CN1582485A - 等离子体处理器线圈 - Google Patents

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Abstract

一种等离子体处理器线圈能包括一与多个多匝共面交织螺旋并联的绕组作电阻或只是电抗耦合的短路匝，一分离电容器可与各绕组关联以将电流从该绕组一部分分流到绕组另一部分，各绕组外围部分邻匝间的间距与各绕组里面部分邻匝间的间距不同，线圈长度相对于该线圈RF激发波长很短。

Description

等离子体处理器线圈
相关共同未决申请
本申请是2001年9月14提交的题为Galaxy Tcp Coil的共同未决一起被授予临时申请连续号60/322,581的连续组成部分。
发明领域
本发明一般涉及等离子体处理器线圈。本发明一特定方面涉及这种线圈，它与一电路元件较佳为短路匝相结合，把磁场基本上封闭在一段线圈上。本发明的另一个方面涉及这样一种线圈，其中线圈外围部分相邻匝之间的间距不同于线圈内部相邻匝之间的间距。本发明再一个方面涉及这样一种线圈，它包括多个并联接至线圈第一和第二激发端子的多匝绕组与接至各绕组上一对点的分立电路元件相组合，其中该电路元件系某一类型且有某一值，并接成使在同一绕组不同部分中流动的电流不同。
背景技术
一类用于在真空室里用RF等离子体处理工件的处理器，包括对RF源敏感的线圈。该线圈响应于RF源而产生磁场和电场，把室内气体激发为等离子体。线圈通常呈平面，位于或棱镜介电窗的外表面，而介电窗眼通常平行于被加工工件水平平面延伸表面的方向延伸。或者和/或另外，线圈呈半球，窗为半球形或平面。受激等离子体在室内与工件互作用，在工件上蚀刻、修正或淀积材料，即加工该工件。工件一般是半导体晶片，具有平坦的圆表面，或是固定介电板，如用在平板显示器里的矩形玻璃基板，或是金属板。
为得到以上结果，Ogle在美国专利NO.4,948,458中揭示了一种多匝螺旋线圈。螺旋一般为阿基米德型，在其通过阻抗匹配网络接RF源的内外部端子之间呈径向环形延伸。这类普通线圈产生振荡的RF场，其磁场与电场分量都穿透介电窗，加热室内近窗的一部分等离子体中气体的电子。振荡的RF场在等离子体中感生出加热等离子体中电子的电流。磁场在近窗等离子体部分内的空间分布，是线圈每一匝和其它电流(包括等离子体中感生的电流)所生成的各个磁场分量之和的函数。每匝生成的磁场分量是每匝RF电流幅值的函数，而不同匝的RF电流幅值都不同，原因在于在RF源频率下沿线圈有耗散、阻抗与传输线效应。
对于Ogle在’458专利所揭示并作依据的螺旋设计，螺旋线圈中的RF电流分布成在近窗的等离子体部分形成一环形磁场区域，这是气体吸收功率而将其激发为等离子体的地方。在1.0～10毫壬的低压下，等离子体从环形区域的球形扩散正好在工件上方产生基本上均匀的等离子体密度。在10～100毫壬的中压下，等离子体密度容易在与线圈同轴的工件中心的上方达到最大。在100毫壬以上的高压下，等离子体中电子、离子与中子的气相碰撞削弱了等离子体带电粒子在环形生成区域外面的扩散。结果，与工件同轴且在其上方的环形区域内有相对高的等离子体通量，但在中心与外围工件部分上方的等离子体通量较低。
这些不同的工作条件在环形与其内外部容积之间造成很大的等离子体通量(即等离子体密度)变化，导致入射工件的等离子体通量很不均匀的空间分布，因而容易造成不均匀的工件加工，即工件不同部分被蚀刻成不同的程度，而且/或者在其上淀积了不同的分子数量。
为改进Ogle型线圈所产生的等离子体的均匀度，已设计出多种线圈，如参见以下美国专利：Hama的5,589,737；Okumura等人的5,711,850；Hama等人的5,716,451；Gates的5,731,565；Holland等人的5,759,280；Qian等人的5,919,382；Holland等人的5,800,619；Gates的5,874,704；Holland等人的5,975,013；Holland等人的6,027,603；Khator等人的6,028,285；Gates的6,184,488；Holland等人的6,268,700；Ni等人的6,229,264；qian等人的6,297,468；Chen等人的6,164,241；和Holland等人的6,028,395。在众多这些原有技术专利中，线圈包括多个在线圈的一对激发端子之间并联的绕组。有些专利中的多个绕组经交织，在各自位于线圈最里部分和最外部分的第一与第二激发端子之间基本上是径向环形延伸的共平面螺线。
除了这些大量研究外，在线圈激发型真空等离子体处理室内在工件上得到均匀的等离子体密度方面，改进效果仍有可能。这些专利都未考虑过将线圈一部分发出的场隔离于：(1)线圈其它部分发出的场，(2)各绕组最里面一匝内的区域，或(3)各绕组最外匝外面的区域。在大多数这些多个绕组并联在一对线圈激发端子之间的线圈中，配置情况是工作中心的等离子体密度明显高于工件超出工作中心的部分的等离子体密度。虽然Holland等人在美国专利5,800,619和5,975,013中揭示了一种位于线圈中心的金属盘，而线圈包括多个交织的基本上共平面平行的螺线绕组，但是该金属盘的作用是使场与线圈其余部分隔离，而场与接在匹配网络与线圈内外部端子之间的导线中流动的电流有关联。
Okumura等人的美国专利5,558,722和5,711,850揭示的螺线线圈，包括多个等间距环形排列的螺线放电元件，使螺线绕组两端接第一与第二环形线圈，环形线圈各自接高频电源与地。’722和’850专利也揭示了多螺线型线圈，包括接环形线圈的螺线放电线圈元件和从环形线圈向外连接的常规螺线线圈。显然，螺线放电线圈元件内部的公共端子接匹配网络的一个输出端子，而常规螺线线圈的端部接地。在’722专利的另一配置中，有一个内端接环形线圈的多螺线型线圈。常规螺线线圈从环形线圈向内连接。显然，常规螺线线圈在配置中心的端部接匹配网络的一个输出端，而多螺线型线圈在配置外围的端部接地。’722专利不指出其环形线圈执行任何屏蔽或场隔离功能。其实除了’722专利螺旋线圈配置的外面和中心以外，在螺线线圈配置的内外也存在大量磁场。
因此，本发明的一个目的是为真空等离子体处理器提供一种新颖而改进的线圈。
本发明的另一目的是为真空等离子体处理器提供一种在一对线圈激发端子之间并联了多个绕组的新颖而改进的线圈，其中该线圈安排成一部分线圈发出的RF场基本上与线圈其它部分退耦和/或与线圈最里面和/或超出最外面部分内的区域退耦。
本发明的又一目的是为真空等离子体处理器提供一种在一对线圈激发端子之间并联了多个绕组的新颖而改进的线圈，其中绕组匝安排成使与不同绕组部分耦合的磁场具有不同的磁通量密度，以便于提供密度相对均匀的工件加工等离子体。
本发明还有一个目的是为真空等离子体处理器提供一种在一对线圈激发端子之间并联了多个绕组的新颖而改进的线圈，其中接绕组的电路元件使不同的绕组部分把不同磁通密度的磁场耦合至等离子体，以便于提供密度相对均匀的工件加工等离子体。
发明内容
根据本发明一个方面，等离子体处理器的线圈包括：(1)接多个RF激发电路输出端子的多个激发端子，(2)与线圈激发端子并联的多个多匝绕组，其中各绕组通常以径向环形方向在线圈内部与外部之间延伸，和(3)阻抗元件，较佳为短路匝，用于基本上防止一段线圈中的磁场与另一区域耦合。
根据本发明不同的实施例，短路匝位于线圈最里面部分之内，或在线圈最外面部分之外，或在线圈内外部之间。短路匝能与接线圈激发端子的线圈绕组作电阻连接，或可以浮置，即只与线圈其它部分作电抗耦合。当短路匝接线圈时，它就接包含在线圈里的类似的交织绕组部分。把短路匝接线圈最里面的匝，明显减少了线圈最里面匝内的放电倾向。RF激发电路导出的短路匝对RF的RF阻抗，较佳地使RF电压在各绕组与该匝相接的各相似部分基本上相同。
本发明另一个方面涉及一等离子体处理器，包括：(1)第一与第二激发端子，用于连接RF激发电路相对的第一与第二端子，和(2)并联在第一与第二激发端子之间的多个多匝绕组，其中各绕组通常以径向环形方向在线圈的内外部之间延伸，绕组接近和位于线圈外围部分的邻匝间的间距小于绕组接近和位于线圈内部部分的邻匝间的间距。这种配置减小了室中心加工工件处的磁通量和等离子体密度。
Holland等人的美国专利6,028,395和6,268,700揭示的等离子体处理器线圈，在激发端子之间并联了多个螺旋状绕组，其中绕组在线圈的不同部分有不同的节距。然而，Holland等人这些专利中的线圈未涉及线圈与工件中的过量的磁通和等离子体通量，而且情况正相反，即这些专利中的线圈被设计成磁通与等离子体通量在线圈与工件中心增大了。在这些专利中，绕组在线圈这些部分的节距比绕组在线圈外围部分的节距更紧密。
本发明又一个方面涉及一种等离子体处理器线圈，包括：(1)第一与第二激发端子，用于连接RF激发电路相对的第一与第二端子，(2)并联在第一与第二激发端子之间的多个多匝绕组，其中各绕组通常以往向环形方向在线圈内外部之间延伸，和(3)各自在每个绕组上接一对点的分离电路元件，其中分离电路元件是某一类型，其值与连接使在同一绕组不同部分中流动的电流不同。各电路元件通常含一电容器，跨过各绕组最里面的点与各绕组上中点而分流连接。
本人还知道Gates的美国专利5,731,565揭示了一种具有多匝单绕组的线圈，其中单绕组的内匝被可调电容器分路，该电容器减少了会流通内匝的电流。改变电容器值可改变流通内匝的电流，从而改变等离子体在线圈内匝下面室区域中的生成速率。但因’565专利的结构只有单个绕组，故等离子体密度均匀度明显不如与并联在线圈激发端子间的多个绕组相接的电路元件所达到的均匀度。此外，在多绕组线圈一个以上绕组之间连接电路元件如电容器，优点是能更好地控制线圈提供的磁通量与等离子体的空间关系，因而能更好地控制等离子体密度相对工件的空间关系。例如，连接各绕组上相应对称点之间的电路元件，能造成磁通对称的变化。然而，若某种特定情况确定为不对称的磁通关系，则可把与不同绕组关联的电路元件接至相互具有不同空间关系的不同绕组上的诸点。
本发明还有一个方面涉及一种多个多匝螺旋状绕组与第一和第二线圈激发端子并联的等离子体处理器线圈，其中各绕组的匝通常精密地以径向环形方向在线圈内外部分之间延伸，而且至少一个绕组有多种节距。在特定的第一与第二实施例中线圈内部分的节距超出线圈外部分的节距，反之亦然。较佳地，多匝绕组被交织，而各绕组包括多个近似呈阿基米德螺旋的邻接部分，该螺旋具有：(1)不同的节距，(2)配置几乎相同，和(3)与线圈中心点对称，也能把不同节距的阿基米德螺旋引入只有一个绕组的线圈。
在诸较佳实施例中，阿基米德螺旋的第一与第二部分各自大体上以极坐标表示，对θ1到略小于θ2角度的θ，R＝K1θ，对于略大于θ2的θ到等于θ3的θ，其中R是绕组离线圈中心的径向距离，θ是绕组的角度(弧度)，K1≠K2，在略小于θ2的角度与略大于θ2的角度之间的R使第一与第二部分在θ2的斜率相同，θ1是绕组上小于θ2的一点，通常接近绕组中心，θ3是绕组上大于θ2的一点，通常远离绕组中心。
通过以下结合附图对若干特定实施例所作的详述，本发明以上和其它目的、特征与优点就更清楚了。
附图简介
图1是包括本发明较佳实施例的线圈的真空等离子体处理器示意图；
图2包括本发明线圈第一实施例的俯视图，其中线圈包括与其最内匝电阻连接的短路匝；
图3包括本发明线圈第二实施例的俯视图，其中线圈包括螺旋绕组，匝沿绕组长度在不同部分有不同节距；
图4是包括图3线圈的线圈组件的透视图，
图5包括图3线圈修正的底视图，其中线圈包括中间匝与外围短路匝；
图6是图5线圈中心部分放大的底视图；
图7是图2线圈组合一对对称排列的电容器的俯视图；
图8包括本发明线圈另一实施例的俯视图，其中线圈包括只与线圈绕组最内匝电抗耦合的短路匝；和
图9是本发明线圈另一实施例的俯视图。
附图的详细描述
图1的工件处理器包括：真空等离子体处理室组件10；驱动线圈的激发电路12，用于把室组件10里的气体激发到等离子体态；第二电路14，用于对室组件10里的工件保持具加RF偏压；和为与室组件10关联的各种参数对传感器作出响应的控制器机构16，用于对影响室组件10内的等离子体的装置导出控制信号。控制器16包括微处理器20，响应于与室10和电路12与14关联的各种传感器以及来自操作员输入22的信号，操作员输入22例如可以是键盘的形式。微处理器20耦合至存储系统24，后者包括硬盘26。随机存取存储器(RAM)28和只读存储器(RAM)30。微处理器20响应于对它施加的各种信号而驱动显示器32，后者可以是一般的计算机监视器。
硬盘26和ROM存贮了控制微处理器20操作的程序和与在室10内不同的处理方法关联的预置数据。不同的方法尤其涉及在不同处理期间应用于室组件10的气体种类预流速、包含在电路12和14里的RF源输出功率、应用于室10内部的真空度以及包括在电路12和14的匹配网络中的初始可变电抗值。
处理工件54的等离子体室组件10包括室40，而室40具有金属非磁性圆柱侧壁42、在壁42上方延伸的非磁性金属屏蔽环43和金属非磁性底板44，所有这些都电气接地。介质(一般为石英)窗46固定位于壁42顶缘与环43之间。利用合适的密封垫把壁42。板44和窗46相互接牢，使室40内部能建立真空。线圈组件包括一平台等离子体激发线圈，后者含多个交织的并联的螺旋绕组。组件48的线圈有点接近或位于窗46的上表面，即室40的外面。线圈46向室内部感应地提供磁场与电场，把室内气体激发为等离子体，图1以标号50示意示出。
底板44上表面装有工件54夹具52，组件线圈48诸实施例的工件通常为圆形半导体晶片。对其它线圈配置，工件54可以是诸如平板显示器里使用的矩形介质或金属板。工件夹52通常包括一金属板电极56，该电极56载有介质层58并位于介质层60上，介质层60由基板44上表面承载。工件运送机构(未示出)将工件54置于介质层58上表面。通过管道64和电极56里的槽(未示出)把氮从合适的源62供至介质层58下面，使工件54冷却。工件54装上介质层58后，直流源通过开关(未示出)向电极56提供合适的电压，把工件54夹紧具即夹头52。
待工件54紧固在夹头52上后，来自一个或多个源68的一种或多种可电离气体管道70与侧壁42的端口72流入室40内部。为简便起见，图1只包括一个气源68。经管道84接至40基板44端口82的真空泵80，把室内部抽空至合适的压力，通常为0.1～1000毫壬。
驱动线圈48的激发电路12包括RF源100，频率范围较佳地为2～4MHZ。源100的频率和线圈绕组48的长度较佳地使各绕组的长度小于源波长的约1/8，因而绕组中无明显的传输线效应。沿各绕组跨接的电压大体上呈线性变化。源100驱动可变增益功率放大器102，后者的功率输出一般为100～300瓦。在一实施方案中，放大器102的输出阻抗通常为50欧姆，系纯电阻，无电抗。这里一般将回看放大器102输出的阻抗表示为(50+jo)欧姆。
对于任一具体方法，存储系统24都对放大器112期望的输出功率存贮了一个信号，并利用微处理器20将该信号供给该放大器。放大器102的输出功率可按存贮在存储系统24里的信号以开环方式控制，或以闭环反馈方法控制。
放大器102的输出功率一般经电缆106和匹配网络108驱动组件48的线圈。匹配网络108较佳地具有“T“结构，包括两条各自会可变电容器112与116的串联支路和含固定电容器114的分流支路。线圈组件48的输入与输出端子122与124各自接电容器112的一根电极和可变串联电容器126的第一电极，电容器126的第二电极接地。可以理解，端子124还能直接接地，或者端子122与124由变压器次级绕组驱动，变压器的初级绕组由匹配网络108驱动。应该理解，线圈可利用可能含或可能不含普通匹配网络的其它结构介质RF源。
线圈48的并联绕组由流过端子122与124的电流驱动。绕组的RF阻抗较佳地精密相同，使流过端子122与124的电流等分入不同绕组。控制器24各自接成监视端子122与124上RF电压的电压探针127与128导出的信号作出响应，以控制步进电机129改变电容器126的电容，因而在平衡操作模式中，端子122与124上的RF电压基本上为同幅值，但极性相反。
电机118和120(较佳为步进型)响应于来自微处理器20的信号，以相对小的增量控制电容器112与116的值，以在从放大器102输出端看入电缆106和从电缆106看入放大器102输出端的阻抗之间保持阻抗匹配。
经电极56对工件54加RF偏压的电路14，结构类似于图12。电路14包括RF130，一般有恒定的频率。如400KHZ、2.0MHZ或13.56MHZ。源130的恒频输出驱动可变增益功率放大器132，后者又驱动包括电缆136与匹配网络138的级联结构。电机148和150按来自微处理器20的信号分别改变匹配电路电容器142与146的值。
利用使匹配网络138与直流66夹紧电压隔离的串耦电容器154，匹配网络138输出端152向电极56提供RF偏压。电路14加给电极56的RF能量，经介质层58、工件54和工件与等离子体之间的等离子体屏板而容性耦合至一部分紧靠教徒52的等离子体。RF能量夹头52与等离子体50耦合，在等离子体中建立直流偏压；该直流偏压值通常为-50～-1000伏。由电路14向电极52施加RF能量而造成的该直流偏压，使等离子体50中的离子向工件54加速。
微处理器20响应于包含在传感器134中的电路(未示出)所导出的信号，控制电机148与150和电容器142与146的值，方法类似于前述对匹配网络108的电容器112与116的控制。因此，包含在传感器134里的该电路所导出的信号，表示电缆136发射回放大器132输出端的电流与电压以及被发射电压与电流间的相角。
现在参照图2，其中线圈组件48被示成包括线圈170，包含共面交织的多匝螺旋形非磁性金属(如铜)绕组172与174，它们与线圈中心点176对称排列，绕组172与174最里面的点178与180各自与中心点176隔开一距离R1，径向相对。绕组172与174最外面的点182与184各自与中心点176隔开一距离R1，径向相对，使点178、180、182与184位于与中心点176相交的公共线上。绕组172与174都是六匝恒节距阿基米德螺旋，在极坐标中以公式r＝R1+aθ表示，其中r是任一螺旋上任一点与中心点176的距离，a是与螺旋相关的常量，θ是各螺旋最里面的点绕该特定螺旋的角度(弧度)；对六匝螺旋的每一个，θ为0～12π弧度。因a对沿绕组172与174的所有点都相同，故(1)绕组172邻匝间的径向距离都一样，即常量，(2)绕组174邻匝间的径向距离不变，而(3)绕组172与174邻匝间的径向距离不变，且等于绕组172或174邻匝间的径向距离的一半。
绕组172与174的长度较佳地相对于恒频RF源100的补偿都短，如不大于波长1/8，使绕组172与174内无明显的传输线效应，导致沿绕组172与174长度基本上线性的RF电流与电压变化。因此各绕组172与174的等效电路是集总电感器与电阻器的串联组合，不是由分布参数电感器、电容器与电阻器构成的若干节。其原因在于源100的频率相对低，如在2～4MHZ范围内，即使各绕组172与174的长度通常约π(R0+R1)N，其中N(各绕组匝数)为6，各绕组172与174的R0与R1分别是2与8英寸。
线圈170较佳地还包括一个圆形非磁性高导电率金属(如铜)RF短路匝或环186，在图2实施例中，它：(1)基本上与绕组172和174共面，(2)与中心点176同轴，(3)半径为R0，而且(4)与绕组172和174最里面的点电阻连接。短路匝186(可视作电路元件)的RF阻抗几乎可忽略，即RF阻抗远远小于绕组172与174几乎一样的RF阻抗。把该短路匝安排成(1)使其截面的轴承等于或大于绕组172与174截面的周长，而且(2)使其长度明显短于绕组172与174基本上一样的长度，可得到这种结果。
匝186包括端子188与190，分别与绕组172和174最里面的点178与180即类似或相应于绕组172和174空间的部分重合和电阻连接。等长非磁性金属(如铜)短柱192和194把端子188与190电气连接端子122，再接匹配网络108不接地的输出端，而该输出端因通过放大器102、电缆106和传感器104耦合匹配网络，故响应于源100的RF输出，因此，短柱192和194向端子188与与190同时提供瞬时幅值与相位相同的RF电压与电流。RF激发电路导出短路匝对RF的RF阻抗，使RF压在各所述绕组的相应角度几乎相同。换言之，绕组172在偏离端子188θa角点上的瞬时RF电压与电流同绕组174在偏离端子190θa角点上的RF与电流相同。通过建立一地平经度等电位区(即等电位RF环)和尽量减小匝186内该区里的磁通感应，短路匝186有助于减少对靠近线圈中心即匝186内的结构起弧。
端子188和190加到绕组172与174的电流，从绕组最里点178与180到绕组最外点182与184流过该绕组。响应于绕组172与174里流动的电流，在包括绕组各匝的区域内感应出磁场，该感应磁场耦合至室40内的气体而激发等离子体50。因沿绕组172和174长度的电压变化相对低，故绕组邻匝间的电压差不大，从绕组耦合至室40内气体的电场相对低。需要的话，引用平行于窗46平面的浮置或接地的静电(即法拉第)屏，可进一步抑制这种电场分量。
因短柱192和194对端子188与190同时提供幅值与相位一样的RF电压与电流，而且短路匝186的RF阻抗几乎可以忽略不计，故由流入绕组172与174的电流造成的RF磁场基本上与短路匝186内的该区域退耦。因此，基本上克服了螺旋绕组中心内磁通量高的倾向，在圆形工件54(其中心点在处理期间与线圈中心点176对准)上形成几乎均匀的等离子体通量。
绕组172和174的最外部182与184分别与端子196和198重合连接。等长度金属短柱200和202把端子196与198接至端子124，后者又接至可变电容器126的不接地电极，电容器另一电极接地，即接参考电位。电极127(图1)调节电容器126的值，使端子122和124上相对低的电压保持大体上相同，帮助源100的频率与源驱动的负载谐振。因(1)短柱192、194、200与202为等长，(2)绕组172和174为等长，而且(3)绕组172和174相互对称(即是延伸通过绕组172与174平面内中心点176的任一线条的镜像)，故绕组172与174相应点(即绕组172和174上离端子178和180同样距离的点)上的电压与电流同时具有相同的幅值与相位略差一点。因此，明显减少了绕组172和174的区间起弧。
现在参照图3，图3包括线圈组件48线圈第二实施例的俯视图。图3所示线圈210包括共面交织的多匝螺旋非磁性金属绕组212与214，它们与线圈中心点216对称。绕组212与214的最里点218和220同中心点216点隔开距离R0，而且完全相反。绕组212和214的最外点222和224同中心点216各自隔开距离R1，而且完全相反，使点216、218、220、222与224位于同中心点216相交的公共线上(在诸实施例中，图2和3的线圈的R0与R1相同)。线圈210还包括非磁性金属短路环225，其构成、属性和功能基本上与图2的金属短路环186一样，并与绕组212和214的最里点222和224电阻连接。
绕组212和214各包括两个邻接的内外部分，各内外部分都是一种多匝恒节距阿基米德螺旋。绕组212的内部分包括两个匝226与228，绕组214的内部分包括两个匝230与232。绕组212的外部分包括四个匝234、236、238与240，绕组214的外部分包括四个匝234、236、238与240，绕组214的外部分包括四个匝242、244、246、248、250。
各绕组212和214的螺旋大体上可用极坐标表示，对于在0与略小于4π弧度角之间的θ，为r＝R0+bθ，对于在略大于4π与12π弧度之间的θ，为r＝r0+cθ；其中是任一螺旋是能够任一点与中心点216的距离，b是与绕组212和214各自内部分中螺旋(即从θ＝0到略小于4π弧度角)的节距相关的常量，c是与各绕组212和214外部分中螺旋(即从值略大于4π的θ到θ＝12π弧度)的节距相关的常量，而θ是与各螺旋绕该特定螺旋的最里点的角度(弧度)；对绕组212和214各六个匝螺旋，0≤θ≤12π弧度。因匝226～232的节距大于匝234～250的节距，故b值超过c值，因此邻匝226～232的径向距离相同，且大于邻匝234～250同样的径向间距。
在绕组内外部分之出现过渡即θ略小于4π与略大于4π的区域内，绕组212和214的形状偏离公式给出的基本阿基米德螺旋关系，使邻接绕组部分在θ＝4π处的斜率相同，结果从匝228到匝234有一不垂直的平滑过渡，从匝230到匝242有一不弯曲的平滑过渡。平滑过渡有助于减少绕组匝间起弧的可能性。
各绕组212和214的长度相对于恒频RF源100的波长最好为短，如不超过源波长1/8，使绕组212和214中不存在明显的传输线效应，造成沿绕组212和214长度基本上线性的电流与电压变化。即使各绕组172和174的R0与R1值通常分别为2和8英寸，但因源100的频率相对低，如2`4MHZ，仍会得出这一结果。
由于相邻成对的匝226～232相互隔开的距离大于相邻成对的匝234～250的间距，而且流入绕组212和214的瞬时电流在整个绕组中基本上一样，所以与室40的中间与外围部分耦合的匝234～250的磁通密度大于与室内部耦合的匝226～232的磁道密度。因此，绕组212和214内外部分不同的节距，有助于克服室40中心的磁通密度与等离子体密度超过室40中间与外部分发磁通密度与等离子体密度的倾向。为此，不同的节距与短路环225的组合极其有效。
绕组212的最里面和最外面218分别同端子252与254重合且电阻连接，而绕组214的最里和最外点220与224同端子256与258重合且电阻连接。端子252和256分别接等长的短柱192与194，后者有一对端子124的公共接线，再利用电容器126或经直接连线接地。端子254和258分别接等长的短柱200与202，后者对匹配网络108不接地的输出处的端子122有一公共接线。
现在参照图4，这是含图3线圈210的线圈组件48的透视图。线圈组件48包括一个基本上呈平面水平压不说电气绝缘的非磁性(如聚炭酸酯)支承结构260，包含臂261～264。臂261～264相互呈直角伸展，包括使匝226～250保持就位的固定式下悬杆266，因而匝低缘略高于窗46上表面。支承结构260的臂261～264相对支承结构中心呈对称排列，而该中心与线圈210中心点216垂向对准。底座268从臂261～264外端下悬，包括压在与室40的壁43连接的水平延伸法兰(未示出)上的底脚270，对线圈组件48提供稳定的支承。
支承结构260的内部分载有短柱192与194，短柱形成为等长的非磁性金属(如铜)柱，与支承结构机械连接，而且(1)向下延伸通过支承结构，与端子252和256有电气与机械连接，(2)从支承结构向上延伸。柱形成短柱192和194与支承结构中心等间距，并与臂262和264对准。
基本上平面水平延伸的非磁性金属耳272以电气与机械方法把柱形成短柱192与194的上端连接在一起。耳272的中心部分朝臂263端部延伸而离开支承结构260的中心，还包括下悬接片274，用于形成连接电容器126不接地电极的端子124。构成的耳272和柱形成短柱192与194，使端子124与252之间通过与柱形成短柱192的距离等于端子124与256之间通过耳与柱形成短柱194的距离。这一结构有助于使端子252和256的电压与电电流同时具有相同的瞬时值与相位。
臂262和264的外部分载有短柱200与202，短柱形成为等长金属柱，与支承结构260机械连接，而且(1)向下延伸通过臂，与端子254和258连接，和(2)从臂向上延伸。柱形成短柱200和202同支承结构中心等间隔并相互对准，还与柱形成短柱192和194对准。
非磁性金属(如铜)分支276以电气与机械方法把柱形成短柱200与202的上端连接在一起。分支276包括两个外部分278与280、两个上斜部分282和中心水平延伸部分284，从而部分278～284与室垂直轴对称。分支部分278和280的外端分别与柱形成短柱200与202上端机械和电气连接。形成端子122的接片286，从分支276水平延伸部分284的中间向上延伸。如此构成分支276和柱形成短柱200与202，使端子122与254通过分支和柱形成短柱200之间的距离等于端子122与258通过分支和柱形成短柱202之间的距离。这种结构有助于使端子254和258上的电压与电流同时有一样的瞬时值与相位。
柱形成短柱192和194明显短于柱形成短柱200与202，使耳272比分支276任何部分位于更接近线圈210顶缘平面的平面。因此，接片274与286和端子122与124明显分开，即使接片通常对准支承结构260的中心部分。前述的接片274和286的定位与位置，有助于防止端子122与124的电压与电流交叉耦合。由于柱形成短柱192、194、200与202垂向(即直角)延伸至大体上线圈210中电流流动的水平方向，故电流在柱中流动引起的磁通基本上与电流在线圈中流动所造成的磁通退耦。
应该理解，支承结构260和有关结构，诸如图4所示的柱形成短柱192、194、200与202及耳272和分支276，或极类似于图4的结构较佳地接合图2和5～9诸实施例所示线圈一起应用，而且图4的结构并不限于图3的线圈210。
现在参照图5，图示为线圈290的底视图，线圈290是图3中线圈210的修正型。因线圈290包括所有与线圈210一样的部件，故在两线圈的图中和描述中使用同样的标号。
线圈290与线圈210不同，因为线圈290分别包括中间和外围的非磁性金属短路匝或短路环292与294(可视为电路元件)。短路匝292定位构成后，与线圈290其余部分电阻连接，使短路匝292内被线圈耦合至室40部分的RF磁场基本上与短路匝292外面被线圈耦合至室40部分的RF磁场相隔离。短路匝294定位构成后，与线圈290其余部分连接，使线圈耦合到室40的RF磁场与超过室40周边的区域被退耦到很大程度，以增强屏43的屏蔽作用。
为提供所述的磁场退耦作用，匝292和294位于线圈290其余部分的底缘与介质窗46上表面之间。在一结构中，匝292和294在线圈290其余部分与窗46之间位于基本上水平的平面内，此时，短路匝292和294(1)利用一对垂向延伸的非磁性金属接线柱(未示出)与线圈290其余部分电阻连接，而且(2)通过金属接线柱和垂向延伸的电气绝缘接线柱(未示出)与线圈290其余部分机械连接；这些金属和绝缘接线柱为等长度。
或者，通过例如用焊料与线圈螺旋绕组底面上一对径向相对的点作金属接合的短路匝顶面，将短路匝292和294与线圈290其余部分电阻连接。此时，在电气连接的点上，短路匝292和294与线圈290螺旋绕组212和214之间有相对平滑的过渡。为达到平滑过渡，在短路匝292和294与平面水平延伸的螺旋绕组212和214之间沿垂直方向有不同的间距，这是用不同长度垂向延伸的绝缘接线柱(未示出)把短路匝机械连接到螺旋绕组而得到的结果。
基本上水平面的定位匝292与294具有机械上简单的优点。匝292与294较佳地平行于或处于窗46的平面，以避免(1)线圈耦合至等离子体50的磁场和(2)等离子体密度的平经不对称。
短路匝292成形为中心与线圈290中心点216重合的圆环，如图6详细示出的那样，图6是线圈290内部放大的底视图，匝292的半径使圆形短路匝与绕组212和214的螺旋匝228与232分别重叠。
在螺旋匝228和232上具有同样瞬时电压与电流幅值与相位的点296和298上，短路匝292与螺旋匝228和232电阻连接(如前讨论)，这些点位于线圈290绕组212与214类似的空间部分。短路匝292与螺旋匝228和232之间的连接点296与298相互径向相反。在图5和6的具体线圈290中，短路匝292与螺旋匝228的连接点296与绕组212最里点218的夹角为7/2π弧度，而短路匝292与螺旋匝232的连接点298与绕组214最里点220的夹角也为7/2π弧度。
短路匝292的RF阻抗可忽略不计，即通过较佳地运用截面的周长等于或大于绕组212和214截面周长(如二倍大)而长度明显短于各绕组212和214基本上同样长度的短路匝，RF阻抗就远远小于绕组212和214的基本上同样的RF阻抗。由于点296和298的电阻连接向点296和298同时提供瞬时幅值与相位一样的RF电压与电流，而且短路匝292的RF阻抗实际上可略而不计，所以从短路匝292内的该区域到短路匝外面的区域，由RF电流流入绕组212和214造成的RF磁场明显退耦，反之亦然。因此，进一步减小了螺旋绕组212和214和心高磁通的倾向，更有助于对圆形工件54提供几乎均匀的等离子体通量。应该理解，希望的话，为了改变从线圈不同区域到室40内部的磁耦合，可将类似于短路匝292的中间短路匝置于任一期望的合适位置。
把短路匝294成形为圆环，其中心与线圈290的中心点216重合，半径略超出绕组212和214最外点222与224同中心点的距离。短路匝294径向相反的点与径向相反的最外点222与224电气连接(即类似于线圈290绕组212与214的空间部分)，使绕组212和214提供给匝294连接点的电压与电流具有同样的瞬时幅值与相位。运用截面的周长等于或大于绕组212和214截面周长(如二倍)而长度明显短于各绕组212和214长度的短路匝，短路匝294的RF阻抗也几乎可忽略。由于点222和224的连接向点222和224同时提供瞬时幅值与相位一样的RF电压与电流，而且短路匝294的RF阻抗几可忽略，所以电流从短路匝294外面区域流入绕组212与214而造成的RF磁场明显退耦。
虽然线圈290被图示成包括三个短路匝225、292与294，但应理解，在某些情况下，可能希望在特定线圈中只使用一二个或三个以上短路匝。另在某些场合中，可能希望短路匝的配置非圆形，例如希望应用椭圆形短路匝，或者成形为方形或矩形或任意形状的短路匝，有选择地连接线圈不同绕组上同时具有相同瞬时幅值与相位的电压与电流的点。
现在参照图7，其中图2的线圈170被改成包括等值的电路元件，较佳地是电容器300和302。电容器300和302使线圈170(其匝172和174在线圈整个长度具有同样的节距)对室40耦合的磁场，类似于具有不同节距的匝212与214的线圈210耦合至室10的磁场。通常，电容器300和302相应的电极被接至匝172和174上相应的等电位点，使对称场从图7的线圈耦合至等离子体50。在图7的特定配置中，电容器300的一根电极接至螺旋绕组172开始处的点304，即θ＝0弧度，而电容器302的一根电极接至螺旋绕组174开始处的点306，而且θ＝0弧度，点304和306相对线圈170中心点176相互径向相反。电容器300的第二电极接至绕组172第二匝开始处的点308，即θ＝2π弧度，而电容器302的第二电极接至绕组174第二匝开始处的点310，即θ＝2π弧度。点308和310相对于线圈中心点176相互径向相反。应该理解：(1)电容器300和302的第二电极可以分别接至绕组174和172上相应的点，(2)电容器300和302的第一电极可接至绕组172和174不是θ＝0的点，而且(3)若希望不对称场从线圈耦合到等离子体50，例如因为这类场有助于对工件54提供更均匀的等离子体通量，则不必将电容器的电极接绕组172和174上相应的点。
电容器300和302分流某些会流多各绕组172与174第一匝的电流，并将这些电流耦合到绕组的其余匝。电容器300和302的电极相对于线圈中心点176的对称位置，以及电容器的等值和绕组第一匝的等阻抗，使接近等量的电流流入绕组172和174的第一匝，因此这些第一匝把基本上等量的磁通耦合至室40。电容器300和绕组172第一匝耦合到绕组172其余匝的电流之和，基本上等于电容器302和绕组174第一匝提供绕组174其余匝的电流之和。由于电容器300和302第二电极与绕组172和174第二匝开始的对称连接，而且绕组其余匝的等抗组，所以同量的电流流入绕组172和174的其余匝，。因此图7的线圈由各绕组172和174第一砸耦合到室40的磁通，相对于图2的线圈由各绕组172和174第一匝耦合的磁通被减少了，提供的磁通图案类似于图3线圈提供的磁通图案。
现在参照图8，图示为类似于图2线圈的线圈171的俯视图。图8的线圈包括中央圆环形的非磁性金属短路匝173，它与中心点176同轴，与线圈171其余部分只是电抗耦合，即短路匝173与任一绕组172和174无电阻连接。匝173的外径小于绕组173和174上最里点177和179与中心点176的间距，点177和179相互径向相反，与中心点等距。端子189和191与点177和179重合，分别把短柱192和194接至点177和179。短路匝173执行与短路匝186同样的隔离或退耦功能，但不让可能不等的电流流入绕组172和174。应该理解，图3和5～7及图9所示的电阻连接的短路匝。可用与线圈其余部分仅作电抗耦合的短路环代替，有效磁通排斥度依赖于短路匝与(1)窗、(2)线圈其余部分和(3)2的接近度；接近度可以固定或可以调节。短路匝可置于(1)线圈近窗下面，或(2)线圈上方，或(3)线圈平面内，取决于来自一部分线圈的场与短路匝不同区域隔离的期望程度。
现在参照图9，包括线圈320的俯视图。线圈320是线圈组件48的另一线圈实施例，包括共面交织的多匝螺旋非磁性金属绕组322与324，与线圈中心点176隔开距离R0，径向相反。绕组322和324最外点182与184分别同中心点176隔开距离R1且径向相反，使点176、178、180、182和184位于同中心点176相交的公共线上(在诸实施例中，图2、3和9中线圈的R0与R1都一样)。线圈320还包括非磁性金属短路环186，其构制与电阻连接、属性和功能均与图2的短路环186相同。
绕组322和324都包括两个邻接的内外部分，各自是一种多匝恒节阿基米德螺旋。绕组322的内部分包括四匝331～334，绕组324的内部分包括四匝341～344；绕组322的外部分包括两匝335与336，绕组324的外部分包括两匝345与346。
各绕组322和324的螺旋大体上可用极坐标表示，θ在0到略小于8π弧度角时，r＝R0+dθ，θ在略大于8π到12π弧度角时，r＝R0+eθ；其中r是任一螺旋上任一点与中心点216的距离，d是与各绕组322和324内部分(即从θ＝0到略小于8π弧度角)螺旋节距相关的常量，e是与各绕组322和324外部分(即从值略大于8π的θ到θ＝12π弧度)螺旋节距相关的常量，而θ是各螺旋最里点绕该特定螺旋的角(弧度)；对绕组322和324的六匝螺旋而言，0 ≤θ≤12π弧度。由于匝331～334和341～344的节距大于匝335、336、345和346的节距，所以e值超过d值。因此，邻匝335、336、345和346的径向距离相同，而且大于邻匝331～334和341～344之间同样的径向间距。
在绕组内外部分过渡区域中，即θ略小于8π和略大于8π的地方，绕组322和324的形状偏离公式给出的基本阿基米德螺旋关系，因而邻接绕组部分的斜率一样。结果，从匝334到匝335有不弯曲的平滑过渡，从匝344到匝345有不弯曲的平滑过渡。平滑过渡有助于对等离子体提供均匀的磁通耦合，减少了绕组匝间起弧的可能性。
各绕组322和324的长度相对于恒频RF源100的波长很短，如不大于波长1/8，因而绕组322和324中无明显的传输线效应，造成沿绕组长度基本上线性的电流与电压变化。由于源100供给线圈的波长相对于各绕组322和324的长度较长，故得到这一结果。例如，源100的频率为2～4MHZ(故源的无场空间波长约100米)，而各绕组172和174长度约5米。
由于邻对匝335、336、345和346相互的间隔量大于邻对匝331～334和341～344的年个，而且流入绕组322和324的瞬时电流在整个绕组中基本上相同，因而匝331～334和341～334耦合到室40内部与中间部分的磁通密度，大于匝335、336、345和346耦合到室外部分的磁通密度。这样，绕组322和324内外部分不同的节距，有助于克服室40中心与中间部分的磁通密度与等离子体密度小于室40外部分的磁通密度与等离子体密度的倾向。
绕组322最里点178与最外点182分别同端子188和196重合电气连接，绕组324最里点180与最外点184则同端子190与198重合电气连接。端子188和190分别接等长度短柱192与194，后者与端子122有一公共接线，端子122在匹配网络108不接地输出端经可变电容器126接地。端子196和198分别接等长度短柱200与202，后者与端子122有一公共接线。
虽然已描述和图示了本发明诸特定实施例，但是具体图示和描述的诸实施例的细节显然可作各种变化而不背离如所附权项限定的本发明实际的精神与范围，如可在只有一个绕组的线圈中应用短路匝。而且，匝数可按需要增减，在有多个平行绕组的线圈最里部分对短路匝的电阻连接，可与专门图示的情况不一，只要电阻连接点相互大体上径向相反；例如与短路匝186的电阻连接点，可同图2、3、5～7和9所示的连接点成直角。此外，匹配网络高压RF输出端接线圈的最外点还是最里点，一般并不重要。还应理解，线圈可以包括两个以上能接不同RF输出端的激发端子，例如第一匹配网络的第一RF输出端能与图3中内环225的端子252和256并联，而其第二输出端能与接线柱296和298并联；第二匹配网络的第一输出端能与接线柱296和298并联，其第二输出端能与端子254和258并联。因此，权项中的术语“第一与第二激发端子”只表示线圈至少有两个激发端子，但不限制该线圈只有两个激发端子。还应理解，有一接地RF输出端的单端式匹配网络，可用推挽输出端接相反线圈激发端子的匹配网络代替，此时不用电容器120。还应明白，交织型螺旋绕组数量可大于两个，绕组离线圈中心半径为R1的内端子较佳地相互隔开2π/N弧度，其中N为线圈的绕组数。若线圈有两个以上绕组且应用了诸如电容器30与302等阻抗元件，通常要相应地增大此类阻抗元件的数量。还应理解，为控制流入各绕组各不同部分的电流，多个阻抗元件如电容器300和302可同各绕组的不同部分作分流耦合。多个阻抗元件能使不同的电流流入不同的绕组部分，以便控制不同绕组部分耦入等离子体不同部分的场强。多个阻抗元件耦入各绕组的值，较佳地经选择和/或计算机控制，使得看入线圈激发端子并响应于已知传感器输出信号检测的线圈阻抗，对阻抗元件所有不同空间配置都保持差不多。还应理解，本发明的许多原理适用于：(1)变频RF源，而且该RF源和匹配网络(即调谐元件)能相互直接靠近和接近处理器室，以缓解RF源间对长电缆的要求，和(2)不基于50+jo输出阻抗的环境。
权利要求书
(按照条约第19条的修改)
1.一种等离子体处理器线圈，其特征在于，所述线圈包括连接RF激发电路相对第一与第二端子的第一与第二激发端子、至少一个接所述第一与第二激发端子的绕组，以及耦合至少一个绕组的短路匝。
2.如权利要求1的线圈，其中至少一个绕组一般沿径向环形方向在线圈内外部分之间延伸，而所述匝耦合线圈最里部分。
3.如权利要求1的线圈，其中至少一个绕组一般沿径向环形方向在线圈内外部之间延伸，而所述匝耦合线圈最外部分。
4.如权利要求1的线圈，其中至少一个绕组一般沿径向环形方向在线圈内外部分之间延伸，而所述匝在线圈内外部分之间耦合线圈中间部分。
5.如权利要求1-4中任一项的线圈，其中至少一个绕组一般沿径向环形方向在线圈内外部分之间延伸，而第一与第二激发端子分别位于线圈内外部分。
6.如权利要求1-5中任一项的线圈，其中线圈包括多个与所述第一与第二激发端子并联的多匝绕组。
7.如权利要求6的线圈，其中所述多匝绕组是交织的螺旋。
8.如权利要求1-7中任一项的线圈，其中RF激发电路对RF导出的短路匝的RF阻抗，使RF电压在各所述绕组的对应角度基本上相同。
9.如权利要求1-8中任一项的线圈，其中短路匝与至少一个绕组电阻连接。
10.如权利要求1的线圈，其中短路匝仅电抗耦合线圈其它部分。
11.组合等离子体处理器的如权利要求1-10中任一项的线圈，其特征在于，所述等离子体处理器包括RF激发电路和安排成用等离子体处理工件的真空室，真空室有一窗，线圈装在室外近窗处而通过窗将磁场耦合到室内，RF激发电路相对的第一与第二端子接所述第一与第二激发端子。
12.如权利要求1-10中任一项的线圈或如权利要求11的组合体，其中RF激发电路包括匹配电路和一电容器，匹配电路的不接地端子构成RF激发电路的第一端子并接所述第一激发端子，电容器的第一电极接所述第二激发端子，其第二电极接RF激发电路的第二端子。
13.如权利要求1-11中任一项的线圈或如权利要求12的组合体，其中RF激发电路包括一RF源，RF源具有接匹配电路输入端的第一与第二输出端和构成Rf激发电路第二端子的接地输出端，RF源有一频率，各绕组有一长度，使RF电压与电流在第一与第二激发端子之间沿各绕组长度基本上线性变化。
14.如权利要求1-10、12或13中任一项的线圈或如权利要求11-13的组合体，其中各绕组在第一与第二激发端子之间的长度不长于RF源频率波长的约1/8。
15.如权利要求12的线圈或组合体，其中电容器的值使第一与第二激发端子的RF电压基本上相同。
16.如权利要求12的组合体，其特征在于，还包括一传感器装置和电容器值控制器。
17.如权利要求16的组合体，其中控制器安排成响应于传感器装置而使第一与第二激发端子的RF电压幅值保持基本上相同。
18.如权利要求1-10、12、13、14或15中任一项的线圈或如权利要求11-17中任一项的组合体，其中线圈包括多个与所述激发端子并联的多匝绕组，各所述绕组一般沿径向环形方向在线圈内外部分之间延伸，线圈有一中心而绕组基本上共面，各绕组的最里部分与线圈中心的隔开同一距离，而最外部分与线圈中心也隔开约同一距离。
19.如权利要求1-18中任一项的线圈或如权利要求11-18中任一项的组合体，其中短路匝：(a)耦合各绕组的最里部分，而且(b)围绕线圈中心。
20.如权利要求1-19中任一项的线圈或如权利要求11-19中任一项的组合体，其中短路匝被构成一环，其中心与线圈中心基本上重合。
21.如权利要求1-20中任一项的线圈或如权利要求11-20中任一项的组合体，其中绕组与线圈中心基本上对称。
22.如权利要求1-21中任一项的线圈或如权利要求11-21中任一项的组合体，其中短路匝与绕组大体共面。
23.如权利要求1-22中任一项的线圈或如权利要求11-22中任一项的组合体，其中短路匝：(a)耦合各绕组的中间部分，而且(b)围绕线圈中心。
24.如权利要求1-23中任一项的线圈或如权利要求11-23中任一项的组合体，其中线圈适合装在处理器室外近窗位置而把磁场从线圈耦合到室，当线圈近窗位置而把磁场从线圈耦合到室，当线圈近窗安装时，短路匝插在绕组与窗之间。
25.如权利要求1-24中任一项的线圈或如权利要求11-24中任一项的组合体，其中短路匝：(a)耦合个绕组的最外部分，而且(b)围绕线圈中心。
26.如权利要求6或任一依赖于如权利要求6的线圈或任一依赖于如权利要求6的如权利要求的组合体，其中各绕组邻匝的间距不同。
27.如权利要求26的线圈或组合体，其中绕组部分在线圈外部分的邻匝间距与绕组部分在线圈内部分的邻匝间距不同。
28.如权利要求26或27的线圈或组合体，其中间距在外部分比在内部分小。
29.如权利要求26或27的线圈或组合体，其中间距在外部分比在内部分大。
30.任一依赖于如权利要求6的线圈或任一依赖于如权利要求6的组合体，其特征在于，还包括一其相对端部耦合绕组上不同点的分离电路元件，所述分离电路元件(a)为某一类型，(b)有一值，而且(c)具有使流入同一绕组不同部分的电流不同的连接。
31.如权利要求30的线圈，其中各电路元件包括在绕组上适合拥有同样RF电压的相位等电位点之间电阻连接的电容器，而激发端子接RF激发源。
32.如权利要求1-21或23-31中任一项的线圈或如权利要求11-21或31中任一项的组合体，其中短路匝与至少一个绕组不共面。
33.一种等离子体处理器线圈，其特征在于，所述线圈包括：连接RF激发电路相对第一与第二端子的第一与第二激发端子；多个并联所述第一与第二激发端子的多匝绕组，各所述绕组的一般沿径向环形方向在线圈内外部分之间延伸；和一耦合至少某些多匝绕组的电路元件，使线圈一部分发出的场从线圈内或紧邻的区域退耦。
34.如权利要求33的线圈，其中紧邻线圈的所述区域在线圈最里部分以外。
35.如权利要求33或34的线圈，其中紧邻线圈的区域在线圈最外部分以外。
36.如权利要求33-35中任一项的线圈，其中所述区域在线圈内的线圈内外部分之间。
37.如权利要求33-36的线圈，其中电路元件含一短路匝。
38.一种等离子体处理器线圈，其特征在于，所述线圈包括连接RF激发电路相对第一与第二端子的第一与第二激发端子，多个并联在所述第一与第二激发端子之间的多匝绕组，各所述绕组一般沿径向环形方向在线圈内外部分之间延伸，绕组部分在线圈外区域的邻匝间距小于绕组部分在线圈内区域的邻匝间距。
39.如权利要求38的线圈，其中各所述多匝绕组包括阿基米德螺旋结构。
40.如权利要求38或39的线圈，其中所述多匝绕组相互交织。
41.如权利要求38或40的线圈，其中各所述多匝绕组包括节距不同的第一与第二邻接阿基米德螺线结构。
42.与等离子体处理器组合的如权利要求38-41中任一项的线圈，其特征在于，所述等离子体处理器包括RF激发电路和安排成用等离子体处理工件的真空室，真空室有一窗，线圈装在室外近窗处而通过窗将磁场与电场耦合到室内，RF激发电路相对的第一与第二端子接所述第一与第二激发端子。
43.一种等离子体处理器线圈，其特征在于，所述线圈包括：连接RF激发电路相对第一与第二端子的第一与第二激发端子；多个并联在所述第一与第二激发端子之间的多匝绕组，各所述绕组一般沿径向环形方向在线圈内外部分之间延伸；和相对端部分别耦合绕组上第一与第二点的分离电路元件，所述分离电路元件(a)为某一类型，(b)有一值，而且(c)具有使流入同一绕组不同部分的电流不同的连接。
44.如权利要求43的线圈，其特征在于，还包括一耦合绕组的短路匝。
45.如权利要求43或44的线圈，其中耦合各绕组的电路元件包括只与一个绕组关联的阻抗元件，各阻抗元件相对的第一与第二端子分别与同其关联的绕组的第一与第二点电阻连接。
46.如权利要求43-45中任一项的线圈，其中复数为K，电路元件数等于K，各电路元件有相对的第一与第二端子，在端子接RF激发源时，各电路元件的第一端子与绕组上适合拥有同样第一RF电位的所述第一点电阻连接，在端子接RF激发源时，各电路元件的第二端子与绕组上适合拥有同样第二Rf电位的第二点电阻连接。
47.如权利要求43-46中任一项的线圈，其中各电路元件只与一个绕组关联，各电路元件的第一与第二端子分别与同其关联的绕组的第一与第二点电阻连接。
48.如权利要求43-47中任一项的线圈，其中各所述多匝绕组具有螺旋状结构，所述多匝绕组相互交织。
49.与等离子体处理器组合的如权利要求43-48中任一项的线圈，所述等离子体处理器包括RF激发电路和安排成用等离子体处理工件的真空室，真空室有一窗，线圈装在室外近窗处而通过窗将磁场与电场耦合到室内，RF激发电路相对的第一与第二端子接所述第一与第二激发端子。
50.一种等离子体处理器线圈，其中所述线圈包括连接RF激发电路相对第一与第二端子的第一与第二激发端子，多个并联所述第一与第二激发端子的多匝阿基米德螺旋绕组，各所述绕组的匝一般沿径向环形方向在线圈内外部分之间准确地延伸，至少一个所述绕组有多种节距。
51.一种等离子体处理器线圈，其特征在于，所述线圈包括连接RF激发电路相对第一与第二端子的第一与第二激发端子，至少一个接所述第一与第二端子的多匝阿基米德螺旋绕组，所述至少一个绕组的匝一般沿径向环形方向在线圈内外部分之间准确地延伸，所述至少一个绕组有多种节距。
52.如权利要求50或51的线圈，其中线圈内部分的节距超过线圈外部分的节距。
53.如权利要求50或51的线圈，其中线圈外部分的节距超过线圈内部分的节距。
54.如权利要求50或51的线圈，其中各所述绕组有多种节距。
55.如权利要求50-54中任一项的线圈，其中各绕组的第一与第二所述部分各自大体上用极坐标表示，对从θ1到略小于θ2角的θ，R＝k1θ，对从略大于θ2到θ＝θ3的θ，R＝k2θ，其中R是各绕组与线圈中心的径向距离，θ是围绕绕组的角度(弧度)，k1≠k2，在略小于θ2角与略大于θ2角之间的R使得第一与第二点在O2的斜率相同。

Claims (79)

1.一种等离子体处理器线圈，其特征在于，所述线圈包括：连接RF激发电路相对第一与第二端子的第一与第二激发端子、至少一个接所述第一与第二激发端子的绕组，以及耦合至少一个绕组的短路匝。
2.如权利要求1的线圈，其中至少一个绕组一般沿径向环形方向在线圈内外部分之间延伸，所述匝耦合至线圈最里部分。
3.如权利要求1的线圈，其中至少一个绕组一般沿径向环形方向在线圈内外部分之间延伸，所述匝耦合至线圈最外部分。
4.如权利要求1的线圈，其中至少一个绕组一般沿径向环形方向在线圈内外部分之间延伸，所述匝在线圈内外部分之间耦合至线圈中部。
5.如权利要求1的线圈，其中至少一个绕组一般沿径向环形方向在线圈内外部分之间延伸，第一与第二*分别位于线圈的内外部分。
6.如权利要求5的线圈，其中线圈包括多个与所述第一与第二激发端子并联的多匝绕组。
7.如权利要求6的线圈，其中所述多匝绕组是交织螺旋。
8.如权利要求7的线圈，其RF激发电路对RF导出的短路匝的RF阻抗，使RF电压在各所述绕组相应监督基本上相同。
9.如权利要求1的线圈，其中短路匝与至少一个绕组电阻连接。
10.如权利要求1的线圈，其中线圈包括多个与所述激发端子并联的多匝绕组，各绕组一般沿径向环形方向在线圈内外部分之间延伸，短路匝与各所述绕组类似的空间部分电阻连接。
11.如权利要求1的线圈，其中短路匝与线圈其它部分只作电抗耦合。
12.与等离子体处理器相组合的如权利要求1的线圈，所述等离子体处理器包括RF激发电路和安排成用等离子体处理工件的真空室，真空室有一窗，线圈位于室外近窗处使磁场通过窗耦合到室里面，RF激发电路具有与所述第一与第二激发端子连接的相对的第一与第二端子。
13.如权利要求12的组合体，其中RF激光电路包括一匹配电路和一电容器，匹配电路有一构成RF激发电路第一断系并接所述第一激发端子的部接地端子，电容器具有接所述第二激发端子的第一电极和接RF激发电路第二端子的第二电极。
14.如权利要求13的组合体，其中RF激发电路包括一RF源，他具有接匹配电路输入端的第一与第二输出端和构成RF激光电路第二端的接地输出端，RF源有一频率，各绕组有一长度，使RF电压与电流在第一与第二激发端子之间沿各绕组长度的几乎线性的方式变化。
15.如权利要求14的组合体，其中各绕组在第一与第二激发端子间的长度部长于RF源频率波长的约1/8。
16.如权利要求13的组合体，其中电容器的值使第一与第二激发端子的RF电压基板上相同。
17.如权利要求13的组合体，其特征在于，还包括一传感器装置和控制电容器值的控制器。
18.如权利要求13的组合体，其中控制其安排成响应于传感器装置，保持第一与第二激发端子的RF电压幅值基板上相同。
19.如权利要求12的组合体，其中RF电路方向RF源，多数RF原有一频率，而各绕组一长长度，使RF电压与电流第一第二激发端子之间沿各其它组合的长度以基本上线性的方式变化。
20.如权利要求19的组合体，其中绕组在第一与第二激发端子之间的长度不长于RF源频率波长的1/8。
21.如权利要求1的线圈，其中线圈包括多个与所述并联的多匝绕组，各所述绕组一般沿径向环形方向在线圈内外部之间延伸，线圈有一中心，绕组基板上共面。各绕组的最里部分与线圈中心隔开同一距离，最少部分与线圈中心页隔开同一距离。
22.如权利要求21的线圈其中短路匝：(a)耦合到过二组最不分，而且(b)包绕线圈中心。
23.如权利要求22的线圈，其中短路匝被构成一环，其中心基本上与线圈中心重合。
24.如权利要求23的线圈，其中绕组基本上与线圈中心对称。
25.如权利要求22的线圈，其中短路匝基本上与绕组共面。
26.如权利要求21的线圈，其中短路匝：(a)耦合到各绕组中间部分，而且(b)包绕线圈中心。
27.如权利要求26的线圈，其中所述匝构成一环，其中心基本上与线圈中心重合。
28.如权利要求27的线圈，其中绕组与线圈中心基本上对称。
29.如权利要求26的线圈，其中线圈适合装在处理器室外面近窗位置而把磁场从线圈耦合到室，在线圈近窗安装时，短路匝插在绕组与窗之间。
30.如权利要求21的线圈，其中短路匝：(a)耦合到各绕组最外部分，和(b)包绕线圈中心。
31.如权利要求30的线圈，其中短路匝构成环，其中心与线圈中心基本上重合。
32.如权利要求31的线圈，其中绕组与线圈中心基本上对称。
33.如权利要求7的线圈，其中各绕组的邻匝间距不等。
34.如权利要求33的线圈，其中线圈外围部分绕组部分的邻匝间距与线圈里面部分绕组部分的邻匝间距不等。
35.如权利要求34的线圈，其中间距在外围部分比在里面部分小。
36.如权利要求34的线圈，其中间距在外围部分比在里面部分大。
37.如权利要求6的线圈，棋子特征在于，还包括一相对端部耦至绕组不同点的分离电路元件，该分离电路元件(a)为某一类型，(b)有一值，而且(c)具有使流入同一绕组不同部分的电流不同的连接。
38.如权利要求37的线圈，其中各电路元件包括一在绕组相应等电位点之间电阻连接的电容器。
39.如权利要求1的线圈，其中短路匝与至少一个绕组基本上共面。
40.如权利要求1的线圈，其中短路匝与至少一个绕组不共面。
41.一种等离子体处理器线圈，其特征在于，所述线圈包括：接RF激发电路相对第一与第二端子的第一与第二激发端子；与所述第一与第二激发端子并联的多个多匝绕组，各所述绕组一般沿径向环形方向在线圈内外部分之间延伸；和一耦合至少某一多匝绕组的电路元件，使线圈一部分发出的场从线圈附近一区域或线圈内退耦。
42.如权利要求41的线圈，其中所述线圈附近区域在线圈最里部分里面。
43.如权利要求41的线圈，其中所述线圈附近区域在线圈最外部分外面。
44.如权利要求41的线圈，其中所述区域在线圈内的内外部分之间。
45.如权利要求41的线圈，其中所述电路元件包括一短路匝。
46.如权利要求45的线圈，其中RF激发电路对RF导出的短路匝的RF阻抗，使RF电压在各相似部分一样。
47.如权利要求41的线圈，其中所述电路元件与至少部分多匝绕组类似的空间部分电阻连接。
48.如权利要求41的线圈，其中所述电路元件与线圈其它部分只作电抗耦合。
49.一种等离子体处理器线圈，其特征在于，所述线圈包括连接RF激发电路相对第一与第二端子的第一与第二激发端子，多个多匝绕组在所述第一与第二激发端子专家并联，各所述线圈一般沿径向环形方向在线圈内外部分之间延伸，线圈外区绕组部分的邻匝间距小于线圈内区绕组部分的邻匝间距。
50.如权利要求49的线圈，其特征在于，还包括耦合各绕组类似空间部分的短路匝。
51.如权利要求49的线圈，其中第一与第二激发端子分别位于线圈内外部分。
52.如权利要求51的线圈，其中各所述多匝绕组包括阿基米德螺旋结构。
53.如权利要求52的线圈，其中所述多匝绕组相互交织。
54.如权利要求53的线圈，其中各所述多匝绕组包括不同节距的第一与第二邻接的阿基米德螺旋结构。
55.如权利要求49的线圈，其中各所述多匝绕组包括不同节距的第一与第二邻接的阿基米德螺旋结构。
56.与等离子体处理器组合的如权利要求49的线圈，其特征在于，所述等离子体处理器包括RF激发电路和安排成用等离子体处理工件的真空室，真空室有一窗，线圈装在室近窗外面而通过窗将磁场与电场耦合到室里面，RF激发电路相对的第一与第二端子接所述第一与第二激发端子。
57.一种等离子体处理器线圈，其特征在于，所述线圈包括：连接RF激发电路相对第一与第二端子的第一与第二激发端子；多个多匝绕组并联在所述第一与第二激发端子之间，各所述绕组一般沿径向环形方向在线圈内外部分之间延伸；和相对端部分别耦合绕组上第一与第二点的分离电路元件，所述分离电路元件(a)为某一类型，(b)有一值，而且(c)具有使流入同一绕组不同部分的电流不同的连接。
58.如权利要求57的线圈，其特征在于，还包括一耦合所述绕组的短路匝。
59.如权利要求57的线圈，其中耦合各绕组的电路元件包括一只与绕组之一相关的阻抗元件，各阻抗元件相对的第一与第二端子分别与同其关联的绕组的第一与第二点作电阻连接。
60.如权利要求57的线圈，其中复数等于k，电路元件数为k，各电路元件具有相对的第一与第二端子，各电路元件的第一端子与绕组上具有同样第一RF电位的所述第一点电阻连接，各电路元件的第二端子与绕组上具有同样第二RF电位的第二点电阻连接。
61.如权利要求60的线圈，其中各电路元件只与一个绕组关联，各电路元件的第一与第二端子分别与同其关联的绕组的第一与第二电阻连接。
62.如权利要求57的线圈，其中各所述多匝绕组有一螺旋状结构，所述多匝绕组相互交织。
63.与等离子体处理器组合的如权利要求57的线圈，其特征在于，所述等离子体处理器包括RF激发电路和安排成用等离子体处理工件的真空室，真空室有一窗，线圈装在室外近窗外而通过窗将磁场与电场耦合到室内，RF激发电路相对的第一与第二端子接所述第一与第二激发端子。
64.一种等离子体处理器线圈，其特征在于，所述线圈包括连接RF激发电路相对第一与第二端子的第一与第二激发端子，多个多匝阿基米德螺旋绕组与所述第一与第二激发端子关联，各所述绕组的匝一般沿径向环形方向在线圈内外部分之间准确地延伸，至少一个所述绕组有多种节距。
65.如权利要求64的线圈，其中线圈内部分的节距超过线圈外部分的节距。
66.如权利要求64的线圈，其中线圈外部分的节距超过线圈内部分的节距。
67.如权利要求64的线圈，其中各所述绕组有多种节距。
68.如权利要求67的线圈，其中第一与第二激发端子分别位于线圈的内外部分。
69.如权利要求64的线圈，其中所述多匝绕组经交织。
70.如权利要求69的线圈，其中各所述绕组包括多个不同节距的邻接部分，所述部分的主体部分是阿基米德螺旋。
71.如权利要求70的线圈，其中各绕组的结构大体相同。
72.如权利要求71的线圈，其中所述绕组与线圈中心点对称。
73.如权利要求72的线圈，其中各绕组的第一与第二所述部分大体上分别用极坐标表示，对于从θ1到略小于θ2角的θ，R＝k1θ，而对于略大于θ2到θ＝θ3的θ，R＝k2θ，其中R是各绕组离线圈中心的径向距离，θ是绕绕组的角度(弧度)，k1≠k2，而在略小于θ2的角与略大于θ2的角之间的R使第一与第二部分在θ2的斜率一样。
74.如权利要求73的线圈，其中对小于θ2的值，k1小于k2。
75.如权利要求73的线圈，其中对小于θ2的值，k1大于k2。
76.一种等离子体处理器线圈，其特征在于，所述线圈包括连接RF激发电路相对第一与第二端子的第一与第二激发端子，至少一个多匝阿基米德螺旋绕组接所述第一与第二端子，至少一个绕组的匝一般沿径向环形方向在线圈内外部分之间准确地延伸，至少一个绕组有多种节距。
77.如权利要求76的线圈，其中所述至少一个绕组的第一与第二所述部分大体上分别用极坐标表示，对于从θ1到略小于θ2的θ，R＝k1θ，对于从略大于θ2到θ＝θ3的θ，R＝k2θ，其中R是所述至少一个绕组离线圈中心的径向距离，θ是绕绕组的角度(弧度)，k1≠k2，而在略小于θ2的角与略大于θ2的角之间的R使第一与第二部分在θ2的斜率一样。
78.如权利要求77的线圈，其中对小于θ2的值，k1小于k2。
79.如权利要求77的线圈，其中对小于θ2的值，k1大于k2。
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