中心和第三组磁体214之间，要么布置在第三组磁体214和栅格224之间。在其中基于等离子体的材料改性系统200不具有栅格224的其它情况下，吸收器250可要么布置在等离子体220的中心和第三组磁体214，要么布置在第三组磁体214和支撑结构208之间。在一些情况下，吸收器250可布置成与支撑结构208相距不小于5cm。
[0078]不同于栅格224，吸收器250可被来自等离子体源腔202的等离子体围绕。在其中吸收器250布置在第三组磁体214和支撑结构208之间的，来自等离子体源腔202的等离子体占据漂移区226，因此吸收器250被来自等离子体源腔202的等离子体的离子和电子围绕。相反，当栅格224被偏置以提取、加速和聚集离子束234时，相邻栅格之间的区域是电子的裸露。
[0079]而且，处理800可包括利用偏压源将偏置电势施加在吸收器250上。在一个示例中，吸收器250可被偏置在不同于与吸收器250邻接的局部等离子体电势或局部悬浮电势的DC或RF电势下。在该示例中，吸收器250可被偏置在适当电势下以抽取离子。这增大了吸收器250吸收离子的速率，因此增大了通过吸收器250调节电流密度分布的程度。在另一个这样的示例中，吸收器250可被偏置在适当电势下以排斥离子。这可降低吸收器250吸收离子的速率，因此可降低通过吸收器250调节电流密度分布的程度。此外，离子撞击吸收器250的能量可降低，这可有利于防止杂质从吸收器250溅射出去并污染工件206。在又一示例中，吸收器250可具有与任意电源或能量槽电隔离的悬浮电势，因此被允许吸收相等电流的离子和电子。
[0080]在一些情况下，吸收器250可包括可独立偏置的多于一个区域。在这样的情况下，处理800可包括将一个或多个偏压施加至吸收器250的一个或多个区域。每个区域可被动态偏置以控制处理工件206的离子的电流密度的均匀性。应该理解的是，吸收器250可在处理800的任意时候偏置以实现期望的电流密度分布。
[0081]应该理解的是，将偏置施加至吸收器250，不会实质地改变通过吸收器250的离子的能量。这是由于围绕吸收器250两侧的等离子体的存在。因此，离开吸收器250的离子的平均能量大致等于从等离子体220流向吸收器250的离子的平均能量。这与其中离子被加速的栅格224相反，因此离子的能量随着离子通过栅格224而显著变化。
[0082]而且，应该理解的是，吸收器250可被用于各种其它基于等离子体的处理系统来改进处理工件的离子的电流密度分布均匀性。例如，吸收器250可用于传统的基于等离子体的材料改性系统、等离子体刻蚀机、溅射系统或等离子体增强化学气相沉积系统。由此，可利用具有吸收器的各种其它基于等离子体的处理系统按照与如上所述类似的方式执行处理800。
[0083]处理800可包倾斜和/或旋转工件206，其使用支撑结构208来改进工件206上的离子处理的均匀性。工件206的倾斜使得离子束234以相对于工件206的垂线的一个角度撞击工件206，同时旋转工件206改变了方位角以允许工件206上的3D结构的所有侧被离子处理。而且，处理800可包括利用电子源252将低能电子导引至栅格224和工件206之间以中和离子束234的空间电荷。中和离子束234的空间电荷被期望来降低空间电荷效应导致的离子束234的散布。
[0084]虽然以上提供了具体组件、结构、特征和功能，但是本领域技术人员应该理解的是，可以使用其它变型。此外，虽然特征可能看起来是结合特定实施例描述的，但是本领域技术人员应该理解的是，所述实施例的各种特征可被组合。而且，结合实施例描述的多个方面可独立。
[0085]虽然已经参考附图全面地描述了实施例，应该注意的是，各种变化和修改对于本领域技术人员是明显的。这种改变和修改应被理解为包含在所附权利要求定义的各种实施例的范围内。
【主权项】
1.一种基于等离子体的材料改性系统，用于利用离子处理工件，所述基于等离子体的材料改性系统包括: 工艺腔； 布置在工艺腔内的支撑结构，支撑结构被配置成支撑工件；以及 耦接至工艺腔的等离子体源腔，等离子体源腔包括: 端壁，布置在等离子体源腔的第一端； 至少一个侧壁，定义了等离子体源腔的第一端与第二端之间的腔体内部，第二端与第一端相对； 第一多个磁体，布置在端壁上； 第二多个磁体，布置在至少一个侧壁上并围绕腔体内部；以及 第三多个磁体，延伸穿过腔体内部，其中端壁、至少一个侧壁、和第三多个磁体定义了腔体内部内的等离子体产生区域，其中等离子体源腔被配置成在等离子体产生区域内产生具有离子的等离子体，而且其中第三多个磁体被配置成限制等离子体产生区域内能量大于1eV的等离子体的大多数电子同时允许来自等离子体的离子穿过第三多个磁体而进入处理腔以用于工件的材料改性。2.根据权利要求1所述的系统，其中第一多个磁体、第二多个磁体和第三多个磁体被配置成产生围绕等离子体产生区域的多个多会切磁场，而且其中多个多会切磁场限制等离子体产生区域内能量大于1eV的等离子体的大多数电子。3.根据权利要求1所述的系统，其中第一多个磁体、第二多个磁体和第三多个磁体被配置成使得等离子体在低于0.1Pa的压力下保持在等离子体产生区域内。4.根据权利要求1所述的系统，其中端壁和侧壁的内表面处的磁场强度介于0.1kG和IkG之间。5.根据权利要求1所述的系统，其中第一多个磁体和第二多个磁体包括陶质永久磁铁。6.根据权利要求1所述的系统，其中第三多个磁体中的每个磁体的宽度介于3mm和15mm之间，而且第三多个磁体中的相邻磁体之间的间隔介于2cm和15cm之间。7.根据权利要求1所述的系统，其中第三多个磁体包括永磁体的同心环。8.根据权利要求1所述的系统，其中第三多个磁体包括线性永磁体。9.根据权利要求1所述的系统，其中等离子体源腔的内径大于45cm。10.根据权利要求1所述的系统，其中支撑结构被配置成将工件布置成与第三多个磁体的距离介于0.1OD和0.33D之间，其中D是等离子体源腔的内径，而且其中支撑结构被配置成将偏压施加至工件以使得离子从等离子体向工件加速。11.根据权利要求1所述的系统，进一步包括处于第三多个磁体和支撑结构之间的多个栅格，其中多个栅格被配置成从等离子体抽取包含离子的离子束并使得离子束通过多个栅格向工件加速。12.根据权利要求11所述的系统，其中第三多个磁体和多个栅格之间的距离介于0.1OD和0.33D之间，而且其中D是等离子体源腔的内径。13.根据权利要求11所述的系统，其中多个栅格被配置成在离子束穿过多个栅格时使得离子束聚集。14.根据权利要求1所述的系统，进一步包括处于等离子体的中心与支撑结构之间的吸收器，吸收器被配置成吸收从等离子体流向吸收器的离子的一部分，其中吸收器包括具有第一离子透明度的第一区域以及具有第二离子透明度的第二区域，第二离子透明度不同于第一离子透明度。15.根据权利要求14所述的系统，其中第一区域与吸收器的中心相距第一距离，第二区域与吸收器的中心相距第二距离，而且第一距离短于第二距离。16.根据权利要求14所述的系统，其中吸收器被布置在等离子体的中心与第三多个磁体之间。17.根据权利要求14所述的系统，其中吸收器包括多个开口和离子吸收材料图案，而且其中多个开口占据的总面积与离子吸收材料图案占据的总面积之比大于2:1。18.根据权利要求1所述的系统，其中等离子体源腔的直径大于工件的直径。19.一种用于利用基于等离子体的实现系统对工件进行材料改性的方法，基于等离子体的实现系统包括耦接至处理腔的等离子体源腔、以及布置在工艺腔内的支撑结构，等离子体源腔包括端壁、至少一个侧壁、第一多个磁体、第二多个磁体以及第三多个磁体；端壁处于等离子体源腔的第一端，至少一个侧壁定义了等离子体源腔的第一端与第二端之间的腔体内部，第一多个磁体布置在端壁上，第二多个磁体布置在至少一个侧壁上并围绕腔体内部，第三多个磁体延伸穿过腔体内部，其中端壁、至少一个侧壁和第三多个磁体定义了腔体内部内的等离子体产生区域，所述方法包括: 将工件布置在支撑结构上； 在等离子体源腔的等离子体产生区域中产生工艺气体的等离子体，等离子体包括离子、中性物质和电子，而且其中第一多个磁体、第二多个磁体和第三多个磁体限制等离子体产生区域内能量大于1eV的等离子体的大多数电子；以及 使得等离子体的离子朝着工件加速以利用离子对工件进行处理。20.根据权利要求19所述的方法，其中工件接收介于lE14cm_2和lE17cm_2之间的离子剂量，而且其中在接收离子剂量的同时沉积在工件表面上或从工件表面刻蚀掉的材料厚度小于2nm021.根据权利要求19所述的方法，其中等离子体是在低于0.1Pa的压力下产生的，而且其中在处理工件的同时在低于0.1Pa的压力下保持等离子体。22.根据权利要求19所述的方法，其中等离子体源腔的内径大于45cm。23.根据权利要求19所述的方法，其中基于等离子体的实现系统还包括处于等离子体的中心和工件之间的吸收器，其中吸收器包括具有第一离子透明度的第一区域以具有第二离子透明度的第二区域，第二离子透明度不同于第一离子透明度，而且其中吸收器吸收从等离子体流向吸收器的离子的一小部分。24.根据权利要求23所述的方法，其中第一区域与吸收器的中心相距第一距离，第二区域与吸收器的中心相距第二距离，而且第一距离短于第二距离。25.根据权利要求23所述的方法，其中离开吸收器的离子的电流密度分布不同于从等离子体流向吸收器的离子的电流密度分布。26.根据权利要求23所述的方法，其中离开吸收器的离子的电流密度分壁布比从等离子体流向吸收器的离子的电流密度分布更均匀。27.根据权利要求23所述的方法，进一步包括将一个或多个偏置电势施加在吸收器上。28.根据权利要求27所述的方法，其中吸收器的两个或更多区域被单独地偏置在不同电势下。29.根据权利要求23所述的方法，其中来自等离子体源腔的等离子体围绕吸收器，而且其中从等离子体流向吸收器的离子的平均能量大致等于离开吸收器的离子的平均能量。30.根据权利要求19所述的方法，其中通过利用偏置电源将偏压施加至工件，使得等离子体的离子朝着工件加速。31.根据权利要求30所述的方法，其中工件在支撑结构上被布置成与第三多个磁体相距0.1OD至0.33D，其中D是等离子体源腔的内径。32.根据权利要求19所述的方法，其中基于等离子体的实现系统还包括处于第三多个磁体与支撑结构之间的多个栅格，而且其中通过将偏压施加至多个栅格中的至少一个栅格使得等离子体的离子朝着工件加速。33.根据权利要求32所述的方法，其中多个栅格被布置成与第三多个磁体相距0.1OD至0.33D，其中D是等离子体源腔的内径。34.根据权利要求19所述的方法，其中等离子体源腔的直径大于工件的直径。
【专利摘要】一种用于工件的材料改性的基于等离子体的材料改性系统可包括耦接至工艺腔的等离子体源腔。被配置成支撑工件的支撑结构可布置在工艺腔内。等离子体源腔可包第一多个磁体、第二多个磁体和第三多个磁体，第三多个磁体围绕等离子体源腔内的等离子体产生区域。等离子体源腔可被配置成在等离子体产生区域内产生具有离子的等离子体。第三多个磁体可被配置成限制等离子体产生区域内能量大于10eV的等离子体的大多数电子同时允许来自等离子体的离子穿过第三多个磁体而进入处理腔以用于工件的材料改性。
【IPC分类】H01J37/32
【公开号】CN104900470
【申请号】CN201510006559
【发明人】W·德维尔吉欧, S·萨瓦斯, S·费尔奇, 盛天予, 陈皞
【申请人】汉辰科技股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年1月7日
【公告号】US20150255242