JP6739940B2 - 埋め込み電極を伴うガス分配セラミック板 - Google Patents

埋め込み電極を伴うガス分配セラミック板 Download PDF

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Description

本開示は、基板処理システムに関し、特に、基板処理システムのための、埋め込み電極を伴うガス分配セラミック板に関する。
ここで提供される背景の説明は、開示内容の前後関係を概ね提示することを目的とする。この背景技術のセクションで説明されている範囲内における、現時点で名前を挙げられている発明者らによる研究、及び出願の時点で先行技術として別途見なされえない説明の態様は、明示又は暗示を問わず、本開示に対抗する先行技術として認められない。
半導体ウエハなどの基板上で膜の堆積及び／又はエッチングを実施するために、基板処理システムが使用されてよい。基板処理システムは、台座、静電チャック、板などの基板サポートを伴う処理チャンバを含むのが一般的である。基板サポート上には、半導体ウエハなどの基板が配置されてよい。化学気相成長（ＣＶＤ）プロセス、プラズマ支援ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）プロセス、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセス、又はＰＥＡＬＤプロセスでは、基板上に膜を堆積させる又は基板上の膜をエッチングするために、１種以上の前駆体を含むガス混合体が処理チャンバに導入されてよい。化学反応を活性化するために、プラズマが使用されてよい。
プロセスによっては、シャワーヘッドなどのガス分配機器を使用するものがある。ガス分配機器は、複数のガス通し穴を伴う面板を含んでいてよい。ガス通し穴は、所望のガス流パターンを提供するために、決まったパターンに配置される。プロセスガスは、ガス分配機器内の空洞に供給され、面板の通し穴によって基板上へ出される。
ＰＥＣＶＤプロセス及びＰＥＡＬＤプロセスでは、化学反応を活性化するために、高周波（ＲＦ）プラズマが使用されてよい。例えば、処理チャンバ内でプラズマを発生させるために、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）発生器が使用されてよい。プラズマは、ガス分配機器の面板と台座との間の空間内で打ち出される。要するに、ガス分配機器の面板は、ＣＣＰ発生器の一電極として機能することができる。
現在のガス分配板は、電極として機能する場合、主にアルミニウムで作成される。（４００℃を超える）高温用途の場合、アルミニウムは、その溶解温度の低さゆえに、ガス分配板又は電極として使用されない。また、ＰＥＣＶＤプロセス及びＰＥＡＬＤプロセスで使用されるガス化学剤のなかには、アルミニウムに適合しないものがある。
セラミック板が、ガス分配機器として使用されてもよい。セラミック板は、温度及び化学的適合性の問題には対処しえる一方で、ＣＣＰ回路に使用することができないのが一般的である。電極として機能させるために、セラミック板に金属元素が埋め込まれる。（台座又はチャックなどの）セラミックボディへの金属電極の埋め込みは、加熱プレス（即ち焼結）製造プロセスを使用して実現されてきた。しかしながら、加熱プレス製造プロセスでは、セラミック面板が焼結された後に、かなりの量の機械加工及び研削を行う必要がある。焼結後の研削は、セラミック板の硬さゆえに、高価であるうえに時間がかかる。したがって、加熱プレス製造プロセスを使用して製造されたセラミック板に、たとえ少数でも通し穴を設けるためには、桁違いの費用がかかる。
加熱プレス製造プロセスは、また、セラミック板に金属電極を埋め込む寸法精度に対して大きな制限を課す。要するに、電極の水平位置及び垂直位置、並びに／又は平面性を設定する精度が、加熱プレス製造プロセスゆえに制限される。この制限は、金属電極を回避しつつ通し穴を正確に研削することを困難にする。これらの問題は、埋め込み電極を伴うガス分配セラミック板を作成する際の加熱プレス製造プロセスを、経済的に採算をとれないものにする。
基板処理システムのためのガス分配板を製造するための方法は、複数のセラミックグリーンシートを含む、ガス分配板のセラミック下部を作成することと、複数のセラミックグリーンシートを含む、ガス分配板のセラミック上部を作成することと、金属スクリーン印刷プロセスを使用し、セラミック下部の上面及びセラミック上部の下面の少なくとも一方に電極を印刷することと、ガス分配板のセラミック下部及びセラミック上部に第１の複数の通し穴を機械加工することと、ガス分配板を形成するために、セラミック上部及びセラミック下部を焼結させることと、を含む。
その他の特徴では、電極は、セラミック下部及びセラミック上部の第１の複数の通し穴に位置を揃えて穴を印刷される。電極は、セラミック上部及びセラミック上部の熱膨張係数に一致する熱膨張係数を有する材料で作成される。電極は、モリブデンで作成される。電極は、タングステンで作成される。
その他の特徴では、セラミックグリーンシートは、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）、酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、及びこれらの複合材料からなる群より選択された材料で作成される。
その他の特徴では、方法は、更に、焼結に先立って、ガス分配板のセラミック下部及びセラミック上部に第２の複数の通し穴を機械加工することを含む。第２の複数の通し穴は、第１の複数の通し穴よりも半径方向外側に配置される。第２の複数の通し穴は、第１の複数の通し穴とは異なる形状を有する。第２の複数の通し穴は、スロット状であり、第１の複数の通し穴は、円形である。
その他の特徴では、方法は、ガスをガス分配板の第１の複数の通し穴を経てガス分配板の基板側へ通らせることと、ガスを第２の複数の通し穴を使用してガス分配板の基板側から排出させることと、を含む。
その他の特徴では、第１の複数の通し穴は、プラズマシース３枚分の厚さよりも小さい直径を有する。第２の複数の通し穴は、プラズマシース３枚分の厚さよりも小さい幅と、該幅の２〜１０倍の長さとを有する。
基板処理システムのためのガス分配板は、複数のセラミックグリーンシートを含む、ガス分配板のセラミック下部を含む。ガス分配板のセラミック上部は、複数のセラミックグリーンシートを含む。金属スクリーン印刷を使用し、セラミック下部の上面及びセラミック上部の下面の少なくとも一方に電極が印刷される。焼結に先立って、ガス分配板のセラミック下部及びセラミック上部に第１の複数の通し穴が機械加工される。
その他の特徴では、電極は、セラミック下部及びセラミック上部の第１の複数の通し穴に位置を揃えられた穴を含む。電極は、セラミック上部及びセラミック上部の熱膨張係数に一致する熱膨張係数を有する材料で作成される。電極は、モリブデンで作成される。電極は、タングステンで作成される。
その他の特徴では、セラミックグリーンシートは、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）、酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、及びこれらの複合材料からなる群より選択された材料で作成される。焼結に先立って、ガス分配板のセラミック下部及びセラミック上部に第２の複数の通し穴が機械加工される。第２の複数の通し穴は、第１の複数の通し穴よりも半径方向外側に配置される。第２の複数の通し穴は、第１の複数の通し穴とは異なる形状を有する。第２の複数の通し穴は、スロット状であり、第１の複数の通し穴は、円形である。
その他の特徴では、第１の複数の通し穴は、プラズマシース３枚分の厚さよりも小さい直径を有する。第２の複数の通し穴は、プラズマシース３枚分の厚さよりも小さい幅と、該幅の２〜１０倍の長さとを有する。
基板処理システムは、ガス分配板と、処理チャンバと、プラズマ発生器と、台座とを含む。処理チャンバは、４００℃を超える温度で動作する。
詳細な説明、特許請求の範囲、及び図面から、本開示が適用可能な更なる分野が明らかになる。詳細な説明及び具体例は、例示を目的とするに過ぎないことを意図しており、本開示の範囲を制限することを意図していない。
詳細な説明及び添付の図面から、本開示が更に完全に理解される。
本開示にしたがった、埋め込み電極を伴うガス分配セラミック板の一例の上面斜視図である。
本開示にしたがった、埋め込み電極を伴うガス分配セラミック板の一例の底面斜視図である。
本開示にしたがった、埋め込み電極を伴うガス分配セラミック板の一例の側断面図である。
本開示にしたがった、埋め込み電極を伴うガス分配セラミック板の一例の拡大側断面図である。
本開示にしたがった、埋め込み電極を伴うガス分配セラミック板の一例の部分上面斜視断面図である。
本開示にしたがった埋め込み電極の一例の部分上面斜視断面図である。
本開示にしたがった、埋め込み電極を伴うガス分配セラミック板を含む基板処理システムの一例の機能ブロック図である。
図中、参照番号は、類似の及び／又は同一の要素を識別するために再利用可能である。
本開示にしたがったガス分配板は、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）プロセスにおいて電極として機能する。ガス分配板は、セラミックボディを含む。一部の例では、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）、酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、及びこれらの複合材料が使用されてよい。ほんの例として、フッ素に対する高い耐腐食性を与えるために、アルミン酸ジルコニウム又はアルミン酸イットリウムが使用されてよい。ガス分配板は、ガス分配のための通し穴と、埋め込み金属電極とを含む。一部の例では、埋め込み金属電極に高周波（ＲＦ）電力を伝えるために、板の外径周りに金属ビアが配置される。
一部の例では、電極及びビアは、セラミックの熱膨張係数（ＣＴＥ）に厳密に一致するＣＴＥの金属で作成される。一部の例では、モリブデン、タングステン、又は別の適切な金属が使用されてよい。ＰＥＣＶＤリアクタ又はＰＥＡＬＤリアクタでは、ガス分配板は、容量結合プラズマを発生させるためのＲＦ通電電極として機能する。一部の例では、プラズマのための反応物ガスは、ガス通し穴を通して導入され、ガス分配板のスロット状の穴を通して排出される。
セラミックの使用は、高温環境での板の使用を可能にする。ガス分配板は、ガス分配板がＣＣＰ回路における通電電極として機能することを求める高温ＰＥＣＶＤ又はＰＥＡＬＤリアクタの問題に対処する。セラミックは、また、ガス分配板を、大半のガス化学剤及びプラズマに対して耐性にする。一部の例では、ガス分配板は、４００℃から１１００℃の間の温度で動作する及び／又は腐食性ガス化学剤を使用するＣＣＰリアクタで使用される。或いは、ガス分配板は、電極として任意のＰＥＣＶＤ ＣＣＰリアクタで又はガス分配板として任意のＣＶＤリアクタで使用することができる。
次に、図１〜４を参照すると、埋め込み電極を伴うガス分配セラミック板１００が示されている。図１では、ガス分配セラミック板１００は、ガス分配セラミック板１００の半径方向内側寄りの部分に配置された第１の複数の通し穴１２０を伴う上面１１０を含む。一部の例では、第１の複数の通し穴１２０は、円形であり、プラズマシース２枚分又は３枚分より小さい直径を有する。
ガス分配セラミック板１００は、更に、第１の複数の通し穴１２０よりも半径方向外側に配置された第２の複数の通し穴１２８を含む。図１の例では、第２の複数の通し穴１２８は、概ねスロット状である。一部の例では、スロットは、第２のサイズ寸法（図１の例では円周方向の幅）よりも大きい第１のサイズ寸法（図１の例では半径方向の長さ）を有する。一部の例では、スロットの第２の寸法は、プラズマシース２枚分又は３枚分よりも小さく、スロットの第１の寸法は、第２のサイズ寸法よりも大きい。一部の例では、スロットの第１のサイズ寸法は、面板に所望される導通性に応じて、第２のサイズ寸法の少なくとも２〜１０倍の大きさである。
図１に示された第１の複数の通し穴１２０は円形であり、図１に示された第２の複数の通し穴１２８はスロット状であるが、第１の複数の通し穴１２０及び第２の複数の通し穴１２８は、その他の形状を有していてもよい。更なる通し穴１３２が、ガス分配セラミック板１００の半径方向の外縁に隣接して配置されてもよい。
図２には、ガス分配セラミック板１００の底面１５０が示されている。底面１５０は、ガス分配セラミック板１００の半径方向の外縁に隣接して配置された、軸方向に突出した環状表面１５４を含む。軸方向に突出した環状表面１５４は、基板処理システム内に配置されたときに、基板に向かって下向きに突出する。
図３及び図４には、ガス分配セラミック板１００の更なる詳細が示されている。図３では、第１の複数の通し穴１２０は、ガス分配セラミック板１００を貫通し、ガスがガス分配セラミック板１００を通ってガス分配セラミック板１００の下方の領域に入ることを可能にする。同様に、第２の複数の通し穴１２８は、ガス分配セラミック板１００を貫通し、ガスがガス分配セラミック板１００を通って戻ることを可能にする。
図４では、ガス分配セラミック板１００の、基板に概ね平行で尚且つガスが通し穴１２０、１２８、及び１３２を通って流れる方向に概ね垂直な面に、電極１６０が埋め込まれる。電極１６０は、ビア１６２に接続されてよく、該ビアは、電極１６０への電気的接続を提供するために、電極１６０から、ガス分配セラミック板１００の半径方向の外縁に隣接する部分のガス分配セラミック板１００の上面に伸びている。
次に、図５及び図６を参照すると、電極１６０の更なる詳細が示されている。電極１６０は、通し穴１２０及び１２８と位置を揃えられた穴２２０及び２２８を含む。電極１６０の穴２２０及び２２８は、ゆとりを提供するために、及び電極１６０との接触又は電極１６０の露出を防ぐために、対応する通し穴１２０及び１２８よりも大きい。電極１６０には、同様な穴（不図示）が通し穴１３２用にも提供されてよい。電極１６０は、後ほど更に説明されるように、ガス分配セラミック板１００の上部２３４と下部２３６との間に挟まれる。
一部の例では、ガス分配セラミック板１００は、グリーンボディ（シート）セラミック製造プロセスを金属スクリーン印刷プロセスと組み合わせて使用して作成される。要するに、ガス分配セラミック板１００の下部２３６は、１枚以上のグリーンシートを使用して作成される。次いで、電極１６０が、下部２３６の上面にスクリーン印刷される。最後に、ガス分配セラミック板１００の上部２３４が、電極１６０の上に配置される。或いは、電極１６０が上部２３４の下面にスクリーン印刷され、次いで、下部２３６が電極１６０の上に配置されてもよいことがわかる。
この手法は、電極１６０がグリーンボディ上に正確に印刷され、１枚以上のセラミックグリーンシートの間に配されて、所望の厚さのセラミック板を形成することを可能にする。
焼結に先立って、上部２３４、下部２３６、及び電極１６０を含むガス分配板アセンブリが、グリーン状態で機械加工される。これは、均一なガス分配のために必要とされる所望の数の通し穴又はスロットが、加熱プレスによって製造されたパーツを機械加工する時間及び費用の何分の一かで機械加工されることを可能にする。焼結後の機械加工が、ガス分配セラミック板１００の機械加工全体の何分の一かに制限されるので、グリーン状態で機械加工される特徴の精度が、十分に維持される。
次に、図７を参照すると、処理チャンバ３００の一例が示されている。処理チャンバ３００は、基板サポート３１４に隣接して配置されたガス分配機器３１２を含む。一部の例では、処理チャンバ３００は、別の処理チャンバの内側に配置されてよい。基板サポート３１４を適所まで持ち上げて、微小処理体積を形成するために、台座が使用されてよい。ガス分配機器３１２は、ガス分配板１００を含む。
プラズマ発生器３４２は、ＲＦ源３４６と、整合・分配回路３４８とを含む。プラズマ発生器３４２は、プラズマを発生させるために、ガス分配板１００の電極にＲＦ電力を提供する。
１種以上のプロセスガスやパージガスなどを処理チャンバ３００に供給するために、ガス配送システム３６０が提供されてよい。ガス配送システム３６０は、対応する質量流量コントローラ（ＭＦＣ）３６６、弁３７０、及び分岐管３７２と流体連通している１種以上のガス源３６４を含んでいてよい。分岐管３７２は、第１の空洞３５６と流体連通している。ガス配送システム３６０は、１種以上のプロセスガスを含むガス混合の、分岐管３７２への配送を測定する。プロセスガスは、処理チャンバ３００への配送に先立って、分岐管３７２内で混合されてよい。
ガス分配板１００は、絶縁体３３２上に着座してよい。一部の例では、絶縁体３３２は、Ａｌ2Ｏ3又は別の適切な材料で作成されてよい。上部３２０は、第１の空洞３５６を形成する中央部分３５２を含んでいてよい。一部の例では、中央部分３５２は、Ａｌ2Ｏ3又は別の適切な材料で作成されてよい。上部３２０は、また、中央部分３５２の周りに配置された半径方向外側の部分３８０も含む。半径方向外側の部分３８０は、Ｎが０よりも大きい整数であるとして、１枚以上の層３８２−１、３８２−２、……、及び３８２−Ｎ（３８２と総称される）を含んでいてよい。図７の例では、半径方向外側の部分３８０は、排出・ガスカーテン（仕切り）空洞を形成するＮ＝３枚の層３８２を含むが、これよりも多い又は少ない枚数の層が使用されてもよい。
中央部分３５２及び半径方向外側の部分３８０は、第２の空洞３９０を形成するために、ガス分配板１００に対して相隔たれた位置関係で配置される。
プロセスガスは、ガス配送システム３６０から第１の空洞３５６を通って第２の空洞３９０へ流れる。第２の空洞３９０内のプロセスガスは、基板サポート３１４上に配置された基板全域に均一にプロセスガスを分配するために、ガス分配板１００の第１の複数の通し穴１２０を通って流れる。一部の例では、基板サポート３１４は、加熱される。
一部の例では、ガス分配板１００は、基板に曝された後にガス分配板１００を通って戻るプロセスガスのための排出経路を提供するために、第２の複数の通し穴１２８を含めた。第２の複数の通し穴１２８は、ガス分配板１００の外周に配置されてよい。
第２の空洞の個々の部分を分離するために、１つ以上の環状シールが提供されてよい。一部の例では、環状シールは、ニッケルをめっきされた環状シールである。例えば、第２の空洞３９０の供給部分４１０と、第２の空洞３９０の排出部分４１２と、ガス仕切り部分４１４との間の境界を定めるために、第１の環状シール４０４及び第２の環状シール４０８がそれぞれ提供されてよい。
この例では、第１の環状シール４０４は、供給部分４１０と排出部分４１２との間の境界を定めている。第２の空洞３９０のガス仕切り部分４１４を形成するために、第３の環状シール４２０が（第２の環状シール４０８と併せて）提供されてよい。この例では、第２の環状シール４０８は、第２の空洞３９０の排出部分４１２とガス仕切り部分４１４との間の境界を定めている。第１、第２、及び第３の環状シール４０４、４０８、及び４２０は、それぞれ、環状の金属シールを含んでいてよい。
半径方向外側の部分３８０は、更に、第２の空洞３９０の排出部分４１２からの排出ガスを受け取る排出入口４４０及び排出空洞４４２を形成している。排出部分４１２を排気するために、弁４５０及びポンプ４５２が使用されてよい。半径方向外側の部分３８０は、また、第２の空洞３９０のガス仕切り部分４１４にパージガスを供給するガス仕切り空洞４６０及びガス仕切り出口４６２も形成している。ガス仕切り部分４１４に供給されるパージガスを制御するために、ガス源４７０及び弁４７２が使用されてよい。
第３の環状シール４２０は、プラズマ発生器３４２から、ガス分配板１００に埋め込まれた電極１６０への電気的接続も提供してよく、ただし、その他の方法が、電極１６０を接続するために使用されてもよい。
センサを使用してシステムパラメータを監視するために、並びにガス配送システム３６０、プラズマ発生器３４２、及びプロセスのその他のコンポーネントを制御するために、コントローラ４８０が使用されてよい。
ガス分配機器内のガス穴の具体的な幾何学形状は、特定のプロセス条件に合わせて選択されてよい。所定のプロセス条件に対し、ＨＣＤを維持するために必要とされる最小直径及び最大直径が、解析に基づいて推定されてよい又は経験則に基づいて決定されてよい。本開示にしたがうと、ガス分配機器の面板内の穴は、（ｉ）ＨＣＤを維持することができる最小直径よりもガス穴を小さくする又は（ii）ＨＣＤを維持することができる最大直径よりもガス穴を大きくするよりも、むしろ、複合的なアプローチを用いる。
本開示にしたがった、ガス分配機器の面板内の穴の一部は、スロット状であり、ＨＣＤを維持する最小サイズ寸法よりも小さい（幅などの）第１のサイズ寸法と、ＨＣＤを維持する最小サイズ寸法よりも大きい（長さなどの）第２のサイズ寸法とを有する。要するに、サイズ寸法の一方は、ＨＣＤを防ぐために使用され、もう一方は、円形の穴が使用された場合に必要になるだろう穴の数を減らすために大きくされる。
一部の例では、スロットの第１のサイズ寸法は、プラズマシース２枚分又は３枚分よりも小さい。一部の例では、スロットの第２のサイズ寸法は、第１のサイズ寸法よりも大きい。一部の例では、スロットの第２のサイズ寸法は、第１のサイズ寸法の２〜１０倍の大きさである。ほんの一例として、スロットは、０．０４インチ（約０．１０１６ｃｍ）の第１のサイズ寸法と、０．４インチ（約１．０１６ｃｍ）の第２のサイズ寸法とを有していてよい。
円形の穴を通る流れの導通性は、（π／２５６）ｄ4によって概算することができる。ここで、ｄは、円形の穴の直径である。これに対し、層流及び同じ厚さを伴う細長いスロットを通る流れの導通性は、（１／２４）ａｂ3によって概算することができる。ここで、ａは長さであり、ｂは幅である。もし、第２のサイズ寸法が第１のサイズ寸法の２倍であるならば、導通性は、第１の寸法の直径を有する２つの穴の導通性の約２．４倍になる。以上からわかるように、１つのスロットの第２のサイズ寸法を（円形の穴と比べて）２倍にすることによって、同じ元の幅を有する２つの円形の穴と比べて導通性が大幅に向上する。第２のサイズ寸法を第１のサイズ寸法と比べて更に大きくすることで、更なる向上を見ることができる。
本開示にしたがった、面板内の少なくとも一部の穴の幾何形状は、相対する壁の近さゆえにプラズマシースが進入することができないように、スロット形状を有する。スロットの幅及び長さは、使用される具体的なプロセスに合わせ、圧力、反応剤の種、及びプラズマ電力に基づいて決定されてよい。一部の例では、スロットは、スロットの長さ辺が面板の放射状の線に揃うように配置される。その他の例では、スロットは、スロットの長さ辺が面板の放射状の線に対して直角又はその他の角度をなすように配置される。
本明細書で説明されるようなスロット状の穴を伴う面板と同様で且つＨＣＤを伴わない流れの導通性を生じるためには、面板は、円形の穴（各穴は、プラズマシース２枚分又は３枚分の厚さ以下の直径を伴う）を非常に多く必要とするだろう。穴の数が多いと、機械加工の費用がかさむのが一般的であり、高価になる。スロットは、多数の円形の穴と同じ結果を生むために必要な数が少なくてすむので、このような面板は、製造がそれほど高価ではなく、また、多様な材料で作成することができる。
以上の説明は、例示的な性質のものにすぎず、開示、その用途、又は使用を制限することを決して意図していない。開示の広範な教示内容は、多様な形態で実現することができる。したがって、本開示は、具体的な例を含む一方で、開示の真の範囲は、図面、明細書、及び以下の特許請求の範囲を吟味することによってその他の変更形態が明らかになるゆえに、それらの具体例に限定されるべきではない。本明細書で使用される「Ａ，Ｂ、及びＣの少なくとも１つ」という文句は、非排他的な論理ＯＲを使用した論理（Ａ ＯＲ Ｂ ＯＲ Ｃ）を意味すると見なされるべきであり、「Ａの少なくとも１つ、Ｂの少なくとも１つ、及びＣの少なくとも１つ」を意味すると見なされるべきではない。また、方法内の１つ以上の工程は、本開示の原理を変更することなく異なる順番で（又は同時的に）実行されてよいことが理解されるべきである。
一部の実装形態では、コントローラは、システムの一部であり、該システムは、上述された例の一部であってよい。このようなシステムは、１つ若しくは複数の処理ツール、１つ若しくは複数のチャンバ、処理のための１つ若しくは複数のプラットフォーム、及び／又は特定の処理コンポーネント（ウエハ台座やガス流システムなど）などの、半導体処理機器を含むことができる。これらのシステムは、半導体ウエハ又は基板の処理の前、最中、及び後におけるそれらの動作を制御するための電子機器と一体化されてよい。電子機器は、「コントローラ」と呼ばれてよく、１つ又は複数のシステムの様々なコンポーネント又は副部品を制御することができる。コントローラは、処理要件及び／又はシステムのタイプに応じ、処理ガスの配送、温度の設定（加熱及び／若しくは冷却）、圧力の設定、真空の設定、電力の設定、高周波（ＲＦ）発生器の設定、ＲＦ整合回路の設定、周波数の設定、流量の設定、流体配送の設定、位置及び動作の設定、特定のシステムに接続された若しくはインターフェース接続されたツール及びその他の移送ツール及び／若しくはロードロックに対してウエハを出入りさせるウエハ移送などの、本明細書で開示される任意のプロセスを制御するようにプログラムされてよい。
概して、コントローラは、命令を受信する、命令を発行する、動作を制御する、洗浄動作を可能にする、終点測定を可能にするなどの様々な集積回路、ロジック、メモリ、及び／又はソフトウェアを有する電子機器として定義されてよい。集積回路は、プログラム命令を記憶するファームウェアの形態をとるチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特殊用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として定められたチップ、及び／又はプログラム命令（例えばソフトウェア）を実行する１つ以上のマイクロプロセッサ若しくはマイクロコントローラを含んでいてよい。プログラム命令は、様々な個別設定（又はプログラムファイル）の形態でコントローラに伝えられて、半導体ウエハに対して又はシステムのために特定のプロセスを行うための動作パラメータを定義する命令であってよい。動作パラメータは、一部の実施形態では、１枚以上の層、材料、金属、酸化物、シリコン、二酸化シリコン、表面、回路、及び／又はウエハダイの製作における１つ以上の処理工程を実現するためにプロセスエンジニアによって定められるレシピの一部であってよい。
コントローラは、一部の実現形態では、システムと一体化された、システムに接続された、それ以外の形でシステムにネットワーク接続された、又はそれらを組み合わせた、コンピュータの一部であってよい、又はそのようなコンピュータに接続されてよい。例えば、コントローラは、「クラウド」の中、又はファブホストコンピュータシステムの全体若しくは一部の中にあってよく、これは、ウエハ処理の遠隔アクセスを可能にすることができる。コンピュータは、製作動作の現進行状況を監視する、過去の製作動作の履歴を調査する、複数の製作動作から傾向若しくは性能基準を調査する、現処理のパラメータを変更する、現処理を追跡するための処理工程を設定する、又は新しいプロセスを開始させるために、システムへの遠隔アクセスを可能にすることができる。一部の例では、遠隔コンピュータ（例えばサーバ）が、ローカルネットワーク又はインターネットなどのネットワークを通じてシステムにプロセスレシピを提供することができる。遠隔コンピュータは、パラメータ及び／又は設定の入力又はプログラミングを可能にするユーザインターフェースを含んでいてよく、これらのパラメータ及び／又は設定は、次いで、遠隔コンピュータからシステムに伝えられる。一部の例では、コントローラは、１つ以上の動作中に実施される各処理工程のためのパラメータを指定するデータの形式で命令を受信する。なお、パラメータは、実施されるプロセスのタイプに、及びコントローラがインターフェース接続されるように又は制御するように構成されたツールのタイプに特有であってよいことが理解されるべきである。したがって、上述のように、コントローラは、ネットワークによって結ばれて本明細書で説明されるプロセス及び制御などの共通の目的に向かって作業する１つ以上の個別のコントローラを含むなどによって分散されてよい。このような目的のための分散コントローラの一例として、（プラットフォームレベルに又は遠隔コンピュータの一部として）遠隔設置されてチャンバにおけるプロセスを共同で制御する１つ以上の集積回路と通じたチャンバ上の１つ以上の集積回路が挙げられる。
代表的なシステムとしては、制限なく、プラズマエッチングチャンバ若しくはプラズマエッチングモジュール、堆積チャンバ若しくは堆積モジュール、スピンリンスチャンバ若しくはスピンリンスモジュール、金属めっきチャンバ若しくは金属めっきモジュール、洗浄チャンバ若しくは洗浄モジュール、ベベルエッジエッチングチャンバ若しくはベベルエッジエッチングモジュール、物理蒸着（ＰＶＤ）チャンバ若しくはＰＶＤモジュール、化学気相成長（ＣＶＤ）チャンバ若しくはＣＶＤモジュール、原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバ若しくはＡＬＤモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバ若しくはＡＬＥモジュール、イオン注入チャンバ若しくはイオン注入モジュール、追跡チャンバ若しくは追跡モジュール、並びに半導体ウエハの製作及び／若しくは製造に関係付けられる若しくは使用されるその他の任意の半導体処理システムが挙げられる。
上記のように、ツールによって実施される１つ又は複数のプロセス工程に応じ、コントローラは、その他のツール回路若しくはツールモジュール、その他のツールコンポーネント、クラスタツール、その他のツールインターフェース、隣接するツール、近隣のツール、工場の随所にあるツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、又は半導体製造工場内におけるツールの場所及び／若しくはロードポートに対してウエハ容器を出し入れする材料輸送に使用されるツールのうちの、１つ以上とやり取りするだろう。

本発明は、たとえば、以下のような態様で実現することもできる。

適用例１：
基板処理システムのためのガス分配板を製造するための方法であって、
複数のセラミックグリーンシートを含む、前記ガス分配板のセラミック下部を作成することと、
複数のセラミックグリーンシートを含む、前記ガス分配板のセラミック上部を作成することと、
金属スクリーン印刷プロセスを使用し、前記セラミック下部の上面及び前記セラミック上部の下面の少なくとも一方に電極を印刷することと、
前記ガス分配板の前記セラミック下部及び前記セラミック上部に第１の複数の通し穴を機械加工することと、
前記ガス分配板を形成するために、前記セラミック上部及び前記セラミック下部を焼結させることと、
を備える方法。

適用例２：
適用例１に記載の方法であって、
前記電極は、前記セラミック下部及び前記セラミック上部の第１の複数の通し穴に位置を揃えて穴を印刷される、方法。

適用例３：
適用例１に記載の方法であって、
前記電極は、前記セラミック上部及び前記セラミック上部の熱膨張係数に一致する熱膨張係数を有する材料で作成される、方法。

適用例４：
適用例１に記載の方法であって、
前記電極は、モリブデンで作成される、方法。

適用例５：
適用例１に記載の方法であって、
前記電極は、タングステンで作成される、方法。

適用例６：
適用例１に記載の方法であって、
前記セラミックグリーンシートは、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ 2 Ｏ 3 ）、窒化シリコン（Ｓｉ 3 Ｎ 4 ）、酸化イットリウム（Ｙ 2 Ｏ 3 ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ 2 ）、及びこれらの複合材料からなる群より選択された材料で作成される、方法。

適用例７：
適用例１に記載の方法であって、更に、
前記焼結に先立って、前記ガス分配板の前記セラミック下部及び前記セラミック上部に第２の複数の通し穴を機械加工することを備え、前記第２の複数の通し穴は、前記第１の複数の通し穴よりも半径方向外側に配置される、方法。

適用例８：
適用例７に記載の方法であって、
前記第２の複数の通し穴は、前記第１の複数の通し穴とは異なる形状を有する、方法。

適用例９：
適用例７に記載の方法であって、
前記第２の複数の通し穴は、スロット状であり、前記第１の複数の通し穴は、円形である、方法。

適用例１０：
適用例９に記載の方法であって、更に、
前記ガス分配板の前記第１の複数の通し穴を経て前記ガス分配板の基板側へガスを通らせることと、
前記第２の複数の通し穴を使用して前記ガス分配板の前記基板側からガスを排出させることと、
を備える方法。

適用例１１：
適用例９に記載の方法であって、
前記第１の複数の通し穴は、プラズマシース３枚分の厚さよりも小さい直径を有し、前記第２の複数の通し穴は、プラズマシース３枚分の厚さよりも小さい幅と、前記幅の２〜１０倍の長さとを有する。方法。

適用例１２：
基板処理システムのためのガス分配板であって、
複数のセラミックグリーンシートを含む、前記ガス分配板のセラミック下部と、
複数のセラミックグリーンシートを含む、前記ガス分配板のセラミック上部と、
金属スクリーン印刷を使用し、前記セラミック下部の上面及び前記セラミック上部の下面の少なくとも一方に印刷された電極と、
焼結に先立って前記ガス分配板の前記セラミック下部及び前記セラミック上部に機械加工された第１の複数の通し穴と、
を備えるガス分配板。

適用例１３：
適用例１２に記載のガス分配板であって、
前記電極は、前記セラミック下部及び前記セラミック上部の前記第１の複数の通し穴に位置を揃えられた穴を含む、ガス分配板。

適用例１４：
適用例１２に記載のガス分配板であって、
前記電極は、前記セラミック上部及び前記セラミック上部の熱膨張係数に一致する熱膨張係数を有する材料で作成される、ガス分配板。

適用例１５：
適用例１２に記載のガス分配板であって、
前記電極は、モリブデンで作成される、ガス分配板。

適用例１６：
適用例１２に記載のガス分配板であって、
前記電極は、タングステンで作成される、ガス分配板。

適用例１７：
適用例１２に記載のガス分配板であって、
前記セラミックグリーンシートは、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ 2 Ｏ 3 ）、窒化シリコン（Ｓｉ 3 Ｎ 4 ）、酸化イットリウム（Ｙ 2 Ｏ 3 ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ 2 ）、及びこれらの複合材料からなる群より選択された材料で作成される、ガス分配板。

適用例１８：
適用例１２に記載のガス分配板であって、更に、
焼結に先立って前記ガス分配板の前記セラミック下部及び前記セラミック上部に機械加工された第２の複数の通し穴を備え、前記第２の複数の通し穴は、前記第１の複数の通し穴よりも半径方向外側に配置される、ガス分配板。

適用例１９：
適用例１８に記載のガス分配板であって、
前記第２の複数の通し穴は、前記第１の複数の通し穴とは異なる形状を有する、ガス分配板。

適用例２０：
適用例１８に記載のガス分配板であって、
前記第２の複数の通し穴は、スロット状であり、前記第１の複数の通し穴は、円形である、ガス分配板。

適用例２１：
適用例１２に記載のガス分配板であって、
前記第１の複数の通し穴は、プラズマシース３枚分の厚さよりも小さい直径を有し、
前記第２の複数の通し穴は、プラズマシース３枚分の厚さよりも小さい幅と、前記幅の２〜１０倍の長さとを有する、ガス分配板。

適用例２２：
基板処理システムであって、
適用例１２に記載のガス分配板と、
処理チャンバと、
プラズマ発生器と、
台座と、
を備え、前記処理チャンバは、４００℃を超える温度で動作する、基板処理システム。

Claims (18)

  1. 基板処理システムのためのガス分配板を製造するための方法であって、
    （ａ）複数のセラミックグリーンシートを含む、前記ガス分配板のセラミック下部を作成することと、
    （ｂ）複数のセラミックグリーンシートを含む、前記ガス分配板のセラミック上部を作成することと、
    （ｃ）前記セラミック下部及び前記セラミック上部がグリーン状態にある間に、金属スクリーン印刷プロセスを使用し、前記セラミック下部の上面及び前記セラミック上部の下面の少なくとも一方に電極を印刷することと、
    （ｄ）前記セラミック下部及び前記セラミック上部が前記グリーン状態にある間に、（ｃ）の後に前記セラミック下部と前記セラミック上部との間に前記電極を挟むことと、
    （ｅ）前記セラミック下部及び前記セラミック上部が前記グリーン状態にある間に、（ｄ）の後に前記セラミック下部、前記セラミック上部、及び前記電極に第１の複数の通し穴を機械加工することであって、前記第１の複数の通し穴は、前記ガス分配板の基板側へガスを通すように構成されていることと、
    （ｆ）前記セラミック下部、前記セラミック上部、及び前記電極に第２の複数の通し穴を機械加工することであって、前記第２の複数の通し穴は、前記第１の複数の通し穴よりも半径方向外側に配置され、前記第２の複数の通し穴は、前記ガス分配板の前記基板側からガスを排出するように構成され、前記第２の複数の通し穴の前記通し穴は、前記第１の複数の通し穴の前記通し穴とは異なる形状を有し、
    （ｇ）（ｅ）の後に前記セラミック上部及び前記セラミック下部を焼結させることと、
    を備える方法。
  2. 請求項１に記載の方法であって、
    （ｃ）前記電極に穴を印刷することと、
    （ｄ）前記セラミック上部、前記セラミック下部、及び前記電極の前記穴に前記第１の複数の通し穴及び前記第２の複数の通し穴を機械加工することと、
    を含む、方法。
  3. 請求項１に記載の方法であって、
    前記電極は、前記セラミック上部及び前記セラミック上部の熱膨張係数に一致する熱膨張係数を有する材料で作成される、方法。
  4. 請求項１に記載の方法であって、
    前記電極は、モリブデンで作成される、方法。
  5. 請求項１に記載の方法であって、
    前記電極は、タングステンで作成される、方法。
  6. 請求項１に記載の方法であって、
    前記セラミックグリーンシートは、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）、酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、及びこれらの複合材料からなる群より選択された材料で作成される、方法。
  7. 請求項１に記載の方法であって、
    前記第２の複数の通し穴の前記通し穴は、スロット状であり、前記第１の複数の通し穴の前記通し穴は、円形である、方法。
  8. 請求項７に記載の方法であって、更に、
    前記ガス分配板の前記第１の複数の通し穴を経て前記ガス分配板の基板側へガスを通らせることと、
    前記第２の複数の通し穴を使用して前記ガス分配板の前記基板側からガスを排出させることと、
    を備える方法。
  9. 請求項７に記載の方法であって、
    前記第１の複数の通し穴の前記通し穴は、プラズマシース３枚分の厚さよりも小さい直径を有し、前記第２の複数の通し穴の前記通し穴は、プラズマシース３枚分の厚さよりも小さい幅と、前記幅の２〜１０倍の長さとを有する、方法。
  10. 基板処理システムのためのガス分配板であって、
    複数のセラミックグリーンシートを含む、前記ガス分配板のセラミック下部と、
    複数のセラミックグリーンシートを含む、前記ガス分配板のセラミック上部と、
    電極であって、
    前記セラミック下部及び前記セラミック上部がグリーン状態にある間に、金属スクリーン印刷を使用し、前記セラミック下部の上面及び前記セラミック上部の下面の少なくとも一方に印刷され、
    前記セラミック下部及び前記セラミック上部が前記グリーン状態にある間に、前記セラミック下部と前記セラミック上部との間に挟まれる、電極と、
    焼結に先立って、前記セラミック下部及び前記セラミック上部が前記グリーン状態にある間に、前記セラミック下部、前記セラミック上部、及び前記電極に機械加工された第１の複数の通し穴であって、前記第１の複数の通し穴は、前記ガス分配板の基板側へガスを通すように構成されている、第１の複数の通し穴と、
    焼結に先立って、前記セラミック下部及び前記セラミック上部が前記グリーン状態にある間に、前記セラミック下部、前記セラミック上部、及び前記電極に機械加工された第２の複数の通し穴であって、前記第２の複数の通し穴は、前記第１の複数の通し穴よりも半径方向外側に配置され、前記第２の複数の通し穴は、前記ガス分配板の前記基板側からガスを排出するように構成され、前記第２の複数の通し穴の前記通し穴は、前記第１の複数の通し穴の前記通し穴とは異なる形状を有する、第２の複数の通し穴と、
    を備える、ガス分配板。
  11. 請求項１０に記載のガス分配板であって、
    前記電極は、穴を含み、
    前記セラミック下部及び前記セラミック上部が前記グリーン状態にある間に、前記第１の複数の通し穴及び前記第２の複数の通し穴は、前記セラミック下部、前記セラミック上部、及び前記電極の前記穴に機械加工される、ガス分配板。
  12. 請求項１０に記載のガス分配板であって、
    前記電極は、前記セラミック上部及び前記セラミック上部の熱膨張係数に一致する熱膨張係数を有する材料で作成される、ガス分配板。
  13. 請求項１０に記載のガス分配板であって、
    前記電極は、モリブデンで作成される、ガス分配板。
  14. 請求項１０に記載のガス分配板であって、
    前記電極は、タングステンで作成される、ガス分配板。
  15. 請求項１０に記載のガス分配板であって、
    前記セラミックグリーンシートは、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、窒化シリコン（Ｓｉ3Ｎ4）、酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、及びこれらの複合材料からなる群より選択された材料で作成される、ガス分配板。
  16. 請求項１０に記載のガス分配板であって、
    前記第２の複数の通し穴の前記通し穴は、スロット状であり、前記第１の複数の通し穴の前記通し穴は、円形である、ガス分配板。
  17. 請求項１０に記載のガス分配板であって、
    前記第１の複数の通し穴の前記通し穴は、プラズマシース３枚分の厚さよりも小さい直径を有し、
    前記第２の複数の通し穴の前記通し穴は、プラズマシース３枚分の厚さよりも小さい幅と、前記幅の２〜１０倍の長さとを有する、ガス分配板。
  18. 基板処理システムであって、
    請求項１０に記載のガス分配板と、
    処理チャンバと、
    プラズマ発生器と、
    台座と、
    を備え、前記処理チャンバは、４００℃を超える温度で動作する、基板処理システム。
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