特許 7228716 高周波アンテナの断熱部

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-15

(45)【発行日】2023-02-24

(54)【発明の名称】高周波アンテナの断熱部

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20230216BHJP

【ＦＩ】

H05H1/46 B

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021562091

(86)(22)【出願日】2020-04-01

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-06-27

(86)【国際出願番号】 US2020026223

(87)【国際公開番号】W WO2020219249

(87)【国際公開日】2020-10-29

【審査請求日】2021-12-15

(31)【優先権主張番号】62/837,922

(32)【優先日】2019-04-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】16/828,602

(32)【優先日】2020-03-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】チョア， タイ チョン

(72)【発明者】

【氏名】グエン， ハン

(72)【発明者】

【氏名】クラウス， フィリップ アレン

【審査官】大門 清

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１０－５３９６６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０５９８３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２２７２９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２９９７２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／００５３６３４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１６／１３６６６９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２０００７５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２４２３１３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｈ １／００－１／５４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

高周波放出モジュールであって、
固体高周波電源と、
前記固体高周波電源からの高周波電磁放射を伝搬させるためのアプリケータと、
前記固体高周波電源と前記アプリケータとの間に接続された断熱部であって、
基板、
前記基板上のトレース、
接地面であって、前記基板は前記トレースと前記接地面とに挟まれている、接地面、及び
前記接地面の下にあるサーマルブロックであって、前記接地面は前記基板と前記サーマルブロックとに挟まれ、前記接地面から離れる方向に向いている複数のフィンを有する、サーマルブロック、
を含む断熱部と、
を備える、高周波放出モジュール。

【請求項2】

前記サーマルブロックが、前記接地面に直接的に取り付けられる、請求項１に記載の高周波放出モジュール。

【請求項3】

前記トレースが、前記基板の第１の端部から前記基板の第２の端部まで延在する、請求項１に記載の高周波放出モジュール。

【請求項4】

前記基板の前記第１の端部上の前記トレースの一部が、同軸ケーブルによって前記電源に接続される、請求項３に記載の高周波放出モジュール。

【請求項5】

前記トレースが、前記基板の前記第１の端部で第１の幅と、前記基板の前記第２の端部で第２の幅を有する、請求項３に記載の高周波放出モジュール。

【請求項6】

前記断熱部が、前記電源と前記アプリケータの間にインピーダンス整合を備えるように構成されている、請求項１に記載の高周波放出モジュール。

【請求項7】

処理ツールであって、
処理チャンバと、
モジュール高周波放出源であって、複数の高周波放出モジュールを含み、
各高周波放出モジュールが、
発振モジュール、
前記発振モジュールに接続された増幅モジュール、
前記増幅モジュールに接続された断熱部であって、基板と、基板を横切るトレースと、接地面と、サーマルブロックとを有し、前記接地面は前記基板と前記サーマルブロックとに挟まれており、前記サーマルブロックは前記接地面から離れる方向に向いている複数のフィンを有する、断熱部、及び
前記断熱部によって前記増幅モジュールに接続されたアプリケータであって、１つ以上の基板が処理される前記処理チャンバ内のチャックに対向して配置されたアプリケータ
を含む、モジュール高周波放出源と、
を備える、処理ツール。

【請求項8】

前記サーマルブロックが、前記接地面に直接的に取り付けられる、請求項７に記載の処理ツール。

【請求項9】

高周波プラズマ源のための断熱部であって、
第１の表面と前記第１の表面とは反対側の第２の表面を有する基板であって、１以上の誘電体層を有する、基板と、
前記基板に接続されており同軸ケーブルを受け入れるよう構成されたコネクタと、
前記コネクタと接続する導電性トレースであって、前記コネクタから、前記コネクタとは反対側の前記基板の端面に向かって延在する導電性トレースと、
前記基板に埋め込まれた接地面であって、前記導電性トレースと電気的に接続されておらず、前記基板は前記導電性トレースと前記接地面とに挟まれている、接地面と、
前記基板に熱的に結合されたサーマルブロックであって、前記サーマルブロックは前記接地面の下にあり、前記接地面は前記基板と前記サーマルブロックとに挟まれており、前記サーマルブロックは前記接地面から離れる方向に向いている複数のフィンを有する、サーマルブロックと、
を備える、断熱部。

【発明の詳細な説明】

【関連出願の相互参照】

【0001】

本出願は、２０２０年３月２４日に出願された米国非仮出願第１６／８２８，６０２号の優先権を主張し、２０１９年４月２４日に出願された米国仮出願第６２／８３７，９２２号の利益を主張し、その全内容が、参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

実施形態は、半導体製造分野に関し、特に、高周波プラズマ源のためのサーマルソルーションに関する。

【背景技術】

【0003】

高周波プラズマシステムの電気部品は、熱の影響を受けやすい。例えば、高周波プラズマ源及びケーブル（例えば、同軸ケーブル等）は、システムにより生成される熱によって損傷又は劣化することがある。特に、プラズマによって生成された熱又は加熱されたチャンバからの熱が、アンテナから、プラズマを駆動する電気部品に向かって戻って伝達されうる。幾つかの例では、システムによって生成される熱が、高周波電源とアンテナとの間の接続部を溶融させるのに十分である。

【発明の概要】

【0004】

本明細書に記載の実施形態は、高周波放出モジュールを含む。一実施形態において、高周波放出モジュールが、固体高周波電源と、電源からの高周波電磁放射を伝搬させるためのアプリケータと、電源とアプリケータとの間に接続された断熱部と、を備える。一実施形態において、断熱部が、基板と、基板上のトレースと、接地面とを含む。

【0005】

本明細書に記載の実施形態は、処理ツールも含む。一実施形態において、処理ツールが、処理チャンバと、モジュール高周波放出源と、を備える。一実施形態において、モジュール高周波放出源が、複数の高周波放出モジュールを含む。一実施形態において、各高周波放出モジュールが、発振モジュールと、発振モジュールに接続された増幅モジュールと、増幅モジュールに接続された断熱部と、アプリケータとを含む。一実施形態において、アプリケータが、断熱部によって増幅モジュールに接続されており、アプリケータが、１つ以上の基板が処理される処理チャンバ内のチャックに対向して配置されている。

【0006】

実施形態は、高周波プラズマ源のための断熱部も含みうる。一実施形態において、断熱部が、第１の表面と、第１の表面の反対側の第２の表面とを有する基板を含み、基板は、１つ以上の誘電体層を含む。一実施形態において、断熱部は、基板に接続されており同軸ケーブルを受け入れるよう構成されたコネクタと、コネクタと接続する導電性トレースであって、コネクタから、当該コネクタとは反対側の基板の端面に向かって延在する導電性トレースと、をさらに含む。一実施形態において、断熱部が、基板に埋め込まれた接地面であって、導電性トレースと電気的に接続されていない接地面と、基板に熱的に結合されたサーマルソルーションと、をさらに含む。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】一実施形態に係る、電源とアプリケータとの間の断熱部を含む高周波放出モジュールの断面図である。

【図2A】一実施形態に係る、熱消散をもたらすための熱ブロックを貫通する流体チャネルを含む断熱部の斜視図である。

【図2B】一実施形態に係る、熱消散のための複数のフィンを含む断熱部の斜視図である。

【図2C】一実施形態に係る、熱消散をもたらすための熱電冷却ブロックを含む断熱部の斜視図である。

【図3A】一実施形態に係る、断熱部を横切って延在する均一な幅の導電性トレースの平面図である。

【図3B】一実施形態に係る、配線の主長さから離れる方向に延在する複数のスタブを含む導電性トレースを含む断熱部の平面図である。

【図3C】一実施形態に係る、トレースと、１つ以上の機械的スイッチによってトレースに選択的に取り付けられる複数のスタブと、を含む断熱部の平面図である。

【図4】一実施形態に係る、処理ツールであって、断熱部をそれぞれが含む複数の高周波放出モジュールを含むモジュール高周波放出源を備えた処理ツールの断面図である。

【図5】一実施形態に係る、モジュール式高周波放出モジュールのブロック図である。

【図6A】一実施形態に係る、高周波放射を処理チャンバに結合するために使用されうるアプリケータのアレイの平面図である。

【図6B】更なる一実施形態に係る、高周波放射を処理チャンバに結合するために使用されうるアプリケータのアレイの平面図である。

【図6C】一実施形態に掛かる、アプリケータのアレイ、及び、放射場及び／又はプラズマの状態を検出するための複数のセンサの平面図である。

【図6D】一実施形態に係る、マルチゾーン処理ツールの２つのゾーン内に形成されたアプリケータのアレイの平面図である。

【図7】一実施形態に係る、高周波プラズマツールと併用されうる例示的なコンピュータシステムのブロック図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本明細書に記載されるシステム及び方法は、高周波プラズマ源のためのサーマルソルーションを含む。以下の説明においては、実施形態の網羅的な理解を提供するために多数の具体的な詳細事項が記載される。当業者には、これらの具体的な詳細がなくとも実施形態が実施されうることが明らかであろう。他の例では、実施形態が不必要に不明瞭とならないように、周知の観点については詳細に説明していない。

【0009】

さらに、添付の図に示す様々な実施形態が例示的な表現であり、必ずしも縮尺どおりには描かれないことを了解されたい。

【0010】

上述のように、高周波プラズマ源を利用するプラズマ処理ツールは、プラズマ及び／又はチャンバから、電源、及び電源とアンテナとの間のケーブル配線への熱伝達から生じる劣化又は損傷との影響を受けやすい。幾つかの例では、熱負荷によってケーブル配線が溶融することさえ観察されている。したがって、本明細書に開示された実施形態は、プラズマ及び／又はチャンバによって与えられる熱負荷から電源のケーブル配線及び固体エレクトロニクスを熱的に絶縁させる断熱部を含む。

【0011】

幾つかの実施形態において、断熱部が、処理ツールのアプリケータ（例えば、アンテナ）と固体エレクトロニクスとの間に位置する。例えば、固体エレクトロニクスは、同軸ケーブルによって断熱部に電気的に接続され得、断熱部が、アンテナに直接的に接続されうる。処理ツールの構成要素間に熱的絶縁をもたらすことに加えて、断熱部は、同軸ケーブルからアンテナへの電気的接続も提供する。幾つかの実施形態において、断熱部が、インピーダンス整合要素としても機能することができ、プラズマへの電力の効率的な伝達が可能となる。従って、インピーダンス整合及び熱調整が、単一の構成要素（すなわち、断熱部）内で実現されうる。これにより、複雑さが低減され、コンパクトな構造がもたらされる。

【0012】

ここで図１を参照すると、一実施形態に係る高周波放出モジュール１０３の断面図が示されている。一実施形態において、高周波放出モジュール１０３は、固体電源１０５と、断熱部１５０と、アプリケータ１４２とを含みうる。

【0013】

固体電源１０５は、発振器、増幅器、及び他の回路ブロックといった複数のサブコンポーネントを含みうる。固体電源１０５のより詳細な説明は、以下で図５に関して提供される。一実施形態において、電源１０５は、アプリケータ１４２に高周波電磁放射を提供する。本明細書では、「高周波（ｈｉｇｈ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）」電磁放射は、高周波（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）放射、超高周波放射、極超高周波放射、及びマイクロ波放射を含む。「高周波」は、０．１ＭＨｚと３００ＧＨｚとの間の周波数を指しうる。

【0014】

一実施形態において、アプリケータ１４２が、誘電体１４４を含むことができ、誘電体１４４は空隙を有し、当該空隙内へとアンテナ１４３が配置される。例えば、アンテナ１４３は、誘電体１４４内を延在する導電線（例えば、単極子）を含みうる。幾つかの実施形態において、アンテナ１４３が、誘電体１４４と直接的に接触している。他の実施形態において、空隙がアンテナ１４３よりも大きく、アンテナ１４３が、誘電体１４４の表面から離して配置される。

【0015】

一実施形態において、アプリケータ１４２が、断熱部１５０に電気的に接続されうる。断熱部１５０は、基板１５２及び導電性トレース１５１を含みうる。一実施形態において、基板１５２は、プリント基板（ＰＣＢ：ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ）等でありうる。即ち、基板１５２が１つ以上の誘電体層を含みうる。図示している実施形態では、トレース１５１が、基板１５２の上にあるものとして示されている。特定の実施形態において、導電性トレース１５１はマイクロチップでありうる。しかしながら、幾つかの実施形態においてトレース１５１が基板１５２内に埋め込められうると理解されたい。特定の実施形態において、導電性トレース１５１がストリップラインでありうる。すなわち、接地面（図１には図示せず）は、導電性トレース１５１の上、導電性トレース１５１の下、又は導電性トレースの上及び下にありうる。幾つかの実施形態において、接地面が基板１５２に埋め込まれている。他の実施形態において、接地面が、基板１５２の下又は上にありうる。さらに別の実施形態において、基板１５２が、互いに接合された２つの別個の基板（すなわち、第１の基板及び第２の基板）を含みうる。このような実施形態では、導電性トレース１５１が、第１の基板と第２の基板との間にありうる。

【0016】

一実施形態において、断熱部１５０は、サーマルソリューションも含みうる。サーマルソルーションは、高周波放出モジュール１０３に熱調整を提供しうる。断熱部１５０が、アプリケータ１４２と固体電源１０５との間に位置するため、（例えば、プラズマ又は加熱されたチャンバからの）熱エネルギーが、固体電源１０５に到達する前に消散させられる。

【0017】

さらに、断熱部１５０と固体電源１０５との間のケーブル配線及びコネクタ（例えば、同軸ケーブル１５５及びコネクタ１５３）が、システムによって消散させられた熱エネルギーから保護される。一実施形態において、同軸ケーブル１５５が、当該技術分野で知られるように、固体電源１０５と断熱部１５０との間に、コネクタ１５３によって電気的に接続されうる。例えば、コネクタ１５３は、同軸ケーブル１５５を導電性トレース１５１に電気的に接続することができる。

【0018】

ここで図２Ａ～図２Ｃを参照すると、様々な実施形態に係る、様々なサーマルソルーションを備えた断熱部２５０の一連の斜視図が示されている。図２Ａ～図２Ｃに示されるサーマルソルーションは、本来例示的なものであり、任意の適切なサーマルソルーションが、或る実施形態に従って、断熱部と併用されうる理解されたい。さらに、様々なサーマルソルーションが単独で示されているが、熱エネルギーのさらに効率のよい消散をもたらすためにサーマルソルーションが組み合わせられると理解されたい。

【0019】

ここで図２Ａを参照すると、一実施形態に係る、液体冷却のサーマルソルーションが設けられた断熱部２５０の斜視図が示されている。一実施形態において、トレース２５１が、基板２５２の上面上に示され、接地面２５４が基板２５２の下に存在する。一実施形態において、熱ブロック２５６が、接地面２５４に取り付けられうる。熱ブロック２５６は、高い熱伝導率を有する材料を含みうる。例えば、熱ブロック２５６は、金属材料を含みうる。

【0020】

一実施形態において、１つ以上のチャネル２５７が熱ブロック２５６内に埋め込まれうる。チャネル２５６は、システムから熱を除去するために冷媒を熱ブロック２５６中に流すために適しうる。図示のように、単一の入口（ＩＮ）、及び単一の出口（ＯＵＴ）が示されている。しかしながら、熱ブロック２５６が任意の数の入口及び出口を含みうると理解されたい。

【0021】

一実施形態において、冷媒が任意の適切な冷却流体を含みうる。例えば、冷却流体は、液体（例えば、水－グリコール混合物）又は気体（例えば、空気、ヘリウム等）を含みうる。冷却流体は、リザーバ内に貯蔵されうる。リザーバは、断熱部２５０からの抽熱を改善するために積極的に冷却されうる。

【0022】

ここで図２Ｂを参照すると、一実施形態に係る、空気冷却のサーマルソルーションが設けられた断熱部２５０の斜視図が示されている。図示のように、サーマルブロック２５６はまた、断熱部２５０から離れる方向に延在する複数のフィン２５８を含みうる。一実施形態において、フィン２５８が、熱ブロック２５６の表面積を増大させて、対流による熱の除去を助ける。例えば、（矢印で示すように）空気がフィン２５８を通って流れることができ、断熱部２５０の熱消散を増大させることができる。一実施形態において、気流が、ファン等によって生成されうる。他の実施形態において、積極的な冷却がなくてよく、フィン２５８が、熱エネルギーを周囲の空気へと消散させてよい。

【0023】

ここで図２Ｃを参照すると、一実施形態に係る、熱電冷却のサーマルソルーションが設けられた断熱部２５０の斜視図が示されている。このような実施形態では、熱ブロックが、熱電クーラ（ＴＥＣ：ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｏｌｅｒ）２５９といった能動冷却素子と置換されうる。のような実施形態において、ＴＥＣ２５９に印加された電圧が、断熱部２５０からの熱の除去を推進しうる。

【0024】

システムからの熱消散をもたらすことに加えて、実施形態は、二重の機能を有する断熱部を含むこともできる。特に、断熱部は、システムにインピーダンス整合を提供することもできる。導電性トレースの形状を制御することによって、システムのインピーダンス整合が調節されうる。インピーダンス整合を提供するために使用されうる様々な形状のトレース３５１の例が、図３Ａ～図３Ｃに示される。

【0025】

ここで図３Ａを参照すると、一実施形態に係る断熱部３５０の平面図が示される。一実施形態において、断熱部３５０が、基板３５２と、基板３５２上のトレース３５１とを含みうる。トレース３５１は、基板３５２の第１の端面３６１から基板３５２の第２の端面３６２まで延在しうる。基板３５２の端面３６１／３６２まで完全に延在するものとして示されているが、コネクタ（図３Ａに図示せず）を含めることにより、トレース３５１が基板３５２の端面まで完全には延在しないことになりうると理解されたい。

【0026】

一実施形態において、トレース３５１が実質的に均一な幅Ｗを有し、基板３５２を横切って直線的に延在することができる。即ち、トレース３５１は、実質的に矩形の形状を有しうる。他の実施形態において、トラック３５１が、基板３５２を横切る非線形的な経路を有しうる。例えば、トレース３５１は、トレース３５１の長さを増すために蛇行パターンを含みうる。他の実施形態において、トレース３５１は、第１の端面３６１では第１の幅を、第２の端面３６２では第２の幅を有しうる。一実施形態において、トレース３５１の幅Ｗは、実質的に均一であってよく（例えば、第１の幅と第２の幅とが実質的に同じである）、又はトレース３５１の幅は、トレースの長さにわたって実質的に不均一な幅Ｗであってよい（例えば、第１の端面３６１の近傍のトレース３５１の幅は、第２の端面３６２の近傍のトレース３５１の幅とは異なりうる）。一実施形態において、トレース３５１は、矩形の断面を有しうる（すなわち、Ｘ－Ｚ平面における断面が矩形でありうる）。他の実施態様において、トレース３５１は、Ｘ－Ｚ平面において矩形ではない断面を有しうる。例えば、Ｘ－Ｚ平面におけるトレース３５１の断面が台形でありうる。他の実施形態において、トレース３５１は、第１のトレースと、当該第１のトレースの真上の第２のトレースと、を含みうる。第１のトレースと第２のトレースとは、異なる幅を有しうる。例えば、第１のトレースは、第２のトレースの幅より大きい幅を有していよく、又は第１のトレースは、第２のトレースの幅より小さい幅を有してよい。

【0027】

ここで図３Ｂを参照すると、一実施形態に係る、１つ以上のスタブ３６３を含むトレース３５１を有する断熱部３５０の平面図が示されている。一実施形態において、スタブ３６３は、トレース３５１の本体から外に延在する導電性延長部でありうる。幾つかの実施形態において、スタブ３６３は、トレース３５１と一体でありうる。すなわち、トレース３５１とスタブ３６３とが同時に作成されうる。そのような実施形態において、スタブ３６３は、トレース３５１と実質的に同じ材料を含むことができ、（図３Ｂの平面からＺ方向に）トレース３５１の厚さと実質的に等しい厚さを有することができる。他の実施形態において、スタブ３６３は、トレースが形成された後にトレース３５１に取り付けられうる。例えば、断熱部３５０のインピーダンスを調節するために、はんだがトレース３５１の端面に施されうる。そのような実施形態において、スタブ３６３は、トレース３５１とは異なる材料を含むことができ、（Ｚ方向に）トレース３５１とは異なる厚さを有しうる。一実施形態において、１つ以上のスタブ３６３が、オープンスタブでありうる（すなわち、接地面に接続されていない）追加の実施形態において、１つ以上のスタブ３６３が、ショートスタブでありうる（すなわち、スタブ３６３が接地面に短絡されうる）。

【0028】

ここで図３Ｃを参照すると、更なる一実施形態に係る、断熱部３５０の平面図が示されている。一実施形態において、断熱部３５０が、スイッチ３６８によってトレース３５１に選択的に取り付け可能な複数のスタブ３６７を含みうる。一実施形態において、スイッチが閉じられているときには（例えば、スイッチ３６８_Ｃ）、スタブ３６７がトレース３５１に電気的に接続されており、スイッチが開いているときには（例えば、スイッチ３６８_Ｏ）、スタブ３６７はトレース３５１に電気的に接続されていない。一実施形態において、スイッチ３６８が手動で操作されうる。他の実施形態において、スイッチ３６８は、コンピュータシステムによって制御されてよく、処理条件が変わるにつれてインピーダンスを動的に変えるために使用されうる。一実施形態において、スイッチ３６８が機械的なスイッチでありうる。他の実施形態において、スイッチ３６８が固体スイッチでありうる。

【0029】

ここで図４を参照すると、一実施形態に係るモジュール高周波放出源４０４を含む処理システム４００の概略図が示されている。一実施形態において、モジュール高周波放出源４０４が、複数の高周波放出モジュール４０３を含みうる。高周波放出モジュール４０３は、上述した高周波放出モジュール１０３と実質的に同様でありうる。例えば、高周波放出モジュール４０３はそれぞれ、固体電源４０５、断熱部４５０、及びアプリケータ４４２を含みうる。一実施形態において、高周波電磁放射を、固体電源４０５によって生成して、ケーブル４４５及び断熱部４５０上のトレース４５１に沿ってアプリケータのアンテナ４４３に送られうる。一実施形態において、断熱部４５０が、上述したような１つ以上の冷却ソルーションを含みうる。

【0030】

一実施形態において、モジュール高周波放出源４０４は、誘電体窓４７５を介して高周波電磁放射をチャンバ４７８内に注入することができる。高周波電磁放射は、チャンバ４７８内でプラズマ４９０を誘起しうる。プラズマ４９０は、支持体４７６（例えば、静電チャック（ＥＳＣ）等）に載置された基板４７４を処理するために使用されうる。

【0031】

ここで図５を参照すると、一実施形態に係る固体電源５０５の概略図が示されている。一実施形態において、固体電源５０５は、発振モジュール５０６を含む。発振モジュール５０６は、望ましい周波数の高周波電磁放射を生成するために、入力電圧を、電圧制御された発振器５２０に提供する電圧制御回路５１０を含みうる。実施形態は、およそ１Ｖ ＤＣと１０Ｖ ＤＣとの間の入力電圧を含みうる。電圧制御された発振器５２０は発振回路であり、その発振周波数が入力電圧によって制御される。一実施形態によれば、電圧制御回路５１０からの入力電圧によって、電圧制御された発振器５２０が望ましい周波数で発振するようになる。一実施形態において、高周波電磁放射が、およそ０．１ＭＨｚと３０ＭＨｚとの間の周波数を有しうる。一実施形態において、高周波電磁放射が、およそ３０ＭＨｚと３００ＭＨｚとの間の周波数を有しうる。一実施形態において、高周波電磁放射が、およそ３００ＭＨｚと１ＧＨｚとの間の周波数を有しうる。一実施形態において、高周波電磁放射が、およそ１ＧＨｚと３００ＧＨｚとの間の周波数を有しうる。

【0032】

一実施形態によれば、電磁放射が、電圧制御された発振器５２０から増幅モジュール５３０へと送られる。増幅モジュール５３０は、ドライバ／前置増幅器５３４と、主電力増幅器５３６とを含み、ドライバ／前置増幅器５３４と主電力増幅器５３６のそれぞれが、電力供給源５３９に接続されている。一実施形態によれば、増幅モジュール５３０はパルスモードで動作しうる。例えば、増幅モジュール５３０は、１％と９９％との間のデューティサイクルを有しうる。さらに特定の施形態において、増幅モジュール５３０は、およそ１５％と５０％との間のデューティサイクルを有しうる。

【0033】

一実施形態において、電磁放射が、増幅モジュール５３０によって処理された後に、アプリケータ５４２に送られうる。しかしながら、出力インピーダンスの不整合に因り、アプリケータ５５０に送られた電力の一部が反射されうる。これに対応して、幾つかの実施形態は、順方向電力５８３及び反射された電力５８２のレベルが感知され制御回路モジュール５２１にフィードバックされることを可能にする検出モジュール５８１を含む。検出モジュール５８１は、システム内の１つ以上の様々な位置に位置しうると理解されたい。一実施形態において、制御回路モジュール５２１が、順方向電力５８３及び反射された電力５８２を分析し、発振モジュール５０６と通信可能に結合される制御信号５８５のレベル、及び、増幅モジュール５３０と通信可能に結合される制御信号５８６のレベルを決定する。一実施形態において、制御信号５８５が、増幅モジュール５３０に結合される高周波放射を最適化するよう、発振モジュール５０６を調整する。一実施形態において、制御信号５８６が、断熱部５５０を介してアプリケータ５４２に結合される出力電力を最適化するよう、増幅モジュール５３０を調整する。一実施形態において、断熱部５５０内のインピーダンス整合の調整に加えて、発振モジュール５０６及び増幅モジュール５３０のフィードバック制御によって、反射された電力のレベルを、順方向電力のおよそ５％より低くすることが可能となりうる。幾つかの実施形態において、発振モジュール５０６及び増幅モジュール５３０のフィードバック制御によって、反射された電力のレベルを、順方向電力のおよそ２％より低くすることが可能となりうる。

【0034】

したがって、実施形態によって、処理チャンバ５７８内に結合される順方向電力の割合を増し、プラズマに結合される使用可能電力を増大させることが可能となる。さらに、フィードバック制御を使用するインピーダンスのチューニングは、典型的なスロットプレートアンテナにおけるインピーダンスチューニングよりも優れている。スロットプレートアンテナでは、インピーダンスチューニングに、アプリケータ内に形成された２つの誘電体スラグを移動させることが含まれる。このことには、アプリケータ内の２つの別個の構成要素の機械的運動が含まれ、アプリケータの複雑さが増す。さらに、機械的運動は、電圧制御された発振器５２０が提供しうる周波数の変化ほど正確ではないこともある。

【0035】

ここで図６Ａを参照すると、円形基板６７４に合致するパターンにおいて配置されたアプリケータ６４２のアレイ６４０の平面図が示されている。基板６７４の形状にほぼ一致するパターンにおいて複数のアプリケータ６４２を形成することによって、放射場及び／又はプラズマが、基板６７４の表面全体でチューニング可能となる。例えば、アプリケータ６４２のそれぞれは、基板６７４の表面全体にわたってプラズマ密度が均一なプラズマが形成され及び／又は基板６７４の表面全体にわたって均一な放射場が形成されるように、制御されうる。

【0036】

代替的に、基板６７４の表面全体にわたって可変的なプラズマ密度を提供するよう、１つ以上のアプリケータ６４２が個別に制御されうる。このようにして、基板上にもたらされる不均一性が補正されうる。例えば、基板６７４の外周の近傍のアプリケータ６４２は、基板６７４の中心の近傍のアプリケータとは異なる電力密度を有するよう、制御されうる。さらに、高周波放出モジュール５０５を使用することによって、周波数が様々な電磁放射であって、制御された位相関係を有さない電磁放射が可能となり、これにより、定在波及び／又は望ましくない干渉縞の存在が解消されると理解されたい。

【0037】

図６Ａにおいて、アレイ６４０内のアプリケータ６４２は、基板６７４の中心から外側に延在する一連の同心リングにおいて、一緒に収められている。しかしながら、実施形態はかかる構成に限定されず、処理ツールのニーズに従って任意の適切な間隔及び／又はパターンが使用されうる。さらに、実施形態は、任意の対称的な断面を有するアプリケータ６４２を可能にする。したがって、アプリケータのために選ばれる断面形状は、収束効果を高めるよう選択されうる。

【0038】

ここで図６Ｂを参照すると、一実施形態に係る、非円形断面を有するアプリケータ６４２のアレイ６４０の平面図が示されている。図示している実施形態は、六角形の断面を有するアプリケータ６４２を含む。このようなアプリケータを使用することで、収束効果の向上が可能となりうる。ならならば、各アプリケータ６４２の外周が、隣り合うアプリケータ６４２にほぼ完全にフィットしうるからである。従って、各アプリケータ６４２間の間隔が最小化されうるため、プラズマの均一性がなお一層向上しうる。図６Ｂは、側壁表面を共有する隣り合うアプリケータ６４２を示しているが、実施形態は、非円形の対称形状をしたアプリケータであって、隣り合うアプリケータ６４２間に間隔が設けられたアプリケータも含みうると理解されたい。

【0039】

ここで図６Ｃを参照すると、一実施形態に係る、アプリケータ６４２のアレイ６４０の更なる平面図が示されている。図６Ｃのアレイ６４０は、複数のセンサ６９０も含まれていることを除けば、図６Ａに関して上述したアレイ６４０と実質的に同様である。複数のセンサによって、各モジュール高周波源５０５の更なるフィードバック制御を提供するために使用しうるプロセス監視能力が向上する。一実施形態において、センサ６９０が、一種以上の様々なセンサ種６９０を含むことができ、例えば、プラズマ密度センサ、プラズマ放出センサ、放射場密度センサ、放射放出センサ等を含むことができる。センサを基板６７４の表面全体にわたって配置することで、処理チャンバの所与の位置での放射場及び／又はプラズマ特性を監視することが可能になる。

【0040】

一実施形態によれば、全アプリケータ６４２が、別個のセンサ６９０と対にされうる。このような実施形態において、各センサ６９０からの出力は、そのセンサ６９０と対になった対応するアプリケータ６４２にフィードバック制御を提供するために使用されうる。更なる実施形態は、各センサ６９０と複数のアプリケータ６４２とを対にすることを含みうる。例えば、各センサ６９０は、そのセンサ６９０の直近に位置する複数のアプリケータ６４２に、フィードバック制御を提供しうる。さらに別の実施形態において、複数のセンサ６９０からのフィードバックが、ＭＩＭＯ（ｍｕｌｔｉ－ｉｎｐｕｔ ｍｕｌｔｉ－ｏｕｔｐｕｔ）制御システムの一部として使用されうる。このような実施形態において、各アプリケータ６４２は、複数のセンサ６９０からのフィードバックに基づいて調整されうる。例えば、第１のアプリケータ６４２の直近にある第１のセンサ６９０は、当該第１のセンサ６９０より第１のアプリケータ６４２から遠くに位置する第２のセンサ６９０が第１のアプリケータ６４２に及ぼす制御作用力（ｃｏｎｔｒｏｌ ｅｆｆｏｒｔ）よりも大きな制御作用力を、第１のアプリケータ６４２に提供するよう重み付けされうる。

【0041】

ここで図６Ｄを参照すると、一実施形態に係る、マルチゾーン処理ツール６００内に配置されたアプリケータ６４２のアレイ６４０の更なる平面図が示されている。一実施形態において、マルチゾーン処理ツール６００は、任意の数のゾーンを含みうる。例えば、図示している実施形態はゾーン６７５₁～６７５_ｎを含む。各ゾーン６７５は、様々なゾーン６７５を通って回転する基板６７４に、様々な処理工程を実施するよう構成されうる。図示するように、第１のアレイ６４０_２がゾーン６７５_２内に配置され、第２のアレイ６４０_ｎがゾーン６７５_ｎ内に配置されている。しかしながら、実施形態はデバイスのニーズに従って、１つ以上の様々なゾーン６７５内にアプリケータ６４２のアレイ６４０が設けられたマルチゾーン処理ツール６００を含みうる。実施形態によってもたらされる、プラズマ及び／又は放射場の空間的にチューニング可能な密度によって、回転する基板６７４が様々なゾーン６７５を通過する間基板６７４の不均一な径方向速度を調節することが可能となる。

【0042】

ここで図７を参照すると、処理ツールの例示的なコンピュータシステム７６０を示すブロック図が、一実施形態に従って示されている。一実施形態において、コンピュータシステム７６０が処理ツールに接続されており、処理ツール内での処理を制御する。コンピュータシステム７６０は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ：Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、イントラネット、エクストラネット、又はインターネットにおいて、他のマシンに接続され（例えばネットワーク化され）うる。コンピュータシステム７６０は、クライアント－サーバネットワーク環境においてはサーバ若しくはクライアントマシンとして、又は、ピアツーピア（又は分散）ネットワーク環境においてはピアマシンとして動作しうる。コンピュータシステム７６０は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ：ｐｅｒｓｏｎａｌ ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、タブレットＰＣ、セットトップボックス（ＳＴＢ：ｓｅｔ－ｔｏｐ ｂｏｘ）、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、携帯電話、ウェブアプライアンス、サーバ、ネットワークルータ、スイッチ若しくはブリッジ、又は、そのマシンによって行われる動作を特定する（連続した又は別様の）命令のセットを実行可能な任意のマシンでありうる。さらに、コンピュータシステム７６０として単一のマシンのみを示しているが、「マシン（ｍａｃｈｉｎｅ）」という用語は、本明細書に記載の方法のうちの任意の１つ以上を実施するために、命令のセット（又は複数のセット）を個々に、又は連携的に実行するマシン（例えば、コンピュータ）の任意の集合体を含むとも解釈される。

【0043】

コンピュータシステム７６０は、命令が格納された非一過性のマシン可読媒体を有するコンピュータプログラム製品、又はソフトウェア７２２を含んでよく、これらの命令は、実施形態に係る処理を実施するコンピュータシステム７６０（又は、他の電子機器）をプログラムするために使用されうる。マシン可読な媒体は、マシン（例えばコンピュータ）によって読み出し可能な形態により情報を格納又は伝送するための任意のしくみを含む。例えば、マシン可読（例えばコンピュータ可読）な媒体は、マシン（例えばコンピュータ）可読な記憶媒体（例えば、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ：ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ：ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイス等）、マシン（例えばコンピュータ）可読な伝送媒体（電気的形態、光学的形態、音響的形態、又はその他の形態による伝播信号（例えば赤外線信号、デジタル信号等））等を含む。

【0044】

一実施形態において、コンピュータシステム７６０は、バス７３０を介して互いに通信し合う、システムプロセッサ７０２、メインメモリ７０４（例えば、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、シンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ：ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ＤＲＡＭ）又はランバスＤＲＡＭ（ＲＤＲＡＭ：Ｒａｍｂｕｓ ＤＲＡＭ）といったダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ：ｄｙｎａｍｉｃ ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ））、スタティックメモリ７０６（例えば、フラッシュメモリ、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ：ｓｔａｔｉｃ ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）など）、及び二次メモリ７１８（例えば、データ記憶装置）を含む。

【0045】

システムプロセッサ７０２は、マイクロシステムプロセッサ、中央処理装置といった１つ以上の汎用処理装置のことである。より詳細には、システムプロセッサは、複合命令セット演算（ＣＩＳＣ：ｃｏｍｐｌｅｘ ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｓｅｔ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ）マイクロシステムプロセッサ、縮小命令セット演算（ＲＩＳＣ：ｒｅｄｕｃｅｄ ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｓｅｔ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ）マイクロシステムプロセッサ、超長命令語（ＶＬＩＷ：ｖｅｒｙ ｌｏｎｇ ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｗｏｒｄ）マイクロシステムプロセッサ、他の命令セットを実行するシステムプロセッサ、又は、命令セットの組み合わせを実行するシステムプロセッサでありうる。システムプロセッサ７０２は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）、デジタル信号システムプロセッサ（ＤＳＰ：ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ネットワークシステムプロセッサ等といった、１つ以上の特殊用途処理装置でもありうる。システムプロセッサ７０２は、本明細書に記載の工程を実行するための処理ロジック７２６を実行するよう構成される。

【0046】

コンピュータシステム７６０は、他の装置又はマシンと通信するためのシステムネットワークインタフェースデバイス７０８をさらに含みうる。コンピュータシステム７６０は、映像プレイユニット７１０（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ）、発光ダイオードディスプレイ（ＬＥＤ：ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）、又は陰極線管（ＣＲＴ：ｃａｔｈｏｄｅ ｒａｙ ｔｕｂｅ））、英数字入力装置７１２（例えば、キーボード）、カーソル制御装置７１４（マウスなど）、及び信号生成装置７１６（例えば、スピーカ）も含みうる。

【0047】

二次メモリ７１８は、本明細書に記載の方法又は機能の任意の１つ以上を具現化する１つ以上の命令セット（例えば、ソフトウェア７２２）が格納されたマシンアクセス可能な記憶媒体７３１（又は、より具体的には、コンピュータ可読記憶媒体）を含みうる。このソフトウェア７２２は、コンピュータシステム７６０によって実行されている間、完全に又は少なくとも部分的に、メインメモリ７０４及び／又はシステムプロセッサ７０２の中にも常駐していてよく、メインメモリ７０４及びシステムプロセッサ７０２は、マシン可読な記憶媒体も構成しうる。ソフトウェア７２２はさらに、システムネットワークインタフェースデバイス７０８を介してネットワーク７２０上で送信又は受信されうる。一実施形態において、ネットワークインタフェースデバイス７０８は、ＲＦ結合、光結合、音響結合、又は誘導結合を用いて動作しうる。

【0048】

例示的な一実施形態において、マシンアクセス可能な記憶媒体７３１を単一の媒体として示しているが、「マシン可読な記憶媒体（ｍａｃｈｉｎｅ－ｒｅａｄａｂｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ）」という用語は、１つ以上の命令セットが格納された単一の媒体又は複数の媒体（例えば、集中データベース若しくは分散データベース、及び／又は、関連するキャッシュ及びサーバ）を含むものと解釈すべきである。「マシン可読な記憶媒体」という用語はまた、マシンによって実施される命令のセットを格納又は符号化することが可能であり、かつ、方法のうちの任意の１つ以上をマシンに実施させる任意の媒体を含むとも解釈すべきである。従って、「マシン可読な記憶媒体」という用語は、固体メモリ、光媒体、及び磁気媒体を含むがこれらに限定されないと解釈すべきである。

【0049】

前述の明細書において、特定の例示的な実施形態について記載してきた。以下の特許請求の範囲を逸脱することなく、例示の実施形態に様々な変更を加えられることが明らかとなろう。従って、本明細書及び図面を限定的と捉えるのではなく、例として見なすべきである。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図7】