CN1906729B - 用于大规模电感耦合等离子体源的紧凑、分布式感应元件 - Google Patents

用于大规模电感耦合等离子体源的紧凑、分布式感应元件 Download PDF

Info

Publication number
CN1906729B
CN1906729B CN2005800016117A CN200580001611A CN1906729B CN 1906729 B CN1906729 B CN 1906729B CN 2005800016117 A CN2005800016117 A CN 2005800016117A CN 200580001611 A CN200580001611 A CN 200580001611A CN 1906729 B CN1906729 B CN 1906729B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sensing element
width
section
plasma
conductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2005800016117A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1906729A (zh
Inventor
乔则夫·布卡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Publication of CN1906729A publication Critical patent/CN1906729A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1906729B publication Critical patent/CN1906729B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32055—Arc discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32055—Arc discharge
    • H01J37/32064—Circuits specially adapted for controlling the arc discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32623—Mechanical discharge control means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/332—Coating

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

一种感应耦合等离子体源，设置有紧凑的感应元件(20)，感应元件(20)被构造成产生特别适合于加工大规模晶片(14)的空间分布的等离子体(15)。一种优选实施方式的元件(20)由片材形成，以实现紧凑并易于构造。元件(20)位于加工室(12)的电介质壁或窗口(16)之外，与电介质壁或窗口大致一致，由一个或多个层或回路(40)形成。导体提供围绕每个回路的传导路径，每个回路具有使绕每个回路的路径大于元件(20)的圆周的蜿蜒或振荡构造。该路径是通过沿元件的侧边缘的切口(30)来形成的。导体由大和小宽高比的交替部分(31-35)形成，其中宽高比被定义为横跨路径的宽度与片的厚度的比。这些部分也由片中的切口限定。较窄的部分集中电流，具有较高感应系数，将较大量的能量耦合到室中，使得产生离散的等离子体浓度环。可以通过构造感应元件的一个或多个回路使得较高感应系数、较低宽高比的部分位于离室的轴的合适半径处来产生一个或多个环。

Description

用于大规模电感耦合等离子体源的紧凑、分布式感应元件
技术领域
本发明涉及高密度等离子体产生装置、系统和工艺，特别用于半导体晶片的制造。本发明特别地涉及用在半导体加工中的高密度感应耦合等离子体源。
背景技术
等离子体源有两个主要的分类：电容耦合等离子源，其利用耦合到等离子体的RF电场；感应耦合等离子体(ICP)源，其利用耦合到等离子体的RF磁场。感应耦合等离子体(ICP)源通常被认为是用于半导体技术中的等离子体加工的最方便且成本效益最好的等离子体产生方式。ICP的操作基于电磁感应的原理，其中在线圈中流动的RF电流在真空室内部感应出RF电磁场，激发出等离子体并通过感应的RF等离子体流保持等离子体。目前绝大多数的常用感应耦合源(ICP)具有由若干圈组成以提供足够的RF功率到等离子体中的平的、圆柱形或穹顶形状的线圈。
近来，已经提出了具有更加复杂形状的天线，例如组合的(混和的)或双线圈构造、产生螺旋形等离子体的线圈、嵌入的线圈、平面螺旋(蜿蜒)天线、3D天线或平行的导体天线。用于大面积加工的ICP中一个非常普遍的问题是由于等离子体扩散到室壁引起相对较大范围的等离子体的不均匀性。此外，一个显著的问题是由于沿着线圈长度的电流的不均匀性，由沿着线圈导体的传输线效应引起的等离子体在方位上的不均匀性。
为了提高等离子体的均匀性，已经提出了由并行连接并从共同的RF电源供电的多个螺旋组成的更加复杂的结构。但是，已经在这样的构造中观察到产生等离子体不稳定性的趋势，由此在等离子体中甚至产生更多不均匀性。
已经提出了用于利用铁氧体磁心变压器的ICP的可替换方法，其中铁氧体磁心变压器具有连接至RF功率源的主绕组和通过导电等离子体设置的次级绕组。但是机械的支撑和排列、各个感应器的冷却以及与加工助剂兼容的材料已经使这些概念对高密度等离子体的应用过于复杂且不实际可行，合适的最终方案将过于昂贵。这些事实已经鼓励寻找替换的和简单的方案。
随后，已经提出了平面的低感应系数线圈，其中具有较大表面积和较低轮廓的RF感应线圈导致耦合到较大负载的有效的RF功率。优选地，线圈的匝包括金属片并且线圈匝大致互相平行。但是，用这样的线圈向等离子体中投入的最有效的功率发生在相当靠近线圈内部的范围处，所以线圈可能不能提供较大的尺寸均匀的等离子体，而是中心最大的等离子体密度分布。由此，用明显较小的螺旋形线圈能够实现类似的功率密度分布。
由此，需要一种产生高密度的均匀等离子体的简单且低成本的ICP源。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种感应装置，其可以用在大面积等离子体源中以产生均匀分布的等离子体。本发明的另一个目的是提供一种用于这样的源的低感应系数的感应装置。本发明的另一个目的是提供一种紧凑、有效且低成本的等离子体源。
根据本发明的原理，ICP源设置有被构造成将空间分布的RF功率耦合到等离子体中的感应元件。所述元件包括一层或多层或匝的一个或多个导体，所述元件形成多个部分。这样的导体具有沿其长度可变的横截面以及可变的宽高比，产生了相对于彼此并且相对于真空室中的空间定位的具有不同电流密度的多个部分或段，其中在真空室中产生等离子体以产生需要的功率分布。
本发明的实施例提供了位于电介质真空室壁之外并与电介质真空室壁大致一致的感应元件。感应器具有比元件的周长更长的电流路径，所述路径和所述剖面沿元件长度的变化由元件的围绕所述室的外侧边缘的形状的变化来确定。在各个实施例中，随着路径环绕室的轴，路径在不同的半径之间振荡，在每个振荡中穿过不同尺寸的段。这种构造允许在内部环、外部环或中间环中以各种组合进行等离子体密度的分布。
在本发明的一些实施例中，感应器由大致平的、片状、高导电性材料形成，其被构造成特别是通过形成为不同的宽度来产生具有变化的横截面积的电流路径。导体形状由片状材料中形成并被布置成产生窄和宽导体段的切口来确定。通常，窄段导致导体中局部较高的RF电流强度，其导致局部较高的磁场。当靠近真空室的电介质壁定位时，室外部的这样导体将高密度功率耦合到电介质壁或窗口相反一侧的真空室中。通过设计低宽高比或窄部分的分布，分段的功率分布以高强度位置阵列的形式耦合到室中，当集成时其产生可控的等离子体均匀性。
根据本发明的图示的实施例，高导电性材料片形成与真空室的电介质壁或窗口一致的感应元件。切口阵列形成到材料中以产生宽和窄的导体部分。这些部分可以被设计成位于不同的半径处以产生聚集的或宽的等离子体分布，或者它们还可以被间隔，使分布具有一定形状，以在加工中提供一些需要的效果，例如衬底的均匀加工。
提供了对不同形状的室特别有利的各种构造。这些不同形状的室由平的、圆柱形、半球形、圆锥形或其它形状的电介质壁部分地限定。
本发明提供了适合于等离子体加工技术中的各种任务的感应耦合等离子体源，其提供了在大加工面积上均匀分布的等离子体。源设置有能够经济节约地制造并能够容易地构造成产生需要的等离子体密度分布的低阻抗感应元件。
本发明的这些和其它目的及优点将从以下的详细描述中变得更加清晰。
附图说明
图1是ICP加工设备的一部分的立体剖切示意图，示出根据本发明原理的感应元件的代表性的一段。
图1A是部分切开的立体示意图，图示图1的设备的实施例，具有根据本发明的四段、单回路、大致平的感应元件。
图1B是部分切开的立体示意图，图示ICP设备的实施例，类似于图1A，具有根据本发明另一个实施例的八段、两回路、大致圆柱形的感应元件。
图1C是部分切开的立体示意图，图示ICP设备的实施例，类似于图1A和1B，具有根据本发明另一个实施例的四段、大致球形的感应元件。
图1D是图1A-1C的实施例的详细共同特征的放大视图，图示了可以根据性能和加工参数变化的最小间隙宽度以及由几何形状限制的最大间隙宽度。
图2是与图1A的实施例类似的六段感应元件的俯视示意图。
图2A是具有四个和两个回路的图2元件实施例的RF磁场功率密度分布的立体示意图。
图2B是对现有技术的4匝、低轮廓线圈和根据本发明实施例具有2、3和4个回路六段感应元件来说，比较它们的RF磁场功率密度径向分布的方位扫描图。
图3A-3D类似于图2，分别是分段的感应元件的“内部”、“中间”、“外部”以及“双”位置模式的替代实施例的俯视示意图。
图4A-4D分别是图3A-3D的元件的实施例的RF磁场功率密度分布的立体示意图，用于在10安培电流和13.56MHz激发频率处的六个段和两个回路的元件。
图4E是对现有技术的4匝、低轮廓线圈和根据图3A-3D的实施例分段的感应元件来说，比较它们的RF磁场功率密度径向分布的方位扫描图。
图5类似于图2，是具有三个竖直堆叠的回路、六个段、共面的几何形状以及径向分布的低宽高比导体的另一个分段的感应元件的俯视示意图。
图5A是图5的感应元件的立体、分解、局部切除的示意图。
图5B是在图5和5A的感应元件的等离子体表面处的RF磁场功率密度分布的立体示意图，其使用10安培的电流、13.56MHz的激发频率以及大约0.81微亨的电感。
图5C是用于图5和5A的感应元件的RF磁场功率密度的径向分布的方位扫描图。
图6是根据本发明的原理具有两个回路、半球形分段的感应元件的立体示意图。
图6A是图6的感应元件以10安培的电流和13.56MHz的激发频率的RF磁场功率密度分布。
具体实施方式
图1所示为半导体晶片加工设备10切下来的一部分，该半导体晶片加工设备10例如为美国专利No.6,080,287中所描述的离子化物理气相沉积(iPVD)设备或美国专利申请序号No.09/875,339中所描述的蚀刻设备，其中每个文献都通过引用明确包含在这里。图1A是图1的设备10的实施例的立体示意图。这样的设备10包括真空加工室12，其中支撑有要加工的半导体晶片或其它衬底14。设备10包括室壁，室壁由诸如氧化铝或石英之类的电介质材料形成，或者具有形成在其中的电介质窗口16。在室之外、电介质窗口16之后设置具有通过匹配网络17耦合到RF发生器18的感应元件或天线20的RF能量源(未示出其整体)。发生器18一般以13.56MHz的工业频率运转以通过天线20供应能量，能量从天线20感应地耦合到室12中，以在室12中形成高密度等离子体15用于加工衬底12。
根据本发明的原理，天线20是具有多个段的感应元件，这些段在图1中示作段21-23，其具有不同几何形状，对这些几何形状进行选择来产生低感应系数的感应元件，将能量以被控制分布的方式耦合到室12中，能量在较大面积上延伸以产生等离子体15。这样的感应元件20能够被构造成产生较大面积的等离子体，用于用改善的均匀性的离子束分布来加工具有200和300毫米直径的晶片。感应元件20由诸如铜或镀银金属之类的高传导性材料片制成，其被图示为均匀的厚度T，但是宽度是可以变化的。多个段21-23可以在几何形状上互不相同，并且段21-23被分别示作具有不同的宽度W1、W2和W3。
一般来说，段21-23的宽度W1、W2和W3大于厚度T，这样，每个段都可认为是有一个“宽高比”，针对于这里所作的描述，“宽高比”被定义为W比T的比率，其中W是各个段21-23的宽度W1、W2和W3.天线20布置在设备10中使得其平行于电介质窗口或壁16，或者更一般地讲与电介质窗口或壁16大致一致，于是，每个段的尺寸T局部地垂直于窗口16，每个段的相应宽度W1、W2和W3局部地平行于窗口16.因此，天线20的导体的与T和W的平面垂直的纵向延伸也与窗口16局部平行.感应元件20的不同布置的示例图示在图1A-1C中，它们分别包括平面感应元件20a、圆柱形感应元件20b和半球形感应元件20c.
参考图1A，图示感应元件20的实施例20a。感应元件20a由大宽高比的导体形成，其被布置成与平的、圆形窗口形式的电介质壁16a平行，该电介质室壁位于等离子体室12的其他的金属室壁中(图1)。在平面室壁16a的情况下，室壁16a例如可以是圆柱形室的顶端，感应元件20a由宽的环形金属带形成，其可以绕室12的轴13同心地中心定位。形成元件20a的环形片沿其半径在其圆周上的一点处切开，提供了元件20的导体的端25、26，端25、26可以重叠但不必需重叠，如图所示。这些端25、26连接到匹配网络17的输出接线端，匹配网络17连接到RF发生器18的输出端，RF发生器18为元件20供给能量。
在图1B中，设置的感应元件20b为圆柱形并且围绕室的大致圆柱形电介质壁或窗口16b，而在图1C中，设置的感应元件20c为穹形或大致球形并与大致球形的电介质壁16c一致。这样的形状可以外推包括圆锥形状，并且可以使用其它的形状。这样的元件20b、20c也具有高宽高比，并且被定位成与具有这样的形状的室壁一致。
一般来说，感应元件20的导体的宽高比可以变化。有用的是从5∶1至100∶1的宽高比，但是也可以使用更大或更小的宽高比。
对于图1A-1C的所有实施例，为了分配在室12内部产生的等离子体的位置，形成感应元件20的导体的金属片或带形成为具有不同宽高比的多个段，例如段21-23(图1)。段21-23的形状由切口30(图1A)限定，由此产生高宽高比、低宽高比导体部分31-35的排列，并形成中断RF电流流过元件20a的最短路径的间隙36和37。以此方式，在产生增大的RF电流密度时产生感应回路40，由此引起更强的RF磁场以局部地耦合穿过窗口16a并耦合到真空室12中。如图所示，通过圆形切口30形成的开口提供了容易穿入到等离子体13中的RF磁场，并产生封闭的磁回路41a。优选的是切口图案具有平滑且成圆形的形状，并且图示了圆形形状。但是，可以使用其它形状的切口30以产生不同宽高比的部分的排列，用于产生磁场浓度的分布以产生需要的等离子体密度分布。对于切口，例如可以使用椭圆形、抛物线形或者甚至部分折线、多边形形状。对于给定的感应元件，并不是所有的切口图案都要一样，而是可以找到最适合于产生不同等离子体分布的图案的组合。
如上所述的感应元件20有效地产生了串连并携带相等RF电流的多个单独的RF源。切口图案30的几何形状和尺寸决定了至每个单独的源的RF功率。例如，由于传输线效应引起的RF电流的减小可以由为了切口30而去除的部分(如图1A中的虚线30a所示)的尺寸来调节。整体的功率分布由各个源的位置来确定，这些源的位置由形成元件20的片的导体段31-35的位置和宽高比来确定。感应耦合的功率大小和效率可以进一步由垂直于电介质室壁16堆叠的导体元件20的单个带的数量来影响。典型地，上至三个或四个堆叠的元件可以满足。
切口图案30的分布和尺寸可以被设计成适合于特定的技术需要，例如产生的等离子体的尺寸、功率要求、传输线效应补偿、室壁的闭合性等等.评价切口图案30的分布适当性的最好方法是使用市场上可以买到的产生加进等离子体中的功率的大量3D模拟软件包中的任意一种.但是，一些常用的规则可以应用到这样的设计.
在如图1A所示的平面构造的情况下，对于具有上至300mm外径并在从1至5kW的典型RF功率范围内运转的感应装置20a来说，窄部分W的最小宽度WMIN应当至少为大约5-7mm。典型的带厚T是大约1至3mm。用于构造感应元件20的材料应当具有高传导性，由于这个原因，铜是可接受的选择，但是也可以使用其它的金属，优选的是具有银涂层，在这种情况下，大约0.1mm的涂层厚度典型地足够用于从发生器18施加的在450KHz以上的频率。
四个或更多切口图案30典型提供了对单个有效的RF源的充分分布。最大数量例如由圆形图案30的半径RPATTERN以及图案30在感应元件20a内的径向位置RH来限定。一般来说，圆形切口部分的半径RPATTERN应当同时满足以下两个条件：
RPATTERN≤{(ROD-RID)/2}-WMIN和
RPATTERN≤RHsin(360/2N)WMIN/2
其中ROD和RID分别是感应装置20a的外径和内径，RH是形成元件20a的导体的片中切口图案30的中心线的半径。GBREAK是中断导体20a中的圆周RF电流路径的间隙，其需要电流以更复杂的路径流动，其中：
2HWALL≤GBREAK≤2RPATTERN
其中HWALL是电介质窗口厚度。由此，间隙宽度可以从由性能参数确定的某个最小值GMIN变化到由诸如图案30的直径之类的几何形状限制所确定的某个最大值GMAX，如图1D所示。
为了增大感应装置20的效率，可以使用若干个回路。典型地两个至四个将足够，但是有时多于四个是实用的。在这样的感应元件处感生的电压将随其整体尺寸而适当增大，回路的数量或图案的数量越大，对整体尺寸的依赖度越强。在感生电压和操作频率以及RF电流之间存在比例关系。
根据本领域普通技术人员公知的原理，感应装置20通过阻抗匹配网络17连接到RF功率发生器18。在更高的RF功率应用中，需要利用不与接地的自来水连接的RF通过水流来冷却感应装置。
对图2、3、4、5和6中的感应元件20提出在等离子体密度分布上使用上述结构的示例。例如，感应元件20d图示在图2中，其与图1A的20a的构造类似，但是多了50％的切口30，产生了六个段。图2A示出用于两个和四个堆叠回路的感应元件20d的功率密度分布。在图2B中，示出在堆叠的回路的不同数量的情况下，用感应元件20d产生的等离子体中的功率密度分布。使用相同的六个段感应装置不会改变整体分布，但是，当从两个增加至四个回路时，最大功率密度从2.5Wcm-2增加到8.5Wcm-2。与现有的四匝低轮廓线圈相比，示出利用感应装置20，等离子体中的功率密度分布具有比现有技术的低轮廓线圈的情况更大的有效半径。
图3A-3C的感应装置20e-20g与图4A的装置20a类似，但是具有不同的切口图案.对于图3A-3C的感应装置20e-20g，加进等离子体中的功率的密度分布的进一步示例图示在图4A-4C中.这些图示具体示出如何通过图案几何形状的这些差别来影响对分布的有效半径的控制.图4E中示出还与现有技术的低轮廓线圈相比，用于各个单独情况下的径向功率密度分布的方位扫描.具有更复杂的双半径图案的感应装置20h示出在图3D中，其等离子体分布示出在图4D中，其径向分布的方位扫描也与图4E中所示的类似.
用于感应装置20e的参数和条件包括四个段、两个回路、13.56MHz的10安培电流以及内部半径图案。用于感应装置20f的参数和条件包括六个段、两个回路、13.56MHz的10安培电流以及中间半径图案。用于感应装置20g的参数和条件包括八个段、两个回路、13.56MHz的10安培电流以及外部半径图案。并且，用于感应装置20h的参数和条件包括六个段、两个回路、13.56MHz的10安培电流以及双半径图案。
可以通过感应装置20b的形式，针对具有图1B所示圆柱形电介质壁16b的圆柱形几何形状，提供类似的实现方式，其中感应装置20b具有圆柱表面的形状并产生很强的RF磁场41b。类似的方法可以用于任意其它的几何形状，如在图1C的圆锥或球形形状的情况下。导体20c围绕电介质壁16c一致地缠绕，并在真空室12内部产生强的RF磁场41c。
在堆叠的构造中，不同回路的各个图案30的形状可以被调整成从离电介质壁16具有相同距离、但离感应元件20的中心轴具有不同的径向距离的不同回路产生低宽高比的导体。图5-5A中所示的感应装置20i具有靠着窗口16d放置的三个回路44a-c。在六段感应装置20i的情况下，回路44b相对于回路44a旋转60度，产生定位在相同的半径处但属于不同回路的内部窄部分45a和46a。类似地，感应装置20i的定位在相同但是更大半径处的外部窄部分45b和46b属于不同的回路。第三回路44c在导体20i的高宽高比部分的内边缘和外边缘处具有切口图案30d，并且由此在中间半径处产生狭窄部分47。回路44a-c通过连接48串连连接。装置20i根据本领域技术人员公知的原理由RF发生器18通过匹配网络17供电。
对于感应装置20i的最终RF功率密度分布具有位于三个不同的半径处并绕竖轴以60度旋转的多个峰，如图5B和5C所示。分布由宽的环状轮廓表示，在宽度上峰值具有大致相等的幅值。具有300毫米直径的这样的感应装置20i的估计的感应系数是大约0.81微亨。低宽高比导体线45a、45b、46a、46b和47的宽度可以沿径向确定以控制或调整室中所需的等离子体密度分布。利用本发明的原理，在几何形状设计上存在很宽的灵活性以影响加进等离子体的增加的功率的幅度和位置。前后两个回路之间的间隙在从几毫米到大约20mm的范围内。为了提供使输送到等离子体中的功率最大的条件，窄部分应当靠近电介质窗口，由此堆叠构造中更远的回路应当形成有朝向窗口的台阶50。与径向变化类似，不同回路的各个图案的形状可以被调整为离中心具有大致相同或不同的径向距离，但是在不同的回路内具有不同的方位位置。
图6示出图1C的半球形室壁16c的另一个示例，所使用的感应元件20j可以具有以上述实施例的各种形式构造的两个或更多个层。元件20j被图示为具有两个层，包括靠近壁16c的第一回路结构51和第二回路结构52，第二回路结构52相对于第一结构51旋转，按方位角产生与电介质壁16c一致的多个导体。使用非圆形的切口部分30j。天线导体中的RF电流由箭头55图示。在10安培的电流和13.56MHz的频率下，针对导体20j的功率密度分布图示在图6A中。
本发明的实施例提供的优点包括(a)进入等离子中的空间分布的RF功率，(b)径向和/或方位等离子体均匀性的提高，(c)从单个RF供应的功率，(d)大面积等离子体源的应用，(e)低感应系数，和(f)调整功率分布的任意宽度范围的设计灵活性。
已经就示例性实施例描述了本发明。本领域技术人员应当理解，可以对这里所描述的特征进行增加、删除和修改，而不会不脱离本发明原理。

Claims (20)

1.一种用于ICP源的感应元件，包括：
由导电金属片形成的导体，其形成为至少一个回路，具有界定多个段的一定形状的边缘，所述多个段包括由多个不同几何形状中各几何形状形成的段。
2.如权利要求1所述的感应元件，其中：
所述导体的一定形状的边缘被构造成几何形状围绕所述元件的轴线交替变化的多个段以及在围绕所述轴线交替变化的半径处的电流路径。
3.如权利要求1所述的感应元件，其中：
所述段每个具有限定宽度比厚度的宽高比的厚度与宽度；
一个几何形状的段具有相对于另一个几何形状的段相对高的宽高比。
4.如权利要求1所述的感应元件，其中：
所述导体由高导电性材料片形成；
各所述段具有大致相同的厚度并具有限定宽度比厚度的不同宽高比的至少两个不同的宽度；
一个几何形状的段具有相对于另一个几何形状的段相对高的宽高比。
5.如权利要求1所述的感应元件，其中：
所述导体中具有多个切口，其限定形成电流输送路径的一系列段。
6.如权利要求5所述的感应元件，其中：
所述导体中具有多个间隙，每个所述间隙中断围绕所述切口中的一个切口的电流路径中较短的一个。
7.如权利要求5所述的感应元件，其中：
所述导体是环形片，沿其半径在其圆周上的一点处切开，提供了用于连接RF功率源的导体端。
8.如权利要求7所述的感应元件，其中：
所述导体具有从大致平面形、大致圆柱形、大致球形和大致圆锥形组成的组中选择的形状。
9.如权利要求1所述的感应元件，其中：
所述导体由高导电性材料片形成；
各所述段具有限定宽度比厚度的宽高比的厚度和宽度；
一个几何形状的段具有相对于另一个几何形状的段相对高的宽高比；
所述导体中具有多个切口，其限定形成电流输送路径的一系列不同宽高比的段。
10.如权利要求9所述的感应元件，其中：
所述切口布置在一个或多个圆中。
11.如权利要求9所述的感应元件，其中：
所述切口以大致相等的沿圆周的间隔距离围绕一个或多个圆间隔开。
12.一种ICP源，包括如权利要求1所述的感应元件，并且还包括：
所述感应元件位于室外并与电介质壁大致一致，并具有与所述电介质壁大致平行的宽度和纵向延伸，并具有与所述电介质壁大致垂直的厚度。
13.一种ICP源，包括如权利要求1所述的感应元件，并且还包括：
具有电介质壁的真空加工室；并且
所述感应元件位于室外并与电介质壁大致一致，并具有与所述电介质壁大致平行的宽度和纵向延伸，并具有与所述电介质壁大致垂直的厚度。
14.一种ICP源，包括：
具有电介质壁的真空加工室；
如权利要求1所述的感应元件，其位于所述室外并与电介质壁大致一致，具有与所述电介质壁大致平行的宽度和纵向延伸，并具有与所述电介质壁大致垂直的厚度；
所述感应元件由导电材料片形成，具有不同宽高比的一系列段；
RF发生器；以及
连接在所述感应元件和所述RF发生器之间的匹配网络。
15.一种将能量感应耦合到加工设备的等离子体中的方法，所述方法包括：
将如权利要求1所述的感应元件设置位于室的外部并使其与所述室的电介质壁大致一致；
用匹配到所述元件的RF发生器供应能量至所述感应元件；并且
用所述元件的具有由所述导体的一定形状边缘限定的不同几何形状的交替段围绕所述室的轴空间分布所述等离子体。
16.如权利要求15所述的方法，其中：
空间分布所述等离子体包括将来自所述元件的下部剖面段的能量感应耦合到围绕所述室的轴分布的分段的等离子体密度浓度环中。
17.如权利要求15所述的方法，其中：
空间分布所述等离子体包括将来自所述元件的低剖面段的能量感应耦合到离所述室的轴具有不同半径的多个环中。
18.如权利要求15所述的方法，其中：
所述元件具有与所述电介质壁大致平行的宽度和纵向延伸，并具有与所述电介质壁大致垂直的厚度；并且
所述感应元件由导电材料片形成，并具有不同宽高比的一系列段。
19.如权利要求15所述的方法，其中：
空间分布所述等离子体包括通过在限定所述元件的高、低剖面段的材料中的切口阵列以及所述段离所述室的轴的半径来影响由材料片形成的感应元件中的电流路径。
20.如权利要求15所述的方法，还包括：
使所述感应元件的边缘成为一定形状，以在所述元件中围绕所述室的轴形成具有多个振荡的电流路径。
CN2005800016117A 2004-01-28 2005-01-18 用于大规模电感耦合等离子体源的紧凑、分布式感应元件 Expired - Fee Related CN1906729B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/766,505 US7464662B2 (en) 2004-01-28 2004-01-28 Compact, distributed inductive element for large scale inductively-coupled plasma sources
US10/766,505 2004-01-28
PCT/US2005/001325 WO2005074000A2 (en) 2004-01-28 2005-01-18 Compact, distributed inductive element for large scale inductively-coupled plasma sources

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1906729A CN1906729A (zh) 2007-01-31
CN1906729B true CN1906729B (zh) 2010-05-12

Family

ID=34795683

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2005800016117A Expired - Fee Related CN1906729B (zh) 2004-01-28 2005-01-18 用于大规模电感耦合等离子体源的紧凑、分布式感应元件

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7464662B2 (zh)
JP (1) JP5031377B2 (zh)
KR (1) KR101091356B1 (zh)
CN (1) CN1906729B (zh)
WO (1) WO2005074000A2 (zh)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2374009A1 (en) * 1999-07-09 2001-01-18 Novozymes A/S Glucoamylase variant
US8103492B2 (en) * 2008-09-05 2012-01-24 Tokyo Electron Limited Plasma fluid modeling with transient to stochastic transformation
US9111729B2 (en) 2009-12-03 2015-08-18 Lam Research Corporation Small plasma chamber systems and methods
US9190289B2 (en) 2010-02-26 2015-11-17 Lam Research Corporation System, method and apparatus for plasma etch having independent control of ion generation and dissociation of process gas
US9967965B2 (en) 2010-08-06 2018-05-08 Lam Research Corporation Distributed, concentric multi-zone plasma source systems, methods and apparatus
US9155181B2 (en) * 2010-08-06 2015-10-06 Lam Research Corporation Distributed multi-zone plasma source systems, methods and apparatus
US9449793B2 (en) 2010-08-06 2016-09-20 Lam Research Corporation Systems, methods and apparatus for choked flow element extraction
US8999104B2 (en) 2010-08-06 2015-04-07 Lam Research Corporation Systems, methods and apparatus for separate plasma source control
US9177762B2 (en) 2011-11-16 2015-11-03 Lam Research Corporation System, method and apparatus of a wedge-shaped parallel plate plasma reactor for substrate processing
US10283325B2 (en) 2012-10-10 2019-05-07 Lam Research Corporation Distributed multi-zone plasma source systems, methods and apparatus
US9083182B2 (en) 2011-11-21 2015-07-14 Lam Research Corporation Bypass capacitors for high voltage bias power in the mid frequency RF range
US8872525B2 (en) 2011-11-21 2014-10-28 Lam Research Corporation System, method and apparatus for detecting DC bias in a plasma processing chamber
US9263240B2 (en) 2011-11-22 2016-02-16 Lam Research Corporation Dual zone temperature control of upper electrodes
US8898889B2 (en) 2011-11-22 2014-12-02 Lam Research Corporation Chuck assembly for plasma processing
US10586686B2 (en) 2011-11-22 2020-03-10 Law Research Corporation Peripheral RF feed and symmetric RF return for symmetric RF delivery
US9396908B2 (en) 2011-11-22 2016-07-19 Lam Research Corporation Systems and methods for controlling a plasma edge region
CN104024477B (zh) * 2011-11-23 2016-05-18 朗姆研究公司 多区域气体注入上电极系统
CN104011838B (zh) 2011-11-24 2016-10-05 朗姆研究公司 具有柔性对称的rf返回带的等离子体处理室
US9210790B2 (en) * 2012-08-28 2015-12-08 Advanced Energy Industries, Inc. Systems and methods for calibrating a switched mode ion energy distribution system
PL3711081T3 (pl) 2017-11-17 2024-08-19 Aes Global Holdings, Pte. Ltd. Przestrzenne i czasowe sterowanie napięciem polaryzacji jonów do przetwarzania plazmowego
KR102636879B1 (ko) * 2018-09-07 2024-02-15 삼성전자주식회사 플라즈마 센싱 장치, 이를 포함하는 플라즈마 모니토링 시스템 및 플라즈마 공정 제어 방법
KR102359161B1 (ko) * 2021-08-30 2022-02-08 주식회사 구비테크 플라즈마 에칭장비의 진공챔버 하우징
US12046448B2 (en) 2022-01-26 2024-07-23 Advanced Energy Industries, Inc. Active switch on time control for bias supply
US11942309B2 (en) 2022-01-26 2024-03-26 Advanced Energy Industries, Inc. Bias supply with resonant switching
US11670487B1 (en) 2022-01-26 2023-06-06 Advanced Energy Industries, Inc. Bias supply control and data processing
US11978613B2 (en) 2022-09-01 2024-05-07 Advanced Energy Industries, Inc. Transition control in a bias supply

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5650032A (en) * 1995-06-06 1997-07-22 International Business Machines Corporation Apparatus for producing an inductive plasma for plasma processes
US6459066B1 (en) * 2000-08-25 2002-10-01 Board Of Regents, The University Of Texas System Transmission line based inductively coupled plasma source with stable impedance

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4178837A (en) * 1977-12-27 1979-12-18 Robertshaw Controls Company Pneumatically operated actuator and method of making the same
US4512720A (en) * 1983-04-12 1985-04-23 Barry Wright Corporation Pump impellers and manufacture thereof by co-injection molding
US4592733A (en) * 1983-12-12 1986-06-03 Outboard Marine Corporation Water pump for marine propulsion devices
EP0379828B1 (en) * 1989-01-25 1995-09-27 International Business Machines Corporation Radio frequency induction/multipole plasma processing tool
US5304279A (en) * 1990-08-10 1994-04-19 International Business Machines Corporation Radio frequency induction/multipole plasma processing tool
US5435881A (en) * 1994-03-17 1995-07-25 Ogle; John S. Apparatus for producing planar plasma using varying magnetic poles
US5653811A (en) * 1995-07-19 1997-08-05 Chan; Chung System for the plasma treatment of large area substrates
US6089182A (en) * 1995-08-17 2000-07-18 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus
JP3646793B2 (ja) * 1996-04-23 2005-05-11 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP3430801B2 (ja) * 1996-05-24 2003-07-28 ソニー株式会社 プラズマ発生装置およびこれを用いたドライエッチング方法
CA2207154A1 (en) * 1996-06-10 1997-12-10 Lam Research Corporation Inductively coupled source for deriving substantially uniform plasma flux
US6268700B1 (en) * 1996-06-10 2001-07-31 Lam Research Corporation Vacuum plasma processor having coil with intermediate portion coupling lower magnetic flux density to plasma than center and peripheral portions of the coil
US6158384A (en) * 1997-06-05 2000-12-12 Applied Materials, Inc. Plasma reactor with multiple small internal inductive antennas
JP3726477B2 (ja) * 1998-03-16 2005-12-14 株式会社日立製作所 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
US5998933A (en) * 1998-04-06 1999-12-07 Shun'ko; Evgeny V. RF plasma inductor with closed ferrite core
US6080287A (en) * 1998-05-06 2000-06-27 Tokyo Electron Limited Method and apparatus for ionized physical vapor deposition
US6474258B2 (en) * 1999-03-26 2002-11-05 Tokyo Electron Limited Apparatus and method for improving plasma distribution and performance in an inductively coupled plasma
US6237526B1 (en) * 1999-03-26 2001-05-29 Tokyo Electron Limited Process apparatus and method for improving plasma distribution and performance in an inductively coupled plasma
JP2000299306A (ja) * 1999-04-13 2000-10-24 Nec Corp 誘導結合型プラズマエッチング装置
US6262538B1 (en) * 1999-08-26 2001-07-17 International Business Machines Corporation High density plasma tool with adjustable uniformity and stochastic electron heating for reduced gas cracking
JP2001267305A (ja) * 2000-03-17 2001-09-28 Hitachi Ltd プラズマ処理装置
US6451161B1 (en) * 2000-04-10 2002-09-17 Nano-Architect Research Corporation Method and apparatus for generating high-density uniform plasma
US20020170677A1 (en) 2001-04-07 2002-11-21 Tucker Steven D. RF power process apparatus and methods
US20030117321A1 (en) * 2001-07-07 2003-06-26 Furse Cynthia M. Embedded antennas for measuring the electrical properties of materials
US6474256B1 (en) * 2001-07-20 2002-11-05 Shore-Mate Industries, Inc. Dinghy lift
US20030015965A1 (en) 2002-08-15 2003-01-23 Valery Godyak Inductively coupled plasma reactor
JP2005072102A (ja) * 2003-08-20 2005-03-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Ｃｖｄ装置、プラズマ生成方法、及び、太陽電池

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5650032A (en) * 1995-06-06 1997-07-22 International Business Machines Corporation Apparatus for producing an inductive plasma for plasma processes
US6459066B1 (en) * 2000-08-25 2002-10-01 Board Of Regents, The University Of Texas System Transmission line based inductively coupled plasma source with stable impedance

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
全文.

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007520047A (ja) 2007-07-19
WO2005074000A3 (en) 2005-12-15
CN1906729A (zh) 2007-01-31
WO2005074000A2 (en) 2005-08-11
US7464662B2 (en) 2008-12-16
KR20060132854A (ko) 2006-12-22
JP5031377B2 (ja) 2012-09-19
KR101091356B1 (ko) 2011-12-07
US20050160985A1 (en) 2005-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1906729B (zh) 用于大规模电感耦合等离子体源的紧凑、分布式感应元件
KR100551138B1 (ko) 균일한 플라즈마 발생을 위한 적응형 플라즈마 소스
US6685798B1 (en) Plasma reactor having a symmetrical parallel conductor coil antenna
US6414648B1 (en) Plasma reactor having a symmetric parallel conductor coil antenna
US6694915B1 (en) Plasma reactor having a symmetrical parallel conductor coil antenna
JP5881954B2 (ja) プラズマ発生装置
KR100416631B1 (ko) 환형안테나
US6842147B2 (en) Method and apparatus for producing uniform processing rates
US6409933B1 (en) Plasma reactor having a symmetric parallel conductor coil antenna
US20230052071A1 (en) To an inductively coupled plasma source
KR19990022702A (ko) 콘트라와운드 안테나
US20080223521A1 (en) Plasma Source Coil and Plasma Chamber Using the Same
WO2002015328A1 (en) Electromagnetic antenna
EP1301938A2 (en) A plasma reactor having a symmetric parallel conductor coil antenna
CN111192752B (zh) 一种功率分配电感耦合线圈及具有其的等离子体处理装置
US20080178806A1 (en) Plasma Source For Uniform Plasma Distribution in Plasma Chamber
CN111512404A (zh) 高功率射频螺旋线圈滤波器
KR20230002643A (ko) 효과적인 자기 전력 전달 (magnetic power transfer) 을 위한 RF 차폐 구조체를 갖는 변압기 절연기 (isolation transformer)
KR100464808B1 (ko) 다중 유도 결합 플라즈마 인덕터
US20230197409A1 (en) Antenna assembly and plasma processing equipment including same
US20230124184A1 (en) Antenna member and apparatus for treating substrate
CN113921360A (zh) 等离子体处理装置中的加热装置及抗射频干扰方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20100512

Termination date: 20160118

EXPY Termination of patent right or utility model