特許 6692823 高コンダクタンスのプロセスキット

(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】6692823

(24)【登録日】2020年4月17日

(45)【発行日】2020年5月13日

(54)【発明の名称】高コンダクタンスのプロセスキット

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20200427BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/302 101B

【請求項の数】14

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2017-534999(P2017-534999)

(86)(22)【出願日】2015年11月11日

(65)【公表番号】特表2018-502458(P2018-502458A)

(43)【公表日】2018年1月25日

(86)【国際出願番号】US2015060075

(87)【国際公開番号】WO2016109025

(87)【国際公開日】20160707

【審査請求日】2018年10月24日

(31)【優先権主張番号】14/586,153

(32)【優先日】2014年12月30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】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100088694

【弁理士】

【氏名又は名称】弟子丸 健

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100086771

【弁理士】

【氏名又は名称】西島 孝喜

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100109335

【弁理士】

【氏名又は名称】上杉 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100141553

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 信彦

(72)【発明者】

【氏名】チア ボニー ティー

(72)【発明者】

【氏名】ツァイ チェン−ション

【審査官】 長谷川 直也

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−２８３４９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１８２４９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０１３３４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０６９４００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−０３３３３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２１２４５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５０３４９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１１０１３５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５、２１／３０２、２１／３０６５、２１／３１、

２１／３６５、２１／４６１、２１／４６９、２１／８６、

Ｈ０１Ｊ ３７／３０−３７／３６、

Ｈ０５Ｈ １／００− １／５４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマ処理チャンバ向けのプロセスキットであって、前記プロセスキットは、
上部シールドを備え、前記上部シールドは、
筒状の体積を画定する内部筒状ライナであって、前記筒状ライナの底部エッジが平面を画定する、内部筒状ライナと、
円形の内部頂面とを備え、前記円形の内部頂面の中心が、円形の開孔を含み、前記円形の内部頂面が、前記開孔から半径方向に外側へ延びる第１の部分を含み、前記第１の部分では、前記開孔からの距離が増大するにつれて、前記内部頂面から前記平面までの距離が増大し、前記円形の頂面が、前記第１の部分から半径方向に外側へ延びる第２の部分を含み、前記第２の部分では、前記内部頂面が、前記筒状ライナの内向きの表面の方へ平滑に湾曲して、前記内向きの表面と繋がり、更に、
下部シールドをさらに備え、前記下部シールドが、
環状のリングと、
前記環状のリングの頂面内の環状のチャネルであって、半径方向に外向きのライナと底部ライナとの間に円形に湾曲したライナ部分を含み、半径方向に外側へ突出するアンダーカット部分を含む環状のチャネルと、
前記アンダーカット部分と前記環状のリングの前記頂面との間の第１の複数のスロットであって、前記環状のリングの円周の周りに配置された第１の複数のスロットと、
前記アンダーカット部分と前記環状のリングの底面との間の第２の複数のスロットであって、前記環状のリングの円周の周りに配置された第２の複数のスロットとを備える、プロセスキット。

【請求項2】

前記上部シールドの前記円形の開孔内に配置されたガスディフューザーをさらに備え、前記ガスディフューザーが、
筒状の外面を画定する筒状のハウジングであって、前記筒状の外面および前記円形の開孔が環状の間隙を画定する、筒状のハウジングと、
前記ハウジングのうち前記筒状の体積から離れる方を向いている側に位置する筒状の内部空胴であって、プロセスガス供給部と流体連通するように適合された筒状の内部空胴と、
前記筒状の内部空胴および前記環状の間隙と連通する前記ハウジング内の複数の孔とを備える、請求項１に記載のプロセスキット。

【請求項3】

前記環状の間隙が、２０対１〜４０対１のアスペクト比を画定する、請求項２に記載のプロセスキット。

【請求項4】

前記環状の間隙の面積と前記複数の孔の総面積との比が、４対１〜１５対１である、請求項２に記載のプロセスキット。

【請求項5】

前記上部シールドの前記筒状ライナの外向きの表面が、前記下部シールド内において前記半径方向に外向きのアンダーカット部分より上で、環状の間隙によって、前記環状のチャネルの半径方向に内向きの表面から分離される、請求項１に記載のプロセスキット。

【請求項6】

前記内部頂面の前記第１の部分が、３０インチ〜４０インチの曲率半径を含む円形のプロファイルを画定する、請求項１に記載のプロセスキット。

【請求項7】

前記内部頂面の前記第２の部分が、０．９インチ〜２インチの曲率半径を画定する、請求項１に記載のプロセスキット。

【請求項8】

プラズマ処理チャンバ向けのプロセスキットであって、
プラズマ処理チャンバに対する上部シールド上の円形の開孔内に配置されるように構成されたガスディフューザーを備え、前記ガスディフューザーが、
筒状の外面を画定する筒状のハウジングであって、前記筒状の外面が、前記上部シールドの前記円形の開孔の直径より小さい直径を画定し、前記ガスディフューザーが前記円形の開孔内に配置されると環状の間隙を形成する、筒状のハウジングと、
前記ハウジングのうち前記筒状の体積から離れる方を向いている側に位置する筒状の内部空胴であって、プロセスガス供給部と流体連通するように適合された筒状の内部空胴と、
前記筒状の内部空胴および前記環状の間隙と連通する前記ハウジング内の複数の孔とを備え、
下部シールドをさらに備え、前記下部シールドが、
環状のリングと、
前記環状のリングの頂面内の環状のチャネルであって、半径方向に外向きのライナと底部ライナとの間に円形に湾曲したライナ部分を含み、半径方向に外側へ突出するアンダーカット部分を含む環状のチャネルと、
前記アンダーカット部分と前記環状のリングの前記頂面との間の第１の複数のスロットであって、前記環状のリングの円周の周りに配置された第１の複数のスロットと、
前記アンダーカット部分と前記環状のリングの底面との間の第２の複数のスロットであって、前記環状のリングの円周の周りに配置された第２の複数のスロットとを備える、プロセスキット。

【請求項9】

前記複数の孔が、前記ガスディフューザーの前記筒状の内部空胴の円周の周りに複数の列で配置され、前記複数の列がそれぞれ、前記筒状の内部空胴の長手方向に異なる位置に配置される、請求項８に記載のプロセスキット。

【請求項10】

プラズマ処理チャンバ向けのプロセスキットであって、
下部シールドを備え、前記下部シールドが、
環状のリングと、
前記環状のリングの頂面内の環状のチャネルであって、半径方向に外向きのライナと底部ライナとの間に円形に湾曲したライナ部分を含み、半径方向に外側へ突出するアンダーカット部分を含む環状のチャネルと、
前記アンダーカット部分と前記環状のリングの前記頂面との間の第１の複数のスロットであって、前記環状のリングの円周の周りに配置された第１の複数のスロットと、
前記アンダーカット部分と前記環状のリングの底面との間の第２の複数のスロットであって、前記環状のリングの円周の周りに配置された第２の複数のスロットとを備える、プロセスキット。

【請求項11】

前記環状のチャネルの前記円形に湾曲したライナ部分が、０．２インチ〜０．６インチの曲率半径を画定する、請求項１０に記載のプロセスキット。

【請求項12】

前記第１の複数のスロットおよび前記第２の複数のスロットが、３対１〜６対１のアスペクト比を画定する、請求項１０に記載のプロセスキット。

【請求項13】

前記第１の複数のスロットが、前記環状のリングの円周方向の位置にある第１のスロットと、前記円周方向の位置にある第２のスロットとを含み、前記第１のスロットおよび前記第２のスロットが、半径方向に異なる位置にあり、前記第２の複数のスロットが、前記環状のリングの円周方向の位置にある第３のスロットと、前記円周方向の位置にある第４のスロットとを含み、前記第３のスロットおよび前記第４のスロットが、半径方向に異なる位置にある、請求項１０に記載のプロセスキット。

【請求項14】

前記第１の複数のスロットが、前記環状のリングの前記円周方向の位置にある第５のスロットをさらに含み、前記第５のスロットが、前記第１のスロットおよび前記第２のスロットとは半径方向に異なる位置にあり、前記第２の複数のスロットが、前記環状のリングの前記円周方向の位置にある第６のスロットをさらに含み、前記第６のスロットが、前記第３のスロットおよび前記第４のスロットとは半径方向に異なる位置にある、請求項１３に記載のプロセスキット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、一般に、集積回路を製造するプロセスにおけるプラズマ洗浄またはエッチングに関する。詳細には、本発明は、プラズマチャンバ向けのプロセスキットに関する。

【背景技術】

【0002】

プラズマチャンバは、集積回路の製造において、基板の表面からの汚染物質の除去および／または基板の表面のエッチングのために使用される。プラズマ洗浄またはエッチングのプロセスを実行するには、プラズマチャンバ内に集積回路を配置し、ポンプによりチャンバから空気の大部分を除去する。次いで、アルゴンなどのガスをチャンバ内へ注入することができる。注入されたガスに電磁エネルギー（たとえば、無線周波数）を印加して、ガスをプラズマ状態に励起する。プラズマはイオンを解放し、これらのイオンは基板の表面に衝突して、汚染物質および／または材料を基板から除去する。汚染物質および／または基板材料の原子または分子は、基板からエッチングされ、大部分はチャンバから排出される。しかし、汚染物質および／またはエッチングされた材料の一部は、チャンバの表面上に堆積することがある。
プラズマプロセスチャンバの中には、チャンバを通過するガスに対して曲がりくねった流路を形成する壁を有するライナを有するように設計されたものがある。プラズマプロセスチャンバのうちこれらのライナを形成する部分が、プロセスキットと呼ばれる。ライナの壁は、押しのけられた汚染物質および／または基板材料が逃げるための経路を提供しながら、チャンバ内にプラズマを閉じ込める。必然的に、押しのけられた材料の一部は、チャンバの壁上、特に押しのけられた材料が方向を変化させる角の位置に堆積する。最終的に、押しのけられた材料の蓄積のため、プロセスキットを構成する部分を洗浄または交換する必要がある。そうでなければ、押しのけられた材料の蓄積が、チップの歩留まりに影響を及ぼす粒子源となる可能性がある。

【0003】

図１は、プロセスキットを使用することができる従来のプラズマ処理チャンバ１００の一実施形態の概略断面側面図である。プラズマ処理チャンバ１００は、体積を画定するチャンバ壁１０４およびリッド１０２を含む。リッドは、アルゴンなどのプロセスガスを導入することができるポート１０６を含む。壁１０４は、基板１２６から除去された汚染物質および／または基板材料ならびにプロセス領域１３２から漏れたあらゆるプラズマを除去することができるポート１０８を含む。たとえば、ポート１０８は、そのような材料を体積から取り出すポンプ（たとえば、ターボポンプ）と連通することができる。プラズマ処理チャンバ１００は、処理のために基板１２６を取り付けることができるペデスタル１２４を含む。ペデスタル１２４および基板１２６は、無線周波源１２８（たとえば、二重周波無線周波源）と電気的に連通することができる。ペデスタル１２４を通って無線周波源１２８によって伝送される電磁エネルギーは、基板１２６の上でプロセスガスをプラズマ１３０に励起する。プラズマ処理チャンバ１００はまた、プロセス領域１３２の境界を画定するプロセスキットを含む。プロセスキットは、上部シールド１１０および下部シールド１１６を含む。

【0004】

上部シールド１１０は、頂部部分１１５および筒状ライナ１１４を含む。下部シールド１１６は、ペデスタル１２４から延びる水平部分１１８と、水平部分１１８から延びる垂直部分１２０とを含む。概して、下部シールド１１６は、絶縁材料によってペデスタル１２４から電気的に隔離される。上部シールド１１０および下部シールド１１６は、リッド内のポート１０６から壁１０４内のポート１０８への流体の流路を提供する開孔を含みかつ／または画定する。上部シールド１１０の頂部部分１１５は、頂面１１５の円周の周りに配置された複数の開孔１１２を含み、これらの開孔１１２は、プロセスガスがプロセス領域１３２に入ることを可能にする。上部シールド１１０の筒状ライナ１１４と下部シールド１１６の垂直部分１２０との間には、１つまたは複数の環状の開孔１２２が画定され、環状の開孔１２２は、基板１２６から除去された材料が逃げることを可能にする。矢印Ａ〜Ｆは、プラズマプロセスチャンバに入るプロセスガスの流れならびにプラズマ処理チャンバ１００から出る汚染物質および／または基板材料の流れを示す。矢印Ａは、リッド１０２内のポート１０６から入るプロセスガスを示す。プロセスガスは、ポート１０６に接続された供給ライン、加圧缶などによって提供することができる。矢印Ｂによって示すように、ポート１０６から入った後、プロセスガスは、上部シールド１１０内の開孔１１２の方へ半径方向に外側へ進む。次いで、プロセスガスは、矢印Ｃの方向に開孔１１２を通過して、プロセス領域１３２に入る。プロセスチャンバ内で、プロセスガスは、無線周波源１２８からの電磁エネルギーによって着火され、プラズマを形成する。電磁エネルギーはまた、概して、基板１２６より上の領域内にプラズマ１３０を閉じ込める。プラズマからのイオンは、基板１２６の表面に衝突し、汚染物質および／または基板材料を基板１２６の表面から解放する。解放された汚染物質および／または基板材料は、矢印Ｄに示すように、上部シールド１１０の筒状ライナ１１４と下部シールド１１６の垂直部分１２０との間の環状の開孔１２２を通ってプロセス領域１３２を出る。次いで、解放された汚染物質および／または基板材料は、矢印Ｅの方向に下部シールドを通り過ぎることができ、次いで、矢印Ｆに示すように、壁１０４内のポート１０８を通ってプラズマ処理チャンバ１００を出ることができる。上記で論じたように、ターボポンプなどのポンプが真空を提供することができ、真空により、汚染物質および／または基板材料がプラズマ処理チャンバ１００から追い出される。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0005】

様々な例では、プラズマ処理チャンバ向けのプロセスキットは、上部シールドを含む。上部シールドは、筒状の体積を画定する内部筒状ライナを含み、筒状ライナの底部は、平面を画定する。上部シールドはまた、円形の内部頂面を含む。円形の内部頂面の中心は、円形の開孔を含む。円形の内部頂面はまた、開孔から半径方向に外側へ延びる第１の部分を含み、第１の部分では、開孔からの距離が増大するにつれて、内部頂面から平面までの距離が増大する。円形の内部頂面はまた、第１の部分から半径方向に外側へ延びる第２の部分を含み、第２の部分では、内部頂面は、筒状ライナの内向きの表面の方へ平滑に湾曲して、この表面と嵌合する。

【0006】

様々な例では、プラズマ処理チャンバ向けのプロセスキットは、プラズマ処理チャンバに対する上部シールド上の円形の開孔内に配置されるように構成されたガスディフューザーを含む。ガスディフューザーは、筒状の外面を画定する筒状のハウジングを含む。筒状の外面は、上部シールドの円形の開孔の直径より小さい直径を画定し、ガスディフューザーが円形の開孔内に配置されると環状の間隙を形成する。

【0007】

ガスディフューザーはまた、ハウジングのうち筒状の体積から離れる方を向いている側に筒状の内部空胴を含み、筒状の内部空胴は、プロセスガス供給部と流体連通するように適合される。ガスディフューザーはまた、筒状の内部空胴および環状の間隙と連通する複数の孔をハウジング内に含む。

【0008】

様々な例では、プラズマ処理チャンバ向けのプロセスキットは、下部シールドを含む。下部シールドは、環状のリングと、環状のリングの頂面内の環状のチャネルとを含む。環状のリングの半径方向に外向きのライナと底部ライナとの間には、円形に湾曲したライナ部分が含まれる。環状のチャネルはまた、半径方向に外側へ突出するアンダーカット部分を含む。下部シールドはまた、アンダーカット部分と環状のリングの頂面との間に第１の複数のスロットを含み、第１の複数のスロットは、環状のリングの円周の周りに配置される。下部シールドはまた、アンダーカット部分と環状のリングの底面との間に第２の複数のスロットを含み、第２の複数のスロットは、環状のリングの円周の周りに配置される。

【0009】

本開示の上記の特徴を詳細に理解することができるように、実施形態を参照することによって、上記で簡単に要約した本開示のより具体的な説明を得ることができる。実施形態のいくつかを、添付の図面に示す。しかし、本開示は、他の等しく有効な実施形態にも適用し得るため、添付の図面は例示的な実施形態のみを示し、したがって本開示の範囲を限定すると解釈されるべきでないことに留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】従来のプラズマプロセスチャンバの断面ブロック図である。

【図2A】上部シールド、ディフューザー、および下部シールドを含む様々な態様によるプロセスキットの断面側面図である。

【図2B】プラズマプロセスチャンバ内に設置された図２Ａのプロセスキットの断面図である。

【図3A】図２Ａに示すディフューザーの底面斜視図である。

【図3B】図２Ａのディフューザーの断面側面図である。

【図4】図２Ａに示す上部シールド内に設置された図２Ａのディフューザーの断面側面図である。

【図5A】図２Ａに示す下部シールドの第１の部分の底面斜視図である。

【図5B】図２Ａに示す下部シールドの第１の部分の側面図である。

【図5C】図２Ａに示す下部シールドの第１の部分の断面側面図である。

【図6A】図２Ａに示す下部シールドの第２の部分の上面斜視図である。

【図6B】図２Ａに示す下部シールドの第２の部分の断面側面図である。

【図7】図２Ａの下部シールドの一部分および上部シールドの一部分の断面側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

理解を容易にするために、同一の参照番号を使用して、可能な場合、図に共通の同一の要素を指す。一実施形態の要素および特徴は、さらなる記述がなくても、他の実施形態内に有益に組み込むことができることが企図される。
本明細書に記載するプロセスキットの態様は、プロセスキットの表面上の汚染物質の蓄積を低減させながら、より効率的なプラズマ処理を提供することができる。プロセスキットの表面上の汚染物質は、チャンバ内の基板を汚染してチップの歩留まりに影響を及ぼす粒子源となる可能性がある。

【0012】

図２Ａは、プラズマ処理チャンバ内で使用するための様々な態様によるプロセスキット２００の分解側面図である。図２Ｂは、プラズマ処理チャンバ３００内に配置されたプロセスキット２００を示す。プロセスキット２００は、ディフューザー２０２、上部シールド２２０、および下部シールド２５０、２７０の少なくとも１つまたは複数を含む。ディフューザー２０２は、上部シールド２２０内の開孔２２２内に位置し、それにより、プロセスガスは、図１に示すように上部シールド１１０の周囲に沿って注入されるのではなく、上部シールド２２０の中央または中心においてディフューザー２０２および上部シールド２２０を通って注入される。上部シールド２２０および下部シールド２５０、２７０は丸い角を含み、丸い角は、プラズマによって除去された汚染物質および／または基板材料をプロセス領域２４６から平滑に誘導し、その結果、上部シールド２２０および下部シールド２５０、２７０の表面上のそのような汚染物質および／または基板材料の蓄積を最小にするのに役立つ。

【0013】

上部シールド２２０は、頂部２３２および筒状ライナ２３０を含む。頂部２３２の内面２３４および２３６ならびに筒状ライナ２３０の内面２４０は、プロセス領域２４６の境界を画定する。筒状ライナ２３０の底部２４２は、平面２４４（破線で示す）を画定する。頂部２３２は、頂部２３２の中心に位置する開孔２２２を含む。頂部２３２の内面２３４の内側部分が、開孔２２２から離れる方へ半径方向に延び、半径方向の距離がより大きくなった位置で、平面２４４からそれる。別の言い方をすると、平面２４４から内面２３４の内側部分までの距離（矢印ｄで示す）は、開孔２２２からの半径方向の距離が大きくなればなるほど大きくなる。様々な例では、内面２３４の内側部分は、円錐形のプロファイルを含むことができ、平面２４４から内面２３４の内側部分までの距離は、開孔２２２からの半径方向の距離に対して線形に増大する。様々な他の例では、内面２３４の内側部分は、湾曲したプロファイルを含むことができ、平面２４４から内面２３４の内側部分までの距離は、開孔２２２からの半径方向の距離に対して非線形に増大する。たとえば、図２に示すように、内面２３４の内側部分は、円形のプロファイルを有することができる。たとえば、様々な態様では、上部シールド２２０の筒状ライナ２３０の直径は、約１６インチであり、内面２３４の円形に湾曲した内側部分の曲率半径Ｒ₂は、約３５インチである。別の例として、円形に湾曲した内面２３４の曲率半径Ｒ₂は、３０インチ〜４０インチとすることができる。頂部２３２の内面２３６の外側部分は、内面２３４から離れる方へ半径方向に延び、内側へ湾曲して、筒状ライナ２３０の内面２４０と交わる。いくつかの例では、内面２３６の外側部分は、１．１インチの曲率半径Ｒ₁を画定することができる。様々な他の例では、内面２３６の外側部分は、たとえば、０．９インチ〜２インチの曲率半径Ｒ₁を画定することができる。

【0014】

図３Ａおよび図３Ｂを次に参照すると、ディフューザー２０２は、上部シールド２２０の開孔２２２内に嵌るように構成することができる。ディフューザー２０２は、本体２０４およびガス注入ハウジング２１２を含む。本体２０４は、上部シールド２２０内の孔２２８と位置合わせすることができるねじ孔２１０を含むことができる。ねじ孔を通って上部シールド内の孔２２８内へキャップねじまたは他の締め具を配置して、ディフューザー２０２を上部シールド２２０に固定することができる。ガス注入ハウジング２１２は、第１の筒状の外壁２１５および第２の筒状の外壁２１４を含むことができる。第２の筒状の外壁２１４は、上部シールド２２０の内面２３４により近接して配置することができる。第１の筒状の外壁２１５は、第２の筒状の外壁２１４の直径Ｄ₁より大きい直径を画定することができる。たとえば、様々な例では、第１の筒状の外壁２１５は、１．０６０インチの直径を画定し、第２の筒状の外壁２１４は、１．０３０インチの直径Ｄ₁を画定する。ディフューザー２０２およびガス注入ハウジング２１２は、プラズマ処理チャンバに対するプロセスガス供給部と連通することができる筒状の内部空胴２０６を画定する。ガス注入ハウジング２１２内には、筒状の内部空胴２０６から第２の筒状の外壁２１４まで、ガス注入開孔２０８のアレイを配置することができる。図３Ａおよび図３Ｂに示すように、ガス注入開孔２０８は、筒状の内部空胴２０６の円周の周りに、かつ／または筒状の内部空胴２０６に沿って、長手方向に異なる位置に配置することができる。図３Ａおよび図３Ｂに示す例示的なディフューザー２０２では、長手方向に４列のガス注入開孔２０８が位置し、ガス注入開孔２０８の各列は、筒状の内部空胴２０６の円周の周りに配置された１２個のガス注入開孔２０８を含む。様々な例では、ガス注入開孔２０８のそれぞれの直径は、０．０３０インチである。様々な他の例では、ガス注入開孔２０８のそれぞれの直径は、０．０２０インチ〜０．０４０インチである。様々な他の例では、ガス注入開孔２０８のそれぞれの直径は、０．０１０インチ〜０．０５０インチとすることができる。

【0015】

図４は、上部シールド２２０内に設置されたディフューザー２０２を示す。図２も参照すると、上部シールド２２０は開孔２２２を含み、開孔２２２は、第１の直径を画定する第１の部分２２４と、第２の直径Ｄ₂を画定する第２の部分２２６とを含む。ディフューザー２０２が上部シールド２２０内に設置されたとき、ディフューザー２０２の本体２０４は、開孔２２２の第１の部分２２４内に位置し、ガス注入ハウジング２１２は、開孔２２２の第２の部分２２６内に位置する。開孔２２２の第２の部分２２６の直径Ｄ₂は、ディフューザー２０２の第１の筒状の外壁２１５の直径以上である。たとえば、上述したように、いくつかの例では、ディフューザー２０２の第１の筒状の外壁２１５の直径を１．０６０インチとすることができる。たとえば、開孔２２２の第２の部分２２６の直径Ｄ₂を１．０６０インチ〜１．０６５インチとすることができる。その結果、いくつかの例では、ディフューザー２０２は、上部シールド２２０の開孔２２２内にぴったりと嵌ることができる。

【0016】

上記で論じたように、ディフューザー２０２の第２の筒状の外壁２１４の直径Ｄ₁は、第１の筒状の外壁２１５の直径より小さい。その結果、第２の筒状の外壁２１４の直径Ｄ₁もまた、開孔２２２の第２の部分２２６の直径Ｄ₂より小さい。第２の筒状の外壁２１４の直径Ｄ₁が開孔２２２の第２の部分２２６の直径Ｄ₂より小さい結果、上部シールド２２０とディフューザー２０２との間に環状の間隙２３２が生じる。たとえば、上述したように、第２の筒状の外壁２１４の直径Ｄ₁を１．０３０インチとすることができる。上部シールド２２０内の開孔２２２の第２の部分２２６の直径Ｄ₂が１．０６０インチである場合、その結果生じる環状の間隙２３２の幅を０．０１５インチとすることができる。環状の間隙２３２は、上部シールド２２０によって画定されたプロセス領域２４６と連通する。様々な例では、第２の筒状の外壁２１４の長さは約０．６０インチである。その結果、環状の間隙２３２のアスペクト比（環状の間隙２３２の長さを環状の間隙２３２の幅で割った値として画定される）は、０．６０インチを０．０１５インチで割った値、または３０対１となるはずである。様々な例では、環状の間隙２３２のアスペクト比は、２０対１〜４０対１とすることができる。環状の間隙２３２はまた、ガス注入開孔２０８を介してディフューザー２０２内の筒状の内部空胴２０６と連通する。様々な例では、ガス注入開孔２０８は、第２の筒状の外壁２１４の長さのうち、第１の筒状の外壁２１５に最も近い３分の１の部分内で第２の筒状の外壁２１４から出るように、筒状の内部空胴２０６内に配置することができる。そのような配置では、プロセスガスは、矢印Ｇの方向にディフューザー２０２の筒状の内部空胴２０６内へ流れる。次いで、プロセスガスは、ガス注入開孔２０８を通って流れ（矢印Ｈで示す）、環状の間隙２３２に入る（矢印Ｉで示す）。次いで、プロセスガスは、環状の間隙２３２に沿って移動し、上部シールド２２０によって画定されたプロセス領域２４６に入る（矢印Ｊで示す）。プロセスガスは、環状のリングの形状でプロセス領域２４６に入る。様々な例では、プロセスガスは、層流の配置でプロセス領域２４６に入ることができる。４８個のガス注入開孔２０８が位置し、各ガス注入開孔２０８の直径が０．０３０インチである上述した例示的な例では、ガス注入開孔２０８の総面積は０．０１７平方インチになるはずである。さらに、環状の間隙２３２の内径Ｄ₁が１．０３０インチであり、間隙が０．０１５インチである場合、環状の間隙２３２に対する総面積は約０．１０インチになるはずである。したがって、環状の間隙２３２に対する総面積とガス注入開孔２０８の総面積との比は、ほぼ６対１である。様々な例では、環状の間隙２３２に対する総面積とガス注入開孔２０８の総面積との比は、４対１〜１５対１とすることができる。大きいアスペクト比（たとえば、３０対１）と総面積の比（たとえば、６対１）とを組み合わせた結果、筒状の内部空胴２０６からプロセス領域２４６内へ流れる際にプロセスガスの大幅な圧力降下を生じさせることができる。こうして圧力降下を大きくすることで、プロセスガスが層流としてプロセス領域２４６に入ることを確実にすることができる。

【0017】

図１および図２を再び参照すると、プロセスガスが矢印Ｊの方向にプロセス領域２４６に入るとき、電磁エネルギーがプロセスガス（たとえば、アルゴン）を着火してプラズマ（たとえば、プラズマ１３０）にする。次いで、プラズマは、矢印Ｌの方向にプロセス領域２４６内で半径方向に外側へ広がることができる。上部シールド２２０のそれた内面２３４は、プラズマが半径方向に外側へ動くのを促進することができる。プラズマの大部分は、電磁エネルギーによって基板（たとえば、図１の基板１２６）より上の領域内に閉じ込められる。プラズマからイオンによって除去された基板上の汚染物質および／または基板材料は、矢印Ｌの方向にさらに半径方向に外側へ動き、次いで、矢印Ｍで示すように、内面２３６の外側部分の内側へ湾曲した表面および上部シールド２２０の筒状ライナ２３０によって、下側方向に曲げられる。汚染物質および／または基板材料は、下部シールド２５０、２７０の方へ誘導される。内面２３６の外側部分の曲率半径を比較的大きくすることで、角が鋭い場合または曲率半径がより小さい場合と比較すると、汚染物質および／または基板材料の動きを促すことができる。別の言い方をすると、鋭い角または曲率半径が小さい角の場合、矢印Ｍの方向に流れる汚染物質および／または基板材料がその角で瞬間的に停滞することがある。そのような停滞により、汚染物質および／または基板材料が上部シールドの内面２３４、２３６、および２４０上に蓄積する可能性がある。

【0018】

図に示す例示的な下部シールド２５０、２７０では、下部シールドは、第２の部分２７０内に第１の部分２５０を含む。図５Ａおよび図５Ｂは、下部シールドの第１の部分２５０を示し、図６Ａおよび図６Ｂは、下部シールドの第２の部分２７０を示す。第１の部分２５０は、リング状の本体２５２を含み、本体２５２は、円周の周りに配置された複数の締め孔２５４を含む。リング状の本体２５２の半径方向に内向きの面は、締め孔２５４間に配置された複数の外向きのアンダーカット２６０を含む。それぞれの外向きのアンダーカット２６０からリング状の本体２５２の頂面２６１まで、複数の上向きのスロット２６２が延びることができる。それぞれの外向きのアンダーカット２６０からリング状の本体２５２の底面２５９の方へ、複数の下向きのスロット２５８が延びることができる。たとえば、上向きのスロット２６２は、３つのスロット２６２ａ、２６２ｂ、および２６２ｃを含むことができ、下向きのスロット２５８は、３つのスロット２５８ａ、２５８ｂ、および２５８ｃを含むことができる。１組の３つのスロット２６２ａ、２６２ｂ、および２６２ｃは、リング状の本体２５２上で、円周方向に同じ位置であるが半径方向に異なる位置に配置することができる。図５Ａ〜図５Ｃに示す例示的なリング状の本体２５２では、スロット２６２ａは、半径方向に最も外側寄りのスロットであり、スロット２６２ｂは、中間のスロットであり、スロット２６２ｃは、半径方向に最も内側寄りのスロットである。同様に、１組の３つのスロット２５８ａ、２５８ｂ、および２５８ｃは、リング状の本体２５２上で、円周方向に同じ位置であるが半径方向に異なる位置に配置することができる。図５Ａ〜図５Ｃに示す例示的なリング状の本体２５２では、スロット２５８ａは、半径方向に最も外側寄りのスロットであり、スロット２５８ｂは、中間のスロットであり、スロット２５８ｃは、半径方向に最も内側寄りのスロットである。特定の例では、スロット２５８、２６２は、４．５対１のアスペクト比（外向きのアンダーカット２６０からリング状の本体２５２の外面までのスロットの長さを半径方向のスロットの幅で割った値として画定される）を画定することができる。たとえば、各スロットの長さを０．４５インチとすることができ、各スロットの幅を０．１０インチとすることができ、その結果、アスペクト比は４．５対１とすることができる。様々な他の例では、スロットに対するアスペクト比は、たとえば、３対１〜６対１とすることができる。様々な例では、リング状の本体２５２の底面２５９は、水平の底面２６４に対して角度αで配置することができ、それにより、底面２５９は、半径方向の距離が大きくなるにつれて高さが増大する。そのような角度αは、下部シールドの第２の部分２７０および図２Ｂに示すブラケット３１２などの他の構造からのスロット２５８に対する隙間を提供することができる。外向きのアンダーカット２６０は、スロット２５８に対するアスペクト比が維持されるように、同様の角度を付けた表面を含むことができる。

【0019】

図６Ａおよび図６Ｂは、下部シールドの第２の部分２７０を示す。第２の部分２７０は、垂直ライナ部分２７４および水平ライナ部分２８０を含み、垂直ライナ部分２７４と水平ライナ部分２８０との間に湾曲ライナ部分２７６が位置する。湾曲ライナ部分２７６は、曲率半径Ｒ₃を画定する。特定の例では、曲率半径Ｒ₃を０．４０インチとすることができる。様々な他の例では、曲率半径Ｒ₃を０．２インチ〜０．６インチとすることができる。第２の部分２７０はまた、締めフランジ２７２を含み、締めフランジ２７２の周りに複数のねじ孔２７８が配置される。水平ライナ部分２８０から締めフランジ２７２への遷移部は、垂直リップ２８２を含む。キャップねじなどの締め具が、第１の部分２５０のリング状の本体２５２内の締め孔２５４を通過し、締めフランジ２７２内のねじ孔２７８に係合して、第１の部分２５０および第２の部分２７０を締め合わせることができる。

【0020】

図７は、組み合された下部シールドの第１の部分２５０および第２の部分２７０を示す。図７はまた、下部シールドの第１の部分２５０と係合された（たとえば、図２Ｂに示すプラズマ処理チャンバ３００内に係合される）上部シールド２２０の筒状ライナ２３０の底部部分を示す。図７に示すように、上部シールド２２０の筒状ライナ２３０は、下部シールドの第１の部分２５０から分離することができ、それにより、筒状ライナ２３０の外向きの表面２３８と第１の部分２５０の内向きの上部表面２６８との間に環状の間隙２７１が形成される。環状の間隙２７１は、スロット２６２に類似のアスペクト比を有することができる。そのような環状の間隙は、下部シールド２５０、２７０の第１の部分２５０内のスロット２６２とともに、スロットとして機能することができる。別法として、筒状ライナ２３０の外向きの表面２３８は、下部シールドの第１の部分２５０の内向きの上部表面２６８に軽く接触することができ、または内向きの上部表面２６８から密接して隔置することができる。下部シールドの第１の部分２５０が第２の部分２７０と組み立てられたとき、第１の部分２５０の底面２６４は、締めフランジ２７２上に載置される。また、第１の部分２５０の内向きの下部表面２６６が、第２の部分２７０の垂直リップ２８２に隣接する。様々な例では、内向きの表面２６６は、垂直リップ２８２に接触する。様々な他の例では、環状の間隙によって内向きの表面２６６を垂直リップ２８２から分離することができる。第１の部分２５０および第２の部分２７０は、汚染物質および／または基板材料がプロセス領域２４６から逃れるための流路を生じさせる。図７は、内面２３６の外側部分および上部シールド２２０の筒状ライナ２３０によって材料を下向きに変えた後のプロセス領域２４６からの汚染物質および／または基板材料の流れである矢印Ｍを示す。材料は、矢印Ｎで示すように、下部シールドの第２の部分２７０の垂直ライナ部分２７４、湾曲ライナ部分２７６、および水平ライナ部分２８０によって半径方向に外側へ向けられる。材料は、下部シールドの第１の部分２５０内の外向きのアンダーカット２６０に入る。次いで、材料は、矢印Ｏの方向に上向きのスロット２６２を通って流れ、また矢印Ｐの方向に下向きのスロット２５８へ流れる。

【0021】

図２Ｂは、プラズマ処理チャンバ３００内に配置されたプロセスキット２００およびプラズマ処理チャンバ３００を通るプロセスガスの流れを示す。プラズマ処理チャンバ３００は、リッド３０２およびチャンバ壁３０４を含む。プロセスキット２００のディフューザー２０２は、上部シールド２２０内に設置され、上部シールド２２０に取り付けられる。下部シールド２５０、２７０は、ブラケット３１２によってペデスタル３１０に取り付けられる。ペデスタル３１０は、上下（矢印Ｚの方向）に動くことができる。ペデスタル３１０を下側（上部シールド２２０から離れる方）へ動かすと、ペデスタル３１０上に支持された基板を上部シールド２２０より下に位置付け、ロボットによりペデスタル３１０から基板を移送することを可能にすることができる。ペデスタル３１０を上側（上部シールド２２０の方）へ動かすと、上部シールド２２０の筒状の壁２３０を下部シールドの第１の部分２５０に係合させ（図７を参照して上記で論じた）、その結果、プロセス領域２４６を形成することができる。

【0022】

エッジリング３１４がペデスタルの頂面を取り囲み、この頂面上に部分的に載置することができる。エッジリング３１４は、プロセス領域２４６内のプラズマが基板全体にわたって延びることを確実にすることができる。ディフューザー２０２、上部シールド２２０、および下部シールド２５０、２７０は、ペデスタル３１０および無線周波源から接地される。エッジリング３１４は、石英または別の電気絶縁材料から形成することができる。様々な態様では、下部シールド２５０、２７０をペデスタルに取り付けるブラケット３１２もまた、プラスチック材料などの電気絶縁材料から形成することができる。様々な他の態様では、ブラケット３１２は、金属から形成することができ、ブラケット３１２とペデスタル３１２との間に絶縁材料を配置することができる。プラズマ処理チャンバ３００内のブラケット３１６に、複数の接地リング３１８を取り付けることができる。たとえば、図５Ａを再び参照すると、接地リング３１８は、各接地リング３１８が下部シールドの第１の部分２５０内の締め孔２５４の１つと位置合わせされるように、円周方向に隔置することができる。ペデスタル３１０が上部シールド２２０の方へ持ち上げられたとき、接地リング３１８は、下部シールド２５０、２７０の第１の部分２５０の頂面２６１内に接触し、それによって、プラズマ処理チャンバ３００の接地された上部シールド２２０およびリッド３０２に下部シールド２５０、２７０を電気的に結合する。接地リング３１８は、略輪状であり、矢印Ｚの方向に弾性的に変形可能である。その結果、接地リング３１８は、上部シールド２２０に対するペデスタル３１０および下部シールド２５０、２７０の位置範囲にわたって、下部シールドの第１の部分２５０内の締め具との接触を維持することができる。

【0023】

図２Ｂは、プラズマ処理チャンバ３００に入り、プロセス領域２４６を通ってプラズマ処理チャンバ３００から出るプロセスガス（たとえば、アルゴン）の流れを示す。プロセスガスは、リッド３０２内のポート３０８を通ってプラズマ処理チャンバ３００に入る（矢印Ｇで示す）。ポート３０８は、プロセスガスが上部シールド２２０の中心でディフューザー２０２を通過してプロセス領域２４６に入るように（矢印Ｊで示す）、ディフューザー２０２と連通している。プロセス領域２４６では、プロセスガスは、電磁エネルギーによって着火され、プラズマになる。プラズマは、ペデスタル３１０上の基板から汚染物質および／または基板材料をエッチングする。エッチングされた汚染物質および／または基板材料（ならびに電磁場から漏れることのあるあらゆるプラズマ）は、矢印Ｌの方向に半径方向に外側へ流れる。次いで、エッチングされた材料は、矢印Ｍの方向に下部シールド２５０、２７０の方へ、上部シールド２２０によって下側へ曲げられる。下部シールド２７０の第２の部分は、矢印Ｎの方向に、エッチングされた材料を半径方向に外側へ誘導する。次いで、エッチングされた材料は、矢印ＯおよびＰの方向に、それぞれ下部シールド２５０、２７０の第１の部分２５０内のスロット２６２および２５８を通過する。次いで、エッチングされた材料は、矢印Ｑの方向に、ポート３０６を通過してプラズマ処理チャンバ３００から出ることができる。

【0024】

図２Ａに示すプロセスキット２００を使用するプラズマ処理チャンバの試験により、プラズマ処理効率の改善が実証される。たとえば、図２Ａに示すプロセスキット２００のようなプロセスキットを使用するプラズマ処理チャンバは、所与の動作圧力（たとえば、０．００７トル）で、プロセスガスならびに除去された汚染物質および／または基板材料の流れが約４倍増大することを示した。加えて、上部シールド２２０上の湾曲表面２３６および下部シールド２５０、２７０上の湾曲表面２７６は、上部シールド２２０および下部シールド２５０、２７０上の汚染物質および／または基板材料の蓄積が大幅に低減することを示し、その結果、プロセスキット２００に必要とされる保守ステップが少なくなるはずである。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6A】

【図6B】

【図7】