KR101855910B1

KR101855910B1 - 플라즈마 프로세싱 장치

Info

Publication number: KR101855910B1
Application number: KR1020177030770A
Authority: KR
Inventors: 알렉산더 리칸스키; 스베트라나 비. 라도바노브; 윌리암 다비스 리
Original assignee: 베리안 세미콘덕터 이큅먼트 어소시에이츠, 인크.
Priority date: 2015-03-27
Filing date: 2016-03-16
Publication date: 2018-05-09
Also published as: KR20170125109A; TWI700725B; WO2016160339A1; TW201705187A; US9478399B2; CN107408487A; CN107408487B; US20160284520A1; JP2018517229A; JP6668376B2

Abstract

기판으로 주입하기 위한 경사진 이온 빔을 생성하기 위한 플라즈마 프로세싱 장치가 개시된다. 플라즈마 프로세싱 장치는 플라즈마가 생성되는 플라즈마 챔버를 포함한다. 추출 개구(extraction aperture)는 복수의 회전가능한 플레이트들을 포함한다. 이온 빔렛(ion beamlet)들이 상기 복수의 회전가능한 플레이트들에 의해 정의된 개구들을 통과하여 추출된다. 이들 플레이트들이 회전되는 각도는 추출되는 이온 빔에 대한 추출 각도를 결정한다. 이들 플레이트들은 성취할 수 있는 최대 추출 각도를 증가시킬 수 있는 복수의 상이한 형상들로 형성될 수 있다. 추가적으로, 추출 각도에 영향을 미치는 전극들이 플레이트들 근처에 배치될 수 있다.

Description

플라즈마 프로세싱 장치

본 출원은 2015년 3월 27일 출원된 U.S. 가 출원 일련 번호. 62/139,195 및 2016년 3월 15일에 출원된 U.S. 특허 출원 일련 번호. 15/070,880의 우선권을 주장하고, 이들의 개시들은 그 전체가 참조로서 본 출원에 통합된다.

기술분야

본 발명의 실시예들은 플라즈마 챔버로부터 경사진 이온 빔을 추출하기 위한 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 저 에너지, 고 흐름(current) 경사진 이온 빔을 추출하기 위한 장치에 관한 것이다.

반도체 디바이스의 제조는 복수의 이산의 복잡한 프로세스들을 수반한다. 최근에, 반도체 산업에서 3차원 디바이스들을 생성하기 위한 변화가 있었다. 이름이 암시하는 것처럼, 이들 반도체 디바이스들은 길이 및 폭을 가지면, 또한 높이를 가진다. 이들 3차원 디바이스들을 프로세스하기 위해, 경사진(angled) 이온 주입들이 사용될 수 있다.

경사진 이온 주입들은 비-제로 각도에서 기판에 부딪치는 해당 이온 빔들을 지칭한다. 일관성을 위하여, 0°의 각도는 기판의 표면에 수직인 각도에서 기판에 부딪치는 것으로 정의된다. 경사진 이온 빔들은 많은 애플리케이션들을 가진다. 예를 들어, 그것들은 핀 구조 또는 트렌치(trench)의 측벽을 주입하는데 사용될 수 있다. 경사진 이온 빔들은 에칭 프로세스들, 증착 프로세스들 및 다른 애플리케이션들을 위해 또한 사용될 수 있다.

이들 경사진 이온 주입들을 수행하기 위한 한가지 방법은 기판이 배치된 플래튼을 회전시키거나 또는 틸트(tilt) 시키는 것이다. 다시 말해서, 이온 빔은 전통적인 방식으로 생성되지만, 그러나 플래튼은 이온 빔이 비-제로 각도에서 기판에 부딪치도록 플래튼은 틸트된다. 이 접근법은 20° 또는 그 이상의 각도에서 기판에 부딪치는 이온 빔의 생성을 허용할 수 있다.

이 접근법에서의 한가지 결점은 기판의 다양한 영역들이 이온 빔 소스로부터 상이한 거리에 있다는 것이다. 예를 들어, 틸팅에 의해, 기판의 몇몇의 영역들은 다른 영역들보다 이온 빔 소스에 더 가까울 것이다. 이것은 기판에 걸쳐 프로세스 편차(variation)들을 야기할 수 있다.

다른 접근법은 희망하는 각도의 추출된 이온 빔을 달성하기 위해서 기판에 대하여 이온 빔 소스를 회전시키는 것이다. 이 접근법은 앞에서 설명된 틸팅 기판의 방법과 유사한 결점들을 가진다.

다른 접근법은 플라즈마 프로세싱 챔버로부터 추출된 이온들의 각도를 변화시키기 위해서 플라즈마 시스(plasma sheath)의 형상을 변화 및 제어시키는 것이다. 그러나, 이 접근법은 추출될 수 있는 흐름의 양의 면에서 제한들을 가질 수 있다.

따라서, 이들 제한들을 겪지 않는 고 흐름, 저 에너지 경사진 이온 빔을 생성하기 위한 시스템이 있다면 유익할 것이다. 더구나, 이온 주입을 위해 사용되는 각도가 크게 조절가능하고 조작이 쉽다면 유익할 것이다.

기판으로 주입하기 위한 경사진 이온 빔을 생성하기 위한 장치가 개시된다. 상기 장치는 플라즈마가 생성되는 플라즈마 챔버를 포함한다. 상기 추출 개구(extraction aperture)는 복수의 회전가능한 플레이트들을 포함한다. 이온 빔렛(ion beamlet)들이 상기 복수의 회전가능한 플레이트들에 의해 정의된 개구들을 통과하여 추출된다. 상기 이들 플레이트들이 회전되는 각도는 상기 추출되는 이온 빔에 대한 추출 각도를 결정한다. 이들 플레이트들은 성취할 수 있는 최대 입사각을 증가시킬 수 있는 복수의 상이한 형상들로 형성될 수 있다. 추가적으로, 상기 추출 각도에 영향을 미치는 전극들이 상기 플레이트들 근처에 배치될 수 있다.

일 실시예에 따라, 플라즈마 프로세싱 장치가 개시된다. 상기 플라즈마 프로세싱 장치는 상단 표면; 플라즈마 프로세싱 챔버를 정의하는 복수의 측벽들로서, 상기 플라즈마 프로세싱 챔버는 추출 전압에서 바이어스(bias)되는, 상기 복수의 측벽들; 상기 플라즈마 프로세싱 챔버에 플라즈마를 형성하기 위해 프로세스 가스를 에너자이즈(energize) 시키는 RF(radio frequency) 코일; 및 복수의 플레이트들을 포함하는 바닥 표면을 포함하되, 상기 복수의 플레이트의 각각은 상기 바닥 표면에 회전가능하게(pivotably) 부착되고 추출 플레이트 전압에서 바이어스되고, 이온 빔렛(ion beamlet)들이 상기 복수의 플레이트들에 의해 정의된 개구들을 통과하여 추출된다. 어떤 실시예들에서, 상기 복수의 플레이트들의 각각은 직선 부분을 포함한다. 어떤 실시예들에서, 상기 복수의 플레이트들의 각각은 제 1 직선 부분 및 상기 제 1 직선 부분의 일단으로부터 연장되는 제 2 직선 부분을 포함한다. 어떤 추가 실시예들에서, 상기 복수의 플레이트들의 각각은 상기 제 2 직선 부분의 방향에 반대인 방향으로 상기 제 1 직선 부분의 타단으로부터 연장되는 제 3 직선 부분을 포함한다. 어떤 추가 실시예들에서, 상기 복수의 플레이트들의 각각은 상기 제 1 직선 부분의 타단에 배치되는 삼각형 부분을 포함한다. 어떤 실시예들에서, 상기 복수의 플레이트들의 각각의 플레이트는 상기 바닥 표면과 상기 개별 플레이트 사이의 각도를 형성하고, 상기 복수의 플레이트들의 전부가 동일한 각도를 형성하도록 상기 복수의 플레이트들이 회전된다. 다른 실시예들에서, 상기 복수의 플레이트들은 복수의 상이한 각도들을 형성한다. 어떤 실시예들에서, 형성된 상기 각도는 상기 플레이트로부터 상기 플라즈마 프로세싱 챔버의 중심까지의 거리에 기초하여 변화된다. 어떤 실시예들에서, 상기 바닥 표면은 상기 추출 플레이트 전압과 상이한 전압에서 바이어스되는 제 2 플레이트를 포함한다. 일부 실시예들에서, 상기 바닥 표면은 상기 추출 플레이트 전압과 상이한 제 2 전압에서 바이어스되는 복수의 전극들을 포함한다. 어떤 추가 실시예들에서, 상기 복수의 전극들은 복수의 로드(rod)들을 포함하고, 상기 복수의 플레이트들은 상기 복수의 로드들과 상기 플라즈마 프로세싱 챔버 사이에 배치된다. 어떤 실시예들에서, 상기 복수의 로드들의 움직임은 상기 복수의 플레이트들의 회전에 관련된다. 일부 실시예들에서, 상기 복수의 전극들은 상기 추출 플레이트 전압보다 더 음(negative)인 제 2 전압에서 바이어스된다.

다른 실시예에 따라, 플라즈마 프로세싱 장치가 개시된다. 상기 플라즈마 프로세싱 장치는 상단 표면; 플라즈마 프로세싱 챔버를 정의하는 복수의 측벽들; 상기 플라즈마 프로세싱 챔버에 플라즈마를 형성하기 위해 프로세스 가스를 에너자이즈(energize) 시키는 RF 코일; 및 복수의 플레이트들로서, 상기 복수의 플레이트들의 각각은 상기 바닥 표면에 회전가능하게(pivotably) 부착되고 추출 플레이트 전압에서 바이어스되고, 이온 빔렛(ion beamlet)들이 상기 복수의 플레이트들에 의해 정의된 개구들을 통과하여 추출되는, 상기 복수의 플레이트들; 및 상기 추출 플레이트 전압과 상이한 제 2 전압에서 바이어스되는 복수의 전극들을 포함하는, 상기 바닥 표면을 포함하되, 상기 복수의 플레이트들의 각각은 제 1 직선 부분 및 상기 제 1 직선 부분의 일단으로부터 연장되는 제 2 직선 부분을 포함하는 L-형상 엘리먼트를 포함하고, 상기 복수의 전극들의 각각은 직선 부분을 포함하는 I-형상 엘리먼트를 포함하고, 상기 I-형상 엘리먼트는 상기 L-형상 엘리먼트의 상기 제 1 직선 부분에 평행하게 배치된다. 어떤 실시예들에서, 유전체 재료가 상기 I-형상 엘리먼트와 상기 L-형상 엘리먼트 사이에 배치된다. 어떤 실시예들에서, 상기 제 2 직선 부분은 상기 I-형상 엘리먼트 너머로 연장되어, 상기 I-형상 엘리먼트가 빔에 부딪치는 것을 차폐시킨다.

다른 실시예에 따라, 플라즈마 프로세싱 장치가 개시된다. 상기 플라즈마 프로세싱 장치는 플라즈마를 생성하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버로서, 바닥 표면을 갖고, 상기 바닥 표면은 복수의 플레이트들을 포함하고, 상기 복수의 플레이트들의 각각은 상기 바닥 표면에 회전가능하게 부착되고, 이온 빔렛들이 상기 복수의 플레이트들에 의해 정의된 개구들을 통과하여 추출되고, 상기 복수의 플레이트들의 각각의 전압 및 회전은 조절되어 희망하는 추출 각도를 달성하는, 상기 플라즈마 프로세싱 챔버를 포함한다. 어떤 실시예들에서, 상기 복수의 플레이트들은 그룹들로 분리되고, 각각의 그룹의 회전은 독립적으로 제어된다. 어떤 실시예들에서, 상기 복수의 플레이트들은 그룹들로 분리되고, 각각의 그룹에 인가되는 전압은 독립적으로 제어된다.

본 발명의 더 나은 이해를 위해, 참조로서 본원에 통합된 첨부 도면들에 도면번호가 제공된다.
도 1은 일 실시예에 따른 멀티-개구 추출 시스템을 갖는 시스템의 블럭 다이어그램이다.
도 2는 일 실시예에 따른 도 1 에 도시된 멀티-개구 추출 시스템을 형성하기 위해 사용된 플레이트들의 측면도이다;
도 3은 다른 실시예에 따른 도 1 에 도시된 멀티-개구 추출 시스템을 형성하기 위해 사용된 플레이트들의 측면도이다;
도 4는 다른 실시예에 따른 도 1 에 도시된 멀티-개구 추출 시스템을 형성하기 위해 사용된 플레이트들의 측면도이다;
도 5는 다른 실시예에 따른 도 1 에 도시된 멀티-개구 추출 시스템을 형성하기 위해 사용된 플레이트들의 측면도이다;
도 6은 다른 실시예에 따른 도 1 에 도시된 멀티-개구 추출 시스템을 형성하기 위해 사용된 플레이트들의 측면도이다;
도 7은 다른 실시예에 따른 도 1 에 도시된 멀티-개구 추출 시스템을 형성하기 위해 사용된 플레이트들의 측면도이다; 및
도 8은 다른 실시예에 따른 멀티-개구 추출 시스템을 갖는 플라즈마 프로세싱 챔버의 블럭 다이어그램이다.

상기에서 설명된, 경사진 이온 빔 주입들은 반도체 산업에서 점점 더 흔해지고 있다. 따라서, 양호한 각도의 펼쳐짐(spread)을 유지하면서 넓은 범위의 이온 빔 각도, 결과적으로, 넓은 범위의 입사 각도를 허용하는 시스템은 매우 유익할 것이다.

도 1은 경사진 이온 빔 추출을 허용하는 멀티-개구 추출 시스템을 갖는 플라즈마 프로세싱 시스템 (10)을 도시한다. 플라즈마 프로세싱 시스템 (10)은 플라즈마 프로세싱 챔버 (120)를 정의하는 복수의 측벽들 (110)을 포함하는 플라즈마 프로세싱 챔버 하우징 (100)을 포함한다. 추가적으로, 플라즈마 프로세싱 챔버 하우징 (100)은 또한 상단 표면(top surface) (130) 및 바닥 표면(bottom surface) (140)을 포함한다. 바닥 표면 (140)은 이온 빔이 플라즈마 프로세싱 챔버 (120)로부터 추출되는 표면이다. 이와 같이, 바닥 표면 (140)은 추출 플레이트 또는 추출 영역으로 지칭될 수 있다. 상단 표면 (130)은 바닥 표면 (140)에 반대쪽에 있는 표면이다.

플라즈마 프로세싱 시스템 (10)은 가스 입구 (165)을 통하여 플라즈마 프로세싱 챔버 (120)와 연통할 수 있는, 하나 이상의 프로세싱 가스들을 수용하는 하나 이상의 가스 저장 컨테이너들 (160)을 또한 포함할 수 있다. 밸브, 예컨대 질량 유량 제어기가 프로세싱 가스가 플라즈마 프로세싱 챔버 (120)에 유입되는 양 및 비율을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 비록 단지 하나의 가스 저장 컨테이너 (160)가 예시되지만, 플라즈마 프로세싱 챔버 (120)에 사용되는 복수의 상이한 프로세싱 가스들이 있을 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

하나 이상의 RF 코일들 (150)이 플라즈마 프로세싱 챔버 하우징 (100)의 측벽들 (110)을 따라서 배치된다. 이들 RF 코일들 (150)은 RF 파워를 RF 코일들 (150)에 제공하는 RF 파워 서플라이 (155)와 연통한다. 비록 RF 코일들 (150)은 측벽들 (110)에 인접하게 배치된 것으로 도시되지만, RF 코일들 (150)은 또한 플라즈마 프로세싱 챔버 하우징 (100)의 상단 표면 (130) 위에 배치될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 더구나, RF 코일들 (150)은 상단 표면 (130)위에, 뿐만 아니라 측벽들 (110) 상에 배치될 수 있다. 이들 RF 코일들 (150)은 독립적으로 제어될 수 있다. 따라서, RF 코일들 (150)의 위치 및 제어는 본 개시에 의해 제한되지 않는다.

동작시에, 프로세싱 가스들이 가스 입구 (165)를 통하여 도입된다. RF 파워 서플라이 (155)로부터의 RF 파워가 RF 코일들 (150)에 제공된다. RF 코일들 (150)은 RF 에너지를 생성하고, 이는 플라즈마 프로세싱 챔버 (120)내 프로세싱 가스들이 이온화되어 플라즈마를 형성하게 한다. 이 유형의 플라즈마 프로세싱 챔버 (120)는 유도성 결합 플라즈마 (ICP : inductively coupled plasma) 챔버로 지칭될 수 있다.

플라즈마 프로세싱 챔버 하우징 (100)의 하나 이상의 부분들이 추출 전압에서 바이어스(bias) 될 수 있다. 예를 들어, 상단 표면 (130)은 추출 전압에서 바이어스 될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 측벽들 (110)도 또한 추출 전압에서 바이어스된다. 전형적으로, 플라즈마 프로세싱 챔버 하우징 (100)의 하나 이상의 표면들은 유전체 재료이지만, 다른 표면들은 전도성일 수 있다. 예를 들어, RF 코일들 (150)에 근접한 표면들은 유전체 재료일 수 있어서 RF 코일들 (150)로부터 에너지가 플라즈마 프로세싱 챔버 (120)로 유입되는 것을 허용한다. 다른 표면들은 전도성일 수 있다. 이들 전도성 표면들은 추출 전압에서 바이어스 될 수 있다. 추출 전압은 기판에 비교하여 플라즈마 프로세싱 챔버 하우징 (100)의 전압으로서 정의될 수 있다. 양의 이온(positive ion)들이 추출될 때, 추출 전압은 양의 D.C. 전압, 예컨대 약 500V-2kV일 수 있다. 이것은 플라즈마 프로세싱 챔버 하우징 (100)을 양의 전압에서 바이어싱함으로써 달성될 수 있지만 그러나 기판은 접지된다. 다른 실시예들에서, 추출 전압은 RF 전압일 수 있다. 이 추출 전압은 이온들을 플라즈마 프로세싱 챔버 하우징 (100)로부터 떨어져 밀어내는(repel) 역할을 한다.

앞에서 언급된 바와 같이, 추출 전압은 기판에 기준된 플라즈마 프로세싱 챔버 하우징 (100)의 전압으로서 정의된다. 따라서, 다른 실시예들에서, 플라즈마 프로세싱 챔버 하우징 (100)은 접지될 수 있지만, 기판(180)은 음의 전압(negative voltage)에서 바이어스된다. 또 다른 실시예들에서, 기판 (180)은 AC 전압으로 바이어스될 수 있다.

기판 (180)이 배치될 수 있는 플래튼 (170)은 바닥 표면 (140)에 근접하게 그리고 플라즈마 프로세싱 챔버 하우징 (100)의 바깥쪽에 배치된다. 플래튼 (170)은 바이어스 전압을 플래튼 (170)에 공급하는 바이어스 파워 서플라이 (미도시)와 연통할 수 있다. 플래튼 (170)이 플라즈마 프로세싱 챔버 하우징 (100)보다 더 음으로(negatively) 바이어스된 때, 플라즈마 프로세싱 챔버 (120)내 이온들은 플래튼 (170)쪽으로 당겨지고 바닥 표면 (140)에 개구들을 관통한다. 상기에서 언급한 바와 같이, 플라즈마 프로세싱 챔버 하우징 (100)과 추출 전압으로 지칭되는 바이어스 전압 사이의 전위의 차이가 기판 (180)으로 주입되는 이온들의 에너지를 결정할 수 있다.

본 실시예에서, 바닥 표면 (140)은 이온 빔의 경사진 추출을 허용하는 복수의 플레이트들 및 개구들을 포함한다. 도면들 2-7은 바닥 표면 (140)을 형성하기 위해 사용될 수 있는 복수의 플레이트들 및 개구들의 다양한 실시예들이다. 개구들은 복수의 플레이트들에 의해, 보다 상세하게는, 인접한 플레이트들 사이의 간격(spacing)에 의해 정의된다. 이와 같이, 도면들 2-7은 상이한 실시예들에 따라 그 내부에 수용된 개구들 및 플레이트들의 구조 및 바닥 표면 (140) 부분의 확장되거나 또는 확대된 뷰를 각각 나타낸다.

바닥 표면 (140)은 기판(180)에 평행일 수 있다. 다시 말해서, 경사진 주입은 다른 것에 비교하여 기판(180) 또는 플라즈마 프로세싱 챔버 하우징 (100)을 회전시킬 필요 없이 수행된다.

도면들 2-7은 세개의 플레이트들을 각각 도시하지만, 바닥 표면 (140)은 임의의 적절한 수의 플레이트들을 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 임의의 두개의 인접한 플레이트들 사이의 공간이 개구를 형성하고, 이 개구를 통하여 플라즈마 프로세싱 챔버 (120)로부터의 이온들이 이온 빔렛들의 형태로 추출될 수 있다.

더구나, 아래에 설명되는 각각의 실시예들에서, 대표적인 치수가 제공된다. 그러나,본 개시는 본 출원에 나열된 치수들에 제한되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 각각의 플레이트들은 길이에서 수 밀리미터 내지 수 센티미터 범위에 이를 수 있다. 추가적으로, 플레이트들의 두게는 1 mm 내지 몇 밀리미터 범위에 이를 수 있다.

더구나, 아래의 설명되는 각각의 실시예들에서, 양의 이온들이 플라즈마 프로세싱 챔버 하우징으로부터 추출되고 있는 것으로 가정한다.

본 출원에서 설명되는 모든 실시예들에서, 플레이트들은 액추에이터 (135)에 의해 전부 제어될 수 있어서 모든 플레이트들은 플레이트와 바닥 표면 (140)의 평면 사이에서 동일한 각도를 형성한다. 다른 실시예들에서, 플레이트들은 각각의 플레이트가 임의의 다른 플레이트에 관련되지 않고 바닥 표면 (140)에 관하여 임의의 각도를 형성할 수 있도록 독립적으로 제어될 수 있다. 물론, 플레이트들은 그룹들로 제어될 수 있어서, 각각의 그룹의 플레이트들은 함께 움직이지만, 그러나 다른 그룹들과는 독립적으로 움직인다. 이들 실시예들에서, 복수의 액추에이터(actuator)들 (135)이 사용될 수 있다. 액추에이터는 회전 모터, 선형 액추에이터 일 수 있거나, 또는 로드(rod)일 수 있다. 더구나, 액추에이터는 자동화될 수 있거나 또는 수동 개입에 의해 동작될 수 있다.

더구나, 각각의 이들 실시예들에서, 플레이트들은 추출 플레이트 파워 서플라이 (195)의 사용을 통하여 추출 플레이트 전압, 예컨대 추출 전압 또는 상이한 전압에서 바이어스 될 수 있다 (도면들 2-7 참조). 일부 실시예들에서, 이 추출 플레이트 파워 서플라이 (195)는 추출 전압을 플라즈마 프로세싱 챔버 하우징 (100)에 제공하기 위해 사용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 추출 플레이트 파워 서플라이 (195)는 단지 플레이트들과만 연통할 수 있다. 더구나, 비록 하나의 추출 플레이트 파워 서플라이 (195)가 예시되지만, 다수의 추출 플레이트 파워 서플라이들이 임의의 실시예에서 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 더구나, 상기에서 설명된 것 처럼, 다른 실시예들에서, 플레이트들은 접지될 수 있지만 그러나 기판 (180)은 음으로 바이어스된다. 따라서, 어떤 실시예들에서, 추출 플레이트 전압은 추출 전압과 같을 수 있다. 다른 실시예들에서, 추출 플레이트 전압은 추출 전압과 다를 수 있다. 예를 들어, 양의 추출 전압의 경우에, 추출 플레이트 전압은 추출 전압보다 작은 양의 전압일 수 있다.

추출 플레이트 파워 서플라이 (195)는 접지에, 추출 전압에 또는 기판에 기준(reference)될 수 있다. 만약 추출 전압에 기준되면, 추출 플레이트 파워 서플라이 (195)는 양이 아닌(non-positive) 전압, 예컨대 접지 또는 음의 전압을 공급할 수 있다. 만약 추출 플레이트 파워 서플라이 (195)가 기판에 기준되면, 추출 플레이트 파워 서플라이 (195)는 양의 전압을 공급할 수 있다. 본 개시 내내, 추출 플레이트 전압은 기판 (180)에 기준된 것으로 정의될 것이다.

도 2는 바닥 표면 (140)에 배치된 플레이트들 및 개구들의 구조의 제 1 실시예를 나타낸다. 이 실시예에서, 바닥 표면 (140)은 평행하고 회전 가능할 수 있는 복수의 플레이트들 (200)를 포함한다. 이들 플레이트들 (200)은 슬랫(slat)에 유사한 직선 부분을 포함한다. 이들 플레이트들 (200)은 바닥 표면 (140)에, 예컨대 근위 단부 (201)에 회전가능하게 부착된다. 다른 실시예들에서, 플레이트들 (200)은 상이한 위치에서, 예컨대 각각의 플레이트(200)의 중간 지점에서 바닥 표면(140)에 회전가능하게 부착될 수 있다.

어떤 실시예들에서, 비록 다른 치수가 또한 가능한 하지만 각각의 플레이트 (200) 는 약 5 mm 길이 일 수 있다. 비록 다른 치수가 가능하지만, 인접한 플레이트들 (200) 사이의 간격 또한 약 5 mm 일 수 있다. 인접한 플레이트들 (200) 사이의 구멍들은 이온 빔렛들 (250)이 추출될 수 있는 개구들 (210)을 형성한다. 각각의 플레이트들 (200)은 플레이트 (200)가 바닥 표면 (140)에 평행하거나 또는 거의 평행한 닫혀지거나 또는 거의 닫혀진 위치(closed position)로부터, 플레이트 (200)가 바닥 표면 (140)에 수직인 개방 위치로 회전할 수 있다. 닫혀진 위치에서, 이온들은 플라즈마 프로세싱 챔버 (120)로부터 추출되지 않지만, 그러나 개방 위치에서, 이온 빔렛들 (250)은 기판 (180)에 수직인 각도에서 추출된다. 닫혀진 위치에 각도는 0°로 지칭되고, 반면 개방 위치에 각도는 90°로 지칭된다. 플레이트들 (200)은 또한 개방 위치와 닫혀진 위치 사이의 임의의 위치를 추정할 수 있다. 다시 말해서, 본 출원에서 사용되는, 추출 각도(extraction angle)는 바닥 표면 (140)에 평행인 평면과 플레이트 (200) 사이에 형성된 각도를 지칭한다. 입사각(angle of incidence)은 기판 (180)에 평행인 평면과 이온 빔렛들 (250) 사이에 형성된 각도를 지칭한다.

어떤 실시예들에서, 모든 플레이트들 (200)은 추출 플레이트 파워 서플라이 (195)를 이용하여 추출 전압과 같은 추출 플레이트 전압에서 바이어스된다. 다른 실시예들에서, 추출 플레이트 전압은 추출 전압보다 작은 양의 전압일 수 있다.이 방식에서, 기판 (180)이 플라즈마 프로세싱 챔버 하우징 (100)보다 더 음으로 바이어스 된 때, 이온 빔렛들 (250)은 기판 (180)으로 끌어당겨진다. 이온 빔렛들 (250)에 양의 이온들은 플레이트들 (200)에 의해 밀어내지고, 따라서 작은 각도 펼쳐짐을 갖는 크게 콜리메이트된(collimated) 방식으로 개구들(210)을 통과하여 빠져나간다. 따라서, 이온 빔렛들 (250)은 플레이트들 (200)에 의해 형성된 각도에서 플라즈마 프로세싱 챔버 (120)를 빠져 나갈 수 있다. 따라서, 만약 모든 플레이트들 (200)이 바닥 표면 (140)에 관하여 동일한 각도에 있다면, 이온 빔렛 (250)은 각각의 개구 (210)를 통과하여 추출될 것이고, 모든 이들 이온 빔렛들 (250)은 서로에 평행하게 이동할 것이다. 그러나, 플라즈마 프로세싱 챔버 (120)를 빠져 나간 후에, 이온 빔렛들 (250)상에 작용하는 유일한 힘은 플래튼 (170)의 음의 전기 전위에 기인한 견인력(force of attraction)이다. 이 견인력은 추출 각도에 비하여 기판 (180)상에 이온 빔렛들 (250)의 입사각을 줄이는 경향이 있다. 다시 말해서, 만약 플레이트들 (200)이 바닥 표면 (140)에 대하여 30° 각도에서 셋팅되면, 이온 빔렛들 (250)은 대략 30° 각도에서 플라즈마 프로세싱 챔버 (120)로부터 추출될 것이다. 그러나, 이온 빔렛들 (250)은 이온들이 기판 (180) 쪽으로 당겨질 때 더 작은 각도, 예컨대 15-20°에서 기판 (180)에 컨택할 것이다. 이 예제는 이온 빔렛들 (250)의 움직임들의 전형이고 실시예는 이 예제에 제한되지 않는다. 바닥 표면 (140)과 기판 (180) 사이에 거리가 또한 이온 빔렛들 (250)의 입사각에 영향을 미칠 수 있다. 하나의 테스트에서, 약 15°의 최대 입사각이 달성되었다.

도 2의 임의 실시예들에서, 플레이트들 (200)에 인가된 추출 플레이트 전압은 변화할 수 있다. 예를 들어, 플레이트들(200)은 복수의 그룹들로 함께 그룹화될 수 있고, 여기서 각각의 그룹의 플레이트들 (200)은 거기에 인가되는 독립적으로 제어 가능한 전압을 갖는다. 어떤 실시예들에서, 각각의 그룹은 단지 하나의 플레이트 (200)를 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 각각의 그룹은 복수의 플레이트들 (200)을 포함할 수 있다. 이들 그룹들의 각각에 인가되는 추출 플레이트 전압들은 복수의 추출 플레이트 파워 서플라이들 (195)을 이용하여 별개로 제어될 수 있고, 0V로부터 추출 전압까지의 범위에 이를 수 있다. 플레이트들 (200)의 여러 그룹들에 상이한 전압들을 인가함으로써, 상이한 입사 각들 및 상이한 에너지들이 생성될 수 있다.

도 3 은 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 각각의 플레이트들 (300)은 제 1 직선 부분 (301), 및 제 1 직선 부분 (301)보다 더 짧은 제 2 직선 부분 (302)을 포함한다. 제 1 직선 부분 (301) 및 제 2 직선 부분 (302)은 접합부 (303)에서 만난다. 어떤 실시예들에서, 플레이트들 (300)은 비록 다른 부착 지점들이 또한 가능하지만 접합부(303)에서 바닥 표면(140)에 회전가능하게 부착될 수 있다. 제 1 직선 부분 (301)은 약 7mm 길이일 수 있지만, 그러나 제 2 직선 부분 (302)은 약 2 mm 길이일 수 있다. 제 1 직선 부분 (301) 및 제 2 직선 부분 (302)은 비록 다른 각도들이 또한 가능하지만 직각으로 만날 수 있다. 그것들의 형상 때문에, 플레이트들 (300)은 L-형상 플레이트들 또는 L-형상 엘리먼트들로 지칭될 수 있다.

도 2에 플레이트들 (200)과 같이, 플레이트들 (300)은 이온 빔렛들 (350)이 90°의 각도에서 추출되는 개방 위치와 또한 0°로 지칭되는 닫혀진 위치 사이에서 회전할 수 있다. 플레이트들 (300)은 그것사이의 임의의 위치를 추정할 수 있다. 플레이트들 (300)은 제 2 직선 부분 (302)이 인접한 플레이트들 (300) 사이에 생성된 개구(310)의 일부를 차단시키도록 형상화될 수 있다. 이것은 인접한 이온 빔렛들 (350) 사이에 더 큰 간격을 생성할 수 있다.

어떤 실시예들에서, 플레이트들 (300)은 추출 플레이트 파워 서플라이 (195)를 이용하여 추출 전압과 같은 추출 플레이트 전압에서 전부 바이어스된다. 다른 실시예들에서, 추출 플레이트 전압은 추출 전압보다 작은 양의 전압일 수 있다. 이 방식에서, 이온 빔렛들 (350)은 플레이트들 (300)로부터 떨어져 밀어내지고, 그것들이 콜리메이트된 방식으로 추출되게 한다. 더구나, 이 구성은 추출된 이온 빔렛들 (350)의 전부가 서로에 평행하게 되는 것을 허용할 수 있다. 상기에서 설명된 것 처럼, 다른 실시예들에서, 플레이트들 (300)은 복수의 그룹들로 그룹화될 수 있고, 여기에서 각각의 그룹에 인가되는 전압은 복수의 추출 플레이트 파워 서플라이들 (195)을 이용하여 독립적으로 제어될 수 있다. 이것은 이온 빔렛들 (350)의 에너지 및 추출 각도를 변화시킬 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 플레이트들 (300)은 접지되거나 또는 RF 전압을 이용하여 바이어스될 수 있다.

제 2 직선 부분 (302)의 함유는 전기장들 및 플라즈마 시스를 변경하고, 도 2에 플레이트들 (200)에 의해 달성될 수 있는 것 보다 더 큰 최대 입사각을 허용할 수 있다. 일 테스트에서, 약 23.5°의 이온 빔렛들 (350)과 기판 (180)사이의 최대 입사각이 달성되었다.

도 4는 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 의 각각의 플레이트들 (400)은 중심 직선 부분 (401), 중심 직선 부분 (401)보다 더 짧은 제 2 직선 부분 (402) 및 또한 중심 직선 부분 (401)보다 더 짧은 제 3 직선 부분 (404)을 포함한다. 중심 직선 부분 (401) 및 제 2 직선 부분 (402)은 제 1 접합부 (403)에서 만난다. 중심 직선 부분 (401) 및 제 3 직선 부분 (404)은 중심 직선 부분 (401)의 타단에 제 2 접합부 (405)에서 만난다. 제 2 직선 부분 (402) 및 제 3 직선 부분 (404)은 반대 방향들로 중심 직선 부분 (401)로부터 연장되고, 따라서 S-형상 플레이트들 또는 S-형상 엘리먼트들로 지칭될 수 있다.

어떤 실시예들에서, 플레이트들 (400)은 비록 다른 부착 지점들이 또한 가능하지만 제 1 접합부(403)에서 바닥 표면(140)에 회전가능하게 부착될 수 있다. 예를 들어, 플레이트들 (400)은 어떤 실시예들에서 중심 직선 부분 (401)의 중간지점에서 회전가능하게 부착될 수 있다. 이전 실시예들에 플레이트들과 같이, 플레이트들 (400)은 이온 빔렛들 (450)이 90°의 각도에서 추출되는 개방 위치와 또한 0°로 지칭되는 닫혀진 위치 사이에서 회전할 수 있다. 플레이트들 (400)은 그것사이의 임의의 위치를 추정할 수 있다.

중심 직선 부분 (401)은 약 10mm 길이일 수 있지만, 반면에 제 2 직선 부분 (402) 및 제 3 직선 부분 (404)은 각각 약 2 mm 길이일 수 있다. 중심 직선 부분 (401) 및 제 2 직선 부분 (402)은 비록 다른 각도들이 또한 가능하지만 직각으로 만날 수 있다. 유사하게, 중심 직선 부분 (401) 및 제 3 직선 부분 (404)은 비록 다른 각도들이 또한 가능하지만 직각으로 또한 만날 수 있다.

어떤 실시예들에서, 모든 플레이트들 (400)은 추출 플레이트 파워 서플라이 (195)를 이용하여 추출 전압과 같은 추출 플레이트 전압에서 바이어스된다. 다른 실시예들에서, 추출 플레이트 전압은 추출 전압보다 작은 양의 전압일 수 있다. 이 방식에서, 이온 빔렛들 (450)은 그것들이 개구들(410)을 패스 스루할 때 플레이트들 (400)로부터 떨어져 밀어내진다. 상기에서 설명된 것 처럼, 다른 실시예들에서, 플레이트들 (400)은 복수의 그룹들로 그룹화될 수 있고, 여기에서 각각의 그룹에 인가되는 추출 플레이트 전압은 복수의 추출 플레이트 파워 서플라이들 (195)을 이용하여 독립적으로 제어될 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 플레이트들 (400)은 접지되거나 또는 RF 전압을 이용하여 바이어스될 수 있다.

제 2 직선 부분 (402) 및 제 3 직선 부분 (404)의 존재는 플레이트들 (400) 근처에 플라즈마 시스 및 전기장들을 변경할 수 있고 도면들 2-3의 플레이트들보다 더 큰 최대 입사각을 허용할 수 있다. 예를 들어, 일 테스트에서, 25°의 이온 빔렛들 (450)과 기판 (180)사이의 최대 입사각이 달성되었다.

도 5 는 도 4 에 도시된 실시예의 변형인 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 플레이트들 (400)은 도 4 에 도시된 것들과 같아서 다시 설명되지 않을 것이다. 이 실시예에서, 로드(rod)들 (500)일 수 있는 복수의 전극들이 바닥 표면 (140) 아래에 배치된다. 일부 실시예들에서, 이들 로드들 (500)은 제 위치에 고정될 수 있다. 다른 실시예들에서, 로드들 (500)은 플레이트들 (400)의 각도의 함수로서 이동한다. 예를 들어, 로드들 (500)은 그것들이 제 2 접합부 (405) 바로 아래에 있도록 이동할 수 있다.

어떤 실시예들에서, 모든 플레이트들 (400)은 추출 플레이트 파워 서플라이 (195)를 이용하여 추출 전압과 같은 추출 플레이트 전압에서 바이어스 되지만, 전극들은 전극 파워 서플라이 (195)를 이용하여 상이한 전기 전위에서 유지된다. 예를 들어, 어떤 실시예들에서, 로드들 (500)은 접지된다. 물론, 추출 플레이트 전압은 상기에서 설명된 것 처럼, 추출 전압보다 작은 양의 전압일 수 있다. 띠라서, 이온 빔렛들 (550)은 플레이트들 (400)로부터 양쪽에서 밀어내지고 그리고 로드들(500)로 끌어 당겨진다. 전기장에서의 이 변화들은 달성될 수 있는 최대 입사각에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 접지된 때의 로드들 (500)의 사용은, 도 4에 비교하여 최대 입사각을 증가시킬 수 있다.

다른 실시예들에서, 전극들은 전부 같은 전기 전위에서 유지되지 않을 수 있다. 예를 들어, 로드들 (500)은 그룹들로 그룹화될 수 있고, 여기서 각각의 그룹에 인가되는 전압은 복수의 전극 파워 서플라이들 (196)를 이용하여 독립적으로 제어된다.

더구나, 어떤 실시예들에서, 플레이트들 (400)은 복수의 그룹들로 그룹화될 수 있고, 여기에서 각각의 그룹에 인가되는 추출 플레이트 전압은 복수의 추출 플레이트 파워 서플라이들 (195)을 이용하여 독립적으로 제어될 수 있다.

어떤 실시예들에서, 로드들 (500) 및 플레이트들 (400)은 독립적으로 제어되는 그룹들로 각각 그룹화될 수 있다. 이것은 넓은 범위의 입사 각들 및 주입 에너지들을 허용할 수 있다.

더구나, 어떤 실시예들에서, 전극들은 로드들이 아니라, 다른 형상을 가질 수 있다.

어떤 실시예들에서, 플레이트들 (400)은 추출 플레이트 전압에서 바이어스되지만, 반면에 전극들은 추출 플레이트 전압과 다른 제 2 전압에서 바이어스된다. 어떤 실시예들에서, 제 2 전압은 추출 플레이트 전압보다 더 음의(negative) 전압일 수 있다. 다시 말해서, 추출 플레이트 전압은 양의 전압일 수 있고, 반면에 제 2 전압은 더 작은 양의 전압, 음의 전압 또는 접지이다. 대안적으로, 추출 플레이트 전압은 접지일 수 있고, 제 2 전압은 음의 전압일 수 있다.

비록 도 5 는 도 4의 실시예의 변형으로서 예시되지만, 전극들은 본 출원에서 설명된 임의의 실시예들에 부가될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 다시 말해서, 전극들의 존재 및 플레이트들의 형상은 서로 독립적이다.

도 6 은 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 각각의 플레이트들 (600)은 중심 직선 부분 (601), 중심 직선 부분 (601)보다 더 짧은 제 2 직선 부분 (602) 및 중심 직선 부분 (601)의 타단상에 배치된 삼각형 부분 (604)을 포함한다. 중심 직선 부분 (601) 및 제 2 직선 부분 (602)은 제 1 접합부 (603)에서 만난다. 중심 직선 부분 (601) 및 삼각형 부분 (604)은 중심 직선 부분 (601)의 타단에서 만난다. 제 2 직선 부분 (602) 및 삼각형 부분 (604)은 반대 방향들로 중심 직선 부분 (601)로부터 연장된다. 삼각형 부분 (604)은 속이 비지 않은 것(solid)으로 도시되지만, 본 개시는 이 실시예에 제한되지 않는다. 예를 들어, 삼각형 부분 (604)은 어떤 실시예들에서 중공(hollow)일 수 있다. 추가하여, 다른 형상들이 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 직사각형들, 원들, 타원들 및 다른 다각형들이 또한 사용될 수 있다.

어떤 실시예들에서, 플레이트들 (600)은 비록 다른 부착 지점들이 또한 가능하지만 제 1 접합부(603)에서 바닥 표면(140)에 회전가능하게 부착될 수 있다. 예를 들어, 플레이트들 (600)은 어떤 실시예들에서 중심 직선 부분 (601)의 중간지점에서 회전가능하게 부착될 수 있다. 중심 직선 부분 (601)은 약 10mm 길이일 수 있지만, 그러나 제 2 직선 부분 (602)은 약 2 mm 길이일 수 있다. 중심 직선 부분 (601) 및 제 2 직선 부분 (602)은 비록 다른 각도들이 또한 가능하지만 직각으로 만날 수 있다. 삼각형 부분 (604)은 각각의 변이 약 2 mm 길이인 등변 삼각형을 포함할 수 있다. 물론, 다른 상이하게 사이즈된 삼각형 부분들이 채용될 수 있다.

이전 실시예들과 같이, 어떤 실시예들에서, 모든 플레이트들 (600)은 추출 플레이트 파워 서플라이 (195)를 이용하여 추출 플레이트 전압에서 바이어스되고, 따라서 이온 빔렛들 (650)은 그것들이 개구들 (610)을 패스 스루할 때 플레이트들 (600)로부터 떨어져 밀어내지다. 추출 플레이트 전압은 추출 전압과 같거나 또는 그 보다 작은 양의 전압일 수 있다. 상기에서 설명된 것 처럼, 다른 실시예들에서, 플레이트들 (600)은 복수의 그룹들로 그룹화될 수 있고, 여기에서 각각의 그룹에 인가되는 추출 플레이트 전압은 복수의 추출 플레이트 파워 서플라이들 (195)을 이용하여 독립적으로 제어될 수 있다. 제 2 직선 부분 (602) 및 삼각형 부분 (604)의 존재는 플레이트들 (600) 근처에 전기장들을 변경하고 도면들 2-4의 플레이트들보다 더 큰 최대 입사각을 허용할 수 있다.예를 들어, 약 28°의 최대 입사각이 달성되었다.

또 다른 실시예들에서, 플레이트들 (600)은 접지되거나 또는 RF 전압을 이용하여 바이어스될 수 있다.

도 7 은 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 각각의 플레이트들 (700)은 두개의 엘리먼트들을 포함하고, 여기서 이들 두개의 엘리먼트들은 상이한 전기 전위들에서 바이어스 될 수 있다. 도 7에서, 플레이트들 (700)은 직선일 수 있는 L-형상 엘리먼트 (701) 및 I-형상 엘리먼트 (705)를 포함한다. L-형상 요소 (701)는 제 1 직선 부분 (702), 및 제 1 직선 부분 (702)보다 더 짧은 제 2 직선 부분 (703)을 포함한다. 제 1 직선 부분 (702) 및 제 2 직선 부분 (703)은 접합부 (704)에서 만난다. 제 1 직선 부분 (702) 및 제 2 직선 부분 (703)은 비록 다른 각도들이 또한 가능하지만 직각으로 만날 수 있다. 제 2 직선 부분 (703)이 연장되는 표면은 L-형상 엘리먼트 (701)의 내부 표면으로 지칭될 수 있다.

I-형상 엘리먼트 (705)이 L-형상 엘리먼트 (701)에 근접하게 배치되어, I-형상 엘리먼트 (705)은 제 1 직선 부분 (702)에 평행하고 L-형상 엘리먼트 (701)의 내부 표면을 따라서 배치된다. I-형상 엘리먼트 (705)은 아킹(arcing)을 방지하기 위해서 유전체 재료를 이용하여 L-형상 엘리먼트 (701)에 본딩될 수 있다. 도 7 에 도시된 바와 같이, 제 2 직선 부분 (703)은 I-형상 엘리먼트 (705)의 한쪽 단부 위로 연장될 수 있다. 이 제 2 직선 부분 (703)은 빔에 부딪치는 것을 최소화하기 위해 이온 빔렛들 (750)로부터 I-형상 엘리먼트 (705)를 차폐시키는 역할을 할 수 있다. 따라서, 플레이트 (700)는 제 1 직선 부분 (702) 및 L-형상 요소 (701)에 의해 형성되는 인접한 제 2 직선 부분 (703)을 갖는다. I-형상 엘리먼트 (705)는 제 1 직선 부분 (702)에 평행하고 대향(opposite)된다. 상기에서 설명된 것 처럼, 제 2 직선 부분 (703)은 I-형상 엘리먼트 (705)의 두께를 초과하여 연장될 수 있다.

어떤 실시예들에서, 플레이트들 (700)은 비록 다른 부착 지점들이 또한 가능하지만 접합부(704)에서 바닥 표면(140)에 회전가능하게 부착될 수 있다. 제 1 직선 부분 (702)은 약 7mm 길이일 수 있지만, 그러나 제 2 직선 부분 (703)은 약 2 mm 길이일 수 있다. I-형상 엘리먼트 (705)는 약 6mm 길이 일 수 있다.

어떤 실시예들에서, 모든 L-형상 엘리먼트들 (701)은 추출 플레이트 파워 서플라이 (195)를 이용하여 추출 플레이트 전압에서 바이어스된다. 추출 플레이트 전압은 추출 전압과 같거나 또는 그 보다 작은 양의 전압일 수 있다. 상기에서 설명된 것 처럼, L-형상 엘리먼트들 (701)은 복수의 그룹들로 그룹화될 수 있고, 여기에서 각각의 그룹에 인가되는 추출 플레이트 전압은 복수의 추출 플레이트 파워 서플라이들 (195)을 이용하여 독립적으로 제어된다. 또 다른 실시예들에서, L-형상 엘이먼트들 (701)은 접지되거나 또는 RF 전압을 이용하여 바이어스될 수 있다.

I-형상 엘리먼트들 (705)은 전극 파워 서플라이 (196)를 이용하여 L-형상 엘리먼트들 (701)과 다른 전압에서 바이어스 될 수 있다. 일 실시예에서, I-형상 엘리먼트 (705)는 접지된다.다른 실시예에서, I-형상 엘리먼트들 (705)은 접지와 추출 플레이트 전압 사이의 임의의 전압을 공급하는 것이 가능한 전극 파워 서플라이 (196)와 연통할 수 있다. 어떤 실시예들에서, I-형상 엘리먼트 (705)에 인가되는 전압은 음(negative)일 수 있다. L-형상 엘리먼트들 (701)과 같이, I-형상 엘리먼트들 (705)은 그룹들로 그룹화될 수 있고, 여기서 각각의 그룹에 인가되는 전압은 복수의 전극 파워 서플라이들 (196)를 이용하여 독립적으로 제어된다.

I-형상 엘리먼트 (705)에 인가되는 전압을 변화시킴으로써, 최대 입사각은 크게 증가될 수 있다. 예를 들어, 일 테스트에서, 47-50°의 이온 빔렛들 (750)과 기판 (180)사이의 입사각이 달성되었다.

도 7 은 L-형상 엘리먼트들 (701)을 도시하지만, 다른 형상들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 어떤 실시예들에서, L-형상 엘리먼트들 (701)은 제 1 직선 부분 (702)의 타단으로부터 연장되는 제 3 직선 부분을 또한 포함할 수 있다. 이 제 3 직선 부분은 제 2 직선 부분 (703)과 같은 방향으로 연장될 수 있고 I-형상 요소 (705)가 세개의 변들에서 빔에 부딪치는 것을 차폐시키는 역할을 할 수 있다.

이전 실시예들은 전부 동일한 방향으로 모두 배향된 플레이트들을 도시한다. 그러나, 다른 실시예들이 또한 가능하다. 예를 들어, 도 8은 멀티-개구 추출 시스템을 갖는 플라즈마 프로세싱 시스템 (10)의 다른 실시예를 도시한다. 도 1 에 도시된 것들과 같은 모든 컴포넌트들은 같은 도면 번호들이 주어지고 여기서 설명되지 않는다.

이 실시예에서, 개구들 (845) 및 플레이트들 (847)은 플라즈마 프로세싱 챔버 (120)의 중심에 대하여 대칭적으로 배향된다. 플레이트들 (847)을 플라즈마 프로세싱 챔버 (120)의 중심에 대하여 대칭적으로 배열시킴으로써, 비-균일한 플라즈마 밀도 분포의 영향이 축소될 수 있다.예를 들어, 일 실시예에서, 이온 빔렛들 (850) 및 플레이트들 (847)의 추출 각도는 플라즈마 프로세싱 챔버 (120)의 중심으로부터의 거리의 함수로서 변화할 수 있다.

추가적으로, 도시되지 않지만, 어떤 실시예들에서, 상이한 형상의 플레이트들이 바닥 표면 (140)에 사용된다. 예를 들어, 바닥 표면 (140)은 복수의 플레이트들을 포함할 수 있고, 이들 중 일부는 도면들 2-7에 도시된 임의의 실시예들에 따라 형상화 될 수 있다.

상기에서 언급한 바와 같이, 본 개시는 양의 이온들의 추출을 가정하였다. 그러나, 다른 실시예들이 또한 가능하다. 예를 들어, 어떤 실시예들에서, 음의 이온들이 추출될 수 있다. 이 실시예에서, 추출 전압은 음이고 그리고 추출 플레이트 전압은 추출 전압과 같거나 또는 그 보다 음(negative)의 전압 일 수 있다. 추가적으로, 전극들에 인가되는 전압은 추출 플레이트 전압보다 더 큰 양(positive)의 전압일 수 있다.

본 출원에 상기에서 설명된 실시예들은 많은 장점들을 가질 수 있다. 본 시스템은 높은 추출 각도들에서 고 흐름들을 갖는 이온 빔렛들의 추출을 허용한다. 이것은 이온들이 높은 입사각, 예컨대 15°보다 더 큰 입사각에서 기판에 부딪치는 것을 허용한다. 일부 실시예들에서, 입사각은 25°보다 더 클 수 있다. 어떤 실시예들에서, 입사각은 40° 또는 그 이상에 근접할 수 있다.

더구나, 플라즈마 프로세싱 챔버 하우징 (100)은 다수의 기술들을 이용하여 추출 각도의 조절을 허용한다. 예를 들어, 추출 각도는 플레이트들에 인가되는 전압을 변화시킴으로써 조절될 수 있다. 추가적으로, 추출 각도는 바닥 표면 (140)에 플레이트들의 회전을 변화시킴으로써 조절될 수 있다. 일부 실시예들에서, 바닥 표면 (140)은 다른 방식으로 추출 각도가 변화되는 것을 허용하기 위해 또한 바이어될 수 있는 전극들을 또한 포함한다.

추가적으로, 추출 각도는 추출 각도를 제어하는 다른 메커니즘을 제공하여 전극들에 인가되는 전압 및 추출 플레이트 전압을 조정함으로써 추가로 조작될 수 있다.

더구나, 일부 기술들과 달리, 주입되는 기판의 영역과 플라즈마 프로세싱 챔버 하우징, 특별히 바닥 표면 (140) 사이의 거리는 바닥 표면 (140)이 기판에 평행하기 때문에 기판의 모든 영역들에 대하여 일정하다.

본 발명은 본 명세서에 기술된 특정 실시예에 의해 그 범위가 제한되지 않는다. 오히려, 본 명세서에 기술된 이러한 실시예들에 더하여, 본 발명의 다른 다양한 실시예들 및 이에 대한 변형들이 당업자들에게 전술한 설명 및 첨부된 도면들로부터 명백해질 것이다. 그러므로, 그러한 다른 실시예들 및 변경들은 본 발명의 개시된 범위 내에 들어가도록 의도된다. 또한, 본 발명이 본 명세서에서 특정 목적을 위한 특정 환경에서의 특정 구현의 맥락에서 기술되었으나, 당업자들은 본 발명의 유용성이 그에 한정되지 한고, 본 발명이 임의의 수의 목적들을 위한 임의의 수의 환경들 내에서 유익하게 구현될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 이하에서 제시되는 청구항들은 본 명세서에 기술된 바와 같은 본 발명의 전체 효과와 사상의 관점에서 이해되어야 할 것이다.

Claims

플라즈마 프로세싱 장치에 있어서,
상단 표면(top surface);
플라즈마 프로세싱 챔버를 정의하는 복수의 측벽들로서, 상기 플라즈마 프로세싱 챔버는 추출 전압에서 바이어스(bias)되는, 상기 복수의 측벽들;
상기 플라즈마 프로세싱 챔버에 플라즈마를 형성하기 위해 프로세스 가스를 에너자이즈(energize) 시키는 RF 코일; 및
복수의 플레이트(plate)들을 포함하는 바닥 표면(bottom surface)을 포함하되, 각각의 플레이트는 상기 바닥 표면에 회전가능하게(pivotably) 부착되고 추출 플레이트 전압에서 바이어스되고, 이온 빔렛(ion beamlet)들이 상기 복수의 플레이트들에 의해 정의된 개구들을 통과하여 추출되는, 플라즈마 프로세싱 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 복수의 플레이트들의 각각은 직선 부분(straight portion)을 포함하는, 플라즈마 프로세싱 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 복수의 플레이트들의 각각은 제 1 직선 부분 및 상기 제 1 직선 부분의 일단으로부터 연장되는 제 2 직선 부분을 포함하는, 플라즈마 프로세싱 장치.
청구항 3에 있어서, 상기 복수의 플레이트들의 각각은 상기 제 2 직선 부분의 방향에 반대인 방향으로 상기 제 1 직선 부분의 타단으로부터 연장되는 제 3 직선 부분을 포함하는, 플라즈마 프로세싱 장치.
청구항 3에 있어서, 상기 복수의 플레이트들의 각각은 상기 제 1 직선 부분의 타단에 배치되는 삼각형 부분을 포함하는, 플라즈마 프로세싱 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 복수의 플레이트들은 회전되어 상기 복수의 플레이트들의 각각의 플레이트는 상기 바닥 표면과 개별 플레이트 사이에서 각도를 형성하고, 상기 복수의 플레이트들의 전부는 동일한 각도를 형성하는, 플라즈마 프로세싱 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 복수의 플레이트들은 회전되어 상기 복수의 플레이트들의 각각의 플레이트는 상기 바닥 표면과 상기 플레이트 사이에서 각도를 형성하고, 상기 복수의 플레이트들은 복수의 상이한 각도들을 형성하는, 플라즈마 프로세싱 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 복수의 플레이트들은 회전되어 상기 복수의 플레이트들의 각각의 플레이트는 상기 바닥 표면과 상기 플레이트 사이에서 각도를 형성하고, 형성된 상기 각도는 상기 플레이트로부터 상기 플라즈마 프로세싱 장치의 중심까지의 거리에 기반하여 변화되는, 플라즈마 프로세싱 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 바닥 표면은 상기 추출 플레이트 전압과 상이한 전압에서 바이어스된 제 2 플레이트를 포함하는, 플라즈마 프로세싱 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 추출 플레이트 전압은 상기 추출 전압과 같거나 또는 그 보다 작은 양(positive)의 전압인, 플라즈마 프로세싱 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 바닥 표면은 :
상기 추출 플레이트 전압과 상이한 제 2 전압에서 바이어스되는 복수의 전극들을 포함하는, 플라즈마 프로세싱 장치.
청구항 11에 있어서, 상기 복수의 전극들은 복수의 로드(rod)들을 포함하고, 상기 복수의 플레이트들은 상기 복수의 로드들과 상기 플라즈마 프로세싱 챔버 사이에 배치되는, 플라즈마 프로세싱 장치.
청구항 12에 있어서, 상기 복수의 로드들의 움직임은 상기 복수의 플레이트들의 회전에 관련되는, 플라즈마 프로세싱 장치.
청구항 11에 있어서, 상기 복수의 전극들은 상기 추출 플레이트 전압보다 더 음(negative)인 제 2 전압에서 바이어스되는, 플라즈마 프로세싱 장치.
플라즈마 프로세싱 장치에 있어서,
상단 표면;
플라즈마 프로세싱 챔버를 정의하는 복수의 측벽들;
상기 플라즈마 프로세싱 챔버에 플라즈마를 형성하기 위해 프로세스 가스를 에너자이즈(energize) 시키는 RF 코일; 및
바닥 표면으로서,
복수의 플레이트들로서, 각각의 플레이트는 상기 바닥 표면에 회전가능하게(pivotably) 부착되고 추출 플레이트 전압에서 바이어스되고, 이온 빔렛(ion beamlet)들이 상기 복수의 플레이트들에 의해 정의된 개구들을 통과하여 추출되는, 상기 복수의 플레이트들; 및
상기 추출 플레이트 전압과 상이한 제 2 전압에서 바이어스되는 복수의 전극들을 포함하는, 상기 바닥 표면을 포함하되,
상기 복수의 플레이트들의 각각은 제 1 직선 부분 및 상기 제 1 직선 부분의 일단으로부터 연장되는 제 2 직선 부분을 포함하는 L-형상 엘리먼트를 포함하고, 상기 복수의 전극들의 각각은 직선 부분을 포함하는 I-형상 엘리먼트를 포함하고, 상기 I-형상 엘리먼트는 상기 L-형상 엘리먼트의 상기 제 1 직선 부분에 평행하게 배치되는, 플라즈마 프로세싱 장치.
청구항 15에 있어서, 유전체 재료가 상기 I-형상 엘리먼트와 상기 L-형상 엘리먼트 사이에 배치되는, 플라즈마 프로세싱 장치.
청구항 15에 있어서, 상기 제 2 직선 부분은 상기 I-형상 엘리먼트 너머로 연장되어, 상기 I-형상 엘리먼트가 빔에 부딪치는 것을 차폐시키는, 플라즈마 프로세싱 장치.
플라즈마 프로세싱 장치에 있어서,
플라즈마를 생성하기 위한 플라즈마 프로세싱 챔버로서, 바닥 표면을 갖고, 상기 바닥 표면은 상기 바닥 표면에 회전가능하게 부착되는 복수의 플레이트들을 포함하고, 이온 빔렛들이 상기 복수의 플레이트들에 의해 정의된 개구들을 통과하여 추출되고, 상기 복수의 플레이트들의 각각의 전압 및 회전은 조절되어 희망하는 추출 각도를 달성하는, 상기 플라즈마 프로세싱 챔버를 포함하는, 플라즈마 프로세싱 장치.
청구항 18에 있어서, 상기 복수의 플레이트들은 그룹들로 분리되고, 각각의 그룹의 회전은 독립적으로 제어되는, 플라즈마 프로세싱 장치.
청구항 18에 있어서, 상기 복수의 플레이트들은 그룹들로 분리되고, 각각의 그룹에 인가되는 전압은 독립적으로 제어되는, 플라즈마 프로세싱 장치.