JP2022106694A - モジュラーマイクロ波プラズマ源 - Google Patents

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Abstract

【課題】マイクロ波プラズマ源の分野に関し、特に、固体エレクトロニクスと、マイクロ波放射をガスに結合してプラズマを形成するためのアプリケータとを含むモジュラーマイクロ波プラズマ源に関する。【解決手段】実施形態において、モジュラーマイクロ波源は、電圧制御回路、及び電圧制御発振器を備え、電圧制御回路からの出力電圧が電圧制御発振器における発振を駆動する。モジュラーマイクロ波源はまた、電圧制御発振器に結合された固体マイクロ波増幅モジュールを含みうる。実施形態において、固体マイクロ波増幅モジュールは、電圧制御発振器からの出力を増幅する。モジュラーマイクロ波源はまた、固体マイクロ波増幅モジュールに結合され、誘電体共振器であるアプリケータを含みうる。【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１６年８月１６日に出願された、「モジュラーマイクロ波プラズマ源（ＭＯＤＵＬＡＲ ＭＩＣＲＯＷＡＶＥ ＰＬＡＳＭＡ ＳＯＵＲＣＥ）」と題され、全ての目的のためにその全体が参考されることによって本明細書中に組み込まれる米国仮特許出願第１５／２８３，６９５号の利益を主張する。
実施形態は、マイクロ波プラズマ源の分野に関し、特に、固体エレクトロニクスと、マイクロ波放射をガスに結合してプラズマを形成するためのアプリケータとを含むモジュラーマイクロ波プラズマ源に関する。
プラズマ処理は、半導体産業における技術、ディスプレイ技術、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）などといった多くの異なる技術の製造において広く使用される。現在、高周波（ＲＦ）発生プラズマが最も頻繁に使用される。しかしながら、マイクロ波源で生成されたプラズマは、より高密度のプラズマ及び／又は高濃度の励起中性種を有するプラズマを可能にする。残念なことに、マイクロ波源を用いて生成されたプラズマもまた、それら自身の欠点を抱えている。
典型的なマイクロ波プラズマシステムは、単一の大きなマイクロ波放射源（典型的にはマグネトロン）と、そのマイクロ波放射をマグネトロンから処理チャンバに案内するための伝送経路とを使用する。半導体産業における典型的な高電力用途では、伝送経路はマイクロ波導波管である。導波管が使用されるのは、マイクロ波源の特定の周波数を搬送するように設計された導波管の外側では、マイクロ波電力が距離と共に急速に減衰するからである。マイクロ波放射を処理チャンバに伝送するために、チューナ、カプラ、モード変圧器などの追加の構成要素も必要とされる。これらの構成要素は、構造を大きなシステム（すなわち、少なくとも導波管及び関連する構成要素の合計と同じ大きさ）に限定し、設計を厳しく制限する。このように、プラズマの形状寸法が導波管の形状に似ているので、生成されうるプラズマの形状寸法が制約される。したがって、プラズマの形状寸法を処理されている基板の形状寸法に合わせることは困難である。特に、プラズマがより大きな基板のウエハ（例えば、３００ｍｍ以上のウエハ）の表面全体にわたって生成されるマイクロ波プラズマを生成することは困難である。いくつかのマイクロ波生成プラズマは、マイクロ波エネルギーを広い表面にわたって広げられるように、スロットラインアンテナを使用することがある。しかしながら、そのようなシステムは複雑であり、特定の形状寸法が必要とされ、プラズマに結合することができる電力密度が制限される。
更に、マイクロ波源は通常、高度に均一ではない及び／又は空間的に調整可能な密度を有することができないプラズマを生成する。処理されている基板のサイズが大きくなり続けるにつれて、エッジ効果を説明することがますます困難になっている。更に、プラズマを調整することができないと、入ってくる基板の不均一性を考慮して処理レシピを修正し、処理システムの設計を補償するために（例えば、いくつかの処理チャンバ内で回転するウエハの不均一な半径方向速度に対応するために）不均一性が要求される処理システムのプラズマ密度を調整する能力が制限される。
実施形態は、モジュラーマイクロ波源を含む。実施形態では、モジュラーマイクロ波源は、電圧制御回路、及び電圧制御発振器を備え、電圧制御回路からの出力電圧が電圧制御発振器における発振を駆動する。モジュラーマイクロ波源はまた、電圧制御発振器に結合された固体マイクロ波増幅モジュールを含みうる。実施形態では、固体マイクロ波増幅モジュールは、電圧制御発振器からの出力を増幅する。モジュラーマイクロ波源はまた、固体マイクロ波増幅モジュールに結合され、誘電体共振器であるアプリケータを含みうる。
追加の実施形態は、処理チャンバ、及び処理チャンバに結合される複数のモジュラーマイクロ波源を備えるプラズマ処理ツールを含みうる。複数のモジュラーマイクロ波源は、１つ又は複数の基板が処理される処理チャンバのチャックの反対側に位置決めされるアプリケータのアレイと、各マイクロ波増幅モジュールがアプリケータのアレイ内のアプリケータのうちの異なる１つに結合されるマイクロ波増幅モジュールのアレイとを含みうる。
上記の概要は、すべての実施形態の網羅的な列挙を含んでいない。上記に要約された様々な実施形態、更には以下の詳細な説明に開示され、特に本出願と共に提出される特許請求の範囲において指摘される様々な実施形態のすべての適切な組み合わせから実施することができる、すべてのシステム及び方法が含まれることが企図される。そのような組合せは、上記要約に特筆されない特定の利点を有する。
実施形態による、モジュラーマイクロ波プラズマ源を含むプラズマ処理ツールの概略図である。 実施形態による、固体マイクロ波プラズマ源の概略ブロック図である。 実施形態による、マイクロ波放射を処理チャンバに結合するために使用されうるアプリケータの断面図である。 実施形態による、処理チャンバの一部である誘電体シートの上に位置決めされたアプリケータのアレイの断面図である。 実施形態による、マイクロ波放射を処理チャンバに結合するために使用されうるアプリケータのアレイの平面図である。 追加の実施形態による、マイクロ波放射を処理チャンバに結合するために使用されうるアプリケータのアレイの平面図である。 実施形態による、アプリケータのアレイ及びプラズマの状態を検出するための複数のセンサの平面図である。 実施形態による、マルチゾーン処理ツールの１つのゾーン内に形成されるアプリケータのアレイの平面図である。 実施形態による、モジュラーマイクロ波放射源と併用されうる例示的コンピュータシステムのブロック図を示す。
１つ又は複数のモジュラーマイクロ波プラズマ源を含むデバイスが、様々な実施形態に従って説明される。以下の説明では、実施形態の完全な理解を提供するために、多数の特定の詳細が説明される。実施形態がこれらの特定の詳細なく実施されうることが、当業者には明らかであろう。他の例では、実施形態を不必要に不明瞭にしないために、周知の態様を詳細には説明しない。更に、添付の図面に示される様々な実施形態は例示的な表現であり、必ずしも縮尺通りに描かれているわけではないと理解すべきである。
実施形態は、１つ又は複数のマイクロ波モジュールを備えるマイクロ波源を含む。実施形態によれば、各マイクロ波モジュールは、マイクロ波固体エレクトロニクス部分とアプリケータ部分とを備える。実施形態では、アプリケータ部分は、誘電体共振器でありうる。
マグネトロンの代わりに固体エレクトロニクスを使用することにより、プラズマ源のサイズ及び複雑さを大幅に低減することが可能になる。特に、固体構成要素は、上記のマグネトロンハードウエアよりもはるかに小さい。更に、固体構成要素を使用することにより、マイクロ波放射を処理チャンバに伝送するのに必要とされる大きな導波管を排除することが可能になる。代わりに、マイクロ波放射は、同軸ケーブルで伝送されてもよい。導波管を排除することにより、形成されるプラズマのサイズが導波管のサイズによって制限されない大面積マイクロ波源の構成も可能になる。代わりに、マイクロ波モジュールのアレイは、任意の基板の形状と一致するように任意の大きさ（及び任意の形状）のプラズマを形成可能にする所与のパターンで構成されてもよい。更に、アプリケータの断面形状は、アプリケータのアレイができるだけ密にパッキングされうる（すなわち、最密充填アレイ）ように選択されうる。
マイクロ波モジュールのアレイの使用はまた、各マイクロ波モジュールの電力設定を独立して変えることによって、プラズマ密度を局所的に変える能力により大きな柔軟性を提供する。これにより、プラズマ処理中の均一性の最適化、例えばウエハエッジ効果に対して行われる調整、進入するウエハの不均一性に対して行われる調整、及び処理システムの設計を補償する（例えば、いくつかの処理チャンバ内で回転するウエハの不均一な半径方向速度に対応する）ために不均一性が必要とされる処理システムのプラズマ密度を調整する能力などが可能になる。
追加の実施形態はまた、１つ又は複数のプラズマモニタリングセンサを含みうる。そのような実施形態は、各アプリケータによって局所的にプラズマの密度（又は他の任意のプラズマ特性）を測定し、その測定値をフィードバックループの一部として使用して、各マイクロ波モジュールに印加される電力を制御する方法を提供する。したがって、各マイクロ波モジュールは、独立したフィードバックを有し、又はアレイ内のマイクロ波モジュールのサブセットは、フィードバックループがゾーン内のマイクロ波モジュールのサブセットを制御する制御ゾーンにグループ化されうる。
プラズマの調整能力の向上に加えて、個々のマイクロ波モジュールの使用は、現在利用可能なプラズマ源よりも高い電力密度を提供する。例えば、マイクロ波モジュールは、典型的なＲＦプラズマ処理システムよりも約５倍以上大きい電力密度を可能にしうる。例えば、プラズマ化学気相堆積プロセスへの典型的な電力は、約３０００Ｗであり、直径３００ｍｍのウエハに対して約４Ｗ／ｃｍ２の電力密度を提供する。対照的に、実施形態によるマイクロ波モジュールは、約２４Ｗ／ｃｍ２の電力密度を提供するために、直径４ｃｍのアプリケータを備えた３００Ｗの電力増幅器を使用しうる。
図１を参照すると、処理ツール１００の断面図が、実施形態にしたがって示される。処理ツール１００は、プラズマを利用する任意の種類の処理動作に適した処理ツールでありうる。例えば、プラズマ処理ツール１００は、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）、プラズマ原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）、エッチング及び選択的除去、並びにプラズマ洗浄に使用される処理ツールでありうる。本明細書で詳細に説明される実施形態はプラズマ処理ツールを対象としているが、更なる実施形態がマイクロ波放射を利用する任意のツールを含む処理ツール１００を含みうると理解すべきである。例えば、プラズマの形成を必要とせずにマイクロ波放射を利用する処理ツール１００は、工業用加熱及び／又は硬化処理ツール１００を含みうる。
一般に、実施形態は、チャンバ１７８を含む処理ツール１００を含む。プラズマ処理に使用される処理ツール１００では、チャンバ１７８は、真空チャンバでありうる。真空チャンバは、チャンバからガスを除去して所望の真空を提供するためのポンプ（図示せず）を含みうる。追加の実施形態は、チャンバ１７８内に処理ガスを供給するための１つ又は複数のガスライン１７０と、チャンバ１７８から副生成物を除去するための排気ライン１７２とを含むチャンバ１７８を含みうる。図示されないが、処理ツールは、処理ガスを基板１７４上に均一に分配するためのシャワーヘッドを含みうると理解すべきである。
実施形態では、基板１７４は、チャック１７６上で支持されうる。例えば、チャック１７６は、静電チャックなどの任意の適切なチャックでありうる。チャックはまた、処理中に基板１７４に温度制御を提供するために冷却ライン及び／又はヒータを含みうる。本明細書に記載のマイクロ波モジュールのモジュール構成により、実施形態は、処理ツール１００が任意のサイズの基板１７４を収容することを可能にする。例えば、基板１７４は、半導体ウエハ（例えば、２００ｍｍ、３００ｍｍ、４５０ｍｍ、又はそれ以上）でありうる。代替的な実施形態はまた、半導体ウエハ以外の基板１７４を含む。例えば、実施形態は、（例えばディスプレイ技術のために）ガラス基板を処理するように構成された処理ツール１００を含みうる。
実施形態によれば、処理ツール１００は、１つ又は複数のモジュラーマイクロ波源１０５を含む。モジュラーマイクロ波源１０５は、固体マイクロ波増幅回路１３０及びアプリケータ１４２を含みうる。実施形態では、各モジュラーマイクロ波源１０５の固体マイクロ波増幅回路１３０に伝送される所望の周波数のマイクロ波放射を生成するために、電圧制御回路１１０が電圧制御発振器１２０に入力電圧を供給する。マイクロ波増幅回路１３０による処理の後で、マイクロ波放射は、アプリケータ１４２に伝送される。実施形態によれば、アプリケータ１４２のアレイ１４０は、チャンバ１７８に結合され、プラズマを生成するためにチャンバ１７８内の処理ガスにマイクロ波放射を結合するためのアンテナとして各々が機能する。
ここで図２を参照すると、実施形態によるモジュラーマイクロ波源内の電子機器の概略ブロック図が、より詳細に図示及び説明される。上述のように、電圧制御回路１１０は、入力電圧を電圧制御発振器１２０に供給する。実施形態は、約１Ｖから１０Ｖの間のＤＣの入力電圧を含みうる。電圧制御発振器１２０は、入力電圧によって発振周波数が制御される電子発振器である。実施形態によれば、電圧制御回路１１０からの入力電圧により、電圧制御発振器１２０は所望の周波数で発振する。実施形態では、マイクロ波放射は、約２．３ＧＨｚから２．６ＧＨｚの間の周波数を有しうる。
実施形態によれば、マイクロ波放射は、電圧制御発振器１２０からマイクロ波増幅回路１３０に伝送される。図示された実施形態では、マイクロ波増幅回路１３０の単一の例が示される。しかしながら、実施形態は、マイクロ波増幅回路１３０の任意の数の例を含みうる。特に、マイクロ波増幅回路１３０の例の数は、アプリケータ１４２のアレイ１４０に必要なアプリケータ１４２の数に等しくてもよい。したがって、各アプリケータ１４２は、各アプリケータ１４２に供給される電力の個々の制御を提供するために、マイクロ波増幅回路１３０の様々な例に結合されうる。実施形態によれば、プロセスツール１００において２つ以上のモジュラーマイクロ波源１０５が使用されるとき、マイクロ波増幅回路１３０は、位相シフタ２３２を含みうる。単一のアプリケータのみが使用されるとき、位相シフタ２３２は、省略されうる。マイクロ波増幅回路１３０はまた、各々が電源２３９に結合されるドライバ／プレ増幅器２３４、及び主マイクロ波電力増幅器２３６を含みうる。実施形態によれば、マイクロ波増幅回路１３０は、パルスモードで動作しうる。例えば、マイクロ波増幅回路１３０は、１％から９９％の間のデューティサイクルを有しうる。より具体的な実施形態では、マイクロ波増幅回路１３０は、約１５％から３０％の間のデューティサイクルを有しうる。
実施形態では、マイクロ波放射は、増幅された後にアプリケータ１４２に伝送されうる。しかしながら、アプリケータ１４２に伝送された電力の一部は、出力インピーダンスの不整合のために反射して戻りうる。したがって、いくつかの実施形態はまた、反射電力のレベルを電圧制御回路１１０にフィードバックできるフィードバックライン２８６を含む。反射電力Ｖｆｅｅｄｂａｃｋのレベルは、電力増幅器２３６とアプリケータ１４２との間のサーキュレータ２３８を使用することによって、フィードバックライン２８６に方向付けられうる。サーキュレータ２３８は、反射電力をダミー負荷２８２及び接地２８４に方向付け、反射電力Ｖｆｅｅｄｂａｃｋのレベルがダミー負荷２８２の前に読み取られる。実施形態では、反射電力Ｖｆｅｅｄｂａｃｋのレベルは、電圧制御発振器１２０に送られる出力電圧を調整するために電圧制御回路１１０によって使用されてもよく、次にマイクロ波増幅回路１３０に伝送されるマイクロ波放射の出力周波数が変化する。そのようなフィードバックループの存在により、実施形態が電圧制御発振器１２０の入力電圧の連続的な制御を提供することができ、ひいては反射電力Ｖｆｅｅｄｂａｃｋのレベルを下げることができる。実施形態では、電圧制御発振器１２０のフィードバック制御により、反射電力のレベルは、進行波電力（ｆｏｒｗａｒｄ ｐｏｗｅｒ）の約５％未満となりうる。いくつかの実施形態において、電圧制御発振器１２０のフィードバック制御により、反射電力のレベルは、進行波電力の約２％未満となりうる。したがって、実施形態により、割合が増加した進行波電力を処理チャンバ１７８内に結合することができ、プラズマに結合された利用可能な電力密度が増加する。更に、フィードバックライン２８６を使用するインピーダンス調整は、典型的なスロットプレートアンテナにおけるインピーダンス調整よりも優れている。スロットプレートアンテナでは、インピーダンス調整は、アプリケータ内に形成された２つの誘電体スラグを動かすことを含む。これは、アプリケータ内の２つの別々の構成要素の機械的運動を含み、アプリケータの複雑さが増大する。更に、機械的運動は、電圧制御発振器１２０によって提供されうる周波数の変化ほど正確ではない可能性がある。
ここで図３Ａを参照すると、実施形態によるアプリケータ１４２の破断図が示される。実施形態では、マイクロ波放射は、アプリケータ１４２を通って軸方向に延びるモノポール３５７に結合する同軸ケーブル３５１によってアプリケータ１４２に伝送される。モノポール３５７はまた、誘電体共振キャビティ３５３の中心に形成されたチャネル３５８内に延びうる。誘電体共振キャビティ３５３は、石英、酸化アルミニウム、酸化チタンなどの誘電体材料でありうる。追加の実施形態はまた、材料を含まない共振キャビティ３５３も含みうる（すなわち、誘電体共振キャビティ３５３は、空気又は真空でありうる）。実施形態によれば、誘電体共振器は、誘電体共振器がマイクロ波放射の共振を支持するように寸法決めされる。一般に、誘電体共振キャビティ３５３のサイズは、誘電体共振キャビティ３５３を形成するのに使用される材料の誘電率及びマイクロ波放射の周波数に依存する。例えば、より高い誘電率を有する材料により、より小さい共振キャビティ３５３が形成可能になるだろう。誘電体共振キャビティ３５３が円形断面を含む実施形態では、誘電体共振キャビティ３５３の直径は、約１ｃｍから１５ｃｍの間でありうる。実施形態では、モノポール３５７に垂直な平面に沿った誘電体共振キャビティ３５３の断面は、誘電体共振キャビティ３５３が共振を支持するように寸法決めされている限り、任意の形状でありうる。図示の実施形態では、モノポール３５７に垂直な平面に沿った断面は円形であるが、多角形（例えば、三角形、長方形など）、対称多角形（例えば、正方形、五角形、六角形など）、楕円形など）といった他の形状が使用されてもよい。
実施形態では、誘電体共振キャビティ３５３の断面は、モノポール３５７に垂直なすべての平面で同一でなくてもよい。例えば、アプリケータハウジング３５５の開口端に近接する底部延長部分の断面は、チャネル３５８に近接する誘電体共振キャビティの断面よりも広い。異なる寸法の断面を有することに加えて、誘電体共振キャビティ３５３は、異なる形状を有する断面を有してもよい。例えば、チャネル３５８に近接した誘電体共振キャビティ３５３の部分が、円形の断面を有しうるのに対して、アプリケータハウジング３５５の開口端に近接した誘電体共振キャビティ３５３の部分は、対称多角形（例えば、五角形、六角形など）でありうる。しかし、実施形態はまた、モノポール３５７に垂直なすべての平面において均一な断面を有する誘電体共振キャビティ３５３も含みうると理解すべきである。
実施形態によれば、アプリケータ３５３はまた、インピーダンス調整バックショート３５６も含みうる。バックショート３５６は、アプリケータハウジング３５５の外面上をスライドする移動可能なエンクロージャでありうる。インピーダンスを調整する必要があるとき、アクチュエータ（図示せず）は、バックショート３５６をアプリケータハウジング３５５の外面に沿ってスライドさせ、バックショート３５６の表面と誘電体共振キャビティ３５３の上面との間の距離Ｄを変更してもよい。したがって、実施形態は、システム内のインピーダンスを調整するための複数の方法を提供する。実施形態によれば、インピーダンス不整合を考慮するために、インピーダンス調整バックショート３５６を上述のフィードバックプロセスと共に使用してもよい。代替的には、フィードバックプロセス又はインピーダンス調整バックショート３５６を単独で使用して、インピーダンス不整合を調整してもよい。
実施形態によれば、アプリケータ１４２は、マイクロ波電磁場を処理チャンバ１７８内に直接結合する誘電体アンテナとして機能する。誘電体共振キャビティ３５３に進入するモノポール３５７の特定の軸方向配置は、ＴＭ０１δモード励起を生じさせることがある。しかしながら、異なるアプリケータ配置によって異なる励起モードが可能でありうる。例えば、軸方向配置が図３に示されているが、モノポール３５７は他の配向から誘電体共振キャビティ３５３に進入してもよいと理解すべきである。１つのそのような実施形態では、モノポール３５７は、横方向に（すなわち、誘電体共振キャビティ３５３の側壁を通って）誘電体共振キャビティ３５３に進入しうる。
ここで図３Ｂを参照すると、アプリケータ１４２のアレイ１４０がチャンバ１７８に結合された処理ツール１００の一部の図が、実施形態にしたがって示される。図示された実施形態では、アプリケータ１４２からのマイクロ波放射は、誘電体プレート３５０に近接して配置されることによって、チャンバ１７８内に結合される。アプリケータ１４２が誘電体プレート３５０に近接していることにより、誘電体共振キャビティ３５３（図３Ｂには図示せず）内で共振するマイクロ波放射が誘電体プレート３５０と結合し、次にチャンバ内の処理ガスと結合してプラズマが発生しうる。１つの実施形態では、誘電体共振キャビティ３５３は、誘電体プレート３５０と直接接触しうる。追加の実施形態では、マイクロ波放射を依然として誘電体プレート３５０に伝達することができる限り、誘電体共振キャビティ３５３は、誘電体プレート３５０の表面から離間されうる。
実施形態によると、アプリケータ１４２のアレイ１４０は、チャンバ１７８からの誘電体プレート３５０を取り外す必要なしに、（例えば、メンテナンスのために、異なる寸法の基板を収容するためにアプリケータのアレイを再配置するために、又は任意の他の理由で）誘電体プレート３５０から取り外し可能でありうる。したがって、アプリケータ１４２は、チャンバ１７８内の真空を解放する必要なしに、処理ツール１００から取り外されうる。追加の実施形態によれば、誘電体プレート３５０はまた、ガス注入プレート又はシャワーヘッドとしても機能しうる。
上述のように、アプリケータ１４０のアレイは、それらが任意の形状の基板１７４を覆うように配置されてもよい。図４Ａは、円形基板１７４と一致するパターンで配置されたアプリケータ１４２のアレイ１４０の平面図である。基板１７４の形状とほぼ一致するパターンで複数のアプリケータ１４２を形成することによって、プラズマは、基板１７４の表面全体にわたって調整可能になる。例えば、アプリケータ１４２の各々は、基板１７４の表面全体にわたって均一なプラズマ密度を有するプラズマが形成されるように制御されうる。代替的には、アプリケータ１４２のうちの１つ又は複数は、基板１７４の表面にわたって変化可能であるプラズマ密度を提供するために、独立して制御されうる。そのようにして、基板上に存在する進入する不均一性が修正されうる。例えば、基板１７４の外周に近接するアプリケータ１４２は、基板１７４の中心に近接するアプリケータとは異なる電力密度を有するように制御されうる。
図４Ａでは、アレイ１４０内のアプリケータ１４２は、基板１７４の中心から延びる一連の同心円状のリングに一緒にパッキングされる。しかし、実施形態はそのような構成に限定されず、処理ツール１００の必要性に応じて、任意の適切な間隔及び／又はパターンが使用されうる。更に、実施形態は、上述のように、任意の対称的な断面を有するアプリケータ１４２を可能にする。したがって、アプリケータ用に選択された断面形状は、パッキング効率を高めるように選択されうる。
ここで図４Ｂを参照すると、非円形断面を有するアプリケータ１４２のアレイ１４０の平面図が、実施形態にしたがって図示される。図示された実施形態は、六角形の断面を有するアプリケータ１４２を含む。このようなアプリケータの使用は、各アプリケータ１４２の周囲が隣接するアプリケータ１４２とほぼ完全に嵌合しうるので、パッキング効率を改善可能にしうる。したがって、各アプリケータ１４２同士の間隔が最小化されるので、プラズマの均一性が更にもっと高められうる。図４Ｂは側壁面を共有する隣接アプリケータ１４２を示しているが、実施形態はまた、隣接アプリケータ１４２同士の間隔を含む非円形対称形状のアプリケータを含んでもよいと理解すべきである。
ここで図４Ｃを参照すると、アプリケータ１４２のアレイ１４０の追加の平面図が、実施形態に従って示される。図４Ｃのアレイ１４０は、複数のセンサ４９０も含まれることを除いて、図４Ａに関して上述したアレイ１４０と実質的に類似である。複数のセンサは、モジュラーマイクロ波源１０５の各々の追加的フィードバック制御を提供するために使用されうる改善されたプロセスモニタリング能力を提供する。実施形態では、センサ４９０は、プラズマ密度センサ、プラズマ放出センサなどの１つ又は複数の異なるセンサタイプ４９０を含みうる。基板１７４の表面にわたってセンサを配置することにより、処理チャンバ１００の所与の位置におけるプラズマ特性をモニタすることが可能になる。
実施形態によれば、すべてのアプリケータ１４２は、異なるセンサ４９０と対になりうる。そのような実施形態では、センサ４９０が対になっているそれぞれのアプリケータ１４２にフィードバック制御を提供するために、各センサ４９０からの出力が使用されうる。追加の実施形態は、各センサ４９０を複数のアプリケータ１４２と対にすることを含みうる。例えば、各センサ４９０は、センサ４９０が近接して配置される複数のアプリケータ１４２に対してフィードバック制御を提供しうる。更に別の実施形態では、複数のセンサ４９０からのフィードバックは、多入力多出力（ＭＥＶＩＯ）制御システムの一部として使用されうる。そのような実施形態では、各アプリケータ１４２は、複数のセンサ４９０からのフィードバックに基づいて調整されうる。例えば、第１のアプリケータ１４２に直接隣接する第１のセンサ４９０は、第１のセンサ４９０よりも第１のアプリケータ１４２から離れて配置される第２のセンサ４９０によって、第１のアプリケータ１４２に及ぼされる制御努力よりも大きい制御努力を第１のアプリケータ１４２に提供するように重み付けされうる。
ここで図４Ｄを参照すると、マルチゾーン処理ツール１００内に位置決めされたアプリケータ１４２のアレイ１４０の追加の平面図が、実施形態にしたがって示される。実施形態では、マルチゾーン処理ツール１００は、任意の数のゾーンを含みうる。例えば、図示された実施形態は、ゾーン４７５１－４７５ｎを含む。各ゾーン４７５は、異なるゾーン４７５を通って回転する基板１７４に対して異なる処理動作を実行するように構成されうる。図示されたように、単一のアレイ１４０がゾーン４７５ｎ内に位置決めされる。しかしながら、実施形態は、デバイスの必要性に応じて、異なるゾーン４７５のうちの１つ又は複数内にアプリケータ１４２のアレイ１４０を有するマルチゾーン処理ツール１００を含みうる。実施形態によって提供されるプラズマの空間的に調整可能な密度により、回転基板１７４が異なるゾーン４７５を通過する際に、回転基板１７４の不均一な半径方向速度が調節可能になる。
ここで図５を参照すると、処理ツール１００の例示的なコンピュータシステム５６０のブロック図が実施形態に従って示される。実施形態では、コンピュータシステム５６０は、処理ツール１００に結合され、処理ツール１００内の処理を制御する。コンピュータシステム５６０は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、イントラネット、エクストラネット、又はインターネット内の他のマシンに接続（例えばネットワーク接続）されうる。コンピュータシステム５６０は、クライアント－サーバネットワーク環境内のサーバ又はクライアントマシンの容量で、又はピアツーピア（又は分散型）ネットワーク環境内のピアマシンとして動作しうる。コンピュータシステム５６０は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレットＰＣ、セットトップボックス（ＳＴＢ）、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、携帯電話、ウェブアプライアンス、サーバ、ネットワークルータ、スイッチ若しくはブリッジ、又はそのマシンによって行われる動作を特定する（連続した又は別様な）１セットの命令を実行可能な任意のマシンでありうる。更に、コンピュータシステム５６０に対する単一のマシンのみが示されているが、「マシン」という用語は、本明細書に記載の方法のうちの任意の１つ又は複数を実行するために、１セット（又は複数のセット）の命令を個々に又は連携的に実行するマシン（例えばコンピュータ）の任意の集合体を含むとも解釈されよう。
コンピュータシステム５６０は、コンピュータシステム５６０（又は他の電子デバイス）が実施形態に従ったプロセスを実行するようプログラムするために使用されうる命令を記憶した持続的なマシン可読媒体を有するコンピュータプログラム製品又はソフトウエア５２２を含みうる。マシン可読媒体は、マシン（例えば、コンピュータ）により可読な形態で情報を保存又は送信するための任意の機構を含む。例えば、マシン可読（例えば、コンピュータ可読）媒体は、マシン（例えば、コンピュータ）可読記憶媒体（例えば、読み出し専用メモリ（「ＲＯＭ」）、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイスなど）、マシン（例えば、コンピュータ）可読送信媒体（電気的、光学的、音響的又は伝播される信号の他の形態（例えば、赤外線信号、デジタル信号など））などを含む。
実施形態において、コンピュータシステム５６０は、バス５３０を介して互いに通信する、システムプロセッサ５０２、メインメモリ５０４（例えば、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）（同期ＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）又はランバスＤＲＡＭ（ＲＤＲＡＭ）など）、スタティックメモリ５０６（例えば、フラッシュメモリ、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）など）、及び二次メモリ５１８（例えば、データ記憶デバイス）を含む。
システムプロセッサ５０２は、マイクロシステムプロセッサ、中央処理ユニットなどのような１つ又は複数の汎用処理デバイスを表す。より詳細には、システムプロセッサは、複合命令セットコンピューティング（ＣＩＳＣ）マイクロシステムプロセッサ、縮小命令セットコンピューティング（ＲＩＳＣ）マイクロシステムプロセッサ、超長命令語（ＶＬＩＷ）マイクロシステムプロセッサ、他の命令セットを実装するシステムプロセッサ、又は命令セットの組み合わせを実装するシステムプロセッサでありうる。システムプロセッサ５０２はまた、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号システムプロセッサ（ＤＳＰ）、ネットワークシステムプロセッサなどのなどの１つ又は複数の特殊用途処理デバイスであってもよい。システムプロセッサ５０２は、本明細書に記載の動作を実行するための処理ロジック５２６を実行するように構成される。
コンピュータシステム５６０は、他のデバイス又はマシンと通信するためのシステムネットワークインターフェースデバイス５０８を更に含みうる。コンピュータシステム５６０はまた、ビデオディスプレイユニット５１０（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、発光ダイオードディスプレイ（ＬＥＤ）、又はブラウン管（ＣＲＴ））、英数字入力デバイス５１２（例えば、キーボード）、カーソル制御デバイス５１４（例えば、マウス）、及び信号生成デバイス５１６（例えば、スピーカ）を含みうる。
二次メモリ８１８は、本明細書に記載の方法又は機能のうちの任意の１つ又は複数を実施する、１つ又は複数のセットの命令（例えば、ソフトウエア５２２）が記憶される、マシンアクセス可能記憶媒体５３１（又はより具体的にはコンピュータ可読記憶媒体）を含みうる。ソフトウエア５２２はまた、コンピュータシステム５６０によって実行されている間、完全に又は少なくとも部分的に、メインメモリ５０４及び／又はシステムプロセッサ５０２内に常駐してもよく、メインメモリ５０４及びシステムプロセッサ５０２も、マシン可読記憶媒体を構成しうる。ソフトウエア５２２は、システムネットワークインターフェースデバイス５０８を介してネットワーク５２０上で更に送信又は受信されうる。
マシンアクセス可能記憶媒体５３１は例示的実施形態では単一の媒体であるように図示されるが、「マシン可読記憶媒体」という用語は、１つ又は複数の組の命令を記憶する単一の媒体又は複数の媒体（例えば、集中型データベース若しくは分散型データベース、並びに／又は関連するキャッシュ及びサーバ）を含むと解釈されるべきである。「マシン可読記憶媒体」という用語はまた、マシンによる実行のために一組の命令を記憶又は符号化することができ、かつマシンに方法論のうちの任意の１つ又は複数を実行させる任意の媒体を含むと解釈されよう。したがって、「マシン可読記憶媒体」という用語は、固体メモリ、光媒体及び磁気媒体を含むが、これらに限定されないと解釈されよう。
前述の明細書中では、特定の例示的な実施形態について説明してきた。以下の特許請求の範囲から逸脱することなく、様々な変更例が可能であることが明らかであろう。したがって、明細書及び図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味であるとみなされるべきである。

Claims (15)

  1. 電圧制御回路と、
    電圧制御発振器であって、前記電圧制御回路からの出力電圧が前記電圧制御発振器における発振を駆動する、電圧制御発振器と、
    前記電圧制御発振器に結合された固体マイクロ波増幅モジュールであって、前記電圧制御発振器からの出力を増幅する、固体マイクロ波増幅モジュールと、
    前記固体マイクロ波増幅モジュールに結合されたアプリケータであって、誘電体共振器であるアプリケータと
    を備えるモジュラーマイクロ波源。
  2. 前記固体マイクロ波増幅モジュールが、プレ増幅器、主電力増幅器、並びに前記プレ増幅器及び前記主電力増幅器に電気的に結合された電源を更に備える、請求項１に記載のモジュラーマイクロ波源。
  3. 前記マイクロ波増幅モジュールが位相シフタを更に備える、請求項２に記載のモジュラーマイクロ波源。
  4. 前記マイクロ波増幅モジュールが、前記主電力増幅器と前記アプリケータとの間の伝送経路に沿ったサーキュレータであって、前記アプリケータからの反射電力をダミー負荷まで伝送するサーキュレータ、及び前記ダミー負荷と前記電圧制御回路との間のフィードバックラインを更に備える、請求項２に記載のモジュラーマイクロ波源。
  5. 前記マイクロ波増幅モジュールがパルスモードで動作する、請求項２に記載のモジュラーマイクロ波源。
  6. 前記誘電体共振器が、
    誘電体共振キャビティと、
    前記誘電体共振キャビティの外側の側壁周囲に形成されたアプリケータハウジングと、
    前記誘電体共振器の軸方向中心下に、かつ前記誘電体共振キャビティの中心に形成されたチャネル内に延びるモノポールと
    を備える、請求項１に記載のモジュラーマイクロ波源。
  7. 前記モノポールに垂直な平面における前記誘電体共振キャビティの断面が、円形、長方形、又は対称的な多角形である、請求項６に記載のモジュラーマイクロ波源。
  8. 前記誘電体共振キャビティの断面が前記モノポールに垂直なすべての平面において同一ではない、請求項６に記載のモジュラーマイクロ波源。
  9. 前記モノポールに垂直な第１の平面における前記誘電体共振キャビティの第１の断面が対称的な多角形であり、前記モノポールに垂直な第２の平面における前記誘電体共振キャビティの第２の断面が円形である、請求項８に記載のモジュラーマイクロ波源。
  10. インピーダンス調整バックショートを更に備える、請求項６に記載のモジュラーマイクロ波源。
  11. 処理チャンバと、
    前記処理チャンバに結合された複数のモジュラーマイクロ波源と
    を備え、前記複数のモジュラーマイクロ波源が、
    １つ又は複数の基板が処理される前記処理チャンバのチャックの反対側に位置決めされるアプリケータのアレイと、
    マイクロ波増幅モジュールのアレイであって、各マイクロ波増幅モジュールが前記アプリケータのアレイ内の前記アプリケータのうちの異なる１つに結合される、マイクロ波増幅モジュールのアレイと
    を備える、プラズマ処理ツール。
  12. 誘電体プレートが、前記処理チャンバの外壁の一部を形成し、前記アプリケータのアレイが、前記誘電体プレートに結合される、請求項１１に記載のプラズマ処理ツール。
  13. 前記マイクロ波増幅モジュールの各々が独立して制御可能である、請求項１１に記載のプラズマ処理ツール。
  14. 前記アプリケータ同士の間に位置決めされた複数のプラズマセンサを更に備える、請求項１３に記載のプラズマ処理ツール。
  15. 前記アプリケータのアレイ内の前記アプリケータの各々が、対称的な多角形状の断面を有し、前記アプリケータのアレイ内の前記アプリケータが最密充填される、請求項１１に記載のプラズマ処理ツール。
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