特許 6100691 高純度アルミニウムコーティングの硬質陽極酸化処理

(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】6100691

(24)【登録日】2017年3月3日

(45)【発行日】2017年3月22日

(54)【発明の名称】高純度アルミニウムコーティングの硬質陽極酸化処理

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20170313BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20170313BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20170313BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/302 101G

   H01L21/205

   H05H1/46 A

【請求項の数】9

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-536634(P2013-536634)

(86)(22)【出願日】2011年9月30日

(65)【公表番号】特表2013-542612(P2013-542612A)

(43)【公表日】2013年11月21日

(86)【国際出願番号】US2011054225

(87)【国際公開番号】WO2012057963

(87)【国際公開日】20120503

【審査請求日】2014年9月30日

(31)【優先権主張番号】61/407,901

(32)【優先日】2010年10月28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 ヒロシ

(72)【発明者】

【氏名】コク レネー マルガリテ

【審査官】 溝本 安展

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−３１９５７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５２２９８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１７８７９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２１７１９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１４１１８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−３０３４４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０８６１８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｈ０５Ｈ １／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アルミニウム本体であって、前記本体の外面上に研磨されたアルミニウムコーティングを配置したアルミニウム本体と、
前記アルミニウムコーティング上に配置された硬質陽極酸化コーティングを含み、研磨されたアルミニウムコーティングは、０．２０３２μｍＲａ又はより平滑な仕上げ面に研磨されている、プラズマ処理装置内で使用するためのチャンバコンポーネント。

【請求項2】

研磨されたアルミニウムコーティングは、高純度アルミニウムの層を含む請求項１記載のチャンバコンポーネント。

【請求項3】

基板を支持するように適合された基板台座部を有するプラズマ処理チャンバ内で使用するための装置であって、
貫通して形成され、プラズマの荷電種及び中性種の空間分布を制御するように構成された複数の開口部を有するプレートであって、前記プレートは、前記プレートの外面上に配置されたアルミニウムの研磨層と、前記アルミニウム層上に配置された硬質陽極酸化コーティングを有し、前記アルミニウム層は、０．２０３２μｍＲａ又はより平滑な仕上げ面に研磨されているプレートを含む装置。

【請求項4】

台座部の上方でプレートを支持する複数の支持脚部を含む請求項３記載の装置。

【請求項5】

アルミニウムの研磨層は、高純度アルミニウムの層を含む請求項３記載の装置。

【請求項6】

プラズマ処理環境内で使用するためのチャンバコンポーネントの製造方法であって、
アルミニウムからチャンバコンポーネントの本体を形成する工程と、
本体の表面を研磨する工程と、
本体上にアルミニウムの層を堆積させる工程と、
アルミニウム層の表面を研磨する工程であって、アルミニウム層の表面を研磨する工程は、０．２０３２μｍＲａ又はより平滑な仕上げ面にアルミニウム層の表面を研磨する工程を含む工程と、
アルミニウム層を硬質陽極酸化処理する工程を含む方法。

【請求項7】

アルミニウム層の表面を研磨する工程は、アルミニウム層の表面を非機械的に研磨する工程を含む請求項６記載の方法。

【請求項8】

アルミニウムの層を堆積させる工程は、電着又はイオン蒸着（ＩＶＤ）法の少なくとも１つを用いてアルミニウムの層を堆積させる工程を含む請求項６記載の方法。

【請求項9】

非堆積材料によって硬質陽極酸化層を機械的にクリーニングする工程を含む請求項６記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【背景】

【0001】

（分野）
本開示は、概して、プラズマ処理チャンバ装置内で使用するためのツール及びコンポーネントに関する。より具体的には、本開示は、腐食性のプラズマ環境に対して耐性のあるプラズマ処理チャンバコンポーネントの製造方法に関する。

【0002】

（従来技術の説明）
半導体処理には、多くの異なる化学的及び物理的プロセスが含まれ、これによって微細な集積回路が基板上に作られる。集積回路を構成する材料の層は、化学蒸着、物理蒸着、エピタキシャル成長等によって作られる。材料の層のいくつかは、フォトレジストマスク及びウェット又はドライエッチング技術を用いてパターニングされる。集積回路を形成するために利用される基板は、シリコン、ガリウムヒ素、リン化インジウム、ガラス、又は他の適切な材料が可能である。

【0003】

典型的な半導体処理チャンバは、処理ゾーンを画定するチャンバ本体と、ガス供給源から処理ゾーン内にガスを供給するように適合されたガス分配アセンブリと、ガス励起装置（例えば、基板支持アセンブリ上に配置された基板を処理するための処理ガスを励起するために利用されるプラズマ発生装置）と、ガス排気装置を含む。プラズマ処理中に、励起ガスは、しばしば、処理チャンバコンポーネント（例えば、処理中に基板を保持する静電チャック）の露出部分をエッチングし、侵食するイオン及び反応性の高い種から構成される。また、処理の副生成物が、しばしばチャンバコンポーネント上に堆積し、反応性の高いフッ素によって定期的にクリーニングしなければならない。チャンバ本体内から処理副生成物を除去するために使用されるインサイチュー（ｉｎ−ｓｉｔｕ）クリーニングの手順は、処理チャンバコンポーネントの品質を悪化させる可能性がある。処理中及びクリーニング中における反応種からの攻撃は、チャンバコンポーネントの寿命を減らし、サービス（修理）の頻度を増やす。また、チャンバコンポーネントの侵食された部分からの薄片は、基板処理中の粒子汚染の源となる可能性がある。このように、チャンバコンポーネントは、多くの処理サイクルの後に、そして基板処理中に一貫性のない又は望ましくない特性を提供する前に交換しなければならない。従って、チャンバコンポーネントの耐プラズマ性を促進させることが、処理チャンバの寿命を増加させ、チャンバのダウンタイムを削減し、メンテナンス頻度を低減し、基板の歩留まりを改善するために望ましい。

【0004】

従来、処理チャンバ表面は、腐食性の処理環境からの保護の程度を提供するために陽極酸化（アルマイト）処理される場合がある。あるいはまた、誘電体及び／又はセラミックス層（例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、又は炭化ケイ素（ＳｉＣ）等）が、コンポーネントの表面上にコーティング及び／又は形成され、これによってチャンバコンポーネントの表面保護を促進することができる。保護層をコーティングするために利用されるいくつかの従来の方法は、物理蒸着（ＰＶＤ）法、化学蒸着（ＣＶＤ）法、スパッタリング法、プラズマ溶射法、エアロゾルデポジション（ＡＤ）法等を含む。従来のコーティング技術は、典型的には、コンポーネントの表面上に所望量の材料をスパッタリング、堆積、又は放出するのに十分な熱エネルギーを提供するために、実質的に高い温度を使用する。しかしながら、高温処理は、表面性状を悪化させるか、又はコーティング面の微細構造を悪化させ、これによって昇温に起因する均一性の悪い及び／又は表面クラックを有するコーティング層をもたらす可能性がある。更に、コーティング層又は下地面がマイクロクラックを有する場合や、コーティングが均一に施されていない場合は、コンポーネント表面は、時間の経過とともに悪化し、最終的に下地のコンポーネント表面を腐食性のプラズマの攻撃に曝露させる可能性がある。

【0005】

従って、処理チャンバの環境に対してより耐性をもつチャンバコンポーネントを形成するための改良された方法が必要とされている。

【概要】

【0006】

本開示の実施形態は、プラズマ処理チャンバ装置内で使用するためのチャンバコンポーネントを提供する。本開示の一実施形態によれば、アルミニウム本体であって、前記本体の外面上に研磨されたアルミニウムコーティングを配置したアルミニウム本体と、前記アルミニウムコーティング上に配置された硬質陽極酸化コーティングを含み、研磨されたアルミニウムコーティングは、８Ｒａ又はより滑らかな仕上げ面に研磨されているチャンバコンポーネントが提供される。

【0007】

本開示の別の一実施形態では、基板を支持するように適合された基板台座部を有する、プラズマ処理チャンバ内で使用するための装置が提供される。装置は、概して、貫通して形成され、プラズマの荷電種及び中性種の空間分布を制御するように構成された複数の開口部を有するプレートであって、前記プレートは、前記プレートの外面上に配置されたアルミニウムの研磨層と、前記アルミニウム層上に配置された硬質陽極酸化コーティングを有し、前記アルミニウム層は、８Ｒａ又はより滑らかな仕上げ面に研磨されているプレートを含む。

【0008】

本開示の一実施形態では、プラズマ処理チャンバコンポーネントの製造方法は、アルミニウムからチャンバコンポーネントの本体を形成する工程と、本体の表面を研磨する工程と、本体上にアルミニウムの層を堆積させる工程と、アルミニウム層の表面を研磨する工程と、アルミニウム層を硬質陽極酸化処理する工程を含む。

【0009】

以下の図面に図示される以下の詳細な説明を読んだ後で、当業者は本開示の更なる実施形態を当然理解するだろう。

【図面の簡単な説明】

【0010】

本発明の開示内容は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を考慮することによって容易に理解することができる。

【図1】本開示の一実施形態に係るコーティングを有するチャンバコンポーネントの断面図を示す。

【図2】図１のチャンバコンポーネントの製造方法の一実施形態のフロー図を示す。

【図3】図１のチャンバコンポーネント、具体的には、プラズマスクリーンの代替実施形態の斜視図を示す。

【図4】図１のチャンバコンポーネントを用いた処理チャンバを示す。

【0011】

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。一実施形態内で開示される要素を特別な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】

【0012】

図１は、処理チャンバ内で使用することができるプラズマ処理チャンバコンポーネント１００の一実施形態の断面図である。チャンバコンポーネント１００は、説明のために断面が矩形を有するように図１に示されているが、チャンバコンポーネント１００は、任意のチャンバ部分の形態をとることができ、チャンバ本体プラズマドア、カソードライナ、チャンバ蓋ガスリング、スロットルゲートバルブスプール、プラズマスクリーン、台座、基板支持アセンブリ、シャワーヘッド、ガスノズル等を含むが、これらに限定されない。チャンバコンポーネント１００は、使用時に処理チャンバ内でプラズマ環境に曝露される少なくとも１つの露出面１１４を有する。チャンバコンポーネント１００は、高純度アルミニウムのコンフォーマルアルミニウムコーティング１０６及びアルミニウムコーティング１０６の外面１１２上に配置された硬質陽極酸化コーティング１０４を有する本体１０２を含む。本体１０２は、本体１０２へのアルミニウムコーティング１０６の密着性を向上させる、本体１０２の外面１１０上に配置された（参照番号１０８として極細線で示される）接着層を、オプションとして含むことができる。

【0013】

アルミニウムコーティング１０６は、滑らかで亀裂のない外面１１２を作り出すと同時に、アルミニウム本体１０２の外面１１０に沿って欠陥を塞ぎ、埋める。硬質陽極酸化コーティング１０４が形成された外面１１２は実質的に欠陥が無いので、亀裂が形成され硬質陽極酸化コーティング１０４を通って伝播する開始部位は存在せず、比較的滑らかで欠陥の無い外面１１４をもたらす。アルミニウムコーティング１０６は、概して柔らかく、延性があり、高純度のアルミニウム材でできている。アルミニウムコーティング１０６は、概して金属間化合物が無く、加工による表面欠陥が無く（すなわち、それは加工されておらず）、残留応力が無い。アルミニウムコーティング１０６は、非機械的研磨（例えば、化学研磨等）を使用して研磨され、これによってアルミニウムコーティング１０６の外面１１２の表面純度を陽極酸化処理のために向上させる。一実施形態では、外面１１２は、１６ＲＭＳ又はより平滑（例えば、８ＲＭＳ以下）に研磨される。表面の不純物を除去し、均一な表面を確立するために研磨することによって、上層の硬質陽極酸化コーティング１０４の亀裂耐性が高まる。一般的に、アルミニウムコーティング１０６は、下地の本体１０２が、硬質陽極酸化処理によって影響されないような厚さを有する。一実施形態では、アルミニウムコーティング１０６は、少なくとも０．００２インチ（例えば、０．００３インチ）の厚さを有することができる。

【0014】

オプションとして、外面１１０上に配置された接着層１０８は、チャンバコンポーネント１００へのアルミニウムコーティング１０６の密着性を向上させることができる。接着層１０８は更に、不純物が本体１０２からアルミニウムコーティング１０６内へと移動することに対する、本体１０２とアルミニウムコーティング１０６の間のバリア層として作用することができる。一実施形態では、接着層１０８は、薄いニッケルフラッシュ層である。

【0015】

陽極酸化コーティング１０４は、アルミニウムコーティング１０６及び本体１０２を覆い、カプセル化し、処理チャンバのプラズマ環境に曝露される表面１１４を形成する。陽極酸化コーティング１０４は、一般的に処理容積内で見出される腐食性要素に抵抗し、チャンバコンポーネントを品質低下及び摩耗から保護する。特定の一実施形態では、陽極酸化コーティング１０４は、０．００２インチ±０．０００５インチの厚さを有する。別の一実施例では、陽極酸化コーティング１０４は、約０．００１５インチ±０．０００２インチの厚さを有する。

【0016】

図２は、図１に示されるチャンバコンポーネントを製造するために使用可能な方法２００の一実施形態のフロー図を示す。上述したように、方法２００は、特に、基板支持アセンブリ、シャワーヘッド、ノズル、プラズマスクリーンを含む任意の適切なチャンバコンポーネントに対して容易に適合させることができる。

【0017】

方法２００は、アルミニウムから本体１０２を形成することによって、ブロック２０２で始まる。一実施形態では、本体１０２は、ベースアルミニウム（例えば、６０６１−Ｔ６アルミニウム）で作られる。本明細書内に記載される方法２００を用いて製造されない従来のアルミニウムコンポーネントは、コンポーネントがプラズマ環境に曝露された後に、チャンバコンポーネント１００の表面上の亀裂やひび割れの形成につながる可能性のある信頼性の低い品質と不整合な表面構造を有する。このように、更なる処理は、以下で詳細に説明するように、堅牢で耐プラズマ性のあるコンポーネントを作るのに望ましい。

【0018】

ブロック２０４では、本体１０２の外面１１０が研磨され、これによって従来陽極酸化コーティングでの割れにつながっていた表面欠陥を低減する。なお、当業者は、本体１０２上の表面の亀裂やひび割れがより少ないことは、パーティクルの削減及び膜寿命の目的においてより重要であると見なすであろうことに留意されたい。外面１１０は、例えば、ＡＮＳＩ／ＡＳＭＥ Ｂ４６．１によって記載されるような、任意の適切な電解研磨又は機械的研磨方法又はプロセスを用いて研磨してもよい。一実施形態では、外面１１０は、８μｉｎ Ｒａ又はより平滑な仕上げ面に研磨することができる。

【0019】

ブロック２０６では、アルミコーティング１０６が、本体１０２の外面１１０上に堆積される。アルミニウムコーティング１０６は、種々の方法により製造することができる。一実施形態では、本体１０２の外面１１０上に高純度アルミニウム金属の層を電着することができる。別の一実施形態では、本体１０２の外面１１０上にアルミニウムコーティング１０６を堆積させるために、イオン蒸着（ＩＶＤ）プロセスを使用することができる。

【0020】

ブロック２０８では、外面１１２から表面の不純物を除去するために、アルミニウムコーティング１０６の外面１１２が研磨される。一実施形態では、表面上に見られる不純物を除去するために、非機械的研磨（例えば、化学研磨又は電解研磨）を使用して外面１１２を研磨してもよい。例えば、外面１１２は、８μｉｎ（０．２０３２μｍ）Ｒａ又はより平滑な仕上げ面に研磨することができる。この仕上げ工程は、有利なことに、チャンバコンポーネント１００が硬質陽極酸化処理された後に形成される亀裂やひび割れの可能性を低減する。

【0021】

ブロック２１０では、アルミニウムコーティング１０６の外面１１２が硬質陽極酸化処理され、これによってプラズマ処理チャンバ内の腐食性のプロセス環境からチャンバコンポーネントの下地金属を保護する陽極酸化コーティング１０４を形成する。アルミニウムコーティング１０６は、処理環境から適切に保護するのに十分な厚さを有するが、表面の亀裂やひび割れを悪化させるほど厚くはない陽極酸化コーティング１０４を形成するように陽極酸化処理を施すことができる。特定の一実施例では、陽極酸化コーティングは、０．００２インチ±０．０００５インチの厚さを有する。別の一実施例では、陽極酸化コーティング１０４は、約０．００１５インチの厚さを有する。

【0022】

オプションで、ブロック２１２において、チャンバコンポーネント１００は、陽極酸化コーティング１０４の露出面１１４上での強い汚れや遊離した粒子を除去するためにクリーニングすることができる。一実施形態では、チャンバコンポーネント１００は、非堆積材料（スコッチブライト等）で機械的にクリーニングして、これによって通常のポストクリーニングプロセスによってではなく、処理チャンバの動作中に放出される可能性のある大きな粒子又は軽く付着した物質を除去することができる。別の一実施形態では、チャンバコンポーネント１００は、チャンバコンポーネント１００の表面上の小さな残留物質を除去するのに十分な２４時間クリーニング処理を用いてクリーニングすることができる。

【0023】

高純度アルミニウムコーティングを硬質陽極酸化処理する方法２００は、チャンバコンポーネントの露出面内に亀裂やひび割れが形成されるのを防止する硬質陽極酸化の整合性を大幅に向上させる。硬質陽極酸化に対する塩酸テストは、８時間の曝露でベースのアルミニウムに浸透することが無ければ良いと考えられている。上記のような硬質陽極酸化を有する方法２００によって生成されたチャンバコンポーネントは、有利なことに、ベースのアルミニウム内へ浸透する前にかなり長い曝露を維持することができ、物理的な粒子をほとんどあるいは全く生成しない。また、高純度アルミニウムコーティング１０６によって、金属間化合物、表面欠陥、及び内部構造に関して、ベースのアルミニウム材料の特性は、それほど大きな問題とはならない。このように、硬質陽極酸化コーティング１０４の下のアルミニウムコーティング１０６によって、真空環境内で使用されるチャンバコンポーネントの製造時に、本体１０２用に多孔質材料（例えば、鋳造アルミニウム）を利用することができ、これによってこれらの要因が仕様を満たす上であまり重要ではなくなるため、製造歩留まりの増加が可能となる。

【0024】

図３は、方法２００を使用して製造することができるプラズマスクリーン３００として示されている例示的なチャンバコンポーネントの一実施形態を示している。プラズマスクリーン３００は、処理チャンバ内に配置された基板の表面全域に亘ってイオン及びラジカルを分配するために処理チャンバ内で使用される。図３に示されるように、プラズマスクリーン３００は、概して複数の開口部３１４が貫通して形成されたプレート３１２を含む。別の一実施形態では、プレート３１２は、スクリーン又はメッシュの開口領域が、開口部３１４によって提供される所望の開口領域に対応するスクリーン又はメッシュであることが可能である。あるいはまた、プレートと、スクリーン又はメッシュとの組み合わせも利用可能である。

【0025】

図３Ａは、プラズマスクリーン３００の断面図を示す。図示の実施形態では、プレート３１２は、チャンバコンポーネント１００を参照して上述したように、本体３０２の表面上に配置されたアルミニウムコーティング３０６及び陽極酸化コーティング３０４を有する本体３０２でできている。一実施形態では、本体３０２は、アルミニウム（例えば、６０６１−Ｔ６アルミニウム）又は任意の他の適切な材料で作ることができる。上述のように、アルミニウムコーティング３０６は、電着及びＩＶＤを含む様々な方法を用いて、本体３０２の外面上に堆積された高純度アルミニウムの層であることができる。一実施形態では、陽極酸化コーティング３０４は、プラズマ処理中にプラズマスクリーン３００で発生したイオンから本体３０２を保護する硬質陽極酸化層を含むことができる。なお、プラズマスクリーン３００の製造中に、開口部３１４及び（後述する）穴３１６は、開口部の整合性を維持するために、陽極酸化処理の前にマスクされてもよいことに留意されたい。

【0026】

図３に戻って、複数の開口部３１４は、プレート３１２の表面全域に亘って、大きさ、間隔、及び幾何学的配置が異なっていてもよい。開口部３１４の大きさは、一般的に０．０３インチ（０．０７ｃｍ）〜約３インチ（７．６２ｃｍ）の範囲にある。開口部３１４は、正方格子状に配置してもよい。開口部３１４は、プレート３１２の表面内で、約２％〜約９０％の開口領域を画定するように配置することができる。一実施形態では、１以上の開口部３１４は、約３０％の開口領域を画定する正方格子状に配置された約１／２インチ（１．２５ｃｍ）の直径の複数の穴を含む。他の大きさの穴又は様々な大きさの穴を利用して、他の幾何学的な又はランダムなパターンで穴を配置可能であることが理解される。穴の大きさ、形状、及びパターンは、処理チャンバ内で処理容積内の所望のイオン密度に応じて変化させることができる。例えば、容積内でのラジカル対イオンの密度比を増加させるためには、より多くの小径穴を使用することができる。他の状況において、容積内でのイオン対ラジカルの密度比を増加させるためには、多数のより大きな穴に、小さな穴をちりばめることができる。あるいはまた、容積内のイオン分布に合わせるように、プレート３１２の特定領域内に、より大きな穴を配置することができる。

【0027】

プラズマ処理チャンバ内に支持される基板に対して、プレート３１２を離間した関係に維持するために、プレート３１２は、プレート３１２から延びる複数の脚部３１０によって支持される。簡潔にするために、図３Ａには１つの脚部３１０が示されている。脚部３１０は、一般的にプレート３１２の外周の周りに配置され、上述したようにプレート３１２と同じ材料及びプロセスを用いて製造することができる。一実施形態では、プラズマスクリーン３００の安定した支持を提供するために、３つの脚部３１０を利用することができる。脚部３１０は、一般的に基板又は基板支持台座部に対して実質的に平行な向きにプレートを維持する。しかしながら、様々な長さの脚部を有することによって、斜めの向きを使用できることが理解される。

【0028】

脚部３１０の上端は、プレート３１２の下面側から３ヶ所に延びるボス３１８内に形成された対応する止まり穴３１６内に圧入又はねじ込み可能である。あるいはまた、脚部３１０の上端は、プレート３１２内に又はプレート３１２の下面に固定されたブラケット内にねじ込み可能である。処理条件と不整合の生じない他の従来の締結方法もまた、プレート３１２に脚部３１０を固定するために使用することができる。脚部３１０は、台座部、アダプタ、又は基板支持体を取り囲むエッジリング上にあってもよいことが理解される。あるいはまた、脚部３１０は、台座部、アダプタ、又はエッジリング内に形成された受け入れ穴内に延びることができる。例えば、ねじ止め、ボルト締め、接着等による他の締結方法もまた、台座部、アダプタ、又はエッジリングにプラズマスクリーン３００を固定するために考えられる。プラズマスクリーン３００は、エッジリングに固定されたときに、使用、メンテナンス、交換等が楽な、容易に交換可能なプロセスキットの一部であることができる。

【0029】

図４は、プラズマ処理システム４００を概略的に示している。一実施形態では、プラズマ処理システム４００は、処理容積４４１を画定するチャンバ本体４２５を含む。チャンバ本体４２５は、密封可能なスリットバルブトンネル４２４を含み、これによって処理容積４４１から基板４０１の出し入れを可能にする。チャンバ本体４２５は、側壁４２６及び蓋４４３を含む。側壁４２６及び蓋４４３は、上述した方法２００を用いて、多孔質アルミニウムを含む、アルミニウムから作ることができる。プラズマ処理システム４００は、チャンバ本体４２５の蓋４４３の上に配置されたアンテナアセンブリ４７０を更に含む。プラズマ発生のためのエネルギーを供給するために、電源４１５と整合ネットワーク４１７がアンテナアセンブリ４７０に結合される。一実施形態では、アンテナアセンブリ４７０は、プラズマ処理システム４００の対称軸４７３と同軸に配置された１以上のソレノイドインターリーブコイルアンテナを含むことができる。図４に示されるように、プラズマ処理システム４００は、蓋４４３の上に配置された外側コイルアンテナ４７１及び内側コイルアンテナ４７２を含む。一実施形態では、コイルアンテナ４７１、４７２は独立して制御することができる。なお、プラズマ処理システム４００内には２つの同軸アンテナが記載されているが、他の構成（例えば、１つのコイルアンテナ、３つ以上のコイルアンテナの構成）を用いてもよいことに留意すべきである。

【0030】

一実施形態では、内側コイルアンテナ４７２は、小さなピッチで螺旋状に巻かれ、内側アンテナ容積４７４を形成する１以上の導電体を含む。電流が１以上の導電体を通過すると、内側コイルアンテナ４７２の内側アンテナ容積４７４内に磁場が確立する。後述するように、本開示の実施形態は、内側コイルアンテナ４７２の内側アンテナ容積４７４内にチャンバ拡張容積を提供し、これによって内側アンテナ容積４７４内の磁場を用いてプラズマを生成する。

【0031】

なお、内側コイルアンテナ４７２及び外側コイルアンテナ４７１は、用途に応じて（例えば、チャンバ壁の特定の形状と一致するように、又は処理チャンバ内で対称性又は非対称性を達成するように）他の形状を有してもよいことに留意すべきである。一実施形態では、内側コイルアンテナ４７２及び外側コイルアンテナ４７１は、直方体形状に内側アンテナ容積を形成することができる。

【0032】

プラズマ処理システム４００は、処理容積４４１内に配置された基板支持体４４０を更に含む。基板支持体４４０は、処理中に基板４０１を支持する。一実施形態では、基板支持体４４０は、静電チャックである。バイアス電源４２０と整合ネットワーク４２１は、基板支持体４４０に接続することができる。バイアス電源４２０は、処理容積４４１内で生成されたプラズマにバイアス電位を供給する。

【0033】

図示の実施形態では、基板支持体４４０は、リング状のカソードライナ４５６によって囲まれている。プラズマ閉じ込めスクリーン又はバッフル４５２は、カソードライナ４５６の上部を覆い、基板支持体４４０の周辺部を覆う。上述したように、バッフル４５２及びカソードライナ４５６は、その耐用年数を向上させるためにアルミニウムコーティング及び陽極酸化コーティングを有することができる。基板支持体４４０は、腐食性のプラズマ処理環境には適合しない又は影響を受けやすい材料を含むことができ、カソードライナ４５６及びバッフル４５２はそれぞれ、プラズマから基板支持体４４０を分離し、処理容積４４１内にプラズマを封じ込める。一実施形態では、カソードライナ４５６及びバッフル４５２は、処理容積４４１内に含まれるプラズマに対して耐性のある硬質陽極酸化層で覆われた高純度アルミニウムコーティングを含むことができる。

【0034】

プラズマスクリーン４５０は、基板支持体４４０の上部の上に配置されており、これによって基板４０１の表面全域に亘ってプラズマの荷電種及び中性種の空間分布を制御する。一実施形態では、プラズマスクリーン４５０は、チャンバ壁から電気的に絶縁された実質的に平坦な部材を含み、平坦な部材を通って垂直方向に延びる複数の開口部を含む。一実施形態では、図３及び３Ａに関連して上述したように、プラズマスクリーン４５０は、プラズマスクリーン３００である。プラズマスクリーン４５０は、高純度アルミニウムコーティングと、処理容積４４１内の処理環境に耐性をもつ上述したような硬質陽極酸化コーティングを含むことができる。

【0035】

一実施形態では、蓋４４３は、１以上の処理ガスの侵入を可能にする開口部４４４を有する。一実施形態では、開口部４４４は、プラズマ処理システム４００の中心軸の近傍に配置することができ、処理される基板４０１の中央部に一致する。

【0036】

一実施形態では、プラズマ処理システム４００は、開口部４４４を覆う蓋４４３上に配置されたチャンバ拡張部４５１を含む。一実施形態では、チャンバ拡張部４５１は、アンテナアセンブリ４７０のコイルアンテナの内側に配置される。チャンバ拡張部４５１は、開口部４４４を介して処理容積４４１と流体連通している拡張容積４４２を画定する。

【0037】

一実施形態では、プラズマ処理システム４００は、処理容積４４１及び拡張容積４４２内で開口部４４４を通って配置されたバッフルノズルアセンブリ４５５を含む。バッフルノズルアセンブリ４５５は、拡張容積４４２を介して処理容積４４１内へと１以上の処理ガスを導く。一実施形態では、バッフルノズルアセンブリ４５５は、処理ガスが拡張容積４４２を通過することなく処理容積４４１に入ることを可能にするバイパス経路を有する。バッフルノズルアセンブリ４５５は、上述の方法２００を用いてアルミニウムから製造することができる。

【0038】

拡張容積４４２は内側アンテナ容積４７４内にあるので、拡張容積４４２内の処理ガスは、処理容積４４１に入る前に、内側コイルアンテナ４７２の磁場に曝露される。拡張容積４４２の使用は、内側コイルアンテナ４７２又は外側コイルアンテナ４７１に印加される電力の増加なしに処理容積４４１内のプラズマ強度を増加させる。

【0039】

プラズマ処理システム４００は、真空を提供し、処理容積４４１を排気するためのポンプ４３０及びスロットルバルブ４３５を含む。スロットルバルブ４３５は、ゲートバルブスプール４５４を含むことができる。ゲートバルブスプール４５４は、上述の方法２００を用いてアルミニウムから製造することができる。プラズマ処理システム４００は、プラズマ処理システム４００の温度を制御する冷却装置４４５を更に含むことができる。スロットルバルブ４３５は、ポンプ４３０とチャンバ本体４２５との間に配置可能であり、チャンバ本体４２５内の圧力を制御するように操作可能であってもよい。

【0040】

プラズマ処理システム４００は、処理容積４４１に１以上の処理ガスを供給するガス送出システム４０２も含む。一実施形態では、ガス送出システム４０２は、チャンバ本体４２５に直接隣接して（例えば、下に）配置されたハウジング４０５内に位置する。ガス送出システム４０２は、処理ガスをチャンバ本体４２５へ供給するために、１以上のガスパネル４０４内に位置する１以上のガス供給源をバッフルノズルアセンブリ４５５に選択的に結合する。一実施形態では、ガス送出システム４０２は、処理容積４４１にガスを供給するために、バッフルノズルアセンブリ４５５に接続される。一実施形態では、ハウジング４０５は、チャンバ本体４２５に近接して配置され、これによってガスを変更する際のガス遷移時間を短縮し、ガス使用量を最小限に抑え、ガスの無駄を最小限に抑える。

【0041】

プラズマ処理システム４００は、チャンバ本体４２５内で基板４０１を支持する基板支持体４４０を昇降させるためのリフト４２７を更に含むことができる。

【0042】

アルミニウムであり、上述の方法２００を使用して製造することができる下部ライナ４２２及び上部ライナ４２３によって、チャンバ本体４２５は保護される。

【0043】

ガス送出システム４０２は、更に後述するように、チャンバ本体４２５に少なくとも２つの異なるガス混合物を瞬間的な速度で供給するために使用することができる。オプションの一実施形態では、プラズマ処理システム４００は、トレンチがチャンバ本体４２５内に形成されているときに、エッチングされたトレンチ及び堆積された膜厚の深さを測定するように動作可能なスペクトルモニタを含み、リアクタの状態を判断するために他のスペクトル機能を使用する能力も備えることができる。プラズマ処理システム４００は、様々な基板サイズ（例えば、約３００ｍｍまでの基板直径）を収容することができる。

【0044】

上述した処理システム４００内の様々なチャンバコンポーネントは、上述したアルミニウムコーティング及び硬質陽極酸化処理を用いて製造することができる。これらのチャンバコンポーネントは、プラズマ処理環境に頻繁に曝露される。例えば、アルミニウムコーティング及び陽極酸化コーティングは、チャンバ本体４２５、チャンバ本体上部ライナ４２３、チャンバ本体下部ライナ４２２、チャンバ本体プラズマドア４２４、カソードライナ４５６、チャンバ蓋ガスリング、スロットルゲートバルブスプール４５４、プラズマスクリーン４５０、バッフルノズルアセンブリ４５５、バッフル４５２、及び台座部又は基板支持体４４０に適用することができる。

【0045】

上記の例及び説明において、本開示の実施形態の構成及び趣旨が説明されている。開示内容を維持しながら、本装置の多数の修正及び変更がなされ得ることに、当業者は容易に気付くであろう。従って、上記の開示は、添付の特許請求の範囲の境界及び範囲によってのみ限定されると解釈されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図3A】

【図4】