TW202407747A

TW202407747A - 空間性可調諧感應耦合電漿天線

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Publication number: TW202407747A
Application number: TW112114010A
Authority: TW
Inventors: 約瑟夫庫德拉; 大衛弗倫奇
Original assignee: 美商蘭姆研究公司
Priority date: 2022-04-19
Filing date: 2023-04-14
Publication date: 2024-02-16

Abstract

本文所述之一種設備包含一電感耦合電漿 (ICP) 天線，其包含串聯耦合之多個電感，以及一電容器，其與多個電感中之一電感並聯耦合。在至少一實施例中，ICP天線將與一電漿進行電磁耦合。

Description

空間性可調諧感應耦合電漿天線

[優先權主張]本申請案為2022年4月19日提出申請之發明名稱為「空間性可調諧感應耦合電漿天線 (SPATIALLY TUNABLE INDUCTIVELY COUPLED PLASMA ANTENNA)」之申請案號為63/363,191之美國專利申請案的延續案，並主張優先權利益，此申請案之完整內容以引用方式併入本文中。本發明是有關一種半導體處理工具及方法，特別是有關一種包含空間性可調諧感應耦合電漿天線之半導體處理工具及方法。

處理工具用於在半導體晶圓基板上進行薄膜沉積以及蝕刻等處理。這些處理工具可利用電漿進行電漿增強型蝕刻以及沉積處理。電漿可由感應電場產生以及維持，感應電場由腔室外部之線圈產生以及控制。這些線圈與射頻電壓源耦合。控制可影響沉積及蝕刻特性之電漿參數對實現處理均勻性非常有用。處理均勻性有助於在基板上製造出具有均勻裝置特性之半導體裝置。然而，隨著對基板內半導體裝置之性能以及穩定性要求的不斷提高，人們期待在電感耦合電漿線圈中開發出能夠改善基板局部電漿特性的功能。

在至少一實施例中，一種設備包含一電感耦合電漿 (ICP) 天線，其包含串聯耦合之多個電感。在至少一實施例中，設備包含一電容器，其與多個電感中之一電感並聯耦合，其中ICP天線將與一電漿進行電磁耦合。在至少一實施例中，提供了一種設備，其包含一電感耦合電漿 (ICP) 天線，其包含一線圈。在至少一實施例中，線圈包含：一第一終端；一第二終端；位於第一終端以及第二終端之間之多個線圈段；以及一電容器，其與多個線圈段中之一線圈段並聯耦合。

在至少一實施例中，提供了一種用於調諧電感耦合電漿 (ICP) 之方法。在至少一實施例中，方法包含提供一ICP設備，其包含一ICP天線以及一射頻 (RF) 信號源。在至少一實施例中，ICP天線包含多個電感，其中多個電感中之單個電感彼此串聯電性耦合。在至少一實施例中，多個電感中之至少一電感並聯電性耦合至一電容器。在至少一實施例中，ICP天線與RF信號源電性耦合。在至少一實施例中，ICP天線包含至少一調諧部分。在至少一實施例中，至少一調諧部分包含多個電感中之一第一電感，其與電容器並聯耦合。在至少一實施例中，至少一調諧部分包含一儲能電路且具有一諧振頻率。在至少一實施例中，ICP天線更包含至少一未調諧部分。在至少一實施例中，至少一未調諧部分包含多個電感中之至少一第二未調諧電感，其與ICP天線之至少一調諧部分電性耦合。

在至少一實施例中，方法包含藉由將RF信號源調諧至一頻率來驅動ICP天線，使得在至少一調諧部分內循環之一第一電流與在至少一未調諧部分內流動之一第二電流之一比率大於1：1。在至少一實施例中，耦合至ICP天線之電漿為空間性調節的。在至少一實施例中，電漿增強型處理之速率是跨基板空間性調節的。

在至少一實施例中，揭露了一種使用單一ICP天線實現電感耦合電漿 (inductively coupled plasma，ICP) 之徑向輪廓之空間性調諧的裝置以及方法。在此，闡述了許多具體細節，例如結構方案，以提供對本揭露內容之實施例的透徹理解。對於本領域技術人員而言，顯而易見的是，本揭露內容之實施例可在沒有這些具體細節的情況下實施。在其它情況下，眾所周知之特徵，例如氣體輸送管道配件、加熱元件以及快速開關 (snap switch)，將以較少的細節描述，以避免模糊本揭露內容之實施例。此外，應當理解的是，圖中所示之至少一實施例是說明性的，且不一定按比例繪製。

在某些情況下，眾所周知之方法以及裝置以方塊圖的形式而不是以細節的形式表示，以避免模糊至少一實施例。在本說明書中通篇提及「一實施例 (an embodiment)」或「一個實施例 (one embodiment)」或「至少一實施例 (at least one embodiment)」或「一些實施例 (some embodiments)」是指與結合實施例所述之特定特徵、結構、功能或特性被包含在至少一實施例中。因此，在本說明書各處出現之「在一實施例中」或「在一個實施例中」或「至少一實施例」或「一些實施例」並不一定是指相同的實施例。此外，特定之特徵、結構、功能或特性可在至少一實施例中以任何合適的方式組合。舉例而言，在與第一實施例以及第二實施例相關之特定特徵、結構、功能或特性不相互排斥的任何地方，第一實施例可與第二實施例組合。

在此，「耦合 (coupled)」以及「連接 (connected)」以及它們的衍生詞可用於描述部件之間之功能或結構關係。這些術語並非彼此的同義詞。相反的，在特定實施例中，「連接」可用於表示二個或多個元件彼此直接物理、光學或電性接觸。在此，「耦合」可用於表示二個或多個元件彼此直接或間接 (它們之間有其它介入元件) 物理、電性或磁性接觸，及/或二個或多個元件彼此合作或相互作用 (例如，在因果關係中)。

在此，「之上 (over)」、「之下 (under)」、「之間 (between)」以及「之上 (on)」通常可以指一個部件或材料相對於其它部件或材料之相對位置，其中這種物理關係是值得注意的。除非這些術語用「直接 (direct)」或「直接地 (directly)」修飾，否則可能存在一或多個中間部件或材料。在部件組裝方面也有類似的區別。在本說明書以及申請專利範圍中，用術語「至少一 (at least one of)」或「一或多個 (one or more of)」所連接之項目列表可表示所列術語之任意組合。

在此，「相鄰 (adjacent)」通常指的是一個事物緊鄰 (例如緊鄰或接近，並且它們之間有一或多個事物) 或毗鄰另一個事物 (例如與之相鄰) 的位置。

除非在使用時另有明確規定，「實質上相等 (substantially equal)」、「大約相等 (about equal)」以及「近似相等 (approximately equal)」通常指在所述之二個事物之間不存在偶然的變化。在至少一實施例中，這種變化不超過參考值的+/-10%。

在用於電漿增強型處理之處理工具中，電漿特性之空間性控制，例如帶電物質之密度以及能量，通常稱為電漿密度，以及電子或離子溫度，對於在基板上獲得局部蝕刻速率或沉積速率的控制是令人嚮往的。在至少一實施例中，電漿密度或電漿內之活性物質密度之徑向分佈可藉由空間性控制耦合至電漿之射頻功率來控制。射頻功率耦合反過來可藉由調整天線線圈或天線線圈元件來控制。在至少一實施例中，諸如電漿處理工具之處理工具可包含配備有電感耦合電漿 (inductively coupled plasma，ICP) 天線線圈之腔室，天線線圈與射頻 (radio frequency，RF) 信號源耦合。在至少一實施例中，ICP天線用於產生電磁場，而電磁場又藉由變壓器作用產生感應電場，從而維持電漿。

在至少一實施例中，空間性調諧之電漿密度可提高正在進行處理之基板週邊的沉積或蝕刻速率。為此，已經開發了一些解決方案來調諧電漿之某些區域內相對於其它區域的磁場。一些方法使用空間上分離之多個線圈，以及使用多個RF信號源。其它解決方案包含多個線圈以及來自單一信號源之多個輸出。另一種方法是從單一信號源輸出端分流功率，其中功率可按不同功率準位分配至多個線圈。其它方法包含ICP天線線圈之可移動段，藉由改變線圈段至電漿之距離來改變空間性耦合。這些方法中的大多數可能會使用複雜以及龐大的裝置，且成本相當高。

為了解決本文所述的局限性，在至少一實施例中，提供了一種空間性可調諧電感耦合電漿 (ICP) 天線。在至少一實施例中，空間性可調諧ICP天線包含多個串聯耦合之離散電感或分散式電感 (例如單一線圈之分段)。在至少一實施例中，多個電感為線圈之分段。在至少一實施例中，一或多個電感可與並聯電容器並聯耦合。在至少一實施例中，電感 (L) 以及並聯電容器 (C) 之並聯組合形成LC儲能電路。在至少一實施例中，儲能電路具有由電感以及電容值所決定之諧振頻率。在至少一實施例中，包含線圈部分之儲能電路可為ICP天線之調諧部分，其中調諧可藉由改變電容、電感、頻率或任何調諧參數之組合來實現。在至少一實施例中，未與電容器 (capacitor) (或電容 (capacitance)) 耦合之線圈部分可視為線圈之未調諧部分。在至少一實施例中，空間性可調諧ICP天線耦合至射頻 (RF) 信號源，其配置為以射頻驅動電流 (以下簡稱RF源），向ICP天線提供RF功率。

在至少一實施例中，在某些施加RF頻率 (或恒定頻率下之調諧電容器值) 下，ICP天線上之一或多個調諧部分可能會發生共振，在相關的儲能電路內產生大的循環電流。在至少一實施例中，大的循環電流可在ICP天線上形成空間上有差異的磁場。在至少一實施例中，相對於ICP天線之相鄰未調諧部分，ICP天線之調諧部分可在某些施加RF頻率下產生非常強的磁場，其中可能會有較小的線電流流過。在至少一實施例中，從未調諧部分所發出之磁場可能比從積體電路天線之調諧部分所發出的磁場弱。在至少一實施例中，ICP天線之調諧以及未調諧部分之磁場強度的相對大小可能與施加RF頻率f與調諧部分之諧振頻率f0的比率相關。

在至少一實施例中，當在電漿處理工具中使用時，空間性可調諧ICP天線可調諧電感耦合電漿中電漿密度之徑向分佈。在至少一實施例中，藉由調諧源頻率或ICP天線之調諧部分之諧振頻率，在選定區域內電感耦合電漿之局部空間性增強是可能。在至少一實施例中，電漿之徑向分佈部分之局部增強可等同於提高基板之相對應區域之電漿輔助蝕刻或沉積速率。在至少一實施例中，在基板之這些相同區域中，可實現更高之PECVD (電漿增強型化學氣相沉積，plasma enhanced chemical vapor deposition) 或PEALD (電漿增強型原子層沉積，plasma enhanced atomic layer deposition) 之處理沉積速率。

在此，「線圈 (coil)」通常是指電感的一種形式，它包含繞成一匝或多匝之導線或其它導體，通常為圓形。在至少一實施例中，線圈可為扁平螺旋形，或鄰近扁平或圓頂錐形介質窗口之螺線管。在至少一實施例中，諸如匝數、匝間距、線圈直徑以及長度之幾何因素，以及諸如導線厚度以及導線至電漿之距離之其它尺寸亦可能影響線圈的電感。

在此，「線圈段 (coil segment)」通常是指線圈的一部分。在至少一實施例中，線圈段可與線圈內之相鄰線圈段鄰接。

在此，「終端 (terminal)」通常是指導體或電子部件 (如導線) 之末端，其可為其它導體或電子部件之連接點。在至少一實施例中，就線圈而言，終端是繞線組之末端。在至少一實施例中，就線圈段而言，線圈段可包含位於線圈段導體之起始端以及末端之終端。

在此，「電感 (inductance)」通常是指一種被動電子裝置，其儲存流過它之電流所產生的磁能。在至少一實施例中，電感可包含導體 (例如金屬線)，其可將電性產生之磁場耦合至附近的另一導體中，從而在第二導體中產生電壓以及電流。在至少一實施例中，磁場可由根據法拉第感應定律在第一導體中流動的電流所產生。導體具有電感特性，其為導體內電流大小以及導體形狀或幾何形狀之函數。雖然任何導體都可能具有電感，但某些形狀的導體比其它形狀的導體具有更強的電感。在至少一實施例中，直導線具有的電感很小，這取決於其直徑以及長度。在至少一實施例中，直導線可繞成線圈，使電感量乘以單位長度的繞組數，例如，由於每一繞組之間磁場之相互加成耦合，加強了整體磁場。在至少一實施例中，來自每一繞組之磁場耦合，根據安培定律，產生直導線所產生之磁場倍增。在至少一實施例中，線圈可為平面線圈、螺旋線圈，例如螺線管或錐形螺旋線圈。

在此，「電容器 (capacitor)」通常是指以電場形式儲存電荷以及電能之被動電子裝置。在至少一實施例中，電容器通常具有至少二個彼此靠近之導電極板，並由介電材料隔開。在至少一實施例中，介電材料可為空氣 (或其它氣體) 或真空。在至少一實施例中，介電材料通常可為固體或液體材料，例如聚合物、陶瓷或半液體電解質。在至少一實施例中，相反的電荷可積聚在相鄰極板上，經由介電材料形成從極板至極板之電場。在至少一實施例中，電場可儲存電能。

在此，「電容 (capacitance)」通常是指儲存在電容器之極板上之電荷量 (以庫侖為單位) 與施加在極板上之特定電壓之比率。在至少一實施例中，電容可指金屬結構之電容行為，金屬結構不一定使用作為分立的電容器電子裝置。

在此，「電感 (inductance)」通常既是指電子電路元件，也是指此元件之物理特性。在至少一實施例中，任何導體，包含短的直導線，都具有電感特性。在至少一實施例中，電感為電流流經導體所產生之磁通量之比率。在至少一實施例中，當電流流經導體時，磁場也與電感相關。在至少一實施例中，導體之電感值 (例如自感 (self-inductance)) 也決定了通過導體切割之變化磁通量在導體上感應的電壓大小。在至少一實施例中，電感值為導體幾何形狀之函數，例如導體之橫截面形狀以及尺寸、螺線管或螺旋導體之匝數以及尺寸以及盤繞導體周圍介質之磁導率。在此，「電感」通常亦可指分散式電感 (distributed inductor)，而不一定是分立電感 (discrete inductor)。在至少一實施例中，分立電感通常為作為塊狀電路元件之線圈。在至少一實施例中，「電感」可指沿ICP天線之分散式電感，其定義如下。在至少一實施例中，電感可指ICP天線之一部分或一分段，其中ICP天線之一部分不是分立電感，而是分散式電感。

在此，「電漿 (plasma)」通常是指包含帶電粒子之氣體形態，例如帶正電或負電之原子或分子離子以及電子。在至少一實施例中，電漿被認為是物質的第四態。

在此，「電感耦合電漿 (inductively coupled plasma)」(ICP) 通常是指由傳導射頻 (RF) 電流之初級電感或電漿天線，通常為線圈形式，所發出之時變磁場所產生之電漿。在至少一實施例中，氣體中之小濃度離子化原子或分子以及自由電子可在放電中產生。在至少一實施例中，輕微離子化之氣體可被視為耦合至電漿天線之次級電感，電漿天線可被視為變壓器之初級電感，而電漿可被視為變壓器之次級電感，其耦合至初級電感。在至少一實施例中，氣體可通過由相鄰ICP天線所產生之電磁場，其中電荷被與時變磁場相關之時變電場加速 (根據法拉第感應定律以及法拉第-麥克斯韋 (Faraday-Maxwell) 方程式)。在至少一實施例中，加速的電子可與中性原子或分子碰撞，以產生更多離子以及次級電子，從而增加帶電粒子之電漿密度。在至少一實施例中，粒子加速度的大小以及碰撞速度與電場強度成正比，而電場強度又與磁場強度成正比。在至少一實施例中，磁場強度與ICP天線內之電流大小成正比。

在此，「ICP天線 (ICP antenna)」通常是指一個電感，RF電流可通過此電感，以及可作為近場靜電磁場以及傳播電磁場在一定程度上輻射RF功率。在至少一實施例中，RF電流流過ICP天線，產生電磁場，其耦合至部分離子化氣體或完全發展之電漿。在至少一實施例中，部分離子化氣體可在電磁場的作用下發展成電漿

在此，「調諧部分 (tuned portion)」通常是指ICP天線之一部分，例如線圈段，其與並聯電容器耦合，形成儲能電路。在至少一實施例中，由於線圈段之電感以及並聯電容器之電容，儲能電路被調諧至諧振頻率，其由1/[2p√LC] 所定義，其中L為電感，C為電容。

在此，「未調諧部分 (untuned portion)」通常是指ICP天線之一部分，舉例而言，沒有耦合至電容器以設定諧振頻率之線圈段。因此，除了可由寄生電容所確定之自諧振頻率外，未調諧部分可能不會在任何特定頻率上諧振。在至少一實施例中，寄生電容為線圈段繞組之間之電容。在至少一實施例中，寄生電容亦包含對附近導體之電容。在至少一實施例中，自諧振頻率也可由線圈段之原生電感所決定。在至少一實施例中，自諧振頻率可高於或低於調諧部分之諧振頻率。

在此，「儲能電路 (tank circuit)」通常是指電感以及電容器之並聯組合。在至少一實施例中，儲能電路具有特徵諧振頻率f0，其由電感L以及電容C的值所決定，其中f0 = 1/[2p√LC]。在至少一實施例中，儲能電路具有諧振曲線，其為電路阻抗與頻率之函數關係圖。在至少一實施例中，曲線是非單調的，因為它在諧振頻率處有一個峰值。在至少一實施例中，諧振曲線之尖銳度以及頻寬是由電路之品質因數Q所決定。在此，「Q」可定義為分別儲存在電容器以及電感之電場以及磁場中之能量與電路之電阻部分作為熱量耗散之能量的比率。在至少一實施例中，電阻可能主要在電感中 (例如，作為銅損耗、集膚效應 (skin effect))，因為它可能包含繞成線圈之長細線。在至少一實施例中，線圈之電阻越小，Q值越大。在至少一實施例中，可藉由在儲能電路中插入與電感串聯之分立電阻來降低Q值。在至少一實施例中，諧振曲線可藉由低電路Q值 (例如Q值＜10) 而變寬，以及藉由高電路Q值 (例如Q值＞10) 而變尖銳。在至少一實施例中，儲能電路在諧振或接近諧振時表現出非常大的循環電流。在至少一實施例中，循環電流可為線路電流或饋電電流乘以Q值的乘積。在至少一實施例中，由於大的循環電流，電容器以及電感上也可能出現非常大的電壓。在至少一實施例中，同時，儲能電路之阻抗在諧振處或接近諧振處急劇增加，且在f0處變為純電阻性。在至少一實施例中，諧振儲能電路可具有非常高的有效電阻，其嚴重降低f0處之RF電流的傳導。在此，「儲能電路」源自電路儲存電能的能力。儲能電路是振盪器電路以及調諧耦合電路 (例如調諧RF放大器級中) 之頻率確定部件。

在此，「介電材料 (dielectric material)」通常是指不導電的材料，例如聚合物、陶瓷、玻璃、木材等。

在此，「射頻 (radio frequency)」通常是指在頻譜中之頻率振盪之電磁輻射，頻譜實質上包含10千赫茲 (kHz) 至1太赫茲 (THz，或1015Hz) 之間之頻率。在至少一實施例中，射頻頻譜之上限可延伸至幾百千兆赫 (GHz)。射頻一詞通常縮寫為「RF」。

在此，「RF信號源 (RF signal source)」通常是指能夠產生射頻電子信號之電子裝置。在至少一實施例中，RF信號源能夠在顯著電壓下輸出顯著的RF電流 (例如1安培有效值或更大)。在至少一實施例中，用於ICP天線之RF信號源通常能夠在高達數百伏的電壓下輸出高達數百安培的電流，產生顯著的電力。

在此，「處理工具 (process tool)」通常指半導體製造中所使用的設備，也稱為用於半導體處理之「半導體處理工具」。在至少一實施例中，處理工具通常包含真空腔室，在其中進行諸如基板電漿蝕刻或電漿增強型材料沉積等處理。在至少一實施例中，其它非電漿相關處理亦可在處理工具中執行。

在此，「卡盤 (chuck)」通常是指一個載台或平台，基板 (例如晶圓) 可固定在其上。

在此，「基板 (substrate)」通常是指包含半導體 (例如矽) 或絕緣體 (例如氮化鋁、碳化矽、氮化矽、氧化鋁、浮法玻璃 (float glass)、硼矽玻璃等) 之晶圓。晶圓可為單晶半導體或絕緣體之切片。在至少一實施例中，晶圓亦可包含多晶或非晶 (玻璃狀) 材料。在至少一實施例中，晶圓之直徑一般在100mm至500mm之間，厚度一般在100微米至1mm之間。

在此，「處理腔室 (process chamber)」通常是指處理工具之真空腔室，基板可被引入其中進行處理。在至少一實施例中，處理腔室可包含用於夾持基板之卡盤。在至少一實施例中，處理腔室可為電漿蝕刻腔室。

在此，「公用腔室 (utility chamber)」通常是指處理工具上之腔室或外殼，其中可容納電子設備或其它敏感設備並且與處理腔室隔離。在至少一實施例中，ICP天線可容納在公用腔室中，與處理腔室之通常是惡劣的環境隔離。在至少一實施例中，公用腔室可保持在真空或大氣壓力下。

在此，「空間性控制 (spatial control)」通常是指處理的位置控制。舉例而言，藉由提供ICP天線與電漿之空間分辨耦合，實現電漿蝕刻或沉積之空間性控制。

在此，「耦合 (coupled)」通常是指一個電子部件與另一電子部件之直接連接。在至少一實施例中，電場或磁場可將一個部件耦合至另一部件，其中場由一個部件控制，以某種方式影響另一部件。

在此，「磁場 (magnetic field)」通常是指從磁化材料或載流材料中所發生之磁通方向以及強度的線。

在此，「電漿增強型處理 (plasma-enhanced process)」通常是指半導體處理，例如，採用電漿以某種方式輔助處理。在至少一實施例中，電漿增強型處理比沒有電漿之類似或相同之處理增強。在至少一實施例中，反應離子蝕刻以及電漿增強型化學氣相沉積或電漿增強型原子層沉積為電漿增強型處理之示例。

在此，「反應性物質 (reactive species)」通常是指在電漿中形成的離子或中性自由基。

在此，「離子 (ion)」通常是指帶電原子或分子。在本揭露內容之上下文中，離子可為在電漿中失去或獲得電子之氣態原子或分子。

圖1為根據至少一實施例之電漿處理工具100a之剖面圖，其包含處理腔室104內之卡盤102。在至少一實施例中，射頻 (RF) 信號源106與電感耦合電漿 (ICP) 天線108耦合。在至少一實施例中，ICP天線108顯示為平面螺旋線圈 (例如「薄餅線圈 (pancake coil)」。平面螺旋線圈之單個繞組以剖面示出。在至少一實施例中，晶圓103可支撐在卡盤102上。在至少一實施例中，晶圓103可進行電漿增強型沉積或蝕刻處理。

在至少一實施例中，ICP天線108可位於處理腔室104外部。在至少一實施例中，ICP天線108可纏繞在處理腔室104周圍，其中ICP天線108具有螺旋 (例如螺線管) 幾何形狀。螺線管通常具有圓柱形外形，其中導體可為螺旋線圈的形式。在至少一實施例中，如圖所示，相較於螺線管或螺旋形狀，ICP天線108之平面幾何形狀可實現與電漿114的最大耦合。

在至少一實施例中，ICP天線108可位在上部腔室110內，非常靠近介電窗112。在至少一實施例中，介電窗112將上部腔室110與處理腔室104隔開。在至少一實施例中，ICP天線108可封閉在上部腔室110內，以便與ICP天線108可能產生之電感耦合電漿 (例如電漿114) 隔離。在至少一實施例中，介電窗112可包含對電磁場通透之介電材料，以允許電磁場從天線108進入處理腔室104。

在至少一實施例中，ICP天線108通常具有與介電窗112之形狀一致的幾何形狀。在至少一實施例中，ICP天線108可直接位於介電窗112上方，以最接近處理腔室104，使磁場最大限度地延伸至處理腔室104並到達晶圓103。在至少一實施例中，ICP天線108是平面的，與介電窗112之平面幾何形狀一致。

在至少一實施例中，在操作期間，電漿114在晶圓103上方形成。在至少一實施例中，電漿114可藉由從ICP天線108發出之電磁場與流入處理腔室104之低壓氣體相互作用之感應耦合而形成。在至少一實施例中，低壓氣體可包含沉積前驅物、蝕刻氣體以及惰性或反應性載氣。在至少一實施例中，穿透到處理腔室104之時變磁場可在ICP天線108內流動之RF電流的相同頻率下振盪。在至少一實施例中，磁場可通過介電窗112延伸至處理腔室104。

在至少一實施例中，在ICP天線108中流動之RF電流可達到幾十至幾百安培。在至少一實施例中，ICP天線108之線圈結構可產生大量磁通量，將大量電磁力注入處理腔室104，以點燃及維持電漿114。在至少一實施例中，耦合至電漿114中之電磁功率在電漿114中產生氣態離子。在至少一實施例中，可藉由控制注入ICP天線108之功率來增加以及降低離子密度。在至少一實施例中，增加離子密度可提高沉積或蝕刻速率。

在至少一實施例中，ICP天線108可包含繞成扁平線圈之空心銅管，以輸送冷卻水或其它流體，因為在管壁中流動之大RF電流可能產生大量熱量。在至少一實施例中，由於在導體內流動之RF電流的集膚效應，RF電流通常會在管子表面流動。在至少一實施例中，RF電流可穿過很小的橫截面，從表面穿透幾微米或幾十或幾百微米進入導體內部區域，其中集膚深度與施加之RF頻率之平方根成反比。在至少一實施例中，小的電流截面可能會在ICP天線108內產生很大的AC (交流電，alternating current) 電阻。在至少一實施例中，可使用大直徑管來增加RF截面。在至少一實施例中，ICP天線108包含多個繞組116，如剖面所示。在至少一實施例中，ICP天線108可在內終端118以及外終端120處與RF信號源106耦合。

圖2A示出了根據至少一實施例之RF電路200a之電性示意圖，RF電路200a包含與RF信號源204耦合之空間性可調諧電感耦合電漿 (ICP) 天線202。在至少一實施例中，ICP天線202包含多個串聯耦合之電感206、208、210、212、214及216。在至少一實施例中，電感段206-216亦分別標記為L1、L2、L3、L4、L5、L6。標號L1-L6亦可分別視為每一電感206-216之電感值。在至少一實施例中，電感206-216可為串聯連接之單個分立電感，例如單個線圈。在至少一實施例中，電感206-216可為一系列分散式電感，作為單一線圈之連續段，其中每一線圈段具有電感Ln，其中n = 1、2、3、4、5、6等。在至少一實施例中，電感Ln可為幾何參數的函數，例如繞組數、繞組間距、繞組直徑、繞組寬度以及與相鄰電感的互感 (mutual inductance)。

在至少一實施例中，並聯電容器218、220及222 (分別標記為C1、C2及C3) 與電感L1、L3及L5 (例如電感206、210及214) 並聯耦合，其中電感 (或段) 以及並聯電容器之並聯組合形成LC儲能電路。在至少一實施例中，儲能電路可為ICP天線202之調諧部分。在至少一實施例中，並聯電容器218、220及222可為固定或可變電容器。在至少一實施例中，可變電容器可為任何合適的類型，例如電壓控制電容器 (例如變容二極體 (varactor diode))，或電子或機械可切換電容器組，或機械可調諧板電容器，例如蝶形電容器。在至少一實施例中，可考慮任何合適類型之可變電容器。在至少一實施例中，固定電容器亦可為高電壓、高功率類型，例如高頻耦合電容器 (doorknob capacitor)。

在至少一實施例中，多個儲能電路，例如儲能電路224、226及228，可包含在ICP天線202中。在至少一實施例中，儲能電路可彼此相鄰或被ICP天線202之未調諧部分隔開。在至少一實施例中，未調諧部分是未與並聯電容器耦合之線圈段。

在至少一實施例中，儲能電路224-228在RF頻率下諧振，RF頻率是由電感以及並聯電容的值決定。在至少一實施例中，單個調諧儲能電路224-228之頻寬可由電路之品質因數Q決定。Q值通常可被定義為分別儲存在電容器以及電感之電場以及磁場中之功率與由於儲能電路之電阻損耗以及電漿而作為熱量耗散之功率之間的比率。在至少一實施例中，儲能電路的名稱來自于其儲存大量電能的能力。在至少一實施例中，大的Q係數 (例如Q ＞ 20) 通常等同於具有窄頻寬以及尖銳諧振之高調諧電路，而較低之Q係數 (例如Q ＜ 10) 通常等同於較大頻寬以及較不尖銳的諧振。在至少一實施例中，調諧儲能電路中之大部分電阻損耗是由於電感或電漿之串聯電阻造成的。

並聯調諧電路在諧振或接近諧振時亦會產生高阻抗。在高Q值儲能電路之諧振時，阻抗可能從幾十歐姆至幾十萬歐姆，且在諧振頻率或接近諧振頻率時可有效地形成對RF的開路。除了諧振儲能電路之高阻抗外，大量儲存之電能可能表現為在儲能電路中流動之非常大的循環電流。大循環電流的產生是由於線路電流持續饋入儲能電路，以及儲存在電容器以及電感部件之電場以及磁場中之能量的積累。循環電流可能是Q值以及線路電流之乘積，其中線路電流為饋入儲存電路之電流。對於幾安培之線路電流，儲能電路內之循環電流可高達幾百安培，這取決於電路之Q值以及饋入RF電流。非常大的循環電流可能會導致儲能電路或相鄰電漿內之電感嚴重發熱。在至少一實施例中，電容器以及電感兩端可能存在非常大的電壓 (例如幾千伏特)，可能導致電弧。儲能電路中之部件設計成能夠承受超大電流以及電壓，而增加了總成本。

在至少一實施例中，從RF信號源204所輸出之RF電流頻率可調整為接近特定調諧儲能電路之諧振頻率。在至少一實施例中，RF電流可調諧至儲能電路224、226及228中任何一個的諧振頻率。在至少一實施例中，單個儲能電路可具有不同的諧振頻率，或者二個或多個儲能電路可調諧至相同的諧振頻率或具有接近的諧振頻率。在至少一實施例中，諧振儲能電路或電路中之大循環電流產生大磁場，其可與電漿耦合，如圖1中所示之電漿114。在至少一實施例中，來自單個儲能電路之大量功率可耦合至電漿。在至少一實施例中，單個儲能電路可在ICP天線202上具有不同的物理位置，從而實現局部磁場與電漿之空間性差異耦合。

在至少一實施例中，ICP天線202可被設計為將高功率施加於在處理腔室，例如圖1中所示之處理腔室104，內所產生之電漿的第一部分，其中低功率可施加於電漿之第二部分。在至少一實施例中，在高功率區域內，電漿可具有較高之電漿密度。在至少一實施例中，舉例而言，電漿區域中較高離子密度可提高蝕刻速率，或蝕刻基板之所需部分上的沉積速率。在至少一實施例中，舉例而言，將ICP功率施加於電漿之空間性差異化可使ICP天線202的設計能夠定制電漿在基板之所需部分上具有更高之電漿密度。在至少一實施例中，ICP天線可根據處理標準設計。

在至少一實施例中，電感208、212及216不與電容器耦合，且可簡單地耦合相鄰之調諧儲能電路。在至少一實施例中，電感208、212及216是調諧段 (例如儲能電路) 之間之單一線圈之未調諧段。在至少一實施例中，提供ICP天線202之未調諧段或部分可有利地解耦合相鄰之調諧儲能電路224、226及228。

在至少一實施例中，ICP天線202可選地串聯耦合至外部串聯電容器230。在至少一實施例中，串聯電容器 (或電容) 230可用於提供降低ICP天線202之輸入阻抗的手段。在至少一實施例中，ICP天線202之輸入阻抗可主要包含感抗，與ICP天線202之總電感成比例。在至少一實施例中，串聯電容器230可藉由提供容抗來降低ICP天線202之整體感抗。容抗與電容值以及頻率成反比，並且與感抗之符號相反。因此，串聯起來的二個阻抗是相反的，且可相互減去。在至少一實施例中，電路中可使用一個以上之串聯電容器，且亦可在串聯電感之間分佈。

在至少一實施例中，ICP天線202之輸入阻抗的減小可能導致RF信號源204所輸出之電壓降低，從而在給定功率輸出時產生相同的輸出電流。在至少一實施例中，可能需要阻抗匹配網路 (未顯示) 來匹配RF信號源204之輸出阻抗與ICP天線202之輸入阻抗，以最大化功率傳輸。在至少一實施例中，RF信號源204之輸出阻抗可為50歐姆 (例如主要是電阻性的)，而ICP天線202之輸入阻抗可為幾十歐姆至幾百歐姆，主要是反應性的。在至少一實施例中，可在RF信號源204以及ICP天線202之間插入匹配網路 (未顯示) 以匹配阻抗，從而最大化功率傳輸。較低的天線輸入阻抗可等同於較低之來自匹配網路之天線側的輸出電壓，這可減少電弧的可能性，降低與匹配電路部件相關的成本。

圖2B示出了根據至少一實施例之包含耦合至RF信號源254之ICP天線252之替代ICP天線電路200b之電性示意圖。在至少一實施例中，空間性可調諧ICP天線252包含串聯耦合之電感256、258、260、262及264。在至少一實施例中，電感256-264可為多個分立電感或單個電感之多個段或ICP天線252之電感部分。在至少一實施例中，串聯電容器266可耦合至ICP天線252之終端。在至少一實施例中，可調節串聯電容器266以控制天線阻抗。在至少一實施例中，並聯電容器268跨接包含電感256及258之一對電感耦合。雖然示意圖示出了電感256以及258相鄰，但根據至少一實施例，它們可被非電感部件隔開，例如導線或電容器。

在至少一實施例中，電感256至260亦可與電感262及264相隔一定距離，以將磁耦合以及互感降低至足夠低的值。互感可定義為來自一個電感之磁場對另一電感的綜合影響。在至少一實施例中，來自每一磁場之磁場向量可相加或相減，分別增加或減少二個耦合電感之有效電感。互感亦取決於二個相鄰電感之間的耦合程度。舉例而言，耦合係數隨著距離的增加而減小。在至少一實施例中，藉由物理分隔相鄰的電感，耦合度以及互感都會因此減小。

在至少一實施例中，磁遮罩或正交放置亦可充分地將互感減小至零或接近零。在至少一實施例中，將互感減小至很小的值是業界期望的。除了所述之物理分隔外，在至少一實施例中，亦可藉由磁遮罩或正交來降低互感。在至少一實施例中，利用磁遮罩或正交，二個或多個電感可以靠近，但方向要使它們的磁場向量相互正交。根據至少一實施例，在這樣的配置中，磁耦合可減小至接近於零。在至少一實施例中，磁遮罩可藉由在非鐵磁性金屬罐內放置電感或使用鐵磁性罐或壁來實現，其中鐵磁性材料可為導電或不導電的，例如MgZn或NiZn鐵氧體或磁鐵。

在至少一實施例中，電容器268可在電感256及258之間分流 (例如並聯耦合) 以形成並聯儲能電路270。在至少一實施例中，儲能電路270可沿著ICP天線252在空間上定位，以與ICP天線252下方之處理腔室 (例如處理腔室104，圖1) 內之卡盤 (例如卡盤102) 上的空間位置相吻合。在至少一實施例中，電容器268為固定電容器。在至少一實施例中，電容器268為可變電容器。

在至少一實施例中，儲能電路之諧振頻率能夠以1/[2p√LC]表示，其中L為儲能電路之電感，C為儲能電路之電容。在至少一實施例中，可將包含在儲能電路中之多個電感組合在一起，以通過給定之並聯電容器實現特定諧振頻率。在至少一實施例中，電容器268可跨接在單個或多個電感 (例如電感262及264) 之間分流，以覆蓋電漿腔室所需之空間性區域，或實現較單個電感更低的諧振頻率。在至少一實施例中，可根據其沿ICP天線252之空間性位置選擇儲能電路，如儲能電路270。雖然至少一實施例顯示電容器268跨接電感256及258進行分流，但電容器268可跨接任何其它電感組進行分流，例如電感對262及264。電感262及264可彼此相鄰，並位於沿ICP天線252之不同空間性位置。

在操作期間，在至少一實施例中，RF信號源254可被調諧至儲能電路270之諧振頻率或接近諧振頻率的頻率，使其產生強烈的諧振。在至少一實施例中，儲能電路270內所產生之大循環電流可產生強磁場，其可實質上集中在沿ICP天線252之天線位置處。在至少一實施例中，相較之下，從ICP天線252之未調諧部分所發出之磁場，此處不存在儲能電路，可能明顯弱於儲能電路270所產生的磁場。在至少一實施例中，在操作期間，強磁場可耦合至電漿之特定空間性區域，在電漿區域內產生空間性局部高離子密度，當基板被夾持在處理腔室中之卡盤上時，此離子密度可與基板上之座標在空間上相關聯。在至少一實施例中，如果蝕刻或沉積處理正在進行，基板上之空間性位置的蝕刻或沉積速率相對於鄰近區域可能會提高。

在至少一實施例中，電容器268可為可變電容器，以及源頻率為固定的。在至少一實施例中，作為可變電容器，電容器268之電容可被調整或調諧，以使儲能電路270在RF信號源254所輸出之RF電壓的固定施加頻率下進入諧振或接近諧振。在至少一實施例中，儲能電路可調諧至例如施加頻率之50%至90%範圍內 (例如在諧振曲線之兩側)。在這個範圍內，至少在一實施例中，可產生強循環電流。在至少一實施例中，根據電路Q，當儲能電路之諧振頻率調諧至施加頻率之5%以內時，儲能電路270之諧振曲線可能會陡峭上升。對於諧振頻率在施加頻率2%以內的情況，電路響應可能是不可預測的，且可能表現為對耦合至ICP天線252之電漿進行困難以及不可預測的空間性控制。此外，極高的並聯阻抗可能會有效地阻止線路電流到達ICP天線252之其它部分。在至少一實施例中，儲能電路270之施加頻率或諧振頻率可連續地調整至允許相對於ICP天線252之未調諧部分相對較小之空間性局部磁耦合增強的值。

根據至少一實施例，當電容器268具有固定電容時，上述描述亦可相反。在至少一實施例中，藉由使用具有固定電容之電容器268，儲能電路270之諧振頻率亦被固定。在至少一實施例中，從RF信號源254所輸出之RF電流之施加頻率可調諧至接近儲能電路270之諧振頻率。

圖2C示出了至少一實施例中之另一替代ICP天線電路200c之電性示意圖。在至少一實施例中，空間性可調諧ICP天線272包含串聯的電感276、278、280、282及284。在至少一實施例中，ICP天線272亦包含儲能電路290以及儲能電路292，代表沿ICP天線272空間性分佈之多個調諧電路。在至少一實施例中，儲能電路290包含與電感276及278 (代表多個電感) 並聯之電容器286。在至少一實施例中，電感276可緊鄰電感278，其中二個電感可強耦合，或物理分離以實現弱耦合。在至少一實施例中，電感276及278亦可在空間上靠近，但被磁遮罩或正交，如上所述。在至少一實施例中，可選擇電感276及278之組合，以提供與電容器286並聯之比僅使用一個電感可能更大的電感。在至少一實施例中，可實現較低之儲能電路290的諧振頻率。

同樣，在至少一實施例中，儲能電路292包含與電感282及284並聯之電容器288。在至少一實施例中，儲能電路292以與上述儲能電路290類似之方式描述。在至少一實施例中，儲能電路292可位於與儲能電路290不同的空間性位置，ICP天線272之未調諧部分包含在二個儲能電路之間的電感280。在至少一實施例中，儲能電路292可具有與儲能電路290不同的諧振頻率。

在至少一實施例中，可藉由調諧RF信號源274或調整電容器286及288 (作為可變電容器) 來控制儲能電路290及292之頻率響應。在至少一實施例中，根據所需之調整或調諧速度，藉由調諧源頻率或儲能電路諧振或二者，可同時在儲能電路290及292中產生大的循環電流，導致與ICP天線272耦合之電漿之空間性局部強磁耦合。

在至少一實施例中，儲能電路290及292之諧振頻率可為不同，其中第一儲能電路於第一頻率諧振，第二儲能電路於第二頻率諧振。在至少一實施例中，可以調諧施加頻率，使第一儲能電路產生強諧振，而第二儲能電路表現出弱諧振。在至少一實施例中，來自儲能電路290之磁耦合對耦合至ICP天線272之電漿可能很強，而來自儲能電路292之磁耦合可能較弱，但仍較來自未調諧部分的耦合強。在至少一實施例中，諧振可實現電漿密度之空間性控制。舉例而言，在至少一實施例中，電漿密度可與電漿蝕刻速率或電漿增強型沉積速率顯著成正比。

圖3A示出了根據至少一實施例之圖2A-2C中所述之電路的物理實施例。圖3A示出了空間性可調諧ICP天線300a之等距視圖，其包含具有電感L _T之線圈302。在至少一實施例中，線圈302顯示為平面螺旋線圈，其包含內終端304以及外終端306。雖然內終端304實質上位於線圈302之中心，但在至少一實施例中，內終端304可與線圈302之中心保持非零之徑向距離。雖然線圈段310顯示為螺旋線圈段，但在至少一實施例中，線圈段310可包含短導體，以直接將線圈段308與線圈段312耦合。

舉例而言，線圈段310可包含一段直線導線或線圈導體之一部分，以橋接線圈段308及312之間的間隙。在至少一實施例中，線圈段310可包含實心環形導體片，橫跨線圈段308及312之間的間隙。在至少一實施例中，線圈段310包含線圈段308及312之繞組之間的繞組314的延續。在至少一實施例中，內終端304以及外終端306之間為多個串聯電性耦合之線圈段308、310及312。

在至少一實施例中，線圈段308、310及312可實質上同心，其中線圈段308為線圈302週邊之最外側線圈段。在至少一實施例中，線圈段310可為線圈302之中間線圈段，以及線圈段312可為線圈302之最內側線圈段。在此，單個線圈段308、310及312以不同的灰色陰影表示，以協助區分它們。在至少一實施例中，單個線圈段包含多個繞組314，使線圈段308、310及312分別顯示電感L1、L2及L3。電感L1、L2及L3之總和實質上等於LT。

在至少一實施例中，平面線圈之電感L可表示為L (uH) = kN2A2/(30A - 11Di)，其中k為比例係數，N為繞組數，Di為線圈內徑，A = [Di +N(W+S)]/2 ，其中W為繞組寬度，S為繞組間之距離。在此，尺寸單位為英寸，電感L單位為微亨 (uH)。

在至少一實施例中，線圈段308包含在線圈302之週邊半徑為R1之外終端306以及半徑為R2之第一互連終端316之間的繞組314。在至少一實施例中，線圈段310可佔據線圈302之中間部分。在至少一實施例中，線圈段310包含在半徑為R2之第二互連終端320以及半徑為R3之第三互連終端322之間之繞組318。在至少一實施例中，第二互連終端320可在半徑R2處與第一互連終端316鄰接。在至少一實施例中，線圈段312包含位於半徑R3之第四互連終端326以及內終端304之間之繞組324。在至少一實施例中，第四互連終端326可與第三互連終端322鄰接。雖然內終端304可實質上位於線圈302之中心，但在至少一實施例中，內終端304可位於距離線圈302之中心相當大的徑向距離處。

在至少一實施例中，ICP天線300a更包含分別與線圈段308及312並聯之電容器328及330。在至少一實施例中，電容器328及330以電容器符號示意表示，表明電容器328及330可為任何類型之合適固定或可變電容器。在一些實施例中，電容器328及330可具有不同或實質上相同之固定電容。在至少一實施例中，一個或二個電容器328及330可為具有獨立可調諧電容之可變電容器。

雖然三個線圈段中之二個線圈段308及312分別並聯至電容器328及330，但在至少一實施例中，線圈段308、310及312中之任何一個可並聯至電容器328或330中之任何一個。在至少一實施例中，線圈段308以及電容器328之並聯組合包含第一儲能電路332。在至少一實施例中，線圈段312以及電容器330之並聯組合包含第二儲能電路334。

在至少一實施例中，電容器328及330可與線圈302之平面形成物理偏移，它們可位於線圈302平面之上方或下方。在此，線圈平面位於圖中之x-y平面。Z軸位於線圈302之上方以及下方。在此，「上方 (above)」以及「下方 (below)」可為與線圈302之方向相關之相對術語。舉例而言，在半導體處理工具中，線圈302之方向可能與垂直方向實質上呈水平。在其它方向中，「下方」通常是指線圈面向與其耦合之電漿之側。在此，「上方」通常指線圈面向遠離電漿之側。

在至少一實施例中，電容器328可藉由引線336及338在外終端306以及第一互連終端316處與線圈段308耦合。在至少一實施例中，引線336及338可具有從線圈302之平面之偏移h ₁。在至少一實施例中，電容器330可藉由連接至線圈302之互連終端326以及內終端304之引線340及342耦合至線圈區段312。在至少一實施例中，引線340及342可具有從線圈302之平面之偏移h ₂。在至少一實施例中，偏移h ₁及h ₂可實質上相等。

在至少一實施例中，RF信號源344可在半徑R1之外終端306處耦合至ICP天線300a，直接耦合至位於ICP天線300a之週邊之線圈段308。在至少一實施例中，RF線路電流可從RF信號源344流入儲能電路332。在至少一實施例中，儲能電路332可為ICP天線300a之第一調諧部分，其可在第一頻率下產生諧振。在至少一實施例中，RF電流可繼續流經線圈區段310，藉由在半徑R2處鄰接第一以及第二互連終端316及320連接到線圈段308。在至少一實施例中，線圈段310沒有與並聯電容器耦合，因此不是儲能電路之一部分。除了線圈段310可能固有之任何自諧振之外，線圈段310可為ICP天線300a之未調諧部分。

在至少一實施例中，RF電流可經由在半徑為R3處鄰接之第三以及第四互連終端322及326繼續流入線圈段312。在至少一實施例中，線圈段312為儲能電路334之一部分，儲能電路334包含與線圈段312並聯之電容器330。在至少一實施例中，線圈段312可為ICP天線300a之第二調諧部分，可在第二RF頻率下產生諧振。在至少一實施例中，RF電流可從線圈302之內終端304流出，返回RF信號源344。在至少一實施例中，可在終端304以及RF信號源344之間插入串聯電容器346，以提供容抗 (capacitive reactance) 來抵消ICP天線300a之感抗 (inductive reactance)。在至少一實施例中，感抗之降低亦可降低ICP天線300a之輸入阻抗，從而降低RF信號源344及/或RF信號源344與終端306之間插入的阻抗匹配網路 (未顯示) 所輸出之驅動電壓。在至少一實施例中，電容器346可為固定或可變電容器。

圖 3B示出了根據至少一實施例之替代空間性可調諧ICP天線 300b之等距視圖，其包含線圈302。在至少一實施例中，線圈段310耦合至第三電容器348。在至少一實施例中，線圈段310位於線圈302週邊之線圈段308以及最內側之線圈段312之間。在至少一實施例中，線圈段310以及電容器348之並聯組合提供了位於儲能電路332以及儲能電路334之間之第三儲能電路350。在至少一實施例中，由於線圈段310為儲能電路350之一部分，線圈段310可被視為ICP天線300b之第三調諧部分，其中線圈段308為第一調諧部分，線圈段312為第二調諧部分。

在至少一實施例中，第一、第二以及第三調諧部分可分別調諧為在第一、第二以及第三RF頻率下諧振，其中第一、第二以及第三諧振RF頻率可實質上不同。在至少一實施例中，第一、第二或第三RF頻率中之任意二個頻率可實質上相同。在至少一實施例中，可選擇第一、第二以及第三RF頻率，以創建與前述之ICP天線300b耦合之電感耦合電漿之較強以及較弱空間性耦合之區域，從而實現電漿內離子密度之空間性控制。

在至少一實施例中，線圈段310可靠近相鄰的線圈段308及312，且因此可進行磁耦合。在至少一實施例中，可藉由增強或減弱單個線圈段308、310及312之自電感來有利地使用線圈段之間的互感。在至少一實施例中，如果需要，可藉由在線圈段之間插入磁遮罩來減輕磁耦合。在至少一實施例中，遮罩可包含鐵磁性金屬 (例如非不銹鋼) 之薄片或薄板，且可與線圈302之平面正交佈置，以防止來自一個線圈段之磁場線交叉到相鄰的線圈段。

圖4A示出了根據至少一實施例之包含空間性可調諧ICP天線之半導體處理工具400之剖面圖，其包含公用腔室402以及位於公用腔室402上方且與公用室402相鄰之電漿腔室404。在至少一實施例中，電漿腔室404可藉由包含介電材料之壁406與公用腔室402隔開。壁406亦可稱為介電窗406，因為它對RF電磁場實質上是通透的。

在至少一實施例中，半導體處理工具400可包含公用腔室402內之空間性可調諧ICP天線408。在至少一實施例中，舉例而言，ICP天線408可為前述之ICP天線300a或300b中之任意一個。在至少一實施例中，ICP天線408可包含平面螺旋線圈410。在至少一實施例中，線圈410可緊鄰介電窗406，如圖所示。在至少一實施例中，ICP天線408可進一步包含與公用腔室402內之線圈段414並聯 (例如分流) 之並聯電容器412。在至少一實施例中，並聯電容器412可位於線圈410之上方。在至少一實施例中，在操作期間，公用腔室402可處於真空狀態，或容納惰性氣體或反應性氣體，或大氣壓以及室溫下之空氣。在至少一實施例中，公用腔室402可用於隔離ICP天線408以及相關電子部件，使其免受運行期間電漿腔室404中可能存在之電漿以及惡劣環境的影響。

如上所述，並聯電容器412可與線圈段414並聯。在至少一實施例中，線圈段414位於線圈410之週邊。在至少一實施例中，電容器412可經由引線416及418連接至線圈段。在至少一實施例中，並聯電容器412與線圈段414之並聯組合形成了ICP天線408之調諧部分420。在至少一實施例中，在線圈410之內終端422以及引線418之間延伸之線圈410之區域沒有電容器分流，構成了ICP天線408之未調諧部分424。

在至少一實施例中，半導體處理工具400可進一步包含RF信號源426。在至少一實施例中，RF信號源426與線圈410 (也是ICP天線408) 之內終端 422耦合。在至少一實施例中，RF信號源426同樣可耦合至線圈410之外終端428。在至少一實施例中，可選地將串聯電容器430包含在ICP天線電路中，如前所述。在至少一實施例中，串聯電容器430可耦合至線圈410之外終端428，如圖所示，將電流返回至RF信號源426。

在至少一實施例中，在操作期間，ICP天線408可產生並維持與ICP 天線408電磁耦合之電感耦合電漿432 (以下簡稱電漿432)。在至少一實施例中，電漿432形成在安裝在基座436上之晶圓434上方。在至少一實施例中，電漿432之橫向範圍可近似於線圈410之直徑。在空間性調諧耦合之效果之示例中，電漿432顯示為離子密度之輪廓。在此，圖示之輪廓描繪了離子密度之徑向分佈，電漿432之離子密度輪廓表示為剖面之厚度。在至少一實施例中，電漿432在x-z平面上顯示為骨型離子密度輪廓，其代表徑向離子密度輪廓。在至少一實施例中，圖4A所示之離子密度分佈描繪了相對於電漿432之內部區域，離子密度向電漿432之週邊區域增加。

在至少一實施例中，電漿432之週邊的較高離子密度可提高電漿432週邊之PECVD薄膜沉積的沉積速率。在至少一實施例中，電漿432週邊與調諧部分420電磁耦合。在至少一實施例中，電漿432之中心部分與未調諧部分424電磁耦合。在至少一實施例中，ICP天線408可包含多個調諧部分以及未調諧部分，使電漿432形成比圖4A所示更複雜的輪廓。

在x-y平面上，電漿432亦可具有近似圓形之方位包絡線，例如近似線圈410的圓形。在至少一實施例中，調諧來自RF信號源426之施加頻率或調諧ICP天線408之調諧部分可實現電漿離子密度之空間性控制。在至少一實施例中，藉由調諧施加頻率或調諧部分420之諧振頻率使其進入諧振，電漿432週邊區域之離子密度可相對於電漿432之內部區域顯著提高。

在至少一實施例中，並聯電容器412為固定電容器。在至少一實施例中，並聯電容器412之電容可由線圈段414之電感預先確定，以設定調諧部分420之特定諧振頻率。在至少一實施例中，並聯電容器412可為可變電容器，可根據處理需求手動或動態調整並聯電容器412之電容，以調整調諧部分420之諧振頻率。在至少一實施例中，諧振頻率可在並聯電容器412之可變電容範圍內進行調諧。在至少一實施例中，藉由調諧來自RF信號源426之施加頻率或調諧調諧部分420之諧振頻率，電漿432之週邊區域之離子密度可相對於電漿432之內部顯著增強或減弱。在至少一實施例中，調諧可藉由自動方式或操作員自行決定來進行。舉例而言，並聯電容器412可為固定，並系統性地掃頻或改變頻率，以週期性地減少以及增加調諧部分420內之循環電流。或者，頻率可保持固定，而並聯電容器412則以系統的方式進行調諧，以週期性地改變調諧部分420之諧振頻率f0。在至少一實施例中，調諧部分420內產生之循環電流變化是相同的。

在至少一實施例中，藉由調諧調諧部分420使諧振頻率介於施加RF頻率之10%至190%之間，調諧部分內之循環電流可動態調整。在至少一實施例中，相對於流經未調諧部分424之線路電流 (例如線路電流不循環)，流經調諧部分420之循環電流可被調整。在至少一實施例中，在調諧部分420以及未調諧部分424內流動之空間約束電流會產生與電漿432耦合之空間性分辨磁場。在至少一實施例中，從ICP天線408所發出之磁場之空間性解析度可實現電漿432內之離子電流的空間性分佈。

在至少一實施例中，在調諧部分420內流動之循環電流與在未調諧部分424內流動之線路電流之比率能夠以兩種方式調整。首先，藉由調諧調諧部分420之諧振頻率f0。第二，藉由調諧施加RF頻率。藉由這兩種方法，在至少一實施例中，施加RF頻率與調諧部分420之諧振頻率之比率可調整為至少1：10，且不大於10：1。在至少一實施例中，在比率為1：1時，施加RF頻率等於諧振頻率，且循環電流達到最大值。在至少一實施例中，諧振曲線可近似對稱，因此當比率從1：1增加或減少時，諧振最大值之兩側之循環電流的幅度會減小。

在至少一實施例中，相對於流經未調諧部分424之線路電流，可提高流經調諧部分420之循環電流的比率。在至少一實施例中，藉由將施加RF頻率調整至調諧部分420之10%以及190%之間，調諧部分420中之循環電流與流經未調諧部分424之線路電流之比率可大於1：1。在至少一實施例中，藉由將施加RF頻率調整為調諧部分420之諧振頻率之50%或更高，調諧部分420中之循環電流與流經未調諧部分424之線路電流之比率可達到2：1或更高。

在上述示例中，施加RF頻率相對於調諧部分420之恆定或固定諧振頻率進行調整。在至少一實施例中，也可藉由調諧調諧部分420之諧振頻率來相對於恆定之施加RF頻率調整電流比。在至少一實施例中，可藉由調諧並聯電容器412來調整調諧部分420之諧振頻率。

至少在一實施例中，ICP天線408上之RF電壓會產生與電漿432耦合之電場。在至少一實施例中，較高之電場強度會導致電漿432內較高之離子化以及離子密度。在至少一實施例中，ICP天線408所發出之電場強度之空間性分佈可在電漿432內形成空間上不同的離子密度。在至少一實施例中，跨調諧部分420之RF電壓可調整為不同於跨未調諧部分424之RF電壓。在至少一實施例中，與調諧部分420耦合之電漿432之區域內的離子密度可在空間上與未調諧部分424耦合之電漿432之區域內的離子密度不同。

在至少一實施例中，亦可藉由相對於施加RF頻率調諧已調諧部分420之諧振頻率來調整跨已調諧部分420以及未調諧部分424之RF電壓。在至少一實施例中，施加RF頻率可被調整，而調諧部分420之諧振頻率保持固定。在至少一實施例中，藉由調諧調諧部分420之諧振頻率，或藉由調諧施加頻率，使施加頻率與調諧部分420之諧振頻率之比率至少為1：10，跨調諧部分420之RF電壓可相對於跨未調諧部分424之RF電壓增強。在至少一實施例中，藉由將施加RF頻率與諧振頻率之比率調整為1：10或更小，或10：1或更大，可將跨調諧部分420以及未調諧部分424之RF電壓之比率降至約1：1。

圖4B示出了根據至少一實施例，空間性可調諧ICP天線408之調諧部分420以及未調諧部分424之間之電流比與施加RF頻率f之函數關係之示例圖450。在至少一實施例中，圖450可說明空間性控制諧振對ICP天線408的影響。在至少一實施例中，圖450之曲線可為調諧部分420之陡峭諧振曲線之低頻肩。在至少一實施例中，當施加頻率接近諧振頻率f0時，諧振曲線會陡峭地上升。在此，頻率比顯示在橫軸上，而流過調諧部分 (例如調諧部分420) 之循環電流與流過未調諧部分 (例如未調諧部分424)之線路電流之比率顯示在縱軸上。

在此，諧振頻率保持固定，而施加RF頻率則進行掃頻。在至少一實施例中，調諧線圈段 (例如調諧部分420) 之電感L的假設值約為2.5微亨 (µH)。在至少一實施例中，跨調諧線圈段之並聯電容 (例如並聯電容器412) 之電容值約為20奈法拉 (nF)。根據這些值，對於此電路，調諧部分之諧振頻率f0約為715kHz。

從圖450中可以看出，在至少一實施例中，當施加RF頻率f約為f0的50%時，調諧部分電流與未調諧部分電流之比率增加至約2：1。在至少一實施例中，當施加RF頻率f約為f0的75%時，比率增加至約4：1。在至少一實施例中，如果需要，ICP天線408可在更接近獲得較大電流比率之RF頻率下運作。在至少一實施例中，可將比率f/f0設定為1：1，以將內部循環電流之大小以及跨調諧部分之RF電壓調整至最大。

在至少一實施方案中，可將比率f/f0調整為略低於1：1，以避免不穩定性。在至少一實施例中，f/f0的上限可限制在0.90至0.95之間。在至少一實施例中，可降低ICP天線408之調諧部分之Q值，使諧振曲線趨於平緩，並擴展操作頻率頻寬。在至少一實施例中，Q值的降低可降低循環電流以及RF電壓之最大值。

圖5示出了流程圖500，其總結了根據至少一實施例之用以調諧空間性可調諧ICP天線，例如ICP天線408，以實現電漿之靜態空間性控制之示例性方法。在操作501，提供包含電漿腔室 (例如電漿腔室404) 之半導體處理工具。在至少一實施例中，半導體處理工具可類似於圖4A所示之半導體處理工具400。在至少一實施例中，半導體處理工具可包含ICP天線，例如ICP天線408。在至少一實施例中，ICP天線包含多個串聯耦合之電感部分 (例如RF電路200a中所示)。在至少一實施例中，至少一個電感部分耦合至並聯電容器，例如並聯電容器412，形成至少一調諧部分。在至少一實施例中，RF信號源 (例如RF信號源204) 可耦合至ICP天線，以將RF電流傳播到ICP天線中。

在操作502中，ICP天線可為線圈天線，如圖3A及3B所示，在RF信號源所產生之施加RF頻率下被驅動。在至少一實施例中，施加RF頻率可在ICP天線之一或多個調諧部分之諧振頻率的10%至190%之間。在至少一實施例中，ICP天線之一或多個調諧部分可進行調諧，以使 (一或多個調諧部分之) 儲能電路內之循環電流與流經ICP天線之未調諧部分之線路電流之比率至少達到1：1。在至少一實施例中，根據圖450，可藉由設置約為調諧部分之諧振頻率f0之50%的施加RF頻率f來建立2：1之電流比率。

在至少一實施例中，ICP天線之週邊區域可包含調諧部分，而ICP天線之內部區域可包含未調諧部分。在至少一實施例中，相對於流經未調諧內部區域 (例如未調諧部分424) 之電流，可在ICP天線之週邊建立2：1之電流比率。在至少一實施例中，藉由類似比率，跨ICP天線之調諧週邊之RF電壓可大於跨ICP天線之未調諧內部部分之RF電壓。

在至少一實施例中，電漿可定製為具有所需之離子密度、電壓以及其它電漿特徵之徑向及/或方位分佈。在至少一實施例中，ICP天線上可存在多個 (例如一個以上) 調諧部分。在至少一實施例中，耦合至包含多個調諧部分之ICP天線之電漿 (例如電漿432) 可具有相關之離子密度以及其它電漿參數的多個區域。在至少一實施例中，多個電漿區域之電漿特性可藉由ICP天線之多個調諧部分之f/f0比率進行相對的控制以及調整。參照圖4A所示之實施例，相對於電漿之內部區域，離子及/或其它反應物質之密度的空間性分佈可在電漿週邊得到增強。在至少一實施例中，在週邊之離子濃度的增強可等同於基板 (如圖4A中之晶圓434) 之週邊所發生的蝕刻或沉積處理相對於中間區域的速率增加。

圖6示出了流程圖600，其總結了根據至少一實施例之用以調諧空間性可調諧ICP天線，例如ICP天線408，以實現電漿之動態空間性控制之示例性方法。在至少一實施例中，在操作601中，ICP天線之調諧部分可在PECVD或電漿刻蝕處理期間動態地調諧。在至少一實施例中，可響應電漿特徵之隨機變化進行動態調諧。在至少一實施例中，動態調諧可補償基板上前驅物或電漿氣體分佈之波動。在至少一實施例中，動態調諧能夠以預先程式設計的方式進行。在至少一實施方案中，動態調諧可包含沿ICP天線對相鄰調諧部分進行週期性調諧以及解調諧，以動態移動多區域電漿內之高離子密度區域。在至少一實施例中，離子密度從一個區域轉移至另一區域可實現沿晶圓基板之沉積流量之空間性控制。

在至少一實施例中，由特定噴淋頭所引起之沉積或蝕刻不均勻性可藉由空間性控制電漿來補償。在至少一實施例中，噴淋頭可能具有來自週邊區域之低沉積流量。在靜態電漿條件下，沉積薄膜可能具有高度的不均勻性，從而相對於其內部，此薄膜在其週邊具有較大的厚度。在至少一實施例中，多區域ICP天線之動態調諧可週期性地增加以及減少在多區域電漿之空間性差異區域 (例如內部部分以及週邊二者) 中之沉積流量。在至少一實施例中，動態調諧可包含週期性地調諧以及解調諧ICP天線之調諧部分。在至少一實施例中，藉由這種動態調諧對沿ICP天線之電磁耦合之空間性控制可使要沉積之具有低不均勻性的薄膜更均勻。在至少一實施例中，可藉由動態調整並聯電容或藉由動態調整施加RF頻率來進行動態調諧。

在操作602，在至少一實施例中，示例性方法包含藉由調諧耦合至ICP天線之串聯電容 (例如圖4A中之串聯電容器430) 來調節ICP天線之輸入阻抗。在至少一實施例中，ICP天線之輸入阻抗之電抗部件可取決於跨ICP天線之調諧部分之並聯電容的值。由於這些值可在處理過程中動態調整，因此ICP天線之輸入阻抗可在處理過程中以及從一個處理至另一處理期間變化。在至少一實施例中，可調諧串聯電容以調節ICP天線之饋電點之輸入阻抗。在至少一實施例中，饋電點阻抗為頻率相關的，並且取決於施加RF頻率可主要是容抗或感抗。

在至少一實施例中，串聯電容可與ICP天線之電容串聯，其可包含並聯電容。如果施加RF頻率使得饋電點阻抗主要是電感的，則在至少一實施例中，可調節串聯電容以部分或完全消除ICP天線之感抗，從而降低整體輸入阻抗。在至少一實施例中，降低ICP天線之輸入阻抗。根據至少一個實施例，當ICP天線之輸入阻抗降低時，對於給定之功率準位，施加RF信號之峰值輸入電壓亦可降低，從而降低跨ICP天線之未調諧部分之RF電壓。

在至少一實施例中，ICP天線饋電點之輸入阻抗可為數百至數千歐姆。在至少一實施例中，RF信號源之輸出阻抗可為50歐姆，與頻率無關。在至少一實施例中，可使用具有設定變壓比之阻抗匹配網路來包含在RF信號源輸出以及ICP天線之輸入之間，以匹配可能存在的大阻抗差異。在至少一實施例中，可藉由控制ICP天線之饋電點阻抗來動態調整串聯電容以維持阻抗匹配網路之變壓比。在至少一實施例中，為了減小匹配網路變壓比以及電容範圍，可調節串聯電容器以降低ICP天線之輸入阻抗之電抗部件，從而之體上減小輸入阻抗。在至少一實施例中，亦可降低ICP天線之輸入電壓。在至少一實施例中，可降低ICP天線電路中之部件之額定電壓，從而潛在地降低資本以及維護成本。

以下所提供之示例說明了各個實施方式。在此，示例可與其它示例相結合。因此，在不改變本發明範圍的情況下，各個實施例可與其它實施例相結合。

示例1為一種設備，其包含電感耦合電漿 (ICP) 天線，其包含串聯耦合之多個電感；以及電容器，其與多個電感中之一個電感並聯耦合，其中ICP天線將與電漿進行電磁耦合。

示例2包含示例1之所有特徵，其中多個電感中之電感為第一電感，其中電容器為多個電容器中之第一電容器，其中設備更包含第二電容器，以及其中第二電容器與多個電感中之第二電感並聯耦合。

示例3包含示例2之所有特徵，其中多個電感中之第三電感位於第一電感以及第二電感之間。

示例4包含示例1之所有特徵，更包含至少一串聯電容器，其與RF信號源以及ICP天線電性耦合。

示例5包含示例4之所有特徵，其中至少一串聯電容器為固定電容器、可變電容器或其組合。

示例6包含示例2之所有特徵，其中第一電容器更與第一電感以及第四電感並聯耦合，以及其中第四電感以及第一電感彼此電性串聯。

示例7包含示例6之所有特徵，其中第二電容器與第二電感以及第五電感並聯耦合，以及其中第五電感為多個電感中之一個。

示例8為一種設備，其包含電感耦合電漿 (ICP) 天線，天線包含線圈，其中線圈包含第一終端；第二終端；以及位於第一終端以及第二終端之間之多個線圈段；以及電容器，其與多個線圈段中之線圈段並聯耦合。

示例9包含示例8之所有特徵，其中電容器位於線圈段之上方或下方。

示例10包含示例9之所有特徵，其中線圈為螺旋線圈，且其中螺旋線圈為實質上平面的。

示例11包含示例10之所有特徵，其中電容器為多個電容器中之第一電容器，其中線圈段為第一線圈段，且其中多個電容器中之單個電容器與多個線圈段中之一或多個單個線圈段並聯電性耦合。

示例12包含示例11之所有特徵，其中第一線圈段之第一終端位於螺旋線圈之第一半徑處，以及第一線圈段之第二終端位於螺旋線圈之第二半徑處，以及其中第二半徑大於第一半徑，螺旋線圈包含第二線圈段，其中第二線圈段包含第三終端以及第四終端，其中第三終端與第二終端電性耦合，以及其中第四終端位於螺旋線圈之第三半徑處，第三半徑大於第二半徑；以及第二線圈段與第一線圈段實質上同心。

示例13包含示例12之所有特徵，其中線圈包含第三線圈段，其中第三線圈段位於第一線圈段以及第二線圈段之間，以及其中第三線圈段與第一線圈段以及第二線圈段串聯電性耦合。

示例14包含示例13之所有特徵，其中第一電容器與第一線圈段耦合，其中設備包含第二電容器以及第三電容器，其中第二電容器與第二線圈段耦合，以及其中第三電容器與第三線圈段耦合。

示例15包含示例14之所有特徵，其中ICP天線包含第一調諧部分，其包含第一電容器，其與第一線圈段、第二線圈段或第三線圈段中之任意一個並聯電性耦合，其中第一線圈段具有第一電感，其中第二線圈段具有第二電感，其中第三線圈段具有第三電感，其中多個電容器中之第一電容器具有第一電容，以及其中第一調諧部分可在第一RF頻率下產生諧振。

示例16包含示例15之所有特徵，其中ICP天線包含第二調諧部分，其包含多個電容器中之第二電容器，其與第一線圈段、第二線圈段或第三線圈段中之任意一個並聯電性耦合，其中多個電容器中之第二電容器具有第二電容，以及其中第二調諧部分可在第二RF頻率下產生諧振。

示例17包含示例16之所有特徵，其中ICP天線包含第三調諧部分，其包含多個電容器中之第三電容器，其與第一線圈段、第二線圈段或第三線圈段中之任意一個並聯電性耦合，其中多個電容器中之第三電容器具有第三電容，以及其中第三調諧部分可在第三RF頻率下產生諧振。

示例18為一種半導體處理工具，其包含第一腔室；第二腔室，其中第二腔室與第一腔室相鄰，以及其中第二腔室與第一腔室之間以包含介電材料之壁隔開；第一腔室內之電感耦合電漿 (ICP) 天線，其中ICP天線包含多個電感，其中多個電感中之單個電感彼此串聯電性耦合，其中多個電感中之至少一電感並聯電性耦合至電容器；以及RF信號源，其與ICP天線電性耦合。

示例19為一種用於調諧電感耦合電漿 (ICP) 之方法，其包含提供ICP設備，ICP設備包含ICP天線，ICP天線包含多個電感，其中多個電感中之單個電感彼此串聯電性耦合，其中多個電感中之至少一電感並聯電性耦合至電容器；以及射頻 (RF) 信號源，其中ICP天線與RF信號源電性耦合，其中ICP天線包含至少一調諧部分，其中至少一調諧部分包含多個電感中之第一電感，其與電容器並聯耦合，其中至少一調諧部分包含儲能電路且具有諧振頻率，其中ICP天線更包含至少一未調諧部分，以及其中至少一未調諧部分包含多個電感中之至少一第二未調諧電感，其與ICP天線之至少一調諧部分電性耦合；以及藉由將RF信號源調諧至一頻率來驅動ICP天線，使得在至少一調諧部分內循環之第一電流與在至少一未調諧部分內流動之第二電流之比率大於1：1，其中耦合至ICP天線之電漿為空間性調節的，電漿增強型處理之速率是跨基板之空間性調節的。

示例20包含示例19之所有特徵，其中藉由調諧RF信號源來驅動ICP天線包含調諧RF信號源以相對於耦合至ICP天線之未調諧部分之第二電磁場來調節耦合至ICP天線之調諧部分之第一電磁場，其中相對於電漿之第二部分內之離子的第二濃度來調節電漿之第一部分內之離子的第一濃度，以及其中電漿之第二部分耦合至未調諧部分。

示例21包含示例20之所有特徵，更包含調諧串聯電容，其中串聯電容串聯耦合至ICP天線以及RF信號源，其中調諧串聯電容以調節串聯電容之容抗，以及藉由調節串聯電容之容抗來調節ICP天線之輸入阻抗。

示例22包含示例21之所有特徵，其中藉由調諧串聯電容來降低ICP天線之輸入電壓，以調節ICP天線之輸入阻抗。

示例23為一種處理設備，其包含真空處理腔室以及與真空處理腔室相鄰之電感耦合電漿 (ICP) 天線，其中ICP天線包含輻射元件，其中輻射元件包含一或多個射頻 (RF) 諧振部分，其中RF諧振部分包含儲能電路，其包含電容器，其與輻射元件之一段電性耦合。

示例24包含示例23之所有特徵，其中電容器為並聯電容器，其並聯耦合至輻射元件之一段。

示例25包含示例23之所有特徵，其中並聯電容器為固定電容器、可變電容器或其組合中之任意一種。

示例26包含示例23之所有特徵，其中輻射元件包含一或多個未調諧部分，其與一或多個RF諧振部分串聯耦合，其中未調諧部分包含輻射元件之非諧振跨距。

示例27包含示例26之所有特徵，其中一或多個非調諧段之非調諧段位於一或多個RF諧振部分之二個之間。

示例28包含示例23之所有特徵，更包含至少一串聯電容器，其與ICP天線串聯耦合。

示例29包含示例28之所有特徵，其中至少一串聯電容器為固定電容器、可變電容器或其組合。

示例30包含示例23之所有特徵，其中輻射元件包含線圈，其中線圈包含在內終端以及外終端之間之一或多個匝數。

示例31包含示例30之所有特徵，其中線圈為扁平螺旋線圈 (flat spiral coil) 或螺旋線圈 (helical coil)。

示例32包含示例30之所有特徵，其中一或多個RF諧振段包含電容器，其跨輻射元件之部分並聯耦合，其中輻射元件之部分包含線圈之一或多個匝數。

示例33為一種電感耦合電漿 (ICP) 天線，其包含輻射元件，輻射元件包含線圈，其中線圈包含第一終端；第二終端；以及在第一終端以及第二終端之間之一或多個線圈段，其中線圈段包含至少一線圈繞組；以及一或多個射頻 (RF) 諧振部分，其中RF諧振部分包含電容器，其與線圈段並聯耦合。

示例34包含示例33之所有特徵，其中一或多個電容器為固定電容器、可變電容器或其組合中之任意一種。

示例35包含示例33之所有特徵，其中線圈為螺旋線圈，以及其中螺旋線圈為實質上平面的。

示例36包含示例33之所有特徵，更包含輻射元件之一或多個未調諧部分，其中未調諧部分包含非諧振線圈段，以及其中一或多個未調諧部分與一或多個RF諧振部分相鄰。

示例37包含示例36之所有特徵，其中第一電容器與第一線圈段耦合，其中設備包含第二電容器以及第三電容器，其中第二電容器與第二線圈段耦合，以及其中第三電容器與第三線圈段耦合。

示例38包含示例37之所有特徵，其中ICP天線包括第一調諧部分，其包含與第一線圈段、第二線圈段或第三線圈段中之任意一個並聯電性耦合之第一電容器，其中第一線圈段具有第一電感，其中第二線圈段具有第二電感，其中第三線圈段具有第三電感，其中多個電容器中之第一電容器具有第一電容，且其中第一調諧部分可在第一RF頻率下產生諧振。

示例39為一種用於調諧電感耦合電漿 (ICP) 之方法，其包括提供ICP設備，ICP裝置包含電感耦合電漿 (ICP) 天線，其包括線圈，其中線圈包含第一終端以及第二終端；以及在第一終端以及第二終端之間之一或多個線圈段；至少一調諧部分，其包含並聯電容器，並聯電容器與一或多個線圈段中之至少一個並聯耦合；至少一未調諧部分，其包含一或多個線圈段中之至少一個，線圈段沒有並聯電容器；以及射頻 (RF) 信號源，其可輸出驅動頻率，其中ICP天線與RF信號源電性耦合；以及驅動ICP天線，使在至少一調諧部分內循環之第一電流與在至少一未調諧部分內流動之第二電流之比率大於1：1，其中耦合至ICP天線之電漿為空間性調節的，電漿增強型處理之速率是跨基板之空間性調節的。

示例40包含示例39之所有特徵，其中驅動ICP天線包含調諧RF信號源之驅動頻率，其中驅動頻率在至少一調諧部分之諧振頻率的50%以內。

示例41包含示例39之所有特徵，其中驅動ICP天線包含調諧至少一電容，使得至少一調諧電路之諧振頻率在驅動頻率的10%至190%之間。

示例42包含示例41之所有特徵，其中調諧至少一電容器包含在處理過程中改變至少一電容器之電容，其中至少一電容器之電容為手動調諧，或者，其中在處理過程中至少一電容器之電容為動態調諧。

示例43包含示例39之所有特徵，更包含調節ICP天線之輸入阻抗，其中串聯耦合至ICP天線之可調節電容器被調諧以調節ICP天線之輸入阻抗。

除了本文所描述的，在不偏離其範圍的情況下，可對所揭露之實施例及其實施方式進行諸多修改。因此，本文之實施例說明應被理解為只是示例，而不是對本揭露內容之範圍的限制。本發明之範圍應僅參照以下之申請專利範圍來衡量。

100a:電漿處理工具 102:卡盤 103:晶圓 104:處理腔室 106:射頻信號源 108:電感耦合電漿天線 110:上部腔室 112:介電窗 114:電漿 116:繞組 118:內終端 120:外終端 200a:射頻電路 200b:電感耦合電漿天線電路 200c:電感耦合電漿天線電路 202:電感耦合電漿天線 204:射頻信號源 206:電感 208:電感 210:電感 212:電感 214:電感 216:電感 218:並聯電容器 220:並聯電容器 222:並聯電容器 224:儲能電路 226:儲能電路 228:儲能電路 230:串聯電容器 252:電感耦合電漿天線 254:射頻信號源 256:電感 258:電感 260:電感 262:電感 264:電感 266:串聯電容器 268:並聯電容器 270:儲能電路 272:電感耦合電漿天線 274:射頻信號源 276:電感 278:電感 280:電感 282:電感 284:電感 286:電容器 288:電容器 290:儲能電路 292:儲能電路 300a:電感耦合電漿天線 300b:電感耦合電漿天線 302:線圈 304:內終端 306:外終端 308:線圈段 310:線圈段 312:線圈段 314:繞組 316:第一互連終端 318:繞組 320:第二互連終端 322:第三互連終端 324:繞組 326:第四互連終端 328:電容器 330:電容器 332:儲能電路 334:儲能電路 336:引線 338:引線 340:引線 342:引線 344:射頻信號源 346:電容器 348:電容器 350:第三儲能電路 400:半導體處理工具 402:公用腔室 404:電漿腔室 406:壁/介電窗 408:電感耦合電漿天線 410:線圈 412:並聯電容器 414:線圈段 416:引線 418:引線 420:調諧部分 422:內終端 424:未調諧部分 426:射頻信號源 428:外終端 430:串聯電容器 432:電漿 434:晶圓 436:基座 450:圖 500:流程圖 501:操作 502:操作 600:流程圖 601:操作 602:操作 C1:並聯電容器 C2:並聯電容器 C3:並聯電容器 h ₁:偏移 h ₂:偏移 L1:電感 L2:電感 L3:電感 L4:電感 L5:電感 L6:電感 R1:半徑 R2:半徑 R3:半徑

本文所述之材料在附圖中以示例性而非限制性的方式進行說明。為使說明簡化以及明確，圖中所示之元件不一定按比例以及準確位置繪製。舉例而言，為了明確起見，某些元件之尺寸可能相對於其它元件誇大。此外，為便於討論的明確，各個物理特徵可能以簡化的「理想」形式以及幾何圖形表示，但應理解的是，實際實施可能僅近似於圖示之理想形式。舉例而言，在繪製光滑表面以及方形交叉時，可不考慮奈米製造技術所形成之結構之有限粗糙度、圓角以及不完美的角度交叉特徵。此外，在認為適當的情況下，圖中重複了參考標記，以表示相對應或類似的元件。

圖1示出了根據至少一實施例之電漿處理工具之剖面圖。

圖2A示出了根據至少一實施例之包含空間性可調諧電感耦合電漿 (inductively coupled plasma，ICP) 天線之ICP電路之電性示意圖。

圖2B示出了根據至少一實施例之包含ICP天線之空間性可調諧ICP天線電路之替代電性示意圖。

圖2C示出了根據至少一實施例之包含ICP天線之空間性可調諧ICP天線電路之另一替代電性示意圖。

圖3A示出了根據至少一實施例之空間性可調諧ICP天線之等角視圖。

圖3B示出了根據至少一實施例之替代空間性可調諧ICP天線之等角視圖。

圖4A示出了根據至少一實施例之包含空間性可調諧ICP天線之半導體處理工具之剖面圖。

圖4B示出了根據至少一實施例之空間性可調諧ICP天線之調諧部分以及未調諧部分之間之電流比作為施加頻率之函數之示例性曲線圖。

圖5示出了總結根據至少一實施例之用於調諧空間性可調諧ICP天線以實現電漿之靜態空間性控制之示例性方法之流程圖。

圖6示出了總結根據至少一實施例之用於調諧空間性可調諧ICP天線以實現電漿之動態空間性控制之示例性方法之流程圖。

100a:電漿處理工具

102:卡盤

103:晶圓

104:處理腔室

106:射頻信號源

108:電感耦合電漿天線

110:上部腔室

112:介電窗

114:電漿

116:繞組

118:內終端

120:外終端

Claims

一種電感耦合電漿 (ICP)設備，包含：一電感耦合電漿 (ICP) 天線，其包含串聯耦合之多個電感；以及一電容器，其與該多個電感中之一電感並聯耦合，其中該ICP天線將與一電漿進行電磁耦合。
如請求項1所述之電感耦合電漿 (ICP)設備，其中該多個電感中之該電感為一第一電感，其中該電容器為多個電容器中之一第一電容器，其中該ICP設備更包含一第二電容器，以及其中該第二電容器與該多個電感中之一第二電感並聯耦合。
如請求項2所述之電感耦合電漿 (ICP)設備，其中該多個電感中之一第三電感位於該第一電感以及該第二電感之間。
如請求項1所述之電感耦合電漿 (ICP)設備，更包含至少一串聯電容器，其與一RF信號源以及該ICP天線電性耦合。
如請求項4所述之電感耦合電漿 (ICP)設備，其中該至少一串聯電容器為一固定電容器、一可變電容器或其組合。
如請求項2所述之電感耦合電漿 (ICP)設備，其中該第一電容器更與該第一電感以及一第四電感並聯耦合，以及其中該第四電感以及該第一電感彼此電性串聯。
如請求項6所述之電感耦合電漿 (ICP)設備，其中該第二電容器與該第二電感以及一第五電感並聯耦合，以及其中該第五電感為該多個電感中之一個。
一種電感耦合電漿 (ICP)設備，包含：一電感耦合電漿 (ICP) 天線，其包含一線圈，其中該線圈包含：一第一終端；一第二終端；多個線圈段，其位於該第一終端與該第二終端之間；以及一電容器，其與該多個線圈段中之一線圈段並聯耦合。
如請求項8所述之電感耦合電漿 (ICP)設備，其中該電容器位於該線圈段之上方或下方。
如請求項9所述之電感耦合電漿 (ICP)設備，其中該線圈為一螺旋線圈，且其中該螺旋線圈為實質上平面的。
如請求項10所述之電感耦合電漿 (ICP)設備，其中該電容器為多個電容器中之一第一電容器，其中該線圈段為一第一線圈段，且其中該多個電容器中之個別電容器與該多個線圈段中之一或多個個別線圈段並聯電性耦合。
如請求項11所述之電感耦合電漿 (ICP)設備，其中：該第一線圈段之該第一終端位於該螺旋線圈之一第一半徑處，以及該第一線圈段之該第二終端位於該螺旋線圈之一第二半徑處，且其中該第二半徑大於該第一半徑；該螺旋線圈包含一第二線圈段，其中該第二線圈段包含一第三終端以及一第四終端，其中該第三終端與該第二終端電性耦合，以及其中該第四終端位於該螺旋線圈之一第三半徑處；該第三半徑大於該第二半徑；以及該第二線圈段與該第一線圈段實質上同心。
如請求項12所述之電感耦合電漿 (ICP)設備，其中該線圈包含一第三線圈段，其中該第三線圈段位於該第一線圈段與該第二線圈段之間，以及其中該第三線圈段與該第一線圈段以及該第二線圈段串聯電性耦合。
如請求項13所述之電感耦合電漿 (ICP)設備，其中該第一電容器與該第一線圈段耦合，其中該ICP設備包含一第二電容器以及一第三電容器，其中該第二電容器與該第二線圈段耦合，以及其中該第三電容器與該第三線圈段耦合。
如請求項14所述之電感耦合電漿 (ICP)設備，其中該ICP天線包含一第一調諧部分，其包含該第一電容器，其與該第一線圈段、該第二線圈段或該第三線圈段中之任意一個並聯電性耦合，其中該第一線圈段具有一第一電感，其中該第二線圈段具有一第二電感，其中該第三線圈段具有一第三電感，其中該多個電容器中之該第一電容器具有一第一電容，以及其中該第一調諧部分可操作以在一第一RF頻率下產生諧振。
如請求項15所述之電感耦合電漿 (ICP)設備，其中該ICP天線包含一第二調諧部分，其包含該多個電容器中之一第二電容器，其與該第一線圈段、該第二線圈段或該第三線圈段中之任意一個並聯電性耦合，其中該多個電容器中之該第二電容器具有一第二電容，以及其中該第二調諧部分可操作以在一第二RF頻率下產生諧振。
如請求項16所述之電感耦合電漿 (ICP)設備，其中該ICP天線包含一第三調諧部分，其包含該多個電容器中之一第三電容器，其與該第一線圈段、該第二線圈段或該第三線圈段中之任意一個並聯電性耦合，其中該多個電容器中之該第三電容器具有一第三電容，以及其中該第三調諧部分可操作以在一第三RF頻率下產生諧振。
一種半導體處理工具，包含：一第一腔室；一第二腔室，其中該第二腔室與該第一腔室相鄰，以及其中該第二腔室與該第一腔室之間以包含一介電材料之一壁隔開；一電感耦合電漿 (ICP) 天線，其在該第一腔室內，其中該ICP天線包含多個電感，其中該多個電感中之單個電感彼此串聯電性耦合，其中該多個電感中之至少一電感並聯電性耦合至一電容器；以及一RF信號源，其與該ICP天線電性耦合。
一種用於調諧電感耦合電漿 (ICP) 之方法，包含：提供一ICP設備，其包含：一ICP天線，其包含多個電感，其中該多個電感中之個別電感彼此串聯電性耦合，其中該多個電感中之至少一電感並聯電性耦合至一電容器；一射頻 (RF) 信號源，其中該ICP天線與該RF信號源電性耦合，其中該ICP天線包含至少一調諧部分，其中該至少一調諧部分包含該多個電感中之一第一電感，其與該電容器並聯耦合，其中該至少一調諧部分包含一儲能電路且具有一諧振頻率，其中該ICP天線更包含至少一未調諧部分，以及其中該至少一未調諧部分包含該多個電感中之至少一第二未調諧電感，其與該ICP天線之該至少一調諧部分電性耦合；以及藉由將該RF信號源調諧至一頻率來驅動該ICP天線，使得在該至少一調諧部分內循環之一第一電流與在該至少一未調諧部分內流動之一第二電流之一比率大於1：1，其中耦合至該ICP天線之一電漿為空間性調節的，以及其中一電漿增強型處理之一速率是跨一基板而空間性調節的。
如請求項19所述之方法，其中藉由調諧該RF信號源來驅動該ICP天線的步驟包含調諧該RF信號源以相對於耦合至該ICP天線之該未調諧部分之一第二電磁場來調節耦合至該ICP天線之該調諧部分之一第一電磁場，其中相對於該電漿之一第二部分內之離子的一第二濃度來調節該電漿之一第一部分內之離子的一第一濃度，以及其中該電漿之該第二部分耦合至該未調諧部分。
如請求項20所述之方法，更包含調諧一串聯電容，其中該串聯電容係串聯耦合至該ICP天線以及該RF信號源，其中調諧該串聯電容以調節該串聯電容之一容抗，以及其中藉由調節該串聯電容之該容抗來調節該ICP天線之一輸入阻抗。
如請求項21所述之方法，其中藉由調諧該串聯電容來降低該ICP天線之一輸入電壓，以調節該ICP天線之該輸入阻抗。