KR20210080555A - 위상 제어를 사용하여 플라즈마 분배를 조절하기 위한 디바이스 및 방법 - Google Patents

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KR20210080555A
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칼롤 베라
에드워드 피. 아이브이 해먼드
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준 마
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Abstract

본원에서 설명되는 실시예들은, 프로세스 챔버에서의 RF(radio frequency) 위상 제어를 위한 장치 및 기법들에 관한 것이다. 프로세스 볼륨이 프로세스 챔버에서 페이스플레이트 전극 및 지지 페데스탈에 의해 정의된다. 접지 보울이 프로세스 챔버 내에서 프로세스 볼륨에 대향하게 지지 페데스탈 주위에 배치된다. 접지 보울은 프로세스 볼륨 이외의, 지지 페데스탈 아래의 볼륨을 실질적으로 충전한다. 위상 조절기 회로가 지지 페데스탈에 배치된 RF 메시, 및 페이스플레이트 전극에 커플링된다. 조절기 회로는 페이스플레이트 전극의 위상과 RF 메시의 위상 사이의 위상차를 조정한다.

Description

위상 제어를 사용하여 플라즈마 분배를 조절하기 위한 디바이스 및 방법
[0001] 본 출원은 2018년 11월 21일자로 출원된 미국 특허 가출원 일련 번호 제62/770,547호를 우선권으로 주장하며, 이 특허 가출원은 그 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다.
[0002] 본 개시내용의 실시예들은 일반적으로, 반도체 프로세싱에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는, 프로세스 챔버에서 RF 전력의 위상을 제어함으로써 프로세스 챔버에서 플라즈마의 분배를 조절하기 위한 장치 및 기법들에 관한 것이다.
[0003] 화학 기상 증착(CVD; chemical vapor deposition)은 기판, 이를테면, 반도체 기판 상에 필름을 증착하기 위해 사용된다. CVD는 일반적으로, 기판을 포함하는 프로세스 챔버 내로 프로세스 가스들을 도입함으로써 달성된다. 프로세스 가스들은 가스 분배 조립체를 통해 프로세스 챔버의 프로세스 볼륨 내로 지향된다. 가스 분배 조립체는 페데스탈 상에 포지셔닝되는 기판에 대향하게 프로세스 볼륨에 배치된다.
[0004] 프로세스 가스들은, 프로세스 챔버에 라디오 주파수(RF; radio frequency) 전력을 인가함으로써 프로세스 볼륨에 플라즈마를 형성하도록 에너자이징(예컨대, 여기)될 수 있다. 이는 플라즈마 강화 CVD(PECVD; plasma enhanced CVD)로 지칭된다. RF 전력원이 페데스탈 및 가스 분배 조립체에 커플링될 수 있다. RF 전력원은 페데스탈과 가스 분배 조립체 사이에 용량 결합 플라즈마를 생성하기 위해 페데스탈 및 가스 분배 조립체에 RF 전력을 제공한다. 그러나, 기생 플라즈마가 페데스탈 아래의, 프로세스 챔버의 하부 볼륨에서 생성될 수 있다. 기생 플라즈마는 용량 결합 플라즈마의 밀도 및 안정성을 감소시키고, 따라서 PECVD 챔버의 전력 효율을 감소시킨다.
[0005] 이에 따라서, 개선된 PECVD 챔버 설계가 필요하다.
[0006] 일 실시예에서, 장치가 제공된다. 장치는 지지 표면을 갖는 지지 페데스탈을 포함한다. 전도성 메시(mesh)가 지지 페데스탈에 배치되고, 페이스플레이트가 지지 표면에 대향하게 배치된다. 프로세스 볼륨이 지지 페데스탈 및 페이스플레이트에 의해 적어도 부분적으로 정의된다. 장치는 환형 형상의 접지 보울(grounding bowl)을 더 포함하고, 접지 보울의 제1 부분은 프로세스 볼륨에 대향하게 지지 페데스탈을 둘러싼다. 환형 라이너가 접지 보울의 제1 부분의 적어도 일부분 및 지지 페데스탈을 둘러싼다. 위상 제어 회로가 페이스플레이트 및 전도성 메시에 커플링된다.
[0007] 일 실시예에서, 지지 표면을 갖는 지지 페데스탈을 포함하는 장치가 제공된다. 전도성 메시가 지지 페데스탈에 배치되고, 페이스플레이트가 지지 표면에 대향하게 배치된다. 프로세스 볼륨이 지지 페데스탈 및 페이스플레이트에 의해 적어도 부분적으로 정의된다. 장치는 환형 형상의 접지 보울을 더 포함하고, 접지 보울의 제1 부분은 프로세스 볼륨에 대향하게 지지 페데스탈을 둘러싼다. 환형 라이너가 접지 보울의 제1 부분의 적어도 일부분 및 지지 페데스탈을 둘러싼다. 조정가능 변압기가 전도성 메시 및 페이스플레이트에 커플링된다.
[0008] 일 실시예에서, 지지 표면을 갖는 지지 페데스탈을 포함하는 장치가 제공된다. 전도성 메시가 지지 페데스탈에 배치되고, 페이스플레이트가 지지 표면에 대향하게 배치된다. 프로세스 볼륨이 지지 페데스탈 및 페이스플레이트에 의해 적어도 부분적으로 정의된다. 장치는 환형 형상의 접지 보울을 더 포함하고, 접지 보울의 제1 부분은 프로세스 볼륨에 대향하게 지지 페데스탈을 둘러싼다. 접지 보울의 제2 부분이 접지 보울의 제1 부분의 반경방향 외측에 배치된다. 레지(ledge)가 접지 보울의 제2 부분에 형성된다. 퍼지 갭이 지지 페데스탈에 인접하게, 접지 보울의 제1 부분과 접지 보울의 제2 부분 사이에 형성된다. 레지 상에 배치된 환형 라이너가 접지 보울의 제1 부분의 적어도 일부분 및 지지 페데스탈을 둘러싼다. 위상 제어 회로가 페이스플레이트 및 전도성 메시에 커플링된다.
[0009] 본 개시내용의 위에서 언급된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 위에서 간략히 요약된 본 개시내용의 더욱 상세한 설명이 실시예들을 참조함으로써 이루어질 수 있으며, 이 실시예들 중 일부는 첨부된 도면들에서 예시된다. 그러나, 첨부된 도면들이 예시적인 실시예들을 예시하고 그러므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 하며, 다른 동일하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있다는 것이 주목되어야 한다.
[0010] 도 1a는 일 실시예에 따른 프로세스 챔버의 개략적인 단면도이다.
[0011] 도 1b는 도 1a의 프로세스 챔버의 일부분의 개략적인 단면도이다.
[0012] 도 2a는 일 실시예에 따른 조절기(tuner) 회로의 개략도이다.
[0013] 도 2b는 일 실시예에 따른 조절기 회로의 개략도이다.
[0014] 도 2c는 일 실시예에 따른 조절기 회로의 개략도이다.
[0015] 도 3a는 일 실시예에 따른, 전력이 공급된 페이스플레이트의 다양한 위상차들을 갖는, 아르곤 이온들의 플라즈마 플럭스 프로파일들을 묘사하는 차트이다.
[0016] 도 3b는 일 실시예에 따른, 전력이 공급된 페이스플레이트의 다양한 위상차들을 갖는, 아르곤 라디칼들의 플라즈마 플럭스 프로파일들을 묘사하는 차트이다.
[0017] 도 4는 일 실시예에 따른, 수동 플로팅 페이스플레이트(passively floated faceplate)의 다양한 위상차들을 갖는, 아르곤 이온들 및 아르곤 라디칼들의 플라즈마 플럭스 프로파일들을 묘사하는 차트이다.
[0018] 도 5는 일 실시예에 따른, 수동 플로팅 페이스플레이트를 갖는 프로세스 챔버에서의 전압 프로파일들을 묘사하는 차트이다.
[0019] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 가능한 경우 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 특징들이 추가적인 언급 없이 다른 실시예들에 유익하게 통합될 수 있다는 것이 고려된다.
[0020] 본원에서 설명되는 실시예들은, 프로세스 챔버에서의 RF(radio frequency) 위상 제어를 위한 장치 및 기법들에 관한 것이다. 프로세스 볼륨이 프로세스 챔버에서 페이스플레이트 전극 및 지지 페데스탈에 의해 정의된다. 접지 보울이 프로세스 챔버 내에서 프로세스 볼륨에 대향하게 지지 페데스탈 주위에 배치된다. 접지 보울은 지지 페데스탈 아래의 볼륨을 실질적으로 충전한다. 위상 조절기 회로가 지지 페데스탈에 배치된 RF 메시, 및 페이스플레이트 전극에 커플링된다. 조절기 회로는 페이스플레이트 전극의 위상과 RF 메시의 위상 사이의 위상차를 조정한다.
[0021] 기생 플라즈마는 PECVD 프로세싱 동안 프로세스 챔버에서 형성되며, 프로세스 챔버의 프로세스 볼륨에 형성된 플라즈마의 안정성을 감소시킬 수 있다. 더욱이, 기생 플라즈마는, 플라즈마를 생성하기 위해 사용되는 RF 전력원의 전력 효율을 감소시킨다.
[0022] 용량 결합 플라즈마가 페이스플레이트 전극과 지지 페데스탈에 배치된 RF 메시 사이의 프로세스 볼륨에 형성된다. 프로세스 볼륨 이외의, 프로세스 챔버 내의 볼륨은 프로세스 챔버 내의 기생 플라즈마를 방지하기 위해 감소된다. 접지 보울은 프로세스 볼륨 이외의, 프로세스 챔버 내의 볼륨의 크기를 감소시키기 위해 프로세스 챔버 내부에 그리고 지지 페데스탈 주위에 배치된다. 일 예에서, 프로세스 볼륨 이외의 볼륨은 지지 페데스탈 아래의 구역이다. 다른 예에서, 프로세스 볼륨 이외의 볼륨은 지지 페데스탈에 인접한 퍼지 갭 볼륨이다. 다른 예에서, 프로세스 볼륨 이외의 볼륨은 지지 페데스탈 아래의 구역 및/또는 지지 페데스탈에 인접한 퍼지 갭 볼륨이다.
[0023] 그러나, RF 메시에 대한 접지 보울의 근접은 프로세스 볼륨 내의 플라즈마 균일성을 감소시킬 수 있다. 플라즈마 균일성의 감소를 완화하기 위해, 조절기 회로가 페이스플레이트 전극 및/또는 RF 메시에 커플링된다. 조절기 회로는 개선된 플라즈마 균일성을 가능하게 하기 위해 페이스플레이트 전극과 RF 메시 사이의 RF 전위의 위상차를 제어한다.
[0024] 도 1a는 일 실시예에 따른 프로세싱 챔버(100)의 개략적인 단면도이고, 도 1b는 도 1a의 프로세싱 챔버(100)의 일부분의 개략적인 단면도이다. 일 실시예에서, 프로세스 챔버(100)는 프로세스, 예컨대, 화학 기상 증착 프로세스를 통해 기판(174) 상에 재료를 증착하기 위해 사용된다. 다른 실시예들에서, 프로세스 챔버(100)는 다른 증착 프로세스들을 수행하기 위해 사용될 수 있다. 프로세스 챔버(100)는 챔버 리드(lid)(160) 및 펌핑 경로(161)를 포함한다. 펌핑 경로(161)는 펌핑 플레이트(163)에 형성된 펌핑 볼륨(162)에 커플링되는, 프로세스 챔버(100)에 형성된 경로이다. 지지 페데스탈(104)이 프로세스 챔버(100) 내부에 배치된다. 지지 페데스탈(104)은 지지 표면(128), 및 지지 표면(128)에 대향하는 후방 표면(132)을 포함한다. 지지 페데스탈(104)은 프로세스 챔버(100) 내의 스템(140) 상에 포지셔닝된다. 스템(140)은 지지 페데스탈(104)에 커플링되고, 지지 페데스탈(104)로부터 연장된다.
[0025] 일 실시예에서, 지지 페데스탈(104)은 알루미늄 나이트라이드와 같은 세라믹 재료로 제작된다. 페이스플레이트(106)가 지지 표면(128)에 대향하게 프로세스 챔버(100) 내부에 배치된다. 지지 페데스탈(104)과 페이스플레이트(106)는, 이들 사이에 프로세스 볼륨(110)을 적어도 부분적으로 정의한다.
[0026] RF 전력원(130)은 RF 전력을 RF 메시(108)에 제공하고, 이는 지지 페데스탈(104) 상에 배치된 기판(174)을 프로세싱하기 위한 플라즈마의 생성을 적어도 부분적으로 가능하게 한다. RF 메시(108)는 지지 표면(128)에 인접하게 지지 페데스탈(104)에 배치된다. RF 전력원(130)은 전도성 로드(rod)(146) 및 커넥터(142)를 통해 RF 메시(108)에 커플링된다. 전도성 로드(146)는 스템(140)을 통해 연장된다. 일 실시예에서, 전도성 로드(146)는 스템(140)의 장축(major axis)과 동축이다. 전도성 로드(146)는 금속성 전도성 재료로 제작된다. 예컨대, 전도성 로드(146)는 구리 합금들, 스테인리스 강 합금들, 니켈 합금들, 몰리브덴 합금들 또는 이들의 조합들로 제작될 수 있다. 커넥터(142)는 지지 페데스탈(104)을 통해 연장되고, 전도성 로드(146) 및 RF 메시(108)에 커플링된다. 일 실시예에서, 커넥터(142)는 금속성 전도성 재료로 제작된다. 대안적으로, 전도성 로드(146)는 지지 페데스탈(104)을 통해 연장되고, RF 메시(108)에 커플링된다.
[0027] 접지 보울(102)은 지지 페데스탈(104)의 후방 표면(132)에 인접하게 프로세스 챔버(100) 내부에 배치된다. 접지 보울(102)은 전기적으로 접지된다(grounded). 접지 보울(102)은 환형 형상이고, 지지 페데스탈(104)의 스템(140)을 둘러싼다. 일 실시예에서, 접지 보울(102)은 제1 부분(103) 및 제2 부분(105)을 포함한다. 일 실시예에서, 접지 보울(102)의 제1 부분(103)은 예컨대, 접착제, 이를테면, 아교(glue), 또는 용접부(weld)를 통해 지지 페데스탈(104)의 후방 표면(132)에 접착된다. 제1 부분(103)은 스테인리스 강 재료와 같은 프로세스 저항성 재료로 제작된다. 제2 부분(105)은 제1 부분(103)과 동일한 재료 또는 상이한 재료로 제작될 수 있다. 예컨대, 접지 보울(102)의 제2 부분(105)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재료와 같은 알루미늄 함유 재료로 제작된다.
[0028] 접지 보울(102) 및 지지 페데스탈(104)은 프로세스 챔버(100)에 이동가능하게 배치된다. 접지 보울(102) 및 지지 페데스탈(104)은 접지 보울(102) 및 지지 페데스탈(104)에 커플링된 액추에이터(도시되지 않음), 이를테면, 선형 액추에이터에 의해 프로세스 챔버(100) 내에서 이동될 수 있다. 프로세스 볼륨(110)의 높이(120)는, 접지 보울(102) 및 지지 페데스탈(104)을 페이스플레이트(106)를 향해 또는 페이스플레이트(106)로부터 멀어지게 이동시킴으로써 조정될 수 있다. 예컨대, 접지 보울(102) 및 지지 페데스탈(104)이 페이스플레이트(106)를 향해 이동될 때, 프로세스 볼륨(110)의 높이(120)는 감소된다. 반대로, 접지 보울(102) 및 지지 페데스탈(104)이 페이스플레이트(106)로부터 멀어지게 이동될 때, 프로세스 볼륨(110)의 높이(120)는 증가된다.
[0029] 퍼지 갭(114)이 적어도, 접지 보울(102)의 제1 부분(103)과 제2 부분(105) 사이에 형성된다. 퍼지 갭(114)은 제1 부분(103)과 제2 부분(105) 사이에서 접지 보울(102)을 통해 연장된다. 따라서, 제1 부분(103) 및 제2 부분(105)은 퍼지 갭(114)을 적어도 부분적으로 정의한다. 퍼지 갭(114)은 프로세스 볼륨(110)과 유체 연통한다. 퍼지 가스 소스(도시되지 않음)가 퍼지 갭(114)과 유체 연통하고 퍼지 가스를 제공하며, 이 퍼지 가스는 화살표(126)의 방향으로 프로세스 챔버(100)로 유동한다. 즉, 퍼지 가스는 퍼지 갭(114)을 통해 프로세스 볼륨(110)을 향해 유동한다. 제1 부분(103)과 제2 부분(105) 사이의 퍼지 갭(114)의 폭(118)은 약 100 mil 내지 약 150 mil, 예컨대, 약 120 mil 내지 약 135 mil, 이를테면, 약 125 mil이다.
[0030] 레지(134)가 접지 보울(102)의 제2 부분(105)에 형성된다. 레지(134)는 지지 표면(128)에 실질적으로 평행하고, 퍼지 갭(114)의 장축에 실질적으로 수직(perpendicular)이다. 환형 라이너(115)가 프로세스 볼륨(110)에 인접한 퍼지 갭(114)의 단부에서 접지 보울(102)의 제2 부분(105)과 퍼지 갭(114) 사이의 레지(134) 상에 배치된다. 환형 라이너(115)는 퍼지 갭(114)에 인접하게 그리고 퍼지 갭(114)에 평행하게 연장된다. 일 실시예에서, 환형 라이너(115)는 알루미늄 옥사이드 재료와 같은 세라믹 재료로 제작된다. 환형 라이너(115)의 두께(124)는 약 0.25 인치 내지 약 2.5 인치, 예컨대, 약 0.4 인치 내지 약 1.2 인치, 이를테면, 약 0.5 인치이다.
[0031] 펌프 슬롯(112)이 환형 라이너(115)를 통해 접지 보울(102)의 제2 부분(105) 내로 형성된다. 펌프 슬롯(112)은 프로세스 볼륨(110) 및 퍼지 갭(114)과 유체 연통한다. 배기 펌프(도시되지 않음)가, 프로세스 볼륨(110) 및 퍼지 갭(114)으로부터 프로세스 가스들 및 퍼지 가스를 제거하기 위해 펌프 슬롯(112)과 유체 연통한다.
[0032] 환형 라이너(115)는 제1 부분(116) 및 제2 부분(117)을 포함한다. 환형 라이너(115)의 제1 부분(116)은 접지 보울(102)의 제2 부분(105)에 있는 레지(134) 상에 배치된다. 환형 라이너(115)의 제2 부분(117)은 페이스플레이트(106)와 동일 평면 상에 있다. 펌프 슬롯(112)은 환형 라이너(115)의 제1 부분(116)과 제2 부분(117) 사이를 통과한다. 일 실시예에서, 환형 라이너(115)의 제2 부분(117)의 폭(136)은 환형 라이너(115)의 제1 부분(116)의 두께(124)보다 더 크다. 예컨대, 환형 라이너(115)의 제2 부분(117)은 펌프 슬롯(112)으로부터 페이스플레이트(106)로 연장된다. 따라서, 환형 라이너(115)의 제2 부분(117)은 펌프 슬롯(112) 위로 연장된다.
[0033] 일 실시예에서, 블록(144)이 환형 라이너(115)에 대향하는 퍼지 갭(114)의 일부분을 따라 배치된다. 블록(144)은 접지 보울(102) 및 지지 페데스탈(104)과 접촉한다. 일 실시예에서, 블록(144)은 금속성 재료로 제작된다. 일 실시예에서, 블록(144)은 접지 보울(102)과 동일한 재료로 제작된다. 일 실시예에서, 블록(144)은 접지 보울(102)의 재료와 상이한 재료로 제작된다. 예컨대, 블록(144)은 스테인리스 강 함유 재료로 제작될 수 있다.
[0034] 프로세스 챔버(100)의 챔버 리드(160)는 가스 분배 조립체(164)를 포함하며, 페이스플레이트(106)는 가스 분배 조립체(164)의 일부이다. 프로세스 가스들의 도입을 가능하게 하기 위해 가스 입구 통로(166)가 챔버 리드(160)에 형성된다. 가스 매니폴드(165)는 하나 이상의 가스 소스들(167)로부터 가스들의 유동을 수용한다. 가스들의 유동은 가스 박스(168)에 걸쳐 분배되고, 백킹 플레이트(169)의 복수의 홀들(도시되지 않음)을 통해 유동하며, 백킹 플레이트(169) 및 페이스플레이트(106)에 의해 정의된 플레넘(170)에 걸쳐 추가로 분배된다. 그런 다음, 가스들의 유동은 페이스플레이트(106)의 복수의 홀들(171)을 통해 프로세스 볼륨(110) 내로 유동한다. 프로세스 볼륨(110) 내의 압력 및 펌핑 경로(161)를 통한 프로세스 볼륨(110)으로부터의 배기 가스들 및 부산물들에 대한 압력을 제어하기 위해 펌프(172)가 도관(173)에 의해 펌핑 경로(161)에 연결된다.
[0035] 지지 페데스탈(104)은 가열 엘리먼트(도시되지 않음)를 포함한다. 지지 페데스탈(104)은 히터 클램프(175)에 커플링된 스템(140)에 의해 프로세스 볼륨(110)에 이동가능하게 배치된다. 히터 클램프(175)는 냉각 허브(176)에 커플링된다. 냉각 허브(176)는 리프트 시스템(183)에 연결되고, 리프트 시스템(183)은 상승된 프로세싱 포지션과 하강된 포지션 사이에서 지지 페데스탈(104)을 이동시킨다. 지지 페데스탈(104)의 이동은 프로세스 챔버(100)에 형성된 슬릿 밸브(178)를 통한 프로세스 볼륨(110)으로의, 그리고 프로세스 볼륨(110)으로부터의 기판(174)의 이송을 가능하게 한다. 지지 페데스탈(104)은 지지 페데스탈(104)을 통해 배치된 홀들을 가지며, 이 홀들을 통해, 복수의 리프트 핀들(179)이 이동가능하게 배치된다. 하강된 포지션에서, 복수의 리프트 핀들(179)은 챔버 바디의 최하부(181)에 커플링된 리프트 플레이트(180)와 접촉함으로써 지지 페데스탈(104)로부터 돌출된다. 리프트 핀들(179)의 돌출은 기판(174)의 이송을 가능하게 하기 위해 기판(174)을 페데스탈로부터 이격된 관계로 배치한다.
[0036] RF 전력원(130)은, RF 매칭 회로(182)를 통해, 지지 페데스탈(104) 내에 배치된 RF 메시(108)에 커플링된다. RF 매칭 회로(182)는 냉각 허브(176) 및 스템(140)을 통해 배치된 전도성 로드(146)에 의해 RF 메시(108)에 전기적으로 커플링된다. 접지 경로 시스템(184)을 통해 접지될 수 있는 페이스플레이트(106), 및 RF 메시(108)는 용량 플라즈마 결합(capacitive plasma coupling)의 형성을 가능하게 한다. RF 전력원(130)은 RF 에너지를 지지 페데스탈(104)에 제공하여, 가스 분배 조립체(164)의 페이스플레이트(106)와 지지 페데스탈(104) 사이에서 주(main) 플라즈마로서 또한 알려진 용량 결합 플라즈마의 생성을 가능하게 한다. RF 전력이 RF 메시(108)에 공급될 때, 전계가 페이스플레이트(106)와 지지 페데스탈(104) 사이에 생성되어서, 지지 페데스탈(104)과 페이스플레이트(106) 사이의 프로세스 볼륨(110)에 존재하는 가스들의 원자들이 이온화되어 전자들을 방출한다. 이온화된 원자들은 기판(174) 상의 필름 형성을 가능하게 하기 위해 지지 페데스탈(104)로 가속된다.
[0037] 접지 경로 시스템(184)은, RF 에너지가 페이스플레이트(106)로부터 RF 매칭 회로(182)로 전파되도록 하는 짧은 대칭 경로를 제공하여, 기생 플라즈마의 생성을 감소시키고 따라서 증착 레이트(rate)를 증가시키고 필름 균일성을 개선시킨다. 접지 경로 시스템(184)은 제1 부분(103) 및 제2 부분(105)을 포함하는 접지 보울(102)을 포함한다. 접지 보울(102)은 열 장벽(195)에 의해 스템(140) 및 지지 페데스탈(104)에 커플링된다. 열 장벽(195)은 약 700 ℃를 초과하는 온도까지 가열될 수 있는 장벽을 지지 페데스탈(104)에 제공한다. 열 장벽(195)은 낮은 열전도율을 갖는 재료들을 포함한다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 열 장벽(195)은 온도에 대한 장벽을 제공하기 위해 인코넬, 석영, 알루미늄 옥사이드, 알루미늄 나이트라이드, 및 스테인리스 강 함유 재료들 중 하나 이상을 포함한다.
[0038] 접지 보울(102)은 또한, 리프트 시스템(183)에 연결되는 냉각 허브(176)에 커플링된다. 리프트 시스템(183)은 상승된 프로세싱 포지션과 하강된 포지션 사이에서 접지 보울(102)을 이동시켜서, 기판(174)의 이송을 가능하게 한다. 접지 보울(102)은 약 700 ℃를 초과하는 온도를 견딜 수 있는 전도성 재료들을 포함한다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 접지 보울(102)은 인코넬, 알루미늄, 및 스테인리스 강 함유 재료들 중 하나 이상을 포함한다. 제2 부분(105)은 제2 부분 캐리어(185)에 커플링된다. 제2 부분 캐리어(185)는 트랙(186)에 커플링된다. 제2 부분 캐리어(185)는, 접지 포지션과 이송 포지션 사이에서 제2 부분(105)을 이동시키기 위해 트랙(186)을 따라 선형으로 이동하도록 작동된다. 트랙(186)은 또한, 레일 또는 케이블일 수 있다. 제2 부분 캐리어(185)는 프로세스 볼륨(110) 내의 온도 및 프로세스 환경을 견딜 수 있는 전도성 재료들을 포함한다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 제2 부분(105)은 인코넬, 알루미늄, 및 스테인리스 강 함유 재료들 중 하나 이상을 포함한다.
[0039] 접지 보울(102)의 제1 부분(103)은 접지 보울 전도체(187)를 통해 제2 부분(105)에 커플링된다. 접지 보울 전도체(187)는, 지지 페데스탈(104) 및 접지 보울(102)이 상승된 프로세싱 포지션에 있을 때 팽창 상태에 있고, 지지 페데스탈(104) 및 접지 보울(102)이 하강된 포지션에 있을 때 압축 상태에 있다. 팽창 상태의 접지 보울 전도체(187)는 RF 에너지가 전파되도록 하는 경로를 제공한다. 접지 보울 전도체(187)는 프로세스 볼륨(110) 내의 온도 및 프로세스 환경을 견딜 수 있는 전도성 재료들을 포함한다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 접지 보울 전도체(187)는 니켈 기반 합급(예컨대, HAYNES® 230® 합금), 인코넬, 및 스테인리스 강 함유 재료들 중 하나 이상을 포함한다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 또 하나의 실시예에서, 접지 보울 전도체(187)는, 팽창 상태에서 팽창되고 압축 상태에서 압축되는 복수의 벨로우즈들(188)을 포함한다.
[0040] 제2 부분(105)은 제2 부분 전도체(189)를 통해 프로세스 챔버(100)의 최하부(181)에 커플링된다. 제2 부분 전도체(189)는, 제2 부분(105)이 접지 포지션에 있을 때 팽창 상태에 있고, 제2 부분(105)이 이송 포지션에 있을 때 압축 상태에 있다. 팽창 상태의 제2 부분 전도체(189)는 RF 에너지가 전파되도록 하는 경로를 제공한다. 제2 부분 전도체(189)는 프로세스 볼륨(110) 내의 온도 및 프로세스 환경을 견딜 수 있는 전도성 재료들을 포함한다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 일 실시예에서, 접지 보울 전도체(187)는 니켈 기반 합급(예컨대, HAYNES® 230® 합금), 인코넬, 및 스테인리스 강 함유 재료들 중 하나 이상을 포함한다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 다른 실시예에서, 제2 부분 전도체(189)는, 팽창 상태에서 팽창되고 압축 상태에서 압축되는 복수의 벨로우즈들(190)을 포함한다. 냉각 허브(176)는 프로세스 볼륨(110) 내의 압력을 유지하기 위해 복수의 벨로우즈들(192)에 의해 제2 부분 캐리어(185)에 커플링된다.
[0041] 하강된 포지션에 있는 접지 보울(102)과 이송 포지션에 있는 제2 부분(105)은 프로세스 챔버(100)를 통해 형성된 슬릿 밸브(178)를 통한 프로세스 볼륨(110)으로의, 그리고 프로세스 볼륨(110)으로부터의 기판(174)의 이송을 가능하게 한다.
[0042] 접지 포지션에 있는 제2 부분(105)이 펌핑 플레이트(163)와 접촉하여, RF 에너지가 페이스플레이트(106)로부터 RF 매칭 회로(182)로 전파되도록 하기 위한 1차 RF 케이지(193)를 완성한다. RF 에너지는 페이스플레이트(106)로부터 펌핑 플레이트(163)로, 제2 부분(105)으로부터 접지 보울 전도체(187)로, 접지 보울 전도체(187)로부터 제1 부분(103)으로, 그리고 제1 부분으로부터 전도성 로드(146)로 1차 RF 케이지(193)를 따라 전파된다. 접지 포지션에 있는 제2 부분(105)이 펌핑 플레이트(163)와 접촉함으로써 형성된 1차 RF 케이지(193)는 감소된 표면적을 활용하여, 지지 페데스탈(104) 아래에서 기생 플라즈마가 생성되지 않도록 더욱 짧고 더욱 제어된 접지 경로를 가능하게 한다. 그러므로, 용량 결합 플라즈마의 농도가 증가되고, 따라서 용량 결합 플라즈마의 밀도가 증가되며, 이는 필름의 증착 레이트를 증가시킨다. 더욱이, 1차 RF 케이지(193)는, 용량 결합 플라즈마의 균일성을 개선시켜서 증착된 필름의 균일성을 개선시키기 위해 실질적으로 대칭적이다.
[0043] 부가적으로, 접지 포지션에 있는 제2 부분(105)이 펌핑 플레이트(163)와 접촉하지 않으면, 접지 포지션에 있는 제2 부분(105)은 외부 볼륨(191)에 2차 RF 케이지(194)를 형성한다. 2차 RF 케이지(194)는 RF 에너지의 봉쇄(containment)를 제공한다. 외부 볼륨(191)에서, RF 에너지는 2차 RF 케이지(194)를 따라 제2 부분 전도체(189)로, 제2 부분 전도체(189)로부터 제2 부분(105)으로, 그리고 제2 부분(105)으로부터 1차 RF 케이지(193)로 전파된다.
[0044] 접지 보울(102)은 프로세스 챔버(100) 내의, 지지 페데스탈(104) 아래의 볼륨을 실질적으로 충전한다. 즉, 접지 보울(102)은 기생 플라즈마가 형성될 수 있는, 프로세스 챔버(100) 내의 영역을 실질적으로 감소시킨다. 따라서, 접지 보울(102)은 프로세스 챔버(100) 내의 기생 플라즈마의 발생을 감소시킨다.
[0045] 프로세스 챔버(100) 내의 다양한 프로세싱 조건들을 달성하기 위해, 접지 보울(102) 및 지지 페데스탈(104)을 페이스플레이트(106)를 향해 또는 페이스플레이트(106)로부터 멀어지게 이동시킴으로써, 프로세스 볼륨(110)의 높이(120)가 조정된다. 프로세스 볼륨(110)의 높이(120)는 펌프 슬롯(112)의 높이(122)와 상이할 수 있다. 프로세스 볼륨(110)의 높이(120)가 감소될 때, 페이스플레이트(106)와 RF 메시(108) 사이의 거리가 또한 감소된다. 페이스플레이트(106)와 RF 메시(108) 사이의 감소된 거리는, 프로세스 볼륨(110)에서 전기장을 증가시키고, 이는 지지 페데스탈(104)의 외부 에지 근처에서 증가된 플라즈마 밀도를 유발한다. 따라서, 감소된 거리는, 프로세스 볼륨(110)에서 플라즈마 균일성의 감소를 유발한다.
[0046] 추가로, 프로세스 볼륨에서 중앙에 낮은 플라즈마 분배(center-low plasma distribution)가 있을 때, 예컨대, 플라즈마가 지지 페데스탈(104)에 인접하게 형성되는 경우, RF 전력의 효율이 감소된다. 따라서, 프로세스 볼륨(110)의 감소된 높이(120)는 플라즈마의 안정성을 증가시키고, 프로세스 챔버(100) 내에서 형성되는 기생 플라즈마의 발생을 감소시킨다. 그러나, 감소된 높이(120)는 플라즈마 균일성을 감소시키고, RF 전력의 효율을 감소시킨다.
[0047] 기생 플라즈마 형성에 대한 가능성을 감소시키고 프로세스 챔버(100) 내의 플라즈마 균일성을 증가시키기 위해, 조절기 회로가 프로세스 챔버의 다양한 컴포넌트들에 커플링된다. 조절기 회로는 아래에서 도 2a, 도 2b 및 도 2c와 관련하여 상세히 논의된다. 아래에서 설명되는 조절기 회로들은 프로세스 챔버(100)의 양상들 대신에, 또는 프로세스 챔버(100)의 양상들에 부가하여 사용될 수 있다. 예컨대, 본원에서 설명되는 조절 회로(tuning circuit)들의 양상들은, 도 1a의 RF 매칭 회로(182) 및 RF 전력원(130)과 결합하여 사용될 수 있거나, 또는 도 1a의 RF 매칭 회로(182) 및 RF 전력원(130)을 대체할 수 있다.
[0048] 도 2a는 일 실시예에 따른, 페이스플레이트(106)에 전력을 공급하는 위상 제어 회로(200)의 개략도이다. 위상 제어 회로(200)는 제1 생성기(202), 제2 생성기(208), 위상 검출기(220), 피드백 제어기(222) 및 위상 시프터(224)를 포함한다. 제1 생성기(202)는 발진기(oscillator)(204), 및 발진기(204)에 커플링된 제1 RF 전력 증폭기(206)를 포함한다. 제2 생성기(208)는 제2 RF 전력 증폭기(210)를 포함한다. 발진기(204)는 약 4 MHz 내지 약 20 MHz, 예컨대, 약 8 MHz 내지 약 15 MHz, 이를테면, 약 13.56 MHz의 주파수를 갖는 RF(radio frequency) 신호들을 생성한다.
[0049] 제1 RF 전력 증폭기(206)의 주파수는 제2 RF 전력 증폭기(210)의 주파수와 실질적으로 동일하다. 제1 RF 전력 증폭기(206)는 제1 RF 임피던스 매칭 회로(214) 및 제1 커넥션(226)을 통해 RF 메시(108)에 커플링된다. 제2 RF 전력 증폭기(210)는 제2 임피던스 매칭 회로(212) 및 제2 커넥션(228)을 통해 페이스플레이트(106)에 커플링된다. 제1 RF 전력 증폭기(206)의 출력 주파수는 제2 RF 전력 증폭기(210)의 출력 주파수와 실질적으로 동일하다.
[0050] 위상 검출기(220)의 입력들은 제1 커넥션(226) 및 제2 커넥션(228)에 커플링된다. 위상 검출기(220)는 제1 생성기(202) 및 제2 생성기(208)의 RF 전력의 위상을 검출한다. 위상 검출기는 검출된 위상들을 피드백 제어기(222)에 송신한다. 일 실시예에서, 피드백 제어기(222)는 위상 비교기(도시되지 않음)를 포함한다. 위상 비교기는 위상 검출기(220)의 출력을, 위상 시프터(224)와 호환가능한 신호로 변환한다. 예컨대, 위상 검출기(220)의 출력 신호는 사인파일 수 있다. 위상 시프터(224)의 입력이 구형파인 경우, 위상 비교기는 위상 검출기(220)의 사인파 출력을 구형파로 변환한다.
[0051] 피드백 제어기(222)의 위상 비교기는 또한, 제1 생성기(202)의 위상과 제2 생성기(208)의 위상 사이의 위상차를 결정한다. 일 실시예에서, 피드백 제어기(222)는 또한, (도 1에서 예시된) 프로세스 볼륨(110)에서 생성된 플라즈마의 균일성을 개선시키기 위해, 원하는 위상차를 결정한다. 피드백 제어기(222)는 원하는 위상차, 및 생성기들(202 및 208) 사이의 위상차를 위상 시프터(224)에 송신한다.
[0052] 위상차가 원하는 위상차보다 더 작으면, 위상 시프터(224)는 제2 생성기(208)의 위상을 증가시킨다. 위상차가 원하는 위상차보다 더 크면, 위상 시프터(224)는 제2 생성기(208)의 위상을 감소시킨다. 따라서, 위상 시프터(224)는 원하는 위상차를 달성하기 위해 제2 RF 전력 증폭기(210)를 변조한다. 일 실시예에서, 원하는 위상차는 약 125° 내지 약 225°이다. 페이스플레이트(106)와 RF 메시(108) 사이의 원하는 위상차는, 프로세스 볼륨(110)에서 기판(174)의 프로세싱에 수반되는 케미스트리들에 의존할 수 있다. 제2 RF 전력 증폭기(210)의 위상을 변조하는 것은, 프로세스 볼륨(110) 내의 플라즈마의 균일성을 개선시키고, (도 1에서 예시된) 퍼지 갭(114) 및 펌프 슬롯(112) 내의 기생 플라즈마의 발생을 감소시킨다.
[0053] 일 실시예에서, RF 전력 증폭기들(206 및 210)의 위상들은 위상 동기된다(phase locked). 즉, 제2 RF 전력 증폭기(210)의 위상은 제1 RF 전력 증폭기(206)의 위상에 정비례한다. 위상 제어 회로(200)는 RF 전력 증폭기들(206 및 210)이 위상 동기되는 것을 가능하게 한다.
[0054] 동작시, 위상 제어 회로(200)는 페이스플레이트(106)와 RF 메시(108) 사이의 위상차를 연속적으로 검출하고, 원하는 위상차를 달성하기 위해 제2 RF 전력 증폭기(210)의 위상을 시프팅한다.
[0055] 도 2b는 일 실시예에 따른, 수동 플로팅 페이스플레이트(106)에 대한 조절기 회로(230)의 개략도이다. 페이스플레이트(106)는 "플로팅"되는데, 그 이유는 페이스플레이트(106)가 공통 전기 접지에 연결되어 있는 동안, 페이스플레이트(106)는 물리적으로 어스(Earth)에 연결되지 않기 때문이다. 조절기 회로(230)는, 병렬인 가변 커패시터(234) 및 인덕터(232)를 포함하는 페이스플레이트 조절기(236)를 포함한다. 가변 커패시터(234) 및 인덕터(232)는 페이스플레이트(106)에 커플링된다. 페이스플레이트 조절기(236)의 임피던스는 제1 생성기(202)의 위상 및 전압과 관련하여 페이스플레이트(106)의 위상 및 전압의 시프트를 초래한다. 따라서, 페이스플레이트 조절기(236)는 페이스플레이트(106)와 RF 메시(108) 사이에 위상차를 초래한다.
[0056] 위상 검출기(220)는 커넥션들(226 및 228)에 커플링된다. 동작시, 위상 검출기(220)는 제2 커넥션(228)을 통해 페이스플레이트(106)의 위상을 검출하고, 제1 커넥션(226)을 통해 RF 메시(108)의 위상을 검출한다. 위상 검출기(220)는 검출된 위상들을 피드백 제어기(222)에 송신한다. 피드백 제어기(222)는 검출된 위상들 사이의 위상차를 결정한다. 피드백 제어기(222)는 페이스플레이트(106)와 RF 메시(108) 사이의 원하는 위상차를 달성하기 위해 페이스플레이트(106)의 위상의 변화를 결정한다.
[0057] 피드백 제어기(222)는, 위상의 변화에 기반하여, 원하는 위상차를 달성하는 가변 커패시터(234)의 커패시턴스 값을 결정한다. 피드백 제어기(222)는 가변 커패시터(234)의 커패시턴스를 결정된 커패시턴스 값으로 조정한다. 조절기 회로(230)는 페이스플레이트(106)와 RF 메시(108) 사이의 위상차를 연속적으로 모니터링하고, 원하는 위상차를 달성하기 위해 가변 커패시터(234)의 커패시턴스를 조정한다. 페이스플레이트 조절기(236)는 접지에 대해 페이스플레이트(106)를 전기적으로 플로팅한다.
[0058] 단일 전력 생성기(예컨대, 제1 생성기(202))가 도 2b에서 예시된 실시예에서 사용된다. 단일 전력 생성기는 RF 메시(108)의 주파수와 페이스플레이트(106)의 주파수가 실질적으로 동일하도록 조절기 회로(230)에 단일 주파수를 제공한다. 따라서, 단일 생성기는 페이스플레이트(106)와 RF 메시(108) 사이에 상이한 주파수들의 발생을 감소시킨다. 유리하게는, 조절기 회로(230)를 구현하기 위한 비용은 예컨대 2 개의 전력 생성기들을 갖는 조절기 회로를 구현하기 위한 비용보다 더 적은데, 그 이유는 다수의 전력 생성기들과 대조적으로 단일 전력 생성기가 활용되기 때문이다.
[0059] 도 2c는 일 실시예에 따른 조절기 회로(240)의 개략도이다. 조절기 회로(240)는 전력 생성기(248) 및 RF 변압기(244)를 포함한다. 전력 생성기(248)는 RF 전력원(242)을 포함한다. RF 변압기(244)는 커넥터(246)를 통해 (도 1에서 예시된) 프로세스 챔버 내의 접지 보울(102)에 커플링된다. 커넥터(246)는 RF 변압기(244)의 2차 권선(245) 상의 조정가능 핀에 커플링된다.
[0060] RF 변압기(244)는 RF 전력원(242)으로부터의 RF 전력을 2 개의 전력 신호들로 분할한다. 제1 전력 신호가 페이스플레이트(106)에 송신되고, 제2 전력 신호가 RF 메시(108)에 송신된다. 제1 전력 신호의 위상은 제2 전력 신호의 위상과 반대(예컨대, 약 180°)이다. 따라서, RF 변압기(244)는 페이스플레이트(106)와 RF 메시(108) 사이에 위상차를 초래한다. 페이스플레이트(106)와 RF 메시(108) 사이의 위상차 및 전압을 조정하기 위해, 조정가능 핀은 RF 변압기(244)의 2차 권선(245) 상에서 이동될 수 있다.
[0061] 유리하게는, 단일 전력 생성기(예컨대, 전력 생성기(248))가 조절기 회로(240)에 전력을 제공한다. 따라서, 페이스플레이트(106)의 주파수와 RF 메시(108)의 주파수는 실질적으로 동일하다. 추가로, 단일 전력 생성기는 2 개 이상의 전력 생성기들을 포함하는 조절기 회로에 대해 조절기 회로(240)를 구현하기 위한 비용을 감소시킨다.
[0062] 도 3a는 전력이 공급된 페이스플레이트의 다양한 위상차들을 갖는, 아르곤 이온들의 플라즈마 플럭스 프로파일들을 묘사하는 차트이다. 도 3a의 차트는 (도 1에서 예시된) 프로세스 볼륨에 배치된 기판(174) 상의 다양한 반경들의 아르곤 이온들의 프로파일들을 묘사한다. 차트는 페이스플레이트와 RF 메시 사이의 위상차를 조정하는 것이 프로세스 볼륨 전체에 걸쳐 플라즈마 균일성을 개선시킬 수 있다는 것을 예시한다. 예컨대, 페이스플레이트와 RF 메시 사이의 위상차가 제어되지 않는 베이스라인 플럭스 프로파일은, 프로세싱되고 있는 기판(174)의 중심에서의 약 4.5x10^20 내지 기판(174)의 중심으로부터 약 140 mm(0.14 m)에서의 약 7.5x10^20의 아르곤 이온 플럭스를 갖는다. 페이스플레이트와 RF 메시 사이의 위상차가 조정될 때, 아르곤 이온 플럭스는 실질적으로 개선된다. 예컨대, 135°의 위상차에서, 아르곤 이온 플럭스는 기판(174)의 중심에서의 약 5x10^20 내지 기판(174)의 중심으로부터 약 140 mm에서의 약 5.25x10^20이다.
[0063] 도 3a에서 예시된 플럭스 프로파일들은, 약 13.56 MHz의 주파수 및 약 5 kW의 전력에서 도 2a와 관련하여 설명된 조절기 회로를 이용하여, 도 1a 및 도 1b와 관련하여 설명된 프로세스 챔버에서 달성된다. 도 3a가 아르곤 이온들의 플럭스 프로파일들을 묘사하지만, 기판(174)을 프로세싱하기 위한 프로세스 볼륨에서 플라즈마를 생성하기 위해 많은 다른 케미스트리들이 사용될 수 있다는 것이 고려된다.
[0064] 도 3b는 전력이 공급된 페이스플레이트의 다양한 위상차들을 갖는, 아르곤 라디칼들의 플라즈마 플럭스 프로파일들을 묘사하는 차트이다. 도 3b의 차트는, RF 프로세스 챔버에서 페이스플레이트와 RF 메시 사이의 위상차를 제어하는 것이 프로세스 볼륨 내의 아르곤 라디칼들의 균일성을 실질적으로 개선시킨다는 것을 예시한다. 예컨대, 페이스플레이트와 RF 메시 사이의 위상차가 제어되지 않는 베이스라인 플럭스 프로파일은, 기판(174)의 중심에서의 약 1.24x10^20 내지 기판(174)의 중심으로부터 약 140 mm에서의 약 1.52x10^20의 아르곤 라디칼 플럭스를 갖는다. 165°의 위상차에서, 아르곤 라디칼 플럭스는 기판(174)의 중심에서의 약 1.37x10^20 내지 기판(174)의 중심으로부터 약 140 mm에서의 약 1.35x10^20이다. 따라서, 페이스플레이트와 RF 메시 사이의 위상차를 조정하는 것은 프로세스 볼륨 내의 플라즈마의 균일성을 실질적으로 개선시킨다.
[0065] 도 3b에서 예시된 플럭스 프로파일들은, 약 13.56 MHz의 주파수 및 약 5 kW의 전력에서 도 2a와 관련하여 설명된 조절기 회로를 이용하여, 도 1a 및 도 1b와 관련하여 설명된 프로세스 챔버에서 달성된다. 도 3b가 아르곤 라디칼들의 플럭스 프로파일들을 묘사하지만, 내부에 배치된 기판(174)을 프로세싱하기 위한 프로세스 볼륨에서 플라즈마를 생성하기 위해 많은 다른 케미스트리들이 사용될 수 있다는 것이 고려된다.
[0066] 도 4는 수동 플로팅 페이스플레이트의 다양한 위상차들을 갖는, 아르곤 이온들 및 아르곤 라디칼들의 플라즈마 플럭스 프로파일들을 묘사하는 차트이다. 도 4의 차트는, 조절기 회로, 이를테면, 도 2b에 묘사된 조절기 회로(230)를 통해, 플로팅 페이스플레이트를 갖는 프로세스 챔버, 이를테면, 도 1a 및 도 1b에 묘사된 프로세스 챔버(100)에서의 아르곤 이온 및 라디칼 플럭스 프로파일들을 묘사한다.
[0067] 베이스라인 이온 및 라디칼 플럭스 프로파일들은 파선들에 의해 예시된다. 베이스라인 플럭스 프로파일들은 프로세스 챔버, 이를테면, 도 1에서 예시된 프로세스 챔버(100)에 플라즈마를 생성함으로써 획득된다. 실선들에 의해 예시된 플럭스 프로파일들은, 페이스플레이트 전극에 커플링된 조절기 회로(예컨대, 도 2b의 조절기 회로(230))를 이용하여 프로세스 챔버에 플라즈마를 생성함으로써 획득된다. 도시된 바와 같이, (파선들에 의해 예시된) 베이스라인 이온 및 라디칼 플럭스 프로파일들의 범위는, 페이스플레이트와 RF 메시 사이의 위상차를 제어하기 위해 조절기 회로가 사용되는 경우의 위상 범위보다 더 넓다.
[0068] 도 5는 수동 플로팅 페이스플레이트를 갖는 프로세스 챔버에서의 전압 프로파일들을 묘사하는 차트이다. 예시된 바와 같이, 페이스플레이트 및 RF 메시의 RF 전력은 약 220°만큼 이상(out of phase)이다. 이 위상차는 프로세스 챔버, 이를테면, 도 1a 및 도 1b와 관련하여 설명된 프로세스 챔버(100) 그리고 페이스플레이트 전극에 커플링된 조절기 회로, 이를테면, 도 2b의 조절기 회로(230)에서 달성된다.
[0069] 본원에서 설명된 실시예들은, 프로세스 볼륨에 플라즈마를 생성하기 위해 사용되는 RF 전력의 효율을 유지하거나 또는 개선시키기 위한 장치 및 기법들을 제공한다. 본원에서 설명된 실시예들은 또한, 프로세스 챔버 내의 기생 플라즈마의 발생을 실질적으로 감소시킨다. 마지막으로, 본원에서 설명된 실시예들은 프로세스 볼륨 전체에 걸쳐 개선된 플라즈마 균일성을 제공한다.
[0070] 전술된 내용이 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 기본적인 범위를 벗어나지 않고, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 실시예들이 안출될 수 있으며, 본 개시내용의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 지지 표면을 갖는 지지 페데스탈;
    상기 지지 페데스탈에 배치된 전도성 메시(mesh);
    상기 지지 표면에 대향하게 배치된 페이스플레이트;
    상기 지지 페데스탈 및 상기 페이스플레이트에 의해 적어도 부분적으로 정의된 프로세스 볼륨;
    환형 형상을 갖고, 상기 프로세스 볼륨에 대향하게 상기 지지 페데스탈을 둘러싸는, 접지 보울(grounding bowl)의 제1 부분;
    상기 접지 보울의 제1 부분의 적어도 일부분 및 상기 지지 페데스탈을 둘러싸는 환형 라이너; 및
    상기 페이스플레이트 및 상기 전도성 메시에 커플링된 위상 제어 회로
    를 포함하는,
    장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 위상 제어 회로는,
    위상 검출기;
    피드백 제어기; 및
    위상 시프터
    를 포함하는,
    장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 위상 시프터는,
    가변 커패시터; 및
    상기 가변 커패시터와 병렬인 인덕터
    를 포함하는,
    장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    라디오 주파수(RF; radio frequency) 생성기;
    상기 라디오 주파수 생성기 및 상기 페이스플레이트에 커플링된 제1 증폭기; 및
    상기 라디오 주파수 생성기 및 상기 전도성 메시에 커플링된 제2 증폭기
    를 더 포함하는,
    장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 환형 라이너의 반경방향 외측에 배치된, 상기 접지 보울의 제2 부분; 및
    상기 접지 보울의 제1 부분과 상기 접지 보울의 제2 부분 사이에 형성된 퍼지 갭
    을 더 포함하고,
    상기 퍼지 갭의 적어도 일부분이 상기 환형 라이너에 의해 정의되고, 상기 환형 라이너는 상기 접지 보울의 제2 부분의 적어도 일부분과 상기 퍼지 갭 사이에 배치되며, 상기 퍼지 갭의 적어도 일부분이 상기 환형 라이너와 상기 접지 보울의 제1 부분 사이에 있는,
    장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 접지 보울의 제1 부분은 스테인리스 강 함유 재료를 포함하고, 상기 접지 보울의 제2 부분은 알루미늄 함유 재료를 포함하는,
    장치.
  7. 지지 표면을 갖는 지지 페데스탈;
    상기 지지 페데스탈에 배치된 전도성 메시;
    상기 지지 표면에 대향하게 배치된 페이스플레이트;
    상기 지지 페데스탈 및 상기 페이스플레이트에 의해 적어도 부분적으로 정의된 프로세스 볼륨;
    환형 형상을 갖고, 상기 프로세스 볼륨에 대향하게 상기 지지 페데스탈을 둘러싸는, 접지 보울의 제1 부분;
    상기 접지 보울의 제1 부분의 적어도 일부분 및 상기 지지 페데스탈을 둘러싸는 환형 라이너; 및
    상기 전도성 메시 및 상기 페이스플레이트에 커플링된 조정가능 변압기
    를 포함하는,
    장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    라디오 주파수(RF; radio frequency) 생성기;
    상기 라디오 주파수 생성기 및 상기 전도성 메시에 커플링된 증폭기;
    상기 전도성 메시와 상기 증폭기 사이에 배치되고, 상기 전도성 메시 및 상기 증폭기에 커플링된 RF 매칭 회로;
    상기 환형 라이너의 반경방향 외측에 배치된, 상기 접지 보울의 제2 부분; 및
    상기 접지 보울의 제1 부분과 상기 접지 보울의 제2 부분 사이에 형성된 퍼지 갭
    을 더 포함하고,
    상기 퍼지 갭의 적어도 일부분이 상기 접지 보울의 제2 부분에 의해 정의되고, 상기 환형 라이너는 상기 접지 보울의 제2 부분의 적어도 일부분과 상기 퍼지 갭 사이에 배치되며, 상기 퍼지 갭은 상기 환형 라이너와 상기 접지 보울의 제1 부분 사이에 있는,
    장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 접지 보울의 제1 부분은 스테인리스 강 함유 재료를 포함하고, 상기 접지 보울의 제2 부분은 알루미늄 함유 재료를 포함하는,
    장치.
  10. 지지 표면을 갖는 지지 페데스탈;
    상기 지지 페데스탈에 배치된 전도성 메시;
    상기 지지 표면에 대향하게 배치된 페이스플레이트;
    상기 지지 페데스탈 및 상기 페이스플레이트에 의해 적어도 부분적으로 정의된 프로세스 볼륨;
    환형 형상을 갖고, 상기 프로세스 볼륨에 대향하게 상기 지지 페데스탈을 둘러싸는, 접지 보울의 제1 부분;
    상기 접지 보울의 제1 부분의 반경방향 외측에 배치된, 상기 접지 보울의 제2 부분;
    상기 접지 보울의 제2 부분에 형성된 레지(ledge);
    상기 지지 페데스탈에 인접하게, 상기 접지 보울의 제1 부분과 상기 접지 보울의 제2 부분 사이에 형성된 퍼지 갭;
    상기 접지 보울의 제1 부분의 적어도 일부분 및 상기 지지 페데스탈을 둘러싸는 환형 라이너 ―상기 환형 라이너는 상기 레지 상에 배치됨―; 및
    상기 페이스플레이트 및 상기 전도성 메시에 커플링된 위상 제어 회로
    를 포함하는,
    장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 위상 제어 회로는,
    위상 검출기;
    피드백 제어기 ―상기 피드백 제어기는 상기 페이스플레이트 및 상기 전도성 메시로부터 송신된 위상 데이터를 사용함―; 및
    위상 시프터
    를 포함하는,
    장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 위상 시프터는,
    가변 커패시터; 및
    상기 가변 커패시터와 병렬인 인덕터
    를 포함하는,
    장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    라디오 주파수(RF; radio frequency) 생성기;
    상기 라디오 주파수 생성기 및 상기 페이스플레이트에 커플링된 제1 증폭기; 및
    상기 라디오 주파수 생성기 및 상기 전도성 메시에 커플링된 제2 증폭기
    를 더 포함하는,
    장치.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 퍼지 갭의 적어도 일부분이 상기 환형 라이너와 상기 접지 보울의 제1 부분 사이에 있고, 상기 접지 보울의 제1 부분은 스테인리스 강 함유 재료를 포함하며, 상기 접지 보울의 제2 부분은 알루미늄 함유 재료를 포함하는,
    장치.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 환형 라이너는 알루미늄 옥사이드 함유 재료를 포함하는,
    장치.
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