TW494708B - Radio frequency power source for generating an inductively coupled plasma - Google Patents

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Description

A: 五、發明說明( 發明之背景 本發明有關於在用以實施钱刻和丨殿積處理之裝置中^ 應麵合電聚之產生。 、…夕‘丨生之半‘體製造操作包括-處理室内所安裝之一 半導恤基肢上所貫施之澱積和蝕刻處理。此類處理典型扣 包括一低壓,高密度放電之使用,其中—電漿係以一可葡 子化乳體與-射頻電磁場之交互作用而產生。射頻功率之 麵合至電詩半導體處理室内可以被分類為要就是電^ 為主抑或感應性為主。每_種之甚多範例可以在早期技赶 中發現。 = —在電㈣合之情況中,射頻功率絲合至並聯板處理 室之底板及/或頂板。-般而言,此頂板亦作用為可離子 化氣體進給,此底板作用為晶圓握持卡盤,以及室之 部分係接地線。 ^ ' 感應性耦合一般地應用一平面幾何學,或者一圓筒形 幾何學’或者此兩種幾何學之綜合。此外,低射頻功率通 常係應用於一底板電極或卡盤以提供放電幾何體。 第1Α圖說明平面幾何學之一範例,其中一平面多轉 數線圈係放置於一處理管或處理室之頂部。第1Β圖顯示 圓筒形幾何學之-範例,其中-多轉圓筒形之線圈係圍繞 一處理管而纏繞,同時第1C圖顯示圓筒形幾何學之變更 版本,其中此圓筒形線圈係以一感應性遮蔽所環繞。顯示 於第1C圖中之結構係一螺旋形諧振器之範例。在每一所 說明之配置中’此線圈係經連接以接收一射頻電流,並因 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先:>/讀背面之注意事項再填寫本頁) --------tr---------線▲ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 494708 ‘ A7
此以歇應 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
时订於圓筒形幾何學 產生之射頻電磁場,它係線圈内射頻電流之^此― 包含幅射傳播之電磁波緊鄰於電装容積於以―:主要地 極化時(以移出方位傳播磁場)。此、、砰電遮蔽所 之小薄表面層交互作用。此—薄^厂傳播波與整體電黎 深度言及之。此一交互作用最二度通常係作為集膚 後續地氣體離子化,以及一電疑之=至賦能之電子’並 理管作用如-防護性障壁並自外部構造劃出—=裝= 至)在弟1師⑴圖中此處理管係以電介質物質f成Λ 它對自線圈所射入之電磁能量係透明者。可瞭解者即這此 圖係示意性。事實上實際裝備可採取多樣形態。 二 在半導體處理中射頻功率夕3 m λ 领力羊之搞合至電漿傳統上係在 MHz之驅動頻率’使用—則射頻功率發生器。此 一頻率係方便地位於為工業用途指定之一射頻帶内。不過 ’操作之頻率係不受限於早期技藝中之此一值,以及事實 上多種頻率係典型地被引用當使用多耦合電極時。^ 射頻功率典型地係由有至少一個活性構件之振盈器供 應至線圈,此活性構件可以是—固態,或半導體,構件, 或一真空管。 -如業界中所習知,能量可以通過一螺旋諧振器而感應 :地耦合入一處理室内,一如說明於Liebeman &⑽祕叫 第十二章中者(電漿放電和物質處理之原理,由協Wilq & Son出版公司於1944年發行)。以一螺旋譜振器,此線圈(或螺 線)有長度相等於射頻輸入1/4波長之一整數。此線圈圍繞 本紙張尺錢+關家標準(CNS)A4規格(21〇 297公釐) 4947U8 A7 五、發明說明(
此電水至並係裝入圓筒形容器内,此容器係接地線。第1C 圖顯不此一螺旋諧振器之基本構造,包括此線圈,-靜電 C蔽由此線圈所包圍以將射頻磁場與電漿之電容性輕合減 至取少’ 一電介質處理管,它係由此靜電遮蔽所包圍並自 電漿分開此螺旋線圈,一外導電體,或遮蔽,圍繞此線圈 ,以及一RF輸入線路連接著此線圈之頂部。一如第π圖 斤示此RF輸入係對其應用之線圈分接頭係自此線圈 之一站隔開,此線圈係接地線。線圈分接頭和接地線之間 之此線圈之部分有效地作用如匹配電路之部分。因此,此 分接頭之位置可以經選擇以達到一匹配狀況。在一指定一 組之狀況下,分接頭點位置之適當界定可提供用於此電路 之阻抗匹配。 不過,在一RF功率發生器上之負載阻抗係此線圈之 本質阻抗和由電漿所呈現之阻抗之功能,後者阻抗係電装 之性能之功能。因此,在處理狀況中之起伏波動可導引至 此阻抗上之波動一如由好功率發生器所見者。此外,其 中電漿係經建立之處理室之阻抗顯著地變化於電漿點引之 前之狀況和運作狀況之間。為了要保持gRF功率發生器 至此電漿之有效之能量轉移、電力供應輸出阻抗對負載阻 抗之適當匹配係屬須要。 使用於早期技藝中之一項技術係一可變頻率電力供廡 。此頻率係由一定相磁體探測器所測定,它測定耗合至線 圈之分接頭之固定匹配網路之輸入處之匹配狀況。不過, 此類之系統可以是非常昂貴,並因此一固定頻率之電力 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21G x 297公爱- (請先^讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------線| 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 消
應係通常地與此匹配網路相關聯地被引用 經由一阻抗匹配網路耦合至螺旋諧振器之線圈之一固 疋^員率RF振蓋态之一範例係顯示於第2圖内。此匹配網路 仏一 π -濾波器包含一串聯地連接之感應器L和兩個分路連 接之可’交比較為、C!和C2。此匹配網路為由線圈及電漿所代 表之可變負載阻抗和RF功率發生器之輸出阻抗之間之差 刀作補“。例如,一如第2圖内所示,當源阻抗&係相 於負載阻抗ZMni時,此一阻抗包括匹配網路,螺旋線圈 及包漿負載之阻抗,隨後此功率轉移可以是最大。在此 實際狀況中,至匹配網路一負載電路之輸入阻抗2_係源 阻抗zs和匹配網路Ζμπ。之輸出阻抗之複共軛,一如由此負 載所見者,係負載阻抗ZL之複共軛。在此一特殊狀況下, RF源和匹配網路及線圈所負載之電漿之結合兩者間之耦 合可以作為相等於一純電阻性電路來表示。因此,此匹配 網路係經設計以使自RF#率發生器傳輸至其負載之功 成為最大。 給予功率轉移狀態之反饋(使用特殊探測器電路之 射/傳輸之電力位準,其輸送接近此前向和反射信號間 位上及反射信號之量上之差異)、匹配網路業經開發以” 應於負載阻抗上之改變。特別地,在電I點引及運作狀況 中此可麦电谷态係經調整以調譜此負載電路,它包括 _配網路,此線圈和此電槳負載至一諧振狀況供此 定頻率電力供應用。當此電路阻抗係已匹配時,在匹配 路接面處對源所反射之功率係已變為最小,或甚至零 等 以 率 反 相 回 此 固 網 ^-----------------線 (碕乇^讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格⑽x 297公髮
五、發明說明(5 ) 現匹配之精確度而定,因此減少對電力供應之損害,它必 須最終地吸收此一反射之功率。不過,眾所熟知者,即具 有一固定頻率之電力供應之匹配網路之使用為半導體裝備 之製造呈現若干問題。 特別地是,現在阻抗匹配網路本質上係不可靠,部分 地由於此事實,即次要以確保操作安全可靠性之維護係比 較複雜’而經常超越維修人員之能力。 此外,已知匹配網路有一不適當之回應時間,至少是 在某一操作情勢中。特別地是,如果供應至電漿源之功率 係要予依照一脈動圖案來變化時,那麼比最快速之匹配網 路不能調整以保持電力供應和電漿源之間之一最佳匹配。 此屬實情,因為用於最快匹配網路之時間刻度係數千毫秒 ,亦即,用於回應之上昇或下降時間係大約地若干百毫秒 。不過’要達到一 RF平方波脈動至1 %以内之精確度時, 此隶小脈動時間刻度用於這些匹配網路者可能是幾十秒或 25至30衫。因此,為了要精確地達到所說明之脈動,吾人 而要一匹配網路具有上昇及下降時間,或者一時間刻度之 在微秒之範圍者。因此,此早期技藝已是必需來接受功率 耦合狀況之係無效率者,同時它甚至是從此一脈動至另一 脈動或者自此一運作至另一運作均可變化者。 如果於基體處理中一阻抗之不匹配發生時,基體損害 將很可能產生。 可變頻率RF功率產生器之使用緩和了甚多當引用一 固定頻率RF功率產生器和一匹配網路時所遭遇之問題。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱) " ---mr.---Aw--------訂---------線 (請先^讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ____________B7 _ 五、發明說明(ό ) — --------------Μ—— itfiHrv讀背面之:i音?事項再填寫本頁) 美國專利案第5,688,357號(Hanawa)透露一種使用可變頻 率RF功率產生器之方法,包含一固態振盪器與一控制系 統相接合,此系統包括感測此反射之及/或傳輸之功率之 .方法此控制系統調整RF功率源之頻率直到反射之功率 係最小及/或傳輸之功率係最大為止。本固態技術之缺點 係此事實,即有一固態構件之RF電力供應係可適用於處 理比較低之功率位準之5kw之範圍内者。不過,產生較高 功率位準之電力供應能力,例如高至15kW者,係必需來 處理晶圓之有300毫米之直徑者。另一可供選擇方式來使 用一固態振盪器者係在一振盪器電路内作為活性構件之一 真空官之使用,它包括此負載線圈和電漿負載。 真空管振盪器經引用於變換直流電成交流電已超過5〇 年真工言振盡益之設計之完整討論可以在下列文獻中發 現·“真空管振盪器”(電工程之原理,第χι章;應用電子 叢書,電子學中之第一課程,由MIT電工程部門人員合著 之電子管和相關電路,紐約1943年由John Wiley & Sons出 經濟部智慧財產局I工消費合作社印製 版社發行)。依照此文獻,真空管振盪器業經分類為兩級 亦P負電抗振蓋為和反饋振盪器;或者使用低壓電聚放 電之半導體之處理中特別使用者,反饋振盪器可包含一真 空管作為一放大器以及一耦合電路,其中此耦合電路包括 此負載線圈,它可以是一螺旋線圈,或者一電構件以電漿 轉合此RF功率者。典型反饋振盪器之範例係:哈特立振 盪器,柯匹子振盪器,調柵振盪器,以及調栅調屏振盪器 。用於習知哈特立及柯匹子振盪器之基本電路係分別顯示 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 9 494708 五、發明說明(7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於弟3A及3B圖内,它們是可在“真空管振盪器”卿Q文 中發現。 反饋振盪器之操作背後之基本前題係該裝置作用如一 放大器’其中輸出功率之_部分係反饋作為對放大器之輸 入,因此,該振盪器可以被保持。因此,任何裝置具有能 力週期性地輸出以-輸出功率較須要以驅動此振i器之= 入功率為大者即可以自行激發稱之。更明確言,如果此輸 出功率之構件係反饋至,例如,以適當之量及相位至真 管之陰極,那麼此振蓋器可以持續。有時,觀察此反饋 接之真空管振盪器作為一負電抗元件係極有用。 第4A和4B圖分別地呈現相當於第3八圖内所示之哈特 立振盪器之一反饋振盪器之一簡化之示意圖和等值電^、 。第4Α和4Β圖係亦被發現在supra之真空管振盪器中。 第4A圖内,此電路係包含一真空管放大器和一耦合網 。如所顯示者,此真空管放大器有一輸出電壓&(屏極 陰極)’ 一輸入電壓Εε(栅極至陰極)以及一電壓增器 。此耦合網路見到一輸入電壓匕並有Etb之一輸出電壓, 此處/3 =Etb/Ep係耦合網路之電壓比。為了要產生自行激發 之振盪,此放大器K之電壓增益必須是至少等於反饋電 比/5之倒反,或K - 1 / /3。 第4B圖呈現如第4A圖之同一電路之等值電路圖。 過,吾人假定此電路為一線性A級電路。讓κ之值被取代 在第4Β圖之電路中,吾人可能顯示用於持續振盪之下 狀況共同地作為巴克豪生準則言及之, 空 連 圖 在 路 至./Ε0 壓 不 列 ---------.—J— --------訂---------線 (請土v/讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 10 發明說明(8 ) p㈣Ά刻 ⑴ 此處Z係負載電路之阻抗’以及"和gm分別為真空管之增 =相互導電率。很清楚地,Θ係複電壓比,由於此阻^ :包括反應性構件’其中真實和虛擬部分必須是 早獨地相寺以符合等式⑴。此等兩要點放置限制在量和 相位上,亚因此界定用於操作之必需條件。事實上士 =式⑴之真實部分為管^之相互導電率設定條件,以: 等式(1)之複式部分大致上設定操作之頻率。 一如第3A®中所示’此哈特立振Μ之負載電路盆 阻抗係Ζ者包含兩個感應器L々L2與一比較器^並聯, 其中兩個感應器之間之共有節點係直接地連接至真空管陰 極。 π 與分光言"電漿產生相關聯纟,歐洲專利案 EL’568920A1號(Gagne)透露在用以叙合rf功率至大氣電 水之-柯匹子㈣器電路内_三極真空管之使用。不過, 此振盡器電路係經透露如有—不良效率,接近鄉至 用以轉合功率至電浆。此外,當經設計作為—反饋振堡器 用:.禺合RF功率至一低屋時’高密度電黎,此柯匹子振 盈器係不能自一電聚點引狀況過渡至運作狀況而無相互電 路凋咕。為了要克服這些問題並改進振盪器電路之堅固性 ,一哈特立振盪器業經引用俾能自動地轉換於開始及運作 狀況之間。此外,此哈特立振^電路經發現為更有效率 ’接近7 8 %。 A7 B7 五 、發明說明(9 本發明之概述 本發明之目的係在提供—+ 電漿產生糸統具有一 RF功 革產生益者’它消除上述之缺點和瑕疵。 =之另—目的係在提供如此一系統,以一…力 小。/、b力‘作在此-功率位準之現用電力供應為 本發明m㈣在提供-RF高功率產生器,它 力使功率轉移至電_,而同時急速地調整以改 :: 犯圍之日⑽刻度,並繼續地在電聚源阻抗中之變化時保 符一匹配之阻抗耦合電路。 及運明之另""目的係在提供一rf產生器,它於開 ^運作狀況中操作穩定,並係具有在開始及運作狀況間 動轉換之能力而勿須有電路之相互調譜。 上述及其他目的’依照本發明,由-系統用以變換DC ^力成為-RF電磁場於—處理室中者來達成,此系統 讀 始 線 包 一線圈經圍繞此處理室而建造,用以耗合rf功率 為電漿;以及 ,力率產生器’包括有一 Dc電力供應和rf功率輸 出之自由振in,此功率輸出係連接至_貞載阻抗 ’它包括此線圈,RF功率產生器係可操作用以供應好 流至此線圈,以便能產生KRF功率,它係經耦合入電 成 電 漿 本紙張尺度顧巾關家鮮(CNS)A4規格(210 x 297公釐) 494708 . A7
内考,具中 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此自由運行振盪器包含:_ 介 m S有陰極,屏極和柵 極,一柵漏電路連接至此栅極;—反饋電路搞合至此直空 管;以及—直流供應電路料接心加熱此陰極;以及 至少部分線圈係經連接以形成反饋電路之—部分。 依照本發明之較佳具體例,此RF功率產生器 此處理室放置,同時此直流電力 电刀供應必須是在遠離處理室 和RF功率產生器兩者之—位置來配置。不過,此^電力 供應可以放置在任何位置’包括鄰近於此室。DC電力供 應之大小係RF功率位準所要求之魏,以及因此,當15]^ RF功率係要為晶圓處而產生時它可以變為十分大。 為了要達成此理想之RF功率輸出位準,亦即RF功 斜坡或脈動之RF功率,依照本發明之一RF功率產生器 以使用,一如其活性構件,一三極真空管有一控制柵極 其中此柵極偏壓電壓可以使用一波形產生器來變更。此 性構件亦可以是一四極管,五極管等有單一或多控制栅極 者之固態電晶體,場效應電晶體,或類似增益裝置。依照 本發明之較佳具體例,此真空管自由運作振盪器係一變 之哈特立振盪器。 吾人發現,該自由運行振盪器之使用消除了對任何— 配網路之需要,並容許此振盪器輸出成為直接地連接至感 應性線圈,並因此直接地耦合至電漿源。 當處理室内之狀況改變時,在電漿阻抗上將有一相對 之改變,以及因此一相對之改變在振盪器電路之負載阻抗 率 可 活 更 匹 ^--------^---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 13
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上。除了係此真空管參數之功能外,振盈器係持續於其上 之頻率係此負載阻抗之功能。因此,在穩定操作中,此自 由運行振盪器之RF頻率將自動地調整至此一改變。 依照本發明之一系統給予若干優點超越早期技蓺,包 括=良之安全可靠性,自此一單元至另一單元,對功率位 準又化之反應之速度,以及藉計量此振蘯器輸出頻率以監 控電漿狀況之能力等之性能之一貫性。 、 自由運作振盪器之能力以隨負載阻抗上之改變而急速 地又化其振盪頻率而不依賴機械性地可調整構件,導致一 j可Λ之RF功率產生器輸出阻抗對電漿源之阻抗之更可 靠之匹配,並因此提供對電聚釋出之功率之更精確控制。 此外,機械地可調整構件和相關控制電路之消除大大地改 進了系統之可靠性並減小系統之製造成本。 換σ之RF反饋振蓋為之回應係僅有賴於電黎阻抗 可改變之速度及各種電路元件之時間常數。例如在電裝阻 抗上與此類改變相關聯之時間刻度在運作狀況時可以是數 十微秒,以及在開動操作中長如丨毫秒。因此,自由運作 振盪器之使用提供功率之有效轉移至電漿源,即令分別地 當此RF功率係呈有3至5亳秒之持續期之脈動之形態供應 時,或者如果小於1%之精確度係被要求時,以及具有上 昇和下降時間短如30至50微秒時亦然。此RF功率產生器 可令人滿意地回應電力位準變化和有3至5毫秒之持續期之 脈動,並能令人滿意地操作甚至當111:功率係以一複式多 位準,週期或非周期之時間功能脈動於不同功率位準之間 ; 〆—--------tr---------1· (請先i背面之注意事項再填寫本頁)
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五、發明說明(12) 時亦然。 (請土,:、'讀背面之注意事項再填寫本頁)
此外,由於由此RF功率產生器所產生之尺?頻率隨電 漿源阻抗而變化,故此奸頻率可以被監控以提供電漿: 況上變化之指示。此時可以特別地有助於此範圍,即RF 頻率可以是對特定電漿源參數相關連。 雖然本發明給予若干優點,吾人為了要說明,即在目 前之技藝狀態中,高功率真空管灯振盪器須要由高度,丨 練人=施有規律之保養。此外,在某—定操作狀況下, 此振盛器輸出頻率可以在為卫業灯用途所指定之ism帶之 外面之頻率處作變更。不過,此一問題可以藉圍繞此電力 供應和處理室之適當RF遮蔽來緩和。此一 RF遮蔽,例如 ,可以是呈銅綱孔及/或銅板壁圍封此電漿室之形態。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此一遮蔽係未特別地顯示於圖内。不過,依照此一技 蟄中早已習知之原理,所有RF構件,亦即,線圈,電纜 ,RF振盪器和振盪器電路元件可能習慣上地有適當之遮 敵,亦即,可能是被圍封於一金屬箱内,與電纜同軸等, 此處仍可能有某些RF洩漏,以及如果其量係充分地大時 ,那麼另外之遮蔽可能須要,可能呈銅板壁及/或銅網孔 壁之形悲、以遮蔽整個室。RF遮蔽係用於大多數處理室之 標準範例。 圖式之簡要說明 第ΙΑ ’ 1B和1C圖係三個早期技藝之電漿產生系統組 態之簡化之描繪圖。 第2圖係一早期技藝之固定頻率RF功率產生器之電 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公髮) ^4708 五λ發明說明(13 ) 圖 第3Α和3Β圖係兩個早期技蓺 圖 之真空管振盪器之電 路 第4A和4B圖分別地係顯示於第3A圖中 電路圖和一等值電路圖。 第5圖係依照本發明之系統耦合至一處 之振盪器之 理室之方塊圖 第6圖係第4圖内所示系統之自由運作振盈器之一較佳 具體例之電路圖。 第7A圖係連接至第6圖之電路之組件之一電漿產生 統之部分地為繪圖,部分地為電路之示意性說明^ 第7B圖係第7A圖内所示電構件之電路圖。 第8A和_係等值電路圖,說明依照本發明之一 功率產生器之操作原理。 第9圖係可與第6圖内振盈器使用之一構件之電路圖 第10A圖和10B圖分別地係一真空管構件之端視圖 一側視圖,它可以被引用於第6圖之自由運作之振盪器 糸
RF 和 中 —.—_—〆—--------訂---------線 (請先欠讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第11圖係一規畫之流程圖,說明依照本發明之一電漿 密度控制程序。 本發明之詳細說明 第5圖係依照本發明用以產生rf電磁場之系統之方塊 圖,與一處理室2—起,其中一電漿係藉此電磁場之裝置 予以產生。室2圍封一處理區域4,在此區中此電漿係經形 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 16 494708 A7 B7 五、發明說明(Η --------------Μ—— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 成。在此區4内裝設有一基體支承6, 一基體8係安裝其上 。基體8可以是-半導體晶圓’-電漿協助已處理程序係 要在其上實施。區4係由一處理管1〇所包圍,此管又依序 地由一電磁場丨2所包圍。室2係經提供在區4之上部邊界處 ’具有-氣體翁組合14用α喷射可離子化之處理氣體^ 入區4内。此一處理氣體將由RF電磁場所離子化於區々内 ,以及產生之離子將在由區4内適當構件(圖中未顯示)所 產生之電場之影響下朝向基體8推進。此一構件係業界中 早已熟知者。 戴至此時所說明之所有元件,和所有其他系統及構件 經需要以實施一電毁協助之蝕刻和澱積操作,並不屬於本 發明貝獻者,可以由業界中眾所熟知之構件來構成。 --線- 所須要之電磁場係藉供應一 R F電流至圍繞區4和遮蔽 12纏繞並構成依照本發明之RF電磁場產生系統之一構件 之線圈16。為了要產生此_RF電磁場,線圈“係連接至 一 RF功率產生器20之輸出電導體,以及操作電力係自一 DC電力供應22輸送至此產生器2〇。 經濟部智慧財產局I工消費合作社印製 在所說明之具體例中,線圈16係一螺旋或螺管式線圈 。不過,應予瞭解者,即線圈16可以有任何適用以在一處 理室中產生一電漿之形態。 依A?、本發明之較佳具體例,rf功率產生器2〇係直接 地鄰接反應态2而安裝,同時dc電力供應22可以放置在遙 距功率發生器20之一位置處並藉電導體24而結合至功率產生 器20。不過,吾人勿必要放置DC電力供應22在此一遙距 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21〇 X 297公爱) 17
發明說明(l5 ) 位置。事實上,它可以鄰接於反應器2之局部内放置。 、RF功率產生器2G係基本上由—自行運作振i器所損 成’它有’作為其活性構件,一三極功率真空管%。本文 中所說明之本發明之振盈器電路之一較佳具體例係顯示於 弟6圖内。它有一類似於本文中早期所說明之哈特立㈣ 為之構形··不過,它係不同,其中此電構件包含此負載電 路者’包括此電漿耦合元件’亦即螺旋式線圈“和此電漿 Ο 一第6圖内所示電路係顯示於第3A圖内哈特立振盘器之 一«版本。此哈特立振i器電路係較大級之反饋振盈器 之-範例。哈特立振盪器之一特徵係分岐感應(第3A圖内 Li和L2;第6圖内之17和18)’它係在一節點處被分岐,而 此節點係連接著三極真空管26之陰極。用於—反饋振盈器 之刼作之基礎偏壓係說明於文獻supra第十一章之“真空管 振盡器’’ 一文内。 第6圖中所呈現之電路包含若干構件各須要詳細說明 。這些構件係如后:⑴,-DC電力供應(第5圖内構㈣ ,但未顯示於第ό圖内)有一輸出連接於接頭28和接地線之 間,(π),一低通濾波器包含一分路電容器32和一rf抗流 感應器30; (iii),一三極真空管26; (iv),一負載電路包 括一阻遇電容器34, -電路調諸電容器24,螺旋線圈關 合至電漿處理反應器2,以及自螺旋線圈丨6至三極真空管% 之陰極之一反饋連接裝置;(v),一栅極電容器4〇和一柵 漏屯路42,以及(vi),一低DC電阻,高AC阻抗陰極加 Ί (請先 n n · I \ Aw 訂---------線泰 :«背面之、;1-意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21〇 X 297公釐) 18 發明說明(Ιό ) 熱電路36。 在第6圖中 不範性一組構件值,以及輸入電壓和 電流值之用於此電路者係經指示為5kWRF功率。 此自由運作振蓋器有一單一活性構件,它係一三極功 率真空管26之有-屏極,一陰極和一控制拇極者。一如此 技藝中眾所熟知者,應用於此控制拇極之電位,當一適當 之操作電壓存在於陰極和屏極之間時,將影響流動於此陰 極和屏極之間之電流量。典型地,此類三極管之陰極將係 以鉦鎢合金製成。 一三極真空管可以用作管26者之一特殊範例係
Siemens RS3010C RF真空管。 管26之此輸出,或負載電路係由電容器“和以以及線 圈16之部分18所構成。特別地是電容器34和線圈部分⑽ 王亚如地連接於官26之屏極和陰極之間,電容器24係呈並 聯地連接於電容器34和接地線之間,以及線圈部分⑺心 係呈並聯地連接於電容器34和接地線之間。此外,電容器 24和線圈部分17兩者係連接至接地線,以及因此,有效地 形成一串聯之支線與最先提及之線圈部分16並聯。 被引用之連接裝置係有意來與哈特立振盪器構形之那 麼一致。對螺旋線圈之連接裝置之一點將測定自阻遏電容 器34之連接裝置和至陰極之連接裝置之間之有效感應,以 及此有效感應自此連接裝置至陰極至接地線。此一分裂感 應係繼承於哈特立振盪器,以及其值影響振盪器之性能。 阻遏電容器34係經應用於自負載電路解速之Dc電力 494708 五、發明說明(π ) 1 員 工消費 。可變電容器24,經在第6圖 ,係被引用以調整在等犬。由 _有-笔容量,,CX..者 為時,-操作振:二:在如此作 (亦即,RF功率,室條件 、、.之^稱狀況而調整 係被分成三個部分,亦即 H線圈16 容器一輸入分接頭和=:端部分19’連接著電 、反饋刀接頭連接裝置46之間之部分18,以及部分17自反饋分接頭連接裝置伸展至用方^ =源之外部導電壁或遮蔽處之地線。此線圈⑹系―螺旋: 圈,它係繞著此電漿室捲撓者。 、、、 第7A圖呈現-螺旋切振器之示意圖,其中 線圈16係繞著一靜電遮蔽和-處理管捲繞,後者係電/ 材料製成亚係以靜電遮蔽圍封。線圈⑹系由—室壁圍纺 並係連接至輸人分接頭位置以及自由運作㈣^反= 接裝置46。此室有—外壁以電導性材料製成,同時線圈 之部分17之終端係連接至該外壁。第7a圖之構件之一 路不意圖係顯示於第7B圖内。,線圈部分17和18代表共β 於哈特立振盪器之分裂感應,以及部分19係簡單地為螺旋 或言皆振器之張開終端。當然’在運作狀況中與電毀將係相 互感應。一如早期以第⑴圖為基準之所說明者,—螺旋 式諧振器係包含一遮蔽,或外部電導體,在此一狀況中它 係此可導電室壁,以及一線圈或内感應器,在此狀況中它 係線圈16由此遮蔽所圍封。線圈丨6之一端係直接地連接至 接地線或至此遮蔽。線圈16之相對端係張開終端,除非是 質 :連16電同 線 社印 製 微調電容器係被引用 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐 494708 五、發明說明(is 經濟部智慧財產局I工消費合作社印制衣 概括而言,H統行為類似於一四分之 線諧振器(參看··用於無線電卫 /、專輪 包%之基準貧料H〇Ward wSams & Company(1975年出版)第24章,28_3〇頁卜鱼以」 線圈之電容,_合有關聯之電容量,與此外面電導體= 圈之感應性,共同合作地形成_LC電路,其中諸振 變為 ω=(ΙΧ)·1/2。 、 為了要瞭解此負載電路和其與整個振盡器電路之輕合 ,並以測定持續之振i是否係可能,以及什麼振盈頻㈣ 可獲得,簡化之t路圖可以繪出α包括此電漿之效應 。例如,在第1C圖中所示感應性耦合之電漿源之情況^ ,此處外面電導體係一導電性室壁,呈現於第lc圖内之 貫際系統可以由第8 A圖内所示之已簡化之電路圖來代表( 蒼看· Lieberman & Lichtenberg,“電漿放電之原理及物 貝處理,John Wiley & Sons,Inc.,1994年版393 頁第 1,, 圖)。此係共同地作為感應性放電之一變壓器耦合電路模 式而言及之。此感應性線圈係由感應器Lc來表示,它係 通過電漿感應而耦合至電漿。當然,此電漿係由電路元件 Lp和R所表示。此一電路進一步地被簡化於第8B圖内,其 中第8 A圖之電路係由一有效感應器和呈串聯之電阻器所 取代。使用電漿之一等值電路模式,吾人可以預估負載阻 抗如由此放大器電路所見者,以及後續地設計此總振盪器 電路以有持續之振盪用於一指定頻率在某些標稱之狀況設 定處。 操作電力係自一傳統式高電壓直流電力供應22供應至 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 21 ^--------^---------線 ftt土.v'irt面之;is事項再填寫本頁) 494708 A7 五、發明說明(l9 ) 管26(未顯示於第6圖内),其電力供應之輸幻系連接於電 力輸入接頭28和接地線之間。接頭28係經由RF抗流線㈣ 而連接至官26之屏極,以及渡波器電容器32係連接於接頭 28和接地線之間。線圈3〇和電容32作用如一低通淚 ,、 它自振盡器之AC部分解速DC電源。一 AC路線在管^陰 極和地線之間者係由線圈16之部分17所提供一如所說明: 真空管功率三極之適當操作要求其陰極係被加熱, 便能作用如一有效之電子放射器。管26之陰極係由自一週 :之電壓源(圖中未顯示)、經由一電流輸送電路%供應π 電壓至陰極而加熱。電路36係包含一組感應器與電路%之 正極和負極輸入接頭之間之陰極形成一串聯之電路路線, 連同一串聯之分路連接之電容器。在效果上,電路%提供 一非常低之DC電阻於其輸入接頭和陰極之間,此陰極亦 有非常低之DC電阻,俾使一加熱電流有高量者可以由較 低㈣壓所產生。電路36基本上作用以提供ac解速於振 盪器之南頻率部分和Dc電壓源之間。 …第6圖之振盡器電路另包含栅極偏壓電容器4〇經連接 =管26之栅極和接地線之間’以及栅漏電路42亦經連接於 管2 6之栅極和地線之間。 消 以 適 訂 線 此簡單之分析已提供本文中早期有關於一線性a級放 大器。不過’普通-栅漏電路42和拇極電容器4〇係用來供 應-柵極偏壓電堡。因此,此一非線性電路之引進促使振 逢器電路之運轉來立刻地侵犯八級管之操作。此非線性發 i紙張尺度翻中關家標準(CWbM4祕(21G X 297公爱· 外4708 A7 電 田 、發明說明(2〇 生只是由於電流流入柵漏電路内之整流,一如將詳細討論 如后者。此非線性運轉添加兩種理想之效果至振盪器電路 知作。首先,它添加一穩定化效果:換言之,它限制持 績振盪之振幅。例如,如果此電路線性地運轉時,沒有元 件來約束電路之大部分不穩定頻率模式之振幅成長。其次 ,一柵極偏壓電壓之使用能使此管以更大效率予以操作, 如此即它有C級性能。對此效率之改進起源自此事實,即 用於持續振I之頻率變得接近於㈣電路线振頻率。 最後,管26之柵極係經連接至一輸入接頭44,此接頭 經提供用於對栅極電壓產生電路之連接裝置,此電路可能 建造以供應此柵極以一正常量之〇(:偏壓電壓,或者一電 壓有-選擇之波形,諸如一脈動之波形,一複式多位準: 形,一正弦波形等,一如將詳細討論如后者。 對-指定之屏極至陰極之操作電壓言,通過管W 流之位準當三極管栅極上之電位變成更正電時將增大。 柵極上之電位係以陰極電位為準之正常時,某些自曰三心 陰極之電流將充電電容㈣並流動通過漏電㈣。當三 管柵極上之電位係以陰極電位為準之負電時,那將沒有 子流入漏電路42内。因此,在_RF循環之時期中^ 柵極偏壓係以陰極電位為準之正電時,電容器4〇將充; 以接地線為準之負電位’以及電流將隨後在好循環之 -部分中通過漏電路42自電容器4〇慢慢地漏洩。 電容器4〇之電容量應該是大得足夠以在操作頻率處盘 柵-漏電阻量相比較時之微不足道之電阻量。此係等於來 本紙張尺度適用中國國家標準(CNSM4規格(210 Μ--------t---------rM (請先av'tt背面之;£意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局I-工消費合作社印製 極 電 此 至 另 23 A7 五、發明說明(21 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ==電路之時間常數必須是充分地較--振 产.亦狀況下’在電容器4G上之某些電荷堆 二 '卩“失落至柵_漏電路之失落率純於RF週期之 二中自栅極接收之電荷為小。因此,當電容器40上之 IS增IT h負柵極偏壓電壓增大’因此減小此柵電流 漏+路取終地’―穩定狀態之狀況_達,其中失落至柵 二之:荷平衡了在一 RF週期中所接收之電荷。在 :::-穩定電流之分量作用通過此柵漏電路以及乂 用通独電容㈣。典型地,—電流計量㈣可 旦?:用以计1及監控通過此柵-漏電路之電流之穩定 里。接電流係此電路中㈣之相關振幅 用來導引振盪之出現。 為了要準備第6圖内所示振盪器供使用於 Ζ中’吾人僅必需來㈣電咖至—敎之標刪 批^匕1能是’例如,13·56_Ζ。當此—初始電路調 一疋成日寸’在電聚處理操作中沒有附加之調證係須要。 -如由上文等式⑴所示’負載阻抗中之變化直接地影 電壓比“。為了要持續振盈,此㈣之頻率必須 以為阻抗Ζ中之這些改變補償。當然,當頻率改變時 此阻抗也同時改變。 在操作之開始時’電路中之電子雜訊產生一始微 皮長係被放大。產生之振盈之持久耽視反 壓之增显是否係較個體為大。當電毁内之狀況變化時 於此反饋橫越電子管之電位也變化,以及後續地,此 此 交 分 以 響 改 擾, 饋電 ,由 電子 ^ --------訂---------線 (請先父讀背面之注咅'5事項再填寫本頁) 參紙張尺度適用中國國家標準 X 297公驁) 24 494708 A7 B7 經濟部智慧財產局艮Η消費合作社印製 五、發明說明(22 管自行調整此振盪頻率。 因此,由此自由運作振盪器所產生之頻率將自動地調 整以改變在電漿源之特性阻抗中,以便能在區4内保持最 佳,或接近於最佳之能量耦合於振盪器和電漿之間。 由依照本發明之RF功率產生器所提供之一優點係該 自由運作振盪器可調整以在DC驅動電力之量上改變,較 利用機械式地操作之阻抗匹配網路之振盪器要快速甚多。 特別地,依照本發明之一自由運作振盪器可調整以提供波 形界定在3至5毫秒之一時期内1%精確度以内。此即暗示 該一調整將在100步驟之進程上完成,每一步驟有一大約3〇 至50微秒之上昇時間。 依照本發明之一自由運作振盪器,當此調諧電容器業 已在開始%適當地調整時,可回應電漿阻抗改變於電漿區 中氬大氣中氣壓變化於01mT〇rr至5〇mT〇K之間時。第6圖 所說明之特殊電路具有電容量和電阻值說明於本文内者, 可回應於1和17 mT〇rr之間之壓力變化範圍。僅極小調整 而要對此電路進行以轉移此範圍向上抑或向下,以便能獲 得作特性在本文中初始地所說明之至少一部分壓力範圍 以内。 一如係業界眾所習知,一電漿之密度係有賴於若干操 作乡數包括電力輕合入電漿内之位準,處理室内之 氣£等。特別地是此電漿密度係直接地受所取收久電力量 pabs所影響。因此,如果吾人考量第一熱動力學定律,則 由振盪裔部分20所產生iRF功率ρα,以及係由此電漿 ^--------^---------線 (請先芡讀背面之注意事項再填寫本頁)
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 494708 五、發明說明(23) 所吸收者之間能量之平衡’那麼44。因此,監控某一 構件之服度可提供某些有關失落於加熱之功率量或變換為 熱之失落功率之至少一分量之某些資訊。不過,電聚處理 系、先之使用須要冷卻系統之一定區域之方法以保持溫度穩 定。例如,此RF振盪器部分2〇可經歷一顯著之溫度上昇 ,、中貝貝地加熱由三極真空管和柵電阻器内之電力擴散 而舍生。在電槳系統之操作中,此擴散功率係足夠以產生 RF振盪器部分20内構件之明顯之溫度昇高。此好振盪器 郤刀20基本上包含第6圖内所顯示之所有電路構件,但除 了用於DC電力供應螺旋線圈和電漿者以外。此外,此螺 旋線圈和處理室典型地須要冷卻。一般而言,此螺旋線圈 浸潰在冷卻劑流體循環浴中(例如,氟化物)。冷卻劑流體 之溫度係對電力擴散量有關。 理想地,為吾人所希望者是能直接地計量電漿密度。 不過,此將須要附加感測裝置之安裝在處理室上或其内, 諸如,例如,一 Langmuir探針,它可以被安裝以伸入電漿 空間内,並可要求通過此室壁之一電進給,或者一較少侵 入性之微波系統。不過,任何電漿密度計量裝置增加所造 成糸統之複雜性和成本。 在依照本發明之-系統中,此自由運作振蓋器電路之 振藍頻率係若干參數之作用;包括三極真空管之辦兴矛相 互電導,以及此電路之負載阻抗。此電路之負載阻抗耽視 各種電路元件而定,亦即此阻遏電容器,可變電容哭,螺 旋線圈,以及當然此電漿。確定地,«變化,^電聚 :一 --------IT--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 26 外 4/08 A7 五 、發明說明(24 ) 訂 密度上之改變影響電漿阻抗,並因此而負載阻抗。因此, 吾人可能來探測振盪頻率上之改變以及關聯它以電漿密度 上之改變。不過’一如早期所說明者,此輸入電力係最終 地呈熱之形態擴散,亦即,功率之分量係在外部電路内擴 展以及其餘之功率加熱此電漿。沒有真空管,栅電阻器和 螺旋線圈之充分冷卻,結構之溫度可以是可變化者。一般 而。’此處理至在运離熱平衡之狀況下操作。溫度上之變 化確定影響真空管之操作參數,並影響系統之元件,包含 電路之負載阻抗。這些變化,依序地,影響自此產生器之 RF輸出之振盪頻率和量。因此,至為重要者為保持這些 構件在一正常不變溫度,或者至少在有較小變化之一預先 選定溫度處,而它有一可不予理睬之影響在振盪頻率上。 線 如果此電漿密度可以精確地控制時,那將變得可能來 有意地變更此電漿密度或以一選定之值來穩定化此電漿密 度。在前一狀況中,吾人可能希望以釋出一信號呈電壓脈 衝,斜坡,或自DC電源之更複雜波形之形態,同時保持 其他參數正常不變來調整RF功率。因此,變化供應至電 襞之功率即變化此電漿密度以及此將變化振盈器頻率。依 照另一可能性,吾人可以希望來設定輸入參數之一,諸如 室壓或供應至RF功率產生器iDC電力位準,以便能簡單 地穩定此電漿密度於一選定之正常值。 另-可供選擇方式為此一信號可以藉拇電壓控制電路 而應用於管26之栅極,其非限制之範例係顯示於第9圖内 。此一電路包括一脈動波形產生器6〇經由—變壓器Μ,一 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) A: 五、發明說明(25 ) 7刀路連接之電阻器64和串聯連接之電容器66而結合至第6 圖之端子44。電阻器64和電容器66基本上構成—簡單之高 通濾波器。產±器60可以實現以輸送一可變電壓至管%之 栅極,該電壓依照任何圖案而週期性地變化,包括一平方 波圖案,-複式多位準波形其分段有任何所要期間,或者 -正弦圖案。此類產生器係在業界中早已為眾所熟知。 當振盪器和電漿產生系統之溫度係經保持正常不變時 ,輸入參數諸如室壓或RF功率可以更精確地控制。在第6 圖内所不電路中超過丨至〗7111丁〇1^之壓力範圍,此振盪器頻 率變化超過200KHZ之範圍。如果此振盪器頻率可以被控 制在2KHz之公差以内時,藉適當地變化室壓,那將變成 可能來控制此振盪器頻率至1%之精確度。在依照本發明 之一實際具體例之操作中,第6圖内所示振盪器之持續頻 率係經觀察,當超過用於冷卻劑自5至3〇t:之溫度範圍每】 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 C時’它以6·66ΚΗζ之速率隨冷卻劑溫度變化。此一溫度 範圍係於一偏壓遮蔽係出現時所計量。此一遮蔽係大致上 為一有槽之遮蔽類似於靜電遮蔽,不過,不像靜電遮蔽者 為它係未接地線但取代以通過一阻遏電容器和匹配網路而 連接至RF產生器。此外,偏壓遮蔽之槽較那些靜電遮蔽 者割切得更寬,並與靜電遮蔽之那些呈直線對準以提供由 此線圈所產生之FM能量之通道。此偏壓遮蔽可以被偏壓 ’非偏壓或接地線。一般而言,吾人利用以偏壓此壁以為 清潔之目的來吸引離子撞擊,以及其呈現只是變化結構之 電性能。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 : 297公釐) 28
經濟部智慧財產局I.工消費合作社印
因此,如果吾人希望來控制振盈器頻率至1%以内, 同時保持電聚密度(或壓力、電力等)於相符限度以内時, 那可能必需保持冷卻系統之溫度正常至以内,此係 難滿;I之要求。不過,此—控制可以利用用於螺旋: 振器之冷卻技術來達成,諸如透露在—待審之美國臨時申 請案號60/095,036,標題為.‘ESRF室冷卻系統..中者,此案 由J〇hnS〇nS 1998年8月3日提出申請者。此一控制裝置能 ^振盈器頻率成為電装變化之—指示,亦即,那些與壓力 電力改變等相關聯者。如果溫度係保持在一定限制内之穩 疋日守,那將沒有依賴頻率變化之任何溫度。 心 此外,冷卻必須為RF振盪器部分2〇提供,以便能為 振盪器電路之其餘部分保持一穩定之溫度。保持一正常不 變之管溫度之方法可能要繞著此三極真空管捲繞一銅管, 亚通過銅管以高流速來提供冷卻流體之流動。一種流體可 以是冷卻之水保持在,例如,说之溫度者。此同一銅管 ,或冷卻線路,可繼續以傳送通過一銅塊件,柵極電阻器 41和43係女裝其上,一如第6圖内所示。此將可為真空管 和栅極阻H提供充分之冷卻。兩者構件可擴散輸入沉電 力之基本分置。例如,散逸於管内之功率可以是大如丨kw ,以及由栅極電阻器所散逸之功率可以是大如3〇〇w。第 10A圖係一端視圖,以及第1〇B圖係一側視圖,顯示對三 極真空官26和冷卻管90之一適當之組態。管26係藉一支承 板92而被支承於振盪器外殼内,以及管卯係繞著管%而捲 繞。管90之自由終端係藉板94所支承。所說明之配置可以 ^--------^---------線 (請先父讀背面之注意事項再填寫本頁)
本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱 494708 A7 五、發明說明(27 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 由一單元之由Siemens公司在模型標示RS-3〇 1〇_cj者推 所構成。 在冷卻劑溫度和RF振盪器2〇上之此一限制之概略滿 足丄此㈣㈣率可以被5丨料為_控制功能用以控制電 漿密度,以A此振i器頻率可以藉適當地調整室壓及,或 RF輸入功率而控制。操作依照本發明之一系統之前,— 貧料庫將為此指定裝置而開發,肖資料庫提供電裳密度和 振f頻率之各種組合,室壓和㈣人電力之間之 假定吾人意欲於此兩個值之間藉執行1〇〇步驟來自一初始 電裝密度值改變至終了電聚密度值,此將係了要達成一丨二 精密度者’每一電毁密度步驟係經界定並與頻率及壓力 驟相關聯。使用壓力步驟之值,—預定 控制與電裝室之内部交通之一高真空間之張開及二: 後’此高真空閥可以操作以調整在每—步料與精細調諸 八間之壓力。如果吾人希望來控制電聚密度作為好 力變化之作用時’-類似方法可以被引用。事實上,kr 功率之使用以調整«密度係操作之最佳模式,因為此控 ,系統將有最佳之迴應時間。詩此FR〇之迴應時間可以 是大約幾十微秒。 此-程序之-特殊範例係說明於第i i圖内。依照所說 之&序理釔之電漿岔度係設定在步驟7〇中,此後各步 驟和相關壓力改變之間之關係係設定於步驟72。隨後在步 驟74中一節流或閥係張開及閉合,緊接以於步驟%内— 電水區中之壓力和振盪器輸出頻率。隨後,一相調譜可 步 來 隨
電 RF 監控 以
Γ請,土《讀背面>^%事項再填寫本1、} •t 訂---------,ΜΦ. 494708 A7
訂 線 k 五、發明說明(29 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一項優點是該脈動電路之操作可以在低功率位準處受影響 。吾人業經發現,即此一方法能使動之產生具有0.001HZ 和:>00Ηζ之間之重覆率以上昇時間短如儿微秒以下降時間 短如5〇微秒。另一可供選擇方式為此類脈動可以由Dc電 源提供。乂些脈動有一較高功率内容,它可提供短脈動上 昇和下降時間,並因此高脈動重覆率。 此偏壓遮蔽和夾頭引進一不同之與電漿之電耦合,因 此,須要對等值電路之修正。當然,如第6圖内所示負載 電路可能被修正,以及用於若干構件之值,亦即,此阻遏 電容器,可變電容器等,可能改變。 雖然上文說明言及本發明之特殊具體例,但應予瞭解 者,即在不背離其精神時甚多修正仍有達成。附列之申請 專利耽圍係意欲來涵蓋此類修正,一如可能落入本發明之 其貫範圍和精神内者。 所透露之具體例因此係在所觀點上被視為說明性質 非限制性,本發明之範圍係由增列之專利申請所扑示而 是前述說明,以及所有改變進入專利申請之等義之〜圍 意義内者係因此意欲予以包含於本發明之範圍内。 而 不 和 .^ --------IT---------線 (請先¾讀背面之注t事項再填寫本頁) 32 494708 A7 B7 五、發明說明(30 ) 元件標號對照 2…處理室 4…處理區 6…基體支承 8…基體 10…處理管 12…電磁場 14…氣體噴射組合 16…線圈 1 8,1 7…線圈部分 19…線圈張開終端部分 20 — RF功率產生器 22…DC電力供應 24…電導體 26…三極真空管 28…接頭 30…RF抗流感應器 3 4…阻遏電容器 36…加熱電路 3 6…電流輸送電路 40···柵極電容器 41,43…柵極電阻器 42…柵-漏電路 44…輸入接頭 46…分接頭連接裝置 48…電流計量表 60…脈動波形產生器 6 2…變壓器 64···電阻器 66…電容器 90···冷卻管 92…支承板 94…板 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局昊工消費合作社印製 3 2…分路電容器 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 33

Claims (1)

  1. ABCD 六、申請專利範圍 1. 一種用以變換DC電力成為&!^電磁場以在處理室内保 持電漿之系統,此系統係包含·· 一線圈以圍繞此處理室而建造,用以耦合RF功率 成為此電漿,該線圈有兩終端;以及 一 RF功率產生器,包括一自由運作振盪器之有一 DC電力供應和一RF功率輸出者,該功率輸出係連接至 負載阻抗,它包括該線圈,該RF功率產生器係可操作 用以供應RF電流至該線圈,以便能產生kRF功率,它 係耦合入此電漿内者,其中·· 該自由運作振盪器包含:一真空管之有一陰極, 一屏極和一栅極;一柵-漏電路連接至該柵極;一反饋 電路結合至該真空管;以及—DC供應電路經連接用以 加熱該陰極;以及 至少一部分之該線圈係經連接以形成一部分之該 反饋電路。 2.依照申請專利範圍第旧之系統,其中該部分之線圈之 形成—部分之該反饋電路者係自至少該線圈之終端之 一分隔。 3·依照巾請專利範圍第2項之系統,其中該線圈之一端係 接地線,以及該線圈之另一端係張開之電路部分。 4·依照巾請專利範圍第2項之系統,其中該真空管係一三 極管。 5.依照申請專利範圍第2項之系统,其中該叩功率產生器 另包含耗合至該真空管以改變麵合入電㈣之^功率 Φ------1T------線· (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) / u〇 A8 B8 C8 D8 &濟部智A財> j工-消費合作社印製 申請專利範圍 的控制裝置。 6.依中明專利祀圍第5項之系統,其中該控制裝置包含 一控制信號源經連接用以供應-控制信號至真空管柵 極。 7_依照巾請專利範㈣6項之“,其中此控制信號係一 時間變化信號之有-重覆率較灯功率之頻率為低者。 8·依照申請專利範圍第7項之系統,其中此控制信號有一 連串之脈動或一正弦形態。 9.依照中請專利範圍第7項之“,其中此控制信號係呈 一連串之脈動之形態,各脈動有一多位準波形。 1 〇.依照申請專利範圍第2項之系、統,其中該D c電力供應產 生一時間變化之沉電壓,它變化此RF功率經耦合入此 電聚内者。 11.依照申請專利範圍第10項之系統,其中此〇匸電壓係一 時間變化之電壓之有一重覆率較RF功率之頻率為低者 •依照申請專利範圍第10項之系統,其中此〇<:電壓有一 連串脈動或一正弦之形態。 13. 依照申請專利範圍第1〇項之系統,其中此〇(:電壓係呈 一連串之脈動之形態,各脈動有一多位準波形。 14. 依照申請專利範圍第】項之系統,另包含溫度控制裝置 ,可操作地與該線圈和真空管相關聯,用以保持該線 圈和真空管在選定之溫度。 15. —種用以變換DC電力成為!^;電磁場以在處理室内保 ----------^------1T------^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 申請專利範圍 持電漿之方法,此方法包含之步驟為·· 放置一線圈環繞此處理室,用以耦合RF#率入此 電漿内;以及 提供-RF功率產生器,包括一自由運作㈣器之 有一真空官構成RF功率產生器之一有效構件,一反饋 電路經結合至該真空管,一 Dc電力輸入和一 rf功率輸 出; 連接此RF功率輸出至-負載阻抗,它包括線圈用 以供應RF電流至此線圈,並連接至少一部分之線圏以 形成一部分之反饋電路;以及 引進可離子化氣體入此室内,並輸送〇(:電力至此 DC電力輸入以便能啟動此振盪器以產生此rf功率之 _合入此電漿内者。 16·依照申請專利範圍第15項之方法,另包含變化室内電 漿之密度之步驟。 17·依照申請專利範圍第16項之方法,其中變化室内電漿 之密度之步驟係藉變化耦合入此電漿内之RF#率之量 而實施。 18 ·依照申請專利範圍第17項之方法,其中變化耦合入此 電漿内之RF功率量之步驟係藉變化Dc電力至Dc電力 輸入之量來實施。 19. 依照申請專利範圍第16項之方法,其中變化室内電喂 密度之步驟係藉變化室内氣體之壓力來實施。 20. 依照申請專利範圍第16項之方法,其中此真空管有一 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 控制栅極,以及變化室内電漿密度之步驟係藉應用一 可變波幅控制信號至該柵極而實施,其中該111:功率產 生器另包含耦合至該真空管以改變耦合入電漿内iRF 功率的控制裝置。 21·依照中請專利範圍㈣項之方法,其中該控制信號係 一時間變化信號之有一重覆率較RF功率之頻率為低者 〇 22. 依照申請專利範圍第21項之方法,其中此控制信號有 一連串脈動或一正弦之形態。 23. 依照申請專利範圍第21項之方法,其中此控制信號係 呈一連串脈動之形態’各脈動有一多位準之波形。 n I n i -- In m 1-¾ II -- II— iii ...... - - I - - - i— ..... I I I I ! — ------ ! I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 部 智 慧 財 > 3 費 合 作 社 印 製 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐)
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