特許 5906249 プラズマ処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5906249

(24)【登録日】2016年3月25日

(45)【発行日】2016年4月20日

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20160407BHJP

【ＦＩ】

   H05H1/46 L

【請求項の数】11

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2013-534939(P2013-534939)

(86)(22)【出願日】2011年10月6日

(65)【公表番号】特表2014-500576(P2014-500576A)

(43)【公表日】2014年1月9日

(86)【国際出願番号】US2011055100

(87)【国際公開番号】WO2012054238

(87)【国際公開日】20120426

【審査請求日】2014年10月5日

(31)【優先権主張番号】13/253,627

(32)【優先日】2011年10月5日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】61/394,521

(32)【優先日】2010年10月19日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】100101502

【弁理士】

【氏名又は名称】安齋 嘉章

(72)【発明者】

【氏名】オウイェ アラン エイチ

(72)【発明者】

【氏名】スコット グラエム

(72)【発明者】

【氏名】ユー ケビン カイシェン

(72)【発明者】

【氏名】グリムベルゲン ミカエル エヌ

【審査官】 鳥居 祐樹

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００３−５１４３９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０１２７３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０２３６３１５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １６／００ −１６／５６

Ｃ２３Ｆ １／００ − ４／０４

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／３０２

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０１Ｌ ２１／３６５

Ｈ０１Ｌ ２１／４６１

Ｈ０１Ｌ ２１／４６９

Ｈ０１Ｌ ２１／８６

Ｈ０５Ｈ １／００ − １／５４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

チャンバー本体（１１０）と、
チャンバー本体（１１０）の上に配置され、チャンバー本体（１１０）内の処理容積（１２７）を囲むチャンバー蓋（１２０）と、
処理容積（１２７）内に配置された基板支持体（１１６）と、
チャンバー蓋（１２０）上に配置された蓋ヒーターアセンブリ（１９０）であって、蓋ヒーターアセンブリ（１９０）は、
内側開口部（１９４）を画定する平面リング形状を有する熱伝導性ベース（１９２）と、
熱伝導性ベース（１９２）上に配置された発熱体（１９８）と、
熱伝導性ベース（１９２）の内側開口部（１９４）全域に亘って配置され、複数の冷却孔（１９５、１９６）が貫通して形成された断熱センターコア（１９３）とを含む蓋ヒーターアセンブリ（１９０）と、
チャンバー蓋（１２０）を介して処理容積（１２７）内でガスにＲＦ電力を結合させるように構成され、断熱センターコア（１９３）の上方かつ発熱体（１９８）よりも内側に、断熱センターコア（１９３）から離間して配置されたコイルアセンブリ（１１２）を含むプラズマ処理装置（１００）。

【請求項2】

蓋ヒーターアセンブリ（１９０）は、発熱体（１９８）の上に、熱伝導性ベース（１９２）と同じ平面リング形状を有するＲＦシールド（１９９）を含む、請求項１記載のプラズマ処理装置（１００）。

【請求項3】

蓋ヒーターアセンブリ（１９０）は、発熱体（１９８）の上に断熱材（１９１）を含む、請求項１記載のプラズマ処理装置（１００）。

【請求項4】

蓋ヒーターアセンブリ（１９０）は、ＲＦシールド（１９９）の上に断熱材（１９１）を含む、請求項２記載のプラズマ処理装置（１００）。

【請求項5】

断熱センターコア（１９３）は、ＲＦ透過材料から形成される、請求項１〜４のいずれか１項記載のプラズマ処理装置（１００）。

【請求項6】

複数の冷却孔（１９５、１９６）は、熱伝導性ベース（１９２）の中心に対して、熱伝導性ベース（１９２）の近くにより多くの開口面積を有する、請求項５記載のプラズマ処理装置（１００）。

【請求項7】

複数の冷却孔（１９５、１９６）は、
断熱センターコア（１９３）の中央領域近傍に位置する複数の内孔（１９６）と、
断熱センターコア（１９３）の外側領域近傍に位置する複数の外孔（１９５）を含み、複数の内孔（１９６）は複数の外孔（１９５）よりも小さい、請求項５又は６記載のプラズマ処理装置（１００）。

【請求項8】

ＲＦシールド（１９９ａ）は、ギャップ（１９９ｂ）が一部に形成された平面リングである、請求項１〜７のいずれか１項記載のプラズマ処理装置（１００）。

【請求項9】

ＲＦシールド（１９９ａ）は、アルミニウムから形成されている、請求項８記載のプラズマ処理装置（１００）。

【請求項10】

ＲＦシールド（１９９、１９９ａ）は、発熱体（１９８）と接地導体が、発熱体（１９８）の近くでプラズマを点火させ維持するための一対の容量性電極を形成することを可能にする、請求項１〜９のいずれか１項記載のプラズマ処理装置（１００）。

【請求項11】

熱伝導性ベース（１９２）は電気伝導性であり、発熱体（１９８）は、電気絶縁体（１９８ｂ）内に埋め込まれた抵抗要素（１９８ａ）を含み、プラズマ処理装置（１００）は、熱伝導性ベース（１９２）とプラズマ処理装置（１００）内の接地導体が、プラズマを点火させ維持するための一対の容量性電極を形成することを可能にする、請求項１〜９のいずれか１項記載のプラズマ処理装置（１００）。

【発明の詳細な説明】

【背景】

【0001】

（分野）
本発明の実施形態は、概して、半導体基板処理システムに関する。より具体的には、本発明は、プラズマ処理システム用の蓋ヒーターアセンブリに関する。

【0002】

（背景）
集積回路の製造では、基板内で一貫した結果を達成するためだけではなく、基板から基板への再現性のある結果を得るために、様々なプロセスパラメータの正確な制御が必要とされる。半導体デバイスを形成するための構造の幾何学的制限は、技術の限界に押し付けられているので、厳しい公差及び精密なプロセス制御が、製造の成功には不可欠である。しかしながら、微細化とともに、正確なクリティカルディメンジョン及びエッチングプロセスの制御はますます困難になっている。

【0003】

多くの半導体デバイスは、プラズマの存在下で処理される。プラズマが基板上に均一に配置されていない場合、処理結果もまた、不均一となる可能性がある。様々な要因がプラズマの均一性に影響を及ぼす可能性がある。例えば、処理中にプラズマチャンバーの蓋を加熱する電気的手段を用いたヒーターは、プラズマの不均一性に寄与する可能性がある。ヒーター内の任意の接地された金属部品は、ＲＦ電源からチャンバーへと伝達される電力を弱める可能性がある。ヒーター内の電気加熱回路は、チャンバー内へ伝達される電力に影響を与えるように局所的に作用する可能性がある。加熱時のいかなる不均一性も、処理中において、堆積を増加させ、不要な粒子を生み出す可能性がある。

【0004】

図１は、ヒーター１３を備えた従来のプラズマ処理チャンバー１０を概略的に記載している。プラズマ処理チャンバー１０は、内部で基板１２を処理するための処理容積１５を画定するチャンバー本体を含む。１以上のコイル１５、１６が、チャンバー本体１１のチャンバー蓋１８の上に配置されている。コイル１５、１６は、処理中に処理容積１５内でプラズマ１７を点火し、維持する。電気発熱体１４を含むヒーター１３は、チャンバー蓋１８を加熱するように構成され、チャンバー蓋１８とコイル１５、１６の間に配置されている。ヒーター１３のいずれの金属部品も、チャンバー本体１１と同様に、接地されている。接地された部品は、コイル１５、１６からプラズマ１７へ伝送される電力を低減する。電気発熱体１４は、コイル１５、１６の見通し線内に位置しているので、電気発熱体１４は、コイル１５、１６と、プラズマ１７との間の電力伝達に干渉する。電気発熱体１４に近いチャンバー蓋１８の領域は、電気発熱体１４から遠い領域よりも、最大で摂氏１０度温度が高い場合がある。チャンバー蓋１８の温度不均一性は、プロセスの不均一性と粒子汚染をもたらす可能性のあるプラズマ１７の均一性に直接影響を与える。

【0005】

従来のプラズマ処理チャンバーは、より大きなクリティカルディメンジョンでロバスト（堅牢）な実行装置であることが証明されているが、プラズマの均一性を制御するための既存の技術は、プラズマの均一性の改善が、次世代のサブミクロン構造（例えば、約５５ナノメートル又はそれを超えたクリティカルディメンジョンを有する構造）の製造の成功に貢献すると思われる１つの領域である。

【0006】

本発明者らは、処理チャンバーの蓋の温度を制御するために利用されるヒーターの設計の改善が、プラズマの均一性と点火、及びＲＦ電力の効率的な結合に有益な効果を有していることを発見した。

【概要】

【0007】

本発明の実施形態は、概して、プラズマ処理チャンバー用の蓋ヒーターを提供する。他の実施形態は、プラズマ処理チャンバーの蓋の温度を制御するための方法及び装置を提供する。本方法及び装置は、プラズマ処理チャンバー内のプラズマ位置の位置制御を高め、ＲＦ電源と処理チャンバー内のプラズマとの間の結合を向上させる。本発明の実施形態は、プラズマ位置の制御が望まれるアプリケーションの中でも特に、エッチング、成膜、インプラント（注入）、及び熱処理システムで利用することができる。

【0008】

一実施形態では、熱伝導性ベースを含む蓋ヒーターアセンブリが提供される。熱伝導性ベースは、内側開口部を画定する平面リング形状を有している。また、蓋ヒーターアセンブリは、熱伝導性ベース上に配置された発熱体と、熱伝導性ベースの内側開口部全域に亘って配置された断熱センターコアを更に含む。

【0009】

別の一実施形態では、チャンバー本体と、チャンバー本体の処理容積を囲むチャンバー蓋と、処理容積内に配置された基板支持体と、チャンバー蓋を介して処理容積内でガスにＲＦ電力を結合させるように構成されたチャンバー蓋の上方に配置されたコイルアセンブリを含むプラズマ処理チャンバーが提供される。プラズマ処理チャンバーは、チャンバーの蓋に結合された蓋ヒーターアセンブリを更に含む。蓋ヒーターアセンブリは、内側開口部を有する加熱リングと、加熱リングの内側開口部全域に亘って配置された断熱センターコアを含む。内側開口部の直径はコイルアセンブリよりも少なくとも大きく、加熱リングとコイルアセンブリは、コイルアセンブリの磁場が実質的に内側開口部の内側に向けられるように配置されている

【0010】

更に別の一実施形態では、内側開口部を画定する平面リング形状を有する熱伝導性ベースと、熱伝導性ベース上に配置された発熱体を含む蓋ヒーターアセンブリが提供される。蓋ヒーターアセンブリは、発熱体の上に配置されたＲＦシールドを更に含む。ＲＦシールドは、ギャップを有する平面リングであり、ギャップは、抵抗発熱体が誘導ヒーターと抵抗ヒーターの両方として機能するように、アンテナ近くに供給されるＲＦ電力から発熱体がＲＦホットとなることを可能にする。

【0011】

更に別の一実施形態では、チャンバーの蓋に結合された熱伝導性リングを加熱することにより、チャンバーの蓋を加熱する工程と、熱伝導性リングの開口部の内側に位置する断熱センターコアを使用して、チャンバー蓋からの熱損失を防止する工程を含むプラズマ処理方法が提供される。本方法は、チャンバー蓋の下の処理容積に処理ガスを向ける工程と、チャンバーの蓋の上方に位置するコイルアセンブリを用いてプラズマを点火する工程を更に含む。コイルアセンブリの磁場は、実質的に熱伝導性リングの内側にある。

【図面の簡単な説明】

【0012】

本発明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発明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、添付図面は本発明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されていると解釈されるべきではなく、本発明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。

【図1】チャンバー蓋を加熱するためのヒーターを備える従来のプラズマ処理チャンバーの概略断面図である。

【図2】本発明の一実施形態に係るプラズマ処理チャンバーの概略断面図である。

【図3】図２のプラズマ処理チャンバーの蓋ヒーターアセンブリの組立分解等角図である。

【図4】本発明の一実施形態に係るプラズマ処理チャンバーの部分断面図である。

【図5】図３の蓋ヒーターの上面図である。

【図6】本発明の一実施形態に係るヒーターアセンブリの上面斜視図である。

【0013】

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】

【0014】

図２は、本発明の蓋ヒーターアセンブリ１９０の一実施形態を有する典型的なプラズマ処理チャンバー１００の模式図を示す。プラズマ処理チャンバー１００の特定の実施形態が、エッチングリアクタとして図２に示されているが、蓋ヒーターアセンブリ１９０は、特に、化学蒸着チャンバー、物理蒸着チャンバー、注入チャンバー、窒化チャンバー、プラズマアニールチャンバー、プラズマ処理チャンバー、及びアッシングチャンバーを含む他の種類のプラズマ処理チャンバーで有益に利用することができることが理解される。したがって、図２のプラズマ処理チャンバーの実施形態は、例示的な目的のために提供されており、発明の範囲を限定するために使用されるべきではない。

【0015】

プラズマ処理チャンバー１００は、概して、チャンバー本体１１０、ガスパネル１３８、及びコントローラ１４０を含む。チャンバー本体１１０は、処理容積１２７を取り囲む底部１２８、側壁１３０、及び蓋１２０を含む。側壁１３０及び底部１２８は、ステンレス鋼やアルミニウム等の伝導性材料から製造される。蓋１２０は、アルミニウム、ステンレス鋼、セラミックス、又は他の適切な材料から製造することができる。

【0016】

ガスパネル１３８からの処理ガスは、シャワーヘッド及び／又は１以上のノズルを介して、チャンバー本体１１０の処理容積１２７に供給される。図２に示される実施形態では、プラズマ処理チャンバー１００は、チャンバー本体の側壁１３０に沿って配置された複数のノズル１３６と、蓋１２０の下に取り付けられた中央ノズル１３７を含む。中央ノズル１３７は、独立して制御可能な半径方向及び下向きのガス出口ポートを含んでもよい。

【0017】

コントローラ１４０は、中央処理装置（ＣＰＵ）１４４、メモリ１４２、及びサポート回路１４６を含む。コントローラ１４０は、プラズマ処理チャンバー１００のコンポーネントやチャンバー本体１１０内で実行される処理に連結され、これらを制御し、集積回路製造工場のデータベースとオプションのデータ交換を促進することができる。

【0018】

図示の実施形態では、蓋１２０は、実質的に平坦なセラミックス部材である。チャンバー本体１１０の他の実施形態は、他のタイプの天井（例えば、ドーム状の天井）を有することができる。蓋１２０の上方には、１以上の誘導コイル要素を含むアンテナ１１２が配置されている。図２に示される実施形態では、アンテナ１１は２つの同軸のコイル要素１１３、１１４を含む。しかしながら、コイル要素の他の構成及び組み合わせが考えられてもよい。アンテナ１１２は、第１整合ネットワーク１７０を介して、高周波（ＲＦ）プラズマ電源１１８に結合されている。プラズマ処理時には、アンテナ１１２は、電源１１８によって供給されるＲＦ電力で通電され、これによってチャンバー本体１１０の処理容積１２７内で処理ガスから形成されたプラズマ１０６を維持する。

【0019】

一実施形態では、基板台座アセンブリ１１６は、処理容積１２７内に配置されている。基板台座アセンブリ１１６は、取り付けアセンブリ１６２、ベースアセンブリ１１５、及び静電チャック１８８を含む。あるいはまた、一段高くなった正方形の表面を静電チャック１８８の代わりに用いてもよい。取り付けアセンブリ１６２は、ベースアセンブリ１１５をチャンバー本体１１０の底部１２８に結合する。

【0020】

静電チャック１８８は、一般的にセラミックス又は類似の誘電体材料から形成され、少なくとも１つのクランプ電極を含む。一実施形態では、静電チャック１８８は、第２整合ネットワーク１２４を介して基板バイアス電源１２２に結合される少なくとも１つのＲＦ電極１８６を含むことができる。静電チャック１８８は、オプションで１以上の基板ヒーターを含むことができる。一実施形態では、加熱電源１３２に接続された同心ヒーター１８４Ａ、１８４Ｂとして図示される２つの同心で独立制御可能な抵抗ヒーターを使用して、基板１５０の端部から中心までの温度プロファイルを制御する。

【0021】

静電チャック１８８は、チャックの基板支持面内に形成され、熱伝達（又は裏面）ガスの供給源１４８に流体結合された複数のガス通路（溝等、図示せず）を更に含むことができる。動作時には、裏面ガス（例えば、ヘリウム（Ｈｅ））がガス流路内に制御された圧力で供給され、これによって静電チャック１８８と基板１５０との間の熱伝達を向上させる。従来、静電チャックの少なくとも基板支持面には、基板を処理する時に使用される化学薬品及び温度に耐えるコーティングが施されている。

【0022】

ベースアセンブリ１１５は、一般的にアルミニウム又は他の金属材料から形成される。ベースアセンブリ１１５は、加熱又は冷却液の供給源１８２に結合された１以上の冷却通路を含む。少なくとも１種の気体（特に、フロン、ヘリウム、又は窒素等）、あるいは液体（特に、水又は油等）が可能である熱伝導流体が、ベースアセンブリ１１５の温度を制御するように通路を通って供給源１８２によって供給され、これによってベースアセンブリ１１５を加熱又は冷却し、これによって処理中にベースアセンブリ１１５上に配置された基板１５０の温度を部分的に制御する。

【0023】

台座アセンブリ１１６、したがって基板１５０の温度は、複数のセンサ（図２には図示せず）を使用して監視されている。台座アセンブリ１１６を介したセンサのルーティングを更に後述する。温度センサ（例えば、光ファイバ温度センサ）がコントローラ１４０に結合され、これによって台座アセンブリ１１６の温度プロファイルを示す計量値を提供する。

【0024】

蓋１２０の温度は、蓋ヒーターアセンブリ１９０によって制御される。蓋１２０がセラミックス材料から製造される実施形態では、蓋ヒーターアセンブリ１９０は、蓋１２０の外面に付着させる又はクランプすることができる。蓋ヒーターアセンブリ１９０は、蓋１２０の上面１２０ａに直接接触することによって熱エネルギーを供給するように構成される。一実施形態では、蓋１２０の温度を監視するために、１以上のセンサ１２３を使用することができ、蓋１２０の温度を制御する蓋ヒーターアセンブリ１９０を調整するために、コントローラ１４０を使用することができる。

【0025】

図３は、本発明の一実施形態に係る蓋ヒーターアセンブリ１９０の組立分解等角図である。図４は、蓋ヒーターアセンブリ１９０の詳細を示すプラズマ処理チャンバー１００の部分断面図である。

【0026】

蓋ヒーターアセンブリ１９０は、中央開口部１９４を有する加熱リング１８９と、加熱リング１８９の中央開口部全域に亘って配置された断熱センターコア１９３を含む。断熱センターコア１９３は、慣例により蓋１２０からの熱損失を制御するために配置されている。一実施形態では、断熱センターコア１９３の外側の側壁１９３_ＯＷは、加熱リング１８９の内側の側壁１９２_ＩＷに直接接触する。断熱センターコア１９３は、蓋１２０に結合され、加熱リング１８９の内側の領域における熱損失の割合を制御することによって、蓋１２０の全域に亘って実質的に均一な温度を維持するように構成される。一実施形態では、断熱センターコア１９３は、略円盤形状を有しており、（図４に示される）下面１９３Ｉは、蓋１２０の上面１２０ａに付けられている。

【0027】

図２に示されるように、加熱リングの中央開口部１９４は、加熱リング１８９がアンテナ１１２の見通し線の外側になるのに十分な大きさの直径Ｄを有する。その結果、アンテナ１１２からのＲＦ電力は、プラズマ１０６と結合するために加熱リング１８９と交差する必要はない。

【0028】

加熱リング１８９は、中央開口部１９４を有する伝導性ベース１９２と、伝導性ベース１９２を加熱するように構成された電気発熱体１９８と、電気発熱体１９８上に配置された断熱材１９１を含む。伝導性ベース１９２と、電気発熱体１９８と、断熱材１９１は、垂直に積み重ねられている。一実施形態では、加熱リング１８９は、断熱材１９１と発熱体１９８との間に配置されたＲＦシールド１９９も含む。

【0029】

伝導性ベース１９２は、平面リング状に形成されている。伝導性ベース１９２は、蓋１２０と嵌合するように、構造的及び幾何学的形状と均一加熱面を提供する。伝導性ベース１９２は、熱伝導性である。伝導性ベース１９２は、一般的に、電気発熱体１９８と蓋１２０との間に均一な熱伝達を提供するのに十分な質量を有する。伝導性ベース１９２は、電気伝導性であることもできる。一実施形態では、伝導性ベース１９２は、良好な熱伝達特性を有する金属材料（例えば、アルミニウム等）から製造される。

【0030】

電気発熱体１９８は、一般的に、電気絶縁体１９８ｂ内に埋め込まれた抵抗要素１９８ａを含む。抵抗要素１９８ａは、電源１７８に結合されている。一実施形態では、電源１７８はＡＣ電源である。電源１７８は、蓋ヒーターアセンブリ１９０に供給される電力を調整するコントローラ１４０に接続することができる。

【0031】

断熱材１９１は、電気発熱体１９８の上面に、又はＲＦシールド１９９が存在する場合は、ＲＦシールド１９９の上面に付着している。断熱材１９１は、加熱リング１８９内で均一な温度を維持するように構成される。断熱材１９１は、蓋ヒーターアセンブリ１９０が高温の間に不用意にも触れたときに受ける可能性のある火傷からの保護を提供する。断熱材１９１は、一般的には、高温エラストマー（例えば、シリコーン又は他の高温フォーム）等のＲＦ磁場及び電場にほとんど影響を与えない材料から製造される。

【0032】

ＲＦシールド１９９は、アンテナ１１２によって生成される磁力線及び電気力線の向きに抵抗要素１９８ａが影響を及ぼすことを実質的に防ぐ。あるいはまた、図６を用いて以下で説明されるように、プラズマ点火を強化するために、ＲＦシールド１９９を使用することができる。ＲＦシールド１９９は、一般的に、金属材料（アルミニウム等）から製造される。ＲＦシールド１９９は、アルミニウム箔又はアルミニウム板であることが可能である。

【0033】

断熱センターコア１９３は、加熱リング１８９の中央開口部１９４の内側に配置された円盤状本体である。断熱センターコア１９３の外径は、プラズマ生成中にアンテナ１１２の見通し線を覆うのに十分大きい。断熱センターコア１９３はＲＦ透過性であり、これによって蓋ヒーターアセンブリ１９０は、アンテナ１１２とプラズマ１０６との間の結合を妨害することなく蓋１２０の均一加熱を提供することができる。

【0034】

図５は、断熱材１９１又はＲＦシールド１９９の無い蓋ヒーターアセンブリ１９０の上面図である。図５に示されるように、断熱センターコア１９３は、外側領域１９５ａ内に亘って形成された複数の外側貫通孔１９５と、中央領域１９６ａに亘って形成された複数の貫通孔１９６を有する。外側貫通孔１９５及び内側貫通孔１９６は、蓋１２０の放射冷却を制御するように構成されている。外側貫通孔１９５は、内側貫通孔１９６よりも直径が大きく、これによって断熱センターコア１９３の中央領域１９６ａ近くよりも、断熱センターコア１９３の外側領域１９５ａ近くに、より多くの冷却を提供する。外側領域１９５ａは、中央領域１９６ａよりも加熱リング１８９に近いため、外側貫通孔１９６を介してより多くの放射冷却が起こり、これによって加熱リング１８９の近くのより熱い蓋温度を補償し、これによって蓋内でのより均一な温度プロファイルを可能にする。図５に示される一実施形態では、外側貫通孔１９５は外側領域１９５ａ内に円形パターンで形成され、内側貫通孔１９６は中央領域１９６ａ内に円形パターンで形成されている。しかしながら、蓋１２０内の均一な温度プロファイルを得るために、他のパターンの冷却孔及び他の形状の冷却孔を使用してもよい。例えば、外側貫通孔１９６は、内側貫通孔１９６を含む中央領域よりも大きな開口面積を有するように配置してもよい。

【0035】

一実施形態では、断熱センターコア１９３を貫通して中心孔１９７を形成することができ、これによって（図２に図示されている）センターノズル１３７は、コア１９３を貫通して延び、ガス供給源に接続できる。

【0036】

断熱センターコア１９３は、一般的に、ＲＦ透過性、断熱性、クリーンルーム適応性、耐薬品性、難燃性のある材料から形成されている。一実施形態では、断熱センターコア１９３は、高温エラストマー（発泡シリコーン又は他の高温フォーム等）から形成することができる。

【0037】

動作時には、加熱リング１８９は、電源１７８からの電力によって加熱される。その後、加熱リング１８９は、蓋１２０と接触する伝導性ベース１９２の部分を介して伝導することによって蓋１２０を加熱する。断熱センターコア１９３は、蓋１２０からの熱損失を制御する。断熱センターコア１９３の断熱と、貫通孔１９５、１９６の分布の組み合わせによって、実質的に均一な温度プロファイルを蓋１２０の全面に亘って得ることができる。一実施形態では、蓋１２０内の温度を監視するためにセンサ１２３を使用することができ、所望の温度及び／又は均一性を達成するように蓋ヒーターアセンブリ１９０を調整するためにコントローラ１４０を使用することができる。プラズマ１０６を点火及び／又は維持している間、アンテナ１１２の磁場１１２ａは、発熱体１９８ａ又は伝導性ベース１９２によって妨げられることなく、断熱センターコア１９３及び蓋１２０を貫通する。

【0038】

本発明の別の一実施形態では、リングヒーター及び断熱センターコアを備えた蓋ヒーターアセンブリは、加熱に加えて、プラズマの維持及び／又は点火を助長するために使用することができる。

【0039】

図６は、本発明の一実施形態に係る蓋ヒーターアセンブリ６００の上部斜視図である。蓋ヒーターアセンブリ６００は、加熱リング６０２と、オプションで断熱センターコア１９３を含む。加熱リング６０２は、抵抗発熱体と、ＲＦシールド１９９ａと、オプションで断熱材とを有する伝導性ベース１９２を含む。ＲＦシールド１９９と同様に、ＲＦシールド１９９ａは、電気発熱体１９８を覆うためにリング形状を有している。しかしながら、ＲＦシールド１９９ａは、ギャップ１９９ｂを有している。ギャップ１９９ｂは、伝導体１９２がＲＦホットになることを可能にする。ＲＦ電力は、ＲＦシールド１９９ａ内に渦電流を発生させ、これによってシールド１９９ａは誘導ヒーターとして機能し、一方、伝導体１９２は抵抗ヒーターと、蓋ヒーターアセンブリ６００の下方でチャンバー内のガスにＲＦ電力を結合させるためのアンテナの両方として機能する。ＲＦシールド１９９ａからの誘導加熱は、電気発熱体１９８からの抵抗加熱の他に追加の加熱を提供し、これによってチャンバー蓋を抵抗加熱するのに必要な電力を低減する。

【0040】

導電体１９２に供給されるＲＦ電力は、容量結合プラズマ発生用のＲＦ供給源として機能することができる。導電体１９２と、処理チャンバー内のＲＦ接地導体は、容量結合プラズマ源の２つの電極となる。プラズマ点火が困難となる可能性のある場合に、容量結合プラズマの機能は、低電力レベル及び／又は低ガス濃度レベルでのプラズマ処理のためには特に有益である。例えば、フォトリソグラフィ用マスクの製造中に、クロムエッチングは通常低電力レベル（例えば５００Ｗ未満、例えば２５０Ｗ程度）で実行される。クロムエッチングで使用する処理ガス（ＳＦ_６等）は、プラズマを点火して維持することが困難である。ＳＦ_６が高濃度に希釈された場合、例えば、Ｈｅによって体積で約１：３０の比率で希釈されたＳＦ_６は、更により困難である。ＲＦシールド１９９ａからの追加的の容量結合は、低電力レベル又は低ガス濃度レベルでプラズマを点火することをより容易にする。

【0041】

蓋ヒーターアセンブリ６００は、加熱リング６０２の下方にノズルが位置するプラズマ処理チャンバーでのプラズマ点火に適している。例えば、処理チャンバー内にガスを向けるようにノズル１３６が位置している、図２に図示された処理チャンバー２００等である。ＲＦシールド１９９ａは、追加のＲＦ結合及び／又は加熱を可能にする。

【0042】

ＲＦシールド１９９ａは、一般的には、金属材料（アルミニウム等）から製造される。ＲＦシールド１９９ａは、アルミ箔又はアルミ板であってもよい。一実施形態では、ＲＦシールド１９９ａは、約０．０６２インチの厚さを有するアルミニウムシートから形成可能である。

【0043】

本発明の実施形態は、従来の外部チャンバー蓋ヒーターに比べていくつかの利点を提供する。抵抗発熱体と蓋ヒーターの伝導性部品が、ＲＦコイルの見通し線の外側に位置しているので、本発明の実施形態は、ＲＦ電力とプラズマ間の干渉を低減する。したがって、プラズマの均一性が改善された。本発明の実施形態はまた、断熱センターコアでチャンバー蓋を実質的に覆うことによって、対流からの熱損失を低減する。本発明の実施形態はまた、抵抗ヒーター上に間隔をあけたＲＦシールドを使用することによって、更なる加熱と結合を提供し、これはプラズマプロセスでＳＦ_６等の維持するのが難しいガスの使用を可能にする。

【0044】

上記は本発明の実施形態を対象としているが、本発明の他の及び更なる実施形態は本発明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。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】