JP5302865B2 - 大面積プラズマ化学気相堆積法のためのガス分配プレートアセンブリ - Google Patents

Description

開示の背景

発明の分野
[0001]本発明の実施形態は、一般的に、ガス分配プレートアセンブリと、処理チャンバ内におけるガスの分配方法とに関する。

背景技術の説明

[0002]液晶ディスプレイまたはフラットパネルは、コンピュータおよびテレビのモニタのようなアクティブマトリックス・ディスプレイ用として広く使用されている。一般的に、フラットパネルは、液晶材料を間に挟持した２枚のガラス板を備える。少なくとも一方のガラス板の上には、電源と結合した少なくとも１枚の伝導膜が配置されている。電源から伝導膜に供給された電力によって液晶材料の配向性が変更され、ディスプレイ上で見られるテキストまたはグラフィックのようなパターンが形成される。フラットパネルの生産に頻繁に使用される製造工程はプラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）である。

[0003]一般的に、プラズマ化学気相堆積法は、フラットパネルまたは半導体ウェーハのような基板上で薄膜を堆積させるために採用される。プラズマ増強型化学気相堆積は、一般的に、フラットパネルを収納した真空チャンバ内に前駆体ガスを導入することで達成される。典型的に、前駆体ガスは、真空チャンバの頂部付近に設置された分配プレートを貫通して下方に向いている。真空チャンバと結合した１つまたはそれ以上のＲＦ源から真空チャンバにＲＦ電力を印加することで、チャンバ内の前駆体ガスが電圧を活性化（例えば励起）されてプラズマ化する。励起されたガスが反応し、温度制御された基板支持部上に位置決めされたフラットパネルの基板上に材料層を形成する。フラットパネルが低温ポリシリコンの層を受ける用途では、基板支持部を、４００℃を超える温度に加熱できる。反応の最中に生成される揮発性の副次物が、排出システムを介してチャンバから汲み出される。

[0004]典型的に、ＰＥＣＶＤ技術で処理されたフラットパネルは大型であり、多くの場合そのサイズは３７０×４７０ｍｍを越え、１平方メートルに及ぶ。近い将来、４平方メートルに近い、およびこれを越える大面積基板が構想される。フラットパネル全体にかけて処理ガスの均一な流れを提供するように使用されるガス分配プレートのサイズもこれに比例し、特に２００ｍｍおよび３００ｍｍの半導体ウェーハ処理に使用されるガス分配プレートと比べて大型である。

[0005]フラットパネル処理に使用される大型のガス分配プレートには、製造上の問題点が多く、その結果製造コストが高くなる。例えば、ガス分配プレートに形成されたガス流穴の直径は、ガス分配プレートを貫通して形成されたガス分配プレートの厚さに対して小さく、例えば３．０４８ｃｍ（１．２インチ）の厚さのプレートを貫通する０．０６２の直径穴であり、その結果、穴形成の最中にドリル先端部破損が生じる頻度が高まる。破損したドリル先端部の除去には時間がかかり、結果的にガス分配プレート全体が解体されてしまうこともある。これに加え、ガス分配プレートにかけて形成されるガス流穴の数はフラットパネルのサイズに比例するため、各プレートに形成された多数の穴が、プレート製造の最中に高い確率で生じるトラブルの原因となり不利である。さらに、ドリル先端部破損を最小化するために穴の数を増やすことは、製造時間を長くし、これにより製造コストが増加する。

[0006]材料のコストおよびガス分配プレートの製造コストが高いため、効率的およびコスト効率的に製造できる形状のガス分配プレートを開発することが有利である。さらに、次世代のガス分配プレートのサイズが、１．２平方メートルを超える処理フラットパネルを収容するように増大するに従って、前述の問題の解決が益々重要になる。

[0007]大型ガス分配プレートの設計のコストの意味合いが重要である一方で、性能属性も見過ごしてはならない。例えば、ガス流穴の形状、位置、密度は、堆積均一性属性および洗浄属性のような堆積性能に直接影響する。例えば、ガス分配プレートにかけて形成されたガス流穴が背圧を発生し過ぎると、洗浄に使用される解離したフッ素が再結合する傾向が増加し、洗浄効果を不利に減少させることになる。さらに、典型的にフッ素は膜異物であり、ガス分配プレートの表面エリアは、これにかけて優れた流れを助長しながら、基板へのフッ素の付着エリアを最小化するように構成しなければならない。

[0008]したがって、改善されたガス分配プレートアセンブリが必要である。

[0009]処理チャンバ内にガスを分配するためのガス分配プレートの実施形態を提供する。一実施形態では、ガス分配プレートは、拡散プレートの上流側部と下流側部の間を通る複数のガス通路を有する拡散プレートを含む。少なくとも１つのガス通路は、オリフィス穴によって結合した第１穴と第２穴を含む。第１穴は拡散プレートの上流側部から延び、第２穴は下流側部から延びている。オリフィス穴の直径は、第１穴および第２穴の各々の直径よりも小さい。

[0010]本発明の教示は、添付の図面と共に以下の詳細な記載を考慮することで簡単に理解できる。

理解を容易にするために、複数の図面中で共通する同一の要素を示すために、可能な箇所には同一の参照符号を用いている。

詳細な説明

[0018]一般的に、本発明は、処理チャンバ内にガス搬送を提供するためのガス分配プレートアセンブリを提供する。これ以降、カリフォルニア州サンタクララに所在するアプライドマテリアルズ社の一事業部であるＡＫＴより市販されているプラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）システムのような大面積基板を処理するように構成されたプラズマ化学気相堆積システムを参照しながら、本発明を例証的に記載する。しかし、本発明は、エッチングシステム、その他の化学気相堆積システム、さらにこれ以外の、処理チャンバ内でのガスの分配が望ましいシステムのような、円形基板を処理するように構成されたシステムを含むその他のシステム構成において使用できることが理解されるべきである。

[0019]図１は、プラズマ化学気相堆積システム１００の一実施例の断面図である。このシステム１００は、一般的に、ガス源１０４と結合した処理チャンバ１０２を含む。処理チャンバ１０２は、処理容量１１２の一部分を画成する壁部１０６と底部１０８を有する。典型的に、処理容量１１２には、壁部１０６に形成された、処理チャンバ１０２に出入りする基板１４０の移動を容易にするためのポート（図示せず）を介して接触することができる。典型的に、壁部１０６と底部１０８は、アルミニウムまたは処理に適したこれ以外の材料の単体ブロックで製造される。壁部１０６は、処理容量１１２を排出ポート（図示にはない様々なポンピング構成要素を含む）と結合するポンピングプレナム１１４を内容した蓋アセンブリ１１０を支持している。

[0020]温度制御された基板支持アセンブリ１３８は、処理チャンバ１０２の中央に配置される。処理の最中に、支持アセンブリ１３８はガラス基板１４０を支持する。一実施形態では、基板支持アセンブリ１３８は、少なくとも１つの組み込み型加熱器１３２を封入するアルミニウム本体１２４を備える。

[0021]支持アセンブリ１３８内に配置された抵抗要素のような加熱器１３２が電源１３０と結合しており、支持アセンブリ１３８と、この上に位置決めされたガラス基板１４０とを所定の温度に制御可能に加熱する。典型的に、ＣＶＤ処理では、加熱器１３２はガラス基板１４０を、堆積させる材料の堆積処理パラメータに従って、約１５０℃〜少なくとも約４６０℃の一定温度に維持する。

[0022]一般的に、支持アセンブリ１３８は下方側部１２６と上方側部１３４を有する。上方側部１３４はガラス基板１４０を支持する。下方側部１２６はこれと結合した軸１４２を有する。軸１４２は、支持アセンブリ１３８を昇降システム（図示せず）と結合するが、この昇降システムは、上昇処理位置（図示せず）と、処理チャンバ１０２への、また処理チャンバ１０２からの基板の移送を容易にする降下位置との間で、支持アセンブリ１３８を移動させるものである。さらに、軸１４２は、支持アセンブリ１３８とシステム１００の他の構成部品との間に、電気および熱結合導線のための導管を提供する。

[0023]支持アセンブリ１３８（または軸１４２）と処理チャンバ１０２の底部１０８との間に蛇腹部１４６が結合している。この蛇腹部１４６は、支持アセンブリ１３８の垂直移動を容易にしながら、チャンバ容量１１２と処理チャンバ１０２外の待機との間に真空密封を提供する。

[0024]一般的に、支持アセンブリ１３８は接地されているため、電源１２２から、蓋アセンブリ１１０と基板支持アセンブリ１３８（または、処理チャンバの蓋アセンブリ内、あるいはその付近に位置決めされているこれ以外の電極）の間に位置決めされたガス分配プレートアセンブリ１１８へ供給されるＲＦ電力が、支持アセンブリ１３８と分配プレートアセンブリ１１８の間の処理チャンバ１１２内に存在するガスを励起する。電源１２２からのＲＦ電力は、化学気相堆積処理を推進するために、一般的に、基板のサイズと等しく選択される。

[0025]さらに支持アセンブリ１３８は、境界を定めるシャドウフレーム１４８も支持する。一般的に、シャドウフレーム１４８は、ガラス基板１４０の縁と支持アセンブリ１３８における堆積を防止することで、基板が支持アセンブリ１３８にくっつかないようにしている。

[0026]
支持アセンブリ１３８は、これを貫通した、複数のリフトピン１５０を受容するための複数の穴１２８を有する。典型的に、リフトピン１５０はセラミックまたは陽極処理したアルミニウムから構成されている。一般的に、リフトピン１５０が正常位置（つまり支持アセンブリ１３８に対して引っ込んだ状態）にある際に、リフトピン１５０は、支持アセンブリ１３８の上方側部１３４と実質的に同じ高さ、またはこれよりも若干低い場所に位置する第１端部を有する。第１端部は、典型的に、リフトピン１５０が穴１２８から落下することを防止するようにフレア型に広がっている。さらに、リフトピン１５０は、支持アセンブリ１３８の下方側部１２６を越えて延びる第２端部を有する。昇降プレート１５４により、リフトピン１５０を、支持アセンブリ１３８に対して、支持面１３４から突出するよう作動させることができ、これにより、基板が支持アセンブリ１３８から離間して置かれる。

[0027]昇降プレート１５４は、基板支持アセンブリ１３８の下方側部１２６と処理チャンバ１０２の底部１０８との間に配置される。昇降プレート１５４は、軸１４２の部分の境界を定めるカラー１５６によってアクチュエータ（図示せず）に接続している。蛇腹部１４６は、処理チャンバ１０２への外部環境からの処理チャンバ容量１１２の隔離を維持しながら、軸１４２とカラー１５６が個別に移動できるようにする上方部分１６８と下方部分１７０を含む。一般的に、昇降プレート１５４は、支持アセンブリ１３８と昇降プレート１５４が相互に対して近接して移動する際に、リフトピン１５０を上方側部１３４から延ばすために作動される。

[0028]蓋アセンブリ１１０は、処理容量１１２に上方境界を提供する。典型的に、蓋アセンブリ１１０は、処理チャンバ１０２の点検時に取り外しまたは開放することができる。一実施形態では、蓋アセンブリ１１０はアルミニウム製である。

[0029]蓋アセンブリ１１０は、その内部に形成され、外部ポンピングシステム（図示せず）と結合したポンピングプレナム１１４を含む。このポンピングプレナム１１４は、ガスと処理副次物を、処理容量１１２から、さらに処理チャンバ１０２の外部へと均一に流通させるために使用される。

[0030]典型的に、蓋アセンブリ１１０は入口ポート１８０を含み、ガス源１０４によって供給された処理ガスがこの入口ポートを通って処理チャンバ１０２内に導入される。入口ポート１８０はさらに洗浄源１８２とも結合している。典型的に、洗浄源１８２は、ガス分配プレートアセンブリ１１８を含む処理チャンバハードウェアから堆積副次物と膜を除去するために処理チャンバ１０２内に導入される例えば解離したフッ素のような洗浄剤を提供する。

[0031]ガス分配プレートアセンブリ１１８は、蓋アセンブリ１１０の内側部１２０に結合している。典型的に、ガス分配プレートアセンブリ１１８は、例えば大面積基板は多角形、ウェーハは円形のようなガラス基板１４０の輪郭と実質的に合うように構成されている。ガス分配プレートアセンブリ１１８は穿孔エリア１１６を含んでおり、ガス源１０４から供給された処理ガスおよびその他のガスが、この穿孔エリアを通って処理容量１１２へと搬送される。ガス分配プレートアセンブリ１１８の穿孔エリア１１６は、ガス分配プレートアセンブリ１１８を通って処理チャンバ１０２に入るガスを均一に分配するように構成されている。本発明の恩恵を受けるように適合されたあるガス分配プレートが、２００１年８月８日に出願されたＫｅｌｌｅｒらによる米国特許明細書第０９／９２２，２１９号；Ｂｌｏｎｉｇａｎらによる、２００２年５月６日に出願された第１０／１４０，３２４号、２００３年１月７日に提出された１０／３３７，４８３号；さらに２００２年１１月１２に出願されたＷｈｉｔｅらによる米国特許第６，４７７，９８０号に記載されており、これらはその全体を参照として本明細書に組み入れられる。

[0032]典型的に、ガス分配プレートアセンブリ１１８は、ハンガープレート１６０から垂下された拡散プレート１５８を含む。あるいは、この拡散プレート１５８とハンガープレート１６０は、１個の単体部材であってもよい（図３に示すガス分配プレートアセンブリ３００に示すとおり）。拡散プレート１５８全体には複数のガス通路１６２が形成されており、ガス分配プレートアセンブリ１１８を通過して処理容量１１２内に入るガスの所定の分配を可能にする。ハンガープレート１６０は、拡散プレート１５８と蓋アセンブリ１１０の内面１２０とを離間させて維持し、これにより、この間にプレナム１６４が画成される。プレナム１６４によって、蓋アセンブリ１１０を流れるガスが、拡散プレート１５８の幅全体にかけて均一に分配されるため、中央の穿孔エリア１１６の上にガスが均一に供給され、ガス通路１６２内を均一に分配された状態で流れることができる。

[0033]典型的に、ハンガープレート１６０はステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル、またはこれ以外のＲＦ伝導性材料から製造される。ハンガープレート１６０は、蓋アセンブリ１１０に形成されたガス入口ポート１８０からハンガープレート１６０を通り、拡散プレート１５８のガス通路１６２を通る、障害物のないガス流を容易にする中央アパーチャ１６６を含む。一般的に、ハンガープレート１６０は、拡散プレート１５８を蓋アセンブリ１１０またはチャンバ壁１０６と結合するための取り付け面を提供する。

[0034]拡散プレート１５８は、典型的にステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル、またはその他のＲＦ伝導性材料から製造される。拡散プレート１５８は、基板処理に悪影響を及ぼさないよう、アパーチャ１６６にかけて十分な平坦性を維持する厚さで構成される。一実施形態では、拡散プレート１５８の厚さは約３．０４８ｃｍ（約１．２インチ）である。

[0035]図２は、拡散プレート１５８の部分断面図である。拡散プレート１５８は、蓋アセンブリ１１０と面した第１または上流側部２０２と、この反対側に位置する、支持アセンブリ１３８と面した第２または上流側部２０４と含む。一実施形態では、拡散プレート１５８はアルミニウムから製造され、少なくとも下流側部２０４上に陽極処理が施されている。下流側部２０４上への陽極処理により、プラズマの均一性を増加させることが分かっている。後の処理中に放出されることで異物の原因となる、洗浄中のフッ素吸収を制限するために、場合により上流側部２０２には陽極処理を施さなくてもよい。

[0036]一実施形態では、各々のガス通路１６２は、オリフィス穴２１４によって第２ボア２１２と結合した第１ボア２１０によって画成されており、この組み合わせがガス分配プレート１５８にかけて流路を形成する。第１ボア２１０は、ガス分配プレート１５８の上流側部２０２から底部２１８までの第１深さ２３０にかけて延びている。第１ボア２１０の底部２１８は、ガスが第１ボアからオリフィス穴２１０内に流入する際の流量制限を最小化するために、先細り、傾斜、面取りまたは丸くされている。一般的に、、第１ボア２１０の直径は約０．２３６〜０．５５３ｃｍ（約０．０９３〜０．２１８インチ）であり、一実施形態では約０．３９６ｃｍ（約０．１５６インチ）である。

[0037]第２ボア２１２は拡散プレート１５８に形成され、下流側部２０４から約０．６３５〜０．９１８ｃｍ（約０．２５０〜約０．３７５インチ）の深さ２３２にかけて延びている。第２ボア２１２の直径は、一般的に、約０．４７４〜０．９５２ｃｍ（約０．１８７〜約０．３７５インチ）であり、約２２〜３５度の角度２１６でフレア型に広がっていてもよい。一実施形態では、第２ボア２１２の直径は０．８１２ｃｍ（０．３２０インチ）であり、約３５度の角度２１６でフレア型に広がっている。別の実施形態では、近接した第２ボア２１２の縁２８２どうしの間の距離２８０は約２５〜約８５ミリメートルである。通常、第１ボア２１０の直径は第２ボア２１２の直径と少なくとも等しい、またはこれよりも小さいが、これに限定されるものではない。第２ボア２１２の底部２２０は、オリフィス穴２１４から出て第２ボア２１２内へ流入するガスの圧力損失を最小化するために、先細り、傾斜、面取り、または丸くされていてもよい。さらに、第２ボア２１２の露出面エリアを最小化するように機能する部分の下流側部２０４へのオリフィス穴２１４の付近と、基板に面した下流側部２０４との付近では、チャンバ洗浄中に供給されたフッ素に晒される拡散プレート１５８の下流エリアが減少し、これにより堆積した膜のフッ素異物の発生が減少する。

[0038]一般的に、オリフィス穴２１４は、第１穴２１０の底部２１８と第２ボア２１２の底部２２０を結合する。一般的に、オリフィス穴の直径は約０．２５〜約０．７４ｍｍ（約０．０２〜約０．３インチ）であり、その長さ２３４は、典型的には約０．１０〜約０．２１ｃｍ（約０．０４０〜約０．０８５インチ）である。オリフィス穴２１４の長さ２３４と直径（またはこれ以外の形状的属性）は、ガス分配プレート１５８の上流側部２０２にかけてガスの分配を容易にするプレナム１６４内の背圧の主要なソースである。典型的に、オリフィス穴２１４は、複数のガス通路１６２の間に均一に構成されているが、しかし、オリフィス穴２１４通過の規制は、さらに多くのガスがガス分配プレート１５８の別のエリアに対する或る１つのエリアを通って流れるようにするために、ガス通路１６２の中でも異なる形状に構成することができる。例えば、ガラス基板の外辺部における堆積速度を加速化するように穿孔エリア１１６の縁にかけてより大量のガスが流れるようにするために、ガス分配プレート１５８の外辺部により接近したガス通路２６２内に設けられたオリフィス穴２１４は、より大きな直径および／またはより短い長さ２３４を有してもよい。

[0039]オリフィス穴２１４の長さ２３４比較的短く、２つの大型直径ボア２１０、２１２の間に位置決めされているため、オリフィス穴２１４は、最小のドリル破損の可能性にて、ガス分配プレート１５８に効率的に製造することができる。そのため、本発明のガス分配プレート１５８は、穿孔エリアに形成した多数のガス通路のドリル破損と分配プレートからの引き抜きにかかる費用が共通して生じる従来のガス分配プレートと比較して、コスト安にて製造できる。さらに、蓋アセンブリ１１０を通って流入する洗浄剤に直接晒されるガス分配プレート１５８の上流側部２０２の表面エリアは、プレートの上流側部に直接形成したガス流オリフィスを有する従来のガス分配プレートよりも著しく小さく、陽極処理したガス分配プレート１５８のフッ素含有量は、複数の洗浄サイクルの期間にかけて減少する傾向にあり、これにより、処理中に放出されるフッ素の量が減少する。

[0040]オリフィス穴２１４に提供される全ての規制は、拡散プレート１５８の上流の存在する背圧に直接影響するため、洗浄中に使用される解離したフッ素の再組み合わせを防止するように構成する必要がある。これに関連し、オリフィス穴の直径は、穴の数に対比させなければならない。オリフィス穴の直径を大きくすることで、使用する穴の数を減らし、製造コストの削減を実現できるのに対し、隣接する第２ボア２１２の縁２８２同士の間隔を、約２５〜約５０ミリメートルのより低い範囲内で選択することで、より大量のガス流穴密度を有する従来の拡散プレートと比較した堆積均一性能を達成できる。

[0041]図２に示す実施形態では、ハンガープレート１６０と拡散プレート１５８は、撓み、歪みを生じることなく、または、ガス分配プレートアセンブリ１１８を通るガス流の均一性に影響する形で拡散プレート１５８に不利に応力をかけることなく、拡散プレート１５８の熱膨張と収縮を容易にする方法で結合することができる。一実施形態では、ハンガープレート１６０は、主本体２６２から外方へ延びた第１フランジ２６４と、第１フランジ２６４と反対方向に内方に延びた第２フランジ２６０とを含んだ多角形フレームである。あるいは、ハンガープレート１６０はフランジ付きシリンダであってもよい。第1フランジ２６４は複数の取り付け穴２６６を含んでおり、その各々は蓋アセンブリ１１０に形成されたねじ切りされた穴２７８と整列する。逃げ口を設けた固定具２６８の各々が取り付け穴２６６を貫通し、ねじ切りされた穴２７８内にねじ込まれて、ハンガープレート１６０を蓋アセンブリ１１０に固着させる。

[0042]第２フランジ２６０には、ドウェルピン２４４をそれぞれ保持する内部に形成された複数の穴２７０を含む。ドウェルピン２４４（図２中に１つ示す）は、第２フランジ２６０から第１フランジ２６２へ、そして蓋アセンブリ１１０の内面１２０へと上方に向かって延びている。拡散プレート１５８を貫通して形成された穴またはスロット２４６は、それぞれ対応するピン２４４を受容するよう適合されている。

[0043]さらに、図４に示すハンガープレート１６０の部分断面正面図を参照すると、拡散プレート１５８のスロット２４６は、拡散プレート１５８がドウェルピン２４４に対して移動できるよう、ドウェルピン２４４に対して十分大きいため、拡散プレート１５８とハンガープレート１６０と蓋アセンブリ１１０間の熱膨張の差の補正が容易になる。図４に示すように、典型的に、スロット２４６は、プレートアセンブリ１１８の２本の軸に沿った拡大を収容するために拡散プレート１５８の各側部に沿って、多角形方向に偏向されている。あるいは、スロット２４６を、円形のガス分配プレートに合わせて放射状に構成することもできる。これにより、分散プレートアセンブリ１１８が加熱および冷却された際に、拡散プレート１５８が蓋アセンブリ１１０に対して自由に移動することで、拡散プレート１５８がたわみ、またはこれ以外の、アセンブリ１１８を歪ませる、もしくは分配プレートアセンブリ１１８内を通るガスのパターン変形せる応力を含まないようになる。あるいは、拡散プレート１５８から延びているピンを受容するために、ハンガープレート１６０にスロットを形成してもよい。

[0044]図５は、ガス分配プレートアセンブリ５００の別の実施形態を示す部分断面図である。ガス分配プレートアセンブリ５００は、上述したものと類似する蓋アセンブリ１１０に取り付けられたハンガープレート１６０と拡散プレートアセンブリ５０２を含む。拡散プレートアセンブリ５０２は、拡散プレート５０６と結合した調整プレート５０４を含む。ガス分配プレートアセンブリ５００と蓋アセンブリ１１０の間に画成されたプレナム５１０から処理チャンバの処理エリア５１２へガスを分配するために、調整プレート５０４と拡散プレート５０６にかけて複数のガス通路５０８が形成されている。

[0045]ガス通路５０８は、上述のガス通路１６２と類似して構成されているが、各ガス通路５０８の上流部分が調整プレート５０４にかけて形成され、下流部分が拡散プレート５０６にかけて形成されている点が異なる。例えば、第１ボア５２０の少なくとも一部分が調整プレート５０４に形成され、その一方で第２ボア５２２の少なくとも一部分が拡散プレート５０６に形成されている。第１ボア５２０と第２ボア５２２を流体結合するオリフィス穴５２４を、少なくとも部分的に、調整プレート５０４または拡散プレート５０６の少なくとも一方に形成できる。

[0046]図５に示した実施形態では、第1ボア５２０が調整プレート５０４にかけて、また一部分が拡散プレート５０６に形成されている。第２のボア５２２およびオリフィス穴５２４は、拡散プレートに形成される。ボアと穴５２０、５２２、５２４を別個のプレート５０４、５０６に製造することで、オリフィス穴５２４のドリルの長さと深さ（つまりプレート内の位置）が最小化されるに従ってより効率的な製造が可能になり、ドリル先端部破損の発生がさらに減少し、製造コストもさらに減少する。

[0047]ガス通路５０８の調整プレート５０４と拡散プレート５０６に形成された部分の嵌合および整列を確実に行うために、調整プレート５０４と拡散プレート５０６の間には複数の設置特徴部５４６が配置されている。一実施形態では、設置特徴部５４６は、調整プレート５０４と拡散プレート５０６の間に配置された複数の搭載ピン５４４（その内１本のみを図示）である。図５に示したこの実施形態では、設置ピン５４４が拡散プレート５０６から延び、調整プレート５０４を貫通した孔と圧着する嵌合ブッシング５４２と係合する。ピン５４４は、蓋アセンブリ１１０に対し調整プレート５０４及び拡散プレート５０６間の所定配向性とガス通路５０８の整列が確実に得られるように位置決めされる。調整プレート５０４と拡散プレート５０６は、固定具、リベット、ねじ、真鍮メッキ、溶接、接着、クランピング等のようなあらやる方法で互いに固定することができる。

[0048]図６は、調整プレート６５２と拡散プレート６５４を通って形成された複数のガス通路６６０を含む、拡散器分散プレートアセンブリ６５０の別の実施形態の部分断面図を示しており、ここで、調整プレート６５２は拡散プレート６５４に取り外し可能に固定されている。図６に示す実施形態では、調整プレート６５２と拡散プレート６５４は、破断性（Ｂｒｅａｋａｗａｙ）固定具システム６００（図６にはその内１つを図示）によって基準の間隔で結合している。ガス通路６６０は、上述したガス通路５０８に類似して構造されている。

[0049]破断性固定具システム６００の各々は、固定具６０２と嵌合ナット６０４を含んでおり、典型的に、この両方はアルミニウムまたはその他適切な材料で製造されている。固定具材料による処理への影響を最小化するためにアルミニウム固定具の使用が有利である用途では、従来のアルミニウム固定具では加熱によって固くなってしまうために構成部品を取り外しと再度ねじ込みが必要であるところを、破断性固定具システム６００を使用することで、調整プレート６５２と拡散器６５４が分離させることができる。これにより、ガス通路６６０の流れ特徴を変化させるように調整プレート６５２を変更することが可能であるため、アセンブリ全体を変更することなく、分配プレートアセンブリ６５０を所与の処理に適応させることができる。この特徴は、前述で組み入れたＢｌｏｎｉｇａｎらにより２００３年１月７日に出願された米国特許明細書第１０／３３７，４８３号に詳細に論じられている。（事件番号第７６５１号）
[0050]一実施形態では、固定具６０２は頭部６０６、シャンク６０８、ねじ切りした部分６１０を有する。典型的に、頭部６０６は、調整プレート６５２の頂面６１４に形成したカウンタボア６１２内に配置される。穴６１６は、固定具６０２のシャンク６０８を受容するように、調整プレート６５２を貫通して、カウンタボア６１２と同心的に形成されている。シャンク６０８は、穴６１６と同心的に整列し拡散プレート６５４を貫通して形成された穴６１８を通過する。典型的に、シャンク６０８は、固定具６０２が所定量を超えたトルクに晒されると剪断を実行するネック部分６２０を含む。

[0051]典型的に、ナット６０４は、調整プレート６５２と反対側に位置する拡散プレート６５４の下流側部６２４に形成したスロット６２２内に配置されている。スロット６２４は、拡散プレート６５４を貫通して形成した穴６１８と連通している。シャンク６０８は穴６１６、６１８を通過して、ねじ切り部分６１０をスロット６２２内に露出させる。スロット６２２内に配置されたナット６０２が固定具６０２のねじ切り部分６１０と嵌合する。スロット６２２は、プレート６５２、６５４を相互に対して接近させるように固定具６０２を緊締する際にナット６０４が回転してしまうことを防止するように構成される。さらに、拡散プレートアセンブリ６５０の２枚プレート式構成により、製造中にオリフィス穴６９４の形成に要する距離を実質的に減じて、製造中におけるドリル破損の発生をさらに低減することで、ガス通路６６０の経済的な製造がさらに容易になる。

[0052]このようにして、経済的な製造が可能なガス分配プレートアセンブリが得られた。さらに、こうして得たガス分配プレートアセンブリにより、プレートの幅にかけてオリフィス穴の形状を変更することで、および／または、アセンブリの１枚のプレートによって、ガスの流れ特徴を有利に調整することができる。

[0053]本発明の教示を採用したいくつかの好ましい実施形態を示し、詳細に記載したが、当業者は、これらの教示の採用を維持したこれ以外の多くの変更型の実施形態を案出することができる。

本発明のガス分配プレートアセンブリの一実施形態を有する例証的な処理チャンバを示す概略断面図である。 図１に示したガス分配プレートアセンブリの部分断面図である。 ガス分配プレートアセンブリの別の実施形態の部分断面図である。 図２のガス分配プレートアセンブリの部分頂面図である。 拡散器アセンブリを含むガス分配プレートアセンブリの別の実施形態の部分断面図である。 図５のガス分配プレートアセンブリの一実施形態の別の部分断面図を示す。

１１０…蓋アセンブリ１１０、１１６…穿孔エリア、１１８…ガス分配プレートアセンブリ、１５８…拡散プレート、１６０…ハンガープレート、１６２…ガス通路、１６４…プレナム、１６６…アパーチャ、２０２…上流側部、２０４…下流側部、２４４…ドウェルピン、２４６…スロット、２６４…第1フランジ、２６６…取り付け穴、２６８…固定具、２８２…縁。

Claims (26)

1. 処理チャンバ用のガス分配プレートアセンブリであって、
   上流側部と下流側部を有する拡散プレートと、
   拡散プレートの上流側部と下流側部との間を通過する複数の同心ガス通路と、
   を備え、
   前記ガス通路の各々は、
   円筒形状に形成され、前記上流側部から延び、第1直径を有する第１穴であって、その底部が先細り、傾斜、丸く形成、または面取りされている、前記第１穴と、
   フレア型に形成され、前記下流側部から延び、第２直径を有する第２穴であって、その底部が先細り、傾斜、丸く形成、または面取りされている、前記第２穴と、
   前記第２穴と前記第１穴の底部を流体結合し、前記第１穴と前記第２穴よりも小さい直径を有するオリフィスであって、少なくとも一つのオリフィス穴が、少なくとも一つの別のオリフィス穴とは異なる流量制限属性を有する、前記オリフィスと、
   を含む、前記ガス分配プレートアセンブリ。
2. プラズマを点火するために前記拡散プレートに結合されたＲＦ電源を更に備える、請求項１に記載のガス分配プレートアセンブリ。
3. 前記上流側部は陽極処理されておらず、前記下流側部は陽極処理されている、請求項１に記載のガス分配プレートアセンブリ。
4. 前記拡散プレートがさらに、
   前記ガス通路に形成された前記第１穴の少なくとも一部分を有する第１プレートと、
   前記第１プレートと結合し、前記ガス通路に形成された前記第２穴の少なくとも一部分を有する第２プレートと、
   を備える、請求項１に記載のガス分配プレートアセンブリ。
5. 実質的に多角形のアパーチャを有し、処理チャンバ内で前記拡散プレートを支持するよう適合されたハンガープレートをさらに備える、請求項１に記載のガス分配プレートアセンブリ。
6. 前記ハンガープレートと拡散プレートの間に延びた複数のピンをさらに備え、前記ピンの内少なくとも１本が、前記ハンガープレートまたは拡散プレートのいずれか一方に形成されたスロットと、熱膨張における差を調節する方法で関連している、請求項５に記載のガス分配プレートアセンブリ。
7. 拡散プレートが多角形である、請求項１に記載のガス分配プレートアセンブリ。
8. 前記拡散プレートの周辺における前記オリフィス穴の一部の直径が、前記拡散プレート内の残りの前記オリフィス穴の直径より大きい、請求項１に記載のガス分配プレートアセンブリ。
9. 前記拡散プレートの周辺における前記オリフィス穴の一部の長さが、前記拡散プレート内の残りの前記オリフィス穴の長さより小さい、請求項１に記載のガス分配プレートアセンブリ。
10. 処理チャンバ用のガス分配プレートアセンブリであって、
    アルミニウム上流側部と下流側部を有する拡散プレートアセンブリと、
    前記拡散プレートアセンブリの前記上流側部と前記下流側部の間を通過する複数の同心ガス通路と、
    を備え、
    前記ガス通路の各々が、
    前記上流側部から延び第１直径を有する第１穴と、
    前記第１穴の底部と流体結合したオリフィス穴と、
    前記オリフィス穴から下流側部へ延び第２直径を有するフレア型第２穴と、
    を備え、前記オリフィス穴の直径が前記第１穴および前記第２穴よりも小さく、前記拡散プレートを貫通して形成された前記オリフィス穴の少なくとも一つが別のオリフィス穴の少なくとも１つとは異なる流量制限属性を有する、ガス分配プレートアセンブリ。
11. 前記第１穴の底部が、先細り、傾斜、丸く形成、または面取りされている、請求項１０に記載のガス分配プレートアセンブリ。
12. 第２穴の底部が、先細り、傾斜、丸く形成、または面取りされている、請求項１１に記載のガス分配プレートアセンブリ。
13. 前記下流表面に陽極処理したコーティングが施され、前記上流表面が陽極処理されていないアルミニウムである、請求項１０に記載のガス分配プレートアセンブリ。
14. 前記下流表面と前記上流表面に陽極処理コーティングが施されている、請求項１０に記載のガス分配プレートアセンブリ。
15. 前記拡散プレートアセンブリがさらに、
    前記ガス通路に形成された前記第１穴の少なくとも一部分を有する第１プレートと、
    前記第１プレートと結合し、前記ガス通路に形成された第２穴の少なくとも一部分を有する第２プレートと、
    を備える、請求項１０に記載のガス分配プレートアセンブリ。
16. 実質的に多角形のアパーチャを画成する内方に延びたフランジを有するハンガープレートをさらに備え、前記ハンガープレートのフランジが、前記拡散プレートアセンブリを支持するよう適合されている、請求項１０に記載のガス分配プレートアセンブリ。
17. 前記ハンガープレートと前記拡散プレートの間に延びた複数のピンをさらに備え、これらのピンの少なくとも１本が、前記ハンガープレートまたは前記拡散プレートのいずれか一方に形成されたスロット内に位置決めされている、請求項１６に記載のガス分配プレートアセンブリ。
18. 前記拡散プレートが多角形である、請求項１０に記載のガス分配プレートアセンブリ。
19. 前記拡散プレートの周辺における前記オリフィス穴の一部の直径が、前記拡散プレート内の残りの前記オリフィス穴の直径より大きい、請求項１８に記載のガス分配プレートアセンブリ。
20. 前記拡散プレートの周辺における前記オリフィス穴の一部の長さが、前記拡散プレート内の残りの前記オリフィス穴の長さより小さい、請求項１８に記載のガス分配プレートアセンブリ。
21. 処理チャンバ用のガス分配プレートアセンブリであって、
    上流側部と下流側部を有する拡散プレートと、
    前記拡散プレートを貫通して形成された複数の同心ガス通路であって、各ガス通路は：
    円筒状に形成され、前記上流側部から延び、第１直径を有する第１穴と；
    漏斗状に形成され、前記下流側部から延び、第２直径を有する第２穴と；
    前記第１穴と前記第２穴を結合するオリフィス穴であって、前記オリフィス穴の少なくとも一つが、前記拡散プレートの中心における少なくとも一つのオリフィス穴の流量制限属性とは異なる流量制限属性を前記拡散プレートの周辺で有する、前記オリフィス穴と；
    を備える、ガス分配プレートアセンブリ。
22. 前記第１穴及び前記第２穴は、前記オリフィス穴の直径より大きい直径を有する、請求項２１に記載のガス分配プレートアセンブリ。
23. 拡散プレートアセンブリがさらに、
    ガス通路に形成された第１穴の少なくとも一部分を有する第１プレートと、
    第１プレートと結合し、ガス通路に形成された第２穴の少なくとも一部分を有する第２プレートと、
    を備える、請求項２１に記載のガス分配プレートアセンブリ。
24. 実質的に多角形のアパーチャを画成する内方に延びたフランジを有するハンガープレートをさらに備え、前記ハンガープレートのフランジが、拡散プレートアセンブリを支持するよう適合されている、請求項２１に記載のガス分配プレートアセンブリ。
25. 前記拡散プレートの周辺における前記オリフィス穴の一部の長さが、前記拡散プレート内の中心における前記オリフィス穴の長さより小さい、請求項２１に記載のガス分配プレートアセンブリ。
26. 前記拡散プレートの周辺における前記オリフィス穴の一部の直径が、前記拡散プレート内の中心における前記オリフィス穴の直径より大きい、請求項２１に記載のガス分配プレートアセンブリ。

Images