JP5560267B2 - プラズマ処理装置のためのシャワーヘッド電極アセンブリ、真空チャンバ、及び、プラズマエッチングを制御する方法 - Google Patents

Description

半導体デバイス処理の分野において、基板上の様々な材料のエッチングおよび蒸着、ならびに、レジスト剥離など、様々な処理を実行するために、真空処理チャンバを備える半導体材料処理装置が利用される。半導体技術が進歩するにつれて、デバイスサイズ（例えば、トランジスタのサイズなど）が小さくなるため、ウエハ処理および処理装置において、これまで以上に高い精度、再現性、および、清浄度が求められる。半導体処理のための装置には、様々なタイプが存在し、プラズマエッチング、プラズマ化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、および、レジスト剥離など、プラズマの利用を伴う用途が含まれる。これらの処理に必要なタイプの装置は、プラズマチャンバ内に配置されてその環境中で機能しなければならない構成要素を備える。プラズマチャンバ内部の環境は、プラズマへの暴露、エッチャントガスへの暴露、および、温度サイクリングを含みうる。かかる構成要素に用いられる材料は、チャンバ内の環境条件に耐え、そして、ウエハごとに複数の処理工程を含みうる処理を多くのウエハに対して行う場合でも同様に耐えうるように適合される必要がある。コスト効率を良くするには、かかる構成要素は、しばしば何百回または何千回のウエハサイクルに耐えつつ、機能および清浄度を保つ必要がある。一般に、粒子を生成する構成要素の許容程度は、その粒子を少ししか生成せず、かつ、その粒子が数十ナノメートルに満たない場合でも、極めて小さい。また、プラズマ処理チャンバ内部で用いるために選択される構成要素は、最大のコスト効率で、これらの要件を満たす必要がある。

シャワーヘッド電極アセンブリの一実施形態は、真空チャンバ内部に取り付けられ、高周波（ＲＦ）エネルギによって電力供給されるよう適合されたシャワーヘッド電極と、シャワーヘッド電極に取り付けられたバッキングプレートと、バッキングプレートにおける複数の接触領域で複数の締め具によってバッキングプレートに取り付けられた温度制御プレートと、接触領域においてバッキングプレートおよび温度制御プレートを分離する境界部材と、を備えており、各境界部材は、粒子低減シール部によって周縁部を囲まれた熱・電気伝導性ガスケット部を備える。
（１）本発明の第１の形態は、シャワーヘッド電極アセンブリであって、
真空チャンバ内部に取り付けられ、高周波（ＲＦ）エネルギによって電力供給されるよう適合されたシャワーヘッド電極と、
前記シャワーヘッド電極に取り付けられたバッキングプレートと、
前記バッキングプレートにおける複数の接触領域で複数の締め具によって前記バッキングプレートに取り付けられた温度制御プレートと、
前記接触領域において前記バッキングプレートおよび前記温度制御プレートを分離する境界部材と、
を備え、
各境界部材は、粒子低減シール部によって周縁部を囲まれた熱・電気伝導性ガスケット部を備え、該周縁部に前記粒子低減シール部が結合される、シャワーヘッド電極アセンブリである。
（２）本発明の第２の形態は、プラズマエッチングチャンバ内でプラズマエッチングを制御する方法であって、
上記のシャワーヘッド電極アセンブリを通して前記プラズマエッチングチャンバに処理ガスを供給する工程であって、前記処理ガスは、前記シャワーヘッド電極と、半導体基板を支持する下側電極との間のギャップ内に流れ込む、工程と、
前記シャワーヘッド電極にＲＦ電力を印加して前記処理ガスをプラズマ状態に励起することによって、前記プラズマエッチングチャンバ内で前記半導体基板をエッチングする工程と、
を備え、
前記シャワーヘッド電極の温度は、前記境界部材の前記熱・電気伝導性ガスケット部を通して強化された熱伝導を用いて前記温度制御プレートによって制御される、方法である。
（３）本発明の第３の形態は、シャワーヘッド電極アセンブリであって、
真空チャンバの内部に取り付けられるよう適合されたシャワーヘッド電極と、
前記シャワーヘッド電極における複数の接触領域で前記シャワーヘッド電極に取り付けられた温度制御プレートであって、前記温度制御プレートと、前記複数の接触領域の間に位置する前記シャワーヘッド電極との間にプレナムが存在する、温度制御プレートと、
前記接触領域において前記シャワーヘッド電極および前記温度制御プレートの間に配置された境界部材と、
を備え、
各境界部材は、粒子低減シール部によって周縁部を囲まれた熱・電気伝導性ガスケット部を備え、該周縁部に前記粒子低減シール部が結合される、シャワーヘッド電極アセンブリである。

プラズマエッチングチャンバ内でプラズマエッチングを制御する方法の一実施形態は、シャワーヘッド電極アセンブリを通してプラズマエッチングチャンバに処理ガスを供給する工程であって、処理ガスは、シャワーヘッド電極と、半導体基板を支持する下側電極との間のギャップ内に流れ込む、工程と、シャワーヘッド電極にＲＦ電力を印加して処理ガスをプラズマ状態に励起することによって、プラズマエッチングチャンバ内で半導体基板をエッチングする工程と、を備えており、シャワーヘッド電極の温度は、境界部材の熱・電気伝導性ガスケット部を通して強化された熱伝導を用いて温度制御プレートによって制御される。この方法では、上述の実施形態のシャワーヘッド電極アセンブリが利用されてよい。

シャワーヘッド電極アセンブリの別の実施形態は、真空チャンバの内部に取り付けられるよう適合されたシャワーヘッド電極と、シャワーヘッド電極における複数の接触領域でシャワーヘッド電極に取り付けられた温度制御プレートであって、温度制御プレートと、複数の接触領域の間に位置するシャワーヘッド電極との間にプレナムが存在する、温度制御プレートと、接触領域の各々においてシャワーヘッド電極および温度制御プレートを分離する境界部材と、を備えており、境界部材は、粒子低減シール部によって周縁部を囲まれた熱・電気伝導性ガスケット部を備える。

半導体材料プラズマ処理装置のシャワーヘッド電極アセンブリの代表的な実施形態を示す図。

境界部材の一実施形態を含む図１のシャワーヘッド電極アセンブリの一部を示す拡大図。

境界部材の一実施形態を示す概略図。

境界部材の一実施形態を示す平面図。

境界部材の一実施形態を示す図。 境界部材の一実施形態を示す図。 境界部材の一実施形態を示す図。

境界部材の別の実施形態を含む図１のシャワーヘッド電極アセンブリの一部を示す拡大図。

境界部材の一実施形態を含む別の実施形態のシャワーヘッド電極アセンブリの一部を示す図。

境界部材の別の実施形態を含む別の実施形態のシャワーヘッド電極アセンブリの一部を示す拡大図。

半導体基板（シリコンウエハなど）のためのプラズマ処理装置は、半導体、金属、および、誘電体などの材料をエッチングするための半導体デバイス製造処理で利用されるプラズマエッチングチャンバを含む。例えば、誘電体エッチングチャンバは、二酸化シリコンまたは窒化シリコンなどの材料をエッチングするために用いられてよい。エッチング処理中、エッチングチャンバ内の構成要素は、加熱および冷却され、その結果として熱応力を受ける。加熱されるシャワーヘッドアセンブリにおいて活発に加熱される構成要素にとっては、この温度サイクリングが粒子生成の増大につながりうる。

シャワーヘッド電極が最低温度未満になることを防ぐためのヒータを有するシャワーヘッド電極アセンブリが、本願の権利者の所有する米国特許出願公開第２００５／０１３３１６０Ａ１号に記載されており、この開示は、参照によって本明細書に全体が組み込まれる。ヒータは、プラズマエッチングチャンバの上壁を形成する温度制御されたトッププレートとの熱伝導において、温度制御プレートと連携する。

図１は、上側電極１０３、上側電極１０３に固定された随意的なバッキング部材１０２、温度制御プレート１０１、および、トッププレート１１１を備える平行平板型容量結合プラズマチャンバ（真空チャンバ）のシャワーヘッドアセンブリ１００の半分を示す。熱チョーク１１２は、温度制御プレート１０１の上面に設けることができる。上側電極１０３は、半導体基板１６２（例えば、半導体ウエハ）を支持する基板支持体１６０の上方に位置する。

トッププレート１１１は、プラズマ処理装置（プラズマエッチングチャンバなど）の着脱可能な上壁を形成しうる。図に示すように、上側電極１０３は、内側電極部材１０５および随意的な外側電極部材１０７を備えてよい。内側電極部材１０５は、通例、単結晶シリコンから形成される。必要に応じて、内側および外側電極１０５、１０７は、ＣＶＤ炭化ケイ素、単結晶シリコン、または、その他の適切な材料などの単一ピースの材料から形成されてよい。

内側電極部材１０５は、処理されるウエハより小さい、等しい、または、大きい直径（例えば、最大２００ｍｍ）を有しうる。３００ｍｍウエハなど、大きい半導体基板を処理するために、外側電極部材１０７は、上側電極１０３の直径を、約１２インチから約１９インチ（例えば、約１５インチから約１７インチ）に延長するよう適合される。外側電極部材１０７は、連続的な部材（例えば、ポリシリコンまたは炭化ケイ素の部材（リングなど））、もしくは、分割された部材（例えば、複数の単結晶シリコン部分など、リング構成に配列された２〜６の別個の部分）であってよい。上側電極１０３が、複数部分の外側電極１０７を含む実施形態では、それらの部分は、下層の接着剤をプラズマへの暴露から保護するために、縁部を互いに重ね合わせることが好ましい。内側電極部材１０５は、上側電極１０３の下方のプラズマ反応チャンバの空間内に処理ガスを注入するための複数のガス通路１０４を備えることが好ましい。随意的に、外側電極部材１０７は、複数のガス通路（図示せず）を備えうる。外側電極１０７は、ガス通路を備えない電極１０３の周縁部に、隆起した段を形成することが好ましい。段の付いた電極のさらなる詳細については、本願の権利者が所有する米国特許第６，８２４，６２７号に記載されており、その開示全体は、参照によって本明細書に組み込まれる。

単結晶シリコンは、内側電極部材１０５および外側電極部材１０７のプラズマ暴露面に好ましい材料である。高純度の単結晶シリコンは、反応チャンバ内に導入する望ましくない元素が最小限であり、さらに、プラズマ処理中に滑らかに摩耗することによって粒子の発生を最小化するため、プラズマ処理中の基板の汚染を最小限に抑える。

シャワーヘッド電極アセンブリ１００は、３００ｍｍの直径を有する半導体ウエハなど、大きい基板を処理するようなサイズを有しうる。３００ｍｍウエハに対しては、上側電極１０３は、少なくとも３００ｍｍの直径を有する。ただし、シャワーヘッド電極アセンブリは、その他のウエハサイズ、または、フラットパネルディスプレイ用の基板のように非円形の構成を有する基板を処理するようなサイズであってもよい。

バッキング部材１０２は、バッキングプレート１０６と、随意的にバッキングリング１０８とを含む。かかる構成において、内側電極部材１０５は、バッキングプレート１０６と同一の広がりを有し、外側電極部材１０７は、周囲のバッキングリング１０８と同一の広がりを有する。しかしながら、バッキングプレート１０６は、単一のバッキングプレートを用いて、内側電極部材および分割された外側電極部材を支持、または、単一ピースの内側電極および外側電極を支持することができるように、内側電極部材を越えて広がってもよい。内側電極部材１０５および外側電極部材１０７は、エラストマ接着剤などの接着剤によってバッキング部材１０２に取り付けられることが好ましい。バッキングプレート１０６は、ガス流をプラズマ処理チャンバ内に供給するために、内側電極部材１０５のガス通路１０４に位置合わせされたガス通路１１３を備える。外側電極１０７がガス通路を備える場合、バッキングリング１０８は、外側電極１０７のかかる随意的なガス通路（図示せず）に位置合わせされたガス通路を備える。ガス通路１１３は、通例、約０．０４インチの直径を有し、ガス通路１０４は、通例、約０．０２５インチの直径を有しうる。

実施形態において、バッキングプレート１０６およびバッキングリング１０８は、アルミニウム材料から形成されており、アルミニウム材料は、通例、６０６１合金または半導体処理での利用に適切なその他の合金などのアルミニウム合金である。バッキングプレート１０６およびバッキングリング１０８は、裸アルミニウム、すなわち、表面自然酸化物を有する（および、陽極酸化されていない）アルミニウムから形成されてよい。

熱応力に対応でき、上側電極１０４とバッキングプレート１０６およびバッキングリング１０８との間で熱エネルギおよび電気エネルギを伝達する熱・電気伝導性のエラストマ接着剤で、上側電極１０３をバッキングプレート１０６およびバッキングリング１０８に取り付けることができる。あるいは、エラストマは、熱伝導性であるが、電気伝導性でなくてもよい。電極アセンブリの表面を結合するためにエラストマを利用することは、例えば、本願の権利者が所有する米国特許第６，０７３，５７７号に記載されており、参照によって本明細書にその全体が組み込まれる。

バッキングプレート１０６およびバッキングリング１０８は、ねじ切りボルト、ねじなどであってよい適切な締め具で、温度制御プレート１０１に取り付けられることが好ましい。例えば、ボルト（図示せず）は、温度制御プレート１０１の孔に挿入され、バッキング部材１０２のねじ切り開口部にねじ込まれてよい。温度制御プレート１０１は、能動的に制御されたヒータと熱伝導関係にある。例えば、参照によって本明細書に開示全体が組み込まれる本願の権利者が所有する米国特許出願公開第２００５／０１３３１６０Ａ１号の図１および図２ならびにそれらの説明を参照のこと。温度制御プレート１０１の孔は、熱応力を引き起こす熱膨張の差による移動を許容するために、大きめのサイズであってよい。温度制御プレート１０１は、屈曲部１０９を含み、アルミニウム、アルミニウム合金（アルミニウム合金６０６１または半導体処理での利用に適切なその他の合金など）など、機械加工された金属材料から形成されることが好ましい。温度制御プレート１０１は、裸アルミニウム、すなわち、表面自然酸化物を有する（および、陽極酸化されていない）アルミニウムから形成されてよい。上側プレート１１１は、アルミニウム、または、６０６１アルミニウム合金などのアルミニウム合金から形成されることが好ましい。プラズマ閉じ込めアセンブリ１１０が、シャワーヘッド電極アセンブリ１００の外側に図示されている。垂直に調整可能なプラズマ閉じ込めリングアセンブリを含む適切なプラズマ閉じ込めアセンブリが、本願の権利者の所有する米国特許第６，４３３，４８４号に記載されており、参照によって本明細書にその全体が組み込まれる。

温度制御プレート１０１は、温度制御された上側プレート１１１と協働して上側電極１０３の温度を制御するように動作可能な少なくとも１つのヒータを備えることが好ましい。例えば、好ましい実施形態において、ヒータは、温度制御プレート１０１の上面の上に設けられており、第１の突出部６１によって囲まれた第１のヒータ領域と、第１の突出部６１および第２の突出部６３の間の第２のヒータ領域と、第２の突出部６３および屈曲部１０９の間の第３のヒータ領域とを含む。ヒータ領域の数は様々であってよく、例えば、他の実施形態では、ヒータは、１つのヒータ領域、２つのヒータ領域、または、４以上のヒータ領域を備えうる。あるいは、ヒータは、温度制御プレートの下面に設けられてもよい。

ヒータは、ヒータによって達せられる動作温度に耐えうるポリマ材料の向かい合った層の間に配置された抵抗加熱材料を含む積層体を備えることが好ましい。利用可能な高分子材料の一例は、商標Ｋａｐｔｏｎ（登録商標）という名称で販売されているポリイミドであり、Ｅ．Ｉ． ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されている。あるいは、ヒータは、温度制御プレートに埋め込まれた抵抗ヒータであってもよい（例えば、鋳造温度制御プレート内の加熱素子、または、温度制御プレートに形成されたチャネル内に配置された加熱素子）。ヒータの別の実施形態は、温度制御プレートの上面および／または下面に取り付けられた抵抗加熱素子を含む。温度制御プレートの加熱は、伝導および／または放射によって実現されうる。

ヒータ材料は、第１のヒータ領域、第２のヒータ領域、および、第３のヒータ領域の熱的に均一な加熱を実現する任意の適切なパターンを有しうる。例えば、積層体ヒータは、ジグザグ、蛇行、または、同心のパターンなど、規則的または不規則なパターンの抵抗加熱線を有しうる。温度制御された上側プレートの動作と協調して、温度制御プレートをヒータで加熱することにより、シャワーヘッド電極アセンブリの動作中、上側電極にわたって望ましい温度分布を提供することができる。

第１のヒータ領域、第２のヒータ領域、および、第３のヒータ領域に配置されたヒータ部分は、熱および圧力の印加、接着剤、締め具など、任意の適切な技術によって温度制御プレートに固定することができる。

上側電極は、電気的に接地されてもよいし、好ましくは高周波（ＲＦ）電流源１７０によって電力供給されてもよい。上側電極に電力供給するＲＦ電流源１７０の出力は、５０から８０ＭＨｚの範囲の周波数を有してよく、６０ＭＨｚの周波数または同等の周波数であることが好ましい。かかる別の実施形態において、下側電極は接地電位に接続され、上側電極はＲＦ電源１７０に接続されてよい。ＲＦ電源１７０は、約１００ボルトから約２０００ボルトの電圧を有しうる。好ましい実施形態では、上側電極は接地されており、プラズマ処理チャンバ内でプラズマを生成するために、１または複数の周波数の電力が下側電極に印加される。下側電極に電力供給するＲＦ電源１７０は、約４００ｋＨｚから約６０ＭＨｚの周波数を有しうる。例えば、下側電極は、２つの独立制御された高周波電源によって、２ＭＨｚおよび２７ＭＨｚの周波数で電力供給されてよい。

基板が処理された後（例えば、半導体基板がプラズマエッチングされた後）、下側電極への電力供給が停止されて、プラズマ生成が終了される。処理された基板は、プラズマ処理チャンバから取り出され、別の基板が、プラズマ処理に向けて基板支持体上に載置される。好ましい実施形態では、下側電極への電力が停止されると、温度制御プレート１０１ひいては上側電極１０３を加熱するために、ヒータが始動される。結果として、上側電極１０３の温度は、所望の最低温度未満に低下することを防止されることが好ましい。誘電材料のエッチングについては、上側電極の温度は、基板がより均一に処理されることよって処理歩留まりが向上するように、連続した基板処理と基板処理との間に、ほぼ一定の温度（１５０から２５０℃など）に維持されることが好ましい。電力供給は、上側電極の実際の温度および所望の温度に基づいて、所望のレベルおよびレートでヒータに電力を供給するよう制御できることが好ましい。

代表的な実施形態では、例えば、シャワーヘッド電極の少なくとも一部を、少なくとも１００℃、少なくとも約１５０℃、または、少なくとも１８０℃の温度に加熱して維持することにより、上側電極１０３を少なくとも約８０℃の温度に加熱することができる。上側電極１０３は、半導体基板のエッチング前に加熱されてよい。エッチングは、半導体基板上の酸化物層に開口部をエッチングする工程を含んでよく、開口部は、パターニングされたフォトレジストによって規定される。

プラズマチャンバは、さらに、例えば、温度制御部と、温度制御部に熱応答して温度制御プレートを加熱するヒータに電力を供給するよう適合された電源と、温度制御部に応答してチャンバの温度制御された上壁に流体を供給するよう適合された流体制御部と、シャワーヘッド電極の１または複数の部分の温度を測定し、温度制御部に情報を供給するよう適合された温度センサ構成とを備えてよい。

シャワーヘッド電極アセンブリの図示した実施形態は、さらに、プラズマチャンバ内に処理ガスを分配するために用いられるアルミニウムバッフルリング構成１２０を備える。図１のアルミニウムバッフルリング構成１２０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金（６０６１アルミニウムなど）から形成された６つのリングを備える。なお、６０６１アルミニウムは、重量で、約９６から約９８％のＡｌ、約０．８から約１．２％のＭｇ、約０．４から約０．８％のＳｉ、約０．１５から０．４％のＣｕ、約０．０４から０．３５％のＣｒ、ならびに、随意的にＦｅ、Ｍｎ、Ｚｎおよび／またはＴｉを含む。バッフルリング１２０は、陽極酸化された外側表面を有しうる。６つの同心のＬ字型リングは、バッキング部材１０２の上方かつ温度制御プレート１０１の下方に存在するプレナム内に配置される。例えば、中央プレナムは、単一のリングを備えてよく、隣接するプレナムは、１／２から１インチのギャップで隔てられた２つのリングを備えてよく、次に隣接するプレナムは、１／２から１インチのギャップで隔てられた２つのリングを備えてよく、外側プレナムは、単一のリングを備えてよい。リングは、温度制御プレート１０１にねじで取り付けられる。例えば、各リングは、ねじを受け入れるための貫通孔を有する円周方向に離間されたスタンドオフまたはボスを備えてよく、例えば、離間して配列された３つのボスが用いられてよい。各リングは、約０．０４０インチの厚さの水平部分と、約１／４インチの長さの垂直フランジとを有してよい。

アルミニウムバッキングプレート１０６の上面１３４および温度制御プレート１０１の環状突出部１３６が、シャワーヘッド電極アセンブリ１００の動作中に接触領域１３２において接触すると、温度制御プレート１０１と、バッキングプレート１０６およびバッキングリング１０８を含むアルミニウムバッキング部材１０２との間で、それらの間に位置する接触領域に沿って、摩耗が生じうる。摩耗の詳細については、本願の権利者が所有する同時係属の米国特許出願第１１／８６９，３７５号に記載されており、その内容全体が、参照によって本明細書に組み込まれる。温度制御プレート１０１において、接触領域１３２は、バッキングプレート１０２の表面積の約１％から約３０％の範囲にわたりうる。

この摩耗は、温度制御プレート１０１およびアルミニウムバッキング部材１０２の両方に起こりうるものであり、温度サイクリングの結果として、温度制御プレート１０１およびアルミニウムバッキング部材１０２の対向面の間で生じる相対移動および摩擦によって引き起こされる。この摩耗は、多くの理由から非常に望ましくない。第１に、摩耗は、熱伝達の減少、ひいては、例えば、図の内側電極部材１０５を含む上側電極１０３における局所的な温度の不均一など、温度のばらつきを引き起こしうる。この温度のばらつきは、プラズマ処理チャンバ内で半導体基板を処理する際に工程変化を引き起こしうる。

温度制御プレート１０１およびアルミニウムバッキング部材１０２の摩耗は、さらに、粒子生成を引き起こしたり、温度制御プレート１０１およびアルミニウムバッキング部材１０２の融合を引き起こしたりすることがあり、後者の場合、これらの構成要素を分離するには過度の力が必要であり、これらの構成要素への損傷につながりうる。

また、温度制御プレート１０１およびアルミニウムバッキング部材１０２の摩耗は、上側電極１０３の洗浄をさらに困難にしうる。

さらに、温度制御プレート１０１およびアルミニウムバッキング部材１０２の摩耗は、これらの構成要素の表面的な外観を劣化させ、寿命を短くする。

図２は、温度制御プレート１０１、アルミニウムバッキングプレート１０６、および、バッキングリング１０８の摩耗の発生を低減し、その結果として、かかる摩耗に関連する問題を低減する改良を行ったシャワーヘッド電極アセンブリの代表的な実施形態を示す。特に、図２に示すように、熱・電気伝導性ガスケット１４５と、粒子低減シール部１４７ａおよび１４７ｂと、を備える境界部材１５１が、温度制御プレートの環状突出部１３６の下面とアルミニウムバッキングプレート１０２の上面１３４との間に配置される。

図３は、境界部材１５１の一実施形態の一部を示す断面図である。図に示すように、境界部材１５１は、粒子低減シール部１４７ａによって周縁部１４９を囲まれた熱・電気伝導性ガスケット部１４５を備える。この実施形態において、ガスケット部１４５は、上側部分１４１ｂおよび下側部分１４１ａの間に中央部分１４３が挟まれた構成など、同軸の環状リングの積層体を含むことが好ましい。例えば、中央部分１４３は、アルミニウム片であってよく、上側および下側部分１４１ｂ／１４１ａは、炭素含有シリコーン片であってよい。あるいは、ガスケット部１４５は、窒化ホウ素で満たされたシリコーン（Ｃｈｏｍｅｒｉｃｓ社製のＣＨＯ−ＴＨＥＲＭ１６７１など）、グラファイト（Ｇｒａｆｔｅｃｈ社製のｅＧｒａｆ７０５など）、インジウム箔、サンドイッチ（Ｂｅｒｇｑｕｉｓｔ社製のＱ−ｐａｄＩＩなど）、または、相変化材料（ＰＣＭ）（Ｔｈｅｒｍａｇｏｎ社製のＴ−ｐｃｍ ＨＰ１０５など）などの熱充填材料（ｔｈｅｒｍａｌ ｆｉｌｌｅｒ ｍａｔｅｒｉａｌ）である。

熱・電気伝導性ガスケット部１４５は、例えば、伝導性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・ステンレス鋼サンドイッチガスケット構造であってよい。好ましい実施形態では、ガスケット１４５は、ミネソタ州チャンハッセンにあるＢｅｒｇｑｕｉｓｔ社で購入できるＢｅｒｇｑｕｉｓｔ Ｑ−Ｐａｄ ＩＩ複合材料である。これらの材料は、熱的／電気的に伝導性のゴムで両側を被覆されたアルミニウムを含む。材料は、真空環境に適合する。温度制御プレートおよびアルミニウムバッキング部材（例えば、バッキング部材）の接触面は各々、機械加工などの処理によって生じたある程度の粗さを有する。ガスケット材料は、接触面の表面の粗さを相殺し、接触面の領域（例えば、マイクロボイド）を効果的に充填して接触面間の熱接触を強化するように、十分にコンプライアントであることも好ましい。ガスケット部は、（Ｇｅｌｔｅｃ社で購入可能な）Ｌａｍｂｄａ Ｇｅｌ ＣＯＨ−４０００であることが最も好ましい。

ガスケット材料からのグラファイト生成を最小化するために、ガスケットは、ワイピングなどによって、脱イオン水を用いて洗浄されてよい。あるいは、ガスケット材料は、フッ素エラストマ材料などの適切なコーティング材料で被覆されてもよい。

粒子低減シール部１４７ａ／１４７ｂは、真空環境におけるラジカルによる腐食に耐性のあるエラストマまたはポリマであってよい。シール部１４７ａ／１４７ｂは、真空環境でプラズマによって生成されるラジカルによる腐食に耐性があり、高温（２００℃より高い温度など）での劣化に耐性のあるin-situ（その場）硬化エラストマまたはポリマであることが好ましい。１６０℃を越えるプラズマ環境で利用可能なポリマ材料としては、ポリイミド、ポリケトン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン・テレフタレート、フルオロエチレン−プロピレン共重合体、セルロース、トリアセテート、シリコーン、および、ゴムが挙げられる。

シール部１４７ａ／１４７ｂは、接着強度、弾性係数、浸食速度、温度耐性など、適切な硬化前および硬化後の特性を示すin-situ（その場）室温加硫（ＲＴＶ）無充填シリコーンであることがより好ましい。例えば、in-situ（その場）硬化可能なシリコーンは、白金、過酸化物、または、熱を用いて、２剤または１剤型の硬化樹脂であってよい。シリコーンエラストマ材料は、メチル基を伴ったＳｉ−Ｏ骨格（シロキサン）を有することが好ましい。しかし、炭素または炭素−フッ素骨格が用いられてもよい。シリコーン材料は、熱・電気伝導性ガスケット部１４５をチャンバ内の真空環境から隔離するために、その場で硬化して、無充填架橋シリコーンゴムを形成することが最も好ましい。特に好ましいエラストマは、Ｒｈｏｄｉａ社からＲｈｏｄｏｒｓｉｌ Ｖ２１７という名称で入手可能な触媒硬化型（例えば、白金硬化型）エラストマなどのポリジメチルシロキサン含有エラストマであり、２５０℃以上の温度で安定なエラストマである。

熱・電気伝導性ガスケット１４５は、導電性（電極にＲＦ経路を提供するため）かつ熱伝導性である材料から形成されることで、温度制御プレート１０１およびアルミニウムバッキングプレート１０６の間に電気的および熱的な伝導を提供する。ガスケット１４５は、導電性の熱界面を提供する。ガスケット１４５は、さらに、内側電極部材１０５を含む上側電極１０３と、温度制御プレート１０１との間の熱伝導を強化する。粒子低減シール部１４７ａ／１４７ｂは、浸漬被覆、成形、噴霧被覆などによって、熱・電気伝導性ガスケット部１４５の周縁部１４９上に施されてよい。

シール部１４７ａ／１４７ｂは、ガスケット部１４５の周縁部１４９上に噴霧被覆されることが好ましい。噴霧被覆によって、低減シール部１４７ａ／１４７ｂの様々な断面形状（プロファイル）を実現することが可能であり、例えば、図３は、角丸長方形の断面を有する低減シール部１４７ａ／１４７ｂを示している。必要に応じて、ガスケット部１４５は、粒子低減シール部１４７ａおよび１４７ｂがそれぞれ、ガスケット部１４５に結合される場所となる外周および内部開口を有する環状リングの形状であってよい。図４は、外周１４９に結合されたシール部１４７ａおよび内部開口１５５に結合されたシール部１４７ｂを備えた環状リングとして成形されたガスケット部１４５を備える境界部材１５１の一実施形態を示す平面図である。図４には、ボルト孔１５７も図示されており、温度制御プレートの環状突出部１３６の下面とアルミニウムバッキングプレート１０２の上面１３４との間に境界部材１５１を配置した状態で、温度制御プレート１０１の孔にボルト（図示せず）を挿入して、バッキングプレート１０６およびバッキングリング１０８のねじ切り開口部にねじ込むことを可能にする。

また、好ましくは、図５Ａに示すように、シール部１４７ａ／１４７ｂは、ガスケット部１４５の外周および内部開口に重なるようなサイズの環状リング形状を有する未硬化のエラストマシート１４７ｃ／１４７ｄ／１４７ｅ／１４７ｆの形態であってよい。未硬化のエラストマシート１４７ｃ／１４７ｄ／１４７ｅ／１４７ｆは、ガスケット部１４５上に配置され（図５Ｂ）、硬化されて境界部材１５１を形成する（図５Ｃ）。

図２に示すように、粒子低減シール１４７ａ／１４７ｂは、各環状ガスケット部１４５の外側および内側の周縁部１４９に配置されたＯリングなどの形状であってよい。より一般的には、（図２および図４を参照すると）境界部材１５１の粒子低減シール部１４７ａ／１４７ｂは、曲面を有すると共に、各熱・電気伝導性ガスケット部１４５の外周１５３および内部開口１５５から突出していてよい。複数の環状突出部１３６および環状の熱・電気伝導性ガスケット部１４５が存在すれば、複数のシール１４７ａ／１４７ｂ、例えば、４個から２０個のシール部１４７ａ／１４７ｂが設けられる。複数の環状ガスケット部１４５は、かなり正確な配置を必要とする。境界部材１５１は、ガスケット部１４５の周縁部１４９に結合された粒子低減シール部１４７ａ／１４７ｂを提供するので、境界部材１５１を取り付けることで、粒子低減シール部１４７ａ／１４７ｂによって真空チャンバから密封された熱・電気伝導性ガスケット部１４５の正確な取り付けを簡単に実現できる。特に、接触領域１３２における環状ガスケット１４５の接触面が小さい場合に、取り付け時の位置のばらつきを許容できる。

また、図２に示すように、ガスケット１４５とほぼ同じ厚さを有するシム１４６が、アルミニウムバッフルリング１２０と、温度制御プレート１０１の下面１４２との間に配置される。シム１４６は、誘電材料から形成されてよい。

温度制御プレート１０１は、バッキングプレート１０６の背面側にプレナムを確立するいくつかの環状突出部１３６、例えば、２から１０、好ましくは４個から８個の突出部を備える。境界部材１５１は、各環状突出部の接触面を覆うよう構成される。

図６は、温度制御プレートの環状突出部１３６の下面と、アルミニウムバッキングプレート１０２の上面１３４との間に配置された別の実施形態の境界部材１５１’を示す。図に示すように、この実施形態の境界部材１５１’は、粒子低減部１４７ａ’／１４７ｂ’によって各周縁部を囲まれた熱・電気伝導性ガスケット部１４５’を有する。例えば、図６に示した境界部材１５１’は、第１の同一平面粒子低減シール部１４７ａ’によって外周を囲まれ、第２の同一平面粒子低減シール部１４７ｂ’によって内部開口を囲まれた環状の熱・電気伝導性ガスケット部１４５’を有する。境界部材１５１’を備えるかかる実施形態のシャワーヘッド電極アセンブリは、複数の別個の熱・電気伝導性ガスケットと、各熱・電気伝導性ガスケットのための別個の外側および内側シール（Ｏリングなど）とを取り付ける場合に必要な部品数よりも少ない数の部品で済む。境界部材１５１’は、取り付けが容易であり、接触領域１３２を完全にカバーする。複数の締め具（３から１５個のボルトなど）を、環状ガスケット部１４５／１４５’の各々の開口部１５７（図４）に通して、温度制御プレート１０１をバッキングプレート１０６に固定する。さらに、境界部材１５１’を用いることにより、必要に応じて、バッフル１２０およびシム１４６を省略できる。

接触領域１３２を通しての熱伝達を強化することによって、内側電極部材１０５を含む上側電極１０３と、温度制御プレート１０１との間の温度差を低減することができ、その結果、一連の複数のウエハの連続的な処理の際に、「最初のウエハ効果（ｆｉｒｓｔ ｗａｆｅｒ ｅｆｆｅｃｔｓ）」も軽減されうる。すなわち、「最初のウエハ効果」とは、最初に処理されるウエハの加熱によって間接的に引き起こされるその後のウエハの二次的な加熱を指す。具体的には、最初のウエハの処理の完了後に、加熱された処理済みのウエハおよび処理チャンバの側壁が、上側電極に向かって熱を放射する。次いで、上側電極は、その後にチャンバ内で処理されるウエハに対する二次的な加熱メカニズムを間接的に提供する。結果として、ウエハ温度のばらつきは、半導体基板に高アスペクト比のコンタクトビアをエッチングする際にクリティカルディメンション（ＣＤ）に影響しうるため、そのシステムによって処理された最初のウエハは、そのシステムによって処理されたその後のウエハよりも大きいＣＤのばらつきを示しうる。その後に処理されたウエハは、チャンバ内の温度が安定化するため、最初に処理されたウエハとは異なるおよび／またはそれよりも小さいＣＤのばらつきを有しうる。

接触領域１３２を通しての熱伝達を強化することによって、ウエハ内およびウエハ間の温度のばらつきを低減できることも好ましい。また、所望の処理またはスループットのために、異なる処理ラインの複数のプラズマエッチングチャンバを利用する場合に、接触領域１３２を通しての熱伝達を強化することによって、チャンバ間の温度の一致を実現できることが好ましい。

通例、ウエハ内、ウエハ間、または、チャンバ間でウエハ温度が摂氏１℃変化すると、３σ（３×標準偏差）で約０．５〜０．１ｎｍだけ、ＣＤのばらつきが増加する（例えば、０．４ｎｍ／℃〜０．２ｎｍ／℃または０．３５ｎｍ／℃〜０．２５ｎｍ／℃）。

上述のように、最初のウエハが処理された後、その後に処理されるウエハの温度は安定しうるため、その後に処理されるウエハ上の基準点の温度のばらつきは、好ましくは約１０℃未満、より好ましくは約５℃未満になり、それにより、例えば、半導体基板に高アスペクト比のコンタクトビアをエッチングするために、ＣＤのばらつきを、約５ｎｍ（０．５ｎｍ／℃×１０℃）以内、より好ましくは約３ｎｍ（０．３ｎｍ／℃×１０℃）以内、最も好ましくは約０．５ｎｍ（０．１ｎｍ／℃×５℃）以内に抑えることができる。

メモリの用途については、ＣＤのばらつきは、３σで４ｎｍ未満であることが望ましい。境界部材１５１／１５１’によって接触領域１３２での熱伝達を強化すると、ＣＤのばらつきは、ウエハ間では１ｎｍ以下、チャンバ間で４ｎｍ以下となることが好ましい。論理回路の用途については、ＣＤのばらつきは、３σで３ｎｍ未満であることが望ましい。境界部材１５１／１５１’によって接触領域１３２での熱伝達を強化すると、ＣＤのばらつきは、ウエハ間では２ｎｍ以下、チャンバ間で４ｎｍ以下となることが好ましい。

境界部材１５１／１５１’は、電極の中央部から電極の端部までの温度変化を１０℃未満に最小化し、方位角での温度変化を５℃以下に最小化することが好ましい。新しいまたは使い古したアルミニウムバッキング部材を用いることによって生じる電極温度のばらつきは、新しいおよび使い古したアルミニウムバッキング部材の接触面の条件に関連するものである。境界部材１５１／１５１’は、新しいおよび使い古したアルミニウムバッキング部材によって引き起こされる電極温度の変化を約５℃未満に最小化できることが好ましい。また、洗浄のために部品を取り外すことが可能であり、かかる洗浄後に部品が同じ伝熱性能を示すことが好ましい。境界部材１５１／１５１’は、アルミニウムバッキング部材の洗浄前後の伝熱性能の変化を約５℃未満の電極温度変化まで最小化することが好ましい。

境界部材１５１／１５１’は、さらに、温度制御プレート１０１およびアルミニウムバッキング部材１０２の融合または摩耗を低減または防止できることが好ましく、これらの構成要素を最小限の力で引き離すことを可能にする。

好ましくは、境界部材１５１／１５１’は、以下のような性質を持つことが好ましい材料から形成される：例えば、約１０から約２００ｍＴｏｒｒの高真空環境で気体放出しない；粒子生成能が低い；接触領域における剪断に対応するためにコンプライアントである；Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕなど、半導体基板の寿命を縮める金属成分を含まない；および、アルミニウムバッキング部材１０２の洗浄中の粒子生成を最小化できる。

図７は、シャワーヘッド電極アセンブリの別の実施形態の一部を示す。図２および図６を参照すると、図７に示す実施形態は、バッキング部材を備えておらず、温度制御プレート１０１は、内側電極部材１０５に直接固定される。

上側電極１０３の上面１６０および温度制御プレート１０１の環状突出部１３６が、シャワーヘッド電極アセンブリ１００の動作中に接触領域１５８において接触すると、温度制御プレート１０１と、内側電極部材１０５および随意的な外側電極部材１０７を含む上側電極１０３との間で、それらの間に位置する接触領域に沿って、摩耗が生じうる。

この摩耗は、温度制御プレート１０１および上側電極１０３の両方に起こりうるものであり、温度サイクリングの結果として、温度制御プレート１０１および上側電極１０３の対向面の間で生じる相対移動および摩擦によって引き起こされる。摩耗は、アルミニウムバッキングプレート１０６の上面１３４および温度制御プレート１０１の環状突出部１３６がシャワーヘッド電極アセンブリ１００の動作中に接触領域において接触することに関連して上述したのと同じ理由から望ましくない。例えば、摩耗は、熱伝達の減少、ひいては、例えば、図の内側電極部材１０５を含む上側電極１０３における局所的な温度の不均一など、温度のばらつきを引き起こしうる。この温度のばらつきは、プラズマ処理チャンバ内で半導体基板のプラズマエッチングなどの処理を行う際に、工程変化を引き起こしうる。

温度制御プレート１０１および上側電極１０３の摩耗は、さらに、粒子生成を引き起こしたり、温度制御プレート１０１および上側電極１０３の融合を引き起こしたりすることがあり、後者の場合、これらの構成要素を分離するには過度の力が必要であり、これらの構成要素への損傷につながりうる。また、温度制御プレート１０１および上側電極１０３の摩耗は、上側電極１０３の洗浄をさらに困難にしうる。さらに、温度制御プレート１０１および上側電極１０３の摩耗は、これらの構成要素の表面的な外観を劣化させ、寿命を短くする。

図７に示したシャワーヘッド電極アセンブリは、さらに、図１に示した外側電極部材１０７など、随意的な外側電極部材を備えてよい。外側電極部材は、複数の部分を備えるリング構成を有してよい。温度制御プレート１０１は、締め具および／または接着剤（例えば、エラストマ接着剤）などの任意の適切な方法で内側電極部材１０５および随意的な外側電極部材１０７に直接固定されてよい。図７に示すように、内側電極部材１０５の上面１６０と、温度制御プレート１０１の環状突出部１３６との間に、接触領域１５８が存在する。実施形態において、温度制御プレート１０１の外面は、（陽極酸化されていない）裸アルミニウムである接触領域１５８における表面を除いて、陽極酸化されていてよい。接触領域１５８は、内側電極部材１０５から熱を除去するための熱経路と、内側電極部材１０５を流れるＲＦ電力のためのＲＦ経路とを提供する。

図２を参照して上述したような境界部材１５１が、内側電極部材１０５の上面１６０と、温度制御プレート１０１の環状突出部１３６との間に提供される。上述のように、熱・電気伝導性ガスケット部１４５は、内側電極部材１０５から熱を除去するための熱経路と、内側電極部材１０５を流れるＲＦ電力のためのＲＦ経路とを提供する。粒子低減シール部１４７ａ／１４７ｂが、ガスケット部１４５に接着されており、アルミニウムバッフルリング１２０および上面１６０の間のオフセット１３９内に配置されて気密シールを形成する。バッフルリング１２０の垂直壁の上端は、シム１４６によって温度制御プレート１０１の下面１４２から分離される。シム１４６は、通例、Ｋａｐｔｏｎ（登録商標）などの誘電材料から形成される。

図８は、温度制御プレート１０１と、内側電極部材１０５（および、随意的な外側電極部材）との間でそれらの間の接触領域に沿って起こりうる摩耗の発生を低減し、その結果として、かかる摩耗に関連する問題（粒子生成など）を低減するためのシャワーヘッド電極アセンブリの境界部材１５１’の一実施形態を示す。例えば、シリコン電極部材については、摩耗は、シリコン粒子生成およびアルミニウム粒子生成を引き起こしうる。特に、図８に示すように、境界部材１５１’は、温度制御プレート１０１の環状突出部１３６の下面と、内側電極部材１０５の上面１６０との間に配置される。境界部材１５１’は、温度制御プレート１０１内に形成されたプレナムの内、隣接するプレナムを互いに分離する。

境界部材１５１’は、図６および図７に示したシャワーヘッド電極アセンブリの実施形態に関して上述した境界部材１５１／１５１’と同じ材料で形成されてよい。ガスケット部１４５’の材料は、温度制御プレート１０１と、内側電極部材１０５（および、随意的な外側電極部材）との間に、電気的および熱的な伝導を提供するために、電気・熱伝導性である。すなわち、ガスケット１４５’は、接触領域間に導電性の熱界面を提供する。

また、図８に示すように、境界部材１５１’とほぼ同じ厚さを有するシム１４６が、アルミニウムバッフルリング１２０と、温度制御プレート１０１の下面１４２との間に配置される。シム１４６は、誘電材料から形成されてよい。境界部材１５１’を用いることにより、必要に応じて、アルミニウムバッフル１２０およびシム１４６を省略できる。

図２および図６〜８に示したシャワーヘッド電極アセンブリの改良は：部品数を減らし；取り付けを簡単にし；接触領域１３２／１５８を完全にカバーし；温度制御プレート１０１と、内側電極部材１０５（および、随意的な外側電極部材）との間でそれらの間の接触領域１３２／１５８に沿って起こりうる摩耗の発生を低減し、その結果として、かかる摩耗に関連する問題（粒子生成など）を低減する。例えば、シリコン電極部材については、摩耗は、シリコン粒子生成およびアルミニウム粒子生成を引き起こしうる。特に、図８に示すように、境界部材１５１’は、温度制御プレート１０１の環状突出部１３６の下面と、内側電極部材１０５の上面１６０との間に配置される。境界部材１５１’は、温度制御プレート１０１内に形成されたプレナムの内、隣接するプレナムを互いに分離する。

本発明の具体的な実施形態を参照しつつ本発明について説明したが、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。

Claims (21)

1. シャワーヘッド電極アセンブリであって、
   真空チャンバ内部に取り付けられ、高周波（ＲＦ）エネルギによって電力供給されるよう適合されたシャワーヘッド電極と、
   前記シャワーヘッド電極に取り付けられたバッキングプレートと、
   前記バッキングプレートにおける複数の接触領域で複数の締め具によって前記バッキングプレートに取り付けられた温度制御プレートと、
   前記接触領域において前記バッキングプレートおよび前記温度制御プレートを分離する境界部材と、
   を備え、
   各境界部材は、粒子低減シール部によって周縁部を囲まれた熱・電気伝導性ガスケット部を備え、該周縁部に前記粒子低減シール部が結合される、シャワーヘッド電極アセンブリ。
2. 請求項１に記載のシャワーヘッド電極アセンブリであって、
   前記接触領域は、前記温度制御プレートの下面上に離間して設けられた複数の環状突出部を含み、
   前記境界部材は、前記環状突出部を覆うようなサイズの複数の環状境界部材を含み、
   前記粒子低減シール部は、各境界部材の外周および内部開口において前記熱・電気伝導性ガスケット部を囲んでいる、シャワーヘッド電極アセンブリ。
3. 請求項２に記載のシャワーヘッド電極アセンブリであって、
   前記外周に配置された前記粒子低減シール部は、曲面を有すると共に、前記熱・電気伝導性ガスケット部から突出しており、
   前記内部開口に配置された前記粒子低減シール部は、曲面を有すると共に、前記熱・電気伝導性ガスケット部から突出している、シャワーヘッド電極アセンブリ。
4. 請求項１に記載のシャワーヘッド電極アセンブリであって、
   前記温度制御プレートおよび前記バッキングプレートは、非陽極酸化アルミニウムから形成されており、
   前記境界部材の前記熱・電気伝導性ガスケット部は、金属およびポリマ材料の積層体であり、
   前記境界部材の前記粒子低減シール部は、耐食性のエラストマまたはポリマを含む、シャワーヘッド電極アセンブリ。
5. 請求項１に記載のシャワーヘッド電極アセンブリであって、
   前記シャワーヘッド電極は、内側電極および外側電極を備えており、
   前記内側電極は、単結晶シリコンの円形プレートであり、
   前記外側電極は、単結晶シリコンの複数の部分で構成されたリング状電極である、シャワーヘッド電極アセンブリ。
6. 請求項３に記載のシャワーヘッド電極アセンブリであって、さらに、
   前記環状突出部の間のプレナム内に陽極酸化アルミニウムのバッフルリングを備え、
   各バッフルリングは、前記環状突出部の１つに隣接する垂直壁を備え、
   前記垂直壁は、前記接触領域に隣接する下端にオフセットを備え、
   各粒子低減シール部は、前記オフセットの１つの中に配置されて、前記接触領域の両側にシールを形成する、シャワーヘッド電極アセンブリ。
7. 請求項１に記載のシャワーヘッド電極アセンブリであって、
   前記締め具は、前記バッキング部材内に螺入されるボルトを含み、
   前記熱・電気伝導性ガスケット部は、前記ボルトを前記バッキング部材まで通す大きさを有する貫通孔を備える、シャワーヘッド電極アセンブリ。
8. 請求項６に記載のシャワーヘッド電極アセンブリであって、
   前記バッフルリングの前記垂直壁の上端は、前記境界部材の前記熱・電気伝導性ガスケット部と同じ厚さを有するシムによって前記温度制御プレートの下面から分離されている、シャワーヘッド電極アセンブリ。
9. 請求項１に記載のシャワーヘッド電極アセンブリであって、さらに、
   前記温度制御プレートの上面に熱チョークを備える、シャワーヘッド電極アセンブリ。
10. 請求項１に記載のシャワーヘッド電極アセンブリであって、
    前記境界部材は、銀、ニッケル、および、銅を含まず、
    前記接触領域は、前記バッキングプレートの表面積の１％から３０％に広がる、シャワーヘッド電極アセンブリ。
11. 請求項１に記載のシャワーヘッド電極アセンブリを備える真空チャンバであって、さらに、
    請求項１に記載のシャワーヘッド電極アセンブリの温度を制御する温度制御部と、
    前記温度制御部に熱応答して前記温度制御プレートを加熱するヒータに電力を供給するよう適合された電源と、
    前記温度制御部に応答して前記チャンバの温度制御された上壁に流体を供給するよう適合された流体制御部と、
    前記シャワーヘッド電極の１または複数の部分の温度を測定し、前記温度制御部に情報を提供するよう適合された温度センサ構成と、
    を備え、
    前記真空チャンバの前記上壁は、随意的に、電気的に接地される、真空チャンバ。
12. 請求項１に記載のシャワーヘッド電極アセンブリであって、
    前記シャワーヘッド電極は、シリコン電極プレートを備え、
    前記シリコン電極プレートは、一方の側にガス流出口を有し、反対の側が、非陽極酸化アルミニウムから形成された前記バッキングプレートにエラストマ接着されている、シャワーヘッド電極アセンブリ。
13. プラズマエッチングチャンバ内でプラズマエッチングを制御する方法であって、
    請求項１に記載のシャワーヘッド電極アセンブリを通して前記プラズマエッチングチャンバに処理ガスを供給する工程であって、前記処理ガスは、前記シャワーヘッド電極と、半導体基板を支持する下側電極との間のギャップ内に流れ込む、工程と、
    前記シャワーヘッド電極にＲＦ電力を印加して前記処理ガスをプラズマ状態に励起することによって、前記プラズマエッチングチャンバ内で前記半導体基板をエッチングする工程と、
    を備え、
    前記シャワーヘッド電極の温度は、前記境界部材の前記熱・電気伝導性ガスケット部を通して強化された熱伝導を用いて前記温度制御プレートによって制御される、方法。
14. 請求項１３に記載の方法であって、さらに、
    前記シャワーヘッド電極を少なくとも８０℃の温度に加熱する工程を備える、方法。
15. 請求項１４に記載の方法であって、
    前記シャワーヘッド電極を加熱する工程は、前記シャワーヘッド電極を少なくとも１００℃の温度に加熱して維持する工程を備える、方法。
16. 請求項１４に記載の方法であって、
    前記シャワーヘッド電極を加熱する工程は、前記シャワーヘッド電極を少なくとも１８０℃の温度に加熱して維持する工程を備える、方法。
17. 請求項１３に記載の方法であって、
    前記シャワーヘッド電極を加熱する工程は、前記半導体基板の前記エッチングの前に実行され、
    前記エッチングは、パターニングされたフォトレジストによって前記半導体基板上の酸化物層に規定された開口部をエッチングする工程を備え、
    前記開口部は、パターニングされたフォトレジストによって規定される、方法。
18. シャワーヘッド電極アセンブリであって、
    真空チャンバの内部に取り付けられるよう適合されたシャワーヘッド電極と、
    前記シャワーヘッド電極における複数の接触領域で前記シャワーヘッド電極に取り付けられた温度制御プレートであって、前記温度制御プレートと、前記複数の接触領域の間に位置する前記シャワーヘッド電極との間にプレナムが存在する、温度制御プレートと、
    前記接触領域において前記シャワーヘッド電極および前記温度制御プレートの間に配置された境界部材と、
    を備え、
    各境界部材は、粒子低減シール部によって周縁部を囲まれた熱・電気伝導性ガスケット部を備え、該周縁部に前記粒子低減シール部が結合される、シャワーヘッド電極アセンブリ。
19. 請求項１８に記載のシャワーヘッド電極アセンブリであって、さらに、
    前記シャワーヘッド電極に取り付けられたバッキングプレートを備え、
    前記接触領域は、前記温度制御プレートの下面上に離間して設けられた環状突出部の表面を含み、前記接触領域は、前記バッキングプレートの表面積の１％から３０％に広がり、
    前記境界部材は、前記環状突出部の各々と、前記電極の上面との間に配置された環状境界部材を含み、
    前記境界部材の前記熱・電気伝導性ガスケット部は、銀、ニッケル、および、銅を含まない金属およびポリマ材料の積層体で構成され、
    前記境界部材の前記粒子低減シール部は、各熱・電気伝導性ガスケット部の外周および内部開口を境界し、シリコーンから形成される、シャワーヘッド電極アセンブリ。
20. 請求項１９に記載のシャワーヘッド電極アセンブリであって、
    前記シャワーヘッド電極は、内側電極および外側電極を備えており、前記内側電極は、単結晶シリコンの円形プレートであり、前記外側電極は、単結晶シリコンの複数の部分で構成されたリング状電極であり、
    前記境界部材の前記粒子低減シール部は、曲面を有すると共に、各熱・電気伝導性ガスケット部の外周および内部開口から突出しており、
    前記シャワーヘッド電極アセンブリは、さらに、
    前記環状突出部の間のプレナム内に陽極酸化アルミニウムのバッフルリングを備え、各バッフルリングは、前記環状突出部の１つに隣接する垂直壁を備え、前記垂直壁は、前記接触領域に隣接する下端にオフセットを備え、
    前記粒子低減シール部は、前記オフセット内に配置されて、前記接触領域の両側にシールを形成し、
    前記バッフルリングの前記垂直壁の上端は、前記境界部材の前記熱・電気伝導性ガスケット部と同じ厚さを有するシムによって前記温度制御プレートの下面から分離されている、シャワーヘッド電極アセンブリ。
21. 請求項１９に記載のシャワーヘッド電極アセンブリであって、
    前記温度制御プレートは、非陽極酸化アルミニウムで形成された前記接触領域を除いて陽極酸化された外面を有する、シャワーヘッド電極アセンブリ。

Images