JP5828836B2 - 陽極処理されたシャワーヘッド - Google Patents

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Description

本明細書に開示された実施形態は一般に、陽極処理されたガス分配シャワーヘッドを有する装置に関する。
プラズマ化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）は一般に、半導体基板、太陽光パネル基板、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）基板、有機発光ディスプレイ（ＯＬＥＤ）基板などの基板上に薄膜を付着させる目的に使用される。ＰＥＣＶＤは一般に、サセプタ上に配置された基板を有する真空室に処理ガスを導入することによって実施される。真空室に結合された１つまたは複数のＲＦ源からのＲＦ電流を真空室に印加することにより、この処理ガスに通電して、プラズマを発生させる。このプラズマが反応して、サセプタ上に配置された基板の表面に材料層を形成する。
ＲＦ電流は、ＲＦ電流を駆動しているＲＦ源に戻ろうとする。したがって、ＲＦ電流は、ＲＦ電源に戻るための経路を必要とする。ＲＦ戻り経路が適切に配置されていないときにはおそらく、ＲＦ電源に戻るＲＦ電流の電位が、処理ガスに点火してプラズマを発生させるために真空室内を流れるＲＦ電流の電位よりも低くなる。これらの２つの電流が十分に接近した場合には、これらの２つの電流間の電位差により、真空室内でアークが発生する可能性があり、潜在的には、付着中に、付着の均一性および膜の特性に影響を及ぼしうる寄生プラズマが発生する可能性がある。
したがって、当技術分野では、適切に設計されたＲＦ戻り経路を有する装置が求められている。
本明細書に開示された実施形態は一般に、陽極処理されたガス分配シャワーヘッドを有する装置に関する。大面積平行プレートＲＦ処理室では、ＲＦ戻り経路を思い通りに配置することが難題であることがある。アークの発生は、ＲＦ処理室内で遭遇する頻繁に起こる問題である。ＲＦ処理室内でのアークの発生を減らすためには、サセプタにストラップを結合してＲＦ戻り経路を短くすること、処理の間、サセプタに、セラミックシャドウフレーム、絶縁シャドウフレームまたは陽極処理されたシャドウフレームを結合すること、および室壁に最も近いシャワーヘッドの端部の表面に、陽極処理されたコーティングを付着させることが可能である。この陽極処理されたコーティングは、シャワーヘッドと室壁の間のアークの発生を減らすことができ、したがって膜の特性を改良し、付着速度を増大させることができる。
一実施形態では、プラズマ処理装置が開示される。この装置は、壁および床を有する処理室本体と、処理室本体内に配置され、第１の位置と第２の位置の間を移動可能なサセプタと、サセプタならびに前記床および前記壁のうちの１つまたは複数の床および／または壁に結合された１本または数本のストラップとを含む。この装置はさらに、処理室本体内においてサセプタと向い合せに配置されたシャワーヘッドを含み、このシャワーヘッドは、シャワーヘッドを貫通して延びる１つまたは複数のガス通路を有する。このシャワーヘッドは、前記壁に隣接したシャワーヘッドの部分の上に配置された陽極処理されたコーティングを含む。この装置はさらに、処理室本体内においてサセプタとシャワーヘッドとの間に配置されたシャドウフレームを含み、このシャドウフレームは、サセプタから離隔した第３の位置とサセプタと接触した第４の位置との間を移動可能である。
他の実施形態では、ガス分配シャワーヘッドが開示される。このシャワーヘッドは、それを貫通して延びる複数のガス通路を有するシャワーヘッド本体を含む。このシャワーヘッド本体は、中心部分およびフランジ部分を有する。フランジ部分は、処理の間サセプタに面する第１の表面と、第１の表面の反対側の第２の表面と、第１の表面と第２の表面とを接続する端面とを有する。このシャワーヘッドはさらに、シャワーヘッド本体のフランジ部分の上に配置された陽極処理されたコーティングを含む。この陽極処理されたコーティングは、前記端面の少なくとも一部分を覆う。この陽極処理されたコーティングは、シャワーヘッド本体の中心から第１の距離のところにある第１の位置から延びる。この陽極処理されたコーティングは、シャワーヘッド本体の中心から第２の距離のところにある第２の位置から延び、この第２の距離は第１の距離よりも大きい。この陽極処理されたコーティングは、第１の位置と第２の位置の両方から、前記端面の少なくとも一部分を覆う陽極処理されたコーティングまで延びる。
他の実施形態では、プラズマ化学蒸着装置が開示される。この装置は、複数の壁および室床を有する室本体と、室本体内に配置され、室床から第１の距離だけ離隔した第１の位置と、室床から第１の距離よりも大きな第２の距離だけ離隔した第２の位置との間を移動可能なサセプタとを含む。この装置はさらに、サセプタならびに室床および複数の壁のうちの１つまたは複数の室床および／または壁に結合された複数のストラップを含む。この複数のストラップは、サセプタに沿って不均一に分布する。この装置はさらに、室本体内においてサセプタと向い合せに配置されたガス分配シャワーヘッドを含み、このガス分配シャワーヘッドは、ガス分配シャワーヘッドを貫通して延びる複数のガス通路を有し、中心部分および端部分を有する。このガス分配シャワーヘッドは、シャワーヘッドの上に配置され、ガス分配シャワーヘッドの表面よりも上に延びる陽極処理されたコーティングを含む。この陽極処理されたコーティングは、端部分の上の厚さがが中心部分の上の厚さよりも大きい。
上に挙げた本発明の諸特徴を詳細に理解することができるように、添付図面にそのうちのいくつかが示された実施形態を参照することによって、上で簡単に概要を述べた発明のより具体的な説明を得ることができる。しかしながら、添付図面は本発明の代表的な実施形態だけを示しており、本発明が、等しく効果的な別の実施形態を含むこともあるため、添付図面を、本発明の範囲を限定するものとみなすべきでないことに留意されたい。
一実施形態に基づく装置１００の概略断面図である。 複数のストラップ２０４が結合した一実施形態に基づくサセプタ２０２の等角図である。 複数のストラップ３５２が結合した他の実施形態に基づくサセプタ３５０の概略上面図である。 一実施形態に基づくガス分配シャワーヘッド４０２の概略断面図である。 処理室壁５５４に対して示された、一実施形態に基づくガス分配シャワーヘッド５５０の概略断面図である。 陽極処理された層６０４をシャワーヘッド６０２上に含む他の実施形態に基づく装置６００の概略断面図である。 ＲＦ戻り装置の他の実施形態の等角図である。 図７Ａに示したＲＦ戻り装置の側面図である。 圧縮可能な複数の接触部材の結合配置の一実施形態の等角断面図である。 線７Ｄ−７Ｄから見た図７Ｃの室本体の一部分の上面図である。 圧縮可能な接触部材の他の実施形態の等角図である。 図８Ａに示した圧縮可能な接触部材の等角分解図である。 ブラケットの一実施形態の等角図である。 ブラケットの一実施形態の等角図である。 圧縮可能な接触部材の他の実施形態の概略図である。 圧縮可能な接触部材の他の実施形態の概略図である。 図９Ａの圧縮可能な接触部材を示す室本体の一部分の側断面図である。 図９Ａの圧縮可能な接触部材を示す室本体の一部分の側断面図である。 他の実施形態に基づくガス分配シャワーヘッドの概略断面図である。
理解を容易にするため、上記の図に共通する同一の要素は、可能な限り、同一の参照符号を使用して示した。特に明示することなしに、１つの実施形態に開示された要素を、別の実施形態で有益に利用することができることが企図される。
本明細書に開示された実施形態は一般に、陽極処理されたガス分配シャワーヘッドを有する装置に関する。大面積平行プレートＲＦ処理室では、ＲＦ戻り経路を思い通りに配置することが難題であることがある。アークの発生は、ＲＦ処理室内で遭遇する頻繁に起こる問題である。ＲＦ処理室内でのアークの発生を減らすためには、サセプタにストラップを結合してＲＦ戻り経路を短くすること、処理の間、サセプタに、セラミックシャドウフレーム、絶縁シャドウフレームまたは陽極処理されたシャドウフレームを結合すること、および室壁に最も近いシャワーヘッドの端部の表面に、陽極処理されたコーティングを付着させることが可能である。この陽極処理されたコーティングは、シャワーヘッドと室壁の間のアークの発生を減らすことができ、したがって膜の特性を改良し、付着速度を増大させることができる。
本明細書で論じる実施形態は、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．（米カリフォルニア州Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ）の子会社であるＡＫＴ Ａｍｅｒｉｃａによって製造および販売されている大面積ＰＥＣＶＤ室に関連する。本明細書で論じる実施形態は、他の製造業者によって販売されている室を含むその他の室でも実施することができることを理解されたい。大面積処理室は、約１５，０００平方センチメートルよりも大きな面積を有する基板を処理することができるサイズを有する。一実施形態では、基板の面積が、約５０，０００平方センチメートルよりも大きい。他の実施形態では、基板の面積が、約５５，０００平方センチメートルよりも大きい。他の実施形態では、基板の面積が、約６０，０００平方センチメートルよりも大きい。他の実施形態では、基板の面積が、約９０，０００平方センチメートルよりも大きい。
図１は、一実施形態に基づく装置１００の概略断面図である。図示の実施形態では、装置１００がＰＥＣＶＤ装置である。装置１００は、ガス源１０４からの処理ガスがその中に供給される室本体１０２を含む。装置１００が付着目的で使用されるとき、処理ガスは、ガス源から、遠隔プラズマ源１０６および管１０８を介して供給される。遠隔プラズマ源１０６では、処理ガスに点火されず、プラズマが発生しない。洗浄時には、ガス源１０４から遠隔プラズマ源１０６に洗浄ガスが送られ、そこで洗浄ガスに点火されて洗浄ガスはプラズマとなり、その後、室に入る。管１０８は電導性の管１０８である。
室内で処理ガスに点火してプラズマを発生させる目的に使用されるＲＦ電流は、ＲＦ電源１１０から管１０８に結合される。ＲＦ電流の「表皮効果」のため、ＲＦ電流は、管１０８の外面に沿って流れる。ＲＦ電流は、前もって決定することができるある深さまでしか導電材料内に入り込まない。したがって、ＲＦ電流は、管１０８の外面に沿って流れ、処理ガスは、管１０８の内側を流れる。処理ガスが管１０８内にあるときに処理ガスがＲＦ電流にさらされるほど深い位置まではＲＦ電流は管１０８内に入り込まないため、処理ガスが管１０８内を流れているときに、処理ガスがＲＦ電流と「出合う」ことはない。
処理ガスは、バッキングプレート１１４を通して室に供給される。処理ガスは次いで、バッキングプレート１１４とシャワーヘッド１１６の間の領域１１８に広がる。処理ガスは次いで、ガス通路１５６を通して処理領域１４８に流入する。
一方、ＲＦ電流は、バッキングプレート１１４とシャワーヘッド１１６の間の領域１１８には入らない。その代わりに、ＲＦ電流は、管１０８の外面に沿ってバッキングプレート１１４へ流れる。そこで、ＲＦ電流は、バッキングプレート１１４の大気側の面１５８に沿って流れる。バッキングプレート１１４は導電材料を含むことができる。一実施形態では、バッキングプレート１１４がアルミニウムを含む。他の実施形態では、バッキングプレート１１４がステンレス鋼を含む。ＲＦ電流は次いで、バッキングプレートから、導電材料を含むブラケット１２０に沿って流れる。一実施形態では、ブラケット１２０がアルミニウムを含む。他の実施形態では、ブラケット１２０がステンレス鋼を含む。ＲＦ電流は次いで、シャワーヘッド１１６の表側の面１６０に沿って流れ、ＲＦ電流はそこで、ガス通路１５６を通過した処理ガスに点火して、シャワーヘッド１１６と基板１２４の間に位置する処理領域１４８内にプラズマを発生させる。シャワーヘッド１１６の表側の面１６０に到達するためにＲＦ電流が流れる経路が矢印「Ａ」によって示されている。一実施形態では、シャワーヘッド１１６が導電材料を含む。他の実施形態では、シャワーヘッド１１６が金属を含む。他の実施形態では、シャワーヘッド１１６がアルミニウムを含む。他の実施形態では、シャワーヘッド１１６がステンレス鋼を含む。
このプラズマによって、基板１２４上に材料を付着させる。基板はサセプタ１２６上に配置することができ、サセプタ１２６は、シャワーヘッド１１６から第１の距離だけ離隔した第１の位置と、シャワーヘッド１１６から第１の距離よりも短い第２の距離だけ離隔した第２の位置との間を移動可能である。サセプタ１２６はステム１３６上に配置することができ、アクチュエータ１４０によって移動させることができる。
基板１２４は大面積基板であり、したがって、リフトピン１３０、１３２に載せたときに弓のように曲がるようにすることができる。したがって、リフトピン１３０、１３２は異なる長さを有することができる。スリット弁開口１４４を通して基板１２４を室に挿入するときには、サセプタ１２６を下げられた位置に置くことができる。サセプタ１２６が下げられた位置にあるときに、リフトピン１３０、１３２がサセプタ１２６よりも高く延びるようにすることができる。このようにすると、基板１２４は最初にリフトピン上に置かれる。リフトピン１３０、１３２は異なる長さを有する。リフトピン１３０、１３２上に置かれたときに基板１２４の中心が落ち込むように、外側のリフトピン１３０は内側のリフトピン１３２よりも長い。サセプタ１２６を持ち上げて基板１２４と接触させる。基板１２４は、中心から端に向かってサセプタ１２６と接触し、そのため、サセプタ１２６と基板１２４の間に存在するガスは全て追い出される。次いで、リフトピン１３０、１３２は、サセプタ１２６によって、基板１２４と一緒に持ち上げられる。
サセプタ１２６がスリット弁開口１４４よりも上に持ち上げられると、サセプタ１２６はシャドウフレーム１２８と遭遇する。使用されていないとき、シャドウフレーム１２８は、スリット弁開口１４４よりも上方に配置されたレッジ１４２上にある。シャドウフレーム１２８は非常に大きいため、シャドウフレーム１２８がきちんと整列しないことがある。したがって、シャドウフレーム１２８が転がってサセプタ１２６上できちんと整列することができるように、シャドウフレーム１２８上またはサセプタ１２６上にローラを配置することができる。シャドウフレーム１２８は２つの目的を果たす。シャドウフレーム１２８は、基板１２４によって覆われていないサセプタ１２６の領域を付着から保護する。さらに、シャドウフレーム１２８が電気絶縁材料を含むとき、シャドウフレーム１２８は、サセプタ１２６に沿って流れるＲＦ電流を、壁１４６に沿って流れるＲＦ電流から電気的に遮蔽することができる。一実施形態では、シャドウフレーム１２８が絶縁材料を含む。他の実施形態では、シャドウフレーム１２８がセラミック材料を含む。他の実施形態では、シャドウフレーム１２８がＡｌ２Ｏ３を含む。他の実施形態では、シャドウフレームが、陽極処理された層をその上に有する金属を含む。一実施形態では、この金属がアルミニウムを含む。他の実施形態では、陽極処理された層がＡｌ２Ｏ３を含む。
ＲＦ電流は、ＲＦ電流を駆動している電源１１０に戻る必要がある。ＲＦ電流は、プラズマを介してサセプタ１２６に結合する。一実施形態では、サセプタ１２６が、アルミニウムなどの導電材料を含む。他の実施形態では、サセプタ１２６が、ステンレス鋼などの導電材料を含む。ＲＦ電流は、矢印「Ｂ」によって示された経路に沿って流れることによって電源１１０に戻る。
ＲＦ電流の戻り経路を短くするため、サセプタ１２６に、１つまたは複数のストラップ１３４を結合することができる。ストラップ１３４を利用することによって、ＲＦ電流は、ストラップに沿って室の底面１３８に流れ、次いで室の壁１４６に沿って上方へ流れる。後に論じるが、サセプタとシャドウフレームレッジ１４２の間にＲＦ戻り経路要素を結合して、ＲＦ電流の戻り経路を短くすることもできる。ストラップ１３４がない場合には、ＲＦ電流は、サセプタ１２６の底面に沿って流れ、ステム１３６を下り、次いで室の底面１３８および壁１４６に沿って流れることになる。サセプタ１２６の底面に沿って流れるＲＦ電流とステム１３６または室の底面１３８上のＲＦ電流との間に、高い電位差が存在することがある。この電位差のため、サセプタの下の領域１５０においてアークが発生する可能性がある。ストラップ１３４は、領域１５０内でアークが発生する可能性を低下させる。
壁１４６とサセプタの間の領域１５２でアークが発生する可能性もある。シャドウフレーム１２８が絶縁材料であるとき、シャドウフレーム１２８は、領域１５２において発生する可能性があるアークを減らすことができる。後に論じる追加のＲＦ戻り要素も、領域１５２におけるアークの発生を減らすのを助けることができる。ＲＦ電流は、壁１４６および蓋１１２に沿って戻り、その後に電源１１０に到達する。Ｏリング１２２が、壁１４６とバッキングプレート１１４とを電気的に分離する。高い電位差のため、シャワーヘッド１１６と壁１４６の間の領域１５４でアークが発生する可能性がある。領域１５４におけるアークの発生を減らすため、シャワーヘッド１１６の壁１４６に近い部分を陽極処理することができる。
図２は、複数のストラップ２０４が結合した一実施形態に基づくサセプタ２０２の等角図である。図２に示した実施形態では、サセプタのコーナとは対照的に、サセプタ２０２の中心に近づくほどストラップの数が多くなるような態様で、ストラップ２０４が、サセプタ２０２に沿って不均一な間隔で配置されている。言い換えると、矢印「Ｃ」によって示されたストラップ２０４間の間隔が、サセプタの中心とは対照的に、サセプタ２０２のコーナの近くでより大きい。
図３は、複数のストラップ３５２が結合した他の実施形態に基づくサセプタ３５０の概略上面図である。ストラップは、「Ｘ」軸に関しては対称に配置されるが、「Ｙ」軸に関しては非対称に配置される。側面３５８および３６０は、実質的に同一の室壁に隣接する。側面３５４はスリット弁開口に隣接する。ＲＦ電流は室壁に沿って流れてＲＦ電源に到達する。したがって、スリット弁開口を有する室壁に沿ってＲＦ電流が流れるときには、ＲＦ電流の経路がより長くなる。したがって、側面３５４は、ストラップ３５２の異なる配置を有する。同様に、室の形状が長方形であるため、側面３５６は、側面３５８および３６０よりも短く、したがって側面３５８および３６０とは異なる配置を有する。側面３５６に隣接する室壁にはスリット弁開口がないため、側面３５６のストラップ３５２の配置は、側面３５４のストラップ３５２の配置とは異なる。
図４は、一実施形態に基づくガス分配シャワーヘッド４０２の概略断面図である。シャワーヘッド４０２は、バッキングプレートに面する上流側の面（以後、上流面）４１８と下流側の面（以後、下流面）４１２との間に通る複数のガス通路４０４を有する。下流面４１２は、基板に向かって凹形に示されている。いくつかの実施形態では、下流面４１２が平面であり、上流面４１８と実質的に平行であることを理解されたい。一実施形態では、図１１に示すように、シャワーヘッド４０２の上流面４１８も凹形である。ガス通路４０４は、プレナム４０６、オリフィス４０８および中空陰極空洞４１０を有する。プレナム４０６は、ガス通路４０４を形成するために使用されたドリリングによって存在する。オリフィス４０８は、シャワーヘッド４１８の上流面４１８に背圧を発生させる。この背圧のため、ガスは、ガス通路４０４を通過する前に、シャワーヘッド４０２の上流面４１８上で均一に分布することができる。中空陰極空洞４１０は、ガス通路４０４内の中空陰極空洞４１０においてプラズマが発生することを可能にする。中空陰極空洞４１０は、中空陰極空洞が存在しない状況とは対照的に、処理室内におけるプラズマの分布をより良好に制御することを可能にする。下流面４１２の中空陰極空洞４１０は、オリフィス４０８よりも大きな直径または幅を有する。オリフィス４０８は、プラズマ暗部よりも小さな幅または直径を有し、したがって中空陰極空洞４１０よりも上の領域ではプラズマは点火しないと予想される。
シャワーヘッド４０２はさらに、室壁に向かって外側へ延びるフランジ４１４を有する。フランジ４１４は中心とは区別される。フランジ４１４は処理室に近いため、アークが発生する可能性がある位置である。フランジ４１４と壁の間のＲＦ電位の差が、シャワーヘッド４０２と室壁の間にアークが発生することを可能にする十分な大きさになる可能性がある。アークの発生を防ぐため、フランジ４１４の上に、陽極処理された層４１６を形成することができる。しかしながら、中心の上には陽極処理された層を形成しない。
陽極処理された層４１６をフランジ４１４の上に形成するため、最初に、シャワーヘッドを貫通するガス通路４０４をドリリングによってあけることによりシャワーヘッドを形成することができる。このドリリングの前または後に、下流面４１２を凹形にすることができる。いずれにせよ、形成された後、シャワーヘッド４０２は非常に汚れており、洗浄する必要がある。いくつかの実施形態では、シャワーヘッド４０２を洗浄する。洗浄後、シャワーヘッド４０２を陽極処理することができる。一実施形態では、洗浄後に、陽極処理された層４１６を得るため、シャワーヘッド４０２全体を陽極処理して、シャワーヘッド４０２全体の上に陽極処理された層を形成する。次いで、陽極処理された層４１６を残すフランジ４１４をマスクする。その後、シャワーヘッド４０２のマスクされていない部分の陽極処理された層を除去する。次いでマスクを除去して、陽極処理された層４１６で覆われたフランジ４１４および陽極処理されていないシャワーヘッド４０２の残りの部分を残す。シャワーヘッドを製作する代替の方法は、シャワーヘッド全体を洗浄し、次いでフランジ４１４だけを陽極処理する方法である。一実施形態では、陽極処理された層４１６が絶縁層を含む。他の実施形態では、陽極処理された層４１６がＡｌ２Ｏ３を含む。他の実施形態では、陽極処理された層４１６がセラミック材料を含む。他の実施形態では、陽極処理された層がＳｉＯ２を含む。他の実施形態では、陽極処理された層４１６がポリテトラフルオロエチレンを含む。他の実施形態では、陽極処理された層４１６が有機材料を含む。
図５は、処理室壁５５４に対して示された、一実施形態に基づくガス分配シャワーヘッド５５０の概略断面図である。図５に示すように、シャワーヘッド５５０のフランジ５５８は、壁５５４の近くまで延びる。シャワーヘッド５５０は、フランジ５５２によってバッキングプレートから吊り下げられている。フランジ５５８が壁５５４に近接しているため、ＲＦ電位差によって壁５５４とフランジ５５８の間にアークが発生する可能性がある。フランジ５５８の上に付着した陽極処理された層５５６は、インピーダンスを追加し、シャワーヘッド５５０に沿って流れるＲＦ電流を減速させる絶縁体の役目を果たす。陽極処理された層５５６は、シャワーヘッド５５０の高ＲＦ電位側から壁５５４の低ＲＦ電位側へ電子が跳び移ることを防ぐことができる。陽極処理された層５５６は、ＲＦ電流がシャワーヘッド５５０に沿って流れ続けることを可能にする十分な薄さに形成することができる。しかしながら、陽極処理された層５５６は、シャワーヘッド５５０と壁５５４の間のアークの発生を防ぎまたは減らすのに十分な厚さになる。陽極処理された層５５６は、陽極処理された層５５６に亀裂が入るのを防ぐ十分な薄さに形成することができる。一実施形態では、矢印「Ｄ」によって示された陽極処理された層５５６の厚さが、約２０ミクロン〜約９０ミクロンである。他の実施形態では、矢印「Ｄ」によって示された陽極処理された層５５６の厚さが、約５０ミクロン〜約６３ミクロンである。一実施形態では、陽極処理された層５５６が、フランジ５５８の基板に面した面に沿って、矢印「Ｅ」によって示された約０．７０ミクロン〜約０．９０ミクロンの距離にわたって延びる。一実施形態では、陽極処理された層５５６が、フランジ５５８の基板とは反対側の面に沿って、矢印「Ｆ」によって示された約０．４０ミクロン〜約０．６０ミクロンの距離にわたって延びる。一実施形態では、フランジ５５８の基板に面した面に沿って陽極処理された層５５６が延びる距離が、フランジの基板とは反対側の面に沿って陽極処理された層５５６が延びる距離よりも大きい。
陽極処理されたシャドウフレームまたはセラミックのシャドウフレームに加えて、シャワーヘッドの一部分の上の陽極処理された層を使用することによって、陽極処理された層および陽極処理されたシャドウフレームまたはセラミックのシャドウフレームを使用しないことに比べて、より高いＲＦ電力レベルを使用することができる。一実施形態では、使用される電力レベルが標準よりも２０パーセント以上高い。より高い電力レベルの使用は、付着速度の増大を可能にし、付着膜の膜特性を改良する。例えば、処理室内でアークが発生する恐れなしに、３０ｋＷではなく約４０ｋＷの電力レベルを使用することができる。
図６は、陽極処理された層６０４をシャワーヘッド６０２上に含む他の実施形態に基づく装置６００の概略断面図である。サセプタ６０６は、サセプタ６０６に結合されたストラップ６０８を有するだけでなく、サセプタ６０６の底面に結合された延長部分６１０を介してＲＦ戻り要素６１４も有する。ＲＦ戻り要素６１４は、サセプタ６０６が下げられた位置にあるときにシャドウフレーム６１６を支持するレッジ６１２に結合している。図６に示したＲＦ戻り要素６１４は、サセプタ６０６とレッジ６１２の間の電気接続を提供する棒である。ＲＦ戻り要素６１４は、ストラップ６０８よりも短い戻り経路を提供し、したがって、ＲＦ電流の大部分は、ストラップ６０８ではなくＲＦ戻り要素６１４を経由してＲＦ電源に戻る。陽極処理された層６０４およびストラップ６０８とともに他のＲＦ戻り要素を使用することもでき、それらについては後に論じる。一実施形態では、ＲＦ戻り要素６１４は、レッジ６１２に配置され、サセプタ６０６の延長部分６１０がＲＦ戻り要素６１４と接触状態になるまでレッジ６１２の下方に延長する。
図７Ａおよび７Ｂはそれぞれ、圧縮可能な接触部材７５０として示されたＲＦ戻り装置の一実施形態の等角図および側面図である。この実施形態では、圧縮可能な接触部材７５０が、ブラケット４５２（破線で示されている）に結合することができるベース７０５上に取り付けられており、または、圧縮可能な接触部材７５０が、基板支持体に結合されるブラケット４５２の一体の部分である。一実施形態では、ベース７０５が、シャフト７０７を受け取るように適合された開口７０６を含む。ベース７０５とシャフト７０７の間の相対運動を提供するため、シャフト７０７は、開口７０６を貫いて移動可能に配置される。
圧縮可能な接触部材７５０は、この実施形態においては弾性ばねフォーム７１０Ａおよび７１０Ｂとして示された少なくとも１つの弾性部分を含む。ばねフォーム７１０Ａ、７１０Ｂは圧縮可能な接触部材７５０に弾力性を提供し、ばねフォーム７１０Ａはさらに電流の導電性経路を提供する。一実施形態では、ばねフォーム７１０Ｂが、取付け部分７１４を有する管状部材７１２に結合され、取付け部分７１４は、ばねフォーム７１０Ｂを収容し、ベース７０５と結合するための取付けインタフェースを提供する。
図７Ａおよび７Ｂを参照すると、ばねフォーム７１０Ａ、７１０Ｂは、電流を運びまたは伝導する特性を有する導電材料または絶縁材料でできた可撓性の材料とすることができる。一実施形態では、この可撓性材料が、シート状金属もしくは箔、ケーブルもしくはワイヤ、およびこれらの組合せ、または他の弾性部材もしくは弾性材料などのシート状材料を含む。ばねフォーム７１０Ａ、７１０Ｂはプラズマ室内の処理環境にさらされ、可撓性材料は、処理環境中で遭遇する極端な条件に耐え、そのような条件下で動作するように選択される。一実施形態では、ばねフォーム７１０Ａ、７１０Ｂ用の可撓性材料が、処理の間、機械的完全性および／または弾力特性などの可撓特性を実質的に保持する任意の弾性金属または弾性金属合金を含む。一態様では、ばねフォーム７１０Ａ、７１０Ｂ用の可撓性材料が、可撓性材料の温度が摂氏２００度よりも高い温度に達したときに弾力性を実質的に保持している任意の弾性金属または弾性金属合金を含む。この実施形態では、摂氏２００度よりも高い温度において維持されている材料の可撓特性が、周囲温度における材料の可撓特性と実質的に同様である。
いくつかの実施形態では、可撓性材料が、板ばね、コイルばね、圧縮ばね、または他の可撓性装置もしくは可撓性フォームの形態を有する。一実施形態では、ばねフォーム７１０Ａ、７１０Ｂが金属材料または金属合金を含み、その金属材料または金属合金をさらに、導電材料でコーティングし、くるみ、または被覆することができる。金属および金属合金の例には、ニッケル、ステンレス鋼、チタン、ＭＯＮＥＬ（登録商標）、ベリリウム銅、または他の導電性弾性材料が含まれる。コーティングし、くるみまたは被覆するための導電材料の例には、アルミニウム、陽極処理されたアルミニウム、または他のコーティング、膜もしくはシート状材料が含まれる。一実施形態では、ばねフォーム７１０Ａが、アルミニウム箔でくるまれまたは覆われたニッケルまたはチタン合金のシート状材料を含む。一実施形態では、ばねフォーム７１０Ｂが、ＭＯＮＥＬ（登録商標）４００材料を含む。
圧縮可能な接触部材７５０は、シャフト７０７のヘッド部分７１６に結合された接触パッド７１５を含む。接触パッド７１５には、ばねフォーム７１０Ａの第１の端部が結合され、ばねフォーム７１０Ａの第１の端部は接触パッド７１５と電気的に連通し、一実施形態では、ばねフォーム７１０Ａの第１の端部が、ヘッド部分７１６と接触パッド７１５の間に挟み込まれる。ボルト、ねじなどの留め具を使用して、接触パッド７１５をヘッド部分７１６に結合することができる。ばねフォーム７１０Ａの第２の端部は、パッドキャップ７１７によってベース７０５に結合され、ベース７０５と電気的に連通し、一実施形態では、パッドキャップ７１７が、ベース７０５に対して、ばねフォーム７１０Ａを挟み込む。ボルト、ねじなどの留め具を使用して、接触パッドキャップ７１７をベース７０５に結合することができる。
ベース７０５、パッド７１５、パッドキャップ７１７、シャフト７０７および管状部材７１２は、導電材料から製作することができ、これらをさらに、導電材料でコーティングし、またはくるむこともできる。導電材料の例には、アルミニウム、陽極処理されたアルミニウム、ニッケル、チタン、ステンレス鋼、これらの合金またはこれらの組合せが含まれる。一実施形態では、パッド７１５、パッドキャップ７１７、シャフト７０７および管状部材７１２が、陽極処理されたアルミニウム材料、またはニッケル、チタン、ステンレス鋼、これらの合金もしくはこれらの組合せなどの導電材料から製作され、アルミニウムなどの導電材料でコーティングされ、くるまれ、または被覆される。
図７Ｃは、室本体１０２の内側から見た、圧縮可能な複数の接触部材７５０の結合配置の一実施形態の等角断面図である。基板支持体１０４は、接触パッド７１５（この図には示されていない）が張り出した部材４５８と接触した形で、持ち上げられた位置に示されている。圧縮可能な接触部材７５０はそれぞれ、基板支持体１０４に結合された個々のブラケット４５２に結合される。ブラケット４５２は希望に応じて追加し、または取り外すことができる。さらに、希望に応じて、既存のブラケット４５２にベース７０５を追加し、または既存のブラケット４５２からベース７０５を取り外すこともできる。
図７Ｄは、図７Ｃの線７Ｄ−７Ｄから見た室本体１０２の一部分の上面図である。張り出した部材４５８の下に、接触パッド７１５の一部分が示されている。室本体１０２の側面と基板支持体１０４との間から、圧縮可能な接触部材７５０にアクセスすることができることに留意されたい。したがって、係員は、保守、点検、交換または取外しを実施するために、室本体１０２内の圧縮可能な接触部材７５０に、基板支持体１０４の上方の位置からアクセスすることができる。一実施形態では、ベース７０５をブラケット４５２に結合している２つの留め具７８０を取り外して、ブラケット４５２からベース７０５を分離することができる。したがって、２つの留め具７８０を取り外し、または取り付けることによって、圧縮可能な接触部材７５０を容易に取り外し、または取り替えることができる。
図８Ａは、圧縮可能な接触部材８５０の他の実施形態の等角図であり、圧縮可能な接触部材８５０は、基板支持体（図示せず）に結合されたバーとして構成されたブラケット４５２に結合されている。この実施形態では、３つのばねフォーム８１０Ａ〜８１０Ｃを備えることを除き、圧縮可能な接触部材８５０が、図７Ａ〜７Ｄに示した圧縮可能な接触部材７５０と同様である。ばねフォーム８１０Ａ、８１０Ｂは、電流を運びまたは伝導する特性を有する導電材料または絶縁材料でできた可撓性の材料とすることができる。一実施形態では、この可撓性材料が、シート状金属もしくは箔、ケーブルもしくはワイヤ、およびこれらの組合せ、または他の弾性部材もしくは弾性材料などのシート状材料を含む。ばねフォーム８１０Ａ〜８１０Ｃは、本明細書で説明したプラズマ室１００および６００内の処理環境にさらされ、可撓性材料は、処理環境中で遭遇する極端な条件に耐え、そのような条件下で動作するように選択される。一実施形態では、ばねフォーム８１０Ａ、８１０Ｂ用の可撓性材料が、処理の間、機械的完全性および／またはばね特性などの可撓特性を実質的に保持する任意の金属または金属合金を含む。一態様では、ばねフォーム８１０Ａ〜８１０Ｃ用の可撓性材料が、可撓性材料の温度が摂氏２００度よりも高い温度に達したときに可撓特性を実質的に保持している任意の金属または金属合金を含む。この実施形態では、摂氏２００度よりも高い温度において維持されている材料の可撓特性が、周囲温度における材料の可撓特性と実質的に同様である。
いくつかの実施形態では、ばねフォーム８１０Ａおよび８１０Ｂ用の可撓性材料が、板ばねまたは他の可撓性装置もしくは可撓性フォームの形態を有する。ばねフォーム８１０Ｃは、コイルばね、圧縮ばね、または他の可撓性装置もしくは可撓性フォームとすることができる。一実施形態では、ばねフォーム８１０Ａ〜８１０Ｃが金属材料または金属合金を含み、その金属材料または金属合金をさらに、導電材料でコーティングし、くるみ、または被覆することができる。金属または金属合金の例には、ニッケル、ステンレス鋼、チタン、これらの合金もしくはこれらの組合せ、ＭＯＮＥＬ（登録商標）、ベリリウム銅、または他の導電性弾性材料が含まれる。コーティングし、くるみまたは被覆するための導電材料の例には、アルミニウム、陽極処理されたアルミニウム、または他のコーティング、膜もしくはシート状材料が含まれる。一実施形態では、ばねフォーム８１０Ａおよび８１０Ｂが、アルミニウム箔でくるまれまたは覆われたニッケルまたはチタン合金のシート状材料を含む。一実施形態では、ばねフォーム８１０Ｃが、ＭＯＮＥＬ（登録商標）４００材料を含む。
一実施形態では、ばねフォーム８１０Ａ、８１０Ｂが、２つの端部８０５Ａ、８０５Ｂを有する連続した単一のシート状材料もしくは単一の板ばね、または対応するそれぞれの端部が接触パッド７１５に結合された連続していない別々の２つのシート状材料片もしくは２つの板ばねである。この実施形態には、管状部材７１２内に配置された第２のシャフト８０９に結合されたカラー８１３が示されている。カラー８１３は、アルミニウム、陽極処理されたアルミニウムなどの導電材料から製作することができる。カラー８１３は、第２のシャフト８０９に固定するように適合されたナットまたはねじ付き部分を含むことができる。ばねフォーム８１０Ｃを第２のシャフト８０９にはめることを可能にするため、第２のシャフト８０９は、縮小された寸法、例えば縮小された直径を有することができる。
図８Ｂは、図８Ａに示した圧縮可能な接触部材８５０の等角分解図である。この実施形態では、ばねフォーム８１０Ｄが、連続した単一のシート状材料または単一の板ばねである。ばねフォーム８１０Ｄは、ばねフォーム８１０Ａおよび８１０Ｂに関して説明した材料と同じ材料から製造することができる。
図８Ｃおよび８Ｄは、一体のベース７０５を含むブラケット４５２の一実施形態の等角図であり、ベース７０５は、図７Ａ〜８Ｂで説明したベース７０５と同様に構成することができる。この実施形態では、ブラケット４５２が、基板支持体１０４に結合された細長いバーとして構成される。ブラケット４５２はさらに、希望に応じて追加の圧縮可能な接触部材８５０を結合する目的に使用することができる空きベース８０３を含み、このことは、圧縮可能な接触部材のモジュラリティを向上させる。
図９Ａは、圧縮可能な接触部材９５０の他の実施形態の概略図である。この実施形態には、室本体１０２の内部から見た、ポートのところの圧縮可能な接触部材９５０が示されている。室本体１０２の内部から見ると、ポートは、内部側壁９０２に、切り抜かれた部分またはトンネル９０８を含み、内部側壁９０２は、トンネル９０８の上部９０４および下部９０６を境界とする。圧縮可能な接触部材９５０は、接触パッド７１５およびベース９０５に結合されたばねフォーム９１０Ａ、９１０Ｂを含む。ばねフォーム９１０Ａ、９１０Ｂは、ばねフォーム８１０Ａおよび８１０Ｂに関して説明した材料と同じ材料から製作することができる。
ベース９０５は、ブラケットおよび／または基板支持体に結合されている。分かりやすくするため、ブラケットおよび基板支持体はともにこの図には示されていない。接触パッド７１５は、持ち上げられた位置において、室本体１０２の内部側壁９０２に動かないように結合された張り出した部材９５８の接触面９６０と接触するように適合されている。圧縮可能な接触部材９５０は基板支持体に結合されており、この図では、圧縮可能な接触部材９５０が持ち上げられた位置にあるため、基板支持体を示すと、圧縮可能な接触部材９５０および張り出した部材９５８の一部が見えにくくなる。基板移送操作のために基板支持体を下げると、圧縮可能な接触部材９５０のどの部分もポートにおける移送操作を妨げることがないような態様で、圧縮可能な接触部材９５０は基板支持体１０４と一緒に移動する。
図９Ｂは、圧縮可能な接触部材９５０の他の実施形態の概略図である。室本体１０２の内部から見た、図９Ａと同様のポートのところの圧縮可能な接触部材９５０が示されている。圧縮可能な接触部材９５０は、接触パッド７１５およびベース９０５に結合されたばねフォーム９１０Ａ、９１０Ｂを含む。ベース９０５は、ブラケットおよび／または基板支持体に結合されている。基板支持体が存在すると圧縮可能な接触部材９５０が見えにくくなるため、ブラケットおよび基板支持体はともに図示されていない。この実施形態では、ばねフォーム９１０Ａ、９１０Ｂがスペーサ９１８に結合される。ばねフォーム９１０Ａ、９１０Ｂおよびスペーサ９１８は、内部側壁９０２と基板支持体の間でばねフォーム９１０Ａ、９１０Ｂおよびスペーサ９１８が十分に移動することを可能にする厚さ、幅などの寸法を含む。ばねフォーム９１０Ａおよび９１０Ｂは、ばねフォーム８１０Ａおよび８１０Ｂに関して説明した材料と同じ材料から製作することができる。
図１０Ａおよび１０Ｂは、基板支持体１０４に結合された図９Ａの圧縮可能な接触部材９５０を示す、室本体１０２の一部分の側断面図である。図１０Ａは、持ち上げられた位置にある圧縮可能な接触部材９５０および基板支持体１０４を示し、図１０Ｂは、下げられた位置にある圧縮可能な接触部材９５０および基板支持体１０４を示す。前述のとおり、基板支持体１０４が下げられた位置にあるとき、圧縮可能な接触部材９５０は、どの部分も、ポートを妨害する位置にはない。
シャワーヘッドの端に陽極処理された層または絶縁層を形成し、シャワーヘッドの残りの部分には形成しないことによって、シャワーヘッドと室壁の間のアークの発生を大幅に減らすことができる。陽極処理された層または絶縁層は、インピーダンスを追加するには十分だが、陽極処理された層または絶縁層に亀裂が入ることは防ぐ厚さを有することができる。アークの発生を減らすことによって、基板を横切る付着の厚さおよび膜の特性の均一性を達成することができる。
以上の説明は本発明の実施形態を対象としているが、本発明の基本的な範囲を逸脱することなく本発明の他の追加の実施形態を考案することができ、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。

Claims (14)

  1. 処理室内で使用されるガス分配シャワーヘッドであって、
    シャワーヘッド本体であって、当該シャワーヘッド本体を貫通して延びる複数のガス通路を有するシャワーヘッド本体を備え、
    前記複数のガス通路は、前記シャワーヘッド本体の第１の表面から前記シャワーヘッド本体の第２の表面まで延び、
    前記シャワーヘッド本体の第２の表面が、
    陽極処理された絶縁層が配置されていない中心部分と、
    前記処理室の壁に向かって外側に延びる外側のフランジ部分であって、当該外側のフランジ部分が陽極処理された絶縁層で覆われている、外側のフランジ部分と、を有する、ガス分配シャワーヘッド。
  2. 複数のガス通路を有するシャワーヘッド本体を備え、前記複数のガス通路は、前記シャワーヘッド本体を貫通して延び、前記シャワーヘッド本体が、中心部分と、陽極処理された絶縁層をその上に有する外側部分とを有するガス分配シャワーヘッドであって、
    前記外側部分が、
    処理の間にサセプタに面する第１の表面と、前記第１の表面の反対側の第２の表面と、
    前記第１の表面と前記第２の表面とを接続する端面とを有するフランジ部分をさらに備えており、
    前記陽極処理された絶縁層が前記シャワーヘッド本体の前記フランジ部分の上に配置されており、
    前記陽極処理された絶縁層が前記端面の少なくとも一部分を覆っており、
    前記陽極処理された絶縁層が、前記シャワーヘッド本体の中心から第１の距離のところにある第１の位置から延びており、
    前記陽極処理された絶縁層が、前記シャワーヘッド本体の前記中心から、前記第１の距離よりも大きな第２の距離のところにある第２の位置から延びており、かつ
    前記陽極処理された絶縁層が、前記第１の位置と前記第２の位置の両方から、前記端面の少なくとも一部分を覆う前記陽極処理された絶縁層まで延びている、ガス分配シャワーヘッド。
  3. 前記シャワーヘッド本体がアルミニウムを含み、前記陽極処理された絶縁層が、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ポリテトラフルオロエチレンおよびこれらの組合せからなるグループから選択された材料を含み、前記陽極処理された絶縁層の厚さが５０ミクロン〜６３ミクロンである、請求項１に記載のガス分配シャワーヘッド。
  4. 前記陽極処理された絶縁層が、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ポリテトラフルオロエチレンおよびこれらの組合せからなるグループから選択された材料を含み、前記陽極処理された絶縁層の厚さが５０ミクロン〜６３ミクロンである、請求項１に記載のガス分配シャワーヘッド。
  5. １つまたは複数の壁および床を有する処理室本体と、
    前記処理室本体内に配置されて、第１の位置と第２の位置の間を移動可能なサセプタと、
    １本または複数のストラップであって、当該ストラップの少なくとも１本は、一端で前記サセプタに、他端で前記床または前記１つまたは複数の壁のうちの少なくとも１つに結合された１本または数本のストラップと、
    前記処理室本体内において前記サセプタと向い合せに配置されたシャワーヘッド本体であり、当該シャワーヘッド本体を貫通して延びる１つまたは複数のガス通路を有し、
    前記サセプタから見て外方を向いた第１の表面と、
    前記サセプタに向かい合った第２の表面であって、前記壁に隣接した部分と中心部分とを有する第２の表面と、
    前記第２の表面の前記壁に隣接した部分の上に配置された陽極処理された絶縁層と、を備え、前記中心部分には陽極処理された絶縁層が配置されていない、シャワーヘッド本体と、
    前記シャワーヘッド本体に結合されたブラケットであって、前記陽極処理された絶縁層とは分離した、別個のブラケットと、
    前記処理室本体内において前記サセプタと前記シャワーヘッド本体との間に配置されたシャドウフレームであり、前記サセプタから離隔した第３の位置と前記サセプタと接触した第４の位置との間を移動可能なシャドウフレームと
    を備えるプラズマ処理装置。
  6. 前記シャドウフレームがＡｌ２Ｏ３を含む請求項５に記載の装置。
  7. 前記陽極処理された絶縁層が、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ポリテトラフルオロエチレンおよびこれらの組合せからなるグループから選択された材料を含み、前記シャワーヘッド本体がアルミニウムを含む、請求項５に記載の装置。
  8. 前記陽極処理された絶縁層の厚さが５０ミクロン〜６３ミクロンである、請求項５に記載の装置。
  9. 壁および床を有する処理室本体と、
    前記処理室本体内に配置されて、第１の位置と第２の位置の間を移動可能なサセプタと、
    前記サセプタならびに前記床または前記壁のうちの１つまたは複数に結合された１本または数本のストラップと、
    前記処理室本体内において前記サセプタと向い合せに配置されたシャワーヘッドであり、シャワーヘッドを貫通して延びる１つまたは複数のガス通路を有し、
    前記壁に隣接したシャワーヘッドの部分の上に配置された陽極処理された絶縁層を備えるシャワーヘッドと、
    前記処理室本体内において前記サセプタと前記シャワーヘッドとの間に配置されたシャドウフレームであり、前記サセプタから離隔した第３の位置と前記サセプタと接触した第４の位置との間を移動可能なシャドウフレームと、を備えるプラズマ処理装置であって、
    前記ストラップが、第１の軸に沿って対称に配置されており、前記第１の軸に垂直な第２の軸に沿って非対称に配置されている、プラズマ処理装置。
  10. 複数の壁および室床を有する室本体と、
    前記室本体内に配置されて、前記室床から第１の距離だけ離隔した第１の位置と、前記室床から前記第１の距離よりも大きな第２の距離だけ離隔した第２の位置との間を移動可能なサセプタと、
    前記サセプタならびに前記室床および前記複数の壁のうちの１つまたは複数の室床および壁に結合された複数のストラップであり、前記サセプタに沿って不均一に分布した複数のストラップと、
    前記室本体内において前記サセプタと向い合せに配置されたガス分配シャワーヘッドであり、ガス分配シャワーヘッドを貫通して延びる複数のガス通路を有し、中心部分および端部分を有するガス分配シャワーヘッドと
    を備えており、前記ガス分配シャワーヘッドが、
    前記シャワーヘッドの上に配置されて、前記ガス分配シャワーヘッドの表面よりも上に延びる陽極処理された絶縁層であり、前記端部分の上の厚さが前記中心部分の上の厚さよりも大きい陽極処理された絶縁層
    を備えている、プラズマ化学蒸着装置。
  11. 前記ガス分配シャワーヘッドと前記サセプタの間に配置されたシャドウフレームをさらに備え、前記シャドウフレームがセラミック材料を含み、前記シャドウフレームがＡｌ２Ｏ３を含む、請求項１０に記載の装置。
  12. 前記陽極処理された絶縁層が、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ポリテトラフルオロエチレンおよびこれらの組合せからなるグループから選択された材料を含み、前記シャワーヘッドがアルミニウムを含む、請求項１０に記載の装置。
  13. 前記陽極処理された絶縁層の厚さが５０ミクロン〜６３ミクロンである、請求項１０に記載の装置。
  14. 前記ストラップが、第１の軸に沿って対称に配置されており、前記第１の軸に垂直な第２の軸に沿って非対称に配置されている、請求項１０に記載の装置。
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