割する。第１の円周列は、好ましくは、内側電極１２０の半径の１／４〜１／２の半径位置に位置され、さらに好ましくは、内側電極１２０の中心から約２．４〜２．６インチの半径方向距離に位置され、第２の円周列は、好ましくは、内側電極１２０の半径の１／２よりも大きい半径位置に位置され、さらに好ましくは、内側電極１２０の中心から約５．３〜５．５インチの半径方向距離に位置される。好ましい実施形態では、スタッド／ソケットアセンブリ３０３を受け取るようにそれぞれ構成された８個の７／１６−２８（ユニファイねじ規格；Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｔｈｒｅａｄ Ｓｔａｎｄａｒｄ）ねじ付きソケット５２０ａの第１の列は、内側電極１２０の中心から２．４９〜２．５１インチの半径位置で円周方向に間隔を空けて配置され、隣接するねじ付きソケット５２０ａの各対が互いに方位角で約４５°ずれている。各ねじ付きソケット５２０ａは、全体の深さが約０．２インチであり、ねじ切り深さは、進入縁部から少なくとも０．１６３インチであり、進入縁部に、幅が約０．０３インチの４５°の面取りを有する。ねじ付きソケット５２０ａの１つは、止まり穴５４０ａと方位角で位置合わせされる。スタッド／ソケットアセンブリ３０３を受け取るようにそれぞれ構成された８個の７／１６−２８（ユニファイねじ規格）ねじ付きソケット５２０ｂの第２の列は、内側電極１２０の中心から５．４０〜５．４２インチの半径位置で円周方向に間隔を空けて配置され、隣接するねじ付き穴５２０ｂの各対が互いに方位角で約４５°ずれている。各ねじ付きソケット５２０ｂおよび５２０ａは、全体の深さが約０．２インチであり、ねじ切り深さは、進入縁部から少なくとも０．１６３インチであり、進入縁部に、幅が約０．０３インチの４５°の面取りを有する。穴５２０ｂの１つは、止まり穴５４０ａと方位角で位置合わせされる。

さらに、取付面１２０ｂは、内側電極１２０の中心から６．０２〜６．０３インチの半径位置に半径方向で位置合わせされた位置合わせピン（それぞれ５３０ａ、５３０ｂ、および５３０ｃ、または総称して５３０）（詳細は図５Ｇに示されている）を受け取るように構成された第１、第２、および第３の滑らかな（ねじ切りされていない）止まり穴を含む。「半径方向で位置合わせされる」とは、中心までの距離が等しいことを意味する。穴５３０ａは、直径が０．１１〜０．１２インチであり、深さが少なくとも０．１インチであり、進入縁部に、幅が約０．０２インチの４５°の面取りを有し、底部隅部に、半径が最大で０．０２インチの隅肉を有する。第１の穴５３０ａは、止まり穴５４０ａから時計方向に方位角で約１０°ずれており、第２の穴５３０ｂは、第１の穴５３０ａから反時計方向に方位角で約９２．５°ずれており、第３の穴５３０ｃは、第１の穴５３０ａから反時計方向に方位角で約１９０°ずれている。

図１Ａを参照すると、内側電極１２０は、上面１２０ｂにあるねじ付きソケット５２０ａに係合する複数の（例えば８個の）カムロック１５２と、上面１２０ｂにあるねじ付きソケット５２０ｂに係合する複数の（例えば８個の）カムロック１５１とによって、バッキングプレート１４０に固定される。

カムロック１５１および１５２は、機械的な支持点となり、バッキングプレート１４０との熱的接触を改良し、内側電極１２０の歪みを減少させ、したがって処理速度の不均一性および熱的な不均一性を減少させる。

図６Ａは、熱伝導性および導電性ガスケットセットの上面図である。このガスケットセットは、複数のスポークによって接続された複数の同心リングを備える内側ガスケット６１００と、複数の穴および１つの切欠を有する第１の環状ガスケット６２００と、複数の切欠を有する第２の環状ガスケット６３００とを備える。ガスケットは、好ましくは導電性および熱伝導性であり、例えば約１０〜２００ｍＴｏｒｒの真空環境内で過剰なガス放出を生じず、粒子生成が少なく、接触点でのせん断に対応するように適合性があり、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕなど半導体基板の寿命短縮因子である金属成分を含まない材料からなる。ガスケットは、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、またはエラストマー−ステンレス鋼サンドイッチガスケット構造でよい。ガスケットは、プラズマエッチングなどのステップが行われる半導体製造で使用される真空環境に適合性がある熱伝導性および導電性ゴムで上面および下面を被覆されたアルミニウムシートでよい。ガスケットは、好ましくは、電極とバッキングプレートが機械的に一体にクランプされるときに圧縮することができるように適合性があるが、シャワーヘッド電極の温度サイクリング中に電極とバッキングプレートの向かい合う面が擦れ合うのを防止する。ガスケットは、Ｂｅｒｇｑｕｉｓｔ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されている「Ｑ−ＰＡＤ ＩＩ」など適切な材料から製造することができる。ガスケットの厚さは、好ましくは約０．００６インチである。ガスケットの様々な形状的特徴は、連続シートからナイフカット、押し抜き、打ち抜き、または好ましくはレーザカットすることができる。ガスケットセットは、内側電極１２０、外側電極１３０、および環状シュラウド１９０とバッキングプレート１４０との間に取り付けられて、それらの間の電気的および熱的接触を提供する。

図６Ｂは、内側ガスケット６１００の詳細を示す。内側ガスケット６１００は、好ましくは、半径方向スポークによって相互接続された９個の同心リングを備える。第１のリング６１０１は、内径が少なくとも０．４４インチ（例えば、０．６０〜０．６５インチの間）であり、外径が最大で１．３５インチ（例えば、０．９５〜１．００インチの間）である。第１のリング６１０１は、半径方向に延在し、方位角で等間隔に配置された７本のスポーク６１１２によって、第２のリング６１０２に接続される。各スポーク６１１２は、幅が約０．１２５インチである。

第２のリング６１０２は、内径が少なくとも１．３５インチ（例えば、１．７２〜１．７８インチの間）であり、外径が最大で２．６８インチ（例えば、２．２５〜２．３５インチの間）である。第２のリング６１０２は、半径方向に延在し、方位角で等間隔に配置された、それぞれ幅が約０．１２５インチの３本のスポーク６１２３ａ、６１２３ｂ、および６１２３ｃによって、第３のリング６１０３に接続される。１つのスポーク６１２３ａは、スポーク６１１２の１つから方位角で約１８０°ずれている。

第３のリング６１０３は、内径が少なくとも２．６８インチ（例えば、３．１５〜３．２０インチの間）であり、外径が最大で４．２３インチ（例えば、３．７０〜３．７５インチの間）である。第３のリングは、半径方向に延在し、方位角で等間隔に配置された４本のスポーク６１３４によって、第４のリング６１０４に接続される。各スポークは、幅が約０．１２５インチである。スポーク６１３４の１つは、スポーク６１２３ａから反時計方向に方位角で約２２．５°ずれている。また、第３のリング６１０３は、内側ガスケット６１００の中心から１．７０〜１．７５インチの間の半径方向距離に位置された２つの円形穴６１０３ｘおよび６１０３ｙを含む。円形穴６１０３ｘおよび６１０３ｙは、直径が約０．１２５インチである。円形穴６１０３ｘは、スポーク６１２３ａから反時計方向に方位角で約５°ずれている。円形穴６１０３ｙは、スポーク６１２３ａから方位角で約１８０°ずれている。円形穴６１０３ｘおよび６１０３ｙは、位置合わせピンを受け取るように構成される。

第４のリング６１０４は、内径が少なくとも４．２３インチ（例えば、４．６８〜４．７３インチの間）であり、外径が最大で５．７９インチ（例えば、５．２７〜５．３２インチの間）である。第４のリング６１０４は、半径方向に延在し、方位角で等間隔に配置された１組の８本のスポーク６１４５ａと、半径方向に延在し、方位角で等間隔に配置された別の組の８本のスポーク６１４５ｂとによって、第５のリング６１０５に接続される。スポーク６１４５ｂの１つは、スポーク６１２３ａから反時計方向に方位角で約８．５°ずれている。スポーク６１４５ａの１つは、スポーク６１２３ａから時計方向に方位角で約８．５°ずれている。各スポーク６１４５ａおよび６１４５ｂは、幅が約０．１２５インチである。スポーク６１４５ａおよび６１４５ｂは、半径方向内側に延在し、第４のリング６１０４を８個の円弧状区域に分離し、各区域が約２８°の中心角を有する。

第５のリング６１０５は、内径が少なくとも５．７９インチ（例えば、６．３３〜６．３８インチの間）であり、外径が最大で７．３４インチ（例えば、６．７１〜６．７６インチの間）である。第５のリング６１０５は、半径方向に延在し、方位角で等間隔に配置された４本のスポーク６１５６によって、第６のリング６１０６に接続される。スポーク６１５６の１つは、スポーク６１２３ａから方位角で約９０°ずれている。各スポーク６１５６は、幅が約０．１２５インチである。

第６のリング６１０６は、内径が少なくとも７．３４インチ（例えば、７．９０〜７．９５インチの間）であり、外径が最大で８．８９インチ（例えば、８．２３〜８．２８インチの間）である。第６のリング６１０６は、半径方向に延在し、方位角で等間隔に配置された１組の４本のスポーク６１６７ａと、半径方向に延在し、方位角で等間隔に配置された別の組の４本のスポーク６１６７ｂとによって、第７のリング６１０７に接続される。スポーク６１６７ｂの１つは、スポーク６１２３ａから反時計方向に方位角で約６．４°ずれている。スポーク６１６７ａの１つは、スポーク６１２３ａから時計方向に方位角で約６．４°ずれている。各スポーク６１６７ａおよび６１６７ｂは、幅が約０．１２５インチである。

第７のリング６１０７は、内径が少なくとも８．８９インチ（例えば、９．３２〜９．３７インチの間）であり、外径が最大で１０．１８インチ（例えば、９．６５〜９．７０インチの間）である。第７のリング６１０７は、半径方向に延在し、方位角で等間隔に配置された８本のスポーク６１７８ａの組と、半径方向に延在し、方位角で等間隔に配置された８本のスポーク６１７８ｂの別の組とによって、第８のリング６１０８に接続される。スポーク６１７８ｂの１つは、スポーク６１２３ａから反時計方向に方位角で約５°ずれている。スポーク６１６７ａの１つは、スポーク６１２３ａから時計方向に方位角で約５°ずれている。各スポーク６１６７ａおよび６１６７ｂは、幅が約０．１２５インチである。

第８のリング６１０８は、内径が少なくとも１０．１８インチ（例えば、１０．５９〜１０．６４インチの間）であり、外径が最大で１１．４６インチ（例えば、１０．９５〜１１．００インチの間）である。第８のリング６１０８は、半径方向に延在し、方位角で等間隔に配置された８本のスポーク６１８９ａの組と、半径方向に延在し、方位角で等間隔に配置された８本のスポーク６１８９ｂの別の組とによって、第９のリング６１０９に接続される。スポーク６１８９ｂの１つは、スポーク６１２３ａから反時計方向に方位角で約５°ずれている。スポーク６１８９ａの１つは、スポーク６１２３ａから時計方向に方位角で約５°ずれている。各スポーク６１６７ａおよび６１６７ｂは、幅が約０．１２５インチである。約６°インチの中心角を有する８個の円弧状切欠６１０８ｈが、第８のリング６１０８を８個の区域に分離する。切欠６１０８ｈは、方位角で等間隔に配置される。切欠６１０８ｈの１つは、スポーク６１２３ａと方位角で位置合わせされる。

第９のリング６１０９は、内径が１１．９２〜１１．９７インチの間であり、外径が１２．４５〜１２．５０インチの間である。第９のリング６１０９は、その内周縁に、小さな直径の３個の切欠６１０９ａ、６１０９ｂ、および６１０９ｃを有する。切欠６１０９ｂおよび６１０９ｃはそれぞれ、方位角で、切欠６１０９ａから反時計方向に約９２．５°および反時計方向に約１９０°ずれている。切欠６１０９ｃは、スポーク６１２３ａと方位角で位置合わせされる。切欠６１０９ａ、６１０９ｂ、および６１０９ｃの中心は、内側ガスケット６１００の中心から約６．０２インチの半径方向距離に位置される。切欠６１０９ａ、６１０９ｂ、および６１０９ｃは、内向きであり、直径が約０．１２５インチの半円形の外周縁を含み、直線状の半径方向縁部を有する内側開口を含む。また、第９のリング６１０９は、その外周縁に、大きな直径の丸みの付いた外向きの３個の切欠６１０９ｘ、６１０９ｙ、および６１０９ｚを有する。切欠６１０９ｘ、６１０９ｙ、および６１０９ｚは、方位角で等間隔に配置され、直径が約０．７２インチである。それらの中心は、内側ガスケット６１００の中心から約６．４８インチの半径方向距離に位置される。切欠６１０９ｚは、スポーク６１２３ａから時計回りに方位角で約３７．５°ずれている。

第１の環状ガスケット６２００は、内径が約１４．０６インチであり、外径が約１６．７５インチである。第１の環状ガスケット６２００は、方位角で等間隔に配置された８個の円形穴６２０９ａを有する。穴６２０９ａの中心は、第１の環状ガスケット６２００の中心から約７．６１インチの半径方向距離に位置される。穴６２０９ａは、直径が約０．５５インチである。（本明細書で以下に詳細に説明する）シャワーヘッド電極アセンブリ１００に設置されるとき、穴６２０９ａの１つは、内側ガスケット６１００のスポーク６１２３ａと方位角で位置合わせされる。また、第１の環状ガスケット６２００は、第１の環状ガスケット６２００の内周縁に、丸みの付いた内向きの切欠６２０９ｂを１つ有する。この切欠６２０９ｂの中心は、第１の環状ガスケット６２００の中心から約６．９８インチの距離に位置される。切欠６２０９ｂは、直径が約０．９２インチである。（本明細書で以下に詳細に説明する）シャワーヘッド電極アセンブリ１００に設置されるとき、切欠６２０９ｂは、スポーク６１２３ａから反時計方向に方位角で約２０２．５°ずれている。さらに、第１の環状ガスケット６２００は、ツールアクセスを可能にするように構成された３個の円形穴６２１０、６２２０、および６２３０を有する。これらの穴は、約７．９３インチの半径方向距離に位置され、直径が約０．１４インチである。穴６２１０、６２２０、および６２３０はそれぞれ、切欠６２０９ｂから時計方向に方位角で約７．５°、約１２７．５°、および約２５２．５°ずれている。

第２の環状ガスケット６３００は、内径が約１７．２９インチであり、外径が約１８．６９インチである。第２の環状ガスケット６３００は、外周縁上に方位角で等間隔に配置された、丸みの付いた外向きの８個の切欠６３０１を有する。切欠６３０１の中心は、第３の環状ガスケット６３００の中心から約９．３０インチの半径方向距離に位置される。切欠６３０１は、直径が約０．５３インチである。

内側電極１２０がチャンバ１００内に設置されるとき、まず、１つの位置合わせリングと、２つの内側位置合わせピンと、３つの外側位置合わせピンとが、それぞれ、環状溝５５０と、穴５４０ａおよび５４０ｂと、穴５３０とに挿入される。次いで、内側ガスケット６１００が内側電極１２０に取り付けられる。穴６１０３ｘおよび６１０３ｙは、内側位置合わせピンに対応する。内側ガスケット６１００の中心穴は、位置合わせリングと、内側電極１２０の中心ガス注入穴とに対応する。内側ガスケット６１００内の９個のリングとスポークの間の各開口は、内側電極１２０のガス注入穴の第１の列から第８の列に対応する。第９のリングにある切欠６１０９ａ、６１０９ｂ、および６１０９ｃは、それぞれ穴５３０ａ、５３０ｂ、および５３０ｃに対応する。８個のスタッド／ソケットアセンブリ３０３が、８個のねじ付きソケット５２０ａ内にねじ留めされ、８個のスタッド／ソケットアセンブリ３０３が、８個のねじ付きソケット５２０ｂ内にねじ留めされて、内側ガスケット６１００を間に挟んで内側電極１２０をバッキングプレート１４０に固定する。スタッド／ソケットアセンブリ３０３は、中心と外縁部の間の位置で内側電極１２０を支持し、バッキングプレート１４０との熱的接触を改良し、基板の処理中の温度サイクリングによって引き起こされる内側電極１２０の歪みを減少させる。内側電極１２０は、カムシャフト１５０を回転させることによって、バッキングプレート１４０に当接して固定される。８個のスタッド／ソケットアセンブリ３０３が、外側電極１３０にある８個のねじ付きソケット内にねじ留めされる。第１の環状ガスケット６２００が、外側電極１３０に配置される。８個のスタッド／ソケットアセンブリ３０３が、環状シュラウド１９０にある８個のねじ付きソケット内にねじ留めされる。第２の環状ガスケット６３００が環状シュラウド１９０の上に配置される。外側電極１３０および環状シュラウド１９０は、カムシャフト１６０を回転させることによって、バッキングプレート１４０に固定される。８個の穴６２０９ａは、外側電極１３０にねじ留めされる８個のスタッド／ソケットアセンブリ３０３に対応する。切欠６３０１は、シュラウド１９０にねじ留めされる８個のスタッド／ソケットアセンブリ３０３に対応する。

内側ガスケット６１００のリング６１０１〜６１０９およびスポークは、内側電極１２０にあるガス注入穴１０６、カムロック１５１および１５２、位置合わせリング、または位置合わせピンを妨げない限り、任意の適切なパターンで配列することができる。

シャワーヘッド電極アセンブリ、シャワーヘッド電極、外側電極、ガスケットセット、およびガス穴パターンを、それらの具体的な実施形態を参照して詳細に説明してきたが、添付の実用新案登録請求の範囲から逸脱することなく様々な変更および修正を施すことができ、また均等形態を採用することもできることが当業者には明らかであろう。

Claims (17)

1. 平行平板型容量結合プラズマ処理チャンバ内のシャワーヘッド電極アセンブリ用のシャワーヘッド電極であって、前記シャワーヘッド電極アセンブリが、上面と下面の間に延在するガス注入穴を有するバッキングプレートと、複数のスタッド／ソケットアセンブリおよびカムシャフトと、位置合わせリングと、複数の位置合わせピンとを備え、前記シャワーヘッド電極が、
   前記シャワーヘッド電極の下面のプラズマ露出面と、
   前記シャワーヘッド電極の上面の取付面と、
   前記シャワーヘッド電極の前記プラズマ露出面と前記取付面の間に延在し、前記バッキングプレートの前記ガス注入穴に合致するパターンで配列された複数のガス注入穴とを備え、
   前記ガス注入穴は、０．０４インチ以下の直径を有し、前記電極の中心にある１つの中心ガス注入穴と、同心の第１から第８の各列のガス注入穴と有するパターンで配列され、
   前記第１の列は、前記電極の中心から約０．６〜０．７インチの半径方向距離に位置された７個のガス注入穴を有し、
   前記第２の列は、前記電極の中心から約１．３〜１．４インチの半径方向距離に位置された１７個のガス注入穴を有し、
   前記第３の列は、前記電極の中心から約２．１〜２．２インチの半径方向距離に位置された２８個のガス注入穴を有し、
   前記第４の列は、前記電極の中心から約２．８〜３．０インチの半径方向距離に位置された４０個のガス注入穴を有し、
   前記第５の列は、前記電極の中心から約３．６〜３．７インチの半径方向距離に位置された４８個のガス注入穴を有し、
   前記第６の列は、前記電極の中心から約４．４〜４．５インチの半径方向距離に位置された５６個のガス注入穴を有し、
   前記第７の列は、前記電極の中心から約５．０〜５．１インチの半径方向距離に位置された６４個のガス注入穴を有し、
   前記第８の列は、前記電極の中心から約５．７〜５．８インチの半径方向距離に位置された７２個のガス注入穴を有し、
   各列にある前記ガス注入穴が、方位角で等間隔に配置される
   シャワーヘッド電極。
2. 前記シャワーヘッド電極が、シャワーヘッド電極アセンブリの内側電極であり、前記シャワーヘッド電極アセンブリが、内側方向に延在するフランジと、前記バッキングプレートの下面の開口に係合するスタッド／ソケットアセンブリを受け取るように構成されたねじ付きソケットとを有する外側電極と、前記バッキングプレートの下面の開口に係合するスタッド／ソケットアセンブリを受け取るように構成された複数のねじ付きソケットを有する環状シュラウドとを備え、前記内側電極が、
   前記外側電極の前記内側方向に延在するフランジと対合するように構成された、前記内側電極の外周縁にあるただ１つの環状の段差と、
   前記位置合わせピンを受け取るように構成された、前記取付面にある複数のねじ切りされていない止まり穴と、
   前記位置合わせリングを受け取るように構成された前記取付面にある環状溝と、
   前記スタッド／ソケットアセンブリを受け取るように構成された、前記取付面にある複数のねじ付きソケットとを備え、前記スタッド／ソケットアセンブリが、前記カムシャフトに係合し、クランプリングを使用することなく前記内側電極を前記バッキングプレートに取り付ける
   請求項１に記載のシャワーヘッド電極。
3. 前記複数のねじ付きソケットが、等間隔に配置された８個のねじ付きソケットの第１の円周列と、等間隔に配置された８個のねじ付きソケットの第２の円周列とを備え、前記ねじ付きソケットがそれぞれ、７／１６−２８のねじサイズでねじを切られており、ねじ切り深さが少なくとも０．１６３インチであり、前記第１の円周列が、前記内側電極の中心から約２．４〜２．６インチの半径方向距離に位置され、前記第２の円周列が、前記内側電極の中心から約５．３〜５．５インチの半径方向距離に位置される請求項２に記載のシャワーヘッド電極。
4. 前記ねじ付きソケットが、前記内側電極の半径の１／４〜１／２の半径位置に位置された第１の円周列にある８個のねじ付きソケットと、前記内側電極の半径の１／２よりも大きい半径位置に位置された第２の円周列にある８個のねじ付きソケットとを備える請求項２に記載のシャワーヘッド電極。
5. 前記位置合わせピンを受け取るように構成された前記複数のねじ切りされていない止まり穴が、第１の組の穴および第２の組の穴を備え、
   前記第１の組の穴は、２つの穴を備え、前記２つの穴が、（ａ）前記内側電極の中心から約１．７〜１．８インチの半径方向距離に位置され、（ｂ）半径方向で位置合わせされ、方位角で互いに約１７５°ずれており、（ｃ）直径が約０．１０〜０．１２インチであり、（ｄ）深さが少なくとも０．２インチであり、
   前記第２の組の穴は、第１の穴と、第２の穴と、第３の穴とを備え、前記穴が、（ａ）前記内側電極の中心から約６．０〜６．１インチの半径方向距離に位置され、（ｂ）前記第１の穴が、前記第１の組の１つの穴から時計方向に方位角で約１０°ずれており、（ｃ）前記第２の穴および前記第３の穴が、前記第１の穴と半径方向で位置合わせされ、前記第１の穴から反時計方向に方位角で約９２．５°および約１９０°ずれており、（ｄ）直径が約０．１１〜０．１２インチであり、（ｅ）深さが少なくとも０．１インチである
   請求項２に記載のシャワーヘッド電極。
6. 前記内側電極が、約０．４インチの均一な厚さであり、直径が約１２．５インチの平坦な円板であり、前記環状の段差は、内径が約１２．０インチであり、長さ約０．２インチの垂直面を有し、前記環状溝は、外径が約０．４４インチであり、内径が約０．２４インチであり、深さが少なくとも０．１インチであり、前記内側電極が、０．００５〜０．０２Ω・ｃｍの抵抗率と、合計で１０ｐｐｍ未満の重金属汚染物質とを有する単結晶シリコンまたは多結晶シリコンのプレートから製造される
   請求項２に記載のシャワーヘッド電極。
7. 請求項２に記載の内側電極を備えるシャワーヘッド電極アセンブリであって、さらに、
   前記内側電極の各ねじ付きソケット内にねじ留めされたスタッド／ソケットアセンブリと、
   カムシャフトを中に取り付けられたボアを有するバッキングプレートとを備え、
   前記シャワーヘッド電極が、前記カムシャフトと係合された前記スタッド／ソケットアセンブリのみによって前記バッキングプレートに固定される
   シャワーヘッド電極アセンブリ。
8. 前記シャワーヘッド電極の前記ねじ付きソケット内にねじ留めされたスタッド／ソケットアセンブリの２つが単一のカムシャフトと係合する請求項７に記載のシャワーヘッド電極アセンブリ。
9. 請求項２に記載の内側電極を備えるシャワーヘッド電極アセンブリであって、さらに、
   前記外側電極の各ねじ付きソケット内にねじ留めされたスタッド／ソケットアセンブリを備え、前記外側電極が、外側フランジと内側フランジを含み、前記内側フランジが、前記内側電極の前記環状の段差に被さり、
   シャワーヘッド電極アセンブリがさらに、前記環状シュラウドの各ねじ付きソケット内にねじ留めされたスタッド／ソケットアセンブリを備え、前記環状シュラウドが、前記外側電極の前記外側フランジに被さる内側フランジを有し、
   前記外側電極および前記環状シュラウドが、前記カムシャフトと係合された前記スタッド／ソケットアセンブリによって前記バッキングプレートに固定される
   シャワーヘッド電極アセンブリ。
10. 前記外側電極のねじ付きソケット内にねじ留めされたスタッド／ソケットアセンブリと、前記環状シュラウドのねじ付きソケット内にねじ留めされたスタッド／ソケットアセンブリとが、単一のカムシャフトと係合する請求項９に記載のシャワーヘッド電極アセンブリ。
11. 請求項９に記載のシャワーヘッド電極アセンブリを組み立てる方法であって、
    前記内側電極の前記取付面にある前記環状溝内に位置合わせリングを挿入するステップと、
    前記内側電極の前記取付面にある前記複数のねじ切りされていない止まり穴内に位置合わせピンを挿入するステップと、
    前記内側電極の前記取付面上に内側ガスケットを取り付けるステップと、
    前記内側ガスケットを取り付けられた前記内側電極を、カムロックによって前記バッキングプレートに固定するステップと、
    前記外側電極の前記上面に第１の環状ガスケットを配置するステップと、
    前記環状シュラウド上に第２の環状ガスケットを配置するステップと、
    前記第１の環状ガスケットを取り付けられた前記外側電極と、前記第２の環状ガスケットを取り付けられた前記環状シュラウドとを、カムロックによって前記バッキングプレートに固定するステップと
    を含む方法。
12. シャワーヘッド電極アセンブリに取り付けられるように構成されたガスケットセットの熱伝導性および導電性ガスケットであって、前記シャワーヘッド電極アセンブリが、スタッド／ソケットアセンブリを受け取るための複数のねじ付きソケットを有する内側電極と、スタッド／ソケットアセンブリを受け取るための複数のねじ付きソケットを有する外側電極と、スタッド／ソケットアセンブリを受け取るための複数のねじ付きソケットを有する環状シュラウドとを備え、
    前記ガスケットセットが、
    前記内側電極に取り付けられるように構成された内側ガスケットであって、複数のスポークによって接続された複数の同心偏平リングを備える内側ガスケットと、
    前記内側ガスケットを取り囲み、前記内側ガスケットと同心状であり、前記外側電極に取り付けられるように構成された第１の環状ガスケットであって、複数の切欠を有する偏平な環状リングを備える第１の環状ガスケットと、
    前記第１の環状ガスケットを取り囲み、前記第１の環状ガスケットと同心状であり、前記環状シュラウドに取り付けられるように構成された第２の環状ガスケットであって、複数の切欠を有する偏平な環状リングを備える第２の環状ガスケットとからなり、
    前記ガスケットが、ガス注入穴、位置合わせピン穴、前記位置合わせリング溝、および／または前記ねじ付きソケットに適応する
    熱伝導性および導電性ガスケット。
13. 前記内側ガスケットの前記同心偏平リングが連続的である、またはセグメント化されている請求項１２に記載のガスケット。
14. 前記内側ガスケットが、厚さが約０．００６インチであり、幅が少なくとも０．１インチである少なくとも６個の同心偏平な第１〜第６のリングを備え、前記第１のリングは、内径が少なくとも０．４４インチであり、外径が最大で１．３５インチであり、前記第２のリングは、内径が少なくとも１．３５インチであり、外径が最大で２．６８インチであり、前記第３のリングは、内径が少なくとも２．６８インチであり、外径が最大で４．２３インチであり、前記第４のリングは、内径が少なくとも４．２３インチであり、外径が最大で５．７９インチであり、前記第５のリングは、内径が少なくとも５．７９インチであり、外径が最大で７．３４インチであり、前記第６のリングは、内径が少なくとも７．３４インチであり、外径が最大で８．８９インチである請求項１２に記載のガスケット。
15. 前記内側ガスケットが、９個の同心偏平な第１〜第９のリングを備え、前記第７のリングは、内径が少なくとも８．８９インチであり、外径が最大で１０．１８インチであり、前記第８のリングは、内径が少なくとも１０．１８インチであり、外径が最大で１１．４６インチであり、前記第９のリングは、内径が１１．９２〜１１．９７インチの間であり、外径が１２．４５〜１２．５０インチの間である請求項１４に記載のガスケット。
16. （ａ）前記第１の環状ガスケットは、内周縁にある１つの切欠と、スタッド／ソケットアセンブリを収容するように構成された第１の組の８個の穴と、ツールアクセスを可能にするように構成された第２の組の３個の穴とを有し、前記第１の組の穴の直径が、前記第２の組の穴の直径よりも大きく、
    （ｂ）前記第２の環状ガスケットは、スタッド／ソケットアセンブリを収容するように構成された外周縁にある８個の切欠を有し、内周縁には切欠を有さない
    請求項１２に記載のガスケット。
17. （ａ）前記第１の環状ガスケットは、厚さが約０．００６インチであり、幅が約１．３インチであり、内径が約１４．０６インチであり、外径が約１６．７５インチであり、
    （ｂ）前記第２の環状ガスケットは、厚さが約０．００６インチであり、幅が約０．７インチであり、内径が約１７．２９インチであり、外径が約１８．６９インチである
    請求項１２に記載のガスケット。

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