KR101900527B1 - E-beam enhanced decoupled source for semiconductor processing - Google Patents

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KR101900527B1
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패트릭 홀랜드 존
엘. 지. 벤트젝 피터
하미트 싱
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램 리써치 코포레이션
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/08—Apparatus, e.g. for photomechanical printing surfaces
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching

Abstract

반도체 기판 프로세싱 시스템은 프로세싱 챔버 및 프로세싱 챔버에 기판을 지지하도록 정의된 기판 지지부를 포함한다. 시스템은 또한 프로세싱 챔버로부터 분리된 것으로 정의된 플라즈마 챔버를 포함한다. 플라즈마 챔버는 플라즈마를 발생시키도록 정의된다. 시스템은 또한 프로세싱 챔버에 플라즈마 챔버를 유체로 연결하는 복수의 유체 송신 통로들을 포함한다. 복수의 유체 송신 통로들은 플라즈마 챔버로부터 프로세싱 챔버로 플라즈마의 반응성 성분들을 공급하도록 정의된다. 시스템은 프로세싱 챔버 내의 이온-대-라디칼 밀도 비율을 차례로 제어하기 위해 프로세싱 챔버 내의 전자 에너지 분포를 제어하도록 프로세싱 챔버로 전자들을 주입하기 위한 전자 주입 디바이스를 더 포함한다. 일 실시예에서, 전자 빔 소스는 기판 지지부 위 및 그에 걸쳐 프로세싱 챔버를 통해 전자 빔을 송신하도록 정의된다. The semiconductor substrate processing system includes a processing chamber and a substrate support defined to support the substrate in the processing chamber. The system also includes a plasma chamber defined as being separate from the processing chamber. The plasma chamber is defined to generate a plasma. The system also includes a plurality of fluid transmission passages fluidly connecting the plasma chamber to the processing chamber. The plurality of fluid transmission passages are defined to supply the reactive components of the plasma from the plasma chamber to the processing chamber. The system further includes an electron injection device for injecting electrons into the processing chamber to control electron energy distribution in the processing chamber to sequentially control the ion-to-radical density ratio in the processing chamber. In one embodiment, an electron beam source is defined to transmit an electron beam through a processing chamber over and over a substrate support.

Figure R1020137029903
Figure R1020137029903

Description

반도체 프로세싱을 위한 E-빔 강화된 디커플링 소스{E-BEAM ENHANCED DECOUPLED SOURCE FOR SEMICONDUCTOR PROCESSING}[0001] E-BEAM ENHANCED DECOUPLED SOURCE FOR SEMICONDUCTOR PROCESSING FOR SEMICONDUCTOR PROCESSING [0002]

반도체 디바이스 제작의 박막 프로세싱을 위해 이용된 플라즈마 들은 플라즈마에서 이온과 라디칼 밀도들을 별개로 제어하기 위한 능력 부재로 인해 건식 에칭을 위한 가장 바람직한 조건을 종종 달성할 수 없다. 예를 들어, 몇몇 애플리케이션들에서, 플라즈마 에칭을 위한 바람직한 조건들은 라디칼 밀도를 일정한 레벨로 유지하면서, 동시에 플라즈마 내에서 이온 밀도를 증가함으로써 달성될 것이다. 그러나, 이러한 타입의 독립적인 라디칼 밀도 대 이온 밀도 제어는 박막 프로세싱을 위해 통상적으로 사용된 공통적인 플라즈마 소스를 사용하여 달성될 수 없다. 본 발명은 이러한 문맥 내에 있다.Plasmas used for thin film processing of semiconductor device fabrication are often unable to achieve the most desirable conditions for dry etching due to the inability to control ion and radical densities separately in the plasma. For example, in some applications, desirable conditions for plasma etching will be achieved by simultaneously increasing the ion density in the plasma while maintaining the radical density at a constant level. However, this type of independent radical density versus ion density control can not be achieved using a common plasma source commonly used for thin film processing. The present invention is in this context.

일 실시예에서, 반도체 기판 프로세싱 시스템이 개시된다. 시스템은 프로세싱 챔버와 프로세싱 챔버 내에 기판을 지지하도록 정의된 기판 지지부를 포함한다. 시스템은 프로세싱 챔버로부터 분리된 것으로 정의된 플라즈마 챔버를 또한 포함한다. 플라즈마 챔버는 플라즈마를 발생시키도록 정의된다. 시스템은 프로세싱 챔버에 플라즈마 챔버를 유체로 연결하는 복수의 유체 송신 통로들을 또한 포함한다. 복수의 유체 송신 통로들은 플라즈마 챔버로부터 프로세싱 챔버로 플라즈마의 반응성 성분들을 공급하도록 정의된다. 시스템은, 전자 빔을 발생시키고 프로세싱 챔버를 통해 기판 지지부 위 및 기판 지지부에 걸쳐 전자빔을 송신하도록 정의된 전자 빔 소스를 더 포함한다.In one embodiment, a semiconductor substrate processing system is disclosed. The system includes a processing chamber and a substrate support defined to support the substrate within the processing chamber. The system also includes a plasma chamber defined as being separate from the processing chamber. The plasma chamber is defined to generate a plasma. The system also includes a plurality of fluid transmission passages for fluidly connecting the plasma chamber to the processing chamber. The plurality of fluid transmission passages are defined to supply the reactive components of the plasma from the plasma chamber to the processing chamber. The system further includes an electron beam source defined to generate an electron beam and transmit the electron beam over the substrate support and through the processing chamber to the substrate support.

일 실시예에서, 반도체 기판을 프로세싱하기 위한 방법이 개시된다. 방법은 프로세싱 영역에 대해 노출되는 기판 지지부 상에 기판을 배치시키기 위한 작동을 포함한다. 방법은 프로세싱 영역으로부터 분리된 플라즈마 발생 영역에서 플라즈마를 발생시키기 위한 동작을 또한 포함한다. 방법은 플라즈마 발생 영역으로부터 프로세싱 영역으로 플라즈마의 반응성 성분들을 공급하기 위한 동작을 또한 포함한다. 방법은 기판 위의 프로세싱 영역으로 전자들을 주입하기 위한 동작을 더 포함하고, 그에 의해, 주입된 전자들은 기판의 프로세싱에 영향을 주기 위해 프로세싱 영역 내의 이온 밀도를 변경한다. In one embodiment, a method for processing a semiconductor substrate is disclosed. The method includes an act of placing a substrate on a substrate support exposed to a processing region. The method also includes an operation for generating a plasma in a plasma generation region separate from the processing region. The method also includes an operation for supplying reactive components of the plasma from the plasma generation region to the processing region. The method further includes an act of injecting electrons into the processing region on the substrate, whereby the injected electrons change the ion density in the processing region to affect the processing of the substrate.

일 실시예에서, 반도체 기판 프로세싱 시스템이 개시된다. 시스템은 프로세싱 챔버 및 프로세싱 챔버에 기판을 지지하도록 정의된 기판 지지부를 포함한다. 시스템은 프로세싱 챔버로부터 분리된 것으로 정의된 플라즈마 챔버를 또한 포함한다. 플라즈마 챔버는 플라즈마를 발생시키기 위해 정의된다. 시스템은 프로세싱 챔버에 플라즈마 챔버를 유체로 연결하는 복수의 유체 송신 통로들을 또한 포함한다. 복수의 유체 송신 통로들은 플라즈마 챔버로부터 프로세싱 챔버로 플라즈마의 반응성 성분들을 공급하도록 정의된다. 시스템은 기판 지지부로부터 분리된 프로세싱 챔버 내에 배치된 전극을 더 포함한다. 전력 공급부는 전극에 전기적으로 연결된다. 전력 공급부는 전극으로부터 프로세싱 챔버로 전자들을 자유롭게 하기 위해 (liberate) 전극에 전기 전력을 공급하도록 정의된다. In one embodiment, a semiconductor substrate processing system is disclosed. The system includes a processing chamber and a substrate support defined to support the substrate in the processing chamber. The system also includes a plasma chamber defined as being separate from the processing chamber. The plasma chamber is defined to generate a plasma. The system also includes a plurality of fluid transmission passages for fluidly connecting the plasma chamber to the processing chamber. The plurality of fluid transmission passages are defined to supply the reactive components of the plasma from the plasma chamber to the processing chamber. The system further includes an electrode disposed within the processing chamber separated from the substrate support. The power supply portion is electrically connected to the electrode. The power supply is defined to supply electrical power to the electrodes to liberate electrons from the electrodes to the processing chamber.

일 실시예에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 기판을 프로세싱하기 위한 방법이 개시된다. 방법은 프로세싱 영역에 대한 노출부 내의 기판 지지부 상에 기판을 배치시키기 위한 동작을 포함한다. 방법은 프로세싱 영역으로부터 분리된 플라즈마 발생 영역에서 플라즈마를 발생시키기 위한 동작을 또한 포함한다. 방법은 플라즈마 발생 영역으로부터 프로세싱 영역으로 플라즈마의 반응성 성분들을 공급하기 위한 동작을 또한 포함한다. 방법은 기판 지지부로부터 분리된 프로세싱 영역 내에 배치된 하나 이상의 전극들에 전력을 공급하기 위한 동작을 더 포함한다. 하나 이상의 전극들에 공급된 전력은 기판의 프로세싱에 영향을 주기 위해 프로세싱 영역 내의 이온 밀도를 변경하도록 하나 이상의 전극들로부터 프로세싱 영역 안으로 전자들을 주입한다. In one embodiment, a method for processing a semiconductor substrate in accordance with one embodiment of the present invention is disclosed. The method includes an act of placing a substrate on a substrate support within an exposure portion for a processing region. The method also includes an operation for generating a plasma in a plasma generation region separate from the processing region. The method also includes an operation for supplying reactive components of the plasma from the plasma generation region to the processing region. The method further includes supplying power to one or more electrodes disposed within a processing region separated from the substrate support. The power supplied to the one or more electrodes injects electrons from the one or more electrodes into the processing region to alter the ion density in the processing region to affect processing of the substrate.

일 실시예에서, 반도체 기판 프로세싱 시스템이 개시된다. 시스템은 프로세싱 챔버 및 프로세싱 챔버에 기판을 지지하도록 정의된 기판 지지부를 포함한다. 시스템은 프로세싱 챔버로부터 분리된 것으로 정의된 플라즈마 챔버를 또한 포함한다. 플라즈마 챔버는 플라즈마를 발생시키기 위해 정의된다. 시스템은 프로세싱 챔버에 플라즈마 챔버를 유체로 연결하는 복수의 유체 송신 통로를 또한 포함한다. 복수의 유체 송신 통로들은 플라즈마 챔버로부터 프로세싱 챔버로 플라즈마의 반응성 성분들을 공급하도록 정의된다. 시스템은 복수의 유체 송신 통로들 내에서 추가적인 플라즈마를 발생시키기 위해, 복수의 유체 송신 통로들에 전력을 전달하도록 정의된 복수의 전력 전달 컴포넌트들을 더 포함한다. 복수의 유체 송신 통로들은 프로세싱 챔버에 추가적인 플라즈마의 반응성 성분들을 공급하도록 정의된다. In one embodiment, a semiconductor substrate processing system is disclosed. The system includes a processing chamber and a substrate support defined to support the substrate in the processing chamber. The system also includes a plasma chamber defined as being separate from the processing chamber. The plasma chamber is defined to generate a plasma. The system also includes a plurality of fluid transmission passages for fluidly connecting the plasma chamber to the processing chamber. The plurality of fluid transmission passages are defined to supply the reactive components of the plasma from the plasma chamber to the processing chamber. The system further includes a plurality of power delivery components defined to deliver power to the plurality of fluid transmission passages to generate additional plasma within the plurality of fluid transmission passages. A plurality of fluid transmission passages are defined to supply reactive components of the additional plasma to the processing chamber.

일 실시예에서, 방법은 반도체 기판을 프로세싱하도록 개시된다. 방법은 프로세싱 영역에 대한 노출부 내의 기판 지지부 상에 기판을 배치시키기 위한 작동을 포함한다. 방법은 프로세싱 영역으로부터 분리된 플라즈마 발생 영역에서 플라즈마를 발생시키기 위한 동작을 또한 포함한다. 방법은 플라즈마 발생 영역으로부터 복수의 유체 송신 통로들을 통해 프로세싱 영역으로 플라즈마의 반응성 성분들을 공급하기 위한 동작을 또한 포함하고, 그에 의해, 플라즈마의 반응성 성분들은 기판의 프로세싱에 영향을 준다. 방법은 복수의 유체 송신 통로들에서 추가적인 플라즈마를 발생시키기 위한 동작을 더 포함한다. 방법은 복수의 유체 송신 통로들로부터 프로세싱 영역으로 추가적인 플라즈마의 반응성 성분들을 공급하기 위한 동작을 또한 포함하고, 그에 의해, 추가적인 플라즈마의 반응성 성분들은 기판의 프로세싱에 영향을 준다. In one embodiment, a method is disclosed for processing a semiconductor substrate. The method includes the act of placing a substrate on a substrate support within an exposure portion for a processing region. The method also includes an operation for generating a plasma in a plasma generation region separate from the processing region. The method also includes the act of supplying the reactive components of the plasma from the plasma generating region to the processing region through a plurality of fluid transmission passages, whereby the reactive components of the plasma affect the processing of the substrate. The method further includes generating an additional plasma in the plurality of fluid transmission passages. The method also includes the act of supplying reactive components of the additional plasma from the plurality of fluid transmission passages to the processing region, whereby the reactive components of the additional plasma affect the processing of the substrate.

본 발명의 다른 양태들 및 이점들은 본 발명을 예로서 설명하는 첨부되는 도면들과 함께 취해진, 다음의 상세한 설명으로부터 더 명백해질 것이다. Other aspects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description, taken in conjunction with the accompanying drawings, which illustrate, by way of example, the invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 기판 프로세싱 챔버로부터 분리된 것으로 정의된 플라즈마 챔버를 이용하는 반도체 기판 프로세싱 시스템의 간략화된 개략도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 튜브 홀 지름의 함수로서 기판 프로세싱 챔버에서 1.0E11cc-1 이온 밀도를 획득하도록 필요한 이온 소스 영역 내의 이온 밀도의 플롯을 도시하며, 여기서, 튜브들이 이온 소스 영역과 기판 프로세싱 챔버 사이의 운송 수단들을 나타낸다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 플라즈마-구동된 기판 프로세싱 시스템의 수직 단면도를 도시한다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 3a에 참조된 바와 같은 수평 단면도A-A를 도시한다.
도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른, 상단판에 걸친 유체 송신 통로들 사이의 간격이 감소되는, 도 3b의 수평 단면도의 변화를 도시한다.
도 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른, 상단판에 걸친 유체 송신 통로들 사이의 간격이 증가되는, 도 3b의 수평 단면도의 변화를 도시한다.
도 3e는 본 발명의 일 실시예에 따른, 상단판에 걸친 유체 송신 통로들 사이의 간격이 불균일한, 도 3b의 수평 단면도의 변화를 도시한다.
도 3f는 본 발명의 일 실시예에 따른, 전자 빔 공급부가 공통 방향으로, 기판 지지부 위에 및 기판 지지부에 걸쳐, 기판 프로세싱 영역을 통하여 복수의 공간적으로 분리된 전자 빔들을 송신하도록 정의된 시스템 구성 내의 기판 지지부의 상면도를 도시한다.
도 3g는 본 발명의 일 실시예에 따른, 복수의 전자 빔 소스들이 각각의 복수의 방향들로, 기판 지지부 위에 및 기판 지지부에 걸쳐, 기판 프로세싱 영역을 통하여 복수의 공간적으로 분리된 전자 빔들을 송신하도록 정의된 시스템 구성 내의 기판 지지부의 상면도를 도시한다.
도 3h는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 3g의 복수의 전자 빔 소스들의 작동을 위한 래스터화된 시간적인 시퀀스를 도시한다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 중공 캐소드 디바이스로서 정의된 예시적인 전자 빔 소스를 도시한다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도전성 그리드의 정면도를 도시한다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른, DC-바이어스된 표면 전자 빔 소스를 구현하는 플라즈마-구동된 기판 프로세싱 시스템의 변화를 도시한다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 전극의 근접도를 도시한다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 평면의 DC-바이어스된 표면 전자 빔 소스를 구현하는 플라즈마-구동된 기판 프로세싱 시스템의 변화를 도시한다.
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 평면 전극의 근접도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 추가적인 이온 발생 영역들로서 유체 송신 통로들을 사용하는 플라즈마-구동된 기판 프로세싱 시스템의 변화를 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, 반도체 기판을 프로세싱하기 위한 방법의 흐름도를 도시한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 반도체 기판을 프로세싱하기 위한 방법의 흐름도를 도시한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른, 반도체 기판을 프로세싱하기 위한 방법의 흐름도를 도시한다. 1 illustrates a simplified schematic diagram of a semiconductor substrate processing system employing a plasma chamber defined as being separate from a substrate processing chamber, in accordance with an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows a plot of ion density in an ion source region required to obtain a 1.0E11cc- 1 ion density in a substrate processing chamber as a function of tube hole diameter, according to one embodiment of the present invention, Lt; RTI ID = 0.0 > substrate processing chamber. ≪ / RTI >
Figure 3a shows a vertical cross-sectional view of a plasma-driven substrate processing system, in accordance with an embodiment of the present invention.
Figure 3B shows a horizontal cross-sectional view AA as referenced in Figure 3A, in accordance with an embodiment of the present invention.
FIG. 3C illustrates a variation of the horizontal cross-sectional view of FIG. 3B, wherein the spacing between fluid transmission passages across the top plate is reduced, in accordance with an embodiment of the present invention.
FIG. 3D illustrates a variation of the horizontal cross-sectional view of FIG. 3B, wherein the spacing between fluid transmission passages across the top plate is increased, in accordance with one embodiment of the present invention.
FIG. 3E illustrates a variation of the horizontal cross-sectional view of FIG. 3B, where the spacing between fluid transmission passages across the top plate is non-uniform, in accordance with one embodiment of the present invention.
Figure 3f illustrates a system configuration that is defined to transmit a plurality of spatially separated electron beams through a substrate processing region in a common direction, across a substrate support, and across a substrate support, in accordance with an embodiment of the present invention. And shows a top view of the substrate support.
FIG. 3G illustrates a method in which a plurality of electron beam sources transmit a plurality of spatially separated electron beams through a substrate processing region, in each of a plurality of directions, over a substrate support and over a substrate support, according to an embodiment of the present invention. Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI >
Figure 3h illustrates a rasterized temporal sequence for operation of the plurality of electron beam sources of Figure 3g, in accordance with an embodiment of the present invention.
4A illustrates an exemplary electron beam source defined as a hollow cathode device, in accordance with an embodiment of the present invention.
Figure 4B shows a front view of a conductive grid, in accordance with an embodiment of the present invention.
5A illustrates a variation of a plasma-driven substrate processing system implementing a DC-biased surface electron beam source, in accordance with an embodiment of the present invention.
Figure 5b shows a close-up of electrodes according to an embodiment of the invention.
6A illustrates a variation of a plasma-driven substrate processing system implementing a planar, DC-biased surface electron beam source, in accordance with an embodiment of the invention.
Figure 6B shows a close-up view of a planar electrode, in accordance with an embodiment of the present invention.
Figure 7 illustrates a variation of a plasma-driven substrate processing system using fluid transmission passages as additional ion generating regions, in accordance with an embodiment of the present invention.
Figure 8 shows a flow diagram of a method for processing a semiconductor substrate, in accordance with an embodiment of the present invention.
Figure 9 illustrates a flow diagram of a method for processing a semiconductor substrate, in accordance with an embodiment of the present invention.
10 illustrates a flow diagram of a method for processing a semiconductor substrate, in accordance with an embodiment of the present invention.

다음의 설명에서, 복수의 특정한 세부사항들이 본 발명의 완전한 이해를 제공하도록 기재된다. 그러나, 본 발명이 이들 특정한 세부사항들 중 몇몇 또는 전부 없이도 실시될 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 다른 예시들에서, 잘 알려진 프로세스 동작들은 본 발명을 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해 상세하게 설명되지 않았다.In the following description, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of the present invention. However, it will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be practiced without some or all of these specific details. In other instances, well-known process operations have not been described in detail in order not to unnecessarily obscure the present invention.

박막 반도체 프로세싱을 위해 사용된 플라즈마 소스들은 종종, 플라즈마에서 이온 및 라디칼 밀도들을 별개로 조정하기 위한 능력부재로 인해 건식 에칭을 위한 가장 바람직한 조건을 달성할 수 없다. 복수의 애플리케이션들에서, 플라즈마 에칭을 위한 바람직한 조건들은, 실질적으로 일정한 레벨로 라디칼 밀도를 유지하면서, 동시에 이온 밀도들을 증가함으로써 달성될 것이다. 그러나, 기껏해야 박막 프로세싱을 위해 사용된 종래의 플라즈마 소스들을 통한 이러한 타입의 조정을 달성하는 것은 어렵다.Plasma sources used for thin film semiconductor processing are often unable to achieve the most desirable conditions for dry etching due to the inability to separately adjust ion and radical densities in the plasma. In a plurality of applications, preferred conditions for plasma etching will be achieved by simultaneously increasing the ion densities while maintaining the radical density at a substantially constant level. However, it is difficult to achieve this type of adjustment through conventional plasma sources used for thin film processing at best.

반도체 프로세싱 플라즈마 내의 이온 밀도과 라디칼 밀도의 별개의 제어를 제공하는 것의 개념은, 디커플링된 이온/라디칼 플라즈마 소스를 제공하는 것으로서 여기서 지칭된다. 디커플링된 이온/라디칼 플라즈마 소스를 제공하기 위한 일 개념은 분리된 플라즈마 소스들로부터 이온들 및 라디칼들을 주입하는 것이다. 다양한 실시예들에서, 이들 분리된 플라즈마 소스들은 공간적으로 분리되거나 시간적으로 분리될 수 있으며, 즉, 상이한 시간들에서 주로 이온 또는 주로 라디칼들을 발생시키기 위해 정의될 수 있다. 공간적 분리, 시간적 분리, 또는 이들의 조합을 사용하는 디커플링된 이온/라디칼 플라즈마 소스들의 예시들은, 2011년 5월 10일 출원된, 제목이 "복수의 디커플링된 플라즈마 소스들을 갖는 반도체 프로세싱 시스템"인, 공동 계류중인 미국 특허 출원 번호 제 13/104,923호에 설명된다.The concept of providing separate control of ion density and radical density in a semiconductor processing plasma is referred to herein as providing a decoupled ion / radical plasma source. One concept for providing a decoupled ion / radical plasma source is to inject ions and radicals from separate plasma sources. In various embodiments, these separate plasma sources can be spatially separated or temporally separated, i. E., Can be defined to generate ions or predominantly radicals at different times. Examples of decoupled ion / radical plasma sources using spatial separation, temporal separation, or a combination thereof are described in U. S. Patent Application Serial No. 10 / And is described in copending U.S. Patent Application Serial No. 13 / 104,923.

반도체 기판의 몇몇 프로세싱을 제공하도록 플라즈마의 라디칼 종에 의존하는 플라즈마-구동된 기판 프로세싱 시스템은, 환경적 요건들, 즉, 플라즈마 챔버 및 기판 프로세싱 챔버의 압력, 온도, 가스 조성, 가스 유동율, 전력 공급부 사이의 차이들로 인해 기판 프로세싱 챔버로부터 분리된 플라즈마 챔버에서 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 기판 프로세싱 챔버 (103) 로부터 분리된 것으로 정의된 플라즈마 챔버 (101) 를 이용하는 반도체 기판 프로세싱 시스템 (100) 의 간략화된 개략도를 도시한다. 시스템 (100) 에서, 플라즈마 발생 챔버 (101) 는 복수의 유체 송신 통로들 (105) 에 의해 기판 프로세싱 챔버 (103) 에 유체로 연결된다. 이러한 방식으로, 플라즈마 발생 챔버 (101) 내에서 발생된 플라즈마의 반응성 종들은 화살표들 (107) 에 의해 표시된 바와 같이, 기판 프로세싱 챔버 (103) 로 유체 송신 통로들 (105) 을 통해 이동한다. 일 실시예에서, 유체 송신 통로들 (105) 중 몇몇은 플라즈마 발생 챔버 (355) 로부터의 이온 추출을 증가시키기 위해 추가적인 전자 발생을 제공하도록 정의된 에너자이징가능 (energizable) 영역을 포함하도록 정의된다. 기판 프로세싱 챔버 (103) 로 진입할 시에, 플라즈마의 반응성 종들은 예정된 방식으로 기판 (109) 을 프로세싱하도록 기판 (109) 과 상호작용한다.A plasma-driven substrate processing system that relies on the radical species of the plasma to provide some processing of the semiconductor substrate can be used to optimize the environmental conditions such as the pressure, temperature, gas composition, gas flow rate of the plasma chamber and substrate processing chamber, The plasma can be generated in the plasma chamber separated from the substrate processing chamber. Figure 1 illustrates a simplified schematic diagram of a semiconductor substrate processing system 100 using a plasma chamber 101 defined as being separate from a substrate processing chamber 103, in accordance with an embodiment of the present invention. In the system 100, the plasma generation chamber 101 is fluidly connected to the substrate processing chamber 103 by a plurality of fluid transmission passages 105. Reactive species of plasma generated in the plasma generation chamber 101 move through the fluid transmission passages 105 to the substrate processing chamber 103 as indicated by the arrows 107. In this way, In one embodiment, some of the fluid transmission passages 105 are defined to include an energizable area defined to provide additional electron generation to increase ion extraction from the plasma generation chamber 355. Upon entering the substrate processing chamber 103, the reactive species of the plasma interact with the substrate 109 to process the substrate 109 in a predetermined manner.

일 실시예에서, 여기에 사용된 바와 같은 용어 "기판"은 반도체 웨이퍼를 지칭한다. 그러나, 다른 실시예들에서, 여기에 사용된 바와 같은 용어 "기판"이 사파이어, GaN, GaAs 또는 SiC, 또는 다른 기판 물질들로 형성된 기판들을 지칭할 수 있고, 유리 패널들/기판들, 금속 박들, 금속 시트들, 폴리머 물질들 등등을 포함할 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 다양한 실시예들에서, 여기서 지칭된 바와 같은 "기판"은 형태, 형상, 및/또는 크기에서 변할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 여기서 지칭된 바와 같은 "기판"은 200mm (밀리미터) 반도체 웨이퍼, 300mm 반도체 웨이퍼, 또는 450mm 반도체 웨이퍼에 대응할 수 있다. 또한, 몇몇 실시예들에서, 여기서 지칭된 바와 같은 "기판"은 다른 형상들 중에서, 평판 디스플레이 등등을 위한 직사각형 기판과 같은, 비-원형 기판에 대응할 수 있다. 여기서 지칭된 바와 같은 "기판"은 기판 (109) 으로서 다양한 예시적인 실시예의 도면들에 나타난다.In one embodiment, the term " substrate " as used herein refers to a semiconductor wafer. In other embodiments, however, the term " substrate " as used herein can refer to substrates formed from sapphire, GaN, GaAs or SiC, or other substrate materials, and can be glass panels / , Metal sheets, polymeric materials, and the like. Also, in various embodiments, a " substrate " as referred to herein may vary in shape, shape, and / or size. For example, in some embodiments, a " substrate " as referred to herein may correspond to a 200 mm (millimeter) semiconductor wafer, a 300 mm semiconductor wafer, or a 450 mm semiconductor wafer. Also, in some embodiments, a " substrate " as referred to herein may correspond to a non-circular substrate, such as a rectangular substrate for a flat panel display or the like, among other shapes. A " substrate " as referred to herein is shown in the figures of various exemplary embodiments as the substrate 109. [

대부분의 플라즈마 프로세싱 애플리케이션들에서, 기판 (109) 을 프로세싱하도록 플라즈마의 이온 종들과 라디칼 종들 모두를 이용하는 것이 바람직하다. 라디칼 종들이 전기적으로 중성이기 때문에, 라디칼 종들은 프로세스 가스의 흐름과 함께 플라즈마 발생 챔버 (101) 로부터 유체 송신 통로들 (105) 을 통해 기판 프로세싱 챔버 (103) 로 이동할 수 있다. 그러나, 이온 종들이 전기적으로 대전되고, 물질 표면과 접촉할 때 전기적으로 중성화될 수 있기 때문에, 플라즈마 발생 챔버 (101) 로부터 유체 송신 통로들 (105) 을 통해 기판 프로세싱 챔버 (103) 로의 이온들의 제어되고 효율적인 전달을 달성하는 것은 어려울 수 있다. In most plasma processing applications, it is desirable to use both ion species and radical species of the plasma to process the substrate 109. Because the radical species are electrically neutral, the radical species can move from the plasma generation chamber 101 to the substrate processing chamber 103 through the fluid transmission passages 105 with the flow of the process gas. However, control of the ions from the plasma generating chamber 101 through the fluid transmission passages 105 to the substrate processing chamber 103 can be controlled, as the ion species are electrically charged and can be electrically neutralized when in contact with the material surface. And achieving efficient delivery can be difficult.

원격 소스로부터 기판 프로세싱 영역으로의 이온들의 주입이 문제가 있을 수 있다는 것은 이해되어야 한다. 위에서 언급한 바와 같이, 만약 이온 소스가 기판 프로세싱 영역으로부터 공간적으로 분리된다면, 이온들은 이온 소스와 기판 프로세싱 영역 사이의 운송 수단들을 통해 수송되어야 한다. 상이한 실시예들에서, 운송 수단들은 복수의 상이한 방식들로 정의될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 이온 소스는 기판 프로세싱 챔버로부터 물리적으로 분리된 챔버에서 발생되고, 운송 수단들은 튜브들의 어레이에 의해 정의된다. 다른 실시예에서, 이온 소스를 발생시키기 위한 챔버는 기판 프로세싱 챔버로부터 판 어셈블리에 의해 분리되고, 운송 수단들은 판 어셈블리를 통해 형성된 복수의 스루-홀들 (through-holes) 에 의해 정의된다. 운송 수단들의 상기-언급된 예시들은 단지 예로서 제공된다는 것은 이해되어야 한다. 다른 실시예들에서, 이온/라디칼 소스, 즉, 플라즈마가 발생된 영역과 기판 프로세싱 영역 사이에 하나 이상의 유체 송신 통로들을 운송 수단들이 제공하는 한, 운송 수단들은 다른 방식들로 정의될 수 있다. It should be understood that implantation of ions from a remote source into the substrate processing region can be problematic. As noted above, if the ion source is spatially separated from the substrate processing region, the ions must be transported through the transport means between the ion source and the substrate processing region. In different embodiments, the means of transport can be defined in a plurality of different ways. For example, in one embodiment, the ion source is generated in a chamber physically separated from the substrate processing chamber, and the means of transport are defined by an array of tubes. In another embodiment, the chamber for generating the ion source is separated from the substrate processing chamber by a plate assembly, and the transport means are defined by a plurality of through-holes formed through the plate assembly. It should be understood that the above-mentioned examples of transportation means are provided by way of example only. In other embodiments, the transport means can be defined in other manners, so long as the means provide one or more fluid transmission passages between the ion / radical source, i.e., the plasma generated region and the substrate processing region.

기껏해야, 2차 기판 프로세싱 챔버에서 달성가능한 이온 플럭스는 이온 소스 영역 내의 이온밀도와 보옴 (Bohm) 속도의 곱 (product) 이며, 여기서, 보옴 속도가 이온 소스 영역 내의 표면 덮개 (sheath) 의 가장자리의 이온들의 속도를 나타낸다. 표면 덮개는 이온 소스 플라즈마와 접촉하고 전기장에 있는 물질 표면 전면의 영역을 나타낸다. 그 후, 단위 시간당 기판 프로세싱 챔버에 이용가능한 이온들의 총 수는, 이온 소스 영역과 기판 프로세싱 챔버 사이의 운송 수단들 (유체 송신 통로들) 의 총 흐름 면적과 곱해진, 이온 소스 영역, 즉, 플라즈마 발생 챔버 내의 이온 플럭스의 상기 곱이다. At best, the ion flux achievable in the secondary substrate processing chamber is the product of the ion density in the ion source region and the Bohm rate, where the baud rate is the product of the edge of the surface sheath in the ion source region Ions. The surface cover is in contact with the ion source plasma and represents the area of the surface of the material surface in the electric field. The total number of ions available to the substrate processing chamber per unit time thereafter is then multiplied by the total flow area of the ion source region, i. E., Plasma < RTI ID = 0.0 > Is the product of the ion flux in the generation chamber.

이온 소스 영역으로부터 주입된 이온들로 인한 플라즈마 프로세싱 챔버 내의 벽들에 대한 여분의 이온 플럭스가 운송 수단들을 통해 이온 소스 영역으로부터 주입된 이온 플럭스와 동일한 밸런스 수학식이 존재하며, 다음과 같다:There is a balance equation where the extra ion flux for the walls in the plasma processing chamber due to the ions implanted from the ion source region is the same as the ion flux injected from the ion source region through the transport means,

Figure 112013102642182-pct00001
Figure 112013102642182-pct00001

여기서, nupper=이온 소스 영역 내의 이온들의 밀도수, Δn=이온 소스 영역으로부터 기판 프로세싱 챔버 내의 이온들의 농도 수의 증가분, vbohm _ upper = 이온 소스 영역 내의 이온들의 보옴 속도, Aopen = 이온 소스 영역과 기판 프로세싱 챔버 사이의 운송 수단들의 총 면적, Aloss _ lower = 기판 프로세싱 챔버의 벽들의 총 면적, 및 vbohm_lower = 기판 프로세싱 챔버 내의 이온들의 보옴 속도.Here, n = number of upper density of ions in the ion source region, Δn = the ion source region may increase in the concentration of ions in the substrate processing chamber, v _ upper bohm = Ion Source Ion boom speed of in the region, in the A open = ion the total area of the source region and the means of transport between the substrate processing chamber, A loss _ lower = the total area of the wall of the substrate processing chamber, and v bohm_lower = substrate processing chamber The rate at which ions are implanted.

보옴 속도는 수학식 2에 의해 주어진다.The baud rate is given by equation (2).

Figure 112013102642182-pct00002
Figure 112013102642182-pct00002

여기서, vbohm = 이온의 보옴 속도, Ts = 이온의 온도 (eV), 그리고 mi = 이온의 질량 (amu).Where v bohm = The bowing speed of ions, T s = Temperature of the ion (eV), and m i = mass of the ion (amu).

수학식 1에 따르면, 기판 프로세싱 챔버 내의 이온 밀도를 최대화하는 것은 다음 중 하나 이상에 의해 달성될 수 있다: 1) 이온 소스 영역 내의 이온들의 밀도수를 증가, 즉, nupper 증가, 2) 이온 소스 내의 전자 온도를 증가, 즉, vbohm _ upper 증가, 그리고 3) 이온 소스와 기판 프로세싱 챔버 사이의 운송 수단들에서의 이온 손실들을 최소화.According to Equation (1), maximizing the ion density in the substrate processing chamber can be achieved by one or more of the following: 1) increasing the density of ions in the ion source region, i.e., n upper Increases, the electron temperature in the second), the ion source, that is, v _ upper bohm And 3) minimizing ion losses in the transport means between the ion source and the substrate processing chamber.

이온 소스 영역과 기판 프로세싱 챔버 사이의 운송 수단들의 총 흐름 면적은 꽤 작을 수 있다. 예를 들어, 작은 튜브 지름들 또는 작은 수의 작은 지름의 홀들은 고압 이온 소스 영역과 저압 기판 프로세싱 챔버 사이의 적절한 압력 차이를 유지하도록 필요할 수 있다. 그러므로, 큰 가스 밀도들, 즉, 높은 가스 압력들이 충분한 양의 전자 생산을 달성하도록 이온 소스 영역에서 필요할 수 있기 때문에, 이온 소스 영역과 기판 프로세싱 챔버 사이의 운송 수단들의 흐름 영역을 간단하게 증가시키는 것은 실현가능하지 않다. The total flow area of the transport means between the ion source region and the substrate processing chamber may be quite small. For example, small tube diameters or small numbers of small diameter holes may be required to maintain the proper pressure differential between the high pressure ion source region and the low pressure substrate processing chamber. Therefore, simply increasing the flow area of the transport means between the ion source region and the substrate processing chamber, since large gas densities, i.e. high gas pressures, may be required in the ion source region to achieve a sufficient amount of electron production It is not feasible.

부가적으로, 이온 소스 영역과 기판 프로세싱 챔버 사이의 운송 수단들의 작은 흐름 면적을 보상하도록 필요한 정도까지 이온 소스 영역 내의 이온 수 밀도와 전자 온도를 증가시키는 것은 어려울 수 있다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 튜브 홀 지름의 함수로서 기판 프로세싱 챔버 내의 1.0E11cc-1 이온 밀도를 획득하도록 필요한 이온 소스 영역 내의 이온 밀도의 플랏을 도시하며, 여기서, 튜브들이 이온 소스 영역과 기판 프로세싱 챔버 사이의 운송 수단들을 나타낸다. 도 2에 도시된 바와 같이, 만약 1.0E11cc-1 의 이온 밀도들이 기판 프로세싱 챔버 내의 기판 위에 필요했다면, 1.0E12cc-1 와 비슷한 이온 소스 영역 내의 이온 밀도를 갖는 것은 필요할 수 있다. 2mm (밀리미터) 보다 작은 지름을 갖는 튜브 운송 수단들을 갖는 기판 프로세싱 챔버에서 1.0E11cc-1 와 비슷한 이온 밀도 레벨을 달성하는 것은 매우 특수화되고 종종 비실시적인 환경들에서 가능할 수 있다. Additionally, it may be difficult to increase the ion number density and electron temperature in the ion source region to the extent necessary to compensate for the small flow area of the transport means between the ion source region and the substrate processing chamber. Figure 2 shows a plot of ion density in an ion source region required to obtain a 1.0 E 11 c -1 ion density in a substrate processing chamber as a function of tube hole diameter, according to one embodiment of the present invention, Lt; RTI ID = 0.0 > substrate processing chamber. ≪ / RTI > As shown in Figure 2, if ion densities of 1.0E11 cc < -1 > were needed on the substrate in the substrate processing chamber, it may be necessary to have an ion density in the ion source region similar to 1.0E12 cc < -1 >. Achieving ion density levels close to 1.0E11 cc -1 in a substrate processing chamber with tube transport means having diameters less than 2 mm (millimeters) may be possible in highly specialized and often non-demanding environments.

기판 프로세싱 챔버에서 이온 플럭스와 라디칼 플럭스를 별개로 제어하기 위한 부가적인 문제는, 특히 기판 프로세싱 챔버가 낮은 온도에서 동작될 때, 낮은 전자 온도의 존재 시에 이온 플럭스를 발생시킨다는 것이다. 예를 들어, 기판 위에 에피택시얼 (epitaxial) 층을 형성하는 원자층 증착 프로세스인 원자층 에칭 (ALE) 프로세스와 같이, 기판에 대해 노출되는 매우 낮은 전자 온도를 유지함으로써 기판에 최소한의 "손상"을 요구하는 프로세스에서 이온 플럭스를 발생시키는 것은 어려울 수 있다. 예시로써, 박막이 낮은 전자 온도에서 증착되었던 ALE 프로세스에는 더 높은 전자 온도를 요구하는 물질의 단일층을 제거하기 위한 프로세싱 단계가 후속한다는 것을 고려한다. 이 예시에서, 앞의 ALE 프로세스 단계의 낮은 전자 온도가 주어지면, 단일층 제거 프로세스 단계를 달성하도록 이온 플럭스를 조정하는 것은 어려울 수 있다.An additional problem for separately controlling the ion flux and the radical flux in the substrate processing chamber is that it generates an ion flux in the presence of a low electron temperature, especially when the substrate processing chamber is operated at low temperatures. For example, by maintaining a very low electron temperature exposed to a substrate, such as an atomic layer etch (ALE) process, which is an atomic layer deposition process that forms an epitaxial layer on a substrate, It may be difficult to generate an ion flux in a process that requires a < / RTI > By way of example, it is contemplated that the ALE process, in which the thin film was deposited at low electron temperature, is followed by a processing step to remove a single layer of material that requires a higher electron temperature. In this example, given the low electron temperature of the previous ALE process step, adjusting the ion flux to achieve a single layer removal process step can be difficult.

기판 프로세싱 챔버에서 전자 에너지 분포 함수 (EEDF) 를 제어하기 위한 능력을 갖는 것은 그 자체가 기판 프로세싱 챔버 내의 라디칼 밀도에 관하여 이온 밀도의 분리된 (디커플링된) 제어를 제공하는 수단들이라는 것이 이해되어야 한다. 좀더 구체적으로, 낮은 에너지 해리 프로세스들을 피하고, 더 높은 에너지 이온화 또는 해리성 이온화 프로세스들을 선호하는 전자들의 패밀리들을 "선택"하도록 EEDF를 제어하기 위한 능력을 갖는 것은, 기판 프로세싱 챔버 내의 라디칼 플럭스에 관한 이온 플럭스를 증가시킬 수 있거나, 기판 프로세싱 챔버 내의 유익하지 않은 라디칼들의 플럭스에 관한 이온 플럭스를 증가시킬 수 있다.It should be understood that having the ability to control the electron energy distribution function (EEDF) in the substrate processing chamber is itself a means of providing discrete (decoupled) control of ion density with respect to the radical density in the substrate processing chamber . More specifically, having the ability to control the EEDF to avoid low-energy dissociation processes and " select " families of electrons that favor higher energy ionization or dissociative ionization processes is advantageous in that the ions associated with the radical flux in the substrate processing chamber Increase the flux, or increase the ion flux with respect to the flux of unproductive radicals in the substrate processing chamber.

몇몇의 플라즈마-구동된 기판 프로세싱 시스템 실시예들은 이온과 라디칼 제어를 위한 멀티플렉싱된 이온과 라디칼 소스들을 활용하는 플라즈마 소스들 내의 적절하고 큰 이온 플럭스를 제공하도록 여기에 개시되어 있다. 또한, 여기에 개시된 플라즈마-구동된 기판 프로세싱 시스템 실시예들은 ALE와 같이, 그러한 큰 이온 플럭스를 요구할 수 있는 애플리케이션들에서 비-손상 이온과 전자 에너지들을 갖는 큰 이온 플럭스를 달성하도록 제공된다.Some plasma-driven substrate processing system embodiments are described herein to provide a suitable and large ion flux in plasma sources that utilize multiplexed ions and radical sources for ion and radical control. In addition, the plasma-driven substrate processing system embodiments disclosed herein are provided to achieve a large ion flux with non-damaged ions and electron energies in applications that may require such a large ion flux, such as ALE.

기판 프로세싱 챔버로의 전자 빔 주입은 전하 추가를 통한 "벌크" 전자 온도와 플라즈마 전위를 낮추도록 작동한다. 그러므로, 기판 프로세싱 챔버 내의 EEDF는 전자 빔 주입을 통해 변경될 수 있다. 좀더 구체적으로, 기판 프로세싱 영역으로의 전자 빔 주입은, 낮은 에너지 전자 충격 프로세스들, 예를 들어, 해리성 전자 충격 프로세스들의 레이트를 떨어뜨리는 효과를 갖는다. 약 100eV (전자볼트) 위의 전자 에너지들에서, 대전된 입자 생산을 포함하는 전자 상호 작용 프로세스들은 대전된 입자 생산 없이 전자 상호 작용 프로세스들보다 훨씬 큰 단면을 갖는다. 그러므로, 고-에너지 전자들 또는 빔-주입된 전자들의 패밀리는 고-에너지 전자 상호 작용 프로세스들을 통해 플라즈마 방전을 유지할 수 있다. 여기에 개시된 플라즈마-구동된 기판 프로세싱 시스템 실시예들은 기판에 이용 가능한 이온 플럭스를 최대화하고 기판 프로세싱 챔버 내의 이온과 라디칼 플럭스 제어의 디커플링을 제공하기 위한 다양한 타입들의 전자 주입 기술들을 구현한다. Electron beam implantation into the substrate processing chamber operates to lower the " bulk " electron temperature and the plasma potential through charge addition. Therefore, the EEDF in the substrate processing chamber can be changed through electron beam implantation. More specifically, electron beam implantation into the substrate processing region has the effect of lowering the rate of low energy electron impact processes, e.g., dissociative electron impact processes. In electron energies above about 100 eV (electron volts), electron interactive processes involving the production of charged particles have a much larger cross section than electron interactive processes without producing charged particles. Thus, the family of high-energy electrons or beam-injected electrons can sustain the plasma discharge through high-energy electron interactive processes. The plasma-driven substrate processing system embodiments disclosed herein implement various types of electron injection techniques to maximize the ion flux available to the substrate and to provide decoupling of ion and radical flux control within the substrate processing chamber.

도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 플라즈마-구동된 기판 프로세싱 시스템 (300) 의 수직 단면도를 도시한다. 시스템 (300) 은 상단 구조 (301B), 바닥 구조 (301C), 상단 구조 (301B) 와 바닥 구조 (301C) 사이에서 연장하는 측벽들 (301A) 에 의해 형성된 챔버 (301) 를 포함한다. 챔버 (301) 소스는 기판 (109) 이 기판 지지부 (303) 상에 고정된 방식으로 홀딩되고 플라즈마 (359) 의 반응성 성분들 (325) 에 노출되는 기판 프로세싱 영역 (302) 을 둘러싼다. 기판 프로세싱 영역 (302) 은 상단판 (315) 에 의해 플라즈마 발생 챔버 (355) 로부터 분리된다. 동작 동안에, 플라즈마 (359) 의 반응성 성분들 (325) 은 화살표들 (361) 에 의해 표시된 바와 같이 기판 프로세싱 영역 (302) 에 도달하도록 상단판 (315) 내의 복수의 유체 송신 통로들 (316) 을 통해 이동한다. FIG. 3A shows a vertical cross-sectional view of a plasma-driven substrate processing system 300, in accordance with an embodiment of the invention. The system 300 includes a chamber 301 formed by a top structure 301B, a bottom structure 301C and side walls 301A extending between the top structure 301B and the bottom structure 301C. The source of the chamber 301 surrounds the substrate processing region 302 where the substrate 109 is held in a fixed manner on the substrate support 303 and is exposed to the reactive components 325 of the plasma 359. The substrate processing region 302 is separated from the plasma generating chamber 355 by a top plate 315. The reactive components 325 of the plasma 359 may include a plurality of fluid transmission passages 316 in the top plate 315 to reach the substrate processing region 302 as indicated by arrows 361 ≪ / RTI >

다양한 실시예들에서, 챔버 측벽들 (301A), 상단 구조 (301B), 및 바닥 구조 (301C) 는, 챔버 (301) 물질들이 그들이 플라즈마 프로세싱 동안에 노출될 압력 차이들 및 온도들을 구조적으로 견딜 수 있고 플라즈마 프로세싱 환경과 화학적으로 호환가능한 한, 예시로써, 스테인리스 스틸 또는 알루미늄과 같은, 상이한 물질들로부터 형성될 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 챔버 측벽들 (301A), 상단 구조 (301B), 및 바닥 구조 (301C) 는 전기적으로 도전성 물질로 형성되고 전기 접지 (357) 에 전기적으로 연결된다.In various embodiments, the chamber sidewalls 301A, top structure 301B, and bottom structure 301C may be configured such that the chamber 301 materials are structurally resistant to pressure differences and temperatures to which they are exposed during plasma processing And may be formed from different materials, such as stainless steel or aluminum, by way of example, as long as they are chemically compatible with the plasma processing environment. Further, in one embodiment, the chamber sidewalls 301A, the top structure 301B, and the bottom structure 301C are formed of an electrically conductive material and are electrically connected to the electrical ground 357. [

도 3a의 실시예에서, 플라즈마 발생 챔버 (355) 는 상단판 (315) 위에 형성된다. 플라즈마 발생 챔버 (355) 는 상단판 (315) 을 통해 프로세스 가스 소스 (319) 와 유체 송신 통로들 (316) 의 각각 모두와 유체 연통된다. 또한, 시스템 (300) 은 플라즈마 (359) 로 플라즈마 발생 챔버 (355) 내의 프로세스 가스를 변환하도록 배치된 코일 어셈블리 (351) 를 포함한다. 시스템 (300) 에서, 챔버 상단판 (301B) 은 코일 어셈블리 (351) 로부터 플라즈마 발생 챔버 (355) 로의 RF (무선 주파수) 전력의 송신에 적합한 윈도우 (353) 를 포함한다. 일 실시예에서, 윈도우 (353) 는 석영으로부터 형성된다. 다른 실시예에서, 윈도우 (353) 는 탄화 규소와 같은, 세라믹 물질로부터 형성된다. In the embodiment of FIG. 3A, a plasma generation chamber 355 is formed on the top plate 315. The plasma generation chamber 355 is in fluid communication with both the process gas source 319 and the fluid transmission passages 316 through the top plate 315. [ The system 300 also includes a coil assembly 351 arranged to convert the process gas in the plasma generation chamber 355 into a plasma 359. In the system 300, the chamber top plate 301B includes a window 353 suitable for the transmission of RF (radio frequency) power from the coil assembly 351 to the plasma generation chamber 355. In one embodiment, the window 353 is formed from quartz. In another embodiment, the window 353 is formed from a ceramic material, such as silicon carbide.

일 실시예에서, RF 전력은 하나 이상의 RF 전력 소스들 (391a-391n) 로부터 코일 어셈블리 (351) 에 전달된다. 각각의 RF 전력 소스들 (391a-391n) 은 코일 어셈블리 (351) 로의 효율적인 RF 전력 송신을 보장하도록 각각의 매칭 회로 (393) 를 통해 연결된다. 복수의 RF 전력 소스들 (391a-391n) 의 경우, 복수의 RF 전력 소스들 (391a-391n) 의 각각이 RF 전력 주파수 및/또는 진폭에 관하여 독립적으로 제어될 수 있음을 이해해야 한다. 일 실시예에서, 하나 이상의 RF 전력 소스들 (391a-391n) 은 2MHz, 27MHz, 60MHz, 400kHz, 또는 이들의 조합 중 어느 하나의 주파수를 갖는 RF 전력을 공급하도록 정의된다. In one embodiment, the RF power is transmitted from the one or more RF power sources 391a-391n to the coil assembly 351. Each RF power source 391a-391n is coupled through a respective matching circuit 393 to ensure efficient RF power transmission to the coil assembly 351. [ For a plurality of RF power sources 391a-391n, it should be appreciated that each of the plurality of RF power sources 391a-391n may be independently controlled with respect to RF power frequency and / or amplitude. In one embodiment, the one or more RF power sources 391a-391n are defined to provide RF power having a frequency of either 2 MHz, 27 MHz, 60 MHz, 400 kHz, or a combination thereof.

도 3a의 유도성 전력 전달 시스템이 예시로써 도시되는 것은 이해되어야 한다. 다른 실시예에서, 플라즈마 발생 챔버 (355) 는 상이한 방식들로 플라즈마 (359) 를 발생시키기 위해 정의될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 플라즈마 발생 챔버 (355) 는, 프로세스 가스 소스 (319) 로부터 전달된 프로세스 가스를 플라즈마 (359) 로 변환하도록, 전력 (직류 (DC), RF, 또는 이들의 조합 중 어느 하나) 이 일 쌍의 전극들 사이에서 챔버 (355) 를 통해 송신되도록, 챔버 (355) 의 플라즈마 (359) 발생 영역이 하나 이상의 전력 공급부들에 전기적으로 연결된 일쌍의 이격된 전극들 사이에 노출되는 용량성 결합된 챔버로서 정의될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 플라즈마 발생 챔버 (355) 는 마이크로파-구동된 챔버로서 정의될 수 있다. It should be understood that the inductive power delivery system of Figure 3a is illustrated by way of example. In another embodiment, the plasma generation chamber 355 may be defined to generate the plasma 359 in different manners. For example, in one embodiment, the plasma generating chamber 355 may be a power source (DC, RF, or a combination thereof) to convert the process gas delivered from the process gas source 319 to a plasma 359. Generating region of the chamber 355 is between a pair of spaced electrodes electrically connected to the one or more power supplies such that the plasma 359 generated region of the chamber 355 is transmitted between the pair of electrodes through the chamber 355, May be defined as a capacitively coupled chamber that is exposed. In yet another embodiment, the plasma generation chamber 355 may be defined as a microwave-driven chamber.

플라즈마 (359) 의 발생을 위한 특정한 전력 전달 실시예에 관계 없이, 시스템 (300) 의 동작 동안에, 프로세스 가스 소스 (319) 에 의해 공급된 프로세스 가스들이 플라즈마 발생 챔버 (355) 내에서 플라즈마 (359) 로 변형된다는 것이 이해되어야 한다. 그 결과, 플라즈마 (359) 의 반응성 성분들 (325) 은, 기판 지지부 (303) 상에 배치된 경우, 플라즈마 발생 챔버 (355) 로부터 상단판 (315) 의 복수의 유체 송신 통로들 (316) 을 통해 기판 지지부 (303) 위의 기판 프로세싱 영역 (302) 으로 및 기판 상으로 이동한다. Regardless of the particular power delivery embodiment for the generation of the plasma 359, during operation of the system 300, the process gases supplied by the process gas source 319 are supplied to the plasma 359 within the plasma generation chamber 355, Lt; / RTI > As a result, the reactive components 325 of the plasma 359 cause the plurality of fluid transmission passages 316 of the top plate 315 from the plasma generation chamber 355, when placed on the substrate support 303, To the substrate processing region 302 over the substrate support 303 and onto the substrate.

일 실시예에서, 상단판 (315) 의 유체 송신 통로들로부터 기판 프로세싱 영역 (302) 으로 진입할 시에, 프로세스 가스들은 주변의 관들 (327) 을 통해 흐르고, 화살표들 (381) 에 의해 표시된 바와 같이, 배출 펌프 (331) 에 의해 배출 포트들 (329) 을 통하여 배출된다. 일 실시예에서, 흐름 스로틀링 디바이스 (333) 는 기판 프로세싱 영역 (302) 으로부터 프로세스 가스들의 유동율을 제어하도록 제공된다. 또한, 일 실시예에서, 흐름 스로틀링 디바이스 (333) 는 화살표들 (335) 에 의해 표시된 바와 같이 주변의 관들 (327) 로부터 멀리 그리고 주변의 관들 (327) 을 향해 이동가능한 링 구조로서 정의된다. In one embodiment, upon entering the substrate processing region 302 from the fluid transmission passages of the top plate 315, the process gases flow through the surrounding conduits 327, And is discharged through the discharge ports 329 by the discharge pump 331 as well. In one embodiment, a flow throttling device 333 is provided to control the flow rate of process gases from the substrate processing region 302. Further, in one embodiment, the flow throttling device 333 is defined as a ring structure that is movable away from the surrounding conduits 327 and towards the surrounding conduits 327, as indicated by arrows 335.

일 실시예에서, 플라즈마 발생 챔버 (355) 는 약 일 토르 (T) 까지의 내부 압력으로 동작하도록 정의된다. 또한, 일 실시예에서, 기판 프로세싱 영역 (302) 은 약 1밀리토르 (mT) 로부터 약 100mT로 연장하는 압력 범위 내에서 동작된다. 예를 들어, 일 실시예에서, 시스템 (300) 은 약 1000scc/sec (초당 표준 세제곱 센티미터) 의 프로세스 가스 스루풋 유동율, 및 약 10 밀리초 (ms) 의 기판 프로세싱 영역 (302) 내의 반응성 성분들 (325) 의 체류 시간과 함께, 약 10mT의 압력을 기판 프로세싱 영역 (302) 에 제공하도록 동작된다. 위의 예시적인 동작 조건들이 시스템 (300) 으로 달성될 수 있는 본질적으로 무한한 수의 동작 조건들 중 하나를 나타낸다는 것이 이해되어야 한다. 위의 예시적인 동작 조건들은 시스템 (300) 의 가능한 동작 조건들 상에 대한 임의의 제한을 함축하거나 나타내지 않는다. In one embodiment, the plasma generation chamber 355 is defined to operate at an internal pressure of up to about one Torr (T). Further, in one embodiment, the substrate processing region 302 is operated within a pressure range extending from about 1 millitorr (mT) to about 100 mT. For example, in one embodiment, the system 300 may include a process gas throughput flow rate of about 1000 scc / sec (standard cubic centimeters per second) and reactive components (e.g., about 10 milliseconds) in the substrate processing region 302 325, to provide a pressure of about 10 mT to the substrate processing region 302. It should be appreciated that the exemplary operating conditions above represent one of an essentially infinite number of operating conditions that can be achieved with the system 300. The above exemplary operating conditions do not imply or represent any limitation on the possible operating conditions of the system 300.

기판 지지부 (303) 는 기판 프로세싱 영역 (302) 에 대해 노출되는 기판 (109) 을 지지하도록 배치된다. 기판 지지부 (303) 는 기판 (109) 에 대한 플라즈마 프로세싱 동작들의 실행 동안에 상부에 기판을 홀딩하도록 정의된다. 도 3a의 예시적인 실시예들에서, 기판 지지부 (303) 는 챔버 (301) 의 벽 (301A) 에 부착된 캔틸레버된 아암 (cantilevered arm) (305) 에 의해 홀딩된다. 그러나, 다른 실시예들에서, 기판 지지부 (303) 는 챔버 (301) 내에 배치된 챔버 (301) 의 바닥판 (301C) 또는 다른 부재에 부착될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 기판 지지부 (303) 는, 기판 지지부 (303) 물질이 플라즈마 프로세싱 동안에 노출될 그것이 압력 차이들과 온도들을 견딜 수 있고 플라즈마 프로세싱 환경과 화학적으로 호환가능한 한, 예시로서, 스테인리스 스틸, 알루미늄 또는 세라믹과 같은 상이한 물질들로부터 형성될 수 있다. A substrate support 303 is disposed to support the substrate 109 exposed to the substrate processing area 302. The substrate support 303 is defined to hold the substrate on top of the substrate 109 during the execution of plasma processing operations. In the exemplary embodiments of FIG. 3A, the substrate support 303 is held by a cantilevered arm 305 attached to the wall 301A of the chamber 301. However, in other embodiments, the substrate support 303 may be attached to a bottom plate 301C or other member of the chamber 301 disposed within the chamber 301. [ In various embodiments, the substrate support 303 may be made of any suitable material, such as, for example, stainless steel, stainless steel, stainless steel, stainless steel, etc., as long as the substrate support 303 material is exposed during plasma processing so long as it is capable of withstanding pressure differences and temperatures and is chemically compatible with the plasma processing environment. , Aluminum, or ceramics.

일 실시예에서, 기판 지지부 (303) 는 기판 지지부 (303) 를 향해, 및 그에 의해 기판 지지부 (303) 위에 홀딩된 기판 (109) 을 향해 이온들을 끌어당기기 위한 전기장을 발생시키기 위한 바이어스 전극 (307) 을 포함한다. 좀더 구체적으로, 기판 지지부 (303) 내의 전극 (307) 은 기판 지지부 (303) 와 상단판 (315) 사이의 기판 프로세싱 영역 (302) 에 걸쳐 바이어스 전압을 인가하도록 정의된다. 전극 (307) 에 의해 발생된 바이어스 전압은, 유체 송신 통로들 (316) 을 통해 기판 프로세싱 영역 (302) 안으로 그리고 기판 (109) 을 향하여 플라즈마 발생 챔버 (355) 내에 형성된 이온들을 끌어당기는 것을 제공한다. The substrate support 303 includes a bias electrode 307 for generating an electric field for attracting ions toward the substrate support 303 and thereby toward the substrate 109 held on the substrate support 303. In one embodiment, ). More specifically, an electrode 307 in the substrate support 303 is defined to apply a bias voltage across the substrate processing region 302 between the substrate support 303 and the top plate 315. The bias voltage generated by the electrode 307 provides for attracting ions formed within the plasma generation chamber 355 into the substrate processing region 302 and towards the substrate 109 through the fluid transmission passages 316 .

일 실시예에서, 기판 지지부 (303) 는, 냉각 유체가 기판 (109) 의 온도 제어를 유지하도록 플라즈마 프로세싱 동작들 동안 흘려질 수 있는 복수의 냉각 채널들 (309) 을 포함한다. 또한, 일 실시예에서, 기판 지지부 (303) 는 기판 지지부 (303) 에 관하여 기판 (109) 을 리프트 및 하강시키도록 정의된 복수의 리프팅 (lifting) 핀들 (311) 을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 도어 (door) 어셈블리 (313) 는 챔버 (301) 내로/로부터 기판 (109) 의 삽입 및 제거를 가능하게 하도록 챔버 벽 (301A) 내에 배치된다. 부가적으로, 일 실시예에서, 기판 지지부 (303) 는 플라즈마 프로세싱 동작들 동안 기판 지지부 (303) 상에 기판 (109) 을 단단하게 홀딩하기 위한 정전기장을 발생시키기 위해 탑재된 정전 척으로서 정의된다. In one embodiment, the substrate support 303 includes a plurality of cooling channels 309 that can be flowed during plasma processing operations such that the cooling fluid maintains temperature control of the substrate 109. The substrate support 303 may also include a plurality of lifting pins 311 defined to lift and lower the substrate 109 relative to the substrate support 303. In one embodiment, In one embodiment, a door assembly 313 is disposed within the chamber wall 301A to enable insertion and removal of the substrate 109 into and out of the chamber 301. Additionally, in one embodiment, the substrate support 303 is defined as an electrostatic chuck mounted to generate an electrostatic field for firmly holding the substrate 109 on the substrate support 303 during plasma processing operations .

상단판 (315) 은, 기판 지지부 (303) 상에 위치결정될 때 기판 (109) 으로부터 이격되고 그 위에 위치결정되기 위해, 기판 지지부 (303) 로부터 이격되고 그 위에 있는 챔버 (301) 내에 배치된다. 기판 프로세싱 영역 (302) 은 기판 지지부 (303) 상에 위치결정될 때, 기판 (109) 상에 존재하도록, 상단판 (315) 과 기판 지지부 (303) 사이에 존재한다. The top plate 315 is disposed within the chamber 301 that is spaced from and above the substrate support 303 to be spaced from and positioned above the substrate 109 when positioned on the substrate support 303. The substrate processing area 302 is between the top plate 315 and the substrate support 303 to be on the substrate 109 when positioned on the substrate support 303.

일 실시예에서, 기판 지지부 (303) 는 화살표들 (383) 에 의해 표시된 바와 같이, 상단판 (315) 과 기판 지지부 (303) 사이의 기판 프로세싱 영역 (302) 에 걸쳐 수직으로 측정된 바와 같은 프로세스 갭 (gap) 거리가 약 1cm로부터 약 10cm까지 연장하는 범위 내에서 조정가능하도록, 수직 방향으로 이동가능하다. 일 실시예에서, 기판 지지부 (303) 는 약 5cm의 프로세스 갭 거리를 제공하도록 조정된다. 또한, 일 실시예에서, 상단판 (315) 에 관한 기판 지지부 (303) 의 수직 위치 및 기판 지지부 (303) 에 고나한 상단판 (315) 의 수직 위치는 플라즈마 프로세싱 동작의 실행 동안 또는 플라즈마 프로세싱 동작들 사이 중 어느 하나에서 조정가능하다.In one embodiment, the substrate support 303 is a process that is measured vertically across the substrate processing area 302 between the top plate 315 and the substrate support 303, as indicated by arrows 383 So that the gap distance can be adjusted within a range extending from about 1 cm to about 10 cm. In one embodiment, the substrate support 303 is adjusted to provide a process gap distance of about 5 cm. The vertical position of the substrate support 303 with respect to the top plate 315 and the vertical position of the top plate 315 with respect to the substrate support 303 may be used during the execution of a plasma processing operation or during a plasma processing operation Lt; RTI ID = 0.0 > between.

프로세스 갭 거리의 조정은 유체 송신 통로들 (316) 로부터 발산하는 이온 플럭스의 동적 범위의 조정을 제공한다. 상세하게, 기판 (109) 에 도달하는 이온 플럭스는 프로세스 갭 거리를 증가시킴으로써 감소될 수 있고, 프로세스 갭 거리를감소시킴으로써 증가될 수 있다. 일 실시예에서, 프로세스 갭 거리가 기판 (109) 에서 이온 플럭스에서의 조정을 달성하도록 조정될 때, 플라즈마 발생 챔버 (355) 를 통한 프로세스 가스 유동율은 일치하여 조정될 수 있으며, 그에 의해, 기판 (109) 에서 라디칼 플럭스의 제어에서의 독립 레벨을 제공한다. 부가적으로, 유체 송신 통로들 (316) 로부터 기판 프로세싱 영역 (302) 으로 발산하는 이온과 라디칼 플럭스들과 결합한 프로세스 갭 거리가 기판 (109) 에 걸쳐 및 기판 (109) 에서의 실질적으로 균일한 이온 밀도와 라디칼 밀도를 위해 제공하도록 제어되는 것이 이해되어야 한다. Adjustment of the process gap distance provides adjustment of the dynamic range of the ion flux that emanates from the fluid transmission passages 316. Specifically, the ion flux reaching the substrate 109 can be reduced by increasing the process gap distance, and can be increased by reducing the process gap distance. In one embodiment, when the process gap distance is adjusted to achieve the adjustment in the ion flux in the substrate 109, the process gas flow rate through the plasma generation chamber 355 can be adjusted in unison, Provides an independent level in the control of the radical flux. Additionally, the process gap distance coupled with the ions and radical fluxes that emanate from the fluid transmission passages 316 into the substrate processing region 302 can be increased over the substrate 109 and substantially uniformly across the substrate 109 It is to be understood that they are controlled to provide for density and radical density.

상단판 (315) 을 통한 유체 송신 통로들 (316) 의 구성이 어떻게 플라즈마 (359) 의 반응성 성분들 (325) 이 기판 프로세싱 영역 (302) 내에 분배되는지에 영향을 줄 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 일 실시예에서, 유체 송신 통로들 (316) 은 하부 기판 지지부 (303) 에 관하여 실질적으로 균일하게 분배된 방식으로 상단판 (315) 을 통해 형성된다. 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 3a에서 참조된 바와 같은 수평 단면도 A-A를 도시한다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 유체 송신 통로들 (316) 은 하부 기판 지지부 (303) 에 관하여 실질적으로 균일하게 분배된 방식으로 상단판 (315) 을 통해 형성된다. It should be appreciated that the configuration of the fluid transmission passages 316 through the top plate 315 may affect how the reactive components 325 of the plasma 359 are dispensed into the substrate processing region 302. In one embodiment, the fluid transmission passages 316 are formed through the top plate 315 in a substantially uniformly distributed manner with respect to the bottom substrate support 303. Figure 3b shows a horizontal cross-sectional view A-A as referenced in Figure 3a, in accordance with an embodiment of the present invention. 3B, the fluid transmission passages 316 are formed through the top plate 315 in a substantially uniformly distributed manner with respect to the bottom substrate support 303. As shown in FIG.

상단판 (315) 에 걸친 유체 송신 통로들 (316) 사이의 간격이 상이한 실시예들 사이에서 변경될 수 있음을 인식해야 한다. 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른, 상단판 (315) 에 걸친 유체 송신 통로들 (316) 사이의 간격이 감소되는, 도 3b의 수평 단면도의 변화를 도시한다. 도 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른, 상단판 (315) 에 걸친 유체 송신 통로들 (316) 사이의 간격이 증가되는, 도 3b의 수평 단면도의 변화를 도시한다. 도 3e는 본 발명의 일 실시예에 따른, 상단판 (315) 에 걸쳐 유체 송신 통로들 (316) 사이의 간격이 불균일한, 도 3b의 수평 단면도의 변화를 도시한다.It should be appreciated that the spacing between the fluid transmission passages 316 across the top plate 315 can vary between different embodiments. 3C illustrates a variation of the horizontal cross-sectional view of FIG. 3B, wherein the spacing between fluid transmission passages 316 across the top plate 315 is reduced, in accordance with an embodiment of the present invention. FIG. 3D illustrates a variation of the horizontal cross-sectional view of FIG. 3B, wherein the spacing between fluid transmission passages 316 over the top plate 315 is increased, according to one embodiment of the present invention. FIG. 3E illustrates a variation of the horizontal cross-sectional view of FIG. 3B, where the spacing between fluid transmission passages 316 across the top plate 315 is non-uniform, according to one embodiment of the present invention.

일 예시적인 실시예에서, 상단판 (315) 을 통한 유체 송신 통로들 (316) 의 총 수는 약 50으로부터 약 200까지 연장하는 범위 내에 있다. 일 예시적인 실시예에서, 상단판 (315) 을 통한 유체 송신 통로들 (316) 의 총 수는 약 100 이다. 그러나, 상단판 (315) 을 통한 유체 송신 통로들 (316) 의 수와 구성에 대한 위에-언급된 예시적인 실시예들이 본 발명의 설명을 용이하게 하기 위해 예시로써 제공된다는 것이 이해되어야 한다. 다른 실시예들에서, 유체 송신 통로들 (316) 의 본질적으로 임의의 수 및 구성은, 기판 (109) 상에 바람직한 플라즈마 프로세싱 결과를 달성하도록, 기판 프로세싱 영역 (302) 내의 반응성 성분들 (325), 즉, 라디칼들 및/또는 이온들의 적절한 혼합물과 분배를 제공하도록 필요에 따라 상단판 (315) 을 통해 정의되고 배열될 수 있다. In one exemplary embodiment, the total number of fluid transmission passages 316 through the top plate 315 is within a range extending from about 50 to about 200. In one exemplary embodiment, the total number of fluid transmission passages 316 through the top plate 315 is about 100. It should be understood, however, that the above-mentioned exemplary embodiments of the number and configuration of the fluid transmission passages 316 through the top plate 315 are provided by way of example to facilitate describing the present invention. In other embodiments, essentially any number and configuration of fluid transmission passages 316 may be provided to the reactive components 325 within the substrate processing region 302 to achieve desirable plasma processing results on the substrate 109. [ That is, through the top plate 315 as needed to provide a suitable mixture and distribution of radicals and / or ions.

도 3a의 플라즈마-구동된 기판 프로세싱 시스템 (300) 은 전자 빔 (367) 을 발생시키고 전자 빔 (367) 을 기판 지지부 (303) 에 걸쳐 및 그 위로 기판 프로세싱 영역 (302) 을 통해 송신하도록 정의된 적어도 하나의 전자 빔 소스 (363) 를 더 포함한다. 각각의 전자 빔 소스 (363) 는, 전력이 독립적으로 제어된 방식으로 각각의 전자 빔 소스 (363) 에 공급될 수 있도록, 전력 공급부 (389) 로부터 전력을 수신하도록 전기적으로 연결된다. 전자 빔 소스 (363) 의 타입에 의존하여, 전력 공급부 (389) 는 DC 전력, RF 전력, 또는 이들의 조합을 전자 빔 소스들 (363) 로 송신하도록 정의될 수 있다. The plasma-driven substrate processing system 300 of FIG. 3A includes a plasma processing system 300 that is configured to generate an electron beam 367 and to transmit the electron beam 367 across the substrate support 303 and over the substrate processing region 302 And further includes at least one electron beam source 363. Each electron beam source 363 is electrically coupled to receive power from a power supply 389 such that power can be supplied to each electron beam source 363 in an independently controlled manner. Depending on the type of electron beam source 363, the power supply 389 may be defined to transmit DC power, RF power, or a combination thereof to the electron beam sources 363.

일 실시예에서, 각각의 전자 빔 소스 (363) 는 기판 (109) 을 지지하도록 정의된 기판 지지부 (303) 의 표면에 실질적으로 평행한 궤적을 따라 전자 빔 (367) 을 송신하도록 정의된다. 또한, 각각의 전자 빔 소스 (363) 는 하나 또는 복수의 전자 빔들 (367) 을 발생시키고 송신하도록 정의될 수 있다. 동작 동안에, 전자 빔 소스 (363) 는 아르곤과 같은 이온 발생 가스가 기판 프로세싱 영역 (302) 을 통해 흘려질 때 기판 프로세싱 영역 (302) 를 통해 전자 빔 (367) 을 송신하도록 동작된다. 일 실시예에서, 이온 발생 가스는 프로세스 가스 소스 (319) 로부터 공급된 프로세스 가스 혼합물의 컴포넌트이고, 기판 프로세싱 영역 (302) 으로 상단판 (315) 내의 유체 송신 통로들 (316) 을 통해 흐른다. In one embodiment, each electron beam source 363 is defined to transmit an electron beam 367 along a trajectory that is substantially parallel to the surface of the substrate support 303 defined to support the substrate 109. Further, each electron beam source 363 may be defined to generate and transmit one or more electron beams 367. The electron beam source 363 is operated to transmit the electron beam 367 through the substrate processing region 302 when an ion generating gas such as argon is flowed through the substrate processing region 302. [ In one embodiment, the ion generating gas is a component of the process gas mixture supplied from the process gas source 319 and flows through the fluid transmission passages 316 in the top plate 315 into the substrate processing region 302.

전자 빔 소스 (363) 에 의해 제공된 바와 같은 기판 프로세싱 영역 (302) 내로의 전자 빔 (367) 주입은, 전자 빔 (367) 의 근처의 기판 프로세싱 영역 (302) 내에서, 대전된 입자 생산, 즉, 이온 생산의 증가를 야기한다. 기판 프로세싱 영역 (302) 내로의 전자 빔 (367) 주입은, 프로세스 가스의 전자 충격 해리를 통해 라디칼들과 비교해서 전자 충격 이온화 이벤트들을 통한 실질적으로 더 복수의 이온들을 생성하기 위해 최적화된다. 일 실시예에서, 해리에 관한 이온화를 위한 이러한 선호도를 확립 방법은, 전자 빔 (367) 소스의 위치의 최적화, 프로세싱 영역 (302) 으로 주입된 복수의 전자들의 최적화, 및/또는 전자 빔 (367) 의 에너지의 최적화 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 따라서, 기판 프로세싱 영역 (302) 을 통한 및 그것으로의 전자 빔 (367) 주입이 라디칼 밀도에 실질적으로 영향을 주지 않으면서, 이온 밀도의 증가의 공간적 및 시간적 제어를 위해 제공하며, 그에 의해, 기판 프로세싱 영역 (302) 내에서의 라디칼 밀도 제어로부터 이온 밀도 제어의 효율적인 디커플링을 제공함을 인식해야 한다.The electron beam 367 implantation into the substrate processing region 302 as provided by the electron beam source 363 results in the formation of charged particles in the substrate processing region 302 near the electron beam 367, , Resulting in an increase in ion production. The electron beam 367 implantation into the substrate processing region 302 is optimized to generate substantially more ions through electron impact ionization events compared to radicals through electron impact dissociation of the process gas. In one embodiment, a method for establishing this preference for ionization on dissociation may include optimizing the location of the electron beam 367 source, optimizing the plurality of electrons injected into the processing region 302, and / or optimizing the electron beam 367 ) ≪ / RTI > Thus, implantation of the electron beam 367 through and through the substrate processing region 302 provides for spatial and temporal control of the increase in ion density, without substantially affecting the radical density, It should be appreciated that it provides efficient decoupling of ion density control from the control of the radical density in the processing region 302. [

또한, 도 3a의 실시예는 기판 지지부 (303) 위와 기판 지지부 (303) 의 주변 외부에 위치결정된 복수의 도전성 그리드들 (365) 을 포함한다. 도전성 그리드들 (365) 은 독립적으로 제어된 방식으로 도전성 그리드들 (365) 의 각각에 인가된 제어된 전압 레벨을 갖기 위해, 전력 공급부 (387) 에 전기적으로 연결된다. 특별한 실시예에 의존하여, 전력 공급부 (387) 는 DC 전력, RF 전력, 또는 그들의 조합을 도전성 그리드들 (365) 에 송신하도록 정의될 수 있다. 3A also includes a plurality of conductive grids 365 positioned on the substrate support 303 and outside the perimeter of the substrate support 303. The conductive grids 365 are electrically connected to the power supply 387 to have a controlled voltage level applied to each of the conductive grids 365 in an independently controlled manner. Depending on the particular embodiment, the power supply 387 may be defined to transmit DC power, RF power, or a combination thereof to the conductive grids 365.

일 실시예에서, 도전성 그리드들 (365) 은 각각의 전자 빔 소스 (363) 의 전자 빔 출구 위에 및 출구에 위치결정된다. 이 실시예에서, 도전성 그리드 (365) 에 대한 전력은, 도전성 그리드 (365) 가 위치결정된 전자 빔 소스 (363) 로부터의 전자 빔 (367) 송신을 향상시키거나 적어도 억제하지 않기 위해 제어될 수 있다. 그리고, 양전하는, 주어진 양으로 대전된 도전성 그리드 (365) 가 활성 전자 빔 소스 (363) 에 의해 송신된 전자 빔 (367) 에 대한 전기적인 싱크로서 기능하도록, 활성 전자 빔 소스 (363) 로부터 떨어진 기판 지지부 (303) 의 먼 쪽상에 위치결정된 주어진 도전성 그리드 (365) 에 인가될 수 있다. In one embodiment, conductive grids 365 are positioned above and at the exit of the electron beam source of each electron beam source 363. In this embodiment, the power for the conductive grid 365 can be controlled so as not to enhance or at least inhibit the transmission of the electron beam 367 from the positioned electron beam source 363 . The positive electric charge is then applied to the active electron beam source 363 so that a given amount of electrically conductive grid 365 functions as an electrical sink for the electron beam 367 transmitted by the active electron beam source 363. [ May be applied to a given conductive grid 365 positioned on the far side of the substrate support 303.

이전에 언급된 바와 같이, 시스템 (300) 은 하나 이상의 전자 빔 소스들 (363) 을 포함할 수 있다. 도 3f는 본 발명의 일 실시예에 따른, 전자 빔 소스 (363) 가 공통 방향으로, 기판 지지부 (303) 에 걸쳐 및 위로, 기판 프로세싱 영역 (302) 을 통하여 복수의 공간적으로 분리된 전자 빔들 (367) 을 송신하도록 정의된 시스템 (300) 구성 내의 기판 지지부 (303) 의 상면도를 도시한다. 전자 빔 소스 (363) 는 연속적인 또는 펄스된 방식 중 어느 하나로 전자 빔들 (367) 을 송신하도록 정의되고 동작될 수 있다. 또한, 전자 빔 소스 (363) 는, 전자 빔들 (367) 이 주어진 시간에서 기판 지지부 (303) 의 일부에 걸쳐 단일한 공통 방향으로 송신되도록, 공간적으로 세그먼트화된 방식으로 전자 빔들 (367) 을 송신하도록 정의되고 작동될 수 있다. 이러한 경우에서, 전자 빔 소스 (363) 는, 전자 빔 (367) 이 시간적으로-평균된 실질적으로 균일한 방식으로 기판 지지부 (303) (그리고 그 위에 배치된 기판 (109)) 의 전체에 걸쳐 집합적으로 송신되도록, 시간적으로 멀티플렉싱된 방식으로 공간적으로 세그먼트화된 전자 빔들 (367) 을 송신하도록 정의되고 동작될 수 있다. 이러한 방식으로, 전자 빔들 (367) 은 기판 지지부 (303) 와 그 위에 배치된 기판 (109) 에 걸쳐 실질적으로 균일한 이온 발생 효과를 집합적으로 제공한다. As previously mentioned, the system 300 may include one or more electron beam sources 363. Figure 3f illustrates a plurality of spatially separated electron beams 362 through substrate processing region 302, in the common direction, across and over substrate support 303, in accordance with an embodiment of the present invention, 367 in a system 300 configuration that is defined to transmit a substrate W. The electron beam source 363 may be defined and operated to transmit electron beams 367 in either a continuous or pulsed manner. The electron beam source 363 also transmits the electron beams 367 in a spatially segmented manner so that the electron beams 367 are transmitted in a single common direction across a portion of the substrate support 303 at a given time Can be defined and operated. In this case, the electron beam source 363 is arranged such that the electron beam 367 is collected over the entirety of the substrate support 303 (and the substrate 109 disposed thereon) in a temporally-averaged, substantially uniform manner And may be defined and operated to transmit spatially segmented electron beams 367 in a temporally multiplexed manner so as to be transmitted in a time domain. In this manner, the electron beams 367 collectively provide a substantially uniform ion generation effect across the substrate support 303 and the substrate 109 disposed thereon.

도 3f의 실시예에서, 제 1 도전성 그리드 (365A) 는 전자 빔 소스 (363) 의 전자 빔 출구 위에 배치된다. 제 1 도전성 그리드 (365A) 는 전자 빔 소스 (363) 로부터 전자 빔 (367) 의 송신을 용이하게/향상시키기 위해 전력 공급될 수 있다. 또한, 이 실시예에서, 제 2 도전성 그리드 (365B) 는 전자 빔 소스 (363) 로부터 기판 지지부 (303) 반대편의 위치에 배치된다. 제 2 도전성 그리드 (365B) 는 양의 전하를 수신하기 위해 전력 공급부 (387) 에 전기적으로 연결된다. 이 방식으로, 제 2 도전성 그리드 (365B) 는 전자 빔 소스 (363) 로부터 기판 프로세싱 영역 (302) 에 걸쳐 단일 공통 방향으로 송신된 전자 빔들 (367) 에 대한 전기적인 싱크로서 기능한다. In the embodiment of Figure 3F, the first conductive grid 365A is disposed above the electron beam exit of the electron beam source 363. The first conductive grid 365A may be powered to facilitate / improve the transmission of the electron beam 367 from the electron beam source 363. Further, in this embodiment, the second conductive grid 365B is disposed at a position opposite to the substrate support 303 from the electron beam source 363. The second conductive grid 365B is electrically coupled to the power supply 387 to receive positive charge. In this manner, the second conductive grid 365B serves as an electrical sink for the electron beams 367 transmitted in a single common direction from the electron beam source 363 to the substrate processing region 302.

도 3g는 본 발명의 일 실시예에 따른, 복수의 전자 빔 소스들 (363) 이 각각의 복수의 방향들로, 기판 지지부 (303) 에 걸쳐 및 그 위로, 기판 프로세싱 영역 (302) 을 통하여 복수의 공간적으로 분리된 전자 빔들 (367) 을 송신하도록 정의된 시스템 (300) 구성 내의 기판 지지부 (303) 의 상면도를 도시한다. 각각의 전자 빔 소스 (363) 는 연속적인 또는 펄스된 방식 중 어느 하나로 그것의 전자 빔들 (367) 을 송신하도록 정의되고 동작될 수 있다. 또한, 전자 빔 소스들 (363) 은, 전자 빔들 (367) 이 주어진 시간에서 선택된 수의 전자 빔 소스들 (363) 로부터 송신되도록, 공간적으로 래스터화된 방식으로 전자 빔들 (367) 을 송신하도록 정의되고 동작될 수 있다. 이 경우에, 전자 빔 소스들 (363) 중 하나 이상은 주어진 시간에서 동작될 수 있다. 또한, 이러한 실시예에서, 전자 빔 소스들 (363) 은, 전자 빔들 (367) 이 시간적으로-평균된 실질적으로 균일한 방식으로 기판 지지부 (303) (그리고 그 위에 배치된 기판 (109)) 의 전체에 걸쳐 집합적으로 송신되도록, 시간적으로 멀티플렉싱된 방식으로 공간적으로 래스터화된 전자 빔들 (367) 을 전송하도록 정의되고 동작될 수 있다. 일 실시예에서, 전자 빔 소스들 (363) 의 각각은 기판 지지부 (303) 의 중심 위치 위에 그것의 전자 빔 (367) 을 송신하도록 정의되고 동작된다. Figure 3G illustrates a plurality of electron beam sources 363, in each of a plurality of directions, over and over the substrate support 303, through the substrate processing region 302, in accordance with an embodiment of the present invention, Of the substrate support 303 within the system 300 configuration defined to transmit the spatially separated electron beams 367 of the substrate 300. [ Each electron beam source 363 may be defined and operated to transmit its electron beams 367 either in a continuous or pulsed manner. Electron beam sources 363 are also defined to transmit electron beams 367 in a spatially rasterized manner such that electron beams 367 are transmitted from a selected number of electron beam sources 363 at a given time Lt; / RTI > In this case, one or more of the electron beam sources 363 may be operated at a given time. Further, in this embodiment, the electron beam sources 363 are arranged such that the electron beams 367 are incident on the substrate support 303 (and the substrate 109 disposed thereon) in a temporally-averaged substantially uniform manner May be defined and operated to transmit spatially rasterized electron beams 367 in a temporally multiplexed manner to be collectively transmitted throughout. In one embodiment, each of the electron beam sources 363 is defined and operated to transmit its electron beam 367 over the center position of the substrate support 303.

부가적으로, 도 3g의 실시예에서, 도전성 그리드들 (365) 의 각각은, 도전성 그리드들 (365) 의 각각이 독립적으로 제어된 방식으로 전기적으로 (양 또는 음 중 어느 하나로) 충전될 수 있도록, 전력 (387) 에 전기적으로 연결된다. 일 실시예에서, 활성 전자 빔 소스 (363) 의 전자 빔 출구 위에 배치된 도전성 그리드 (365) 는 전자 빔 (367) 의 송신을 향상시키거나 전자 빔 (367) 의 송신을 억제하지 않기 위해 전기적으로 충전된다. 그리고, 활성 전자 빔 소스 (363) 로부터 기판 지지부 (303) 의 반대편에 위치결정된 다른 도전성 그리드 (365) 는, 이러한 도전성 그리드 (365) 가 활성 전자 빔 소스 (363) 로부터 기판 프로세싱 영역 (302) 에 걸쳐 송신된 전자 빔 (367) 에 대한 전기적 싱크로서 기능하도록, 양의 전기전하를 공급받는다. In addition, in the embodiment of FIG. 3G, each of the conductive grids 365 may be configured such that each of the conductive grids 365 is electrically (either positive or negative) charged in an independently controlled manner , And electric power (387). The conductive grid 365 disposed over the electron beam exit of the active electron beam source 363 is electrically coupled to the electron beam 367 to improve the transmission of the electron beam 367 or to prevent transmission of the electron beam 367. [ Is charged. Another conductive grid 365 positioned opposite the substrate support 303 from the active electron beam source 363 is positioned such that this conductive grid 365 is moved from the active electron beam source 363 to the substrate processing region 302 And is supplied with a positive electrical charge to function as an electrical sink for the electron beam 367 transmitted over it.

도 3h는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 3g의 복수의 전자 빔 소스들 (363) 의 동작을 위한 래스터화된 시간적인 시퀀스를 도시한다. 도 3h에 도시된 바와 같이, 전자 빔 소스들 (363) 은 복수의 공간적으로 분리된 전자 빔들 (367) 을 순차적으로 송신하도록 정의된다. 예를 들어, 일 시간 (시간 1) 에, 제 1 전자 빔 소스 (363) 는 기판 지지부 (303) 에 걸쳐 그것의 전자 빔들 (367) 을 송신하도록 동작된다. 다음 시간 (시간 2) 에, 제 1 전자 빔 소스에 인접한 제 2 전자 빔 소스 (363) 는 기판 지지부 (303) 에 걸쳐 그것의 전자 빔들 (367) 을 송신하도록 동작된다. 복수의 전자 빔 소스들 (363) 중 나머지 전자 빔 소스들은 기판 지지부 (303) 에 걸쳐 그들의 전자 빔들 (367) 을 송신하기 위해 연속하는 시간들에서 순차적인 방식으로 동작된다. 결국, 마지막 전자 빔 소스 (363) 는 마지막 시간 (시간 16) 에서 기판 지지부 (303) 에 걸쳐 그것의 전자 빔들 (367) 을 송신하도록 동작된다. 그 후, 필요에 따라, 전자 빔 소스 (363) 동작의 래스터화된 시간적인 시퀀스가 반복될 수 있다. 다른 실시예들에서, 전자 빔 소스들 (363) 이 본질적으로 임의의 순서로, 예를 들어, 비-순차적인 순서, 그리고 본질적으로 임의의 시간 주기동안, 기판 프로세싱 영역 (302) 내의 이온 밀도 에 바람직한 효과를 달성하도록 활성화될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. Figure 3h illustrates a rasterized temporal sequence for operation of the plurality of electron beam sources 363 of Figure 3g, in accordance with an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3h, electron beam sources 363 are defined to sequentially transmit a plurality of spatially separated electron beams 367. For example, at one time (time 1), a first electron beam source 363 is operated to transmit its electron beams 367 across the substrate support 303. At the next time (time 2), a second electron beam source 363 adjacent to the first electron beam source is operated to transmit its electron beams 367 across the substrate support 303. The remaining electron beam sources of the plurality of electron beam sources 363 are operated in a sequential manner at successive times to transmit their electron beams 367 across the substrate support 303. Finally, the last electron beam source 363 is operated to transmit its electron beams 367 across the substrate support 303 at the last time (time 16). The rasterized temporal sequence of electron beam source 363 operations may then be repeated, if desired. In other embodiments, the electron beam sources 363 may be arranged in an essentially random order, for example, in a non-sequential order, and for essentially any period of time, to an ion density in the substrate processing region 302 It can be activated to achieve the desired effect.

도 3g 와 도 3h에 도시된 전자 빔 소스들 (363) 의 수가 예시로써 제공된다는 것이 이해되어야 한다. 일 실시예에서, 36 개의 분리된 전자 빔 소스들 (363) 은 기판 지지부 (303) 의 주변부 주위에 배치되며, 36 개의 전자 빔 소스들 (363) 의 인접한 전자 빔 소스들이 기판 지지부 (303) 의 중심에 관하여 약 10도 의 각도 차이 (θ) 로 기판 지지부 (303) 에 걸쳐 그들 각각의 전자 빔들을 송신하도록 서로 이격된다. 다른 실시예들에서, 상이한 수의 전자 빔 소스들 (363) 은 실질적으로 균일하게 이격된 방식으로 기판 지지부 (303) 의 주변부 주위에 배치될 수 있다. 기판 지지부 (303) 의 주변부 주위에 배치된 전자 빔 들의 특정한 수에 관계없이, 전자 빔 소스들 (363) 이, 전자 빔들 (367) 이 시간적으로-평균된 실질적으로 균일한 방식으로 기판 지지부 (303) (그리고 그 위에 배치된 기판 (109)) 의 전체에 걸쳐 집합적으로 송신되도록, 시간적으로 멀티플렉싱된 방식으로 그들 각각의 공간적으로 래스터화된 전자 빔들 (367) 을 송신하도록 배치되고 동작될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 이러한 방식으로, 전자 빔들 (367) 은 기판 지지부 (303), 및 그 위에 배치된 기판 (109) 에 걸쳐 실질적으로 균일한 이온 발생 효과를 집합적으로 제공한다. It should be understood that the number of electron beam sources 363 shown in Figures 3G and 3H is provided by way of example. In one embodiment, 36 separate electron beam sources 363 are disposed around the periphery of the substrate support 303 and adjacent electron beam sources of the 36 electron beam sources 363 are disposed on the substrate support 303 Are spaced from each other to transmit their respective electron beams across the substrate support 303 at an angular difference ([theta]) of about 10 degrees with respect to the center. In other embodiments, a different number of electron beam sources 363 may be disposed about the periphery of the substrate support 303 in a substantially uniformly spaced manner. Regardless of the particular number of electron beams disposed about the periphery of the substrate support 303, the electron beam sources 363 can be moved in a time-averaged, substantially uniform manner, May be arranged and operated to transmit their respective spatially rasterized electron beams 367 in a temporally multiplexed manner such that they are collectively transmitted over the entire surface (e.g., the substrate 109 disposed thereon) It should be understood. In this manner, the electron beams 367 collectively provide a substantially uniform ion generation effect across the substrate support 303, and the substrate 109 disposed thereon.

다양한 실시예들에서, 전자 빔 소스들 (363) 은 상이한 타입들의 전자 빔 소스들로서 정의될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 전자 빔 소스 (363) 는 중공 캐소드 디바이스들, 전자 사이클로트론 공진 디바이스들, 레이저-구동된 디바이스들, 마이크로파-구동된 디바이스들, 유도성 결합된 플라즈마 발생 디바이스들, 및 용량성 결합된 플라즈마 발생 디바이스들 중 하나 이상으로서 정의된다. 전자 빔 소스들 (363) 중 위에-언급된 타입들이 예시로써 제공된다는 것이 이해되어야 한다. 다른 실시예들에서, 기판 프로세싱 영역 (302) 내의 이온 밀도에 대한 바람직한 효과 및 기판 (109) 상의 대응하는 플라즈마 프로세싱 결과를 달성하기 위해, 전자 빔 소스들 (363) 이 기판 프로세싱 영역 (302) 을 통해 요구된 전자 빔들 (367) 을 발생시키고 송신하도록 정의되는 한, 실질적으로 임의의 타입의 전자 빔 소스들 (363) 은 시스템 (300) 내에서 사용될 수 있다. In various embodiments, the electron beam sources 363 may be defined as different types of electron beam sources. For example, in some embodiments, the electron beam source 363 may be selected from the group consisting of hollow cathode devices, electron cyclotron resonance devices, laser-driven devices, microwave-driven devices, inductively coupled plasma generation devices , And capacitively coupled plasma generation devices. It should be understood that the above-mentioned types of electron beam sources 363 are provided by way of example. In other embodiments, electron beam sources 363 may be formed on substrate processing region 302 to achieve a desired effect on ion density in substrate processing region 302 and corresponding plasma processing results on substrate < RTI ID = 0.0 > 109. & Substantially any type of electron beam sources 363 may be used in the system 300, as long as it is defined to generate and transmit the required electron beams 367 through the beam.

도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 중공 캐소드 디바이스 (401) 로서 정의된 예시적인 전자 빔 소스 (363) 를 도시한다. 중공 캐소드 디바이스 (401) 는 기판 지지부 (303) 위와 기판 지지부 (303) 의 주변 외부에 위치결정된다. 중공 캐소드 디바이스 (401) 는 기판 지지부 (303) 위의 기판 프로세싱 영역 (302) 을 향하여 배향된 출구 영역 (407) 을 갖는다. 중공 캐소드 디바이스 (401) 는 둘러싼 챔버 물질들로부터 전기적으로 그리고 RF 격리되기 위해 시스템 (300) 내에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 중공 캐소드 디바이스 (401) 는 중공 캐소드 디바이스 (401) 의 내부 캐비터 반대 측면들 상에 배치된 일 쌍의 전극들 (403A, 403B) 을 포함한다. 전극들 (403A, 403B) 중 하나 또는 모두 전자 빔 전력 소스 (389) 로부터 전력을 수신하기 위해 전기적으로 연결된다. 전자 빔 전력 소스 (389) 는 DC 전력 공급부 (389A), RF 전력 공급부 (389B), 또는 이들의 조합을 포함하도록 정의될 수 있다. RF 전력 공급부 (389B) 는 전극들 (403A 및/또는 403B) 로부터 송신된 RF 전력의 반사를 최소화하도록 임피던스 (impedance) 매칭을 제공하기 위해 매칭 회로 (389C) 를 통하여 전극들 (403A 및/또는 403B) 에 연결된다. FIG. 4A illustrates an exemplary electron beam source 363, which is defined as a hollow cathode device 401, in accordance with an embodiment of the invention. The hollow cathode device 401 is positioned above the substrate support 303 and outside the perimeter of the substrate support 303. The hollow cathode device 401 has an exit area 407 oriented toward the substrate processing area 302 above the substrate support 303. The hollow cathode device 401 may be disposed within the system 300 to be electrically and RF isolated from the surrounding chamber materials. In one embodiment, the hollow cathode device 401 includes a pair of electrodes 403A, 403B disposed on opposite sides of the inner cavity of the hollow cathode device 401. One or both of the electrodes 403A and 403B are electrically connected to receive power from the electron beam power source 389. [ The electron beam power source 389 may be defined to include a DC power supply 389A, an RF power supply 389B, or a combination thereof. RF power supply 389B is coupled to electrodes 403A and / or 403B through matching circuit 389C to provide impedance matching to minimize reflection of RF power transmitted from electrodes 403A and / .

일 실시예에서, 전극들 (403A, 403B) 은, 하나의 전극 (403A) 이 중공 캐소드 디바이스 (401) 의 전자 빔 (367) 출구로부터 내부의 중공 캐소드 디바이스 (401) 반대편에 배치되고, 다른 전극 (403B) 이 중공 캐소드 디바이스 (401) 의 출구의 옆에 배치되도록 위치결정된다. 그러나, 다른 실시예들에서, 전극들 (403A, 403B) 이 중공 캐소드 디바이스 (401) 의 내부 캐비터 내의 다른 위치들 및/또는 배향들에 배치될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 부가적으로, 다른 실시예들에서, 중공 캐소드 디바이스 (401) 는, 전력 전달 컴포넌트들이 중공 캐소드 디바이스 (401) 의 내부 내의 프로세스 가스에 전력을 운반할 수 있는 한, 플라즈마로 프로세스 가스를 변환하도록, 전극들 (403A, 403B) 이외의 전력 전달 컴포넌트들을 구현하도록 정의될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 중공 캐소드 디바이스 (401) 의 벽들은, 전기적으로 전도성이고, 전력 전달 컴포넌트들의 기능을 제공한다. 다른 예시적인 실시예에서, 전력 전달 컴포넌트들은 중공 캐소드 디바이스 (401) 에 근접하게 배치된 코일들로서 구현된다. In one embodiment, the electrodes 403A and 403B are arranged such that one electrode 403A is disposed on the opposite side of the hollow cathode device 401 inside from the electron beam 367 outlet of the hollow cathode device 401, (403B) is positioned next to the outlet of the hollow cathode device (401). It should be understood, however, that in other embodiments, the electrodes 403A, 403B may be disposed in different positions and / or orientations within the inner cavity of the hollow cathode device 401. [ Additionally, in other embodiments, the hollow cathode device 401 may be configured to convert the process gas to a plasma as long as the power transfer components can carry power to the process gas within the interior of the hollow cathode device 401, May be defined to implement power transfer components other than electrodes 403A, 403B. For example, in one embodiment, the walls of the hollow cathode device 401 are electrically conductive and provide the functionality of the power delivery components. In another exemplary embodiment, the power delivery components are implemented as coils disposed proximate the hollow cathode device 401.

또한, 중공 캐소드 디바이스 (401) 는, 전자 빔 발생을 위한 프로세스 가스가 제어된 방식으로 전자 빔 가스 공급부 (388) 로부터 중공 캐소드 디바이스 (401) 의 내부로 흘려보내질 수 있도록, 전자 빔 가스 공급부 (388) 에 연결된다. 중공 캐소드 디바이스 (401) 의 내부로 진입할 시에, 프로세스 가스는 전극들 (403A, 403B), 또는 다른 타입의 전력 전달 컴포넌트로부터 발산하는 전력에 의해 플라즈마 (405) 로 변환된다. 일 실시예에서, 2MHz, 27MHz, 60MHz, 400kHz, 또는 이들의 조합 중 어느 하나의 주파수를 갖는 RF 전력은 프로세스 가스를 플라즈마 (405) 로 변환하기 위해, 전극들 (403A, 403B), 또는 다른 타입의 전력 전달 컴포넌트에 송신된다. The hollow cathode device 401 also includes an electron beam gas supply 388 such that the process gas for electron beam generation can be flowed from the electron beam gas supply 388 into the hollow cathode device 401 in a controlled manner. . Upon entering the interior of the hollow cathode device 401, the process gas is converted to plasma 405 by power dissipating from electrodes 403A, 403B, or other types of power delivery components. In one embodiment, RF power having a frequency of either 2 MHz, 27 MHz, 60 MHz, 400 kHz, or a combination thereof may be applied to electrodes 403 A, 403 B, or other types of electrodes to convert the process gas to plasma 405 Lt; / RTI >

부가적으로, 일 실시예에서, 중공 캐소드 디바이스 (401) 는 중공 캐소드 디바이스 (401) 의 내부 캐비터로부터 전자 추출을 향상시키기 위해 에너자이징된 전자 빔 (367) 출구 영역 (407) 을 구현하도록 정의된다. 일 실시예에서, 에너자이징가능한 출구 영역 (407) 그 자체는 다른 중공 캐소드로서 정의된다. 이러한 실시예의 일 버전에서, 출구 영역 (407) 은 DC 전력, RF 전력, 또는 이들의 조합 중 어느 하나에 의해 전력 공급될 수 있는 전극에 의해 한정 (circumscribe) 된다. 플라즈마 (405) 로부터의 반응성 성분들이 에너자이징가능한 출구 영역 (407) 을 통해 흐를 때, 전극으로부터 발산하는 전력은 출구 영역 (407) 내에서 빠른 전자들을 자유롭게 할 것이며, 이는 중공 캐소드 디바이스 (401) 로부터 송신된 전자 빔 (367) 을 향상시킬 것이다. Additionally, in one embodiment, the hollow cathode device 401 is defined to implement an energized electron beam 367 exit region 407 to enhance electron extraction from the inner cavity of the hollow cathode device 401 . In one embodiment, the energizable exit area 407 itself is defined as another hollow cathode. In one version of this embodiment, the exit area 407 is circumscribed by electrodes that can be powered by either DC power, RF power, or a combination thereof. When the reactive components from the plasma 405 flow through the energizable outlet region 407, the power emanating from the electrodes will free up fast electrons within the exit region 407, which is transmitted from the hollow cathode device 401 Lt; / RTI > electron beam 367.

일 실시예에서, 도전성 그리드 (365) 는 중공 캐소드 디바이스 (401) 의 전자 빔 (367) 출구 영역 (407) 위에 배치된다. 좀더 구체적으로, 도전성 그리드 (365) 는, 중공 캐소드 디바이스 (401) 의 내부 캐비터 내의 플라즈마 (405) 로부터의 전자들의 추출을 용이하게 하기 위해 기판 지지부 (303) 위의 중공 캐소드 디비아스 (401) 의 출구 영역 (407) 과 기판 프로세싱 영역 (302) 사이에 배치된다. 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도전성 그리드의 정면도를 도시한다. 일 실시예에서, 도전성 그리드 (365) 는 도전성 그리드 전력 (387) 로부터 전력을 수신하기 위해 전기적으로 연결된다. 전력 소스 (387) 는 DC 전력 공급부 (387A), RF 전력 공급부 (387B), 또는 이들의 조합을 포함하도록 정의될 수 있다. RF 전력 공급부 (387B) 는 도전성 그리드 (365) 로부터의 송신된 RF 전력의 반사를 최소화도록 임피던스 매칭을 제공하기 위해 매칭 회로 (387C) 를 통하여 도전성 그리드 (365) 에 연결된다. In one embodiment, the conductive grid 365 is disposed above the electron beam 367 exit region 407 of the hollow cathode device 401. The conductive grid 365 includes a hollow cathode divider 401 on the substrate support 303 to facilitate extraction of electrons from the plasma 405 in the inner cavity of the hollow cathode device 401. [ Is disposed between the exit area 407 of the substrate processing area 302 and the substrate processing area 302. Figure 4B shows a front view of a conductive grid, in accordance with an embodiment of the present invention. In one embodiment, the conductive grid 365 is electrically connected to receive power from the conductive grid power 387. The power source 387 may be defined to include a DC power supply 387A, an RF power supply 387B, or a combination thereof. RF power supply 387B is coupled to conductive grid 365 through matching circuit 387C to provide impedance matching to minimize reflection of transmitted RF power from conductive grid 365. [

부가적으로, 일 실시예에서, 도전성 그리드 (365) 는 도전성 그리드 (365) 의 청결 상태를 유지하는데 사용될 수 있는, 도전성 그리드 (365) 의 독립적인 온도 제어를 제공하도록 히터 (409) 에 연결된다. 일 실시예에서, 도전성 그리드 (365) 는 중공 캐소드 디바이스 (401) 의 내부 캐비티 내에서 플라즈마 (405) 로부터 전자 플럭스를 추출하기 위한 추출 그리드로서 동작한다. 부가적으로, 일 실시예에서, 도전성 그리드 (365) 는, 도전성 그리드 (365) 상의 전기 전하의 극성이 펄스들 사이에서 양과 음 사이에서 교번되도록, 펄스된 방식으로 동작될 수 있다. 이러한 실시예에서, 도전성 그리드 (365) 는 양 전하 펄스를 공급받을 때 플라즈마 (405) 로부터 전자 플럭스를 추출하도록, 그리고 음 전하 펄스를 공급받을 때 플라즈마 (405) 로부터 이온들을 추출하도록 동작한다. 따라서, 이러한 실시예에서, 도전성 그리드 (365) 는 이온 추출 모드와 전자 추출 모드 사이에서 교번하는 방식으로 펄스될 수 있다. 또한, 도전성 그리드의 이 펄스는 기판 프로세싱 영역 (302) 내의 주기적인 평균된 널 (null) 전류, 및 이온 구동된 이온화 프로세스들에 대한 접근을 제공한다. 부가적으로, 중공 캐소드 디바이스 (401) 의 출구 (407) 로부터 기판 지지부 (303) 반대편에 배치된 다른 도전성 그리드 (365) 는, 중공 캐소드 디바이스 (401) 에 의해 송신된 전자 빔 (367) 에 대한 전기적 싱크를 제공하기 위해 양전하를 갖도록 동작될 수 있다. Additionally, in one embodiment, the conductive grid 365 is connected to the heater 409 to provide independent temperature control of the conductive grid 365, which can be used to maintain the cleanliness of the conductive grid 365 . In one embodiment, the conductive grid 365 operates as an extraction grid for extracting the electromagnetic flux from the plasma 405 within the inner cavity of the hollow cathode device 401. Additionally, in one embodiment, the conductive grid 365 can be operated in a pulsed manner such that the polarity of the electrical charge on the conductive grid 365 alternates between positive and negative between the pulses. In this embodiment, the conductive grid 365 operates to extract the electron flux from the plasma 405 when it is fed with a positive charge pulse, and to extract ions from the plasma 405 when it is supplied with a negative charge pulse. Thus, in this embodiment, the conductive grid 365 may be pulsed in an alternating manner between the ion extraction mode and the electron extraction mode. This pulse of the conductive grid also provides periodic averaged null current in the substrate processing region 302 and access to ion driven ionization processes. Additionally, another conductive grid 365 disposed on the opposite side of the substrate support 303 from the outlet 407 of the hollow cathode device 401 may be used for the electron beam 367 transmitted by the hollow cathode device 401 And may be operated to have a positive charge to provide an electrical sink.

도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른, DC-바이어스된 표면 전자 빔 소스 (503) 를 구현하는 플라즈마-구동된 기판 프로세싱 시스템 (300) 의 변화를 도시한다. 도 5a의 시스템 (300A) 은 전자 빔 소스들 (363) 과 도전성 그리드들 (365) 대신에 DC-바이어스된 전자 빔 소스 (503) 를 포함한다. 설명의 용이함을 위해, DC-바이어스된 전자 빔 소스 (503) 는 이하 전극 (503) 으로서 지칭된다. 전극 (503) 은, 전극 (503) 의 표면이 기판 프로세싱 영역 (302) 에 노출되도록, 전기적으로 절연하는 부재 (501) 내에 배치된다. 또한, 전극 (503) 은 기판 지지부 (303) 로부터 분리된 프로세싱 챔버 (301) 내에 배치된다. 일 실시예에서, 전극 (503) 은 프로세싱 챔버 (301) 의 기판 프로세싱 영역 (302) 내에서 기판 지지부 (303) 의 주위 외부와 기판 지지부 (303) 위에 배치된 도전성 밴드로서 정의된다. 일 실시예에서, 전극 (503) 은 기판 지지부 (303) 주위의 기판 프로세싱 영역 (302) 을 한정하는 밴드 또는 스트랩 (strap) 으로서 정의된다. 5A illustrates a variation of a plasma-driven substrate processing system 300 implementing a DC-biased surface electron beam source 503, in accordance with an embodiment of the present invention. The system 300A of Figure 5A includes a DC-biased electron beam source 503 instead of electron beam sources 363 and conductive grids 365. For ease of explanation, the DC-biased electron beam source 503 is hereinafter referred to as an electrode 503. The electrode 503 is disposed within the member 501 that is electrically insulated so that the surface of the electrode 503 is exposed to the substrate processing region 302. Further, the electrode 503 is disposed in the processing chamber 301 separated from the substrate supporting portion 303. The electrode 503 is defined as a conductive band disposed on the substrate support 303 outside the periphery of the substrate support 303 within the substrate processing region 302 of the processing chamber 301. In one embodiment, In one embodiment, the electrode 503 is defined as a band or strap that defines the substrate processing region 302 around the substrate support 303.

시스템 (300A) 에서, 전극 (503) 은 전력 공급부 (505) 에 전기적으로 연결된다. 일 실시예에서, 전력 공급부 (505) 는 전극 (503) 을 향해 기판 프로세싱 영역 (302) 내에서 이온들을 끌어당기고 전극 (503) 으로부터 기판 프로세싱 영역 (302) 으로 전자들을 자유롭게 하도록 전기적 전력을 전극 (503) 에 인가하도록 정의된다. 다른 실시예들에서, 전력 (505) 로부터 전극 (503) 에 공급된 전기적 전력은 DC 전력, RF 전력, 또는 DC 와 RF 전력들의 조합일 수 있다. 일 실시예에서, 음의 전압은 전력 공급부 (505) 에 의해 전극 (503) 에 인가된다. 그러나, 다른 실시예들에서, 전력 공급부 (505) 에 의해 전극 (503) 에 인가된 전압은 음 또는 양 중 어느 하나일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 전력 공급부 (505) 는, 전극 (503) 에 양 전압을 공급하도록 정의되며, 그에 의해 전자들을 끌어당기고 양으로 대전된 이온들을 저지한다. 또한, 일 실시예에서, 전력 공급부 (505) 는 펄스된 방식 및/또는 교번하는 극성 방식으로 전극 (503) 에 전력을 인가하도록 정의된다. In system 300A, electrode 503 is electrically connected to power supply 505. [ In one embodiment, the power supply 505 draws electrical power to the electrode 503 to attract ions within the substrate processing region 302 toward the electrode 503 and free electrons from the electrode 503 to the substrate processing region 302. [ 503, respectively. In other embodiments, the electrical power supplied to the electrode 503 from the power 505 may be DC power, RF power, or a combination of DC and RF powers. In one embodiment, negative voltage is applied to electrode 503 by power supply 505. [ However, in other embodiments, the voltage applied to electrode 503 by power supply 505 may be either negative or positive. For example, in one embodiment, power supply 505 is defined to supply positive voltage to electrode 503, thereby attracting electrons and blocking positively charged ions. Also, in one embodiment, the power supply 505 is defined to apply power to the electrode 503 in a pulsed manner and / or alternating polarity manner.

도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 전극 (503) 의 근접도를 도시한다. 일 실시예에서, 전극 (503) 은, 입사 이온 플럭스 (Jion) 가 기판 프로세싱 영역 (302) 을 향한 방향으로 전극 (503) 의 표면을 유지하는 전자 플럭스 (Je -), 즉, 전자 빔을 발생시키는 DC-바이어스된 표면을 제공한다. 일 실시예에서, 전극 (503) 위에 입사되는 이온 플럭스 (Jion) 내의 이온들은 Si 이온들과 같이, 비-불활성이며 패시베이션한다 (passivating). 이러한 실시예에서, 전극 (503)의 DC-바이어스된 표면은 라디칼 상호 작용들을 통해 생산된 패시베이션 종들을 보상하도록 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 전극 (503) 은 DC 전력, RF 전력, 또는 이들의 조합 중 어느 하나를 이용하여 전력 공급될 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 낮은 주파수 RF 전력이 전극 (503) 에 공급된다. FIG. 5B shows a close-up view of an electrode 503, in accordance with an embodiment of the present invention. In one embodiment, the electrode 503 includes an electron flux (J e - ) in which an incident ion flux (J ion ) holds the surface of the electrode 503 in a direction toward the substrate processing region 302, To provide a DC-biased surface. In one embodiment, the ions in the ion flux (J ion ) incident on the electrode 503 are non-inert and passivating, such as Si ions. In this embodiment, the DC-biased surface of the electrode 503 may be utilized to compensate for passivation species produced through radical interactions. In one embodiment, the electrode 503 may be powered using either DC power, RF power, or a combination thereof. Also, in one embodiment, low frequency RF power is supplied to the electrode 503.

부가적으로, 일 실시예에서, 전극 (503) 은 기판 프로세싱 영역 (302) 내에서 중공 캐소드 효과를 생성하도록 사이징된다. 좀더 구체적으로, 만약 전극 (503) 의 DC-바이어스된 표면이 기판 프로세싱 영역 (302) 을 한정하는 충분히 큰 밴드 또는 스트랩으로서 정의된다면, 전극 (503) 으로부터 방출된 전자들이 충분한 에너지로 전극 (503) 의 반대편 부분에 도달하도록, 중공 캐소드 구성은 기판 프로세싱 영역 (302) 그 자체 내에 형성될 수 있으며, 그에 의해 기판 프로세싱 영역 (302) 내의 이온화를 추가적으로 향상시킨다. Additionally, in one embodiment, the electrode 503 is sized to produce a hollow cathode effect within the substrate processing region 302. More specifically, if the DC-biased surface of the electrode 503 is defined as a sufficiently large band or strap defining the substrate processing region 302, the electrons emitted from the electrode 503 will reach the electrode 503 with sufficient energy, A hollow cathode configuration may be formed within the substrate processing region 302 itself thereby further enhancing ionization within the substrate processing region 302. [

도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 평면의 DC-바이어스된 표면 전자 빔 소스 (601) 를 구현하는 플라즈마-구동된 기판 프로세싱 시스템 (300) 의 변화를 도시한다. 도 3a의 시스템 (300) 에 관하여, 도 6a의 시스템 (300B) 은 전자 빔 소스들 (363) 과 도전성 그리드들 (365) 대신에 평면의 DC-바이어스된 전자 빔 소스 (601) 를 포함한다. 설명의 용이함을 위해, DC-바이어스된 전자 빔 소스 (601) 는 이하 평면 전극 (601) 으로써 지칭된다. 일 실시예에서, 평면 전극 (601) 은 기판 프로세싱 영역 (302) 내의 기판 지지부 (303) 위에 배치된 평면의 도전성 세그먼트 (601) 로서 정의된다. 일 실시예에서, 평면 전극 (601) 은 도 5a-5b 에 관하여 상술된 바와 같이 전극 (503) 과 결합하여 시스템 (300B) 내에서 구현된다. 6A illustrates a variation of a plasma-driven substrate processing system 300 implementing a planar, DC-biased surface electron beam source 601, in accordance with an embodiment of the present invention. 3A, system 300B of FIG. 6A includes a planar, DC-biased electron beam source 601 instead of electron beam sources 363 and conductive grids 365. In FIG. For ease of explanation, the DC-biased electron beam source 601 is hereinafter referred to as the planar electrode 601. [ In one embodiment, the planar electrode 601 is defined as a planar conductive segment 601 disposed over the substrate support 303 within the substrate processing region 302. In one embodiment, planar electrode 601 is implemented in system 300B in combination with electrode 503 as described above with respect to Figs. 5A-5B.

예를 들어, 일 실시예에서, 평면 전극 (601) 은 기판 프로세싱 영역 (302) 과 마주하도록, 기판 지지부 (303) 와 마주하는 배향으로 상단판 (315) 의 바닥 표면 상에 정의된다. 일 실시예에서, 평면 전극 (601) 은 절연 부재 (603) 에 의해 상단판 (315) 으로부터 전기적으로 절연된다. 또한, 이러한 실시예에서, 평면 전극 (601) 및 절연 부재 (603) 각각이 평면 전극 (601) 과 절연 부재 (603) 모두가 플라즈마 발생 챔버 (355) 로부터 기판 프로세싱 영역 (302) 으로의 반응성 성분들의 흐름과 간섭하는 것을 피하도록, 상단판 (315) 에 존재하는 복수의 유체 송신 통로들 (316) 과 정렬하여 형성된 복수의 스루-홀들을 포함한다.For example, in one embodiment, the planar electrode 601 is defined on the bottom surface of the top plate 315 in an orientation facing the substrate support 303 to face the substrate processing region 302. In one embodiment, the planar electrode 601 is electrically insulated from the top plate 315 by an insulating member 603. In this embodiment, the planar electrode 601 and the insulating member 603 each have a structure in which both the planar electrode 601 and the insulating member 603 are formed of the reactive component (s) from the plasma generating chamber 355 to the substrate processing region 302 Holes formed in alignment with the plurality of fluid transmission passages 316 present in the top plate 315 to avoid interfering with the flow of the fluid.

시스템 (300B) 에서, 평면 전극 (601) 은, 전력 공급부 (605) 에 전기적으로 연결된다. 일 실시예에서, 전력 공급부 (605) 는 평면 전극 (601) 을 향하여 기판 프로세싱 영역 (302) 내의 이온들을 끌어당기고 평면 전극 (601) 으로부터 기판 프로세싱 영역 (302) 으로 전자들을 자유롭게 하기 위해, 평면 전극 (601) 에 음의 전압을 인가하도록 정의된다. 일 실시예에서, 전력 공급부 (605) 는 펄스된 방식으로 평면 전극 (601) 에 전력을 인가하도록 정의된다. 또한, 일 실시예에서, 전력 공급부 (605) 는 평면 전극 (601) 에 양의 전압을 공급하도록 정의되며, 그에 의해, 전자들을 끌어당기고 양으로 대전된 이온들을 저지한다.In the system 300B, the planar electrode 601 is electrically connected to the power supply 605. In one embodiment, the power supply 605 is configured to attract ions within the substrate processing region 302 toward the planar electrode 601 and free electrons from the planar electrode 601 to the substrate processing region 302. In one embodiment, Lt; RTI ID = 0.0 > 601 < / RTI > In one embodiment, the power supply 605 is defined to apply power to the planar electrode 601 in a pulsed manner. Also, in one embodiment, the power supply 605 is defined to supply a positive voltage to the planar electrode 601, thereby attracting electrons and blocking positively charged ions.

도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 평면 전극 (601) 의 근접도를 도시한다. 일 실시예에서, 평면 전극 (601) 은, 입사 이온 플럭스 (Jion) 가 기판 프로세싱 영역 (302) 을 향한 방향으로 평면 전극 (601) 의 표면을 유지하는 전자 플럭스 (Je-), 즉, 전자 빔을 발생시키는 DC-바이어스된 표면을 제공한다. 일 실시예에서, 평면 전극 (601) 위에 입사된 이온 플럭스 (Jion) 내의 Si 이온들과 같은 이온들은 비-불활성이며 패시베이션한다. 이러한 실시예에서, 평면 전극 (601) 의 DC-바이어스된 표면은 라디칼 상호 작용들을 통해 생산된 패시베이션 종들을 보상을 하도록 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 평면 전극 (601) 은 DC 전력, RF 전력, 또는 이들의 조합 중 어느 하나를 이용하여 전력 공급될 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 낮은 주파수 RF 전력은 전극 (601) 에 공급된다.6B shows a close-up view of a planar electrode 601, according to one embodiment of the present invention. In one embodiment, the flat electrode 601, the incident ion flux electron flux (J e-) to keep the surface of the (J ion), a substrate processing region (302) plane electrode 601 in a direction towards, i.e., Providing a DC-biased surface for generating an electron beam. In one embodiment, ions such as Si ions in the ion flux (J ion ) incident on the planar electrode 601 are non-inert and passivate. In this embodiment, the DC-biased surface of the planar electrode 601 can be used to compensate for passivation species produced through radical interactions. In one embodiment, the planar electrode 601 may be powered using either DC power, RF power, or a combination thereof. Also, in one embodiment, the low frequency RF power is supplied to the electrode 601.

이전에 설명된 바와 같이 플라즈마 발생 챔버 (355) 와 기판 프로세싱 영역 (302) 사이의 유체 송신 통로들 (316) 의 전체 흐름 면적은 꽤 작을 수 있다. 예를 들어, 유체 송신 통로들 (316) 은 높은 압력 플라즈마 발생 챔버 (355) 와 낮은 압력 기판 프로세싱 영역 (302) 사이에서 적절한 압력 차이를 유지하도록 작은 튜브 지름들 또는 작은 수의 작은 지름 홀들을 포함할 수 있다. 그러므로, 큰 가스 밀도들, 즉, 높은 가스 압력들이 충분한 양의 전자 생산을 달성하기 위해 플라즈마 발생 챔버 (355) 안에서 필요할 수 있기 때문에, 플라즈마 발생 챔버 (355) 로부터 기판 프로세싱 영역 (302) 으로의 높은 이온 플럭스를 획득하기 위해 유체 송신 통로들 (316) 의 흐름 면적을 단순히 증가시키는 것은 실현 가능하지 않을 수 있다.The overall flow area of the fluid transmission passages 316 between the plasma generation chamber 355 and the substrate processing region 302 may be quite small as previously described. For example, the fluid transmission passages 316 include small tube diameters or small numbers of small diameter holes to maintain an appropriate pressure differential between the high pressure plasma generating chamber 355 and the low pressure substrate processing region 302 can do. Therefore, high gas density, i. E., High gas pressures, from the plasma generation chamber 355 to the substrate processing region 302, may be needed to achieve a sufficient amount of electron production in the plasma generation chamber 355 Simply increasing the flow area of the fluid transmission passages 316 to obtain ion flux may not be feasible.

유체 송신 통로들 (316) 과 관련된 이온 전달 효율도에 기하학적 제한들을 극복하도록, 본 발명의 일 실시예는 유체 송신 통로들 (316) 을 추가의 이온 발생 영역들, 즉, 플라즈마 부스터들 (boosters) 로서 사용한다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 추가적인 이온 발생 영역들로서 유체 송신 통로들 (316) 을 사용하는 플라즈마-구동된 기판 프로세싱 시스템 (300) 의 변화를 도시한다. 도 7의 실시예에서, 도 3a의 시스템 (300) 의 상단판 (315) 은 에너자이징가능한 상단판 (701) 에 의해 대체된다. 상단판 (315) 에 관해, 에너자이징가능한 상단판 (701) 은 플라즈마 발생 챔버 (355) 로부터 기판 프로세싱 영역 (302) 으로 연장하기 위해, 에너자이징가능한 상단판 (701) 을 통해 형성된 복수의 유체 송신 통로들 (316) 을 포함한다. 그러나, 에너자이징가능한 상단판 (701) 은 복수의 유체 송신 통로들 (316) 의 수의 각각에 근접하게 배치된 복수의 전력 전달 컴포넌트들 (702) 을 포함한다. 전력 전달 컴포넌트들 (702) 는 유체 송신 통로들 (316) 내에서 추가적인 플라즈마 (704) 를 발생시키기 위해 유체 송신 통로들 (316) 에 전력을 전달하도록 정의된다. 유체 송신 통로들 (316) 은 플라즈마 (359) 와 추가적인 플라즈마 (704) 의 반응성 성분들을 기판 프로세싱 영역 (302) 에 공급하도록 정의된다. To overcome the geometric constraints on the ion transport efficiency associated with the fluid transmission passages 316, one embodiment of the present invention provides additional ion generation regions, i.e., plasma boosters 316, . FIG. 7 illustrates a variation of a plasma-driven substrate processing system 300 using fluid transmission passages 316 as additional ion generating regions, in accordance with an embodiment of the present invention. In the embodiment of FIG. 7, the top plate 315 of the system 300 of FIG. 3A is replaced by an energizable top plate 701. An energizable top plate 701 is provided on the top plate 315 to provide a plurality of fluid transmission passages 702 formed through the energizable top plate 701 to extend from the plasma generation chamber 355 to the substrate processing region 302. [ (316). The energizable top plate 701, however, includes a plurality of power transfer components 702 disposed proximate each of the plurality of fluid transmission passages 316. Power delivery components 702 are defined to deliver power to fluid transmission passages 316 to generate additional plasma 704 within fluid transmission passages 316. [ The fluid transmission passages 316 are defined to supply reactive components of the plasma 359 and the additional plasma 704 to the substrate processing region 302.

또한, 시스템 (300C) 은 DC 전력, RF 전력, 또는 이들의 조합을 전력 전달 컴포넌트들 (702) 에 공급하도록 정의된 전력 소스 (703) 를 포함한다. 전력 전달 컴포넌트들 (702) 은 차례로, 유체 송신 통로들 (316) 내의 프로세스 가스를 추가적인 플라즈마 (704) 로 변환하기 위해 유체 송신 통로들 (316) 을 통해 전력을 송신하도록 기능한다. 또한, 일 실시예에서, 시스템 (300C) 은 유체 송신 통로들 (316) 의 각각에 2차 프로세스 가스의 공급을 위해 제공하기 위해 유체 송신 통로들 (316) 의 각각과 유체 연통하는 프로세스 가스 소스 (709) 를 포함할 수 있다. 전력 전달 컴포넌트들 (702) 로부터 송신된 전력은 추가적인 플라즈마 (704) 로 2차 프로세스 가스를 변환하도록 사용될 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 시스템 (300C) 은 2차 프로세스 가스 소스 (709) 를 사용할 수 없다. 이러한 실시예에서, 전력 전달 컴포넌트들 (702) 은 플라즈마 발생 챔버 (355) 로부터 유체 송신 통로들 (316) 을 통해 흐르는 프로세스 가스를 추가적인 플라즈마 (704) 로 변환하도록 정의된다. 이러한 실시예에서, 유체 송신 통로들 (316) 은 플라즈마 증폭 영역으로서 동작된다. In addition, system 300C includes a power source 703 defined to supply DC power, RF power, or a combination thereof to power delivery components 702. [ Power delivery components 702 in turn function to transmit power through fluid transmission passages 316 to convert process gases in fluid transmission passages 316 to additional plasma 704. [ The system 300C also includes a process gas source (not shown) in fluid communication with each of the fluid transmission passages 316 to provide for the supply of a secondary process gas to each of the fluid transmission passages 316. In one embodiment, 709). The power transmitted from the power delivery components 702 may be used to convert the secondary process gas to an additional plasma 704. However, in another embodiment, system 300C can not use a secondary process gas source 709. [ In this embodiment, the power transfer components 702 are defined to convert the process gas flowing through the fluid transmission passages 316 from the plasma generation chamber 355 into an additional plasma 704. In this embodiment, the fluid transmission passages 316 are operated as a plasma amplification region.

시스템 (300C) 에서, 유체 송신 통로들 (316), 전력 전달 컴포넌트들 (702), 및 전력 소스 (703) 가 유체 송신 통로들 (316) 내에서 상이한 타입들의 추가적인 플라즈마 (704) 발생 영역들을 형성하기 위해 복수의 방식들로 정의될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 다양한 실시예들에서, 유체 송신 통로들 (316), 전력 전달 컴포넌트들 (702), 및 전력 소스 (703) 는, 유체 송신 통로들 (316) 이 흐름-통과 중공 캐소드들, 흐름-통과 용량성 결합된 영역들, 흐름-통과 유도성 결합된 영역들, 흐름-통과 마그네트론 구동된 영역들, 흐름-통과 레이저 구동된 영역들, 또는 이들의 조합으로서 동작하도록 정의될 수 있다. 다시 말해서, 다양한 실시예들에서, 각각의 유체 송신 통로들 (316) 은, 중공 캐소드, 용량성 결합된 소스, (유체 송신 통로를 둘러싸는 유도성 코일을 갖는) 유도성 소스 중 어느 하나로써 마그네트론 효과를 통해, 또는 포커싱된 레이저 광으로 유체 송신 통로 내의 포인트들의 조사를 통하는 바와 같이 다른 종류의 이온화 수단들을 통해 동작될 수 있다. 일 실시예에서, 유체 송신 통로들 (316) 은 상당한 양의 이온화를 생산하도록 충분한 양의 높은 에너지 전자들을 달성하기 위해 중공 캐소드 매체로서 또는 유체 송신 통로들 (316) 로의 직접 전자 빔 주입을 이용하여 동작될 수 있다. In system 300C, fluid transmission passages 316, power transfer components 702, and power source 703 form additional types of additional plasma 704 generation regions within fluid transmission passages 316 It should be understood that the present invention can be defined in a plurality of ways. For example, in various embodiments, the fluid transmission passages 316, the power transfer components 702, and the power source 703 may be configured such that the fluid transmission passages 316 are flow-through hollow cathodes, Pass-coupled magnetically driven regions, flow-passing laser driven regions, or a combination thereof, as will be appreciated by those skilled in the art. In other words, in various embodiments, each of the fluid transmission passages 316 may include a hollow cathode, a capacitively coupled source, an inductive source (with an inductive coil surrounding the fluid transmission path) Or through other types of ionization means, such as through the irradiation of points in the fluid transmission path with the focused laser light. In one embodiment, the fluid transmission passages 316 may be used as a hollow cathode medium to achieve a sufficient amount of high energy electrons to produce a significant amount of ionization, or by direct electron beam injection into the fluid transmission passages 316 Can be operated.

유체 송신 통로들 (316) 내의 추가적인 플라즈마 (704) 의 발생이 추가적인 플라즈마 (704) 로부터 기판 프로세싱 영역 (302) 으로의 이온들의 방해받지 않는 직결선 송신을 제공하며, 그에 의해, 기판 프로세싱 영역 (302) 으로 진입하는 이온 플럭스의 제어된 증가를 제공한다는 것이 이해되어야 한다. 부가적으로, 일 실시예에서, 전력 전달 컴포넌트들 (702) 은 유체 송신 통로들 (316) 내에 형성된 추가적인 플라즈마 (704) 니에서 이온 발생을 향상시키기 위해, 유체 송신 통로들 (316) 을 통해 전자 빔들을 발생시키고 이들 전자 빔들을 송신하도록 정의된 전자 빔 소스들을 포함한다. The generation of an additional plasma 704 in the fluid transmission passages 316 provides uninterrupted direct line transmission of ions from the additional plasma 704 to the substrate processing region 302, Quot;) < / RTI > of the ion flux. Additionally, in one embodiment, the power delivery components 702 may be coupled to the electronics through fluid transmission passages 316 to enhance ion generation in the additional plasma 704 formed in the fluid transmission passages 316. [ And electron beam sources that are defined to generate beams and transmit those electron beams.

부가적으로, 일 실시예에서, 시스템 (300C) 은 플라즈마 발생 챔버 (355) 로부터 유체 송신 통로들 (316) 을 통해 기판 프로세싱 영역 (302) 으로 대전된 종들을 드라이빙 (drive) 시키기 위해 플라즈마 발생 챔버 (355) 에 배치된 전극 (711) 을 선택적으로 포함할 수 있다. 또한, 전극 (711) 은 유체 송신 통로들 (316) 내의 추가적인 플라즈마 (704) 로부터 기판 프로세싱 영역 (302) 으로 대전된 종들을 드라이빙시키도록 기능할 수 있다. 전극 (711) 이 DC 전력, RF 전력, 또는 이들의 조합으로 공급될 전력 소스에 연결될 수 있는 것이 이해되어야 한다. 또한, 전극 (711) 상의 전하의 극성은 규정된 방식으로 제어되고 변경될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 전력은 펄스된 방식으로 전극 (711) 에 공급될 수 있다. Additionally, in one embodiment, the system 300C includes a plasma generating chamber 355 for driving the charged species from the plasma generating chamber 355 to the substrate processing region 302 via the fluid transmission passages 316. In one embodiment, And an electrode 711 disposed on the electrode 355. Electrodes 711 may also function to drive charged species from the additional plasma 704 in the fluid transmission passages 316 to the substrate processing region 302. It is to be understood that electrode 711 may be connected to a power source to be supplied in DC power, RF power, or a combination thereof. In addition, the polarity of the charge on the electrode 711 can be controlled and changed in a prescribed manner. For example, in one embodiment, power may be supplied to electrode 711 in a pulsed manner.

부가적으로, 일 실시예에서, 시스템 (300C) 은 도 5a 및 5b 에 관하여 이전에 설명된 바와 같이 전극 (503) 및 대응하는 전력 소스 (505) 를 선택적으로 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 시스템 (300C) 은 도 3a 및 4b에 관하여 이전에 설명된 바와 같이 전극 빔 소스들 (363), 도전성 그리드들 (365), 전력 소스들 (387 및 389), 및 전자 빔 가스 공급부 (388) 를 선택적으로 포함할 수 있다. 그리고, 일 실시예에서, 시스템 (300C) 은 도 6a 및 6b에 관하여 이전에 설명된 바와 같이 평면 전극 (601) 과 절연 부재 (603) 을 임의로 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 평면 전극 (601) 은 유체 송신 통로들 (316) 로부터 기판 프로세싱 영역 (302) 으로 대전된 종들을 끌어당기기 위해 기판 프로세싱 영역 (302) 내에 배치된 추출 그리드로서 동작될 수 있다. 평면 전극 (601) 에 공급된 전기적 전하의 극성에 의존하여, 유체 송신 통로들 (316) 로부터 기판 프로세싱 영역 (302) 으로 끌어당겨진 대전된 종들은, 전자들 또는 양으로 대전된 이온들 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 전극 (711) 에 관해, 전극 (503) 및 평면 전극 (601) 의 각각이 DC 전력, RF 전력, 또는 이들의 조합을 이용하여 공급될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 전극 (711) 에 관해, 전극 (503) 및 평면 전극 (601) 의 각각이 독립적으로 제어된 방식, 예를 들어, 연속적으로 전력공급된 방식 또는 펄스된 방식으로 동작될 수 있다. Additionally, in one embodiment, the system 300C may optionally include an electrode 503 and a corresponding power source 505 as previously described with respect to Figs. 5A and 5B. In addition, in one embodiment, system 300C includes electrode beam sources 363, conductive grids 365, power sources 387 and 389, and electron sources 368, as previously described with respect to Figures 3A and 4B. And may optionally include a beam gas supply 388. And, in one embodiment, the system 300C may optionally include a planar electrode 601 and an insulating member 603 as previously described with respect to Figs. 6A and 6B. The planar electrode 601 may be operated as an extraction grid disposed within the substrate processing region 302 to attract charged species from the fluid transmission passages 316 to the substrate processing region 302. In this embodiment, Depending on the polarity of the electrical charge supplied to the planar electrode 601, the charged species drawn from the fluid transmission passages 316 into the substrate processing region 302 may be either electrons or positively charged ions . ≪ / RTI > It is to be understood that for electrode 711, each of electrode 503 and planar electrode 601 may be supplied using DC power, RF power, or a combination thereof. Further, with respect to the electrode 711, each of the electrode 503 and the flat electrode 601 can be operated in an independently controlled manner, for example, a continuously powered manner or a pulsed manner.

일 실시예에서, 플라즈마 발생 챔버 (355) 내의 원격 플라즈마 (359) 소스는 기판 프로세싱 영역 (302) 내의 이온-대-라디칼 플럭스 제어에 영향을 주기 위한 전자 빔 소스로서 사용될 수 있다. 만약 플라즈마 발생 챔버 (355) 내의 원격 플라즈마 (359) 소스가 기판 프로세싱 영역 (302) 에 관하여 실질적으로 음의 전위로 동작된다면, 전자들은 플라즈마 발생 챔버 (355) 의 음의 전위로부터 유체 송신 통로들 (316) 을 통해 기판 프로세싱 영역 (302) 의 양의 전위로 가속될 수 있다. 에너제틱한 전자들이 유체 송신 통로들 (316) 을 통해 그리고 기판 프로세싱 영역 (302) 으로 이동할 때, 에너제틱한 전자들은 단순한 해리 프로세스들이 선호되지 않는 에너지 레지메에서의 이온화를 야기한다. 또한, 만약 에너제틱한 전자들이 그들이 유체 송신 통로들 (316) 을 통해 이동할 때 흩어지면, 특히 2차 전자 발생 계수가 매우 높을 수 있고 종종 전자 상호 작용 프로세스들과 관련된 이온 발생 계수보다 더 높게 주어지면, 에너제틱한 전자들은 부가적인 2차 전자들을 발생시킬 수 있다. In one embodiment, the source of the remote plasma 359 in the plasma generation chamber 355 may be used as an electron beam source to affect ion-to-radical flux control within the substrate processing region 302. If the source of the remote plasma 359 in the plasma generation chamber 355 is operated with a substantially negative potential with respect to the substrate processing region 302 the electrons will flow from the negative potential of the plasma generation chamber 355 to the fluid transmission passages 316 to the positive potential of the substrate processing region 302. [ When energetic electrons move through the fluid transmission passages 316 and into the substrate processing region 302, energetic electrons cause ionization in the energy reservoir where simple dissociation processes are not preferred. Also, if energetic electrons are scattered as they travel through the fluid transmission passages 316, especially given that the secondary electron generation factor can be very high and often higher than the ion generation coefficient associated with electronic interaction processes, The energetic electrons can generate additional secondary electrons.

다른 종류들의 원격 플라즈마 (359) 소스들이 플라즈마 발생 챔버 (355) 로부터 기판 프로세싱 영역 (302) 으로의 전자 빔 추출을 위해 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 몇몇 실시예들은 DC 바이어싱과 결합하여 용량성 결합된 플라즈마 (359) 소스 발생 영역, 유도성 결합된 플라즈마 (359) 소스 발생 영역, 또는 마이크로파 플라즈마 (359) 소스 발생 영역으로서 플라즈마 발생 영역 (355) 을 동작할 수 있다. 또한, 만약 플라즈마 발생 챔버 (355) 와 기판 프로세싱 영역 (302) 사이의 전기적인 전위 차이가 플라즈마 발생 챔버 (355) 로부터 기판 프로세싱 영역 (302) 으로의 전자 빔 추출에 부적절하면, 전자 추출 그리드는 플라즈마 발생 챔버 (355) 로부터 2차 플라즈마 소스 영역으로의, 예를 들어, 추출된 전자들이 더 복수의 이온들을 생산할 수 있는 유체 송신 통로들 (316) 내의 전자들을 추출하는데 사용될 수 있다. It should be understood that other types of remote plasma 359 sources may be used for electron beam extraction from the plasma generation chamber 355 to the substrate processing region 302. For example, some embodiments may include plasma-generatable plasma 359 source generating regions in combination with DC biasing, inductively coupled plasma 359 source generating regions, or microwave plasma generating source regions 359, The region 355 can be operated. Also, if the electrical potential difference between the plasma generation chamber 355 and the substrate processing region 302 is inadequate for electron beam extraction from the plasma generation chamber 355 to the substrate processing region 302, Can be used to extract electrons in the fluid transmission passages 316 from the generating chamber 355 to the secondary plasma source region, e. G., The extracted electrons can produce more ions.

상기의 관점에서, 기판 프로세싱 영역 (302) 으로의 전자 빔 주입의 공간적 및/또는 시간적인 멀티플렉싱이 기판 프로세싱 영역 (302) 내의 라디칼 플럭스 대 이온 플럭스의 조절을 용이하게 한다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 주로 라디칼 성분 플라즈마 소스와 결합한 전자 빔 여기된 플라즈마 소스의 사용이 임의의 다른 수단들에 의해 달성가능하지 않은 이온 플럭스-대-라디칼 플럭스 비율 제어의 동적 범위를 제공할 수 있다는 것이 인식되어야 한다. In view of the above, it should be understood that the spatial and / or temporal multiplexing of the electron beam implantation into the substrate processing region 302 facilitates the regulation of the radical flux versus ion flux in the substrate processing region 302. It should also be appreciated that the use of an electron beam excited plasma source, primarily in combination with a radical component plasma source, can provide a dynamic range of ion flux-to-radical flux ratio control that is not achievable by any other means .

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, 반도체 기판을 프로세싱하기 위한 방법 (800) 의 흐름도를 도시한다. 일 실시예에서, 도 3a 내지 4b의 플라즈마-구동된 기판 프로세싱 시스템 (300) 은 도 8의 방법을 수행하도록 사용될 수 있다. 방법 (800) 은 프로세싱 영역에 대해 노출되는 기판 지지부 상에 기판을 배치시키기 위한 작동 (801) 을 포함한다. 또한, 방법 (800) 은 프로세싱 영역으로부터 분리된 플라즈마 발생 영역에서 플라즈마를 발생시키기 위한 동작 (803) 을 포함한다. 또한, 방법 (800) 은 플라즈마 발생 영역으로부터 프로세싱 영역으로 플라즈마의 반응성 성분들을 공급하기 위한 동작 (805) 을 포함한다. 방법 (800) 은 기판 위의 프로세싱 영역으로 전자들을 주입하기 위한 동작 (807) 을 더 포함하고, 그에 의해, 주입된 전자들이 기판의 프로세싱에 영향을 주기 위해 프로세싱 영역 내의 이온 밀도를 변경한다. Figure 8 illustrates a flow diagram of a method 800 for processing a semiconductor substrate, in accordance with an embodiment of the present invention. In one embodiment, the plasma-driven substrate processing system 300 of FIGS. 3A-4B may be used to perform the method of FIG. The method 800 includes an act 801 for placing a substrate on a substrate support exposed to a processing region. The method 800 also includes an operation 803 for generating a plasma in a plasma generation region separate from the processing region. The method 800 also includes an operation 805 for supplying reactive components of the plasma from the plasma generation region to the processing region. The method 800 further includes an act 807 for injecting electrons into the processing region on the substrate, thereby changing the ion density in the processing region to affect the processing of the substrate by the implanted electrons.

방법 (800) 의 일 실시예에서, 프로세싱 영역으로 전자들을 주입하는 것은 기판의 상단부 표면에 실질적으로 평행한 궤적을 따라 전자 빔을 송신하는 것을 포함한다. 이러한 실시예의 일 예시에서, 전자 빔의 궤적은 기판 지지부의 주변 외부와 기판 지지부 위의 제 1 위치로부터 기판 지지부의 주변 외부와 기판 지지부 위의 제 2 위치로 선형 방식으로 연장한다. 이러한 실시예의 다른 예시에서, 방법 (800) 은, 전자 빔의 궤적이 전기적 스티어링 장에 의해 제어되어 비-선형 방식으로 프로세싱 영역을 통하여 연장하도록, 프로세싱 영역 안에 전기적 스티어링 장을 발생하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 방법 (800) 은, 도전성 그리드가 궤적을 따라 송신된 전자 빔에 대한 전기적 싱크로서 기능하도록, 제 2 위치, 즉, 전자 빔 종결 위치에서, 도전성 그리드에 양의 전기적 전하를 인가하기 위한 동작을 포함한다. 방법 (800) 의 다양한 실시예들에서, 전자들은 펄스된 방식, 또는 연속적인 방식으로 프로세싱 영역으로 주입될 수 있다. In one embodiment of method 800, injecting electrons into the processing region comprises transmitting an electron beam along a trajectory that is substantially parallel to the upper surface of the substrate. In one example of this embodiment, the trajectory of the electron beam extends in a linear fashion from outside the perimeter of the substrate support and from a first location on the substrate support to the exterior of the substrate support and to a second location on the substrate support. In another example of this embodiment, the method 800 may include generating an electrical steering field in the processing region such that the trajectory of the electron beam extends through the processing region in a non-linear manner controlled by an electrical steering field. have. Also, in one embodiment, the method 800 includes the steps of: providing a conductive grid with a positive electrical charge (e. G., A positive electrical charge) in a second position, e. The electron beam termination position, so that the conductive grid functions as an electrical sink for the electron beam transmitted along the trajectory; Lt; / RTI > In various embodiments of the method 800, electrons may be injected into the processing region in a pulsed manner or in a continuous manner.

일 실시예에서, 프로세싱 영역으로 전자들을 주입하기 위한 동작 (807) 은 기판의 상단부 표면 위에 및 그에 걸쳐 프로세싱 챔버를 통해 복수의 공간적으로 분리된 전자 빔들을 송신하는 단계를 포함한다. 이러한 실시예의 일 예시에서, 복수의 공간적으로 분리된 전자 빔들이 기판의 상단부 표면 위에 및 그에 걸쳐 실질적으로 평행한 방식으로 송신되도록, 복수의 공간적으로 분리된 전자 빔들의 각각은 공통 방향으로 송신된다. 이러한 실시예의 다른 예시에서, 복수의 공간적으로 분리된 전자 빔들은 기판의 상단부 표면에 실질적으로 평행하고 및 기판의 상단부 표면에 걸쳐 및 위에서 상이한 복수의 방향들로 송신된다. 또한, 일 실시예에서, 전자들이 기판에 대해 노출되는 프로세싱 영역 전반에 걸쳐 시간적으로-평균된 실질적으로 균일한 방식으로 주입되도록 복수의 공간적으로 분리된 전자 빔들 중 상이한 전자 빔들은 상이한 시간들에서 송신된다. 또한, 방법 (800) 은 기판을 향해 주입된 전자들의 결과로서 발생된 이온들을 끌어당기기 위해 기판 지지부로부터 프로세싱 영역에 걸쳐 바이어스 전압을 인가하기 위한 동작을 포함할 수 있다. In one embodiment, operation 807 for injecting electrons into the processing region comprises transmitting a plurality of spatially separated electron beams through the processing chamber over and over the upper surface of the substrate. In one example of such an embodiment, each of a plurality of spatially separated electron beams is transmitted in a common direction such that a plurality of spatially separated electron beams are transmitted in a substantially parallel manner over and over the upper surface of the substrate. In another example of this embodiment, the plurality of spatially separated electron beams are transmitted in a plurality of directions that are substantially parallel to the top surface of the substrate and over and above the top surface of the substrate. Also, in one embodiment, different ones of the plurality of spatially separated electron beams are injected at different times to allow electrons to be injected in a time-averaged, substantially uniform manner throughout the processing region exposed to the substrate do. The method 800 may also include an act of applying a bias voltage across the processing region from the substrate support to attract ions resulting from the electrons injected toward the substrate.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 반도체 기판을 프로세싱하기 위한 방법 (900) 의 흐름도를 도시한다. 일 실시예에서, 도 5a 내지 6b의 플라즈마-구동된 기판 프로세싱 시스템들 (300A, 300B), 또는 이들의 조합은 도 9의 방법을 수행하기 위해 사용될 수 있다. 방법 (900) 은 프로세싱 영역에 대한 노출부 내의 기판 지지부 상에 기판을 배치시키기 위한 동작 (901) 을 포함한다. 또한, 방법 (900) 은 프로세싱 영역으로부터 분리된 플라즈마 발생 영역에서 플라즈마를 발생시키기 위한 동작 (903) 을 포함한다. 또한, 방법 (900) 은 플라즈마 발생 영역으로부터 프로세싱 영역으로 플라즈마의 반응성 성분들을 공급하기 위한 동작 (905) 을 포함한다. 방법 (900) 은 기판 지지부로부터 분리된 프로세싱 영역 내에 배치된 하나 이상의 전극들에 전력을 공급하기 위한 동작 (907) 을 더 포함하며, 그에 의해, 하나 이상의 전극들에 공급된 전력은 기판의 프로세싱에 영향을 주기 위해 프로세싱 영역 내의 이온 밀도를 변경하기 위해, 하나 이상의 전극들로부터 프로세싱 영역으로 전자들을 주입한다. Figure 9 illustrates a flow diagram of a method 900 for processing a semiconductor substrate, in accordance with an embodiment of the present invention. In one embodiment, the plasma-driven substrate processing systems 300A, 300B of Figs. 5A-6B, or a combination thereof, can be used to perform the method of Fig. The method 900 includes an operation 901 for placing a substrate on a substrate support within an exposure portion for a processing region. The method 900 also includes an operation 903 for generating a plasma in a plasma generation region separate from the processing region. The method 900 also includes an operation 905 for supplying reactive components of the plasma from the plasma generation region to the processing region. The method 900 further includes the act 907 of supplying power to one or more electrodes disposed within the processing region separated from the substrate support such that power supplied to the one or more electrodes is directed to the processing of the substrate Injects electrons from one or more electrodes into the processing region to change the ion density in the processing region to affect the ion density.

일 실시예에서, 하나 이상의 전극들은 도 5a의 전극 (503) 과 같이, 프로세싱 영역에 대해 노출되는 기판 지지부 위와 기판 지지부의 주변부 외부에 배치된 도전성 밴드를 포함한다. 일 실시예에서, 도전성 밴드는 기판 지지부의 주변을 한정하는 연속적인 구조로서 형성된다. 또한, 일 실시예에서, 하나 이상의 전극들은 도 6a의 평면 전극 (601) 과 같이, 프로세싱 영역에 대해 노출되는 기판 지지부에 걸쳐 및 그 위에 배치된 평면의 도전성 세그먼트를 포함한다. 또한, 일 실시예에서, 하나 이상의 전극들은 프로세싱 영역에 대해 노출되는 기판 지지부 위와 기판 지지부의 주변부 외부에 배치된 도전성 밴드와, 프로세싱 영역에 대해 노출되는 기판 지지부 위에 및 그에 걸쳐 배치된 평면의 도전성 세그먼트를 모두 포함한다. In one embodiment, the one or more electrodes include a conductive band disposed over the substrate support exposed to the processing region and outside the periphery of the substrate support, such as electrode 503 of FIG. 5A. In one embodiment, the conductive band is formed as a continuous structure defining the periphery of the substrate support. Also, in one embodiment, the one or more electrodes include planar conductive segments disposed over and over the substrate support exposed to the processing region, such as the planar electrode 601 of Figure 6A. In addition, in one embodiment, the at least one electrode includes a conductive band disposed over the substrate support exposed to the processing region and outside the periphery of the substrate support, and a planar conductive segment disposed over and over the substrate support exposed to the processing region. .

일 실시예에서, 동작 (907) 에서 하나 이상의 전극들에 전력을 공급하는 것은 직류 전력, 무선 주파수 전력, 또는 직류 전력과 무선 주파수 전력의 조합을 하나 이상의 전극들에 공급하는 것을 포함한다. 또한, 일 실시예에서, 전력은 펄스된 방식으로 하나 이상의 전극에 공급된다. 다른 실시예에서, 전력은 연속적인 방식으로 하나 이상의 전극에 공급된다. 또한, 일 실시예에서, 동작 (907) 에서 하나 이상의 전극들에 전력을 공급하는 것은 하나 이상의 전극들 상의 전기적 전하의 극성을 교번하는 것을 포함한다. 부가적으로, 일 실시예에서, 방법은 기판을 향한 주입된 전자들의 결과로서 발생된 이온들을 끌어당기기 위해 기판 지지부로부터 프로세싱 영역에 걸쳐 바이어스 전압을 인가하기 위한 동작을 포함할 수 있다. In one embodiment, powering one or more electrodes at operation 907 includes direct current power, radio frequency power, or a combination of direct current power and radio frequency power to one or more of the electrodes. Also, in one embodiment, power is supplied to one or more electrodes in a pulsed manner. In another embodiment, power is supplied to one or more electrodes in a continuous manner. Additionally, in one embodiment, powering one or more electrodes at operation 907 includes alternating the polarity of the electrical charge on one or more of the electrodes. Additionally, in one embodiment, the method may include an act of applying a bias voltage across the processing region from the substrate support to attract ions resulting from the implanted electrons toward the substrate.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른, 반도체 기판을 프로세싱하기 위한 방법 (1000) 의 흐름도를 도시한다. 일 실시예에서, 플라즈마-구동된 기판 프로세싱 시스템 (300C) 은 도 10의 방법을 수행하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 플라즈마-구동된 기판 프로세싱 시스템 (300C) 은 도 10의 방법을 수행하기 위해 플라즈마-구동된 기판 프로세싱 시스템들 (300, 300A, 및 300B) 중 하나 이상의 컴포넌트들과 결합될 수 있다. 방법 (1000) 은 프로세싱 영역에 대해 노출되는 기판 지지부 상에 기판을 배치하기 위한 동작 (1001) 을 포함한다. 또한, 방법 (1000) 은 프로세싱 영역으로부터 분리된 플라즈마 발생 영역에서 플라즈마를 발생시키기 위한 동작 (1003) 을 포함한다. 또한, 방법 (1000) 은 플라즈마 발생 영역으로부터 복수의 유체 송신 통로들을 통해 프로세싱 영역으로 플라즈마의 반응성 성분들을 공급하기 위한 동작 (1005) 을 포함하고, 그에 의해 플라즈마의 반응성 성분들은 기판의 프로세싱에 영향을 준다. 방법 (1000) 은 복수의 유체 송신 통로들에서 추가적인 플라즈마를 발생시기키 위한 동작 (1007) 을 더 포함한다. 방법 (1000) 은 복수의 유체 송신 통로들로부터 프로세싱 영역으로 추가적인 플라즈마의 반응성 성분들을 공급하기 위한 동작 (1009) 을 더 포함하고, 그에 의해, 추가적인 플라즈마의 반응성 성분들은 기판의 프로세싱에 영향을 준다.Figure 10 shows a flow diagram of a method 1000 for processing a semiconductor substrate, in accordance with an embodiment of the present invention. In one embodiment, the plasma-driven substrate processing system 300C may be used to perform the method of FIG. In one embodiment, the plasma-driven substrate processing system 300C can be combined with one or more of the plasma-driven substrate processing systems 300, 300A, and 300B to perform the method of FIG. 10 . The method 1000 includes an act 1001 for placing a substrate on a substrate support exposed to a processing region. The method 1000 also includes an operation 1003 for generating a plasma in a plasma generation region separate from the processing region. The method 1000 also includes operation 1005 for supplying reactive components of the plasma from the plasma generating region to the processing region through a plurality of fluid transmission paths, whereby the reactive components of the plasma affect the processing of the substrate give. The method 1000 further includes an act 1007 for generating additional plasma in a plurality of fluid transmission passages. The method 1000 further includes an act 1009 for supplying reactive components of an additional plasma from the plurality of fluid transmission passages to the processing region, whereby the reactive components of the additional plasma affect the processing of the substrate.

일 실시예에서, 동작 (1007) 에서 추가적인 플라즈마를 발생시키는 것은 흐름-통과 중공 캐소드들, 흐름-통과 용량성 결합된 영역들, 흐름-통과 유도성 결합된 영역들, 흐름-통과 마그네트론 구동된 영역들, 흐름-통과 레이저 구동된 영역들, 또는 그것들의 조합 중 어느 하나로서 복수의 유체 송신 통로들을 동작시키는 것을 포함한다. 또한, 일 실시예에서, 동작 (1007) 에서 복수의 유체 송신 통로들에서 추가적인 플라즈마를 발생시키는 것은 직류 전력, 무선 주파수 전류 전력, 또는 직류 전력과 무선 주파수 전력의 조합을 복수의 유체 송신 통로들을 통해 송신하는 것을 포함한다. 일 실시예에서, 전력은 펄스된 방식으로 복수의 유체 송신 통로들을 통해 송신된다. 다른 실시예에서, 전력은 연속적인 방식으로 복수의 유체 송신 통로들을 통해 송신된다. 부가적으로, 일 실시예에서, 동작 (1007) 에서 복수의 유체 송신 통로들에서 추가적인 플라즈마를 발생시키는 것은 복수의 유체 송신 통로들의 각각의 내부에 프로세스 가스를 공급하는 것을 포함한다.In one embodiment, generating an additional plasma in operation 1007 may be accomplished using flow-through hollow cathodes, flow-through capacitively coupled regions, flow-through inductive coupled regions, flow-through magnetron- , A plurality of fluid transmission passages as either flow-pass laser-driven regions, or a combination thereof. In addition, in one embodiment, generating an additional plasma in the plurality of fluid transmission passages in operation 1007 may include direct current power, radio frequency current power, or a combination of direct current power and radio frequency power through a plurality of fluid transmission passages . In one embodiment, power is transmitted through a plurality of fluid transmission paths in a pulsed manner. In another embodiment, power is transmitted through a plurality of fluid transmission passages in a continuous manner. Additionally, in one embodiment, generating an additional plasma in the plurality of fluid transmission passages at operation 1007 includes supplying a process gas into each of the plurality of fluid transmission passages.

일 실시예에서, 동작 (1005) 에서 플라즈마 발생 영역으로부터 복수의 유체 송신 통로들을 통해 프로세싱 영역 으로 플라즈마의 반응성 성분들을 공급하는 것은 플라즈마 발생 영역으로부터 복수의 유체 송신 통로들을 통해 프로세싱 영역으로 대전된 종들을 드라이빙하기 위해 플라즈마 발생 영역에 배치된 전극을 동작시키는 것을 포함한다. 또한, 일 실시예에서, 동작 (1009) 에서 복수의 유체 송신 통로들로부터 프로세싱 영역으로 추가적인 플라즈마의 반응성 성분들을 공급하는 것은 복수의 유체 송신 통로들로부터 프로세싱 영역으로 대전된 종들을 끌어당기기 위해 프로세싱 챔버 내의 배치된 추출 그리드를 동작시키는 것을 포함한다. In one embodiment, supplying the reactive components of the plasma from the plasma generation region to the processing region through the plurality of fluid transmission passages at operation 1005 may include supplying the reactive species from the plasma generation region to the processing region through the plurality of fluid transmission paths And operating an electrode disposed in the plasma generation region for driving. Further, in one embodiment, in operation 1009, supplying reactive components of the additional plasma from the plurality of fluid transmission passages to the processing region may include providing a reactive gas to the processing chamber to withdraw charged species from the plurality of fluid transmission passages into the processing region, Lt; RTI ID = 0.0 > grid < / RTI >

일 실시예에서, 방법 (1000) 은 기판에 걸쳐 프로세싱 영역으로 전자들을 주입하기 위한 동작을 더 포함할 수 있고, 그에 의해, 주입된 전자들은 기판의 프로세싱에 영향을 주기 위해 프로세싱 영역 내의 이온 밀도를 변경한다. 또한, 일 실시예에서, 방법 (1000) 은 기판 지지부로부터 분리된 프로세싱 영역 내에 배치된 하나 이상의 전극들에 전력을 공급하기 위한 동작을 포함할 수 있고, 그에 의해 하나 이상의 전극들에 공급된 전력은 기판의 프로세싱에 영향을 주기 위해 프로세싱 영역 내의 이온 밀도를 변경하도록 하나 이상의 전극들로부터 프로세싱 영역으로 전자들을 주입한다. In one embodiment, the method 1000 may further include injecting electrons into the processing region across the substrate, thereby causing the implanted electrons to have an ion density in the processing region to affect the processing of the substrate. Change it. In addition, in one embodiment, the method 1000 can include the act of supplying power to one or more electrodes disposed within a processing region separate from the substrate support, whereby power supplied to one or more of the electrodes Injects electrons from one or more electrodes into the processing region to change the ion density in the processing region to affect processing of the substrate.

본 발명이 수개의 실시예들의 관점들에서 설명되었지만, 당업자들이 앞의 설명을 판독하고 도면들을 연구할 시에 다양한 수정들, 부가들, 치환들 및 그들의 등가물들을 인식할 것임을 인지할 것이다. 본 발명은 발명의 범위 및 진정한 사상 내에 있는 바와 같은 모든 그러한 수정들, 부가들, 치환들 및 등가물들을 포함한다.While the invention has been described in terms of several embodiments, those skilled in the art will recognize that various modifications, additions, permutations, and equivalents thereof will be recognized by those skilled in the art upon reading the foregoing description and studying the drawings. The present invention includes all such modifications, additions, permutations, and equivalents as fall within the true spirit and scope of the invention.

Claims (60)

반도체 기판 프로세싱 시스템으로서,
프로세싱 챔버;
상기 프로세싱 챔버 내에서 기판을 지지하도록 정의된 기판 지지부;
상기 프로세싱 챔버로부터 분리된 것으로 정의된 플라즈마 챔버로서, 상기 플라즈마 챔버는 플라즈마를 발생시키도록 정의된, 상기 플라즈마 챔버;
상기 프로세싱 챔버에 상기 플라즈마 챔버를 유체로 연결하는 복수의 유체 송신 통로들로서, 상기 복수의 유체 송신 통로들은 상기 플라즈마 챔버로부터 상기 프로세싱 챔버로 상기 플라즈마의 반응성 성분을 공급하도록 정의된, 상기 복수의 유체 송신 통로들;
전자 빔을 발생시키고 상기 기판 지지부 위에 및 상기 기판 지지부에 걸쳐 상기 프로세싱 챔버를 통하여 상기 전자 빔을 송신하도록 정의된 전자 빔 소스로서, 상기 전자 빔 소스는 상기 기판 지지부 위와 상기 기판 지지부의 주변 외부에 위치된 중공 캐소드를 포함하고, 상기 중공 캐소드는 상기 기판 지지부 위에서 상기 프로세싱 챔버의 영역을 향해 배향된 출구 (outlet) 를 갖는, 상기 전자 빔 소스;
상기 기판 지지부 위와 상기 기판 지지부의 주변 외부에 위치된 복수의 도전성 그리드들로서, 상기 복수의 도전성 그리드들 중 미리 결정된 하나는, 상기 중공 캐소드로부터 전자들의 추출을 용이하게 하기 위해 상기 중공 캐소드의 상기 출구와 상기 기판 지지부 위의 상기 프로세싱 챔버의 상기 영역 사이에 배치되는, 상기 복수의 도전성 그리드들; 및
상기 복수의 도전성 그리드들의 온도를 제어하기 위해 상기 복수의 도전성 그리드들에 연결된 히터를 포함하는, 반도체 기판 프로세싱 시스템.A semiconductor substrate processing system,
A processing chamber;
A substrate support defined to support a substrate within the processing chamber;
A plasma chamber defined as being separate from the processing chamber, the plasma chamber being defined to generate a plasma;
A plurality of fluid transmission passages fluidly connecting the plasma chamber to the processing chamber, the plurality of fluid transmission passages being defined to supply a reactive component of the plasma from the plasma chamber to the processing chamber; Corridors;
An electron beam source defined to generate an electron beam and transmit the electron beam over the substrate support and through the processing chamber, the electron beam source being positioned over the substrate support and outside the perimeter of the substrate support, Wherein the hollow cathode has an outlet oriented toward the region of the processing chamber above the substrate support;
And a plurality of conductive grids positioned on the substrate support and outside the perimeter of the substrate support, wherein a predetermined one of the plurality of conductive grids is disposed between the outlet of the hollow cathode and the outlet of the hollow cathode to facilitate extraction of electrons from the hollow cathode. A plurality of conductive grids disposed between the regions of the processing chamber on the substrate support; And
And a heater connected to the plurality of conductive grids for controlling the temperature of the plurality of conductive grids. 제1항에 있어서,
상기 전자 빔 소스는 상기 기판을 지지하도록 정의된 상기 기판 지지부의 표면에 평행한 궤적을 따라 상기 전자 빔을 송신하도록 정의된, 반도체 기판 프로세싱 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the electron beam source is defined to transmit the electron beam along a trajectory parallel to the surface of the substrate support defined to support the substrate. 제1항에 있어서,
상기 전자 빔 소스는 공통 방향으로 상기 기판 지지부 위에 및 상기 기판 지지부에 걸쳐 상기 프로세싱 챔버를 통해 복수의 공간적으로 분리된 전자 빔들을 송신하도록 정의된, 반도체 기판 프로세싱 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the electron beam source is defined to transmit a plurality of spatially separated electron beams through the processing chamber over the substrate support and across the substrate support in a common direction. 제1항에 있어서,
상기 전자 빔 소스는 각각 복수의 방향들로 상기 기판 지지부 위에 및 상기 기판 지지부에 걸쳐 상기 프로세싱 챔버를 통해 복수의 공간적으로 분리된 전자 빔들을 송신하도록 정의된, 반도체 기판 프로세싱 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the electron beam source is defined to transmit a plurality of spatially separated electron beams through the processing chamber on the substrate support and across the substrate support respectively in a plurality of directions. 제4항에 있어서,
상기 전자 빔 소스는 상기 복수의 공간적으로 분리된 전자 빔들을 순차적으로 송신하도록 정의된, 반도체 기판 프로세싱 시스템.5. The method of claim 4,
Wherein the electron beam source is defined to sequentially transmit the plurality of spatially separated electron beams. 제1항에 있어서,
상기 복수의 도전성 그리드들 각각은 독립적으로 제어된 방식으로 상기 복수의 도전성 그리드들의 각각에 인가된 제어된 전압 레벨을 갖기 위해 전력 공급부에 전기적으로 연결된, 반도체 기판 프로세싱 시스템.The method according to claim 1,
Wherein each of the plurality of conductive grids is electrically coupled to a power supply to have a controlled voltage level applied to each of the plurality of conductive grids in an independently controlled manner. 제6항에 있어서,
상기 전력 공급부는 상기 복수의 도전성 그리드들 중 상기 미리 결정된 하나에 교번하는 방식으로 양 전하 펄스 및 음 전하 펄스를 공급하도록 정의된, 반도체 기판 프로세싱 시스템.The method according to claim 6,
Wherein the power supply is defined to supply both positive and negative charge pulses in an alternating manner to the predetermined one of the plurality of conductive grids. 제7항에 있어서,
상기 복수의 도전성 그리드들 중 또 다른 하나는, 상기 중공 캐소드에 의해 송신될 상기 전자 빔에 대한 전기적 싱크를 제공하기 위해 상기 중공 캐소드의 상기 출구로부터 상기 기판 지지부의 반대편에 배치되는, 반도체 기판 프로세싱 시스템.8. The method of claim 7,
And another one of the plurality of conductive grids is disposed opposite the substrate support from the outlet of the hollow cathode to provide an electrical sink for the electron beam to be transmitted by the hollow cathode. . 제1항에 있어서,
상기 중공 캐소드는 상기 중공 캐소드의 상기 출구로부터 반대편 위치에서 상기 중공 캐소드 내에 위치된 제 1 전극을 포함하고, 상기 중공 캐소드는 상기 중공 캐소드의 상기 출구를 둘러싸도록 상기 중공 캐소드의 상기 출구 옆의 상기 중공 캐소드 내에 위치된 제 2 전극을 포함하고, 상기 제 2 전극은 상기 제 1 전극과 독립적으로 제어되게 연결된, 반도체 기판 프로세싱 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the hollow cathode comprises a first electrode located in the hollow cathode at an opposite location from the outlet of the hollow cathode, the hollow cathode having a hollow cathode adjacent the outlet of the hollow cathode, And a second electrode positioned within the cathode, wherein the second electrode is independently controlled and connected to the first electrode. 제9항에 있어서,
상기 중공 캐소드의 내부 영역과 유체로 연통하는 가스 공급부로서, 상기 가스 공급부는 상기 중공 캐소드의 상기 내부 영역에 프로세싱 가스를 공급하도록 정의되는, 상기 가스 공급부; 및
상기 중공 캐소드 내의 상기 제 1 전극과 전기적으로 통신하는 제 1 전력 공급부로서, 상기 제 1 전력 공급부는, 상기 중공 캐소드 내의 플라즈마로 상기 프로세싱 가스의 변환을 위해 제공하기 위해, 직류 전력, 무선 주파수 전력, 또는 상기 직류 전력 및 상기 무선 주파수 전력의 조합을 상기 중공 캐소드 내의 상기 제 1 전극에 공급하도록 정의되는, 상기 제 1 전력 공급부; 및
상기 중공 캐소드 내의 상기 제 2 전극과 전기적으로 통신하는 제 2 전력 공급부로서, 상기 제 2 전력 공급부는, 상기 중공 캐소드 내의 상기 플라즈마로부터 전자 추출을 강화하기 위해, 직류 전력, 무선 주파수 전력, 또는 상기 직류 전력 및 상기 무선 주파수 전력의 조합을 상기 중공 캐소드 내의 상기 제 2 전극에 공급하도록 정의되는, 상기 제 2 전력 공급부를 더 포함하는, 반도체 기판 프로세싱 시스템.10. The method of claim 9,
A gas supply in fluid communication with an interior region of the hollow cathode, the gas supply being defined to supply a processing gas to the interior region of the hollow cathode; And
A first power supply for electrically communicating with the first electrode in the hollow cathode, the first power supply including a DC power source, a radio frequency power source, and a DC power source for providing the plasma gas in the hollow cathode for conversion of the processing gas. Or a combination of the direct current power and the radio frequency power to the first electrode in the hollow cathode; And
And a second power supply for electrically communicating with the second electrode in the hollow cathode, the second power supply comprising: a DC power source, a radio frequency power source, or a DC power source for enhancing electron extraction from the plasma in the hollow cathode. Wherein the second power supply is defined to supply a combination of power and the radio frequency power to the second electrode in the hollow cathode. 반도체 기판을 프로세싱하기 위한 방법으로서,
프로세싱 영역에 대해 노출되는 기판 지지부 상에 기판을 보유하는 단계;
상기 프로세싱 영역으로부터 분리된 플라즈마 발생 영역에서 플라즈마를 발생시키는 단계;
상기 플라즈마 발생 영역으로부터 상기 프로세싱 영역으로 상기 플라즈마의 반응성 성분들을 공급하는 단계;
상기 기판 위의 상기 프로세싱 영역으로 전자들을 주입하도록 중공 캐소드를 동작시키는 단계로서, 상기 주입된 전자들은 상기 기판의 프로세싱에 영향을 주기 위해 상기 프로세싱 영역 내의 이온 밀도를 변경하고, 상기 중공 캐소드는 상기 기판 지지부 위와 상기 기판 지지부의 주변 외부에 위치되고, 상기 중공 캐소드는 상기 기판 지지부 위의 상기 프로세싱 챔버의 영역을 향해 배향된 출구를 가지는, 상기 중공 캐소드를 동작시키는 단계; 및
도전성 그리드의 온도를 제어하도록 상기 기판 위의 상기 프로세싱 챔버의 상기 영역과 상기 중공 캐소드의 상기 출구 사이에 배치되는 상기 도전성 그리드에 연결된 히터를 동작시키는 단계로서, 복수의 도전성 그리드들 중 하나인 상기 도전성 그리드는 상기 기판 지지부의 주변 외부와 상기 기판 지지부 위에 위치되는, 상기 히터를 동작시키는 단계를 포함하는, 반도체 기판을 프로세싱하기 위한 방법.CLAIMS 1. A method for processing a semiconductor substrate,
Holding a substrate on a substrate support exposed to a processing region;
Generating a plasma in a plasma generation region separated from the processing region;
Supplying reactive components of the plasma from the plasma generating region to the processing region;
Operating a hollow cathode to inject electrons into the processing region on the substrate, wherein the implanted electrons change the ion density in the processing region to affect processing of the substrate, Operating the hollow cathode such that the hollow cathode is positioned above the support and outside the periphery of the substrate support, the hollow cathode having an exit directed toward a region of the processing chamber over the substrate support; And
Operating a heater connected to the conductive grid disposed between the region of the processing chamber on the substrate and the outlet of the hollow cathode to control the temperature of the conductive grid, the conductive grid comprising one of a plurality of conductive grids Wherein the grid is positioned outside the periphery of the substrate support and above the substrate support. ≪ Desc / Clms Page number 21 > 제11항에 있어서,
상기 프로세싱 영역으로 전자들을 주입하는 단계는, 상기 기판의 상단면에 평행한 궤적을 따라 전자 빔을 송신하는 단계를 포함하는, 반도체 기판을 프로세싱하기 위한 방법12. The method of claim 11,
Wherein injecting electrons into the processing region comprises transmitting an electron beam along a trajectory parallel to the top surface of the substrate. 제12항에 있어서,
상기 전자 빔의 상기 궤적은, 상기 기판 지지부 위와 상기 기판 지지부의 주변 외부의 제 1 위치로부터 상기 기판 지지부 위와 상기 기판 지지부의 주변 외부의 제 2 위치로 선형 방식으로 연장하는, 반도체 기판을 프로세싱하기 위한 방법.13. The method of claim 12,
Wherein the trajectory of the electron beam extends in a linear fashion from a first location on the substrate support and a periphery of the substrate support to a second location on the substrate support and outside the perimeter of the substrate support, Way. 제13항에 있어서,
상기 복수의 도전성 그리드들 중 적어도 하나가 상기 궤적을 따라 송신되는 상기 전자 빔에 대한 전기적 싱크로서 기능하도록 상기 제 2 위치에서 상기 복수의 도전성 그리드들 중 상기 적어도 하나에 양의 전기 전하를 인가하는 단계를 더 포함하는, 반도체 기판을 프로세싱하기 위한 방법.14. The method of claim 13,
Applying positive electrical charge to the at least one of the plurality of conductive grids at the second location such that at least one of the plurality of conductive grids functions as an electrical sink for the electron beam transmitted along the trajectory ≪ / RTI > 제11항에 있어서,
상기 전자들은 펄스 방식으로 상기 프로세싱 영역으로 주입되는, 반도체 기판을 프로세싱하기 위한 방법.12. The method of claim 11,
Wherein the electrons are injected into the processing region in a pulsed manner. 제11항에 있어서,
상기 프로세싱 영역으로 전자들을 주입하는 단계는, 상기 기판의 상단면의 위에 및 상기 상단면에 걸쳐 상기 프로세싱 챔버를 통해 복수의 공간적으로 분리된 전자 빔들을 송신하는 단계를 포함하는, 반도체 기판을 프로세싱하기 위한 방법.12. The method of claim 11,
Wherein injecting electrons into the processing region comprises transmitting a plurality of spatially separated electron beams through the processing chamber over and over the top surface of the substrate. Way. 제16항에 있어서,
상기 복수의 공간적으로 분리된 전자 빔들의 각각은, 상기 복수의 공간적으로 분리된 전자 빔들이 상기 기판의 상기 상단면 위에 및 상기 상단면에 걸쳐 평행한 방식으로 송신되도록 공통 방향으로 송신되는, 반도체 기판을 프로세싱하기 위한 방법.17. The method of claim 16,
Wherein each of the plurality of spatially separated electron beams is transmitted in a common direction such that the plurality of spatially separated electron beams are transmitted in a parallel manner over the top surface and the top surface of the substrate, / RTI > 제16항에 있어서,
상기 복수의 공간적으로 분리된 전자 빔들 중 상이한 전자 빔들은, 상기 기판에 대해 노출되는 상기 프로세싱 영역 전반에 걸쳐 시간적으로-평균된 균일한 방식으로 전자들이 주입되도록 상이한 시간들에서 송신되는, 반도체 기판을 프로세싱하기 위한 방법.17. The method of claim 16,
Wherein different ones of the plurality of spatially separated electron beams are transmitted at different times to inject electrons in a temporally-averaged uniform manner throughout the processing region exposed to the substrate, / RTI > 제16항에 있어서,
상기 복수의 공간적으로 분리된 전자 빔들은, 상기 기판의 상기 상단면 위에 및 상기 상단면에 걸쳐 상이한 복수의 방향들로 및 상기 기판의 상기 상단면에 평행하게 송신되는, 반도체 기판을 프로세싱하기 위한 방법.17. The method of claim 16,
Wherein the plurality of spatially separated electron beams are transmitted in a plurality of different directions over the top surface of the substrate and across the top surface and parallel to the top surface of the substrate. . 제11항에 있어서,
복수의 공간적으로 분리된 전자 빔들 중 상이한 전자 빔들은, 상기 기판에 대해 노출되는 상기 프로세싱 영역 전반에 걸쳐 시간적으로-평균된 균일한 방식으로 전자들이 주입되도록 상이한 시간들에서 송신되는, 반도체 기판을 프로세싱하기 위한 방법. 12. The method of claim 11,
Wherein different ones of the plurality of spatially separated electron beams are transmitted at different times to inject electrons in a time-averaged uniform manner throughout the processing region exposed to the substrate, Lt; / RTI > 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103915304B (en) * 2014-03-18 2016-08-17 京东方科技集团股份有限公司 A kind of plasma etching apparatus and dry etching equipment
CN105448635B (en) * 2014-08-28 2018-01-09 北京北方华创微电子装备有限公司 Atomic layer etching device and use its atomic layer lithographic method
US10475626B2 (en) * 2015-03-17 2019-11-12 Applied Materials, Inc. Ion-ion plasma atomic layer etch process and reactor
US10032604B2 (en) * 2015-09-25 2018-07-24 Applied Materials, Inc. Remote plasma and electron beam generation system for a plasma reactor
US20170092470A1 (en) * 2015-09-28 2017-03-30 Applied Materials, Inc. Plasma reactor for processing a workpiece with an array of plasma point sources
US9799491B2 (en) * 2015-10-29 2017-10-24 Applied Materials, Inc. Low electron temperature etch chamber with independent control over plasma density, radical composition and ion energy for atomic precision etching
KR102455239B1 (en) 2017-10-23 2022-10-18 삼성전자주식회사 apparatus for processing plasma, manufacturing system of semiconductor device and manufacturing method of the same
TWI826998B (en) * 2018-07-27 2023-12-21 美商應用材料股份有限公司 Gas distribution apparatus and processing chamber for remote capacitively coupled plasma source with improved ion blocker
KR102661733B1 (en) 2018-07-31 2024-04-29 주성엔지니어링(주) Apparatus for processing substrate using multiple plasma

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000038688A (en) * 1998-07-23 2000-02-08 Nec Corp Method and device for plasma treating
JP2005532693A (en) * 2002-07-11 2005-10-27 アルカテル Heating jacket for plasma etching reactor and etching method using heating jacket

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6276627A (en) * 1985-09-30 1987-04-08 Toshiba Corp Dry etching device
JPH0742592B2 (en) * 1985-11-29 1995-05-10 日本電信電話株式会社 Dry etching equipment
JPS6484621A (en) * 1987-09-28 1989-03-29 Oki Electric Ind Co Ltd Plasma processor
JP2625370B2 (en) * 1993-12-22 1997-07-02 日本電気株式会社 Field emission cold cathode and microwave tube using the same
JPH07226394A (en) * 1994-02-15 1995-08-22 Mitsubishi Electric Corp Method and apparatus for semiconductor treatment
JPH07335618A (en) * 1994-06-08 1995-12-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Plasma processing method and plasma processing device
TW283250B (en) * 1995-07-10 1996-08-11 Watkins Johnson Co Plasma enhanced chemical processing reactor and method
JP2842344B2 (en) * 1995-11-14 1999-01-06 日本電気株式会社 Neutral beam processing equipment
JPH09260097A (en) * 1996-03-18 1997-10-03 Hitachi Ltd Plasma generator
US5614026A (en) * 1996-03-29 1997-03-25 Lam Research Corporation Showerhead for uniform distribution of process gas
JP2868120B2 (en) * 1997-06-11 1999-03-10 川崎重工業株式会社 Electron beam excited plasma generator
US6368678B1 (en) * 1998-05-13 2002-04-09 Terry Bluck Plasma processing system and method
JP3433703B2 (en) * 1999-09-03 2003-08-04 日新電機株式会社 Ion source device and vacuum processing device
JP2003031175A (en) * 2001-07-12 2003-01-31 Hitachi Ltd Ion beam processing device
US9520275B2 (en) * 2008-03-21 2016-12-13 Tokyo Electron Limited Mono-energetic neutral beam activated chemical processing system and method of using
JP5305287B2 (en) * 2008-10-30 2013-10-02 芝浦メカトロニクス株式会社 Semiconductor manufacturing equipment
US20110177694A1 (en) * 2010-01-15 2011-07-21 Tokyo Electron Limited Switchable Neutral Beam Source

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000038688A (en) * 1998-07-23 2000-02-08 Nec Corp Method and device for plasma treating
JP2005532693A (en) * 2002-07-11 2005-10-27 アルカテル Heating jacket for plasma etching reactor and etching method using heating jacket

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