TWI797615B - 電感耦合電漿反應器及用於電感耦合電漿反應器之天線線圈的導線結構 - Google Patents
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Abstract
根據本發明提供了一種電感耦合電漿反應器,包含:配置為提供電漿反應空間的反應腔室;佈置為圍繞電漿反應空間的鐵氧體磁心;以及透過在鐵氧體磁心上纏繞條狀的導線結構以形成的天線線圈,其中導線結構包含複數個導電線以及由撓性材料製成且配置為圍繞複數個導電線的覆蓋物。
Description
本發明涉及一種使用電漿以處理從半導體製造設備的處理腔室排出的廢氣的技術,更具體地,涉及一種使用電感耦合電漿處理從半導體製造設備的處理腔室排出的廢氣的電感耦合電漿反應器。
半導體裝置為透過在處理腔室中於晶圓上重複執行諸如光刻、蝕刻、擴散及金屬沉積的製程以進行生產。在半導體製造過程中,會使用各種製程氣體,並且在製程完成後,處理腔室中的殘留氣體含有各種有害成分,例如PFCs。處理腔室中的殘留氣體在製程完成後使用真空泵以透過排氣管線排出,且廢氣經過廢氣處理裝置進行淨化,因此不會直接排放有害成分。
近年來,使用電漿反應以分解並處理有害成分的技術已被廣泛使用。作為與本發明相關的先前技術,韓國專利公開案號第2019-19651號揭露了一種使用電感耦合電漿處理廢氣的電漿腔室。在電感耦合電漿中,當向天線線圈施加射頻功率時,磁場透過流經天線線圈的時變電流感應產生,從而透過在腔
室內產生的電場產生電漿。通常來說,用於電感耦合電漿的電漿反應器包含提供用於產生電漿的空間的腔室、耦接以圍繞腔室的鐵氧體磁心、纏繞鐵氧體磁心周圍的天線線圈以及用於電漿點火的點火器。
由於流經天線線圈的電流與形成天線線圈的導線的截面積成正比,所以為了施加高電壓,需要使用粗的導線以形成天線線圈。然而,當使用粗的導線時,將難以製造電漿反應器。雖然有時透過使用銅板代替粗導線以形成天線線圈,但是在使用銅板的情況下,由於銅板容易損壞且不易彎曲,因此可加工性將會降低。
本發明提供一種電感耦合電漿反應器及用於電感耦合電漿反應器之天線線圈的導線結構。
根據本發明的一態樣,其提供了一種電感耦合電漿反應器,包含配置為提供電漿反應空間的反應腔室、佈置為圍繞電漿反應空間的鐵氧體磁心以及透過在鐵氧體磁心上纏繞條狀的導線結構以形成的天線線圈,其中導線結構包含複數個導電線以及由撓性材料製成且配置為圍繞複數個導電線的覆蓋物。
根據本發明的另一態樣,其提供一種用於電感耦合電漿反應器之天線線圈的導線結構,使得透過纏繞天線線圈於電感耦合電漿反應器中的鐵氧體磁心以形成天線線圈,電感耦合電漿反應器包含配置為提供電漿反應空間的
反應腔室以及佈置為圍繞該電漿反應空間的鐵氧體磁心,導線結構包含平行佈置的複數個導電線以及由撓性材料製成並且配置為圍繞複數個導電線的條狀的覆蓋物。
根據本發明,可以實現上述本發明的所有目的。具體來說,在包含提供電漿反應空間的反應腔室及佈置為圍繞該電漿反應空間的鐵氧體磁心的電感耦合電漿反應器中,包含複數個導電線及由撓性材料製成且用於圍繞複數個導電線的覆蓋物的細帶狀的導線結構圍繞鐵氧體磁心周圍以形成天線線圈,從而可以容易地形成能夠施加高電壓的天線線圈,並且提高了可加工性。
100:電感耦合電漿反應器
110:鐵氧體磁心
111:邊界壁
112a:第一長壁部分
112b:第二長壁部分
113a:第一短壁部分
113b:第二短壁部分
115:分隔壁
117a:第一通道部分
117b:第二通道部分
121:插槽
150:反應腔室
150a:第一腔室單元
150b:第二腔室單元
151a:第一基座部分
151b:第二基座部分
152a:第一內部空間
152b:第二內部空間
153:電漿反應空間
154a:進氣口
154b:出氣口
155:第一連接通道
155a:第一A延伸管
155b:第一B延伸管
156:第一連接管
157:第二連接通道
157a:第二A延伸管
157b:第二B延伸管
159:第二連接管
160:天線線圈
160a:導線結構
170:導電線
180:覆蓋物
180a:黏著帶
181:第一覆蓋片部分
181a:第一側部分
182:第二覆蓋片部分
182a:第二側部分
184:黏著面
185:折疊線
190:電源
R:放電迴路
第1圖為根據本發明一實施例的電感耦合電漿反應器的透視圖。
第2圖為第1圖中所繪示的電感耦合電漿反應器的縱向剖面圖。
第3圖為第1圖中所繪示的電感耦合電漿反應器爆炸透視圖。
第4圖為根據本發明一實施例的用於電感耦合電漿反應器之天線線圈的導線結構的剖面圖。
第5圖為製造第4圖中所繪示的導線結構的過程的示意圖。
在下文中,將參照附圖以詳細說明本發明實施例的配置及操作。
根據本發明實施例的用於電感耦合電漿反應器在第1圖中以透視圖示出,在第2圖中以縱向剖面圖示出,並且在第3圖中以爆炸透視圖示出。參
照第1圖、第2圖及第3圖,根據本發明實施例的電感耦合電漿反應器100包含反應腔室150、設置為圍繞反應腔室150的鐵氧體磁心110以及透過纏繞根據本發明的導線結構於鐵氧體磁心110的周圍以形成的天線線圈160。在本實施例中,將電感耦合電漿反應器100說明為安裝在用於排出半導體生產設備中的處理腔室所產生的殘留氣體的排氣管中,以透過使用電感耦合電漿處理流經排氣管的廢氣。本發明不以這種方式限定電感耦合電漿反應器100的使用及安裝位置。電感耦合電漿反應器100透過從電源190接收適當的交流(AC)功率以進行操作。
反應腔室150為具有環形形狀(toroidal shape)的腔室,並且對待處理氣體發生電漿反應的電漿反應空間153形成於反應腔室150中。反應腔室150設置有進氣口154a及出氣口154b,所述進氣口154a係連通電漿反應空間153並且引入待處理氣體至所述電漿反應空間153,以及所述出氣口154b係排放電漿反應空間153中的電漿處理氣體至外部。反應腔室150包含連通進氣口154a的第一基座部分151a、連通出氣口154b的第二基座部分151b以及連接第一基座部分151a及第二基座部分151b的第一連接管156及第二連接管159。
第一基座部分151a設置有第一內部空間152a於其中,並且進氣口154a形成於第一基座部分151a中,所述進氣口154a係連通第一內部空間152a且引入待處理氣體。雖然未繪示出,點火器插入且安裝於第一基座部分151a中。
第一內部空間152a連通進氣口154a、第一連接通道155及第二連接通道157。在圖式中,進氣口154a連通第一內部空間152a的上半部,且第一連接通道155及第二連接通道157連通第一內部空間152a的下半部。流經進氣口154a的待處理氣體經過第一內部空間152a流至第一連接通道155及第二連接通道157。
第二基座部分151b與第一基座部分151a分隔開,且設置有第二內部空間152b於其中,並且出氣口154b形成於第二基座部分151b中,所述出氣口154b係連通第二內部空間152b且排出氣體。雖然未繪示出,點火器插入且安裝於第二基座部分151b中。第二基座部分151b透過第一連接管156及第二連接管159連接至第一基座部分151a。
第二內部空間152b與第一內部空間152a分隔開且連通出氣口154b、第一連接通道155及第二連接通道157。在圖式中,第二內部空間152b位於第一內部空間152a下方,出氣口154b連通第二內部空間152b的下半部,且第一連接通道155及第二連接通道157連通第二內部空間152b的上半部。流經第一連接通道155及第二連接通道157的氣體通過第二內部空間152b從出氣口154b排放至外部。
第一連接管156及第二連接管159平行佈置以連接第一基座部分151a及第二基座部分151b。使得第一基座部分151a的第一內部空間152a與第二基座部分151b的第二內部空間152b彼此連通的第一連接通道155形成於第一連接管156內,並且使得第一基座部分151a的第二內部空間152b與第二基座部分151b的第二內部空間152b彼此連通的第二連接通道157形成於第二連接管159內。第一連接管156及第二連接管159彼此分隔開,並且插槽121形成於第一連接管156與第二連接管159之間。
彼此連接的第一內部空間152a、第二內部空間152b、第一連接通道155及第二連接通道157形成電漿反應空間153。如第2圖中的虛線所繪示,電漿在電漿反應空間153中沿著環形的放電迴路R產生。
在本實施例中,將說明反應腔室150為透過合適的耦接單元組合第一腔室單元150a及第二腔室單元150b而構成的。
第一腔室單元150a包含第一基座部分151a以及延伸自第一基座部分151a的第一A延伸管155a及第二A延伸管157a。
第一基座部分151a提供第一內部空間152a於其中,並且與第一內部空間152a連通,且透過其引入待處理氣體的進氣口154a係形成於第一基座部分151a中。雖然未繪示出,點火器插入且安裝於第一基座部分151a中。
第一A延伸管155a及第二A延伸管157a連通第一基座部分151a的第一內部空間152a,並且第一A延伸管155a的末端及第二A延伸管157a的末端為開放的。第一A延伸管155a的開口端及第二A延伸管157a的開口端連接至第二腔室單元150b。
第二腔室單元150b具有實質上與第一腔室單元150a相同的結構,且包含第二基座部分151b以及延伸自第二基座部分151b的第一B延伸管155b及第二B延伸管157b。
第二基座部分151b設置有第二內部空間152b於其中,並且與第二內部空間152b連通,且透過其排出氣體的出氣口154b係形成於第二基座部分151b中。雖然未繪示出,點火器插入且安裝於第二基座部分151b中。
第一B延伸管155b及第二B延伸管157b形成為自第二基座部分151b彼此平行延伸。第一B延伸管155b及第二B延伸管157b連通第二基座部分151b的第二內部空間152b,並且第一B延伸管155b的末端及第二B延伸管157b的末端為開放的。第一A延伸管155a及第一B延伸管155b彼此連接以形成第一連接管156,並且第二A延伸管157a及第二B延伸管157b彼此連接以形成第二連接管
159。雖然未繪示出,第一A延伸管155a的末端與第一B延伸管155b的末端之間以及第二A延伸管157a的末端與第二B延伸管157b的末端之間設置有直流(DC)斷路器。
鐵氧體磁心110包含邊界壁111及位於邊界壁111內部的分隔壁115。鐵氧體磁心110設置為圍繞形成於反應腔室150的電漿反應空間153的一部分。鐵氧體磁心110形成有沿著圖式中豎直方向延伸的第一通道部分117a及第二通道部分117b。第一通道部分117a及第二通道部分117b貫穿鐵氧體磁心110,使得其上部及下部的兩端開放,並且其側表面封閉。在本實施例中,將鐵氧體磁心110說明為電感耦合電漿裝置中常用的鐵氧體磁心。
邊界壁111包含第一長壁部分112a及第二長壁部分112b,其形成為具有矩形周邊且彼此面對,以及第一短壁部分113a及第二短壁部分113b,其具有小於第一長壁部分112a及第二長壁部分112b的寬度。第一短壁部分113a及第二短壁部分113b分別連接第一長壁部分112a及第二長壁部分112b的在寬度方向上的兩端,使得第一長壁部分112a、第一短壁部分113a、第二長壁部分112b和第二短壁部分113b沿著邊界壁111的周邊方向連續連接。
分隔壁115在邊界壁111的兩個相對的第一長壁部分112a及第二長壁部分112b之間沿著直線方向延伸。分隔壁115的兩端分別連接至第一長壁部分112a及第二長壁部分112b在寬度方向上的中心部分。透過分隔壁115的設置,將邊界壁111的內部空間劃分為分別具有矩形形狀的第一通道部分117a及第二通道部分117b。根據本發明的導線結構纏繞於分隔壁115的周圍以形成天線線圈160。
鐵氧體磁心110位於反應腔室150的第一基座部分151a與第二基座部分151b之間,反應腔室150的第一連接管156貫穿形成於鐵氧體磁心110中的第一通道部分117a,並且反應腔室150的第二連接管159貫穿形成於鐵氧體磁心110中的第二通道部分117b。相應地,鐵氧體磁心110的分隔壁115位在形成於反應腔室150的第一連接管156與第二連接管159之間的插槽121中。
天線線圈160為透過纏繞根據本發明的導線結構於鐵氧體磁心110的分隔壁115的周圍以形成的,並且其連同鐵氧體磁心110的分隔壁115位在形成於鐵氧體磁心110的第一連接管156與第二連接管159之間的插槽121中。
第4圖為根據本發明一實施例的用於電感耦合電漿反應器之天線線圈的導線結構的剖面圖。第2圖及第3圖中所繪示的天線線圈160為透過纏繞具有如第4圖所繪示的配置的導線結構160a於鐵氧體磁心110的分隔壁115的周圍以形成的。參照第4圖,根據本發明一實施例的用於電感耦合電漿反應器的天線線圈的導線結構160a具有整體延伸的細長條的形狀並且包含沿長度方向平行佈置的複數個導電線170以及由撓性材料製成並覆蓋整個複數個導電線170的覆蓋物180。
複數個導電線170中的每一個設置為沿著用於天線線圈的導線結構160a的長度方向延伸,並且複數個導電線170沿天線線圈的導線結構160a的寬度方向依序地彼此平行佈置。交流功率透過電源(第2圖中的190)施加至複數個導電線170。在本實施例中,將導電線170說明為銅線,但本發明不限定導電線170的材質為銅。此外,雖然在圖式中使用了六條導電線170,但本發明不限定導電線170的數量為六條。
覆蓋物180呈薄帶的形式並且圍繞整個複數個導電線170。覆蓋物180由撓性且電絕緣的材料製成。覆蓋物180包含第一覆蓋片部分181及第二覆蓋片部分182,且複數個導電線170黏附於其之間。在本實施例中,將說明覆蓋物180為一側塗佈有黏著劑的黏著帶180a。在此情況下,覆蓋物180可以以第5圖中所繪示的方式製造。參照第5圖,沿著黏著帶180a的長度方向延伸的折疊線185形成在黏著帶180a上並且一般穿過寬度方向的中心。黏著帶180a被折疊線185劃分為第一側部分181a及第二側部分182a。在第一側部分181a的黏著面184上設置複數個導電線170,並黏附且固定後,將第二側部分182a繞著折疊線185進行折疊,使得第一側部分181a與第二側部分182a彼此黏附。在第5圖中,黏著帶180a的第一側部分181a形成覆蓋物(第4圖中的180)的第一覆蓋片部分(第4圖中的181),並且黏著帶180a的第二側部分182a形成覆蓋物(第4圖中的180)的第二覆蓋片部分(第4圖中的182)。在本實施例中,將說明稱作凱通膠帶(Kapton Tape)的聚醯亞胺膠帶通常用作黏著帶180a。
在本實施例中,覆蓋物(第4圖中的180)的第一覆蓋片部分(第4圖中的181)及第二覆蓋片部分(第4圖中的182)由一個黏著帶(第5圖的180a)形成。然而,與此不同的是,第一覆蓋片部分(第4圖中的181)及第二覆蓋片部分(第4圖中的182)可以由個別的片材形成,並且這也落入本發明的範圍內。在這種情況下,兩個片材皆可以為黏著帶,並且可以僅有一個片材為黏著帶。
根據本發明的用於電感耦合電漿反應器之天線線圈的導線結構160a透過平行佈置複數個導電線170以提供足夠的橫截面積使得能夠施加高電壓,並且複數個導電線170纏繞具有條形且由撓性材料製成的覆蓋物180的周圍,進而提高了操作的便利性。
儘管已經參照例示性實施例具體地示出並說明了本發明,然而本領域具有通常知識者可以理解的是,在不脫離以下申請專利範圍所定義的本發明的精神及範圍的情況下,可以在形式及細節上進行各種改變。
100:電感耦合電漿反應器
110:鐵氧體磁心
150:反應腔室
150a:第一腔室單元
150b:第二腔室單元
154a:進氣口
154b:出氣口
Claims (5)
- 一種電感耦合電漿反應器,包含:一反應腔室,係配置為提供一電漿反應空間;一鐵氧體磁心,係佈置為圍繞該電漿反應空間;以及一天線線圈,係透過在該鐵氧體磁心上纏繞條狀的一導線結構而形成,其中該導線結構包含複數個導電線以及由撓性材料製成且配置為圍繞該複數個導電線的一覆蓋物;其中該鐵氧體磁心包含一邊界壁及位於該邊界壁的一內部區域的一分隔壁,其連接至該邊界壁且配置為劃分該內部區域為一第一通道部分及一第二通道部分,並且該天線線圈纏繞在該分隔壁的周圍。
- 如請求項1所述之電感耦合電漿反應器,其中該反應腔室包含穿過該第一通道部分的一第一連接管以及穿過該第二通道部分的一第二連接管,且該第一連接管及該第二連接管彼此分隔開,並且該分隔壁及該天線線圈所在的一插槽形成於該第一連接管與該第二連接管之間。
- 一種用於電感耦合電漿反應器之天線線圈的導線結構,使得透過纏繞該天線線圈於該電感耦合電漿反應器中的一鐵氧體磁心以形成該天線線圈,該電感耦合電漿反應器包含配置為提供一電漿反應空間的一反應腔室以及佈置為圍繞該電漿反應空間的該鐵氧體磁心,該導線結構包含:平行佈置的複數個導電線;以及 一覆蓋物,係為條狀的且由撓性材料製成並且配置為圍繞該複數個導電線;其中該覆蓋物係透過折疊一黏著帶以使該黏著帶的複數個黏著面彼此黏附而形成,並且該複數個導電線係黏附且固定於該複數個黏著面。
- 如請求項3所述之用於電感耦合電漿反應器之天線線圈的導線結構,其中該複數個導電線沿該覆蓋物的寬度方向依序分隔開。
- 如請求項3所述之用於電感耦合電漿反應器之天線線圈的導線結構,其中該覆蓋物包含一第一覆蓋片部分及一第二覆蓋片部分,且該複數條導電線係黏附於其間。
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