TW201501775A - 環形電漿減量裝置及方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種用於氣體減量之裝置。該裝置包含一環形電漿腔室，其具有複數個入口及一出口，及至少一腔室壁。相對於該環形電漿腔室安置一或多個磁芯。該電漿腔室約束一環形電漿。一第二氣體入口經定位在該環形電漿腔室上介於一第一氣體入口與該氣體出口之間距離該氣體出口一距離d處，使得介於該第一氣體入口與該第二氣體入口之間之一環形電漿通道容積實質上係由惰性氣體填充，距離d係基於待減量之該氣體之一期望滯留時間。

Description

環形電漿減量裝置及方法 [相關申請案之交叉參考]
本申請案主張2013年3月14日申請之美國臨時專利申請案第61/783,360號之權利及優先權，本申請案之受讓人擁有該案之所有內容且將其全部內容併入本文中。
本發明大體係關於處理氣體減量之領域。更特定言之，本發明係關於使用一環形電漿減量處理氣體之裝置及方法。
在諸如蝕刻及化學氣相沈積之半導體處理中，在處理期間可使用化學反應氣體，或其可為處理產生之結果。可在此等有毒或有害處理氣體釋放至大氣前對其進行處理或減量。傳統上已使用諸多技術以減量該等氣體。例如，一般藉由將含鹵氣體與含氫燃料一起燃燒，以使氟(F)或氯(Cl)轉換為氟化氫(HF)或氯化氫(HCl)來實施熱減量處理。在此等例示性處理中，可隨後在一濕滌氣器中去除產生之HF或HCl。
目前減量處理之另一實例為催化熱減量。通常藉由將含鹵氣體在高溫下暴露至金屬氧化物，以將鹵素轉換為鹽來執行催化熱減量。另一實例為電漿減量，其可在低於大氣壓下執行，或使用微波電漿在大氣壓下執行。
在目前之熱減量處理中，能源使用可為無效率。眾多含鹵化合 物可為化學穩定，需要溫度(例如1,000K至2,000K)來實現熱減量。例如，此在減量高度穩定之四氟化碳(CF4)時可發生困難。
在大氣壓下進行之目前之熱減量處理可需要在電漿器件之真空泵中加入大量沖洗氣體以保護泵。因此，僅加熱該沖洗氣體即可浪費一高位準之能源。
催化熱減量處理可實現更高減量效率，但仍可受高維護成本及高耗材成本之影響。在半導體處理期間含鹵氣體之流動通常不連續，在各晶圓循環中切換開或關。因為一燃燒器達到運作溫度之熱時間常數可比一晶圓循環長的多，所以通常保持一熱減量單元持續打開，此顯著降低能源效率。
在電漿減量中，現存技術已證實具有高減量效率(例如大於95%)。可以多種方式產生電漿，包含DC放電、射頻(RF)放電及微波放電。藉由在一氣體中之兩個電極之間施加一電位而實現DC放電。藉由將來自一電源供應之能量靜電地或感應地耦合至一電漿中而實現RF放電。通常使用平行板將能量靜電耦合至一電漿中。通常使用感應線圈將電流感應至一電漿中。藉由使微波能量通行一微波通過窗口直接耦合至含一氣體之一放電腔室中而實現微波放電。
現存技術(例如感應耦合電漿或微波電漿)可具有一有限運作範圍。為實現高減量效率，待減量之氣體通常在電漿中被激發且反應。理想地電漿應盡可能地覆蓋氣流路徑，使得氣體分子不能不與電漿互動而繞過電漿區域。
在減量期間，(例如)歸因於氣流路徑之限制可產生一壓力增加。因為一減量器件通常定位在一處理腔室(其中使用及/或產生待減量之氣體)下游，所以在減量器件中之一壓力上升可直接影響處理腔室中之處理。因此，理想地在減量期間應限制壓力上升。
現存電漿減量器件可受氣流率及運作壓力之限制範圍影響。歸 因於(例如)產生在電漿源中之反應電漿化學物質及高能離子，它們(電漿減量裝置)可受表面侵蝕之影響。
本發明的一個優點為：歸因於(例如)電漿通道之形狀及組態，其提供用於處理氣體減量之電漿源之一高流導(例如大於500L/s)。另一優點為可調節及最優化待減量處理氣體之滯留時間。電漿中之氣體滯留時間對減量效率可係關鍵的。例如，一滯留時間太短可導致不充足之氣體-電漿互動且降低減量率，而一滯留時間太長可導致氣體過熱且降低能源效率。本發明之另一優點為其拓撲允許結構可擴展性，使得電漿通道尺寸可定大小以適應大範圍之處理要求及/或有利於有效率的減量效能。氣體入口及出口擬合可為可調整，(例如)以匹配使用者泵設備，允許更簡單地整合入現存半導體製造系統中。歸因於在一環形電漿源中之低電場，本發明之一進一步優點為電漿腔室表面之低侵蝕。
本發明之另一優點為在高度穩定CF4之減量中，以運作中之一高能源效率(例如用於100sccm至200sccm CF4之3kW至6kW)實現大於95%之一高減量效率。本發明之另一優點為一寬闊的運作壓力範圍，從0.1Torr至數十Torr，且在某些情況中高至大氣壓。本發明之另一優點為小於或等於0.1Torr之一低壓力下降。在一減量系統中諸如高能源效率及低壓力下降之參數可改善產品壽命，快速回應於變化之氣體流動率，且降低減量裝置之資本及運作成本。
在一項態樣中，本發明包含一種用於氣體減量之裝置。該裝置包含一電漿腔室，其具有：接收在一電漿中點燃之一惰性氣體之一第一氣體入口；接收待減量之一氣體之一第二氣體入口；一氣體出口；及含有該氣體之至少一個腔室壁。相對於環形電漿腔室安置一或多個磁芯，使得環形電漿腔室穿過一或多個磁芯之各者。一主繞組被耦合 至該一或多個磁芯。電漿腔室約束一環形電漿。環形電漿沿延伸通過電漿腔室之一平面延伸。第二氣體入口定位在環形電漿腔室上介於第一氣體入口與氣體出口之間距離該氣體出口沿平面之一距離d處，使得介於第一氣體入口與第二氣體入口之間之一環形電漿通道容積實質上由惰性氣體填充。距離d基於待減量氣體之一期望滯留時間。
在一些實施例中，沿平面之距離d大約為2英吋至5英吋。在一些實施例中，第二氣體入口為沿環形電漿腔室定位之一系列可選擇之氣體入口埠。在諸多實施例中，待減量之氣體在進入電漿腔室之前與一或多種反應氣體混合。在一些實施例中，與待減量之氣體混合之一或多種反應氣體為水蒸氣。
在諸多實施例中，該裝置包含相對於氣體出口定位之一感測器，其經組態以監測來自電漿腔室之一排放。在諸多實施例中，感測器包含一光學及/或一紅外感測器。
在一些實施例中，待減量之氣體在進入電漿腔室之前與一或多種反應氣體混合。在一些實施例中，與待減量之氣體混合之一或多種反應氣體為水蒸氣。在諸多實施例中，由第二氣體入口接收之待減量氣體為氯化合物。在一些實施例中，由第二氣體入口接收之待減量氣體為全氟碳化合物。在諸多實施例中，由第二氣體入口接收之全氟碳化合物包含四氟化碳。
在另一態樣中，本發明包含一種用於在一電漿腔室內減量處理氣體之方法。該方法涉及將用於在一電漿中點燃之一第一氣體經由一第一氣體入口流動進入一環形電漿腔室，該環形電漿腔室具有耦合至該電漿腔室之一主繞組及經定向之複數個磁芯，使得該電漿腔室穿過複數個磁芯之各者。該方法亦涉及在電漿腔室中沿延伸通過電漿腔室之一平面產生一環形電漿。該方法亦涉及介於第一氣體入口與一氣體出口之間沿電漿腔室在距離氣體出口沿平面之一距離d處定位一第二 氣體入口，距離d基於一待減量氣體之一預期滯留時間。該方法進一步涉及將待減量氣體經由第二氣體入口流入電漿腔室，使得待減量氣體與環形電漿反應。
在一些實施例中，該方法進一步涉及調節第二氣體入口之位置以控制待減量氣體之預期滯留時間。在諸多實施例中，該方法進一步涉及調節流入電漿腔室之第一氣體之一流率，使得在環形電漿通道中介於第一氣體入口與第二氣體入口之間之一環形電漿通道容積實質上由第一氣體填充。在一些實施例中，該方法進一步涉及提供一反應氣體，以在經由第二氣體入口流入電漿腔室之前與待減量氣體混合。進一步，在諸多實施例中，該方法涉及經由一光學及/或一紅外感測器監測來自電漿腔室之一排放且回應於來自電漿腔室之排放調節反應氣體之一流率，使得反應氣體之濃度在與待減量氣體反應之一所需位準。在一些實施例中，該方法涉及將氣體出口耦合至一後續處理器件。
在另一態樣中，本發明包含一種用於氣體減量之裝置。該裝置包含一電漿源，其具有：沿一氣流路徑引導待減量之一氣體之一氣體入口；一氣體出口；及含有該氣體之至少一個腔室壁。該裝置亦包含沿延伸通過電漿源之一平面定向之一環形電漿通道，環形電漿通道具有一環形電漿通道入口部分，一主環形電漿通道部分及一環形電漿通道出口部分，環形電漿通道入口部分與環形電漿通道出口部分各具有小於主環形電漿通道部分之一寬度W的一寬度。相對於環形電漿源安置一或多個磁芯，使得環形電漿通道穿過該一或多個磁芯之各者。一主繞組被耦合至該一或多個磁芯。電漿源產生沿延伸通過電漿源之平面且被約束在環形電漿通道中之一環形電漿。
在一些實施例中，氣體入口經定向，使得氣流路徑實質上垂直於延伸通過電漿源之平面。在一些實施例中，主環形電漿通道部分之 寬度W大約等於環形電漿之一橫截面直徑。
在一些實施例中，氣體入口包括一彎曲部分，其降低流入環形電漿通道之待減量氣體之摩擦及阻力。進一步，在諸多實施例中，氣體入口之彎曲部分為球狀鈍錐體。
在一些實施例中，環形電漿通道之一主直徑大於或等於氣體入口之直徑。在諸多實施例中，氣體入口之直徑介於大約1英吋與10英吋之間。
在一些實施例中，待減量氣體在進入環形電漿通道之前與一或多種反應氣體混合。在諸多實施例中，環形電漿通道包括至少一金屬層，以屏蔽環形電漿免受靜電耦合干擾。在一些實施例中，沿環形電漿通道定位有一或多個介電間隙，以防止感應電流流動進入環形電漿通道。
在另一態樣中，本發明包含一種用於減量一電漿源內之處理氣體之方法。該方法涉及經由一氣體入口沿一氣流路徑引導一待減量氣體進入一電漿源，該電漿源具有耦合至該電漿源之一主繞組，及經定位之複數個磁芯，使得沿延伸通過電漿源之一平面定向之一環形電漿穿過複數個磁芯之各者。該方法亦涉及產生沿延伸通過電漿源之平面且被約束在環形電漿通道中之一環形電漿。該方法亦涉及定位氣體入口，使得氣流路徑實質上垂直於延伸通過電漿源之平面。進一步，該方法亦涉及將待減量氣體流入環形電漿通道，使得待減量氣體與具有一高電子密度之環形電漿之一主體互動。
在諸多實施例中，該方法亦涉及提供一或多種反應氣體以在該等氣體進入環形電漿通道之前與待減量氣體混合。在一些實施例中，該方法涉及沿環形電漿通道定位一或多個介電間隙，以防止一感應之電流流入環形電漿通道。
10‧‧‧源/電漿源/環形低場電漿源
12‧‧‧電源轉換器
14‧‧‧電漿
16‧‧‧高滲透性磁芯
18‧‧‧主線圈/主繞組
20‧‧‧電漿腔室
22‧‧‧處理腔室
23‧‧‧樣本固持器
24‧‧‧電壓供應
26‧‧‧開關電路
28‧‧‧輸出
30‧‧‧電極
34‧‧‧紫外(UV)光源
36‧‧‧量測電路
38‧‧‧電流探針
40‧‧‧光學偵測器
42‧‧‧功率控制電路
44‧‧‧反饋迴路
100‧‧‧電漿源
101‧‧‧電漿腔室
102a‧‧‧磁芯
102b‧‧‧磁芯
104‧‧‧腔室壁
106‧‧‧第一氣體入口
108‧‧‧氣體出口
110‧‧‧第二氣體入口
112‧‧‧第三氣體入口
120‧‧‧環形電漿
122‧‧‧第一氣流路徑
124‧‧‧氣體出口流動路徑
126‧‧‧第二氣流路徑
128‧‧‧第三氣流路徑
130‧‧‧電漿電流
132‧‧‧第一容積
134‧‧‧第二容積
150‧‧‧平面
300‧‧‧電漿減量器件
302‧‧‧電漿源
304‧‧‧RF電源供應
306‧‧‧控制模組
308‧‧‧處理監測感測器
310‧‧‧反應氣體輸送系統
400‧‧‧方法
410‧‧‧步驟
420‧‧‧步驟
430‧‧‧步驟
440‧‧‧步驟
501‧‧‧曲線圖
502‧‧‧曲線圖
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610‧‧‧資料點
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700‧‧‧高傳導性電漿源/電漿源
702‧‧‧氣體入口
704‧‧‧氣體出口
706‧‧‧氣流路徑/氣流
708‧‧‧腔室壁
710‧‧‧磁芯
710a‧‧‧磁芯
710b‧‧‧磁芯
712‧‧‧主繞組
716a‧‧‧介電間隙
716b‧‧‧介電間隙
720‧‧‧環形電漿通道/電漿通道
722‧‧‧環形電漿通道入口部分
723‧‧‧主環形電漿通道部分
724‧‧‧環形電漿通道出口部分
730‧‧‧環形電漿/低場電漿
750‧‧‧平面
760‧‧‧彎曲部分
800‧‧‧方法
810‧‧‧步驟
820‧‧‧步驟
830‧‧‧步驟
840‧‧‧步驟
910‧‧‧資料點
920‧‧‧資料點
930‧‧‧資料點
940‧‧‧資料點
藉由參考結合隨附圖示之下文描述可更佳地理解上文所描述之本發明的優點及進一步優點。圖示不必然按比例繪示，而是大體上強調繪示本發明之原理。
圖1係根據本發明之一繪示性實施例之用於產生活化氣體之一電漿源之一示意代表圖。
圖2係根據本發明之一繪示性實施例之一電漿腔室之一示意橫截面代表圖。
圖3係根據本發明之一繪示性實施例之一電漿減量器件之一示意代表圖。
圖4係根據本發明之一繪示性實施例展示用於減量一電漿腔室內之處理氣體之一方法之一流程圖。
圖5a係根據本發明之繪示性實施例展示在一電漿腔室之一氣體出口處CF4濃度隨時間之一曲線圖。
圖5b係根據本發明之繪示性實施例展示在一電漿腔室之一氣體出口處CF4濃度隨時間之一曲線圖。
圖5c係根據本發明之繪示性實施例展示在一電漿腔室之一氣體出口處CF4濃度隨時間之一曲線圖。
圖6係根據本發明之一繪示性實施例展示CF4破壞效率對電漿腔室壓力之一曲線圖。
圖7a係根據本發明之一繪示性實施例之一電漿源之示意橫截面代表圖。
圖7b係根據本發明之一繪示性實施例之一電漿源之示意橫截面代表圖。
圖8係根據本發明之一繪示性實施例展示用於減量一電漿源內之處理氣體之一方法之一流程圖。
圖9a係根據本發明之繪示性實施例展示減量率對壓力之一曲線 圖。
圖9b係根據本發明之繪示性實施例展示減量率對功率之一曲線圖。
圖9c係根據本發明之繪示性實施例展示減量效率對壓力之一曲線圖。
圖9d係根據本發明之繪示性實施例展示減量效率對功率之一曲線圖。
圖1係根據本發明之一繪示性實施例之用於產生活化氣體之一電漿源之一示意代表圖。該源10包含將電磁能耦合入一電漿14中之一電源轉換器12。電源轉換器12包含一高滲透性磁芯16，一主線圈18及含有電漿14之一電漿腔室20，其允許電漿14形成轉換器12之一副電路。電源轉換器12可包含形成額外副電路之額外磁芯及主線圈(未展示)。
電漿腔室20之一或多側被暴露至一處理腔室22，以允許由電漿14產生之充電粒子及活化氣體與待處理之一材料(未展示)直接接觸。一樣本固持器23可被定位在處理腔室22中以支撐待處理之材料。可相對於電漿之電位偏置待處理材料。
一電壓供應24(其可為一線路電壓供應或一匯流排電壓供應)可被直接耦合至含有一或多個開關半導體器件之一開關電路26。一或多個開關半導體器件可為開關電晶體。電路可為一固態開關電源供應。開關電路26之一輸出28可被直接耦合至轉換器12之主繞組18。
環形低場電漿源10可包含用於產生自由電荷之一裝置，自由電荷提供點燃如本文所描述之電漿腔室20中之一電漿之一初始電離事件。亦可將一惰性氣體(諸如氬)插入電漿腔室20，以降低點燃一電漿所需要之電壓。可以如本文所描述之諸多方式產生自由電荷。例如，可藉由將一短暫高壓脈衝施加至電漿腔室20內之一電極來產生自由電 荷。再者，可藉由將一短暫高壓脈衝直接施加至主線圈18來產生自由電荷。一高電壓信號可被施加至一電極(經定位在一介電電漿腔室20之外側，但電容耦合至電漿容積)，以產生自由電荷來幫助電漿腔室20中的點燃。
在另一實施例中，使用一紫外光源34來產生提供一初始電離事件(其點燃電漿腔室20中之一電漿)之自由電荷。紫外(UV)光源34光學地耦合至電漿腔室20。UV光源34可通過一光學透明窗口被光學地耦合至電漿通道。UV光源34取決於電漿源之工作循環可為一連續波(CW)光源或一脈衝光源。
環形低場電漿源10亦可包含用於量測主繞組18之電參數之一量測電路36。主繞組18之電參數包含驅動主繞組18之電流，跨主繞組18之電壓，由電壓供應24產生之匯流排或線路電壓，在主繞組18中之平均功率及在主繞組18中之波峰功率。可持續監測主繞組之電參數。
電漿源10亦可包含用於量測電漿14自身之電參數及光學參數之一裝置。例如，源10可包含圍繞電漿腔室20定位以量測在轉換器12之副電路中流動之電漿電流之一電流探針38。再者，(例如)可藉由將一副繞組定位在平行於電漿14之磁芯上來量測電漿副電路上之電壓。替代地，可從AC線路電壓及電流之量測且從電路中之已知損耗來判定施加至電漿之電功率。
電漿源10亦可包含用於量測來自電漿14之光學排放之一光學偵測器40。可持續監測電漿14之電參數及光學參數。另外，電漿源10可包含一功率控制電路42，其從電流探針38、功率偵測器40及開關電路26之至少一者接收資料，且接著藉由調節主繞組18中之電流來調節電漿中之功率。
在運作中，一氣體被洩放入電漿腔室20直至達到實質上介於1mTorr與100Torr之間之一壓力。在一些實施例中，一氣體被洩放入腔 室20直至達到介於大約0.1mTorr與大約1000Torr之間之一壓力。該氣體可包括一惰性氣體，一反應氣體或至少一種惰性氣體與至少一種反應氣體之一混合。開關電路26含有開關半導體器件，其將一電流供應至主繞組18，主繞組18感應電漿腔室20中之一電位。
感應電位之量值可取決於磁芯16產生之磁場及開關半導體器件根據法拉第感應定律運作之頻率。形成電漿之一電離事件可起始於腔室20中。電離事件可為將一電壓脈衝施加至主繞組或施加至定位在如本文所描述之腔室20中之電極30。替代地，電離事件可為將電漿腔室20之內側暴露至紫外輻射。
一旦氣體被電離，則一電漿形成在完成轉換器12之一副電路之電漿腔室20中。環形電漿腔室20之周長可為從10英吋至40英吋。電漿腔室20之橫截面區域之形狀可自圓形至非圓形(橢圓等等)變化。在一個實施例中，一圓形電漿腔室20之直徑取決於運作條件可自大約0.5英吋至2.0英吋變化。改變電漿腔室20之周邊或橫截面直徑可改變氣流動態及電漿阻抗，且允許針對不同運作範圍(即不同功率位準、壓力範圍、氣體及氣體流率)最優化電漿源。
電漿之電場實質上可介於大約1V/cm至100V/cm之間。只要惰性氣體存在於電漿腔室20中，在電漿14中之電場可低至1伏特/cm。然而，若電漿腔室20中存在有電負性氣體，則電漿14中之電場高得多。在一些實施例中，希望運作具有電漿14中之低電場之電漿源10，因為介於電漿14與腔室20之間之一低電位差將實質上減少由高能離子導致之腔室20之侵蝕。此將實質上減少對被處理材料造成之污染。在某些實施例中不要求減少腔室20之侵蝕。
可藉由一反饋迴路44控制輸送至電漿之功率，該反饋迴路44包括功率控制電路42、用於量測主繞組18之電參數之量測電路36及含有一或多個開關半導體器件之開關電路26。另外，反饋迴路44可包含電 流探針38及光學偵測器40。
在一個實施例中，功率控制電路42使用量測主繞組18之電參數之量測電路36量測電漿中之功率。功率控制電路42將量測結果與代表一期望運作條件之一預定義值相比較，且接著調節開關電路26之一或多個參數以控制輸送至電漿之功率。開關電路26之一或多個參數包含(例如)電壓及電流振幅、頻率、脈衝寬度及至一或多個開關半導體器件之驅動脈衝之相對相位。
在另一實施例中，功率控制電路42使用電流探針38或光學偵測器40量測電漿中之功率。功率控制電路42接著將量測與代表一期望運作條件之一預定義值相比較，且接著調節開關電路26之一或多個參數以控制輸送至電漿之功率。
在一個實施例中，電漿源10可包含保護電路，以確保電漿源10不通過非正常環境條件或通過非正常使用而受到損害。可在諸多位置監測電漿源10之溫度，以確保一適當量之冷卻流體正在流動且在源中之一非正常高量之功率不消散。例如，可監測開關器件之安裝區塊、電漿腔室20自身及磁芯之溫度。再者，可監測流動通過FET器件之電流。若電流超過預定義值則可關閉電漿源10，藉此保護開關器件不受可能損害。
圖2係根據本發明之一繪示性實施例之一電漿腔室之一示意橫截面代表圖。相對於一電漿腔室101安置磁芯102a及102b，使得電漿腔室101穿過磁芯102a及102b之各者。
電漿腔室101包含一腔室壁104、一第一氣體入口106、一第二氣體入口110、一第三氣體入口112及一氣體出口108。在一些實施例中，第三氣體入口112不包含在電漿源100中。在一些實施例中，可沿電漿腔室101定位多於三個氣體入口以將處理氣體(包含惰性氣體、反應氣體及/或待減量氣體)引入電漿腔室101。在多種實施例中，第二 氣體入口110可由沿環形電漿腔室定位之一系列可選擇氣體入口埠組成。
電漿腔室101包含自第一氣體入口106之一第一氣流路徑122、自第二氣體入口110之一第二氣流路徑126及自第三氣體入口112之一第三氣流路徑128。電漿腔室101包含自氣體出口108之一氣體出口流動路徑124。
在運作期間，形成在電漿腔室101內之一環形電漿120實質上在一平面150上之一迴路(例如圓形或橢圓)內流動。平面150沿如圖2中所展示之一x軸及一y軸延伸。熟悉技術者明白圖2中展示之平面150上之邊界僅為繪示目的且平面150可延伸超過此等邊界。
第一氣體入口106被定位在電漿腔室101上，使得第一氣流路徑122實質上平行於平面150定向。在一些實施例中，第一氣流路徑122實質上垂直於平面150定向。第一氣流路徑122亦可以相對於平面150之一銳角定向。第二氣體入口110定位在電漿腔室101上距離氣體出口108之一距離d處。在一些實施例中，第二氣流路徑126以相對於平面150之一銳角定向。在一些實施例中，第二氣流路徑126經定向以在電漿腔室101中形成一螺旋氣流，以增加待減量氣體與電漿120之互動。第三氣體入口被定位在電漿腔室101上距離氣體出口108之一距離d處。在一些實施例中，第三氣流路徑128實質上平行於平面150定向。在一些實施例中，第三氣流路徑128以相對於平面150之一銳角定向。在一些實施例中，第三氣流路徑128經定向以在電漿腔室101中形成一螺旋氣流，以增加待減量氣體與電漿120之互動。
氣體入口(諸如第二氣體入口110及第三氣體入口112)之位置可基於一所需反應電漿容積及/或待減量氣體之滯留時間。所需反應電漿容積及/或滯留時間可允許最優化氣體減量效率及/或能源效率。
在運作中，可從第一氣體入口106沿第一氣流路徑122將一惰性 氣體(諸如氬)插入電漿腔室101，以點燃及維持環形電漿。環形電漿及環形電漿電流130在圍繞電漿腔室101之一迴路中流動。從第二氣體入口110沿第二氣流路徑126將待減量之一處理氣體插入電漿腔室101中。氯化合物及全氟碳化合物(諸如四氟化碳)係可經由第二氣體入口110插入以減量之處理氣體之實例。可通過第二氣體入口126及第三氣體入口128將額外反應氣體(諸如氧氣、氫氣及水蒸氣)與待減量氣體一同饋入電漿腔室101。在一些實施例中，通過沿電漿腔室101定位之額外氣體入口將反應氣體饋入電漿腔室101。
在圖2中所展示之一環形電漿源中，電漿腔室101之周長或電漿120之長度可基於磁芯102之大小。磁芯之大小可取決於點燃及維持電漿所需之電壓與磁性材料之性質。對於減量應用，為與待減量氣體互動之電漿之所需容積可基於氣體激發率、在電漿中之化學反應及/或在電漿中之氣體滯留時間。一滯留時間太短可導致氣體-電漿互動不足及/或低減量率，而一滯留時間太長可導致氣體過熱及低能源效率。在一些實施例中，所需電漿容積小於環形電漿之總體容積。
在圖2中所展示之例示性實施例中，介於第一氣體入口106與第二氣體入口110之間之一第一容積132主要以惰性氣體填充。介於第二氣體入口110與第三氣體入口112之間之一第二容積134主要以待減量氣體填充。以惰性氣體填充第一容積132可減少第二容積134。惰性氣體可具有與待減量氣體之電漿阻抗相比更低之電漿阻抗。使用沿環形電漿120之一常數之電漿電流130，在第一容積132中更低之阻抗可允許耦合至環形電漿之功率被輸送至與待減量氣體互動之環形電漿部分。藉由將輸送至環形電漿之功率集中至第二容積134，氣體減量可更有效率。一或多種反應氣體可在經由第二氣體入口110進入電漿腔室101之前與待減量氣體混合。在一些實施例中，在靠近第二容積134定位之其他埠處輸送反應氣體。一或多種反應氣體可改善減量效率。 在一些實施例中，將水蒸氣與待減量氣體混合。
圖3係根據本發明之一繪示性實施例之一電漿減量器件300之一示意代表圖。電漿減量器件300包含一電漿源302、一RF電源供應304、一控制模組306、一處理監測感測器308及一反應氣體輸送系統310。
電漿源302可包含一電漿腔室(例如如上文圖2中所描述之電漿腔室101)。
RF電源供應304可為如熟悉技術者已知之能夠為電漿減量處理輸送足夠電源之任意RF電源供應(例如如上文圖1中所描述之電壓供應24)。
處理監測感測器308可經定位且經組態以監測從電漿源302之出口流出之氣體排放。在一些實施例中，處理監測感測器308為一光學感測器、一紅外感測器及/或熟悉技術者已知之監測從電漿源302流出之氣體排放之任意感測器。
控制模組306可被耦合至處理監測感測器308及RF電源供應304，且可為熟悉技術者已知之用於控制及/或監測一電源系統之任意微處理器或其他控制器。在一些實施例中，控制模組306亦被耦合至反應氣體輸送系統310。反應氣體輸送系統310可為熟悉技術者已知之輸送一化學物至一處理腔室之任意反應氣體輸送系統或器件。在多種實施例中，反應氣體輸送系統310將一水蒸氣提供至電漿源302。
在運作期間，通過量測減量器件300之輸入與輸出氣體參數，以及電漿源302及RF電源供應304之參數，可藉由處理監測感測器308監測且藉由控制模組306控制一減量處理。處理監測感測器308可感測及/或量測來自一環形電漿及來自環形電漿下游氣體之光學排放。可將經量測之發射光譜與一參考光譜比較。參考光譜可來自先前標準處理條件下量測且儲存在減量器件300中之一查找表及/或一光譜。例如， 查找表及/或量測光譜可被儲存在控制模組306中且被用於判定電漿源302之所需氣體及電漿條件(例如強度)。
可藉由控制模組306調節化學反應物流入及流出電漿源302。控制模組306可控制氣流，使得反應物之濃度在化學計量上實質上等於或大於希望與待減量處理氣體反應之濃度。RF電源供應304亦可經調節(例如藉由控制模組306)，使得離開電漿源302之未反應氣體之濃度可實質上低於一預定義位準。可維持功率以實現一所需減量位準，例如可實現導致最大能源效率(例如用於100sccm至200sccm CF4之3kW至6kW)之一減量位準。監測及控制化學反應物之流動及RF功率對具有間斷流動之待減量氣體之一減量系統可為特別重要。在半導體處理中，(例如)待減量氣體之流動可跟隨各晶圓循環，其可為數秒至數分鐘之範圍。當一循環期間之功率及/或反應氣流得到控制及/或調節時，減量系統之能源效率可得到改善。
由反應氣體輸送系統310輸送之化學反應物可為諸如氧之一氧化劑、諸如氫之一還原劑，或兩者之一組合。在一些實施例中，藉由反應氣體輸送系統輸送一水蒸氣且將其用於諸如CF4之氟碳化合物之減量。如下繪示該一反應，其中水蒸氣與CF4混合且反應由電漿催化：
化學反應物亦可包含一含鹵氣體。一處理氣體通常可包含用於化學氣相沈積中之前驅體，其可含有矽及碳之化合物，且在減量期間可被轉換為鹵素化合物。
圖4係根據本發明之一繪示性實施例展示用於減量一電漿腔室內之處理氣體之一方法400之一流程圖。該方法涉及經由一第一氣體入口(例如如上文圖2中所展示之第一氣體入口106)流入用於點燃在一電漿腔室(例如如上文圖2中所展示之電漿腔室101)中之一電漿之一第一 氣體(步驟410)。電漿腔室具有耦合至該電漿腔室之一主繞組及複數個磁芯，該等磁芯經定向使得電漿腔室穿過複數個磁芯之各者。在一些實施例中，該方法進一步涉及提供一反應氣體，以在經由第二氣體入口(例如如上文圖2中所展示之第二氣體入口110)流入電漿腔室之前與待減量氣體混合。
該方法亦涉及在電漿腔室中沿延伸通過該電漿腔室之一平面(例如如上文圖2中所展示之平面150)產生一環形電漿(步驟420)。在一些實施例中，該方法進一步涉及調節流入電漿腔室之第一氣體之一流率，以控制環形電漿中之功率分佈。
該方法亦涉及沿電漿腔室在沿平面距離一氣體出口(例如如上文圖2中所展示之氣體出口108)之一距離d處定位一第二氣體入口，距離d係基於待減量氣體之一所需滯留時間(步驟430)。在多種實施例中，該方法亦涉及調節第二氣體入口之位置，以控制待減量氣體之所需滯留時間。
該方法亦涉及經由第二氣體入口使待減量氣體流入電漿腔室，使得待減量氣體與環形電漿互動(步驟440)。在一些實施例中，該方法進一步涉及經由一光學及/或一紅外感測器監測來自電漿腔室之一排放，且回應於來自電漿腔室之排放而調節反應氣體之一流率，使得反應氣體之一濃度處在與待減量氣體反應之一所需位準，且調節RF功率使得能夠實現足夠減量效率。該方法亦可涉及將氣體出口耦合至一後續之處理器件。
圖5a、圖5b及圖5c分別為曲線圖501、502及503，其等根據本發明之繪示性實施例展示CF4在多種條件下於電漿腔室之氣體出口處隨時間之濃度。
如圖5a中所展示，針對1,000sccm之一CF4流率及2,500sccm之H2O流率，在25Torr，無電漿時CF4在電漿腔室之氣體出口處之濃度 為60,740ppm(例如資料點510)；開啟5.1kW之電漿時CF4在氣體出口之濃度為10,000ppm(例如資料點520)。
如圖5b中所展示，針對1,000sccm之一CF4流率及2,500sccm之H2O流率，在2Torr，開啟4.1kW之電漿時CF4在氣體出口之濃度為13,021ppm(例如資料點530)。針對1,000sccm之一CF4流率及2,500sccm之H2O流率，在25Torr，CF4在氣體出口之濃度為9,791ppm(例如資料點540)。
如圖5c中所展示，針對500sccm之一CF4流率及1,200sccm之H2O流率，在475Torr，開啟8.3kW之電漿時CF4在氣體出口之濃度為2ppm(例如資料點550)。針對500sccm之一CF4流率及1,200sccm之H2O流率，在475Torr，無電漿時CF4在氣體出口之濃度為26,927ppm(例如資料點560)。
圖6係根據本發明之一繪示性實施例展示CF4破壞效率對電漿腔室壓力之一曲線圖600。在500sccm之一CF4流率時，在25Torr之腔室壓力之CF4之破壞效率為大約73%(例如資料點610)。在85Torr之腔室壓力之CF4之破壞效率為大約99%(例如資料點620)。
圖7a及圖7b係根據本發明之一繪示性實施例之一高傳導性電漿源700之一橫截面圖。電漿源700包含一氣體入口702、一氣體出口704、一腔室壁708及一環形電漿通道720。環形電漿通道720包含一環形電漿通道入口部分722、一主環形電漿通道部分723及一環形電漿通道出口部分724。
在環形電漿通道720中，主環形電漿通道部分723凹陷入腔室壁708中，使得環形電漿通道入口部分722之一寬度W1小於主環形電漿通道部分723之寬度W。環形電漿通道出口部分724之一寬度W2小於主環形電漿通道部分723之寬度W。在一些實施例中，環形電漿通道入口部分722之寬度W1實質上等於環形電漿通道出口部分724之寬度 W2。
相對於環形電漿通道720安置磁芯710a及710b(一般為710)，使得環形電漿通道720穿過磁芯710之各者。一主繞組712被耦合至磁芯710之至少一者。
在運作期間，在電漿源700內流動之一環形電漿730實質上在一平面750上之一迴路(例如圓形或橢圓)內流動。平面750如圖7b中所展示沿一x軸及一z軸延伸，其中z軸從書頁向外突出。熟悉技術者明白圖7b中展示之平面750上之邊界僅為繪示目的且平面750可延伸超過此等邊界。
電漿源700包含自氣體入口702之一氣流路徑706。氣體入口702被定位在電漿源700上，使得氣流路徑706實質上垂直於通過電漿源700延伸之平面750定向。在一些實施例中，環形電漿通道720相對於氣流方向之橫截面面積大約為電漿通道720之周長與環形電漿通道之入口部分722之寬度W1之乘積。環形電漿通道之橫截面面積可基於針對減量處理之一所需氣流傳導性及/或一所需氣體-電漿互動時間。在一些實施例中，環形電漿通道720之直徑D大於或等於氣體入口702之直徑。在一些實施例中，環形電漿通道720相對於氣流方向之橫截面面積大於或等於氣體入口702之橫截面面積。在一些實施例中，氣體入口702之半徑介於大約1英吋與4英吋之間。
氣體入口702包含用於指引氣流706進入環形電漿通道720之一彎曲部分760。彎曲部分760可經塑形以最小化從氣體入口702沿氣流路徑706之表皮摩擦及壓力阻力。彎曲部分760可經塑形使得整個電漿源700內之壓力上升可最小化。
可將多種形狀用於彎曲部分760。例如，針對亞音速氣流，彎曲部分760可為一橢圓狀錐體、一正切卵形錐體及/或一球狀鈍錐體。在另一實例中，針對超音速氣流，可使用一馮．卡門卵形錐體及/或一拋 物線錐體。
在運作中，可從氣體入口702沿氣流路徑706將一惰性氣體(諸如氬)插入電漿源700，以點燃及維持在環形電漿通道720內之一迴路中流動之環形電漿730，其中大部分電漿在主電漿通道部分723中。從氣體入口702沿氣流路徑706將待減量之一氣體引導入電漿源700。待減量氣體沿彎曲部分760流動通過環形電漿通道入口部分722進入環形電漿通道720。如上文所描述，主環形電漿通道部分723被凹陷，使得待減量氣體被引導入而與具有一實質上波峰電子密度(例如1012cm-3之一電子密度)之環形電漿730之一區域互動。因為電漿之邊界保留在主環形電漿通道部分723之凹陷邊緣中，所以較少氣體流動至電漿邊緣或電漿壁邊界區域(其中電子密度歸因於損失至壁之電漿而降低)。氣體通過環形電漿通道出口部分724離開環形電漿通道部分723。氣體可通過氣體出口704離開電漿源700。
主環形電漿通道部分723之寬度W可基於環形電漿730在正常運作條件下之一擴散長度。主環形電漿通道部分之寬度W可基於所描述之運作期間以環形電漿730填充主環形電漿通道部分723所需之寬度。
主環形電漿通道部分723之寬度W亦可基於待減量氣體之類型、氣體之壓力及流率、及/或電子及/或離子在電漿通道中之擴散長度。
主環形電漿通道部分723之寬度W可大約等於環形電漿730之一自然寬度(例如無壁存在情況下電漿之寬度)。在電漿通道中電子及離子之擴散長度可隨壓力增加而減少，且在電負性氣體中亦可減少。當主環形電漿通道部分723之寬度W比環形電漿730之自然寬度更窄時，電漿源可歸因於靠近壁處之電漿之高損耗率而變得不足。當主環形電漿通道部分723之寬度W比環形電漿730之自然寬度更寬時，電漿可僅存在於主環形電漿通道部分723之一部分中，允許部分待減量氣體流動通過環形電漿通道720而不被活化及反應，因此降低減量效率。
在一些實施例中，凹陷之深度(例如環形電漿通道入口部分722之寬度W1與主環形電漿通道部分723之寬度W之間之差)大約等於環形電漿730之一邊界層之厚度。具有大約等於邊界層厚度之凹陷深度可允許大部分待減量氣體流動通過環形電漿730之電漿密度較高之一區域。例如，針對含有在0.1Torr至0.5Torr壓力之氟碳化合物及氧之一氣體，環形電漿通道720之一寬度W可為30mm，具有5mm之凹陷深度。針對其他應用，環形電漿通道720之最佳寬度W可為從10mm至50mm之範圍，具有從1mm至20mm之範圍之一最佳凹陷深度。
在一些實施例中，環形電漿通道720由諸如鋁之金屬製成，其表面由一保護性塗層覆蓋。在一些實施例中，藉由環形電漿通道720之金屬層屏蔽靜電耦合。保護性塗層可為一層化學穩定介電質，諸如Y2O3、在鋁上之一陽極氧化塗層、或經由電漿電解氧化形成之一氧化層。可在2V/cm至10V/cm之電場下運作感應耦合之低場環形電漿730，以消除高能離子且減少離子感應侵蝕。在一些實施例中，沿環形電漿通道720之一或多個介電間隙(例如圖7a中所展示之介電間隙716a及716b)防止感應電流沿環形電漿通道720流動。跨各介電間隙之感應電壓可被限制至低於100V。
減量效率可取決於氣體激發率、化學反應及氣體留在環形電漿730容積中之時間。在環形電漿通道720中流動之環形電漿730可激發、加熱或分離待減量氣體，且提升氣體之化學反應性。氣體在環形電漿730之容積中之滯留時間與電漿容積V成比例，如下： 其中為泵速度。
針對電漿減量，氣體滯留時間t可為氣體化學反應時間之數量級。若滯留時間太短，則減量效率可因為氣體在環形電漿730中活化且反應之時間不足而受到影響。若滯留時間太長，則能源效率可因為 在再加熱及再活化反應種類中可消耗功率而降低。
環形電漿通道720之周邊或主直徑D可基於一所需環形電漿730容積及/或所需減量效率。因為可藉由環形電漿730之寬度判定主環形電漿通道部分723之寬度W，所以對電漿通道之主直徑D無該一限制。例如，針對匹配或超過直徑x之一管線之流導之一環形電漿減量器件，可藉由D>x2/4W選擇環形電漿通道720之主直徑，使得在氣流方向上環形電漿通道之橫截面面積超過管線之橫截面面積。另外，因為在環形電漿通道720中之電漿容積大約為V πDw 2 ，所以可選擇環形電漿通道720之主直徑D，以實現在電漿中之一所需氣體滯留時間t。
圖8係根據本發明之一繪示性實施例展示用於減量一電漿源內之處理氣體之一方法800之一流程圖。該方法涉及經由一氣體入口(例如如上文圖7a及圖7b中所展示之氣體入口702)沿一氣流路徑(例如如上文圖7a及圖7b中所展示之氣流路徑706)將待減量之一氣體引導入一電漿源(例如如上文圖7a及圖7b中所展示之電漿源700)。電漿源具有耦合至電漿源之一主繞組及經定位之複數個磁芯，使得沿延伸通過電漿源之一平面定向之一環形電漿通道穿過複數個磁芯之各者(步驟810)。
該方法亦涉及產生沿延伸通過電漿源之平面且被約束在環形電漿通道(例如如上文圖7b中所展示之環形電漿通道720)中之一環形電漿(步驟820)。在多種實施例中，該方法亦涉及沿環形電漿通道定位一或多個介電間隙，以防止一感應電流流入環形電漿通道。
該方法亦涉及定位氣體入口，使得氣流路徑實質上垂直於延伸通過電漿源之平面(例如如上文圖7b中所展示之平面750)(步驟830)。
該方法亦涉及將待減量之氣體流入環形電漿通道，使得待減量氣體與具有一波峰電子密度之環形電漿之一主體互動(步驟840)。在一些實施例中，該方法亦涉及提供在待減量氣體進入環形電漿通道之 前與待減量氣體混合之一或多種反應氣體。
圖9a及圖9b係根據本發明之繪示性實施例展示減量率對壓力及功率之曲線圖。電漿電流量值(第一階)可與環形電漿通道中電漿之密度成比例。可藉由調節對電漿源供電之RF電源供應來控制電漿電流。更高電漿密度增加氣體-電漿反應率及待減量氣體之減量率。然而，過剩電漿電流降低減量處理之能源效率。一較佳的減量效率取決於待減量氣體之類型可從80%至100%不等。
如圖9a中所展示，在100sccm之一CF4流率，在大約0.5Torr之電漿源壓力時，針對33A之一電漿電流之CF4減量效率為大約98%(例如資料點910)。
如圖9b中所展示，在大約4kW之電漿源功率時，針對33A之一電漿電流之CF4減量效率為大約97%(例如資料點920)。
圖9c及圖9d係根據本發明之繪示性實施例展示減量率對壓力及功率之曲線圖。
如圖9c中所展示，在200sccm之一CF4流率，在大約0.4Torr之電漿源壓力時，針對37.5A之一電漿電流之CF4減量效率為大約97%(例如資料點930)。
如圖9d中所展示，在大約6kW之電漿源功率時，針對37.5A之一電漿電流之CF4減量效率為大約97%(例如資料點940)。
本發明可被用於減少來自微電子製造過程，特別來自介電蝕刻及CVD工具之PFC排放。本發明可被用於減量氣體，以移除氣體流中不需要之種類。其亦可被用於分解一處理腔室內側或上游之CVD前驅體，以幫助沈積。其可被用於化學工廠中，以在釋放至大氣之前減量有害氣體。
儘管已參考具體實施例特別展示及描述本發明，但熟悉技術者應理解可作出其中不脫離藉由隨附專利申請範圍所界定之本發明之精 神及範疇之形式及細節上之多種改變。
101‧‧‧電漿腔室
102a‧‧‧磁芯
102b‧‧‧磁芯
104‧‧‧腔室壁
106‧‧‧第一氣體入口
108‧‧‧氣體出口
110‧‧‧第二氣體入口
112‧‧‧第三氣體入口
120‧‧‧環形電漿
122‧‧‧第一氣流路徑
124‧‧‧氣體出口流動路徑
126‧‧‧第二氣流路徑
128‧‧‧第三氣流路徑
130‧‧‧電漿電流
132‧‧‧第一容積
134‧‧‧第二容積
150‧‧‧平面

Claims (29)

  1. 一種用於減量氣體之裝置，該裝置包括：一環形電漿腔室，其具有接收用於在一電漿中點燃之一惰性氣體之一第一氣體入口，接收待減量之一氣體之一第二氣體入口，一氣體出口，及含有該氣體之至少一個腔室壁；一或多個磁芯，其等係相對於該環形電漿腔室安置，使得該環形電漿腔室穿過該一或多個磁芯之各者；及一主繞組，其經耦合至該一或多個磁芯，該電漿腔室約束沿延伸通過該電漿腔室之一平面之一環形電漿，且該第二氣體入口經定位在該環形電漿腔室上介於該第一氣體入口與該氣體出口之間距離該氣體出口沿該平面一距離d處，使得介於該第一氣體入口與該第二氣體入口之間之一環形電漿通道容積實質上係由該惰性氣體填充，該距離d係基於該待減量氣體之一所需滯留時間。
  2. 如請求項1之裝置，其中該距離d為大約2英吋至5英吋。
  3. 如請求項1之裝置，其中該第二氣體入口為沿該環形電漿腔室定位之一系列可選擇氣體入口埠。
  4. 如請求項1之裝置，其中該待減量氣體在進入該電漿腔室之前與一或多種反應氣體混合。
  5. 如請求項4之裝置，其中與該待減量氣體混合之該一或多種反應氣體為一水蒸氣。
  6. 如請求項1之裝置，進一步包括相對於該氣體出口定位且經組態以監測來自該電漿腔室之一排放之一感測器。
  7. 如請求項6之裝置，其中該感測器包括一光學及/或一紅外感測 器。
  8. 如請求項1之裝置，其中由該第二氣體入口接收之該待減量氣體係一氯化合物。
  9. 如請求項1之裝置，其中由該第二氣體入口接收之該待減量氣體係一全氟碳化合物。
  10. 如請求項9之裝置，其中由該第二氣體入口接收之該全氟碳化合物包含四氟化碳。
  11. 一種用於減量在一電漿源內之處理氣體之方法，該方法包括：經由一第一氣體入口，使用於在一電漿中點燃之一第一氣體流入一環形電漿腔室，其具有耦合至該電漿腔室之一主繞組及複數個磁芯，該等磁芯經定向使得該電漿腔室穿過該複數個磁芯之各者；沿延伸通過該電漿腔室之一平面，在該電漿腔室中產生一環形電漿；將一第二氣體入口定位在介於該第一氣體入口與一氣體出口之間沿該電漿腔室距離該氣體出口沿該平面一距離d處，該距離d係基於待減量之一氣體之一所需滯留時間；及經由該第二氣體入口，將該待減量氣體流入該電漿腔室，使得該待減量氣體與該環形電漿反應。
  12. 如請求項11之方法，進一步包括調節該第二氣體入口之位置，以控制該待減量氣體之該所需滯留時間。
  13. 如請求項11之方法，進一步包括調節該第一氣體流入該電漿腔室之一流率，使得在該環形電漿通道中介於該第一氣體入口與該第二氣體入口之間之一環形電漿通道容積實質上係由該第一氣體填充。
  14. 如請求項11之方法，進一步包括提供一反應氣體，以在經由該第 二氣體入口流入該電漿腔室之前與該待減量氣體混合。
  15. 如請求項11之方法，進一步包括經由一光學及/或一紅外感測器監測來自該電漿腔室之一排放，且回應於來自該電漿腔室之該排放而調節該反應氣體之一流率，使得該反應氣體之一濃度處在與該待減量氣體反應之一所需位準。
  16. 如請求項11之方法，進一步包括將該氣體出口耦合至一後續處理器件。
  17. 一種用於氣體減量之裝置，該裝置包括：一電漿源，其具有沿一氣流路徑引導待減量之一氣體之一氣體入口，一氣體出口，及含有該氣體之至少一個腔室壁；一環形電漿通道，其係沿延伸通過該電漿源之一平面定向，該環形電漿通道具有一環形電漿通道入口部分、一主環形電漿通道部分，及一環形電漿通道出口部分，該環形電漿通道入口部分及該環形電漿通道出口部分各具有小於該主環形電漿通道部分之一寬度W之一寬度；一或多個磁芯，該等磁芯係相對於該環形電漿通道安置，使得該環形電漿通道穿過該一或多個磁芯之各者；及一主繞組，其經耦合至該一或多個磁芯，該電漿源產生沿延伸通過該電漿源之該平面且被約束在該環形電漿通道中之一環形電漿。
  18. 如請求項17之裝置，其中該氣體入口經定向，使得該氣流路徑實質上垂直於延伸通過該電漿源之該平面。
  19. 如請求項17之裝置，其中該主環形電漿通道部分之該寬度W係大約等於該環形電漿之一橫截面半徑。
  20. 如請求項17之裝置，其中該氣體入口包括一彎曲部分，其減少該待減量氣體流入該環形電漿通道之摩擦及阻力。
  21. 如請求項20之裝置，其中該氣體入口之該彎曲部分為球狀鈍錐體。
  22. 如請求項17之裝置，其中該環形電漿通道之一主直徑大於或等於該氣體入口之直徑。
  23. 如請求項22之裝置，其中該氣體入口之該直徑係介於大約1英吋與10英吋之間。
  24. 如請求項17之裝置，其中該待減量氣體在進入該環形電漿通道之前與一或多種反應氣體混合。
  25. 如請求項17之裝置，其中該環形電漿通道包括屏蔽該環形電漿使其不受靜電耦合影響之至少一金屬層。
  26. 如請求項17之裝置，其中沿該環形電漿通道定位一或多個介電間隙，以防止一感應電流流入該環形電漿通道。
  27. 一種用於減量在一電漿源內之處理氣體之方法，該方法包括：經由一氣體入口，將待減量之一氣體沿一氣流路徑引導入一電漿源，其具有耦合至該電漿源之一主繞組及複數個磁芯，該等磁芯經定位使得沿延伸通過該電漿源之一平面定向之一環形電漿通道穿過該複數個磁芯之各者；產生沿延伸通過該電漿源之該平面且被約束在該環形電漿通道中之一環形電漿；定位該氣體入口，使得該氣流路徑實質上垂直於延伸通過該電漿源之該平面；及將該待減量氣體流入該環形電漿通道，使得該待減量氣體與該環形電漿具有一波峰電子密度之一主體互動。
  28. 如請求項27之方法，進一步包括提供一或多種反應氣體，在該待減量氣體進入該環形電漿通道之前與該待減量氣體混合。
  29. 如請求項27之方法，進一步包括沿該環形電漿通道定位一或多個介電間隙，以防止一感應電流流入該環形電漿通道。
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