等离子体处理器线圈制造技术

一种等离子体处理器线圈能包括一与多个多匝共面交织螺旋并联的绕组作电阻或只是电抗耦合的短路匝，一分离电容器可与各绕组关联以将电流从该绕组一部分分流到绕组另一部分，各绕组外围部分邻匝间的间距与各绕组里面部分邻匝间的间距不同，线圈长度相对于该线圈ＲＦ激发波长很短。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及等离子体处理器线圈。本专利技术一特定方面涉及这种线圈，它与一电路元件较佳为短路匝相结合，把磁场基本上封闭在一段线圈上。本专利技术的另一个方面涉及这样一种线圈，其中线圈外围部分相邻匝之间的间距不同于线圈内部相邻匝之间的间距。本专利技术再一个方面涉及这样一种线圈，它包括多个并联接至线圈第一和第二激发端子的多匝绕组与接至各绕组上一对点的分立电路元件相组合，其中该电路元件系某一类型且有某一值，并接成使在同一绕组不同部分中流动的电流不同。
技术介绍
一类用于在真空室里用RF等离子体处理工件的处理器，包括对RF源敏感的线圈。该线圈响应于RF源而产生磁场和电场，把室内气体激发为等离子体。线圈通常呈平面，位于或棱镜介电窗的外表面，而介电窗眼通常平行于被加工工件水平平面延伸表面的方向延伸。或者和/或另外，线圈呈半球，窗为半球形或平面。受激等离子体在室内与工件互作用，在工件上蚀刻、修正或淀积材料，即加工该工件。工件一般是半导体晶片，具有平坦的圆表面，或是固定介电板，如用在平板显示器里的矩形玻璃基板，或是金属板。为得到以上结果，Ogle在美国专利NO.4,948,458中揭示了一种多匝螺旋线圈。螺旋一般为阿基米德型，在其通过阻抗匹配网络接RF源的内外部端子之间呈径向环形延伸。这类普通线圈产生振荡的RF场，其磁场与电场分量都穿透介电窗，加热室内近窗的一部分等离子体中气体的电子。振荡的RF场在等离子体中感生出加热等离子体中电子的电流。磁场在近窗等离子体部分内的空间分布，是线圈每一匝和其它电流(包括等离子体中感生的电流)所生成的各个磁场分量之和的函数。每匝生成的磁场分量是每匝RF电流幅值的函数，而不同匝的RF电流幅值都不同，原因在于在RF源频率下沿线圈有耗散、阻抗与传输线效应。对于Ogle在’458专利所揭示并作依据的螺旋设计，螺旋线圈中的RF电流分布成在近窗的等离子体部分形成一环形磁场区域，这是气体吸收功率而将其激发为等离子体的地方。在1.0～10毫壬的低压下，等离子体从环形区域的球形扩散正好在工件上方产生基本上均匀的等离子体密度。在10～100毫壬的中压下，等离子体密度容易在与线圈同轴的工件中心的上方达到最大。在100毫壬以上的高压下，等离子体中电子、离子与中子的气相碰撞削弱了等离子体带电粒子在环形生成区域外面的扩散。结果，与工件同轴且在其上方的环形区域内有相对高的等离子体通量，但在中心与外围工件部分上方的等离子体通量较低。这些不同的工作条件在环形与其内外部容积之间造成很大的等离子体通量(即等离子体密度)变化，导致入射工件的等离子体通量很不均匀的空间分布，因而容易造成不均匀的工件加工，即工件不同部分被蚀刻成不同的程度，而且/或者在其上淀积了不同的分子数量。为改进Ogle型线圈所产生的等离子体的均匀度，已设计出多种线圈，如参见以下美国专利Hama的5,589,737；Okumura等人的5,711,850；Hama等人的5,716,451；Gates的5,731,565；Holland等人的5,759,280；Qian等人的5,919,382；Holland等人的5,800,619；Gates的5,874,704；Holland等人的5,975,013；Holland等人的6,027,603；Khator等人的6,028,285；Gates的6,184,488；Holland等人的6,268,700；Ni等人的6,229,264；qian等人的6,297,468；Chen等人的6,164,241；和Holland等人的6,028,395。在众多这些原有技术专利中，线圈包括多个在线圈的一对激发端子之间并联的绕组。有些专利中的多个绕组经交织，在各自位于线圈最里部分和最外部分的第一与第二激发端子之间基本上是径向环形延伸的共平面螺线。除了这些大量研究外，在线圈激发型真空等离子体处理室内在工件上得到均匀的等离子体密度方面，改进效果仍有可能。这些专利都未考虑过将线圈一部分发出的场隔离于(1)线圈其它部分发出的场，(2)各绕组最里面一匝内的区域，或(3)各绕组最外匝外面的区域。在大多数这些多个绕组并联在一对线圈激发端子之间的线圈中，配置情况是工作中心的等离子体密度明显高于工件超出工作中心的部分的等离子体密度。虽然Holland等人在美国专利5,800,619和5,975,013中揭示了一种位于线圈中心的金属盘，而线圈包括多个交织的基本上共平面平行的螺线绕组，但是该金属盘的作用是使场与线圈其余部分隔离，而场与接在匹配网络与线圈内外部端子之间的导线中流动的电流有关联。Okumura等人的美国专利5,558,722和5,711,850揭示的螺线线圈，包括多个等间距环形排列的螺线放电元件，使螺线绕组两端接第一与第二环形线圈，环形线圈各自接高频电源与地。’722和’850专利也揭示了多螺线型线圈，包括接环形线圈的螺线放电线圈元件和从环形线圈向外连接的常规螺线线圈。显然，螺线放电线圈元件内部的公共端子接匹配网络的一个输出端子，而常规螺线线圈的端部接地。在’722专利的另一配置中，有一个内端接环形线圈的多螺线型线圈。常规螺线线圈从环形线圈向内连接。显然，常规螺线线圈在配置中心的端部接匹配网络的一个输出端，而多螺线型线圈在配置外围的端部接地。’722专利不指出其环形线圈执行任何屏蔽或场隔离功能。其实除了’722专利螺旋线圈配置的外面和中心以外，在螺线线圈配置的内外也存在大量磁场。因此，本专利技术的一个目的是为真空等离子体处理器提供一种新颖而改进的线圈。本专利技术的另一目的是为真空等离子体处理器提供一种在一对线圈激发端子之间并联了多个绕组的新颖而改进的线圈，其中该线圈安排成一部分线圈发出的RF场基本上与线圈其它部分退耦和/或与线圈最里面和/或超出最外面部分内的区域退耦。本专利技术的又一目的是为真空等离子体处理器提供一种在一对线圈激发端子之间并联了多个绕组的新颖而改进的线圈，其中绕组匝安排成使与不同绕组部分耦合的磁场具有不同的磁通量密度，以便于提供密度相对均匀的工件加工等离子体。本专利技术还有一个目的是为真空等离子体处理器提供一种在一对线圈激发端子之间并联了多个绕组的新颖而改进的线圈，其中接绕组的电路元件使不同的绕组部分把不同磁通密度的磁场耦合至等离子体，以便于提供密度相对均匀的工件加工等离子体。
技术实现思路
根据本专利技术一个方面，等离子体处理器的线圈包括(1)接多个RF激发电路输出端子的多个激发端子，(2)与线圈激发端子并联的多个多匝绕组，其中各绕组通常以径向环形方向在线圈内部与外部之间延伸，和(3)阻抗元件，较佳为短路匝，用于基本上防止一段线圈中的磁场与另一区域耦合。根据本专利技术不同的实施例，短路匝位于线圈最里面部分之内，或在线圈最外面部分之外，或在线圈内外部之间。短路匝能与接线圈激发端子的线圈绕组作电阻连接，或可以浮置，即只与线圈其它部分作电抗耦合。当短路匝接线圈时，它就接包含在线圈里的类似的交织绕组部分。把短路匝接线圈最里面的匝，明显减少了线圈最里面匝内的放电倾向。RF激发电路导出的短路匝对RF的RF阻抗，较佳地使RF电压在各绕组与该匝相接的各相似部分基本上相同。本专利技术另一个方面涉及一等离子体处理器，包括(1)第一与第二激发端子，用于连接RF激发电路相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体处理器线圈，其特征在于，所述线圈包括：连接ＲＦ激发电路相对第一与第二端子的第一与第二激发端子、至少一个接所述第一与第二激发端子的绕组，以及耦合至少一个绕组的短路匝。

【技术特征摘要】
US 2001-9-14 60/322,581;US 2002-9-13 10/242,7951.一种等离子体处理器线圈，其特征在于，所述线圈包括连接RF激发电路相对第一与第二端子的第一与第二激发端子、至少一个接所述第一与第二激发端子的绕组，以及耦合至少一个绕组的短路匝。2.如权利要求1的线圈，其中至少一个绕组一般沿径向环形方向在线圈内外部分之间延伸，所述匝耦合至线圈最里部分。3.如权利要求1的线圈，其中至少一个绕组一般沿径向环形方向在线圈内外部分之间延伸，所述匝耦合至线圈最外部分。4.如权利要求1的线圈，其中至少一个绕组一般沿径向环形方向在线圈内外部分之间延伸，所述匝在线圈内外部分之间耦合至线圈中部。5.如权利要求1的线圈，其中至少一个绕组一般沿径向环形方向在线圈内外部分之间延伸，第一与第二*分别位于线圈的内外部分。6.如权利要求5的线圈，其中线圈包括多个与所述第一与第二激发端子并联的多匝绕组。7.如权利要求6的线圈，其中所述多匝绕组是交织螺旋。8.如权利要求7的线圈，其RF激发电路对RF导出的短路匝的RF阻抗，使RF电压在各所述绕组相应监督基本上相同。9.如权利要求1的线圈，其中短路匝与至少一个绕组电阻连接。10.如权利要求1的线圈，其中线圈包括多个与所述激发端子并联的多匝绕组，各绕组一般沿径向环形方向在线圈内外部分之间延伸，短路匝与各所述绕组类似的空间部分电阻连接。11.如权利要求1的线圈，其中短路匝与线圈其它部分只作电抗耦合。12.与等离子体处理器相组合的如权利要求1的线圈，所述等离子体处理器包括RF激发电路和安排成用等离子体处理工件的真空室，真空室有一窗，线圈位于室外近窗处使磁场通过窗耦合到室里面，RF激发电路具有与所述第一与第二激发端子连接的相对的第一与第二端子。13.如权利要求12的组合体，其中RF激光电路包括一匹配电路和一电容器，匹配电路有一构成RF激发电路第一断系并接所述第一激发端子的部接地端子，电容器具有接所述第二激发端子的第一电极和接RF激发电路第二端子的第二电极。14.如权利要求13的组合体，其中RF激发电路包括一RF源，他具有接匹配电路输入端的第一与第二输出端和构成RF激光电路第二端的接地输出端，RF源有一频率，各绕组有一长度，使RF电压与电流在第一与第二激发端子之间沿各绕组长度的几乎线性的方式变化。15.如权利要求14的组合体，其中各绕组在第一与第二激发端子间的长度部长于RF源频率波长的约1/8。16.如权利要求13的组合体，其中电容器的值使第一与第二激发端子的RF电压基板上相同。17.如权利要求13的组合体，其特征在于，还包括一传感器装置和控制电容器值的控制器。18.如权利要求13的组合体，其中控制其安排成响应于传感器装置，保持第一与第二激发端子的RF电压幅值基板上相同。19.如权利要求12的组合体，其中RF电路方向RF源，多数RF原有一频率，而各绕组一长长度，使RF电压与电流第一第二激发端子之间沿各其它组合的长度以基本上线性的方式变化。20.如权利要求19的组合体，其中绕组在第一与第二激发端子之间的长度不长于RF源频率波长的1/8。21.如权利要求1的线圈，其中线圈包括多个与所述并联的多匝绕组，各所述绕组一般沿径向环形方向在线圈内外部之间延伸，线圈有一中心，绕组基板上共面。各绕组的最里部分与线圈中心隔开同一距离，最少部分与线圈中心页隔开同一距离。22.如权利要求21的线圈其中短路匝(a)耦合到过二组最不分，而且(b)包绕线圈中心。23.如权利要求22的线圈，其中短路匝被构成一环，其中心基本上与线圈中心重合。24.如权利要求23的线圈，其中绕组基本上与线圈中心对称。25.如权利要求22的线圈，其中短路匝基本上与绕组共面。26.如权利要求21的线圈，其中短路匝(a)耦合到各绕组中间部分，而且(b)包绕线圈中心。27.如权利要求26的线圈，其中所述匝构成一环，其中心基本上与线圈中心重合。28.如权利要求27的线圈，其中绕组与线圈中心基本上对称。29.如权利要求26的线圈，其中线圈适合装在处理器室外面近窗位置而把磁场从线圈耦合到室，在线圈近窗安装时，短路匝插在绕组与窗之间。30.如权利要求21的线圈，其中短路匝(a)耦合到各绕组最外部分，和(b)包绕线圈中心。31.如权利要求30的线圈，其中短路匝构成环，其中心与线圈中心基本上重合。32.如权利要求31的线圈，其中绕组与线圈中心基本上对称。33.如权利要求7的线圈，其中各绕组的邻匝间距不等。34.如权利要求33的线圈，其中线圈外围部分绕组部分的邻匝间距与线圈里面部分绕组部分的邻匝间距不等。35.如权利要求34的线圈，其中间距在外围部分比在里面部分小。36.如权利要求34的线圈，其中间距在外围部分比在里面部分大。37.如权利要求6的线圈，棋子特征在于，还包括一相对端部耦至绕组不同点的分离电路元件，该分离电路元件(a)为某一类型，(b)有一值，而且(c)具有使流入同一绕组不同部分的电流不同的连接。38.如权利要求37的线圈，其中各电路元件包括一在绕组相应等电位点之间电阻连接的电容器。39.如权利要求1的线圈，其中短路匝与至少一个绕组基本上共面。40.如权利要求1的线圈，其中短路匝与至少一个绕组不共面。41.一种等离子体处理器线圈，其特征在于，所述线圈包括接RF激发电路相对第一与第二端子的第一与第二激发端子；与所述第一与第二激发端子并联的多个多匝绕组，各所述绕组一般沿径向环形方向在线圈内外部分之间延伸；和一耦合至少某一多匝绕组的电路元件，使线圈一部分发出的场从线圈附近一区域或线圈内退耦...

【专利技术属性】
技术研发人员：N本加明，D科普伯格，
申请(专利权)人：拉姆研究有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]