JP6824338B2 - シャワーヘッド支持構造 - Google Patents

Description

背景

（分野）
本開示の実施形態は、概して、プラズマチャンバ内でガス分配シャワーヘッドを支持することに関する。より具体的には、本開示は、ガス分配シャワーヘッドを通してチャンバへのガスの流れを可能にする支持構造に関する。

（関連技術の説明）
プラズマ強化化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）は、処理ガスがガス分配シャワーヘッドを通して処理チャンバに導入される堆積方法である。シャワーヘッドは、電気的にバイアスが掛けられ、処理ガスを点火してプラズマにする。シャワーヘッドの反対側に位置するサセプタは電気的に接地され、アノードとして機能する。シャワーヘッドは、処理ガスがシャワーヘッドとサセプタの間の処理空間に流入する際に処理ガスを拡散させる。

ＰＥＣＶＤは、最近、大面積基板上への材料の堆積用に一般的になっている。大面積基板は、約１平方メートルより大きな表面積を有することができる。大面積基板は、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）、ソーラーパネル、有機発光ディスプレイ（ＯＬＥＤ）、及び他の用途に使用することができる。これらのプロセスは、大面積基板が３００℃〜４００℃又はそれ以上のオーダーの温度にさらされることを要求し、堆積中にシャワーヘッドに対して固定された位置に維持され、堆積された層の均一性を保証する。

シャワーヘッドは、一般的に、処理ガスを分散させるように構成された大面積基板の上方に間隔を隔てた関係で支持された多孔板であり、典型的には被処理基板と実質的に同じ面積を有する。シャワーヘッドは、一般的にアルミニウム製であり、ＰＥＣＶＤプロセス中の温度に耐えながら、膨張及び収縮の影響を受ける。シャワーヘッドは、一般的に端部及び中心の周りに支持され、基板とシャワーヘッドとの間の処理空間を維持する。しかしながら、典型的なシャワーヘッド支持方式は、処理空間に影響を及ぼすことができる高温でたわむ可能性がある。更に、堆積中にガス流がシャワーヘッドを通って十分に分配されない場合、プロセスは基板上に均一な堆積を生成しない可能性があり、使用不能な大面積基板をもたらす可能性がある。

したがって、基板とガス分配シャワーヘッドとの間の処理空間を維持し、ガス分配シャワーヘッドを通して十分なガス流を維持するガス分配シャワーヘッドを支持するための装置及び方法が必要とされている。

概要

本開示は、概して、真空チャンバ内でガス分配シャワーヘッドを支持するための方法及び装置に関する。一実施形態では、真空チャンバ用のガス分配シャワーヘッドは、４つの側面、第１の主面、及び第１の主面に対向する第２の主面を有する直方体の本体と、第１の主面と第２の主面との間の長手方向に本体を貫通して形成された複数のガス通路と、本体の中央領域で本体に結合された複数の中央支持部材と、中央領域と側面との間で本体に結合された複数の中間支持部材とを含む。

別の一実施形態では、真空チャンバ用のガス分配シャワーヘッドが提供され、第１の主面と第１の主面に対向する第２の主面とを有する本体であって、本体は第１の主面と第２の主面との間に形成された複数のガス通路を有し、複数のガス通路のそれぞれは、規制オリフィスによって第２の主面内に形成された第２の開口部に流体結合された第１の主面内に形成された第１の開口部を有する本体と、本体の中央領域内で本体に結合された複数の中央支持部材と、中央領域と側面との間で本体に結合された複数の中間支持部材とを含む。

別の一実施形態では、真空チャンバ用のガス分配シャワーヘッドが提供され、第１の主面と第１の主面に対向する第２の主面とを有する本体であって、本体は第１の主面と第２の主面との間に形成された複数のガス通路を有し、複数のガス通路のそれぞれは、規制オリフィスによって第２の主面内に形成された第２の孔に流体結合された第１の主面内に形成された第１の孔を有する本体と、複数のガス通路のうちの１つのガス通路を囲む複数のガスバイパス穴であって、複数のガスバイパス穴の各々は、複数のガス通路のうちのガス通路の長手方向に対してある角度で第１の主面から本体を貫通して形成され、ガス通路と交差するように本体内で終端を迎える複数のガスバイパス穴と、第１の懸架機構によって本体の中央領域で本体に結合された中央支持部材と、第２の懸架機構によって中央領域と側部との間で本体に結合される。

本開示の上述した構成を詳細に理解することができるように、上記に簡単に要約した本開示のより具体的な説明を、実施形態を参照して行う。実施形態のいくつかは添付図面に示されている。しかしながら、添付図面は本開示の典型的な実施形態を示しているに過ぎず、したがってこの範囲を制限していると解釈されるべきではなく、本開示は他の等しく有効な実施形態を含み得ることに留意すべきである。
チャンバの一実施形態の概略側面断面図である。 図１のチャンバの拡大部分断面図である。 ガス分配シャワーヘッド１４５内に配置された懸架取付具（サスペンションフィッティング）の一実施形態の拡大断面図である。 支持部材の一実施形態の側面図である。 図４Ａの支持部材の平面図である。 懸架取付具の一実施形態の側面断面図である。 図５Ａに示す懸架取付具の平面図である。 図５Ｂに示す懸架取付具の上面図である。 バッキングプレートとガス分配シャワーヘッドとの間に結合された支持部材の別の一実施形態の断面図である。 バッキングプレートとガス分配シャワーヘッドとの間に結合された支持部材の別の一実施形態の断面図である。 図１のチャンバ内で利用することができるバッキングプレートの一実施形態の平面図である。 本明細書記載の実施形態に係るガス分配シャワーヘッドの一実施形態の一部の概略底面図である。 〜 ガス分配シャワーヘッドの代替の実施形態の概略部分断面図である。

理解を促進するために、図面に共通する同一の要素を示す際には可能な限り同一の参照番号を使用している。また、一実施形態の要素及び構成を更なる説明なしに他の実施形態に有益に組み込んでもよいと理解される。

詳細な説明

本開示の実施形態は、概して、処理チャンバ内でガス分配シャワーヘッドを支持するための装置及び方法を提供する。一実施形態では、ガス分配シャワーヘッドの中心と側部の間の領域に結合された少なくとも１つの支持部材は、ガス分配シャワーヘッドを支持するように構成される。少なくとも１つの支持部材が使用され、重力、高い処理温度、及び負圧の１つ又は組合せによって引き起こされる垂れ下がり又は湾曲に対する抵抗を促進し、それによってガス分配シャワーヘッド内で所望の水平プロファイルを維持する。所望の水平プロファイルは、水平（例えば、平面）の水平プロファイル、凸型の水平プロファイル、又は凹型の水平プロファイルのうちの少なくとも１つとすることができる。所望の水平プロファイルは、少なくとも部分的に、少なくとも１つの支持部材によって提供される力によって形成又は維持することができる。本明細書で使用されるガス分配シャワーヘッド又はディフューザの水平プロファイルは、適用可能な図に示されるように、ガス分配シャワーヘッドの断面を指す。本開示は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｃ．）の子会社であるＡＫＴアメリカ社（ＡＫＴ Ａｍｅｒｉｃａ、Ｉｎｃ．）から入手可能なＰＥＣＶＤ装置に関連して以下に記載される。本開示は、他の製造業者から入手可能な堆積チャンバ及びＰＥＣＶＤ装置を含む他の堆積チャンバにおいても適用可能であることが理解されるべきである。

図１は、チャンバ１００の一実施形態の概略側面断面図である。チャンバ１００は、ガラス、ポリマー、又は他の適切な基板でできた大面積基板１０５上に回路を製造するためのプラズマ強化化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）プロセスに適している。チャンバ１００は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又はフラットパネルディスプレイ、太陽電池アレイ用の光起電力装置、又は他の構造の製造に使用するための大面積基板１０５上に構造及びデバイスを形成するように構成される。構造は、複数の連続的な堆積及びマスキングステップを含むことができる複数のバックチャネルエッチング・インバーテッド・スタガード型（ボトムゲート）薄膜トランジスタであってもよい。他の構造は、ｐ−ｎ接合を含み、太陽電池用のダイオードを形成してもよい。

チャンバ１００は、チャンバ側壁１１０、底部１１５、処理中に大面積基板１０５を支持する基板支持体１２０（例えば、サセプタ）を含む。ガス分配シャワーヘッド１４５は、基板支持体１２０及び大面積基板１０５に対向して配置される。チャンバ１００はまた、選択的に開閉することにより大面積基板１０５の搬送及び大面積基板１０５上での堆積プロセスを促進するポート１２５（例えば、スリットバルブ）を有する。チャンバ１００はまた、蓋構造１３０、バッキングプレート１４０、及びガス分配シャワーヘッド１４５を含む。一実施形態では、蓋構造１３０は、バッキングプレート１４０及びガス分配シャワーヘッド１４５を支持する。一実施形態では、バッキングプレート１４０の内面１４６及びチャンバ側壁１１０の内面１４７は、可変圧力領域１４８を境界付ける。一態様では、チャンバ１００は、可変圧力領域１４８を境界付ける、チャンバ側壁１１０、底部１１５、及びバッキングプレート１４０を含む本体を含む。バッキングプレート１４０は、バッキングプレート１４０及び蓋構造１３０が互いに接触することができる境界面において適切なＯリングによってその周辺部上で封止されている。Ｏリングは、電気的絶縁を促進し、ならびに、チャンバ１００に結合された真空ポンプによって負圧が供給されるとき、可変圧力領域１４８を密封する。

図示の実施形態では、ガス分配シャワーヘッド１４５は、１以上の中央支持部材１５０によってバッキングプレート１４０の中央領域でバッキングプレート１４０によって支持されている。中央支持部材１５０の外側には、単独で又は中央支持部材１５０に加えて使用することができる１以上の中間支持部材又は中間支持部材１５２がある。本明細書記載の支持部材に関して「中央」という用語は、ガス分配シャワーヘッド１４５及び／又は中央支持部材１５０の幾何学的中心の周りの領域として定義することができる。同様に、本明細書記載の支持部材に関して「中間」という用語は、ガス分配シャワーヘッド１４５及び／又はバッキングプレート１４０の「中心」領域と周縁部との間の領域として定義することができる。

１以上の中央支持部材１５０及び／又は中間支持部材１５２は、ガス分配シャワーヘッド１４５の支持を促進して、ガス分配シャワーヘッド１４５の水平プロファイルを制御する。１以上の中央支持部材１５０及び／又は中間支持部材１５２はまた、熱、重力、及び真空のうちの１つ又は組合せによるガス分配シャワーヘッド１４５が垂れ下がる又は撓む傾向を緩和するために利用することもできる。ガス分配シャワーヘッド１４５はまた、その周囲で可撓性懸架具１５５によって支持することができる。可撓性懸架具１５５は、ガス分配シャワーヘッド１４５をその縁部から支持し、ガス分配シャワーヘッド１４５の横方向の膨張及び収縮を可能にするように構成される。

チャンバ１００は、ガス源及びプラズマ源１６５に結合されたガス入口１６０に結合される。プラズマ源１６５は、直流電源、高周波（ＲＦ）電源、又は遠隔プラズマ源とすることができる。ＲＦ電源は、チャンバ１００に誘導結合又は容量結合することができる。ガス入口１６０は、バッキングプレート１４０とガス分配シャワーヘッド１４５との間に画定された中間領域１７０に孔１６２を介してガス源から処理ガス又は洗浄ガスを供給する。

動作の一例では、チャンバ１００の内部が真空ポンプによって適切な圧力まで圧送されている間に、処理ガスがガス源から供給される。１以上の処理ガスは、バッキングプレート１４０とガス分配シャワーヘッド１４５との間に画定された中間領域１７０にガス入口１６０を通って流れる。その後、１以上の処理ガスは、中間領域１７０から、ガス分配シャワーヘッド１４５を貫通して形成された複数の開口部又はガス通路１７５を通って、ガス分配シャワーヘッド１４５の下方かつ基板支持体１２０の上方の領域内に画定された処理領域１８０まで流れる。

大面積基板１０５は、基板支持体１２０をガス分配シャワーヘッド１４５に向かって移動させることによって、搬送位置から処理領域１８０まで上昇される。処理領域１８０の高さは、ガス分配シャワーヘッド１４５の下面と基板支持体１２０の基板受け面１９０との間の間隔に基づく処理パラメータとして変化させることができる。基板支持体１２０は、基板支持体１２０に結合されるか又は基板支持体１２０内に配置される一体型ヒータ１２０（例えば、加熱コイル又は抵抗ヒータ）によって加熱することができる。

プラズマは、チャンバ１００に結合されたプラズマ源１６５によって処理領域１８０内に形成することができる。プラズマ励起ガスがその上に堆積され、大面積基板１０５上に構造を形成する。一実施形態では、基板支持体１２０は接地電位にあり、処理領域１８０におけるプラズマ形成を促進する。プラズマはまた、他の手段（例えば、熱誘導プラズマ）によってチャンバ１００内に形成してもよい。この実施形態では、プラズマ源１６５がガス入口１６０に結合されて示されているが、プラズマ源１６５は、ガス分配シャワーヘッド１４５又はチャンバ１００の他の部分に結合されてもよい。

ガス分配シャワーヘッド１４５は、導電性材料でできているか又は導電性材料でコーティングされており、ガス入口１６０又は他の接続を介してプラズマ源１６５に結合され、それによってチャンバ１００内で第１の電極として機能することができる。ガス分配シャワーヘッド１４５用に選択される材料は、鋼、チタン、アルミニウム、又はそれらの組み合わせを含むことができ、表面は研磨又は陽極酸化することができる。ガス分配シャワーヘッド１４５は、第１の主面又は上面１８５Ａ及び第２の主面又は下面１８５Ｂを含むことができる。一実施形態では、上面１８５Ａ及び下面１８５Ｂは、断面において実質的に平行である。別の一実施形態では、上面１８５Ａ及び下面１８５Ｂのうちの少なくとも１つは、断面が湾曲して凹面を画定することができる。別の一実施形態では、上面１８５Ａ及び下面１８５Ｂのうちの少なくとも１つは、断面が湾曲して凸面を画定することができる。別の一実施形態では、上面１８５Ａ及び下面１８５Ｂのうちの少なくとも１つは、非平行である。

一実施形態において、ガス分配シャワーヘッド１４５は、その周縁部で厚く、中央部で薄い厚さ又は断面寸法を含み、皿状又は「スコップ状」の下面１８５Ｂを形成することができる。この実施形態では、少なくとも上面１８５Ａは、実質的に平面又は水平である。したがって、ガス分配シャワーヘッド１４５の中央部に対してガス分配シャワーヘッド１４５の周縁部でより厚い断面寸法は、基板支持体１２０の水平プロファイルに対して凹状である所望の水平プロファイルを形成する。別の一実施形態では、基板支持体１２０の基板受け面１９０は実質的に平坦であり、ガス分配シャワーヘッド１４５の下面１８５Ｂは基板受け面１９０に対して凹状である。

図２は、図１のチャンバ１００の拡大部分断面図である。バッキングプレート１４０は、貫通する複数の開口部（例えば、第１の開口部２０５Ａ及び１以上の第２の開口部２０５Ｂ）を含む。一実施形態では、第１の開口部２０５Ａは、ガス入口１６０を受けるように構成され、１以上の第２の開口部２０５Ｂは、それぞれの支持部材２００を受けるように構成される。支持部材２００は、図１の中央支持部材１５０又は中間支持部材１５２とすることができる。一実施形態では、第１の開口部２０５Ａは、バッキングプレート１４０の実質的な幾何学的中心に配置されるが、第１の開口部２０５Ａは、他の場所に配置されてもよい。カバープレート１３５が利用される実施形態では、カバープレート１３５は、ガス入口１６０及び支持部材２００を受けるための貫通穴を含む。オプションの冷却プレート（図示せず）をカバープレート１３５の上方に配置してもよい。オプションの冷却プレートは、カバープレート１３５に結合することができるカバー２０５の一部を受ける開口部を有することができる。カバー２０５は、１以上の締結具２６５によってカバープレート１３５に締結することができる。

支持部材２００は、第２の支持部材（例えば、懸架取付具２２０）に取り外し可能に結合する第１の支持部材２１５を含む。この実施形態に係る懸架取付具２２０は、懸架取付具２２０のインターフェース本体２１６をガス分配シャワーヘッド１４５に結合する締結具２１０を含む。締結具２１０は、それぞれのガス通路１７５内に配置され、これによって利用されるガス通路１７５を閉塞させることができる。ガス分配シャワーヘッド１４５の上面１８５Ａから下面１８５Ｂへのガス流を促進するために、別のガス通路２１８を利用してもよい。代替ガス通路２１８は、ガス通路１７５の直径に実質的に等しい直径を含むことができる。

支持部材２００は、任意の適切な方法で（例えば、差し込み式（バイオネット）締結具を嵌合させる、ねじ部を嵌合させる、１／４回転締結具を嵌合させるなどによって）、懸架取付具２２０に取り外し可能に結合することができる。図２に示す実施形態では、第１の支持部材２１５は、第１の端部にシャフト２３０を、第２の端部にねじ部２３５を含む。ねじ部２３５は、支持ナットアセンブリ２２５に結合するように構成される。支持ナットアセンブリ２２５は、ロッキングナットとして利用される第１のナット及び第２のナットを含むことができる。支持ナットアセンブリ２２５は、ねじ部２３５及び枢軸構造２３８に対して回転するように構成される。枢軸構造２３８は、球状座部２４０と接触するように構成される。球状座部２４０は、バッキングプレート１４０の上面２４５内に形成された凹部２４２内に配置されている。枢動構造２３８及び球状座部２４０は、ガス分配シャワーヘッド１４５がバッキングプレート１４０に対して横方向（Ｘ方向及び／又はＹ方向）に移動することを可能にし、これによって使用時にガス分配シャワーヘッド１４５の膨張及び収縮を促進する。

締結具２１０によってガス分配シャワーヘッド１４５に固定された懸架取付具２２０と、インターフェース本体２１６に結合されたシャフト２３０と、枢動構造２３８に結合されたシャフト２３０との組み合わせは、ガス分配シャワーヘッド１４５が、支持ナットアセンブリ２２５によって印加された力によって、垂直上方（Ｚ方向）に引っ張られるか、又はバッキングプレート１４０によって懸架されるのを可能にするように、支持部材２００がガス分配シャワーヘッド１４５と嵌合するのを可能にする。支持部材２００の支持ナットアセンブリ２２５によってガス分配シャワーヘッド１４５に印加された力は、単にガス分配シャワーヘッド１４５に作用する重力に対抗することができる。あるいはまた、支持部材２００は、バッキングプレート１４０に対するガス分配シャワーヘッド１４５の水平プロファイル（すなわち、それらの間の高さ又は間隔）を調整するように使用してもよい。

バッキングプレート１４０は、ガス分配シャワーヘッド１４５よりも断面において相対的に厚い。ガス分配シャワーヘッド１４５は、ガス分配シャワーヘッド１４５内の相対的な厚さ及び穿孔により、バッキングプレート１４０に対してより可撓性がある。バッキングプレート１４０は、ガス分配シャワーヘッド１４５よりも剛性があるように構成され、したがって、力（例えば、重力、真空、及び熱）の影響を受けにくい。バッキングプレート１４０は、これらの力のために反る可能性があるが、ガス分配シャワーヘッド１４５によって経験され得る程度ではない。したがって、ガス分配シャワーヘッド１４５は、上述の力によって引き起こされる何らかの変形を経験し得るが、変形は、バッキングプレート１４０とその間に配置された支持部材２００の剛性によって効果的に制限される。したがって、ガス分配シャワーヘッド１４５及び／又はバッキングプレート１４０内の撓み又は変形は、支持ナットアセンブリ２２５の調整によって予め決定され、相殺させることができる。

枢軸構造２３８の表面に対する支持ナットアセンブリ２２５の回転は、シャフト２３０、懸架取付具２２０、及びガス分配シャワーヘッド１４５をバッキングプレート１４０に対して上昇又は下降させ、こうしてガス分布の水平プロファイルを制御する。一実施形態では、シャフト２３０の第１の端部は、第１の支持部材２１５と懸架取付具２２０のインターフェース本体２１６との結合及び分離を促進する結合機構２４７を含む。

キャップ２５０は、支持ナットアセンブリ２２５のそれぞれの上に配置され、第２の開口部２０５Ｂの周りの真空密閉を促進する。キャップ２５０は、締結具２５５によってバッキングプレート１４０の上面２４５に結合することができる。Ｏリングなどのシール（この図には図示せず）は、締結具２５５の内部のバッキングプレート１４０の上面２４５の間に配置されてもよい。

図３は、ガス分配シャワーヘッド１４５内に配置された懸架取付具２２０の一実施形態の拡大断面図である。一実施形態では、ガス分配シャワーヘッド１４５は、ガス分配シャワーヘッド１４５の上面１８５Ａから下面１８５Ｂまで延在する第１の孔３３５を有する複数のガス通路１７５を含む。第１の孔３３５は、第１の孔３３５に流体結合された少なくとも第２の孔３４０に結合されている。第２の孔３４０は、円錐又は錐台の形状でフレア状とすることができる。いくつかの実施形態では、第１の孔３３５及び第２の孔３４０は、第１の孔３３５及び第２の孔３４０の直径よりも小さい直径を有する規制オリフィス３４５によって結合される。

懸架取付具２２０は、第１の孔３３５の直径より大きい直径を有する拡大された第２の孔３５０内に配置することができるが、隣接する第１の孔３３５間のピッチ又は距離よりも小さい。したがって、壁３５２は、隣接する第１の孔３３５と拡大された第２の孔３５０との間に維持され、締結具２１０のねじ部３５４がガス分配シャワーヘッド１４５内に形成された嵌合ねじ部に結合されることを可能にする。一態様では、懸架取付具２２０の利用は、ガス分配シャワーヘッド１４５内に２つのタイプのガス通路１７５（例えば、懸架取付具２２０の存在によって妨害される第１のタイプと妨害されない第２のタイプ）を生成する。したがって、懸架取付具２２０を含まないガス通路１７５は、中間領域１７０から処理領域１８０への妨害されないガスの流れを提供し、一方、懸架取付具２２０が内部に配置されたガス通路１７５を通るガス流は、懸架取付具２２０の存在によって少なくとも部分的に閉塞される可能性がある。懸架取付具２２０が内部に配置された妨害されたガス通路１７５にガスを提供するために、代替ガス通路２１８が利用される。代替ガス通路２１８は、ガスが中間領域１７０から締結具２１０の下の第１の孔３３５に流れることを可能にするために利用される。したがって、ガスは、懸架取付具２２０の周りで第２の孔３５０に、そして規制オリフィス３４５を通って処理領域１８０へ供給することができる。

この図では、支持部材２００の結合機構２４７がより明確に示されている。一態様では、結合機構２４７は、懸架取付具２２０内に形成されたそれぞれのスロット３２５と嵌合するシャフト２３０の遠位端に配置された１以上のキー３２０を含む着脱可能なインターフェースを提供するスロット／キー装置を含む。結合機構２４７は、第１の支持部材２１５を回転させて、懸架取付具２２０と結合及び分離し、第１の支持部材２１５を懸架取付具２２０から取り外すことを可能にする。インターフェース本体２１６内に形成された（点線で示す）間隙３６０は、以下に詳細に説明するように、回転されるとシャフト２３０の取り外しを提供する。

図４Ａは、第１の支持部材２１５の一実施形態の側面図である。第１の支持部材２１５は、一実施形態では円形の断面を含む支持体４０５を含む。支持体４０５は、第１の端部４１５において支持体本体４０５から半径方向外向きに延びる１以上のキー部分４１０と、第１の端部４１５に対向する第２の端部４２０上のねじ部２３５とを含む。第１の端部４１５の少なくとも一部は、ねじ部２３５が支持ナットアセンブリ２２５（図２）によって受け入れられるように構成された状態で、懸架取付具２２０（図２〜図３）に挿入される大きさである。一実施形態では、第１の端部４１５は、ベベル又は半径とすることができるテーパ４２５を含み、懸架取付具２２０への挿入を促進する。第２の端部４２０はまた、ツールインターフェース４３０を含み、支持ナットアセンブリ２２５を締める及び／又は緩める際に使用される第１の支持部材２１５の回転制御を促進することができる。ツールインターフェース４３０は、他のタイプのねじ駆動構成の中でも、六角形キー、四角形キー、ＴＯＲＸ（商標名）レンチに適合した雌型開口部とすることができる。

図４Ｂは、図４Ａの第１の支持部材２１５の平面図である。キー部分４１０は、懸架取付具２２０の内部チャネル内に挿入され回転するように寸法決めされた外寸（例えば、外径４３５）を含む。

図５Ａは、第１の支持部材２１５の（点線で示す）シャフト２３０が内部に配置された懸架取付具２２０の一実施形態の側面断面図である。懸架取付具２２０は、平面部分５０８に向かって先細（テーパ）になる円形の支持体本体５０５（インターフェース本体２１６）を含む。支持体本体５０５の平坦な表面５３５と平面部分５０８との間に外部テーパ５４５を含むことができる。支持体５０５は、内部チャネル５１５と、平面部分５０８を貫通して形成された締結具開口部５１２とを含むことができる中央開口部５１０を含む。内部チャネル５１５は、中央開口部５１０の表面および中央開口部５１０の直径の一部に外接するリップ５２０によって少なくとも部分的に収容される。内部チャネル５１５は、側壁５５０によって囲まれることができる。一実施形態では、締結具２１０のねじ部３５４は、第１の嵌合機構（例えば、雄嵌合機構）を含み、一方、中央開口部５１０及びリップ５２０は、第２の嵌合機構（例えば、第１の支持部材２１５の第１の端部４１５を受け入れるように構成された雌嵌合機構）を含む。第１の支持部材２１５の第１の端部４１５は、内部チャネル５１５内で回転するように構成される。一実施形態では、中央開口部５１０を囲むリップ５２０は、第１の支持部材２１５のキー部分４１０を受け入れて嵌合するように構成されたスロット付きリセプタクル５５５を含む。

支持体本体５０５はまた、ねじ付き支持部材２１５のキー部分４１０のためのストッパとして機能するように、及び／又は設置後に第１支持部材２１５の回転を制限するように構成された少なくとも１つのピン５２５（２つが図５Ｂには示されている）を含む。ピン５２５は、図示されるように長手方向に配置することができるか、又はピンは、懸架取付具２２０の長手軸に垂直に支持体本体５０５に結合することができる。支持体本体５０５の中心は、シャフト２３０の一部を受け入れるように構成された中央開口部５１０を含む。この実施形態では、ねじ付き支持部材２１５のシャフト２３０は固定位置にあり、これによってキー部分４１０が懸架取付具２２０のリップ５２０と接触し、バッキングプレート１４０からガス分配シャワーヘッド１４５の支持を促進する（両方共図１〜図２に示されている）。また、キー部分４１０に類似する少なくとも１つの構成を含むツールを中央開口部５１０に挿入して、ガス分配シャワーヘッド１４５上に懸架取付具２２０を設置する際に、懸架取付具２２０の回転及び締め付けを促進させてもよい。

一実施形態では、中央開口部５１０は、内側チャネル５１５から締結具２１０に向かって円錐形凹部またはテーパ面５３０を含む。一実施形態では、締結具２１０は、その第１の端部に頭部５４０を含み、その第２の端部にねじ部３５４を含む。頭部５４０は、ねじ部３５４ならびに開口部５１２の直径に対してより大きい寸法又は直径を含む。一実施形態では、頭部５４０は第１の直径を含み、ねじ部３５４は、第１の直径よりも小さい第２の直径を含む。肩部５３６が、平面部５０８と頭部５４０との間の開口部５１２内に形成される。頭部５４０は、他のタイプのねじ回し構成の中でも、ツール（例えば、六角形キー、四角形キー、ＴＯＲＸ（商標名）レンチ）用のツールインターフェース（図示せず）を含むことができる。

図５Ｂは、図５Ａに示す懸架取付具２２０の平面図である。キー部分４１０は、ねじ付き支持部材２１５が懸架取付具２２０との固定位置にあるように、リップ５２０の下に点線で示されている。シャフト２３０の対向する側の間隙３６０は、懸架取付具２２０のテーパ面５３０の一部を露出して示されている。間隙３６０は、キー部分４１０のための空間が中央開口部５１０に挿入されることを可能にする。

図５Ｃは、図５Ｂに示す懸架取付具２２０の上面図である。この実施形態では、シャフト２３０は、除去位置において点線で示されている。シャフト２３０は、約４５°回転して、キー部分４１０がリップ５２０の対向する側の間の開口部と整列することを可能にする。キー部分４１０が図５Ｃに示すように位置合わせされるとき、ねじ付き支持部材２１５は、懸架取付具２２０の中央開口部５１０から取り外すことができる。

図６は、バッキングプレート１４０とガス分配シャワーヘッド１４５との間に結合された支持部材６００の別の一実施形態の断面図である。支持部材６００は、図２の支持部材２００であってもよく、又は図１の中央支持部材１５０及び中間支持部材１５２の一方又は両方であってもよい。

支持部材６００は、結合機構２４７に結合されたねじ付き支持部材６０１を含み、これは次にガス分配シャワーヘッド１４５に結合される。支持部材６００は、図２に示す支持部材２００と同様の枢動構造２３８と球状座部２４０を含む。枢軸構造２３８は、内部に形成された中央開口部６０３を含み、それはねじ付き支持部材６０１の一部を受け入れる。枢軸構造２３８及び球状座部２４０は、キャップ２５０によって囲まれている。キャップ２５０は、１以上の締結具２５５によってバッキングプレート１４０に結合される。シール６０５（例えば、Ｏリング）が、球状座部２４０と締結具２５５との間に配置され、真空密閉を促進する。

支持ナットアセンブリ２２５は、ねじ付き支持部材６０１のねじ部２３５に結合されている。この実施形態に係る支持ナットアセンブリ２２５は、回転してねじ部２３５上で締め付けられると、枢軸構造２３８の表面に接触する少なくとも第１のナット６１０を含む。いくつかの実施形態では、支持ナットアセンブリ２２５は、第１のナット６１０と共にロックナットとして使用することができる第２のナット６１５を含む。

この実施形態に係る結合機構２４７は、図３で説明した結合機構２４７と同様に、締結具２１０によってガス分配シャワーヘッド１４５に結合されたインターフェース本体２１６を含む。しかしながら、この実施形態では、図３〜図５Ｂに記載されるスロット／キー構成に代えて、枢軸構造６２０を含む。締結具２１０は、ガス分配シャワーヘッド１４５のガス通路１７５内に配置され、閉塞されたガス通路６０８を形成することができる。ガスバイパス穴又は代替ガス通路２１８を利用して、ガス分配シャワーヘッド１４５の上面１８５Ａから下面１８５Ｂへとガス流を供給することができる。

枢動構造６２０は、ねじ付き支持部材６０１のねじ付き部分２３５に対向する端部に形成されてもよい。枢軸構造６２０は、懸架取付具２２０のインターフェース本体２１６内に形成された球状座部６２５内に少なくとも部分的に受け入れられてもよい。ブッシング６３０が、カバー６３５と枢軸構造６２０との間に配置されてもよい。カバー６３５は、ねじ付き支持部材６０１の直径を受け入れる開口部６４０を含む。カバー６３５は、１以上の締結具６４５によってインターフェース本体２１６に固定されてもよい。したがって、枢軸構造６２０及びブッシング６３０は、インターフェース本体２１６に固定され、これによってねじ付き支持部材６０１をガス分配シャワーヘッド１４５結合することができる。枢動構造６２０及び球状座部６２５は、ガス分配シャワーヘッド１４５がバッキングプレート１４０に対して横方向（Ｘ及び／又はＹ方向）に移動し、これによって使用中のガス分配シャワーヘッド１４５の膨張及び収縮を可能にする。

図７は、バッキングプレート１４０とガス分配シャワーヘッド１４５との間に結合された支持部材７００の別の一実施形態の断面図である。支持部材７００は、図２の支持部材２００であってもよく、又は図１の中央支持部材１５０及び中間支持部材１５２のちの一方又は両方であってもよい。

支持部材７００は、以下の例外を除いて、図６に示す支持部材６００と同様である。この実施形態に係るインターフェース本体２１６は、中央本体７１０から延びる１以上の延長部分７０５を含む。締結具２１０は、中央本体７１０及び延長部分７０５の各々の中にそれぞれの開口部を通して配置することができる。更に、各々の締結具２１０は、ガス分配シャワーヘッド１４５のそれぞれのガス通路１７５内に配置され、閉塞されたガス通路６０８を形成することができる。少なくとも１つの代替ガス通路２１８を利用して、ガス分配シャワーヘッド１４５の上面１８５Ａから下面１８５Ｂまでガス流を供給することができる。

図６及び７に記載された支持部材６００及び７００の実施形態では、枢動構造６２０は、図３〜図５Ｂに記載されたスロット／キー構成に置き換えられてもよい。

図８は、バッキングプレート１４０の一実施形態の平面図である。この実施形態では、中央領域８００は、バッキングプレート１４０上に示され、中央支持部材１５０のパターンは、中央領域８００内に示されている。バッキングプレート１４０はまた、中間支持領域８０５と、中間支持領域８０５内の中間支持部材１５２のパターンとを含む。中央領域８００は、ガス分配シャワーヘッド１４５に対する支持点として決定される、バッキングプレート１４０及びガス分配シャワーヘッド１４５の中央に位置する任意の領域とすることができる。中間支持領域８０５は、バッキングプレート１４０の中心領域８００と縁部８１０との間の領域とすることができる。この図には示されていないガス分配シャワーヘッド１４５は、典型的にはバッキングプレート１４０の下に位置し、バッキングプレート１４０の寸法と実質的に等しい寸法を有する。したがって、ガス分配シャワーヘッド１４５は、対応する中心領域を有し、バッキングプレート１４０内に示される要素の何れかがガス分配シャワーヘッド１４５と嵌合することを可能にすることができる。

この実施形態では、８つの中央支持部材１５０が対称的なパターンで示されているが、複数の中央支持部材１５０は、バッキングプレート１４０の中央領域８００内において任意のパターン、数、及び大きさであってもよい。同様に、６つの中間支持部材１５２が中間支持領域８０５内に示されているが、複数の中間支持部材１５２は、バッキングプレート１４０の中間支持領域８０５内において任意のパターン、数、及び大きさであってもよい。また、（この図ではバッキングプレート１４０の下に位置することができる）ガス分配シャワーヘッド１４５にガスを供給するようにガス入口１６０を受け入れるように構成されたバッキングプレート１４０内の第１の開口部２０５Ａが図示される。代替のガス導入ポート８１５も示されており、処理ガスをガス分配シャワーヘッド１４５に単独で又はガス入口１６０と組み合わせて提供するために使用することができる。追加のガス導入ポート（図示せず）はまた、バッキングプレート１４０を通してガス分配シャワーヘッド１４５にガスを創出するために使用してもよい。

図９は、ガス分配シャワーヘッド１４５の一実施形態の一部の概略底面図である。ガス分配シャワーヘッド１４５は、複数の外側ガスバイパス穴９０５Ａ及び内側ガスバイパス穴９０５Ｂを含み、ガス分配シャワーヘッド１４５の本体９００内において点線で示されている。外側ガスバイパス穴９０５Ａ及び内側ガスバイパス穴９０５Ｂは、他の図と同様に図２に示される代替ガス通路２１８に対応する。ガスバイパス穴９０５Ａ、９０５Ｂと交差する拡大された第２の孔３５０は、図９には示されていない。ガスバイパス穴９０５Ａ、９０５Ｂは、ガス分配シャワーヘッド１４５内において実質的に対称的なパターンで形成されて、（図６及び図７に示す）閉塞されたガス通路６０８に対称的なガス流を供給することができる。対称パターンは、図示のパターンに限定されない。外側ガスバイパス穴９０５Ａは、独占的に又は内側ガスバイパス穴９０５Ｂと共に利用することができる。同様に、内側ガスバイパス穴９０５Ｂは、独占的に又は外側ガスバイパス穴９０５Ａと共に利用することができる。各懸架取付具２２０に対応して外側ガスバイパス穴９０５Ａ及び内側ガスバイパス穴９０５Ｂが示されているが、懸架取付具２２０当たりのガスバイパス穴９０５Ａ、９０５Ｂの数は、懸架取付具２２０当たり２未満としてもよい。一実施形態では、複数の外側ガスバイパス穴９０５Ａが、各懸架取付具２２０と交互に配置されてもよい。代替的に又は追加的に、複数の内側ガスバイパス穴９０５Ｂが、複数の外側ガスバイパス穴９０５Ａ及び／又は各懸架取付具２２０と交互に配置されてもよい。

図１０Ａ及び図１０Ｂは、それぞれガス分配シャワーヘッド１０００Ａ及び１０００Ｂの実施形態の概略部分断面図である。図１０Ａは、バッキングプレート１４０及びガス分配シャワーヘッド１０００Ａの中央領域１０１０を、バッキングプレート１４０に対して凹形の水平プロファイルで示している。したがって、この実施形態では、ガス分配シャワーヘッド１０００Ａの下面１８５Ｂは、バッキングプレート１４０の水平の向きに対して非平行又は凹んでいる。一実施形態では、バッキングプレート１４０の内面１４６と、ガス分配シャワーヘッド１０００Ａの中央領域１０１０内の上面１８５Ａとの間に、第１の空間間隙Ｇ’が含まれ、一方、バッキングプレート１４０の内面１４６と、ガス分配シャワーヘッド１０００Ａの外周の上面１８５Ａとの間に、第２の空間間隙Ｇ”が含まれる。

第１の空間間隙Ｇ’は、１以上の中央支持部材１５０及び／又は中間支持部材１５２（いずれも図１０Ａ及び１０Ｂには図示されない）を調節することによって調整することができる。中央支持部材１５０及び／又は中央支持部材１５２の調整を利用して、ガス分配シャワーヘッド１０００Ａ、１０００Ｂをバッキングプレート１４０から押して離すか、又はガス分配シャワーヘッド１０００Ａ、１０００Ｂをバッキングプレート１４０に向けて引き、ガス分配シャワーヘッド１０００Ａ、１０００Ｂの水平プロファイルを制御することができる。第１の空間間隙Ｇ’及び第２の空間間隙Ｇ”は、実質的に等しいか又は異なるように維持又は調整することができる。一例では、第１の空間間隙Ｇ’と第２の空間間隙Ｇ”は実質的に等しい。別の一例では、第１の空間間隙Ｇ’は、第２の空間間隙Ｇ”より小さくてもよい。一実施形態では、ガス通路１７５は、ガス分配シャワーヘッド１０００Ａの中心でのガス通路１７５に対してガス分配シャワーヘッド１０００Ａの周縁でより長い長さを有する。一態様では、ガス通路１７５の各々のフレア状孔は、ガス分配シャワーヘッド１０００Ａの中心でより長い長さを含み、長さは、ガス分配シャワーヘッド１０００Ａの中心からガス分配シャワーヘッド１０００Ａの周縁まで徐々に増加する。

図１０Ｂは、バッキングプレート１４０及びガス分配シャワーヘッド１０００Ｂの中心領域１０１０を、バッキングプレート１４０に対して凸状水平プロファイルで示す。図示されないが、第１の空間間隙Ｇ’及び第２の空間間隙Ｇ”は、バッキングプレート１４０の内面１４６とガス分配シャワーヘッド１０００Ｂの上面１８５Ａとの間に含まれる。第１の空間間隙Ｇ’及び第２の空間間隙Ｇ”は、図１０Ａを参照して説明したように維持又は調整することができる。一実施形態では、第１の空間間隙Ｇ’と第２の空間間隙Ｇ”は実質的に等しい。別の一例では、第２の空間間隙Ｇ”は第１の空間間隙Ｇ’より小さくてもよい。一実施形態では、ガス流路１７５は、ガス分配シャワーヘッド１０００Ｂの周縁でのガス流路１７５に対してガス分配シャワーヘッド１０００Ｂの中心でより長い長さを有する。一態様では、ガス通路１７５の各々のフレア状孔は、ガス分配シャワーヘッド１０００Ｂの中心でより長い長さを含み、長さは、ガス分配シャワーヘッド１０００Ａの中心からガス分配シャワーヘッド１０００Ａの周縁まで徐々に減少する。

基板とガス分配シャワーヘッドとの間の処理空間を維持し、ガス分配シャワーヘッドを通るガス流を妨害しないガス分配シャワーヘッドを支持するための装置及び方法が記載される。本装置は、ガス分配シャワーヘッド１４５の断面曲率又は水平プロファイルを維持及び／又は操作する１以上の中央支持部材１５０及び／又は中間支持部材１５２を含む。ガス分配シャワーヘッド１４５は、平面、凸面、又は凹面のうちの１つである水平プロファイルを呈するように操作することができる。ガス分配シャワーヘッド１４５の水平プロファイルは、チャンバ内の基板支持体１２０及び／又はバッキングプレート１４０に対して調整することができる。本明細書に記載されるような中央支持部材１５０の実施形態はまた、ガス流を妨害せず、それによって中央支持部材１５０及び／又は中間支持部材１５２に隣接する基板の位置での堆積を促進する。

上記は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の他の及び更なる実施形態は本開示の基本的範囲を逸脱することなく創作することができ、その範囲は以下の特許請求の範囲に基づいて定められる。

Claims (18)

1. ４つの側面、第１の主面、及び第１の主面に対向する第２の主面を有する直方体の本体、及び第１の主面と第２の主面との間の長手方向に本体を貫通して形成された複数のガス通路を備えるガス分配シャワーヘッドと、
   本体の中央領域で本体に連結された複数の中央支持部材と、
   中央領域と４つの側面のうちの１つとの間で本体に連結された複数の中間支持部材であって、
   中央支持部材及び中間支持部材の両方の少なくとも一部は懸架機構を備え、
   中間支持部材の懸架機構は、
   ガス分配シャワーヘッドの外側に位置するインターフェース本体を備える第１の部分及び、
   複数のガス通路のうちのそれぞれの第１のガス通路に配置された複数の締結具を備える第２の部分を含み、
   インターフェース本体は、複数の締結具を受け入れるそれぞれの開口部を備え、
   中間支持部材の懸架機構は、ガス分配シャワーヘッドの膨張及び収縮を容易にする第１の枢動構造を備える球状座部を備えている中間支持部材とを備える装置。
2. 複数のガス通路の各々は、第１の主面に形成された第１の孔を備え、第１の孔はオリフィス穴によって第２の主面に形成された第２の孔に流体的に接続されている、請求項１に記載の装置。
3. 第２のガス通路は、第１のガス通路の第１の孔と交差する第１のガス通路の長手方向に対して傾斜した角度で本体を貫通して形成されている、請求項２に記載の装置。
4. 中央支持部材及び中間支持部材は、本体の横方向の動きを実現する第２の枢動構造を備える、請求項１に記載の装置。
5. 中央支持部材及び中間支持部材は、懸架機構に連結するスロット／キー装置を備える、請求項４に記載の装置。
6. 懸架機構が、インターフェース本体に連結された１つ以上の延長部分を備えることで、１つ以上の延長部分は複数の締結具のうちの少なくとも１つを収容し、それぞれの第１のガス通路が互いに隣接しないようにしている、請求項５に記載の装置。
7. インターフェース本体が、外部テーパを有する円形本体を備える、請求項１に記載の装置。
8. 側面並びに第１の主面及び第１の主面の反対側の第２の主面を有する本体を備えるガス分配シャワーヘッドであって、
   本体は、第１の主面と第２の主面との間に形成された複数のガス通路を有し、
   複数のガス通路の各々は、第１の主面に形成された第１の開口部を有し、
   第１の開口部は、規制オリフィスによって第２の主面に形成された第２の開口部に流体的に接続されているガス分配シャワーヘッドと、
   本体の中央領域で本体に連結された複数の中央支持部材と、
   中央領域と側面との間で本体に連結された複数の中間支持部材であって、
   中央支持部材及び中間支持部材の両方の少なくとも一部は懸架機構を備え、
   中間支持部材の懸架機構は、
   ガス分配シャワーヘッドの外側に位置するインターフェース本体を備える第１の部分及び、
   複数のガス通路のうちのそれぞれの第１のガス通路に配置された複数の締結具を備える第２の部分を含み、
   インターフェース本体は、複数の締結具を受け入れるそれぞれの開口部を備え、
   中間支持部材の懸架機構は、ガス分配シャワーヘッドの膨張及び収縮を容易にする第１の枢動構造を備える球状座部を備えている中間支持部材とを備える装置。
9. 中央支持部材及び中間支持部材は、本体の横方向の動きを実現する第２の枢動構造を備える、請求項８に記載の装置。
10. 中央支持部材及び中間支持部材は、懸架機構に連結するスロット／キー装置を備える、請求項８に記載の装置。
11. 本体は、複数のガス通路のうちの第１のガス通路を囲む複数の第２のガス通路を備え、複数のガスバイパス穴の各々は、複数のガス通路のうちのガス通路の長手方向に対してある角度で第１の主面から本体を貫通して形成されて、ガス通路と交差するように本体内で終端を迎える、請求項８に記載の装置。
12. 複数の第２のガス通路の各々は、横方向に配向された孔を備える、請求項１１に記載の装置。
13. 複数の第２のガス通路の各々は１つ以上の孔を備え、孔の各々は、複数のガス通路のうちの１つ以上の隣接する第１のガス通路を少なくとも部分的に貫通して延びている、請求項１１に記載の装置。
14. １つ以上の孔の各々が、規制オリフィスの上流の位置で終端を迎えている、請求項１３に記載の装置。
15. インターフェース本体が、外部テーパを有する円形本体を備える、請求項８に記載の装置。
16. 側面並びに第１の主面及び第１の主面の反対側の第２の主面を有する本体を備えるガス分配シャワーヘッドであって、
    本体は、第１の主面と第２の主面との間に形成された複数の第１のガス通路を有し、
    複数のガス通路の各々は、第１の主面に形成された第１の孔を有する第１のガス通路を備え、
    第１の孔は、規制オリフィスによって第２の主面に形成された第２の孔に流体的に接続されているガス分配シャワーヘッドと、
    複数の第１のガス通路のうちの１つの第１のガス通路を囲む複数の第２のガス通路であって、複数の第２のガス通路の各々は、複数の第１のガス通路のうちの第１のガス通路の長手方向に対してある角度で第１の主面から本体を貫通して形成されて、第１のガス通路と交差するように本体内で終端を迎える第２のガス通路と、
    第１の懸架機構によって本体の中央領域で本体に連結された中央支持部材と、
    第２の懸架機構によって中央領域と側面との間で本体に連結された中間支持部材であって、
    両方の懸架機構は、ガス分配シャワーヘッドの外側に位置するインターフェース本体を備え、
    インターフェース本体は、複数の第１のガス通路のうちのそれぞれの第１のガス通路に配置された複数の締結具を受け入れるそれぞれの開口部を備え、
    第２の懸架機構は、ガス分配シャワーヘッドの膨張及び収縮を容易にする枢動構造を備える球状座部を備え、
    第１の懸架機構は、取り外し可能なインターフェースを提供するスロット／キー装置を備えている中間支持部材とを備える装置。
17. 第２の懸架機構が、インターフェース本体に連結された１つ以上の延長部分を備えることで、１つ以上の延長部分は複数の締結具のうちの少なくとも１つを収容し、それぞれの第１のガス通路が互いに隣接しないようにしている、請求項１６に記載の装置。
18. インターフェース本体が、外部テーパを有する円形本体を備える、請求項１６に記載の装置。