TW201505820A - 帶有電漿源之三維（３ｄ）處理及列印 - Google Patents

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Troy Detrick
Srinivas Nemani
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Abstract

所述具體實施例包含三維電漿列印及處理的系統、設備及方法。在一具體實施例中，一方法包含引入多數化學先驅物至一或多個點電漿源之中、利用一或多個電源，在該一或多個點電漿源中由該等化學先驅物產生電漿，並且藉由相關於該一或多個點電漿源移動一工作台的方式，利用所產生的電漿，將放置於該工作台上一基材局部圖案化。

Description

帶有電漿源之三維(3D)處理及列印 【相關申請】
本申請書主張於2013年十月25日申請之美國專利申請序號14/063,860的優先權，並藉由引用形式而整體併入本文，該申請案主張於2013年八月6日申請之美國非臨時發明專利申請序號61/862,812的優先權。
本發明之多數具體實施例屬於電漿處理的領域，且特別是與利用電漿源進行的三維列印及處理有關。
三維(3D)列印可用以根據一數位模型建立三維物體。傳統上，使用雷射融化一材料，而該融化材料則沈積於依據該模型的表面上。重覆此處理進行多層沈積，直到建立該數位模型的物體為止。所述處理受限於只能沈積能以雷射進行融化的特定材料，而無法達到多數元素複雜組合的沈積。目前使用雷射融化該欲被沈積之材料的技術，也受限於接收該融化材料的表面與該融化材料則大致上為相同溫度。
本發明之一或多個具體實施例係引導三維電漿列印或處理的方法。
在一具體實施例中，一方法包含引入多數化學先驅物至一或多個點電漿源之中。該方法包含利用一或多個電源，在該一或多個點電漿源中由該等化學先驅物產生電漿。該方法包含藉由相關於該一或多個點電漿源移動一工作台的方式，利用所產生的電漿，將放置於該工作台上一基材局部圖案化。
在一具體實施例中，一三維電漿列印或處理系統包含一或多個點電漿源。該系統包含一或多個電源，以在該一或多個點電漿源中由一化學先驅物產生電漿。該系統包含一工作台，用以支撐一基材。該工作台係相關於該一或多個點電漿源為可傾斜、可旋轉及/或可移動，以引導來自該電漿的多數自由基或離子將該基材局部圖案化。
在一具體實施例中，一電漿源組件包含一或多個管，用以接收多數化學先驅物。該電漿源組件包含一或多個射頻電源，以在該一或多個管中，從該等化學先驅物產生電漿。該一或多個管之每一個都具有一孔徑尺寸，該孔徑尺寸小於該一或多個射頻電源的波長，以引導來自所產生電漿的多數自由基或離子將放置於一工作台上的樣本局部圖案化。
100‧‧‧系統
102‧‧‧腔室
104‧‧‧工作台
106‧‧‧減壓裝置
108‧‧‧氣體入口裝置
110‧‧‧電漿引燃裝置
112‧‧‧計算裝置
114‧‧‧電壓來源
116‧‧‧偵測器
118‧‧‧點電漿源
119‧‧‧未說明
200‧‧‧系統
202‧‧‧點電漿源
203‧‧‧端部
204‧‧‧工作台
205‧‧‧自由基/離子
206a‧‧‧角度
206b‧‧‧角度
207‧‧‧箭頭
209‧‧‧箭頭
300‧‧‧方法
302‧‧‧步驟
304‧‧‧步驟
306‧‧‧步驟
400a‧‧‧點電漿源組件
400b‧‧‧點電漿源組件
400c‧‧‧點電漿源組件
400d‧‧‧點電漿源組件
402‧‧‧點電漿源
404‧‧‧電源
406‧‧‧端部
408‧‧‧管
411‧‧‧端部
412‧‧‧點電漿源
413‧‧‧電源
414‧‧‧端部
415‧‧‧管
416‧‧‧未說明
418‧‧‧介電窗
419‧‧‧電漿
421‧‧‧孔徑
422‧‧‧點電漿源
423‧‧‧端部
424‧‧‧介電窗
425‧‧‧電源
426‧‧‧徑向傳輸管
427‧‧‧電漿
431‧‧‧U形環狀管
432‧‧‧點電漿源
433‧‧‧開放端
434‧‧‧電源
435‧‧‧底部
436‧‧‧孔徑
437‧‧‧電漿
439‧‧‧介電塞頭
500a‧‧‧點電漿源
500b‧‧‧點電漿源
500c‧‧‧點電漿源
502‧‧‧端部
504‧‧‧電漿
505‧‧‧電源
506‧‧‧實體連接
507‧‧‧內部導體
508‧‧‧端部
510‧‧‧電感回路
511‧‧‧電極
600‧‧‧點電漿源
602‧‧‧共振器
603‧‧‧內部導體
604‧‧‧內部導體
606‧‧‧先驅物導管
607‧‧‧中央區域
608‧‧‧介電窗口
609‧‧‧端部
610‧‧‧端部
700‧‧‧電腦系統
702‧‧‧處理器
704‧‧‧主要記憶體
706‧‧‧靜態記憶體
708‧‧‧網路介面卡
710‧‧‧視頻顯示器
712‧‧‧文數字處理裝置
714‧‧‧游標控制裝置
716‧‧‧訊號產生裝置
718‧‧‧次要記憶體
720‧‧‧網路介面卡
722‧‧‧軟體
730‧‧‧匯流排
731‧‧‧機器可存取儲存媒介
本發明之多數具體實施例係透過實例而非以限制的 方式描述，並可以在連結該等圖式考量時，參考下述【實施方式】而獲得更完全的瞭解，其中：第1圖描述根據本發明一具體實施例，利用多數電漿源執行三維列印及/或處理的系統。
第2圖描述根據本發明一具體實施例，具備多數點電漿源與一可移動工作台的系統。
第3圖為根據本發明一具體實施例，一三維電漿列印或處理方法的流程圖。
第4A圖描述根據本發明一具體實施例之一點電漿源組件，其具有多數同軸共振電漿源。
第4B圖描述根據本發明一具體實施例之一點電漿源組件，其具有多數折疊同軸電漿源。
第4C圖描述根據本發明一具體實施例之一點電漿源組件，其具有以徑向傳輸管為基礎的多數小孔徑電漿源。
第4D圖描述根據本發明一具體實施例之一點電漿源組件，其具有多數電感耦合環狀回路。
第5A、5B及5C圖描述根據本發明一具體實施例，具備一單一電源驅動多數點電漿源的多數組件。
第6圖描述根據本發明一具體實施例，具備一分離幫浦通道，以徑向傳輸管為基礎的小孔徑電漿源。
第7圖描述一示例電腦系統之區塊圖，在執行該電腦系統之中的一指令集時，係用於使該電腦系統執行在此討論之方法的任一或多項。
敘述利用多數電漿源進行三維列印與處理的設備、系統與方法。根據一具體實施例，一系統係包含一或多個點電漿源，該等點電漿源與一移動工作台連接，以製造三維裝置、執行逐晶片的半導體處理，或執行三維列印。一系統可以利用逐層處理方式執行半導體或非半導體材料的三維列印，逐層處理則包含材料的沈積及/或移除，及/或表面化學改質。
根據一具體實施例，一電漿腔室包含相對於彼此移動之(多數)點電漿源與一工作台。例如，在一具體實施例中，該工作台可以橫向及/或垂直移動、旋轉及/或傾斜。該(等)點源可以相關於該垂直軸呈現各種角度。在一具體實施例中，該(等)電漿源可以橫向及/或垂直移動、旋轉及/或傾斜。
在一具體實施例中，該(等)點源可以連續或同時(例如，時間上具有某些重疊)的方式，執行多種化學處理。這與目前在任何單一時間點使一完整基材承受多數大電漿源，以執行單組化學物質所產生之化學處理的電漿處理技術相比之下，本發明之多數具體實施例能夠利用多數點電漿源與一移動工作台，進行精細的控制及精確性。
在以下敘述中設定許多特定細節，像是特定的電漿處理，以提供對本發明多數具體實施例的完整瞭解。對於該領域技術人員明顯的是，本發明的多數具體實施例可以在不利用這些特定細節下實作。在多數其他情況中，將不再詳細敘述已熟知的態樣，像是用於產生電漿的化學先驅物，以避免對本發明多數具體實施例造成不必要的干擾。此外，可瞭 解到在該等圖式中所示之該等各種具體實施例係為示例表徵，而不一定以符合比例繪製。
第1圖描述根據本發明一具體實施例，利用多數電漿源執行三維列印及/或處理的系統。
該系統100用於執行三維電漿列印或處理，包含一腔室102，該腔室102配備有一樣本支撐器104(也稱為一工作台)。該腔室102可以包含一反應腔室，該反應腔室適宜包含一離子化氣體，例如電漿。該工作台104可為一定位裝置以攜帶一基材(例如，一半導體晶圓或其他準備被處理的工作部件)靠近於由一或多個點電漿源118所注入的局部定向離子化氣體或帶電粒種。相較於在同時間利用一單一化學物質使一完整基材承受電漿處理的多數電漿源與腔室而言，「點電漿源」為一種具有將電漿分配或引導至該工作台或由該工作台所支撐基材之局部區域能力的電漿源。
該一或多個點電漿源118連接或包括一列印頭，該列印頭可在高電子溫度下產生化學物質，相較於該電漿而言，放置於該工作台104上之一基材，實質上則處於一較低的溫度。例如，該等點電漿源118可以在溫度為0.5-5電子伏特下產生電漿，而該工作台104則處於室溫或是處於實質上低於該電漿溫度的升高溫度(例如，像是由一加熱器所加熱)。因此，利用該等點電漿源118執行三維處理與列印，能夠維持兩種不同的溫度：用於執行該處理或列印之該化學物質，處於產生該自由基或離子化粒種時所需的非常高溫，而該工作台104或由該工作台104支撐的樣本則處於較低溫 度。維持兩種不同溫度進一步能夠達成以不同元素之混和物進行處理與列印，以及達成不同合金形式的產生(例如，金屬、介電質等等)。
示例先驅物包含用於二氧化矽沉積的四乙基矽氧烷(TEOS)、用於沈積氮化矽或碳氮化矽之帶有氨的六甲基二矽氮烷(HMDS)，以及用於沈積矽的氧化物、氮化物或碳化物的其他有機矽烷。同樣的，可使用的有機金屬先驅物則例如像是用於金屬沈積，以二(六氟乙酰丙酮)銅(Cu(hfac)2)或其他的六氟乙酰丙酮(hfac)金屬或乙醯丙酮酸鹽(acac)金屬為基礎且帶有氫氣的化學物質，或是用於陶瓷沈積的氧氣、氮氣。該等點電漿源118能沈積的其他金屬範例包含鋁、鋯、鉿、鈦、鈷以及其氧化物或氮化物。在一具體實施例中，可利用像是氦氣或氬氣的惰性載體氣體從起泡器將所述元素的氣相傳輸至該等點電漿源118。這些都是在多數具體實施例中該等點電漿源所能沈積的先驅物與材料實例，但其他具體實施例可以包含用於沈積額外或不同材料的多數點電漿源。點電漿源的實例則在以下參考第2圖、第4A圖至第4D圖、第5A圖至第5C圖與第6圖進一步詳細敘述。
該工作台104及/或該(等)點電漿源118為可移動、可傾斜及/或可旋轉。於側向、垂直及/或於一角度，移動該工作台相關於該(等)點電漿源的相對位置，能使得多數三維結構能以局部逐層的方式建立。其他具體實施例可以包含多數工作台。在該腔室102包含多數工作台之一具體實施例中，該等多數工作台全部都可以移動、傾斜及/或旋轉，以達成組 件線形式的電漿處理。在一具體實施例中，該(等)點電漿源118具有可調整的角度，而該工作台104則於側向及/或垂直方向移動。
該系統100也可以包含腔室102連接之一減壓裝置106、一氣體入口裝置108與一電漿引燃裝置110。該氣體入口裝置108與該電漿引燃裝置110可以使該腔室102中其它形式的電漿處理與利用該等點電漿源118進行的電漿處理分開。該減壓裝置106可為一種適合使該腔室102抽真空及減壓的裝置。該氣體入口裝置108可為一種適合將一反應氣體注入至該腔室102之中的裝置。該電漿引燃裝置110可為一種適合將由該氣體入口裝置108注入至該腔室102之中的反應氣體所衍生的電漿進行點燃的裝置。該偵測裝置116可為一種適合偵測一處理操作結束點的裝置。在一具體實施例中，該系統100包含一腔室102、一工作台104、一減壓裝置106、一氣體入口裝置108、一電漿引燃裝置110與一偵測器116，其與一蝕刻腔室或相關腔室類似或相同。一種所述的示例系統包含Applied Materials® AdvantEdge系統。
一計算裝置112則與該(等)點電漿源118及該可移動工作台104連接。所述計算裝置112包含記憶體、一指令集與一處理器，該處理器用於執行多數指令，以執行在此敘述的多數方法。該計算裝置可以包含像是第7圖該計算裝置700的多種特徵，或可為任何其他用於執行此敘述多數方法的適宜計算裝置。
該計算裝置112可以控制該(等)點電漿源118的 多數處理參數及/或該可移動工作台104及該(等)點電漿源118的移動與方向。例如，該計算裝置112可以控制在處理期間於一給定時間時，該等點電漿源118與該工作台104相關於彼此的位置與方向。在另一實例中，該計算裝置112可以控制該(等)點電漿源118的孔徑尺寸，以分配所需尺寸的液滴或電漿流。該計算裝置112也可以控制在此敘述的多種其他處理參數。在具備一電漿引燃裝置110的具體實施例中，該計算裝置112也連接至該電漿引燃裝置110。該系統100可以額外包含與該工作台104連接的一電壓來源114，以及與該腔室102連接的一偵測器116。如第1圖中所描繪，該計算裝置112也可以與該減壓裝置106、該氣體入口裝置108、該電壓來源114與該偵測器116連接。
因此，第1圖之該系統100描述一系統實例，該系統利用多數點電漿源執行三維列印或處理。以下的敘述包含一可移動工作台與多數點電漿源的實例。
第2圖描述根據本發明一具體實施例，具備多數點電漿源與一可移動工作台的系統。該系統200包含一或多個點電漿源202。在第2圖描述的具體實施例中，該等點電漿源202係為相關於該垂直軸(也就是相關於一樣本支撐工作台204的一垂直軸)處於多種不同角度206a及206b的多數小孔徑電漿源。在一具體實施例中，該等點電漿源202可以相關於該工作台204垂直及/或側向移動。根據一具體實施例，該等點電漿源202可以在1或多毫托耳(mTorr)至大氣壓力(例如760托耳)的壓力範圍中操作。
根據一具體實施例，該系統200輸送多數化學先驅物(例如，具有氣相、氣體及/或粉塵形式的化學先驅物)至該等點電漿源202，以對由該工作台204所支撐之一樣本進行沈積或蝕刻。該等點電漿源202於升高溫度(例如，離開該平衡溫度)下，產生高度活性化學自由基或離子205。該等產生的自由基或離子則與一樣本反應，或沈積在該工作台204一表面上，或沈積在由該工作台204所支撐之一樣本的表面上。在一具體實施例中，該等點電漿源202係於大地電位，這能夠在不以其他方式使該等來源裂解或分解的情況下，將該等化學先驅物引入至一無電場環境的該等點電漿源之中。
該工作台204可以支撐一準備被處理的樣本，或可以接收一準備被列印的三維物體。在一具體實施例中，該工作台204可以相關於該垂直軸側向、垂直移動、旋轉及/或傾斜。該工作台的垂直移動係由該箭頭209所標示。該工作台的水平移動則由該箭頭207所標示。該工作台204可以包含或支撐基礎設施，像是冷卻(例如，背側的氦氣及/或一液冷式工作台)或電力輸送(例如，直流電、脈衝式直流電或是在低頻、中頻或高頻、非常高頻(VHF)或在微波頻率下的射頻)。
根據一具體實施例，該系統利用多種不同自由基或離子進行一樣本的沈積及/或蝕刻。多數不同來源可在同時間促動多數不同自由基或離子。例如，該等點電漿源202之一可以促動一種蝕刻粒種形式，而該等點電漿源202之另一則可促動另一種蝕刻粒種形式。該系統也可以連續(或交替地) 執行處理或列印，像是在任何給定時間下由該等點電漿源202促動該相同的蝕刻粒種。在具備一單一點電漿源的具體實施例中，該電漿源可以連續促動多種不同粒種，及/或將多數不同化學物質混合以沈積多種合金。
因此，該等點電漿源202之一或多者可以利用脈衝或切換多數化學先驅物的方式，使多種不同材料成層。該等點電漿源相對於該工作台移動，以局部沈積多層及/或蝕刻一樣本，而根據一模型產生多數圖案中多種不同材料的多數薄膜。該層的厚度則與該沈積率有關，可根據該模型進行調整。在一實例中，一層可能具有數十萬埃。該系統200接著跨及該樣本進行掃瞄，以沈積或處理可位於一相同或不同位置，並可由相同或不同的材料所組成的次一層。此處理逐層繼續，直到該系統處理或列印一三維物體為止。
該等點電漿源202可以包含像是在第4A圖至第4D圖中描述的多數電漿源。雖然第2圖中描繪三個點電漿源，但多數其他具體實施例可以包含一或多個點電漿源(例如，1、2、3或N個點電漿源，其中N為正整數)。根據多數具體實施例，該等點電漿源202在與現有的電漿源相比之下，尺寸上為較小或被縮小。多數小型電漿源可以包含多數的小孔徑尺寸，用以將自由基或離子化粒種引導至一樣本或該工作台，以執行局部的處理或列印。在一具體實施例中，在一較大的空間(例如，管線)中產生電漿，並透過該小孔徑進行分配。
該等點電漿源202的孔徑尺寸相對於例如所供應的 射頻電源的波長，或是準備被列印或處理的晶片尺寸為小。該孔徑「尺寸」係參照於一圓形孔徑的直徑，或一非圓形孔徑的最長長度或直徑(例如，一橢圓形孔徑的橫向直徑)。根據一具體實施例，該波長係與該電漿區域的空間範圍有關。例如，在具有多數點電漿源的具體實施例中，該射頻頻率為30千兆赫，而該波長為1公分。在一所述具體實施例中，該來源的孔徑可至少如該波長尺寸的0.75至0.5倍小。因此，根據一具體實施例中，對於1公分的波長而言，該孔徑尺寸係小於或等於0.5公分。在一所述具體實施例中，該孔徑尺寸係於0.25公分至0.5公分的範圍中。
也可以根據準備被處理或列印的晶片尺寸決定該孔徑尺寸。在一所述具體實施例中，該點電漿源的孔徑小於在一基材上所準備處理或列印的晶片。例如，該點電漿源孔徑具有的直徑係短於該準備處理或列印的晶片之最長長度。在一具體實施例中，該孔徑尺寸係於100至1000微米(μm)的範圍中。在一所述具體實施例中，該孔徑尺寸係於100至500微米的範圍中。根據一具體實施例，該系統200可以調整該等點電漿源202的孔徑尺寸，以達成利用一較大或較小的電漿流將該基材圖案化。根據一具體實施例，該系統200可以在電漿處理期間調整該孔徑尺寸，以處理多數不同尺寸的區域。
在一具體實施例中，該等點電漿源係於非常高頻(VHF)(例如，大於或等於40兆赫)與微波(例如，650兆赫)範圍中操作。在一具體實施例中，該等點電漿源可以 在低於該微波範圍的頻率中操作，但仍可藉由裝載具備具有高介電常數(例如，大於2)的材料及具備其他慢波結構的組件結構，而於小實體空間中操作。其他的慢波結構例如可以包含分佈式週期性碟盤，螺旋纏繞的中心導體，以及其他適宜的結構。
第3圖為根據本發明一具體實施例，一三維電漿列印或處理方法的流程圖。第1圖之該系統100與第2圖之該系統200係為執行第3圖該方法300的系統實例。
在操作302，一系統引入一或多數先驅物至一或多個點電漿源之中。根據多數具體實施例，該系統引入一化學先驅物至該等點電漿源之一或多個的管中。例如，第2圖之該系統200引入一氣體至該等點電漿源202之管的一端203之中。在一具體實施例中，該系統引入多數化學先驅物至該(等)點電漿源之中。在一所述具體實施例中，該系統200可以連續或同時引入多數化學先驅物。將多種不同化學先驅物連續引入至該(等)點電漿源可以在該基材上產生多數不同材料層。將多種不同化學先驅物同時引入至該(等)點電漿源可以在該基材上進行多種化學物質的混合，或在該基材上產生包含多數不同材料的一層。
在操作304，該系統在該(等)點電漿源中產生電漿。例如，第2圖之該系統200供應電力以在已經引入該先驅物之該(等)點電漿源的管中產生電漿。在操作306，該系統藉由移動一工作台的方式，利用該電漿將放置在該工作台上的一基材局部圖案化。例如，來自所產生電漿的多數自由 基或離子係被引導至由該工作台204所支撐的一基材上(或引導至該工作台204上)，以執行三維處理或列印。該系統200相關於該等點電漿源202移動該工作台204，以將該基材多數不同部分圖案化。相關於該等點電漿源移動該工作台可以包含以下一或多種：相關於該一或多個點電漿源水平移動該工作台、垂直移動該工作台、旋轉該工作台以及傾斜該工作台。
該系統也可以相關於該工作台移動該(等)點電漿源。相關於該工作台移動該一或多個點電漿源可以包含以下一或多種：相關於該等點電漿源水平移動該一或多個點電漿源、垂直移動該工作台、旋轉該工作台，以及傾斜該工作台。在一具體實施例中，該系統可以調整該(等)點電漿源的孔徑尺寸，以利用相較於該基材另一區域而言為較小的電漿流，將該基材一區域圖案化。例如，該系統可以調整該(等)點電漿源的孔徑尺寸為0.1至1公分的範圍中。
將該基材局部圖案化例如可以包含該基材的蝕刻、沈積及/或修改多數化學表面性質。修改該基材的多數化學表面性質例如可以包含局部電漿輔助表面功能，像是氫化、羥基化、氯化、氟化、矽烷化與其他表面性質修改。表面性質修改也可以達成該基材的選擇性沈積、蝕刻或其他後續的化學轉換。
第4A圖至第4D圖、第5A圖至第5C圖與第6圖描述多數點電漿源的實例，像是第1圖之該等點電漿源118與第2圖之該等點電漿源202。
第4A圖描述根據本發明一具體實施例之一點電漿源組件，其具有多數同軸共振電漿源。該點電漿源組件400a包含N個同軸共振電漿源402a-402n。將多數化學先驅物引入至該等點電漿源402a-402n之管408a-408n或列的端部406a-406n之中。一同軸共振器可為一種傳輸管共振器，其在一側上為短路，而在該另一側上開放。例如，該等點電漿源402a-402n之該等同軸共振器可在靠近該孔徑之端部上開放，而將該等化學先驅物帶進至該端部之中，在該端部進行電漿分配，而在該相對端部上為短路。在所述具體實施例中，該等共振器之該等端部406a-406n係為短路端部。在一側上為短路的傳輸管係具有相連接的一內部與外部導體。在包含一同軸共振器的點電漿源中，在該開放側上以一或多個電源404a-404b產生多數高壓，以利用多數化學先驅物產生一電漿火炬。
第4B圖描述根據本發明一具體實施例之一點電漿源組件，其具有多數折疊同軸電漿源。第4B圖之該點電漿源組件400b包含N個折疊同軸電漿源412a-412n。該等同軸結構對於傳送射頻電力而言為一種方便與對稱的結構。在一具體實施例中，同軸結構的一項優點為該電磁能量實際上被侷限於該內部與外部導體之間的環形空間中。因此，做為一種傳送電力至該電漿的裝置，可以將像是多數氣體管與多數冷卻劑管的設施帶進至該內部導體之中，並具有低的電磁干擾或在該等氣體管中氣體裂解風險。然而，根據一具體實施例，當對於較低頻的非常高頻(VHF)來源使用一同軸結構時， 在實體尺寸上存在一實際問題。做為一實例，在60兆赫下的波長為5公尺。對於多數點電漿源而言，5公尺的長度係不實際的。為了能在一小的多的實體長度中實現相同的電氣長度，可將該結構折疊，其中該內部導體繞著該外部導體纏繞，而其角色被交換。現在該內部導體變為該外部導體，而該外部導體變為該內部導體。此佈置仍然保留了該同軸對稱性。與第4A圖中該等電漿源相同，該系統引入多數化學先驅物至該等折疊同軸電漿源412a-412n之管415a-415n或列的端部414a-414n之中。一或多個電源413a-413n在該管或列中促動多數自由基或離子，該等自由基或離子於該另一端輸出，以產生電漿419。在一具體實施例中，該等電漿源412a-412n的每一個都具有一介電窗418，用於耦合能量，這將在以下參考第5A圖至第5C圖進一步說明。該等點電漿源412a-412n包含多數小孔徑411a-411n，用以分配電漿419，以進行三維處理與列印。
第4C圖描述根據本發明一具體實施例之一點電漿源組件400c，其具有N個以徑向傳輸管為基礎的多數小孔徑電漿源422a-422n。將多數化學先驅物引入至該等點電漿源422a-422n的該等端部423a-423n。根據第4C圖描述之具體實施例，一或多個電源425a-425n使用多數徑向傳輸管426a-426n供應電力(例如，射頻電力)，以產生電漿427。因為以徑向方式供應電力，該等管的一較大部分係可用於接收多數化學先驅物。因此，在一具體實施例中，相較於具有一同軸共振器的多數小孔徑電漿源而言，一小孔徑徑向共振 器點電漿源可以接收較大量的化學先驅物至管之中。與第4B圖中該等點電漿源相同，在一具體實施例中，多數徑向傳輸管點電漿源可以包含多數窗口424以耦合能量。該等點電漿源422a-422n包含多數小孔徑421a-421n，用以分配電漿427，以進行三維處理與列印。
第4D圖描述根據本發明一具體實施例之一點電漿源組件400d，其具有多數電感耦合環狀回路。在一具體實施例中，該等電漿源432a-432n利用因為高電流而在該短路端部產生的磁場而螺旋的該等電感耦合環狀回路產生電漿437。一般而言，在該等開放端433中使用多數同軸共振器產生電漿。不像典型的同軸共振器一般，在該具體實施例中所描述之該等同軸共振器係用於在該短路端部產生電漿。如同所述，該等電漿來源432a-432n的短路內部導體係與該外部導體連接。在一所述具體實施例中，該系統利用多數電源434a-434n供應電力，以在該U形環狀管431中產生電漿437。該電漿流於該底部435a-435n中封閉該回路，於該處引入該先驅物。在第4D圖所述之該具體實施例中，該等點電漿源432a-432n包含具有該等U形環狀管431(例如，通道)的多數介電塞頭439，其以方位角方式佈置，並在該底部開放。在第4D圖所述之該具體實施例中，該等化學先驅物係於該電漿源靠近該管之該端部435a-435n的一側上引入，於該處噴出多數自由基或離子。該等點電漿源432a-432n包含多數小孔徑436a-436n。
在多數具體實施例中，在第4A圖至第4D圖中所描 繪之以上所述以傳輸管為基礎的多數分配電漿源，可以包含如以下的特徵：在直流電電位處的多數電極，從腔室多數表面撞擊所形成的遮蔽電壓是非常低的(例如，在大約1000瓦來源電力於162兆赫下，其均方根(RMS)遮蔽電壓係小於30伏特)，且/或能使多數先驅物以一種免除電磁的方式引入的多數組件。該等以傳輸管基礎的分配電漿源包含一分佈電感器，其與一分佈電容器共振或接近共振，而該電漿具有負載該等共振或近共振結構之「品質」因子Q的阻抗。
第5A、5B及5C圖描述根據本發明一具體實施例，具備一單一電源505(發電機)驅動多數點電漿源的多數組件。在第5A圖至第5C圖中所述的具體實施例中，來自一共振結構的能量係連接至一第二共振結構。能量可以耦合至另一共振結構，例如利用一實際開口連接、透過多數電感拾取器、電容拾取器或是透過在多數共振結構之間耦合能量的任何其他裝置。
例如，第5A圖描述具備一開口匹配結構的多數點電漿源500a。在第5A圖中所述之該具體實施例包含三個同軸共振器，然而多數其他具體實施例可以包含二或多個同軸共振器。該等同軸共振器具有多數內部導體507，其於一端部連接至該外部導體(例如，在具有高電流及低電壓短路端部)，並於該另一端部開放。該發電機505利用一開口電感器提供該第一同軸共振器電力，其中該發電機的射頻熱導係實際連接至該第一同軸共振器之內部導體。對該第一同軸共振器的實體連接506將該同軸共振器區分為兩個區域，標示 為A與B。該區域A具有儲存磁能。該區域B具有儲存電能。在一具體實施例中，在來自該發電機505之該同軸共振器該內部導體上的實體連接506係被定位為因此該區域A及/或區域B係小於該四分之一的波長。根據一具體實施例，該區域A，其在一端上具有短路且其儲存磁能，當其長度小於該四分之一波長時，可視為一電感器。根據一具體實施例，該區域B，其在一端上係為開放且其儲存電能，當其長度小於該四分之一波長時，可視為一電容器。在一所述具體實施例中，該同軸共振器形成一「電感電容(LC)」形式的共振。來自該第一共振器的能量被餽入至該第二同軸共振器，並接著從該第二餽入至該第三共振器。
第5B圖描述具備一電感耦合匹配結構的多數點電漿來源500b。在第5B圖中所述之該具體實施例中的該等同軸共振器具有多數電感回路510，用以餽入能量至該等同軸共振器之中。在一具體實施例中，該等電感回路510位於可將電流驅動至該系統之中的部分。這接著產生一磁場，而一改變中的磁場接著便產生一電場。來自該第一共振器的能量便因此利用該等電感回路餽入至該第二共振器之中，而同樣的從第二共振器餽入至該第三共振器之中。
第5C圖描述具有一電容耦合匹配結構的多數點電漿源500c。該系統引入多數先驅物至該等點電漿源的該等端部502，從該單一電源505供應電力，以從該等端部508產生電漿504。根據一具體實施例，一電場係建立於該等電極511與該等內部導體507之間。此隨時間變化的電場產生一隨時 間變化的磁場，而在該等共振器中建立共振。因此，能量變從該第一共振器傳送至該第二共振器，並從該第二共振器傳送至該第三共振器。
第6圖描述根據本發明一具體實施例，具備一分離幫浦通道之以徑向傳輸管為基礎的小孔徑電漿源。
第6圖中所述之該點電漿源具有一折疊徑向傳輸管共振器602，該共振器602具有一內部導體603。根據一具體實施例，該折疊徑向傳輸管共振器602具有三個區域。該等區域A代表兩個折疊徑向傳輸管來源區域，於該區域中儲存磁能。該區域B代表儲存電能的區域。在一具體實施例中，不像該阻抗為固定的同軸系統一般，在所述具體實施例中之該阻抗係為該半徑的函數。在一具體實施例中，一幫浦係於該端部610處連接至該來源組件600，以將粒種汲出，進行三維處理或列印。在所述具體實施例中，該幫浦係連接相鄰一先驅物導管606。根據一具體實施例，該幫浦將多數副產物汲入通過該等個別點來源，以降低多數來源之間的交叉污染。在一所述具體實施例中，多數來源可以接受通過該先驅物導管606的多數化學先驅物、利用該電源604產生電漿，並將該等產生粒種從該另一端部609汲出。例如，具有一同軸結構物之一點電漿來源可以接收通過該先驅物導管606的多數化學先驅物，並進入一中央區域607之中。電漿則定位於該中央區域607與該外側壁部之間的環形區域。該點電漿源接著將該等產生粒種汲出，通過一內部與一外部導體之間的環形區域。因此，在一具體實施例中，該系統自我包含該等粒 種，而該電漿區域中該等粒種的生命期可在靠近該端部609受到控制。該點電漿源600可以包含一介電窗口608，用於如以上說明般耦合能量。
由第4A圖至第4D圖、第5A圖至第5C圖與第6圖中所述該等點電漿源所產生的電漿，可用於沈積或移除一基材的材料，以執行三維處理及列印。
第7圖描述一電腦系統700，在執行該電腦系統之中的一指令集時，係用於使該機器執行在此討論的一或多項方法。該示例電腦系統700包含一處理器702、一主要記憶體704(例如，唯讀記憶體(ROM)、快閃記憶體、像是同步動態隨機存取記憶體(SDRAM)或存儲器總線式動態隨機存取記憶體器(RDRAM)等等)動態隨機存取記憶體(DRAM))、一靜態記憶體706(例如，快閃記憶體、靜態隨機存取記憶體(SRAM)等等)以及一次要記憶體718(例如，一資料儲存裝置)，其彼此都透過一匯流排730進行通訊。
該處理器702代表一或多個一般目的處理裝置，像是微處理器、中央處理單元或其他類似裝置。更特別的，該處理器702可為一複雜指令集(CISC)微處理器、精簡指令集(RISC)微處理器、超長指令字元(VLIW)微處理器、等等。該處理器702可為一或多個特殊目的處理裝置，像是特定應用積體電路(ASIC)、場可程式閘陣列(FPGA)、數位訊號處理器(DSP)、網路處理器或其他類似裝置。該處理器702係經配置以執行處理邏輯726，用以執行在此討論之該等操作與步驟。
該電腦系統700可進一步包含一網路介面裝置708。該電腦系統700也可以包含一視頻顯示單元710(例如，液晶顯示器(LCD)或陰極射線管(CRT))、一文數字輸入裝置712(例如，鍵盤)、一游標控制裝置714(例如，滑鼠)以及一訊號產生裝置(例如，揚聲器)。
該次要記憶體718可以包含一機器可存取儲存媒介(或更具體的，包含一電腦可讀儲存媒介)731，於該媒介上儲存有一或多個指令集(例如，軟體722)，其具現在此敘述之任一或多項方法與功能。在由該電腦系統執行時，該軟體722也可完全或至少部分地位於該主要記憶體704及/或該處理器702之中，該主要記憶體704與該處理器702也構成機器可讀儲存媒介。該軟體722可以進一步透過該網路介面裝置708於一網路720上傳輸或接收。
雖然在一示例具體實施例中該機器可存取儲存媒介731係顯示為一單一媒介，但該用詞「機器可讀儲存媒介」應該被視為包含一單一媒介或多數媒介(例如，集中式或分散式資料庫、及/或相關的快取與伺服器)，其儲存該一或多個指令集。該用詞「機器可讀儲存媒介」也應該被視為包含能夠儲存或編碼一指令集的任何媒介，以由該機器執行，並使得該機器執行本發明之任一或多項方法。
例如，一機器可讀(例如，電腦可讀)媒介係包含機器(例如，電腦)可讀儲存媒介(例如，唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、磁碟儲存媒介、光學儲存媒介、快閃記憶體裝置，等等)、機器(例如，電腦)可讀傳輸媒 介(電力、光學、聲學或其他傳播訊號(例如，紅外線訊號、數位訊號等等)的形式)等等。
因此，敘述三維處理或列印的系統、設備與方法。多數方法係與利用將多數化學先驅物引入至多數點電漿源而產生電漿有關。該方法可以包含使具有一工作台與多數孔徑來源的一系統以一受控制的方式相對移動，而能在以每晶片基礎下建構多數結構物，或是利用多數斷面數位模型(例如，電腦輔助設計(CAD)圖式)引導進行逐層沈積與處理的方式，產生多數大型三維結構。該工作台及/或由該工作台所支撐的多數樣本可被加熱、冷卻或另外承受多數交替能量來源。該等敘述方法可以達成局部處理，其對於在逐晶片基礎上的調整議題具有優勢。三維處理與列印的實例包含局部蝕刻、不同材料或是差異總量/厚度的沈積、固化(例如，局部調整一光阻劑的品質，以具有不同的選擇度)或是其組合。所述方法相較於傳統解決方式而言也使用較少的電力以及化學先驅物。
要瞭解以上敘述預期係用於示例而非用於限制。例如，雖然在該等圖式中的流程圖係由本發明某些具體實施例以特定的操作順序執行，但應該瞭解並不一定需要所述順序(例如，其他具體實施例可以一不同順序執行該等操作、組合某些操作、重覆某些操作等等)。此外，在閱讀與瞭解以上敘述之後，對於該領域技術人員而言許多其他具體實施例將為明確。雖然本發明已經參考特定示例具體實施例所敘述，但將能理解本發明並不限制於所述之該等具體實施例， 而是可在該等等附加申請專利範圍的精神與範圍中，實作修改與變化。因此，本發明的範圍應該以參考該等附加申請專利範圍的方式，以及所述申請專利範圍所確立之其等價物的全部範圍來確定。
100‧‧‧系統
102‧‧‧腔室
104‧‧‧工作台
106‧‧‧減壓裝置
108‧‧‧氣體入口裝置
110‧‧‧電漿引燃裝置
112‧‧‧計算裝置
114‧‧‧電壓來源
116‧‧‧偵測器
118‧‧‧點電漿源
119‧‧‧未說明

Claims (20)

  1. 一種三維電漿列印或處理的方法，該方法包括：引入多數化學先驅物至一或多個點電漿源之中；利用一或多個電源，在該一或多個點電漿源中由該等化學先驅物產生電漿；藉由相關於該一或多個點電漿源移動一工作台的方式，利用所產生的電漿，將放置於該工作台上一基材局部圖案化。
  2. 如請求項1所述之方法，其中所述相關於該一或多個點電漿源移動該工作台的方式，包括以下一或多項：相關於該一或多個點電漿源水平移動該工作台、垂直移動該工作台、旋轉該工作台，以及傾斜該工作台。
  3. 如請求項1所述之方法，進一步包括：相關於該工作台移動該一或多個點電漿源。
  4. 如請求項3所述之方法，其中所述相關於該工作台移動該一或多個點電漿源的方式，包括以下一或多項：相關於該一或多個點電漿源水平移動該一或多個點電漿源、垂直移動該工作台、旋轉該工作台，以及傾斜該工作台。
  5. 如請求項1所述之方法，進一步包括：連續引入多數不同化學先驅物至該一或多個點電漿源之中，以在該基材上產生多數不同材料層。
  6. 如請求項1所述之方法，進一步包括：同時引入一化學先驅物至該一或多個點電漿源之一點電漿源之中以及引入一不同化學先驅物至該一或多個點電漿源之另一點電漿源之中，以在該基材上產生包括多數不同材料之一層。
  7. 如請求項1所述之方法，其中該一或多個點電漿源之每一點電漿源都包括一同軸共振電漿源。
  8. 如請求項1所述之方法，其中該一或多個點電漿源之每一點電漿源都包括一折疊同軸電漿源。
  9. 如請求項1所述之方法，其中該一或多個點電漿源之每一點電漿源都包括一徑向傳輸管為基礎的小孔徑電漿源。
  10. 如請求項1所述之方法，其中該一或多個點電漿源之每一點電漿源都包括多數電感耦合環狀回路。
  11. 如請求項1所述之方法，其中所述在該一或多個點電漿源中產生該電漿的方式，包括：利用一電源在複數個點電漿源中產生該電漿，利用該電源驅動該複數個點電漿源之一第一點電漿源，並透過多數介電窗將能量耦合至該等其他點電漿源。
  12. 如請求項1所述之方法，其中所述將該基材局部圖案化進一步包括調整該一或多個點電漿源之一孔徑尺寸，以利用相較於該基材另一區域而言為較小的電漿流，將該基材之一區域圖案化。
  13. 如請求項12所述之方法，其中該一或多個點電漿源之孔徑尺寸係於0.1至1公分的範圍中。
  14. 如請求項1所述之方法，其中所述將該基材局部圖案化進一步包括修改該基材之多數化學表面性質。
  15. 一種三維電漿列印或處理的系統，該系統包括：一或多個點電漿源；一或多個電源，以在該一或多個點電漿源中由一化學先驅物產生電漿；一工作台，用以支撐一基材，其中該工作台係相關於該一或多個點電漿源為可傾斜、可旋轉及/或可移動，以引導來自該電漿的多數自由基或離子，以將該基材局部圖案化。
  16. 如請求項15所述之系統，其中該一或多個點電漿源係相關於該工作台為可傾斜、可旋轉及/或可移動。
  17. 如請求項15所述之系統，其中 該一或多個點電漿源係經配置以引入多數不同化學先驅物，以在該基材上產生多數不同材料層。
  18. 如請求項15所述之系統，其中引入一化學先驅物至該一或多個點電漿源之一點電漿源之中，同時引入一不同化學先驅物至該一或多個點電漿源之另一點電漿源之中。
  19. 一電漿源組件，包括：一或多個管，其經配置以接收多數化學先驅物；以及一或多個射頻電源，其經配置以在該一或多個管中，從該等化學先驅物產生電漿；其中該一或多個管之每一個都具有一孔徑尺寸，該孔徑尺寸係小於該一或多個射頻電源的一波長，以引導來自所產生電漿的多數自由基或離子，以將放置於一工作台上的一樣本局部圖案化。
  20. 如請求項19所述之電漿源組件，其中該孔徑尺寸係介於0.1至1公分之間。
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