CN110391126A - 相控阵模块化高频源 - Google Patents

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Abstract

本文所描述的实施方式包括一种模块化高频发射源，所述模块化高频发射源包括多个高频发射模块以及相位控制器。在一个实施方式中，每个高频发射模块包括振荡器模块、放大模块，以及施加器。在一个实施方式中，每个振荡器模块包括电压控制电路和电压控制振荡器。在一个实施方式中，每个放大模块耦合到振荡器模块，在一个实施方式中，每个施加器耦合到放大模块。在一个实施方式中，相位控制器可通信地耦合到各个振荡器模块。

Description

相控阵模块化高频源
技术领域
实施方式涉及高频发射源领域，并且在特定实施方式中涉及一种包括高频发射模块阵列的模块化高频发射源，其中每个高频发射模块包括与放大模块和施加器耦接的振荡器模块。
背景技术
高频辐射系统的使用，包括用于等离子体处理中，被广泛用于制造许多不同的技术，诸如半导体行业、显示器技术、微机电系统(MEMS)等中的技术。目前，最常使用的是具有单个天线的射频(RF)辐射系统。然而，在以高频(包括微波频率)产生的等离子体的情况下，形成了具有较高等离子体密度的等离子体和/或具有高浓度的激发中性物质的等离子体。不幸的是，由单个天线产生的高频辐射系统，例如用于形成等离子体的高频辐射系统，具有它们自身的缺点。
典型的高频辐射系统，例如用于形成微波等离子体的高频辐射系统，使用单一的大型高频或微波辐射源(例如，磁控管)和用于将微波辐射从磁控管引导到处理腔室的传输路径。例如，在半导体行业中的典型高功率微波应用中，传输路径是微波波导。使用波导是因为在设计用于承载特定频率的微波源的波导的外部，微波功率随距离快速衰减。还需要附加的部件，诸如调谐器、耦合器、模式转换器等，以将微波辐射传输到处理腔室。这些部件限制了大型系统的构造(即，至少与波导和相关部件的总和一样大)，并严重限制了设计。如此，由于高频辐射场的几何形状类似于波导的形状，所以可以用于形成等离子体的高频辐射场的几何形状受到约束。
因此，很难将高频辐射场的几何形状与正在处理的基板的几何形状相匹配。具体地，难以在微波频率下产生高频辐射场以形成等离子体或将基板暴露于辐射，其中该工艺在基板(例如，200mm、300mm或更大直径的硅晶片、显示器行业中使用的玻璃基板，或在卷对卷制造中使用的连续基板等)的整个区域上均匀地执行。一些微波产生的等离子体可以使用槽线天线以允许微波能量在扩展表面上散布。然而，此类系统是复杂的，需要特定的几何形状，并且在能够耦合到等离子体的功率密度方面受到限制。
此外，高频辐射系统通常产生不高度均匀和/或不能具有空间可调密度的辐射场和/或等离子体。随着正在被处理的基板尺寸继续增加，考虑边缘效应变得越来越困难。另外，不能调谐辐射场和/或等离子体限制了修改处理配方以考虑到进入的基板不均匀性和针对需要不均匀性来补偿处理系统的设计(例如，以适应一些处理腔室中旋转晶片的不均匀径向速度)的处理系统调节辐射场密度和/或等离子体密度的能力。
发明内容
本文所描述的实施方式包括一种模块化高频发射源，所述模块化高频发射源包括多个高频发射模块以及相位控制器。在一个实施方案中，每个高频发射模块包括振荡器模块、放大模块，以及施加器。在一个实施方式中，每个振荡器模块包括电压控制电路和电压控制振荡器。在一个实施方式中，每个放大模块耦合到振荡器模块。在一个实施方式中，每个施加器耦合到放大模块。在一个实施方式中，相位控制器可通信地耦合到各个振荡器模块。
本文描述的实施方式包括一种模块化高频发射源。在一个实施方式中，模块化高频发射源包括多个高频发射模块以及相位控制器。在一个实施方式中，每个高频发射模块包括振荡器模块、放大模块，以及施加器。在一个实施方式中，振荡器模块包括电压控制电路和电压控制振荡器，其中来自电压控制电路的输出电压驱动电压控制振荡器中的振荡以产生输出高频电磁辐射。在一个实施方式中，放大模块耦合到振荡器模块，并且放大模块放大来自电压控制振荡器的输出高频电磁辐射。在一个实施方式中，施加器耦合到放大模块。在一个实施方式中，相位控制器可通信地耦合到各个振荡器模块。在一个实施方式中，相位控制器控制由每个振荡器模块产生的输出高频电磁辐射的相位关系。
本文描述的实施方式包括一种处理工具，所述处理工具包括处理腔室和模块化高频发射源。在一个实施方式中，模块化高频发射源包括多个高频发射模块以及相位控制器。在一个实施方式中，每个高频发射模块包括振荡器模块、放大模块，以及施加器。在一个实施方式中，每个振荡器模块包括电压控制电路和电压控制振荡器。在一个实施方式中，每个放大模块耦合到振荡器模块。在一个实施方式中，每个施加器耦合到放大模块。在一个实施方式中，施加器定位成与处理腔室中的吸盘相对，在所述吸盘上处理一个或多个基板。在一个实施方式中，相位控制器可通信地耦合到各个振荡器模块。
上面的概述并不包括所有实施方式的穷举列表。预期包括可以从以上概述的各种实施方式的所有合适组合实践的所有系统和方法，以及在下面的具体实施方式中公开的以及在与本申请一起提交的权利要求书中特别指出的那些系统和方法。此类组合具有在上述概述中没有具体叙述的特定优点。
附图说明
图1是根据一个实施方式的包括模块化高频发射源的处理工具的示意图。
图2A是根据一个实施方式具有反馈控制的固态高频发射模块的示意性框图。
图2B是根据一个实施方式的具有模块化高频发射源的处理工具的电子器件的一部分的示意性框图，所述模块化高频发射源包括电耦合到相位控制器和反馈控件的振荡器模块。
图2C是根据一个实施方式的具有模块化高频发射源的处理工具的电子器件的一部分的示意性框图，所述模块化高频发射源包括电耦合到相位控制器的振荡器模块。
图3是根据一个实施方式可用于将微波辐射耦合至处理腔室的施加器的剖视图。
图4是根据一个实施方式位于作为处理腔室的一部分的电介质片上的施加器的阵列的剖视图。
图5A是根据一个实施方式可用于将微波辐射耦合至处理腔室的施加器的阵列的平面图。
图5B是根据另一实施方式可用于将微波辐射耦合至处理腔室的施加器的阵列的平面图。
图5C是根据一个实施方式的施加器阵列和多个用于检测等离子体状况的传感器的平面图。
图5D是根据一个实施方式在多区域处理工具的两个区域中形成的施加器的阵列的平面图。
图6示出了根据一个实施方式可与模块化微波辐射源结合使用的示例性计算机系统的框图。
具体实施方式
根据本文描述的实施方式的装置包括模块化高频发射源，所述模块化高频发射源包括被配置为用作相控阵的高频发射模块的阵列。在以下描述中，阐述了许多具体细节，以便提供对实施方式的透彻理解。对于本领域技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践实施方式。在其他情况下，没有详细描述众所周知的方面，以免不必要地模糊实施方式。此外，应理解，附图中所示的各种实施方式是说明性的表示，并且不一定按比例绘制。
实施方式包括模块化高频发射源，所述模块化高频发射源包括高频发射模块的阵列。如本文所用，“高频”电磁辐射包括射频辐射、极高频辐射、超高频辐射，以及微波辐射。“高频”可以指在0.1MHz与300GHz之间的频率。根据一个实施方式，每个高频发射模块包括振荡器模块、放大模块，以及施加器。在一个实施方式中，振荡器模块和放大模块包括全部为固态电子部件的电子部件。
在一个实施方式中，相位控制器、振荡器模块和放大模块包括全部为固态电子部件的电子部件。使用固态电子器件代替例如磁控管，允许显著减小高频辐射源的大小和复杂性。具体地，固态部件比上述磁控管硬件小得多。另外，固态部件的使用允许消除将高频辐射传输到处理腔室所需的庞大波导。替代地，高频辐射可以使用同轴电缆传输。所述波导的消除还允许构建这样的大面积模块化高频发射源，在所述大面积模块化高频发射源中所形成的等离子体的大小不受波导的大小的限制。替代地，可以以给定图案构造高频发射模块的阵列，所述图案允许形成任意大(和任意形状)的等离子体以匹配任何基板的形状。此外，可以选择施加器的横截面形状，使得施加器阵列可以尽可能紧密地堆积在一起(即，密堆积的阵列)。
所使用的高频发射模块的阵列还通过独立地改变每个高频发射模块的放大模块的功率设置，而在局部改变辐射场和/或等离子体密度的能力方面提供了更大的灵活性。这允许在辐射场暴露和/或等离子体处理期间进行均匀性优化，诸如针对晶片边缘效应进行调节、针对进入晶片的不均匀性进行调节，以及针对需要不均匀性来补偿处理系统的设计(例如，以适应一些处理腔室中旋转晶片的不均匀径向速度)的处理系统调节辐射场暴露和/或等离子体密度的能力。
另外的实施方式还可以包括一个或多个辐射场暴露和/或等离子体监测传感器。此类实施方式提供了一种通过每个施加器局部地测量等离子体密度、或电场强度、或任何其他等离子体特性或辐射场特性和使用所述测量作为反馈回路的一部分来控制施加到每个高频发射模块的功率的方式。因此，每个高频发射模块可以具有独立的反馈，或者阵列中的高频发射模块子组可以被分组到控制区域中，其中反馈回路控制所述区域中的高频发射模块子组。
除了增强辐射场和/或等离子体的可调谐性之外，单独高频发射模块的使用提供了比现有辐射源和/或等离子体源中当前可用的功率密度更大的功率密度。例如，高频发射模块可以允许是典型的RF等离子体处理系统的约五倍或更多倍的功率密度。例如，进入等离子体增强化学气相沉积工艺的典型功率为约3000W，并为300mm直径的晶片提供约4W/cm2的功率密度。相比之下，根据实施方式的高频发射模块可以使用300W功率的放大器和4cm直径的施加器，以在施加器堆积密度为约1时提供约24W/cm2的功率密度。在施加器堆积密度为1/3并且使用1000W的功率放大器时，提供了27W/cm2的功率密度。在施加器堆积密度为1并且使用1000W的功率放大器时，提供了80W/cm2的功率密度。
用于制造高频辐射源和/或等离子体(例如，微波等离子体)的常用方法涉及使用单个振荡器模块和单个电极或施加器来将高频能量耦合到基板，和/或在形成等离子体的情况下耦合到处理气体。然而，使用具有被分流以为多个电极/施加器中的每一个供电的单个振荡器模块的多电极/施加器结构具有缺陷。具体地，必然会形成干涉图案，因为由单个振荡器模块产生的电磁辐射导致由各个施加器发射的电磁辐射彼此处于相同的频率和固定的相位。干涉图案产生局部最大处和局部最小处，所述局部最大处和局部最小处导致非均匀的辐射场和/或等离子体。
因此，实施方式包括这样的高频发射模块阵列，其中每个高频发射模块具有其自身的振荡器模块。为了提供对由各个振荡器模块产生的干涉图案的控制，振荡器模块可以可通信地耦合到相位控制器。在一个实施方式中，相位控制器可以使由各个振荡器模块产生的电磁辐射的相位随机化，以便提供均匀的辐射场和/或等离子体。例如，由第一振荡器模块产生的电磁辐射可以不干扰由第二振荡器模块产生的电磁辐射，因为第一振荡器模块和第二振荡器模块可以不在相同的频率下，并且在第一振荡器模块和第二振荡器模块之间也没有受控的相位差。在形成等离子体的实施方式中，因为没有干涉图案，所以等离子体将具有改善的均匀性。类似地，当没有形成等离子体(例如，微波加热或微波固化)时，避免了干涉图案，并且在一个实施方式中，获得了对基板的更均匀加热或固化。
在另外的实施方式中，相位控制器可以被用来提供对由各个振荡器模块产生的电磁辐射的受控干涉。频率控制器可以允许多个高频发射模块作为相控阵操作。例如，相位控制器可以控制由各个振荡器模块产生的高频电磁辐射的相位和频率，以通过在腔室中的所需位置处提供相长和相消干涉来提供对辐射场和/或等离子体的形状的进一步控制。在一个实施方式中，对振荡器模块的相位控制还可以允许在腔室内动态(例如，被扫描、移动、调制等)的辐射场和/或等离子体。
现在参考图1，根据一个实施方式示出了处理工具100的剖视图。在一些实施方式中，处理工具100可以是适用于使用辐射场和/或等离子体的任何类型的处理操作的处理工具。例如，处理工具100可以是用于等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、等离子体增强原子层沉积(PEALD)、蚀刻和选择性去除工艺以及等离子体清洁的处理工具。虽然本文详细描述的实施方式是针对等离子体处理工具，但是应当理解，另外的实施方式可以包括这样的处理工具100，所述处理工具100包括利用高频电磁辐射的任何工具。例如，利用高频电磁辐射而不形成等离子体的处理工具100可包括工业加热、脱气、表面活化和/或固化处理工具100。
通常，实施方式包括包括腔室178的处理工具100。在处理工具100中，腔室178可以是真空腔室。真空腔室可包括泵(未示出)，以用于从腔室中去除气体以提供所需真空。另外的实施方式可包括这样的腔室178，所述腔室178包括用于将处理气体提供到腔室178中的一个或多个气体管线170和用于从腔室178去除副产物的排气管线172。在另外的实施方式中，腔室178可以是压力容器，以提供用于保持等于或大于一个大气压的压力。尽管未示出，但应理解，处理工具100可包括喷头，以用于将处理气体均匀地分布在基板174上。在一些实施方式中，处理工具100可任选地不包括腔室，(即，处理工具100可以是无腔室的处理工具)。
在一个实施方式中，基板174可以支撑在吸盘176上。例如，吸盘176可以是任何合适的吸盘，诸如静电吸盘。吸盘还可包括冷却管线和/或加热器，以在处理期间提供对基板174的温度控制。由于本文描述的高频发射模块的模块化构造，实施方式允许处理工具100适应任何大小的基板174。例如，基板174可以是半导体晶片(例如，200mm、300mm、450mm或更大)。替代实施方式还包括除半导体晶片之外的基板174。例如，实施方式可以包括被配置用于处理玻璃基板(例如，用于显示器技术)的处理工具100。
根据一个实施方式，处理工具100包括模块化高频发射源104。模块化高频发射源104可包括高频发射模块105的阵列。在一个实施方式中，每个高频发射模块105可以包括振荡器模块106、放大模块130，以及施加器142。在一个实施方式中，振荡器模块106和放大模块130可以包括作为固态电子部件的电子部件。在一个实施方式中，多个振荡器模块106中的每一个可以可通信地耦合到不同的放大模块130。在一些实施方式中，振荡器模块106与放大模块130之间可以具有1:1的比率。例如，每个振荡器模块106可以电耦合到单个放大模块130。
在一个实施方式中，每个振荡器模块106生成电磁辐射，所述电磁辐射被传输到放大模块130。在由放大模块130处理之后，所述电磁辐射被传输到施加器142。根据一个实施方式，施加器142的阵列140耦合到腔室178，并且每个施加器142都将电磁辐射发射到腔室178中。在一些实施方式中，施加器142将电磁辐射耦合到腔室178中的处理气体以产生等离子体。
现在参照图2A，示出了根据一个实施方式的模块化高频发射源104中的高频发射模块105在电子器件的示意性框图。在一个实施方式中，每个振荡器模块106包括电压控制电路210以用于向电压控制振荡器220提供输入电压，以便产生所需频率的高频电磁辐射。实施方式可以包括在约1V与10V DC之间的输入电压。电压控制振荡器220是电子振荡器，所述电压控制振荡器220的振荡频率由输入电压控制。根据一个实施方式，来自电压控制电路210的输入电压导致电压控制振荡器220以所需频率振荡。在一个实施方式中，高频电磁辐射可以具有在约0.1MHz与30M Hz之间的频率。在一个实施方式中，高频电磁辐射可以具有在约30MHz与300MHz之间的频率。在一个实施方式中，高频电磁辐射可以具有在约300MHz与1GHz之间的频率。在一个实施方式中，高频电磁辐射可以具有在约1GHz与300GHz之间的频率。在一个实施方式中，多个振荡器模块106中的一个或多个可以以发射不同频率的电磁辐射。
根据一个实施方式，电磁辐射从电压控制振荡器120传输到放大模块130。放大模块130可以包括驱动器/前置放大器234和主功率放大器236，所述驱动器/前置放大器234和主功率放大器236各自耦合到电源239。根据一个实施方式，放大模块130可以以脉冲模式操作。例如，放大模块130可以具有在1％与99％之间的占空比。在一个更具体的实施方式中，放大模块130可以具有在约15％与50％之间的占空比。
在一个实施方式中，电磁辐射可以在由放大模块130处理之后传输到施加器142。然而，由于输出阻抗的不匹配，传输到施加器142的部分功率可能被反射回来。因此，一些实施方式包括检测器模块281，所述检测器模块281允许感测正向功率283和反射功率282的电平并将所述电平反馈到控制电路模块221。应当理解，检测器模块281可位于系统中的一个或多个不同位置处。在一个实施方式中，控制电路模块221解译反射功率282和正向功率283，并确定可通信地耦合到振荡器模块106的控制信号285的电平，以及可通信耦合到放大器模块130的控制信号286的电平。在一个实施方式中，控制信号285调节振荡器模块106以优化耦合到放大模块130的辐射的高频。在一个实施方式中，控制信号286调节放大器模块130以优化耦合到施加器142的输出功率。
在一个实施方式中，对振荡器模块106和放大模块130的反馈控制可以允许反射功率的电平为正向功率的小于约5％。在一些实施方式中，对振荡器模块106和放大模块130的反馈控制可以允许反射功率的电平为正向功率的小于约2％。因此，实施方式允许增大要耦合到处理腔室178中的正向功率的百分比，并且增大耦合到等离子体的可用功率。此外，使用反馈控制的阻抗调谐优于典型的槽板天线中的阻抗调谐。在槽板天线中，阻抗调谐涉及移动在施加器中形成的两个电介质嵌条(slug)。这涉及施加器中两个单独部件的机械运动，所述机械运动增加了施加器的复杂性。此外，所述机械运动可能不如可由电压控制振荡器220提供的频率变化那样精确。
现在参考图2B，根据一个实施方式示出了具有高频发射模块105的阵列的模块化高频发射源104的固态电子器件的一部分的示意图。在所示实施方式中，每个高频发射模块105包括振荡器模块106，所述振荡器模块106可通信地耦合到不同的放大模块130。各个放大模块130可以耦合到不同的施加器142。在一个实施方式中，控制电路221可以可通信地耦合到振荡器模块106和放大模块130。
在一个实施方式中，多个振荡器模块106中的每一个可通信地耦合到相位控制器295。在一个实施方式中，相位控制器295可以用于控制由各个振荡器模块106产生的电磁辐射的相位关系和频率。例如，相位控制器295可以包括产生信号的处理器，所述信号被传输到各个振荡器模块106。信号可以在不同时间启动振荡器模块106，以便产生不同的相位。
在此类实施方式中，相位控制器295允许各个高频发射模块105的施加器142被作为相控阵的一部分操作。相控阵允许将由各个施加器142发射的电磁辐射加在一起(即，相长干涉)以增加腔室的期望位置中的辐射，同时抵消(即，相消干涉)以抑制腔室178的不期望位置中的辐射。施加器142与由振荡器模块106产生的电磁辐射的频率的空间关系可以是由相位控制器295所使用的输入，以确定在处理腔室178中形成期望的电磁辐射图案所需的电磁辐射的相位关系。
在一个实施方式中，相位控制器295可以经操作以在腔室178中提供静态电磁辐射图案。例如，静态电磁辐射图案可以指腔室178中相对不变的相长和相消干涉图案。在一个实施方式中，相位控制器295可以经操作以在腔室178提供动态电磁辐射图案。例如，动态电磁辐射图案可以指局部最大处和/或局部最小处在腔室178的整个容积内移动的图案。当用于包括移动通过不同处理区域的基板的处理工具中时，此类实施方式可以是有益的。
在所示实施方式中，振荡器模块106和放大模块130中的每一个形成在单个板290上，诸如印刷电路板(PCB)上。然而，应当理解，振荡器模块106和放大模块130可以形成在两个或更多个不同的板290上。在所示实施方式中，示出了四个高频发射模块105。然而，应当理解，模块化高频发射源104可包括两个或更多个高频发射模块105。例如，模块化高频发射源104可包括2个或更多个高频发射模块、5个或更多个高频发射模块、10个或更多个高频发射模块，或25个或更多个高频发射模块。
根据另外的实施方式中，单个振荡器模块106可以用于形成相控阵。在此类实施方式中，来自单个振荡器106的高频电磁辐射可以被分流并传输到各个高频发射模块105。每个高频发射模块105可以包括相移器或其他信号修改器，所述相移器或其他信号修改器可以修改来自单个振荡器106的高频电磁辐射。因此，由各个高频发射模块105产生的高频电磁辐射可以是相同的，并且由高频发射模块105产生的高频电磁辐射可以具有受控的相位关系。
现在参考图2C，根据一个实施方式示出了具有高频发射模块105的阵列的模块化高频发射源104的固态电子器件的一部分的示意图。图2C基本上类似于图2B中所示的系统，区别在于省略了控制电路。具体地，在一些实施方式中，可以不需要由检测器和控制电路提供的反馈控制。
现在参考图3，根据一个实施方式示出了施加器142的剖视图。在一个实施方式中，电磁辐射通过同轴电缆351传输到施加器142，所述同轴电缆351耦合到轴向延伸通过施加器142的单极357。在电磁辐射是微波辐射的一个实施方式中，单极357还可以延伸到通道358中，所述通道358形成到介电谐振腔353的中心内。介电谐振腔353可以是介电材料，诸如石英、氧化铝、氧化钛或类似物。另外的实施方式还可以包括不包含材料的谐振腔353(即，介电谐振腔353可以是空气或真空)。根据一个实施方式，介电谐振器的尺寸被设定为使得介电谐振器支持微波辐射的谐振。通常，介电谐振腔353的大小取决于用于形成介电谐振腔353的材料的介电常数和微波辐射的频率。例如，具有较高介电常数的材料将允许形成较小的谐振腔353。在介电谐振腔353包括圆形横截面的实施方式中，介电谐振腔353的直径可以在约1cm与15cm之间。在一个实施方式中，介电谐振腔353的沿着与单极357垂直的平面的横截面可以是任何形状，只要所述介电谐振腔353的尺寸被设定用于支持谐振。在所示实施方式中，沿着与单极357垂直的平面的横截面是圆形的，但是也可以使用其他形状，诸如多边形(例如，三角形、矩形等)、对称多边形(例如，正方形、五边形、六边形等)、椭圆或类似形状)。
在一个实施方式中，介电谐振腔353的横截面在垂直于单极357的所有平面上可能是不相同。例如，靠近施加器外壳355的开口端的底部延伸部的横截面比靠近通道358的介电谐振腔的横截面更宽。除了具有不同尺寸的横截面之外，介电谐振腔353还可以具有不同形状的横截面。例如，介电谐振腔353的靠近通道358的部分可以具有圆形横截面，而介电谐振腔353的靠近施加器外壳355的开口端的部分可以是对称的多边形形状(例如，五边形、六边形等)。然而，应当理解，实施方式还可以包括这样的介电谐振腔353，所述介电谐振腔353在与单极357垂直的所有平面上具有均匀的横截面。
根据一个实施方式，施加器353还可以包括阻抗调谐背向短路器(backshort)356。背向短路器356可以是可移位的壳体，所述背向短路器356在施加器外壳355的外表面上滑动。当需要对阻抗进行调节时，致动器(未示出)可以沿着施加器外壳355的外表面滑动背向短路器356，以改变背向短路器356的表面与介电谐振腔353的顶表面之间的距离D。因此，实施方式提供了多于一种的方式来调节系统中的阻抗。根据一个实施方式，阻抗调谐背向短路器356可以与上述反馈过程结合使用以解决阻抗失配。或者，反馈过程或阻抗调谐背向短路器356可以单独用于调节阻抗失配。
根据一个实施方式，施加器142用作将微波电磁场直接耦合到处理腔室178中的电介质天线。进入介电谐振腔353的单极357的特定轴向布置可以产生TM01δ模式的激发。然而，使用不同的施加器布置可能实现不同的激发模式。例如，虽然在图3中示出了轴向布置，但是应当理解，单极357可以从其他取向进入介电谐振腔353。在一个此类实施方式中，单极357可以横向地(即，通过介电谐振腔353的侧壁)进入介电谐振腔353。
应当理解，图3所示的施加器142在本质上是示例性的，并且实施方式不限于所描述的设计。例如，图3中的施加器142特别适用于发射微波辐射。然而，实施方式可以包括被配置用于发射任何高频电磁辐射的任何施加器设计。
现在参考图4，根据一个实施方式示出了具有耦合到腔室178的施加器142的阵列140的处理工具100的一部分的图示。在所示实施方式中，来自施加器142的高频电磁辐射通过定位为靠近电介质板450而耦合到腔室178中。施加器142与电介质板450的靠近允许在介电谐振腔353(图4中未示出)中谐振的高频辐射与电介质板450耦合，所述电介质板450然后可与腔室中的处理气体耦合以产生等离子体。在未诱导等离子体的一些实施方式中，高频辐射耦合到腔室容积中以产生辐射场。在一个实施方式中，介电谐振腔353可以与电介质板350直接接触。在另外的实施方式中，介电谐振腔353可以与电介质板450的表面间隔开，只要微波辐射仍然可以传递到电介质板450即可。在另外的实施方式中，施加器142可以设置到电介质板450中的腔中。在又一个实施方式中，施加器142可以穿过电介质板450，使得电介质谐振腔353暴露于腔室178的内部。
在一个实施方式中，施加器142可以包括被配置为发射任何频率的高频电磁辐射的任何天线设计。在一个实施方式中，施加器阵列140可包括多于一个施加器142的设计。例如，施加器142的阵列140可包括用于发射第一高频辐射的第一施加器和用于发射不同于第一高频辐射的第二高频辐射的第二施加器。
根据一个实施方式，施加器142的阵列140可以是在无需从腔室178中移除电介质板350的情况下，可从电介质板450移除的(例如，用于维护、用以重新布置施加器阵列以适应不同尺寸的基板，或出于任何其他原因)。因此，可以从处理工具100中移除施加器142，而不需要在腔室178中释放真空。根据另外的实施方式，电介质板450还可以用作气体注入板或喷头。
如上所述，施加器阵列140可以被布置为使得所述施加器提供对任意形状的基板174的覆盖。图5A是以与圆形基板174匹配的图案布置的施加器142的阵列140的平面图。通过以与基板174的形状大致匹配的图案形成多个施加器142，辐射场和/或等离子体变得在基板174的整个表面上可调谐。例如，可以控制施加器142中的每一个，以使得形成在基板174的整个表面上具有均匀等离子体密度的等离子体和/或形成基板174的整个表面上的均匀辐射场。或者，可以独立地控制施加器142中的一个或多个施加器，以提供在基板174的表面上可变的等离子体密度。如此，可以校正存在于基板上的进入不均匀性。例如，可以控制靠近基板174的外周边的施加器142以具有与靠近基板174的中心的施加器不同的功率密度。此外，应当理解，可通信地耦合到相位控制器(如上所述)的高频发射模块105的使用可以用作相控阵，并且允许控制干涉以在期望的位置处提供具有静态最大值和静态最小值的辐射场和/或等离子体，具有动态最大值和动态最小值的辐射场和/或等离子体，和/或均匀的辐射场和/或等离子体。
在图5A中，阵列140中的施加器142以一系列从基板174的中心延伸出的同心环方式堆叠在一起。然而，实施方式不限于这种构造，并且可以取决于处理工具100的需要而使用任何合适的间隔和/或图案。此外，实施方式允许施加器142具有任何对称的横截面，如上所述。因此，可以选择的施加器横截面形状可以经选择用于提供增强的堆积效率。
现在参考图5B，根据一个实施方式示出了具有非圆形横截面的施加器142的阵列140的平面图。所示实施方式包括具有六边形横截面的施加器142。这种施加器的使用可以允许改进堆积效率，因为各个施加器142的周边可以与相邻的施加器142几乎完美地配合。因此，因为可以使各个施加器142之间的间隔最小化，所以可以进一步提高等离子体的均匀性。虽然图5B示出相邻施加器142共用侧壁表面，但是应当理解，实施方式还可以包括非圆形对称形状的施加器，所述非圆形对称形状的施加器包括相邻施加器142之间的间隔。
现在参考图5C，根据一个实施方式示出了施加器142的阵列140的另一平面图。图5C中的阵列140基本上类似于上面关于图5A描述的阵列140，区别在于还包括多个传感器590。多个传感器提供改进的处理监测能力，所述改进的处理监测能力可用于提供对各个模块化微波源105的附加反馈控制。在一个实施方式中，传感器590可以包括一个或多个不同的传感器类型590，诸如等离子体密度传感器、等离子体发射传感器、辐射场密度传感器、辐射发射传感器或类似物。将传感器定位在基板174的表面上允许监测处理腔室100的给定位置处的辐射场和/或等离子体特性。
根据一个实施方式，各个施加器142可以与不同的传感器590配对。在此类实施方式中，来自各个传感器590的输出可用于提供对已与传感器590配对的相应施加器142的反馈控制。另外的实施方式可以包括将各个传感器590与多个施加器142配对。例如，各个传感器590可以提供对所述传感器590所紧邻的多个施加器142的反馈控制。在又一个实施方式中，来自多个传感器590的反馈可以用作多输入多输出(MIMO)控制系统的一部分。在此类实施方式中，可以基于来自多个传感器590的反馈来调节各个施加器142。例如，与第一施加器142直接相邻的第一传感器590可以被加权以向第一施加器142提供控制力，所述控制力大于由第二传感器590施加在第一施加器142上的控制力，所述第二传感器590定位为比第一传感器590更远离第一施加器142。
现在参考图5D，根据一个实施方式示出了定位在多区域处理工具100中的施加器142的阵列140的另一平面图。在一个实施方式中，多区域处理工具100可包括任何数量的区域。例如，所示实施方式包括区域5751-575n。每个区域575可以被配置用于在旋转经过不同区域575的基板174上执行不同的处理操作。如图所示，第一阵列1402位于区域5752中，并且第二阵列140n位于区域575n中。然而，取决于装置的需要，实施方式可以包括具有在一个或多个不同区域575中的施加器142的阵列140的多区域处理工具100。由实施方式提供的等离子体和/或辐射场的空间可调谐密度允许适应在基板174穿过不同区域475时旋转基板174的不均匀径向速度。
现在参考图6，根据一个实施方式示出了处理工具100的示例性计算机系统660的框图。在一个实施方式中，计算机系统660耦合到处理工具100并控制处理工具100中的处理。计算机系统660可以连接(例如，通过网络连接)到局域网(LAN)、内联网、外联网或互联网中的其他机器。计算机系统660可以在客户端-服务器网络环境中以服务器或客户端机器的能力操作，或者作为对等(或分布式)网络环境中的对等机器操作。计算机系统660可以是个人计算机(PC)、平板PC、机顶盒(STB)、个人数字助理(PDA)、蜂窝电话、网络设备、服务器、网络路由器、交换机或网桥，或任何能够(顺序地或以其他方式)执行一组指令的机器，所述一组指令指定要由所述机器采取的动作。此外，虽然仅针对计算机系统660示出了单个机器，但是术语“机器”还应当被视为包括单独地或联合地执行用于执行本文所述的任何一种或多种方法的一组(或多组)指令的机器(例如，计算机)的任何集合。
计算机系统660可以包括计算机程序产品或软件622，具有上面存储有指令的非暂时性机器可读介质，所述指令可用于对计算机系统660(或其他电子装置)进行编程以执行根据实施方式的处理。机器可读介质包括用于以机器(例如，计算机)可读的形式存储或传输信息的任何机构。例如，机器可读(例如，计算机可读)介质包括机器(例如，计算机)可读存储介质(例如，只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)、磁盘存储介质、光学存储介质、闪速存储器装置等)、机器(例如，计算机)可读传输介质(电形式、光形式、声形式或其他形式的传播信号(例如，红外信号、数字信号等))等。
在一个实施方式中，计算机系统660包括系统处理器602、主存储器604(例如，只读存储器(ROM)、闪速存储器、动态随机存取存储器(DRAM)(诸如同步DRAM(SDRAM)或RambusDRAM(RDRAM))等)、静态存储器606(例如，闪速存储器、静态随机存取存储器(SRAM)等)，以及辅助存储器618(例如，数据存储装置)，这些部件通过总线630彼此通信。
系统处理器602表示一个或多个通用处理装置，诸如微系统处理器、中央处理单元或类似物。更具体地，系统处理器可以是复杂指令集计算(CISC)微系统处理器、精简指令集计算(RISC)微系统处理器、超长指令字(VLIW)微系统处理器、实现其他指令集的系统处理器，或实现指令集的组合的系统处理器。系统处理器602还可以是一个或多个专用处理装置，诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号系统处理器(DSP)、网络系统处理器或类似物。系统处理器602被配置用于执行处理逻辑626以执行本文所述的操作。
计算机系统660还可以包括系统网络接口装置608以与其它装置或机器进行通信。计算机系统660还可以包括视频显示单元610(例如，液晶显示器(LCD)、发光二极管显示器(LED)或阴极射线管(CRT))、数字字母输入装置612(例如，键盘)、光标控制装置614(例如，鼠标)，以及信号发生装置616(例如，扬声器)。
辅助存储器618可以包括机器可访问存储介质631(或者更具体地，计算机可读存储介质)，在所述机器可访问存储介质631上存储有一个或多个指令集(例如，软件622)，所述一个或多个指令集体现了本文所述的方法或功能中的任何一种或多种方法或功能。软件622还可以在由计算机系统660执行期间完全或至少部分地驻留在主存储器604内和/或系统处理器602内，所述主存储器604和系统处理器602也构成机器可读存储器介质。还可以经由系统网络接口装置608在网络620上传输或接收软件622。
虽然机器可访问存储介质631在一个示例性实施方式中被示出为单个介质，但是术语“机器可读存储介质”应当被理解为包括存储一组或多组指令的单个介质或多个介质(例如，集中式或分布式数据库，和/或相关联的高速缓存和服务器)。术语“机器可读存储介质”还应被视为包括能够存储或编码一组指令以供由机器执行并且使机器执行所述方法中的任何一种或多种方法的任何介质。因此，术语“机器可读存储介质”应被视为包括但不限于固态存储器，以及光学介质和磁性介质。
在前述说明书中，已经描述了特定的示例性实施方式。将显而易见的是，在不脱离以下权利要求书的范围的情况下，可以对实施方式进行各种修改。因此，说明书和附图应被视为说明性意义而非限制性意义。

Claims (20)

1.一种模块化高频发射源，所述模块化高频发射源包括：
多个高频发射模块，其中每个高频发射模块包括：
振荡器模块，其中每个振荡器模块包括：
电压控制电路；和
电压控制振荡器；
放大模块，其中所述放大模块耦合所述振荡器模块；
施加器，其中所述施加器耦合到所述放大模块；和
相位控制器，所述相位控制器可通信地耦合到各个振荡器模块。
2.根据权利要求1所述的模块化高频发射源，其中各个高频发射模块的所述施加器是相控阵的一部分。
3.根据权利要求2所述的模块化高频发射源，其中所述相位控制器控制由所述振荡器模块产生的电磁辐射的相位关系，以便形成由所述相控阵发射的电磁辐射图案。
4.根据权利要求3所述的模块化高频发射源，其中所述电磁辐射图案是静态图案。
5.根据权利要求3所述的模块化高频发射源，其中所述电磁辐射图案是动态图案。
6.根据权利要求1所述的模块化高频发射源，其中所述高频是微波频率。
7.根据权利要求1所述的模块化高频发射源，其中所述高频为0.1MHz至300GHz。
8.一种模块化高频发射源，所述模块化高频发射源包括：
多个高频发射模块，其中每个高频发射模块包括：
振荡器模块，其中所述振荡器模块包括：
电压控制电路；和
电压控制振荡器，其中来自所述电压控制电路的输出电压驱动所述电压控制振荡器中的振荡以产生输出高频电磁辐射；
放大模块，其中所述放大模块耦合到所述振荡模块，其中所述放大模块放大来自所述电压控制振荡器的输出高频电磁辐射；
施加器，其中所述施加器耦合到所述放大模块；和
相位控制器，所述相位控制器可通信地耦合到所述振荡器模块中的每个振荡器模块，其中所述相位控制器控制由所述振荡器模块中的每个振荡器模块产生的输出高频电磁辐射的相位关系。
9.根据权利要求8所述的模块化高频发射源，其中所述输出高频电磁辐射激发等离子体。
10.根据权利要求8所述的模块化高频发射源，其中各个高频发射模块的所述施加器是相控阵的一部分。
11.根据权利要求10所述的模块化高频发射源，其中所述相位控制器生成由所述相控阵发射的电磁图案。
12.根据权利要求11所述的模块化高频发射源，其中所述电磁辐射图案是静态图案。
13.根据权利要求11所述的模块化高频发射源，其中所述电磁辐射图案是动态图案。
14.根据权利要求8所述的模块化高频发射源，其中所述高频是微波频率。
15.一种处理工具，所述处理工具包括：
处理腔室；和模块化高频发射源，所述模块化高频发射源包括：
多个高频发射模块，其中每个高频发射模块包括：
振荡器模块，其中每个振荡器模块包括：
电压控制电路；和
电压控制振荡器；
放大模块，其中所述放大模块耦合所述振荡器模块；和
施加器，其中所述施加器耦合到所述放大模块，并且其中所述施加器定位成与所述处理腔室中的吸盘相对，在所述吸盘上处理一个或多个基板；和
相位控制器，所述相位控制器可通信地耦合到各个振荡器模块。
16.根据权利要求15所述的处理工具，其中每个高频发射模块的施加器是相控阵的一部分。
17.根据权利要求16所述的处理工具，其中所述相位控制器控制由所述振荡器模块产生的电磁辐射的相位关系，以便形成由所述相控阵发射的电磁辐射图案。
18.根据权利要求17所述的处理工具，其中所述电磁辐射激发等离子体。
19.根据权利要求17所述的处理工具，其中所述电磁辐射图案是动态图案。
20.根据权利要求15所述的处理工具，其中所述高频是微波频率。
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