TW535460B - Stacked RF excitation coil for inductive plasma processor - Google Patents

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五、發明説明（l )

發明領I 本：: 月係關於含有㈣裝激勵線圈的感應式電裝處 -’且更特別關於此種處理器，其包括電氣 :面、:圈之一平面繞組段落的-線圈，其中該段落相對於 ‘圈之一部份來垂直地堆疊。發明之另一二 種線圈’其具有含有具有係在-第-平面上的端點之二平 面^的-繞組、且與具有在—第二平面上的端點之繞圈 和H繞圈相連接的—線圈’其中該線圈係由與該等第一 和第二平面隔開的射頻激勵端子來驅動、且該等繞圈端點 係（1)彼此連接及/或由無尖銳f曲而平順且漸進地延伸於 連接結構之㈣端子間的連接結構來連接至激勵端子。、 P用RF電漿來處理_真空腔室中的工作物之類型處理 态’包括響應於一RF電源的一線圈。該線圈係由垂直地延 伸於設置在線圈上方的盒體中之端子間的引線、來連接至 該RF電源。通常係平面或球面或圓頂形的該線圈係由 電源來驅動以產生電磁場，其激勵腔室中的可離子化氣體 來產生一電漿。把線圈連接至激勵源的引線與線圈之端子 呈直角地互相交叉。通常，線圈係在一介電窗口上或與其 相鄰，該窗口以係平行於處理工作物之一平坦水平延伸表 面的方向來延伸。經激勵電漿與腔室中的工作物互相作 用，來蝕刻工作物或把材料沉積在其上。工作物典型上係 具有一平面圓形表面之一半導體晶圓，或如使用在平面顯 示器中之一矩形玻璃基體的一固態介電平板、或一金屬平 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（2ι〇χ297公楚） 535460 Μ __________Β7_ 五、發明説明（2 ) 板。

Ogle的美國專利第4,948,458號揭露用來達成上述結 果的一多圈螺旋平面線圈。係阿基米得型的螺旋在其經由 一阻抗匹配網路而連接於RF源的内部和外部端子間來徑 向地和周邊地延伸。此等線圈會產生具有磁場和電場分量 的振盪RF場，其穿透介電窗口來激勵電漿腔室靠近窗口之 部份中的電子和離子。磁場在靠近窗口的電漿部份中之空 間分佈’係由在線圈之各點處的電流所產生之個別磁場分 量之和的函數。電場之電感分量係由時變磁場來產生，而 電場之電容分量係由線圈中的RF電壓來產生。電感電場係 方位性，而電容電場則垂直於工作物。電流和電壓因線圈 在RF源之頻率時的線圈之傳輸線效應、而不同於不同點。 對於如由根據0gle‘458號專利所揭露之螺旋設計，在 螺旋線圈中的rF電流被分佈來產生靠近窗口會導致圓圈 形電漿的一圓圈形電場，此即功率被氣體吸收來把氣體激 勵於電漿之處。圓圈形磁場伴隨有產生一圓圈形電漿分佈 的一環形電場。於1.0至10 mT〇rr範圍中的低壓，電漿自電 聚松度為最大之圓圈形區域的擴散傾向於弄亂電漿非均勻 度’且增加在腔室中央恰於工作物之中央上方的電漿密 度。然而，僅僅擴散一般無法充分補償電漿對室壁之損失、 且在工作物周邊四周的電漿密度無法獨立來改變。在10至 100 mT〇rr範圍中的中間壓力範圍，電漿中的電子、離子、 和中子之氣相碰撞，進一步防止電漿帶電質點從圓圈區的 明顯擴散。結果，在工作物之環狀區中、有相當高的電漿 本紙張尺度適用中國國家標準（CNs) A4規格（210 X 297公釐：） ζ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· 535460 A7 ^ ~一__B7 五、發明説明（3^ ^~^ -- 山度而在中央和周邊工作物部份、則有低的電漿密度。 這些不同操作條件導致在圓圈内和圓圈外間、以及在 7對於與工作物保持器之平面呈直角的腔室之中心線(即 腔室軸線）的不同方位角上的明顯大的電漿通量（即電漿密 X )改艾。這些電漿通量改變導致照射在工作物上的電漿通 里之明顯才示準離差，gp Μ過六％。照射在工作物上的電 水通里之明顯標準離差傾向引起不均勻工作物處理，即 工作物之不同部份被餘刻至不同程度、及/或具有沉積在其 上的不同量之材料。 指向來改善照射在一工作物上的電漿密度之均勻度的 其他配置，也集中在幾何原理（通常考量為線圈幾何形狀） 上。參看諸如美國專利第5,304,279號；第5,277,751號；第 ，’967说，第 5,368,71Q號；第 5,800,619號；第 5,401，350 號；第 5,558,722號；第 5,759,28〇號；第 5,… 5,847,074號；和第M28,395號。然而，這些線圈一般被設 計來提供經改善徑向電聚通量均句度，但相當忽略方位角 電漿通量均勻度或方位性對稱度。 我們名為“用於電感地耦合的電浆產生系統之多個線 圈天線，，的共同讓渡美國專利第6，164,241號，揭露另一線 圈、其包括各具有第-和第二端子的兩同心電氣平行之繞 組’其可考慮為各繞組之輸人和輸出端子。各第—端子經 由第-串聯電容器來連接至由—R F電源所驅動匹配網路 之一輸出端子。各第二端子經由第二串聯電容器而連接於 匹配網路和RF源之一共同接地端子。各繞組可包括相對於 本紙張尺度顧巾®目家鮮（CNS) A4規格u歌297公楚)------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

535460 A7 B7 五、發明説明（4 兩繞組之一共同軸線、以一螺旋狀方式來周邊地和徑向地 延伸的一單一繞組或多個繞組。各繞組為平面或三維度（即 球面或圓頂形），或單一繞組之分立繞組可彼此相對來堆 、以增加由一特定繞組耦合至電漿的電磁場量。 广H〇lland等人的美國專利第6,〇28,395號揭露包括多個 電氣平行繞組的-線圈。繞組之周邊部份彼此相對來垂直 地堆疊、且一介電窗口被線圈與真空腔室内部隔離。經堆 疊線圈段落被配置使得由並錢過兩段落的f流所產生之 電磁場係增加性，來幫助維持腔室中的相當均句電磁場、 和在工作物上的一相當均勻電漿密度。 經堆疊線圈部份之平行連接係藉由大致垂直於兩平行 且堆疊線圈部份而延伸的支柱來建立。不利效果可能因引 線被垂直連接於線圈端子而發生。特別地，已發現到支柱 和引線似乎會擾亂由、線圈和堆疊、線圈段落所產生之電磁 場，特別是在引線和線圈被連接的區域四周。另外，支柱 和引線傾向在線圈上會產生通常弓丨起要照射在工作物上的 一不均勻電漿之相當大的駐波改變。 發明之概要 新穎且改良的線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· 據此，本發明之一目的係提供一 圈、用於一真空電漿處理器。 本發明之-額外目的係提供—種供真空電衆處理器用 的新穎且改良之線圈，其中照射在處理器之卫作物上的電 聚密度具有相當高之方位性和徑向均句声。 本發明之進一步目的係提供_種卑 種新穎和改良連接結 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公楚） 構、其在驅動一真空雷喈_ σσ 电水處理裔之一電漿激勵線圈的RF激 勵端子和線圈端子間。 I月之另目的係提供_種新穎和改良連接結構、 '、在—電衆激勵線圈處在相對於處理器之-介電窗口的不 同平面中之部份間。 根據本电明之—層面，—種真空電漿卫作物處理器多 Τ電漿激勵線圈，其被配置來設置在該處理器之—真空腔 室的-窗口上方，該線圈具有至少一大致平面繞圈:、和: 该平面繞圈之-部份來堆疊的一段落。該堆疊段落係與該 平面繞圈、以與在該平面繞圈繞組和該腔室㈣之頂面（业 型為窗Π厚度）間的間隔不同之—距離來隔開，W該平面 繞圈來串聯連接、使相同電流以相同方向來流過該平面繞 f和該堆疊段落。該堆疊段落主要被使縣增㈣合至電 漿之-特定區域的感細’以改善方位性電漿均勻产、和 校正因腔室和線圈之不完全對稱性所致的方位性不又對稱 度。該堆疊段落之位置、該堆叠段落之弧長、及在該堆疊 ，落和該平面繞圈間的間隔較佳針對各腔室及/或線圈二 L來璉擇，把耦合至電漿之一特定區域的尺17最佳化。 =堆疊段落較佳包括用來串聯連接於該平面繞圈的第 一和々第二端子。該堆疊段落形成具有連接至該平面繞圈的 相對第一和第二端子之一額外且延伸的部份繞圈。在一實 施例中’建立在該堆4段落之第二端子和該平面繞圈之 第-端點間的連接之一金屬引線包括一互相連接迴路。該 迴路之第一和第二端分別連接至該堆疊部份之第二端子和 535460 A7 I—-----_ B7 五、發明説明（一~--~- 4平面繞圈之該第—端點。該迴路無尖銳彎曲地漸進且平 貝來弓曲使得它大致不擾亂由該堆疊段落和該平面繞圈 所產生之電磁場。 、根據發明之另一層面，一第一金屬連接結構具有分別 、 ^線圈之一輸入端子和一匹配網路之一輸出的第一 1第一 ί而點。_第二金屬連接結構具有連接至該線圈輸出 端第一端點、和連接至一終端電容器之一第二端點。 等第和第一金屬連接結構無尖銳彎曲地漸進且平順來 L伸使彳于由匕們產生之電磁場被建設性地加諸在由該線 圈（以及若適用時的該堆疊段落）產生的主場上。 依據發明之進一步層面，具有分別連接至該平面繞圈 之一第一部份和該堆疊段落之一端點的第一和第二端點之 一金屬連接結構被配置，使它無尖銳彎曲地漸進且平順來 延伸於其之該等第一和第二端點間。 較佳地，該堆疊段落被設置相鄰於在一平面繞組之端 ^間的-互相連接間隙。該堆疊段落自該間隙、以兩方向 來延伸、以補償自該間隙耦合於電漿的低rf。 在一實施例中，該金屬連接結構包括：〇)一第一部 份，其自該平面繞圈之該第一端點來遠離該間隙、使它以 方向遂離該間隙來延伸至比該堆疊段落更離開該間隙的 | 點，及（2) —第二度部份，其自該一點返回到該堆疊段落 之該第一端點。該金屬連接結構之該第一端點較佳相對於 名堆豐段落之該第一端點來切線地延伸。該堆疊段落包括 界定被連接來響應於來自該RF源之電流的該線圈中之一 -_-_____ 本紙張尺度翻tHH家群(⑽）A4規格（210X297公釐) ΓΤ~-

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五、發明説明（7 ) 個的一第二端點。 根據發明之一額外層面，一種平面繞圈包括第一和第 一端”、、έ。卩伤，其彼此空間地接近且由_間隙來彼此隔開， 使電流在該等第一和第二端點部份間的該平面繞圈之其餘 者中來抓動。该等端點部份之一個由_徑向地和周邊地延 伸的導電條帶來連接至該繞組之_相鄰繞圈。該堆疊段落 延伸跨過該«，使該堆疊段落之第_和第二端點係在該 間隙之相對側面上。 根據第一實施例’該堆疊段落之第一和第二端點從相 鄰平面繞圈間的該互相連接間隙、以大約相同角度來位 移。該連接結構被配置，使電流首先以相反於在該平面繞 圈中流動的電流之方向的方向來流回、然後轉變方向逐漸 跟隨漸漸-曲的連接結構、且最後以和該平面繞圈中的原 始電流相同之方向來流動。 根據第二實施例，該堆疊段落之第一和第二端點被配 置，使該第二端點周邊地跨過互相連接相鄰繞圈的該間隙 而位移、且大致大於該間隙之角位移地延伸來補償自間隙 區搞合於電漿的低RF。較佳地，該堆疊段落具有垂直地置 於孩平面繞圈之该第一端點上方的第二端點。該堆疊段落 之该第一端點可經由一短而直之連接來連接至該平面繞圈 之該第一端點，使電流以相同方向、在該平面繞圈中來連 續流動。 在考慮本發明的幾個特定實施例之下列詳述、特別是 與附圖來連結採用時，本發明之上述和進一步目的、特徵 10 —-------------— >»- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、可| 本紙張尺度_中關家標準（CNS) A4規格（2歡公董) 535460 A7 ___B7_ 五、發明説明（8 ) 和優點將變得明顯。 圖式之簡單描述 第1圖係與本發明連結來使用之型式的一真空電漿處 理器之構造圖； 第2圖係使用在第1圖之處理器中的RF激勵線圈之一 實施例的上視圖； 第3圖係透過第2圖之線3-3來採用的橫截面圖； 苐4圖係透過第2圖之標示來採用的側截面圖； 第5圖係透過第2圖之標示來採用的側截面圖； 弟6圖係在第2-5圖中說明的線圈之一部份的側視圖； 第7圖係第2圖與連接在線圈之端子和包括供線圈用的 一 RF源之一盒體的端子間之金屬條帶來組合的線圈之側 視圖； 第8圖係使用在第1圖之處理器中的尺？激勵線圈之第 二實施例的上視圖； 第9圖係第8圖之線圈的一部份之側視圖；及 第10圖係第8圖之線圈的一修正例之線圈的一部份之 側視圖。 較佳實施例之詳細描沭 圖式之第1圖的真空電漿工作物處理器包括形成為具 有接地金屬壁12、金屬底端板14、和圓形頂平板結構 由從其中心至其周邊有相同厚度之一介電窗口結㈣來組 成的一圓柱體之真空腔室1〇。真空腔室1〇之密封係由傳統 襯墊（未顯示）來提供。 ''' 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公复） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、tr— 535460 A7 -—--_B7_ 五、發明説明（' 一~~〜 弟1圖之處理器可使用來蝕刻一半導體、介 體’或用來把材料沉積在此等基體上。 屬基 一可激勵至電漿狀態的一適當氣體自一氣體源（未顯 不）、經由侧壁12上的埠口2〇來供應至腔室1〇内，且透過一 氣體分佈機構（未顯示）來進-步均勻地分佈。腔室内部由 連接至端板14上的埠口22之一真空幫浦（未顯示），來維持 於一真空情況、在可於卜1000 mTorr之範圍内來改變的一 壓力。 腔室10中的氣體由一適當電源來激勵成具有一受控制 門讼度之電桌。该電源包括一平面或球面或圓頂狀線圈 24，其緊接地安裝於窗口 19上方、且由典型地具有1356 MHz之一固定頻率的一可變功率尺1?產生器加來激勵。 連接在RF產生器26之輸出端子和線圈24之激勵端子 間的阻抗匹配網路28把來自產生器iRF電源耦合至線 圈。阻抗匹配網路28包括其控制器29響應於反射至匹配網 路之輸入端子、如由檢測器43感測的電壓之幅度和相位角 的指示，以一已知方式來改變的可變電抗。控制器29會改 變網路28中的電抗之數值，來達成在源體26和包括線圈24 之一負載和該線圈驅動的電漿負載間之阻抗匹配。 控制為、29也響應於輸入裝置41，來控制柄合至線圈24 之可變電抗。輸入裝置41可為諸如一電位計或一鍵墊之按 鍵的一手動裝置，或響應於儲存在電腦記憶體中、針對工 作物32之不同處理配方的信號之一微處理機。配方之變化 包括（1)透過埠口 20流入腔室10的氣體種類，（2)腔室1〇中、 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐）

..............费…： W f (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、可丨 535460 A7 B7 五、發明説明 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 由連接至埠口 22之真空幫浦所控制的壓力，（3)大致等於供 應至線圈24的功率之RF源26的輸出功率，及（4)連接至線圈 24的電容器之數值。 、τ 工作物32被固設在腔室10中，於工作物保持器（即壓盤 或夾柱）30之一表面；承載工作物32的保持器30之表面係 平行於窗口 19之表面。工作物32通常由一DC電源供應器 (未顯示）把其施於保持器30之一夾柱電極（未顯示）的一 dc 電位’來靜電地甜夾於保持器3 0之表面。Rj?源4 5把射頻電 磁波供應至包括可變電抗（未顯示）的阻抗匹配網路47。匹 配網路4 7把源體4 5之輸出|馬合至保持器3 〇。控制器2 9響應 於幅度和相位檢測器49導出來控制匹配網路47之可變電 抗，來把源體45之阻抗匹配於保持器30之一電極（未顯示） 的阻抗之信號。|馬合至保持器30上的電極之負載主要係腔 室1 〇中的電聚。如熟知地，RF電壓源4 5施於保持器3 〇之電 極，與電漿中的帶電質點互相作用、以在工作物32上來產 生一 DC偏壓。 周遭線圈24且延伸於頂端板18上方的是具有稍大於壁 體12之内徑的一内徑之一金屬管或罐狀遮蓋34。遮蓋34把 由線圈2 4產生的電磁場與周遭環境解雜合。圓柱形腔室1 〇 之直徑界定由線圈24產生之電磁場的邊界。介電窗口結構 19之直徑係大於腔室1〇之直徑，使得腔室1〇之整個上表面 包含住介電窗口結構19。 在工作物32之經處理表面和介電窗口結構19間的距離 被選擇’以在工作物之露出、經處理表面上來提供最均句 535460 A7 B7 五、發明説明（11 之電漿通量。對於發明之一較佳實施例，在工作物經處理 ------------------0^…… 夸 ^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 表面和介電窗口底部間的距離大約為腔室1〇之直徑的0.2 至0 · 4倍。 線圈24可包括一繞組或多個平行繞組。在任一配置 中’各繞組於源體26之13.56MHz頻率係電氣地足夠長、來 作用為具有約30至45度之總電氣長度的一傳輸線、以沿著 繞組之長度來產生駐波圖型。駐波圖型會導致在沿著繞組 之長度的駐波RF電壓和電流之量度上的改變。由繞組產生 之磁通的依賴這些RF電流之量度，導致在線圈24之不同繞 組下方的腔室10之不同部份中會產生不同的電漿密度。 、可丨 在線圈24之不同部份中流動的rf電流量上的改變被 空間地平均，來幫助控制電漿密度之空間分佈。把這些不 同電流值空間地平均，可明顯防止電漿密度上的方位性不 對稱’特別是在繞組中的低RF電流區域。替換地，產生器 26之頻率係4_0MHz，在此情形中線圈24之繞組被電氣地短 路於約10至15度，使繞組中的駐波電流和電壓大致為恆定。 現在請參考第2圖，其係第1圖的線圈24之一組態的上 視圖。線圈24包括具有三，個同心繞圈1〇1、1〇2和1〇3的單一 繞組，其各為一圓圈之一部段、且位在相同平面中。繞圈 101-103係同心於線圈中心軸105，以繞圈1〇1、1〇2和1〇3 具有漸大的半徑。各個繞圈101_103具有約34〇度的一角長 度，即稍小於一圓圈的一整個迴旋。繞圈1〇1、1〇2和1〇3 之相鄰端點由筆直徑向地和周邊地延伸之繞組段落1〇7和 109、來分別彼此互相連接，使得段落1〇7之内和外端點分

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發明説明（U 別連接至内部繞圈1G1和中央繞圈102之相鄰端點，而段落 之内和外端點分別連接至中央繞圈102和外部繞圈 相夕#端點。内部繞圈i 0 i之另一端點包括由一適當電纔或 條W 80來連接至匹配網路28之RF電壓輸出端子的端子 111 〇 外部繞圈103之另-端點113由以鐘銀黃銅製成的片狀 至屬條即引線）117，來與堆疊線圈段落ιΐ5串聯連接。 堆疊段落115⑴具有大約12〇度之弧長，（2)被形成為具有等 於、凡圈103之半徑的一半徑之一圓的一部段，及（3)置於繞 圈1〇3之-120度部段上方、且與之對齊。部段ιΐ5在從線圈 24之>^軸12()的各方向來延伸大輸度；y軸i2Q被界定為延 伸通過線圈中⑽1G5的—線，且從在空間上彼此接近的繞 圈103之第一和第二端點部份間的繞圈1〇3上之一 2〇度間隙 之兩端係等距。堆豐段落112被設置在繞圈⑻-⑻之平面 上方且與之平行的一平面中。 較佳地，各個繞圈101-103具有矩形橫截面，使得各橫 截面之寬度大約為l.0cm、且各橫截面之高度約為i 6cm。 各個繞H1G1.1G3較佳由錄銀黃銅來製成，且具有如第3圖 說明地、冷卻流體通過其中來流動的一中空中心124。堆疊 段洛115較佳由鍍銀黃銅來製成，且具有社^寬度和約 〇.6cm高度的一固態矩形橫截面。 介電支持方塊119把堆疊段落115固設於與繞圈 101 103之平面平行且在其上方的一平面中。介電支持方塊 119具有一般矩形形狀，且包括繞圈1〇3和段落ιΐ5之上和下 535460 A7 B7 五、發明説明（l3 ) 部份分別適於其中的凹處121和123。 ------------------费…： * . (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 段落11 5包括分別設置在對於y軸12〇之左側和右側相 等角位移處的端子125和127，如第2圖說明地。因此，端子 125係在自繞圈1〇3之端子in隔開約5〇度的繞圈103之部份 上方’而端子127係在從由段落1〇9連接至繞圈1〇2的繞圈 103之點隔開約50度的繞圈1〇3之部份上方。鍍銀的一端， 銅片金屬條帶（即引線）128被連接至端子127、且自設有端 子127的部份115之端點來切線地延伸、來幫助電磁場分 佈。條帶128之另一端經由終端電容器129而接地。 訂· 條帶形成引線117包括具有初始地延伸離開線圈义和y 軸120和122(即從端子113向外地）的一第一端點之部份 116。然後部份116垂直地且大致平行於繞圈1〇3和堆疊段落 115地延伸超級端子125。條帶117也包括朝向繞圈1〇3、段 落115和端子125溯回的部份118。部份118或128如第4和5 圖指示地、沿著相切於段落115設有端子125或127之部份的 一線來延伸。在部份118之端點的條帶117之第二端被機械 地和電氣地連接至端子125,且該條帶之第一端被機械地和 電氣地連接至端子113。如第6圖說明地，條帶形成引線丨i 7 被扭曲、且類似不完全閉合的一 Mobius迴路。 堆疊段落113會增加耦合至與堆疊段落對齊的電漿區 域之感應RF，來改善方位性電漿不均勻度、且校正因腔室 和線圈例如在繞圈103之相對端點間的間隙中之不完全對 稱所致的方位性不對稱度。堆疊段落115之位置、堆疊段落 在端子125和127間的弧長、及在堆疊段落115和平面繞圈 16 535460 A7 B7 五、發明説明（Μ 103間的間隔，較佳針對各腔室組態來選擇、把耦合至電漿 之一特定區域的RF最佳化。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 堆疊段落115和條帶形成引線in之組態可期望，因為 由部份116中的電流所產生、垂直彎離繞圈1〇3的場僅稍微 擾亂由堆疊段落和繞圈1〇3所產生之場、和由部份118中的 電流所產生之場，建設性地加至線圈所產生之其他場。條 帶形成引線117之組態係使得自端子U3流到端子125的電 流，即使流過條帶117之部份116的電流、相反於在繞圈1〇3 和堆疊段落115於端子125和113間的部份中流動之電流來 流動，仍不產生實際由自在繞圈103和段落115之重疊部份 中流動的電流之組合效果所產生之場來減掉的一電磁場。 、^τ— 條帶117在堆疊段落115上方之部份118與段落115大致 對齊，使得條帶117之部份Π8會產生加到由段落115、和在 段落115下方的繞圈1〇3之重疊部份所產生通量的磁通量。 源體26之頻率和線圈24之長度較佳係使得線圈相較於 RF源26之一波長（如20-30度和不超過45度）、係電氣地短 路。因此，電流總是以相同方向來流過線圈24、在端子i^ 和端子127間。藉由適當地選擇電容器129之值，在端子^ 和127的駐波電流之幅度大約係相等、且在線圈24之中點 (即從端子111和127等距的一點）有一駐波電流峰值幅度。 涉及在條帶之相對端點間沒有任何尖銳彎曲、從繞圈 103到段落115之尚度上有一平順和漸進轉移的條帶117之 形狀’引起耦合在繞圈103和段落115間的電感之一逐漸改 變、且不擾亂線圈電磁場分佈。若繞圈1 〇3和段落115由條 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐7 535460 A7 ~^ _ B7 --- 五、發明説明（15 ) 帶或亦即與繞圈1〇1-1〇3之平面呈直角、直接垂直地延伸在 繞組和段落間的其他導體來連接，則將有陡然電感耦合改 變 '和線圈電磁場分佈的明顯擾亂。這些不利效果因繞圈 103和段落115具有流過它們的相同RF電流、且連接它們的 條帶（與繞圈101-103之平面呈直角）將產生垂直地干擾由 繞圈101-103和段落115所產生的場之一磁場，而會發生。 如第7圖說明地，線圈端子lu和127由金屬條帶128和 180、透過都位在線圈24上方的一盒體中的電容器129和匹 配網路28之輸出端子，來分別接地。許多相同優點由連接 在端子12 7和電容器〗2 9間的平順和漸進式（無尖銳彎曲）條 帶128來提供。條帶180之相對端點以和條帶128和端子 被連接來提供相同效果的相同方式，來連接至端子lu和匹 配網路28之輸出端子。 相似於第2-6圖之線圈配置的一堆疊線圈配置也可被 使用於包括由匹配網路28iRF輸出來平行驅動的兩平行 同心繞組之一線圈。此一線圈被說明於第8圖，包括與線圈 軸線140同心的内部和外部多圈、大致等長繞組丨…和丨以。 多線圈（或多繞組）之操作原理被討論在Chen等人的美國專 利第6，164,241唬中。沒有第8圖顯示的堆疊段落164之線圈 的進一步操作細節也可發現在我們名為，，具有含多個繞組 之線圈的感應式電漿處理器以及控制電漿密度的方法，，的 共同番查申請案中（與本申請案同時申請的LHGB檔案第 2328-050號），其包括相似或等效於使用在第8圖的線圈之 匹配網路28及調諧和控制配置的匹配網路及調諧和控制配 7^5尺度賴巾關家鮮⑽X297n} :一― 18 _--

、^τ— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 535460 A7 B7 五、發明説明（16 置之細節。 繞組130包括三個繞圈134、136和138，其各位在沿著 與軸線140同心的一分立圓圈之一部段；該圓圈具有不同 半徑。内部繞圈134和外部繞圈138分別包括輸入激勵端子 142和輸出激勵端子144。端子142由條帶143來連接至匹配 網路28之功率輸出端子，同時端子144由條帶145透過—終 端電容器146而接地。可暸解到，這些連接可反轉，使端子 142由透過一終端電容器而接地、且端子144連接至匹配網 路28。條帶143和145具有和條帶128相同的組態。繞圈134 和138的端點由繞組13〇之筆直徑向地和周邊地延伸段落 148和150，來分別連接至繞圈136之相對端點。 繞組132包括分別包括輸入激勵端子1 %和輸出激勵端 子158的外部繞圈152和内部繞圈154。端子156由條帶157 來連接至匹配網路28之功率輸出端子，同時端子158由條帶 159透過終端電容器160而接地，或反之亦然。條帶157和159 具有和條帶128相同的組態。繞圈152和154由筆直徑向地和 周邊地延伸的線圈段落162，來彼此連接。繞圈152和154 係同心於線圈轴線140，且由不同半徑來與軸線14〇隔開。 第8圖之線圈的所有繞圈134、136、138、152和154係大致 平面，且具有與繞圈101-103相同橫截面的一橫截面，如第 3圖說明地。在内部繞組130中的互相連接段落148和15〇較 佳以相反於外部繞圈152之段落162的一徑向方向來對齊， 把RF耦合在電漿上的徑向不對稱效應最小化。 第8圖之線圈包括弧形段落164,其堆疊在繞圈152之平 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 19 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •、tr— 535460 A7 ---------- B7 _ 五、發明説明（π) ~ " — T上方、且延伸透過大約15〇度的一弧長。㈣段落164較 佳具有一固態橫截面，且被組配與堆疊段落115相同，如第 3圖說明地。段落164由相同於第3-5圖之結構ii9的一結構 來保持在繞圈152之-部份上方。堆疊段落164係具有與繞 圈152相同的半徑之―圓圈的—部段，具有在轴線14〇的: 中心、使得它與繞圈152對齊。段们64之—端包括由金屬 條帶157來連接至匹配網路28之功率輸出端子的端子⑸。 連接於端子156的條帶157之第一端，⑴自設有端子156的 段落164之部份來切線地延伸、和（2)在與該段落之上部大 致相同的平面上來延伸。因此，條帶157以一漸進和平順方 式（1)向繞組132内來延伸，和（2)相似於在高度上一螺旋梯 級增加之方式向上延伸。條帶157之一第二相對端點被連接 至阻抗匹配網路28之RF輸出端子。條帶143也相似於一螺 旋梯級、以一平順和漸進方式來延伸在端子142和阻抗匹配 網路28之RF輸出端子間。 堆豐段落164與端子156相對的端點係與繞圈152之端 點大致對齊，且由一垂直延伸的金屬螺絲釘166和在繞圈 15 2之端點的一金屬區隔器來電氣地和機械地連接至繞圈 152，其中沒有中空橫截面和繞圈丨52中的一含螺紋孔可被 做得兀全牙過或充分深，如第9圖說明地。區隔器i 68較佳 以鍍銀銅材來製成，同時螺絲釘166係由鍍銀不銹鋼或黃銅 製成’來提供良好機械強度。藉由上緊螺絲釘166，電流自 段落164透過螺絲釘166和區隔器168持續流到繞圈152。 作為進一步替換例，如第1〇圖說明地，段落164包括金 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐） 20 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •、一 535460 A7 ----— B7____ 五、發明説明（18) 屬條帶170和固態金屬部份172。條帶17〇之相對端點分別連 接至繞圈1 5 2之端點和以平行於繞圈1 $ 2的一平面來延伸且 由方塊119來支持之固態金屬部份172的第一端點。金屬條 帶170平順地和漸進地延伸在繞圈152之端點和固態金屬部 份172之第一端點間。 操作上’第8圖之線圈具有一相當短之電氣長度、即源 體26之頻率（如4MHz)，且繞組130和132之長度係使得在各 個繞組130和132中的駐波電流在電氣長度上約為2〇至3〇 度。結果，沿著繞組130和132之長度沒有明顯駐波電流和 電壓改變。由網路28之RF輸出端子來平行驅動的輸入端子 142和156之位置、及繞組之短電氣長度係使得沿著繞圈 134、136、138、152和154之相同方位角的rf電流以大致 相同方向來流動。終端電容器146和16〇之數值被分別選 擇，來調整繞組130和132之整體阻抗、以控制在各繞組中 的電流’亦即阻抗越低、則電流越高。 因為在堆疊段落164下方的繞圈152之段落中流動的電 流之量度和方向係大約與在堆疊段落中者相同，故由流過 堆疊段落164的電流所產.生之磁場會幫助由流過與堆疊段 落164對齊的繞圈丨52之部份的電流所產生之磁場。整體 說，線圈會產生可方位地改變的電磁場分佈，來把電漿方 位性不均勻度校正或補償至一明顯程度。 當已詳述和說明發明之特定實施例時，清楚地、可對 在特別說明和描述的實施例之細節上做改變，而不偏離如 在所附申請專利範圍中界定的發明之真實精神和範疇。例 本紙張尺度適用中國國家標準（⑽）規格（2ι〇χ297公酱） 21

------------------t! -一 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) #· 535460 A7 -—___ B7____ 五、發明説明（19) 如’發明之許多原理不限於具有一或兩繞組的線圈、而適 用於具有三或更多繞組之線圈。 元件標號對照 10···真空腔室 11卜 113、125、127...端子 12·..金屬壁 115、164…堆疊段落 14…金屬底端板 116、118.._部份 18…圓形頂板結構 119...介電支持方塊 19…介電窗口結構 117、128、143、145、157、 20、22...埠口 159、170、180…條帶 24…線圈 120 _··χ軸 26···可變功率rf產生器 121、123···凹處 28、47..·阻抗匹配網路 122."y 軸 2 9...控制器 124…中空中心 30···保持器 129、146、160···終端電容器 3 2…工作物 130、132...繞組 34...遮蓋 14 0...軸線 41…輸入裝置 142、156.··輸入激勵端子 4 3 ...檢測器 144、158···輸出激勵端子 45…RF源 152···外部繞圈 49.··幅度和相位檢測器 154…内部繞圈 10 5…中心軸 166··.金屬螺絲釘 101-103、134、136、138.··繞圈 168…金屬區隔器 107、109、148、150、162 172…固態金屬部份 ...繞組段落 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、訂· 22 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4规格（210X297公楚）

Claims (1)

1. 535460 Α8 Β8 C8 _____D8 ____ 六、申請專利範圍 一^" -- r 一種射頻電漿激勵線圈，係用於一真空電浆處理器，該 線圈被配置來設置在該處理器的—真空腔室之一窗口 上方’該線圈包含具有多個繞圈的至少—繞組，該：繞 圈中之至少一個大致係平面，一段落與該—繞圈之一部 份來堆疊、使該段t與該—繞圈之平面來隔開，該堆疊 段Μ與該-繞圈來串聯連接、使相同電流以相同方向 來流過該一繞圈和該堆疊段落。 2·依據中請專利範圍第旧之線圈，其中該段落包括透過 一終端電容器來連接至一激勵源之一端子或接地的一 第一端子、及連接於該一繞組的一第二端子。 3_依據申請專利範圍第2項之線圈，其中該第二端子係連 接至該一繞圈與該第二端子大致對齊的一部份。 4.依據申請專利範圍第2項之線圈，其中該第二端子係連 接至該一繞圈由該堆疊段落在該等第一和第二端子間 的一部份來重疊之一部份。 5·依據申請專利範圍第4項之線圈，其更包括建立在該堆 疊段落和該一繞圈之該部份間的連接之一金屬引線，該 金屬引線包括具有分別連接於該第二端子和該一繞圈 之該部份的第一和第二部份之一迴路，該迴路之該第_ 部份係與一些該一繞圈來對齊、且自該第二端子來延 伸，該迴路之該第二部份係與該一繞圈不對齊。 6.依據申請專利範圍第丨、2、3、4或5項之線圈，其中該 等線圈和腔室之至少一個具有傾向使該電漿密度具有 一方位性不對稱分佈的一形狀，該堆疊段落被設置來增 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐） 23

   、\吞 (請.先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 535460 A8 B8 C8 D8

   加自該線圈到該電漿之_ M — 特疋區域的電感耦合、以縮減 該方位性不對稱分佈。 -種射頻電漿激勵線圈配置，係用於一真空電漿工作物 處理器，該線圈配置適於被設置在該處理器之-真空腔 至的平®固口夕卜面、且充分靠近該窗口來把電磁能量 透過該窗口而耦合至譎腔室中，該線圈配置包含至少一 繞組、㈣組之相對第一和第二端點係平面，該繞組在 設置於該窗口外面來把電磁能量叙合至該腔室中時、被 設置使其之該等相對端點大致平行於該平面窗口來延 伸，第-和第二激勵端子提供連接、供電流纟流於一個 RF電漿激勵源和該繞組之該等相對端點間，一第一 屬連接結構具有連接至該第一激勵端子的一第一 點、及連接至該繞組之該第一端點的一第二端點，一 二金屬連接結構具有連接至該第二激勵端子的一第 端點、及連接至該繞組之該第二端點的—第二端點，w 等第一和第二金屬連接結構無尖銳彎曲而漸進和平順 地延伸在其之該等端點間。 8·依據申請專利範圍第7項之射頻電漿激勵線圈配置， 中該等連接結構連接至該繞組之該等端點的該等端 係與該繞組之該等端點同平面。 9·依據申請專利範圍第7或8項之射頻電漿激勵線圈 置，其中該繞組包括至少一平面繞圈，該繞組在設置 該窗口外面來把電磁能量耦合至該腔室中時、被設置 該平面繞圈大致平行於該平面窗口來延伸，該繞組包括 7. 金 端 第 該 其 點 於 使 ---------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .訂丨 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210 X 297公釐） 24 535460 、申請專利範園 相對於該平面繞圈之一部份來堆疊的_ @ 落係自該平面繞圈之平面來又’ ^堆登段 囬；偏置，該堆疊段落呈有一筮 1點，該平面繞圈具有一第一端點，一第三::: 結構具有分別連接至該堆疊段一屬連接 品从门 且杈洛之该苐一端點和該平 面、』之該第-端點的第一和第二端點，該第三全屬連 ::無尖銳彎曲而漸進和平順地延伸在其之該等端 ι〇, 一種射頻電漿激勵線圈，係 ^ ^ ^ ^ 具工電漿工作物處理 口口，该線圈被配置來設置在該處理器的一真空腔室之一 :口上方，該線圈包含具有多個繞圈的至少組，該 專繞圈中之至少一個大致係平面，一段落與該平面繞圈 之一部份來堆疊、使該段落與該平面繞圈之平面來隔 開，該堆疊段落係與該平面繞圈相連接，—金屬連接結 構2有分別連接至該平面繞圈之—第—部份和該堆疊 段落之-端點的第—和第二端點，該連接結構被配置、 使匕操尖銳彎曲而漸進和平順地延伸在其之該等第一 和第二端點間。 11.W請專利範圍第10項之線圈，其中該平面繞圈之該 第一部份係在該平面繞圈之一第一端點。 12·依據中請專利範圍第1()或叫之線圈，其中該堆疊段落 延伸％過在5亥繞組之兩平面繞圈間的一互相連接間 隙、且在該間隙的相對方向上。 13.依據申請專利範圍第12項之線圈，其中該金屬結構自該 平面繞圈之該第一端點來繞離該間隙。 六、申請專利範園 K依據申請專利範圍第12項之線圈，其中該金屬結構自該 Y面、、％圈之。亥苐知點來繞離該間隙、使它以離開該間 隙的一方向來延伸至比該堆疊段落之該端點更遠離該 間隙的一點。 15·依射請專利範圍㈣或項之線圈，其中該金屬連接 結構之該第二端點相對於該堆疊段落之該端點來切線 地延伸。 16· —種射頻電漿激勵線圈，係用於一真空電漿工作物處理 态，该線圈被配置來設置在該處理器的一真空腔室之一 窗口上方，該線圈包含具有多個繞圈的至少一繞組，該 專、、九圈中之至少一個大致係平面，一段落與該平面繞圈 之一部份來堆疊、使該段落與該平面繞圈之平面來隔 開，該堆疊段落係與該平面繞圈相連接，該平面繞圈包 括彼此空間地靠近、且由一間隙來彼此隔開的第一和第 二端點部份，該堆疊段落延伸跨過該間隙、使該堆疊段 落之第一和第二端點係在該間隙之相反側面上。 17_依據申請專利範圍第16項之線圈，其中該堆疊段落之該 等第一和第二端點自該間隙被偏置大約相等角度。 18. 依據申請專利範圍第16項之線圈，其中該堆疊段落之該 等第一和第二端點被配置、使該第二端點具有大致大於 自该第一端點之該間隙的角度偏置之自該間隙的一角 度偏置。 19. 依據申請專利範圍第16、17或1 8項之線圈，其中該堆疊 段落被配置且其之該第一端點被連接至該平面繞圈之 26 六、申請專利範圍 該第-端點、使電流以和電流在該平面繞圈由該堆疊段 落之該第-端點來重疊的一部份和該平面繞圈之該第 間的該平面繞圈中流動相同之方向來流於該堆 «段落之該第一端點和該堆疊段落重疊該間隙之一 份間。 口 20.依據申請專利範圍第_之線圈，其中在該平面繞圈之 該第-端點和該堆疊段落之該第—端點間的連接、係由 無尖銳彎曲而漸進和平順地延伸在該平面繞圈之該第 一端點和該堆疊段落之該第_端點間的—連接結構來 提供。 h.依據申請專利範圍第20項之線圈，其中該連接結構被配 置、使在其空間地延伸在該平面繞圈之該第—端點和於 該平面繞圈與該堆疊段落之該第一端點對齊的平面上 方之-區域間的一第一部份中的電流、以相反於電流在 該平面繞圈由該堆疊段落之該第一端點重疊的部份和 該平面繞圈之該第一端點間的該平面繞圈中流動之方 向來流動。 22. 依據中請專利範圍第2()項之線圈，其中該連接結構和該 堆疊段落被配置、使電流以和電流在該平面繞圈由在該 間隙之兩側面上的該連接結構和該堆疊段落來重疊之 部份中流動相同的方向、在該連接結構和該堆疊段落中 來流動。 23. 依據申請專利範圍第19項之線圈，其中在該平面繞圈之 该第一端點和該堆疊段落之該第一端點間的連接、係由