KR20190134810A - 플라즈마 반응기의 전극들에의 전력 인가 - Google Patents

Abstract

플라즈마 반응기는, 플라즈마 챔버를 제공하는 내부 공간을 갖는 챔버 몸체, 처리 가스를 플라즈마 챔버에 전달하기 위한 가스 분배기, 챔버를 배기하기 위해 플라즈마 챔버에 결합된 펌프, 작업물을 유지하기 위한 작업물 지지부, 및 플라즈마 챔버의 천장과 작업물 지지부 사이에 플라즈마 챔버를 통해 측방향으로 연장되는 복수의 필라멘트들을 포함하는 챔버내 전극 조립체를 포함한다. 각각의 필라멘트는 원통형 절연 쉘에 의해 둘러싸인 전도체를 포함한다. 복수의 필라멘트들은 제1 다수의 필라멘트들 및 제1 다수의 필라멘트들과 교번하는 패턴으로 배열된 제2 다수의 필라멘트들을 포함한다. RF 전원은 제1 RF 입력 신호를 제1 다수의 필라멘트들에 인가하도록 구성된다.

Description

플라즈마 반응기의 전극들에의 전력 인가

본 개시내용은, 예를 들어, 작업물, 예컨대, 반도체 웨이퍼 상에 막을 증착시키거나, 식각하거나, 처리하기 위한 플라즈마 반응기에 관한 것이다.

플라즈마는 전형적으로, 용량성 결합된 플라즈마(CCP) 공급원 또는 유도성 결합된 플라즈마(ICP) 공급원을 사용하여 생성된다. 기본 CCP 공급원은, 평행판 커패시터와 유사한, 가스 환경에서 작은 거리만큼 분리된 2개의 금속 전극들을 포함한다. 2개의 금속 전극들 중 하나가 무선 주파수(RF) 전력 공급부에 의해 고정 주파수로 구동되는 동안 다른 전극이 RF 접지에 연결되어, 2개의 전극들 사이에 RF 전기장을 생성한다. 생성된 전기장은 가스 원자들을 이온화하여 전자들을 방출한다. 가스의 전자들은 RF 전기장에 의해 가속되고, 충돌에 의해 간접적으로 또는 직접적으로 가스를 이온화하여, 플라즈마를 생성한다.

기본 ICP 공급원은 전형적으로, 나선 또는 코일 형상의 전도체를 포함한다. RF 전류가 전도체를 통해 흐를 때, RF 자기장이 전도체 주위에 형성된다. RF 자기장은, 가스 원자들을 이온화하고 플라즈마를 생성하는 RF 전기장을 동반한다.

다양한 프로세스 가스들의 플라즈마들이 집적 회로들의 제조에 폭넓게 사용된다. 플라즈마들은, 예를 들어, 박막 증착, 식각, 및 표면 처리에 사용될 수 있다.

원자 층 증착(ALD)은 기체상 화학 프로세스의 순차적 사용에 기초한 박막 증착 기법이다. 일부 ALD 프로세스는 화학 반응들을 위해 필요한 활성화 에너지를 제공하는 데에 플라즈마들을 사용한다. 플라즈마 강화 ALD 프로세스들은 비-플라즈마 강화(예를 들어, '열') ALD 프로세스들보다 더 낮은 온도에서 수행될 수 있다.

일 양상에서, 플라즈마 반응기는, 플라즈마 챔버를 제공하는 내부 공간을 갖는 챔버 몸체, 처리 가스를 플라즈마 챔버에 전달하기 위한 가스 분배기, 챔버를 배기하기 위해 플라즈마 챔버에 결합된 펌프, 작업물을 유지하기 위한 작업물 지지부, 및 플라즈마 챔버의 천장과 작업물 지지부 사이에 플라즈마 챔버를 통해 측방향으로 연장되는 복수의 필라멘트들을 포함하는 챔버내 전극 조립체(intra-chamber electrode assembly)를 포함한다. 각각의 필라멘트는 원통형 절연 쉘에 의해 둘러싸인 전도체를 포함한다. 복수의 필라멘트들은 제1 다수의 필라멘트들 및 제1 다수의 필라멘트들과 교번하는 패턴으로 배열된 제2 다수의 필라멘트들을 포함한다. RF 전원은 제1 RF 입력 신호를 제1 다수의 필라멘트들에 인가하도록 구성되고, 제2 다수의 필라멘트들은 접지에 또는 RF 전원으로부터의 제2 RF 입력 신호에 연결된다.

구현들은 이하의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

복수의 필라멘트들은 복수의 제1 단부들 및 복수의 제2 단부들을 가질 수 있고, 각각의 필라멘트의 제1 단부는 각각의 필라멘트의 제2 단부보다 플라즈마 챔버의 제1 측벽에 더 가까울 수 있다. 제1 다수의 필라멘트들의 제1 단부들은 제1 공통 버스에 연결될 수 있고, 제2 다수의 필라멘트들의 제2 단부들은 제2 공통 버스에 연결될 수 있다. RF 전원은 RF 입력 신호를 제1 공통 버스와 제2 공통 버스 사이에 인가하도록 구성될 수 있다. 제1 다수의 필라멘트들의 제2 단부들은 플로팅될 수 있고, 제2 다수의 필라멘트들의 제1 단부들은 플로팅될 수 있다. 제1 다수의 필라멘트들의 제2 단부들은 접지될 수 있고 제2 다수의 필라멘트들의 제1 단부들은 접지될 수 있다. 제1 다수의 필라멘트들의 제2 단부들은 제3 공통 버스에 연결될 수 있고, 제2 다수의 필라멘트들의 제1 단부들은 제4 공통 버스에 연결될 수 있다. 제1 다수의 필라멘트들의 제2 단부들은 제2 다수의 필라멘트들의 제1 단부들에 전기적으로 연결될 수 있다.

RF 전원은 RF 입력 신호를 제1 다수의 필라멘트들의 제1 단부들에 인가하도록 구성될 수 있고, 제2 다수의 필라멘트들은 접지될 수 있다. 제2 다수의 필라멘트들은 제2 다수의 필라멘트들의 제2 단부들을 통해 접지될 수 있다. 제2 다수의 필라멘트들의 제1 단부들은 플로팅될 수 있다. 제2 다수의 필라멘트들은 제2 다수의 필라멘트들의 제1 단부들을 통해 접지될 수 있다.

RF 전원은 정합 네트워크 및 발룬을 통해 RF 전력을 제1 다수의 필라멘트들 및 제2 다수의 필라멘트들에 차등적으로 인가하도록 구성될 수 있다. RF 전원은 RF 전력을 단일 종단 비평형 방식으로 제1 다수의 필라멘트들에 인가하도록 구성될 수 있다.

복수의 필라멘트들은 복수의 공면(coplanar) 필라멘트들을 포함할 수 있다. 복수의 공면 필라멘트들은 선형 필라멘트들을 포함할 수 있다. 복수의 공면 필라멘트들은 플라즈마 챔버를 통해 평행하게 연장될 수 있다. 복수의 공면 필라멘트들은 균일하게 이격될 수 있다.

제1 RF 신호는 제1 공통 버스의 중심에 인가될 수 있고, 제2 RF 신호는 제2 공통 버스의 중심에 인가될 수 있다. 제1 RF 신호는 제1 공통 버스의 대향 단부들에 인가될 수 있고, 제2 RF 신호는 제2 공통 버스의 대향 단부들에 인가될 수 있다.

접지로의 연결은 제3 공통 버스 및 제4 공통 버스의 각각의 단부에서 이루어질 수 있다. 접지로의 연결은 제3 공통 버스 및 제4 공통 버스의 각각의 중심에서 이루어질 수 있다. 제1 다수의 필라멘트들의 제2 단부들과 제2 다수의 필라멘트들의 제1 단부들 사이의 전기 연결들은 챔버의 외부에 있을 수 있다.

다른 양상에서, 플라즈마 반응기는, 플라즈마 챔버를 제공하는 내부 공간을 갖는 챔버 몸체, 처리 가스를 플라즈마 챔버에 전달하기 위한 가스 분배기, 챔버를 배기하기 위해 플라즈마 챔버에 결합된 펌프, 작업물을 유지하기 위한 작업물 지지부, 및 플라즈마 챔버의 천장과 작업물 지지부 사이에 플라즈마 챔버를 통해 측방향으로 연장되는 복수의 필라멘트들을 포함하는 챔버내 전극 조립체, 및 RF 전원을 포함한다. 각각의 필라멘트는 원통형 절연 쉘에 의해 둘러싸인 전도체를 포함한다. 복수의 필라멘트들은 제1 다수의 필라멘트들 및 제1 다수의 필라멘트들과 교번하는 패턴으로 배열된 제2 다수의 필라멘트들을 포함한다. 복수의 필라멘트들은 복수의 제1 단부들 및 복수의 제2 단부들을 갖고, 각각의 필라멘트의 제1 단부는 각각의 필라멘트의 제2 단부보다 플라즈마 챔버의 제1 측벽에 더 가깝다. RF 전원은, 제1 다수의 필라멘트들의 제1 단부들에 연결된 제1 버스, 제2 다수의 필라멘트들의 제1 단부들에 연결된 제2 버스, 제1 다수의 필라멘트들의 제2 단부들에 연결된 제3 버스, 및 제2 다수의 필라멘터들의 제2 단부들에 연결된 제4 버스를 포함한다.

구현들은 이하의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

RF 전원은 RF 신호를 제1 버스, 제2 버스, 제3 버스 및 제4 버스 각각에 인가하도록 구성될 수 있다. RF 전원은 RF 신호를 제1 버스, 제2 버스, 제3 버스 및 제4 버스 중 각각의 버스의 대향하는 단부들에 인가할 수 있다.

다른 양상에서, 플라즈마 반응기는, 플라즈마 챔버를 제공하는 내부 공간을 갖는 챔버 몸체, 처리 가스를 플라즈마 챔버에 전달하기 위한 가스 분배기, 챔버를 배기하기 위해 플라즈마 챔버에 결합된 펌프, 작업물을 유지하기 위한 작업물 지지부, 플라즈마 챔버의 천장과 작업물 지지부 사이에 플라즈마 챔버를 통해 측방향으로 연장되는 복수의 필라멘트들을 포함하는 챔버내 전극 조립체 ― 각각의 필라멘트는 원통형 절연 쉘에 의해 둘러싸인 전도체를 포함하고, 복수의 필라멘트들은 제1 다수의 필라멘트들 및 제1 다수의 필라멘트들과 교번하는 패턴으로 배열된 제2 다수의 필라멘트들을 포함함 ―, 및 제1 RF 입력 신호를 제1 다수의 필라멘트들에 인가하고 제2 RF 입력 신호를 제2 다수의 필라멘트들에 인가하도록 구성된 RF 전원 ― 제1 RF 입력 신호 및 제2 RF 입력 신호는 동일한 주파수 및 위상 오프셋을 가짐 ― 을 포함한다.

구현들은 이하의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 위상 오프셋은 180 도일 수 있다. 위상 오프셋은 제어가능할 수 있다.

다른 양상에서, 플라즈마 반응기는, 플라즈마 챔버를 제공하는 내부 공간을 갖는 챔버 몸체, 처리 가스를 플라즈마 챔버에 전달하기 위한 가스 분배기, 챔버를 배기하기 위해 플라즈마 챔버에 결합된 펌프, 작업물을 유지하기 위한 작업물 지지부, 및 플라즈마 챔버의 천장과 작업물 지지부 사이에 플라즈마 챔버를 통해 측방향으로 연장되는 복수의 필라멘트들을 포함하는 챔버내 전극 조립체, 및 RF 전원을 포함한다. 각각의 필라멘트는 원통형 절연 쉘에 의해 둘러싸인 전도체를 포함한다. 복수의 필라멘트들은 제1 다수의 필라멘트들 및 제1 다수의 필라멘트들과 교번하는 패턴으로 배열된 제2 다수의 필라멘트들을 포함한다. 복수의 필라멘트들은 복수의 제1 단부들 및 복수의 제2 단부들을 갖고, 각각의 필라멘트의 제1 단부는 각각의 필라멘트의 제2 단부보다 플라즈마 챔버의 제1 측벽에 더 가깝다. RF 전원은, 제1 다수의 필라멘트들의 제1 단부들에 연결된 제1 버스, 제2 다수의 필라멘트들의 제1 단부들에 연결된 제2 버스, 제1 다수의 필라멘트들의 제2 단부들에 연결된 제3 버스, 및 제2 다수의 필라멘터들의 제2 단부들에 연결된 제4 버스를 포함한다.

다른 양상에서, 플라즈마 반응기는, 플라즈마 챔버를 제공하는 내부 공간을 갖는 챔버 몸체, 처리 가스를 플라즈마 챔버에 전달하기 위한 가스 분배기, 챔버를 배기하기 위해 플라즈마 챔버에 결합된 펌프, 작업물을 유지하기 위한 작업물 지지부, 플라즈마 챔버의 천장과 작업물 지지부 사이에 플라즈마 챔버를 통해 측방향으로 연장되는 복수의 필라멘트들을 포함하는 챔버내 전극 조립체, 및 RF 전원을 포함한다. 각각의 필라멘트는 원통형 절연 쉘에 의해 둘러싸인 전도체를 포함한다. RF 전원은 제1 RF 신호를 복수의 필라멘트들 중 적어도 일부에 인가하고, 동일한 주파수의 제2 RF 신호를 복수의 필라멘트들 중 적어도 일부에 인가하고, 제1 RF 신호와 제2 RF 신호 사이의 위상 오프셋을 변조하도록 구성된다.

구현들은 이하의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

복수의 필라멘트들은 복수의 제1 단부들 및 복수의 제2 단부들을 가질 수 있고, 각각의 필라멘트의 제1 단부는 각각의 필라멘트의 제2 단부보다 플라즈마 챔버의 제1 측벽에 더 가까울 수 있다. 제1 RF 신호는 복수의 필라멘트들의 제1 단부들에 인가될 수 있고, 제2 RF 신호는 복수의 필라멘트들의 제2 단부들에 인가될 수 있다. 복수의 필라멘트들의 제1 단부들은 제1 공통 버스에 연결될 수 있고, 복수의 필라멘트들의 제2 단부들은 제2 공통 버스에 연결될 수 있다.

복수의 필라멘트들은 제1 필라멘트, 복수의 중간 필라멘트들 및 최종 필라멘트를 포함할 수 있고, 제1 RF 신호는 제1 필라멘트에 인가될 수 있고, 제2 RF 신호는 최종 필라멘트에 인가될 수 있다. 각각의 중간 필라멘트는 인접한 필라멘트의 제2 단부에 전기적으로 연결된 제1 단부를 가질 수 있고, 제2 단부는 다른 인접한 필라멘트의 제1 단부에 대해 전기적으로 연결될 수 있다. 연결들은 챔버의 외부에 있을 수 있다.

복수의 필라멘트들은 제1 다수의 필라멘트들 및 제1 다수의 필라멘트들과 교번하는 패턴으로 배열된 제2 다수의 필라멘트들을 포함할 수 있고, 제1 RF 신호는 제1 다수의 필라멘트들에 인가될 수 있고 제2 RF 신호는 제2 다수의 필라멘트들에 인가될 수 있다. RF 전원은 제1 RF 입력 신호를 제1 다수의 필라멘트들의 제1 단부들에 인가하고 제2 RF 신호를 제2 다수의 필라멘트들의 제2 단부들에 인가하도록 구성될 수 있다. 제1 다수의 필라멘트들의 제2 단부들은 플로팅될 수 있고, 제2 다수의 필라멘트들의 제1 단부들은 플로팅될 수 있다. 제1 다수의 필라멘트들의 제2 단부들은 접지될 수 있고 제2 다수의 필라멘트들의 제1 단부들은 접지될 수 있다. 제1 다수의 필라멘트들의 제2 단부들은 제2 다수의 필라멘트들의 제1 단부들에 전기적으로 연결될 수 있다.

최상부 전극을 챔버의 천장에 유지하기 위한 지지부가 포함될 수 있다. 작업물 지지부에 바닥 전극이 포함될 수 있다.

복수의 필라멘트들은 제1 다수의 필라멘트들을 포함할 수 있고, 제1 버스가 제1 다수의 필라멘트들의 제1 단부들에 연결될 수 있다. RF 전원은 제1 RF 신호를 제1 버스 상의 제1 위치에 인가하고, 제2 RF 신호를 버스 상의 상이한 제2 위치에 인가하도록 구성될 수 있다. 제1 위치 및 제2 위치는 버스의 대향하는 단부들 상에 있을 수 있다. 제1 다수의 필라멘트들의 대향하는 제2 단부들에 연결된 제2 버스가 포함될 수 있다. RF 전원은 제1 RF 신호를 제1 버스 상의 제1 위치에 인가하고, 제2 RF 신호를 제2 버스 상의 상이한 제2 위치에 인가하도록 구성될 수 있다. RF 전원은 제1 RF 신호를 제1 버스 상의 상이한 제3 위치에 인가하고, 제2 RF 신호를 제2 버스 상의 상이한 제4 위치에 인가하도록 구성될 수 있다.

복수의 필라멘트들은 제2 다수의 필라멘트들을 포함할 수 있고, 제3 버스가 제2 다수의 필라멘트들의 제1 단부들에 연결될 수 있다. RF 전원은 제1 RF 신호를 제1 버스 상의 제1 위치 및 제3 버스 상의 제2 위치에 인가하고, 제2 RF 신호를 제1 버스 상의 상이한 제3 위치 및 제3 버스 상의 상이한 제4 위치에 인가하도록 구성될 수 있다. 제2 버스는 제1 다수의 필라멘트들의 대향하는 제2 단부들에 연결될 수 있고, 제4 버스는 제2 다수의 필라멘트들의 대향하는 제2 단부들에 연결될 수 있다. RF 전원은 제1 RF 신호를 제1 버스 상의 제1 위치 및 제2 버스 상의 제2 위치에 인가하고, 제2 RF 신호를 제3 버스 상의 제3 위치 및 제4 버스 상의 제4 위치에 인가하도록 구성될 수 있다. RF 전원은 제1 RF 신호를 제1 버스 상의 제1 위치 및 상이한 제2 위치에 그리고 제2 버스 상의 제3 위치 및 상이한 제4 위치에 인가하고, 제2 RF 신호를 제3 버스 상의 제5 위치 및 상이한 제6 위치에 그리고 제4 버스 상의 제7 위치 및 상이한 제8 위치에 인가하도록 구성될 수 있다. 제1, 제3, 제5 및 제7 위치들은 각각 제2, 제4, 제6 및 제8 위치들로부터 각각의 버스들의 대향하는 단부들 상에 있을 수 있다.

RF 전원은 시간에 걸쳐 전도체들 상의 전압의 정재파(standing wave) 패턴을 변화시키기 위해 위상 오프셋을 변조하도록 구성될 수 있다. 복수의 필라멘트들은 복수의 공면 필라멘트들을 포함할 수 있다. 복수의 공면 필라멘트들은 선형 필라멘트들을 포함할 수 있다. 복수의 공면 필라멘트들은 플라즈마 챔버를 통해 평행하게 연장될 수 있다. 복수의 공면 필라멘트들은 균일하게 이격될 수 있다.

다른 양상에서, 작업물을 처리하는 방법은 작업물을, 작업물의 전면이, 플라즈마 챔버의 천장과 작업물 지지부 사이에 플라즈마 챔버를 통해 측방향으로 연장되는 복수의 필라멘트들을 향하도록 작업물 지지부 상에 위치시키는 단계, 프로세스 가스를 플라즈마 챔버에 전달하는 단계, 플라즈마를 플라즈마 챔버에 생성하고 작업물이 플라즈마 챔버로부터의 플라즈마에 노출되도록 제1 RF 신호를 복수의 필라멘트들 중 적어도 일부에 인가하고 동일한 주파수의 제2 RF 신호를 복수의 필라멘트들 중 적어도 일부에 인가하는 단계; 및 제1 RF 신호와 제2 RF 신호 사이의 위상 오프셋을 변조하는 단계를 포함한다.

구현들은 이하의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 위상 오프셋을 변조하는 단계는 시간에 걸쳐 전도체들 상의 전압의 정재파 패턴을 변화시킬 수 있다. 제1 RF 신호와 제2 RF 신호 사이의 위상 오프셋은 플라즈마 밀도 균일성을 증가시키기 위해 변조될 수 있다. 제1 RF 신호와 제2 RF 신호 사이의 위상 오프셋은 기판 상의 층의 불균일성 또는 층의 처리의 불균일성의 원인을 보상하도록 플라즈마 밀도 불균일성을 유도하기 위해 변조될 수 있다. 제1 RF 신호 및 제2 RF 신호를 인가하는 단계는 정합 네트워크 및 발룬을 통해 RF 전력을 제1 다수의 필라멘트들 및 제2 다수의 필라멘트들에 차등적으로 인가하는 것을 포함할 수 있다. 제1 다수의 필라멘트들 및 제2 다수의 필라멘트들은 교번하는 패턴으로 플라즈마 챔버에 배열될 수 있다.

다른 양상에서, 플라즈마 반응기는, 플라즈마 챔버를 제공하는 내부 공간을 갖는 챔버 몸체, 처리 가스를 플라즈마 챔버에 전달하기 위한 가스 분배기, 챔버를 배기하기 위해 플라즈마 챔버에 결합된 펌프, 작업물을 유지하기 위한 작업물 지지부, 플라즈마 챔버의 천장과 작업물 지지부 사이에 플라즈마 챔버를 통해 측방향으로 연장되는 복수의 필라멘트들을 포함하는 챔버내 전극 조립체 ― 각각의 필라멘트는 절연 쉘에 의해 둘러싸인 전도체를 포함함 ―, 각각의 필라멘트의 전도체에 전기적으로 연결된 적어도 하나의 버스, 및 RF 전원을 포함한다. RF 전원은 제1 주파수의 제1 RF 신호를 적어도 하나의 버스 상의 제1 위치에서 복수의 필라멘트들에 인가하고, 상이한 제2 주파수의 제2 RF 신호를 적어도 하나의 버스 상의 상이한 제2 위치에서 복수의 필라멘트들에 인가하도록 구성된다.

구현들은 이하의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

제1 정합 회로는 제1 위치를 제1 서큘레이터/아이솔레이터에 전기적으로 결합시킬 수 있다. 제2 정합 회로는 제2 위치를 제2 서큘레이터/아이솔레이터에 전기적으로 결합시킬 수 있다. 제2 위치를 더미 부하에 전기적으로 직접 결합시키는 제2 정합 회로가 포함될 수 있다. 제1 서큘레이터/아이솔레이터는 제1 대역폭을 가질 수 있고 제1 주파수 및 제2 주파수는 제1 대역폭 내에 있을 수 있다. 제1 주파수와 제2 주파수 사이의 차이는 제1 주파수와 제2 주파수의 평균의 약 5% 이하일 수 있다.

복수의 필라멘트들은 제1 다수의 필라멘트들을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 버스는, 제1 다수의 필라멘트들의 제1 단부들에 연결된 제1 버스를 포함할 수 있다. RF 전원은 제1 RF 신호를 제1 버스 상의 제1 위치에 인가하고, 제2 RF 신호를 버스 상의 상이한 제2 위치에 인가하도록 구성될 수 있다. 제1 위치 및 제2 위치는 버스의 대향하는 단부들 상에 있을 수 있다. 제1 다수의 필라멘트들의 대향하는 제2 단부들에 연결된 제2 버스가 포함될 수 있다. RF 전원은 제1 RF 신호를 제1 버스 상의 제1 위치에 인가하고, 제2 RF 신호를 제2 버스 상의 상이한 제2 위치에 인가하도록 구성될 수 있다. RF 전원은 제1 RF 신호를 제1 버스 상의 상이한 제3 위치에 인가하고, 제2 RF 신호를 제2 버스 상의 상이한 제4 위치에 인가하도록 구성될 수 있다.

복수의 필라멘트들은 제2 다수의 필라멘트들을 포함할 수 있고, 제2 다수의 필라멘트들의 제1 단부들에 연결된 제3 버스를 포함할 수 있다. RF 전원은 제1 RF 신호를 제1 버스 상의 제1 위치 및 제3 버스 상의 제2 위치에 인가하고, 제2 RF 신호를 제1 버스 상의 상이한 제3 위치 및 제3 버스 상의 상이한 제4 위치에 인가하도록 구성될 수 있다.

제2 버스는 제1 다수의 필라멘트들의 대향하는 제2 단부들에 연결될 수 있고, 제4 버스는 제2 다수의 필라멘트들의 대향하는 제2 단부들에 연결될 수 있다. RF 전원은 제1 RF 신호를 제1 버스 상의 제1 위치 및 제2 버스 상의 제2 위치에 인가하고, 제2 RF 신호를 제3 버스 상의 제3 위치 및 제4 버스 상의 제4 위치에 인가하도록 구성될 수 있다. RF 전원은 제1 RF 신호를 제1 버스 상의 제1 위치 및 상이한 제2 위치에 그리고 제2 버스 상의 제3 위치 및 상이한 제4 위치에 인가하고, 제2 RF 신호를 제3 버스 상의 제5 위치 및 상이한 제6 위치에 그리고 제4 버스 상의 제7 위치 및 상이한 제8 위치에 인가하도록 구성될 수 있다. 제1, 제3, 제5 및 제7 위치들은 각각 제2, 제4, 제6 및 제8 위치들로부터 각각의 버스들의 대향하는 단부들 상에 있을 수 있다.

다른 양상에서, 작업물을 처리하는 방법은 작업물을, 작업물의 전면이, 플라즈마 챔버의 천장과 작업물 지지부 사이에 플라즈마 챔버를 통해 측방향으로 연장되는 복수의 전도체들을 향하도록 작업물 지지부 상에 위치시키는 단계, 프로세스 가스를 플라즈마 챔버에 전달하는 단계, 제1 주파수의 제1 RF 신호를 전도체들에 연결된 적어도 하나의 버스 상의 제1 위치에서 복수의 전도체들에 인가하는 단계, 및 상이한 제2 주파수의 제2 RF 신호를 적어도 하나의 버스 상의 상이한 제2 위치에서 복수의 전도체들에 인가하는 단계를 포함한다.

구현들은 이하의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제1 주파수와 제2 주파수 사이의 차이는 플라즈마 밀도 균일성을 증가시키기 위해 선택될 수 있다. 제1 주파수와 제2 주파수 사이의 차이는 기판 상의 층의 불균일성 또는 층의 처리의 불균일성의 원인을 보상하도록 플라즈마 밀도 불균일성을 유도하기 위해 선택될 수 있다. 제1 RF 신호 및 제2 RF 신호를 인가하는 단계는 정합 네트워크 및 발룬을 통해 RF 전력을 제1 다수의 필라멘트들 및 제2 다수의 필라멘트들에 차등적으로 인가하는 것을 포함할 수 있다. 제1 다수의 필라멘트들 및 제2 다수의 필라멘트들은 교번하는 패턴으로 플라즈마 챔버에 배열될 수 있다.

다른 양상에서, 플라즈마 반응기는, 플라즈마 챔버를 제공하는 내부 공간을 갖는 챔버 몸체, 처리 가스를 플라즈마 챔버에 전달하기 위한 가스 분배기, 챔버를 배기하기 위해 플라즈마 챔버에 결합된 펌프, 작업물을 유지하기 위한 작업물 지지부, 플라즈마 챔버의 천장과 작업물 지지부 사이에 플라즈마 챔버를 통해 측방향으로 연장되는 복수의 필라멘트들을 포함하는 챔버내 전극 조립체 ― 각각의 필라멘트는 절연 쉘에 의해 둘러싸인 전도체를 포함함 ―, 각각의 필라멘트의 전도체에 전기적으로 연결된 적어도 하나의 버스, 및 RF 전원, 적어도 하나의 버스 상의 제1 위치에 연결된 제1 정합 네트워크, 및 적어도 하나의 버스 상의 제2 위치에 연결된 제2 정합 네트워크, 제1 저항성 부하 종단 및 제2 저항성 부하 종단, RF 전원을 제1 정합 네트워크에 전기적으로 연결시키는 서큘레이터/아이솔레이터 ― 서큘레이터/아이솔레이터는 추가로 제1 저항성 부하 종단에 결합되고, 제2 저항성 부하 종단은 제2 정합 네트워크에 연결됨 ― 를 포함한다.

특정 구현들은 이하의 장점들 중 하나 이상을 가질 수 있다. 플라즈마 균일성이 개선될 수 있다. 플라즈마 프로세스 반복성이 개선될 수 있다. 금속 오염이 감소될 수 있다. 입자 생성이 감소될 수 있다. 플라즈마 대전 손상이 감소될 수 있다. 플라즈마의 균일성이, 상이한 프로세스 작동 조건들에 걸쳐 유지될 수 있다. 플라즈마 전력 결합 효율이 개선될 수 있다. 예를 들어, 정재파들로 인한 플라즈마 밀도의 불균일성이 감소될 수 있다. 처리 조건들 또는 작업물의 초기 상태로 인한 불균일성이 완화될 수 있다.

본 발명의 하나 이상의 실시예의 세부사항들이 이하의 설명 및 첨부 도면들에 열거된다. 본 발명의 다른 특징들, 목적들 및 장점들은 설명 및 도면들로부터 그리고 청구항들로부터 명백할 것이다.

도 1은 플라즈마 반응기의 예의 개략적인 측면도이다.
도 2a는 플라즈마 반응기를 포함하는 처리 툴의 개략적인 상면도이다.
도 2b 및 2c는 각각, 선들(2B-2B 및 2C-2C)을 따른 도 2a의 플라즈마 반응기의 개략적인 측면도들이다.
도 3a-3c는 챔버내 전극 조립체의 필라멘트의 다양한 예들의 개략적인 단면 사시도들이다.
도 4a는 챔버내 전극 조립체의 일부의 개략적인 상면도이다.
도 4b-4c는 상이한 플라즈마 영역 상태들을 갖는 챔버내 전극 조립체의 개략적인 측단면도들이다.
도 5a-5e는 전극 조립체 구성들의 다양한 예들의 개략적인 상면도들이다.
도 6a-6b는 챔버내 전극 조립체의 부분들의 개략적인 상면도이다.
도 7a는 예시적인 전극 조립체 구성의 개략적인 상면도이다.
도 7b-7d는 2개의 입력 신호들의 위상 변조를 시간의 함수로서 나타내는 개략도들이다.
도 7e 및 7f는 추가적인 예시적인 전극 조립체 구성들의 개략적인 상면도이다.
도 8a는 예시적인 전극 조립체 구성의 개략적인 상면도이다.
도 8b는 2개의 입력 신호들의 위상 변조를 시간의 함수로서 나타내는 개략도이다.
도 8c는 다른 예시적인 전극 조립체 구성의 개략적인 상면도이다.
도 9a-9b는 시간의 함수로서 위상이 변조되는 다수의 입력 신호들을 생성하기 위한 예시적인 회로 개략도들이다.
도 10은 상이한 주파수들의 다수의 입력 신호들을 생성하기 위한 예시적인 회로 개략도이다.
도 11은 하나의 주파수의 단일 입력 신호를 생성하기 위한 예시적인 회로 개략도이다.
다양한 도면들에서 유사한 참조 부호들은 유사한 요소들을 나타낸다.

종래의 CCP 공급원에서의 플라즈마 균일성은 전형적으로, 전극(들) 크기 및 전극간 거리뿐만 아니라 가스 압력, 가스 조성, 및 인가된 RF 전력에 의해 결정된다. 더 높은 무선 주파수들에서, 정재파들 또는 표피 효과들의 존재로 인해 추가적인 효과들이 중요해지거나 심지어 불균일성들을 지배할 수 있다. 그러한 추가적인 효과들은 더 높은 주파수들 및 플라즈마 밀도들에서 더 확연해진다.

종래의 ICP 공급원에서의 플라즈마 균일성은 전형적으로, ICP 코일(들)의 크기, 기하형상, 작업물까지의 거리, 및 연관된 RF 윈도우 위치를 포함하는 ICP 코일(들)의 구성뿐만 아니라 가스 압력, 가스 조성, 및 전력에 의해 결정된다. 다수의 코일들 또는 코일 세그먼트들의 경우, 전류 또는 전력 분배 및 그들의 상대 위상은, 동일한 주파수로 구동된다면, 또한 중요한 인자일 수 있다. 표피 효과로 인해 ICP 코일들 아래에 또는 ICP 코일들에 인접하여 수 센티미터 내에 전력 퇴적이 발생하는 경향이 있고, 그러한 국소화된 전력 퇴적은 전형적으로, 코일 기하형상들을 반영하는 프로세스 불균일성들로 이어진다. 그러한 플라즈마 불균일성은 작업물에 걸친 전위차를 야기하고, 이는 또한, 플라즈마 대전 손상(예를 들어, 트랜지스터 게이트 유전체 파열)으로 이어질 수 있다.

전형적으로, 큰 확산 거리가 ICP 공급원의 개선된 균일성에 필요하다. 그러나, 두꺼운 RF 윈도우를 갖는 종래의 ICP 공급원은 전형적으로, 낮은 전력 결합으로 인해 높은 가스 압력들에서 비효율적이고, 이는 높은 저항성 전력 손실들을 초래하는 높은 구동 전류로 이어진다. 반대로, 챔버내 전극 조립체는 RF 윈도우를 가질 필요가 없고, 단지 얇은 원통형 쉘만을 갖는다. 이는 더 양호한 전력 결합 및 효율을 제공할 수 있다.

세장형 전도체들의 어레이가 사용되는 경우, 불균일성의 다른 원인은 전도체들을 따른 RF 에너지의 정재파들이다. 다양한 회로로부터의 내부 반사들은 RF 에너지의 정재파들을 생성할 수 있고; 이는 "핫 스폿들"을, 그리고 따라서 전극에서의 불균일성을 생성할 수 있다.

챔버내 전극 조립체를 갖는 플라즈마 공급원은: 작업물 크기에 걸쳐 원하는 속성들(플라즈마 밀도, 전자 온도, 이온 에너지, 해리 등)을 갖는 균일한 플라즈마의 효율적인 생성; 작동 윈도우에 걸친 균일성을 위한 조정가능성(예를 들어, 압력, 전력, 가스 조성); 심지어 이동하는 작업물의 경우에도 안정적이고 반복가능한 전기적 성능; 및 과잉 금속 오염물들 또는 입자들의 회피 중 하나 이상을 제공할 수 있다.

도 1은 플라즈마 반응기의 예의 개략적인 측면도이다. 플라즈마 반응기(100)는 플라즈마 챔버로서 사용하기 위한 내부 공간(104)을 에워싸는 챔버 몸체(102)를 갖는다. 챔버 몸체(102)는 하나 이상의 측벽(102a) 및 천장(102b)을 가질 수 있다. 내부 공간(104)은, 예를 들어, 원형 반도체 웨이퍼들의 처리를 위해 원통형일 수 있다. 챔버 몸체(102)는, 최상부 전극(108)을 지지하는, 플라즈마 반응기(100)의 천장 근처에 위치된 지지부(106)를 갖는다. 최상부 전극은 내부 공간(104) 내에 매달릴 수 있고, 천장으로부터 이격되거나, 천장에 접하거나, 천장의 일부를 형성할 수 있다. 챔버 몸체(102)의 측벽들의 일부 부분들은 개별적으로 접지될 수 있다.

가스 분배기(110)가 플라즈마 반응기(100)의 천장 근처에 위치될 수 있다. 일부 구현들에서, 가스 분배기(110)는 단일 구성요소로서 최상부 전극(108)과 통합된다. 대안적으로, 가스 분배기(110)는 챔버의 측벽(102a)에 하나 이상의 포트를 포함할 수 있다. 가스 분배기(110)는 가스 공급부(112)에 연결된다. 가스 공급부(112)는 하나 이상의 프로세스 가스를 가스 분배기(110)에 전달하며, 프로세스 가스의 조성은 수행될 프로세스, 예를 들어, 증착 또는 식각에 따를 수 있다. 플라즈마 반응기를 배기하기 위해 진공 펌프(113)가 내부 공간(104)에 결합된다. 일부 프로세스들의 경우, 챔버는 Torr 범위에서 작동되고, 가스 분배기(110)는 아르곤, 질소, 산소 및/또는 다른 가스들을 공급한다.

챔버 구성 및 공급된 처리 가스들에 따라, 플라즈마 반응기(100)는 ALD 장치, 식각 장치, 플라즈마 처리 장치, 플라즈마 강화 화학 기상 증착 장치, 플라즈마 도핑 장치, 또는 플라즈마 표면 세정 장치를 제공할 수 있다.

작업물(115)을 지지하기 위한 작업물 지지 페디스털(114)이 플라즈마 반응기(100)에 위치된다. 작업물 지지 페디스털(114)은 최상부 전극(108)을 향하는 작업물 지지 표면(114a)을 갖는다. 일부 구현들에서, 작업물 지지 페디스털(114)은 페디스털(114) 내부에 작업물 지지 전극(116)을 포함하며, 작업물 바이어스 전압 공급부(118)가 작업물 지지 전극(116)에 연결된다. 전압 공급부(118)는, 작업물(115)을 페디스털(114)에 척킹하기 위해 전압을 인가하고/거나, 이온 에너지를 포함한, 생성된 플라즈마의 특성들을 제어하기 위해 바이어스 전압을 공급할 수 있다. 일부 구현들에서, RF 바이어스 전력 생성기(142)는 임피던스 정합부(144)를 통해 작업물 지지 페디스털(114)의 작업물 지지 전극(116)에 AC 결합된다.

추가적으로, 페디스털(114)은 작업물(115) 및/또는 내장된 저항성 가열기(119)를 가열 또는 냉각하기 위한 내부 통로들(119)을 가질 수 있다.

챔버내 전극 조립체(120)는 최상부 전극(108)과 작업물 지지 페디스털(114) 사이의 내부 공간(104)에 위치된다. 이 전극 조립체(120)는, 페디스털(114)의 지지 표면(114a) 위에서 챔버에서 측방향으로 연장되는 하나 이상의 필라멘트를 포함한다. 페디스털(114) 위의 전극 조립체(120)의 필라멘트들의 적어도 일부는 지지 표면(114a)에 평행하게 연장된다. 최상부 갭(130)이 최상부 전극(108)과 챔버내 전극 조립체(120) 사이에 형성된다. 바닥 갭(132)이 작업물 지지 페디스털(114)과 챔버내 전극 조립체(120) 사이에 형성된다.

전극 조립체(120)는 RF 전원(122)에 의해 구동된다. RF 전원(122)은 전력을 1 내지 300 MHz 또는 그 이상의 주파수들로 전극 조립체(120)의 하나 이상의 필라멘트에 인가할 수 있다. 일부 프로세스들의 경우, RF 전원(120)은 60 MHz의 주파수의 약 100 W 내지 2 kW 초과의 총 RF 전력을 제공한다.

일부 구현들에서, 플라즈마 발생 라디칼들, 이온들 또는 전자들로 하여금 작업물 표면과 상호작용하게 하도록 바닥 갭(132)을 선택하는 것이 바람직할 수 있다. 갭의 선택은 응용에 따르고 작동 체제에 따른다. 라디칼 플럭스(그러나 매우 낮은 이온/전자 플럭스)를 작업물 표면에 전달하는 것이 요망되는 일부 응용들의 경우, 더 큰 갭 및/또는 더 높은 압력에서의 작동이 선택될 수 있다. 라디칼 플럭스 및 상당한 플라즈마 이온/전자 플럭스를 작업물 표면에 전달하는 것이 요망되는 다른 응용들의 경우, 더 작은 갭 및/또는 더 낮은 압력에서의 작동이 선택될 수 있다. 예를 들어, 일부 저온 플라즈마 강화 ALD 프로세스들에서, 프로세스 가스들의 자유 라디칼들은 ALD 막의 증착 또는 처리에 필수적이다. 자유 라디칼은 쌍이 아닌 원자가 전자를 갖는 원자 또는 분자이다. 자유 라디칼은 전형적으로, 다른 물질들에 대해 고도로 화학적으로 반응성이다. 자유 라디칼들과 다른 화학 종들의 반응은 종종, 막 증착에서 중요한 역할을 한다. 그러나, 자유 라디칼들은 전형적으로, 자신들의 높은 화학 반응성으로 인해 단수명이고, 그러므로 자신들의 수명 내에서 매우 멀리 운송될 수 없다. 자유 라디칼들의 공급원, 즉, 플라즈마 공급원으로서 작용하는 챔버내 전극 조립체(120)를 작업물(115)의 표면에 근접하여 위치시키는 것은, 표면으로의 자유 라디칼들의 공급을 증가시켜, 증착 프로세스를 개선할 수 있다.

자유 라디칼의 수명은 전형적으로, 주변 환경의 압력에 따른다. 그러므로, 만족스러운 자유 라디칼 농도를 제공하는 바닥 갭(132)의 높이는 작동 동안 예상되는 챔버 압력에 따라 변할 수 있다. 일부 구현들에서, 챔버가 0.01 ― 10 Torr 범위의 압력으로 작동되는 경우, 바닥 갭(132)은 1 cm 미만이다. 다른 (더)저온의 플라즈마 강화 ALD 프로세스들에서, 플라즈마 이온 플럭스(및 동반 전자 플럭스)뿐만 아니라 라디칼 플럭스에 대한 노출은 ALD 막의 증착 및 처리에 필수적일 수 있다. 일부 구현들에서, 챔버가 1 ― 10 Torr 범위의 압력으로 작동되는 경우, 바닥 갭(132)은 0.5 cm 미만이다. 더 낮은 작동 압력들은 거리에 대한 더 낮은 체적 재조합 비율로 인한 더 큰 갭들에서의 작동을 허용할 수 있다. 다른 응용들, 예컨대, 식각에서, 더 낮은 작동 압력(100 mTorr 미만)이 전형적으로 사용되고 갭이 증가될 수 있다.

바닥 갭(132)이 작은 그러한 응용들에서, 전극 조립체(120)에 의해 생성되는 플라즈마는 필라멘트들 사이에 상당한 불균일성들을 가질 수 있고, 이는 작업물의 처리 균일성에 유해할 수 있다. 공간적 불균일성들을 갖는 플라즈마를 통해 작업물을 이동시킴으로써, 프로세스에 대한 플라즈마 공간적 불균일성들의 효과가, 시간 평균 효과에 의해 완화될 수 있는데, 즉, 플라즈마를 1회 통과한 후 작업물의 임의의 주어진 영역에 의해 수용되는 누적 플라즈마 용량은 실질적으로 유사하다.

최상부 갭은 플라즈마가 챔버내 전극 조립체와 최상부 전극(또는 챔버의 최상부) 사이에 발생하기에 충분히 크게 선택될 수 있다. 일부 구현들에서, 챔버가 1 ― 10 Torr 범위의 압력으로 작동되는 경우, 최상부 갭(130)은 0.5 ― 2 cm, 예를 들어, 1.25 cm일 수 있다.

최상부 전극(108)은 다양한 방식들로 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 최상부 전극은 RF 접지(140)에 연결된다. 일부 구현들에서, 최상부 전극은 전기적으로 격리('플로팅')된다. 일부 구현들에서, 최상부 전극(108)은 바이어스 전압으로 바이어싱된다. 바이어스 전압은, 이온 에너지를 포함한, 생성된 플라즈마의 특성들을 제어하는 데에 사용될 수 있다. 일부 구현들에서, 최상부 전극(108)은 RF 신호로 구동된다. 예를 들어, 접지된 작업물 지지 전극(116)에 대하여 최상부 전극(108)을 구동하는 것은 작업물(115)에서의 플라즈마 전위를 증가시킬 수 있다. 증가된 플라즈마 전위는, 원하는 값으로의 이온 에너지의 증가를 야기할 수 있다.

최상부 전극(108)은 상이한 프로세스 양립가능(process-compatible) 물질들로 형성될 수 있다. 프로세스 계산가능성(process-computability)에 대한 다양한 기준들은, 프로세스 가스들에 의한 식각에 대한 물질의 저항 및 이온 충격으로부터의 스퍼터링에 대한 저항을 포함한다. 게다가, 물질들이 식각된 경우들에서, 프로세스 양립가능 물질은 바람직하게, 진공 펌프(113)에 의해 배기될 수 있고, 작업물(115)을 오염시킬 수 있는 입자들을 형성하지 않는 휘발성 또는 가스성 화합물을 형성한다. 이에 따라, 일부 구현들에서, 최상부 전극은 규소로 만들어진다. 일부 구현들에서, 최상부 전극은 탄화규소로 만들어진다.

일부 구현들에서, 최상부 전극(108)은 생략될 수 있다. 그러한 구현들에서, RF 접지 경로들은 작업물 지지 전극에 의해 또는 전극 조립체(120)의 공면 필라멘트들의 하위세트에 의해 제공될 수 있다.

일부 구현들에서, 유체 공급부(146)는 챔버내 전극 조립체(120)의 채널들을 통해 유체를 순환시킨다. 일부 구현들에서, 열 교환기(148)는 유체에 열을 공급하거나 제거하기 위해 유체 공급부(146)에 결합된다.

도 2a-2c는 플라즈마 반응기의 다른 예의 개략도들이다. 이 예에서, 다중 챔버 처리 툴(200)이 플라즈마 반응기(100)를 포함한다. 여기서, 챔버내 전극 조립체(120)는, 최상부 전극(108)을 또한 포함할 수 있는 전극 유닛(201)의 일부일 수 있다.

처리 툴(200)은 내부 공간(204)을 에워싸는 몸체(202)를 갖는다. 몸체(202)는 하나 이상의 측벽(202a), 천장(202b) 및 바닥(202c)을 가질 수 있다. 내부 공간(204)은 원통형일 수 있다.

처리 툴(200)은 하나 이상의 작업물(115), 예를 들어, 복수의 작업물들을 지지하기 위한 작업물 지지부(214), 예컨대, 페디스털을 포함한다. 작업물 지지부(214)는 작업물 지지 표면(214a)을 갖는다. 작업물 지지부(214)는 작업물 지지 전극(116)을 포함할 수 있고, 작업물 바이어스 전압 공급부(118)는 작업물 지지 전극(116)에 연결될 수 있다.

작업물 지지부(214)의 최상부와 천장(202b) 사이의 공간은 장벽들(270)에 의해 복수의 챔버들(204a-204d)로 분할될 수 있다. 장벽들(270)은 작업물 지지부(214)의 중심으로부터 방사상으로 연장될 수 있다. 4개의 챔버들이 예시되지만, 2개, 3개 또는 4개 초과의 챔버들이 있을 수 있다.

작업물은 모터(262)에 의해 축(260)을 중심으로 회전가능할 수 있다. 결과적으로, 작업물 지지부(214) 상의 임의의 작업물(115)은 챔버들(204a-204d)을 통해 순차적으로 운반될 것이다.

챔버들(204a-204d)은 펌프 퍼지 시스템(280)에 의해 서로로부터 적어도 부분적으로 격리될 수 있다. 펌프 퍼지 시스템(280)은, 퍼지 가스, 예를 들어, 아르곤과 같은 불활성 가스를 인접한 챔버들 사이의 공간 내로 유동시키고/거나 인접한 챔버들 사이의 공간으로부터 가스를 펌핑하는, 장벽(210)을 통해 형성된 다수의 통로들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 펌프 퍼지 시스템(280)은 제1 통로(282)를 포함할 수 있고, 제1 통로를 통해 퍼지 가스가, 예를 들어, 펌프에 의해 장벽(270)과 작업물 지지부(214) 사이의 공간(202) 내로 강제된다. 제1 통로(282)는, 퍼지 가스 및 인접한 챔버로부터의, 예를 들어, 챔버(204a)로부터의 임의의 가스 양쪽 모두를 포함하는 가스를 끌어당기기 위해 펌프에 연결되는 제2 통로(284) 및 제3 통로(286)에 의해, (작업물 지지부(214)의 운동의 방향에 대해) 어느 한 측 상에 측면배치되도록 구성될 수 있다. 각각의 통로는, 일반적으로 방사상 방향을 따라 연장되는 세장형 슬롯일 수 있다.

챔버들(204a-204d) 중 적어도 하나는 플라즈마 반응기(100)의 플라즈마 챔버를 제공한다. 플라즈마 반응기는 최상부 전극 어레이 조립체(120) 및 RF 전원(122)을 포함하며, 또한, 유체 공급부(146) 및/또는 열 교환기를 포함할 수 있다. 프로세스 가스는 하나 또는 양쪽 모두의 장벽(270)을 따라 위치된 포트(210)를 통해 챔버(104)에 공급될 수 있다. 일부 구현들에서, 포트(210)는 (작업물 지지부(214)의 운동의 방향에 대해) 챔버(104)의 선행 측 상에만 위치된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 프로세스 가스는 툴 몸체(202)의 측벽(202a)의 포트들을 통해 공급될 수 있다.

도 1 또는 도 2a-2c에 관하여, 전극 조립체(120 또는 220)는 챔버에서 작업물 지지부의 지지 표면 위에서 측방향으로 연장되는 하나 이상의 공면 필라멘트(300)를 포함한다. 작업물 지지부 위의 전극 조립체의 공면 필라멘트들의 적어도 일부는 지지 표면에 평행하게 연장된다. 필라멘트들(300)은 운동의 방향에 대해 0이 아닌, 예를 들어, 운동의 방향에 실질적으로 수직인 각도로 있을 수 있다. 각각의 필라멘트는 프로세스 양립가능 물질의 원통형 쉘에 의해 둘러싸인 전도체를 포함할 수 있다.

전극 유닛(201)은 전극 플라즈마 챔버 영역을 둘러싸는 측벽들(221)을 포함할 수 있다. 측벽들은 프로세스 양립가능 물질, 예를 들어, 석영으로 형성될 수 있다. 일부 구현들에서, 필라멘트들은 측벽들(221) 밖으로 측방향으로 돌출된다. 일부 구현들에서, 필라멘트들(300)은, 작업물을 위한 지지 표면에 대해 평행한 부분을 제공하기 위해, 전극 유닛(201)의 천장으로부터, 예를 들어, 수직으로 연장되고 수평으로 방향을 바꾼다(도 2c 참고).

도 3a-3c는 챔버내 전극 조립체의 필라멘트의 다양한 예들의 개략도들이다. 도 3a를 참조하면, 챔버내 전극 조립체(120)의 필라멘트(300)가 도시된다. 필라멘트(300)는 전도체(310), 및 전도체(310)를 둘러싸고 전도체(310)를 따라 연장되는 환형 쉘(320), 예를 들어, 원통형 쉘을 포함한다. 도관(330)이 전도체(310)와 쉘(320) 사이의 갭에 의해 형성된다. 쉘(320)은 프로세스와 양립가능한 비금속성 물질로 형성된다. 일부 구현들에서, 쉘은 반도체이다. 일부 구현들에서, 쉘은 절연성이다.

전도체(310)는 다양한 물질들로 형성될 수 있다. 일부 구현들에서, 전도체(310)는 중실 와이어, 예를 들어, 0.063"의 직경을 갖는 단일 중실 와이어이다. 대안적으로, 전도체(310)는 다수의 연선들에 의해 제공될 수 있다. 일부 구현들에서, 전도체는 3개의 평행한 0.032" 연선들을 포함한다. 다수의 연선들은 표피 효과를 통해 RF 전력 손실들을 감소시킬 수 있다.

높은 전기 전도율, 예를 들어, 10⁷ 지멘스/m 이상을 갖는 물질이 사용되고, 이는 저항성 전력 손실들을 감소시킬 수 있다. 일부 구현들에서, 전도체(310)는 구리 또는 구리의 합금으로 만들어진다. 일부 구현들에서, 전도체는 알루미늄으로 만들어진다.

원하지 않는 물질 스퍼터링 또는 식각은 프로세스 오염 또는 입자 형성으로 이어질 수 있다. 챔버내 전극 조립체(120)가 CCP 공급원으로 사용되든 ICP 공급원으로 사용되든, 원하지 않는 스퍼터링 또는 식각이 일어날 수 있다. 원하지 않는 스퍼터링 또는 식각은 전극 표면에서의 과잉 이온 에너지에 의해 야기될 수 있다. CCP 공급원으로서 작동할 때, 플라즈마 방전을 구동하기 위해 전극 쉘 주위의 진동 전기장이 필요하다. 이러한 진동은 물질들의 스퍼터링 또는 식각으로 이어지는데, 이는 모든 알려진 물질들이, CCP 공급원의 대응하는 최소 작동 전압보다 더 낮은 스퍼터링 에너지 임계치를 갖기 때문이다. ICP 공급원으로서 작동될 때, 플라즈마에 대한 필라멘트(300)의 용량성 결합은 인근 표면들에서 진동 전기장를 생성하고, 이는 또한 이 물질들의 스퍼터링을 야기한다. 내부 공간(104)에 노출된 필라멘트(300)의 외부 표면(예를 들어, 쉘(320))에 프로세스 양립가능 물질을 사용함으로써, 원하지 않는 물질 스퍼터링 또는 식각으로부터 초래되는 문제들이 완화될 수 있다.

일부 구현들에서, 쉘(320)은 프로세스 양립가능 물질, 예컨대, 규소, 예를 들어, 고 비저항 규소, 산화물 물질, 질화물 물질, 탄화물 물질, 세라믹 물질, 또는 이들의 조합으로 형성된다. 산화물 물질들의 예들은 이산화규소(예를 들어, 실리카, 석영) 및 산화알루미늄(예를 들어, 사파이어)을 포함한다. 탄화물 물질들의 예들은 탄화규소를 포함한다. 세라믹 물질들 또는 사파이어는, 플루오린 함유 환경들 또는 플루오로카본 함유 환경들을 포함하는 일부 화학적 환경들에 바람직할 수 있다. 암모니아, 디클로로실란, 질소, 및 산소를 함유하는 화학적 환경들에서, 규소, 탄화규소, 또는 석영의 사용이 바람직할 수 있다.

일부 구현들에서, 쉘(320)은 0.1 내지 3 mm, 예를 들어, 1 mm 두께를 갖는다.

일부 구현들에서, 유체가 도관(330)에 제공된다. 일부 구현들에서, 유체는 전도체(310)의 산화를 완화시키기 위해 산소를 퍼징하기 위한 비-산화 가스이다. 비-산화 가스들의 예들은 질소 및 아르곤이다. 일부 구현들에서, 비-산화 가스는 잔류 산소를 제거하기 위해, 예를 들어, 유체 공급부(146)에 의해 도관(330)을 통해 연속적으로 유동된다.

전도체(310)의 가열은 전도체를 산화에 더 민감하게 할 수 있다. 유체는, 공급된 RF 전력으로부터 가열될 수 있는 전도체(310)에 냉각을 제공할 수 있다. 일부 구현들에서, 유체는 강제 대류 온도 제어, 예를 들어, 냉각 또는 가열을 제공하기 위해, 예를 들어, 유체 공급부(146)에 의해 도관(330)을 통해 순환된다.

일부 구현들에서, 유체는 유체의 파괴를 방지하기 위해 대기압 이상일 수 있다.

도 3b를 참조하면, 필라멘트(300)의 일부 구현들에서, 전도체(310)는 코팅(320)을 갖는다. 일부 구현들에서, 코팅(320)은 전도체를 형성하는 물질의 산화물(예를 들어, 알루미늄 전도체 상의 산화알루미늄)이다. 일부 구현들에서, 코팅(320)은 이산화규소이다. 일부 구현들에서, 코팅(320)은 예를 들어, 이산화규소 코팅을 형성하기 위한, 실란, 수소 및 산소의 반응에 의해 플라즈마 반응기(100)에서 인-시튜로 형성된다. 인-시튜 코팅은 식각되거나 스퍼터링될 때 보충될 수 있으므로 유리할 수 있다.

도 3c를 참조하면, 필라멘트(300)의 일부 구현들에서, 전도체(310)는 중공이고, 중공 도관(340)이 전도체(310) 내부에 형성된다. 일부 구현들에서, 중공 도관(340)은 도 3a에서 설명된 바와 같이 유체를 운반할 수 있다. 프로세스 양립가능 물질의 코팅(320)은 원통형 쉘을 제공하기 위해 전도체(310)를 덮을 수 있다. 일부 구현들에서, 코팅(320)은 전도체를 형성하는 물질의 산화물(예를 들어, 알루미늄 전도체 상의 산화알루미늄)이다.

도 4a는 챔버내 전극 조립체의 일부의 개략도이다. 챔버내 전극 조립체(400)는 지지부(402)에 부착된 다수의 공면 필라멘트들(300)을 포함한다. 전극 조립체(400)는 전극 조립체(120)를 제공할 수 있다. 일부 구현들에서, 적어도, 작업물이 처리되는 곳에 대응하는 영역에 걸쳐서, 필라멘트들(300)이 서로 평행하게 연장된다.

필라멘트들(300)은 필라멘트 간격(410)에 의해 서로 분리된다. 필라멘트 간격(410)은 피치이고; 평행한 필라멘트들의 경우, 간격은 필라멘트들의 종축에 수직으로 측정될 수 있다. 간격(410)은 플라즈마 균일성에 영향을 줄 수 있다. 간격이 너무 크면, 필라멘트들은 섀도잉 및 불균일성을 생성할 수 있다. 다른 한편으로, 간격이 너무 작으면, 플라즈마가 최상부 갭(130)과 바닥 갭(132) 사이에서 이동할 수 없고, 불균일성이 증가되고/되거나 자유 라디칼 밀도가 감소될 것이다. 일부 구현들에서, 필라멘트 간격(410)은 조립체(400)에 걸쳐 균일하다.

필라멘트 간격(410)은 3 내지 20 mm, 예를 들어, 8 mm일 수 있다. N2가 2-10 torr인 고압에서, 간격 범위는 20 mm 내지 3 mm일 수 있다. 압력 범위에 대한 절충은 5-10 mm일 수 있다. 더 낮은 압력 및 작업물까지의 더 큰 거리에서, 더 큰 간격이 효과적으로 사용될 수 있다.

도 4b-c는 상이한 플라즈마 영역 상태들을 갖는 챔버내 전극 조립체의 개략적인 단면도들이다. 도 4b를 참조하면, 플라즈마 영역(412)은 필라멘트들(300)을 둘러싼다. 플라즈마 영역(412)은 상부 플라즈마 영역(414) 및 하부 플라즈마 영역(416)을 갖는다. 상부 플라즈마 영역(414)은 최상부 갭(130)에 위치될 수 있고 하부 플라즈마 영역(416)은 바닥 갭(132)에 위치될 수 있다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 상부 플라즈마 영역(414) 및 하부 플라즈마 영역(416)은 필라멘트들(300) 사이의 갭들을 통해 연결되어, 연속적인 플라즈마 영역(412)을 형성한다. 플라즈마 영역들(412)의 이러한 연속성이 바람직한데, 이는 영역들(414 및 416)이 플라즈마의 교환을 통해 서로 '연통'하기 때문이다. 플라즈마의 교환은 2개의 영역들이 전기적으로 평형인 것을 유지하는 것을 돕고, 플라즈마 안정성 및 반복성을 보조한다.

도 4c를 참조하면, 이 상태에서, 상부 플라즈마 영역(414) 및 하부 플라즈마 영역(416)은 서로 연결되지 않는다. 플라즈마 영역(412)의 이러한 '핀칭'은 플라즈마 안정성을 위해 바람직하지 않다. 플라즈마 영역(412)의 형상은 플라즈마 영역 불연속성을 제거하거나 플라즈마 균일성을 개선하기 위해 다양한 인자들에 의해 수정될 수 있다.

일반적으로, 영역들(412, 414, 및 416)은 광범위한 플라즈마 밀도들을 가질 수 있고, 반드시 균일한 것은 아니다. 게다가, 도 4c에 도시된 상부 플라즈마 영역(414)과 하부 플라즈마 영역(416) 사이의 불연속성들은 2개의 영역들에 대해 실질적으로 낮은 플라즈마 밀도를 나타내고, 반드시 갭들에 플라즈마가 완전히 결여된 것은 아니다.

최상부 갭(130)은 플라즈마 영역의 형상에 영향을 미치는 인자이다. 압력에 따라서, 최상부 전극(108)이 접지될 때, 최상부 갭(130)을 감소시키는 것은 전형적으로, 상부 플라즈마 영역(414)에서의 플라즈마 밀도의 감소로 이어진다. 최상부 갭(130)에 대한 특정 값들은 플라즈마 챔버의 컴퓨터 모델링에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 최상부 갭(130)은 3 내지 8 mm, 예를 들어, 4.5 mm일 수 있다.

바닥 갭(132)은 플라즈마 영역의 형상에 영향을 미치는 인자이다. 압력에 따라서, 작업물 지지 전극(116)이 접지될 때, 바닥 갭(132)을 감소시키는 것은 전형적으로, 하부 플라즈마 영역(416)에서의 플라즈마 밀도의 감소로 이어진다. 바닥 갭(132)에 대한 특정 값들은 플라즈마 챔버의 컴퓨터 모델링에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 바닥 갭(132)은 3 내지 9 mm, 예를 들어, 4.5 mm일 수 있다. 바닥 갭(132)은 최상부 갭(130)과 동일하거나 그보다 더 작을 수 있다.

일부 구현들에서, 챔버내 전극 조립체(400)는 필라멘트들(300)의 제1 군 및 제2 군을 포함할 수 있다. 제1 군 및 제2 군은, 필라멘트들이 제1 군과 제2 군 사이에서 교번하도록 공간적으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 제1 군은 필라멘트(302)를 포함할 수 있고, 제2 군은 필라멘트(304)를 포함할 수 있다. 제1 군은 RF 전력 공급부(422)의 제1 단자(422a)에 의해 구동될 수 있고, 제2 군은 RF 전력 공급부(422)의 제2 단자(422b)에 의해 구동될 수 있다.

RF 전력 공급부(422)는 단자(422a)에서 제1 RF 신호 및 단자(422b)에서 제2 RF 신호를 제공하도록 구성될 수 있다. 제1 및 제2 RF 신호들은 동일한 주파수 및 서로에 대한 안정된 위상 관계를 가질 수 있다. 예를 들어, 위상차는 0 도 또는 180 도일 수 있다. 일부 구현들에서, RF 전력 공급부(422)에 의해 제공되는 제1 RF 신호와 제2 RF 신호 사이의 위상차는 0 도와 360 도 사이에서 조정가능할 수 있다.

신호들을 생성하기 위해, RF 전력 공급부로부터의 비평형 출력 신호가, 단자들(422a, 422b) 상의 평형('차동') 신호들을 출력하기 위한 발룬(평형-비평형 변환기, 도시되지 않음)에 결합될 수 있다. 대안적으로, RF 공급부(422)는 서로에 대해 위상 고정된 2개의 개별 RF 전력 공급부들을 포함할 수 있다.

인접한 필라멘트들(302, 304)을 구동하는 RF 신호의 위상은 플라즈마 영역의 형상에 영향을 미치는 인자이다. 인접한 필라멘트들(422a, 422b)을 구동하는 2개의 RF 신호들의 위상차가 0 도('단극', 또는 '단일 종단')로 설정될 때, 플라즈마 영역은 필라멘트들(300) 사이의 갭들로부터 밀려나고, 도 4c에 도시된 바와 같이, 불연속성 또는 불균일성으로 이어진다. 인접한 필라멘트들을 구동하는 RF 신호들의 위상차가 180 도('차동')로 설정될 때, 플라즈마 영역은 필라멘트들(300) 사이에 더 강하게 한정된다. 0 도와 360 도 사이의 임의의 위상차가 플라즈마 영역(412)의 형상에 영향을 미치는 데에 사용될 수 있다.

작업물 지지 전극(116)의 접지는 플라즈마 영역의 형상에 영향을 미치는 인자이다. 인접한 필라멘트들을 구동하는 RF 신호들 사이의 0 도의 위상차와 조합된, 전극(116)의 불완전한 RF 접지는 플라즈마 영역을 최상부 갭 쪽으로 밀어낸다. 그러나, 인접한 필라멘트들, 예를 들어, 필라멘트들(302 및 304)이, 180 도의 위상차를 갖는 RF 신호들로 구동되면, 결과적인 플라즈마 분포는 전극(116)의 불완전한 RF 접지에 훨씬 덜 민감하다. 임의의 특정 이론에 제한되지 않고, 이는 구동 신호들의 차동 특성으로 인해 RF 전류가, 인접한 전극들을 통해 복귀되기 때문일 수 있다.

도 5a-e는 챔버내 전극 조립체 구성들의 다양한 예들의 개략도들이다. 전극 조립체들(500, 504, 506, 508, 509)은 전극 조립체(120)를 제공할 수 있고, 필라멘트들(300)은 전극 조립체(120)의 필라멘트들을 제공할 수 있다. 도 5a를 참조하면, 챔버내 전극 조립체(500)는, 필라멘트들의 제1 군을 포함하는 제1 전극 하위조립체(520) 및 필라멘트들의 제2 군을 포함하는 제2 전극 하위조립체(530)를 포함한다. 제1 전극 하위조립체(520)의 필라멘트들은 제2 전극 하위조립체(530)의 필라멘트들과 교호맞물림된다.

하위조립체들(520, 530) 각각은, 챔버(104)에 걸쳐 연장되는 다수의 평행한 필라멘트들(300)을 갖는다. 모든 다른 필라멘트(302)는 챔버(104)의 일 측 상의 제1 버스(540)에 연결된다. 나머지(교번하는) 필라멘트들(302)은 챔버(104)의 다른 측 상의 제2 버스(550)에 각각 연결된다. RF 전력 공급 버스에 연결되지 않은 각각의 전도체(120)의 단부는 연결되지 않은, 예를 들어, 플로팅 상태로 있을 수 있다.

일부 구현들에서, 필라멘트들(300)을 연결하는 버스들(540, 550)은 내부 공간(104)의 외부에 위치된다. 일부 구현들에서, 필라멘트들(300)을 연결하는 버스들(540, 550)은 내부 공간(104)에 위치된다. 제1 전극 하위조립체(520) 및 제2 전극 하위조립체(530)는 하위조립체들(520 및 530)의 필라멘트들이 서로 평행하도록 서로 평행하게 배향된다.

챔버내 전극 조립체(500)는 다양한 방식들로 RF 신호들에 의해 구동될 수 있다. 일부 구현들에서, 하위조립체(520)는 입력(570)에 의해 구동되고 하위조립체(530)는 입력(580)에 의해 구동된다. 일부 조립체들에서, 입력들(570 및 580)은 RF 접지에 대해 동일한 RF 신호로 구동된다. 일부 구현들에서, 하위조립체(520) 및 하위조립체(530)는 차동 RF 신호로 구동된다. 일부 구현들에서, 하위조립체(520) 및 하위조립체(530)는, 동일한 주파수이지만 0 내지 360 도, 예를 들어, 0 또는 180 도의 위상차의 2개의 RF 신호들로 구동된다. 일부 구현들에서, 위상차는 시간에 걸쳐 변조된다. 일부 구현들에서, 하위조립체(520)는 RF 신호로 구동되고, 하위조립체(530)는 RF 접지에 연결된다.

도 5b를 참조하면, 챔버내 전극 조립체(504)는 제1 전극 하위조립체(524) 및 제2 전극 하위조립체(534)를 포함한다. 제1 전극 하위조립체(524) 및 제2 전극 하위조립체(534) 각각은, 챔버(104)에 걸쳐 연장되는 다수의 필라멘트들(300)을 갖는다. 각각의 하위조립체의 필라멘트들(300)의 세트는 양쪽 모두의 단부들에서 버스들(560 및 562)에 의해 개별적으로 연결된다. 제1 전극 하위조립체(524) 및 제2 전극 하위조립체(534)는, 하위조립체들(524 및 534)의 필라멘트들이, 교번하는 패턴으로 있도록 구성된다. 필라멘트들(300)은 서로 평행할 수 있다.

일부 구현들에서, 필라멘트들(300)을 연결하는 버스들(560, 562)은 내부 공간(104)의 외부에 위치된다. 일부 구현들에서, 필라멘트들(300)을 연결하는 버스들(560, 562)은 내부 공간(104)에 위치된다.

챔버내 전극 조립체(504)는 다양한 방식들로 RF 신호들에 의해 구동될 수 있다. 일부 구현들에서, 하위조립체(520)는 입력(570)에 의해 구동되고 하위조립체(530)는 입력(580)에 의해 구동된다. 일부 조립체들에서, 입력들(570 및 580)은 RF 접지에 대해 동일한 RF 신호로 구동된다. 일부 구현들에서, 하위조립체(520) 및 하위조립체(530)는 차동 RF 신호로 구동된다. 일부 구현들에서, 하위조립체(520) 및 하위조립체(530)는, 0 내지 360 도, 예를 들어, 0 또는 180 도의 위상차를 갖는 동일한 주파수의 2개의 상이한 RF 신호들로 구동된다. 일부 구현들에서, 위상차는 시간에 걸쳐 변조된다. 일부 구현들에서, 하위조립체(520)는 RF 신호로 구동되고, 하위조립체(530)는 RF 접지에 연결된다.

도 5c를 참조하면, 챔버내 전극 조립체(506)는 제1 전극 하위조립체(520) 및 제2 전극 하위조립체(530)를 포함한다. 제1 전극 하위조립체(520) 및 제2 전극 하위조립체(530) 각각은, 일 단부에서 각각의 버스들(540, 550)에 의해 연결되는 다수의 평행한 필라멘트들(300)을 갖는다. 일부 구현들에서, 제1 전극 하위조립체의 필라멘트들(300)은 필라멘트들의 근위 단부에서 버스(540)에 연결되고, 제2 전극 하위조립체의 필라멘트들(300)은 필라멘트들의 대향하는 원위 단부에서 버스(550)에 연결된다.

버스(540)에 연결되지 않은, 제1 전극 하위조립체(520)의 단부들이 공통 접지(511)에 전기적으로 연결되고, 버스(550)에 연결되지 않은, 제2 전극 하위조립체(530)의 단부들이 공통 접지(511)에 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 제1 전극 조립체의 필라멘트들의 원위 단부들이 공통 접지(511)에 전기적으로 연결될 수 있고, 제2 전극 조립체의 필라멘트들의 근위 단부들이 공통 접지(511)에 전기적으로 연결될 수 있다.

일부 구현들에서, 제1 전극 하위조립체의 필라멘트들은 공통 접지(511)에 연결되는 다른 버스에, 예를 들어, 원위 단부에서 연결되고, 제2 전극 하위조립체의 필라멘트들은 공통 접지(511)에 연결되는 다른 버스에, 예를 들어, 근위 단부에서 연결된다.

제1 전극 하위조립체(520) 및 제2 전극 하위조립체(530)는, 하위조립체들(520 및 530)의 필라멘트들이, 교번하는 패턴으로 배열되도록 구성된다. 필라멘트들(300)은 서로 평행할 수 있다.

챔버내 전극 조립체(506)는 다양한 방식들로 RF 신호들에 의해 구동될 수 있다. 일부 구현들에서, 하위조립체(520)는, 예를 들어, 버스(540)로의 입력(570)에 의해 구동되고 하위조립체(530)는, 예를 들어, 버스(550)로의 입력(580)에 의해 구동된다. 일부 조립체들에서, 입력들(570 및 580)은 RF 접지에 대해 동일한 RF 신호로 구동된다. 일부 구현들에서, 하위조립체(520) 및 하위조립체(530)는 차동 RF 신호로 구동된다. 일부 구현들에서, 하위조립체(520) 및 하위조립체(530)는, 0 내지 360 도의 위상차를 갖는 동일한 주파수의 2개의 상이한 RF 신호들로 구동된다. 일부 구현들에서, 위상차는 시간에 걸쳐 변조된다.

도 5d를 참조하면, 챔버내 전극 조립체(508)는 제1 전극 하위조립체(520) 및 제2 전극 하위조립체(530)를 포함한다. 제1 전극 하위조립체(520) 및 제2 전극 하위조립체(530) 각각은 다수의 평행한 필라멘트들(300)을 갖는다. 제1 전극 하위조립체(520) 및 제2 전극 하위조립체(530)는, 하위조립체들(520 및 533)의 필라멘트들이, 교번하는 패턴으로 배열되도록 구성된다. 필라멘트들(300)은 서로 평행할 수 있다. 일부 구현들에서, 교번하는 필라멘트 쌍들의 인접한 단부들은 전기적으로 직렬로 연결되고, 연결들(510)은 필라멘트 쌍들의 원위 단부와 근위 단부 사이에 교번하여 배치된다. 일부 구현들에서, 필라멘트들(300)의 단부들 사이의 연결들(510)은 내부 공간(104)의 외부에 위치될 수 있다.

챔버내 전극 조립체(508)는 다양한 방식들로 RF 신호들에 의해 구동될 수 있다. 일부 구현들에서, 하위조립체(520) 및 하위조립체(530)는, 필라멘트 구조의 하나의 코너로부터 대향하는 코너까지, 동일한 RF 신호(570)로 구동된다. 일부 구현들에서, RF 신호는 RF 접지에 대해 구동된다.

도 5e를 참조하면, 챔버내 전극 조립체(509)는 제1 전극 하위조립체(520) 및 제2 전극 하위조립체(530)를 포함한다. 제1 전극 하위조립체(520) 및 제2 전극 하위조립체(530) 각각은, 일 단부에서, 각각, 버스들(540 및 550)에 의해 연결되는 다수의 평행한 필라멘트들(300)을 갖는다. 일부 구현들에서, 제1 전극 하위조립체의 필라멘트들(300)은 필라멘트들의 근위 단부에서 버스(540)에 연결되고, 제2 전극 하위조립체의 필라멘트들(300)은 필라멘트들의 대향하는 원위 단부에서 버스(550)에 연결된다.

제1 전극 하위조립체(520) 및 제2 전극 하위조립체(530)는, 하위조립체들(520 및 530)의 필라멘트들이, 교번하는 패턴으로 배열되도록 구성된다. 필라멘트들(300)은 서로 평행할 수 있다.

하위조립체들(520 및 530)로부터의 적어도 일부의 인접한 필라멘트 쌍들은 전기적으로 병렬로 연결된다. 특히, 버스들(540)에 연결되지 않은, 제1 하위조립체(520)의 필라멘트들의 단부들은 대신에, 버스(550)에 연결되지 않은, 제2 하위조립체(530)의 필라멘트들의 단부들에 연결된다. 예를 들어, 전기적 연결들(510)이 하위조립체(520)의 필라멘트들의 원위 단부들과 하위조립체(530)의 필라멘트들의 근위 단부들 사이에 형성될 수 있다.

일부 구현들에서, 제1 조립체(520)의 각각의 필라멘트는 이 방식으로 제2 하위조립체(530)의 단일 필라멘트에 전기적으로 연결된다. 필라멘트들(300)의 단부들 사이의 연결들(510)은 내부 공간(104)의 외부에 위치될 수 있다.

챔버내 전극 조립체(509)는 다양한 방식들로 RF 신호들에 의해 구동될 수 있다. 일부 구현들에서, 하위조립체(520)는, 예를 들어, 버스(540)로의 입력(570)에 의해 구동되고 하위조립체(530)는, 예를 들어, 버스(550)로의 입력(580)에 의해 구동된다. 일부 조립체들에서, 입력들(570 및 580)은 RF 접지에 대해 동일한 RF 신호로 구동된다. 일부 구현들에서, 하위조립체(520) 및 하위조립체(530)는 차동 RF 신호로 구동된다. 일부 구현들에서, 하위조립체(520) 및 하위조립체(530)는, 0 내지 360 도의 위상차를 갖는 동일한 주파수의 2개의 상이한 RF 신호들로 구동된다. 일부 구현들에서, 위상차는 시간에 걸쳐 변조된다.

일반적으로, 하위조립체들(520, 524) 및 각각의 하위조립체들(530, 534)의 차동 구동은, 적절한 RF 접지(예를 들어, 회전식 수은 결합기, 브러시들, 또는 슬립 링들을 통한 RF 접지)가 제공될 수 없을 때 플라즈마 균일성 또는 프로세스 반복성을 개선할 수 있다.

일부 구현들에서, 플라즈마 공급원은 상이한 주파수들로 작동할 수 있는 2개 이상의 무선 주파수 생성기들에 의해 전력을 공급받을 수 있다. 도 6a-6b는 챔버내 전극 조립체의 일부의 개략도들이다. 도 6a를 참조하면, 챔버내 전극 조립체(600)는 다수의 필라멘트들(300)을 포함한다. 전극 조립체(600)는 전극 조립체(120)를 제공할 수 있고, 필라멘트들(300)은 전극 조립체(120)의 필라멘트들을 제공할 수 있다.

전극 조립체(600)는 2개 이상의 무선 주파수 생성기들(622a 및 622b)에 의해 전력을 공급받는다. 일부 구현들에서, 제1 RF 생성기(662a)는 12 MHz 내지 14 MHz, 예를 들어, 13.56 MHz의 주파수에서 RF 전력을 생성하도록 구성되고, 제2 RF 생성기(662b)는 57 MHz 내지 63 MHz, 예를 들어, 60 MHz의 주파수에서 RF 전력을 생성하도록 구성된다. 임의의 특정 이론에 얽매이지 않고, 다수의 주파수 생성이 반도체 플라즈마 처리에 사용되는 경우, 더 높은 주파수 생성기는 플라즈마 생성을 위해 주로 사용될 수 있고, 더 낮은 주파수는 플라즈마 대 작업물 전위를 변조함으로써 이온 에너지를 증가시키거나 이온 에너지 분포 함수를 변경하는 데에, 예를 들어, 함수를 확장하고 이를 더 높은 에너지들로 연장하는 데에 주로 사용될 수 있다.

일부 구현들에서, 도 6a에 도시된 바와 같이, 2개의 주파수 생성기들(622a 및 622b)은 이중 주파수 RF 임피던스 정합 회로 및 통합 필터를 포함하는 회로(624) 내에 입력들을 제공한다. 단일 출력(625)이 필라멘트들(300) 모두에 병렬로 인가된다. 임의의 특정 이론에 제한되지 않고, 임피던스 정합부는 간섭 또는 손상 없이 생성기들로부터 부하로의 증가된 전력 전달을 제공한다. 주파수 생성기들(622a 및 622b) 및 회로(624)는 도 5a-5e에 도시된 조립체들 중 임의의 조립체에서 입력들 중 하나를 공급하는 데에 사용될 수 있다.

일부 구현들에서, 도 6b에 도시된 바와 같이, 챔버내 전극 조립체(601)는 필라멘트들(300)의 제1 군 및 제2 군을 포함할 수 있다. 제1 군 및 제2 군은, 필라멘트들이 제1 군과 제2 군 사이에서 교번하도록 공간적으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 제1 군은 필라멘트들(302)을 포함할 수 있고, 제2 군은 필라멘트들(304)을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 2개의 주파수 생성기들(622a 및 622b)은 이중 주파수 RF 임피던스 정합 회로, 통합 필터, 및 발룬을 포함하는 회로(626) 내에 입력들을 제공한다. 회로(626)는, 동일 포트로 다시 이동하는 임의의 반사된 신호에 대한 접지로의 경로를 제공하기 위해 더미 저항 부하들을 갖는 서큘레이터들을 선택적으로 활용할 수 있다. 출력들(627 및 628)이, 각각 제1 및 제2 필라멘트 군들에 인가된다. 출력 주파수들은 동일하고 위상에서 180 도 떨어져 있다. 임의의 특정 이론에 제한되지 않고, 임피던스 정합부는 간섭 또는 손상 없이 생성기들로부터 부하로의 최대 전력 전달을 제공한다. 주파수 생성기들(622) 및 회로(626)는 도 5a-5e에 도시된 조립체들 중 임의의 조립체에서 차동 입력들을 공급하는 데에 사용될 수 있다.

일부 실시예들에서, 전극 조립체에 인가되는 다수의 RF 입력들 사이의 위상차는 시간에 따라 변조될 수 있다.

도 7a를 참조하면, 챔버내 전극 조립체(700)는 전극 하위조립체(724)를 포함한다. 전극 하위조립체(724)는 대향하는 단부들에서 버스들(760 및 765)에 의해 연결되는 다수의 필라멘트들(300)을 갖는다. 2개의 RF 입력들(710 및 720)은, 각각 버스들(760 및 765)에 연결된다.

일부 구현들에서, RF 입력들은 동일한 주파수로 작동되지만, 입력들 사이의 위상차(φ)는 시간에 걸쳐 변조된다. 예를 들어, 위상차는 간단한 톱니파 함수로서 구동될 수 있지만, 다른 함수들, 예컨대, 삼각파 함수 또는 사인파 함수가 가능하다. 위상차는 전체 360 도에 걸쳐, 또는 더 작은 범위, 예를 들어, +/- 180 도에 걸쳐 또는 더 작은 불균일성 조정 범위 +/- 90 도에 대해 구동될 수 있다. 범위는 0 도에 대해 대칭일 필요는 없다.

일부 구현들에서, RF 입력들 중 하나 이상이 버스 상의 다수의 위치들에 인가된다. 일부 구현들에서, 각각의 RF 입력은 동일한 버스 상의 다수의 지점들에 인가되지만, 2개의 RF 입력들은 필라멘트들의 대향하는 단부들에 연결된 버스들에 인가된다. 예를 들어, 도 7e에 도시된 바와 같이, 제1 입력(710)은 버스(760)의 대향하는 단부들에 인가될 수 있고 제2 입력(720)은 버스(765)의 대향하는 단부들에 인가될 수 있다. 일부 구현들에서, 각각의 RF 입력들은 양쪽 모두의 버스들에 인가된다. 예를 들어, 도 7f에 도시된 바와 같이, 제1 RF 입력(710)은 각각의 버스(760, 765)의 제1 단부에 인가되고, 제2 RF 입력(720)은 각각의 버스(760, 765)의 대향하는 제2 단부에 인가된다. 추가적으로, 양쪽 모두의 입력들이, 동일한 측(좌측 또는 우측) 상에 있기 보다는, 각각의 RF 입력이 전극 어레이 상의 대각선인 위치들에 연결될 수 있다.

도 8a를 참조하면, 챔버내 전극 조립체(800)는 제1 전극 하위조립체(824) 및 제2 전극 하위조립체(834)를 포함한다. 전극 조립체(800)는 도 5b 및 5e와 관련하여 논의된 전극 조립체들 또는 하위조립체들 중 하나일 수 있다. 제1 전극 하위조립체(824) 및 제2 전극 하위조립체(834) 각각은, 각각 일 단부에서 버스들(860 및 865)에 의해 그리고 각각 다른 단부에서 버스들(861 및 866)에 의해 연결되는 다수의 필라멘트들(300)을 갖는다. 제1 전극 하위조립체(824) 및 제2 전극 하위조립체(834)는, 하위조립체들(824 및 834)의 필라멘트들이, 교번하는 패턴으로 배열되도록 구성된다. 필라멘트들(300)은 서로 평행할 수 있다.

일부 구현들에서, 필라멘트들(300)을 연결하는 버스들(860, 861, 865, 및 866)은 내부 공간(104)의 외부에 위치된다. 일부 구현들에서, 필라멘트들(300)을 연결하는 버스들(860, 861, 865, 및 866)은 내부 공간(104)에 위치된다.

일부 구현들에서, RF 입력(810)은 발룬에 의해, 180 도만큼 오프셋된 동일한 주파수의 2개의 RF 신호들을 포함하는 차동 신호로 분할된다. 발룬(870)의 출력들은 버스들(861 및 865)의 동일한 측 상의 양쪽 모두의 전극 하위조립체들에 연결될 수 있다. RF 입력(820)은 발룬(870)에 의해, 180 도만큼 오프셋된 동일한 주파수의 2개의 RF 신호들을 포함하는 차동 신호로 분할된다. 발룬(870)의 출력들은 버스들(860 및 866)의 대향하는 측에서 양쪽 모두의 전극 하위조립체들에 연결된다.

RF 입력들(810, 820)로부터 차동 신호를 2개의 전극 하위조립체들(824, 834)에 인가하기 위해 많은 다른 변형들이 가능하다. 상이한 차동 RF 신호들이 좌측 및 우측, 각각, 2개의 전극 하위조립체들(824, 834)에 인가되기 보다는, 상이한 차동 RF 신호들은 챔버의 각각의 대향하는 측들 상의 버스들에 인가될 수 있다. 예를 들어, 도 8c를 참조하면, 제1 차동 RF 신호(820)는 챔버(104)의 일 측 상의 버스들(860, 861)에 인가될 수 있고, 제2 차동 RF 신호(820)는 챔버(104)의 대향하는 측 상의 버스들(865, 866)에 인가될 수 있다. 게다가, 각각의 버스 상의 단일 위치에 연결되기 보다는, 각각의 버스 상의 다수의 위치들에서, 예를 들어, 각각의 버스의 대향하는 단부들에서 RF 신호들이 인가될 수 있다.

일부 구현들에서, RF 입력들(710, 720 또는 810, 820)은 동일한 주파수로 작동되지만, 입력들 사이의 위상차(φ)는 시간에 걸쳐 변조된다. 예를 들어, 위상차는 간단한 톱니파 함수로서 구동될 수 있지만, 다른 함수들, 예컨대, 삼각파 함수 또는 사인파 함수가 가능하다. 위상차는 전체 360 도에 걸쳐, 또는 더 작은 범위, 예를 들어, +/- 180 도에 걸쳐 또는 더 작은 불균일성 조정 범위 +/- 90 도에 대해 구동될 수 있다. 범위는 0 도에 대해 대칭일 필요는 없다.

위상 변조를 위한 주파수는 넓은 범위에 걸쳐 선택될 수 있다. 예를 들어, 시간 평균 균일성만이 중요한 경우, 하이 엔드에서 생성기의 대역폭, 위상 슬루 레이트, 또는 변조 능력에 의해 제한된 낮은 변조 주파수들, 예를 들어, 1 Hz, 최대 10 kHz, 또는 100 KHz가 사용될 수 있다. 순간적인 플라즈마 균일성이 (디바이스 손상 최소화를 위해) 중요한 경우, 더 높은 변조 주파수들, 예를 들어, 100 Hz 내지 10 KHz 또는 100 KHz 이상, 예를 들어, 1 kHz ― 10 KHz 또는 100 KHz 이상이 사용될 수 있다.

다양한 위상 변조 방식들과 관련하여, 이러한 변조는 플라즈마 밀도의 균일성을 개선할 수 있다. 임의의 특정 이론에 제한되지 않고, 위상 변조는 전극 어레이에 걸쳐 전압 불균일성, 또는 전압 정재파 비율을 최소화할 수 있고, 따라서 플라즈마 불균일성을 최소화한다. 예를 들어, 입력 신호들의 위상차의 변조는 필라멘트들 상의 RF 에너지의 정재파들이 시간에 걸쳐 이동하게 할 수 있고, 이로써, 시간 평균 전압(그리고 따라서 플라즈마 밀도)이 더 균일하다.

다시, 임의의 특정 이론에 얽매이지 않고, 도 7b-7d는 도 7a에 도시된 조립체에서 위상 변조를 위한 하나의 가능한 메커니즘을 상세히 설명한다. 도 7b(1) 및 도 7c는 조립체의 대향하는 단부들에 인가된, 위상차(φ) 및 동일한 주파수의 입력들(710 및 720)로부터의 2개의 신호들을 도시한다. 2개의 신호들은 도 7b(2) 및 도 7c에 도시된 바와 같이 정재파(730)를 형성하기 위해 가산된다. 도 7d 및 도 7b(3)에 도시된 바와 같이, 2개의 입력들의 위상차(φ)가 시간에 걸쳐 변조될 때, 정재파(730)는 전극 조립체 필라멘트들에 대해 공간적으로 변조된다.

유사하게, 임의의 특정 이론에 얽매이지 않고, 도 8b는 도 8a에 도시된 조립체에서 위상 변조를 위한 하나의 가능한 메커니즘을 상세히 설명한다. 도 8b는 조립체의 대향하는 단부들에 인가된, 위상차(φ) 및 동일한 주파수의 입력들(810 및 820)로부터의 2개의 신호들을 도시한다. 2개의 신호들은 도 8b(2)에 도시된 바와 같이 정재파(830)를 형성하기 위해 가산된다. 도 8b(3)에 도시된 바와 같이, 2개의 입력들의 위상차(φ)가 시간에 걸쳐 변조될 때, 정재파(830)는 전극 조립체 필라멘트들에 대해 공간적으로 변조된다.

위상 변조를 위한 동일한 주파수의 신호들은 다수의 방식들로 생성될 수 있다. 도 9a-9b는 도 7a의 입력들(710 및 720) 또는 도 8a의 입력들(810 및 820)을 제공할 수 있는 출력들(910 및 920)을 생성하기 위한 2개의 예시적인 회로들(900 및 902)을 도시한다. 회로(900 및 902)에 대한 신호 입력들은 RF 기준 신호 생성기(930)에서 유래한다. 생성기(930)로부터의 신호는 제1 출력(910)을 생성하기 위해 마스터 RF 증폭기(935)에 의해 증폭된다. 생성기(930)로부터의 신호는 또한, 위상 변위기(939)로 송신된다. 위상 변위기(939)는 제2 출력(920)을 생성하기 위해 슬레이브 RF 증폭기(936)에 의해 증폭되는 위상 변위된 출력을 생성한다. 마스터 RF 증폭기(935) 및 슬레이브 RF 증폭기의 출력들은, 위상차를 나타내는 신호를 출력하는 위상 검출기(937)에 공급된다. 위상 검출기(937)로부터의 신호는, 위상 변위기(939)를 제어하는 위상 제어기(938)에 공급되고, 따라서 피드백 루프를 제공한다. 위상 제어기(938) 및 변위기(937)는 마스터(920)와 슬레이브(910)로부터의 출력들 사이의 위상차를 위에서 상세히 설명된 바와 같이 시간의 함수로서 변조할 수 있다.

도 9a에서, 임피던스 정합 회로들(940 및 942)은 마스터(935) 및 슬레이브(936) 생성기들의 출력과 위상 검출기(937) 사이에 각각 배치된다. 임피던스 정합 회로들(940 및 942)은 출력들(910 또는 920)에 연결된 전극 조립체로부터, 예를 들어, 전극 조립체(700 또는 800)로부터 회로(900) 내로 들어오는 신호들의 반사들을 방지한다. 특정 이론에 제한되지 않고, 회로(900)로부터의 반사들은 전극 조립체에서 원하지 않는 정재파들 또는 다른 간섭의 형성을 야기할 수 있다.

도 9b에서, 더미 부하들(950 및 952)에 연결된 서큘레이터들은 마스터(935) 및 슬레이브(936) 생성기들의 출력과 위상 검출기(937) 사이에 각각 배치된다. 서큘레이터 및 부하 회로들(950 및 952)은 출력들(910 또는 920)에 연결된 전극 조립체로부터, 예를 들어, 조립체(700 또는 800)로부터 회로(902) 내로 들어오는 신호들이, 신호 생성기(930)로 전파되거나 플라즈마 공급원 영역으로 다시 반사되는 대신에 더미 부하 종단에 흡수되는 것을 허용한다. 대안적으로, 아이솔레이터들이, 더미 부하들(950 및 952)에 연결된 서큘레이터들을 대체할 수 있다. 아이솔레이터들은 마찬가지로, 신호가 조립체로부터 신호 생성기(930) 쪽으로 다시 이동하는 것을 방지할 것이다. 제1 정합 네트워크가 전극 어레이의 제1 입력 탭과 지점(910) 사이에 연결될 수 있고, 제2 정합 네트워크가 전극 어레이의 제2 입력 탭과 지점(920) 사이에 연결될 수 있다. 특정 이론에 제한되지 않고, 이 메커니즘은 생성기에 대한 손상 및 신호 간섭을 방지한다.

일부 구현들에서, 위상 변조는 플라즈마 밀도에 불균일성을 의도적으로 도입하는 데에 사용될 수 있다. 예를 들어, 기판 상의 층의 불균일성 또는 층의 처리의 불균일성의 원인을 보상하도록 플라즈마 밀도 불균일성을 유도하는 것이 바람직할 수 있다. 그러한 구현을 위해, 왜곡된 파동 함수가 위상차를 구동하도록 적용될 수 있고, 따라서 마디들은, 그렇지 않으면 플라즈마 밀도가 너무 높은 영역들에서 더 긴 지속 시간을 갖고, 배들은, 그렇지 않으면 플라즈마 밀도가 너무 낮은 영역들에서 더 긴 체류 시간을 갖는다.

일부 구현들에서, 변조된 위상을 갖는 신호들(910 및 920)이, 도 5a-5c의 입력들(570 및 580)과 같은, 전기적으로 연결되지 않은 전극 조립체들에 인가될 수 있다. 이 경우에, 시간에 대해 챔버(104)에서의 플라즈마의 위치를 제어하기 위해 2개의 입력 신호들 사이의 위상 변조가 사용될 수 있다. 따라서, 처리 조건들은 시간적으로 제어될 수 있다.

임의의 특정 이론에 제한되지 않고, 위상 변조는, 예를 들어, 시스템의 임피던스 부정합 또는 물리적 제약들로 인한 반사들에 의해 야기되는, 작업물에 대한 플라즈마의 고유한 불균일성을 제어하는 데에 사용될 수 있다. 예를 들어, 전압 패턴의 시간적 변조는 작업물에 인가되는 플라즈마의 개선된 시간 평균 균일성을 초래할 수 있고, 고유한 플라즈마 불균일성의 영향을 잠재적으로 감소시킨다.

일부 구현들에서, 위상 변조 정재파 신호들을 실시예들에 인가하는 것보다는, 진행파 입력들이 전극 조립체에 인가될 수 있다. 임의의 특정 이론에 얽매이지 않고, 진행파들을 생성하기 위해 종단되는 전극 어레이의 상이한 부분들에 다수의 입력들이 인가되는 경우, 2개의 입력들이 간섭되고 정재파를 형성하는 것을 방지하기 위해 입력들 사이의 주파수가 반드시 상이해야 한다.

도 10은 도 7a, 7e 또는 7f의 입력들(710 및 720) 또는 도 8a 또는 8c의 입력들(810 및 820)을 제공할 수 있는 출력들(1010 및 1020)을 생성하기 위한 예시적인 회로(1000)를 도시한다. 2개의 주파수 생성기들(1030 및 1031)은 2개의 상이한 주파수들의 신호들을 제공한다. 제1 생성기(1030)로부터의 신호는 제1 출력(1010)을 생성하기 위해, 제1 더미 부하(1050) 및 제1 임피던스 정합부(1040)를 갖는 서큘레이터를 통해 이동한다. 유사하게, 제2 생성기(1031)로부터의 신호는 제2 출력(1020)을 생성하기 위해, 제2 더미 부하(1052) 및 제2 임피던스 정합부(1042)를 갖는 제2 서큘레이터를 통해 이동한다. 서큘레이터 및 부하 회로들(1050 및 1052)은 출력들(1010 또는 1020)에 연결된 전극 조립체로부터, 예를 들어, 조립체(700 또는 800)로부터 회로(1000) 내로 들어오는 임의의 신호들이, 신호 생성기(1030 또는 1031)로 전파되거나 플라즈마 공급원 영역으로 다시 반사되는 대신에 더미 부하 종단에 흡수되는 것을 허용한다.

대안적으로, 아이솔레이터들이, 더미 부하들(1050 및 1052)에 연결된 서큘레이터들을 대체할 수 있다. 아이솔레이터들은 마찬가지로, 신호가 조립체로부터 신호 생성기들(1030, 1031) 쪽으로 다시 이동하는 것을 방지할 것이다. 특정 이론에 제한되지 않고, 서큘레이터들 및 부하들(1050 및 1052) 또는 대안적인 아이솔레이터들은 생성기에 대한 손상 및 신호 간섭을 방지한다.

임피던스 정합 회로들(1040 및 1042)은 출력들(1010 또는 1020)에 연결된 전극 조립체로부터, 예를 들어, 전극 조립체(700 또는 800)로부터 회로(1000) 내로 들어오는 신호들의 반사들을 방지한다. 특정 이론에 제한되지 않고, 회로(1000)로부터의 반사들은 전극 조립체에서 원하지 않는 정재파들 또는 다른 간섭의 형성을 야기할 수 있다.

일부 구현들에서, 생성기들(1030 및 1031)의 출력들 사이의 주파수 차이는, 양쪽 모두의 주파수들이 서큘레이터(또는 아이솔레이터) 유닛들(1050, 1052)의 대역폭 내에 그리고 정합 회로들(1040 및 1042)의 대역폭 내에 있도록 선택될 수 있다. 일부 구현들에서, 주파수 차이는 1 Hz 내지 최대 수 MHz, 바람직하게는 1 kHz 내지 10대 kHz 또는 100대 kHz이다. 예를 들어, 주파수들은 59.9 GHz 및 60.1 GHz일 수 있다. 일부 실시예들에서, 주파수 차이는 비트 패턴을 형성하는 것을 피하기 위해 선택되고, 이는 진행파에서 바람직하지 않은 불균일성을 생성할 수 있다.

다수의 주파수 생성기들이 사용가능하지 않은 경우, 도 11에 도시된 바와 같이, 진행파가 단일 입력에 의해 생성될 수 있다. 도 11은 2개의 출력 포트들(1110 및 1120)을 갖는 예시적인 회로(1100)를 도시한다. 이 포트들은 도 7a, 7e 또는 7f의 입력들(710 및 720), 또는 도 8a 또는 8c의 입력들(810 및 820)에 연결될 수 있다. 하나의 주파수 생성기(1130)는 단일 RF 주파수 신호를 제공한다. 생성기(1130)로부터의 신호는 포트(1010)에서의 출력을 생성하기 위해, 제1 더미 부하(1150) 및 제1 임피던스 정합부(1140)를 갖는 서큘레이터를 통해 이동한다. 이 포트로부터의 신호는 연결된 전극 조립체(예를 들어, 700 또는 800)를 통해 이동하여, 전극 조립체의 다른 측의 포트(1120)에 들어가며, 여기서 신호는 제2 임피던스 정합부(1142) 및 제2 더미 부하(1152)를 만난다. 서큘레이터 및 부하 회로들(1150 및 1152)은 포트들(1110 또는 1120)에 연결된 전극 조립체로부터, 예를 들어, 조립체(700 또는 800)로부터 회로(1100) 내로 들어오는 임의의 신호들이, 신호 생성기(1130)로 전파되거나 플라즈마 공급원 영역으로 다시 반사되는 대신에 더미 부하 종단에 흡수되는 것을 허용한다.

대안적으로, 아이솔레이터들이, 더미 부하들(1150 및 1152)에 연결된 서큘레이터들을 대체할 수 있다. 아이솔레이터들은 마찬가지로, 신호가 조립체로부터 신호 생성기(1130) 쪽으로 다시 이동하는 것을 방지할 것이다. 특정 이론에 제한되지 않고, 서큘레이터들 및 부하들(1150 및 1152) 또는 대안적인 아이솔레이터들은 생성기에 대한 손상 및 신호 간섭을 방지한다.

임피던스 정합 회로들(1140 및 1142)은 출력들(1110 또는 1120)에 연결된 전극 조립체로부터, 예를 들어, 전극 조립체(700 또는 800)로부터 회로(1100) 내로 들어오는 신호들의 반사들을 방지한다. 특정 이론에 제한되지 않고, 회로(1100)로부터의 반사들은 전극 조립체에서 원하지 않는 정재파들 또는 다른 간섭의 형성을 야기할 수 있다.

임의의 특정 이론에 제한되지 않고, 전극 조립체에 걸친 진행파들을 생성하기 위해 단일 입력 또는 다수의 입력들을 사용하는 것은, 예를 들어, 시스템의 임피던스 부정합 또는 물리적 제약들로 인한 반사들에 의해 야기되는, 작업물에 대한 플라즈마의 고유한 불균일성의 영향을 완화시키는 것을 돕는다. 예를 들어, 진행파들은 전극에 걸친 전압의 시간적 및 공간적 변화를 초래하고, 작업물에 인가되는 플라즈마의 개선된 시간 평균 균일성을 초래하여, 고유한 플라즈마 불균일성의 영향을 잠재적으로 감소시킨다. 다수의 입력들은 개선된 성능을 허용할 수 있는데, 이는, 다수의 진행파들이 단일 진행파보다 더 균일한 시간 평균 전압 프로파일을 생성할 수 있기 때문이다.

임의의 특정 이론에 제한되지 않고, 위상차가 시간의 함수로서 임의의 패턴에 의해 구동될 수 있기 때문에, 위상 변조는 전극 조립체에 대해 전압 프로파일을 조절하는 데에 있어서 사용자의 더 큰 제어를 허용한다. 그러나, 위상 변조는 위상 고정 피드백 메커니즘을 필요로 하기 때문에, 설정하는 데에 더 시간 소모적이고 더 비용이 많이 든다. 반면에, 진행파들의 생성은 피드백 메커니즘을 필요로 하지 않으며, 따라서 더 간단하고 더 저렴하다. 그러나, 진행파 설정들은 신호의 시간적 제어를 허용하지 않는다.

특정 실시예들이 설명되었지만, 다른 실시예들이 가능하다. 예를 들어:

● 일부 구현들이 버스의 중앙에 인가되는 RF 전력을 갖는 것으로 예시되지만, RF 전력은 버스의 하나 또는 양쪽 모두의 단부 또는 다른 위치들에 인가될 수 있다.

● 다수의 주파수들이 위상 변조와 함께 인가될 수 있다. 예를 들어, 2개의 상이한 주파수들을 갖는 RF 신호들의 제1 쌍이 제1 전극 하위조립체에 인가될 수 있고, 동일한 2개의 주파수들을 갖는 RF 신호들의 제2 쌍이, 다른 전극 하위조립체에 또는 제1 전극 하위조립체의 상이한 위치에 인가될 수 있다. 그 다음, 제2 RF 쌍으로부터의 하나 또는 양쪽 모두의 RF 신호가 제1 RF 쌍에서의 각각의 RF 신호에 대해 위상 변조될 수 있다.

다른 실시예들은 다음의 청구항들의 범위 내에 있다.

Claims (30)

1. 플라즈마 반응기로서,
   플라즈마 챔버를 제공하는 내부 공간을 갖는 챔버 몸체;
   처리 가스를 상기 플라즈마 챔버에 전달하기 위한 가스 분배기;
   상기 챔버를 배기하기 위해 상기 플라즈마 챔버에 결합된 펌프;
   작업물을 유지하기 위한 작업물 지지부;
   상기 플라즈마 챔버의 천장과 상기 작업물 지지부 사이에 상기 플라즈마 챔버를 통해 측방향으로 연장되는 복수의 필라멘트들을 포함하는 챔버내 전극 조립체 ― 각각의 필라멘트는 원통형 절연 쉘에 의해 둘러싸인 전도체를 포함하고, 상기 복수의 필라멘트들은 제1 다수의 필라멘트들 및 상기 제1 다수의 필라멘트들과 교번하는 패턴으로 배열된 제2 다수의 필라멘트들을 포함함 ―; 및
   제1 RF 입력 신호를 상기 제1 다수의 필라멘트들에 인가하도록 구성된 RF 전원 ― 상기 제2 다수의 필라멘트들은 접지에 또는 상기 RF 전원으로부터의 제2 RF 입력 신호에 연결됨 ― 을 포함하는, 플라즈마 반응기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 필라멘트들은 복수의 제1 단부들 및 복수의 제2 단부들을 갖고, 각각의 필라멘트의 제1 단부는 각각의 필라멘트의 제2 단부보다 상기 플라즈마 챔버의 제1 측벽에 더 가깝고, 상기 제1 다수의 필라멘트들의 상기 제1 단부들은 제1 공통 버스에 연결되고, 상기 제2 다수의 필라멘트들의 상기 제2 단부들은 제2 공통 버스에 연결되는, 플라즈마 반응기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 RF 전원은 상기 RF 입력 신호를 상기 제1 공통 버스와 상기 제2 공통 버스 사이에 인가하도록 구성되는, 플라즈마 반응기.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1 다수의 필라멘트들의 제2 단부들이 플로팅되고 상기 제2 다수의 필라멘트들의 제1 단부들이 플로팅되거나, 상기 제1 다수의 필라멘트들의 상기 제2 단부들이 접지되고 상기 제2 다수의 필라멘트의 상기 제1 단부들이 접지되거나, 상기 제1 다수의 필라멘트들의 상기 제2 단부들이 상기 제2 다수의 필라멘트들의 상기 제1 단부들에 전기적으로 연결되는, 플라즈마 반응기.
5. 제2항에 있어서,
   상기 RF 전원은 상기 RF 입력 신호를 상기 제1 다수의 필라멘트들의 상기 제1 단부들에 인가하도록 구성되고, 상기 제2 다수의 필라멘트들은 접지되는, 플라즈마 반응기.
6. 제2항에 있어서,
   상기 제2 다수의 필라멘트들은 상기 제2 다수의 필라멘트들의 상기 제1 단부들을 통해 접지되는, 플라즈마 반응기.
7. 플라즈마 반응기로서,
   플라즈마 챔버를 제공하는 내부 공간을 갖는 챔버 몸체;
   처리 가스를 상기 플라즈마 챔버에 전달하기 위한 가스 분배기;
   상기 챔버를 배기하기 위해 상기 플라즈마 챔버에 결합된 펌프;
   작업물을 유지하기 위한 작업물 지지부;
   상기 플라즈마 챔버의 천장과 상기 작업물 지지부 사이에 상기 플라즈마 챔버를 통해 측방향으로 연장되는 복수의 필라멘트들을 포함하는 챔버내 전극 조립체 ― 각각의 필라멘트는 원통형 절연 쉘에 의해 둘러싸인 전도체를 포함하고, 상기 복수의 필라멘트들은 제1 다수의 필라멘트들 및 상기 제1 다수의 필라멘트들과 교번하는 패턴으로 배열된 제2 다수의 필라멘트들을 포함함 ―; 및
   RF 전원을 포함하고,
   상기 복수의 필라멘트들은 복수의 제1 단부들 및 복수의 제2 단부들을 갖고, 각각의 필라멘트의 제1 단부는 각각의 필라멘트의 제2 단부보다 상기 플라즈마 챔버의 제1 측벽에 더 가깝고,
   상기 RF 전원은, 상기 제1 다수의 필라멘트들의 제1 단부들에 연결된 제1 버스, 상기 제2 다수의 필라멘트들의 제1 단부들에 연결된 제2 버스, 상기 제1 다수의 필라멘트들의 제2 단부들에 연결된 제3 버스, 및 상기 제2 다수의 필라멘터들의 제2 단부들에 연결된 제4 버스를 포함하는, 플라즈마 반응기.
8. 플라즈마 반응기로서,
   플라즈마 챔버를 제공하는 내부 공간을 갖는 챔버 몸체;
   처리 가스를 상기 플라즈마 챔버에 전달하기 위한 가스 분배기;
   상기 챔버를 배기하기 위해 상기 플라즈마 챔버에 결합된 펌프;
   작업물을 유지하기 위한 작업물 지지부;
   상기 플라즈마 챔버의 천장과 상기 작업물 지지부 사이에 상기 플라즈마 챔버를 통해 측방향으로 연장되는 복수의 필라멘트들을 포함하는 챔버내 전극 조립체 ― 각각의 필라멘트는 원통형 절연 쉘에 의해 둘러싸인 전도체를 포함하고, 상기 복수의 필라멘트들은 제1 다수의 필라멘트들 및 상기 제1 다수의 필라멘트들과 교번하는 패턴으로 배열된 제2 다수의 필라멘트들을 포함함 ―; 및
   제1 RF 입력 신호를 상기 제1 다수의 필라멘트들에 인가하고 제2 RF 입력 신호를 상기 제2 다수의 필라멘트들에 인가하도록 구성된 RF 전원 ― 상기 제1 RF 입력 신호 및 상기 제2 RF 입력 신호는 동일한 주파수 및 위상 오프셋을 가짐 ― 을 포함하는, 플라즈마 반응기.
9. 플라즈마 반응기로서,
   플라즈마 챔버를 제공하는 내부 공간을 갖는 챔버 몸체;
   처리 가스를 상기 플라즈마 챔버에 전달하기 위한 가스 분배기;
   상기 챔버를 배기하기 위해 상기 플라즈마 챔버에 결합된 펌프;
   작업물을 유지하기 위한 작업물 지지부;
   상기 플라즈마 챔버의 천장과 상기 작업물 지지부 사이에 상기 플라즈마 챔버를 통해 측방향으로 연장되는 복수의 필라멘트들을 포함하는 챔버내 전극 조립체 ― 각각의 필라멘트는 원통형 절연 쉘에 의해 둘러싸인 전도체를 포함하고, 상기 복수의 필라멘트들은 제1 다수의 필라멘트들 및 상기 제1 다수의 필라멘트들과 교번하는 패턴으로 배열된 제2 다수의 필라멘트들을 포함함 ―; 및
   RF 전원을 포함하고,
   상기 복수의 필라멘트들은 복수의 제1 단부들 및 복수의 제2 단부들을 갖고, 각각의 필라멘트의 제1 단부는 각각의 필라멘트의 제2 단부보다 상기 플라즈마 챔버의 제1 측벽에 더 가깝고,
   상기 RF 전원은, 상기 제1 다수의 필라멘트들의 제1 단부들에 연결된 제1 버스, 상기 제2 다수의 필라멘트들의 제1 단부들에 연결된 제2 버스, 상기 제1 다수의 필라멘트들의 제2 단부들에 연결된 제3 버스, 및 상기 제2 다수의 필라멘터들의 제2 단부들에 연결된 제4 버스를 포함하는, 플라즈마 반응기.
10. 플라즈마 반응기로서,
    플라즈마 챔버를 제공하는 내부 공간을 갖는 챔버 몸체;
    처리 가스를 상기 플라즈마 챔버에 전달하기 위한 가스 분배기;
    상기 챔버를 배기하기 위해 상기 플라즈마 챔버에 결합된 펌프;
    작업물을 유지하기 위한 작업물 지지부;
    상기 플라즈마 챔버의 천장과 상기 작업물 지지부 사이에 상기 플라즈마 챔버를 통해 측방향으로 연장되는 복수의 필라멘트들을 포함하는 챔버내 전극 조립체 ― 각각의 필라멘트는 원통형 절연 쉘에 의해 둘러싸인 전도체를 포함함 ―; 및
    제1 RF 신호를 상기 복수의 필라멘트들 중 적어도 일부에 인가하고, 동일한 주파수의 제2 RF 신호를 상기 복수의 필라멘트들 중 적어도 일부에 인가하고, 상기 제1 RF 신호와 상기 제2 RF 신호 사이의 위상 오프셋을 변조하도록 구성된 RF 전원을 포함하는, 플라즈마 반응기.
11. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 필라멘트들은 복수의 제1 단부들 및 복수의 제2 단부들을 갖고, 각각의 필라멘트의 제1 단부는 각각의 필라멘트의 제2 단부보다 상기 플라즈마 챔버의 제1 측벽에 더 가까운, 플라즈마 반응기.
12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 RF 신호는 상기 복수의 필라멘트들의 상기 제1 단부들에 인가되고, 상기 제2 RF 신호는 상기 복수의 필라멘트들의 상기 제2 단부들에 인가되는, 플라즈마 반응기.
13. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 필라멘트들의 상기 제1 단부들은 제1 공통 버스에 연결되고, 상기 복수의 필라멘트들의 상기 제2 단부들은 제2 공통 버스에 연결되는, 플라즈마 반응기.
14. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 필라멘트들은 제1 필라멘트, 복수의 중간 필라멘트들, 및 최종 필라멘트를 포함하고, 상기 제1 RF 신호는 상기 제1 필라멘트에 인가되고, 상기 제2 RF 신호는 상기 최종 필라멘트에 인가되고, 각각의 중간 필라멘트는 인접한 필라멘트의 제2 단부에 전기적으로 연결된 제1 단부 및 다른 인접한 필라멘트의 제1 단부에 전기적으로 결합된 제2 단부를 갖는, 플라즈마 반응기.
15. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 필라멘트들은 제1 다수의 필라멘트들 및 상기 제1 다수의 필라멘트들과 교번하는 패턴으로 배열된 제2 다수의 필라멘트들을 포함하고, 상기 제1 RF 신호는 상기 제1 다수의 필라멘트들에 인가되고 상기 제2 RF 신호는 상기 제2 다수의 필라멘트들에 인가되는, 플라즈마 반응기.
16. 제10항에 있어서,
    상기 작업물 지지부에 바닥 전극을 더 포함하는, 플라즈마 반응기.
17. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 필라멘트들은 제1 다수의 필라멘트들을 포함하고, 상기 제1 다수의 필라멘트들의 제1 단부들에 연결된 제1 버스를 포함하는, 플라즈마 반응기.
18. 제10항에 있어서,
    상기 RF 전원은 시간에 걸쳐 상기 전도체들 상의 전압의 정재파 패턴을 변화시키기 위해 상기 위상 오프셋을 변조하도록 구성되는, 플라즈마 반응기.
19. 작업물을 처리하는 방법으로서,
    작업물을, 상기 작업물의 전면이, 플라즈마 챔버의 천장과 작업물 지지부 사이에 상기 플라즈마 챔버를 통해 측방향으로 연장되는 복수의 필라멘트들을 향하도록 상기 작업물 지지부 상에 위치시키는 단계;
    프로세스 가스를 상기 플라즈마 챔버에 전달하는 단계;
    플라즈마를 상기 플라즈마 챔버에 생성하고 상기 작업물이 상기 플라즈마 챔버로부터의 상기 플라즈마에 노출되도록 제1 RF 신호를 상기 복수의 필라멘트들 중 적어도 일부에 인가하고 동일한 주파수의 제2 RF 신호를 상기 복수의 필라멘트들 중 적어도 일부에 인가하는 단계; 및
    상기 제1 RF 신호와 상기 제2 RF 신호 사이의 위상 오프셋을 변조하는 단계를 포함하는, 작업물을 처리하는 방법.
20. 제19항에 있어서,
    기판 상의 층의 불균일성 또는 상기 층의 처리의 불균일성의 원인을 보상하도록 플라즈마 밀도 불균일성을 유도하기 위해 상기 제1 RF 신호와 상기 제2 RF 신호 사이의 상기 위상 오프셋을 변조하는 단계를 포함하는, 작업물을 처리하는 방법.
21. 플라즈마 반응기로서,
    플라즈마 챔버를 제공하는 내부 공간을 갖는 챔버 몸체;
    처리 가스를 상기 플라즈마 챔버에 전달하기 위한 가스 분배기;
    상기 챔버를 배기하기 위해 상기 플라즈마 챔버에 결합된 펌프;
    작업물을 유지하기 위한 작업물 지지부;
    상기 플라즈마 챔버의 천장과 상기 작업물 지지부 사이에 상기 플라즈마 챔버를 통해 측방향으로 연장되는 복수의 필라멘트들을 포함하는 챔버내 전극 조립체 ― 각각의 필라멘트는 절연 쉘에 의해 둘러싸인 전도체를 포함함 ―;
    상기 각각의 필라멘트의 상기 전도체에 전기적으로 연결된 적어도 하나의 버스; 및
    제1 주파수의 제1 RF 신호를 상기 적어도 하나의 버스 상의 제1 위치에서 상기 복수의 필라멘트들에 인가하고, 상이한 제2 주파수의 제2 RF 신호를 상기 적어도 하나의 버스 상의 상이한 제2 위치에서 상기 복수의 필라멘트들에 인가하도록 구성된 RF 전원을 포함하는, 플라즈마 반응기.
22. 제21항에 있어서,
    제1 서큘레이터/아이솔레이터 및 상기 제1 위치를 상기 제1 서큘레이터/아이솔레이터에 전기적으로 결합시키는 제1 정합 회로를 포함하는, 플라즈마 반응기.
23. 제21항에 있어서,
    상기 제1 주파수와 상기 제2 주파수 사이의 차이는 상기 제1 주파수와 상기 제2 주파수의 평균의 약 5% 이하인, 플라즈마 반응기.
24. 제21항에 있어서,
    상기 복수의 필라멘트들은 제1 다수의 필라멘트들을 포함하고, 상기 적어도 하나의 버스는 상기 제1 다수의 필라멘트들의 제1 단부들에 연결된 제1 버스를 포함하는, 플라즈마 반응기.
25. 제24항에 있어서,
    상기 RF 전원은 상기 제1 RF 신호를 상기 제1 버스 상의 제1 위치에 인가하고, 상기 제2 RF 신호를 상기 버스 상의 상이한 제2 위치에 인가하도록 구성되는, 플라즈마 반응기.
26. 제24항에 있어서,
    상기 제1 다수의 필라멘트들의 대향하는 제2 단부들에 연결된 제2 버스를 포함하는, 플라즈마 반응기.
27. 제24항에 있어서,
    상기 복수의 필라멘트들은 제2 다수의 필라멘트들을 포함하고, 상기 제2 다수의 필라멘트들의 제1 단부들에 연결된 제3 버스를 포함하는, 플라즈마 반응기.
28. 제27항에 있어서,
    상기 제1 다수의 필라멘트들의 대향하는 제2 단부들에 연결된 제2 버스 및 상기 제2 다수의 필라멘트들의 대향하는 제2 단부들에 연결된 제4 버스를 포함하는, 플라즈마 반응기.
29. 작업물을 처리하는 방법으로서,
    작업물을, 상기 작업물의 전면이, 플라즈마 챔버의 천장과 작업물 지지부 사이에 상기 플라즈마 챔버를 통해 측방향으로 연장되는 복수의 전도체들을 향하도록 상기 작업물 지지부 상에 위치시키는 단계;
    프로세스 가스를 상기 플라즈마 챔버에 전달하는 단계;
    제1 주파수의 제1 RF 신호를, 상기 전도체들에 연결된 적어도 하나의 버스 상의 제1 위치에서 상기 복수의 전도체들에 인가하는 단계; 및
    상이한 제2 주파수의 제2 RF 신호를, 상기 적어도 하나의 버스 상의 상이한 제2 위치에서 상기 복수의 전도체들에 인가하는 단계를 포함하는, 작업물을 처리하는 방법.
30. 플라즈마 반응기로서,
    플라즈마 챔버를 제공하는 내부 공간을 갖는 챔버 몸체;
    처리 가스를 상기 플라즈마 챔버에 전달하기 위한 가스 분배기;
    상기 챔버를 배기하기 위해 상기 플라즈마 챔버에 결합된 펌프;
    작업물을 유지하기 위한 작업물 지지부;
    상기 플라즈마 챔버의 천장과 상기 작업물 지지부 사이에 상기 플라즈마 챔버를 통해 측방향으로 연장되는 복수의 필라멘트들을 포함하는 챔버내 전극 조립체 ― 각각의 필라멘트는 절연 쉘에 의해 둘러싸인 전도체를 포함함 ―;
    상기 각각의 필라멘트의 상기 전도체에 전기적으로 연결된 적어도 하나의 버스; 및
    RF 전원;
    상기 적어도 하나의 버스 상의 제1 위치에 연결된 제1 정합 네트워크, 및 상기 적어도 하나의 버스 상의 제2 위치에 연결된 제2 정합 네트워크;
    제1 저항성 부하 종단 및 제2 저항성 부하 종단;
    상기 RF 전원을 상기 제1 정합 네트워크에 전기적으로 연결하는 서큘레이터/아이솔레이터 ― 상기 서큘레이터/아이솔레이터는 상기 제1 저항성 부하 종단에 더 결합되고, 상기 제2 저항성 부하 종단은 상기 제2 정합 네트워크에 연결됨 ― 를 포함하는, 플라즈마 반응기.

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