高密度プラズマ半導体プロセスにおける冷却された蒸着バッフル
誘電窓を導電性の付着物から保護するための改良されたバッフルが、高密度プラズマ装置において提供される。 このバッフルは、導電性のブリッジで寸断される溝部の切込みを有する中央部の円形状の部材を備えている。 前記溝部の間で本体に形成されたリブは、穿設された冷却液通路区域を備えており、前記バッフルの周辺の環状部材に形成された相互接続通路部によって直列的に接続されており、前記バッフルの周辺の前記環状部材に、前記入口から前記出口への連続する蛇行状の冷却液流路が形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラズマプロセス装置において使用される蒸着バッフル（deposition baffles）に関し、特に半導体素子や集積回路の製造において特に導電性のコーティング処理を行うために、例えば誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）処理システムのような高密度プラズマを用いる装置に関する。
このような蒸着バッフルは、誘電壁及び真空処理チャンバの窓が蒸着される材料でコーティングされることを防止し、高周波エネルギーはこれら誘電壁及び真空処理チャンバの窓を通じて高密度プラズマに結合される。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、米国特許第６，０８０，２８７号明細書（特許文献１）、米国特許第６，１９７，１６５号明細書（特許文献２）、米国特許第６，２８７，４３５号明細書（特許文献３）、米国特許第６，４１７，６２６号明細書（特許文献４）、米国特許第６，５２３，４９３号明細書及び米国特許出願公開第２００３／０１５９７８２号明細書に関するものであって、これら全体は引用することにより本明細書に組み込まれるものである。
【０００３】
誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）源は、半導体製造産業において広く用いられている。
典型的なＩＣＰ源は、プラズマを励起及び維持するための処理チャンバ内で反応気体に結合させるための高周波エネルギーを供給するアンテナを備えている。
そのような多くのプロセスの例において、アンテナは、真空チャンバの壁内の絶縁窓の外側であって、かつ真空チャンバ内のアンテナと処理空間との間に配置されている。
前記窓は、アンテナからの高周波エネルギーに対しては透過性を有する一方、空気と真空状態との仕切りとしての機能を果たしている。
平面的なＩＣＰ源は有用性を増してきており、処理チャンバの端部にアンテナと窓とを備えている。
【０００４】
イオン化物理気相成長（iPVD：ionized physical vapor deposition）システムは、半導体プロセスにおいて金属を蒸着するためにしばしば使用されている。
このような金属及び多くの非金属を蒸着するシステムにおいて、蒸着バッフルは、誘電窓（dielectric window）が特に導電性材料によってコーティングされることを防止するために用いられている。
この目的のために、蒸着バッフルはプラズマと窓との間に配置され、このバッフルが無ければ窓に堆積してしまうであろうプラズマから伝播するコーティング材料を捕捉している。
【０００５】
高密度ＩＣＰは、蒸着バッフルを含むチャンバ内で頻繁に露出表面に向かう大きな熱流束を生じさせる。
５キロワットのレベルの高周波出力により、例えば１０１２ ／cm３の電子密度が得られる。
更には、ｉＰＶＤ源を用いると、金属ターゲット上の直流出力は、材料を高密度プラズマへとスパッタリングすることにより、システムに対して２０ｋＷに至る。
バッフル及び他の構成要素の熱は、該構成要素及び該構成要素上に堆積されたコーティングに熱応力を生じさせる。
かかる熱応力により、コーティングの剥離を生じ、処理プロセスに汚染物質を生じると共に半導体基板上に形成されたデバイスを損傷させる粒子が生成されてしまう。
【０００６】
ＩＣＰの物理気相成長（ICP PVD）システムにおいても、粒子は、２０〜３０ボルト未満の低い局地的な電位差で起こるアーク放電の結果として生じる。
溝部が形成された蒸着バッフルは、この蒸着バッフルを通じて強力なＲＦ場が結合されるのであるが、そのようなアーク放電、特に溝部の周囲でバッフルの導電性材料の構造に起因して生じるプラズマの収縮（contraction）を伴うアーク放電の影響を受け易い。
かかる条件下では、アーク放電が一層蔓延し、１００℃の温度上昇が観察されている。
【０００７】
従って、プラズマ処理の際に蒸着バッフルで生じる温度を管理すると共に粒子の生成原因を減じる必要性がある。
【特許文献１】米国特許第６，０８０，２８７号明細書
【特許文献２】米国特許第６，１９７，１６５号明細書
【特許文献３】米国特許第６，２８７，４３５号明細書
【特許文献４】米国特許第６，４１７，６２６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、半導体ウェハの真空処理における粒子の生成を低減することにある。
本発明が特に目的とするところは、ＩＣＰまたはＰＶＤ処理装置を使用する際に蒸着バッフルからのコーティングの剥離を最小化することにある。
【０００９】
本発明の更なる目的は、ＩＣＰまたはＰＶＤ処理において、蒸着バッフルを一層効果的に冷却し、処理の際の当該バッフル上での最大温度上昇を最小化し、処理の際の当該バッフルにおける熱応力を最小化することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の原理によると、蒸着バッフルは、その全領域に亘って比較的均一に冷却され、より具体的には、その全面が冷却されるという特徴を備えている。
バッフルの最大温度は例えば１００℃未満、典型的には４０℃未満、更に好ましくは約３０℃に維持される。
【００１１】
本発明の記載された実施例によれば、誘電窓を導電性の付着物から保護し、前記窓の外側に設けられたコイルから発生される高周波エネルギーの誘導結合を円滑にする蒸着バッフルが提供される。
このバッフルは、延在される複数の溝部を内部に有する導電性の本体を備えている。
前記溝部は、前記バッフルが高周波アンテナに対して所定の位置と方向で設置されるときに、高周波エネルギーが前記バッフルを通じて結合され、前記本体内の電流流路を寸断するように構成される。
前記バッフルの表面は通常、型押し仕上げされるか（textured）又は蒸着材料の付着を容易にするために調整されて蒸着材料の剥離を低減している。
前記溝部は好適には、前記チャンバ内の粒子が前記窓に向かって移動するための見通し路を遮るように構成されている。
このようなバッフルにあっては、隣接する溝部の各対の間の前記リブ部は、冷却液流路の区域を備えている。
【００１２】
一の実施例においては、前記バッフルの本体は、環状の境界部の対向する側に冷却液入口と冷却液出口とを備えている。
少なくとも一の冷却液通路は、前記溝部を含む前記バッフルの中央部を通り前記入口から前記出口に至る冷却液流路を形成すると共に、前記溝部の間のリブ部に沿って延在され、好適には前記入口から前記出口への単一の蛇行流路を構成している。
前記通路の形状及び通路を流れる冷却液の制御によって、前記本体の前記調整面から蒸着材料が実質的に剥離することを防止するために十分に均一な温度分布を維持していると共にアーク放電が生じ得る状態を回避している。
【００１３】
バッフルの前記本体は、面に対して平行に延在するリブ部を備え、略平坦とされている。
バッフル内の溝部は典型的には互いに平行に形成されている。
前記本体は、複数の導電性のブリッジ部を備えており、各ブリッジ部は、溝部が前記本体の直径を横切って延在しないように溝部を寸断している。
前記ブリッジ部は好適には、粒子汚染を更に低減するために前記バッフルの窓側にのみに設けられている。
【００１４】
前記溝部の間を延在する前記通路の前記区域は好適には、前記入口と前記出口との間で直列的に接続されていると共に、前記バッフル本体の周辺の通路区域で相互接続されている。
前記区域は従って、該通路の前記中間区域の各々に順次沿って前記入口から前記出口への単一の連続する蛇行状の冷却液流路を形成している。
また、かかるバッフルを備えている誘導結合プラズマ源が提供される。
【００１５】
ある実施例によれば、バッフル本体は中央部の円形状の部材から形成されている。 この部材は、溝部内部に複数の溝部及びリブを形成しており、前記リブの一つのそれぞれに沿って前記部材の周辺から穿設された前記中間通路区域とを備えている。
またバッフル本体は前記円形状の部材を囲繞している環状部材を備えており、この環状部材は、前記円形状の部材のリムと結合されたときに前記本体を形成すると共に前記通路を取り囲むために、前記中間通路区域を相互接続するように内部にミル加工された相互接続通路部を備えている。
【００１６】
本発明は、半導体ウェハのプラズマ処理の際の蒸着バッフルの最大温度を低減すると共にバッフル中の均一な熱流束を提供している。
蒸着バッフル及び蒸着バッフルの表面上に形成される蒸着物における熱勾配が低減され、これにより熱応力も低減される。
蒸着物の例としては、典型的なｉＰＶＤプロセスにおいて形成される金属蒸着物が挙げられる。
この結果、粒子の生成が低減されると共に、前記バッフル内での熱電子によるアーク放電が抑制される。
【００１７】
特に本発明の特徴は、前記蒸着バッフルの全体に亘って非常に均一な温度とすることができる点にある。
最大温度は、例えば１００℃を下回るまでに低下される。
個々のリブ、ブリッジ、ブレード及び蒸着バッフルの他の部分での熱応力が低減される。
また、前記バッフル上に形成される蒸着物内の熱応力も低減される。
これにより結果として、前記バッフルからの蒸着物の剥離も低減される。
従って、粒子の生成は一層少なくなっている。
条件的にはアーク放電の発生がし辛くなっているので、これによりアーク放電によって生成されるであろう汚染も低減される。
前記蒸着バッフルは耐久性があり、頻繁に交換する必要は無い。
これによりプロセス全体の生産性と効率が増大される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明のこれら若しくは他の目的及び利点は、以下の詳細な図面によって、より一層明らかとなるであろう。
【００１９】
本発明は、図１に示される特許文献３に開示されたタイプのｉＰＶＤ装置１０との関連で説明される。
装置１０は、チャンバ壁１４で区画された真空チャンバ１１を備えていると共に、上方に向けられている基板支持体１３上に支持されたチャンバ１１内で処理される半導体ウェハ１２を有している。
イオン化されたスパッタ材料源１５はチャンバ１１の先端に配置されており、高周波エネルギー源２０を有するフラスト円錐状の（frusto-conical）スパッタリングターゲット１６を備えている。
高周波エネルギー源２０は、ターゲット１６の中心の開口部に配置されている。
高周波エネルギー源２０は、高周波電源の出力及びマッチングネットワーク（matching network）２２に接続された高周波コイルすなわちアンテナ２１を備えている。
コイル２１は、チャンバ１１の外側の大気雰囲気中であってチャンバ１１の壁部１４の一部を形成する誘電窓２３の後ろ側に配置されており、これにより、チャンバ１１の内部で処理気体をチャンバ１１の外側の大気雰囲気から隔離して真空に維持している。
【００２０】
誘電窓２３の内側には、導電材料から成り、本実施例においては互いに平行な複数の直線状の溝部３１が内部に形成された蒸着バッフル３０が設けられている。
典型的にはバッフル３０は、金属または金属で覆われた本体３９から作製されている。
バッフル３０の本体３９は、隣接する溝部３１の各対の間に細長い薄板すなわちリブ３２を備えている。
コイル２１は、誘電窓２３の外側に近接して位置すると共にリターンセグメント２５によって相互に接続された平行な複数の導電体セグメント２４を備えており、このコイル２１は、セグメント２４内の電流Ｉａが同じ方向であって典型的にはバッフル３０の溝部３１に対して直交する方向に流れるように構成されている。
（図１には図示していない）冷却液の通路は、バッフルの本体３９内に形成されて冷却液入口４１と冷却液出口４２とに連通されており、これら入口４１と出口４２との間に一以上の冷却液流路が設けられている。
【００２１】
図２Ａ及び図２Ｂは従来技術の蒸着バッフル３０を示すものであって、冷却液の流路４０が２つの半円区域４３及び４４に設けられており、各通路４０は入口４１から出口４２への冷却水の流路を形成している。
通路４０のこれら２つの区域４３及び４４は、本体３９の中央部４５を囲繞しており、この本体にはシェブロン形状（chevron-shaped）の断面を備えている溝部３１が形成されていると共に、一のリブ３２は互いに隣接する溝部３１の各対の間を延在して形成されている。
バッフル３０はリム（rim）周りの熱を除去するもので、リブ３２の熱伝導率によってバッフル３０の中央部から伝熱すると共に通路区域４３及び４４を流れる冷却液によって出口４２へ熱を除去している。
【００２２】
バッフル３０の本体３９は２つの部材により製作されており、溝部３１が加工される主本体部４７と冷却通路のキャップ４８とを備えている。
このキャップ４８は主本体部４７のリムに向かって加工される通路区域４３及び４４を閉塞するために主本体部４７周辺のリムを覆っているものである。
本体３９の主本体部４７とキャップ４８とは、一般的には６０６１番アルミニウムのようなもので製作される。
部材４７と４８とは、ロウ付け等によって接合されシールされる。
この工程は例えば、ロウ材がこれら部材の間に配され、これら部材は接合力を高めるために加圧され、ロウ材が溶融を開始する温度で一旦加熱されると、これら部材は加圧された状態で接合される。
その後、本体３９は室温まで冷却される。
この工程で寸法管理を行うことは困難であるので、ロウ付けが完了した後に更に追加工が施される。
次に本体３９は蒸着されるコーティング材料が付着するような表面を提供するためにコーティングされて仕上げ処理がされ、これによってｉＰＶＤプロセスにおける粒子汚染の問題を引き起こす剥離に抗することができる。
そして本体３９の表面が洗浄される。
【００２３】
図３Ａ〜図３Cは、図１のバッフル３０に代えて設けられる本発明による蒸着バッフル５０を示すものである。
バッフル５０は通常は前述のバッフル３０の溝部３１と同様の形状とされた溝部５１を備えているが、これに代えて、コイル２１からの高周波エネルギーの結合を円滑にする一方で粒子が窓２３に衝突することを防止するために適切と考えられる他のいくつかの溝部パターンとすることができる。
バッフル５０は内部に冷却通路６０が形成された金属性若しくは導電性を有する本体５５を備えており、この冷却通路６０は材料冷却液入口６１と冷却液出口６２との間で一以上の流路をもって延在されている。
通路６０は一以上の平行な流体流路を含むことができるが、図示された実施例では入口６１から出口６２への単一の連続する流路が設けられている。
【００２４】
通路６０は、リブ５２の一つのそれぞれの長さだけ延在されている複数の中間区域６３と、隣接する中間区域６３を直列的に接続している複数の相互接続通路部６４とを備えている。
このようにして、通路６０は単一の蛇行形状の冷却液流路を為し、冷却液は各リブにおける通路区域を通じて方向を変えながら流れていく。
これにより蒸着バッフル５０の全面に亘る冷却が提供される。
【００２５】
バッフル５０の本体５５は２つの部材、すなわち中心の主本体部５７と環状の外側ウォータージャケットキャップ５８とを備えている。
銅やタンタルについてｉＰＶＤ処理を行うために、これら部材は２０２４番のアルミニウムで製作することができる。
主本体部５７は内部に機械加工された溝部５１を備えると共にリブ５２を含んでいる。
各リブ５２は略直線状とされて主本体部５７を横切るように延在しており、それぞれ主本体部５７の円形の周辺上で終端とされている。
中間通路区域６３はリブ５２の各々の全長に亘って延在されており、これら中間区域６３も主本体部５７の円形状の周辺上で各終端とされている。
環状の外側ウォータージャケットキャップ５８は、主本体部５７の周辺に接合される内面を備えている。
この内面には、隣接する中間通路区域６３を接続している相互接続通路部６４が機械加工により形成されており、中間区域６３と相互接続通路部６４とを直列的に接続して連続する蛇行状の冷却液流路が形成される。
【００２６】
通路の中間通路区域６３及び相互接続通路部６４の位置合わせは、上述したバッフル３０を接続する単純なロウ付け方法に比べると幾分クリティカルである。
部材６３及び６４は共に接合される前に完全に機械加工が施されている。
機械加工の後に、部材６３及び６４は、合金の浸透の制御を可能とし、これら部材を共に溶融させて部材間の水密性と気密性を付与すべく電子ビーム溶接により接合されている。
電子ビーム溶接プロセスでは局地的に熱が生じるに過ぎないので、接合の際の部材６３及び６４の材料歪みは最小とされている。
接合の後、本体５５は蒸着されるコーティング材料が付着するような表面を提供するためにコーティングされて仕上げ処理がされ、これによってｉＰＶＤプロセスにおける粒子汚染の問題を引き起こす剥離に抗することができる。
そして本体５５の表面が洗浄される。
【００２７】
バッフル３０とバッフル５０との間でｉＰＶＤプロセスの際に生じる最大温度及び温度分布を比較することにより、本発明の有利な点を説明する。
バッフル３０上及びバッフル５０上での最大温度は、バッフル３０及びバッフル５０の中心、すなわち最も中心寄りのリブ３２及びリブ５２の中点で生じることが見出されており、この点の温度を冷却水の流量の関数として図４Ａにそれぞれ曲線７１及び曲線７２で示している。
与えられたｉＰＶＤ出力に対して、バッフル３０では、この点の温度は１２０℃を超えているが、バッフル５０では、この点の温度は３０℃程度にまで低下されている。
バッフル３０の出口４２及びバッフル５０の出口６２での冷却水の温度は、図４Ａにおいてそれぞれ曲線７３と曲線７４とにより示されている。
図４Bは、与えられたｉＰＶＤの動作条件下でのバッフル５０の最大温度と出口水温とを種々の冷却水流量について示したものである。
【００２８】
バッフル５０全体を均一な温度とすることにより、ｉＰＶＤ処理チャンバ１１における粒子汚染の問題を引き起こすバッフル５０からの蒸着物の剥離を増大させる可能性のある熱的応力が低減される。
上述した米国特許出願公開第２００３／０１５９７８２号明細書で説明されている理由により、バッフル５０の溝部５１を横断するブリッジ部を設けることが望ましい一方で、ブリッジ部をバッフル５０の窓側に配置することにより、剥離や粒子汚染が一層低減されることが判明した。
このようなバッフルが図５Ａ及び図５Ｂに示されている。
【００２９】
図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、バッフル８０は溝部８１を横断するブリッジ部８５を備えている他は、上述したバッフル５０と同様の形状とされ、これらブリッジ部８５は図示されているように直径８３に対して直交して配置された平行な溝部とされている。
各々の溝部８１は図５Ａに示されているように、バッフル本体の周辺部８４近傍の円形状の内部を横断する弦（cord）に沿って延在されている。
各々の溝部８１は、少なくとも一点でブリッジ部８５の一つにより寸断されている。
これらのブリッジ部は図５Ａに示されているように、バッフル８０の窓側にのみ溝部を横切って形成されている。
ブリッジ部８５をバッフル８０の窓側に配置することにより、更に粒子汚染の可能性が低減されるが、これは、バッフルのプラズマ側での温度の均一性が促進されたことによるものと考えられる。
【００３０】
本発明の特徴を有する蒸着バッフルは、特に特許文献３、特許文献２、特許文献１、米国特許第６，５２３，４９３号明細書及び米国特許出願公開第２００３／０１５９７８２号明細書に記載されている蒸着モジュールにおいて有用である。
しかしながら、本発明のバッフルはＩＣＰ反応炉と共に使用しても有用である。
【００３１】
当業者であれば、明細書中の本発明の適用は変わり得るものであること、本発明が典型的な実施例において記述されていること、及び本発明の原理から逸脱することなく追加・変更を行い得ることを理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】従来の構成要素を図示したｉＰＶＤ装置の一部破断斜視図である。
【図２Ａ】ｉＰＶＤ装置の蒸着バッフルを示す図１の２Ａ−２Ａ線視断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの蒸着バッフル内の冷却液の流路を示す斜視図である。
【図３Ａ】本発明の一実施例による蒸着バッフルの図２Ａと同様な断面図である。
【図３Ｂ】蒸着バッフルを示す図３Ａの３Ａ−３Ａ線視断面図である。
【図３Ｃ】図３Ａ及び図３Ｂの蒸着バッフル内の冷却液の流路を示す図２Ｂと同様な斜視図である。
【図４Ａ】図２Ａ及び図２Ｂ、図３Ａから図３Ｃの蒸着バッフルについて、冷却液の温度を比較したグラフである。
【図４Ｂ】図３Ａから図３Ｃの蒸着バッフルについて、種々の流量に対する冷却液の温度を比較したグラフである。
【図５Ａ】図２Ａ及び図２Ｂの蒸着バッフルの代替実施例を示す窓側側面図である。
【図５Ｂ】蒸着バッフルを示す図５Ａの５Ｂ−５Ｂ線視断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０ ｉＰＶＤ装置
１１ 真空チャンバ
１２ 半導体ウェハ
１３ 基板支持体
１４ チャンバ壁
１５ スパッタ材料源
１６ スパッタリングターゲット
２０ 高周波エネルギー源
２１ コイル，アンテナ
２２ マッチングネットワーク
２３ 誘電窓
２４ 導電体セグメント
２５ リターンセグメント
３０，５０，８０ 蒸着バッフル
３１，５１，８１ 溝部
３２，５２ リブ
３９，５５ 本体
４０ 流路
４１，６１ 冷却液入口
４２，６２ 冷却液出口
４３，４４ 半円区域
４５ 中央部
４７，５７ 主本体部
４８，５８ キャップ
６０ 冷却通路
６３ 中間通路区域
６４ 相互接続部
７１，７２，７３，７４ 曲線
８３ 直径
８５ ブリッジ部
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラズマプロセス装置において使用される蒸着バッフル（deposition baffles）に関し、特に半導体素子や集積回路の製造において特に導電性のコーティング処理を行うために、例えば誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）処理システムのような高密度プラズマを用いる装置に関する。
このような蒸着バッフルは、誘電壁及び真空処理チャンバの窓が蒸着される材料でコーティングされることを防止し、高周波エネルギーはこれら誘電壁及び真空処理チャンバの窓を通じて高密度プラズマに結合される。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、米国特許第６，０８０，２８７号明細書（特許文献１）、米国特許第６，１９７，１６５号明細書（特許文献２）、米国特許第６，２８７，４３５号明細書（特許文献３）、米国特許第６，４１７，６２６号明細書（特許文献４）、米国特許第６，５２３，４９３号明細書及び米国特許出願公開第２００３／０１５９７８２号明細書に関するものであって、これら全体は引用することにより本明細書に組み込まれるものである。
【０００３】
誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）源は、半導体製造産業において広く用いられている。
典型的なＩＣＰ源は、プラズマを励起及び維持するための処理チャンバ内で反応気体に結合させるための高周波エネルギーを供給するアンテナを備えている。
そのような多くのプロセスの例において、アンテナは、真空チャンバの壁内の絶縁窓の外側であって、かつ真空チャンバ内のアンテナと処理空間との間に配置されている。
前記窓は、アンテナからの高周波エネルギーに対しては透過性を有する一方、空気と真空状態との仕切りとしての機能を果たしている。
平面的なＩＣＰ源は有用性を増してきており、処理チャンバの端部にアンテナと窓とを備えている。
【０００４】
イオン化物理気相成長（iPVD：ionized physical vapor deposition）システムは、半導体プロセスにおいて金属を蒸着するためにしばしば使用されている。
このような金属及び多くの非金属を蒸着するシステムにおいて、蒸着バッフルは、誘電窓（dielectric window）が特に導電性材料によってコーティングされることを防止するために用いられている。
この目的のために、蒸着バッフルはプラズマと窓との間に配置され、このバッフルが無ければ窓に堆積してしまうであろうプラズマから伝播するコーティング材料を捕捉している。
【０００５】
高密度ＩＣＰは、蒸着バッフルを含むチャンバ内で頻繁に露出表面に向かう大きな熱流束を生じさせる。
５キロワットのレベルの高周波出力により、例えば１０１２ ／cm３の電子密度が得られる。
更には、ｉＰＶＤ源を用いると、金属ターゲット上の直流出力は、材料を高密度プラズマへとスパッタリングすることにより、システムに対して２０ｋＷに至る。
バッフル及び他の構成要素の熱は、該構成要素及び該構成要素上に堆積されたコーティングに熱応力を生じさせる。
かかる熱応力により、コーティングの剥離を生じ、処理プロセスに汚染物質を生じると共に半導体基板上に形成されたデバイスを損傷させる粒子が生成されてしまう。
【０００６】
ＩＣＰの物理気相成長（ICP PVD）システムにおいても、粒子は、２０〜３０ボルト未満の低い局地的な電位差で起こるアーク放電の結果として生じる。
溝部が形成された蒸着バッフルは、この蒸着バッフルを通じて強力なＲＦ場が結合されるのであるが、そのようなアーク放電、特に溝部の周囲でバッフルの導電性材料の構造に起因して生じるプラズマの収縮（contraction）を伴うアーク放電の影響を受け易い。
かかる条件下では、アーク放電が一層蔓延し、１００℃の温度上昇が観察されている。
【０００７】
従って、プラズマ処理の際に蒸着バッフルで生じる温度を管理すると共に粒子の生成原因を減じる必要性がある。
【特許文献１】米国特許第６，０８０，２８７号明細書
【特許文献２】米国特許第６，１９７，１６５号明細書
【特許文献３】米国特許第６，２８７，４３５号明細書
【特許文献４】米国特許第６，４１７，６２６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、半導体ウェハの真空処理における粒子の生成を低減することにある。
本発明が特に目的とするところは、ＩＣＰまたはＰＶＤ処理装置を使用する際に蒸着バッフルからのコーティングの剥離を最小化することにある。
【０００９】
本発明の更なる目的は、ＩＣＰまたはＰＶＤ処理において、蒸着バッフルを一層効果的に冷却し、処理の際の当該バッフル上での最大温度上昇を最小化し、処理の際の当該バッフルにおける熱応力を最小化することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の原理によると、蒸着バッフルは、その全領域に亘って比較的均一に冷却され、より具体的には、その全面が冷却されるという特徴を備えている。
バッフルの最大温度は例えば１００℃未満、典型的には４０℃未満、更に好ましくは約３０℃に維持される。
【００１１】
本発明の記載された実施例によれば、誘電窓を導電性の付着物から保護し、前記窓の外側に設けられたコイルから発生される高周波エネルギーの誘導結合を円滑にする蒸着バッフルが提供される。
このバッフルは、延在される複数の溝部を内部に有する導電性の本体を備えている。
前記溝部は、前記バッフルが高周波アンテナに対して所定の位置と方向で設置されるときに、高周波エネルギーが前記バッフルを通じて結合され、前記本体内の電流流路を寸断するように構成される。
前記バッフルの表面は通常、型押し仕上げされるか（textured）又は蒸着材料の付着を容易にするために調整されて蒸着材料の剥離を低減している。
前記溝部は好適には、前記チャンバ内の粒子が前記窓に向かって移動するための見通し路を遮るように構成されている。
このようなバッフルにあっては、隣接する溝部の各対の間の前記リブ部は、冷却液流路の区域を備えている。
【００１２】
一の実施例においては、前記バッフルの本体は、環状の境界部の対向する側に冷却液入口と冷却液出口とを備えている。
少なくとも一の冷却液通路は、前記溝部を含む前記バッフルの中央部を通り前記入口から前記出口に至る冷却液流路を形成すると共に、前記溝部の間のリブ部に沿って延在され、好適には前記入口から前記出口への単一の蛇行流路を構成している。
前記通路の形状及び通路を流れる冷却液の制御によって、前記本体の前記調整面から蒸着材料が実質的に剥離することを防止するために十分に均一な温度分布を維持していると共にアーク放電が生じ得る状態を回避している。
【００１３】
バッフルの前記本体は、面に対して平行に延在するリブ部を備え、略平坦とされている。
バッフル内の溝部は典型的には互いに平行に形成されている。
前記本体は、複数の導電性のブリッジ部を備えており、各ブリッジ部は、溝部が前記本体の直径を横切って延在しないように溝部を寸断している。
前記ブリッジ部は好適には、粒子汚染を更に低減するために前記バッフルの窓側にのみに設けられている。
【００１４】
前記溝部の間を延在する前記通路の前記区域は好適には、前記入口と前記出口との間で直列的に接続されていると共に、前記バッフル本体の周辺の通路区域で相互接続されている。
前記区域は従って、該通路の前記中間区域の各々に順次沿って前記入口から前記出口への単一の連続する蛇行状の冷却液流路を形成している。
また、かかるバッフルを備えている誘導結合プラズマ源が提供される。
【００１５】
ある実施例によれば、バッフル本体は中央部の円形状の部材から形成されている。 この部材は、溝部内部に複数の溝部及びリブを形成しており、前記リブの一つのそれぞれに沿って前記部材の周辺から穿設された前記中間通路区域とを備えている。
またバッフル本体は前記円形状の部材を囲繞している環状部材を備えており、この環状部材は、前記円形状の部材のリムと結合されたときに前記本体を形成すると共に前記通路を取り囲むために、前記中間通路区域を相互接続するように内部にミル加工された相互接続通路部を備えている。
【００１６】
本発明は、半導体ウェハのプラズマ処理の際の蒸着バッフルの最大温度を低減すると共にバッフル中の均一な熱流束を提供している。
蒸着バッフル及び蒸着バッフルの表面上に形成される蒸着物における熱勾配が低減され、これにより熱応力も低減される。
蒸着物の例としては、典型的なｉＰＶＤプロセスにおいて形成される金属蒸着物が挙げられる。
この結果、粒子の生成が低減されると共に、前記バッフル内での熱電子によるアーク放電が抑制される。
【００１７】
特に本発明の特徴は、前記蒸着バッフルの全体に亘って非常に均一な温度とすることができる点にある。
最大温度は、例えば１００℃を下回るまでに低下される。
個々のリブ、ブリッジ、ブレード及び蒸着バッフルの他の部分での熱応力が低減される。
また、前記バッフル上に形成される蒸着物内の熱応力も低減される。
これにより結果として、前記バッフルからの蒸着物の剥離も低減される。
従って、粒子の生成は一層少なくなっている。
条件的にはアーク放電の発生がし辛くなっているので、これによりアーク放電によって生成されるであろう汚染も低減される。
前記蒸着バッフルは耐久性があり、頻繁に交換する必要は無い。
これによりプロセス全体の生産性と効率が増大される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明のこれら若しくは他の目的及び利点は、以下の詳細な図面によって、より一層明らかとなるであろう。
【００１９】
本発明は、図１に示される特許文献３に開示されたタイプのｉＰＶＤ装置１０との関連で説明される。
装置１０は、チャンバ壁１４で区画された真空チャンバ１１を備えていると共に、上方に向けられている基板支持体１３上に支持されたチャンバ１１内で処理される半導体ウェハ１２を有している。
イオン化されたスパッタ材料源１５はチャンバ１１の先端に配置されており、高周波エネルギー源２０を有するフラスト円錐状の（frusto-conical）スパッタリングターゲット１６を備えている。
高周波エネルギー源２０は、ターゲット１６の中心の開口部に配置されている。
高周波エネルギー源２０は、高周波電源の出力及びマッチングネットワーク（matching network）２２に接続された高周波コイルすなわちアンテナ２１を備えている。
コイル２１は、チャンバ１１の外側の大気雰囲気中であってチャンバ１１の壁部１４の一部を形成する誘電窓２３の後ろ側に配置されており、これにより、チャンバ１１の内部で処理気体をチャンバ１１の外側の大気雰囲気から隔離して真空に維持している。
【００２０】
誘電窓２３の内側には、導電材料から成り、本実施例においては互いに平行な複数の直線状の溝部３１が内部に形成された蒸着バッフル３０が設けられている。
典型的にはバッフル３０は、金属または金属で覆われた本体３９から作製されている。
バッフル３０の本体３９は、隣接する溝部３１の各対の間に細長い薄板すなわちリブ３２を備えている。
コイル２１は、誘電窓２３の外側に近接して位置すると共にリターンセグメント２５によって相互に接続された平行な複数の導電体セグメント２４を備えており、このコイル２１は、セグメント２４内の電流Ｉａが同じ方向であって典型的にはバッフル３０の溝部３１に対して直交する方向に流れるように構成されている。
（図１には図示していない）冷却液の通路は、バッフルの本体３９内に形成されて冷却液入口４１と冷却液出口４２とに連通されており、これら入口４１と出口４２との間に一以上の冷却液流路が設けられている。
【００２１】
図２Ａ及び図２Ｂは従来技術の蒸着バッフル３０を示すものであって、冷却液の流路４０が２つの半円区域４３及び４４に設けられており、各通路４０は入口４１から出口４２への冷却水の流路を形成している。
通路４０のこれら２つの区域４３及び４４は、本体３９の中央部４５を囲繞しており、この本体にはシェブロン形状（chevron-shaped）の断面を備えている溝部３１が形成されていると共に、一のリブ３２は互いに隣接する溝部３１の各対の間を延在して形成されている。
バッフル３０はリム（rim）周りの熱を除去するもので、リブ３２の熱伝導率によってバッフル３０の中央部から伝熱すると共に通路区域４３及び４４を流れる冷却液によって出口４２へ熱を除去している。
【００２２】
バッフル３０の本体３９は２つの部材により製作されており、溝部３１が加工される主本体部４７と冷却通路のキャップ４８とを備えている。
このキャップ４８は主本体部４７のリムに向かって加工される通路区域４３及び４４を閉塞するために主本体部４７周辺のリムを覆っているものである。
本体３９の主本体部４７とキャップ４８とは、一般的には６０６１番アルミニウムのようなもので製作される。
部材４７と４８とは、ロウ付け等によって接合されシールされる。
この工程は例えば、ロウ材がこれら部材の間に配され、これら部材は接合力を高めるために加圧され、ロウ材が溶融を開始する温度で一旦加熱されると、これら部材は加圧された状態で接合される。
その後、本体３９は室温まで冷却される。
この工程で寸法管理を行うことは困難であるので、ロウ付けが完了した後に更に追加工が施される。
次に本体３９は蒸着されるコーティング材料が付着するような表面を提供するためにコーティングされて仕上げ処理がされ、これによってｉＰＶＤプロセスにおける粒子汚染の問題を引き起こす剥離に抗することができる。
そして本体３９の表面が洗浄される。
【００２３】
図３Ａ〜図３Cは、図１のバッフル３０に代えて設けられる本発明による蒸着バッフル５０を示すものである。
バッフル５０は通常は前述のバッフル３０の溝部３１と同様の形状とされた溝部５１を備えているが、これに代えて、コイル２１からの高周波エネルギーの結合を円滑にする一方で粒子が窓２３に衝突することを防止するために適切と考えられる他のいくつかの溝部パターンとすることができる。
バッフル５０は内部に冷却通路６０が形成された金属性若しくは導電性を有する本体５５を備えており、この冷却通路６０は材料冷却液入口６１と冷却液出口６２との間で一以上の流路をもって延在されている。
通路６０は一以上の平行な流体流路を含むことができるが、図示された実施例では入口６１から出口６２への単一の連続する流路が設けられている。
【００２４】
通路６０は、リブ５２の一つのそれぞれの長さだけ延在されている複数の中間区域６３と、隣接する中間区域６３を直列的に接続している複数の相互接続通路部６４とを備えている。
このようにして、通路６０は単一の蛇行形状の冷却液流路を為し、冷却液は各リブにおける通路区域を通じて方向を変えながら流れていく。
これにより蒸着バッフル５０の全面に亘る冷却が提供される。
【００２５】
バッフル５０の本体５５は２つの部材、すなわち中心の主本体部５７と環状の外側ウォータージャケットキャップ５８とを備えている。
銅やタンタルについてｉＰＶＤ処理を行うために、これら部材は２０２４番のアルミニウムで製作することができる。
主本体部５７は内部に機械加工された溝部５１を備えると共にリブ５２を含んでいる。
各リブ５２は略直線状とされて主本体部５７を横切るように延在しており、それぞれ主本体部５７の円形の周辺上で終端とされている。
中間通路区域６３はリブ５２の各々の全長に亘って延在されており、これら中間区域６３も主本体部５７の円形状の周辺上で各終端とされている。
環状の外側ウォータージャケットキャップ５８は、主本体部５７の周辺に接合される内面を備えている。
この内面には、隣接する中間通路区域６３を接続している相互接続通路部６４が機械加工により形成されており、中間区域６３と相互接続通路部６４とを直列的に接続して連続する蛇行状の冷却液流路が形成される。
【００２６】
通路の中間通路区域６３及び相互接続通路部６４の位置合わせは、上述したバッフル３０を接続する単純なロウ付け方法に比べると幾分クリティカルである。
部材６３及び６４は共に接合される前に完全に機械加工が施されている。
機械加工の後に、部材６３及び６４は、合金の浸透の制御を可能とし、これら部材を共に溶融させて部材間の水密性と気密性を付与すべく電子ビーム溶接により接合されている。
電子ビーム溶接プロセスでは局地的に熱が生じるに過ぎないので、接合の際の部材６３及び６４の材料歪みは最小とされている。
接合の後、本体５５は蒸着されるコーティング材料が付着するような表面を提供するためにコーティングされて仕上げ処理がされ、これによってｉＰＶＤプロセスにおける粒子汚染の問題を引き起こす剥離に抗することができる。
そして本体５５の表面が洗浄される。
【００２７】
バッフル３０とバッフル５０との間でｉＰＶＤプロセスの際に生じる最大温度及び温度分布を比較することにより、本発明の有利な点を説明する。
バッフル３０上及びバッフル５０上での最大温度は、バッフル３０及びバッフル５０の中心、すなわち最も中心寄りのリブ３２及びリブ５２の中点で生じることが見出されており、この点の温度を冷却水の流量の関数として図４Ａにそれぞれ曲線７１及び曲線７２で示している。
与えられたｉＰＶＤ出力に対して、バッフル３０では、この点の温度は１２０℃を超えているが、バッフル５０では、この点の温度は３０℃程度にまで低下されている。
バッフル３０の出口４２及びバッフル５０の出口６２での冷却水の温度は、図４Ａにおいてそれぞれ曲線７３と曲線７４とにより示されている。
図４Bは、与えられたｉＰＶＤの動作条件下でのバッフル５０の最大温度と出口水温とを種々の冷却水流量について示したものである。
【００２８】
バッフル５０全体を均一な温度とすることにより、ｉＰＶＤ処理チャンバ１１における粒子汚染の問題を引き起こすバッフル５０からの蒸着物の剥離を増大させる可能性のある熱的応力が低減される。
上述した米国特許出願公開第２００３／０１５９７８２号明細書で説明されている理由により、バッフル５０の溝部５１を横断するブリッジ部を設けることが望ましい一方で、ブリッジ部をバッフル５０の窓側に配置することにより、剥離や粒子汚染が一層低減されることが判明した。
このようなバッフルが図５Ａ及び図５Ｂに示されている。
【００２９】
図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、バッフル８０は溝部８１を横断するブリッジ部８５を備えている他は、上述したバッフル５０と同様の形状とされ、これらブリッジ部８５は図示されているように直径８３に対して直交して配置された平行な溝部とされている。
各々の溝部８１は図５Ａに示されているように、バッフル本体の周辺部８４近傍の円形状の内部を横断する弦（cord）に沿って延在されている。
各々の溝部８１は、少なくとも一点でブリッジ部８５の一つにより寸断されている。
これらのブリッジ部は図５Ａに示されているように、バッフル８０の窓側にのみ溝部を横切って形成されている。
ブリッジ部８５をバッフル８０の窓側に配置することにより、更に粒子汚染の可能性が低減されるが、これは、バッフルのプラズマ側での温度の均一性が促進されたことによるものと考えられる。
【００３０】
本発明の特徴を有する蒸着バッフルは、特に特許文献３、特許文献２、特許文献１、米国特許第６，５２３，４９３号明細書及び米国特許出願公開第２００３／０１５９７８２号明細書に記載されている蒸着モジュールにおいて有用である。
しかしながら、本発明のバッフルはＩＣＰ反応炉と共に使用しても有用である。
【００３１】
当業者であれば、明細書中の本発明の適用は変わり得るものであること、本発明が典型的な実施例において記述されていること、及び本発明の原理から逸脱することなく追加・変更を行い得ることを理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】従来の構成要素を図示したｉＰＶＤ装置の一部破断斜視図である。
【図２Ａ】ｉＰＶＤ装置の蒸着バッフルを示す図１の２Ａ−２Ａ線視断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの蒸着バッフル内の冷却液の流路を示す斜視図である。
【図３Ａ】本発明の一実施例による蒸着バッフルの図２Ａと同様な断面図である。
【図３Ｂ】蒸着バッフルを示す図３Ａの３Ａ−３Ａ線視断面図である。
【図３Ｃ】図３Ａ及び図３Ｂの蒸着バッフル内の冷却液の流路を示す図２Ｂと同様な斜視図である。
【図４Ａ】図２Ａ及び図２Ｂ、図３Ａから図３Ｃの蒸着バッフルについて、冷却液の温度を比較したグラフである。
【図４Ｂ】図３Ａから図３Ｃの蒸着バッフルについて、種々の流量に対する冷却液の温度を比較したグラフである。
【図５Ａ】図２Ａ及び図２Ｂの蒸着バッフルの代替実施例を示す窓側側面図である。
【図５Ｂ】蒸着バッフルを示す図５Ａの５Ｂ−５Ｂ線視断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０ ｉＰＶＤ装置
１１ 真空チャンバ
１２ 半導体ウェハ
１３ 基板支持体
１４ チャンバ壁
１５ スパッタ材料源
１６ スパッタリングターゲット
２０ 高周波エネルギー源
２１ コイル，アンテナ
２２ マッチングネットワーク
２３ 誘電窓
２４ 導電体セグメント
２５ リターンセグメント
３０，５０，８０ 蒸着バッフル
３１，５１，８１ 溝部
３２，５２ リブ
３９，５５ 本体
４０ 流路
４１，６１ 冷却液入口
４２，６２ 冷却液出口
４３，４４ 半円区域
４５ 中央部
４７，５７ 主本体部
４８，５８ キャップ
６０ 冷却通路
６３ 中間通路区域
６４ 相互接続部
７１，７２，７３，７４ 曲線
８３ 直径
８５ ブリッジ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理チャンバのチャンバ壁における誘電窓を保護し、前記窓の外側に設けられたコイルから発生され、前記窓とバッフルとを通じて前記チャンバ内でのプラズマ処理空間内におけるプラズマに流入する高周波エネルギーの誘導結合を円滑にする蒸着バッフルにおいて、
窓側とプラズマ側とを備えている導電性を有する本体を備え、
該本体には、前記窓側と前記プラズマ側との間を通過して内部を延在される複数の溝部と、前記本体の互いに隣接する前記溝部の各対の間に形成されたリブ部とが形成されており、
前記溝部には、前記本体の表面により定義されると共に、前記本体の見通し路を通じて前記チャンバ内の粒子が前記本体の前記プラズマ側から前記窓側まで前記チャンバ内を移動することを遮るための壁部が形成されており、
前記複数の溝部の各々には、実質的に前記本体の前記窓側のみで前記本体に取り付けられる構造部材が形成されており、
該構造部材には、前記バッフルを通じて誘導結合の効果を制限すること無く前記プラズマへ結合される出力の分布の均一性を改善するために、前記バッフル上で分配されている前記本体への連結手段が形成されている、
ことを特徴とするバッフル。
【請求項２】
前記溝部は、溝部の長手方向に沿う断面がシェブロン形状とされていることを特徴とする請求項１に記載のバッフル。
【請求項３】
前記構造部材が、前記溝部の対向する壁面を電気的に相互接続することにより前記本体の前記窓側の前記溝部を寸断する導電性のブリッジ部であることを特徴とする請求項１に記載のバッフル。
【請求項４】
前記本体は、冷却液入口と、冷却液出口と、前記入口から前記出口までの冷却液流路を形成する少なくとも一つの冷却液通路とを内部に備えており、前記通路は前記本体の少なくとも一つのリブ部に沿って前記本体内で延在されていることを特徴とする請求項１に記載のバッフル。
【請求項５】
前記本体は、冷却液入口と、冷却液出口と、前記入口から前記出口までの冷却液流路を形成する少なくとも一つの冷却液通路とを内部に備えており、前記通路は前記本体のリブ部の各々に沿って前記本体内で延在されていることを特徴とする請求項１に記載のバッフル。
【請求項６】
前記本体は、冷却液入口と、冷却液出口と、前記入口から前記出口までの冷却液流路を形成する少なくとも一つの冷却液通路とを内部に備えており、前記通路は前記本体の複数のリブ部に順次沿って前記本体内で延在されていることを特徴とする請求項１に記載のバッフル。
【請求項７】
前記溝部が、前記本体の中心を通る直径に対して直交して延在している略平行な複数の溝部とされており、
前記構造部材が、前記各溝部の対向する壁面を電気的に相互接続することにより、いかなる前記溝部も前記直径の両側で前記バッフルに沿って延在する単一の連続する溝部とならぬように前記溝部を寸断する導電性のブリッジ部であることを特徴とする請求項６に記載のバッフル。
【請求項８】
前記通路の少なくとも一部が、互いに隣接する前記溝部の各対の間で前記リブ部の各々に沿って延在され、前記通路の前記一部の各々が前記入口から前記出口までの連続する順次的な冷却液の流路を形成していることを特徴とする請求項７に記載のバッフル。
【請求項９】
プラズマ処理チャンバ内でのプラズマ処理空間内に流入する高周波エネルギーの誘導結合を行うためのプラズマ源において、
前記プラズマ処理チャンバの壁部に形成された誘電窓と、
高周波出力源に接続された前記窓の外側に設けられた高周波アンテナと、
前記窓と前記処理空間との間の前記チャンバ内部で前記窓に近接して設けられた請求項１に記載のバッフルであって、前記窓側が前記誘電窓に対向していると共に前記プラズマ側が前記プラズマ処理空間に面しているバッフルと、
を有することを特徴とするプラズマ源。
【請求項１０】
ｉＰＶＤプロセスにおいて窓の蒸着を防止する一方で粒子汚染を低下させるための方法において、
相対的に均一な温度勾配を維持するために、蒸着チャンバの内部の誘電窓に隣接して請求項１に記載のバッフルを提供するステップを備えていることを特徴とする方法。
【請求項１１】
プラズマ処理チャンバの前記チャンバ壁における誘電窓を保護し、前記窓の外側に設けられたコイルから発生され、前記窓とバッフルとを通じて前記チャンバ内のプラズマに流入する高周波エネルギーの誘導結合を円滑にする蒸着バッフルにおいて、
導電性を有する本体であって、
該本体には、前記バッフルが前記コイルに対して所定の位置と方向で設置されるときに、高周波エネルギーが前記バッフルを通じて結合され、前記本体内の電流流路を寸断するように前記本体を延在している複数の溝部と、プラズマ処理チャンバからの蒸着材料の付着を容易にするために調整された少なくとも一つの表面とが形成されており、
前記溝部は、設置されるときに前記チャンバ内の粒子が前記窓に向かって移動するための見通し路を遮るように構成とされており、
前記本体が、隣接する前記溝部の各対の間に形成されたリブ部と、冷却液入口と、冷却液出口と、前記入口から前記出口までの冷却液流路を形成する少なくとも一つの冷却液通路とを備えており、前記少なくとも一つの通路は複数のリブ部に沿って前記本体内で延在されており、
前記通路は、前記本体の前記調整面から蒸着材料が実質的に剥離することを防止するために十分に均一な温度分布を維持するよう、前記本体を通る冷却液の流れを促進するように構成されている本体、
を有していることを特徴とするバッフル。
【請求項１２】
前記本体が、平面に対して平行に延在するリブ部を備え、略平坦とされていることを特徴とする請求項１１に記載のバッフル。
【請求項１３】
前記溝部は複数の略平行な溝部を含んでおり、
前記本体は複数の導電性のブリッジ部を備えており、
各ブリッジ部は、いかなる溝部も前記本体の前記直径を実質的に横切って延在しないように溝部を寸断していることを特徴とする請求項１１に記載のバッフル。
【請求項１４】
前記通路は前記入口と前記出口との間で直列的に接続された複数の中間区域を備えており、
前記リブ部の各々は、長手方向に延在している前記通路の前記中間区域の一つを備えており、
前記通路が、該通路の前記中間区域の各々に順次沿って前記入口から前記出口への連続する冷却液流路を形成していることを特徴とする請求項１１に記載のバッフル。
【請求項１５】
前記通路は前記入口と前記出口との間で複数の中間区域を備えており、
前記リブ部の各々は、長手方向に延在している前記通路の前記中間区域の一つを備えており、
前記中間区域は、流れの流路が前記入口から前記出口に至るまでに一の中間区域から他の中間区域を通過する際に流れの方向が変更されるように前記入口と前記出口との間で直列的に接続されており、
これにより、前記通路が、該通路の前記中間区域の各々に順次沿って前記入口から前記出口への単一の連続する蛇行状の冷却液流路を形成していることを特徴とする請求項１１に記載のバッフル。
【請求項１６】
前記通路は前記入口と前記出口との間で複数の中間区域を備えており、
前記リブ部の各々は、長手方向に延在している前記通路の前記中間区域の一つを備えており、
前記通路が、該通路の前記中間区域の各々を通って前記入口から前記出口に至る冷却液流路を形成していることを特徴とする請求項１１に記載のバッフル。
【請求項１７】
前記溝部が、前記本体の中心を通る直径に対して直交して延在している略ストレートな複数の溝部とされており、
前記本体は、前記溝部の対向する壁面を電気的に相互接続することにより、いかなる前記溝部も前記直径の両側で前記シールドに沿って延在する単一の連続する溝部とならぬように前記溝部を寸断する導電性のブリッジ部を備えていることを特徴とする請求項１６に記載のバッフル。
【請求項１８】
前記本体が、中央部の円形状の部材と外側の環状部材とを備えており、
周辺部によって区画された中央部の前記円形状の部材は、前記溝部と、前記リブと、前記周辺から穿設されて前記リブの一つのそれぞれの長さだけ延在されている前記通路の前記中間区域とを備えており、
前記円形状の部材を囲繞している前記環状部材は、前記円形状の部材と結合された内面と、内部に形成された前記入口及び前記出口と、前記内面に形成された前記相互接続通路部とを備えており、
該相互接続通路部は、前記通路の異なる前記中間区域を直列的に相互接続して、前記通路を通じて前記入口から前記出口への連続する冷却液流路を形成していることを特徴とする請求項１７に記載のバッフル。
【請求項１９】
前記通路は前記入口と前記出口との間で複数の中間区域を備えており、
前記本体が、周辺部と前記溝部と前記リブと前記通路の前記中間区域とを備えた中央部の円形状の部材と、前記溝部と外側の環状部材とを備えており、
前記通路の前記中間区域の各々は、前記リブの一つに沿って延在されると共に中央部の前記円形状の部材の周辺上で延在されており、前記中間区域に沿う全ての点は、少なくとも前記端部の一つから前記中間区域の直線長さに沿ってアクセス可能とされており、
前記本体は更に、中央部の前記円形状の部材を囲繞すると共に中央部の前記円形状の部材の周辺に隣接して結合された内面とを有する環状部材を備えており、
前記通路が、前記環状部材の前記内面に形成された相互接続通路部を備えていると共に、前記入口ポートと前記出口ポートとの間の前記通路の前記中間区域の各々を接続していることを特徴とする請求項１１に記載のバッフル。
【請求項２０】
プラズマ処理チャンバ内でのプラズマ処理空間内に流入する高周波エネルギーの誘導結合を行うための誘導結合プラズマ源において、
前記プラズマ処理チャンバの壁部に形成された誘電窓と、
高周波出力源に接続された前記窓の外側に設けられたコイルと、
前記窓と前記処理空間との間の前記チャンバ内部に設けられた請求項１１に記載のバッフルとを備えていることを特徴とするプラズマ源。
【請求項２１】
プラズマ処理において窓の蒸着を防止する一方で粒子汚染を低下させるための方法において、
相対的に均一な温度勾配を維持するために、蒸着チャンバの内部の誘電窓に隣接して請求項１１に記載のバッフルを提供するステップを備えていることを特徴とする方法。
【請求項２２】
プラズマ処理チャンバのチャンバ壁における誘電窓を保護し、前記窓の外側に設けられたコイルから発生され、前記窓とバッフルとを通じて前記チャンバ内のプラズマに流入する高周波エネルギーの誘導結合を円滑にする蒸着バッフルにおいて、
導電性を有する本体であって、
該本体には、前記バッフルが前記コイルに対して所定の位置と方向で設置されるときに、高周波エネルギーが前記バッフルを通じて結合され、前記本体内の電流流路を寸断するように前記本体を延在している複数の溝部とが形成されており、
前記本体が、隣接する前記溝部の各対の間に形成されたリブ部と、冷却液入口と、冷却液出口と、前記入口から前記出口までの冷却液流路を形成する少なくとも一つの冷却液通路とを備えており、前記少なくとも一つの通路は複数のリブ部に沿って前記本体内で延在されており、
前記通路は前記入口と前記出口との間で複数の中間区域を備えており、
前記本体は、周辺部と前記溝部と前記リブと前記通路の前記中間区域とを備えた中央部の円形状の部材を備えていると共に、前記通路の前記中間区域の各々は、前記リブの一つに沿って延在されると共に中央部の前記円形状の部材の周辺上で延在されており、
前記本体は更に、中央部の前記円形状の部材を囲繞すると共に中央部の前記円形状の部材の周辺に隣接して結合された内面とを有する環状部材を備えており、
前記通路が、前記環状部材の前記内面に形成された相互接続通路部を備えていると共に、前記入口ポートと前記出口ポートとの間の前記通路の前記中間区域の各々を接続している本体、
を有していることを特徴とするバッフル。
【請求項２３】
前記中間区域に沿う全ての点は、少なくとも前記端部の一つから前記中間区域の直線長さに沿ってアクセス可能とされていることを特徴とする請求項２２に記載のバッフル。
【請求項２４】
前記溝部は複数の略平行な溝部を含んでおり、
前記本体は複数の導電性のブリッジ部を備えており、
各ブリッジ部は、いかなる溝部も前記本体の前記直径を実質的に横切って延在しないように溝部を寸断していることを特徴とする請求項２２に記載のバッフル。
【請求項２５】
前記中間区域は、一の中間区域から他の中間区域を通過する際に流れの方向が変更され、前記入口から前記出口への連続する蛇行状の冷却液流路が形成されるように前記入口と前記出口との間で直列的に接続されていることを特徴とする請求項２２に記載のバッフル。
【請求項２６】
プラズマ処理チャンバの前記チャンバ壁における誘電窓を通じて、前記窓の外側に設けられたコイルから発生される高周波エネルギーを結合するステップと、
前記チャンバの内部で前記窓に近接してバッフルを設けて前記窓を保護するステップとを備え、
前記バッフルは、延在される複数の溝部を有する導電性の本体を備えており、前記溝部により前記本体の電流経路を寸断するステップと、
前記バッフルを、前記高周波エネルギーが前記バッフルを通じて結合されるように前記コイルに対して位置決めすると共に方向を合わせるステップと、
前記溝部を、前記窓に向かって前記チャンバ内を移動する粒子に対する見通し路を遮るように構成するステップと、
前記本体を通じて冷却液を容易に流すように隣接する溝部の対の間の前記バッフル内で延在された冷却液通路を通じて流れる冷却液によって前記バッフルを冷却し、前記本体の前記調整面から蒸着材料が実質的に剥離することを防止するために十分に均一な温度分布を維持するステップと、
を備えていることを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項２７】
前記冷却が、前記バッフルの入口から、互いに隣接する溝部の複数の対の間を順次通過して前記バッフルの出口に至る連続する冷却液通路を通じて冷却液を流すステップを含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項１】
プラズマ処理チャンバのチャンバ壁における誘電窓を保護し、前記窓の外側に設けられたコイルから発生され、前記窓とバッフルとを通じて前記チャンバ内でのプラズマ処理空間内におけるプラズマに流入する高周波エネルギーの誘導結合を円滑にする蒸着バッフルにおいて、
窓側とプラズマ側とを備えている導電性を有する本体を備え、
該本体には、前記窓側と前記プラズマ側との間を通過して内部を延在される複数の溝部と、前記本体の互いに隣接する前記溝部の各対の間に形成されたリブ部とが形成されており、
前記溝部には、前記本体の表面により定義されると共に、前記本体の見通し路を通じて前記チャンバ内の粒子が前記本体の前記プラズマ側から前記窓側まで前記チャンバ内を移動することを遮るための壁部が形成されており、
前記複数の溝部の各々には、実質的に前記本体の前記窓側のみで前記本体に取り付けられる構造部材が形成されており、
該構造部材には、前記バッフルを通じて誘導結合の効果を制限すること無く前記プラズマへ結合される出力の分布の均一性を改善するために、前記バッフル上で分配されている前記本体への連結手段が形成されている、
ことを特徴とするバッフル。
【請求項２】
前記溝部は、溝部の長手方向に沿う断面がシェブロン形状とされていることを特徴とする請求項１に記載のバッフル。
【請求項３】
前記構造部材が、前記溝部の対向する壁面を電気的に相互接続することにより前記本体の前記窓側の前記溝部を寸断する導電性のブリッジ部であることを特徴とする請求項１に記載のバッフル。
【請求項４】
前記本体は、冷却液入口と、冷却液出口と、前記入口から前記出口までの冷却液流路を形成する少なくとも一つの冷却液通路とを内部に備えており、前記通路は前記本体の少なくとも一つのリブ部に沿って前記本体内で延在されていることを特徴とする請求項１に記載のバッフル。
【請求項５】
前記本体は、冷却液入口と、冷却液出口と、前記入口から前記出口までの冷却液流路を形成する少なくとも一つの冷却液通路とを内部に備えており、前記通路は前記本体のリブ部の各々に沿って前記本体内で延在されていることを特徴とする請求項１に記載のバッフル。
【請求項６】
前記本体は、冷却液入口と、冷却液出口と、前記入口から前記出口までの冷却液流路を形成する少なくとも一つの冷却液通路とを内部に備えており、前記通路は前記本体の複数のリブ部に順次沿って前記本体内で延在されていることを特徴とする請求項１に記載のバッフル。
【請求項７】
前記溝部が、前記本体の中心を通る直径に対して直交して延在している略平行な複数の溝部とされており、
前記構造部材が、前記各溝部の対向する壁面を電気的に相互接続することにより、いかなる前記溝部も前記直径の両側で前記バッフルに沿って延在する単一の連続する溝部とならぬように前記溝部を寸断する導電性のブリッジ部であることを特徴とする請求項６に記載のバッフル。
【請求項８】
前記通路の少なくとも一部が、互いに隣接する前記溝部の各対の間で前記リブ部の各々に沿って延在され、前記通路の前記一部の各々が前記入口から前記出口までの連続する順次的な冷却液の流路を形成していることを特徴とする請求項７に記載のバッフル。
【請求項９】
プラズマ処理チャンバ内でのプラズマ処理空間内に流入する高周波エネルギーの誘導結合を行うためのプラズマ源において、
前記プラズマ処理チャンバの壁部に形成された誘電窓と、
高周波出力源に接続された前記窓の外側に設けられた高周波アンテナと、
前記窓と前記処理空間との間の前記チャンバ内部で前記窓に近接して設けられた請求項１に記載のバッフルであって、前記窓側が前記誘電窓に対向していると共に前記プラズマ側が前記プラズマ処理空間に面しているバッフルと、
を有することを特徴とするプラズマ源。
【請求項１０】
ｉＰＶＤプロセスにおいて窓の蒸着を防止する一方で粒子汚染を低下させるための方法において、
相対的に均一な温度勾配を維持するために、蒸着チャンバの内部の誘電窓に隣接して請求項１に記載のバッフルを提供するステップを備えていることを特徴とする方法。
【請求項１１】
プラズマ処理チャンバの前記チャンバ壁における誘電窓を保護し、前記窓の外側に設けられたコイルから発生され、前記窓とバッフルとを通じて前記チャンバ内のプラズマに流入する高周波エネルギーの誘導結合を円滑にする蒸着バッフルにおいて、
導電性を有する本体であって、
該本体には、前記バッフルが前記コイルに対して所定の位置と方向で設置されるときに、高周波エネルギーが前記バッフルを通じて結合され、前記本体内の電流流路を寸断するように前記本体を延在している複数の溝部と、プラズマ処理チャンバからの蒸着材料の付着を容易にするために調整された少なくとも一つの表面とが形成されており、
前記溝部は、設置されるときに前記チャンバ内の粒子が前記窓に向かって移動するための見通し路を遮るように構成とされており、
前記本体が、隣接する前記溝部の各対の間に形成されたリブ部と、冷却液入口と、冷却液出口と、前記入口から前記出口までの冷却液流路を形成する少なくとも一つの冷却液通路とを備えており、前記少なくとも一つの通路は複数のリブ部に沿って前記本体内で延在されており、
前記通路は、前記本体の前記調整面から蒸着材料が実質的に剥離することを防止するために十分に均一な温度分布を維持するよう、前記本体を通る冷却液の流れを促進するように構成されている本体、
を有していることを特徴とするバッフル。
【請求項１２】
前記本体が、平面に対して平行に延在するリブ部を備え、略平坦とされていることを特徴とする請求項１１に記載のバッフル。
【請求項１３】
前記溝部は複数の略平行な溝部を含んでおり、
前記本体は複数の導電性のブリッジ部を備えており、
各ブリッジ部は、いかなる溝部も前記本体の前記直径を実質的に横切って延在しないように溝部を寸断していることを特徴とする請求項１１に記載のバッフル。
【請求項１４】
前記通路は前記入口と前記出口との間で直列的に接続された複数の中間区域を備えており、
前記リブ部の各々は、長手方向に延在している前記通路の前記中間区域の一つを備えており、
前記通路が、該通路の前記中間区域の各々に順次沿って前記入口から前記出口への連続する冷却液流路を形成していることを特徴とする請求項１１に記載のバッフル。
【請求項１５】
前記通路は前記入口と前記出口との間で複数の中間区域を備えており、
前記リブ部の各々は、長手方向に延在している前記通路の前記中間区域の一つを備えており、
前記中間区域は、流れの流路が前記入口から前記出口に至るまでに一の中間区域から他の中間区域を通過する際に流れの方向が変更されるように前記入口と前記出口との間で直列的に接続されており、
これにより、前記通路が、該通路の前記中間区域の各々に順次沿って前記入口から前記出口への単一の連続する蛇行状の冷却液流路を形成していることを特徴とする請求項１１に記載のバッフル。
【請求項１６】
前記通路は前記入口と前記出口との間で複数の中間区域を備えており、
前記リブ部の各々は、長手方向に延在している前記通路の前記中間区域の一つを備えており、
前記通路が、該通路の前記中間区域の各々を通って前記入口から前記出口に至る冷却液流路を形成していることを特徴とする請求項１１に記載のバッフル。
【請求項１７】
前記溝部が、前記本体の中心を通る直径に対して直交して延在している略ストレートな複数の溝部とされており、
前記本体は、前記溝部の対向する壁面を電気的に相互接続することにより、いかなる前記溝部も前記直径の両側で前記シールドに沿って延在する単一の連続する溝部とならぬように前記溝部を寸断する導電性のブリッジ部を備えていることを特徴とする請求項１６に記載のバッフル。
【請求項１８】
前記本体が、中央部の円形状の部材と外側の環状部材とを備えており、
周辺部によって区画された中央部の前記円形状の部材は、前記溝部と、前記リブと、前記周辺から穿設されて前記リブの一つのそれぞれの長さだけ延在されている前記通路の前記中間区域とを備えており、
前記円形状の部材を囲繞している前記環状部材は、前記円形状の部材と結合された内面と、内部に形成された前記入口及び前記出口と、前記内面に形成された前記相互接続通路部とを備えており、
該相互接続通路部は、前記通路の異なる前記中間区域を直列的に相互接続して、前記通路を通じて前記入口から前記出口への連続する冷却液流路を形成していることを特徴とする請求項１７に記載のバッフル。
【請求項１９】
前記通路は前記入口と前記出口との間で複数の中間区域を備えており、
前記本体が、周辺部と前記溝部と前記リブと前記通路の前記中間区域とを備えた中央部の円形状の部材と、前記溝部と外側の環状部材とを備えており、
前記通路の前記中間区域の各々は、前記リブの一つに沿って延在されると共に中央部の前記円形状の部材の周辺上で延在されており、前記中間区域に沿う全ての点は、少なくとも前記端部の一つから前記中間区域の直線長さに沿ってアクセス可能とされており、
前記本体は更に、中央部の前記円形状の部材を囲繞すると共に中央部の前記円形状の部材の周辺に隣接して結合された内面とを有する環状部材を備えており、
前記通路が、前記環状部材の前記内面に形成された相互接続通路部を備えていると共に、前記入口ポートと前記出口ポートとの間の前記通路の前記中間区域の各々を接続していることを特徴とする請求項１１に記載のバッフル。
【請求項２０】
プラズマ処理チャンバ内でのプラズマ処理空間内に流入する高周波エネルギーの誘導結合を行うための誘導結合プラズマ源において、
前記プラズマ処理チャンバの壁部に形成された誘電窓と、
高周波出力源に接続された前記窓の外側に設けられたコイルと、
前記窓と前記処理空間との間の前記チャンバ内部に設けられた請求項１１に記載のバッフルとを備えていることを特徴とするプラズマ源。
【請求項２１】
プラズマ処理において窓の蒸着を防止する一方で粒子汚染を低下させるための方法において、
相対的に均一な温度勾配を維持するために、蒸着チャンバの内部の誘電窓に隣接して請求項１１に記載のバッフルを提供するステップを備えていることを特徴とする方法。
【請求項２２】
プラズマ処理チャンバのチャンバ壁における誘電窓を保護し、前記窓の外側に設けられたコイルから発生され、前記窓とバッフルとを通じて前記チャンバ内のプラズマに流入する高周波エネルギーの誘導結合を円滑にする蒸着バッフルにおいて、
導電性を有する本体であって、
該本体には、前記バッフルが前記コイルに対して所定の位置と方向で設置されるときに、高周波エネルギーが前記バッフルを通じて結合され、前記本体内の電流流路を寸断するように前記本体を延在している複数の溝部とが形成されており、
前記本体が、隣接する前記溝部の各対の間に形成されたリブ部と、冷却液入口と、冷却液出口と、前記入口から前記出口までの冷却液流路を形成する少なくとも一つの冷却液通路とを備えており、前記少なくとも一つの通路は複数のリブ部に沿って前記本体内で延在されており、
前記通路は前記入口と前記出口との間で複数の中間区域を備えており、
前記本体は、周辺部と前記溝部と前記リブと前記通路の前記中間区域とを備えた中央部の円形状の部材を備えていると共に、前記通路の前記中間区域の各々は、前記リブの一つに沿って延在されると共に中央部の前記円形状の部材の周辺上で延在されており、
前記本体は更に、中央部の前記円形状の部材を囲繞すると共に中央部の前記円形状の部材の周辺に隣接して結合された内面とを有する環状部材を備えており、
前記通路が、前記環状部材の前記内面に形成された相互接続通路部を備えていると共に、前記入口ポートと前記出口ポートとの間の前記通路の前記中間区域の各々を接続している本体、
を有していることを特徴とするバッフル。
【請求項２３】
前記中間区域に沿う全ての点は、少なくとも前記端部の一つから前記中間区域の直線長さに沿ってアクセス可能とされていることを特徴とする請求項２２に記載のバッフル。
【請求項２４】
前記溝部は複数の略平行な溝部を含んでおり、
前記本体は複数の導電性のブリッジ部を備えており、
各ブリッジ部は、いかなる溝部も前記本体の前記直径を実質的に横切って延在しないように溝部を寸断していることを特徴とする請求項２２に記載のバッフル。
【請求項２５】
前記中間区域は、一の中間区域から他の中間区域を通過する際に流れの方向が変更され、前記入口から前記出口への連続する蛇行状の冷却液流路が形成されるように前記入口と前記出口との間で直列的に接続されていることを特徴とする請求項２２に記載のバッフル。
【請求項２６】
プラズマ処理チャンバの前記チャンバ壁における誘電窓を通じて、前記窓の外側に設けられたコイルから発生される高周波エネルギーを結合するステップと、
前記チャンバの内部で前記窓に近接してバッフルを設けて前記窓を保護するステップとを備え、
前記バッフルは、延在される複数の溝部を有する導電性の本体を備えており、前記溝部により前記本体の電流経路を寸断するステップと、
前記バッフルを、前記高周波エネルギーが前記バッフルを通じて結合されるように前記コイルに対して位置決めすると共に方向を合わせるステップと、
前記溝部を、前記窓に向かって前記チャンバ内を移動する粒子に対する見通し路を遮るように構成するステップと、
前記本体を通じて冷却液を容易に流すように隣接する溝部の対の間の前記バッフル内で延在された冷却液通路を通じて流れる冷却液によって前記バッフルを冷却し、前記本体の前記調整面から蒸着材料が実質的に剥離することを防止するために十分に均一な温度分布を維持するステップと、
を備えていることを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項２７】
前記冷却が、前記バッフルの入口から、互いに隣接する溝部の複数の対の間を順次通過して前記バッフルの出口に至る連続する冷却液通路を通じて冷却液を流すステップを含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【図１】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【公表番号】特表２００６−５１６３０３（Ｐ２００６−５１６３０３Ａ）
【公表日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５００８０８（Ｐ２００６−５００８０８）
【出願日】平成１６年１月７日（２００４．１．７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０００２４３
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０６４１１３
【国際公開日】平成１６年７月２９日（２００４．７．２９）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【出願人】（５９８１３３７６８）トーキョー エレクトロン アリゾナ インコーポレイテッド (5)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１月７日（２００４．１．７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０００２４３
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０６４１１３
【国際公開日】平成１６年７月２９日（２００４．７．２９）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【出願人】（５９８１３３７６８）トーキョー エレクトロン アリゾナ インコーポレイテッド (5)
【Ｆターム（参考）】
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