KR101979927B1 - 유도 결합 플라즈마 (icp) 반응기들에서의 전력 증착 제어 - Google Patents

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Abstract

본원에서 유도 결합 플라즈마(ICP) 반응기들의 실시예들이 제공된다. 몇몇 실시예들에서, 유도 결합 플라즈마 반응기를 위한 유전체 윈도우는: 제 1 측, 제 1 측에 대향하는 제 2 측, 엣지, 및 중앙을 포함하는 본체를 포함하고, 유전체 윈도우는 공간적으로 변화하는 유전 계수를 갖는다. 몇몇 실시예들에서, 기판을 프로세싱하기 위한 장치는: 프로세스 챔버의 덮개 아래에 배치된 프로세싱 용적을 갖는 프로세스 챔버; 및 프로세싱 용적 내에 배치된 기판 지지부 위의 프로세싱 용적 내에 RF 에너지를 유도적으로 커플링시키고 그리고 그러한 프로세싱 용적에 플라즈마를 형성하기 위해 덮개 위에 배치된 하나 또는 그 초과의 유도 코일들을 포함하고, 덮개는 제 1 측, 및 프로세싱 용적을 대면하는 대향하는 제 2 측을 포함하는 유전체 윈도우이며, 덮개는, 하나 또는 그 초과의 유도 코일들로부터의 RF 에너지의 프로세싱 용적으로의 변화되는 전력 커플링을 제공하기 위해 공간적으로 변화하는 유전 계수를 갖는다.

Description

유도 결합 플라즈마 (ICP) 반응기들에서의 전력 증착 제어{POWER DEPOSITION CONTROL IN INDUCTIVELY COUPLED PLASMA (ICP) REACTORS}
[0001] 본 발명의 실시예들은 일반적으로, 유도 결합 플라즈마 프로세싱 반응기들(inductively coupled plasma processing reactors)에 관한 것이다.
[0002] 전형적인 산업용 유도 결합 플라즈마(ICP) 소스들은, 예를 들어, 에칭 어플리케이션들에서 프로세싱 동안 기판 레벨에서 균일성 튜닝 가능성(uniformity tunability)을 허용하고 그리고 (예를 들어, 프로세싱되는 기판에 대한) 중앙 대 엣지(center to edge) 플라즈마 프로파일을 제어하기 위해, 2개의 편평한(flat) 또는 수직한 코일들의 배열체를 사용한다. ("동일 위상(in phase)"으로 표시되는) 동일한 방향으로 전류들이 흐르는 전형적인 수직 2-코일 배열체들에서, 기판 레벨에서 코일들 사이에서의 전기장에서의 보강 간섭의 본질 때문에, 진보된 노드 기술들을 위해 바람직할 수 있는 전체적인 균일성을 제한하는 M-형상 에칭 레이트(rate) 프로파일이 존재한다. 유전체 윈도우(dielectric window) 하의 전력 커플링에서 M-형상 에칭 레이트 프로파일의 정점(peak)의 위치는 코일들의 배열체에 기초하여 변할 수 있다. ("상이한 위상(out of phase)"으로 표시되는) 서로 반대 방향으로 코일들의 전류들이 진행되는(driven) 경우, 전기장에서의 상쇄 간섭이 코일들 사이에서 일어나고, 따라서, 진공 챔버로부터 ICP 소스를 분리시키는, 유전체 윈도우 하의 널 영역(null region)을 생성한다. 확산을 통해, 기판 레벨에서의 전체적인 플라즈마 프로파일은 평탄화될(flattened) 수 있고, M-형상 특징(signature)을 감소시키거나 제거할 수 있다. 그러한 시나리오에서, 플라즈마는 챔버 벽들을 향해 밀려난다(pushed out). 그러므로, 기판에 도달하는 전체적인 이온 플럭스(ion flux)는 감소될 수 있고, 더 낮은 에칭 레이트들 및 감소된 처리량을 야기할 수 있다. 따라서, 에칭 레이트를 증가시키기 위해, 상이한 위상의 동작에서는 더 높은 RF 전력이 요구된다. 높은 처리량 요건들 및/또는 RF 전력 공급 최대 전력의 제한에 기인하여, 높은 ICP 전력을 추가로 요구하는 M-형상 효과를 몇몇 어플리케이션들이 겪음에 따라, 상이한 위상의 동작은, 매우 비싸고 상업적으로 입수 가능하지 않은 매칭들(matches) 및 RF 생성기들을 요구할 수 있는 상당히 더 높은 전력을 요구할 수 있다. 게다가, 특정 조건들 하에서, 상이한 위상의 동작은 유도 결합(H 모드) 불안정성(instability) 및/또는 용량 결합(capacitive coupling)(E 모드) 불안정성으로 이어질 수 있는데, 이는, 그러한 프로세스들을 위한 동작의 윈도우를 협소하게(narrow) 한다.
[0003] 따라서, 본 발명자들은, 더 높은 전력에 의존하지 않고 그리고 상이한 방식으로 동일한 효과를 달성함으로써, 상이한 위상의 동작을 모방하는(mimic) 것이 필요하다고 생각한다. 따라서, 본 발명자들은, 전력 커플링 프로파일(유전체 윈도우 하의 플라즈마에 의해 흡수되는 전력)을 조작하는(manipulate) 것에 의해, 동일 위상 전류들을 유지하면서 상이한 위상의 동작을 모방하는, M 형상을 감소시키는 방식을 제시한다.
[0004] 본원에서 유도 결합 플라즈마(ICP) 반응기들의 실시예들이 제공된다. 본 발명자들은, 반응기의 플라즈마 생성 영역의 코일들 사이의 국부화된(localized) 영역들에서 유전체 윈도우 두께를 변화시키고 그리고/또는 유효한 유전 계수들을 변화시키는 것이, 코일들 사이에서 전력 커플링의 널 영역(또는 거의 널 영역)이 생성되기 때문에, 상이한 위상의 동작의 효과를 모방할 수 있다는 것을 발견하였다. 플라즈마 생성 영역(예를 들어, ICP 반응기의 프로세싱 용적)의 코일들 사이의 전체적인 전력 커플링에 영향을 주기 위한 여러 실시예들이 제공된다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 코일들을 프로세싱 용적으로부터 분리시키는 유전체 윈도우의 두께는, (진공 측(side)으로부터) M이 정점에 도달하는, 코일들 사이의 위치에서 증가될 수 있다. 예를 들어, 도 6의 전력 프로파일에 도시된 바와 같이, 본원에서 설명되는 실시예들을 사용하여, 이중 코일 ICP 반응기의 동일 위상 동작에 의해 생성된 M-형상 프로파일의 정점(602)은 제어될 수 있고, 니어-널(near-null) 정점(604)으로 억제될 수 있다. 대안적으로 또는 조합하여, 코일들 사이의 영역에서 약 2-3배만큼 유전 계수가 정점에 도달하도록, 방사상으로 변화하는 유전 계수를 갖는 유전체 윈도우가 제공될 수 있다. 상기 설명된 실시예들에서, 코일들을 통한 유도 결합 및 용량 결합의 효과(impact)가 영향받을 수 있다.
[0005] 본원에서 유도 결합 플라즈마(ICP) 반응기들의 실시예들이 제공된다. 몇몇 실시예들에서, 유도 결합 플라즈마 반응기를 위한 유전체 윈도우는: 제 1 측, 제 1 측에 대향하는 제 2 측, 엣지, 및 중앙을 포함하는 본체를 포함하고, 유전체 윈도우는 공간적으로 변화하는 유전 계수를 갖는다.
[0006] 몇몇 실시예들에서, 기판을 프로세싱하기 위한 장치는: 프로세스 챔버의 덮개 아래에 배치된 프로세싱 용적을 갖는 프로세스 챔버; 및 프로세싱 용적 내에 배치된 기판 지지부 위의 프로세싱 용적 내에 RF 에너지를 유도적으로 커플링시키고 그리고 그러한 프로세싱 용적에 플라즈마를 형성하기 위해 덮개 위에 배치된 하나 또는 그 초과의 유도 코일들을 포함하고, 덮개는 제 1 측, 및 프로세싱 용적을 대면하는 대향하는 제 2 측을 포함하는 유전체 윈도우이며, 덮개는, 하나 또는 그 초과의 유도 코일들로부터의 RF 에너지의 프로세싱 용적으로의 변화되는 전력 커플링을 제공하기 위해 공간적으로 변화하는 유전 계수를 갖는다.
[0007] 몇몇 실시예들에서, 기판을 프로세싱하기 위한 장치는: 프로세스 챔버의 덮개 아래에 배치된 프로세싱 용적을 갖는 프로세스 챔버 ― 덮개는 공간적으로 변화하는 유전 계수를 갖는 유전체 윈도우임 ―; 프로세싱 용적에 배치된 기판 지지부; 및 RF 에너지를 기판 지지부 위의 프로세싱 용적 내에 유도적으로 커플링시키기 위해 덮개 위에 배치된 외측 코일 및 내측 코일을 포함하고, 유전체 윈도우의 유전 계수는 외측 코일과 내측 코일 사이에 배치된 영역 아래의 위치에서 가장 크다.
[0008] 본 발명의 다른 그리고 추가적인 실시예들이 이하에서 설명된다.
[0009] 첨부된 도면들에 도시된 본 발명의 예시적 실시예들을 참조하여, 앞서 간략히 요약되고 이하에서 더 상세하게 논의되는 본 발명의 실시예들이 이해될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 발명의 단지 전형적인 실시예들을 도시하는 것이므로 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 발명이, 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0010] 도 1은, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른, 예시적인 유도 결합 플라즈마(ICP) 반응기의 개략도를 도시한다.
[0011] 도 2a-2c는, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른, ICP 반응기의 유전체 윈도우의 측단면도들을 도시한다.
[0012] 도 3은, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른, 도 2a의 유전체 윈도우의 저면도를 도시한다.
[0013] 도 4는, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른, ICP 반응기의 유전체 윈도우의 측단면도를 도시한다.
[0014] 도 5a-c는, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른, 유전체 윈도우의 노즐 인서트의 부분 단면의 측면도들을 도시한다.
[0015] 도 6은, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른, 전력 프로파일을 도시한다.
[0016] 이해를 용이하게 하기 위하여, 가능하면, 도면들에 공통되는 동일한 엘리먼트들을 나타내는데 동일한 참조번호들이 사용되었다. 도면들은 실척대로 도시된 것은 아니며, 명료함을 위해 단순화될 수 있다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 특징들이, 추가적인 언급 없이 다른 실시예들에 유익하게 통합될 수 있다는 점이 고려된다.
[0017] 본원에서 유도 결합 플라즈마(ICP) 반응기들의 실시예들이 제공된다. 본 발명자들은, 반응기의 플라즈마 생성 영역의 코일들 사이의 유전체 윈도우 두께 및/또는 유효한 유전 계수들을 변화시키는 것이, 코일들 사이에서 전력 커플링의 널 영역이 생성되기 때문에, 상이한 위상의 동작의 효과를 모방할 수 있다는 것을 발견하였다. 플라즈마 생성 영역(예를 들어, ICP 반응기의 프로세싱 용적)의 코일들 사이의 유효 유전 계수들을 증가시키기 위한 여러 실시예들이 제공된다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 코일들을 프로세싱 용적으로부터 분리시키는 유전체 윈도우의 두께는, (진공 측으로부터) M이 정점에 도달하는, 코일들 사이의 위치에서 증가될 수 있다. 그러한 두께 변화들의 위치, 치수, 및 형상은 유전체 윈도우에 대해 변화할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 유전체 윈도우는 두께가 방사상으로 변화하는 테이퍼진(tapered) 덮개일 수 있다. 대안적으로 또는 조합하여, 코일들 사이의 영역에서 약 2 내지 약 3배만큼 유전 계수가 정점에 도달하도록, 방사상으로 변화하는 유전 계수를 갖는 유전체 윈도우가 제공될 수 있다.
[0018] 도 1은, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른, 기판을 프로세싱하기 위한 예시적인 장치, 즉, 유도 결합 플라즈마(ICP) 반응기(100)의 개략도를 도시한다. ICP 반응기(100)는 일반적으로, 프로세싱 용적(122)을 에워싸는 프로세스 챔버(102)(예를 들어, 진공 챔버)를 포함한다. 프로세싱 용적(122) 내의 포지션에 기판(126)을 지지하기 위해, 기판 지지부(124)는 프로세스 챔버(102) 내에 배치된다. ICP 반응기(100)는, RF 에너지를 프로세싱 용적(122) 내에 커플링시키기 위해, 프로세스 챔버(102)의 덮개에 인접하여 배치된, 내측 코일(110) 및 외측 코일(108)을 포함하는 한 쌍의 유도 코일들(106)을 더 포함한다. 몇몇 실시예들에서, ICP 반응기(100)는 오직 하나의 원통형 코일만 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, ICP 반응기(100)는 셋 또는 그 초과의 원통형 및 동심형 코일들을 포함할 수 있다. 모든 실시예들에서, 원통형 코일들은 편평한 포지션 또는 수직한 포지션으로 배치될 수 있다. 프로세스 챔버(102)의 덮개는 프로세싱 용적(122)과 유도 코일들(106) 사이에 배치된 유전체 윈도우(104)를 포함한다. 프로세싱 용적(122)에서 플라즈마를 형성하기 위해, 유전체 윈도우(104)는, 프로세싱 용적(122)에 공급되는 가스에 대한, 유도 코일들(106)에 공급되는 RF 에너지의 커플링을 용이하게 하고, 이하에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 플라즈마 전력 커플링을 국부적으로 제어하도록 구성된다.
[0019] 가스 소스(118)로부터 프로세싱 용적(122)으로 가스를 제공하기 위해, 유전체 윈도우(104)를 통해 하나 또는 그 초과의 가스 유입구들(120)이 제공될 수 있다. 대안적으로 또는 조합하여, 기판 지지부(124) 등에 인접하여, 프로세스 챔버(102)의 측벽들과 같은 다른 위치들에 하나 또는 그 초과의 가스 유입구들이 제공될 수 있다. 프로세스 챔버(102)로부터 프로세스 부산물들 및/또는 가스를 제거하기 위해 배기부(128)가 제공되어, 프로세스 챔버(102)를 바람직한 압력으로 유지하는 것, 등을 용이하게 한다. 몇몇 실시예들에서, 하나 또는 그 초과의 가스 유입구들(120)은 유전체로서 작동할 수 있고, 프로세스 챔버(102)로부터 코일들을 격리시킬 수 있다. 따라서, 몇몇 실시예들에서, 유입구의 두께는 중앙에서의 전체적인 전력 커플링에 영향을 줄 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 가스 유입구(120)는 프로세스 챔버(102) 내로 연장되는 가스 노즐일 수 있거나, 주변의(surrounding) 유전체 윈도우(104)와 동일 평면 상에 있을(flush with) 수 있다.
[0020] RF 에너지는 RF 생성기(112)에 의해 유도 코일들(106)에 제공된다. RF 생성기(112)로 회귀하는(returning) 반사되는 전력을 최소화하기 위해, 매칭 네트워크(matching network; 114)는 전형적으로, RF 생성기(112)와 유도 코일들(106) 사이에 제공된다. 몇몇 실시예들에서, 유도 코일들(106)의 외측 코일(108) 및 내측 코일(110)에 각각 커플링되는 RF 에너지(예를 들어, 전류)의 양을 제어하기 위해, 전력 분할기(power divider; 116)가 제공될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 동작 주파수는 약 400kHz 내지 약 60MHz에서 변화할 수 있지만, 다른 주파수들이 또한 사용될 수 있다.
[0021] 도 2a는, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른, ICP 반응기(100)의 유전체 윈도우(104)의 측단면도를 도시한다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 유전체 윈도우는 코일을-향한(coil-facing) 제 1 측(204) 및 진공을-향한 제 2 측(206)을 갖는 본체(202)를 포함한다. 유전체 윈도우(104)를 포지셔닝하고 그리고/또는 프로세스 챔버(102)의 본체에 커플링하는 것을 용이하게 하기 위해, 렛지(ledge; 208)는 본체(202)의 둘레(perimeter) 주위에 배치될 수 있다. 렛지(208)의 안쪽인, 유전체 윈도우(104)의 중앙 부분은 ICP 반응기(100)의 프로세싱 용적(122) 위에 그리고 그에 인접하여 배치된다. 유전체 윈도우(104)를 통한 RF 에너지의 바람직한 전력 커플링을 용이하게 하기 위해, 유전체 윈도우(104)는 적합한 유전 계수를 갖는 재료들로 제조될 수 있다. 예를 들어, 유전체 윈도우(104)는 세라믹, 또는 석영 등으로 제조될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 유전체 윈도우(104)는 알루미늄 산화물(Al2O3) 또는 이트리아로 제조될 수 있거나, 또는 이트리아로 코팅될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 유전체 윈도우(104)는, 약 1 내지 수 십 또는 수 백의 유전 계수를 갖는 유전체 재료로 제조될 수 있다.
[0022] 몇몇 실시예들에서, 유전체 윈도우는, 전력 커플링 프로파일을 제어하기 위해, 유효한 유전 계수가 변화하도록, 도 2b에 도시된 것처럼 바람직하게, 변화하는 두께를 가질 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 프로파일이라는 용어는 프로세스 챔버의 방사상 포지션과 관련한 파라미터의 그래프를 지칭한다. 따라서, 도 2a-2c에 도시된 바와 같이, 전력 커플링 프로파일은, 유전체 윈도우(104)의 중심 축(212)에 대응하는, 기판 지지부(124)의 중심 축으로부터 측정된 바와 같은 방사상 포지션과 관련하여 유전체 윈도우(104) 바로 아래에서 측정된 바와 같은, 플라즈마에 커플링된 RF 에너지의 규모를 지칭한다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 유전체 윈도우(104)의 두께는 코일들 사이에 배치된 영역 아래의 위치(예를 들어, 제 1 위치)에서 증가될 수 있고(또는 그렇지 않으면, 유전 계수가 증가될 수 있음), 여기서, M-형상 프로파일의 "M"이 정점에 도달한다. 몇몇 실시예들에서, 유전체 윈도우(104)는 중앙에서 엣지로 테이퍼지는데, 중앙 근처의 두께가 더 크다. 구체적으로, 도 2b에 도시된 바와 같이, 유전체 윈도우(104)의 중앙 근처의 폭(232)은 유전체 윈도우(104)의 외측 엣지 근처의 폭(230)보다 더 두꺼울 수 있다. 도 2b는 또한, 유전체 윈도우(104)와 동일 평면 상에 있을 수 있는 가스 노즐(234)을 도시한다. 두께의 변화는, 폭, 높이, 및 형상 측면에서 변화할 수 있다.
[0023] 몇몇 실시예들에서, 이러한 증가된 두께는, 도 2a에 도시된 바와 같이, 본체(202)의 제 2 측(206)으로부터 연장되는 하나 또는 그 초과의 돌출부들(210)에 의해 제공될 수 있다. 하나 또는 그 초과의 돌출부들(210)은, 도 3에서 도시된 유전체 윈도우(104)의 저면도에 도시된 바와 같이, 원 또는 링과 같은 단일 돌출부(210)일 수 있다. 링이라는 용어가 사용되었지만, 돌출부(210)는 사각형, 직사각형, 또는 다른 다각형 형상, 또는 타원 또는 원호 세그먼트들(arc segments) 등일 수 있다. 도 2c를 참조하면, 몇몇 실시예들에서, 하나 또는 그 초과의 돌출부들(210)을 형성하기 위해, 유전체 윈도우(104)의 제 1 측(204) 상에 형성된 리세스들(238) 내에 인서트들(222)이 인서팅될 수 있다. 대안적으로, 인서트들(222)은 유전체 윈도우(104)의 제 1 측(204)으로부터 돌출되지 않을 수 있으며, 유전체 윈도우(104)의 전체적인 유전 계수 프로파일을 제어하기 위해, 더 큰 유전 계수를 갖는 재료들로 제조될 수 있다.
[0024] 돌출부(210)는 최대 약 4인치, 예를 들어, 약 0.1 내지 약 5인치의 폭(W)(제 2 측(206)에 평행하게 측정됨)을 가질 수 있다. 돌출부(210)는 최대 약 4인치, 예를 들어, 약 0.1 내지 약 5인치의 높이(H)(제 2 측(206)에 수직하게 측정됨)를 가질 수 있다. 돌출부(210)는, 유전체 윈도우의 중앙으로부터 유전체 윈도우의 엣지까지에서, 임의의 바람직한 위치에 포지셔닝될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 돌출부는 내측 코일(110)과 외측 코일(108) 사이의 포지션 아래에 배치된 위치에 포지셔닝된다. 몇몇 실시예들에서, 돌출부(210)는 유전체 윈도우(104)와 단일-피스(one-piece) 기계 가공될 수 있다. 다른 실시예들에서, 돌출부(210)는 개별적으로 기계 가공될 수 있고, 유전체 윈도우(104)에 본딩될(bonded) 수 있다. 돌출부(210) 및 유전체 윈도우(104)는 동일한 재료 또는 상이한 재료들로 만들어질 수 있다.
[0025] 돌출부(210)는 본체(202)와 통합될 수 있거나, 본체(202)에 커플링되는 분리된 컴포넌트일 수 있다. 분리형일 때, 돌출부(210)는, 본딩에 의해서와 같은, 임의의 적합한 방식으로 본체(202)에 커플링될 수 있다. 분리형일 때, 돌출부는 본체와 동일한 재료로 제조될 수 있거나, 상이한 재료로 제조될 수 있으며, 본체와 동일한 유전 계수를 가질 수 있거나, 본체와 상이한 유전 계수를 가질 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 돌출부는, 돌출부에서의 유전체 윈도우의 유전 계수가 다른 영역들에서의 유전체 윈도우의 유전 계수보다, 예를 들어, 약 2 내지 약 3배만큼 ― 그러나 이에 제한되지는 않음 ― 더 크도록(예를 들어, 유전 계수의 최고값이 유전 계수의 최저 값의 약 2 내지 약 3배임), 상이한 유전 계수를 가질 수 있다.
[0026] 몇몇 실시예들에서, 유전체 윈도우(104)는, 프로세싱 용적(122)에 유체적으로 커플링된, 개구부들(216)에서 종료되는 통합형 가스 유입구들(214)을 포함할 수 있다. 개구부들(216)은 가스를 원하는 방향으로, 예컨대, 프로세싱 용적(122) 내로 수직적으로(개구부들(216)에 의해 보여지는 바와 같음), 또는 프로세싱 용적(122) 내로 비-수직적인 각도로(점선의 개구부들(218)에 의해 보여지는 바와 같음) 지향시키도록 구성될 수 있다. 가스 소스(118)로부터 가스 유입구들(214)로 가스를 분배하기 위해 플레넘(plenum)을 형성하도록, 부분적인 엔클로저와 같은, 유전체 윈도우(104)의 제 1 측(204)에 대한 다른 컴포넌트들의 커플링을 용이하게 하기 위해, 채널(220)과 같은 하나 또는 그 초과의 피쳐들(features)이 제공될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 가스 유입구들(214)은 유전체 윈도우(104)의 중앙의 개구부를 통해 윈도우에 부가될 수 있거나, 샤워헤드와 같이, 윈도우(104) 내에 통합될 수 있다.
[0027] 몇몇 실시예들에서, 통합형 가스 유입구들(214) 대신에, 가스 유입구들을 갖는 노즐 인서트가 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 4는, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른, 유전체 윈도우(104)의 측단면도를 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 유전체 윈도우(104)를 위한 노즐 인서트를 대체 불가능하게(irreplacebly) 제공하기 위해, 개구부(402)가 제공된다.
[0028] 도 5a-c는, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른, 유전체 윈도우, 예를 들어, 도 4의 유전체 윈도우를 위한 노즐 인서트들의 부분 단면의 측면도들을 도시한다. 도 5a는, (화살표(506)에 의해 표시된 바와 같이) 유전체 윈도우(104)에 평행하게 또는 실질적으로 평행하게 가스를 프로세싱 용적(122) 내로 지향시키는 복수의 가스 분배 홀들(504)(예를 들어, 가스 유입구들)을 갖는 노즐 인서트(502)를 도시한다. 도 5b는, (화살표(508)에 의해 표시된 바와 같이) 유전체 윈도우(104)에 대해 약 45도로 가스를 프로세싱 용적(122) 내로 지향시키는 복수의 가스 분배 홀들(504)을 갖는 노즐 인서트(502)를 도시한다. 도 5c는, (화살표(512)에 의해 표시된 바와 같이) 유전체 윈도우(104)에 대해 약 30도 각도로 가스를 프로세싱 용적(122) 내로 지향시키는 복수의 가스 분배 홀들(504)을 갖는 노즐 인서트(502)를 도시한다. 도 5c에서 점선으로 도시된 바와 같이, 가스 분배 홀들(510)은, 노즐 인서트(502)에 배치된 수직 홀에 연결시키는 것에 의해, 임의의 원하는 각도로 노즐 인서트(502)에 배치될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 노즐 인서트(502)는 단일 또는 다수의 주입 구역들을 포함할 수 있고, 그러한 주입 구역들 중 각각은 가스를 수직으로, 수평으로, 또는 임의의 미리 결정된 각도로 주입하도록 구성될 수 있다.
[0029] 노즐 인서트(502)는, 가스 분배 홀들이 유전체 윈도우(104)와 동일 평면 상에 있도록, 또는 유전체 윈도우(104)의 제 2 측(206)을 지나서 (예를 들어, 프로세싱 용적(122) 내로) 연장되도록 하는 길이를 가질 수 있다. 노즐 인서트는 프로세싱 용적(122) 내로, 최대 약 2인치만큼 ― 그러나 이에 제한되지는 않음 ― 연장될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 노즐 인서트(502)는 주변의 유전체 윈도우(104)와 동일 평면 상에 있을 수 있다. 유전체 윈도우(104)와 동일 평면 상에 있는 노즐을 갖는 것은 유리하게, 중앙을 증가키시는 것에 의해 M-형상 효과를 완화시킬 수 있는, 중앙에서의 전력 커플링을 증가시키고, M-형상 프로파일의 존재에도 불구하고 전체적인 중앙 대 엣지 범위의 개선을 용이하게 한다.
[0030] 전술한 내용은 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 그리고 추가적인 실시예들은 본 발명의 기본 범위로부터 벗어나지 않고 안출될 수 있다.

Claims (12)

  1. 유도 결합 플라즈마 반응기를 위한 유전체 윈도우(dielectric window)로서,
    제 1 측, 상기 제 1 측에 대향하는 제 2 측, 엣지 및 중앙을 포함하는 본체(body) ― 상기 유전체 윈도우는 공간적으로 변화하는 유전 계수를 가짐 ―;
    상기 유전체 윈도우의 유전 계수를 변화시키는, 상기 본체의 제 2 측으로부터 연장하는 하나 이상의 돌출부들; 및
    상기 하나 이상의 돌출부들의 방사상 내부 위치에 상기 본체를 통해 배치된 복수의 가스 분배 홀들을 포함하고,
    상기 본체는 채널을 포함하고, 상기 채널은 상기 유전체 윈도우가 다른 컴포넌트들에 커플링하는 것을 용이하게 하기 위해 상기 중앙 주위에서 그리고 상기 중앙에 인접하여 상기 제 1 측으로부터 상기 제 2 측을 향해 상기 본체 내로 부분적으로만 연장하는,
    유도 결합 플라즈마 반응기를 위한 유전체 윈도우.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전 계수는 방사상으로 변화하는,
    유도 결합 플라즈마 반응기를 위한 유전체 윈도우.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 돌출부들은 단일 원형 돌출부인,
    유도 결합 플라즈마 반응기를 위한 유전체 윈도우.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유전체 윈도우의 제 1 측에 형성된 하나 이상의 리세스들(recesses)을 포함하고, 상기 하나 이상의 리세스들 내에 하나 이상의 인서트(insert)들이 배치되는,
    유도 결합 플라즈마 반응기를 위한 유전체 윈도우.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 본체의 중앙에 형성된 개구부; 및
    상기 개구부 내에 배치된 노즐을 더 포함하고,
    상기 노즐은 상기 노즐 내에 형성된 상기 복수의 가스 분배 홀들을 갖는,
    유도 결합 플라즈마 반응기를 위한 유전체 윈도우.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 가스 분배 홀들은 상기 유전체 윈도우의 제 2 측과 동일 평면 상에 있는(flush with),
    유도 결합 플라즈마 반응기를 위한 유전체 윈도우.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 가스 분배 홀들은 상기 유전체 윈도우의 제 2 측을 지나서 연장하는,
    유도 결합 플라즈마 반응기를 위한 유전체 윈도우.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 가스 분배 홀들은 상기 제 1 측으로부터 상기 제 2 측으로 상기 본체를 관통하여 연장하는 복수의 통합형 가스 유입구들인,
    유도 결합 플라즈마 반응기를 위한 유전체 윈도우.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유전 계수의 최고값은 상기 유전 계수의 최저값의 2 내지 3배인,
    유도 결합 플라즈마 반응기를 위한 유전체 윈도우.
  10. 기판을 프로세싱하기 위한 장치로서,
    프로세싱 용적을 갖는 프로세싱 챔버 ―상기 프로세싱 용적은 상기 프로세싱 챔버의 덮개 아래에 배치됨 ―; 및
    상기 프로세싱 용적 내에 배치된 기판 지지부 위에서 상기 프로세싱 용적 내에 RF 에너지를 유도적으로 커플링시키고 상기 프로세싱 용적 내에서 플라즈마를 형성하기 위해, 상기 덮개 위에 배치된 하나 이상의 유도 코일들을 포함하고,
    상기 덮개는 제 1 항 또는 제 2 항에 개시된 유전체 윈도우이며, 상기 제 2 측은 상기 프로세싱 용적을 향해 있고, 상기 공간적으로 변화하는 유전 계수는 상기 하나 이상의 유도 코일들로부터 상기 프로세싱 용적으로의 RF 에너지의 변화된 전력 커플링을 제공하는,
    기판을 프로세싱하기 위한 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 유도 코일들은 외측 코일 및 내측 코일을 포함하고, 상기 유전체 윈도우의 유전 계수는 상기 외측 코일 및 상기 내측 코일 사이에 배치된 영역 아래의 제 1 위치에서 가장 큰,
    기판을 프로세싱하기 위한 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 위치에서 상기 유전체 윈도우의 제 2 측으로부터 연장되는 단일 원형 돌출부를 더 포함하는,
    기판을 프로세싱하기 위한 장치.
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