KR102124463B1 - 플라즈마 균일성을 개선하기 위한 rf 다중-피드 구조 - Google Patents

플라즈마 균일성을 개선하기 위한 rf 다중-피드 구조 Download PDF

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Abstract

프로세싱 챔버와 함께 사용하기 위한 플라즈마 소스 어셈블리가 설명된다. 어셈블리는 단일 또는 다수의 RF 핫 전극들에 대한 다중-피드 RF 전력 연결을 포함한다.

Description

플라즈마 균일성을 개선하기 위한 RF 다중-피드 구조{RF MULTI-FEED STRUCTURE TO IMPROVE PLASMA UNIFORMITY}
[0001] 본 개시의 실시예들은 일반적으로, 기판들을 프로세싱하기 위한 장치에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 개시의 실시예들은, 배치(batch) 프로세서들을 포함하는 프로세싱 챔버들과 함께 사용하기 위한 모듈식 용량성 커플링된 플라즈마 소스들에 관한 것이다.
[0002] 반도체 디바이스 형성은 통상적으로, 클러스터 툴들이라고 또한 지칭될 수 있는, 다수의 챔버들을 포함하는 기판 프로세싱 시스템들 또는 플랫폼들에서 실시된다. 몇몇 경우들에서, 다중-챔버 프로세싱 플랫폼 또는 클러스터 툴의 목적은, 제어되는 환경에서 순차적으로 기판에 대해 2개 또는 그 초과의 프로세스들을 수행하는 것이다. 그러나, 다른 경우들에서, 다중 챔버 프로세싱 플랫폼은 기판들에 대해 단일 프로세싱 단계만을 수행할 수 있다. 기판들이 프로세싱되는 레이트를 최대화하기 위해, 부가적인 챔버들이 채용될 수 있다. 후자의 경우에, 기판들에 대해 수행되는 프로세스는 전형적으로, 배치 프로세스이고, 그러한 배치 프로세스에서, 예컨대 25개 또는 50개와 같은 비교적 많은 수의 기판들이 주어진 챔버에서 동시에 프로세싱된다. 배치 프로세싱은 특히, 경제적으로 실행가능한 방식으로 개별적인 기판들에 대해 수행되기에 너무 시간-소모적인 프로세스들에 대해, 예컨대, 원자 층 증착(ALD) 프로세스들 및 몇몇 화학 기상 증착(CVD) 프로세스들에 대해 유익하다.
[0003] 기판 프로세싱 플랫폼의 효율성은 종종, 소유 비용에 의해 정량화된다. 소유 비용은, 다수의 인자들에 의해 영향을 받지만, 시스템 풋프린트, 즉, 제조 플랜트에서 시스템을 동작시키기 위해 요구되는 총 플로어 공간, 및 시스템 처리량, 즉, 시간당 프로세싱되는 기판들의 수에 의해 크게 영향을 받는다. 풋프린트는 전형적으로, 유지보수를 위해 요구되는, 시스템에 인접한 액세스 영역들을 포함한다. 따라서, 기판 프로세싱 플랫폼이 비교적 작을 수 있더라도, 그러한 기판 프로세싱 플랫폼이 동작 및 유지보수를 위해 모든 측들로부터의 액세스를 요구하는 경우에, 시스템의 유효 풋프린트는 여전히 굉장히 클 수 있다.
[0004] 박막들을 증착하기 위해, 또는 증착된 막들을 처리하기 위해, 용량성 커플링된 플라즈마가 사용된다. 플라즈마 불-균일성은 증착된 막들의 불-균일성을 초래할 수 있다. 따라서, 배치 반응기들과 함께 사용하기 위한 모듈식 용량성 커플링된 플라즈마 소스들에서 플라즈마 균일성을 개선하는 장치, 시스템들, 및 방법들을 제공할 필요성이 본 기술분야에 존재한다.
[0005] 본 개시의 하나 또는 그 초과의 실시예들은, 파이-형상(pie-shaped) 하우징 및 파이-형상 RF 핫 전극을 포함하는 플라즈마 소스 어셈블리들에 관한 것이다. 파이-형상 하우징은, 내측 주변 에지, 외측 주변 에지, 및 측벽들을 갖는다. 하우징은 전기적으로 접지된 전방 면을 포함한다. 내측 주변 에지 및 외측 주변 에지는 길이를 정의하고, 측벽들은 폭을 정의한다. 폭은 내측 주변 에지로부터 외측 주변 에지까지 길이를 따라 증가된다. 파이-형상 RF 핫 전극은 하우징 내에 있고, 전기적으로 접지된 전방 면으로부터 이격되어 갭을 정의한다. 단부 유전체는, 내측 주변 에지, 외측 주변 에지, 및 측벽들에서 파이-형상 RF 핫 전극을 한정하고, RF 핫 전극과 하우징 사이에 위치된다. 제 1 동축 RF 피드 라인(feed line)은, 절연체에 의해 분리된, 외측 전도체 및 내측 전도체를 포함한다. 외측 전도체는 전기적인 접지와 소통하고, 내측 전도체는 RF 핫 전극과 전기적으로 소통한다. 제 1 동축 RF 피드 라인은, 하우징의 내측 주변 에지로부터의 제 1 거리에서, RF 핫 전극에 연결된다. 제 2 동축 RF 피드 라인은, 절연체에 의해 분리된, 외측 전도체 및 내측 전도체를 포함한다. 외측 전도체는 전기적인 접지와 소통하고, 내측 전도체는 RF 핫 전극과 전기적으로 소통한다. 제 2 동축 RF 피드 라인은, 하우징의 내측 주변 에지로부터의 제 2 거리에서, RF 핫 전극에 연결되고, 제 2 거리는 제 1 거리보다 더 길다.
[0006] 본 개시의 부가적인 실시예들은, 하우징, RF 핫 전극, 단부 유전체, 및 RF 피드 라인을 포함하는 플라즈마 소스 어셈블리들에 관한 것이다. 하우징은, 내측 주변 에지, 외측 주변 에지, 내측 주변 에지와 외측 주변 에지를 연결시키는 2개의 측벽들, 및 전기적으로 접지된 전방 면을 통하는 복수의 개구들을 포함하는 전기적으로 접지된 전방 면을 포함한다. RF 핫 전극은 하우징 내에 있고, 전방 표면, 후방 표면, 측면들, 내측 주변 에지에 인접한 제 1 단부, 및 외측 주변 에지에 인접한 제 2 단부를 갖는 바디를 갖는다. RF 핫 전극의 전방 표면은, 갭을 형성하도록, 하우징의 접지된 전방 면으로부터 이격된다. 단부 유전체는, 제 1 단부, 제 2 단부, 및 RF 핫 전극의 측면들 각각과 접촉하고, RF 핫 전극과 하우징 사이에 위치된다. RF 피드 라인은, 절연체에 의해 분리된, 외측 전도체 및 내측 전도체를 포함한다. RF 피드 라인은, 접합부(junction)에서, 제 1 RF 피드 라인 및 제 2 RF 피드 라인으로 분할된다. 제 1 RF 피드 라인은, 하우징의 내측 주변 에지로부터의 제 1 거리에서, RF 핫 전극과 전기적으로 소통한다. 제 2 RF 피드 라인은, 하우징의 내측 주변 에지로부터의 제 2 거리에서, RF 핫 전극과 전기적으로 소통한다. 제 2 거리는 제 1 거리보다 더 길다.
[0007] 본 개시의 추가적인 실시예들은, 웨지-형상 세장형 하우징, RF 핫 전극, 단부 유전체, RF 피드 라인, 제 1 RF 피드 라인, 및 제 2 RF 피드 라인을 포함하는 모듈식 플라즈마 소스 어셈블리들에 관한 것이다. 웨지-형상 세장형 하우징은, 내측 주변 에지, 외측 주변 에지, 내측 주변 에지와 외측 주변 에지를 연결시키는 2개의 측벽들, 및 전기적으로 접지된 전방 면을 통하는 복수의 개구들을 포함하는 전기적으로 접지된 전방 면을 갖는다. 길이는 내측 주변 에지 및 외측 주변 에지에 의해 정의되고, 폭은 2개의 측벽들에 의해 정의된다. 폭은 내측 주변 에지로부터 외측 주변 에지까지 증가된다. RF 핫 전극은 하우징 내에 있고, 전방 표면, 후방 표면, 세장형 측면들, 내측 주변 에지에 인접한 제 1 단부, 및 하우징의 외측 주변 에지에 인접한 제 2 단부를 갖는 바디를 갖는다. RF 핫 전극의 전방 표면은, 갭을 형성하도록, 하우징의 전방 면으로부터 이격된다. 단부 유전체는, RF 핫 전극과 하우징 사이에 위치되고, RF 핫 전극의 제 1 단부, 제 2 단부, 및 측면들 각각과 접촉한다. RF 피드 라인은, 절연체에 의해 분리된, 외측 전도체 및 내측 전도체를 갖는다. RF 피드 라인은 전력 소스 및 접합부와 소통한다. 제 1 RF 피드 라인은, 접합부로부터 RF 핫 전극까지, 제 1 길이만큼 연장된다. 제 1 RF 피드 라인은, 절연체에 의해 분리된, 외측 전도체 및 내측 전도체를 갖는다. 외측 전도체는 접지와 전기적으로 소통하고, 내측 전도체는 RF 핫 전극과 전기적으로 소통하고, 하우징의 내측 주변 에지로부터 제 1 거리만큼 이격된다. 제 2 RF 피드 라인은, 접합부로부터 RF 핫 전극까지, 제 2 길이만큼 연장된다. 제 2 RF 피드 라인은, 절연체에 의해 분리된, 외측 전도체 및 내측 전도체를 갖는다. 외측 전도체는 접지와 전기적으로 소통하고, 내측 전도체는 RF 핫 전극과 전기적으로 소통하고, 하우징의 내측 주변 에지로부터 제 2 거리만큼 이격된다. 제 2 거리는 제 1 거리보다 더 길다.
[0008] 본 개시의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된, 본 개시의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있는데, 이러한 실시예들의 일부는 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 단지 본 개시의 전형적인 실시예들을 도시하는 것이므로 본 개시의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 주목되어야 하는데, 이는 본 개시가 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
[0009] 도 1은, 아르곤에 대한 파셴 커브(Paschen curve)를 도시한다.
[0010] 도 2는, 본 개시의 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따른, 로딩 스테이션과 함께, 4개의 가스 주입기 어셈블리들 및 4개의 용량성 커플링된 파이-형상 플라즈마 소스들을 갖도록 구성된 기판 프로세싱 시스템의 개략적인 평면도를 도시한다.
[0011] 도 3은, 본 개시의 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따른, 파이-형상 플라즈마 구역을 통해 웨이퍼를 회전시키는 플래튼의 개략도를 도시한다.
[0012] 도 4는, 본 개시의 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따른 플라즈마 소스 어셈블리의 단면도를 도시한다.
[0013] 도 5는, 도 4의 실시예에 따른 플라즈마 소스 어셈블리의 상단 평면도를 도시한다.
[0014] 도 6은, 본 개시의 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따른 플라즈마 소스 어셈블리의 단면도를 도시한다.
[0015] 도 7은, 도 6의 실시예에 따른 플라즈마 소스 어셈블리의 상단 평면도를 도시한다.
[0016] 도 8은, 본 개시의 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따른 플라즈마 소스 어셈블리의 단면도를 도시한다.
[0017] 도 9는, 본 개시의 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따른, 단일 피드 및 다중-피드 어셈블리들에 대한, 플라즈마 소스 어셈블리의 내측 주변 에지로부터의 거리의 함수로서의 전기장의 그래프를 도시한다.
[0018] 도 10a는, 본 개시의 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따른 플라즈마 소스 어셈블리의 개략적인 표현을 도시한다.
[0019] 도 10b 내지 도 10d는, 도 10a의 실시예에 따른 플라즈마 소스 어셈블리의 개략적인 상단 평면도들을 도시한다.
[0020] 도 11a는, 본 개시의 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따른 플라즈마 소스 어셈블리의 개략적인 표현을 도시한다.
[0021] 도 11b는, 도 11a의 실시예에 따른 플라즈마 소스 어셈블리의 개략적인 상단 평면도를 도시한다.
[0022] 도 12a는, 본 개시의 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따른 플라즈마 소스 어셈블리의 개략적인 표현을 도시한다.
[0023] 도 12b는, 도 12a의 실시예에 따른 플라즈마 소스 어셈블리의 개략적인 상단 평면도를 도시한다.
[0024] 도 13은, 본 개시의 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따른 웨지-형상 플라즈마 소스 어셈블리의 부분적인 투시도를 도시한다.
[0025] 도 14는, 본 개시의 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따른 웨지-형상 플라즈마 소스 어셈블리의 정면도를 도시한다.
[0026] 본 개시의 실시예들은, 처리량을 최대화하고, 프로세싱 효율을 개선하기 위해, 연속적인 기판 증착을 위한 기판 프로세싱 시스템을 제공한다. 기판 프로세싱 시스템은 또한, 증착-전 및 증착-후 플라즈마 처리들을 위해 사용될 수 있다.
[0027] 본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용되는 바와 같이, "기판" 및 "웨이퍼"라는 용어는 교환가능하게 사용되고, 양자 모두는, 프로세스가 작용하는, 표면, 또는 표면의 일부를 지칭한다. 또한, 기판에 대한 언급이 또한, 문맥상 명확하게 다르게 표시하지 않는 한, 기판의 일부만을 지칭할 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 부가적으로, 기판 상의 증착에 대한 언급은, 하나 또는 그 초과의 막들 또는 피처들이 위에 증착되거나 또는 형성되는 기판 및 베어(bare) 기판 양자 모두를 의미할 수 있다.
[0028] 본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용되는 바와 같이, "반응성 가스", "전구체", "반응물" 등이라는 용어들은, 기판 표면과 반응적인 종을 포함하는 가스를 의미하기 위해, 교환가능하게 사용된다. 예컨대, 제 1 "반응성 가스"는 단순히, 기판의 표면 상에 흡착될 수 있고, 제 2 반응성 가스와의 추가적인 화학 반응을 위해 이용가능할 수 있다.
[0029] 회전 플래튼(platen) 챔버들이 다수의 애플리케이션들에 대해 고려되고 있다. 그러한 챔버에서, 하나 또는 그 초과의 웨이퍼들이 회전 홀더("플래튼") 상에 배치된다. 플래튼이 회전됨에 따라, 웨이퍼들은 다양한 프로세싱 영역들 사이에서 이동한다. 예컨대, ALD에서, 프로세싱 영역들은 전구체 및 반응물들에 웨이퍼를 노출시킬 것이다. 부가하여, 플라즈마 노출이, 바람직한 막 특성들을 획득하기 위해, 또는 강화된 막 성장을 위해 막 또는 표면을 적절하게 처리하기 위해 필수적일 수 있다. 본 개시의 몇몇 실시예들은, 회전 플래튼 ALD 챔버를 사용하는 경우에, ALD 막들의 균일한 증착 및 후-처리(예컨대, 치밀화(densification))를 제공한다.
[0030] 회전 플래튼 ALD 챔버들은, 전체 웨이퍼가 제 1 가스에 노출되고, 퍼징되고, 그 후에, 제 2 가스에 노출되는 종래의 시간-도메인 프로세스들에 의해, 또는 웨이퍼의 부분들이 제 1 가스에 노출되고, 부분들이 제 2 가스에 노출되고, 이러한 가스 스트림들을 통하는 웨이퍼의 이동이 층을 증착하는 공간적인 ALD에 의해, 막들을 증착할 수 있다.
[0031] 본 개시의 실시예들은, 선형 프로세싱 시스템 또는 회전 프로세싱 시스템과 함께 사용될 수 있다. 선형 프로세싱 시스템에서, 플라즈마가 하우징에서 빠져나가는 영역의 폭은, 전방 면의 전체 길이에 걸쳐 실질적으로 동일하다. 회전 프로세싱 시스템에서, 하우징은 일반적으로, "파이-형상" 또는 "웨지-형상"일 수 있다. 그러한 파이-형상 또는 웨지-형상 하우징에서, 하우징에서 빠져나가는 플라즈마는 일반적으로, 파이 형상과 일치한다. 본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용되는 바와 같이, "파이-형상" 및 "웨지-형상"이라는 용어들은, 대체로 원형인 섹터인 바디를 설명하기 위해, 교환가능하게 사용된다. 예컨대, 웨지-형상 세그먼트는 원 또는 디스크-형상 오브젝트(object)의 일부 또는 단편(fraction)일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 단편 또는 부분은, 180 도 미만, 더 구체적으로는 135 도 미만, 그리고 가장 구체적으로는, 90 도 미만의 호(arc)를 정의한다. 특정한 실시예들에서, 파이-형상 또는 웨지-형상 섹터들은, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 또는 15 도의 호를 정의한다. 파이-형상 세그먼트의 내측 에지는 포인트에서 종단(terminate)될 수 있거나, 또는 평탄한 에지로 절두될(truncated) 수 있거나, 또는 둥글게 될 수 있다. 유사하게, 파이-형상 세그먼트의 외측 에지는 직진할 수 있거나 또는 휘어질 수 있다. 기판들의 경로는 가스 포트들에 대해 수직일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 가스 주입기 어셈블리들 각각은, 기판에 의해 횡단되는 경로에 대해 실질적으로 수직인 방향으로 연장되는 복수의 세장형 가스 포트들을 포함한다. 본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용되는 바와 같이, "실질적으로 수직"이라는 용어는, 기판들의 이동의 일반적인 방향이 가스 포트들의 축에 대해 대략 수직(예컨대, 약 45° 내지 90°) 인 평면을 따르는 것을 의미한다. 웨지-형상 가스 포트에 대해, 가스 포트의 축은, 포트의 길이를 따라 연장되는, 포트의 폭의 중간-포인트로서 정의되는 라인인 것으로 고려될 수 있다.
[0032] 본 개시의 실시예들은, 파이-형상(또한, 웨지-형상이라고 호칭됨)일 수 있는 좁은 RF 전극들을 이용하는 용량성 커플링된 플라즈마 기술에 관한 것이다. 프로세스 데이터에서, ALD 막들의 높은 습식 에칭 레이트(낮은 증착 레이트)가, 피드 위치로부터의 거리에 따라 변화되는 RF 피드 위치들에서 관찰된다. 이는, ALD 막 특성들에서 불-균일성을 초래할 수 있다. RF 피드 위치들에서의 낮은 플라즈마 밀도 및 이온 플럭스는, 피드 위치로부터 멀어지면서 증가되는 것으로 발견된다. 동작의 임의의 특정한 이론에 의해 구속되지는 않지만, 이는, 피드 위치로부터 멀어지면서 전기장이 증가되는 것에 의해 야기되는 것으로 생각된다. 전기장에서의 증가는, 플라즈마 밀도, 따라서 이온 플럭스를 증가시키는 전력 축적(power deposition)을 증가시킨다. 피드 위치를 이동시키는 것은 낮은 이온 플럭스의 위치를 이동시키고, 프로세스 불-균일성은 유지된다.
[0033] 본 개시의 몇몇 실시예들에서, 소스로부터의 RF 피드는, 단일의 전력공급되는 전극에 연결된 다수의 피드들로 분할된다. 다수의 피드들을 이용하여, 피드 위치들로부터 가장 먼 거리가 짧아지고, 전기장이 더 균일하게 된다. 웨이퍼에 대한 이온 플럭스 및 플라즈마 밀도가 더 균일하게 된다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 전력공급되는 전극을 분할하기 위해, 유전체 단절이 사용될 수 있다. 다중-피드 구조들로부터의 피드는, 분할된 전력공급되는 전극들의 각각의 세그먼트에 연결될 수 있다.
[0034] 본 개시의 하나 또는 그 초과의 실시예들은, 전력공급되는 전극들에 대한 다중-피드 구조에 전력 및/또는 위상(phase) 제어기를 포함시킨다. 전력 전극의 각각의 세그먼트에 대한 전력 및/또는 위상은, 플라즈마 균일성, 따라서 이온 플럭스 및 프로세스 균일성을 추가로 개선하도록 제어될 수 있다. 분할된 피드의 다수의 레벨들을 갖는 임의의 수의 피드들이 존재할 수 있다.
[0035] 다수의 가스 주입기들을 갖는 프로세싱 챔버들은 다수의 웨이퍼들을 동시에 프로세싱하기 위해 사용될 수 있고, 그에 따라, 웨이퍼들은 동일한 프로세스 흐름을 경험한다. 예컨대, 도 2에서 도시된 바와 같이, 프로세싱 챔버(10)는 4개의 가스 주입기 어셈블리들(30) 및 4개의 웨이퍼들(60)을 갖는다. 프로세싱의 착수 시에, 웨이퍼들(60)은 주입기 어셈블리들(30) 사이에 위치될 수 있다. 45°만큼 캐러셀(carousel)의 서셉터(susceptor)(66)를 회전시키는 것은, 각각의 웨이퍼(60)가 막 증착을 위해 주입기 어셈블리(30)로 이동되게 할 것이다. 부가적인 45° 회전은 주입기 어셈블리들(30)로부터 멀어지도록 웨이퍼들(60)을 이동시킬 것이다. 이는 도 2에서 도시된 위치이다. 공간적인 ALD 주입기들의 경우에, 주입기 어셈블리에 관한 웨이퍼의 이동 동안에, 막이 웨이퍼 상에 증착된다. 몇몇 실시예들에서, 서셉터(66)는, 웨이퍼들(60)이 주입기 어셈블리들(30) 아래에서 정지되지 않도록 회전된다. 웨이퍼들(60)과 가스 주입기 어셈블리들(30)의 수는 동일할 수 있거나 또는 상이할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 가스 주입기 어셈블리들과 동일한 수의 웨이퍼들이 프로세싱된다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 프로세싱되는 웨이퍼들의 수는 가스 주입기 어셈블리들의 수의 정수배이다. 예컨대, 4개의 가스 주입기 어셈블리들이 존재하는 경우에, 4X개의 프로세싱되는 웨이퍼들이 존재하고, 여기에서, X는 1보다 크거나 또는 동등한 정수 값이다.
[0036] 도 2에서 도시된 프로세싱 챔버(10)는 단지 하나의 가능한 구성을 표현할 뿐이고, 본 개시의 범위를 제한하는 것으로 취해지지 않아야 한다. 여기에서, 프로세싱 챔버(10)는 복수의 가스 주입기 어셈블리들(30)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 프로세싱 챔버(10) 주위에 균등하게 이격된 4개의 가스 주입기 어셈블리들(30)이 존재한다. 도시된 프로세싱 챔버(10)는 팔각형이지만, 이는 하나의 가능한 형상이고, 본 개시의 범위를 제한하는 것으로 취해지지 않아야 한다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 도시된 가스 주입기 어셈블리들(30)은 웨지-형상이지만, 가스 주입기 어셈블리들이 직사각형일 수 있거나 또는 다른 형상들을 가질 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 플라즈마 소스에 대한 선택은 용량성 커플링된 플라즈마이다. 그러한 플라즈마들은 고 플라즈마 밀도 및 저 플라즈마 전위들을 갖는다. 용량성 커플링된 플라즈마는 전도체들에서의 RF 전류들을 통해 생성된다. RF 운반 전도체들은 유전체 윈도우를 통해 플라즈마로부터 분리될 수 있고, 그에 의해, 막의 금속성 오염의 가능성이 최소화될 수 있다.
[0037] 프로세싱 챔버(10)는, 둥근 서셉터(66) 또는 서셉터 어셈블리 또는 플래튼으로 도시된 기판 지지 장치를 포함한다. 기판 지지 장치 또는 서셉터(66)는 가스 주입기 어셈블리들(30) 각각 아래에서 복수의 웨이퍼들(60)을 이동시킬 수 있다. 웨이퍼들(60)이 로딩되고 그리고/또는 챔버(10)로부터 언로딩되게 허용하기 위해, 로드 락(82)이 프로세싱 챔버(10)의 측에 연결될 수 있다.
[0038] 몇몇 실시예들에서, 프로세싱 챔버(10)는, 플라즈마 소스들(80)과 가스 주입기 어셈블리들(30)(또한, 가스 분배 플레이트들 또는 가스 분배 어셈블리들이라고 호칭됨) 사이에 위치된 복수의 가스 커튼들(미도시)을 포함한다. 각각의 가스 커튼은, 프로세싱 챔버의 다른 구역들 내로의 프로세싱 가스들의 확산을 방지하거나 또는 최소화하기 위한 배리어를 생성한다. 예컨대, 가스 커튼은, 가스 주입기 어셈블리들(30)로부터의 반응성 가스들의 확산이 가스 분배 어셈블리 구역들로부터 플라즈마 소스(80) 구역들로 이동하는 것을 방지 또는 최소화할 수 있고, 그 반대도 마찬가지이다. 가스 커튼은, 개별적인 프로세싱 섹션들을 인접한 섹션들로부터 격리시킬 수 있는, 가스 및/또는 진공 스트림들의 임의의 적합한 조합을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 가스 커튼은 퍼지(또는 비활성) 가스 스트림이다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 가스 커튼은, 프로세싱 챔버로부터 가스들을 제거하는 진공 스트림이다. 몇몇 실시예들에서, 가스 커튼은, 순서대로, 퍼지 가스 스트림, 진공 스트림, 및 퍼지 가스 스트림이 존재하도록 하는, 퍼지 가스 및 진공 스트림들의 조합이다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 가스 커튼은, 순서대로, 진공 스트림, 퍼지 가스 스트림, 및 진공 스트림이 존재하도록 하는, 진공 스트림들과 퍼지 가스 스트림들의 조합이다.
[0039] 몇몇 원자 층 증착 시스템들은 모듈식 플라즈마 소스, 즉, 시스템 내로 쉽게 삽입될 수 있는 소스를 요구한다. 그러한 소스는, 그러한 소스의 하드웨어 전부 또는 대부분이 원자 층 증착 프로세스와 동일한 압력 레벨, 전형적으로 1 내지 100 Torr에서 동작하게 할 것이다. 간단히, 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따른 플라즈마 소스는 대기압에서 유지되는 메인 RF 피드를 포함한다. 이는, 동축 피드에서의 의사(spurious) 플라즈마 점화의 가능성을 제거한다. RF 핫 전극은, 상기 핫 전극과 접지된 전극 또는 접지된 전방 면 또는 페이스 플레이트 사이의 8.5 mm 갭(갭은 2 mm 또는 3 mm 내지 25 mm의 범위를 가질 수 있음)에서 원하는 플라즈마를 생성한다.
[0040] 전극의 상부 부분은 두꺼운 유전체(예컨대, 세라믹)에 의해 덮이고, 그러한 두꺼운 유전체는 차례로, 접지된 표면에 의해 덮인다. RF 핫 전극 및 접지된 구조는 알루미늄과 같은 우수한 전도체로 제조된다. 열 팽창을 수용하기 위해, RF 핫 전극의 긴 단부들 중 하나 또는 그 초과에, 유전체(예컨대, 세라믹)의 2개의 피스들이 배치된다. 접지된 컴포넌트는, 사이에 갭 없이, 유전체 근처에 배치될 수 있다. 접지된 피스들은 구조 내부로 슬라이딩될 수 있고, 갭들을 제거하여 파트들을 함께 유지하지만 여전히 열 팽창으로 인한 약간의 슬라이딩을 허용하도록, 스프링들 또는 몇몇 압착 메커니즘으로 유전체에 대하여 유지될 수 있다. 스프링들은, 어떠한 갭들도 없이, RF 핫 전극에 대하여, 접지된 컴포넌트/유전체의 전체 "샌드위치"를 압착하고, 그에 의해, 의사 플라즈마의 가능성이 제거되거나 또는 최소화된다.
[0041] 동축 RF 피드는, 외측 전도체가 접지된 플레이트 상에서 종단(terminate)되도록 구성될 수 있다. 내측 전도체는 RF 핫 전극 상에서 종단될 수 있다. 피드가 대기압에 있기 때문에, 소스 내부에서 중간 압력을 가능하게 하기 위해, 피드 구조의 바닥에 O-링들이 존재할 수 있다. 가스는 동축 피드의 외부 주변부 주위에서 소스에 피드될 수 있다.
[0042] 몇몇 실시예들에서, RF 핫 전극에서의 홀들은 2 mm 미만, 1 mm, 또는 0.5 mm의 직경을 갖고, 이러한 홀들은 가스가 전극을 통해 갭으로 통과하게 허용한다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 전방 면에서의 홀들은 약 7 mm 미만의 직경을 갖는다. 전방 면에서의 홀들은, 플라즈마가 실질적으로 모든(> 90%) 홀들에서 점화되거나, 또는 실질적으로 홀들 중 어느 홀에서도 점화되지 않도록(< 10 %), 사이징된다. 홀들의 사이즈는 핫 전극에 대한 홀들 내부에서의 점화를 방지하도록 사이징되어야 한다.
[0043] RF 피드는 동축 전송 라인의 형태일 수 있다. 외측 전도체는 접지된 플레이트에 연결되고/접지된 플레이트에서 종단되고, 내측 전도체는 RF 핫 플레이트에 연결된다. 접지된 플레이트는, 금속 개스킷을 포함하지만 이에 제한되지는 않는 임의의 적합한 방법에 의해, 금속 인클로저 또는 하우징에 연결될 수 있다. 이는, 리턴 전류들의 대칭적인 기하형상을 보장하는 것을 돕는다. 모든 리턴 전류들은, RF 노이즈를 최소화하기 위해, 피드의 외측 전도체 위로 흐른다. 접지 연결은, 예컨대, 접지 평면(195)(도 11a에서 도시됨), 플레이트, 또는 원통형 도관일 수 있다.
[0044] 하나 또는 그 초과의 실시예들의 플라즈마 소스는, 웨지-형상일 수 있거나, 둥글 수 있거나, 정사각형일 수 있거나, 직사각형일 수 있거나, 또는 다른 형상일 수 있다. 회전 웨이퍼 플래튼을 활용하는 공간적인 ALD 애플리케이션에 대해, 형상은, 도 3에서 도시된 바와 같이, 절두된 웨지일 수 있다.
[0045] 도 4는, 본 개시의 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따른 플라즈마 소스 어셈블리를 도시한다. 플라즈마 소스 어셈블리(100)는, 내측 주변 에지(118), 외측 주변 에지(119), 및 측벽들(117)을 갖는 파이-형상 하우징(110)을 포함한다. 하우징(110)은 전기적으로 접지된 전방 면(112)을 포함한다. 내측 주변 에지(118) 및 외측 주변 에지(119)는 길이(L)를 정의하고, 측벽들(117)은 폭(W)을 정의한다. 도 5를 보면, 내측 주변 에지(118)로부터 외측 주변 에지(119)로 길이를 따라 폭이 증가되는 것을 쉽게 볼 수 있다. 몇몇 실시예들의 하우징(110)은 전기적인 접지에 연결된다. 내측 주변 에지 및 외측 주변 에지에 대한 언급들은, 컴포넌트의 치수 극단들에 제한되지 않는다. 이러한 언급들은 또한, 에지에 바로 인접한 영역을 지칭할 수 있고, 또한, 각각, 내측 주변 단부 또는 외측 주변 단부라고 지칭될 수 있다.
[0046] RF 핫 전극(120)이 하우징(110) 내에 위치된다. RF 핫 전극(120)은 직사각형 또는 파이-형상과 같은 임의의 적합한 형상을 가질 수 있다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, RF 핫 전극(120)은 파이-형상이다. RF 핫 전극(120)은, RF 핫 전극(120)을 의도적이지 않게 접지시키는 것을 방지하기 위해, 하우징(110)과 직접적으로 접촉하지 않는다. 도 4에서 도시된 바와 같이, RF 핫 전극(120)은 전기적으로 접지된 전방 면(112)으로부터 이격되고, 갭(116)이 정의된다. RF 핫 전극(120)과 전방 면(112) 사이의 커플링은 갭(116)에서 플라즈마를 생성한다.
[0047] RF 핫 전극(120)은 임의의 적합한 전도성 재료로 제조될 수 있다. 사용되는 재료는, 갭(116) 내로 유동하는 가스들과 반응적이지 않아야 한다. 몇몇 실시예들에서, RF 핫 전극(120)은, 알루미늄, 스테인리스 스틸, 구리, 티타늄, 텅스텐, 및 이들의 조합들 중 하나 또는 그 초과를 포함한다.
[0048] 하나 또는 그 초과의 단부 유전체들(130)이, 내측 주변 에지(118), 외측 주변 에지(119), 및 측면 에지(117)에서, 세장형 RF 핫 전극(120)을 한정(bound)한다. 단부 유전체들(130)은, RF 핫 전극(120)을 의도적이지 않게 접지시키는 것을 방지하기 위해, RF 핫 전극(120)과 하우징(110) 사이에 위치된다. 단부 유전체(130)는, RF 핫 전극(120)과 하우징(110) 사이의 전기적인 접촉을 방지할 수 있는 임의의 적합한 재료로 제조될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 단부 유전체(130)는, 세라믹, 알루미늄 산화물, 알루미늄 질화물, 플라스틱, 및 이들의 조합들을 포함하는 재료로 제조된다.
[0049] 동축 피드 라인(160)이 RF 핫 전극(120)에 전력 소스(170)를 연결시킨다. 동축 피드 라인(160)은 외측 전도체(162) 및 내측 전도체(164)를 포함한다. 외측 전도체(162) 및 내측 전도체(164)는, 외측 전도체와 내측 전도체 사이의 전기적인 접촉을 방지하는 절연체(166)에 의해 분리된다.
[0050] 도 4의 동축 피드 라인(160)은, 제 1 동축 RF 피드 라인(160a) 및 제 2 동축 RF 피드 라인(160b)으로 분할된다. 동축 피드 라인(160)이 접합부(161)에서 2개의 라인들로 분할되는 것으로 도시되어 있지만, 피드 라인들의 수는 2개보다 더 많을 수 있다는 것이 이해될 것이다. 제 1 동축 RF 피드 라인(160a)은 외측 전도체(162a) 및 내측 전도체(164a)를 포함한다. 외측 전도체(162a)는 접지와 전기적으로 접촉하고, 내측 전도체(164a)는 RF 핫 전극(120)과 전기적으로 소통한다. 제 2 동축 RF 피드 라인(160b)은 외측 전도체(162a) 및 내측 전도체(164b)를 포함한다. 외측 전도체(162b)는 접지와 전기적으로 접촉하고, 내측 전도체(164b)는 RF 핫 전극(120)과 전기적으로 소통한다.
[0051] 도 4를 참조하면, 제 1 동축 RF 피드 라인(160a)은, 하우징(110)의 내측 주변 에지(118)로부터의 제 1 거리에서, RF 핫 전극에 연결되고, 제 2 동축 Rf 피드 라인(160b)은, 제 1 거리와 상이한, 내측 주변 에지(118)로부터의 제 2 거리에서, RF 핫 전극에 연결된다.
[0052] 도 5는, 도 4의 실시예에 따른 플라즈마 소스 어셈블리의 상면도를 도시한다. 제 1 동축 RF 피드 라인(160a)이, 제 2 동축 RF 피드 라인(160b)보다 내측 주변 에지(118)에 더 가까운 위치에서, RF 핫 전극(120)에 연결된 것을 볼 수 있다. 피드 라인들 양자 모두는, 하우징의 폭의 대략 중간에서의 위치에서, 전극에 연결된 것으로 도시된다. 그러나, 이러한 연결들의 위치는, 예컨대, 개별적인 피드 라인들의 수, 각각의 피드 라인의 전력, 및 각각의 피드 라인의 위상에 따라 변경될 수 있다.
[0053] 제 1 동축 RF 피드 라인(160a) 및 제 2 동축 RF 피드 라인(160b)의 길이는 동일할 수 있거나 또는 상이할 수 있다. 이에 관하여 사용되는 바와 같이, 제 1 동축 피드 라인 및 제 2 동축 피드 라인의 길이는, 접합부(161)로부터, 내측 전도체가 RF 핫 전극에 연결되는 포인트까지 측정된다. 몇몇 실시예들에서, 제 1 동축 피드 라인(160a)의 길이는 제 2 동축 피드 라인(160b)의 길이보다 더 길다. 제 1 동축 피드 라인(160a)의 길이 대 제 2 동축 피드 라인(160b)의 길이의 비율은, 약 10:1 내지 약 1:5의 범위, 또는 약 8:1 내지 약 1:3의 범위, 또는 약 6:1 내지 약 1:1의 범위에 있다.
[0054] 이제 도 6 및 도 7을 참조하면, 본 개시의 다른 실시예는, 2개의 구역들, 즉, 내측 주변 구역(120a) 및 외측 주변 구역(120b)으로 분할된 RF 핫 전극을 갖는다. 구역들 각각의 길이는, 구역들 사이에 전기적인 격리가 존재하는 한, 변화될 수 있다. 예컨대, 2개의 구역들이 존재하는 경우에, 연속성에서 단일의 단절이 존재하거나, 또는 중간 유전체(129)를 가질 수 있다. 유전체(129)는, 내측 주변 구역과 외측 주변 구역 사이에 전기적인 격리를 제공할 수 있는 임의의 적합한 재료로 제조될 수 있다. 예컨대, 유전체는, 세라믹, 알루미늄 산화물, 알루미늄 질화물, 플라스틱, 및 이들의 조합들을 포함할 수 있다.
[0055] 제 1 동축 피드 라인(160a)은 내측 주변 구역(120a)에 연결되고, 제 2 동축 피드 라인(160b)은 외측 주변 구역(120b)에 연결된다. 2개의 구역들 및 2개의 동축 피드 라인들이 도시되어 있지만, 각각에 적어도 하나의 동축 리드 라인이 연결된 2개 초과의 구역들이 존재할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 몇몇 실시예들에서, 3개의 구역들 및 적어도 3개의 동축 피드 라인들이 존재한다. 몇몇 실시예들에서, 2개의 내측 주변 구역들이 나란히 존재하고, 단일 외측 주변 구역이 존재한다.
[0056] 내측 RF 핫 전극(120a)은, 하우징(110)의 내측 주변 에지(118)에 인접한 제 1 단부(121a), 및 내측 주변 에지(118)로부터의 거리에서의 제 2 단부(121b)를 갖는다. 내측 주변 에지(118)로부터의 거리는, 하우징(110)의 길이의 약 90 % 미만까지이다. RF 핫 전극의 전방 표면은, 제 1 갭(116a)을 형성하도록, 하우징(110)의 전방 면으로부터 이격된다. 외측 RF 핫 전극(120b)은, 하우징(110)의 길이의 약 90 % 미만인, 외측 주변 에지(119)로부터의 거리만큼 이격된 제 1 단부(121c), 및 하우징(110)의 외측 주변 에지(119)에 인접한 제 2 단부(121d)를 갖는다. 외측 주변 구역의 전방 표면은 전방 면으로부터 거리만큼 이격되어, 제 2 갭(116b)이 형성된다. 각각의 구역이 하우징의 길이의 약 90 %까지 포함할 수 이는 한편, 구역들은 접촉하지 않는다.
[0057] 제 1 갭(116a) 및 제 2 갭(116b)은 상이할 수 있거나 또는 동일할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 제 1 갭(116a)은, 제 1 갭 또는 제 2 갭 중 어느 하나가 더 크면서, 약 0.1 mm 내지 약 10 mm의 범위에서, 또는 약 10 mm까지, 제 2 갭(116b)과 상이하다. 다시, RF 핫 전극에 대해 2개 초과의 구역들이 존재하는 경우에, 2개 초과의 갭들이 존재할 수 있고, 각각의 갭은 다른 갭들에 관하여 독립적으로 사이징된다.
[0058] 도 8을 참조하면, 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 접합부는 제어기(190)를 포함한다. 제어기(190)는 인입 RF의 전력 및/또는 위상 중 하나 또는 그 초과를 변경할 수 있다. 전력을 변경하는 경우에, 제어기(190)는, 제 1 동축 RF 피드 라인에서, 제 1 RF 전력을 생성하고, 제 2 동축 RF 피드 라인에서, 제 1 RF 전력과 상이한 제 2 RF 전력을 생성한다. 위상을 변경하는 경우에, 제어기(190)는, 제 1 동축 RF 피드 라인에서, 제 1 위상을 생성하고, 제 2 동축 RF 피드 라인에서, 제 1 위상과 상이한 제 2 위상을 생성한다.
[0059] 다른 실시예들에서, 동축 피드 라인들 각각은 별개의 전력 소스를 갖는다. 예컨대, 3개의 RF 핫 전극 섹션들을 갖는 플라즈마 소스 어셈블리는 2개 또는 그 초과의 전력 소스들을 가질 수 있다. 2개의 소스들이 사용되는 경우에, 하나의 소스로부터의 RF가, 예컨대 도 4 또는 도 6의 실시예들에 따라 분할될 수 있다.
[0060] 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따르면, 단일 핫 전극 상의 다수의 포인트들로 RF를 분할하는 것, 또는 핫 전극들을 분리시키는 것은, 플라즈마 구역의 길이를 따라, 전기장 균일성, 그리고 따라서, 종 플럭스 균일성을 개선한다. 도 9는, 핫 전극의 길이를 따르는 거리의 함수로서의 전기장의 그래프를 도시한다. 다중-피드 전극은, 웨지-형상 핫 전극의 길이의 약 1/3 및 약 2/3에서 연결들이 발생하는 분할-피드 시스템으로부터의 2개의 RF 연결들을 갖는다. 단일 피드가 높은 전기장 및 변동성을 갖는 한편, 다중-피드 소스가 단일 RF 피드 연결보다 더 낮은 전기장 강도를 나타내는 것을 볼 수 있다. 그러나, 다중-피드 시스템이, 플라즈마 구역의 길이를 따라, 훨씬 더 균일한 전기장, 그리고 따라서, 종 플럭스를 갖는다.
[0061] 도 10a는, 동축 RF 피드 라인(160)이 RF 핫 전극(120)에 연결된 3개의 별개의 피드들(160b, 160c, 160d)로 분할되는 다른 실시예를 도시한다. 동축 RF 피드 라인(160)이 제어기(190)와 소통하는 것으로 도시되어 있지만, 제어기가 필수적인 것은 아니라는 것이 이해될 것이다. 제어기(190)는 전력 및/또는 위상에 의해 RF를 분할할 수 있는 임의의 적합한 제어기일 수 있다. 제어기(190)에서 빠져나가면, RF 피드 라인(160a)은 제 2 제어기(190a)에 진입하고, RF 피드 라인(160b)은 RF 핫 전극(120)에 연결된다. RF 피드 라인(160a) 및 RF 피드 라인(160b)의 길이는 동일할 수 있거나 또는 상이할 수 있다. 제 2 제어기(190a)는, 전력 및 위상 중 하나 또는 그 초과에 의해, RF 피드 라인(160a)으로부터 RF 피드 라인(160c) 및 RF 피드 라인(160d)로 RF를 분리시킬 수 있는 임의의 적합한 제어기이다. RF 피드 라인(160c) 및 RF 피드 라인(160d) 각각은 상이한 포인트들에서 RF 핫 전극(120)에 연결되고, RF 피드 라인(160c) 및 RF 피드 라인(160d)의 길이는 동일할 수 있거나 또는 상이할 수 있다.
[0062] 도 10b 내지 도 10d는, 3개의 RF 피드 라인들(160b, 160c, 및 160d)이 연결된 몇몇 예시적인 RF 핫 전극들의 평면도들을 도시한다. 도 10b에서, RF 피드 라인들 각각은 전극의 폭의 대략 중심에서 핫 전극에 연결된다. 도 10c는, RF 피드 라인들 중 하나(160b)가 웨지의 더 넓은 단부 근처에서 전극의 폭의 중간 근처에 연결된 다른 실시예를 도시한다. 다른 RF 피드 라인들(160c, 160d)은 내측 주변 에지(118) 근처에서 RF 핫 전극(120)에 연결되고, 전극의 폭의 중간으로부터 대략 등거리로 이격된다. 도 10c가 2개의 RF 피드 라인들(160c, 160d)이 중간으로부터 등거리로 이격된 것을 도시하지만, 위치들이 등거리에 있을 필요가 없다는 것이 이해될 것이다. 도 10d는 도 10c의 실시예와 유사하지만 반대 배향을 갖는 다른 실시예를 도시하고, 그에 따라, RF 피드 라인들(160c, 160d)이 외측 주변 에지(119) 근처에 위치되고, 전극의 폭의 중간으로부터 대략 등거리로 이격된다.
[0063] 도 11a는, 동축 RF 피드 라인(160)이 RF 핫 전극(120)에 연결된 총 4개의 분리 피드들(160c, 160d, 160e, 160f)로 분할되는 실시예의 다른 실시예를 도시한다. 동축 RF 피드 라인(160)이 제어기(190)와 소통하는 것으로 도시되지만, 제어기가 필수적인 것은 아니라는 것이 이해될 것이다. 제어기(190)는, 상이한 전력 또는 상이한 위상 중 하나 또는 그 초과가 제어기에서 빠져나가도록, 전력 또는 위상 중 하나 또는 그 초과에 의해 RF를 분할할 수 있는 임의의 적합한 제어기일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 제어기(190)는, RF 피드 라인(160a) 및 RF 피드 라인(160b)이 상이한 전력들 및 위상들을 갖도록, 하나 또는 그 초과의 전력 및 위상에 의해 RF를 분할할 수 있다. 제어기(190)에서 빠져나가면, RF 피드 라인(160a)은 제 1 길이(L1)를 갖고, 제 2 제어기(190a)에 진입하고, RF 피드 라인(160b)은 제 2 길이(L2)를 갖고, 제 3 제어기(190c)에 진입한다. RF 피드 라인(160a)의 제 1 길이(L1) 및 RF 피드 라인(160b)의 제 2 길이(L2)는 동일할 수 있거나 또는 상이할 수 있다. 도시된 실시예에서, RF 피드 라인(160a)의 제 1 길이(L1)는 RF 피드 라인(160b)의 제 2 길이(L2)의 길이의 대략 두배이다. 제 2 제어기(190a)는, 전력 또는 위상 중 하나 또는 그 초과에 의해, 또는 하나 또는 그 초과의 전력 및 위상에 의해, RF 피드 라인(160a)으로부터, 제 3 길이(L3)를 갖는 RF 피드 라인(160c) 및 제 4 길이(L4)를 갖는 RF 피드 라인(160d)로 RF를 분리시킬 수 있는 임의의 적합한 제어기이다. RF 피드 라인(160c) 및 RF 피드 라인(160d) 각각은 상이한 포인트들에서 RF 핫 전극(120)에 연결되고, RF 피드 라인(160c) 및 RF 피드 라인(160d)의 길이는 동일할 수 있거나 또는 상이할 수 있다. 제 3 제어기(190b)는, 전력 또는 위상 중 하나 또는 그 초과에 의해, 또는 하나 또는 그 초과의 전력 및 위상에 의해, RF 피드 라인(160b)으로부터, 제 5 길이(L5)를 갖는 RF 피드 라인(160e) 및 제 6 길이(L6)를 갖는 RF 피드 라인(160f)으로 RF를 분리시킬 수 있는 임의의 적합한 제어기이다. RF 피드 라인들(160e) 및 RF 피드 라인(160f) 각각은 상이한 포인트들에서 RF 핫 전극(120)에 연결되고, RF 피드 라인(160e) 및 RF 피드 라인(160f)의 길이는 동일할 수 있거나 또는 상이할 수 있다.
[0064] 도 11b는, 도 11a에 따른 4개의 RF 피드 라인들(160c, 160d, 160e, 및 160f)을 갖는 예시적인 RF 핫 전극(120)의 평면도를 도시한다. 이는 단지 하나의 가능한 구성일 뿐이고, 본 개시의 범위를 제한하는 것으로 취해지지 않아야 한다. 도 11b에서, RF 피드 라인(160c)은, 전극의 폭의 대략 중간에서의 내측 주변 에지(118)에 인접한 위치에서 RF 핫 전극(120)에 연결된다. 본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용되는 바와 같이, "인접한"이라는 용어는, 대상 컴포넌트에 대해 바로 옆에 있는 것, 근처에 있는 것, 또는 비교적 가까운 것을 의미한다. RF 피드 라인(160d)은, RF 핫 전극(120)의 외측 주변 에지(119)에 더 가까운, RF 피드 라인(160c)의 측 상에서 RF 핫 전극(120)에 연결된다. RF 피드 라인(160e) 및 RF 피드 라인(160f)은 전극(120)의 외측 주변 에지(119) 근처에 위치되고, 전극의 폭의 중간으로부터 대략 등거리로 이격된다.
[0065] 도 12a 및 도 12b는, RF 핫 전극(120)의 형상이 직사각형인, 본 개시의 다른 실시예를 도시한다. 내측 주변 에지(118) 및 외측 주변 에지(119)라는 용어들은 본 실시예에 대해 특히 의미 있는 것은 아니고, 단지 상대적인 위치를 나타내기 위해 사용된다. 본 실시예에 대해, 외측 및 내측 에지들은 단지 명명 목적들을 위해 사용되고, 본 개시의 범위를 제한하는 것으로 취해지지 않아야 한다. 여기에서, 제 1 길이(L1)를 갖는 RF 피드 라인(160a) 및 제 2 길이(L2)를 갖는 RF 피드 라인(160b)으로 신호를 분할하는 제어기(190)에 RF 피드 라인(160)이 연결된다. RF 피드 라인(160a) 및 RF 피드 라인(160b)의 길이는 실질적으로 동일하다. 이에 관하여 사용되는 바와 같이, "실질적으로 동일한"은, 길이에서의 어떠한 차이도 결과적인 전자 플럭스의 균일성에 10 % 초과만큼 영향을 미치지 않는 것을 의미한다. RF 피드 라인(160a)은, 제 3 길이(L3)를 갖는 RF 피드 라인(160c) 및 제 4 길이(L4)를 갖는 RF 피드 라인(160d)으로 피드를 분할하는 제어기(190a)에 연결된다. 제 3 길이(L3) 및 제 4 길이(L4)는 실질적으로 동일하고, 그에 따라, 제어기(190a)로부터 RF 핫 전극(120)까지의 거리들이 실질적으로 동일하다. RF 피드 라인(160b)은, 제 5 길이(L5)를 갖는 RF 피드 라인(160e) 및 제 6 길이(L6)를 갖는 RF 피드 라인(160f)으로 피드를 분할하는 제어기(190b)에 연결된다. 제 5 길이(L5) 및 제 6 길이(L6)는 실질적으로 동일하고, 그에 따라, 제어기(190b)로부터 RF 핫 전극까지의 거리가 실질적으로 동일하다. RF 피드 라인(160c) 및 RF 피드 라인(160d)은, 내측 주변 에지(118)에 인접하고, 전극(120)의 폭의 중간(127)으로부터 등거리에 있는 위치들에서, RF 핫 전극에 연결된다. RF 피드 라인(160e) 및 RF 피드 라인(160f)은, 외측 주변 에지(119)에 인접하고, 전극(120)의 폭의 중간(127)으로부터 등거리에 있는 위치들에서, RF 핫 전극에 연결된다.
[0066] 도 13은, 웨지-형상 플라즈마 소스 어셈블리(100)의 상단 부분의 투시도를 도시한다. 동축 RF 피드 라인(160)은, RF 핫 전극(120)에 걸쳐 균일한 전기장을 제공하도록, 어셈블리(100)의 임의의 적합한 부분에 연결될 수 있다. 도 13에서 도시된 실시예에서, 동축 RF 피드 라인(160)은, 세장형 측들(117) 사이에 있지만 내측 주변 에지(118)보다 외측 주변 에지(119)에 더 가까운 포인트에서, RF 핫 전극에 연결된다. 연결의 포인트는, 예컨대, RF 핫 전극(120)에 걸친 전류 밀도가 실질적으로 균일한 디바이스의 부분, 또는 RF 핫 전극(120)의 질량의 중심일 수 있다.
[0067] 도 13에서 도시된 실시예는 상단을 배제하고, 그에 따라, 가스 볼륨(113) 및 접지된 플레이트(180)의 상단을 볼 수 있다. 부가적으로, 접지된 플레이트(180)의 배면에 지향력(directed force)을 제공하는 압착 엘리먼트들(185)을 볼 수 있다. 이러한 압착 엘리먼트들(185)이 가스 볼륨(113)에서 도시되지만, 이는 단지 하나의 가능한 구성일 뿐이고, 압착 엘리먼트들(185)이 가스 볼륨(113)으로부터 격리될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 전극을 통하는 홀들이 도시되어 있지 않지만, 가스 볼륨(113)에서의 가스가 전극을 통과하게 허용하기 위해, 복수의 홀들이 전극에 존재할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
[0068] 도 14는, 웨지-형상 플라즈마 소스 어셈블리(100)의 다른 실시예의 정면도를 도시한다. 여기에서, 복수의 구멍들(114)의 배열을 볼 수 있다. 도시된 실시예에서, 구멍들(114)은, 전방 면(112)의 중심 축(212)에 관하여 각도를 이루는 열들로 균등하게 분포된다. 다르게 말하면, 하우징(110)의 전방 면(112)은, 하우징의 긴 축(중심 축(212))에 관하여 각도로 회전된 홀 패턴을 형성하는 복수의 구멍들(114)을 갖는다. 플라즈마 소스 어셈블리의 표면에 걸친 웨이퍼의 이동의 방향은 화살표들(215)로 도시된다. 구멍들(114)의 라인은, 기판의 표면 상의 임의의 주어진 포인트가 플라즈마 소스를 횡단할 때에, 그러한 임의의 주어진 포인트가 구멍들의 라인을 "볼(see)" 수 없도록, 중심 축(212)에 관하여 각도를 이룰 수 있다. 이는, 최종 제품에서 스트라이핑(striping) 흔적 없이 더 균일한 플라즈마 노출을 제공할 수 있다.
[0069] 캐러셀의 회전은 연속적일 수 있거나 또는 불연속적일 수 있다. 연속적인 프로세싱에서, 웨이퍼들은 일정하게 회전하고, 그에 따라, 그러한 웨이퍼들은 차례로 주입기들 각각에 노출된다. 불연속적인 프로세싱에서, 웨이퍼들은 주입기 구역으로 이동되고 정지될 수 있고, 그 후에, 주입기들 사이의 구역(84)으로 이동되고 정지될 수 있다. 예컨대, 캐러셀은, 웨이퍼들이 주입기-간 구역으로부터 주입기에 걸쳐 이동하고(또는 주입기 근처에서 정지하고), 웨이퍼가 다시 멈출 수 있는 다음의 주입기-간 구역으로 이동하도록, 회전할 수 있다. 주입기들 사이에 멈추는 것은, 각각의 층 증착 사이의 부가적인 프로세싱 단계들(예컨대, 플라즈마에 대한 노출)을 위한 시간을 제공할 수 있다.
[0070] 플라즈마의 주파수는, 사용되고 있는 특정 반응성 종에 따라, 튜닝될 수 있다. 적합한 주파수들은, 2 MHz, 13.56 MHz, 40 MHz, 60 MHz, 및 100 MHz를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.
[0071] 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따르면, 기판은, 층을 형성하기 전에 그리고/또는 층을 형성한 후에, 프로세싱을 받는다. 이러한 프로세싱은 동일한 챔버에서 또는 하나 또는 그 초과의 별개의 프로세싱 챔버들에서 수행될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 기판은, 추가적인 프로세싱을 위해, 제 1 챔버로부터 별개의 제 2 챔버로 이동된다. 기판은, 제 1 챔버로부터 별개의 프로세싱 챔버로 직접적으로 이동될 수 있거나, 또는 기판은, 제 1 챔버로부터 하나 또는 그 초과의 이송 챔버들로 이동되고, 그 후에, 원하는 별개의 프로세싱 챔버로 이동될 수 있다. 따라서, 프로세싱 장치는 이송 스테이션과 소통하는 다수의 챔버들을 포함할 수 있다. 이러한 종류의 장치는 "클러스터 툴" 또는 "클러스터링된 시스템" 등이라고 지칭될 수 있다.
[0072] 일반적으로, 클러스터 툴은, 기판 중심-발견 및 배향, 디개싱(degassing), 어닐링, 증착, 및/또는 에칭을 포함하는 다양한 기능들을 수행하는 다수의 챔버들을 포함하는 모듈식 시스템이다. 하나 또는 그 초과의 실시예에 따르면, 클러스터 툴은 적어도 제 1 챔버 및 중심 이송 챔버를 포함한다. 중심 이송 챔버는, 프로세싱 챔버들 및 로드 락 챔버들 사이에서 그리고 간에서 기판들을 셔틀링할 수 있는 로봇을 하우징할 수 있다. 이송 챔버는 전형적으로, 진공 조건에서 유지되고, 하나의 챔버로부터 다른 챔버로, 그리고/또는 클러스터 툴의 전방 단부에 위치된 로드 락 챔버로 기판들을 셔틀링하기 위한 중간 스테이지를 제공한다. 본 개시를 위해 적응될 수 있는 2개의 잘-알려진 클러스터 툴들은, 캘리포니아, 산타클라라의 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드로부터 양자 모두가 입수가능한 Centura® 및 Endura®이다. 하나의 그러한 스테이징된-진공 기판 프로세싱 장치의 세부사항들은, 1993년 2월 16일자로 발행된, 테프만(Tepman) 등의, 발명의 명칭이 "스테이징된-진공 웨이퍼 프로세싱 장치 및 방법(Staged-Vacuum Wafer Processing Apparatus and Method)"인 미국 특허 번호 제 5,186,718 호에서 개시된다. 그러나, 챔버들의 정확한 배열 및 조합은, 본원에서 설명되는 바와 같이, 프로세스의 특정 단계들을 수행하는 목적들을 위해 변경될 수 있다. 사용될 수 있는 다른 프로세싱 챔버들은, 순환 층 증착(CLD), 원자 층 증착(ALD), 화학 기상 증착(CVD), 물리 기상 증착(PVD), 에칭, 사전-세정, 화학 세정, RTP와 같은 열 처리, 플라즈마 질화, 디개스, 배향, 수산화, 및 다른 기판 프로세스들을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 클러스터 툴 상의 챔버에서 프로세스들을 수행함으로써, 후속 막을 증착하기 전에, 산화 없이, 대기 불순물들에 의한 기판의 표면 오염이 방지될 수 있다.
[0073] 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따르면, 기판은 계속 진공 또는 "로드 락" 조건들 하에 있고, 하나의 챔버로부터 다음 챔버로 이동되는 경우에, 주변 공기에 노출되지 않는다. 따라서, 이송 챔버들이 진공 하에 있고, 진공 압력 하에서 "펌프 다운(pump down)"된다. 비활성 가스들이 프로세싱 챔버들 또는 이송 챔버들에 존재할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 비활성 가스가, 기판의 표면 상에 층을 형성한 후에, 반응물들의 일부 또는 전부를 제거하기 위해, 퍼지 가스로서 사용된다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에 따르면, 퍼지 가스는, 반응물들이 증착 챔버로부터 이송 챔버 및/또는 부가적인 프로세싱 챔버로 이동하는 것을 방지하기 위해, 증착 챔버의 출구에서 주입된다. 따라서, 비활성 가스의 유동은 챔버의 출구에서 커튼을 형성한다.
[0074] 프로세싱 동안에, 기판은 가열 또는 냉각될 수 있다. 그러한 가열 또는 냉각은, 기판 지지부(예컨대, 서셉터)의 온도를 변화시키는 것, 및 가열된 또는 냉각된 가스들을 기판 표면으로 유동시키는 것을 포함하지만 이에 제한되지는 않는 임의의 적합한 수단에 의해, 달성될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 기판 지지부는, 기판 온도를 전도에 의해 변화시키도록 제어될 수 있는 가열기/냉각기를 포함한다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 채용되는 가스들(반응성 가스들 또는 비활성 가스들)은, 기판 온도를 국부적으로 변화시키도록 가열 또는 냉각된다. 몇몇 실시예들에서, 가열기/냉각기가, 기판 온도를 대류에 의해 변화시키도록, 챔버 내에서 기판 표면 근처에 위치된다.
[0075] 기판은 또한, 프로세싱 동안에, 정지되어 있을 수 있거나 또는 회전될 수 있다. 회전하는 기판은 연속적으로 또는 불연속적인 단계들로 회전될 수 있다. 예컨대, 기판은 전체 프로세스 전반에 걸쳐 회전될 수 있거나, 또는 기판은 상이한 반응성 또는 퍼지 가스들에 대한 노출들 사이에 소량만큼 회전될 수 있다. 프로세싱 동안에 (연속적으로 또는 단계들로) 기판을 회전시키는 것은, 예컨대 가스 유동 기하형상들에서의 국부적인 변동성의 영향을 최소화함으로써, 더 균일한 증착 또는 에칭을 생성하는 것을 도울 수 있다.
[0076] 전술한 바가 본 개시의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시의 다른 그리고 추가적인 실시예들이 본 개시의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 고안될 수 있고, 본 개시의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (7)

  1. 플라즈마 소스 어셈블리로서,
    내측 주변 에지, 외측 주변 에지, 및 측벽들을 갖는 파이-형상 하우징(pie-shaped housing) ― 상기 하우징은 전기적으로 접지된 전방 면을 포함하고, 상기 내측 주변 에지 및 상기 외측 주변 에지는 길이를 정의하고, 상기 측벽들은 폭을 정의하고, 상기 폭은 상기 내측 주변 에지로부터 상기 외측 주변 에지까지 상기 길이를 따라 증가됨 ―;
    상기 전기적으로 접지된 전방 면으로부터 이격되고 갭을 정의하는, 상기 하우징 내의 파이-형상 RF 핫(hot) 전극;
    상기 RF 핫 전극과 상기 하우징 사이에 위치되고, 상기 내측 주변 에지, 상기 외측 주변 에지, 및 상기 측벽들에서 상기 파이-형상 RF 핫 전극을 한정(bounding)하는 단부 유전체;
    절연체에 의해 분리된, 외측 전도체 및 내측 전도체를 포함하는 제 1 동축 RF 피드 라인(feed line) ― 상기 외측 전도체는 전기적인 접지와 전기적으로 소통하고, 상기 내측 전도체는 상기 RF 핫 전극과 전기적으로 소통하고, 상기 제 1 동축 RF 피드 라인은, 상기 하우징의 상기 내측 주변 에지로부터의 제 1 거리에서, 상기 RF 핫 전극에 연결됨 ―; 및
    절연체에 의해 분리된, 외측 전도체 및 내측 전도체를 포함하는 제 2 동축 RF 피드 라인 ― 상기 외측 전도체는 전기적인 접지와 전기적으로 소통하고, 상기 내측 전도체는 상기 RF 핫 전극과 전기적으로 소통하고, 상기 제 2 동축 RF 피드 라인은, 상기 하우징의 상기 내측 주변 에지로부터의 제 2 거리에서, 상기 RF 핫 전극에 연결됨 ―
    을 포함하며,
    상기 제 2 거리는 상기 제 1 거리보다 더 긴,
    플라즈마 소스 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    RF 피드 라인이 전력 소스에 연결되고, 상기 RF 피드 라인은, 접합부(junction)에서, 상기 제 1 동축 RF 피드 라인 및 상기 제 2 동축 RF 피드 라인으로 분할되는,
    플라즈마 소스 어셈블리.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 접합부는, 상기 제 1 동축 RF 피드 라인과 상기 제 2 동축 RF 피드 라인 중 하나에 대해, 상기 제 1 동축 RF 피드 라인과 상기 제 2 동축 RF 피드 라인 중 다른 하나보다 더 가까운,
    플라즈마 소스 어셈블리.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 동축 RF 피드 라인에 연결된 제 1 전력 소스, 및 상기 제 2 동축 RF 피드 라인에 연결된 제 2 전력 소스를 더 포함하는,
    플라즈마 소스 어셈블리.
  5. 플라즈마 소스 어셈블리로서,
    내측 주변 에지, 외측 주변 에지, 상기 내측 주변 에지와 상기 외측 주변 에지를 연결시키는 2개의 측벽들, 및 전기적으로 접지된 전방 면을 통하는 복수의 개구(opening)들을 포함하는 상기 전기적으로 접지된 전방 면을 포함하는 하우징;
    전방 표면, 후방 표면, 측면들, 상기 내측 주변 에지에 인접한 제 1 단부, 및 상기 외측 주변 에지에 인접한 제 2 단부를 갖는 바디(body)를 갖는, 상기 하우징 내의 RF 핫 전극 ― 상기 RF 핫 전극의 상기 전방 표면은, 갭을 형성하도록, 상기 하우징의 상기 접지된 전방 면으로부터 이격됨 ―;
    상기 RF 핫 전극과 상기 하우징 사이에 위치되고, 상기 RF 핫 전극의 상기 제 1 단부, 상기 제 2 단부, 및 상기 측면들 각각과 접촉하는 단부 유전체; 및
    절연체에 의해 분리된, 외측 전도체 및 내측 전도체를 포함하는 RF 피드 라인
    을 포함하며,
    상기 RF 피드 라인은, 접합부에서, 제 1 RF 피드 라인 및 제 2 RF 피드 라인으로 분할되고, 상기 제 1 RF 피드 라인은, 상기 하우징의 상기 내측 주변 에지로부터의 제 1 거리에서, 상기 RF 핫 전극과 전기적으로 소통하고, 상기 제 2 RF 피드 라인은, 상기 하우징의 상기 내측 주변 에지로부터의 제 2 거리에서, 상기 RF 핫 전극과 전기적으로 소통하고, 상기 제 2 거리는 상기 제 1 거리보다 더 긴,
    플라즈마 소스 어셈블리.
  6. 모듈식 플라즈마 소스 어셈블리로서,
    내측 주변 에지, 외측 주변 에지, 상기 내측 주변 에지와 상기 외측 주변 에지를 연결시키는 2개의 측벽들, 및 전기적으로 접지된 전방 면을 통하는 복수의 개구들을 포함하는 상기 전기적으로 접지된 전방 면을 포함하는 웨지-형상의 세장형 하우징(wedge-shaped elongate housing) ― 길이는 상기 내측 주변 에지 및 상기 외측 주변 에지에 의해 정의되고, 폭은 상기 2개의 측벽들에 의해 정의되고, 상기 폭은 상기 내측 주변 에지로부터 상기 외측 주변 에지까지 증가됨 ―;
    전방 표면, 후방 표면, 세장형 측면들, 상기 하우징의 상기 내측 주변 에지에 인접한 제 1 단부, 및 상기 외측 주변 에지에 인접한 제 2 단부를 갖는 바디(body)를 갖는, 상기 하우징 내의 RF 핫 전극 ― 상기 RF 핫 전극의 상기 전방 표면은, 갭을 형성하도록, 상기 하우징의 전방 면으로부터 이격됨 ―;
    상기 RF 핫 전극과 상기 하우징 사이에 위치되고, 상기 RF 핫 전극의 상기 제 1 단부, 상기 제 2 단부, 및 상기 측면들 각각과 접촉하는 단부 유전체;
    절연체에 의해 분리된, 외측 전도체 및 내측 전도체를 포함하는 RF 피드 라인 ― 상기 RF 피드 라인은 전력 소스 및 접합부와 소통함 ―;
    상기 접합부로부터 상기 RF 핫 전극까지 제 1 길이만큼 연장되는 제 1 RF 피드 라인 ― 상기 제 1 RF 피드 라인은 절연체에 의해 분리된 외측 전도체와 내측 전도체를 포함하고, 상기 외측 전도체는 접지와 전기적으로 소통하고 상기 내측 전도체는 상기 RF 핫 전극과 전기적으로 소통하며, 상기 하우징의 내측 주변 에지로부터 제 1 거리만큼 이격됨 ―;
    상기 접합부로부터 상기 RF 핫 전극까지 제 2 길이만큼 연장되는 제 2 RF 피드 라인 ― 상기 제 2 RF 피드 라인은 절연체에 의해 분리된 외측 전도체와 내측 전도체를 포함하고, 상기 외측 전도체는 접지와 전기적으로 소통하고 상기 내측 전도체는 상기 RF 핫 전극과 전기적으로 소통하며, 상기 하우징의 내측 주변 에지로부터 제 2 거리만큼 이격되고, 상기 제 2 거리는 상기 제 1 거리보다 더 김 ―
    을 포함하는,
    모듈식 플라즈마 소스 어셈블리.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 길이와 제 2 길이는 다른,
    모듈식 플라즈마 소스 어셈블리.
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