CN103766003A

CN103766003A - 用于产生均匀等离子体的具有分段束收集器的电子束等离子体源

Info

Publication number: CN103766003A
Application number: CN201280041425.6A
Authority: CN
Inventors: L·多尔夫; S·拉乌夫; K·S·柯林斯; N·米斯拉; J·D·卡达希; G·勒雷; K·拉马斯瓦米
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2011-10-20
Filing date: 2012-10-15
Publication date: 2014-04-30
Also published as: KR101970618B1; US20130098882A1; US8951384B2; TW201322303A; WO2013059126A1; KR20140078749A

Abstract

一种在工作件处理腔室中通过电子束产生等离子体的等离子体反应器，该等离子体反应器具有电子束源及分段束收集器，该分段束收集器是剖面式的以促进电子束产生的等离子体中的均匀性。

Description

用于产生均匀等离子体的具有分段束收集器的电子束等离子体源

技术领域

本发明一般涉及用于产生均匀等离子体的具有分段束收集器的电子束等离子体源。

背景技术

用于处理工作件的等离子体反应器可使用电子束作为等离子体源。此等离子体反应器可展现归因于电子束内的电子密度及/或动能的不均匀分布的处理结果的不均匀分布（例如，横跨工作件表面的蚀刻速率的分布）。此不均匀性可在与束播方向垂直的方向上分布。

发明内容

用于处理工作件的等离子体反应器包括工作件处理腔室，该工作件处理腔室具有处理腔室外壳，该处理腔室外壳包括顶板和侧壁及在该侧壁中的电子束开口。在处理腔室中的工作件支撑基座具有工作件支撑表面，该工作件支撑表面面向顶板并界定在工作件支撑表面与顶板之间的工作件处理区域。电子束开口面向工作件处理区域。进一步提供电子束源腔室，该电子束源腔室包括通向工作件处理腔室的外壳，以及腔室中在与电子束开口相对的腔室的侧上的束收集器。电子束开口及束收集器界定在该电子束开口及该束收集器之间沿第一轴的电子束路径。束收集器包括金属收集器阵列，该等金属收集器彼此绝缘并沿与第一轴垂直的第二轴分布。金属收集器阵列在结构上或电学上是剖面式的以对沿第二轴的等离子体密度剖面具有所要的效果。

在一个电学上剖面式的实施例中，束收集器进一步包括连接至金属收集器阵列的个别金属收集器的个别地受控制的负电压的源，以及用于根据所要的剖面设置个别地受控制的电压的控制器。在另一电学上剖面式的实施例中，束收集器进一步包括连接在金属收集器阵列的个别金属收集器与接地之间个别地受控制的可变电阻器的集合，以及用于根据所要的剖面设置个别地受控制的可变电阻器的电阻的控制器。

在结构上剖面式的实施例中，根据所要的剖面，分段束收集器具有金属收集器沿第二轴的密度的分布。在一个结构上剖面式的实施例中，根据所要的剖面，金属收集器阵列包括沿第二轴定位的不同区域的收集器。在另一结构上剖面式的实施例中，根据所要的剖面，金属收集器阵列由各别空间彼此间隔开，其中各别空间具有不同尺寸且沿第二轴定位。在此实施例的一个版本中，金属收集器可具有均匀的尺寸或面积。在另一版本中，金属收集器阵列包括不同尺寸的收集器。在又一进一步实施例中，根据所要的剖面，金属收集器的尺寸及这些金属收集器之间的间隔两者沿第二轴是不均匀分布的。在又一实施例中，束收集器分段成具有不同的次级电子发射系数的区域，这些区域沿第二轴是剖面式的。

附图说明

为了可以详细理解获得本发明的示范性实施例的方式，可通过参照图示于附图中的实施例给出简要概述于上的本发明的更明确描述。应理解本文不论述某些熟知工艺以免模糊本发明。

图1A是等离子体反应器的侧视图，该等离子体反应器具有作为等离子体源的电子束并具有电学上或结构上是剖面式的束收集器。

图1B是图1A的一部分的放大视图。

图1C是图1A的等离子体反应器的俯视图。

图2A是根据第一实施例的电学上是剖面式的束收集器的正视图。

图2B是根据第二实施例的电学上是剖面式的束收集器的正视图。

图2C是根据第一实施例的结构上是剖面式的束收集器的正视图。

图2D是根据第二实施例的结构上是剖面式的束收集器的正视图。

图2E及2F描绘结构上剖面式的束收集器，该束收集器使用具有不同的收集器至收集器间隔的尺寸均匀的金属收集器。

图2G及2H描绘结构上剖面式的束收集器，该束收集器使用具有不同的收集器至收集器间隔的不同尺寸的金属收集器。

图3A、3B及3C是表征中心密集的剖面式束收集器与边缘密集的电子束的相互作用的图。

图4A、4B及4C是表征边缘密集的剖面式束收集器与中心密集的电子束的相互作用的图。

为了促进理解，在可能的地方已使用相同的附图标记指示诸图所共有的相同元件。考虑一个实施例的元件及特征结构可有利地并入其他实施例而无需进一步赘述。然而应注意的是，附图仅图示本发明的示范性实施例并因此不应视为限制本发明的范畴，因为本发明可许可其他等效实施例。

具体实施方式

引言：

在具有接地的导电壁的处理腔室中，由电子束产生的等离子体处于等离子体电位Vpo处，仅高于接地电位数伏特。此情况是由于极低的电子温度Te（约为0.5eV至1eV），以及在腔室壁处的鞘中引起的小电压降。此鞘排斥一些电子以平衡电子及离子等离子体电流并维持腔室中的电荷中性。因此，若（金属）束收集器连接至接地，则从源注入的高能束电子（Eb，约为2keV）不被束收集器表面处的低电压鞘排斥并在该束收集器表面处被全部收集，因此将腔室中恒定快速电子密度维持处于稳态下。尽管如此，若束收集器的区段维持在相对接地的负电位处，则鞘中的电压由此电位决定且可足以排斥一些束电子。受排斥的高能束电子的部分是电位的绝对值（在由束电子的动能决定的阈值之上）的递增函数。受排斥的快速电子随后可在电子束源中的负偏压网格与负偏压束收集器区段之间来回弹跳，造成该等快速电子的截留，类似于“磁镜”机器中的截留。在稳态下，此举导致快速电子密度的增大，且由此导致等离子体离子化及等离子体密度的增大。具有提高的离子化的腔室区域位于交叉维持在相对接地的负电位处的区段的磁场线上。将束收集器分裂成具有个别地受控制的电位的多个区段可因此允许对横跨整个束宽度的等离子体均匀性的控制。串联放置（具有小分流电阻器上可忽略的电压降）小分流电阻器及量测通过区段的电流可提供关于受排斥的束电子的部分的空间分布的反馈。此信息可用于自动化控制电位的工艺。

可使用直流偏压电源直接控制或通过经由电阻器将一些区段连接至接地间接地控制束收集器区段的电位。横跨电阻器的电压降（该电压降是通过区段/电阻器的电流与电阻器值的乘积）决定区段相对接地的负电位，并由此决定邻近于区段的鞘中的电压降。受排斥的束电子的部分（且由此增强离子化）是外部电阻器的值（在阈值之上）的递增函数。

应注意，横跨磁场的扩散（此扩散随腔室中性填充压力而增加）引起整个束宽度上受排斥的束电子的扩张，因此平顺化电剖面造型的效果。扩散亦促进通过接地的区段及腔室壁截获的（弹跳）快速电子的收集。此情况平衡快速电子的注入及收集的电流总计，维持腔室中恒定的快速电子密度。因此，在稳态下，导引束电子流朝向接地的表面，而快速电子密度（且因此离子化）在具有维持在相对接地的大负电位处的区段的区域中增大。

亦注意，维持一些束收集器区段处于相对接地的大负电位造成等离子体电子与至此等区段的离子电流之间的不平衡，因为几乎所有低能等离子体电子都受鞘电压降的排斥。因此，为了维持腔室中的电荷中性及等离子体电子密度（在稳态下），可期望腔室中的等离子体电位降低到低于Vpo。因此，至腔室壁及接地的束收集器区段的等离子体电子电流增大并超过至此等表面的离子电流，以使至腔室中所有表面的整体等离子体电流为零。应注意，预期等离子体电位中的此降低是小的，因为接地的表面的总面积远大于经由外部电阻器接地或使用电源负偏压的束收集器区段的面积。

控制横向等离子体均匀性的另一方法是“被动的”分段束收集器，其中一些区段由介电材料（亦即，介电插入物或间隔物）组成以再现无限大外部电阻器的情形。至此类绝缘（浮动）表面的总电流为零，所以假定所有低能等离子体电子被鞘电压降排斥，则至壁的束电子电流I_bw必须等于离子电流I_iw。可从此情况容易地获得束电子的受排斥的部分I_bw/I_b=(1-I_i/I_b)。在此方法中，介电插入物分布在束收集器中的空间频率控制横跨束宽度的受排斥的电子部分（且由此离子化及等离子体密度）剖面。在具有介电插入物（绝缘体）的大空间密度的区域中提高离子化。此事实可用于补偿束电子的密度及/或动能横跨电子束宽度的分布中的不均匀性。

显然此“介电插入物”方法仅在等离子体横跨磁场（该磁场平行于束平面并用于围束束电子）的扩散显著时是有效的；否则，插入物的效果可被逆转。此逆转效果是以下情况：离子化在具有介电插入物的大空间密度的区域中不被提高，而是被相对降低。事实上，在等离子体形成之前束电子最初进入腔室时，该等束电子给介电质的表面充电，以使所有电子受到排斥且至该介电质的表面的电流为零。束电流因此转向导电区段，形成相应的等离子体生成图案。除非扩散是显著的，等离子体将不会扩张并填充介电质区段前的体积以屏蔽转向的场，且将出现上文所提及的逆转效果。

上述的信息不考虑来自束收集器的次级电子发射(SEE)。次级电子发射可由高能量初级束电子引起并强烈依赖于束收集器材料。现在我们考虑较强的次级电子发射的情况，其中由壁发射的次级电子通量表示入射（初级）高能束电子通量的大部分（高达或大于1）。应注意，束收集器仍吸收束电子的所有动能。一般而言，观察以下三个次级电子群组：(a)具有等于或接近最初的束能量的能量的弹性散射(ES)电子，该等电子的部分预计为数个至若干百分比，(b)具有约50eV能量的真正次级(TS)，该等次级的部分最大为50-60%，以及(c)具有同等地散布在ES与TS之间的能量的再扩散(RD)电子，该等电子的部分可为30-40%[数据基于M.A.Furman及M.T.F.Pivi所著，“Simulation Of Secondary Electron Emission Based On APhenomenological Probabilistic Model”,Report LBNL-52807/SLAC-PUB-9912,2003年6月2日,Lawrence Berkeley国家实验室]。上述数据指出存在具充足能量能引起与束电子的离子化相当的离子化的次级电子的显著部分。因此，可通过用由具不同次级电子发射系数的材料组成的区段组成束收集器来控制横跨电子束宽度的离子化剖面。在具有具大SEE系数的束收集器分段的区域中提高快速电子密度及离子化。具不同的次级电子发射系数（产率）的金属及合金的实例包括：铝(Al)、钛(Ti)、铜(Cu)、铁(Fe)、不锈钢(SS)。沉积薄金属或合金膜（诸如TiZr、TiZrV、Cu、AgTi）于另一金属的表面上，或使块状金属物件经受表面处理（诸如热烘焙）亦强烈地影响次级电子发射产率。在稳态下，在具高SEE系数的区段前面的次级电子扩散横跨磁场并在具小SEE系数的区段处及在腔室壁处收集该等次级电子，如上文在第6页第11至18行中所论述，因此平衡注入及收集的高能电子电流并保持该等电子在腔室中的密度。应注意，SEE（或对电子束电流的任何其他效果）的存在预计不会显著改变在具高SEE的束收集器区段前面或在腔室的其余部分中的等离子体电位（相当于Vp0），因为电子束密度小于等离子体密度约4个数量级。因此，若所有的束收集器区段是接地的，则在腔室中的所有表面处本地地平衡电子等离子体电流及离子等离子体电流。

前文指出具提高的离子化的区域的分布与排斥束电子（或发射次级电子）的区段的分布可为空间地同相或异相（或在两者之间的任何程度）。决定使用本文介绍的分段束收集器方法的结果的因素包括（但不限于）：(a)横跨磁场的扩散系数，(b)排斥入射束电子的区段的相对部分，(c)束收集器区段的材料。普通技术人员可使用经验方法（如晶圆蚀刻速率量测）容易地决定特定束收集器剖面（电的或结构的）对等离子体均匀性的效果，且因此利用本文描述的分段束收集器方法来补偿电子束不均匀性。

示范性实施例：

参照图1A至图1C，等离子体反应器具有作为等离子体源的电子束。反应器包括由圆柱形侧壁102、底板104及顶板106包封的处理腔室100。工作件支撑基座108支撑工作件110（诸如半导体晶圆），基座108在轴向的（例如，垂直的）方向上为可移动的。气体分配板112与顶板106整合或安装在顶板106上，并接收来自处理气体供应114的处理气体。真空泵116经由底板104抽空腔室。处理区域118界定在工作件110及气体分配板112之间。在处理区域118内，离子化处理气体以产生用于处理工作件110的等离子体。

通过来自电子束源120的电子束在处理区域118中产生等离子体。电子束源120包括等离子体产生腔室122，该等离子体产生腔室122在处理腔室100外部并具有导电外壳124。导电外壳124具有气体入口或颈部125。电子束源气体供应127耦接至气体入口125。导电外壳124具有开口124a，该开口124a经由处理腔室100的侧壁102中的开口102a面向处理区域118。

电子束源120包括开口124a及等离子体产生腔室122之间的析取网格126，以及析取网格126及处理区域118之间的加速网格128，此情况最佳可见于图1B的放大视图中。例如，析取网格126及加速网格128可形成为独立的导电网。析取网格126及加速网格128分别安装有绝缘体130、132，以使该析取网格126及该加速网格128彼此电绝缘并与导电外壳124电绝缘。尽管如此，加速网格128与腔室100的侧壁102电接触。开口124a及102a与析取网格126及加速网格128大体是互相一致的，并界定电子束进入处理区域118的薄宽流道。流道的宽度约为工作件110的直径（例如，100mm至400mm），而流道的高度小于约两吋。

电子束源120进一步包括邻近腔室100的相对侧的一对电磁体134-1及134-2，电磁体134-1环绕电子束源120。两个电磁体134-1及134-2产生与电子束路径平行的磁场。电子束流经工作件110上方的处理区域118，并在处理区域118的相对侧上被束收集器136吸收。束收集器136是具有适于捕获宽薄电子束的形状的导电体。

为了改良处理区域118内沿与电子束传播方向（Y轴）垂直的轴（X轴）的等离子体均匀性，束收集器136是电学上或者结构上剖面式的，如将在下文所描述。

等离子体直流放电电压供应140的负端子耦接至导电外壳124，且电压供应140的正端子耦接至析取网格126。转而，电子束加速电压供应142的负端子连接至析取网格126，且电压供应142的正端子连接至处理腔室100的接地的侧壁102。线圈电流供应146耦接至电磁体134-1及134-2。在电子束源120的腔室122内通过来自电压供应140的功率产生的直流气体放电生成等离子体，以产生遍及整个腔室122的等离子体。此直流气体放电是电子束源120的主要等离子体源。自腔室122中的等离子体经由析取网格126及加速网格128析取电子以产生流入处理腔室100中的电子束。加速电子至与由加速电压供应142提供的电压相等的能量。

横跨束的宽度（沿图1C的X轴）的电子密度的分布易于展现不均匀性。例如，此类不均匀性可出现在电子束源腔室122内。此等不均匀性影响处理区域118中的等离子体离子密度分布并可导致处理腔室100中工作件的不均匀处理。为了抵消此类不均匀性，束收集器136沿与X轴平行的方向是剖面式的，以产生沿X轴具有所要的剖面的快速电子的密度分布，该等快速电子包括自束收集器136反射的电子。此情况产生处理区域118中等离子体离子密度的所要的X轴分布。在图2A中图示的第一实施例中，通过将电压的剖面式集合应用至束收集器136的个别导电元件来实现束收集器136的剖面造型。根据应用至束收集器136的个别导电元件的电压集合的分布，处理区域118中产生的高能（快速）电子密度分布是沿X轴剖面式的，如下文将详细地阐明。

参照图2A，束收集器136具有主要表面，该主要表面面向处理区域118并处于电子束的路径中。束收集器136具有沿与X轴平行（亦即，与电子束传播方向或Y轴垂直）的方向延伸的宽度W。束收集器136由个别绝缘金属收集器160阵列组成，该个别绝缘金属收集器160阵列与束收集器136的主面共平面并沿束收集器136的宽度W分布。由介电材料形成的绝缘间隔物162布置在相邻的金属收集器160之间。每一金属收集器160具有电压端子164，以使不同的负电压可同时应用于不同的金属收集器160。束收集器电压供应166提供个别地经选择的电压V₁、V₂、V₃...V_n至端子164，其中n是整数且为束收集器136中金属收集器160的数目。控制器168控制由束收集器电压供应166供给的个别电压V₁、V₂、V₃...V_n。

金属收集器160阵列的电压V₁、V₂、V₃...V_n可为沿X轴不均匀分布的或“剖面式的”，以影响横跨束收集器136（沿X轴）的宽度的高能或“快速”电子（包括自束收集器136反射的电子）的密度分布。电压V₁、V₂、V₃...V_n的剖面或分布经选择以抵消沿X轴的此密度分布的不均匀性。可自工作件的习知量测或先前在腔室100中处理的晶圆来决定此不均匀性。在一个实施例中，此量测可为横跨工作件表面的蚀刻深度分布的量测。举例而言，若沿X轴的高能电子分布是中心密集的（亦即，中心高及边缘低），则同时应用于金属收集器160的个别电压可为剖面式的以最佳抵消此不均匀性。在一个实施例中，例如，金属收集器160上的电压是剖面式的，以使在右边缘及左边缘金属收集器160R及160L处最大（按量值）且在中心金属收集器160C处最小（达到零），此是边缘高的剖面。在相反的实例中，电子束可为已知具有电子密度的边缘高及中心低的分布。在此后者实例中，通过选择同时应用至金属收集器160的电压的中心高的剖面来补偿不均匀性。

图2B描绘使用个别地受控制的可变电阻器170在个别金属收集器160上的电压的电剖面造型，这些个别地受控制的可变电阻器170连接在各别端子164与公共电压电位（诸如接地电压电位）之间。通过受控制器168调控的可变电阻控制器167的各别输出R₁、R₂、R₂…R_n个别地控制不同的可变电阻器170的电阻。通过展现沿X轴的可变电阻的分布剖面，以与图2A的实施例的方式类似的方式，获得束收集器136的个别金属收集器160上的电压的所要的剖面以调整快速电子密度的X轴分布。

通过调整图2A的实施例中的个别电压V₁、V₂、V₃...V_n或通过调整图2B的实施例中的个别电阻R₁、R₂、R₂…R_n可动态地调整图2A及图2B的实施例中的束收集器136的剖面造型。此调整改变沿由束收集器136呈现的电压的X轴的剖面。其他实施例不一定涉及动态调整。具体而言，根据固定或永久性结构，束收集器136可为结构上剖面式的。举例而言，通过提供不同尺寸（面积）阵列的金属收集器160并根据尺寸（面积）沿X轴分布金属收集器160，束收集器136可为剖面式的。或者（或另外）通过提供不同尺寸（面积）阵列的绝缘间隔物162并根据尺寸（面积）沿X轴分布绝缘间隔物162，束收集器136可为剖面式的。此情况可称为沿金属收集器160或绝缘间隔物162的横轴的面积分布的剖面造型。

在图2C中，金属收集器160经分布以使最大面积的收集器160最接近中心，而最小面积的收集器160在边缘处，最大收集器160C在中心处且最小收集器160R及160L分别在右边缘及左边缘处。在所图示的实施方式中，所有金属收集器160连接至相同的电压，诸如接地电压。

图2D描绘图2C的结构上剖面式的束收集器的修改，其中不同尺寸的金属收集器160的分布与图2C的分布相反，以使最大面积的收集器160最接近束收集器136的右端及左端，而最小面积的收集器160最接近束收集器136的中心。

在图2C及图2D的结构上剖面式的束收集器中，金属收集器160被描述为具有不同的尺寸，其中沿X轴的收集器尺度分布是根据所要的剖面造型，如上文所描述。在其他实施例中，金属收集器160可具有相同尺寸，且通过改变绝缘间隔物162的尺寸来获得所要的剖面造型。举例而言，在图2E中，结构上剖面式的束收集器136具有由不同尺寸的介电间隔物162隔开的均匀尺寸的金属收集器160，其中间隔物尺寸（沿X轴）从中心到边缘增加。以类似方式，在图2F中，结构上剖面式的束收集器136具有由不同尺寸的介电间隔物162隔开的均匀尺寸的金属收集器160，其中间隔物尺寸（沿X轴）从中心到边缘减少。

在进一步实施例中，金属收集器160及这些金属收集器160之间的间隔物162两者的尺寸可经改变以实现所要的剖面。举例而言，在图2G的结构上剖面式的束收集器136中，金属收集器160的尺寸自中心至边缘减少，而介电间隔物162的尺寸自中心至边缘增大。在图2H的结构上剖面式的束收集器136中，金属收集器160的尺寸自中心至边缘增大，而介电间隔物162的尺寸自中心至边缘减少。

图3A图解地描绘具有绝缘间隔物162的中心密集的剖面或金属收集器160的边缘密集的剖面的束收集器136的效果。在图3A的实例中，电子束源120提供边缘密集的电子束，且净效应是处理区域118中的等离子体密度分布更均匀。图3B是描绘沿电压集合V₁、V₂、V₃...V_n的X轴的所要的剖面的一个实例的图，电压集合V₁、V₂、V₃...V_n应用于图2A的电学上剖面式束收集器136的收集器160的集合。图3B的图描绘电压的量值的剖面，但是应理解这些电压是负的。图3C是描绘沿可变电阻集合R₁、R₂、R₂…R_n的X轴的所要的剖面的一个实例的图，可变电阻集合R₁、R₂、R₂…R_n连接至图2B的电学上剖面式束收集器136的收集器160的集合。

图4A图解地描绘具有绝缘间隔物162的边缘密集分布或金属收集器160的中心密集分布的束收集器136的效果。在图4A的实例中，电子束源120提供中心密集的电子束，且净效应处理区域118中的等离子体密度分布更均匀。图4B是描绘沿电压集合V₁、V₂、V₃...V_n的X轴的所要的剖面的一个实例的图，电压集合V₁、V₂、V₃...V_n应用于图2A的电学上剖面式束收集器136的收集器160的集合。图4B的图描绘电压的量值的剖面，但是应理解这些电压是负的。图4C是描绘沿可变电阻集合R₁、R₂、R₂…R_n的X轴的所要的剖面的一个实例的图，可变电阻集合R₁、R₂、R₂…R_n连接至图2B的电学上剖面式束收集器136的收集器160的集合。

在图2C及图2D的实施例中，沿X轴的不同尺寸的金属收集器的分布产生沿X轴的绝缘间隔物162的密度的相应分布（及金属收集器160的相反的分布）。此密度可量化为沿X轴的每一位置处呈现的绝缘间隔物162（或金属收集器160）的平均面积。举例而言，在图2C的实施例中的不同尺寸的金属收集器160的中心密集分布具有靠近绝缘间隔物162的边缘的绝缘间隔物162的（或相当于靠近绝缘间隔物162的中心的金属收集器160的）较大的平均面积。此情况是因为最大面积金属收集器160位于最接近中心处（例如，具有最大面积的中心金属收集器160）。在不同的实例中，在图2D的实施例中的不同尺寸的金属收集器160的边缘密集分布具有靠近金属收集器160的边缘且在金属收集器160的中心处最小的金属收集器160的较大的平均面积，或靠近绝缘间隔物162的中心的绝缘间隔物162的较大的平均面积。在此情况下，可以说，图2D的金属收集器160具有对应于边缘密集的剖面的密度分布，而绝缘间隔物162具有中心密集分布。

以类似的方式，在具有不同尺寸的介电间隔物162的图2E及图2F的实施例中，沿X轴在不同位置处的介电间隔物162的间隔根据所要的剖面而分布。举例而言，在图2E中，均匀尺寸的金属收集器160的分布是中心密集的，因为最小尺寸的间隔物162位于中心处。类似地，在图2F中，均匀尺寸的金属收集器的分布是边缘密集的，因为最小尺寸之间隔物162位于边缘处。

根据进一步实施例，分段束收集器136可通过形成具有不同次级电子发射系数的不同材料的束收集器136的不同分段而具备所要的剖面。举例而言，不同的收集器160由具不同次级电子发射系数的材料形成。在此实施例中，可不一定使不同的收集器160彼此绝缘，以使在一个实施中不存在绝缘间隔物，每一收集器160接触该收集器160相邻的收集器160。在另一实施中，存在绝缘间隔物162，如在上文所论述的实施例中所描绘。举例而言，图2A至图2H的实施例的至少一些收集器160具有不同的次级电子发射系数。沿X轴的不同收集器160的次级电子发射系数的分布可具有最佳适于抵消腔室100中的等离子体分布中已知不均匀性（例如，可归因于由电子束源122产生的不均匀的电子电流分布或剖面）的特定剖面。举例而言，次级电子发射系数分布可为中心高的，以促进靠近X轴的中心的等离子体密度来修正已知中心低的等离子体分布不均匀性。或者，次级电子发射系数分布可为边缘高的，以促进靠近X轴的任一末端的等离子体密度来修正已知中心高的等离子体分布不均匀性。各别收集器160的各别次级电子发射系数的此剖面可代替或另外为上文所描述的实施例的分段束收集器136的空间的及/或电的剖面造型。具有不同的次级电子发射系数的不同的介电材料的实例包括：铝(Al)、钛(Ti)、铜(Cu)、铁(Fe)、不锈钢(SS)。沉积薄金属或合金膜（诸如TiZr、TiZrV、Cu、AgTi）于另一金属的表面上，或使块状金属物件经受表面处理（诸如热烘焙）亦强烈地影响次级电子发射产率。

尽管电子束源120中的主要等离子体源是由电压供应140产生的直流气体放电，但可替代地使用任一其他适合的等离子体源作为主要等离子体源。举例而言，电子束源120的主要等离子体源可为环形射频等离子体源、电容耦接的射频等离子体源或感应耦接的射频等离子体源。

虽然上文关于本发明的实施例，但在不偏离本发明的基本范畴的情况下可设计出本发明的其他及进一步实施例，由以下权利要求书决定本发明的范畴。

Claims

1.一种用于处理工作件的等离子体反应器，所述等离子体反应器包含：

工作件处理腔室，所述工作件处理腔室具有处理腔室外壳及在所述处理腔室中的工作件支撑基座，所述处理腔室外壳包含顶板和侧壁及在所述侧壁中的电子束开口，所述工作件支撑基座具有工作件支撑表面，所述工作件支撑表面面向所述顶板并界定所述工作件支撑表面及所述顶板之间的工作件处理区域，所述电子束开口面向所述工作件处理区域；

电子束源腔室，所述电子束源腔室包含通向所述工作件处理腔室的所述电子束开口的电子束源腔室外壳；及

束收集器，所述束收集器在所述腔室中与所述电子束开口相对的所述腔室的一侧上，所述电子束开口及所述束收集器界定在所述电子束开口及所述束收集器之间沿第一轴的电子束路径，所述束收集器包含金属收集器阵列及绝缘间隔物阵列，所述金属收集器阵列及所述绝缘间隔物阵列沿与所述第一轴垂直的第二轴分布，所述金属收集器通过各个所述绝缘间隔物彼此隔开。

2.如权利要求1所述的等离子体反应器，所述等离子体反应器进一步包含连接至所述金属收集器阵列的个别金属收集器的个别地受控制的电压的源，以及用于设定所述个别地受控制的电压的控制器。

3.如权利要求1所述的等离子体反应器，所述等离子体反应器进一步包含连接在所述金属收集器阵列的个别金属收集器与公共电压源之间的个别地受控制的可变电阻器的集合，以及用于设定所述个别地受控制的可变电阻器的电阻的控制器。

4.如权利要求1所述的等离子体反应器，其特征在于，所述金属收集器阵列具有沿所述第二轴的所述金属收集器的面积的分布。

5.如权利要求1所述的等离子体反应器，其特征在于，所述绝缘间隔物阵列具有沿所述第二轴的所述金属收集器的面积的分布。

6.如权利要求1所述的等离子体反应器，其特征在于，所述金属收集器的各别金属收集器具有不同尺寸并根据每一各别金属收集器的尺寸相对于所述第二轴被定位。

7.如权利要求1所述的等离子体反应器，其特征在于，所述绝缘间隔物的各别金属收集器具有不同尺寸并根据每一各别绝缘间隔物的该尺寸相对于所述第二轴被定位。

8.如权利要求6所述的等离子体反应器，其特征在于，所述金属收集器阵列沿与所述金属收集器的各别面积一致的所述第二轴分布，且所述绝缘间隔物阵列沿与所述绝缘间隔物的各别面积一致的所述第二轴分布。

9.一种用于处理工作件的等离子体反应器，所述等离子体反应器包含：

电子束源腔室，所述电子束源腔室包含通向所述工作件处理腔室的所述电子束开口的电子束源腔室外壳；

束收集器，所述束收集器在所述腔室中与所述电子束开口相对的所述腔室的一侧上，所述电子束开口及所述束收集器界定所述电子束开口及所述束收集器之间沿第一轴的电子束路径，所述束收集器包含金属收集器的阵列，所述金属收集器彼此绝缘并沿与所述第一轴垂直的第二轴分布；及

个别地受控制的电压的源，所述个别地受控制的电压连接至所述金属收集器阵列的个别金属收集器，以及控制器，所述控制器用于根据所述所要的剖面设定所述个别地受控制的电压。

10.如权利要求9所述的等离子体反应器，其特征在于，个别地受控制的电压的源包含个别地可调的电压供应阵列，所述个别地可调的电压供应阵列耦接至所述金属收集器阵列。

11.如权利要求9所述的等离子体反应器，其特征在于，个别地受控制的电压的所述源包含个别地受控制的可变电阻器阵列，所述个别地受控制的可变电阻器阵列耦接至所述金属收集器阵列的个别金属收集器。

12.如权利要求11所述的等离子体反应器，所述等离子体反应器进一步包含耦接至所述可变电阻器的每一个的公共电压源，其中所述公共电压源控制所述可变电阻器的每一个的电阻。

13.一种用于处理工作件的等离子体反应器，所述等离子体反应器包含：

束收集器，所述束收集器在所述腔室中与所述电子束开口相对的所述腔室的一侧上，所述电子束开口及所述束收集器界定所述电子束开口及所述束收集器之间沿第一轴的电子束路径，所述束收集器包含金属收集器的阵列，所述金属收集器阵列沿与所述第一轴垂直的第二轴分布，所述收集器的每一个具有各别次级电子发射系数，所述金属收集器阵列提供沿所述第二轴的次级电子发射系数的分布。

14.如权利要求13所述的等离子体反应器，其特征在于，所述金属收集器阵列是彼此不隔开的。

15.如权利要求13所述的等离子体反应器，所述等离子体反应器进一步包含任一绝缘间隔物阵列，且其中所述金属收集器阵列通过所述绝缘间隔物的各别绝缘间隔物彼此隔开。

16.如权利要求13所述的等离子体反应器，其特征在于，所述束源腔室提供具有沿所述第二轴的不均匀的源剖面的电子束，所述次级电子发射系数的所述分布与所述源剖面互补。