具体实施方式

现在将详细地参照实施例，其一个或多个示例在图中示出。每个示例是作为对实施例的解释提供的，不限制本公开。实际上，对于本领域技术人员明显的是，可不超出本公开的范围或旨意地对实施例进行各种改动和变化。例如，作为一个实施例的一部分所示出或所说明的特征可以与另一实施例一起使用以产生又一实施例。由此，本公开的方面旨在覆盖这样的改动和变化。

本公开的示例性方面针对一种等离子体处理设备和相关联的方法。该等离子体处理设备可包括位于等离子体处理设备的处理腔室中的气体供给装置，如感应耦合的等离子体处理设备。该气体供给装置可包括一个或多个喷嘴(例如气体喷嘴)。一个或多个喷嘴中的每一个可相对于与工件半径平行的方向成角度，以产生相对于与工件中心垂直的方向的旋转气流。由于气体供给装置的喷嘴不与工件的边缘正交，并且喷嘴不按对称气体注射方式布置，这样的气体供给装置可改善工艺均匀性(例如不同工件之间的均匀性、工件边缘处的方位角蚀刻均匀性、工件表面处的蚀刻剂质量分数均匀性，和/或工件表面处的流动速度均匀性)、工件边缘关键尺寸调节、气体离子化效率，和/或处理腔室内的对称流减少工件上的颗粒沉积，并且还可以降低来自停滞流的热积聚。

根据本公开的示例性方面，气体供给装置可以与等离子处理腔室的侧壁集成。气体供给装置可具有按方位角对称气体注射方式布置的用于工件边缘关键尺寸和/或均匀性调节的喷嘴。在一些实施例中，气体供给装置可包括一个或多个气体岐管。每个气体岐管可与等离子处理腔室壳体和/或衬里集成。每个气体岐管可以与工件平面平行。气体岐管与工件平面之间的距离可以通过计算和/或各种工艺测试结果来确定。每个气体岐管可包括一个或多个用于围绕或向着工件周边输送气流的气体喷嘴。每个气体岐管中的每个喷嘴可相对于与工件半径平行的方向成角度，以产生相对于与工件中心垂直的方向的旋转气流。作为一个示例，喷嘴可按顺时针或逆时针方向成角度，以产生相对于与工件中心垂直的方向的顺时针或逆时针气流。每个喷嘴与和工件半径平行方向之间的角度可以不超过约60度，例如在15度至约45度的范围。在一些实施例中，气体岐管的至少一个喷嘴可朝向工件向上或向下成角度。在一些实施例中，气体岐管的喷嘴可在对角线方向朝向工件平面。

在一些实施例中，等离子处理腔室衬里可以有一个气体岐管。该气体岐管可包括一组喷嘴(例如，大约4个至大约30个单个喷嘴)。喷嘴可布置为瞄准工件的边缘，并可相对于与工件半径平行的方向成角度。喷嘴也可与工件平面成向下的角度，以产生相对于与工件中心垂直的方向的旋转气流。这可变成调节或细调工件边缘附近的气流浓度的方式。它还可以结合顶部气流和边缘气流注入来改变室流动条件。

在一些实施例中，至少一个进气口可用于圆形气体岐管。例如，两个进气口可用于使气流入气体岐管。这两个进气口可配置为彼此靠近以便可使用每个喷嘴220/接头输送来自单一输送线的气体。在气体岐管内，来自每个进气口的气体颗粒可彼此碰撞或推开。因此，两个端口设计可为喷嘴提供比单个气体端口设计更好的气体分布。

根据本公开的示例性方面，气体供给装置可以位于等离子处理腔室的顶棚中(例如在处理腔室的顶部圆顶上)。喷嘴可位于气体供给装置的中心和/或一个或多个边缘处。喷嘴可以按相对于与工件中心垂直的方向的方位角对称气体注射模式布置。例如，每个喷嘴可相对于与工件半径平行的方向成角度，以产生相对于与工件中心垂直的方向的旋转气流。作为一个示例，喷嘴可按顺时针或逆时针方向成角度，以产生相对于与工件中心垂直的方向的顺时针或逆时针气流。每个喷嘴与和工件半径平行的方向之间的角度可以不超过约60度，例如在15度至约45度的范围。在一些实施例中，至少一个喷嘴向上或向下成角度朝向工件。

本公开的一个示例性方面针对一种等离子体处理设备。处理腔室可包括在等离子体处理期间用于支撑工件的工件支撑件。处理腔室可包括感应耦合的等离子源，以在处理腔室中的工艺气体中感应等离子体。处理腔室可包括用于将工艺气体输送给处理腔室的气体供给装置。该气体供给装置可包括一个或多个喷嘴。所述一个或多个喷嘴中的每一个可相对于与工件半径平行的方向成角度，以产生相对于与工件中心垂直的方向的旋转气流。

在一些实施例中，气体供给装置可以与处理腔室的侧壁集成。在一些实施例中，气体供给装置可包括至少一个气体岐管，该至少一个气体岐管可包括一个或多个喷嘴。在一些实施例中，至少一个喷嘴可在感应耦合的等离子源的下游位置输送工艺气体。在一些实施例中，喷嘴可按顺时针或逆时针方向成角度，以产生相对于与工件中心垂直的方向的顺时针或逆时针气流。每个喷嘴与和工件半径平行的方向之间的角度可以不超过约60度，例如为大约15度至约45度。在一些实施例中，气体岐管的至少一个喷嘴向上或向下成角度朝向工件。

本公开的一个示例性方面针对一种处理工件的方法。该方法可包括将工件放置在处理腔室中的处理支撑件上。该方法可包括通过气体供给装置允许工艺气体进入处理腔室中。该方法可包括在处理腔室中的工艺气体中产生等离子体。该方法可包括将工件暴露于由等离子体产生的一种或多种物质。气体供给装置可包括一个或多个喷嘴。所述一个或多个喷嘴中的每一个可相对于与工件半径平行的方向成角度，以产生相对于与工件中心垂直的方向的旋转气流。

本公开的示例性方面可提供一些技术效果和益处。例如，等离子体处理中的气体供给装置的喷嘴可相对于与工件半径平行的方向成角度，以产生相对于与工件中心垂直的方向的旋转气流。由此，这样的气体供给装置可具有更大的处理窗口来改善蚀刻量和关键尺寸方位角对称性。气体供给装置还可改善工件边缘关键尺寸可调性、不同工件之间的均匀性，和室壁等离子干洗效率。气体还可减少工件上的颗粒沉积和工件转移或步骤过渡期间的气体净化时间。

为了示例和讨论的目的，本公开的示例性方面是参照感应等离子源讨论的。使用在此提供的公开，本领域技术人员会理解可以不偏离本公开的范围地使用其它等离子源。例如，等离子体处理设备可包括具有静电屏蔽的感应耦合的等离子源。等离子体处理设备可包括没有静电屏蔽的感应耦合的等离子源。等离子体处理设备可包括电容耦合的等离子源(例如使用布置在例如基座或工件支撑件中的偏置)。

为了示例和讨论的目的，本公开的方面是参照为“半导体晶片”的“工件”来讨论的。使用在此提供的公开，本领域技术人员会理解本公开的示例性方面可以与任何半导体衬底或其它合适衬底关联使用。而且，与数值结合使用术语“大约”是指在所说的数值的百分之十(10％)以内。“基座”是指任何可用于支撑工件的结构。

图1描绘出根据本公开的示例性实施例的一个示例性等离子体处理设备100。等离子体处理设备100包括限定内部空间102的处理腔室。基座或工件座104用于支撑内部空间102内的工件106，例如半导体晶片。介电窗110位于工件座104上方。介电窗110包括相对扁平的中央部分112和成角度的周边部分114。介电窗110包括位于中央部分112中的用于淋喷头120的空间，该淋喷头用于将工艺气体供给到内部空间102中。

设备100还包括多个用于在内部空间102中产生感应等离子体的感应元件，例如初级感应元件130和次级感应元件140。感应元件130、140可包括当供给有RF功率时，在等离子体处理设备100的内部空间102中的工艺气体中诱导等离子体的线圈或天线元件。例如，第一RF发动机160可配置为通过匹配网络162给初级感应元件130提供电磁能。第二RF发动机170可配置为通过匹配网络172给次级感应元件140提供电磁能。

尽管本公开提及初级感应和次级感应，本领域技术人员应意识到，术语“初级”和“次级”仅因为便利目的而使用。次级线圈可以独立于初级线圈地操作，反之亦然。

尽管本公开提及初级感应和次级感应，本领域技术人员应理解，设备不需要全包括它们。设备可包括一个或多个(例如一个或两个)初级感应元件和次级感应元件。

设备100可包括围绕次级感应元件140布置的金属屏障部分152。金属屏障部分152分隔初级感应元件130和次级感应元件140以减小感应元件130、140之间的串扰。设备100可以还包括布置在初级感应元件130与介电窗130之间的法拉第屏障154。法拉第屏障154可以是降低初级感应元件154与处理腔室102之间的电容耦合的开槽金属屏蔽。如所示出的，法拉第屏障154可装配在介电屏障110的成角度部分的上方。

在一个具体实施例中，为了方便制造和其它目的，金属屏障152和法拉第屏障154可形成单一体150。初级感应元件130的多匝线圈可位于与单一体金属屏障/法拉第屏障150的法拉第屏障部分154相邻处。次级感应元件140可位于金属屏障/法拉第屏障单一体150的金属屏障部分152的紧邻处，例如位于金属屏障部分152与介电窗110之间。

将初级感应元件130和次级感应元件140布置在金属屏障152相对的两侧，允许初级感应元件130和次级感应元件140具有有区别的结构构造并实现不同的功能。例如，初级感应元件130可包括位于与处理腔室的周边部分相邻处的多匝线圈。初级感应元件130可用于基础等离子体生成和固有的瞬时点火阶段期间可靠的启动。初级感应元件130可耦合到强大的RF发动机和昂贵的自动调节匹配网络，并可在增大的RF频率下(例如在大约13.56MHz下)操作。

次级感应元件140可用于修正和支持功能，并用于改善在稳态操作期间等离子体的稳定性。由于次级感应元件140可主要用于修正和支持功能，并改善在稳态操作期间等离子体的稳定性，次级感应元件140不需要耦合到像第一感应元件130的强大的RF发动机，可不同地设计，并有效地克服相关前期设计的困难。在一些情况下，次级感应元件140还可在更低的频率下(例如在大约2MHz下)操作，允许次级感应元件140非常紧凑并装配在介电窗顶部上的有限空间中。

初级感应元件130和次级感应元件140可在不同的频率下操作。频率可完全不同以降低初级感应元件130与次级感应元件140之间的串扰。由于可施加到初级感应元件130和次级感应元件140上的不同频率，感应元件130、140之间的干扰降低。更具体地说，在等离子体中，感应元件130、140之间的唯一相互作用是通过等离子密度。相应地，耦合到初级感应元件130的RF发动机160与耦合到次级感应元件140的RF发动机170之间无需相位同步。感应元件之间的功率控制是独立的。而且，由于感应元件130、140在明显不同的频率下操作，实用的是使用RF发动机160、170的频率调节以匹配功率输送到等离子体中，显著地简化任何附加匹配网络的设计和成本。

例如(在图1中未示出)，次级感应元件140可包括一个平面线圈和一个磁通量集中器。该磁通量集中器可由铁氧体材料制成。使用具有合适线圈的磁通量集中器提供次级感应元件140的高等离子耦合效率和良好的能量转换效率，并显著地降低其耦合到金属屏障150上。在次级感应元件140上使用更低的频率(例如大约2MHz)增大皮层，这还改善等离子加热效率。

在一些实施例中，不同的感应元件130和140可执行不同的功能。具体地说，仅初级感应元件130需要在点火期间执行等离子生成的最重要的功能和为次级感应元件140提供足够的启动。该初级感应元件130可参与感应耦合的等离子(ICP)工具的操作，并应耦合到等离子体和接地屏障上，以稳定等离子电势。与第一感应元件130关联的法拉第屏障154可避免窗口溅射并可用于提供接地耦合。

如图1所示，根据本公开的示例性方面，气体供给装置190将工艺气体输送到处理腔室102中。气体供给装置190与工艺室102.0.的侧壁集成。气体供给装置190包括多个具有供给气体端口的气体喷嘴122。每个喷嘴可相对于与工件106的半径平行的方向成角度，以产生相对于与工件106中心垂直的方向的旋转气流。在一些实施例中(在图1中未示出)，气体供给装置190可包括一个或多个气体岐管。每个气体岐管可与处理腔室屏障和/或衬里102集成。每个气体岐管可以与工件106平行。气体岐管与工件106之间的距离可以通过计算和/或各种工艺测试结果来确定。每个气体岐管可包括一个或多个围绕或向着工件106周边输送气流的气体喷嘴122。作为一个示例，喷嘴122可按顺时针或逆时针方向成角度，以产生相对于与工件106中心垂直的方向的顺时针或逆时针气流。每个喷嘴与和工件106半径平行方向之间的角度可以不超过约60度，例如为15度至大约45度的范围。在一些实施例中，气体岐管的至少一个喷嘴可朝向工件向上或向下成角度。在一些实施例中，气体岐管的喷嘴122可在对角线方向朝向工件平面。在图2和3中进一步说明示例。

在一些实施例中(在图1中未示出)，至少一个进气口可用于圆形气体岐管。例如，两个进气口可用于使气流入气体岐管。这两个进气口可配置为彼此靠近以便可使用每个喷嘴220/接头输送来自单一输送线的气体。在气体岐管内，来自每个进气口的气体颗粒可彼此碰撞或推开。因此，两个端口设计可为喷嘴提供比单个气体端口设计更好的气体分布。在图2和3中进一步说明示例。

图2描绘出根据本公开的示例性实施例的一个示例性气体供给装置200。气体供给装置200可以是图1所示的气体供给装置190的实施例之一。气体供给装置200包括气体岐管210。气体岐管210包括一组气体喷嘴220(例如，大约15个气体喷嘴)。喷嘴220布置为瞄准工件的边缘(例如图1所示的工件106)。每个喷嘴220相对于与工件半径平行的方向250成角度。例如，喷嘴220与工件半径平行的方向250之间的角度255可以不超过约60度，例如在15度至大约45度的范围。如图2所示，喷嘴220按逆时针方向成角度，以产生相对于与工件中心垂直的方向260的逆时针气流230。在一些实施例中(在图2中未示出)，一个或多个喷嘴220可朝向工件向上或向下成角度，以产生逆时针气流230。在一些实施例中(在图2中未示出)，喷嘴220可以在对角线方向朝向工件。这可以变成调节或细调工件边缘附近的气流浓度的方式。

如图2所示，气体岐管210包括两个进气口240。这两个进气口240用于使气流入气体岐管210。这两个进气口240彼此靠近，以便小尺寸三通适配器/接头可用于输送来自单一输送线的气体。在气体岐管内，来自每个进气口的气体颗粒可彼此碰撞或推开。因此，两个端口设计可为喷嘴220提供更好的气体分布。

图3描绘出根据本公开的示例性实施例的一个示例性气体供给装置300。气体供给装置300可以是图1所示的气体供给装置190的实施例之一。气体供给装置300包括气体岐管310。气体岐管310包括一组气体喷嘴320(例如，大约15个气体喷嘴)。喷嘴320布置为瞄准工件的边缘(例如图1所示的工件106)。每个喷嘴320相对于与工件半径平行的方向350成角度。例如，喷嘴320与工件半径平行的方向350之间的角度355可以不超过约60度，例如在15度至大约45度的范围。如图3所示，喷嘴320按顺时针方向成角度，以产生相对于与工件中心垂直的方向360的顺时针气流330。在一些实施例中(在图3中未示出)，一个或多个喷嘴320可朝向工件向上或向下成角度，以产生顺时针气流330。在一些实施例中(在图3中未示出)，喷嘴320可在对角线方向朝向工件。这可以变成调节或细调工件边缘附近的气流浓度的方式。

如图3所示，气体岐管310包括两个进气口340。这两个进气口340用于使气流入气体岐管310。这两个进气口340彼此靠近，以便小尺寸三通适配器/接头可用于输送来自单一输送线的气体。在气体岐管内，来自每个进气口的气体颗粒可彼此碰撞或推开。因此，两个端口设计可为喷嘴320提供更好的气体分布。

图4描绘出根据本公开的示例性实施例的一个示例性等离子体处理设备400。等离子体处理设备400类似于图1的等离子体处理设备100。

更具体地说，等离子体处理设备400包括限定内部空间102的处理腔室。基座或工件座104用于支撑内部空间102内的工件106，例如半导体晶片。介电窗110位于工件座104上方。介电窗110包括相对扁平的中央部分112和成角度的周边部分114。介电窗110包括位于中央部分112中的用于气体供给装置410的空间，该气体供给装置用于将工艺气体供给到内部空间102中。

设备100还包括多个用于在内部空间102中生成感应等离子体的感应元件，例如初级感应元件130和次级感应元件140。感应元件130、140可包括当供给有RF功率时在等离子体处理设备100的内部空间102中的工艺气体中诱导等离子体的线圈或天线元件。例如，第一RF发动机160可配置为通过匹配网络162给初级感应元件130提供电磁能。第二RF发动机170可配置为通过匹配网络172给次级感应元件140提供电磁能。

设备100可包括围绕次级感应元件140布置的金属屏障部分152。金属屏障部分152分隔初级感应元件130和次级感应元件140以减小感应元件130、140之间的串扰。设备100可以还包括布置在初级感应元件130与介电窗130之间的法拉第屏障154。法拉第屏障154可以是降低初级感应元件154与处理腔室102之间的电容耦合的开槽金属屏蔽。如所示出的，法拉第屏障154可装配在介电屏障110的成角度部分的上方。

在一个具体实施例中，为了方便制造和其它目的，金属屏障152和法拉第屏障154可形成单一体150。初级感应元件130的多匝线圈可位于与单一体金属屏障/法拉第屏障150的法拉第屏障部分154相邻处。次级感应元件140可位于金属屏障/法拉第屏障单一体150的金属屏障部分152的紧邻处，例如位于金属屏障部分152与介电窗110之间。

将初级感应元件130和次级感应元件140布置在金属屏障152相对的两侧，允许初级感应元件130和次级感应元件140具有有区别的结构构造并实现不同的功能。例如，初级感应元件130可包括位于与处理腔室的周边部分相邻处的多匝线圈。初级感应元件130可用于基础等离子体生成和固有的瞬时点火阶段期间可靠的启动。初级感应元件130可耦合到强大的RF发动机和昂贵的自动调节匹配网络，并可在增大的RF频率下(例如在大约13.56MHz下)操作。

次级感应元件140可用于修正和支持功能，并用于改善在稳态操作期间等离子体的稳定性。由于次级感应元件140可主要用于修正和支持功能，并改善在稳态操作期间等离子体的稳定性，次级感应元件140不需要耦合到像第一感应元件130的强大的RF发动机，可不同地设计，并有效地克服相关前期设计的困难。在一些情况下，次级感应元件140还可在更低的频率下(例如在大约2MHz下)操作，允许次级感应元件140非常紧凑并装配在介电窗顶部上的有限空间中。

初级感应元件130和次级感应元件140可在不同的频率下操作。频率可完全不同以降低初级感应元件130与次级感应元件140之间的串扰。由于可施加到初级感应元件130和次级感应元件140上的不同频率，感应元件130、140之间的干扰降低。更具体地说，在等离子体中，感应元件130、140之间的唯一相互作用是通过等离子密度。相应地，耦合到初级感应元件130的RF发动机160与耦合到次级感应元件140的RF发动机170之间无需相位同步。感应元件之间的功率控制是独立的。而且，由于感应元件130、140在明显不同的频率下操作，实用的是使用RF发动机160、170的频率调节以匹配功率输送到等离子体中，显著地简化任何附加匹配网络的设计和成本。

例如(在图4中未示出)，次级感应元件140可包括一个平面线圈和一个磁通量集中器。该磁通量集中器可由铁氧体材料制成。使用具有合适线圈的磁通量集中器提供次级感应元件140的高等离子耦合效率和良好的能量转换效率，并显著地降低其耦合到金属屏障150上。在次级感应元件140上使用更低的频率(例如大约2MHz)增大皮层，这还改善等离子加热效率。

在一些实施例中，不同的感应元件130和140可执行不同的功能。具体地说，仅初级感应元件130需要在点火期间执行等离子生成的最重要的功能和为次级感应元件140提供足够的启动。该初级感应元件130可参与感应耦合的等离子(ICP)工具的操作，并应耦合到等离子体和接地屏障上，以稳定等离子电势。与第一感应元件130关联的法拉第屏障154可避免窗口溅射并可用于提供接地耦合。

如图4所示，根据本公开的示例性方面，气体供给装置410位于等离子处理腔室102的顶棚中(例如在处理腔室102的顶部圆顶上)。气体供给装置410可包括一个或多个喷嘴(在图4中未示出)。喷嘴可位于气体供给装置410的中心和/或一个或多个边缘处。喷嘴可以按相对于与工件106中心垂直的方向420的方位角对称气体注射模式布置。例如，每个喷嘴可相对于与工件106半径平行的方向成角度，以产生相对于方向420的旋转气流。作为一个示例，喷嘴可按顺时针或逆时针方向成角度，以产生相对于方向420的顺时针或逆时针气流。每个喷嘴与和工件半径平行方向之间的角度可以不超过约60度，例如在15度至约45度的范围。在一些实施例中，至少一个喷嘴可朝向工件106向上或向下成角度。

图5描绘出根据本公开的示例性实施例的一个示例性气体供给装置510。气体供给装置510可以是图4所示的气体供给装置420的实施例之一。图5示出轴向横截面视图。如在该轴向横截面视图中所示，气体供给装置510包括边缘气体喷嘴512，和中心气体喷嘴514和516。边缘气体喷嘴512可产生相对于与工件中心垂直的方向的旋转气流(例如图4所示的工件106)。中心气体喷嘴514和516可产生朝向工件中心的气流。在一些实施例中(在图5中未示出)，边缘气体喷嘴512可按逆时针方向布置。在一些实施例中(在图5中未示出)，边缘气体喷嘴512可按顺时针方向布置。在一些实施例(未在图5中示出)中，一个或多个喷嘴512可朝向工件向上或向下成角度，以产生逆时针气流528或顺时针气流538。

图6描绘出根据本公开的示例性实施例的边缘气体喷嘴的一个示例性横截面视图520。边缘气体喷嘴512可以按逆时针方向布置。如在横截面视图520中所示，边缘气体喷嘴522可以是边缘气体喷嘴512的一个实施例。每个边缘气体喷嘴512相对于与工件半径平行的方向524成角度。例如，喷嘴522与方向524之间的角度526可以不超过约60度，例如在15度至约45度的范围。边缘气体喷嘴522按逆时针方向成角度以产生相对于与工件中心垂直的方向518(也在图5中示出)的逆时针气流528。

图7描绘出根据本公开的示例性实施例的边缘气体喷嘴的一个横截面视图530。边缘气体喷嘴512可按顺时针方向布置。如在横截面视图530中所示，边缘气体喷嘴532可以是边缘气体喷嘴512的一个实施例。每个边缘气体喷嘴532相对于与工件半径平行的方向524成角度。例如，喷嘴532与方向524之间的角度526可以不超过约60度，例如在15度至约45度的范围。边缘气体喷嘴532按顺时针方向成角度以产生相对于方向518的顺时针气流538。

图8描绘出根据本公开的示例性实施例的一个示例性等离子体处理设备600。等离子体处理设备600类似于图1的等离子体处理设备100和图4的设备400。

更具体地说，等离子体处理设备400包括限定内部空间102的处理腔室。基座或工件座104用于支撑内部空间102内的工件106，例如半导体晶片。介电窗110位于工件座104上方。介电窗110包括相对扁平的中央部分112和成角度的周边部分114。介电窗110包括位于中央部分112中的用于气体供给装置410的空间，该气体供给装置用于将工艺气体供给到内部空间102中。

设备100还包括多个用于在内部空间102中生成感应等离子体的感应元件，例如初级感应元件130和次级感应元件140。感应元件130、140可包括当供给有RF功率时在等离子体处理设备100的内部空间102中的工艺气体中诱导等离子体的线圈或天线元件。例如，第一RF发动机160可配置为通过匹配网络162给初级感应元件130提供电磁能。第二RF发动机170可配置为通过匹配网络172给次级感应元件140提供电磁能。气体供给装置190与处理腔室102的侧壁集成。

设备100可包括围绕次级感应元件140布置的金属屏障部分152。金属屏障部分152分隔初级感应元件130和次级感应元件140以减小感应元件130、140之间的串扰。设备100可以还包括布置在初级感应元件130与介电窗130之间的法拉第屏障154。法拉第屏障154可以是降低初级感应元件154与处理腔室102之间的电容耦合的开槽金属屏蔽。如所示出的，法拉第屏障154可装配在介电屏障110的成角度部分的上方。

在一个具体实施例中，为了方便制造和其它目的，金属屏障152和法拉第屏障154可形成单一体150。初级感应元件130的多匝线圈可位于与单一体金属屏障/法拉第屏障150的法拉第屏障部分154相邻处。次级感应元件140可位于金属屏障/法拉第屏障单一体150的金属屏障部分152的紧邻处，例如位于金属屏障部分152与介电窗110之间。

将初级感应元件130和次级感应元件140布置在金属屏障152相对的两侧，允许初级感应元件130和次级感应元件140具有有区别的结构构造并实现不同的功能。例如，初级感应元件130可包括位于与处理腔室的周边部分相邻处的多匝线圈。初级感应元件130可用于基础等离子体生成和固有的瞬时点火阶段期间可靠的启动。初级感应元件130可耦合到强大的RF发动机和昂贵的自动调节匹配网络，并可在增大的RF频率下(例如在大约13.56MHz下)操作。

次级感应元件140可用于修正和支持功能，并用于改善在稳态操作期间等离子体的稳定性。由于次级感应元件140可主要用于修正和支持功能，并改善在稳态操作期间等离子体的稳定性，次级感应元件140不需要耦合到像第一感应元件130的强大的RF发动机，可不同地设计，并有效地克服相关前期设计的困难。在一些情况下，次级感应元件140还可在更低的频率下(例如在大约2MHz下)操作，允许次级感应元件140非常紧凑并装配在介电窗顶部上的有限空间中。

初级感应元件130和次级感应元件140可在不同的频率下操作。频率可完全不同以降低初级感应元件130与次级感应元件140之间的串扰。由于可施加到初级感应元件130和次级感应元件140上的不同频率，感应元件130、140之间的干扰降低。更具体地说，在等离子体中，感应元件130、140之间的唯一相互作用是通过等离子密度。相应地，耦合到初级感应元件130的RF发动机160与耦合到次级感应元件140的RF发动机170之间无需相位同步。感应元件之间的功率控制是独立的。而且，由于感应元件130、140在明显不同的频率下操作，实用的是使用RF发动机160、170的频率调节以匹配功率输送到等离子体中，显著地简化任何附加匹配网络的设计和成本。

例如(在图8中未示出)，次级感应元件140可包括一个平面线圈和一个磁通量集中器。该磁通量集中器可由铁氧体材料制成。使用具有合适线圈的磁通量集中器提供次级感应元件140的高等离子耦合效率和良好的能量转换效率，并显著地降低其耦合到金属屏障150上。在次级感应元件140上使用更低的频率(例如大约2MHz)增大皮层，这还改善等离子加热效率。

在一些实施例中，不同的感应元件130和140可执行不同的功能。具体地说，仅初级感应元件130需要在点火期间执行等离子生成的最重要的功能和为次级感应元件140提供足够的启动。该初级感应元件130可参与感应耦合的等离子(ICP)工具的操作，并应耦合到等离子体和接地屏障上，以稳定等离子电势。与第一感应元件130关联的法拉第屏障154可避免窗口溅射并可用于提供接地耦合。

图9描绘出根据本公开的示例性实施例的一个示例性方法700的流程图。将参照作为示例的图1的等离子体处理设备100来讨论方法700。方法700可在任何合适的等离子体处理设备中实施。为了示例和讨论的目的，图9描绘出按特定顺序实施的步骤。使用在此提供的公开，本领域技术人员会理解，可不超出本公开范围地，去掉、扩展、同时实施、重新安排，和/或以各种方式的改动在此所描述的任一方法中的各种步骤。而且，可不偏离本公开范围地实施各种步骤(未示出)。

在710中，该方法可包括将工件放置在处理腔室中的处理支撑件上。例如，可将工件106放置在处理腔室102中的工件支撑件104中。

在720中，该方法可包括通过气体供给装置允许工艺气体进入处理腔室中。例如，与处理腔室102的侧壁集成的气体供给装置190和/或位于处理腔室102的顶棚上的气体供给装置410可允许工艺气体进入处理腔室102中。气体供给装置190或气体供给装置410可包括一个或多个喷嘴。每个喷嘴可相对于与工件106半径平行的方向成角度(例如按顺时针方向或逆时针方向)。这样的喷嘴布置可以产生相对于与工件106中心垂直的方向的旋转气流(例如顺时针气流或逆时针气流)。

在730中，该方法可包括在处理腔室中的工艺气体中产生等离子体。例如，初级感应元件130和/或次级感应元件140可在处理腔室中的工艺气体中产生等离子体。

在740中，该方法可包括将工件暴露于由等离子体产生的一种或多种物质。例如，可将工件106暴露于由等离子体产生的一种或多种物质。

图10描绘出气体供给装置1010与根据本公开的示例性实施例的一个示例性气体供给装置1020之间的一个示例性气体速度比较。如在图10中可见，气体供给装置1010包括中心气体喷嘴、边缘气体喷嘴，和侧气体喷嘴。边缘气体喷嘴和/或侧气体喷嘴布置在与工件半径平行的方向上。根据本公开的示例性实施例的示例性气体供给装置1020包括中心气体喷嘴、边缘气体喷嘴和侧气体喷嘴。边缘气体喷嘴和/或侧气体喷嘴相对于与工件半径平行的方向成角度，以产生相对于与工件中心垂直的方向的旋转气流。如由图10可见，示例性气体供给装置1020可减小停滞气流区域。

图11描绘出气体供给装置1110与根据本公开的示例性实施例的一个示例性气体供给装置1120之间的一个示例性质量分数比较。气体供给装置1110包括朝向工件中心线的标准侧气体喷嘴。示例性气体供给装置1120包括相对于与工件半径平行的方向成角度的侧气体喷嘴，以产生相对于与工件中心垂直的方向的旋转气流。如由图11可见，示例性气体供给装置1120可减小处理腔室内的质量分数差异。

图12描绘出气体供给装置与根据本公开的示例性实施例的一个示例性气体供给装置之间的一个示例性地在工件表面上分布的质量分数比较。与工件1210关联的气体供给装置包括朝向工件中心线的标准侧气体喷嘴。与工件1220关联的示例性气体供给装置包括相对于与工件半径平行的方向成角度的侧气体喷嘴，以产生相对于与工件中心垂直的方向的旋转气流。如由图12可见，与工件1220关联的示例性气体供给装置可减小工件1210的表面处的质量分数不均匀性。

尽管本主题是参照其具体示例性实施例来详细说明的，可意识到的是，本领域技术人员在理解上文后可容易地对这样的实施例进行改变、生成变型和等同。相应地，本公开的范围是示例性的，而不是限制性的，主题公开不排除对于本领域技术人员显而易见的对本主题的改动、变化和/或添加。