KR20190127989A - 모듈식 마이크로파 소스들을 사용한 대칭적인 그리고 불규칙한 형상의 플라즈마들 - Google Patents

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Abstract

실시예들은 플라즈마 프로세싱 툴을 포함하며, 플라즈마 프로세싱 툴은 프로세싱 챔버, 및 프로세싱 챔버에 커플링된 복수의 모듈식 마이크로파 소스들을 포함한다. 실시예에서, 복수의 모듈식 마이크로파 소스들은, 프로세싱 챔버의 외측 벽의 일부를 형성하는 유전체 바디 위에 포지셔닝되는 애플리케이터(applicator)들의 어레이를 포함한다. 애플리케이터들의 어레이는 유전체 바디에 커플링될 수 있다. 부가적으로, 복수의 모듈식 마이크로파 소스들은 마이크로파 증폭 모듈들의 어레이를 포함할 수 있다. 실시예에서, 각각의 마이크로파 증폭 모듈은 애플리케이터들의 어레이 내의 애플리케이터들 중 적어도 하나에 커플링될 수 있다. 실시예에 따르면, 유전체 바디는, 평면형, 비-평면형, 대칭적, 또는 비-대칭적일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 유전체 바디는 복수의 리세스들을 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서, 적어도 하나의 애플리케이터가 리세스들 중 적어도 하나의 리세스에 포지셔닝될 수 있다.

Description

모듈식 마이크로파 소스들을 사용한 대칭적인 그리고 불규칙한 형상의 플라즈마들
실시예들은 마이크로파 플라즈마 소스들의 분야에 관한 것으로, 구체적으로는 모듈식 마이크로파 플라즈마 소스(modular microwave plasma source)들을 사용한 대칭적인 그리고/또는 불규칙한 형상의 플라즈마들의 형성에 관한 것이다.
플라즈마 프로세싱은 다수의 상이한 기술들, 이를테면, 반도체 산업의 다수의 상이한 기술들, 디스플레이 기술들, 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS; microelectromechanical system)들 등의 제조에서 광범위하게 사용된다. 현재, 무선 주파수(RF; radio frequency) 생성 플라즈마(RF generated plasma)들이 가장 자주 사용된다. 그러나, 마이크로파 소스로 생성된 플라즈마들은 높은 농도의 여기된 중성 종을 갖는 플라즈마들 및/또는 밀도가 더 높은 플라즈마들을 가능하게 한다. 불행하게도, 마이크로파 소스로 생성된 플라즈마들은 또한, 그들 자체의 결점들로 인해 어려움을 겪는다.
전형적인 마이크로파 플라즈마 시스템들은, 마이크로파 방사의 단일의 큰 소스(전형적으로 마그네트론), 및 마그네트론으로부터 프로세싱 챔버로 마이크로파 방사를 안내하기 위한 송신 경로를 사용한다. 반도체 산업에서의 전형적인 고 전력 애플리케이션들의 경우, 송신 경로는 마이크로파 도파관이다. 마이크로파 소스의 특정 주파수를 반송하도록 설계된 도파관 외부에서, 마이크로파 전력이 거리에 따라 급속히 감쇠하기 때문에, 도파관들이 사용된다. 추가의 컴포넌트들, 이를테면, 튜너들, 커플러들, 모드 변환기들 등이 또한, 마이크로파 방사를 프로세싱 챔버에 송신하는 데 요구된다. 이러한 컴포넌트들은 구성을 대형 시스템들로 제한하며(즉, 적어도 도파관 및 연관된 컴포넌트들의 합만큼 큼), 설계를 엄격하게 제한한다. 따라서, 생성될 수 있는 플라즈마의 기하학적 구조가 제약되는데, 왜냐하면 플라즈마의 기하학적 구조가 도파관들의 형상과 유사하기 때문이다.
그러한 마이크로파 소스들에서, 마이크로파 플라즈마 소스의 사이즈는 마이크로파 방사의 파장의 절반(즉, λ/2) 이상인 치수들로 제한된다. 마이크로파 플라즈마 소스들의 치수들은, 안정적인 마이크로파 플라즈마를 생성하기 위해, 단지 마이크로파 방사의 절반 파장의 배수들(즉, Nλ/2, 여기서 N은 임의의 양의 정수와 동일함)일 수 있다. 2.45 GHz에서, 마이크로파의 파장은 공기 또는 진공에서 12.25 cm이다. 따라서, 플라즈마의 치수는 6.125 cm의 배수들이어야 한다. 따라서, 마이크로파 플라즈마 소스들은 소정의 대칭적인 기하학적 형상 및 사이즈들, 및 마이크로파 플라즈마 소스들이 사용될 수 있는 한계들로 제한된다.
따라서, 플라즈마의 기하학적 구조를 프로세싱되는 기판의 기하학적 구조와 매칭시키는 것은 어렵다. 특히, 더 큰 기판들의 웨이퍼(예컨대, 300 mm 이상의 웨이퍼들)의 전체 표면에 걸쳐 플라즈마가 생성되는 마이크로파 플라즈마를 생성하는 것은 어렵다. 일부 마이크로파 생성 플라즈마(microwave generated plasmas)들은 연장된 표면에 걸쳐 마이크로파 에너지가 확산되는 것을 가능하게 하기 위해 슬롯 라인 안테나를 사용할 수 있다. 그러나, 그러한 시스템들은 복잡하고, 특정 기하학적 구조를 요구하며, 플라즈마에 커플링될 수 있는 전력 밀도에서 제한된다.
게다가, 마이크로파 소스들은 전형적으로, 고도로 균일하지 않고 그리고/또는 공간적으로 튜닝가능한 밀도를 갖는 것이 가능하지 않은 플라즈마들을 생성한다. 구체적으로, 플라즈마 소스의 균일성은, 마이크로파 캐비티 또는 안테나의 특정 기하학적 구조와 관련하여 마이크로파의 정재파 패턴(standing wave pattern)의 모드들에 의존한다. 따라서, 균일성은 주로 설계의 기하학적 구조에 의해 결정되며, 튜닝가능하지 않다. 프로세싱되는 기판들이 사이즈가 계속 증가됨에 따라, 플라즈마를 튜닝하는 것이 가능하지 않음으로 인해 에지 영향들을 고려하는 것이 점점 더 어려워진다. 부가적으로, 플라즈마를 튜닝하는 것이 가능하지 않은 것은, 인입 기판 불균일성(incoming substrate nonuniformity)을 고려하기 위하여, 그리고 프로세싱 시스템의 설계를 보상하기 위해(예컨대, 일부 프로세싱 챔버들 내의 회전 웨이퍼들의 불균일한 반경방향 속도를 수용하기 위해) 불균일성이 요구되는 프로세싱 시스템들에 대해 플라즈마 밀도를 조정하기 위하여 프로세싱 레시피들을 수정하는 능력을 제한한다.
실시예들은 플라즈마 프로세싱 툴을 포함하며, 플라즈마 프로세싱 툴은 프로세싱 챔버, 및 프로세싱 챔버에 커플링된 복수의 모듈식 마이크로파 소스들을 포함한다. 실시예에서, 복수의 모듈식 마이크로파 소스들은, 프로세싱 챔버의 외측 벽의 일부를 형성하는 유전체 바디 위에 포지셔닝되는 애플리케이터(applicator)들의 어레이를 포함한다. 애플리케이터들의 어레이는 유전체 바디에 커플링될 수 있다. 부가적으로, 복수의 모듈식 마이크로파 소스들은 마이크로파 증폭 모듈들의 어레이를 포함할 수 있다. 실시예에서, 각각의 마이크로파 증폭 모듈은 애플리케이터들의 어레이 내의 애플리케이터들 중 적어도 하나에 커플링될 수 있다.
실시예에 따르면, 유전체 바디는 평면형 또는 비-평면형일 수 있다. 실시예에서, 유전체 바디는 대칭적이거나 또는 비-대칭적일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 유전체 바디는 복수의 리세스들을 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서, 적어도 하나의 애플리케이터가 리세스들 중 적어도 하나의 리세스에 포지셔닝될 수 있다.
추가의 실시예에서, 애플리케이터들은 유전체 공진 캐비티, 유전체 공진 캐비티의 외측 측벽 둘레에 형성된 애플리케이터 하우징, 유전체 공진기의 축방향 중심 아래로, 그리고 유전체 공진 캐비티의 중심에 형성된 채널 내로 연장되는 모노폴을 포함할 수 있다. 실시예들은 또한, 마이크로파 증폭 모듈들을 포함할 수 있으며, 마이크로파 증폭 모듈들은 전치-증폭기, 메인 전력 증폭기, 전치-증폭기 및 메인 전력 증폭기에 전기적으로 커플링된 전력 공급부, 및 서큘레이터를 포함할 수 있다.
위의 요약은 모든 실시예들의 철저한 리스트를 포함하지 않는다. 위에서 요약된 다양한 실시예들의 모든 적합한 조합들뿐만 아니라, 아래의 상세한 설명에서 개시되고 본 출원과 함께 제출된 청구항들에서 구체적으로 지시되는 것들로부터 실시될 수 있는 모든 시스템들 및 방법들이 포함된다는 것이 고려된다. 그러한 조합들은 위의 요약에서 구체적으로 기재되지 않은 특정 장점들을 갖는다.
도 1은 실시예에 따른, 모듈식 마이크로파 플라즈마 소스를 포함하는 플라즈마 프로세싱 툴의 개략도이다.
도 2는 실시예에 따른, 고체 상태 마이크로파 플라즈마 소스(solid state microwave plasma source)의 개략적인 블록도이다.
도 3a는 실시예에 따른, 마이크로파 방사를 프로세싱 챔버에 커플링시키는 데 사용될 수 있는 애플리케이터의 단면도이다.
도 3b는 실시예에 따른, 프로세싱 챔버의 일부인 유전체 시트 상에 포지셔닝된 애플리케이터들의 어레이의 단면도이다.
도 4a는 실시예에 따른, 마이크로파 방사를 프로세싱 챔버에 커플링시키는 데 사용될 수 있는 애플리케이터들의 어레이의 평면도이다.
도 4b는 추가의 실시예에 따른, 마이크로파 방사를 프로세싱 챔버에 커플링시키는 데 사용될 수 있는 애플리케이터들의 어레이의 평면도이다.
도 4c는 실시예에 따른, 플라즈마의 조건들을 검출하기 위한 복수의 센서들 및 애플리케이터들의 어레이의 평면도이다.
도 4d는 실시예에 따른, 다중-구역 프로세싱 툴(multi-zone processing tool)의 하나의 구역에 형성된 애플리케이터들의 어레이의 평면도이다.
도 5a는 실시예에 따른, 대칭적인 유전체 플레이트 위에 장착된 애플리케이터들의 어레이의 사시도이다.
도 5b는 실시예에 따른, 대칭적인 유전체 플레이트 내에 부분적으로 임베딩된 애플리케이터들의 어레이의 절개 사시도이다.
도 5c는 실시예에 따른, 불규칙한 형상의 유전체 플레이트 위에 장착된 애플리케이터들의 어레이의 사시도이다.
도 5d는 실시예에 따른, 비-평면형 유전체 바디 내에 부분적으로 임베딩된 애플리케이터들의 어레이의 단면도이다.
도 5e는 실시예에 따른, 구형 유전체 바디 내에 부분적으로 임베딩된 애플리케이터들의 어레이의 단면도이다.
도 6은 실시예에 따른, 모듈식 마이크로파 방사 소스와 함께 사용될 수 있는 예시적인 컴퓨터 시스템의 블록도를 예시한다.
다양한 실시예들에 따라, 하나 이상의 모듈식 마이크로파 플라즈마 소스들을 포함하는 디바이스들이 설명된다. 다음의 설명에서, 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위해, 다수의 특정 세부사항들이 제시된다. 이러한 특정 세부사항들이 없이도 실시예들이 실시될 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 다른 경우들에서, 실시예들을 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해 잘-알려진 양상들은 상세하게 설명되지 않는다. 게다가, 첨부 도면들에 도시된 다양한 실시예들은 예시적인 표현들이고, 반드시 실척대로 도시된 것은 아니라는 것이 이해되어야 한다.
실시예들은 하나 이상의 마이크로파 모듈들을 포함하는 마이크로파 소스를 포함한다. 실시예에 따르면, 각각의 마이크로파 모듈은 마이크로파 고체 상태 전자기기 부분 및 애플리케이터 부분을 포함한다. 실시예에서, 애플리케이터 부분은 유전체 공진기일 수 있다.
마그네트론 대신 고체 상태 전자기기들을 사용하는 것은 플라즈마 소스의 사이즈 및 복잡성의 상당한 감소를 가능하게 한다. 특히, 고체 상태 컴포넌트들은 위에서 설명된 마그네트론 하드웨어보다 훨씬 더 작다. 부가적으로, 고체 상태 컴포넌트들을 이용하는 분산형 어레인지먼트의 사용은 마이크로파 방사를 프로세싱 챔버에 송신하는 데 필요한 부피가 큰 도파관들의 제거를 가능하게 한다. 대신에, 마이크로파 방사는 동축 케이블링에 의해 송신될 수 있다. 도파관들의 제거는 또한, 형성되는 플라즈마의 사이즈가 도파관들의 사이즈에 의해 제한되지 않는 대면적 마이크로파 소스의 구성을 가능하게 한다. 대신에, 마이크로파 모듈들의 어레이는 임의의 기판의 형상과 매칭되도록 임의적으로 큰(그리고 임의적으로 형상화된) 플라즈마의 형성을 가능하게 하는 주어진 패턴으로 구성될 수 있다. 예컨대, 마이크로파 모듈들의 애플리케이터들은, 임의의 원하는 형상(예컨대, 대칭적인 플레이트들, 불규칙한 플레이트들, 비-평면형 유전체 바디들, 내부 공극(internal void)들을 갖는 유전체 구조들 등)인 유전체 바디들 상에 배열(또는 그 유전체 바디들 내에 부분적으로 임베딩)될 수 있다. 게다가, 애플리케이터들의 단면 형상은, 애플리케이터들의 어레이가 가능한 한 긴밀하게 함께 패킹될(packed) 수 있도록(즉, 밀집 어레이(closed-packed array)) 선택될 수 있다. 실시예들은 또한, 마이크로파 모듈들의 어레이의 애플리케이터들이 불균일한 사이즈들을 갖는 것을 가능하게 할 수 있다. 따라서, 패킹 효율이 추가로 개선될 수 있다.
마이크로파 모듈들의 어레이의 사용은 또한, 각각의 마이크로파 모듈의 전력 세팅들을 독립적으로 변화시킴으로써, 플라즈마 밀도를 국부적으로 변화시키는 능력에 있어서 더 우수한 유연성을 제공한다. 이는, 플라즈마 프로세싱 동안의 균일성 최적화, 이를테면, 웨이퍼 에지 영향들에 대해 이루어지는 조정들, 인입 웨이퍼 불균일성에 대해 이루어지는 조정들, 및 프로세싱 시스템의 설계를 보상하기 위해(예컨대, 일부 프로세싱 챔버들 내의 회전 웨이퍼들의 불균일한 반경방향 속도를 수용하기 위해) 불균일성이 필요한 프로세싱 시스템들에 대해 플라즈마 밀도를 조정하는 능력을 가능하게 한다.
추가의 실시예들은 또한, 하나 이상의 플라즈마 모니터링 센서들을 포함할 수 있다. 그러한 실시예들은, 각각의 애플리케이터에 의해 국부적으로 플라즈마의 밀도(또는 임의의 다른 플라즈마 특성)를 측정하고, 그리고 각각의 마이크로파 모듈에 인가되는 전력을 제어하기 위해 피드백 루프의 일부로서 그 측정을 사용하는 방식을 제공한다. 따라서, 각각의 마이크로파 모듈은 독립적인 피드백을 가질 수 있거나, 또는 어레이의 마이크로파 모듈들의 서브세트는 제어 구역들에서 그룹화될 수 있으며, 여기서, 피드백 루프는 구역 내의 마이크로파 모듈들의 서브세트를 제어한다.
플라즈마의 향상된 튜닝가능성에 부가하여, 개별적인 마이크로파 모듈들의 사용은, 현재 이용가능한 플라즈마 소스들보다 더 큰 전력 밀도를 제공한다. 예컨대, 마이크로파 모듈들은 전형적인 RF 플라즈마 프로세싱 시스템들보다 대략 5배 이상 큰 전력 밀도를 가능하게 할 수 있다. 예컨대, 플라즈마 강화 화학 기상 증착 프로세스로의 전형적인 전력은 대략 3,000 W이고, 300 mm 직경의 웨이퍼의 경우, 대략 4 W/cm2의 전력 밀도를 제공한다. 대조적으로, 실시예들에 따른 마이크로파 모듈들은 대략 24 W/cm2의 전력 밀도를 제공하기 위해, 4 cm 직경의 애플리케이터와 함께 300 W 전력 증폭기를 사용할 수 있다.
이제 도 1을 참조하면, 실시예에 따른, 프로세싱 툴(100)의 단면도가 도시된다. 프로세싱 툴(100)은 플라즈마를 활용하는 임의의 타입의 프로세싱 동작에 적합한 프로세싱 툴일 수 있다. 예컨대, 플라즈마 프로세싱 툴(100)은, 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD; plasma enhanced chemical vapor deposition), 플라즈마 강화 원자 층 증착(PEALD; plasma enhanced atomic layer deposition), 에칭 및 선택적 제거, 및 플라즈마 세정을 위해 사용되는 프로세싱 툴일 수 있다. 본원에서 상세하게 설명되는 실시예들이 플라즈마 프로세싱 툴들에 관한 것이지만, 추가의 실시예들은 마이크로파 방사를 활용하는 임의의 툴을 포함하는 프로세싱 툴(100)을 포함할 수 있다는 것이 인지되어야 한다. 예컨대, 플라즈마의 형성을 필요로 하지 않으면서 마이크로파 방사를 활용하는 프로세싱 툴(100)은 산업용 가열 및/또는 경화 프로세싱 툴들(100)을 포함할 수 있다.
일반적으로, 실시예들은 챔버(178)를 포함하는 프로세싱 툴(100)을 포함한다. 플라즈마 프로세싱을 위해 사용되는 프로세싱 툴들(100)에서, 챔버(178)는 진공 챔버일 수 있다. 진공 챔버는 원하는 진공을 제공하기 위해 챔버로부터 가스들을 제거하기 위한 펌프(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 추가의 실시예들은, 챔버(178) 내에 프로세싱 가스들을 제공하기 위한 하나 이상의 가스 라인들(170) 및 챔버(178)로부터 부산물들을 제거하기 위한 배기 라인들(172)을 포함하는 챔버(178)를 포함할 수 있다. 도시되지 않았지만, 기판(174)에 걸쳐 프로세싱 가스들을 균등하게 분배하기 위한 샤워헤드를 프로세싱 툴이 포함할 수 있다는 것이 인지되어야 한다.
실시예에서, 기판(174)은 척(176) 상에 지지될 수 있다. 예컨대, 척(176)은 임의의 적합한 척, 이를테면, 정전 척일 수 있다. 척은 또한, 프로세싱 동안 기판(174)에 대한 온도 제어를 제공하기 위해 냉각 라인들 및/또는 가열기를 포함할 수 있다. 본원에서 설명되는 마이크로파 모듈들의 모듈식 구성으로 인해, 실시예들은 프로세싱 툴(100)이 임의의 사이즈의 기판(174)을 수용하는 것을 가능하게 한다. 예컨대, 기판(174)은 반도체 웨이퍼(예컨대, 200 mm, 300 mm, 450 mm, 또는 그 초과)일 수 있다. 대안적인 실시예들은 또한, 반도체 웨이퍼들 이외의 기판들(174)을 포함한다. 예컨대, 실시예들은 (예컨대, 디스플레이 기술들을 위한) 유리 기판들을 프로세싱하도록 구성된 프로세싱 툴(100)을 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 프로세싱 툴(100)은 하나 이상의 모듈식 마이크로파 소스들(105)을 포함한다. 모듈식 마이크로파 소스(105)는 고체 상태 마이크로파 증폭 회로망(solid state microwave amplification circuitry)(130) 및 애플리케이터(142)를 포함할 수 있다. 실시예에서, 전압 제어 회로(voltage control circuit)(110)는 원하는 주파수로 마이크로파 방사를 생성하기 위해 전압 제어 발진기(voltage controlled oscillator)(120)에 입력 전압을 제공하며, 그 마이크로파 방사는 각각의 모듈식 마이크로파 소스(105) 내의 고체 상태 마이크로파 증폭 회로망(130)에 송신된다. 마이크로파 증폭 회로망(130)에 의한 프로세싱 후, 마이크로파 방사는 애플리케이터(142)에 송신된다. 실시예에 따르면, 애플리케이터들(142)의 어레이(140)는 챔버(178)에 커플링되며, 그 각각은 플라즈마를 생성하기 위해 마이크로파 방사를 챔버(178) 내의 프로세싱 가스들에 커플링시키기 위한 안테나로서 기능한다.
이제 도 2를 참조하면, 실시예에 따른, 모듈식 마이크로파 소스 내의 전자기기들의 개략적인 블록도가 도시되고 더 상세하게 설명된다. 위에서 설명된 바와 같이, 전압 제어 회로(110)는 전압 제어 발진기(120)에 입력 전압을 제공한다. 실시예들은 대략 1V 내지 10V DC의 입력 전압을 포함할 수 있다. 전압 제어 발진기(120)는 입력 전압에 의해 발진 주파수가 제어되는 전자 발진기이다. 실시예에 따르면, 전압 제어 회로(110)로부터의 입력 전압은 원하는 주파수로 전압 제어 발진기(120)가 발진하게 한다. 실시예에서, 마이크로파 방사는 대략 2.3 GHz 내지 2.6 GHz의 주파수를 가질 수 있다.
실시예에 따르면, 마이크로파 방사는 전압 제어 발진기(120)로부터 마이크로파 증폭 회로망(130)으로 송신된다. 예시된 실시예에서, 마이크로파 증폭 회로망(130)의 단일 인스턴스(instance)가 도시된다. 그러나, 실시예들은 마이크로파 증폭 회로망(130)의 임의의 개수의 인스턴스들을 포함할 수 있다. 구체적으로, 마이크로파 증폭 회로망(130)의 인스턴스들의 개수는 애플리케이터들(142)의 어레이(140)에서 필요한 애플리케이터들(142)의 개수와 동일할 수 있다. 따라서, 각각의 애플리케이터(142)는, 각각의 애플리케이터(142)에 공급되는 전력의 개별적인 제어를 제공하기 위해, 마이크로파 증폭 회로망(130)의 상이한 인스턴스들에 커플링될 수 있다. 실시예에 따르면, 프로세스 툴(100)에서 하나보다 많은 모듈식 마이크로파 소스(105)가 사용되는 경우, 마이크로파 증폭 회로망(130)은 위상 천이기(phase shifter)(232)를 포함할 수 있다. 단일 애플리케이터만이 사용되는 경우, 위상 천이기(232)는 생략될 수 있다. 마이크로파 증폭 회로망(130)은 또한, 구동기/전치-증폭기(234) 및 메인 마이크로파 전력 증폭기(236)를 포함할 수 있으며, 그 구동기/전치-증폭기(234) 및 메인 마이크로파 전력 증폭기(236)는 각각 전력 공급부(239)에 커플링된다. 실시예에 따르면, 마이크로파 증폭 회로망(130)은 펄스 모드로 동작할 수 있다. 예컨대, 마이크로파 증폭 회로망(130)은 1% 내지 99%의 듀티 사이클을 가질 수 있다. 더 특정한 실시예에서, 마이크로파 증폭 회로망(130)은 대략 15% 내지 30%의 듀티 사이클을 가질 수 있다.
실시예에서, 마이크로파 방사는 증폭된 후 애플리케이터(142)에 송신될 수 있다. 그러나, 애플리케이터(142)에 송신된 전력의 일부는, 출력 임피던스의 부정합으로 인해, 다시(back) 반사될 수 있다. 따라서, 일부 실시예들은 또한, 반사된 전력의 레벨이 전압 제어 회로(110)로 피드백되는 것을 가능하게 하는 피드백 라인(286)을 포함한다. 반사된 전력의 레벨(V피드백)은, 전력 증폭기(236)와 애플리케이터(142) 사이에 서큘레이터(238)를 사용함으로써, 피드백 라인(286)으로 지향될 수 있다. 서큘레이터(238)는 반사된 전력을 의사 부하(dummy load)(282) 및 접지(284)로 지향시키며, 반사된 전력의 레벨(V피드백)은 의사 부하(282) 전에 판독된다. 실시예에서, 반사된 전력의 레벨(V피드백)은 전압 제어 발진기(120)에 전송되는 출력 전압을 조정하기 위해 전압 제어 회로(110)에 의해 사용될 수 있으며, 그 전압 제어 발진기(120)는 차례로, 마이크로파 증폭 회로망(130)에 송신되는 마이크로파 방사의 출력 주파수를 변화시킨다. 그러한 피드백 루프의 존재는, 실시예들이 전압 제어 발진기(120)의 입력 전압의 연속적인 제어를 제공하는 것을 가능하게 하고, 반사된 전력의 레벨(V피드백)의 감소들을 가능하게 한다. 실시예에서, 전압 제어 발진기(120)의 피드백 제어는 반사된 전력의 레벨이 순방향 전력의 대략 5% 미만이 되는 것을 가능하게 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 전압 제어 발진기(120)의 피드백 제어는 반사된 전력의 레벨이 순방향 전력의 대략 2% 미만이 되는 것을 가능하게 할 수 있다. 따라서, 실시예들은 순방향 전력의 증가된 퍼센티지가 프로세싱 챔버(178) 내에 커플링되는 것을 가능하게 하고, 그리고 플라즈마에 커플링되는 유효 전력 밀도를 증가시킨다. 게다가, 피드백 라인(286)을 사용하는 임피던스 튜닝은, 전형적인 슬롯-플레이트 안테나들에서의 임피던스 튜닝보다 우수하다. 슬롯-플레이트 안테나들에서, 임피던스 튜닝은 애플리케이터에 형성된 2개의 유전체 슬러그들을 이동시키는 것을 수반한다. 이는 애플리케이터 내의 2개의 별개의 컴포넌트들의 기계적인 모션을 수반하며, 이는 애플리케이터의 복잡성을 증가시킨다. 게다가, 기계적인 모션은 전압 제어 발진기(120)에 의해 제공될 수 있는 주파수의 변화만큼 정밀하지 않을 수 있다.
이제 도 3a를 참조하면, 실시예에 따른, 애플리케이터(142)의 절개도가 도시된다. 실시예에서, 마이크로파 방사는 동축 케이블(351)에 의해 애플리케이터(142)에 송신되며, 그 동축 케이블(351)은 애플리케이터(142)를 통해 축방향으로 연장되는 모노폴(monopole)(357)에 커플링된다. 모노폴(357)은 또한, 유전체 공진 캐비티(353)의 중심에 형성된 채널(358) 내로 연장될 수 있다. 유전체 공진 캐비티(353)는 유전체 재료, 이를테면, 석영, 알루미늄 옥사이드, 티타늄 옥사이드 등일 수 있다. 추가의 실시예들은 또한, 재료를 포함하지 않는 공진 캐비티(353)를 포함할 수 있다(즉, 유전체 공진 캐비티(353)는 공기 또는 진공일 수 있음). 실시예에 따르면, 유전체 공진기는, 유전체 공진기가 마이크로파 방사의 공진을 지원하도록 치수화된다. 일반적으로, 유전체 공진 캐비티(353)의 사이즈는 마이크로파 방사의 주파수, 및 유전체 공진 캐비티(353)를 형성하는 데 사용된 재료의 유전 상수에 종속된다. 예컨대, 더 높은 유전 상수들을 갖는 재료들은 더 작은 공진 캐비티들(353)이 형성되는 것을 가능하게 할 것이다. 유전체 공진 캐비티(353)가 원형 단면을 포함하는 실시예에서, 유전체 공진 캐비티(353)의 직경은 대략 1 cm 내지 15 cm일 수 있다. 실시예에서, 모노폴(357)에 수직인 평면을 따르는 유전체 공진 캐비티(353)의 단면은, 유전체 공진 캐비티(353)가 공진을 지원하도록 치수화되는 한, 임의의 형상일 수 있다. 예시된 실시예에서, 모노폴(357)에 수직인 평면을 따르는 단면이 원형이지만, 다른 형상들, 이를테면, 다각형들(예컨대, 삼각형들, 직사각형들 등), 대칭적인 다각형들(예컨대, 정사각형들, 오각형들, 육각형들 등), 타원형들 등이 또한 사용될 수 있다.
실시예에서, 유전체 공진 캐비티(353)의 단면은 모노폴(357)에 수직인 모든 평면들에서 동일하지는 않을 수 있다. 예컨대, 애플리케이터 하우징(355)의 개방 단부 근처의 최하부 연장부의 단면은 채널(358) 근처의 유전체 공진 캐비티의 단면보다 더 넓다. 상이한 치수들의 단면들을 갖는 것에 부가하여, 유전체 공진 캐비티(353)는 상이한 형상들을 갖는 단면들을 가질 수 있다. 예컨대, 채널(358) 근처의 유전체 공진 캐비티(353)의 부분은 원형 형상 단면을 가질 수 있는 반면에, 애플리케이터 하우징(355)의 개방 단부 근처의 유전체 공진 캐비티(353)의 부분은 대칭적인 다각형 형상(예컨대, 오각형, 육각형 등)일 수 있다. 그러나, 실시예들은 또한, 모노폴(357)에 수직인 모든 평면들에서 균일한 단면을 갖는 유전체 공진 캐비티(353)를 포함할 수 있다는 것이 인지되어야 한다.
실시예에 따르면, 애플리케이터(142)는 또한, 임피던스 튜닝 백쇼트(impedance tuning backshort)(356)를 포함할 수 있다. 백쇼트(356)는 애플리케이터 하우징(355)의 외측 표면 위에서 슬라이딩되는 변위가능 인클로저일 수 있다. 임피던스에 대한 조정들이 이루어질 필요가 있는 경우, 유전체 공진 캐비티(353)의 최상부 표면과 백쇼트(356)의 표면 사이의 거리(D)를 변화시키기 위해, 액추에이터(도시되지 않음)가 애플리케이터 하우징(355)의 외측 표면을 따라 백쇼트(356)를 슬라이딩시킬 수 있다. 따라서, 실시예들은 시스템에서 임피던스를 조정하기 위한 하나보다 많은 방식을 제공한다. 실시예에 따르면, 임피던스 부정합들을 고려하기 위해, 위에서 설명된 피드백 프로세스와 함께 임피던스 튜닝 백쇼트(356)가 사용될 수 있다. 대안적으로, 피드백 프로세스 또는 임피던스 튜닝 백쇼트(356)는 임피던스 부정합들을 조정하기 위해 자체적으로 사용될 수 있다.
실시예에 따르면, 애플리케이터(142)는 프로세싱 챔버(178) 내로 마이크로파 전자기장을 직접적으로 커플링시키는 유전체 안테나로서 기능한다. 유전체 공진 캐비티(353)에 진입하는 모노폴(357)의 특정한 축방향 어레인지먼트는 TM01δ 모드 여기를 생성할 수 있다. 그러나, 상이한 애플리케이터 어레인지먼트들을 이용하여 상이한 모드들의 여기가 가능할 수 있다. 예컨대, 도 3a에서 축방향 어레인지먼트가 예시되지만, 모노폴(357)이 다른 배향들로부터 유전체 공진 캐비티(353)에 진입할 수 있다는 것이 인지되어야 한다. 하나의 그러한 실시예에서, 모노폴(357)은 측방향으로 (즉, 유전체 공진 캐비티(353)의 측벽을 통해) 유전체 공진 캐비티(353)에 진입할 수 있다.
이제 도 3b를 참조하면, 실시예에 따른, 챔버(178)에 커플링된 애플리케이터들(142)의 어레이(140)를 갖는 프로세싱 툴(100)의 일부의 예시가 도시된다. 예시된 실시예에서, 유전체 플레이트(350) 근처에 포지셔닝됨으로써, 애플리케이터들(142)로부터의 마이크로파 방사가 챔버(178) 내로 커플링된다. 유전체 플레이트(350)에 대한 애플리케이터들(142)의 근접성은, 유전체 공진 캐비티(353)(도3b에 도시되지 않음)에서 공진하는 마이크로파 방사가 유전체 플레이트(350)와 커플링되는 것을 가능하게 하고, 그런 다음, 그 마이크로파 방사는 챔버 내의 프로세싱 가스들과 커플링되어 플라즈마를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 유전체 공진 캐비티(353)는 유전체 플레이트(350)와 직접적으로 접촉할 수 있다. 추가의 실시예에서, 유전체 공진 캐비티(353)는, 마이크로파 방사가 여전히 유전체 플레이트(350)에 전달될 수 있는 한, 유전체 플레이트(350)의 표면으로부터 이격될 수 있다.
실시예에 따르면, 애플리케이터들(142)의 어레이(140)는, 챔버(178)로부터 유전체 플레이트(350)를 제거할 필요 없이, (예컨대, 유지보수를 위해, 상이한 치수들을 갖는 기판을 수용하기 위하여 애플리케이터들의 어레이를 재배열하기 위해, 또는 임의의 다른 이유로) 유전체 플레이트(350)로부터 제거가능할 수 있다. 따라서, 애플리케이터들(142)은 챔버(178) 내의 진공을 릴리즈(release)할 필요 없이 프로세싱 툴(100)로부터 제거될 수 있다. 추가의 실시예에 따르면, 유전체 플레이트(350)는 또한, 가스 주입 플레이트 또는 샤워헤드로서 기능할 수 있다.
위에서 언급된 바와 같이, 애플리케이터들(140)의 어레이는, 이들이 임의적으로 형상화된 기판(174)의 커버리지를 제공하도록 배열될 수 있다. 도 4a는 원형 기판(174)과 매칭되는 패턴으로 배열된 애플리케이터들(142)의 어레이(140)의 평면도 예시이다. 기판(174)의 형상과 대략적으로 매칭되는 패턴으로 복수의 애플리케이터들(142)을 형성함으로써, 플라즈마는 기판(174)의 전체 표면에 걸쳐 튜닝가능하게 된다. 예컨대, 애플리케이터들(142) 각각은, 기판(174)의 전체 표면에 걸쳐 균일한 플라즈마 밀도를 갖는 플라즈마가 형성되도록 제어될 수 있다. 대안적으로, 애플리케이터들(142) 중 하나 이상은 기판(174)의 표면에 걸쳐 가변적인 플라즈마 밀도들을 제공하도록 독립적으로 제어될 수 있다. 따라서, 기판 상에 존재하는 인입 불균일성이 보정될 수 있다. 예컨대, 기판(174)의 외측 둘레 근처의 애플리케이터들(142)은 기판(174)의 중심 근처의 애플리케이터들과 상이한 전력 밀도를 갖도록 제어될 수 있다.
도 4a에서, 어레이(140) 내의 애플리케이터들(142)은 기판(174)의 중심으로부터 연장되는 일련의 동심 링들로 함께 패킹된다. 그러나, 실시예들은 그러한 구성들로 제한되지 않으며, 프로세싱 툴(100)의 필요성들에 따라 임의의 적합한 간격 및/또는 패턴이 사용될 수 있다. 게다가, 위에서 설명된 바와 같이, 실시예들은 임의의 대칭적인 단면을 갖는 애플리케이터들(142)을 가능하게 한다. 따라서, 애플리케이터에 대해 선택되는 단면 형상은 향상된 패킹 효율을 제공하도록 선택될 수 있다.
이제 도 4b를 참조하면, 실시예에 따른, 비-원형 단면을 갖는 애플리케이터들(142)의 어레이(140)의 평면도가 도시된다. 예시된 실시예는 육각형 단면들을 갖는 애플리케이터들(142)을 포함한다. 그러한 애플리케이터의 사용은 개선된 패킹 효율을 가능하게 할 수 있는데, 왜냐하면 각각의 애플리케이터(142)의 둘레가 이웃 애플리케이터들(142)과 거의 완벽하게 메이팅(mate)될 수 있기 때문이다. 따라서, 애플리케이터들(142) 각각 사이의 간격이 최소화될 수 있기 때문에, 플라즈마의 균일성이 훨씬 더 향상될 수 있다. 도 4b가 측벽 표면들을 공유하는 이웃하는 애플리케이터들(142)을 예시하지만, 실시예들은 또한, 이웃하는 애플리케이터들(142) 사이에 간격을 포함하는 비-원형의 대칭적으로 형상화된 애플리케이터들을 포함할 수 있다는 것이 인지되어야 한다.
이제 도 4c를 참조하면, 실시예에 따른, 애플리케이터들(142)의 어레이(140)의 추가의 평면도 예시가 도시된다. 도 4c의 어레이(140)는, 복수의 센서들(490)이 또한 포함되는 것을 제외하고, 도 4a와 관련하여 위에서 설명된 어레이(140)와 실질적으로 유사하다. 복수의 센서들은 모듈식 마이크로파 소스들(105) 각각의 추가의 피드백 제어를 제공하는 데 사용될 수 있는 개선된 프로세스 모니터링 능력들을 제공한다. 실시예에서, 센서들(490)은 하나 이상의 상이한 센서 타입들(490), 이를테면, 플라즈마 밀도 센서들, 플라즈마 방출 센서들 등을 포함할 수 있다. 기판(174)의 표면에 걸쳐 센서들을 포지셔닝하는 것은 프로세싱 챔버(100)의 주어진 위치들에서의 플라즈마 특성들이 모니터링되는 것을 가능하게 한다.
실시예에 따르면, 모든 각각의 애플리케이터(142)가 상이한 센서(490)와 페어링될(paired) 수 있다. 그러한 실시예들에서, 각각의 센서(490)로부터의 출력은, 센서(490)가 페어링되어 있는 개개의 애플리케이터(142)에 대한 피드백 제어를 제공하는 데 사용될 수 있다. 추가의 실시예들은 복수의 애플리케이터들(142)과 각각의 센서(490)를 페어링하는 것을 포함할 수 있다. 예컨대, 각각의 센서(490)는, 센서(490)가 근처에 로케이팅된 다수의 애플리케이터들(142)에 대한 피드백 제어를 제공할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 복수의 센서들(490)로부터의 피드백은 다중-입력 다중-출력(MIMO) 제어 시스템의 부분으로서 사용될 수 있다. 그러한 실시예에서, 각각의 애플리케이터(142)는 다수의 센서들(490)로부터의 피드백에 기반하여 조정될 수 있다. 예컨대, 제1 애플리케이터(142)에 바로 이웃하는 제1 센서(490)는 제1 애플리케이터(142)에 제어 노력을 제공하도록 가중될(weighted) 수 있으며, 그 제어 노력은, 제1 애플리케이터(142)로부터 제1 센서(490)보다 더 멀리 로케이팅된 제2 센서(490)에 의해 제1 애플리케이터(142)에 발휘되는 제어 노력보다 더 크다.
이제 도 4d를 참조하면, 실시예에 따른, 다중-구역 프로세싱 툴(100)에 포지셔닝된 애플리케이터들(142)의 어레이(140)의 추가의 평면도 예시가 도시된다. 실시예에서, 다중-구역 프로세싱 툴(100)은 임의의 개수의 구역들을 포함할 수 있다. 예컨대, 예시된 실시예는 구역들(4751 - 475n)을 포함한다. 각각의 구역(475)은, 상이한 구역들(475)을 거쳐 회전되는 기판들(174) 상에서 상이한 프로세싱 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다. 예시된 바와 같이, 단일 어레이(140)가 구역(475n)에 포지셔닝된다. 그러나, 실시예들은 디바이스의 필요성들에 따라, 상이한 구역들(475) 중 하나 이상에 애플리케이터들(142)의 어레이(140)를 갖는 다중-구역 프로세싱 툴들(100)을 포함할 수 있다. 실시예들에 의해 제공되는 플라즈마의 공간적으로 튜닝가능한 밀도는, 회전 기판들(174)이 상이한 구역들(475)을 통과할 때 회전 기판들(174)의 불균일한 반경방향 속도의 수용을 가능하게 한다.
이제 도 5a-도 5e를 참조하면, 다양한 형상들의 플라즈마를 제공하기 위해 애플리케이터들의 어레이(140)가 어떻게 배열될 수 있는지의 유연한 성질을 예시하는 상이한 실시예들이 도시된다. 아래에서 더 상세하게 설명될 바와 같이, 실시예들은, 마이크로파 모듈들의 애플리케이터들(142)이, 임의의 원하는 형상(예컨대, 대칭적인 플레이트들, 불규칙한 플레이트들, 비-평면형 유전체 바디들, 내부 공극들을 갖는 유전체 구조들 등)인 유전체 바디들 상에 배열(또는 그 유전체 바디들 내에 부분적으로 임베딩)되는 것을 가능하게 한다. 따라서, 실시예들은, 임의의 원하는 형상일 수 있고, 그리고 위에서 설명된 현재 이용가능한 프로세싱 툴들에서 사용되는 것들과 같은 도파관들의 제약되는 치수들로 제한되지 않는 플라즈마들이 생성되는 것을 가능하게 한다.
이제 도 5a를 참조하면, 실시예에 따른, 대칭적인 유전체 플레이트(550) 위에 포지셔닝된 애플리케이터들(142)의 어레이(140)의 사시도가 도시된다. 예시된 실시예에서, 유전체 플레이트(550)는 실질적으로 웨지 형상이고, 라인 1-1'을 중심으로 대칭적이다. 실시예에 따르면, 유전체 플레이트(550)는 도 3b와 관련하여 위에서 설명된 유전체 플레이트(350)와 실질적으로 동일하게 기능할 수 있다. 따라서, 유전체 공진 캐비티(도 5a에 도시되지 않음)에서 공진하는 마이크로파 방사는 유전체 플레이트(550)와 커플링되고, 그런 다음, 그 마이크로파 방사는 챔버 내의 프로세싱 가스들과 커플링되어 플라즈마를 생성할 수 있다. 유전체 플레이트(550)는 마이크로파 방사를 확산시키는 역할을 하며, 마이크로파 방사가 복수의 별개의 애플리케이터들(142)로부터 비롯된다고 할지라도, 일반적으로는 결과적인 플라즈마의 형상이 유전체 플레이트(550)의 형상과 실질적으로 매칭되는 것을 가능하게 한다.
그러나, 어레이(140) 내의 애플리케이터들(142) 각각이 개별적으로 제어가능할 수 있거나 또는 그룹들로 제어될 수 있기 때문에, 결과적인 플라즈마의 형상은 유전체 플레이트(550)의 형상에 의해 제한되지 않는다는 것이 인지되어야 한다. 따라서, 실시예들은, 원하는 플라즈마 형상을 달성하기 위해 그리고/또는 플라즈마의 균일성을 증가시키기 위해, 국부적으로 그리고 독립적으로 인접 소스들의 보강 간섭(constructive interference) 및 상쇄 간섭(destructive interference)을 허용할 수 있다. 예컨대, 이웃하는 애플리케이터들(142)을 위한 마이크로파 소스들은 원하는 플라즈마 형상을 생성하기 위해 소정의 위상 차이들로 서로 위상 고정될 수 있다. 특정 실시예에서, 2개의 인접한 애플리케이터들(142)은, 180도 위상차로 위상 고정된 자신들의 마이크로파 소스들을 가질 수 있다. 이는, 애플리케이터들 사이의 2개의 마이크로파 소스들의 상쇄 간섭을 초래하여, 그 위치에서 더 약한 플라즈마 밀도를 초래할 것이다. 유사하게, 보강 간섭은 원하는 위치에서 더 강한 플라즈마 밀도를 생성하는 데 사용될 수 있다.
부가적으로, 애플리케이터들(142) 각각(또는 애플리케이터들(142)의 그룹들)에 대한 시간 기간 동안 주파수, 진폭, 위상 각, 및 듀티 사이클을 제어하는 것은 온-웨이퍼 결과(on-wafer result)의 균일성을 개선하기 위해 사용될 수 있다. 애플리케이터들(142) 각각에 대한 이러한 파라미터들 중 임의의 또는 모든 파라미터들의 개별화된 제어는, 애플리케이터들(142)의 상호작용들로 인한 "핫 스팟들"이 최소화되거나 또는 완전히 회피되는 것을 가능하게 한다. 실시예에서, 개별 애플리케이터들(142)에 대한 전력 소스들의 주파수 및 진폭을 변화시키는 것은 개선된 균일성을 초래하는데, 왜냐하면, 핫 스팟들이 감소되고 그리고/또는 시간-평균되기 때문이다. 실시예에서, 각각의 모듈에 대한 펄스 전력의 타이밍은, 예컨대 펄스 전력의 타이밍이, 어떤 이웃하는 애플리케이터들(142)도 둘 모두가 동시에 온(on) 되지 않게 하는, 최근접 이웃들을 가짐으로써, 상호작용들을 최소화하도록 변화된다.
실시예에서, 애플리케이터들(142)을 프로세싱 환경에 가능한 한 가까이 위치시키기 위해, 유전체 플레이트(550)의 두께는 최소화된다. 예컨대, 유전체 플레이트(550)의 두께는 대략 30 mm 미만일 수 있다. 일부 실시예들에서, 유전체 플레이트(550)의 두께는 5 mm 내지 15 mm 두께일 수 있다. 그러나, 유전체 플레이트(550)의 두께를 감소시키는 것은 유전체 플레이트(550)의 구조적 무결성을 감소시킬 수 있다는 것이 인지되어야 한다. 프로세싱 챔버 내의 조건들에 따라, 유전체 플레이트(550)의 두께를 감소시키는 것은, 프로세싱 챔버 외부의 압력이 유전체 플레이트(550)를 균열시키거나 또는 다른 방식으로 손상시키는 것을 초래할 수 있다.
따라서, 실시예들은 또한, 애플리케이터들이 위치될 수 있는 리세스들을 포함하는 유전체 플레이트를 포함할 수 있다. 그러한 실시예에 따른 유전체 플레이트가 도 5b에 예시된다. 예시된 실시예에서, 6개의 리세스들(552)이 유전체 플레이트(550)에 형성된다. 그러나, 임의의 개수의 리세스들(552)이 포함될 수 있다는 것이 인지되어야 한다. 예시적인 목적들로, 애플리케이터(142) 없이 리세스(552)가 어떻게 보일 수 있는지의 예시적인 예시를 도시하기 위해, 리세스들(552) 중 2개는 비어 있다(즉, 리세스(552)에 어떤 애플리케이터(142)도 위치되어 있지 않음). 부가적으로, 일부 실시예들에서, 애플리케이터들(142)은 리세스(552)에 놓일 수 있지만, 유전체 플레이트(550)에 영구적으로 부착되지는 않는다는 것이 인지되어야 한다. 따라서, 애플리케이터들(142)은 필요에 따라 제거될 수 있다.
리세스들(552)은, 유전체 재료의 더 얇은 부분에 의해 애플리케이터들(142)이 챔버의 프로세싱 영역으로부터 분리되는 것을 가능하게 한다. 따라서, 프로세싱 챔버 내로의 마이크로파 방사의 전달은, 유전체 플레이트(550)의 구조적 무결성을 크게 감소시키지 않으면서, 더 효율적일 수 있다. 예컨대, 리세스들(552)이 있는 실시예들에서, 애플리케이터들(142)은 15 mm 미만의 두께를 갖는 유전체 재료에 의해 챔버의 프로세싱 영역으로부터 분리될 수 있다. 일부 실시예들에서, 리세스(552)의 최하부에서의 유전체 재료의 두께는 대략 5 mm 이하일 수 있다.
리세스들(552)을 예시하는 것에 부가하여, 도 5b는 또한, 실시예들이 또한, 모두 동일한 사이즈는 아닌 애플리케이터들(142)을 포함할 수 있다는 것을 예시한다. 예컨대, 비어 있는 리세스들(552)(즉, 2개의 최좌측 리세스들(552))은 다른 리세스들(552)보다 더 작다. 따라서, 이러한 리세스들에 피팅되도록 설계된 애플리케이터들(142)은 다른 애플리케이터들(142)보다 더 작은 직경 단면을 가질 수 있다. 애플리케이터들(142)의 사이즈는, 애플리케이터들(142)의 유전체 재료를 변화시킴으로써 공진을 변화시키지 않으면서 변경될 수 있다. 예컨대, 각각의 애플리케이터(142)의 공진기의 유전 상수는, 각각의 애플리케이터(142)가 동일한 공진을 갖도록, 선택될 수 있다. 애플리케이터들(142)의 사이즈를 수정하는 능력은 유전체 플레이트(550)에 걸쳐 증가된 패킹 효율을 가능하게 한다. 예컨대, 도 5b에 예시된 웨지 형상 유전체 플레이트(550)에서, 애플리케이터들(142)이 유전체 플레이트(550)의 표면 영역의 더 큰 부분 위에 포지셔닝되는 것을 보장하기 위해, 더 작은 애플리케이터들(142)이 웨지의 더 좁은 부분을 따라 포지셔닝될 수 있다.
위에서 주목된 바와 같이, 애플리케이터들(142)의 어레이(140)의 모듈식 설계 및 튜닝가능성은, 임의의 원하는 형상의 플라즈마의 형성을 가능하게 한다. 그러한 실시예의 일반적인 예가 도 5c에 도시된 사시도에서 예시된다. 예시된 바와 같이, 도 5c의 유전체 플레이트(550)는 임의적인 형상이고, 복수의 애플리케이터들(142)이 유전체 플레이트(550)의 표면 위에 위치된다. 다른 실시예들에서, 유전체 플레이트(550)는 임의의 형상일 수 있다(예컨대, 다각형, 원형, 타원형, 형상은 직선 에지들 또는 곡선 에지들 등을 포함할 수 있음). 그러한 실시예들에서, 애플리케이터들(142)은 플라즈마의 원하는 형상을 제공하기 위해 표면에 걸쳐 분포될 수 있다. 예컨대, 애플리케이터들(142)은 각각 균일한 형상일 수 있거나, 애플리케이터들(142)은 다수의 상이한 형상들을 포함할 수 있거나, 상이한 기하학적 구조들을 갖는 또는 플라즈마의 원하는 형상을 제공하는 데 필요한 임의의 다른 구성을 갖는 애플리케이터들(142)이 있을 수 있다. 게다가, 도 5c에 예시된 애플리케이터들(142)이 유전체 플레이트(550)의 최상부 표면 상에 놓이는 것으로 도시되지만, 애플리케이터들(142)은 또한, 위에서 설명된 도 5b와 유사하게, 유전체 플레이트(550)에 형성된 리세스들에 위치될 수 있다는 것이 인지되어야 한다.
또 다른 실시예에서, 애플리케이터들의 어레이는 비-평면형 구성으로 배열될 수 있다. 그러한 실시예는 도 5d에 도시된 단면도에 예시된다. 도 5d에 도시된 바와 같이, 애플리케이터들(142)의 어레이(140)는 비-평면형 유전체 바디(550)에 형성된 리세스(552)에 세팅된다. 예시된 실시예에서, 비-평면형 유전체 바디(550)는 X-Z 평면에 도시된다. 실시예에서, 비-평면형 유전체 바디(550)는, 애플리케이터들(142)이 불균일한 Z-높이에 포지셔닝되는 것을 가능하게 하는 임의의 형상일 수 있다. 예컨대, 비-평면형 유전체 바디(550)는 아치 형상이거나, 돔 형상이거나, 피라미드 형상이거나, 구 형상이거나, 또는 임의의 다른 원하는 형상일 수 있다. 따라서, 실시예들은 프로세싱 챔버 내에서의 실질적으로 비-평면형 플라즈마의 형성을 가능하게 한다. 그러한 실시예는, 반드시 평면형이 아닌 오브젝트들(예컨대, 기판들, 이를테면, 웨이퍼들, 플레이트들 등 이외의 오브젝트들) 또는 비-평면형 그룹으로 배열된 오브젝트들의 집합들을 프로세싱하기 위해 플라즈마 프로세스가 필요한 경우에 유리할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 비-평면형 유전체 바디(550)는 원형인 단면을 가질 수 있다. 그러한 실시예는 도 5e에 도시된 단면도에 도시된다. 도시된 바와 같이, 비-평면형 유전체 바디(550)는 X-Z 평면에 링을 형성한다. 일부 실시예들에서, 비-평면형 유전체 바디(550)는 Y 평면에서 연장되어 실린더를 형성할 수 있다. 추가의 실시예에서, 비-평면형 유전체 바디는 삼각형인 단면을 가질 수 있다. 추가의 실시예에서, 비-평면형 유전체 바디는 정사각형인 단면을 가질 수 있다. 추가의 실시예에서, 비-평면형 유전체 바디는 직사각형인 단면을 가질 수 있다. 추가의 실시예에서, 비-평면형 유전체 바디는, 경계가 요르단 곡선(Jordan curve)(즉, 평면에서 자기(self)-교차하지 않는 연속적인 루프)인 단면을 가질 수 있다. 추가의 실시예들에서, 비-평면형 유전체 바디(550)는 구(sphere)를 형성할 수 있다(즉, 비-평면형 유전체 바디는 내부 공극을 갖는 유전체 바디일 수 있음). 비-평면형 유전체 바디(550)가, 내부 공극을 갖는 3차원 형상인 실시예들에서, 비-평면형 유전체 바디(550)는 형상을 형성하기 위해 함께 커플링되는 2개 이상의 유전체 바디들로 구성될 수 있다. 그러한 실시예들은, 3차원 오브젝트의 모든 표면들을 프로세싱하기 위해 플라즈마 프로세스가 필요할 때 유리할 수 있다.
이제 도 6을 참조하면, 실시예에 따라 프로세싱 툴(100)의 예시적인 컴퓨터 시스템(660)의 블록도가 예시된다. 실시예에서, 컴퓨터 시스템(660)은 프로세싱 툴(100)에 커플링되고 프로세싱 툴(100) 내에서의 프로세싱을 제어한다. 컴퓨터 시스템(660)은 로컬 영역 네트워크(LAN; Local Area Network), 인트라넷, 엑스트라넷, 또는 인터넷에서 다른 머신들에 연결(예컨대, 네트워킹)될 수 있다. 컴퓨터 시스템(660)은 클라이언트-서버 네트워크 환경에서 서버 또는 클라이언트 머신으로서 동작할 수 있거나, 또는 피어-투-피어(또는 분산) 네트워크 환경에서 피어 머신으로서 동작할 수 있다. 컴퓨터 시스템(660)은 개인용 컴퓨터(PC; personal computer), 태블릿 PC, 셋-톱 박스(STB; set-top box), 개인 휴대 정보 단말(PDA; Personal Digital Assistant), 셀룰러 전화, 웹 기기, 서버, 네트워크 라우터, 스위치 또는 브리지, 또는 임의의 머신일 수 있으며, 임의의 머신은 그 머신에 의해 행해질 액션들을 특정하는 명령들의 세트를 (순차적으로 또는 다른 방식으로) 실행할 수 있다. 게다가, 단일 머신만이 컴퓨터 시스템(660)에 대해 예시되지만, "머신"이라는 용어는 또한, 본원에서 설명되는 방법론들 중 임의의 하나 이상을 수행하도록 명령들의 세트(또는 다수의 세트들)를 개별적으로 또는 공동으로 실행하는 머신들(예컨대, 컴퓨터들)의 임의의 집합을 포함하는 것으로 고려될 것이다.
컴퓨터 시스템(660)은, 실시예들에 따라 프로세스를 수행하도록 컴퓨터 시스템(660)(또는 다른 전자 디바이스들)을 프로그래밍하는 데 사용될 수 있는 명령들이 저장된 비-일시적 머신-판독가능 매체를 갖는 컴퓨터 프로그램 제품 또는 소프트웨어(622)를 포함할 수 있다. 머신-판독가능 매체는 머신(예컨대, 컴퓨터)에 의해 판독가능한 형태의 정보를 저장 또는 송신하기 위한 임의의 메커니즘을 포함한다. 예컨대, 머신-판독가능(예컨대, 컴퓨터-판독가능) 매체는, 머신(예컨대, 컴퓨터) 판독가능 저장 매체(예컨대, 판독 전용 메모리(read only memory)("ROM"), 랜덤 액세스 메모리(random access memory)("RAM"), 자기 디스크 저장 매체들, 광학 저장 매체들, 플래시 메모리 디바이스들 등), 머신(예컨대, 컴퓨터) 판독가능 송신 매체(전기, 광학, 음향, 또는 다른 형태의 전파 신호들(예컨대, 적외선 신호들, 디지털 신호들 등)) 등을 포함한다.
실시예에서, 컴퓨터 시스템(660)은, 시스템 프로세서(602), 메인 메모리(604)(예컨대, 판독-전용 메모리(ROM), 플래시 메모리, 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM; dynamic random access memory), 이를테면, 동기식 DRAM(SDRAM; synchronous DRAM) 또는 램버스 DRAM(RDRAM; Rambus DRAM) 등), 정적 메모리(606)(예컨대, 플래시 메모리, 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM; static random access memory) 등), 또는 이차 메모리(618)(예컨대, 데이터 저장 디바이스)를 포함하며, 이들은 버스(630)를 통해 서로 통신한다.
시스템 프로세서(602)는 하나 이상의 범용 프로세싱 디바이스들, 이를테면, 마이크로시스템 프로세서, 중앙 프로세싱 유닛 등을 표현한다. 더 구체적으로, 시스템 프로세서는 CISC(complex instruction set computing) 마이크로시스템 프로세서, RISC(reduced instruction set computing) 마이크로시스템 프로세서, VLIW(very long instruction word) 마이크로시스템 프로세서, 다른 명령 세트들을 구현하는 시스템 프로세서, 또는 명령 세트들의 조합을 구현하는 시스템 프로세서들일 수 있다. 시스템 프로세서(602)는 또한, 하나 이상의 특수-목적 프로세싱 디바이스들, 이를테면, 주문형 집적 회로(ASIC; application specific integrated circuit), 필드 프로그램가능 게이트 어레이(FPGA; field programmable gate array), 디지털 신호 시스템 프로세서(DSP; digital signal system processor), 네트워크 시스템 프로세서 등일 수 있다. 시스템 프로세서(602)는 본원에서 설명되는 동작들을 수행하기 위한 프로세싱 로직(626)을 실행하도록 구성된다.
컴퓨터 시스템(660)은 다른 디바이스들 또는 머신들과 통신하기 위한 시스템 네트워크 인터페이스 디바이스(608)를 더 포함할 수 있다. 컴퓨터 시스템(660)은 또한, 비디오 디스플레이 유닛(610)(예컨대, 액정 디스플레이(LCD; liquid crystal display), 발광 다이오드 디스플레이(LED; light emitting diode display), 또는 음극 선관(CRT; cathode ray tube)), 알파뉴메릭 입력 디바이스(612)(예컨대, 키보드), 커서 제어 디바이스(614)(예컨대, 마우스), 및 신호 생성 디바이스(616)(예컨대, 스피커)를 포함할 수 있다.
이차 메모리(618)는 머신-액세스가능 저장 매체(631)(또는 더 구체적으로는 컴퓨터-판독가능 저장 매체)를 포함할 수 있고, 그 머신-액세스가능 저장 매체 상에, 본원에서 설명되는 방법론들 또는 기능들 중 임의의 하나 이상을 구현하는 명령들의 하나 이상의 세트들(예컨대, 소프트웨어(622))이 저장된다. 소프트웨어(622)는 또한, 컴퓨터 시스템(660)에 의한 소프트웨어(622)의 실행 동안에 시스템 프로세서(602) 내에 그리고/또는 메인 메모리(604) 내에 완전히 또는 적어도 부분적으로 상주할 수 있고, 메인 메모리(604) 및 시스템 프로세서(602)는 또한, 머신-판독가능 저장 매체들을 구성한다. 소프트웨어(622)는 추가로, 시스템 네트워크 인터페이스 디바이스(608)를 통해 네트워크(620)를 거쳐 송신 또는 수신될 수 있다.
머신-액세스가능 저장 매체(631)가 예시적인 실시예에서 단일 매체인 것으로 도시되지만, "머신-판독가능 저장 매체"라는 용어는 명령들의 하나 이상의 세트들을 저장하는 단일 매체 또는 다수의 매체들(예컨대, 중앙집중형 또는 분산형 데이터베이스 및/또는 연관된 캐시들 및 서버들)을 포함하는 것으로 고려되어야 한다. "머신-판독가능 저장 매체"라는 용어는 또한, 머신에 의한 실행을 위해 명령들의 세트를 저장 또는 인코딩할 수 있고, 머신으로 하여금 방법론들 중 임의의 하나 이상을 수행하게 하는 임의의 매체를 포함하는 것으로 고려될 것이다. 따라서, "머신-판독가능 저장 매체"라는 용어는 고체-상태 메모리들, 및 광학 및 자기 매체들을 포함하는(그러나 이에 제한되지 않음) 것으로 고려될 것이다.
전술한 명세서에서, 특정한 예시적인 실시예들이 설명되었다. 다음의 청구항들의 범위로부터 벗어나지 않으면서 그 실시예들에 대한 다양한 변형들이 이루어질 수 있다는 것이 자명할 것이다. 따라서, 명세서 및 도면들은 제한적인 의미가 아니라 예시적인 의미로 간주되어야 한다.

Claims (15)

  1. 프로세싱 챔버; 및
    상기 프로세싱 챔버에 커플링된 복수의 모듈식 마이크로파 소스(modular microwave source)들을 포함하며,
    상기 복수의 모듈식 마이크로파 소스들은,
    애플리케이터(applicator)들의 어레이 ― 상기 애플리케이터들의 어레이는 상기 프로세싱 챔버의 외측 벽의 일부를 형성하는 유전체 바디 위에 포지셔닝되고, 그리고 상기 애플리케이터들의 어레이는 상기 유전체 바디에 커플링됨 ―; 및
    마이크로파 증폭 모듈들의 어레이를 포함하며,
    각각의 마이크로파 증폭 모듈은 상기 애플리케이터들의 어레이 내의 애플리케이터들 중 적어도 하나에 커플링되는,
    플라즈마 프로세싱 툴.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 유전체 바디는 대칭적이고, 상기 유전체 바디는 실질적으로 웨지 형상인,
    플라즈마 프로세싱 툴.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 유전체 바디는 비-대칭적인,
    플라즈마 프로세싱 툴.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 유전체 바디는 비-평면형인,
    플라즈마 프로세싱 툴.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 유전체 바디는 돔(dome)이거나, 또는 내부 공극(internal void)을 갖는 3차원 형상인,
    플라즈마 프로세싱 툴.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 유전체 바디는, 함께 커플링된 2개 이상의 유전체 컴포넌트들을 포함하는,
    플라즈마 프로세싱 툴.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 유전체 바디는 복수의 리세스들을 포함하며, 적어도 하나의 애플리케이터가 상기 리세스들 중 적어도 하나의 리세스 내에 있는,
    플라즈마 프로세싱 툴.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 애플리케이터들의 어레이는 불균일 치수들을 갖는 애플리케이터들을 포함하고, 그리고 상기 애플리케이터들 각각의 공진은 균일한,
    플라즈마 프로세싱 툴.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 마이크로파 증폭 모듈들 각각은 독립적으로 제어가능한,
    플라즈마 프로세싱 툴.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 애플리케이터들 사이에 포지셔닝된 복수의 플라즈마 센서들을 더 포함하며,
    각각의 마이크로파 증폭 모듈에 대한 피드백 제어 데이터가 상기 복수의 플라즈마 센서들 중 하나 이상에 의해 제공되는,
    플라즈마 프로세싱 툴.
  11. 프로세싱 챔버 ― 상기 프로세싱 챔버의 적어도 하나의 표면은 유전체 바디임 ―; 및
    상기 프로세싱 챔버에 커플링된 복수의 모듈식 마이크로파 소스들을 포함하며,
    상기 복수의 모듈식 마이크로파 소스들은,
    애플리케이터들의 어레이; 및
    마이크로파 증폭 모듈들의 어레이를 포함하며,
    상기 애플리케이터들의 어레이는 상기 유전체 바디와 접촉하게 포지셔닝되고, 그리고
    각각의 애플리케이터는,
    유전체 공진 캐비티;
    상기 유전체 공진 캐비티의 외측 측벽 둘레에 형성된 애플리케이터 하우징;
    유전체 공진기의 축방향 중심 아래로, 그리고 상기 유전체 공진 캐비티의 중심에 형성된 채널 내로 연장되는 모노폴을 포함하고,
    각각의 마이크로파 증폭 모듈은 상기 애플리케이터들의 어레이 내의 애플리케이터들 중 적어도 하나에 커플링되고, 그리고
    각각의 마이크로파 증폭 모듈은,
    전치-증폭기;
    메인 전력 증폭기;
    상기 전치-증폭기 및 상기 메인 전력 증폭기에 전기적으로 커플링된 전력 공급부; 및
    서큘레이터를 포함하는,
    플라즈마 프로세싱 툴.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 유전체 바디는 대략 30 mm 미만인 두께를 갖는,
    플라즈마 프로세싱 툴.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 유전체 바디는 복수의 리세스들을 포함하고, 그리고 적어도 하나의 애플리케이터가 상기 리세스들 중 적어도 하나의 리세스 내에 있고, 그리고 상기 복수의 리세스들은 모두 동일한 사이즈는 아닌,
    플라즈마 프로세싱 툴.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 유전체 바디는 대칭적인,
    플라즈마 프로세싱 툴.
  15. 제11 항에 있어서,
    상기 유전체 바디는 비-평면형인,
    플라즈마 프로세싱 툴.
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