CN104508174B - 等离子体处理设备与溅镀系统 - Google Patents

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Abstract

揭示一种等离子体处理设备(200)与溅镀系统。所述等离子体处理设备包括经配置以在处理腔室(202)中产生等离子体(140)的源(206)与等离子体鞘调节器(208)，处理腔室(202)具有邻近工件(138)的前表面的等离子体鞘(242)。等离子体鞘调节器控制等离子体与等离子体鞘之间的边界(241)的形状，使得所述边界的形状的一部分不平行于由工件的朝向等离子体的前表面定义的平面(151)。金属靶材(209)附加于等离子体鞘调节器的后表面，以与等离子体鞘调节器电性地隔离，且金属靶材被电性地施加偏压，使得离开等离子体且穿过等离子体鞘调节器中的孔洞的离子(102)被吸引朝向金属靶材。这些离子造成金属靶材被溅射，从而允许工件的三维金属沉积。

Description

等离子体处理设备与溅镀系统
技术领域
本发明是有关于一种等离子体处理，且特别是有关于一种金属沉积的等离子体处理设备。
背景技术
等离子体处理设备在处理工件的制程腔室中产生等离子体。在处理腔室中，工件是藉由平台所支撑的。等离子体处理设备可包括(但不受限于)掺杂系统、蚀刻系统、以及沉积系统。等离子体通常是离子(通常是具有正电荷)和电子(具有负电荷)的准中性集合(quasi-neutral collection)。在等离子体的主体(bulk)中，等离子体具有每公分约0伏特的电场。在一些等离子体处理设备中，来自等离子体的离子被朝向工件吸引。在等离子体掺杂设备中，以足够的能量来吸引离子，以将离子植入于工件(例如是一案例中的半导体基板)的物理结构中。
等离子体由接近工件的通常被称为等离子体鞘(plasma sheath)的区域定界。等离子体鞘是与等离子体相比具有较少电子的区域。来自此等离子体鞘的光发射的强度小于等离子体，这是因为存在较少电子，且因此鲜有激发-驰豫碰撞(excitation-relaxationcollision)发生。因此，等离子体鞘有时被称为“暗区(dark space)”。
转到图1，说明已知等离子体处理设备的多个部分的横截面图，其中等离子体140具有等离子体鞘142，其邻近待处理的工件138的前表面。工件138之前表面定义平面151，且工件138由平台134支撑。等离子体140与等离子体鞘142之间的边界141平行于平面151。来自等离子体140的离子102可越过等离子体鞘142被朝工件138吸引。因此，朝工件138加速的离子102通常相对于平面151以约0°的入射角(angle of incidence)(例如，垂直于平面151)撞击工件138。入射角可能存在小于约3°的小的角展(angular spread)。此外，藉由控制等离子体处理参数(plasma process parameter)(诸如处理腔室内的气体压力)，可使所述角展增加至多达约5°。
已知等离子体处理的缺点为缺乏对离子102的角展控制。随着工件上的结构变小，且随着三维结构变得更常见(例如沟槽式电容器(trench capacitor)、垂直通道电晶体(vertical channel transistor)(诸如FinFET))，具有较大的角度控制将是有益的。举例而言，在图1中，为清楚说明而展示具有夸大尺寸的沟槽(trench)144。在以约0°的入射角或甚至至多达5°的角展来导向离子102，可能难以均匀地处理沟槽144的侧壁147。
此外，此系统可使用于掺质(例如磷)的沉积，然而，对金属沉积来说是无效的。因此，需要一种等离子体处理设备，其克服上述不足之处及缺点。
发明内容
揭示一种等离子体处理设备与溅镀系统。等离子体处理设备包括处理腔室；平台，经配置以支撑工件；源，经配置以在具有邻近所述工件的前表面的等离子体鞘的处理腔室中产生等离子体；以及等离子体鞘调节器。等离子体鞘调节器经配置以控制所述等离子体与所述等离子体鞘之间的边界的形状，使得所述边界的形状的一部分不平行于由所述工件的朝向所述等离子体的前表面定义的平面。金属靶材附加于所述等离子体鞘调节器的后表面，以与等离子体鞘调节器电性地隔离，且金属靶材被电性地施加偏压，使得离开等离子体且穿过等离子体鞘调节器中的孔洞的离子被吸引朝向金属靶材。这些离子造成金属靶材被溅射，从而允许工件的三维金属沉积。
溅镀系统包括：具有侧壁及开口端的腔室，腔室经配置以产生具有等离子体鞘的等离子体；靠近腔室的开口端配置的等离子体鞘调节器，等离子体鞘调节器经配置以具有萃取孔且控制等离子体与等离子体鞘之间的边界形状；附加在等离子体鞘调节器远离腔室的一侧的金属靶材，金属靶材与等离子体鞘调节器是电性绝缘的；以及平台，经配置以固持工件，平台经定位使得金属靶材配置在腔室与平台之间。
附图说明
为了使本发明更易被理解，参照附图，图中相似的元件符号是指相似的元件，且在图中：
图1是符合现有技术的已知等离子体处理设备的简化块图。
图2是符合本发明的一实施例的等离子体处理设备的块图。
图3是符合本发明的一实施例的等离子体处理设备的块图。
图4是控制一对调节器与工件之间的垂直间距的系统的块图。
图5是一对调节器之间的水平间距的系统的块图。
图6表示调节器板材与盘形工件之间的相对移动。
图7表示根据另一实施例的等离子体鞘调节器及金属靶材的块图。
图8A至图8B表示根据其他实施例的供选择的金属靶材的形状。
图9表示代表性时序图。
图10是符合本发明的一实施例的等离子体掺杂设备的块图。
具体实施方式
图2是符合本发明一实施例的等离子体处理设备200的块图，其具有等离子体鞘调节器208及与等离子体鞘调节器电性绝缘的金属靶材209。等离子体鞘调节器208经配置以调节等离子体鞘242中的电场，以控制等离子体140与等离子体鞘242之间的边界241的形状。等离子体鞘调节器208可为绝缘体、导体、或半导体材料。若等离子体鞘调节器208为绝缘材料时，金属靶材209可直接附加于等离子体鞘调节器208，如图2所示。在其他实施例中，等离子体鞘调节器208可为半导体或导体材料。在这些情况下，金属靶材209可附加于等离子体鞘调节器208并与等离子体鞘调节器208电性地隔离，例如是藉由将绝缘材料层700插置于金属靶材209与等离子体鞘调节器208之间，如图7所示。因此，词汇“附加(affix)”是指金属靶材209与等离子体鞘调节器208之间直接接触，或者在等离子体鞘调节器208与金属靶材209之间配置绝缘材料层700而间接接触。
回到图2，可对金属靶材209电性地施加偏压。因此，从等离子体140穿越等离子体鞘242所吸引的离子102可以特定范围的入射角撞击金属靶材209。这些撞击金属靶材209的离子造成靶材被溅射(sputter)，从而以宽范围的入射角沉积金属粒子211。
在本文中，还可将等离子体处理设备200描述为等离子体掺杂设备。然而，等离子体处理设备200也可包括(但不受限于)蚀刻系统及沉积系统。再者，等离子体掺杂系统可在经处理的工件上进行许多不同材料的改良处理。一此种处理包括以所需的掺质掺杂工件(例如是半导体基板)。
等离子体处理设备200可包括处理腔室202、平台134、源206、以及等离子体鞘调节器208。将平台134放置在处理腔室202中，平台134是用来支撑工件138。工件138可包括(但不受限于)半导体晶圆、平板面板、太阳能面板、以及聚合物基板。在一实施例中，半导体晶圆可为直径为300至450毫米(mm)的盘形。如本技术领域已知的一样，源206经配置以在处理腔室202中产生等离子体140。在图2的实施例中，等离子体鞘调节器208可由绝缘材料制成，且等离子体鞘调节器208包括在其间定义间隙的一对调节器212及214，调节器212及214之间具有水平间距(G)。在其他实施例中，等离子体鞘调节器208可仅包括一个调节器，其具有孔洞。如上所述，在其他实施例中，等离子体鞘调节器208可为半导体材料或导体材料。虽然图2说明等离子体鞘调节器208是绝缘体，其中金属靶材209是直接附接至调节器212及214，应理解的是本发明并不仅受限于绝缘的等离子体鞘调节器208。图7显示金属靶材209可与半导体或导体的等离子体鞘调节器208使用的机构。
此对调节器212及214可为具有薄、平形状的一对板材。在其他实施例中，此对调节器212及214可为其他形状，例如是管形、楔形、及或具有靠近上述间隙的斜角边缘。
在一实施例中，藉由此对调节器212及214定义的间隙的水平间距可为约6毫米(mm)。也可将此对调节器212及214放置在平面151上方的垂直间距(Z)，平面151是由工件138的前表面所定义。在一实施例中，垂直间距(Z)可为约3.0mm。
在调节器212及214的背表面上附加金属靶材209(靠近上述间隙)。若调节器212及214是绝缘体，则可在调节器212及214上直接沉积金属靶材209。或者，可将金属靶材209粘合、作为涂层涂布或机械式附接。金属靶材209的厚度可从几微米变化至数毫米。靶材209的厚度可决定自身的寿命。若调节器212及214是半导体或导体材料，则在调节器212及214上配置绝缘层700，如图7所示。接着，使用上述任意方法将金属靶材209涂布在绝缘材料层700上。
金属靶材209可为任何适当的金属或化合物半导体，包括(但不受限于)Cu、Al、W、Ti、Hf、Ta、Co、Pd、Pt、Ru、Zn、ZnTe、以及CuTe，且可基于所需要的沉积层组份来选择金属靶材209。金属靶材209可具有特定结构以控制溅镀处理的效率。这些特定的结构包括锥形、多孔、波形或任何适当的形状。
在一些实施例中，约在整个上述间隙或孔洞的周围配置金属靶材209。在一些实施例中，仅约在孔洞的部分周围配置金属靶材209。可使用偏压源221来对金属靶材209电性地施加偏压，以吸引穿过间隙的离子102。这些离子102撞击金属靶材209以将其溅射。接着，这些被溅射的金属粒子211被吸引朝向平台134，并以宽范围的入射角沉积在工件138上。这些金属粒子211可为离子或可为中子。
虽然图2表示金属靶材209为平的片状金属，但本发明不受限于此形状。举例而言，为了改善溅镀产率，可优化金属靶材209的形状。举例而言，金属靶材209可为弯曲的、倾斜的、或曲线形的，其例如是图8A至图8B所表示的。因此，可使用非线性或弯曲的形状。此外，金属靶材209可为最接近工件138的金属靶材的表面不平行于工件138的前表面的形状。
在操作中，气体源288对处理腔室202供应可离子化的气体。可离子化的气体的实例可包括(但不受限于)BF3、BI3、N2、Ar、PH3、AsH3、B2H6、H2、Xe、Kr、Ne、He、SiH4、SiF4、GeH4、GeF4、CH4、CF4、AsF5、PF3、以及PF5。也可使用与金属靶材209发生除了溅射效应之外的化学反应的HCl、Cl2、氯型分子及其他化合物。此外，也可使用包括N2、He、H2及Ar的气体混合物。源206可藉由激发及离子化提供至处理腔室202的气体来产生等离子体140。可藉由不同的机制从等离子体140吸引离子102穿过等离子体鞘242。在图2的实施例中，偏压源221经配置以对金属靶材209施加负偏压，以吸引来自等离子体140穿过等离子体鞘242的离子102。偏压源221可为DC电源供应器以提供DC电压偏压信号(DC voltage bias signal)，或者偏压源221可为RF电源供应器以提供RF偏压信号。此外，偏压源221可为恒压式输出(constantvoltage output)或者可为脉冲式(pulsed)。可在室温下或高温下进行此操作。
有利地说，等离子体鞘调节器208调节等离子体鞘242中的电场，以控制等离子体140与等离子体鞘242之间的边界241的形状。在图2的实施例中，等离子体鞘调节器208包括一对调节器212及214，调节器212及214为绝缘体且可由石英、氧化铝、氮化硼、玻璃、氮化硅等来制造。在其他实施例中，如图7，可将半导体或导体材料使用于调节器212及214。在这些实施例中，半导体材料可由硅、经掺杂的硅、碳化硅及其他适合的材料来制造。
回到图2，相对于平面151，等离子体140与等离子体鞘242之间的边界241可为凸状(convex shape)。当偏压源221对金属靶材209施加偏压时，吸引离子102以预定的入射角范围越过等离子体鞘242穿过调节器212及214之间的间隙。视数个因素而定，离子102可以预定范围的入射角撞击金属靶材209。上述因素包括(但不受限于)调节器212及214之间的水平间距(G)、平面151上方的调节器的垂直间距(Z)、调节器212及214的介电常数、偏压源221的电压、以及其他的等离子体处理参数。
撞击金属靶材209的离子102使得金属粒子211从金属靶材209溅射。因此，离子102撞击金属靶材209的角度可决定金属粒子211朝向工件138溅镀的角度。藉由变化离子102撞击金属靶材209的角度，可藉由金属离子102均匀地处理工件138上的小的三维结构。此外，藉由变化离子102撞击金属靶材209的角度，也可控制溅镀速率。
转到图3，说明一例示性等离子体掺杂设备300的块图。符合图2的设备，等离子体掺杂设备300具有一对调节器212及214，以控制等离子体140与等离子体鞘242之间的边界241的形状。
此对调节器212及214定义调节器212及214之间的间隙或孔洞。靠近上述间隙或孔洞配置一个或更多的金属靶材209。此一个或更多的金属靶材209可电性耦接至金属靶材电源供应器391。根据需要，金属靶材电源供应器391可提供恒压式或脉冲式电压。
等离子体掺杂设备300包括定义封闭体积303的处理腔室202。气体源304经由质流控制器306对处理腔室202的封闭体积303提供主要掺质气体。可将气体挡板370放置在处理腔室202中，以使来自气体源304的气流转向。压力计308量测处理腔室202内侧的压力。真空泵312经由排气口310抽出处理腔室202的排气(exhaust)。排气阀314经由控制穿过排气口310排气传导(exhaust conductance)。
等离子体掺杂设备300还可包括气压控制器316，气压控制器316电性连接至质流控制器306、压力计308、以及排气阀314。在反应压力计308的反馈电路(feedback loop)中，气压控制器316可经配置以藉由以排气阀314控制排气传导、或藉由与质流控制器306控制处理气流速率的两个之一来维持处理腔室202中所需的压力。
处理腔室202可具有腔顶318，腔顶318包括由在大致水平方向上延伸的由介电材料所形成的第一区域320。腔顶318亦包括由介电材料所形成的第二区域322，其在大致垂直方向上自第一区域320延伸一高度。腔顶318还包括由导电性及导热性材料所形成的盖324，盖324在水平方向上穿过第二区域322延伸。
等离子体掺杂设备还包括源301，源301经配置以在处理腔室202中产生等离子体140。源301可包括RF源350，RF源350例如是电源供应器，以对平面天线326及螺旋天线346两个之一或两个供应RF电源，以产生等离子体140。为了最大化从RF源350传送至RF天线326、346的功率，RF源350可藉由阻抗匹配网路(impedance matching network)352耦接至天线326、346，阻抗匹配网路352将RF源350的输出阻抗与RF天线326、346的阻抗匹配。
等离子体掺杂设备也可包括偏压电源供应器390，其电性耦接至平台134。等离子体掺杂系统还可包括控制器356及使用者介面系统358。控制器356可为或包括通常用途电脑或通常用途电脑的网路，通常用途电脑或通常用途电脑的网路可经程式化以执行所需的输入/输出功能。控制器356也可包括通讯装置、资料储存装置、以及软体。使用者介面系统358可包括例如是触控屏幕、键盘、使用者点击装置、显示器、印表机等装置，以允许使用者得以经由控制器356来输入指令和/或资料，和/或监视等离子体掺杂设备。可在平台134周围配置遮蔽环394，以改善工件138边缘附近的植入离子分布的均匀性。也可将一个或更多的法拉第感应器(Faraday sensor)放置于遮蔽环394中以感应离子束电流，法拉第感应器例如是法拉第杯(Faraday cup)399。
在操作中，气体源304供应主要掺质气体，其包含需要植入工件中的掺质。源301经配置以产生处理腔室302中的等离子体140。可藉由控制器356来控制源301。为了产生等离子体140，RF源350与RF天线326、346的至少一个中的RF电流共振(resonate)，以产生振动磁场(oscillating magnetic field)。振动磁场诱发RF电流至处理腔室202中。处理腔室202中的RF电流激发及离子化主要掺质气体，以产生等离子体140。
在一实施例中，金属靶材电源供应器391是经施加负偏压的，且偏压电源供应器390被维持在接地电位(ground potential)。来自等离子体140的离子102被加速朝向金属靶材209。藉由变化间隙宽度、调节器212及214的相对垂直位置、调节器212及214与工件138之间的垂直距离、以及金属靶材电源供应器391的电压，可调整离开等离子体140的离子102的入射角。离子102撞击金属靶材209且造成金属靶材209溅射且产生金属粒子211，金属粒子211以宽范围的角度射向工件138。接着，将这些金属粒子211沉积或植入工件138的三维结构中。可用-100V与-20kV之间的电压对金属靶材209施偏压。在一些实施例中，在溅镀处理中，可变化对金属靶材209所施加的偏压。举例而言，起始时，偏置电压可为-0.5kV，此偏压产生具有一定能量的被溅射金属粒子211。随着对工件138进行涂布，偏置电压可达到-2kV，使得金属粒子211在随后的穿越中以增加的能量被射向工件138。
藉由优化离子102的角度分布，可优化金属粒子211的轨道，以得到足够的侧壁覆盖率(sidewall coverage)。再者，溅镀良率(yield)是取决于入射离子角度及金属靶材温度。举例而言，60°入射角的溅镀良率可能是10°入射角的三倍。藉由并行地利用多个入射角，例如是从0°至60°，可产生具有多个角度的经溅镀金属粒子211的变化。
在另一实施例中，可对工件138施加负偏压。相较于对金属靶材209所施加的电压而言，上述负偏压的负值可较小，使得离子102更易被吸引至金属靶材209。举例而言，在一实施例中，可对金属靶材209施加-2kV的偏压，同时对工件138施加-1kV的偏压。在此案例中，离开等离子体140的离子102同时被加速朝向工件138及金属靶材209。因此，除了上面所列出的参数外，离子102与由金属靶材209及工件138所产生的电场之间的相互作用将影响离子102撞击金属靶材209的角度。
在另一实施例中，金属靶材电源供应器391及偏压电源供应器390可提供随时间变化输出，例如是脉冲。这些脉冲可为同步的或协调的以产生所需的性质。举例而言，在一实施例中，金属靶材电源供应器391及偏压电源供应器390可同时产生负电压脉冲。在其他实施例中，这些电源供应器的一个提供脉冲电压输出。在此脉冲电压输出开始的之后的一些时间，其他电源供应器提供脉冲电压输出。在一些实施例中，第二电源供应器可在第一脉冲输出的末期输出脉冲输出。图9表示代表性时序图，其表示金属靶材电源供应器391与偏压电源供应器390之间的关系。在一实施例中，金属靶材电源供应器391产生脉冲频率约5kHz的脉冲，且各脉冲的期间为25微秒(us)至100微秒。上述偏压电源供应器390亦产生期间为25微秒至100微秒的脉冲。在图9中，这些脉冲是协调的，因此偏置电压脉冲随着金属靶材脉冲。因此，离子102首先被吸引至金属靶材209。随着金属粒子211被溅射，将偏置电压脉冲化，将那些金属粒子211牵引朝向工件138。在另一实施例中，金属靶材偏压可为连续的DC电压，同时偏置电压是脉冲的。
可选择脉冲平台信号的频率和/或脉冲的工作周期(duty cycle)，以提供所需的溅镀速率。可选择脉冲平台信号的振幅，以提供所需的能量。
在一些实施例中，例如图4所示，可调整由工件138的前表面所定义的等离子体鞘调节器与平面151之间的垂直间距(Z)。可机械式地将致动器402耦接至此对调节器212及214，以在相对于平面151的垂直方向上(如线420及422所指示)分别驱动调节器212及214。此对调节器212及214相对于平面151以及亦彼此的相对的Z位置影响等离子体与等离子体鞘之间的边界形状，且亦影响离子撞击工件138或金属靶材209的轨道。可藉由控制器来控制此致动器402，上述控制器例如是控制器356。
转到图5，说明符合本发明的另一实施例的块图，其中调节器212及214之间的水平间距(G)是可调整的。水平间距(G)调整可以代替(或补充)之前图4详细描述的垂直间距调整。致动器502可机械式地耦接至该对调节器212及214中的至少一个，以在箭头506表示的方向上相对于一调节器驱动另一调节器。可藉由控制器控制致动器502，控制器例如是控制器356。
如图6所示，在一些实施例中，等离子体处理设备200可具有扫描系统602，以相对工件138而驱动等离子体鞘调节器。扫描系统602可包括机械式耦接至调节器212及214的致动器，以驱动调节器212及214。可藉由控制器控制致动器(未显示)，控制器例如是控制器356(见于图3)。在图6的实施例中，扫描系统602可将调节器212及214从位置A驱动至位置B及位置C，因此工件138的所有部分暴露于由此对调节器212及214定义的间隙下。若笛卡儿坐标系统如图6所详细定义，则在图6的X方向上驱动调节器212及214。在其他实施例中，可在Y方向或介于X方向与Y方向之间的任意角度上驱动调节器212及214或另一组不同的调节器。此外，随着扫瞄系统602在一方向上驱动调节器212及214，可旋转工件138。也可在扫瞄系统602在一方向上驱动调节器212及214后，以预定的旋转角度来旋转工件138。在一实例中，如箭头624所显示，可在工件的中心轴周围旋转。
图10表示离子植入机的另一实施例，其可根据一实施例来使用。离子源910包括腔室921，腔室921具有侧壁920及开口端930。等离子体940产生在腔室921中。可使用任何适当的方式来产生等离子体，包括间接加热阴极(IHC)、RF能量或其他方式。在腔室921中，靠近开口端930配置一个或更多的等离子体鞘调节器950。等离子体鞘调节器950经配置以具有萃取孔931。当从离子源910的腔室921萃取离子时，使用等离子体鞘调节器950以控制靠近萃取孔931的等离子体940与等离子体鞘之间的边界942的形状。等离子体鞘调节器950可包括一对调节器951、952，调节器951及952定义其之间的间隙。其他实施例可具有定义多个间隙的多对调节器。
调节器951、952可由半导体材料所制造，半导体材料包括(但不受限于)硅、锗、碳化硅、硅锗、锑化铝、氮化铝、以及砷化镓。调节器951、952也可由经掺杂的半导体材料所制造，包括(例如)经掺杂的硅及经掺杂的碳化硅。为了形成经掺杂的碳化硅，可用例如是氮、硼、以及铝(仅为数种掺质的几例)来掺杂碳化硅。
此对调节器951、952也可为具有薄、平形状的一对板材。此对调节器951、952在其之间定义间隙，此对调节器951、952之间具有间距(G)。也可将此对调节器951、952放置在工件138上方一垂直间距(Z)。
视数个因素而定，可控制边界942的形状。上述因素包括(但不受限于)调节器951及952之间的水平间距(G)、工件138上方的调节器的垂直间距(Z)、各调节器951及952之间在工件138上方的垂直间距差、调节器的材料(包括自身的相对导电性)、调节器951及952的厚度(T)、此对调节器951及952的温度、以及其他离子源的处理参数。
靠近调节器951、952最接近工件138的一侧配置金属靶材209。如上所述，可藉由金属靶材电源供应器391对金属靶材209施加偏压。
离子源910可为离子植入机的组件，此离子植入机具有放置在离子源910的萃取孔931下游的终端站980。可非常接近离子源910的萃取孔931放置终端站980(例如在一实施例中，小于12英寸)，从而使得粒子历经相对短的距离。终端站980可包括平台985以支撑工件138。如本技术领域已知的一样，平台985可为静电平台(electrostatic platen)以静电力稳固工件138。工件138可包括(但不受限于)太阳能电池、平板面板、磁性媒体、半导体晶圆等。
在一些实施例中，可藉由金属靶材电源供应器391对金属靶材209施加偏压以产生力，以从萃取孔931萃取离子朝向金属靶材209。也可藉由偏压电源供应器390对工件138施加偏压。对工件138的偏压信号可为具有开启(ON)及关闭(OFF)时间区间的脉冲偏压信号，因此在开启区间时粒子被吸引，但在关闭区间时则否。相似地，至金属靶材209偏压信号可为脉冲偏压信号。脉冲偏压信号的一个原因为，在离子处理期间，控制堆积在工件138上的电荷量至可接受的程度，同时尝试将电荷控制与相关离子植入机的生产需求平衡。在此实施例中，金属靶材电源供应器391与电源供应器390之间的相互作用可如图9中所描述的一样。
在另一实施例中，使用电源供应器990以对离子源910的侧壁920施加偏压。也可对工件138施加偏压(例如是藉由偏压电源供应器390)，且可藉由金属靶材电源供应器391对金属靶材209施加偏压。在此实施例中，可对离子源的侧壁920施加正偏压(例如是约2Kv)。在此实施例中，金属靶材209可为接地的，从而吸引来自腔室921中的正离子朝向金属靶材209。相较于金属靶材209，可对工件138施加较小的负偏压(例如是1kV)，因此离子主要是被吸引至金属靶材209。如上所述，电源供应器(例如是电源供应器990、金属靶材电源供应器391及偏压电源供应器390)可为脉冲式或彼此同步，以优化工件138上的粒子沉积。
本发明并不受限于本文描述的特定实施例的范畴。事实上，从以上描述及附图来说，除了本文所描述的这些之外，本发明的其他各种实施例及改良方法对本发明所属技术领域技术人员将是显而易见的。因此，此些其他实施例及改良方法倾向于落入本发明的范畴之中。此外，虽然本文已以用于特殊目的的特殊环境的特殊实施方式的上下文描述本发明，本发明所属技术领域技术人员将理解的是本发明的效用不受限于此，且可用任意数量目的的任意数量环境来有效地实现本发明。因此，应该从本文描述的本发明的全广度及精神的观点来看本文所闸述的申请专利范围。

Claims (15)

1.一种等离子体处理设备，包括：
处理腔室；
平台，置在所述处理腔室中用来支撑工件；
源，经配置以在具有邻近所述工件的前表面的等离子体鞘的处理腔室中产生等离子体；
具有间隙的绝缘的等离子体鞘调节器，配置在所述等离子体与所述平台之间，使得所述等离子体鞘调节器的第一表面邻近所述等离子体且第二表面靠近所述平台，且所述等离子体鞘调节器经配置以控制所述等离子体与所述等离子体鞘之间的边界的形状，使得所述边界的形状的一部分不平行于由所述工件的朝向所述等离子体的前表面定义的平面；以及
金属靶材，附加于所述绝缘的等离子体鞘调节器的邻近所述平台的所述第二表面，
其中所述等离子中的离子被吸引越过所述边界穿过所述间隙且以多个入射角撞击所述金属靶材。
2.如权利要求1所述的等离子体处理设备，还包括电源供应器，所述电源供应器经配置以对所述金属靶材施加偏压，以从所述等离子体穿越所述等离子体鞘吸引离子朝向所述金属靶材，从而自所述金属靶材引起金属粒子以溅镀。
3.如权利要求2所述的等离子体处理设备，还包括偏压源，经配置以对所述工件施加偏压，以从朝着所述工件吸引所述金属粒子，从而在所述工件上沉积金属，其中所述金属粒子相对于所述平面的入射角范围是受所述等离子体与所述等离子体鞘之间的所述边的界形状所影响的。
4.如权利要求1-3中任一项所述的等离子体处理设备，其中相较于所述金属靶材，所述工件受到较少的负偏压。
5.如权利要求3所述的等离子体处理设备，其中所述电源供应器对所述金属靶材供应第一脉冲偏压信号，且所述偏压源对所述工件供应第二脉冲偏压信号，其中所述第一脉冲偏压信号及所述第二脉冲偏压信号是协调的，以优化所述工件上的所述金属粒子的溅镀。
6.如权利要求1-3和5中任一项所述的等离子体处理设备，其中所述金属靶材经定形以使得所述金属靶材最接近所述工件的表面不平行于所述工件的前表面。
7.一种溅镀系统，包括：
腔室，具有侧壁及开口端，且所述腔室经配置以产生具有等离子体鞘的等离子体；
绝缘的等离子体鞘调节器，靠近所述腔室的所述开口端配置，使得所述绝缘的等离子体鞘调节器的第一表面邻近所述等离子体且第二表面远离所述腔室，所述绝缘的等离子体鞘调节器经配置以具有萃取孔；
金属靶材，附加在所述绝缘的等离子体鞘调节器远离所述腔室的所述第二表面；以及
平台，经配置以固持工件，定位所述平台使得所述金属靶材配置在所述腔室与所述平台之间，
其中所述绝缘的等离子体鞘调节器经配置以控制所述等离子体与所述等离子体鞘之间的边界的形状，使得所述边界的形状的一部分不平行于由所述工件的朝向所述等离子体的前表面定义的平面，
其中所述等离子体中的离子被吸引越过所述边界穿过所述萃取孔且以多个入射角撞击所述金属靶材。
8.如权利要求7所述的溅镀系统，包括偏压供应器，所述偏压供应器经配置以对所述工件施加偏压，以从所述金属靶材朝着所述工件吸引金属粒子，从而在所述工件上沉积金属，其中所述金属粒子相对于所述工件的入射角范围是受所述等离子体与所述等离子体鞘之间的所述边界形状所影响的。
9.如权利要求8所述的溅镀系统，还包括电源供应器，相对于所述金属靶材对所述侧壁施加正偏压。
10.如权利要求7-9中任一项所述的溅镀系统，其中相较于所述金属靶材，所述工件受到更大的正偏压。
11.如权利要求9所述的溅镀系统，其中所述电源供应器对所述侧壁供应第一脉冲偏压信号，且所述偏压供应器对所述工件供应第二脉冲偏压信号，且所述第一脉冲偏压信号及所述第二脉冲偏压信号是协调的，以优化所述工件上的所述金属粒子的溅镀。
12.如权利要求8所述的溅镀系统，包括电源供应器，相对于侧壁对所述金属靶材施加负偏压，以吸引来自所述等离子体的离子穿越所述等离子体鞘朝向所述金属靶材，以从所述金属靶材溅镀所述金属粒子。
13.如权利要求7-8和12中任一项所述的溅镀系统，其中相较于所述金属靶材，所述工件受到更大的正偏压。
14.如权利要求12所述的溅镀系统，其中所述电源供应器对所述金属靶材供应第一脉冲偏压信号，且所述偏压供应器对所述工件供应第二脉冲偏压信号，且所述第一脉冲偏压信号及所述第二脉冲偏压信号是协调的，以优化所述工件上的所述金属粒子的溅镀。
15.如权利要求7-9、11-12和14中任一项所述的溅镀系统，其中所述金属靶材经定形以使得所述金属靶材最接近所述工件的表面不平行于所述工件的前表面。
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