CN114975064A - 混合等离子体源阵列 - Google Patents

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Abstract

提供了一种等离子体源阵列。等离子体源阵列包括设置在基板上的多个混合等离子体子源。每个混合子源包括：具有内部区域和外部表面的介电管；感应耦合等离子体源，感应耦合等离子体源用于产生感应耦合等离子体并靠近介电管的外部表面设置；电容耦合等离子体源，电容耦合等离子体源用于产生电容耦合等离子体并设置在介电管的内部区域内；以及，气体注入系统，气体注入系统被配置为提供一种或多种工艺气体到介电管的内部区域。还提供了包含等离子体源阵列的等离子体处理设备和使用方法。

Description

混合等离子体源阵列
优先权要求
本申请要求于2021年5月25日提交的第63/192,712号美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开大体上涉及用于加工工件的等离子体处理设备，并且更具体地涉及用于等离子体处理设备的等离子体源阵列。
背景技术
等离子体处理在半导体工业中广泛用于半导体晶片和其他基板的沉积、蚀刻、抗蚀剂去除和相关处理。等离子体源(如微波、ECR、感应耦合等)通常用于等离子体处理，以产生用于处理基板的高密度等离子体和活性物质。在等离子体干式去胶工艺中，得自等离子体的中性物质(例如，自由基)进入处理腔室以处理工件，如半导体晶片。在等离子体蚀刻工艺中，直接接触到工件的等离子体中产生的自由基、离子和其他物质，可以用于蚀刻和/或去除工件上的材料。
附图说明
在说明书中参考了附图阐述了针对本领域普通技术人员的实施例的详细讨论，其中：
图1描绘了根据本公开示例性实施例的示例等离子体处理设备；
图2描绘了根据本公开示例性实施例的被配置为用于等离子体处理设备的示例等离子体源阵列的俯视图；
图3描绘了根据本公开示例性实施例的被配置为用于等离子体处理设备的示例等离子体源阵列的透视图；
图4描绘了根据本公开示例性实施例的被配置为用于等离子体处理设备的示例等离子体源阵列的透视图；
图5描绘了根据本公开示例性实施例的被配置为用于等离子体处理设备的示例等离子体源阵列的底视图；
图6描绘了根据本公开示例性实施例的被配置为用于等离子体处理设备的示例等离子体源阵列的透视截面图；
图7描绘了根据本公开示例性实施例的被配置为用于等离子体处理设备的示例等离子体源阵列的横截面图；
图8A描绘了根据本公开示例性实施例的示例混合等离子体子源；
图8B描绘了根据本公开示例性实施例的示例混合等离子体子源；
图8C描绘了根据本公开示例性实施例的示例混合等离子体子源；
图8D描绘了根据本公开示例性实施例的示例混合等离子体子源的横截面图；
图9描绘了根据本公开示例性实施例的用于混合等离子体子源的示例电容耦合等离子体源和示例感应耦合等离子体源；
图10描绘了根据本公开示例性实施例的示例混合等离子体子源，包括示例气体分配板；
图11描绘了根据本公开示例性实施例的示例混合等离子体子源，包括示例气体分配板；
图12描绘了根据本公开示例性实施例的示例混合等离子体子源的横截面图；
图13描绘了根据本公开示例性实施例的示例混合等离子体子源的横截面图；
图14描绘了根据本公开示例性实施例的用于等离子体源阵列的混合等离子体子源的示例射频驱动器；和
图15描绘了根据本公开示例性实施例的加工工件方法的流程图。
具体实施方式
本公开的示例性方面涉及一种等离子体源阵列，其包括设置在基板上的多个混合等离子体子源(hybrid plasma sourcelet)。每个混合子源包括具有内部区域和外部表面的介电管；感应耦合等离子体源，用于产生感应耦合等离子体并靠近介电管的外部表面设置；电容耦合等离子体源，用于产生电容耦合等离子体并设置在介电管的内部区域内；以及气体注入系统，被配置为提供一种或多种工艺气体(process gas)到介电管的内部区域。还提供了示例等离子体处理设备和利用这种等离子体处理设备加工工件的方法。
现有的等离子体处理工具可能仅具有两个区用于感应耦合等离子体源以调节从中心到边缘的均匀性。这些工具可以具有从晶片中心到晶片边缘的具有M形离子密度分布曲线或M形蚀刻速率曲线的不均匀性。此外，现有的两区感应耦合等离子体源可能没有独立的两区均匀性控制，因为两区ICP线圈布局实际上在等离子体侧耦合在一起，在等离子体加热区形成甜甜圈形状(donut shape)，从而导致M形不均匀性曲线。
本公开的示例性方面可以提供改进均匀性的解决方案，通过使用阵列中等间距的或成定制空间布置的多个等离子体源(例如，子源)增加均匀性可调性。每个等离子体源是一个混合等离子体子源，其包括电容耦合等离子体源和感应耦合等离子体源，具有相对小的尺寸和大的操作窗口，以在单个源设计中利用电容耦合等离子体和感应耦合等离子体两者。本公开的等离子体源阵列可以装配在等离子体处理设备中，以提供多区域混合等离子体源设计，其能够可缩放地用于任何尺寸的等离子体处理设备，诸如从300mm晶片工具到用于显示面板和太阳能板的大型处理设备。等离子体源设计可以提供增加的均匀性和多种均匀性可调性。
多个混合等离子体子源的阵列布置可以为高分辨率(w/小尺寸等离子体源)大面积地布置等离子体源提供灵活性，改进了工件的最边缘区域的性能，从而获得更高的产量。根据本公开的示例性方面的等离子体处理设备可用于半导体蚀刻、导体蚀刻和/或电介质蚀刻，或甚至其他应用，例如硅通孔(TSV)和微机电系统(MEMS)，或甚至光刻胶剥离。本公开的各个方面可以为每个混合等离子体子源提供从低端到高端的精确功率控制。例如，每个混合等离子体子源的约55W的小最大功率可以具有小的动态范围，其有助于提高功率调节分辨率，从而在全功率范围内从低端到高端为等离子体源阵列提供更好的整体功率精确调节。根据本公开的示例性方面的等离子体处理设备还可以提供面向等离子体的大的射频(RF)接地表面，其可以帮助进一步降低等离子体电势。
本公开的各个方面可具有诸多技术效果和益处。例如，本公开的各方面可以提供增强的等离子体均匀性和等离子体均匀性可调性。等离子体处理设备可以产生相对较冷的下游等离子体，用于最佳定向的高纵横比蚀刻和精细蚀刻。此外，等离子体处理设备可以通过仔细确定电容耦合等离子体部分的电容，并操作射频频率以保持来自电容耦合等离子体电极和感应耦合等离子体线圈的电压低于溅射阈值，减少电容耦合，从而所产生的等离子体非常干净，几乎没有金属污染或颗粒。此外，等离子体处理设备具有大的操作窗口，这是因为等离子体源阵列可以利用电容耦合等离子体产生(具有大的激发窗口(strikingwindow))和感应耦合等离子体产生(其能够以高电离效率产生等离子体)两者。此外，等离子体处理设备提供了改进的便利性和灵活性，这是因为混合等离子体源可被以高分辨率布置在较大区域中，以提高设备的性能，并进一步提高加工期间的整体均匀性。
将参考等离子体蚀刻应用讨论本公开的各个方面。然而，本公开的示例方面可用于其他应用而不会背离本公开的范围，例如化学气相沉积(CVD)、等离子体气相沉积(PVD)、高密度等离子体化学气相沉积(HDPCVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、原子层沉积(ALD)、原子层蚀刻(ALE)等，甚至大型显示屏或太阳能电池板制造。
出于说明和讨论的目的，将参考“工件”、“晶片”或半导体晶片讨论本公开的各个方面。本领域普通技术人员使用本文提供的公开内容将理解，本公开的示例方面可与任何半导体工件或其他合适工件(例如平板显示器、太阳能电池板等)结合使用。另外，术语“大约”与数值结合使用的意图是指所述数值的百分之十(10％)以内。“基座”是指可用于支撑工件的任何结构。“远程等离子体”是指远离工件产生的等离子体，例如在通过分离格栅与工件分离的等离子体腔室中生成的等离子体。“直接等离子体”是指直接接触到工件的等离子体，例如在具有可操作以支撑工件的基座的处理腔室中产生的等离子体。
图1描绘了根据本公开示例性方面的示例等离子体处理设备100。如图所示，该设备包括处理腔室。处理腔室可以包括工件支撑件112或基座。工件114可以放置在工件支撑件112上。根据本公开的示例性方面的等离子体源阵列130可用于从工艺气体产生等离子体和/或物质，以接触到工件114。等离子体源阵列130可以包括一个或更多个(例如，多个)混合等离子体子源133。等离子体源阵列130通过合适的匹配网络132耦合到射频功率发生器134。等离子体源阵列130可以由任何合适的材料形成，包括适合在处理腔室110内感应出等离子体的导电材料。工艺气体可以从气体供应150和环形气体分配通道151或其他合适的气体引入机构提供给等离子体源阵列130。当等离子体源阵列130被来自射频功率发生器134的射频功率供能时，可以在处理腔室110中产生等离子体。在特定实施例中，等离子体处理设备100可以包括可选的接地法拉第屏蔽128，以减少等离子体源阵列130与等离子体的电容耦合。接地法拉第屏蔽128可以由任何合适的材料或导体形成，包括与等离子体源阵列130相似或基本相似的材料。
如图1所示，根据本公开的示例性方面，设备100可包括气体输送系统155，其配置为将工艺气体输送至等离子体源阵列130。可选地，气体输送系统155还可以配置为将工艺气体输送至处理腔室110。例如，可以利用气体分配通道151或其他分配系统来提供。气体输送系统155可包括多条进气管线159。可使用阀门158和/或气流控制器185控制进气管线159，以将期望量的气体作为工艺气体输送至等离子体腔室120。气体输送系统155可用于输送任何合适的工艺气体。示例工艺气体包括含氧气体(例如O2、O3、N2O、H2O)、含氢气体(例如H2、D2)、含氮气体(例如N2、NH3、N2O)、含氟气体(例如CF4、C2F4、CHF3、CH2F2、CH3F、SF6、NF3)、含烃气体(例如CH4)或其组合。可根据需要添加含有其他气体的其他进气管线。在一些实施例中，工艺气体可与惰性气体混合，惰性气体可称为“载体”气体，例如He、Ar、Ne、Xe或N2。控制阀158可用于控制用于使工艺气体流入等离子体源阵列130和/或处理腔室110的每条进气管线的流速。在实施例中，气体输送系统155可由气流控制器185控制。
设备100可包括偏压源，该偏压源在工件支撑件112中具有偏压电极510。偏压电极510可以经由合适的匹配网络512耦合到射频功率发生器514。当偏压电极510被射频能量供能时，可在处理腔室110中由工艺气体或工艺气体混合物产生等离子体504，用于直接接触到工件114。处理腔室110可包括用于从处理腔室110排出气体的排气口516。向偏压电极510应用射频功率允许偏压电极510充当偏压源。工件支撑件可以在竖直方向上移动。例如，工件支撑件112可以包括竖直提升器，该竖直提升器可以被配置为调整工件支撑件112和等离子体源阵列130之间的距离。例如，竖直提升器可被配置为在加工工件114期间将工件支撑112及其上的工件114移动更接近等离子体源阵列130。
可选地，可以在处理腔室110和等离子体源阵列130之间提供分离格栅200。分离格栅200可用于在由等离子体源阵列130产生的等离子体被输送到处理腔室110时对其执行离子过滤。例如，由等离子体源阵列130产生的等离子体可由分离格栅200过滤，以便在处理腔室110中产生过滤混合物。包括一种或多种物质的过滤混合物可在处理腔室110中接触到工件114。
在一些实施例中，分离格栅200可以是多板分离格栅。例如，分离格栅200可以包括彼此平行分隔开的第一格栅板210和第二格栅板220。第一格栅板210和第二格栅板220可以分开一段距离。
第一格栅板210可以具有带有多个孔的第一格栅图案。第二格栅板220可以具有带有多个孔的第二格栅图案。第一格栅图案可以与第二格栅图案相同或不同。带电粒子可以在它们的通过分离格栅中每个格栅板210、220的孔的路径中在壁上重新组合。中性物质(例如，自由基)可以相对自由地流过第一格栅板210和第二格栅板220中的孔。每个格栅板210和220的孔的大小和厚度可以影响带电粒子和中性粒子两者的透明度。
在一些实施例中，第一格栅板210可以由金属(例如铝)或其他导电材料制成，和/或第二格栅板220可以由导电材料或介电材料(例如石英、陶瓷等)制成。在一些实施例中，第一格栅板210和/或第二格栅板220可以由其他材料制成，例如硅或碳化硅。如果格栅板由金属或其他导电材料制成，格栅板可以接地。在一些实施例中，格栅组件可以包括具有一个格栅板的单个格栅。
设备100可以包括控制器175。控制器175控制处理腔室110中的各种部件以指导工件114的处理。例如，控制器175可用于等离子体源阵列130和/或气体输送系统155。控制器175还可以实现一个或多个工艺参数，例如控制气流控制器185和改变处理腔室110的条件，以便在加工工件114期间保持处理腔室110中的适当条件。控制器175可以包括，例如，一个或多个处理器和一个或多个存储设备。一个或多个存储设备可以存储计算机可读指令，计算机可读指令在由一个或多个处理器执行时使一个或多个处理器执行操作，例如本文中所述的控制操作中的任何操作。在某些实施例中，控制器175可以被配置为例如通过调整供给混合等离子体子源133中的一个或多个的功率来调整等离子体源阵列130的供电。在其他实施例中，控制器可配置为调整气体输送系统，以向混合等离子体子源133中的一个或多个供给一种或多种工艺气体。例如，控制器175可以修改(例如，增加或减少)或停止流向某些混合等离子体子源133的气流。此外，控制器175可以修改供应给每个混合等离子体子源133的工艺气体的类型和数量。
图2-7描述了根据本公开的示例方面的等离子体源阵列130的各个方面。如图所示，等离子体源阵列130包括设置在基板136上的多个混合等离子体子源133。每个混合等离子体子源133的直径可以远小于基板136或处理腔室的直径。例如，在实施例中，基板136包括整体基板空间量，每个单独的混合等离子体子源133包括子源空间量。子源空间量小于基板空间量的40％，例如小于基板空间量的30％，例如小于基板空间量的20％，例如小于基板空间量的10％，例如小于基板空间量的5％。
可以配置一个或多个支架142，以将每个混合等离子体子源133固定到基板136上。如图所示，在某些实施例中，支架142可包括可通过一个或多个销145或杆牢固耦合的顶部144和底部146。支架的顶部144可以设置在混合等离子体子源133的顶部周围，以便为其提供稳定性，而支架142的底部146为混合等离子体子源133的底部提供稳定性，并且还将子源133牢固耦合到基板136。如图所示，一个或多个销145(例如至少两个销)用于固定支架142。然而，本公开并不限于此，实际上，支架142可以通过至少三个销固定，例如至少四个销，例如至少五个销等，以便将混合等离子体子源133固定到基板136。此外，支架142的底部146可以配置有一个或多个连接点，用于将支架142牢固地耦合到基板136。例如，支架142可以通过至少一个连接点固定到基板136，例如至少两个连接点，例如至少三个连接点，例如至少四个连接点，例如至少五个连接点等。
每个混合等离子体子源133可以单独调整其输出射频功率，以调节工艺均匀性。每个混合等离子体子源133具有将CCP部分和ICP部分组合在一个源中的混合设计。CCP部分有助于打开激发或点火窗口，而ICP部分可用于产生大部分等离子体。基板136的直径可根据加工需要进行选择。例如，在某些实施例中，基板136的直径可为约500mm至约600mm，例如约550mm至约580mm。基板136可以由包括介电材料或金属材料的任何合适材料形成。基板136可涂覆有合适的涂层材料，包括钇基涂层。在某些实施例中，基板136可以配备能够控制基板温度、尤其能够在加工期间控制基板温度的一个或多个系统。例如，基板136可以通过阳极氧化被进行温度控制。如图4-5中更具体地示出，基板136包括一个或多个孔140，在其上可设置一个或多个混合等离子体子源133。孔140允许由一个或多个混合等离子体子源133中的每一个产生的等离子体流入处理腔室110以用于加工工件114。
更具体地说，图2-5描绘了37个混合等离子体子源133在基板136上以大约21英寸直径(533毫米)等距分布的示例。然而，本公开并不局限于此。实际上，基板136可以包括至少5个混合等离子体子源133，以及多达大约45个混合等离子体子源。待加工工件114位于底板136下方，间距为约3英寸(76毫米)至约7英寸(178毫米)。通过单独调整用于37个混合等离子体子源133中每一个的射频功率，与半导体等离子体工艺的现有等离子体源设计相比，均匀性可调性可大大提高。
图8A-8D描绘了根据本公开示例性实施例的示例混合等离子体子源133的细节。如图所示，子源133可包括限定内部区域172且具有外部表面171的介电管170。介电管170可以由任何合适的介电材料形成，介电材料包括但不限于石英和/或陶瓷。介电管170可耦合至支架142，用于将子源133固定至基板136。例如，介电管170的顶部或顶面可以耦合到支架142的顶部144。可选地，介电管170的底部或底面可以耦合到支架142的底部146。介电管170的直径可以从约10mm到约500mm，例如从约20mm到约450mm，例如从约30mm到约400mm，例如从约40mm到约350mm，例如从约50mm到约300mm，例如从约60mm到约250mm，例如从约70mm到约200mm。在某些实施例中，介电管的直径为约10mm至约40mm。
混合等离子体子源133可包括用于产生感应耦合等离子体的感应耦合等离子体源180。如图所示，感应耦合等离子体源180可包括围绕介电管170的外部表面171设置的感应线圈182。具有感应耦合等离子体源180的子源133的部分可称为混合等离子体子源133的ICP部分。当感应线圈182被射频能量供能时，可在管170内产生等离子体。用于从合适的射频能量源提供射频能量的射频馈送件184可以耦合到感应线圈182，以提供用于在子源133中感应等离子体的射频功率。在某些实施例中，感应线圈182环绕管170的一部分，而不沿管的整个长度延伸。例如，在某些实施例中，感应线圈环绕介电管170的外表面171的至少10％，例如至少20％，例如至少30％，例如至少40％，例如至少50％，例如至少60％，例如至少70％。在某些实施例中，感应线圈182围绕其设置的介电管170的底部在z方向上的高度为约10mm至约100mm，例如约20mm至约90mm，例如约30mm至约80mm，例如约40mm至约70mm。在某些实施例中，管170的底部具有约65mm的高度。此外，介电管170的底部可以包括感应线圈182所环绕的管170的总部分。
源133包括屏蔽件186，屏蔽件186围绕介电管的外周设置，包围感应线圈182。屏蔽件186可以包括任何合适的材料，包括铁氧体材料。屏蔽件被配置为防止设置在基板136上的多个混合等离子体子源133之间的串扰。
混合等离子体子源133配置有电容耦合等离子体源190，用于产生电容耦合等离子体。电容耦合等离子体源190可包括设置在介电管170的内部区域172内的一个或多个电极192、194。电极192、194可以以任何合适的方式布置。在某些实施例中，电极192、194在介电管的内部区域172内以环形方式布置为同心线圈。电容耦合等离子体源190可以被提供射频、直流(DC)和/或交流(AC)功率，以便在介电管170内产生电容耦合等离子体。例如，电极192、194中的至少一个可以耦合到射频源，而另一个电极耦合到地或其他基准。当电极192、194中的至少一个被射频能量供能时，可以产生等离子体。
在某些实施例中，电容耦合等离子体源190沿Z方向设置在感应耦合等离子体源180上方。例如，图9描述了电极192、194和感应线圈182的放置。在这些实施例中，可以向电容耦合等离子体源190和感应耦合等离子体源180两者提供适当的功率。当气体被供应到混合等离子体子源133时，电容耦合等离子体源190被配置为有助于点火和/或促进等离子体的激发，而感应耦合等离子体源180可促进在介电管170的内部区域172的一部分内产生等离子体。
工艺气体可通过合适的气体分配系统供应至混合等离子体子源133。例如，可以向每个混合等离子体子源133提供一条或多条进气管线。因此，在某些实施例中，每个等离子体子源133具有其自己的进气管线，该管线可单独连接到气体供给系统155，以便向子源133提供所需的工艺气体。在某些其他实施例中，混合等离子体子源133的部分可被从单个气体分配系统供给工艺气体，而混合等离子体子源133的其他部分可被从不同的单个气体分配系统供给工艺气体。因此，可以利用单个或多个气体分配系统向混合等离子体子源133供给工艺气体。
参考图10-13，混合等离子体子源133包括气体分配板252，用于促进工艺气体流过混合等离子体子源133。例如，气体分配板252可位于介电管170的内部区域172内。气体分配板252可配备有一个或多个孔或通道，用于引导工艺气体穿过介电管170的至少一部分。例如，在某些实施例中，气体分配板252包括设置在电容耦合等离子体源190的一个或多个电极192、194之间的一个或多个通道254。通道254被配置为从子源133的顶部经由电容耦合等离子体源190向子源133的底部提供工艺气体。例如，通道254可以经由电极192、194提供气体，并将气体输送到被感应耦合等离子体源180围绕的介电管的一部分。
图14描绘了根据本公开示例性方面的每个混合等离子体子源133的示例射频驱动器。每个混合等离子体子源133都可以耦合到自己特有的射频驱动器。作为替代，多个混合等离子体子源133可以耦合到同一射频驱动器。射频驱动器可以在没有匹配网络的情况下实现。直接驱动发生器的射频工作频率可被可调整地调谐，以实现增加的和/或最大的到等离子体源的功率传递。
更具体地参考图14，示例混合等离子体源600可包括谐振电路610，其包括感应耦合等离子体(ICP)源612和电容耦合等离子体(CCP)源614。ICP源612为谐振电路610提供电感组件，CCP源614为谐振电路610提供电容组件。在一些实现中，如图14所示，ICP源612与CCP源614串联连接。尽管本公开涉及谐振电路610，但应了解，谐振电路也可被称为LC电路、振荡电路、调谐电路、或已知包括连接在一起的电感器(由字母L表示)和电容器(由字母C表示)的其他电路。谐振电路示意图620提供了谐振电路610内的子源件的示意性表示。更具体地说，谐振电路610的ICP源612提供谐振电路示意图620的电感(LICP)622，谐振电路610的CCP源614提供谐振电路示意图620的电容(CCCP)624。
混合等离子体源600还可以包括控制器630。在一些实施方式中，控制器630可被配置为控制ICP源612和CCP源614的操作，从而ICP源612和CCP源614形成谐振电路610。更具体地说，控制器630可以帮助确保谐振电路610的射频工作频率被调整为使得谐振电路610在期望的激励频率下谐振。当使用混合等离子体源600的等离子体腔室中的工作条件发生变化时，控制器630可有助于自动调谐谐振电路610的工作频率，以跟踪室的条件，以便动态地维持串联谐振，从而射频功率可以有益地被满负荷输送到等离子体腔室。
在所公开技术的一种实现中，混合等离子体源600的控制器630可以包括耦合到谐振电路610的电流传感器640，其被配置为测量谐振电路610产生的射频电流的谐波分量。在一些实现中，电流传感器640可对应于VI探针。电流传感器640可以被配置为仅测量射频电流的谐波分量，而不测量谐振电路610产生的射频电流的基波分量。例如，由谐振电路610产生的射频电流可以包括基波电流分量和谐波电流分量。基波电流分量可对应于射频电流的归因于谐振电路610的激励频率或谐振频率的部分。谐波电流分量可以是分别对应于激励频率的一个或多个谐波的一个或多个电流或总和。控制器630结合电流传感器640可被配置为直接测量由谐振电路610产生的射频电流的谐波电流分量，并通过将谐波电流的幅度降低到目标值以下来控制激励频率。例如，可以选择性地调谐第一射频时钟信号636的方面、第二射频时钟信号637的方面或控制器630的附加方面(例如，如后面的实施例中所述的可变电容器)，以动态地调整谐振电路610的工作频率以获得峰值性能。减少或最小化谐波电流分量有助于优化串联谐振，并产生混合等离子体源600的满负荷性能。
仍然参考图14，控制器630可以包括不匹配的直接驱动射频电路，该电路包括连接到ICP源612的第一端子631和连接到CCP源614的第二端子632。由谐振电路610产生的射频功率可以被输送到用于等离子体处理设备的射频子源件633。控制器630可以包括第一晶体管634和第二晶体管635，第一晶体管634和第二晶体管635例如可以分别对应于诸如MOSFETS之类的场效应晶体管。第一晶体管634可以设置在第一端子631和射频子源件633之间，而第二晶体管635可以设置在第一端子631和第二端子632之间，第二端子632连接到接地638。第一端子631位于第二晶体管635的漏极端子和第一晶体管634的源极端子之间，而第二端子632连接到第二晶体管635的源极端子。第一晶体管634可被配置为在其栅极端子处接收第一射频信号636，而第二晶体管635可被配置为在其栅极端子处接收第二射频信号637。在一些实现中，第一射频信号636和第二射频信号637是脉冲射频时钟信号。在一些实现中，第一射频信号636和第二射频信号637是以脉冲频率fRF为特征的方波信号。在一些实现中，第一射频信号636相对于第二射频信号637被相移。例如，第一射频信号636可以从第二射频信号637偏移约180度，因此其特征在于基本相反的信号相位。第一晶体管634的漏极端子可以向射频源633输送功率。
图15描绘了根据本公开的示例性方面的一种示例性方法(800)的流程图。将参考图1的等离子体处理设备100作为示例来讨论方法(800)。该方法(800)可在任何合适的等离子体处理设备中实施。图6描绘了为了说明和讨论的目的以特定顺序执行的步骤。本领域的普通技术人员使用本文提供的公开内容将理解，本文描述的任何方法的各种步骤可被以各种方式省略、扩展、同时执行、重新排列和/或修改，而不背离本公开的范围。此外，可以在不背离本公开范围的情况下执行各种步骤(未示出)。
在(802)处，该方法可包括允许工艺气体到达一个或多个混合等离子体子源133。例如，工艺气体可经由气体分配系统155被供应至等离子体源阵列130的一个或多个混合等离子体子源133。例如，工艺气体可以从多条进气管线159输送，并且可以使用阀158和/或气流控制器185进行控制，以便将期望量的气体输送到每个混合等离子体子源133。气体输送系统155可用于输送任何合适的工艺气体。示例工艺气体包括含氧气体(例如O2、O3、N2O、H2O)、含氢气体(例如H2、D2)、含氮气体(例如N2、NH3、N2O)、含氟气体(例如CF4、C2F4、CHF3、CH2F2、CH3F、SF6、NF3)、含烃气体(例如CH4)或其组合。可根据需要添加含有其他气体的其他进气管线。在一些实施例中，工艺气体可与惰性气体混合，惰性气体可称为“载体”气体，例如He、Ar、Ne、Xe或N2。控制阀158可用于控制用于使工艺气体流入等离子体源阵列130和/或处理腔室110的每条进气管线的流速。
在(804)处，该方法包括使用混合等离子体子源133从工艺气体产生包括一种或多种物质的等离子体。例如，一旦工艺气体被供应至混合等离子体子源133中的一个或多个，电容耦合等离子体源190可用于促进混合等离子体子源133的介电管170内的等离子体的激发或点火。此外，气体分配板252可用于将工艺气体从顶部并通过电容耦合等离子体源190移动到介电管170的底部。一旦点火，感应耦合等离子体源180可用于在介电管170内产生等离子体。例如，每个混合等离子体子源133可以包括感应耦合等离子体源180，其包括感应线圈182。感应线圈182可以通过合适的匹配网络132耦合到射频功率发生器134。当感应线圈182被来自射频功率发生器134的射频功率供能时，可以在介电管170的内部区域172中产生等离子体。
在(806)处，该方法包括允许一种或多种物质进入处理腔室110。例如，一旦在介电管170的内部区域172内产生等离子体，等离子体就可以从介电管170流过位于基板136中的孔140，进入处理腔室110，以便加工工件114。此外，在某些实施例中，由等离子体源阵列130产生的等离子体可以可选地由位于基板136和工件114之间的分离格栅过滤。
可选地，可以在处理腔室110和等离子体源阵列130之间提供分离格栅200。分离格栅200可用于在由等离子体源阵列130产生的等离子体被输送到处理腔室110时对其执行离子过滤。例如，由等离子体源阵列130产生的等离子体可由分离格栅200过滤，以便在处理腔室110中产生过滤混合物。包括一种或多种物质的过滤混合物可在处理腔室110中接触到工件114。分离格栅200可以是多板分离格栅。例如，分离格栅200可以包括彼此平行间隔的第一分离格栅板210和第二分离格栅板220。第一格栅板210和第二格栅板220可以分隔开一段距离。
第一格栅板210可以具有带有多个孔的第一格栅图案。第二格栅板220可以具有带有多个孔的第二格栅图案。第一格栅图案可以与第二格栅图案相同或不同。带电粒子可以在它们的通过分离栅极中每个栅极板210、220的孔的路径中在壁上重新组合。中性物质(例如，自由基)可以相对自由地流过第一栅极板210和第二栅极板220中的孔。每个栅极板210和220的孔的大小和厚度可以影响带电粒子和中性粒子两者的透明度。因此，在某些实施例中，所产生的等离子体可由分离格栅过滤以产生过滤混合物。然后，过滤混合物可接触到工件114。
在(808)，该方法包括将工件暴露于处理腔室110中的一种或多种物质。如上所述，由混合等离子体子源133产生的等离子体可以经由位于基板136的底面上的一个或多个孔140提供到处理腔室110中。实际上，在某些实施例中，每个混合等离子体子源133被放置在合适的孔上，使得源133产生的等离子体可以被输送到处理腔室并接触到工件114。
在(810)，该方法包括将工件114从处理腔室110中移除。例如，工件114可被从处理腔室110中的工件支撑件112上移除。然后，可以对等离子体处理设备100进行调节，以用来将来加工额外的工件。
根据本公开的示例方面的等离子体处理设备中可使用的示例加工参数如下(对于300米工件加工：
压力：2mT至5T
温度：20℃至250℃
气流：5sccm至5slm
虽然已经就本公开主题的具体示例实施例详细描述了该主题，但是应当理解，本领域技术人员在理解前述内容后，可以容易地对这些实施例进行修改、变化和等效。因此，本发明的范围是作为示例而非限制，并且本公开不排除对本领域的普通技术人员而言显而易见的对本发明主题的修改、变型和/或添加。

Claims (27)

1.一种等离子体源阵列，包括：
设置在基板上的多个混合等离子体子源，每个混合子源包括：
介电管，具有内部区域和外部表面；
感应耦合等离子体源，用于产生感应耦合等离子体，所述感应耦合等离子体源靠近所述介电管的所述外部表面设置；
电容耦合等离子体源，用于产生电容耦合等离子体，所述电容耦合等离子体源设置在所述介电管的所述内部区域内；以及
气体注入系统，被配置为提供一种或多种工艺气体到所述介电管的所述内部区域。
2.根据权利要求1所述的等离子体源阵列，其中，所述感应耦合等离子体源包括围绕所述介电管的所述外部表面的一部分设置的一个或多个感应线圈。
3.根据权利要求1所述的等离子体源阵列，其中，所述电容耦合等离子体源包括设置在所述介电管的所述内部区域的一部分内的一个或多个电极。
4.根据权利要求3所述的等离子体源阵列，其中，所述电容耦合等离子体源包括设置在所述介电管内的至少两个电极。
5.根据权利要求1所述的等离子体源阵列，其中，所述电容耦合等离子体源在Z方向上设置在所述感应耦合等离子体源上方。
6.根据权利要求1所述的等离子体源阵列，其中，所述电容耦合等离子体源被配置为促进等离子体的激发和/或点火。
7.根据权利要求1所述的等离子体源阵列，其中，所述感应耦合等离子体源被配置为促进所述介电管的所述内部区域的一部分内的等离子体的产生。
8.根据权利要求1所述的等离子体源阵列，其中，每个子源包括气体分配板。
9.根据权利要求8所述的等离子体源阵列，其中，所述气体分配板包括一个或多个通道，所述一个或多个通道设置在所述电容耦合等离子体源的一个或多个电极之间，以将所述一种或多种工艺气体从所述子源的顶部通过所述电容耦合等离子体源提供到所述子源的底部。
10.根据权利要求1所述的等离子体源阵列，其中，所述感应耦合等离子体源被配置成围绕所述介电管的底部，所述介电管的所述底部具有在所述z方向上的约20mm至约80mm的高度。
11.根据权利要求1所述的等离子体源阵列，其中，所述介电管具有约10mm至约500mm的直径。
12.根据权利要求1所述的等离子体源阵列，其中，所述介电管具有约10mm至约40mm的直径。
13.根据权利要求1所述的等离子体源阵列，其中，所述混合等离子体子源包括围绕所述混合等离子体子源的所述外部表面的至少一部分设置的屏蔽件。
14.根据权利要求13所述的等离子体源阵列，其中，所述屏蔽件包括铁氧体屏蔽件。
15.根据权利要求13所述的等离子体源阵列，其中，所述屏蔽件设置在所述感应耦合等离子体源的外部。
16.根据权利要求1所述的等离子体源阵列，其中，每个子源包括单电源馈电件，所述单电源馈电件被配置为从一个或多个电源向所述感应耦合等离子体源和所述电容耦合等离子体源两者供电。
17.根据权利要求16所述的等离子体源阵列，其中，所述一个或多个电源包括射频电源、直流电源、交流电源，或它们的组合。
18.根据权利要求1所述的等离子体源阵列，其中，一个或多个支架被配置为将每个子源固定到所述基板。
19.根据权利要求1所述的等离子体源阵列，其中，所述等离子体源阵列包括设置在所述基板上的至少5到约45个子源。
20.根据权利要求1所述的等离子体源阵列，其中，所述混合等离子体子源的第一组均耦合到第一电源，以及所述混合等离子体子源的第二组均耦合到第二电源，其中所述第一电源不同于所述第二电源。
21.根据权利要求1所述的等离子体源阵列，其中，所述基板包括设置在每个子源下方的多个孔。
22.根据权利要求1所述的等离子体源阵列，其中，所述基板具有基板空间量，以及个体混合子源具有子源空间量，其中，所述子源空间量小于所述基板空间量的20％。
23.根据权利要求22所述的等离子体源阵列，其中，所述基板具有基板空间量，以及每个混合等离子体子源具有子源空间量，其中，所述子源空间量小于所述基板空间量的10％。
24.一种等离子体处理设备，包括：
处理腔室；
工件支撑件，设置在所述处理腔室内，所述工件支撑件被配置为支撑工件；
等离子体源阵列，被配置为向所述处理腔室提供等离子体，所述等离子体源阵列包括：
设置在基板上的多个混合等离子体子源，每个混合子源包括：
介电管，具有内部区域和外部表面；
感应耦合等离子体源，用于产生感应耦合等离子体，所述感应耦合等离子体源靠近所述介电管的所述外部表面设置；
电容耦合等离子体源，用于产生电容耦合等离子体，所述电容耦合等离子体源设置在所述介电管的所述内部区域内；以及
气体注入系统，被配置为提供一种或多种工艺气体到所述介电管的所述内部区域。
25.根据权利要求24所述的等离子体处理设备，其中，所述基板包括被配置为提供所述等离子体到所述处理腔室的多个孔。
26.一种等离子体处理系统，包括：
处理腔室；
工件支撑件，设置在所述处理腔室内，所述工件支撑件被配置为支撑工件；
等离子体源阵列，被配置为向所述处理腔室提供等离子体，所述等离子体源阵列包括：
设置在基板上的多个混合等离子体子源，每个混合子源包括：
介电管，具有内部区域和外部表面；
感应耦合等离子体源，用于产生感应耦合等离子体，所述感应耦合等离子体源靠近所述介电管的所述外部表面设置；
电容耦合等离子体源，用于产生电容耦合等离子体，所述电容耦合等离子体源设置在所述介电管的所述内部区域内；以及
气体注入系统，被配置为提供一种或多种工艺气体到所述介电管的所述内部区域；以及
控制器，被配置为执行一个或多个操作，所述一个或多个操作包括调整电源以向所述混合子源中的一个或多个供电，和/或调整所述气体注入系统以提供一种或多种工艺气体到所述混合子源中的一个或多个。
27.一种用于在等离子体处理设备中加工工件的方法，所述等离子体处理设备具有处理腔室和设置在所述处理腔室内并被配置为支撑所述工件的工件支撑件，以及被配置为向所述处理腔室提供等离子体的等离子体源阵列，所述等离子体源阵列包括设置在基板上的多个混合等离子体子源，每个混合子源包括：具有内部区域和外部表面的介电管；用于产生感应耦合等离子体并靠近所述介电管的所述外部表面设置的感应耦合等离子体源；用于产生电容耦合等离子体并设置在所述介电管的所述内部区域内的电容耦合等离子体源；以及，被配置为提供一种或多种工艺气体到所述介电管的所述内部区域的气体注入系统，所述方法包括：
允许工艺气体进入所述混合等离子体子源；
使用所述感应耦合等离子体源和/或所述电容耦合等离子体源从所述工艺气体产生包括一种或多种物质的等离子体；
允许所述一种或多种物质进入所述处理腔室；以及
将所述工件在所述处理腔室中暴露于所述一种或多种物质。
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