TWI559427B

TWI559427B - 半導體處理用之電子射束增強之解偶源

Info

Publication number: TWI559427B
Application number: TW101112870A
Authority: TW
Inventors: 約翰派翠克霍藍德; 彼得ＬＧ凡特薩克; 哈密特席恩; 品川淳; 輿石公
Original assignee: 蘭姆研究公司
Priority date: 2011-04-11
Filing date: 2012-04-11
Publication date: 2016-11-21
Also published as: TW201308473A

Description

半導體處理用之電子射束增強之解偶源

本發明係有關於一種解偶源，且尤其有關於一種半導體處理用之電子射束增強之解偶源。

用於半導體裝置製造中之薄膜處理的電漿源常因無法分別控制電漿中之離子及自由基濃度，而無法達到最期望之乾式蝕刻條件。例如，在一些應用中，電漿蝕刻之期望條件將藉由增加電漿中之離子濃度而同時將自由基濃度維持在固定位準來達成。然而，此類型之離子濃度對自由基濃度的獨立控制無法使用典型地用於薄膜處理之一般電漿源來達成。而本發明係於本文內呈現。

在一實施例中，揭露一種半導體基板處理系統。該系統包含處理室及定義成在處理室中支持基板的基板支持件。該系統亦包含與該處理室分隔而定義的電漿腔室。該電漿腔室係定義成產生電漿。該系統亦包含複數流體傳輸路徑，使電漿腔室流體連接至處理室。該複數流體傳輸路徑係定義成自電漿腔室供給電漿之反應性成份至處理室。該系統更包含複數功率輸送構件，定義成輸送功率至複數流體傳輸路徑，以在複數流體傳輸路徑內產生輔助電漿。複數流體傳輸路徑係定義成供給輔助電漿之反應性成份至處理室。

在一實施例中，揭露一種半導體基板之處理方法。該方法包含用以將基板置於暴露至處理區域之基板支持件上的操作。該方法亦包含用以在與處理區域分隔之電漿生成區域中產生電漿的操作。該方法亦包含用以自電漿生成區域供給電漿之反應性成份通過複數流體傳輸路徑而至處理區域中的操作，藉此電漿中之反應性成份影響基板的處理。該方法更包含用以在複數流體傳輸路徑中產生輔助電漿的操作。該方法亦包含用以自複數流體傳輸路徑供給輔助電漿之反應性成份至處理區域中的操作，藉此輔助電漿之反應性成份影響基板的處理。

本發明之其他態樣及優點將由以下藉由本發明之實例加以說明的詳細敘述結合隨附圖式而變得更加明顯。

在以下的敘述中，為了提供對於本發明之透徹瞭解而提出許多具體細節。然而，對於熟悉本技術領域者將顯而易見，本發明可在不具有這些具體細節之一些或全部者的情況下加以實施。在其他情況下，為了不非必要地混淆本發明，故並未詳細敘述廣為人知之製程操作。

由於無法分別調整電漿中之離子及自由基濃度，因此用於薄膜半導體處理之電漿源通常無法達到乾式蝕刻之最佳狀態。在許多應用中，電漿蝕刻之期望狀態將藉由增加離子濃度、而同時將自由基濃度維持在實質上固定的位準來達成。然而，最為困難的是透過用於薄膜處理之習知電漿源來達成此類調整。

提供半導體處理電漿中的離子濃度及自由基濃度之獨立控制的概念在此稱為提供解偶離子/自由基源。提供解偶離子/自由基源之一概念為自分離之電漿源注入自由基及離子。在各種實施例中，這些分離之電漿源可在空間上分隔或時間上分隔(亦即定義成先產生離子或先產生自由基)。使用空間上分隔、時間上分隔、或其組合的解偶離子/自由基源之實例係敘述於共同待審中之2011年5月10日申請的美國專利申請案第13/104,923號「Semiconductor Processing System having Multiple Decoupled Plasma Sources」。

由於電漿腔室與基板處理室之壓力、溫度、氣體成份、氣體流速、電源的環境需求間之不同，故倚賴電漿之自由基產生半導體基板之若干處理的電漿驅動基板處理系統可在與基板處理室分隔的電漿腔室中產生電漿。圖1顯示依據本發明之一實施例的半導體基板處理系統100之簡化示意圖，該半導體基板處理系統100使用定義成與基板處理室103分隔之電漿生成腔室101。在系統100中，電漿生成腔室101係藉由數個流體傳輸路徑105流體連接至基板處理室103。依此方式，電漿生成腔室101內所產生的電漿之反應性物種如箭頭107所指示般行進通過流體傳輸路徑105至基板處理室103中。在一實施例中，流體傳輸路徑105之若干者係定義成包含通電區域，該通電區域係定義成提供輔助電子生成，以增加自電漿生成腔室101之離子抽取。在進入基板處理室103之時，電漿之反應性物種與基板109反應，俾以指定之方式處理基板109。

在一實施例中，此處所使用的用語「基板」係指半導體晶圓。然而應瞭解，在其他實施例中，此處所使用的用語「基板」可意指由藍寶石、GaN、GaAs或SiC、或其他基板材料所形成的基板，且可包含玻璃面板/基板、金屬箔、金屬薄片、聚合物材料、或類似物。並且，在各種實施例中，此處所指之「基板」可在形式、形狀、及/或尺寸上變更。例如，在一些實施例中，此處所指之「基板」可對應至200mm(毫米)半導體晶圓、300mm半導體晶圓、或450mm半導體晶圓。並且，在一些實施例中，此處所指之「基板」可對應至除了其他形狀之外的非圓形基板，例如用於平板顯示器之矩形基板、或類似物。此處所指之「基板」在各種示範實施例圖式中係以基板109表示。

在大部分的電漿處理應用中，較佳地將電漿之離子物種及自由基物種二者用來處理基板109。由於自由基物種為電中性，所以自由基物種可伴隨處理氣體流自電漿生成腔室101行進通過流體傳輸路徑105而至基板處理室103。然而，由於離子物種帶電且可在與材料表面接觸之時受到電性中和，因此難以達成離子受到控制且有效地自電漿生成腔室101傳輸通過流體傳輸路徑105而至基板處理室103中。

應注意自遠端源將離子注入基板處理區域可能具有問題。如上述，若離子源與基板處理區域呈空間上分隔，則必須透過離子源與基板處理區域之間的輸送裝置來輸送離子。在不同的實施例中，輸送裝置可以不同方式加以定義。例如，在一實施例中，離子源係產生於與基板處理室實體分隔的腔室中，且輸送裝置係由管陣列所定義。在另一實施例中，用以產生離子源之腔室係藉由板組件與基板處理室分隔，且輸送裝置係由數個形成通過板組件之通孔所定義。應瞭解，上述的輸送裝置實例係僅以實例方式提供。在其他實施例中，只要輸送裝置在其中產生離子/自由基源(即電漿)的區域與基板處理區域之間提供一或更多流體傳輸路徑，便可以其他方式來定義輸送裝置。

在最佳狀態下，次要基板處理室中可達成之離子通量為離子源區域中之離子密度與波姆速度(Bohm velocity)之乘積，其中波姆速度代表離子源區域中的表面鞘部之邊緣處的離子速度。表面鞘部代表材料表面前之區域，該區域係與離子源電漿接觸並處於具有電場的情況中。然後每單位時間可用於基板處理室的離子總數為離子源區域中(即電漿生成腔室中)之離子通量乘以離子源區域與基板處理室之間的輸送裝置(流體傳輸路徑)之總流動面積的乘積。

存在一平衡方程式，其中因自離子源區域注入之離子而至電漿處理室之壁部的額外離子通量等於自離子源區域透過輸送裝置所注入的離子通量，該平衡方程式如下：其中n _upper=離子源區域中之離子數量密度，△n=自離子源區域增加的基板處理室中之離子數量密度，v _{bohm_upper}=離子源區域中之離子的波姆速度，A _open=離子源區域與基板處理室之間的輸送裝置之總面積，A _{loss_lower}=基板處理室之壁部總面積，且v _{bohm_lower}=基板處理室中之離子的波姆速度。

波姆速度係由方程式2所獲得。

其中v _bohm=離子之波姆速度，T _e=離子溫度(eV)，且m _i=離子質量 (amu)。

依據方程式1，可藉由以下之一或更多者達成使基板處理室中之離子密度最大化：1)增加離子源區域中之離子的數量密度，即增加n _upper；2)增加離子源中之電子溫度，即增加v _{bohm_upper}；及3)使離子源與基板處理室之間的輸送裝置中之離子損失最小化。

離子源區域與基板處理室之間的輸送裝置之總流動面積可相當小。例如，可能需要小管徑或是少量小直徑孔以維持較高壓離子源區域與較低壓基板處理室之間的適當壓力差。因此，由於在離子源區域中可能需要大氣體密度(即高氣體壓力)以達到足量之電子生成，故僅增加離子源區域與基板處理室之間的輸送裝置之流動面積未必可行。

此外，可能難以使離子源區域中之離子數量密度及電子溫度增加至補償離子源區域與基板處理室之間的輸送裝置之小流動面積所需要的程度。圖2顯示依據本發明之一實施例的作為管部孔徑之函數、獲得基板處理室中的1.0E11cc^-1之離子密度所需的離子源區域中之離子密度圖，其中管部代表離子源區域與基板處理室之間的輸送裝置。如圖2所示，若在基板處理室中之基板上方需要1.0E11cc^-1之離子密度，則在離子源區域中可能必須具有約1.0E12cc^-1之離子密度。在極為特殊化且通常不實際之情況中，或許可利用具有小於2mm(毫米)之直徑的管狀輸送裝置達到基板處理室中約1.0E11cc^-1之離子密度位準。

分離控制基板處理室中之離子通量及自由基通量的額外問題為在低電子溫度的情況下產生離子通量，尤其在基板處理室運作於低壓下時。例如，在需要藉由維持暴露至基板之超低電子溫度使對於基板之「損害」最小化的製程中，例如在其為於基板上形成磊晶層之原子層沈積製程的原子層蝕刻(atomic layer etching,ALE)製程中，可能難以產生離子通量。例如，考量ALE製程，其中薄膜係於低電子溫度下沈積，其後為需要較高電子溫度的移除單層材料之處理步驟。在此實例中，可能難以在先前之ALE製程步驟的低電子溫度下調整離子通量以完成單層材料移除步驟。

應瞭解具有控制基板處理室中之電子能量分佈函數(electron energy distribution function,EEDF)的能力本身即為提供對相關於基板處理室內之自由基密度獨立(解偶)控制離子密度的手段。更具體而言，具有控制EEDF來「選擇」避免低能量分解製程之電子族、並有利於較高能量離子化或分解離子化製程的能力，可相關於基板處理室內之自由基通量增加離子通量，或可相關於基板處理室內之無益自由基增加離子通量。

若干電漿驅動基板處理系統實施例係揭露於此，以於使用離子及自由基控制用之多路離子及自由基源的電漿源中提供適當且大之離子通量。在例如ALE的可能需要具有非損壞性離子之大離子通量的應用中，揭露於此之電漿驅動基板處理系統實施例亦供達成此大離子通量及電子能量。

電子射束注入至基板處理室中係實施以透過添加電荷來降低「大量」電子溫度及電漿電位。因此，基板處理室內之EEDF可透過電子射束注入加以變更。更具體而言，進入基板處理區域中的電子射束注入具有使例如分解電子衝擊製程之低能量電子衝擊製程的比率降低之功效。在大於約100eV(電子伏特，electronvolts)之電子能量下，包含帶電粒子生成之電子相互作用製程具有遠大於不具帶電粒子生成之電子相互作用製程的剖面。因此，高能量電子族或射束注入之電子族可透過高能量電子相互作用製程來支持電漿放電。揭露於此之電漿驅動基板處理系統實施例實施不同種類的電子注入技術，以使可用於基板之離子通量最大化，並於基板處理室內提供離子及自由基通量控制之解偶。

圖3A顯示依據本發明之一實施例的電漿驅動基板處理系統300之垂直剖面圖。系統300包含腔室301，該腔室301係由頂部結構301B、底部結構301C、及延伸於頂部結構301B與底部結構301C之間的側壁301A所形成。腔室301圍起基板處理區域302，在該基板處理區域302中，基板109係以穩固方式夾持於基板支持件303上，並暴露至電漿359之反應性成份325。基板處理區域302係藉由頂板315而與電漿生成腔室355分隔。在操作期間，電漿359之反應性成份325如箭頭361所指示般行進通過頂板315內之若干流體傳輸路極316，以抵達基板處理區域302。

在各種實施例中，只要腔室301之材料在結構上能在電漿處理期間承受壓力差及其將暴露之溫度，並與電漿處理環境化學性地相容，腔室之側壁301A、頂部結構301B、及底部結構301C便可由例如作為例示之不鏽鋼或鋁的不同材料形成。並且，在一實施例中，腔室之側壁301A、頂部結構301B、及底部結構301C係由導電材料形成，並電連接至電接地357。

在圖3A之實施例中，電漿生成腔室355係形成於頂板315上方。電漿生成腔室355係與處理氣體源319及穿透頂板315之各流體傳輸路徑316均呈流體連通。系統300亦包含線圈組件351，其係設置成將電漿生成腔室355內之處理氣體轉換成電漿359。在系統300中，腔室之頂部結構301B包含窗口353，其係適用於將來自線圈組件351之射頻(radiofrequency,RF)功率傳輸至電漿生成腔室355中。在一實施例中，窗口353係由石英所形成。在另一實施例中，窗口353係由如碳化矽之陶瓷材料所形成。

在一實施例中，RF功率係自一或更多RF電源391A-391n傳送至線圈組件351。各RF電源391A-391n係透過個別之匹配電路393加以連接，以確保有效率之RF功率傳輸至線圈組件351。在複數RF電源391A-391n的情況中，應瞭解複數RF電源391A-391n之每一者可在RF功率頻率及/或振幅方面獨立地加以控制。在一實施例中，一或更多RF電源391A-391n係定義成供給具有2MHz、27MHz、60MHz、400kHz、或其組合之頻率的RF功率。

應瞭解圖3A之感應功率傳送系統係以例示方式顯示。在其他實施例中，電漿生成腔室355可定義成以不同方式產生電漿359。例如，在一實施例中，可將電漿生成腔室355定義為電容偶合腔室，其中腔室355的電漿359之生成區域係暴露至與一或更多電源電連接的一對分隔之電極，使得功率(直流(direct current,DC)、RF、或其組合)係於該對電極之間傳輸並通過腔室355，以將傳送自處理氣體源319的處理氣體轉換成電漿359。在又另一實施例中，可將電漿生成腔室355定義為微波驅動腔室。

不論用於產生電漿359之特定功率傳送實施例為何，應瞭解在系統300之操作期間，由處理氣體源319所供給之處理氣體係於電漿生成腔室355內轉換成電漿359。因此，電漿359之反應性成份325自電漿生成腔室355移動通過頂板315之若干流體傳輸路徑316，而至基板支持件303上方之基板處理區域302，並在基板109被設置在基板支持件303上時移動至基板109上。

在一實施例中，於自頂板315之流體傳輸路徑316進入基板處理區域302之時，處理氣體如箭頭381所指示般流動通過周圍通氣口327，並由排出泵331抽出通過排出埠329。在一實施例中，流動節流裝置333係設置用以控制來自基板處理區域302之處理氣體的流速。並且，在一實施例中，流動節流裝置333係定義為可如箭頭335所指示般朝向及遠離周圍通氣口327而移動的環狀結構。

在一實施例中，電漿生成腔室355係定義成在高達約1Torr(T)之內部壓力下運作。並且，在一實施例中，基板處理區域302係運作於由約1毫托(milliTorr,mT)延伸至約100mT之壓力範圍內。例如，在一實施例中，系統300係運作以在約1000scc/sec(standard cubic centimeters per second，每秒標準立方公分)之處理氣體產出流速、及約10毫秒(milliseconds,ms)之反應性成份325滯留於基板處理區域302內的時間之情況下，提供約10mT的基板處理區域302之壓力。應瞭解及察知，以上之示範操作條件代表可利用系統300來達成的實質上無限多之操作條件的其中一者。以上之示範操作條件並不代表或暗示在系統300之可能操作條件方面的任何限制。

基板支持件303係設置成支撐暴露至基板處理區域302的基板109。基板支持件303係定義成在執行基板109上之電漿處理操作期間夾持其上之基板109。在圖3A之示範實施例中，基板支持件303係由固定於腔室301之側壁301A的懸臂305所夾持。然而，在其他實施例中，可將基板支持件303固定於腔室301之底部結構301C、或固定至設於腔室301內之另一構件。在各種實施例中，只要基板支持件303之材料在結構上能在電漿處理期間承受壓力差及其將暴露之溫度，並與電漿處理環境化學性地相容，基板支持件303便可由如例示性之不鏽鋼、鋁、或陶瓷的不同材料形成。

在一實施例中，基板支持件303包含偏壓電極307，用以產生電場來吸引離子朝向基板支持件303、並因此朝向夾持於基板支持件303上的基板109。更具體而言，基板支持件303內之電極307係定義成在基板基板支持件303與頂板315之間的處理區域302之範圍施加偏壓。由電極307所產生的偏壓產生作用以將形成於電漿生成腔室355內之離子拉引通過流體傳輸路徑316進入基板處理區域302中，並朝向基板109。

在一實施例中，基板支持件303包含數個冷卻通道309，冷卻液可在電漿處理操作期間流動通過該數個冷卻通道309，以維持基板109之溫度控制。並且在一實施例中，基板支持件303可包含數個頂銷311，其係定義成相關於基板支持件303升起及降低基板109。在一實施例中，門組件313係設置於腔室之側壁301A內，使基板109得以插入腔室301/自腔室301移除。此外，在一實施例中，基板支持件303係定義成靜電夾盤，配置成產生用以於電漿處理操作期間將基板109牢固地夾持在基板支持件303上的靜電場。

頂板315係設置於腔室301內、基板支持件303之上方並與之分隔，以在基板109被置於基板支持件303上時，配置於基板109上方並與之分隔。基板處理區域302存在於頂板315與基板支持件303之間，以在基板109被置於基板支持件303上時存在於基板109上方。

在一實施例中，基板支持件303可如箭頭383所指示般在垂直方向上移動，使得頂板315與基板支持件303之間垂直地跨越基板處理區域302而測量時的處理間隙距離可於由約1cm延伸至約10cm之範圍內加以調整。在一實施例中，基板支持件303係調整成提供約5cm之處理間隙距離。並且，在一實施例中，基板支持件303相對於頂板315(反之亦然)之垂直位置可於執行電漿處理操作期間或電漿處理操作之間加以調整。

處理間隙距離之調整提供自流體傳輸路徑316散發出之離子通量的動態範圍。具體而言，到達基板109之離子通量可藉由增加處理間隙距離而減少，反之亦然。在一實施例中，當處理間隙距離受調整以達到基板109處之離子通量的調整時，通過電漿生成腔室355之處理氣體流速可相對應地受到調整，從而提供在控制基板109處之自由基通量方面的一程度之獨立性。此外，應察知處理間隙距離與自流體傳輸路徑316散發至基板處理區域302中之離子及自由基通量結合係受到控制，以在基板109處及其範圍提供實質上均勻之離子密度及自由基密度。

應察知通過頂板315的流體傳輸路徑316之配置可能影響電漿359之反應性成份325如何分佈於基板處理區域302內。在一實施例中，流體傳輸路徑316係以相關於下方之基板支持件303實質上平均分佈之方式形成通過頂板315。圖3B顯示依據本發明之一實施例的參照圖3A之A-A視圖的水平剖面圖。如圖3B所示，流體傳輸路徑316係以相關於下方之基板支持件303實質上平均分佈之方式形成通過頂板315。

應察知在不同實施例之間，頂板315之範圍的流體傳輸路徑316之間的間隔可加以變更。圖3C顯示依據本發明之一實施例的圖3B之水平剖面圖的變化例，其中減少頂板315之範圍的流體傳輸路徑316之間的間隔。圖3D顯示依據本發明之一實施例的的圖3B之水平剖面圖的變化例，其中增加頂板315之範圍的流體傳輸路徑316之間的間隔。圖3E顯示依據本發明之一實施例的的圖3B之水平剖面圖的變化例，其中頂板315之範圍的流體傳輸路徑316之間的間隔不相等。

在一示範實施例中，通過頂板315的流體傳輸路徑316之總數係於由約50延伸至約200之範圍內。在一示範實施例中，通過頂板315的流體傳輸路徑316之總數為約100。然而應瞭解，上述對於通過頂板315的流體傳輸路徑316之數量及配置的示範實施例係以例示方式提供，以促進說明本發明。在其他實施例中，可將實質上任何數量及配置之流體傳輸路徑316如於基板處理區域302內提供適當之反應性成份(即自由基及/或離子)的混合及分佈所必須般定義及排列通過頂板315，以在基板109上達到所期望之電漿處理結果。

圖3A之電漿驅動基板處理系統300更包含至少一電子射束源363，該電子射束源363係定義成產生電子射束367並傳送電子射束367通過位於基板支持件303上方且橫越基板支持件303的基板處理區域302。各電子射束源360受到電連接以自電源389接收功率，使得功率可以獨立控制之方式被供給至各電子射束源363。取決於電子射束源363之類型，電源389可定義成傳送DC功率、RF功率、或其組合至電子射束源363。

在一實施例中，各電子射束源363係定義成沿實質上平行於定義成支撐基板109的基板支持件303之平面的軌跡傳送電子射束367。並且，各電子射束源363可定義成產生並傳送一或複數電子射束367。在操作期間，電子射束源363係操作以於例如氬之離子生成氣體流動通過基板處理區域302時，傳送電子射束367通過基板處理區域302。在一實施例中，離子生成氣體為自處理氣體源319供應之處理氣體混合物的成份，且經由頂板315中之流體傳輸路徑316流入基板處理區域302中。

如由電子射束源363所提供的電子射束367注入基板處理區域302中在基板處理區域302內電子射束367附近造成帶電粒子產生(即離子產生)方面的增加。電子射束367注入基板處理區域302中係受到最佳化，以經由電子衝擊離子化現象實質上產生比經由處理氣體之電子衝擊分解的自由基更多的離子。在一實施例中，建立此離子化相對於分解之優先性的方法可包含：電子射束源363之位置的一或更多最佳化、注入基板處理區域302中之電子數量的最佳化、及/或電子射束367之能量的最佳化。因此，應察知電子射束367注入及通過基板處理區域302提供增加離子密度的空間上及時間上之控制而實質上不影響自由基密度，從而在基板處理區域302內提供使離子密度控制有效地從自由基密度控制解偶。

圖3A之實施例亦包含設置於基板支持件303之周邊外側且於基板支持件303上方的若干導電格365。導電格365係電連接至電源387，以利用獨立控制之方式使受控制之電壓位準施加至導電格365之每一者。取決於特定實施例，電源387可定義成傳送DC功率、RF功率、或其組合至導電格365。

在一實施例中，導電格365係設置於各電子射束源363之電子射束出口處並位於該處上方。在此實施例中，朝向導電格365之功率可加以控制，以增強或至少不抑制電子射束367自上方設有導電格365之電子射束源363傳輸。並且，可將正電荷施加至設置於遠離作用中電子射束源363的基板支持件303之遠側的給定之導電格365，使得給定之帶正電導電格365運作為由作用中電子射束源363所傳輸之電子射束367的電力槽(electrical sink)。

如先前所述，系統300可包含一或更多電子射束源363。圖3F顯示依據本發明之一實施例的系統300配置中之基板支持件303的俯視圖，其中電子射束源363係定義成朝一共同方向傳輸空間上分隔的複數電子射束367通過位於基板支持件303上方並橫跨基板支持件303的基板處理區域302。電子射束源363可加以定義並操作，而以利用連續或脈衝之方式傳輸電子射束367。並且，電子射束源363可加以定義及操作，以利用空間上分隔之方式傳輸電子射束367，使得電子射束367在給定時間朝基板支持件303之一部份上方的單一共同方向被傳輸。在此情形中，電子射束源363可加以定義及操作，以利用時間上多路之方式傳輸空間上分隔之電子射束367，使得電子射束367係以時間平均地實質上平均之方式集體傳輸跨過基板支持件303整體(及設於其上之基板109)。依此方式，電子射束367集體在基板支持件303及設於其上之基板109的範圍提供實質上均勻之離子生成效應。

在圖3F之實施例中，第一導電格365A係設於電子射束源363之電子射束出口上方。可對此第一導電格365A供電以促進/增強電子射束367自電子射束源363傳輸。並且，在此實施例中，第二導電格365B係設於與相對於基板支持件303與電子射束源363相反之位置。第二導電格365B係電連接至電源387，以接收正電荷。依此方式，第二導電格365B運作為自電子射束源363朝單一共同方向傳輸跨過基板處理區域302的電子射束367之電力槽。

圖3G顯示依據本發明之一實施例的系統300配置中之基板支持件303的俯視圖，其中複數電子射束源363係定義成朝分別之複數方向傳輸空間上分隔的複數電子射束通過位於基板支持件303上方並橫跨基板支持件303的基板處理區域302。各電子射束源363可加以定義及操作，以利用連續或脈衝之方式傳輸其電子射束367。並且電子射束源363可加以定義及操作，以利用空間上光柵化之方式傳輸電子射束367，使得電子射束367在給定時間自選定數量之電子射束源363傳輸。在此情形中，一或更多電子射束源363可在給定時間受到操作。並且，在此實施例中，電子射束源363可加以定義及操作，以利用時間上多路之方式傳輸空間上光柵化之電子射束367，使得電子射束367係以時間平均地實質上平均之方式集體傳輸跨過基板支持件303整體(及設於其上之基板109)。在一實施例中，電子射束源363之每一者係加以定義及操作，以在基板支持件303之中央位置上方傳輸其電子射束。

此外，在圖3G之實施例中，導電格365之每一者係電連接至電源387，使得導電格365之每一者可以獨立控制之方式帶電(正或負)。在一實施例中，使設於電子射束源363之電子射束出口上方的導電格365帶電，以增強電子射束367之傳輸、或不抑制電子射束367之傳輸。並且，設在相對於基板支持件303與作用中電子射束源363相反之位置的另一導電格365具有正電荷，使得此導電格365運作為自作用中電子射束源363傳輸跨過基板處理區域302的電子射束367之電力槽。

圖3H顯示依據本發明之一實施例的用於圖3G的複數電子射束源363之操作的光柵化時序。如圖3H所示，電子射束源363係定義成循序地傳輸空間上分隔之複數電子射束367。例如，在一時間(時間1)，第一電子射束源363受到操作，以傳輸其電子射束367橫跨基板支持件303。在下一時間(時間2)，鄰接第一電子射束源的第二電子射束源363受到操作，以傳輸其電子射束367橫跨基板支持件303。複數電子射束源363之剩餘者係以序列方式在連續之時間時加以操作，以傳輸其電子射束367橫跨基板支持件303。最後，最終電子射束源363在最終時間(時間16)受到操作，以傳輸其電子射束367橫跨基板支持件303。然後，可依需要重複電子射束源363操作的光柵化時序。應瞭解在其他實施例中，可以例如非序列性順序之實質上任何順序使電子射束源363作用並維持實質上任何時段，以達到所期望之基板處理區域302內之離子密度的功效。

應瞭解圖3G及3H中顯示的電子射束源363之數量係以例示方式提供。在一實施例中，36個分離之電子射束源363係分散於基板支持件303之周邊並彼此分隔，使得該36個電子射束源363之鄰接者以相對於基板支持件303之中心約10度之角度差(θ)傳輸其各自之電子射束橫跨基板支持件303。在其他實施例中，不同數量之電子射束源363可以實質上平均分隔之方式分散於基板支持件303之周邊。不論分散於基板支持件303之周邊的電子射束源之具體數量，均應瞭解可使電子射束源363分散並加以操作，以利用時間上多路之方式傳輸其各自之空間上光柵化的電子射束367，使得電子射束367以時間平均上實質均勻的方式集體被傳輸橫跨基板支持件303(及設於其上之基板109)之整體。依此方式，電子射束367集體在基板支持件303及設於其上之基板109的範圍提供實質上均勻之離子生成效應。

在各種實施例中，可將電子射束源363定義成不同類型之電子射束源。例如在若干實施例中，電子射束源363係定義成空心陰極裝置、電子迴旋共振裝置、雷射驅動裝置、及電容偶合電漿生成裝置之一或更多者。應瞭解上述類型之電子射束源363係以例示方式提供。在其他實施例中，只要電子射束源363係定義成產生及傳輸所需之電子射束367通過基板處理區域302，以達到基板處理區域302內之離子密度及基板上相對應之電漿處理結果上期望之功效，便可將實質上任何類型之電子射束源363使用於系統300中。

圖4A顯示依據本發明之一實施例的定義成空心陰極裝置401之示範電子射束源363。空心陰極裝置401係設置於基板支持件303之外周外側、並於基板支持件303之上方。空心陰極裝置401具有朝向基板支持件303上方之基板處理區域302的出口區域407。可將空心陰極裝置401設於系統300內，以在電力及RF上與周圍之腔室材料隔絕。在一實施例中，空心陰極裝置401包含一對電極403A、403B，其係設於空心陰極裝置401之內部空腔的相對側。電極403A、403B之一或兩者係受到電連接，以自電子射束電源389接收功率。可將電子射束電源389定義成包含DC電源389A、RF電源389B、或其組合。RF電源389B係透過匹配電路389C連接至電極403A及/或403B，俾提供阻抗匹配以使來自電極403A及/或403B的被傳輸之RF功率的反射最小化。

在一實施例中，將電極403A、403B設置成使得一電極403A係設於空心陰極裝置401內部、空心陰極裝置401的電子射束367之出口對面，且另一電極403B係設於空心陰極裝置401之出口旁。然而，應瞭解在其他實施例中，可將電極403A、403B設於空心陰極裝置401之內部空腔內的其他位置及/或方向。此外，在其他實施例中，可將空心陰極裝置定義成實施電極403A、403B之外的功率輸送構件，只要功率輸送構件能將功率輸送至空心陰極裝置401之內部中的處理氣體，以使處理氣體轉換為電漿405。例如，在一實施例中，空心陰極裝置401之壁部具有導電性，並發揮功率輸送構件的功能。在另一實施例中，將功率輸送構件實施為設置在鄰近空心陰極裝置處的線圈。

空心陰極裝置401係亦連接至電子射束氣體供應器388，使得用於電子射束生成之處理氣體可以受控制之方式，自電子射束氣體供應器388流至空心陰極裝置401之內部中。在進入空心陰極裝置401之內部中之時，處理氣體係藉由電極403A、403B或其他類型之功率輸送構件所發出之功率轉換成電漿405。在一實施例中，具有2MHz、27MHz、60MHz、400kHz、或其組合之RF功率被傳輸至電極403A、403B或其他類型之功率輸送構件，以將處理氣體轉換成電漿405。

此外，在一實施例中，將空心陰極裝置401定義成實施賦能電子射束367之出口區域407，以增強自空心陰極裝置401之內部空腔抽取電子。在一實施例中，可賦能之出口區域407本身係定義為另一空心陰極。在此實施例之一版本中，出口區域407係由可被DC功率、RF功率、或其組合所供電之電極包圍。當來自電漿405之反應性成份流動通過可賦能之出口區域407時，自電極發出之功率將於出口區域407內釋放快速電子，此將增強傳輸自空心陰極裝置401的電子射束367。

在一實施例中，導電格365係設於空心陰極裝置401的電子射束367之出口區域407上方。更具體而言，導電格365係設於空心陰極裝置401之出口區域407與基板支持件303上方之基板處理區域302之間，以促進自空心陰極裝置401之內部空腔內的電漿405抽取電子。圖4B顯示依據本發明之一實施例的導電格365之前視圖。在一實施例中，導電格365受到電連接以自導電格之電源387接收功率。可將電源387定義成包含DC電源387A、RF電源387B、或其組合。RF電源387B係經由匹配電路387C連接至導電格365，俾提供阻抗匹配以使來自導電格365的被傳輸之RF功率的反射最小化。

此外，在一實施例中，導電格365係連接至加熱器409，以提供導電格365之獨立溫度控制，其可用以維持導電格365之潔淨狀態。在一實施例中，導電格365運作為抽取格，用以自空心陰極裝置401之內部空腔內電漿405抽出電子通量。此外，在一實施例中，可使導電格365以脈衝方式運作，使得導電格365 上的電荷之極性於脈衝間在正與負之間交替。在此實施例中，當以正電脈衝供之時，導電格365運作用以自電漿405抽出電子通量，且當以負電脈衝供之時，自電漿405抽出離子。於是，在此實施例中，導電格365可利用在離子抽取模式與電子抽取模式之間交替的方式加以脈衝化。並且，此導電格之脈衝化提供週期平均零電流及對於基板處理區域302內之離子驅動離子化製程的存取。此外，相對基板支持件303與空心陰極裝置401之出口區域407相反而設置的另一導電格365可加以操作以具有正電荷，俾提供用於由空心陰極裝置401傳輸之電子射束367的電力槽。

圖5A顯示依據本發明之一實施例的電漿驅動基板處理系統300之變化例，其實施DC偏壓表面電子射束源。圖5A之系統300A包含代替電子射束源363及導電格365的DC偏壓電子射束源503。為了說明容易起見，故在此將DC偏壓電子射束源503稱為電極503。電極503係設於電絕緣構件501內，使得電極503之表面暴露至基板處理區域302。並且，電極503係設於處理腔室301內、與基板支持件303分隔。在一實施例中，電極503係定義為導電帶，該導電帶係設於基板支持件303之周邊外側、並位於處理腔室301之基板處理區域302內的基板支持件303上方。在一實施例中，電極503係定義為包圍基板支持件303附近之基板處理區域302的帶部或條部。

在系統300A中，電極503係電連接至電源505。在一實施例中，電源505係定義成施加電功率至電極503，以吸引基板處理區域302內之離子朝向電極503，並自電極503釋放電子至基板處理區域302中。在不同之實施例中，自電源502供給至電極503之電功率可為DC功率、RF功率、或DC及RF功率之組合。在一實施例中，負電壓係藉由電源505施加至電極503。然而，在其他實施例中，由電源505施加至電極503之電壓可為負或正。例如，在一實施例中，電源505係定義成供給正電壓至電極503，從而吸引電子並排斥帶正電離子。並且，在一實施例中，電源505係定義成以脈衝方式及/或以交替極性之方式施加功率至電極 503。

圖5B顯示依據本發明之一實施例的電極503之接近視圖。在一實施例中，電極503提供DC偏壓表面，入射離子通量(J_ion)自該DC偏壓表面產生以朝向基板處理區域302之方向離開電極503之表面的電子通量(J_e-)，即電子射束。在一實施例中，入射於電極503上的離子通量(J_ion)中之離子為非惰性且鈍化，例如矽離子。在此實施例中，可將電極503之DC偏壓表面用以補償經由自由基相互作用而產生的鈍化物種。在一實施例中，可利用DC功率、RF功率、或其組合對電極503供給功率。並且，在一實施例中，將低頻RF功率供給至電極503。

此外，在一實施例中，電極503係依尺寸製成產生基板處理區域302內之空心陰極效應。更具體而言，若將電極503之DC偏壓表面定義為圍繞基板處理區域302之足夠大的帶部或條部，使得由電極503發出之電子以足夠的能量到達電極503之相對部份，則空心陰極配置可形成於基板處理區域302本身內，從而進一步增強基板處理區域302內的離子化。

圖6A顯示依據本發明之一實施例的電漿驅動基板處理系統300之變化例，其實施平面DC偏壓表面電子射束源601。相對於圖3A之系統300，圖6A之系統300B包含代替電子射束源363及導電格365的平面DC偏壓電子射束源601。為了容易說明起見，故在此將DC偏壓電子射束源稱為平面電極601。在一實施例中，將平面電極601定義為設於基板處理區域302內之基板支持件303上方的平面導電部601。在一實施例中，平面電極601係結合以上相關於圖5A-5B所討論之電極503而實施於系統300B內。

例如，在一實施例中，將平面電極601以面對基板支持件303之方向定義於頂板315之底面上，以面向基板處理區域302。在一實施例中，平面電極601係藉由絕緣構件603而與頂板315電絕緣。並且，在此實施例中，應瞭解平面電極601及絕緣構件603之每一者包含形成為與存在於頂板315中之若干流體傳輸路徑316對齊的若干通孔，使得平面電極601及絕緣構件603避免干涉自電漿生成腔室355至基板處理區域302中的反應性成份之流動。

在系統300B中，平面電極601係電連接至電源605。在一實施例中，電源605係定義成施加負電壓至平面電極601，以吸引基板處理區域302內之離子朝向平面電極601，並自平面電極601釋放電子至基板處理區域302中。在一實施例中，電源605係定義成以脈衝方式施加功率至平面電極601。並且，在一實施例中，電源605係定義成供給正電壓至平面電極601，從而吸引電子並排斥帶正電離子。

圖6B顯示依據本發明之一實施例的平面電極601之接近視圖。在一實施例中，平面電極601提供DC偏壓表面，入射離子通量(J_ion)自該DC偏壓表面產生以朝向基板處理區域302之方向離開平面電極601之表面的電子通量(J_e-)，即電子射束。在一實施例中，入射於平面電極601上的離子通量(J_ion)中之離子為非惰性且鈍化，例如矽離子。在此實施例中，可將平面電極601之DC偏壓表面用以補償經由自由基相互作用而產生的鈍化物種。在一實施例中，可利用DC功率、RF功率、或其組合對平面電極601供給功率。並且，在一實施例中，將低頻RF功率供給至電極601。

如先前所討論，電漿生成腔室355與基板處理區域302之間的流體傳輸路徑316之總流動面積可為相當小。例如，為了維持較高壓電漿生成腔室355與較低壓基板處理區域302之間的適當壓力差，流體傳輸路徑316可包含小管徑或小數量之小直徑孔洞。因此，由於在電漿生成腔室355中可能需要大氣體密度(即高氣體壓力)以達到足量之電子生成，所以僅增加流體傳輸路徑316之流動面積以獲得自電漿生成腔室355至基板處理區域302中的較高離子通量可能不可行。

為了克服對於與流體傳輸路徑316相關之離子傳輸效率的幾何限制，本發明之一實施例使用流體傳輸路徑316作為輔助離子生成區域，亦即作為電漿放大器。圖7顯示依據本發明之一實施例的電漿驅動是板處理系統300之變化例，其使用流體傳輸路徑316作為輔助離子生成區域。在圖7之實施例中，圖3A之系統300中的頂板315係由可賦能頂板701所取代。如同頂板315，可賦能頂板701包含若干流體傳輸路徑316，其係形成通過可賦能頂板701以自電漿生成腔室355延伸至基板處理區域302。然而，可賦能頂板701包含鄰近該若干流體傳輸路徑316之每一者而設置的若干功率輸送構件702。功率輸送構件702係定義成輸送功率至流體傳輸路徑316，以於流體傳輸路徑316內產生輔助電漿704。流體傳輸路徑316係定義成供給電漿359及輔助電漿704二者之反應性成份至基板處理區域302。

系統300C亦包含定義成供給DC功率、RF功率、或其組合至功率輸送構件702的電源703。功率輸送構件702因此作用為透過流體傳輸路徑316傳輸功率，以將流體傳輸路徑316內之處理氣體轉換成輔助電漿704。在一實施例中，系統300C亦可包含處理氣體源709，其與流體傳輸路徑316之每一者流體連通，以提供對流體傳輸路徑316的次要處理氣體之供給。可將傳輸自功率輸送構件702之功率用以將次要處理氣體轉換成輔助電漿704。然而，在另一實施例中，系統300C可能不使用次要處理氣體源709。在此實施例中，功率輸送構件702係定義成將自電漿生成腔室355流動通過流體傳輸路徑316的處理氣體轉換成輔助電漿704。在此實施例中，流體傳輸路徑316係運作為電漿放大區域。

應瞭解在系統300C中，流體傳輸路徑316、功率輸送構件702、及電源703可利用許多方式加以定義，以形成不同類型之流體傳輸路徑316內之輔助電漿704的生成區域。例如，在各種實施例中，可對流體傳輸路徑316、功率輸送構件702、及電源703加以定義，使得流體傳輸路徑316運作為流通空心陰極、流通電容偶合區域、流通感應偶合區域、流通磁控電子驅動區域、流通雷射驅動區域、或其組合。換言之，在各種實施例中，可透過磁控電子效應、或透過另一種離子化方法，例如透過利用聚焦之雷射光照射流體傳輸路徑316中之複數點，使各流體傳輸路徑316運作為空心陰極、電容偶合源、感應源(具有纏繞流體傳輸路徑之感應線圈)。在一實施例中，為了達到足量的高能量電子以產生相當數量之離子化，流體傳輸路徑316係運作為空心陰極媒介、或利用直接電子射束注入流體傳輸路徑316中而運作。

應瞭解流體傳輸路徑316內的輔助電漿704之生成提供從輔助電漿704至基板處理區域302中未受阻礙的離子之直視線傳輸，從而提供進入基板處理區域302之離子通量方面的受控制之增加。此外，在一實施例中，功率輸送構件702包含定義成產生電子射束並透過流體傳輸路徑316傳輸該等電子射束的電子射束源，以增強形成於流體傳輸路徑316內之輔助電漿704中的離子生成。

此外，在一實施例中，系統300C可選擇性地包含電極711，其係設於電漿生成腔室355中，以自電漿生成腔室355驅動帶電物種通過流體傳輸路徑316至基板處理區域302中。並且，電極711可作用以自流體傳輸路徑316內之輔助電漿704驅動帶電物種至基板處理區域302中。應瞭解可使電極711連接至電源，以被供給DC功率、RF功率、或其組合。並且，電極711上的電荷極性可利用指定之方式加以控制並變更。例如，在一實施例中，可以脈衝方式將功率供給至電極711。

此外，在一實施例中，系統300C可選擇性地包含如先前相關於圖5A-5B所討論的電極503及對應之電源505。並且，在一實施例中，系統300C可選擇性地包含如先前相關於圖3A至4B所討論的電子射束源363、導電格365、電源387及389、及電子射束氣體供應器388。並且在一實施例中，系統300C可選擇性地包含如先前相關於圖6A及6B所討論的平面電極601及絕緣構件603。在此實施例中，可使平面電極601運作為設於基板處理區域302內之抽取格，用以自流體傳輸路徑316吸引帶電物種至基板處理區域302中。取決於所供給至平面電極601之電荷極性，自流體傳輸路徑316被吸引至基板處理區域302中的帶電物種可包含電子或帶正電離子。如同電極711，應瞭解電極503及平面電極601之每一者可被供子DC功率、RF功率、或其組合。並且，如同電極711，可使電極503及平面電極601之每一者以獨立控制之方式運作，例如以連續供給功率之方式或脈衝方式。

在一實施例中，可將電漿生成腔室355內的遠端電漿359之來源用作電子射束源以影響基板處理區域302中的離子對自由基通量控制。若利用相對於基板處理區域302之實質上負電位使電漿生成腔室355內的遠端電漿359之來源運作，則可使電子自電漿生成腔室355之負電位加速通過流體傳輸路徑316而至基板處理區域302之正電位。當高能電子行進通過流體傳輸路徑316並至基板處理區域302中時，高能電子導致一能量狀態之離子化，其中單純分解製程並不受青睞。並且，若高能電子在其行進通過流體傳輸路徑316時分散，高能電子可產生額外之次要電子，尤其在次要電子生成係數可非常高、且常高於與電子交互反應製程相關的離子生成係數的情況下。

應瞭解可將不同種類的遠端電漿359之來源用以自電漿生成腔室355抽取電子射束至基板處理區域302中。例如，一些實施例可將電漿生成腔室355操作為電容偶合電漿359之來源生成區域、感應偶合電漿359之來源生成區域、或結合DC偏壓的微波電漿359之來源生成區域。並且若電漿生成腔室355與基板處理區域302之間的電位差不適於自電漿生成腔室355抽取電子射束至基板處理區域302中，則可將電子抽取格用以自電漿生成腔室355抽取電子至次要電漿來源區域(如流體傳輸路徑316內)，所抽取之電子在該處可產生更多離子。

鑑於前述內容，應察知空間上及/或時間上多路將電子射束注入至基板處理區域302中促進基板處理區域302內之離子通量對自由基通量的調變。並且，應察知使用電子射束激發電漿源結合自由基為主成份之電漿源可提供無法藉由任何其他方式達成的離子通量對自由基通量比例控制之動態範圍。

圖8顯示依據本發明之一實施例的處理半導體基板之方法800的流程圖。在一實施例中，可將圖3A至4B之電漿驅動基板處理系統300用以執行圖8之方法。方法800包含操作801，用以將基板放置於暴露至處理區域的基板支持件上。方法800亦包含操作803，用以在與處理區域分隔之電漿生成區域中產生電漿。方法800亦包含操作805，用以自電漿生成區域供給電漿之反應性成份至處理區域。方法800更包含操作807，用以將電子注入至基板上方之處理區域中，藉此所注入之電子改變處理區域中之離子密度以影響基板的處理。

在方法800之一實施例中，注入電子至處理區域中包含沿實質上平行於基板之頂面的軌跡傳輸電子射束。在此實施例之一實例中，電子射束之軌跡以線性方式自位於基板支持件周圍外側且在基板支持件上方的第一位置延伸至位於基板支持件周圍外側且在基板支持件上方的第二位置。在此實施例之另一實例中，方法800可包含在處理區域內產生轉向電場，使得電子射束之軌跡在受轉向電場控制時以非線性方式延伸通過處理區域。並且，在一實施例中，方法800可包含用以施加正電荷至位於第二位置(即位於電子射束終止位置)之導電格，使得導電格作用為沿軌跡傳輸之電子射束的電力槽。在方法800之各種實施例中，可利用脈衝方式或利用連續方式將電子注入至處理區域中。

在一實施例中，用以注入電子至處理區域中之操作807包含傳輸空間上分隔之複數電子射束通過基板頂面上方並橫跨基板頂面的處理腔室。在此實施例之一實例中，該空間上分隔之複數電子射束的每一者係朝共同方向加以傳輸，使得該空間上分隔之複數電子射束係利用實質上平行之方式在基板頂面上方並橫跨基板頂面傳輸。在此實施例之另一實例中，該空間上分隔之複數電子射束係傳輸於基板頂面上方並橫跨基板頂面且實質上平行於基板頂面的複數不同方向。並且，在一實施例中，該空間上分隔之複數電子射束的不同者係於不同時間傳輸，使得電子係以時間平均地實質上平均之方式傳輸遍及暴露至基板的處理區域。方法800可亦包含自基板支持件施加偏壓橫跨處理區域的操作，用以吸引因所注入之電子而產生的離子朝向基板。

圖9顯示依據本發明之一實施例的處理半導體基板之方法 900的流程圖。在一實施例中，可將圖5A至6B電漿，驅動基板處理系統300A、300B、或其組合用以執行圖9之方法。方法900包含操作901，用以將基板放置於暴露至處理區域的基板支持件上。方法900亦包含操作903，用以在與處理區域分隔之電漿生成區域中產生電漿。方法900亦包含操作905，用以自電漿生成區域供給電漿之反應性成份至處理區域。方法900更包含操作907，用以將功率供給至設於處理區域內並與基板支持件分隔的一或更多電極，藉此受供給至一或更多電極之功率自一或更多電極將電子注入至處理區域中，俾改變處理區域中之離子密度以影響基板的處理。

在一實施例中，一或更多電極包含導電帶，其係設於基板支持件之周邊外側，並位於暴露至處理區域之基板支持件上方，例如圖5A之電極503。在一實施例中，導電帶係形成為包圍基板支持件周邊的連續結構。並且，在一實施例中，一或更多電極包含設於暴露於處理區域之基板支持件之上、並位於其上方的平面導電部，例如圖6A之平面電極601。並且，在一實施例中，一或更多電極包含設於基板支持件之周邊外側並位於暴露至處理區域之基板支持件上方的導電帶、及設於暴露於處理區域之基板支持件之上並位於其上方的平面導電部二者。

在一實施例中，操作907中之供給功率至一或更多電極包含供給直流功率、射頻功率、或直流功率及射頻功率之組合至一或更多電極。並且，在一實施例中，功率係以脈衝方式供給至一或更多電極。在另一實施例中，功率係以連續方式供給至一或更多電極。並且，在一實施例中，操作907中之供給功率至一或更多電極包含在一或更多電極上使電荷極性交替。此外，在一實施例中，該方法可包含用以自基板支持件施加偏壓橫過處理區域，以吸引因注入之電子而產生的離子朝向基板。

圖10顯示依據本發明之一實施例的的半導體基板之處理方法的流程圖。在一實施例中，可將電漿驅動基板處理系統300C用以執行圖10之方法。在一實施例中，電漿驅動基板處理系統 300C可與電漿驅動基板處理系統300、300A、及300B之一或更多者的構件結合來執行圖10之方法。方法1000包含操作1001，用以將基板放置於暴露至處理區域的基板支持件上。方法1000亦包含操作1003，用以在與處理區域分隔之電漿生成區域中產生電漿。方法1000亦包含操作1005，用以自電漿生成區域供給電漿之反應性成份通過複數流體傳輸路徑而至處理區域中，藉此電漿之反應性成份影響基板的處理。方法1000更包含操作1007，用以在複數流體傳輸路徑中產生輔助電漿。方法1000更包含操作1009，用以自複數流體傳輸路徑供給輔助電漿之反應性成份至處理區域中，藉此輔助電漿之反應性成份影響基板的處理。

在一實施例中，操作1007中的產生輔助電漿包含操作複數流體傳輸路徑作為流通空心陰極、流通電容偶合區域、流通感應偶合區域、流通磁控電子驅動區域、流通雷射驅動區域、或其組合。並且，在一實施例中，操作1007中的在複數流體傳輸路徑中產生輔助電漿包含將直流功率、射頻功率、或直流功率及射頻功率之組合傳輸通過複數流體傳輸路徑。在一實施例中，功率係以脈衝方式傳輸通過複數流體傳輸路徑。在另一實施例中，功率係以連續方式傳輸通過複數流體傳輸路徑。此外，操作1007中的在複數流體傳輸路徑中產生輔助電漿包含供給處理氣體至複數流體傳輸路徑之每一者的內部。

在一實施例中，操作1005中的自電漿生成區域供給電漿之反應性成份通過複數流體傳輸路徑而至處理區域中包含操作設於電漿生成區域中之電極，以自電漿生成區域驅動帶電物種通過複數流體傳輸路徑而至處理區域中。並且，在一實施例中，操作1009中的自複數流體傳輸路徑供給輔助電漿之反應性成份至處理區域中包含操作設於處理室內之抽取格，以自複數流體傳輸路徑吸引帶電物種至處理區域中。

在一實施例中，方法1000可更包含用以將電子注入基板上方之處理區域的操作，藉此所注入之電子改變處理區域中之離子密度以影響基板的處理。並且，在一實施例中，方法1000可包含將功率供給至設於處理區域內並與基板支持件分隔的一或更多電極之操作，藉此受供給至一或更多電極之功率自一或更多電極將電子注入至處理區域中，俾改變處理區域中之離子密度以影響基板的處理。

儘管本發明已藉由若干實施例之形式加以說明，但仍將被察知，熟悉本技術領域者在閱讀前述說明書及研究圖式之時，將發現其之各種變化、附加、置換及均等物。本發明包含落於本發明之真實精神及範疇內的所有該等變化、附加、置換及均等物。

100‧‧‧半導體基板處理系統

101‧‧‧電漿生成腔室

103‧‧‧基板處理室

105‧‧‧流體傳輸路徑

107‧‧‧箭頭

109‧‧‧基板

300‧‧‧系統

300A‧‧‧系統

300B‧‧‧系統

300C‧‧‧系統

301‧‧‧腔室

301A‧‧‧側壁

301B‧‧‧頂部結構

301C‧‧‧底部結構

302‧‧‧基板處理區域

303‧‧‧基板支持件

305‧‧‧懸臂

307‧‧‧電極

309‧‧‧冷卻通道

311‧‧‧頂銷

313‧‧‧門組件

315‧‧‧頂板

316‧‧‧流體傳輸路徑

319‧‧‧處理氣體源

325‧‧‧反應性成份

327‧‧‧周圍通氣口

329‧‧‧排出埠

331‧‧‧排出泵

333‧‧‧流動節流裝置

335‧‧‧箭頭

351‧‧‧線圈組件

353‧‧‧窗口

355‧‧‧電漿生成腔室

357‧‧‧電接地

359‧‧‧電漿

361‧‧‧箭頭

363‧‧‧電子射束源

365‧‧‧導電格

365A‧‧‧第一導電格

365B‧‧‧第二導電格

367‧‧‧電子射束

381‧‧‧箭頭

383‧‧‧箭頭

387‧‧‧電源

387A‧‧‧DC電源

387B‧‧‧RF電源

387C‧‧‧匹配電路

388‧‧‧電子射束氣體供應器

389‧‧‧電源

389A‧‧‧DC電源

389B‧‧‧RF電源

389C‧‧‧匹配電路

391A-391n‧‧‧RF電源

393‧‧‧匹配電路

401‧‧‧空心陰極裝置

403A‧‧‧電極

403B‧‧‧電極

405‧‧‧電漿

407‧‧‧出口區域

409‧‧‧加熱器

501‧‧‧電絕緣構件

503‧‧‧DC偏壓電子射束源(電極)

505‧‧‧電源

601‧‧‧電子射束源(平面電極)

603‧‧‧絕緣構件

605‧‧‧電源

701‧‧‧可賦能頂板

702‧‧‧功率輸送構件

703‧‧‧電源

704‧‧‧輔助電漿

709‧‧‧處理氣體源

711‧‧‧電極

800‧‧‧方法

801‧‧‧操作

803‧‧‧操作

805‧‧‧操作

807‧‧‧操作

900‧‧‧方法

901‧‧‧操作

903‧‧‧操作

905‧‧‧操作

907‧‧‧操作

1000‧‧‧方法

1001‧‧‧操作

1003‧‧‧操作

1005‧‧‧操作

1007‧‧‧操作

1009‧‧‧操作

圖1顯示依據本發明之一實施例的半導體基板處理系統之簡化示意圖，該半導體基板處理系統使用定義成與基板處理室分隔的電漿腔室。

圖2顯示依據本發明之一實施例的作為管部孔徑之函數的離子源區域中之離子密度的圖表，其為獲得基板處理室中的1.0E11cc-1之離子密度所需，其中管部代表離子源區域與基板處理室之間的輸送裝置。

圖3A顯示依據本發明之一實施例的電漿驅動基板處理系統之垂直剖面圖。

圖3B顯示依據本發明之一實施例的參照圖3A之A-A視圖的水平剖面圖。

圖3C顯示依據本發明之一實施例的圖3B之水平剖面圖的變化例，其中減少頂板範圍的流體傳輸路徑之間的間隔。

圖3D顯示依據本發明之一實施例的的圖3B之水平剖面圖的變化例，其中增加頂板範圍的流體傳輸路徑之間的間隔。

圖3E顯示依據本發明之一實施例的的圖3B之水平剖面圖的變化例，其中頂板範圍的流體傳輸路徑之間的間隔不相等。

圖3F顯示依據本發明之一實施例的系統配置中之基板支持件的俯視圖，其中電子射束源係定義成朝一共同方向傳輸空間上分隔的複數電子射束通過位於基板支持件上方並橫跨基板支持件的基板處理區域。

圖3G顯示依據本發明之一實施例的系統配置中之基板支持件的俯視圖，其中複數電子射束源係定義成朝分別之複數方向傳輸空間上分隔的複數電子射束通過位於基板支持件上方並橫跨基板支持件的基板處理區域。

圖3H顯示依據本發明之一實施例的用於圖3G的複數電子射束源之操作的光柵化時序。

圖4A顯示依據本發明之一實施例的定義成空心陰極裝置之示範電子射束源。

圖4B顯示依據本發明之一實施例的導電格之前視圖。

圖5A顯示依據本發明之一實施例的電漿驅動基板處理系統之變化例，其實施DC偏壓表面電子射束源。

圖5B顯示依據本發明之一實施例的電極之接近視圖。

圖6A顯示依據本發明之一實施例的電漿驅動基板處理系統之變化例，其實施平面DC偏壓表面電子射束源。

圖6B顯示依據本發明之一實施例的平面電極之接近視圖。

圖7顯示依據本發明之一實施例的電漿驅動基板處理系統之變化例，其使用流體傳輸路徑作為輔助離子生成區域。

圖8顯示依據本發明之一實施例的半導體基板之處理方法的流程圖。

圖9顯示依據本發明之一實施例的半導體基板之處理方法的流程圖。

圖10顯示依據本發明之一實施例的半導體基板之處理方法的流程圖。