CN116171651A - 使用磁场的等离子体放电均匀性控制 - Google Patents

Abstract

提出了用于使用磁场控制等离子体放电均匀性的方法、系统、装置和计算机程序。衬底处理装置包括具有用于处理衬底的处理区的真空室。该装置还包括磁场传感器以检测与真空室相关联的表示轴向磁场的第一信号和表示径向磁场的第二信号。该装置包括至少两个磁场源以通过所述真空室的所述处理区产生轴向补充磁场和径向补充磁场。该装置包括磁场控制器，其耦合到所述磁场传感器和所述至少两个磁场源。所述磁场控制器基于所述第一信号和所述第二个信号调节所述轴向补充磁场和所述径向补充磁场中的一个或多个的至少一个特性。

Description

使用磁场的等离子体放电均匀性控制

优先权声明

本申请要求2020年9月18日提交的美国专利申请序列No.63/080,513的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本文公开的主题一般涉及用于在基于等离子体的衬底制造中使用磁场控制蚀刻速率和等离子体均匀性的方法、系统和机器可读存储介质，所述衬底制造例如电容耦合等离子体(CCP)或电感耦合等离子体(ICP)衬底制造。

背景技术

半导体衬底处理系统用于通过包括蚀刻、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、原子层沉积(ALD)、等离子体-增强原子层沉积(PEALD)、脉冲沉积层(PDL)、等离子体增强脉冲沉积层(PEPDL)和抗蚀剂去除的技术处理半导体衬底。一种类型的半导体衬底处理装置是使用CCP的等离子体处理装置，CCP包括包含上下电极的真空室，其中在电极之间施加射频(RF)功率以将工艺气体激发成等离子体以处理在反应室中的半导体衬底。另一种类型的半导体衬底处理装置是等离子体处理装置ICP。

在半导体衬底处理系统中，例如在用于制造衬底的基于CCP或基于ICP的真空室中，衬底中心处的蚀刻均匀性和离子倾斜受等离子体密度均匀性的影响，等离子体密度均匀性显示出对弱磁场的敏感性。例如，基于CCP和基于ICP的真空室中的等离子体密度均匀性会受到以下因素的影响：与磁化室部件相关的磁场(其可能与5-10高斯的磁场强度相关)以及包括地球磁场(其可能具有0.25–0.65高斯的磁场强度)或其他环境磁场(起可能具有0.4–0.5高斯的磁场强度)的其他外部磁场。

目前，调节等离子体均匀性(特别是在衬底中心和整个衬底表面)是一个挑战。改变室内接地电极的尺寸、气体和化学物质的流动或传输的射频(RF)的频率内容是用于控制等离子体均匀性的主要因素。然而，处理室部件的磁化以及暴露于外部磁场会影响等离子体密度均匀性，并且在制造地点内的室与室之间以及不同制造地点的室之间变化很大。迄今为止，硬件设计的改进和工艺旋钮的使用已经满足了行业对等离子体均匀性的严格要求。然而，均匀性规格的要求越来越高，需要额外的技术才能在整个衬底表面实现极其均匀的密度。本公开寻求解决与用于等离子体密度均匀性的常规技术相关联的缺点等。

本文提供的背景描述是为了一般性地呈现本公开的背景。应当注意，呈现本节中描述的信息是为了向本领域技术人员提供以下公开主题的一些背景，并且不应将其视为公认的现有技术。更具体地说，当前指定的发明人的工作在其在此背景技术部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面中描述的范围内既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。

发明内容

提出了用于在衬底制造中使用磁场来控制蚀刻速率和等离子体均匀性的方法、系统和计算机程序。一个整体的方面包括衬底处理装置。该装置包括真空室，其包括用于使用等离子体处理衬底的处理区。该装置还包括磁场传感器，其被配置为检测与真空室相关联的表示轴向磁场的第一信号和表示径向磁场的第二信号。所述径向磁场是平行于所述衬底并且正交于所述轴向磁场的磁场。该装置还包括至少两个磁场源，其被配置成通过所述真空室的所述处理区产生轴向补充磁场和径向补充磁场。该装置还包括磁场控制器，其耦合到所述磁场传感器和所述至少两个磁场源。所述磁场控制器被配置为基于所述第一信号和所述第二个信号调节所述轴向补充磁场和所述径向补充磁场中的一个或多个的至少一个特性。

一个总体的方面包括一种使用真空室处理衬底的方法。该方法包括检测表示真空室的处理区内的轴向磁场的第一信号，其中处理区用于使用等离子体处理衬底。该方法还包括检测表示处理区内的径向磁场的第二信号。径向磁场是与衬底平行且与轴向磁场正交的磁场。在处理区内的多个位置处确定表示轴向磁场的第一信号的幅值和表示径向磁场的第二信号的幅值。该方法还包括基于所确定的第一信号和第二信号的幅值，使用至少两个磁场源来生成通过真空室的处理区的轴向补充磁场和径向补充磁场。

一个总体的方面包括一种包括指令的非暂时性机器可读存储介质，所述指令当由机器执行时，使所述机器执行操作，所述操作包括：检测表示真空室的处理区内的轴向磁场的第一信号，该处理区用于使用等离子体处理衬底。检测表示所述处理区内的径向磁场的第二信号。所述径向磁场是平行于所述衬底并且正交于所述轴向磁场的磁场。在所述处理区内的多个位置处确定表示所述轴向磁场的所述第一信号的幅值和表示所述径向磁场的所述第二信号的幅值。基于所确定的所述第一信号和所述第二信号的幅值，使用至少两个磁场源来产生穿过所述真空室的所述处理区的轴向补充磁场和径向补充磁场。

附图说明

附图中的各种附图仅仅说明了本公开内容的示例性实施方案并且不能被认为是限制其范围。

图1示出了根据一些示例性实施方案的用于使用CCP制造衬底的真空室，例如蚀刻室。

图2示出了根据一些示例性实施方案的由磁屏蔽结构包围的真空室以及轴向和径向磁场的应用以改善对蚀刻速率和等离子体均匀性的控制。

图3A示出了根据一些示例性实施方案的在具有CCP的处理区内具有补充轴向和径向磁场的真空室的透视图。

图3B示出了根据一些示例性实施方案的图3A的真空室的俯视图。

图3C示出了根据一些示例性实施方案的图3A的真空室的侧视图。

图4和图5示出了根据一些示例性实施方案的轴向磁场对真空室内等离子体均匀性的影响。

图6示出了根据一些示例性实施方案的径向磁场对真空室内等离子体均匀性的影响。

图7、图8和图9示出了根据一些示例性实施方案的轴向磁场和径向磁场对真空室内的等离子体均匀性的组合影响。

图10A示出了根据一些示例性实施方案的具有用作轴向和径向补充磁场的磁场源的单线圈的真空室的透视图。

图10B是图10A的真空室的侧视图，其示出了根据一些示例性实施方案的磁场源的安装选项。

图11A示出了根据一些示例性实施方案的具有用作轴向和径向补充磁场的磁场源的单线圈的真空室。

图11B是根据一些示例性实施方案示出图11A的真空室内的轴向和径向补充磁场的幅值以及轴向幅值比径向幅值的比值的图表。

图12A示出了根据一些示例性实施方案的具有用作轴向和径向补充磁场的组合磁场源的两个线圈的真空室。

图12B是根据一些示例性实施方案示出图12A的当匝数和流过两个线圈之一的电流固定时由两个线圈产生的轴向和径向补充磁场的幅值的图表。

图12C是根据一些示例性实施方案示出图12A中的当流过两个线圈的电流固定但其中一个线圈的匝数改变时由两个线圈产生的轴向和径向补充磁场的幅值的图表。

图13A示出了根据一些示例性实施方案的具有用作轴向和径向补充磁场的组合磁场源的四个线圈的真空室。

图13B是根据一些示例性实施方案示出由图13A中的四个线圈产生的轴向幅值比径向幅值的比值以及轴向和径向补充磁场的幅值的图表。

图14示出了根据一些示例性实施方案的具有不同类型的磁传感器和磁场控制器以配置一个或多个补充磁场来提高等离子体均匀性的真空室。

图15是根据一些示例性实施方案的使用真空室处理衬底的方法的流程图。

图16是示出机器的示例的框图，一个或多个示例方法实施方案可在其上实施，或者一个或多个示例性实施方案可通过其控制。

具体实施方式

示例性方法、系统和计算机程序涉及在衬底制造设备中使用磁场来控制蚀刻速率和等离子体均匀性。示例仅表示可能的变化。除非另有明确说明，否则部件和功能是可选的并且可以组合或细分，并且操作可以按顺序变化或者组合或细分。在下面的描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以提供对示例性实施方案的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本主题。

跨越衬底表面的衬底均匀性很难控制，因为它取决于蚀刻工艺条件。当条件改变时，均匀性也可能改变。用于控制等离子体均匀性的静态解决方案(例如调节接地电极尺寸)可能无法在广泛的工艺条件下有效执行。涉及工艺参数的解决方案在修改以解决均匀性问题时可能会导致不需要的副作用。

本文讨论的技术使用轴向和径向磁场来控制真空室内的等离子体均匀性。如本文所使用的，术语“轴向磁场”表示与真空室内的衬底表面正交的磁场。如本文所使用的，术语“径向磁场”表示在真空室内平行于衬底表面的磁场。所公开的技术基于组合的径向和轴向磁场的多功能性和有效性。更具体地说，径向磁场增强了整个衬底的等离子体密度，而轴向磁场抑制了衬底中心的等离子体密度，从而导致边缘高轮廓(例如，当衬底半径r大于80毫米时)。就此而言，径向和轴向磁场的组合可用于控制衬底处理装置(例如基于CCP或基于ICP的衬底处理装置)的真空室内遍布衬底的整个表面的等离子体密度。

在一些方面并且使用所公开的技术，可以检测存在的径向磁场和存在的轴向磁场，并且可以生成轴向补充磁场和径向补充磁场，使得室内所产生的径向磁场和轴向磁场达到所需的阈值。更具体地，可以使用一个或多个磁场传感器来检测真空室的处理区内的剩余磁场(ΔB)，其基于存在的径向磁场和存在的轴向磁场。例如，磁传感器可以检测在真空室内检测到的形成剩余磁场的轴向磁场的幅值(Bz)和径向磁场的幅值(Br)。可以使用至少两个磁场源来产生轴向补充磁场和径向补充磁场，使得所产生的轴向和径向磁场的幅值达到阈值或者调节幅值的比值以达到期望的阈值。结合图2–图16示出了配置径向和轴向磁场以提高整个衬底表面的等离子体均匀性的各种技术和选项。

图1示出了根据一个实施方案的用于使用CCP制造衬底的真空室100(例如，蚀刻室)。在两个电极之间激发电场是在真空室中获得射频(RF)气体放电的方法之一。当在电极之间施加振荡电压时，所获得的放电称为CCP放电。

等离子体102可以利用稳定的原料气体产生，以获得通过由电子-中性物碰撞引起的各种分子的离解产生的各种化学反应性副产物。蚀刻的化学方面涉及中性气体分子及其解离的副产物与待蚀刻表面的分子发生反应，并产生可被抽走的挥发性分子。当产生等离子体时，正离子从等离子体中加速穿过将等离子体与室壁分隔开的空间电荷鞘，以便以足够的能量撞击衬底表面以从衬底表面去除材料。这被称为离子轰击或离子溅射。然而，一些工业等离子体不会产生具有足够能量以通过纯物理方式有效地蚀刻表面的离子。

控制器116通过控制室中的不同元件(例如RF发生器118、气体源122和气泵120)来管理真空室100的操作。在一个实施方案中，碳氟化合物气体(例如CF₄和C₄F₈)由于其各向异性和选择性蚀刻能力而被用于电介质蚀刻工艺，但本文描述的原理可应用于其他等离子体产生气体。碳氟化合物气体很容易分解成化学反应性副产物，其包括较小的分子和原子自由基。这些具有化学反应性的副产物会蚀刻掉介电材料。

真空室100示出了具有顶部电极104和底部电极108的处理室。顶部电极104可以接地或耦合到RF发生器(未示出)，底部电极108经由匹配网络114耦合到RF发生器118。RF发生器118以一个或多个(例如，两个或三个)不同的RF频率提供RF功率。根据用于特定操作的真空室100的期望配置，三个RF频率中的至少一个可以被打开或关闭。在图1所示的实施方案中，RF发生器118被配置为提供例如2MHz、27MHz和60MHz的频率，但其他频率也是可能的。

真空室100包括：顶部电极104上的气体喷头，以用于将由气体源122提供的工艺气体输入真空室100；以及穿孔约束环112，其使得气体能通过气泵120被泵出真空室100。在一些示例性实施方案中，气泵120是涡轮分子泵，但也可以使用其他类型的气泵。

当衬底106存在于真空室100中时，硅聚焦环110位于衬底106旁边，使得在等离子体102的底部表面存在均匀的RF场，以用于衬底106的表面上的均匀蚀刻。图1的实施方案显示了三极管反应器配置，其中顶部电极104被对称的RF接地电极124包围。绝缘体126是将接地电极124与顶部电极104隔离的电介质。真空室100的包括基于ICP的其他实现方案在不改变所公开的实施方案的范围的情况下也是可能的。

衬底106可以包括例如晶片(例如，具有100mm、150mm、200mm、300mm、450mm或更大的直径)并且包括例如元素半导体材料(例如，硅(Si)或锗(Ge))或化合物半导体材料(例如硅锗(SiGe)或砷化镓(GaAs))。另外，其他衬底包括例如介电材料，例如石英或蓝宝石(半导体材料可以施加到其上)。

可以为衬底制造工艺中的特定目的选择由RF发生器118产生的每个频率。在图1的示例中，RF功率在2MHz、27MHz和60MHz下提供，2MHz RF功率提供离子能量控制，27MHz和60MHz功率提供对等离子体密度和化学解离模式的控制。这种配置(其中每个RF功率都可以打开或关闭)使某些工艺能够在衬底或晶片上使用超低离子能量，以及使得其中离子能量必须是低的(例如，低于700或200eV)的某些工艺(例如，低k材料的软蚀刻)能实施。

在另一个实施方案中，在顶部电极104上使用60MHz RF功率以获得超低能量并且非常高的密度。当衬底106不在真空室100中时，该配置使得能使用高密度等离子体清洁室，同时最小化静电吸盘(ESC)表面上的溅射。当衬底106不存在时ESC表面暴露，并且应该避免表面上的任何离子能量，这就是底部2MHz和27MHz电源可能在清洁期间关闭的原因。

在一些方面，真空室100暴露于外部磁场，例如地球磁场或其他环境磁场(例如，来自真空室的磁化部件的磁场，例如如图2所示的提升机)。在真空室100中产生的剩余磁场是不希望的，因为它可能对蚀刻速率和等离子体均匀性产生负面影响，尤其是在处理区134内的衬底106的中心区域132周围。在示例性实施方案中，具有幅值Bz的轴向磁场130A和具有幅值Br的无线电磁场130B可以被引入处理区134内，使得幅值Bz/Br的比值达到期望的阈值，从而促进处理区134内衬底106的整个表面的等离子体均匀性。各种产生轴向和径向磁场或调节整个衬底表面的等离子体均匀性的技术结合图2–图16进行了讨论。

图2示出了根据一些示例性实施方案的由磁屏蔽结构包围的真空室以及应用轴向和径向磁场以改善对蚀刻速率和等离子体均匀性的控制。参考图2，真空室(例如图1的真空室100)可以由磁屏蔽结构200包围以减少外部磁场的影响。

在示例性实施方案中，磁屏蔽结构200可以包括顶部屏蔽部分210和底部屏蔽部分218，其中每个屏蔽部分可以包括多个屏蔽子部分，如图2所示。例如，顶部屏蔽部分210可以包括屏蔽子部分212、214、216和217。底部屏蔽部分218可以包括屏蔽子部分220、222和224。在一些方面，磁屏蔽结构200可包括一个或多个开口228以容纳真空室使用的各种设施，例如用于容纳(适应)RF部件和通信链路、通风、气体输送、加热器、高压夹具、衬底输送机构等的开口。

在示例性实施方案中，磁屏蔽结构200可以由具有至少40密耳的厚度的高磁导率材料制造。在示例性实施方案中，磁屏蔽结构200的各个屏蔽子部分可以螺栓连接到(或通过其他方式牢固地附接)到真空室的各个表面。

在示例性实施方案中，屏蔽子部分224可以形成为围绕真空室开口226的隧道，其用于从具有CCP的处理区传送和移除衬底。

由于磁屏蔽结构200的缺陷(例如，用于容纳真空室设施的一个或多个开口228)，因此作为包括来自磁化室部件(例如，磁化提升机230)的磁场的外部磁场的结果，磁屏蔽结构200下方和真空室100内可能存在剩余磁场202。在示例性实施方案中，可以(例如，使用结合图12A和13A公开的技术)在真空室100内生成一个或多个补充磁场(例如轴向补充磁场204(具有幅值Bz)和径向补充磁场206(具有幅值Br))以抵消剩余磁场208的影响(例如，实现所得径向磁场和轴向磁场具有它们幅值的特定比值)并调节整个衬底表面上的等离子体均匀性。

图3A示出了根据一些示例性实施方案的在具有CCP的处理区内具有补充轴向和径向磁场的真空室302的透视图300。参考图3A，真空室302可暴露于外部磁场，例如第一外部磁场306和第二外部磁场308，从而共同在处理区304(例如，真空室302内填充有CCP的体积)形成剩余磁场309。剩余磁场309可以由轴向磁场316(具有幅值Bz)和径向磁场318(具有幅值Br)形成。

在一示例性实施方案中，残余磁场309对处理区304内整个衬底表面的等离子体均匀性的影响可以通过引入包括具有相应的幅值Bz和Br的轴向补充磁场320和径向补充磁场322的补充磁场来减轻。在处理区304内产生的磁场(例如，包括剩余磁场309和包含轴向补充磁场320和径向补充磁场322的补充磁场)可以被配置为在处理区304内的整个衬底表面上产生更大的等离子体均匀性。更具体地说，多个磁场源(例如，如结合图12A和图13A所讨论的)可用于产生补充磁场，使得轴向补充磁场320和径向补充磁场322的幅值的期望比值被实现。图4–图9示出了径向和轴向磁场的组合可以控制处理区内衬底的整个表面上的等离子体密度。在这方面，可以使用多个磁场源来产生轴向和径向磁场，以便可以调节它们的幅值比(例如，Bz/Br)以在整个衬底表面上实现期望的等离子体均匀性。

图3B根据一些示例性实施方案示出了图3A的真空室302的俯视图。图3C根据一些示例性实施方案示出了图3A的真空室302的侧视图。参考图3C，真空室302可包括顶板312以及与在处理区304内处理衬底相关地使用的各种设施314(例如，RF部件和通信链路、气体输送、加热器、高压夹具、衬底输送机制等)。顶板312可以包括热耦合器和辅助部件以处理气流、用于温度控制的功率、与气体真空功能相关联的机械部件等。

在一个示例性实施方案中，顶板312或设施314可以用于安装至少一个磁场源，该磁场源可以产生一个或多个补充磁场(例如，轴向补充磁场和径向补充磁场)以抵消真空室302内的剩余磁场并在整个衬底表面的等离子体均匀性期间实现所需的幅值比Bz/Br。

图4和图5示出了根据一些示例性实施方案的轴向磁场对真空室内等离子体均匀性的影响。参考图4和图5，示出了当在真空室的底部电极(例如，真空室100的底部电极108)处提供300W和60MHz的RF功率时轴向磁场效应的图表400、402、404、406、408、410和500。图表400示出了当没有磁场(例如，磁场幅值为0高斯或0G)施加到真空室100时的等离子体分布。图表402-410和500示出了当具有各自的幅值0.25G(在图表402中)、0.5G(在图表404中)、1G(在图表406中)、2G(在图表408中)、3G(在图表410中)和10G(在图500中)的轴向磁场施加在真空室内100时的等离子体均匀性。如图4和图5所示，真空室内的等离子体分布随着施加的轴向磁场强度的增加而变化。

图5中的图表504示出了当施加幅值为0G、0.25G、0.5G、1G、2G、3G和10G的轴向磁场时跨越真空室100的中心线502的中间间隙等离子体密度。如图表504(以及图表400-410和500)所示，等离子体分布从靠近衬底中心(在0G)较高转变为在整个衬底上分布更均匀(例如，在0.25G)，再到更高靠近衬底边缘(例如，在1G-10G幅值)。施加轴向磁场会增加上下电极的电子损失率，同时降低径向方向的电子迁移率。由于衬底边缘附近存在较高的电场(边缘效应)，因此电子被约束在该区域，从而在该位置附近产生等离子体密度峰值。就此而言，通过施加轴向磁场，衬底中心(例如，室中心线502)附近的密度被抑制，而衬底边缘附近的密度得到增强(例如，因为由于电子迁移率降低导致有限的电子扩散到相邻半径)。

图6示出了根据一些示例性实施方案的径向磁场对真空室内等离子体均匀性的影响。参考图6，示出了当在真空室的底部电极(例如，真空室100的底部电极108)处提供300W和60MHz的RF功率时径向磁场效应的图表600、602和604。图表600示出了当没有磁场(例如，磁场幅值为0高斯或0G)施加到真空室100时的等离子体分布。图表602和604示出了当具有各自的幅值0.25G(在图表602中)和0.5G(在图表604中)的径向磁场被施加在真空室100内时的等离子体均匀性。图6中的图表606示出了当施加幅值为0G、0.25G和0.5G的径向磁场时跨越真空室100的中心线的中间间隙等离子体密度。如图表604中所示的，径向磁场在幅值0.5G下略微增加等离子体密度。在这方面，施加平行于衬底表面的径向磁场可以减少上电极和下电极的电子损失。损失率的降低导致主体等离子体密度增加。因此，调节径向磁场的强度可用于在期望值范围内调节等离子体密度。

图7、图8和图9示出了根据一些示例性实施方案的轴向磁场和径向磁场对真空室内的等离子体均匀性的组合影响。

参考图7，示出了当在真空室的底部电极(例如，真空室100的底部电极108)处提供300W和60MHz的RF功率时组合磁场(例如，轴向和径向磁场的组合)效应的图表700、702、704和706。图表700示出了当没有磁场(例如，磁场幅值为0高斯或0G)被施加到真空室100时的等离子体分布。图表702示出了当具有幅值0.25Gr的径向磁场被施加时的等离子体均匀性(其中Gr是径向磁场的高斯量度)。图表704示出了当施加幅值为0.25Gz的轴向磁场(其中Gz是轴向磁场的高斯量度)时的等离子体均匀性。图表706示出了当在真空室内施加幅值为0.25G的径向磁场和幅值为0.25Gz的轴向磁场时的等离子体均匀性。图表708示出了当施加幅值为0G、0.25Gr、0.25Gz和0.25Gr和0.25Gz的磁场时跨越真空室100的中心线的中间间隙等离子体密度。

参考图8，示出了当在真空室的底部电极(例如，真空室100的底部电极108)处提供300W和60MHz的RF功率时组合磁场(例如，轴向和径向磁场的组合)效应的图表800、802、804和806。图表800示出了当没有磁场(例如，磁场幅值为0高斯或0G)施加到真空室100时的等离子体分布。图表802示出了当施加幅值为0.5Gr的径向磁场时的等离子体均匀性。图表804示出了当施加幅值为0.5Gz的轴向磁场时的等离子体均匀性。图表806示出了当在真空室内施加幅值为0.5G的径向磁场和幅值为0.5Gz的轴向磁场时的等离子体均匀性。图表808示出了当施加幅值为0G、0.5Gr、0.5Gz以及0.5Gr和0.5Gz的磁场时跨越真空室100的中心线的中间间隙等离子体密度。

参考图9，示出了当在真空室的底部电极(例如，真空室100的底部电极108)处提供300W和60MHz的RF功率时组合磁场(例如，轴向和径向磁场的组合)效应的图表900、902、904和906。图表900示出当没有磁场(例如，磁场为0高斯或0G)施加到真空室100时的等离子体分布。图表902示出了当施加幅值为0.5Gr的径向磁场和幅值为0.25Gz的轴向磁场时的等离子体均匀性。图表904示出了当施加幅值为0.25Gr的径向磁场和幅值为0.5Gz的轴向磁场时的等离子体均匀性。图表906示出了当在真空室内施加幅值为0.5Gr的径向磁场和幅值为0.5Gz的轴向磁场时的等离子体均匀性。图表908示出了当施加幅值为0G、0.5Gr和0.25Gz、0.25Gr和0.5Gz以及0.5Gr和0.5Gz的磁场时跨越真空室100的中心线的中间间隙等离子体密度。

基于图4–图9中的图表数据，同时应用径向磁场和轴向磁场可以平衡上述与单独施加轴向或径向磁场相关的趋势，从而为靠近衬底中心或衬底边缘的增量等离子体密度变化提供调谐旋钮。就此而言，通过调节轴向磁场和径向磁场的幅值的比值Bz/Br，可以在真空室内的整个衬底表面调节等离子体均匀性。在一个示例性实施方案中，控制比值Bz/Br可以通过单独控制多个磁场源的电流(或其他特性)来实现，例如结合图12A–图13B所讨论的。在一些实施方案中，当现有磁场(例如，剩余磁场)已经存在于真空室中时，确定与剩余磁场相关联的轴向和径向磁场的幅值，并且可以产生轴向补充磁场和径向补充磁场，从而实现具有径向和轴向分量(例如，幅值Bz和Br)的期望幅值的所得(例如，组合)磁场。

图10A示出了根据一些示例性实施方案的具有用作轴向和径向磁场的磁场源的单线圈的真空室1002的透视图。参考图10A，真空室1002可经历在真空室的处理区内的位置1008处测量的剩余磁场1003。在一些方面，磁场源1004(例如，单线圈)可以被配置成在真空室1002内产生补充磁场1006。补充磁场1006可以包括具有幅值Bz的径向磁场1010和具有幅值Br的径向磁场1012。可以配置补充磁场的一个或多个特性(例如，线圈1004的电流、匝数等)以调节真空室内等离子体分布的均匀性。

在示例性实施方案中，剩余磁场1003可由放置在位置1008处或附近的磁场传感器检测和测量。可用于检测剩余磁场的示例性磁场传感器结合图14示出。另外，磁场控制器(例如，如图14所示)可用于调节补充磁场1006的一个或多个特性。例如，磁场控制器可调节线圈1004的电流(例如，直流(DC))，从而改变补充磁场1006的幅值(以及对应的幅值Bz和Br)。在一些方面，可以调节电流使得补充磁场1006的幅值与剩余磁场1003的幅值相结合产生期望的幅值Bz或Br，从而实现真空室内的均匀等离子体分布。在其他方面，磁场控制器可以调节不同的特性(例如，匝数、到室中心线的距离等)，以便在室内实现期望的总Bz和/或Br。

图10B是根据一些示例性实施方案示出了磁场源1004的安装选项的图10A的真空室1002的侧视图。参考图10B，在示例性实施方案中，磁场源1004(例如，线圈)可以安装在内部、真空室1002内并且靠近处理区1014。在示例性实施方案中，线圈1004可以安装在基座1018，基座1018固定到真空室1002的顶板1016上。在一个示例性实施方案中，线圈1004还可以经由连接件1020安装到真空室1002的内部表面(例如，如图10B所示的顶表面)。

在一示例性实施方案中，真空室1002可以被封闭在诸如磁屏蔽结构200之类的磁屏蔽结构内，并且线圈1004可以固定在磁屏蔽结构内但在真空室1002外部(例如，在磁屏蔽结构的内表面上)。在一示例性实施方案中，线圈1004可以放置在磁屏蔽结构和真空室1002的外部。在一示例性实施方案中，多个线圈可以用作磁场源以产生轴向和径向补充磁场(例如，如图12A和图13A所示)，其中每个线圈可被不同地定位(例如，在真空室内或室外)。

图11A示出了根据一些示例性实施方案的具有用作轴向和径向补充磁场的磁场源的单线圈1108的真空室1102的图1100A。参考图11A，单线圈1108被用作幅值为Bz的轴向补充磁场1110和幅值为Br的径向补充磁场1112的源。

图11B是根据一些示例性实施方案示出图11A的真空室内的轴向和径向补充磁场的幅值以及轴向幅值比径向幅值的比值的图表1100B。

在放置在基座1104上的衬底1106的衬底处理期间，单线圈1108被激活，导致轴向补充磁场1110和径向补充磁场1112。轴向补充磁场1110的幅值在位置A(更靠近单线圈1108)比在位置S(更靠近衬底1106的中点)更高。如图表1100B所示，Bz从靠近衬底中心的大约3G变化到靠近衬底边缘的大约2.1G(对于300mm直径的衬底)。径向补充磁场1112的幅值Br从靠近衬底中心的大约0.1G变化到靠近衬底边缘的大约1.5G。衬底边缘附近的Bz/Br的比值为约1.5。

在一个示例性实施方案中，单线圈1108的位置(例如，在真空室1102的内部或外部)、单线圈到真空室的顶表面的距离H(或单个线圈到衬底1106的距离)、流过单个线圈1108的电流或单个线圈的其他特性可能会发生变化(例如，在真空室的设置期间变化或在处理期间动态变化)以获得不同的Bz/Br的比值幅值，从而调节整个衬底表面的等离子体均匀性。然而，单线圈1108的任何特性的变化导致Bz和Br成比例变化，而Bz/Br比值保持不变。

在一个示例性实施方案中，为了实现比值Bz/Br的可调性和在真空室中整个衬底表面的更优的等离子体均匀性，可以使用多个磁场源(例如，至少两个磁场源)来产生真空室内的轴向和径向磁场，其中磁场源的处理特性可以单独调节(例如，在设置时或在衬底处理期间动态调节)。结合图12A–图13B讨论使用多个磁场源的示例性实施方案。

图12A示出了根据一些示例性实施方案的具有用作轴向和径向补充磁场的组合磁场源的两个线圈(例如，线圈1204和1206)的真空室1202的图1200A。参考图12A，线圈1204和1206被用作幅值为Bz的轴向补充磁场1214和幅值为Br的径向补充磁场1212的组合源。

如图12A所示，衬底1210被放置在真空室1202内的基座1208上。线圈1204被放置在距离真空室1202的顶表面的距离H1处，并且线圈1206被放置在距离真空室1202的底表面的距离H2处。尽管线圈1204和1206被示为都在真空室1202的外部，但是本公开不限于此，并且线圈1204和1206中的任何一个都可以设置在真空室1202的内部或外部。

在放置在基座1208上的衬底1210的衬底处理期间，线圈1204和1206被激活，导致轴向补充磁场1214和径向补充磁场1212。图12B是根据一些示例性实施方案示出图12A的当匝数和流过两个线圈1204和1206之一的电流固定时由两个线圈1204和1206产生的轴向和径向补充磁场(1214和1212)的幅值的图表1200B。更具体地，图表1200B图示了当线圈1206固定在40匝和电流10A，同时流过线圈1204的电流从1A变化到5A时的幅值Bz和Br。

图12C是根据一些示例性实施方案示出图12A中的当流过两个线圈1204和1206的电流固定但其中一个线圈的匝数改变时由两个线圈1204和1206产生的轴向和径向补充磁场(1214和1212)的幅值的图表1200C。更具体地，图表1200C示出了当线圈1204固定在40匝和电流5A时的幅值Bz和Br，其中线圈1206具有10A的电流并且在40和80匝之间变化。

如图12B和图12C所示，如果线圈1206固定在10A和40匝，则Bz在线圈1204的电流为5A时近似等于Br。此外，如果线圈1206的匝数增加到80(或者如果下线圈1206的电流增加到20A)，则幅值Br可能会进一步降低。

在一个示例性实施方案中，线圈1206和1204的位置(例如，在真空室1202的内部或外部)、与真空室的相应顶表面和底表面的距离H1和H2(或线圈1204和1206到衬底1210的相应的距离)、流过每个线圈1204和1206的电流(或线圈的任何其他处理特性)可以针对每个线圈单独变化(例如，通过磁场控制器1418在真空室的设置期间变化或在处理过程中动态变化)以实现不同的Bz/Br比值，从而优化整个衬底表面的等离子体均匀性。

图13A示出了根据一些示例性实施方案的具有用作轴向和径向补充磁场的组合磁场源的四个线圈(例如，线圈1302、1304、1306和1308)的真空室1310的图1300A。参考图13A，线圈1302-1308用作具有幅值Bz的轴向补充磁场1318和具有幅值Br的径向补充磁场1316的组合源。

如图13A所示，衬底1314被放置在真空室1310内的基座1312上。线圈1308、1306、1304和1302被放置在离真空室1310的顶表面相应的距离H1、H2、H3和H4处。尽管线圈1302-1308被示出为在真空室1310的外部，但是本公开不限于此，并且线圈1302-1308中的任一个可以设置在真空室1310的内部或外部(同时保持彼此平行和平行于衬底1314)。

在一示例性实施方案中并且如图13A所示，线圈1302-1308具有不同的直径。然而，本发明不限于此，并且线圈1302-1308中的两个或多个可以具有相同的直径。此外，即使图13A仅示出用于产生轴向和径向补充磁场的线圈1302-1308，但本发明不限于此，还可以使用更大数量的线圈，其可以以不同的配置布置在真空室1310的多个侧边上。

在放置在基座1312上的衬底1314的衬底处理期间，线圈1302-1308被激活，导致轴向补充磁场1318和径向补充磁场1316。图13B是根据一些示例性实施方案示出由图13A的四个线圈中的5A电流产生的轴向幅值比径向幅值的比值(Bz/Br)以及轴向和径向补充磁场的幅值的图表。如图13B所示，Bz从衬底中心附近的约4.2G变化到衬底边缘附近的约3.2G，而Br从衬底中心附近的约0.4G变化到衬底边缘附近的约2.4G。

在一个示例性实施方案中，线圈1302-1308的位置(例如，在真空室1310的内部或外部)、到真空室的顶表面的距离H1-H4(或线圈1302–1308到衬底1314的相应距离)、流过线圈1302–1308中的每一个的电流(或线圈的任何其他处理特性)可以针对每个线圈单独变化(例如，通过磁场控制器1418在真空室的设置期间变化或在处理过程中动态变化)以实现不同的Bz/Br比值，从而优化整个衬底表面的等离子体均匀性。

图14示出了根据一些示例性实施方案的具有不同类型的磁传感器和磁场控制器以配置一个或多个补充磁场来提高等离子体均匀性的真空室1402。参考图14，真空室1402可以暴露于外部磁场，导致真空室内的剩余磁场1403，其由具有幅值Bz的径向磁场1404和具有幅值Br的径向磁场1406组成。

在一示例性实施方案中，真空室1402包括磁场控制器1418，其可以与图1中的控制器116相同。磁场控制器1418包括合适的电路、逻辑、接口和/或代码并且被配置为接收磁场传感器数据并调节由至少一个磁场源产生的补充磁场的一个或多个特性。在一示例性实施方案中，智能晶片1412可以从开口1410装载在真空室1402的处理区内。智能晶片1412可以包括多个传感器1414(例如，磁场传感器)，其被配置为检测和测量在智能晶片1412被放置在真空室1402内的处理区内之后的剩余磁场(例如，剩余磁场1403)。在一示例性实施方案中，磁场控制器1418也可以使用一个或多个独立传感器1416(例如，磁场传感器)来检测和测量剩余磁场(例如剩余磁场1403)以及特定方向的磁场(例如，测量轴向和径向磁场)。

在一示例性实施方案中，磁场控制器1418可以使用传感器1414和/或1416来检测剩余磁场1403的幅值和方向。磁场控制器1403可以调节一个或多个补充磁场的至少一个特性，包括轴向补充磁场1408(具有幅值Bz)和/或径向补充磁场1409(具有幅值Br)的一个或多个，以实现具有特定幅值比值Bz/Br的组合磁场。例如，磁场控制器1418可以调节流过产生补充磁场的至少一个磁场源的电流(例如，单独调节诸如图12A和图13A所示的磁场源之类的多个磁场源的电流)。此外，磁场控制器1418可以激活或停用多个可用磁场源中的一个或多个磁场源(例如，如图12A、图13A所示配置的多个线圈，或另一种配置)，以实现真空室1402内的径向磁场的期望幅值Bz、真空室1402内的轴向磁场的期望幅值Br，或者期望的幅值比值Bz/Br。

在一示例性实施方案中，真空室1402还可以包括耦合到磁场控制器1418的等离子体密度传感器(图14中未示出)。在一些方面，等离子体密度传感器也可以耦合到磁场传感器1414和/或1416中的一个或更多并且可以被配置成测量真空室内的等离子体的密度。

在一示例性实施方案中，传感器1414和/或1416可以用于初始磁场测量，使得磁场控制器1418可以进行调节，从而导致产生具有期望幅值和方向的补充磁场，使得实现具有所需Bz、Br或Bz/Br的总(所得)磁场。

在一些实施方案中，可以使用传感器1414和/或1416执行周期性测量和调节。在一示例性实施方案中，独立传感器1416可以用于补充磁场的特性的自动(动态)测量和调节。在一示例性实施方案中，一个磁场传感器(或一组磁场传感器)可以与单个磁场源结合使用，使得不同的传感器可以与不同的磁场源相关联。在一示例性实施方案中，磁场控制器1418可以与传感器1414和1416无线通信以接收传感器数据。

在一示例性实施方案中，传感器1414和/或1416中的任一个可以包括被配置为测量等离子体密度的光学或热传感器。在这种情况下，磁场控制器1418还被配置成基于传感器1414和/或1416测量的等离子体密度来产生轴向补充磁场1408(具有幅值Bz)和径向补充磁场1409(具有幅值Br)，以实现具有特定的幅值比值Bz/Br的组合磁场。

图15是根据一些示例性实施方案的使用真空室处理衬底的方法1500的流程图。方法1500包括操作1502、1504、1506和1508，它们可以由诸如图14的磁场控制器1418之类的磁场控制器或图16的处理器1602执行。参考图15，在操作1502，检测表示真空室的处理区内的轴向磁场的第一信号，其中处理区用于使用等离子体处理衬底。例如，传感器1414或1416之一检测表示真空室1402的处理区内的轴向磁场1404的第一信号。在操作1504，检测表示处理区内的径向磁场的第二信号，其中径向磁场为与衬底平行且与轴向磁场正交的磁场。例如，磁传感器可以进一步检测表示径向磁场的第二信号1406。在操作1506，在处理区内的多个位置确定表示轴向磁场的第一信号的幅值和表示径向磁场的第二信号的幅值。例如，(例如，由磁场控制器1418)确定表示轴向磁场1404的第一信号的幅值Bz和表示径向磁场1406的第二信号的幅值Br。在操作1508，使用至少两个磁场源并基于所确定的第一和第二信号的幅值来生成通过真空室的处理区的轴向补充磁场和径向补充磁场。例如，轴向补充磁场1408和径向补充磁场1409是基于确定的幅值Bz和Br使用至少两个磁场源(例如，结合图12A和图13A所示的磁场源)产生的。例如，可以生成轴向和径向补充磁场，使得得到的轴向和补充磁场(例如，基于现有/剩余磁场1404和1406与补充磁场1409和1408的组合的磁场)由至少两个磁场源产生，其中电流、线圈尺寸(例如，匝数)或磁场源的其他特性单独设置，以便实现所产生的轴向磁场和补充磁场的幅值的期望比值。

图16是示出机器1600的示例的框图，在此描述的一个或多个示例性工艺的实施方案可在机器1600上或通过机器1600被实施或控制。在替代的实施方案中，机器1600可作为独立设备操作，或可连接(例如网络连接)至其他机器。在网络式部署中，机器1600可在服务器-客户端网络环境中以服务器机器、客户端机器、或以上两者的身份操作。在一示例中，机器1600可用作点对点(P2P)网络(或其他的分布式网络)环境中的对等机器。此外，虽然仅显示单一的机器1600，然而术语“机器”也应视为包含机器(控制器)的任何集合，这些机器单独或联合执行一组或多组指令以执行本文所述的方法的任一或多者，例如经由云端运算、软件即服务(SaaS)或其他的计算机集群配置执行。

本文所述的示例可包含逻辑、若干部件或机构，或可通过逻辑、多个部件或机构而操作。电路系统是在包含硬件(例如简单电路、栅极、逻辑)的有形实体中实施的电路集合。电路系统构件可随时间推移及基本硬件可变性而具有灵活性。电路系统包含在进行操作时可以单独或组合的方式执行指定操作的构件。在一示例中，可以固定不可变的方式设计电路系统的硬件以执行特定操作(例如硬连线)。在一示例中，电路系统的硬件可包含可变连接实体部件(例如执行单元、晶体管、简单电路)，其包括经物理方式(例如经磁性方式、经电气方式、通过不变质量粒子的可移动设置)修改以将特定操作的指令进行编码的计算机可读介质。在连接实体部件时，使硬件部件的基本电气性能改变(例如，从绝缘体变成导体，反之亦然)。指令使嵌入式硬件(例如执行单元或加载机构)能经由可变连接而在硬件中产生电路系统的构件，以在进行操作时执行特定操作的部分。因此，当设备进行操作时，计算机可读介质被通信地耦合至电路系统的其他部件。在一些方面，实体部件中的任一者可用在多于一个的电路系统中的多于一个的构件中。例如，在操作中，执行单元可在一时间点时用于第一电路系统的第一电路中，而在不同时间时由第一电路系统的第二电路、或由第二电路系统的第三电路再使用。

机器(例如计算机系统)1600可以包含硬件处理器1602(例如中央处理单元(CPU)、硬件处理器核、或其任何组合)、图形处理单元(GPU)1603、主存储器1604以及静态存储器1606，以上各者中的一些或全部可经由互连件(例如总线)1608彼此通信。机器1600还可包含显示设备1610、字母数字输入设备1612(例如键盘)以及用户接口(UI)导航设备1614(例如鼠标)。在一示例中，显示设备1610、字母数字输入设备1612以及UI导航设备1614可以是触摸屏显示器。机器1600可另外包含海量存储设备(例如驱动单元)1616、信号产生设备(例如扬声器)1618、网络接口设备1620以及一个或更多传感器1621，例如全球定位系统(GPS)传感器、罗盘、加速度计、或另一传感器。机器1600可包含输出控制器1628(例如串行的(例如通用串行总线(USB))、并行的、或其他有线或无线的(例如红外线(IR)、近场通信(NFC))连接)，以与一个或更多外围设备(例如打印机、卡阅读机)进行通信、或控制该一个或更多外围设备。

在一示例性实施方案中，硬件处理器1602可以执行上文至少结合图14和图15讨论的磁场控制器1418的功能。

海量存储设备1616可包含机器可读介质1622，一组或多组数据结构或指令1624(例如软件)可存储于机器可读介质1622上，这些数据结构或指令1624实现本文所述技术或功能中的任一或多者、或被本文所述技术或功能中的任一或多者使用。指令1624在其由机器1600执行的期间，也可完全或至少部分地存在于主存储器1604内、静态存储器1606内、硬件处理器1602内、或GPU1632内。在一示例中，硬件处理器1602、GPU1603、主存储器1604、静态存储器1606、或海量存储设备1616中的一者或任何组合可构成机器可读介质。

虽然机器可读介质1622被显示为单一的介质，然而术语“机器可读介质”可包含被配置以存储一或更多指令1624的单一介质、或多个介质(例如集中式或分布式数据库和/或相关高速缓存及服务器)。

术语“机器可读介质”可包含：能够存储、编码、或运载用于由机器1600执行以及使机器1600执行本公开内容的技术中的任一或多者的指令1624的任何介质；或能够存储、编码、或运载由这样的指令1624所使用或与其相关的数据结构的任何介质。非限制性机器可读介质示例可包含固态存储器以及光学与磁性介质。在一示例中，海量机器可读介质包含具有多个粒子的机器可读介质1622，该多个粒子具有不变质量(例如静质量)。因此，海量机器可读介质并非瞬时传播信号。海量机器可读介质的特定示例可包含非挥发性存储器，例如半导体存储器设备(例如电子可编程只读存储器(EPROM)、电子抹除式可编程只读存储器(EEPROM))以及快闪存储器设备；磁盘，例如内部硬磁盘及可移动磁盘；磁光盘；以及CD-ROM与DVD-ROM磁盘。

指令1624可以进一步使用传输介质经由网络接口设备1620在通信网络1626上传输或接收。

可以通过硬件和软件的任意数量的规范、配置或示例部署来实现前述技术。应当理解，本说明书中描述的功能单元或能力可能被称为或标记为部件或模块，以更具体地强调它们的实现独立性。这样的部件可以由任意数量的软件或硬件形式体现。例如，部件或模块可以实现为硬件电路，其包括定制的超大规模集成(VLSI)电路或门阵列、现成的半导体(例如逻辑芯片)、晶体管或其他分立部件。部件或模块也可以在诸如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备等可编程硬件设备中实现。部件或模块也可以在软件中实现以供各种类型的处理器执行。可执行代码的识别的部件或模块可以例如包括一个或多个计算机指令的物理或逻辑块，其可以例如被组织为对象、过程或函数。然而，识别的部件或模块的可执行文件不需要在物理上位于一起，而是可以包括存储在不同位置的不同指令，这些不同指令当逻辑上连接在一起时包括部件或模块并实现部件或模块的规定目的。

实际上，可执行代码的部件或模块可以是单个指令或许多指令，并且甚至可以分布在几个不同的代码段上、在不同的程序中以及在几个存储器设备或处理系统上。特别是，所描述过程的某些方面(例如代码重写和代码分析)可能发生在与部署代码的处理系统(例如，在嵌入传感器或机器人中的计算机中)不同的处理系统上(例如，在数据中心的计算机中)。类似地，操作数据可在本文中在部件或模块内被识别和说明，并且可以以任何合适的形式体现并在任何合适类型的数据结构内组织。操作数据可以作为单个数据集收集，也可以分布在不同位置，包括在不同的存储设备上，并且可以至少部分地仅作为系统或网络上的电子信号存在。部件或模块可以是被动的或主动的，包括可操作以执行所需功能的代理。

附加说明和示例

示例1是衬底处理装置，其包括：真空室，其包括用于使用等离子体处理衬底的处理区；磁场传感器，其被配置为检测与真空室相关联的表示轴向磁场的第一信号和表示径向磁场的第二信号，所述径向磁场平行于所述衬底并且正交于所述轴向磁场；至少两个磁场源，其被配置成通过所述真空室的所述处理区产生轴向补充磁场和径向补充磁场；以及磁场控制器，其耦合到所述磁场传感器和所述至少两个磁场源，所述磁场控制器被配置为基于所述第一信号和所述第二个信号调节所述轴向补充磁场和所述径向补充磁场中的一个或多个的至少一个特性。

在示例2中，示例1的主题包括：其中，所述磁场传感器是放置在所述真空室的所述处理区内的晶片传感器。

在示例3中，示例2的主题包括：其中所述晶片传感器包括磁场传感器阵列，所述磁场传感器阵列被配置为测量所述处理区内的多个位置处的所述轴向磁场和所述径向磁场的一个或多个参数；并且其中，所述磁场控制器基于所测量的所述一个或多个参数调节所述轴向磁场和所述径向补充磁场的所述至少一个特性。

在示例4中，示例1-3的主题包括：其中磁场传感器被配置为测量表示所述轴向磁场的所述第一信号的幅值和表示所述径向磁场的所述第二信号的幅值。

在示例5中，示例4的主题包括：其中所述至少一个特性包括所述轴向补充磁场和所述径向补充磁场的幅值和方向中的一个或多个。

在示例6中，示例5的主题包括：其中所述至少两个磁场源包括彼此平行的第一磁场源和第二磁场源，并且其中所述磁场控制器被配置为：调节流过所述第一磁场源的电流和流过所述第二磁场源的电流中的一个或多个以调节所述轴向补充磁场和所述径向补充磁场的幅值和方向中的一个或多个。

在示例7中，示例6的主题包括：其中，所述磁场控制器被配置为：独立于流过所述第二磁场源的所述电流来调节流过所述第一磁场源的所述电流。

在示例8中，示例6-7的主题包括：其中，所述磁场控制器被配置为：调节流过所述第一磁场源的所述电流和流过所述第二磁场源的所述电流，直到表示所述轴向磁场的所述第一信号的所述幅值与表示所述径向磁场的所述第二信号的幅值的比值达到比值阈值。

在示例9中，示例6-8的主题包括：其中，所述磁场控制器被配置为：调节流过所述第一磁场源的电流和流过所述第二磁场源的电流，直到表示所述轴向磁场的所述第一信号的所述幅值达到第一阈值，并且表示所述径向磁场的所述第二信号的所述幅值达到第二阈值。

在示例10中，示例1-9的主题包括：其中所述轴向补充磁场和所述径向补充磁场中的一者或更多者的至少一个特性包括以下中的一者或更多者：所述至少两个磁场源中的每一个中的多个绕组；从所述至少两个磁场源中的第一个到所述衬底的距离；从所述至少两个磁场源中的第二个到所述衬底的距离；以及所述至少两个磁场源之间的距离。

在示例11中，示例1-10的主题包括：其中所述至少两个磁场源包括多个线圈，每个线圈包括多个绕组。

在示例12中，示例11的主题包括：其中所述多个线圈安装在所述真空室的外部。

在示例13中，示例11-12的主题包括：其中所述多个线圈中的至少一者安装在所述真空室的内部。

在示例14中，示例11-13的主题包括：其中，所述多个线圈包括至少四个彼此平行且与所述衬底平行的线圈，并且其中，所述磁场控制器被配置为：基于由所述磁场传感器测量的所述轴向补充磁场和所述径向补充磁场中的一个或多个的幅值独立地调节流过所述至少四个线圈中的每一个的电流。

在示例15中，示例1-14的主题包括：其中，所述衬底处理装置还包括等离子体密度传感器，所述等离子体密度传感器耦合到所述磁场控制器并且被配置为测量所述真空室内的所述等离子体的密度，并且其中所述磁场控制器被配置为：基于所测量的所述等离子体的密度，独立地调节流过至少两个磁场源中的每一个的电流。

示例16是一种使用真空室处理衬底的方法，该方法包括：

检测表示真空室的处理区内的轴向磁场的第一信号，该处理区用于使用等离子体处理所述衬底；检测表示所述处理区内的径向磁场的第二信号，所述径向磁场平行于所述衬底并且正交于所述轴向磁场；在所述处理区内的多个位置处确定表示所述轴向磁场的所述第一信号的幅值和表示所述径向磁场的所述第二信号的幅值；以及基于所确定的所述第一信号和所述第二信号的幅值，使用至少两个磁场源来产生穿过所述真空室的所述处理区的轴向补充磁场和径向补充磁场。

在示例17中，示例16的主题包括：调节流过所述至少两个磁场源中的至少一个的电流，以调节所述轴向补充磁场和所述径向补充磁场的幅值和方向中的一个或多个。

在示例18中，示例17的主题包括：独立地调节流过所述至少两个磁场源中的所述至少一个的电流，直到表示所述轴向磁场的所述第一信号的所述幅值与表示所述径向磁场的所述第二信号的幅值的比值达到比值阈值。

在示例19中，示例17-18的主题包括：独立地调节流过所述至少两个磁场源中的所述至少一个的所述电流，直到表示所述轴向磁场的所述第一信号的所述幅值达到第一阈值并且表示所述径向磁场的所述第二信号的幅值达到第二阈值。

示例20是一种包括指令的非暂时性机器可读存储介质，所述指令当由机器执行时，使所述机器执行操作，所述操作包括：检测表示真空室的处理区内的轴向磁场的第一信号，该处理区用于使用等离子体处理所述衬底；检测表示所述处理区内的径向磁场的第二信号，所述径向磁场平行于所述衬底并且正交于所述轴向磁场；在所述处理区内的多个位置处确定表示所述轴向磁场的所述第一信号的幅值和表示所述径向磁场的所述第二信号的幅值；以及基于所确定的所述第一信号和所述第二信号的幅值，使用至少两个磁场源来产生穿过所述真空室的所述处理区的轴向补充磁场和径向补充磁场。

在示例21中，示例20的主题还包括：调节流过第一磁场源的电流和流过第二磁场源的电流中的一个或多个以调节所述轴向补充磁场和所述径向补充磁场的幅值和方向中的一个或多个。

在示例22中，示例21的主题还包括：独立地调节流过所述至少两个磁场源中的所述电流，直到表示所述轴向磁场的所述第一信号的所述幅值与表示所述径向磁场的所述第二信号的幅值的比值达到比值阈值。

在示例23中，示例21-22的主题还包括：独立地调节流过所述至少两个磁场源中的所述电流，直到表示所述轴向磁场的所述第一信号的所述幅值达到第一阈值并且表示所述径向磁场的所述第二信号的幅值达到第二阈值。

示例24是至少一种机器可读介质，其包括指令，所述指令当由处理电路执行时，使处理电路执行操作以实现示例1-23中的任一个。

示例25是一种装置，其包括用于实施示例1-23中任一个的装置。

示例26是实施示例1-23中任一个的系统。

示例27是实施示例1-23中任一个的方法。

在整个本说明书中，多个实例可将所述的部件、操作、或结构实现为单一实例。虽然一或多个方法的各个操作被例示及说明为单独的操作，但所述各个操作中的一或多者可同时进行，因此，操作不要求以所示的顺序进行。在示例性配置中被显示为单独的部件的结构及功能可以以组合结构或部件实现。类似地，被显示为单一部件的结构及功能可以单独的部件实现。这些和其他变化、修改、添加和改善都落在本文的主题的范围内。

本文中所示的实施方案被足够详细地描述以使本领域技术人员能够实践所公开的教导。他实施方案可以使用其并从中导出，使得可以在不脱离本公开的范围的情况下进行结构和逻辑替换和改变。因此，详细描述不应理解为限制意义，并且各种实施方案的范围仅由所附权利要求连同此类权利要求所赋予的等同方案的全部范围限定。

权利要求可能不阐述本文公开的每个特征，因为实施方案可能以所述特征的子集为特征。此外，实施方案可以包括比在特定示例中公开的特征更少的特征。因此，所附权利要求特此并入详细描述中，其中权利要求独立作为单独的实施方案。

如本文所使用的，术语“或”可被解释为包含或排他的意义。此外，可以为此处描述为单个实例的资源、操作或结构提供多个实例。此外，各种资源、操作、模块、引擎和数据存储之间的界限有些随意，并且在特定说明性配置的背景中说明特定操作。其他功能分配可以设想，并且可以落入本公开的各种实施方案的范围内。一般而言，在示例性配置中呈现为单独资源的结构和功能可以实现为组合结构或资源。类似地，作为单个资源呈现的结构和功能可以作为单独的资源来实现。这些和其他变化、修改、添加和改进落在由所附权利要求表示的本公开的实施方案的范围内。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而不是限制性的。

Claims (23)

1.一种衬底处理装置，其包括：

真空室，其包括用于使用等离子体处理衬底的处理区；

磁场传感器，其被配置为检测与所述真空室相关联的表示轴向磁场的第一信号和表示径向磁场的第二信号，所述径向磁场平行于所述衬底并且正交于所述轴向磁场；

至少两个磁场源，其被配置成通过所述真空室的所述处理区产生轴向补充磁场和径向补充磁场；以及

磁场控制器，其耦合到所述磁场传感器和所述至少两个磁场源，所述磁场控制器被配置为基于所述第一信号和所述第二个信号调节所述轴向补充磁场和所述径向补充磁场中的一个或多个的至少一个特性。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述磁场传感器是放置在所述真空室的所述处理区内的晶片传感器。

3.根据权利要求2所述的装置，其中所述晶片传感器包括磁场传感器阵列，所述磁场传感器阵列被配置为测量所述处理区内的多个位置处的所述轴向磁场和所述径向磁场的一个或多个参数；并且

其中，所述磁场控制器基于所测量的所述一个或多个参数调节所述轴向磁场和所述径向补充磁场的所述至少一个特性。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述磁场传感器被配置为测量表示所述轴向磁场的所述第一信号的幅值和表示所述径向磁场的所述第二信号的幅值。

5.根据权利要求4所述的装置，其中所述至少一个特性包括所述轴向补充磁场和所述径向补充磁场的幅值和方向中的一个或多个。

6.根据权利要求5所述的装置，其中所述至少两个磁场源包括彼此平行的第一磁场源和第二磁场源，并且其中所述磁场控制器被配置为：

调节流过所述第一磁场源的电流和流过所述第二磁场源的电流中的一个或多个以调节所述轴向补充磁场和所述径向补充磁场的所述幅值和所述方向中的一个或多个。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述磁场控制器被配置为：

独立于流过所述第二磁场源的所述电流来调节流过所述第一磁场源的所述电流。

8.根据权利要求6所述的装置，其中，所述磁场控制器被配置为：

调节流过所述第一磁场源的所述电流和流过所述第二磁场源的所述电流，直到表示所述轴向磁场的所述第一信号的所述幅值与表示所述径向磁场的所述第二信号的幅值的比值达到比值阈值。

9.根据权利要求6所述的装置，其中，所述磁场控制器被配置为：

调节流过所述第一磁场源的电流和流过所述第二磁场源的电流，直到表示所述轴向磁场的所述第一信号的所述幅值达到第一阈值，并且表示所述径向磁场的所述第二信号的幅值达到第二阈值。

10.根据权利要求1所述的装置，其中所述轴向补充磁场和所述径向补充磁场中的一者或更多者的至少一个特性包括以下一者或更多者：

所述至少两个磁场源中的每一个中的多个绕组；

从所述至少两个磁场源中的第一个到所述衬底的距离；

从所述至少两个磁场源中的第二个到所述衬底的距离；以及

所述至少两个磁场源之间的距离。

11.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少两个磁场源包括多个线圈，每个线圈包括多个绕组。

12.根据权利要求11所述的装置，其中所述多个线圈安装在所述真空室的外部。

13.根据权利要求11所述的装置，其中所述多个线圈中的至少一者安装在所述真空室的内部。

14.根据权利要求11所述的装置，其中，所述多个线圈包括至少四个彼此平行且与所述衬底平行的线圈，并且其中，所述磁场控制器被配置为：

基于由所述磁场传感器测量的所述轴向补充磁场和所述径向补充磁场中的一个或多个的幅值独立地调节流过所述至少四个线圈中的每一个的电流。

15.根据权利要求1所述的装置，其中，所述衬底处理装置还包括等离子体密度传感器，所述等离子体密度传感器耦合到所述磁场控制器并且被配置为测量所述真空室内的所述等离子体的密度，并且其中所述磁场控制器被配置为：

基于所测量的所述等离子体的密度，独立地调节流过所述至少两个磁场源中的每一个的电流。

16.一种使用真空室处理衬底的方法，该方法包括：

检测表示所述真空室的处理区内的轴向磁场的第一信号，该处理区用于使用等离子体处理所述衬底；

检测表示所述处理区内的径向磁场的第二信号，所述径向磁场平行于所述衬底并且正交于所述轴向磁场；

在所述处理区内的多个位置处确定表示所述轴向磁场的所述第一信号的幅值和表示所述径向磁场的所述第二信号的幅值；以及

基于所确定的所述第一信号和所述第二信号的所述幅值，使用至少两个磁场源来产生穿过所述真空室的所述处理区的轴向补充磁场和径向补充磁场。

17.根据权利要求16所述的方法，其还包括：

调节流过所述至少两个磁场源中的至少一个的电流，以调节所述轴向补充磁场和所述径向补充磁场的幅值和方向中的一个或多个。

18.根据权利要求17所述的方法，其还包括：

独立地调节流过所述至少两个磁场源中的所述至少一个的电流，直到表示所述轴向磁场的所述第一信号的所述幅值与表示所述径向磁场的所述第二信号的所述幅值的比值达到比值阈值。

19.根据权利要求17所述的方法，其还包括：

独立地调节流过所述至少两个磁场源中的所述至少一个的所述电流，直到表示所述轴向磁场的所述第一信号的所述幅值达到第一阈值并且表示所述径向磁场的所述第二信号的幅值达到第二阈值。

20.一种包括指令的机器可读存储介质，所述指令当由机器执行时，使所述机器执行操作，所述操作包括：

检测表示真空室的处理区内的轴向磁场的第一信号，该处理区用于使用等离子体处理衬底；

检测表示所述处理区内的径向磁场的第二信号，所述径向磁场平行于所述衬底并且正交于所述轴向磁场；

在所述处理区内的多个位置处确定表示所述轴向磁场的所述第一信号的幅值和表示所述径向磁场的所述第二信号的幅值；以及

基于所确定的所述第一信号和所述第二信号的幅值，使用至少两个磁场源来产生穿过所述真空室的所述处理区的轴向补充磁场和径向补充磁场。

21.根据权利要求20所述的机器可读存储介质，所述操作还包括：

调节流过所述至少两个磁场源中的第一磁场源的电流和流过所述至少两个磁场源中的第二磁场源的电流中的一个或多个以调节所述轴向补充磁场和所述径向补充磁场的幅值和方向中的一个或多个。

22.根据权利要求21所述的机器可读存储介质，所述操作还包括：

独立地调节流过所述至少两个磁场源中的所述电流，直到表示所述轴向磁场的所述第一信号的所述幅值与表示所述径向磁场的所述第二信号的所述幅值的比值达到比值阈值。

23.根据权利要求21所述的机器可读存储介质，所述操作还包括：

独立地调节流过所述至少两个磁场源中的所述电流，直到表示所述轴向磁场的所述第一信号的所述幅值达到第一阈值并且表示所述径向磁场的所述第二信号的幅值达到第二阈值。

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