TWI686841B - 雙通道餘弦角線圈組件 - Google Patents

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Abstract

本文提供用於控制電漿腔室中的磁場的線圈組件。在一些具體實施例中，線圈組件可包含：心軸，包含環形主體，環形主體包含至少一個上主體冷卻劑通道與至少一個下主體冷卻劑通道；以及複數個冷卻鰭，複數個冷卻鰭沿著主體的外徑圓周設置並從外徑徑向向外設置；內側電磁餘弦角（cos θ）線圈環，包含第一組內側線圈，該第一組內側線圈沿著在主體中的複數個冷卻鰭捲繞，並經配置以在第一方向中產生磁場；以及外側電磁餘弦角（cos θ）線圈環，包含第二組外側線圈，第二組外側線圈沿著複數個冷卻鰭捲繞，並經配置以在第二方向中產生磁場，第二方向正交於第一方向。

Description

雙通道餘弦角線圈組件
本揭示內容的具體實施例大抵相關於電漿增強式半導體基板處理，且更特定而言，相關於小型雙通道餘弦角線圈組件的實體設計與使用。
在一些類型的半導體晶圓處理腔室中，藉由在反應腔室周圍提供複數個電磁鐵而在反應腔室內產生磁場，以加速形成電漿。這些腔室使用磁場以透過電子迴旋旋轉來操縱電漿密度。
然而，發明人觀察到，放置在反應腔室中的基板的邊緣上的磁場強度，傾向為比晶圓中心要來得強。因此，在將這種磁場產生方法應用至電漿蝕刻腔室時，產生在基板表面上蝕刻速率與選擇率並非均勻的問題。在將方法應用至化學氣相沈積(CVD)腔室時，產生在基板表面上膜形成不均勻的問題。另一問題是形成在基板上的電性部件，可受到不均勻電漿密度的電擊損傷。
發明人觀察到，對於晶圓上均勻性以及裝置良率而言，控制蝕刻/電漿處理腔室中的製程電漿分佈是重要的。過往用於控制蝕刻/電漿處理腔室中的製程電漿分佈的低功率「餘弦角(cos θ)」線圈環設計，由於線圈線過熱而無法維持所需的高電流密度。因此，發明人提供改良的能夠承受高電流密度的雙通道餘弦角線圈組件，以控制半導體晶圓處理腔室中的磁場。
本文提供用於控制電漿腔室中的磁場的線圈組件。在一些具體實施例中，線圈組件可包含線圈組件心軸，線圈組件心軸包含：環形主體，具有中心開口，其中主體包含至少一個上主體冷卻劑通道與至少一個下主體冷卻劑通道，至少一個下主體冷卻劑通道在主體中的冷卻劑返回位置處流體耦合至上主體冷卻劑通道；複數個冷卻鰭，沿著主體的外徑圓周設置並從外徑徑向向外設置，其中冷卻鰭之至少一者為主動冷卻鰭，且其中主動冷卻鰭包含入口冷卻鰭通道與出口冷卻鰭通道，入口冷卻鰭通道形成在主動冷卻鰭內從主體徑向向外延伸至主動冷卻鰭外側邊緣，其中入口冷卻鰭通道流體耦合至上主體冷卻劑通道，出口冷卻鰭通道形成在主動冷卻鰭內從主體徑向向外延伸至主動冷卻鰭外側邊緣，其中出口冷卻鰭通道流體耦合至下主體冷卻劑通道。
在一些具體實施例中，線圈組件可包含心軸，心軸包含環形主體，環形主體包含至少一個上主體冷卻劑通道與至少一個下主體冷卻劑通道，至少一個下主體冷卻劑通道在主體中的冷卻劑返回位置處流體耦合至上主體冷卻劑通道；以及複數個冷卻鰭，複數個冷卻鰭沿著主體的外徑圓周設置並從外徑徑向向外設置，其中冷卻鰭之至少一者為主動冷卻鰭；內側電磁餘弦角（cos θ）線圈環，包含第一複數個內側線圈，第一複數個內側線圈沿著在主體中的複數個冷卻鰭捲繞，並經配置以在第一方向中產生磁場；以及外側電磁餘弦角（cos θ）線圈環，包含第二複數個外側線圈，第二複數個外側線圈沿著複數個冷卻鰭捲繞，並經配置以在第二方向中產生磁場，第二方向正交於第一方向。
在一些具體實施例中，一種用於處理基板的設備可包含：處理腔室，具有內部處理容積；基板支座，設置在處理腔室中，以在基板設置在處理腔室中時支撐基板；線圈組件，包含鋁心軸，鋁心軸包含：環形主體，環形主體包含至少一個上主體冷卻劑通道與至少一個下主體冷卻劑通道，至少一個下主體冷卻劑通道在主體中的冷卻劑返回位置處流體耦合至上主體冷卻劑通道；以及複數個冷卻鰭，複數個冷卻鰭沿著主體的外徑圓周設置並從外徑徑向向外設置，其中冷卻鰭之至少一者為主動冷卻鰭；內側電磁餘弦角（cos θ）線圈環，包含第一複數個內側線圈，沿著在主體中的複數個冷卻鰭捲繞，並經配置以在第一方向中產生磁場；以及外側電磁餘弦角（cos θ）線圈環，包含第二複數個外側線圈，沿著複數個冷卻鰭捲繞，並經配置以在第二方向中產生磁場，第二方向正交於第一方向。
下面進一步說明本揭示內容的的其他與進一步的具體實施例。
與本揭示內容一致的具體實施例，包含為小型線圈形式的雙通道餘弦角線圈組件的實體設計。本文所述餘弦角線圈組件及相關方法，可用於任何電漿蝕刻製程中，其中可使用均勻磁場以增強中央至邊緣的蝕刻均勻性。餘弦角線圈組件的具體實施例，經設計以共置沿相同內徑形成的兩個線圈，以在電漿處理期間內保持線圈位於（或靠近）基板表面平面。組件包含內部冷卻通道，內部冷卻通道經設計以較佳地維持線圈溫度為低於線圈線材料的最大操作溫度。將兩個線圈結合為小型線形式，有益地允許併入冷卻兩個線圈的整合式冷卻迴路。此外，小型線圈封裝將來自兩個線圈的磁場，設計為單一的均勻場方向，方向可被同步以產生具有固定量值的均勻的平面旋轉磁場。再者，與本揭示內容一致的具體實施例，有益地在高電流密度下對製程電漿使用餘弦角磁場效應，而不會使線圈線過熱。
本文所述餘弦角線圈組件的其他優點，包含兩個餘弦角線圈被小型封裝在單一冷卻繞組心軸上。線圈能被緊密封裝在一起的能力，允許兩個線圈在晶圓位準產生非常均勻的磁場，並增強在基板上方的均勻平面中在晶圓中心處「旋轉」磁場的能力。磁場的量值僅受限於磁鐵電流電源供應器，以及流過心軸的冷卻劑的冷卻效果。
再者，本揭示內容的具體實施例可有益地減少、控制或消除基板的偏斜，這種偏斜是由使用在工業用電漿蝕刻反應器中的磁場所引發的。偏斜(skew)一般而言代表基板的一個區域至另一個區域（諸如左對右、中心對邊緣、特徵的底部對頂部等等）的製程結果差異（例如，偏斜代表基板上的不均勻圖樣）。基板均勻性中的偏斜，亦可相關於（或肇因於）在製程序列中用於處理基板的先前腔室、流或幫浦或熱的不對稱性、或產生電漿的RF功率施加器傳遞的功率不對稱。偏斜可用於特性化製程結果，諸如臨界尺寸(CD)均勻性、蝕刻深度均勻性、或其他製程結果。發明人觀察到，大體積場可編程固定橫向B場是影響電漿均勻性和方向的一種方式。因此，提供用於產生並控制電漿腔室中固定橫向B場的量值與方向的方法，以操縱電漿均勻性與方向以校正偏斜。更特定而言，本文提供用於產生並控制在基板處理腔室的嵌入襯墊中的場可編程「餘弦角」(cos θ)線圈系統的方法，以有益地校正偏斜。
第1圖繪製適合執行本揭示內容的具體實施例的電感耦合電漿反應器100（ICP反應器）的示意側視圖。ICP反應器100可被單獨利用，或可作為整合式半導體基板處理系統或叢集工具（諸如美國加州聖塔克拉拉市的應用材料公司所市售的CENTURA®整合式半導體晶圓處理系統）的處理模組來使用。可有利地得益自根據本揭示內容的具體實施例的修改的適合的電漿反應器的範例，包含CENTRIS™ SYM3™ ETCH腔室、電感耦合電漿蝕刻反應器（諸如DPS®半導體設備產線）或其他電感耦合電漿反應器（諸如亦可由應用材料公司提供的MESATM等等）。上面所列出的半導體設備僅為說明目的，且亦可根據本教示內容適當地修改其他蝕刻反應器與非蝕刻設備（諸如CVD反應器或其他半導體處理設備）。
反應器100大抵包含處理腔室102（具有傳導性主體（壁）及腔室襯墊140）與介電性蓋106（處理腔室102與介電性蓋106一起界定出處理容積104）、設置在處理容積內以支撐基板128的基板支撐底座106、電感電漿源116以及控制器132。在一些具體實施例中，介電性蓋106可為實質上扁平的。處理腔室102的其他修改，可具有其他類型的蓋，諸如（例如）圓頂形（或其他形狀）的蓋。電感電漿源116通常設置在蓋106上方，並經配置以將RF功率電感耦合進入處理腔室102。
電感電漿源116被設置在處理腔室102頂端。電感電漿源包含RF饋送結構，以將RF電源供應器110耦合至複數個RF線圈，例如第一RF線圈118與第二RF線圈120。複數個RF線圈被同軸地設置為鄰近於處理腔室102（例如在處理腔室102的蓋106的上方），並經配置以將RF功率電感耦合進入處理腔室102，以從提供在處理腔室102內的製程氣體（例如經由耦合至氣體入口108（諸如噴淋頭或噴嘴等等）的氣體源122）形成或控制電漿。每一線圈的相對位置、直徑比例，及（或）每一線圈中的匝數，可各自被依所需調整，以控制（例如）經由控制每一線圈上的電感值而形成的電漿的輪廓或密度。
RF電源供應器110被經由匹配網路112耦合至RF饋送結構。可提供功率分配器114，以調整分別傳遞至第一與第二RF線圈118、120的RF功率。功率分配器114可被耦合在匹配網路112與RF饋送結構之間。或者，功率分配器可為匹配網路112的部分，在此情況中匹配網路將具有兩個輸出耦合至RF饋送結構，每一輸出對應於各自的RF線圈118、120。作為說明，RF電源供應器110可能夠在從50 kHz至200 MHz的可調諧頻率下產生高達約5kW（但不限於5kW），但可對特定應用依所需提供其他頻率與功率。
控制器132包含中央處理單元(CPU)、記憶體與對於CPU的支援電路，並協助控制反應器100的部件以及因此控制處理基板的方法，諸如本文所論述的。控制器132可為可用於工業設定中以控制各種腔室與子處理器的任何形式的通用電腦處理器的之一者。CPU的記憶體或電腦可讀取媒體，可為一或更多種可輕易取得的記憶體，諸如隨機存取記憶體（RAM）、唯讀記憶體（ROM）、磁碟機、硬碟、或位於本地或遠端的任何其他形式的數位儲存器。支援電路耦合至CPU以由習知方式支援處理器。這些電路包含快取記憶體、電源供應器、時脈電路、輸入輸出電路系統、與子系統等等。記憶體儲存可被執行或引發以由下述方式控制反應器100作業的軟體（原始碼或目標碼）。特定而言，記憶體儲存本文所揭示之方法的一或更多個具體實施例，諸如上文論述的方法400。軟體常式亦可被由第二CPU（未圖示）儲存及（或）執行，第二CPU位於由CPU控制的硬體的遠端處。
提供包含複數個電磁鐵的線圈組件124，以至少在基板位準128（或者在一些具體實施例中在基板上方的整體處理容積104內），在處理腔室102的內側容積（或處理容積104）內形成所需的磁場（例如由磁場線126呈現）。可提供一或更多個磁場感測器130，以如上文所論述的測量磁場的量值與方向。線圈組件124可包含電磁線圈外側環142與電磁線圈內側環144。線圈外側環與內側環142、144可被設置為彼此同心且同軸。
在一些具體實施例中，可沿著處理腔室102的處理容積設置複數個線圈組件124。在一些具體實施例中，可沿著處理腔室102壁內側表面圓周，或沿著襯墊140（亦稱為磁鐵蓋）內側表面圓周，來設置線圈組件124。在一些具體實施例中，襯墊140可被接地，使得線圈組件124對於RF電源供應器110所引發的RF回送電流具有很小的衝擊（或不具有衝擊）。襯墊140的目的是防止B場洩漏進入半導體製造廠(fab)環境，以避免影響其他製程、腔室、或影響廠中的一些其他儀器（亦即，襯墊140將本地B場降低至非常低的位準，且觸碰是安全的，從儀器的角度來看是安全的，從健康危害的角度來看是安全的）。因此，襯墊140侷限/限制磁場使其無法越出腔室。襯墊140可由傳導性金屬或其他傳導性材料製成。例如在一些具體實施例中，襯墊140可由鋁合金或塗漆鋼形成。線圈組件124可電性絕緣自傳導性襯墊。在一些具體實施例中，襯墊可由非傳導性複合材料製成。襯墊140可為雙壁襯墊，具有內側壁與外側壁。在一些具體實施例中，內側壁與外側壁之一者可由非傳導性材料形成且包含嵌入壁內的線圈組件124，而另一壁由被接地的傳導性金屬材料製成。在一些具體實施例中，可控制線圈組件124及（或）襯墊140的溫度。例如，可將熱控制裝置146（亦即加熱器或冷卻裝置）耦合至線圈組件124及（或）襯墊140。可由控制器132控制熱控制裝置146。在一些具體實施例中，熱控制裝置146可提供液體或氣體冷卻劑以使其流過線圈組件124以冷卻線圈組件124，此將於下文進一步論述。在一些具體實施例中，在由電源供應器150、152將電流提供至線圈142、144之前或之後，可由加熱器146將襯墊140加熱至所需溫度。襯墊可被加熱至約18°C至約150°C的溫度。在利用為聚合氣體的氣體的基板處理期間內，加熱襯墊140有益地減少襯墊壁上的材料（例如聚合物）沈積。因此，加熱襯墊140有益地減少處理腔室污染以及腔室清洗時間。再者，在加熱襯墊140有益地將襯墊140溫度匹配至腔室其他部分（諸如噴淋頭或陶瓷引線(ceramic lead)）時，以減少腔室內部的溫度變異。
如前述，線圈組件124包含電磁線圈外側環142與電磁線圈內側環144。線圈142與144被捲繞在環形心軸148周圍。在一些具體實施例中，由鋁形成心軸148。在一些具體實施例中，鋁受到硬質陽極處理。在其他具體實施例中，可由具有與鋁類似的導熱性與導電性性質的其他材料形成心軸。針對第2A圖至第2C圖與第3圖來更進一步說明心軸148。
如第2A圖至第2C圖圖示，心軸148包含具有中心開口212的心軸主體206。中心開口212經配置以允許將線圈組件124設置在處理腔室100且圍繞處理容積104。心軸148進一步包含複數個冷卻鰭202，冷卻鰭202被沿著心軸主體206的外徑圓周均勻地散佈。在一些具體實施例中，冷卻鰭202可被與主體206一體成形。在其他具體實施例中，冷卻鰭202可被由焊接（亦即電子束焊接(EBW)或其他類型的焊接）、膠合、或其他類型的緊固件附接至主體，以將冷卻鰭202固定耦合至主體206。在一些具體實施例中，透過主體206的圓柱壁形成複數個開口208。開口208被形成在冷卻鰭202之間，並有益地提升氣流與線圈組件124的冷卻（亦即心軸148與線圈142、144的冷卻）。主體206包含上與下凸緣210，上與下凸緣210在線圈142、144設置於其上時幫助固定並對齊線圈142、144，如第3圖圖示。
每一冷卻鰭202可被形成為I形柱的形狀，如第2A圖與第2C圖圖示。冷卻鰭202的I形柱有益地提升氣流與線圈142、144的冷卻，線圈142、144被捲繞在每一冷卻鰭202周圍。亦可使用不同的鰭截面，諸如矩形、圓形等等。每一冷卻鰭202亦可包含每一鰭內的額外通孔或開口，以有益地提升氣流與線圈142、144及心軸148的冷卻。再者，在一些具體實施例中，基於散熱需求與所使用的線圈材料，來判定冷卻鰭202之間的最小間距。線圈組件124可包含約16個鰭至約128個冷卻鰭。在一些具體實施例中，線圈組件124可包含63或64個冷卻鰭。在線圈組件124中包含主動冷卻鰭204（於下文說明）時，心軸148可包含總共63或奇數個冷卻鰭。
在一些具體實施例中，冷卻鰭202之至少一者可為協助主動冷卻線圈組件124的主動冷卻鰭204。第3圖繪製主動冷卻鰭204的截面細節。如第3圖圖示，可在主動冷卻鰭204中形成一對冷卻鰭通道302、304，冷卻鰭通道302、304從主體206徑向向外延伸至主動冷卻鰭204的外側邊緣。冷卻鰭通道之一者（例如302）可作為入口以提供冷卻劑（入口冷卻劑流220）至線圈組件124，而冷卻通道之另一者（例如304）可作為從線圈組件124移除冷卻劑（出口冷卻劑流222）的出口。在一些具體實施例中，可使用塞子306可選地塞住冷卻鰭通道302、304。入口冷卻鰭通道302流體耦合至形成在主體206中的一或更多個入口主體通道308。類似的，出口冷卻鰭通道304流體耦合至形成在主體206中的至少一個出口主體通道310。主體通道308與310在主體206內於冷卻劑返回位置214處彼此流體耦合，以反轉冷卻劑流。在如第2B圖圖示般使用單一主動冷卻鰭204時，可在主體206內在主體206的相對端處（亦即相對於主動冷卻鰭204約180度處）形成兩個冷卻劑返回位置214，以流體耦合兩組主體通道308、310，兩組主體通道308、310每一者橫越主體206的180度。可依所需使用額外的主動冷卻鰭204與冷卻劑返回位置214。由帽312與314各自密封主體通道308與310。帽312與314流體密封主體通道308與310。在一些具體實施例中，帽312與314被焊接（EBW）上，以流體密封主體通道308與310。帽312與314可由與心軸148（如前述）相同的材料形成。在一些具體實施例中，冷卻劑可以約1 gpm至約20 gpm（或約4 gpm）的速率流入並流過心軸148。冷卻劑的溫度可從10°C至約30°C。
第3圖進一步圖示內側線圈144與外側線圈142的線圈捲繞的至少一個範例。儘管此範例是關於主動冷卻鰭204，但線圈捲繞是示例性的並可用於任何冷卻鰭202。此範例圖示結合式內側與外側線圈，具有4圈內側線圈144與18圈外側線圈142。在一些具體實施例中，線圈圈數/層數不厚於兩層，以提升到ICP源的氣流。然而可使用額外的圈/層，額外層可需要額外的冷卻，以使線圈溫度不超過他們的溫度限制。
第4A圖繪製與本揭示內容的至少一些具體實施例一致的內側線圈144的形狀。第4B圖繪製與本揭示內容的至少一些具體實施例一致的外側線圈142的形狀。
第5圖繪製關於線圈組件124的進一步細節，線圈組件124為餘弦角X-Y線圈。內側線圈用於產生晶圓上的「X」方向均勻磁場，且外側線圈用於產生「Y方向」均勻磁場（X、Y場指向隔開90度）。X線圈「＋」（高電位）被連接於X1＋（502）。X1線圈被捲繞在主動冷卻鰭204上（亦即第5圖中的三點鐘方向）。所有X1線圈如圖示根據右手定則捲繞，以產生如圖示的B場分佈（邊緣至中心）。X線圈「-」（低電位）被連接於X1-（504）。X1與X2之間的跨接器510，將X1-（504）連接至X2+（506）。X2＋（506）處的連結根據右手定則如圖示驅動電流通過X2線圈，以產生如圖示的B場分佈（中心至邊緣）。X線圈「-」（低電位）被連接於X2-（508）。在一些具體實施例中，X1/X2結合的期望阻抗值為8.6歐姆（14ga線）。Y1/Y2線圈對將具有相同的圖樣，偏差自X1/X2線圈對90度。第5圖進一步圖示可選的空白空間512，空白空間512分隔餘弦角X-Y線圈上的每一象限。
電磁線圈142、144的外側與內側環之每一者可被耦合至個別的DC電源供應器150、152，DC電源供應器150、152由控制器132獨立控制。在一些具體實施例中，電磁線圈142、144的外側與內側環之每一者可被耦合至相同的電源供應器。在一些具體實施例中，DC電源供應器150、152經由固定式電性接點耦合至線圈142、144，由於所產生的固定橫向B場可被非機械性地旋轉，如下述。
在一些具體實施例中，電磁線圈142、144的外側與內側環之每一者為「餘弦角」（cos θ）線圈，每一者包含複數組線圈。每一cos θ線圈142、144由兩組cos θ繞組構成，cos θ繞組相對於彼此設置以產生徑向場。例如，第6A圖圖示外側cos θ線圈142的側視圖，繪製第一組n個cos θ外側線圈/繞組6021 -602n 。相對第一組線圈而設置的第二組cos θ外側線圈/繞組602'1 -602'n ，可在第7A圖與第7B圖中在外側cos θ線圈142的俯視圖中見得。類似的，第6B圖圖示內側cos θ線圈144的側視圖，繪製第一組n個內側線圈6041 -604n 。正交的第二組cos θ內側繞組604'1 -604'n ，可在第3A中在外側cos θ線圈144的俯視圖中見得。如第7B圖圖示，每一線圈6021 -602n 、602'1 -602'n 、6041 -604n 與604'1 -604'n 形成的形狀為鞍形。在一些具體實施例中，每一cos θ線圈142、144中的線圈組/對數，可為2組/對線圈（總共4個線圈）到約50組/對線圈（總共100個線圈）。在一些具體實施例中，每一cos θ線圈142、144中的線圈組/對數，可為32組/對。
如第7A圖與第7B圖圖示，每一cos θ線圈142、144包含在彎曲圓柱表面上以cos θ均勻間隔的一系列的鞍形線圈，其中θ為圓柱半徑與徑向軸之間的角度。每一cos θ線圈142、144由在彎曲圓柱表面上以cos θ均勻間隔的Ncp 個線圈對構成，線圈對的基底在xy平面中且長度是沿著x軸，使得y = r cos θ。每一圈中的匝/繞組數隨著θ提升而增加，以產生cos θ線圈。例如在一些具體實施例中，線圈可包含下列匝數以產生cos θ分佈： 線圈 6021 , 602’1 , 6041 , 與 604’1 = 4 匝 線圈 6022 , 602’2 , 6042 , 與 604’2 = 8 匝 線圈 6023 , 602’3 , 6043 , 與 604’3 = 10 匝 線圈 6024 , 602’4 , 6044 , 與 604’4 = 12 匝 線圈 6025 , 602’5 , 6045 , 與 604’5 = 14 匝 線圈 6026 , 602’6 , 6046 , 與 604’6 = 16 匝 線圈 6027 , 602’7 , 6047 , 與 604’7 = 18 匝 線圈 6028 , 602’8 , 6048 , 與 604’8 = 20 匝 線圈 6029 , 602’9 , 6049 , 與 604’9 = 22 匝 線圈 60210 , 602’10 , 60410 , 與 604’10 = 24 匝 線圈 602n , 602’n , 604n , 與 604’n = Z 匝
儘管上面的範例圖示外側線圈142與內側線圈144的cos θ分佈結構為相同的，但在一些具體實施例中外側線圈142與內側線圈144之間的cos θ分佈可為不同的（亦即，外側線圈142與內側線圈144可具有不同的線圈間距、不同數量的線圈組、及（或）不同數量的每線圈匝數）。在一些具體實施例中，外側線圈142與內側線圈144包含的每線圈匝數為相同的，但可設置繞組位置以達成所需的cos θ分佈。
外側cos θ線圈142中的每一線圈具有相同的通過每一線圈匝的電流。類似的，內側cos θ線圈144中的每一線圈具有相同的通過每一線圈匝的電流。在線圈末端處，電流在xy平面中沿著圓柱的圓形基底的彎曲邊界行進。在一些具體實施例中，如第7A圖圖示，X平面cos θ外側線圈142被相對於Y平面cos θ內側線圈144旋轉90度（亦即，外側線圈142與內側線圈144彼此正交設置）。因此，外側線圈142可產生在X方向中的固定橫向B場，例如在內側線圈144可產生在Y方向中的固定橫向B場時。B場的互動產生可受控制（亦即，可改變量值與方向）的單一固定橫向B場。
藉由提供功率/電流至至少一個cos θ線圈142、144，可在實質平行於基板128表面的平面中產生固定橫向B場702（亦即磁場）。磁場為電流與磁性材料的磁性影響。在任意給定點處的磁場，係由方向與量值/強度兩者指定，並標示為B場向量，以每公尺安培數來測定。B場最常用其對移動電荷施加的洛倫茲力來定義。
發明人觀察到，藉由控制供應至每一cos θ線圈142、144的電流的量值與方向，可控制固定橫向B場702的量值與方向。發明人更進一步觀察到，藉由調整/控制電漿腔室中的固定橫向B場702的量值與方向，可有益地操縱電漿均勻性與方向，以校正基板不均勻性的偏斜以及其他成因。
儘管前述內容係關於本揭示內容的具體實施例，但可發想揭示內容的其他與進一步的具體實施例而不脫離前述內容的基本範圍。
100‧‧‧ICP反應器102‧‧‧處理腔室104‧‧‧處理容積106‧‧‧介電性蓋108‧‧‧氣體入口110‧‧‧RF電源供應器112‧‧‧匹配網路114‧‧‧功率分配器116‧‧‧電感電漿源118‧‧‧第一RF線圈120‧‧‧第二RF線圈122‧‧‧氣體源124‧‧‧線圈組件126‧‧‧磁場線128‧‧‧基板位準130‧‧‧磁場感測器132‧‧‧控制器140‧‧‧襯墊142‧‧‧電磁線圈144‧‧‧電磁線圈146‧‧‧熱控制裝置148‧‧‧心軸150‧‧‧電源供應器152‧‧‧電源供應器160‧‧‧基板支撐底座202‧‧‧冷卻鰭204‧‧‧主動冷卻鰭206‧‧‧主體208‧‧‧開口210‧‧‧下凸緣212‧‧‧中心開口214‧‧‧兩個冷卻劑返回位置220‧‧‧入口冷卻劑流222‧‧‧出口冷卻劑流302‧‧‧入口冷卻鰭通道304‧‧‧出口冷卻鰭通道306‧‧‧塞子308‧‧‧主體通道310‧‧‧主體通道312‧‧‧帽314‧‧‧帽502‧‧‧高電位504‧‧‧低電位506‧‧‧接點508‧‧‧低電位510‧‧‧跨接器512‧‧‧空白空間602‧‧‧線圈/繞組604‧‧‧內側線圈/內側繞組702‧‧‧固定橫向B場
藉由參照繪製於附加圖式中的本揭示內容的說明性具體實施例，可瞭解於上文簡短總結並於下文更詳細論述的本揭示內容的具體實施例。然而應注意到，附加圖式僅圖示說明本公開內容的典型具體實施例，且因此不應被視為限制本公開內容的範圍，因為公開內容可允許其他等效的具體實施例。
第1圖繪製根據本揭示內容的一些具體實施例的電感耦合電漿反應器的示意側視圖。
第2A圖至第2C圖繪示根據本揭示內容的一些具體實施例的線圈組件的環形心軸的等軸視圖、俯視圖與側視圖。
第3圖繪示根據本揭示內容的一些具體實施例的主動冷卻鰭與心軸主體的截面圖。
第4A圖繪製根據本揭示內容的一些具體實施例的內側線圈的形狀。
第4B圖繪製根據本揭示內容的一些具體實施例的外側線圈的形狀。
第5圖繪製根據本揭示內容的一些具體實施例的關於線圈組件的進一步細節，線圈組件為餘弦角X-Y線圈。
第6A圖至第6B圖繪製根據本揭示內容的一些具體實施例的電磁線圈配置的示意側視圖。
第7A圖繪製根據本揭示內容的一些具體實施例的電磁線圈配置的俯視圖。
第7B圖繪製根據本揭示內容的一些具體實施例的具有鞍形的示例性電磁線圈對的等軸視圖。
為了協助瞭解，已儘可能使用相同的元件符號標定圖式中共有的相同元件。圖式並未按照比例繪製，並可被簡化以為了清楚說明。已思及到，一個具體實施例的元件與特徵，可無需進一步的敘述即可被有益地併入其他具體實施例中。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
148‧‧‧心軸
202‧‧‧冷卻鰭
204‧‧‧主動冷卻鰭
206‧‧‧主體
208‧‧‧開口
210‧‧‧下凸緣
212‧‧‧中心開口

Claims (20)

  1. 一種線圈組件心軸，包含： 一環形主體，該環形主體具有一中心開口，其中該主體包含至少一個主體冷卻劑通道；以及 複數個冷卻鰭，該複數個冷卻鰭沿著該主體的一外徑圓周設置並從該外徑徑向向外設置，其中該等冷卻鰭之至少一者為一主動冷卻鰭，且其中該主動冷卻鰭包含形成在該主動冷卻鰭內的至少一個冷卻鰭通道，該至少一個冷卻鰭通道流體耦合至該至少一個主體冷卻劑通道。
  2. 如請求項1所述之線圈組件心軸，其中該至少一個主體冷卻劑通道包含至少一個上主體冷卻劑通道與至少一個下主體冷卻劑通道，該至少一個下主體冷卻劑通道在該主體中的一冷卻劑返回位置處流體耦合至該上主體冷卻劑通道。
  3. 如請求項2所述之線圈組件心軸，其中形成在該主動冷卻鰭內的該至少一個冷卻鰭通道包含： 一入口冷卻鰭通道，該入口冷卻鰭通道從該主體徑向向外延伸至該主動冷卻鰭的一外側邊緣，其中該入口冷卻鰭通道流體耦合至該上主體冷卻劑通道；以及 一出口冷卻鰭通道，該出口冷卻鰭通道從該主體徑向向外延伸至該主動冷卻鰭的一外側邊緣，其中該出口冷卻鰭通道流體耦合至該下主體冷卻劑通道。
  4. 如請求項2所述之線圈組件心軸，其中該至少一個上主體冷卻劑通道與至少一個下主體冷卻劑通道經配置以使冷卻劑流過該主體的整體圓周。
  5. 如請求項4所述之線圈組件心軸，其中該冷卻劑返回位置將該至少一個上主體冷卻劑通道流體耦合至該至少一個下主體冷卻劑通道，並經配置以反轉提供於其中的一冷卻劑的流。
  6. 如請求項2所述之線圈組件心軸，其中該至少一個上主體冷卻劑通道係由一上帽流體密封，且該至少一個下主體冷卻劑通道係由一下帽流體密封。
  7. 如請求項1至6之任一項所述之線圈組件心軸，其中該線圈組件心軸係由鋁形成。
  8. 如請求項1至6之任一項所述之線圈組件心軸，其中每一冷卻鰭具有一I形柱結構形狀，並經配置以在一或更多個線圈沿著該冷卻鰭捲繞時提升氣流。
  9. 如請求項1至6之任一項所述之線圈組件心軸，其中該主體包含複數個主體開口，該複數個主體開口在每一對冷卻鰭之間形成通過該主體，並經配置以提升氣流與該線圈組件心軸的冷卻。
  10. 一種線圈組件，包含： 一心軸，該心軸包含： 一環形主體，該環形主體包含至少一個上主體冷卻劑通道與至少一個下主體冷卻劑通道，該至少一個下主體冷卻劑通道在該主體中的一冷卻劑返回位置處流體耦合至該上主體冷卻劑通道；以及 複數個冷卻鰭，該複數個冷卻鰭沿著該主體的一外徑圓周設置並從該外徑徑向向外設置，其中該等冷卻鰭之至少一者為一主動冷卻鰭； 一內側電磁餘弦角（cos θ）線圈環，該內側電磁餘弦角（cos θ）線圈環包含一第一組內側cos θ線圈，該第一組內側cos θ線圈沿著在該主體中的該複數個冷卻鰭捲繞，並經配置以在一第一方向中產生一磁場；以及 一外側電磁餘弦角（cos θ）線圈環，該外側電磁餘弦角（cos θ）線圈環包含一第二組外側cos θ線圈，該第二組外側cos θ線圈沿著該複數個冷卻鰭捲繞，並經配置以在一第二方向中產生一磁場，該第二方向正交於該第一方向。
  11. 如請求項10所述之線圈組件，其中該第一組內側線圈包含一第一組內側cos θ線圈以及一第二組內側cos θ線圈，該第二組內側cos θ線圈設置在該第一組內側cos θ線圈的一相對側上。
  12. 如請求項11所述之線圈組件，其中該第一組內側線圈之每一者具有一鞍形線圈形狀。
  13. 如請求項10所述之線圈組件，其中該第二組外側線圈包含一第一組外側cos θ線圈以及一第二組外側cos θ線圈，該第二組外側cos θ線圈設置在該第一組外側cos θ線圈的一相對側上。
  14. 如請求項13所述之線圈組件，其中該第二組外側線圈之每一者具有一鞍形線圈形狀。
  15. 如請求項10至14之任一項所述之線圈組件，其中該內側電磁cos θ線圈環與該外側電磁cos θ線圈環經配置以產生一固定橫向B場。
  16. 如請求項10至14之任一項所述之線圈組件，其中該主動冷卻鰭包含： 一入口冷卻鰭通道，該入口冷卻鰭通道形成在該主動冷卻鰭內，該入口冷卻鰭通道從該主體徑向向外延伸至該主動冷卻鰭的一外側邊緣，其中該入口冷卻鰭通道流體耦合至該上主體冷卻劑通道；以及 一出口冷卻鰭通道，該出口冷卻鰭通道形成在該主動冷卻鰭內，該出口冷卻鰭通道從該主體徑向向外延伸至該主動冷卻鰭的一外側邊緣，其中該出口冷卻鰭通道流體耦合至該下主體冷卻劑通道。
  17. 如請求項10至14之任一項所述之線圈組件，其中該至少一個上主體冷卻劑通道與至少一個下主體冷卻劑通道經配置以使冷卻劑流過該主體的整體圓周。
  18. 如請求項17所述之線圈組件，其中該冷卻劑返回位置將該至少一個上主體冷卻劑通道流體耦合至該至少一個下主體冷卻劑通道，並經配置以反轉提供於其中的一冷卻劑的流。
  19. 一種用於處理一基板的設備，包含： 一處理腔室，該處理腔室具有一內部處理容積； 一基板支座，該基板支座設置在該處理腔室中，以在一基板設置在該處理腔室中時支撐該基板； 一線圈組件，該線圈組件包含一鋁心軸，該鋁心軸包含： 一環形主體，該環形主體包含至少一個上主體冷卻劑通道與至少一個下主體冷卻劑通道，該至少一個下主體冷卻劑通道在該主體中的一冷卻劑返回位置處流體耦合至該上主體冷卻劑通道；以及 複數個冷卻鰭，該複數個冷卻鰭沿著該主體的一外徑圓周設置並從該外徑徑向向外設置，其中該等冷卻鰭之至少一者為一主動冷卻鰭； 一內側電磁餘弦角（cos θ）線圈環，包含一第一組內側線圈，該第一組內側線圈沿著在該主體中的該複數個冷卻鰭捲繞，並經配置以在一第一方向中產生一磁場；以及 一外側電磁餘弦角（cos θ）線圈環，包含一第二組外側線圈，該第二組外側線圈沿著該複數個冷卻鰭捲繞，並經配置以在一第二方向中產生一磁場，該第二方向正交於該第一方向。
  20. 如請求項19所述之設備，該設備進一步包含： 一第一電源供應器，該第一電源供應器耦合至該內側電磁cos θ線圈環，該第一電源供應器經配置以供應一第一電流至該第一組內側線圈； 一第二電源供應器，該第二電源供應器耦合至該外側電磁cos θ線圈環，該第二電源供應器經配置以供應一第二電流至該第二組外側線圈；以及 一控制器，該控制器通訊耦合至該第一電源供應器與該第二電源供應器，其中該控制器經配置以調整該第一電流與該第二電流之至少一者的量值或方向之至少一者，以控制該內側電磁cos θ線圈環與該外側電磁cos θ線圈環產生的一固定橫向B場的一量值與方向。
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