專利名稱：用來(lái)產(chǎn)生均勻的處理速度的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用來(lái)處理基底的裝置和方法，這種基底比如是在集成電路(IC)制造中使用的半導(dǎo)體基底或者在平面板顯示應(yīng)用中使用的玻璃面板。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及改進(jìn)的等離子體處理系統(tǒng)，這些系統(tǒng)能夠橫截著基底表面以很高程度的處理均勻性對(duì)基底進(jìn)行處理。
背景技術(shù)：
等離子體處理系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)了一些時(shí)間。多年以來(lái)，已經(jīng)引入并使用了采用感應(yīng)耦合的等離子體源、電子回旋加速器共振(ECR)源、電容源以及類(lèi)似源的等離子體處理系統(tǒng)在不同程度上對(duì)半導(dǎo)體基底和玻璃面板進(jìn)行處理。
在處理過(guò)程中，典型地采用多個(gè)沉積和/或蝕刻步驟。在沉積過(guò)程中，將材料沉積到一個(gè)基底表面(比如玻璃面板或者晶片的表面)上。例如，可以在基底的表面上形成沉積層，比如多種形式的硅，二氧化硅、氮化硅、金屬和類(lèi)似物。相反，可以利用蝕刻在基底表面上由預(yù)先確定的區(qū)域選擇性地除去材料。例如，可以在基底的層中形成被蝕刻的結(jié)構(gòu)，比如通道、接觸件或者溝槽。
等離子體處理的一種特別的方法使用感應(yīng)源產(chǎn)生等離子體。圖1示出一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的感應(yīng)等離子體處理反應(yīng)器100，這種反應(yīng)器用來(lái)進(jìn)行等離子體處理。一個(gè)典型的感應(yīng)等離子體處理反應(yīng)器包括一個(gè)腔室102，它帶有設(shè)置在一個(gè)介電窗口106上方的一個(gè)天線或者感應(yīng)線圈104。典型地，天線104在運(yùn)行關(guān)系上耦合到第一RF(射頻)電源108上。進(jìn)而，在腔室102內(nèi)設(shè)置了一個(gè)氣體口110，設(shè)置它是為了將氣體源材料例如蝕刻劑源氣體釋放進(jìn)介電窗口106與基底112之間由射頻感應(yīng)出的等離子體區(qū)域中。將基底112引進(jìn)腔室102中，并且將基底設(shè)置在一個(gè)夾盤(pán)114上，該夾盤(pán)一般用作一個(gè)電極，并且在運(yùn)行關(guān)系上將它耦合到第二射頻電源116上。
為了產(chǎn)生等離子體，通過(guò)氣體口110使一種處理氣體進(jìn)入腔室102中。隨后采用第一射頻(RF)電源108將電供應(yīng)給感應(yīng)線圈104。穿過(guò)介電窗口106耦合進(jìn)所提供的射頻能量，在腔室102內(nèi)感應(yīng)強(qiáng)的電場(chǎng)。更具體地說(shuō)，對(duì)這種電場(chǎng)做出響應(yīng)，在腔室102內(nèi)感應(yīng)一股環(huán)電流。電場(chǎng)使得在腔室內(nèi)存在的少量電子加速，并且使它們與處理氣體的氣體分子碰撞。這些碰撞造成電離，并且引發(fā)放電或者等離子體118。如在本領(lǐng)域內(nèi)已經(jīng)很好地知道的那樣，處理氣體的中性氣體分子當(dāng)受到這樣的強(qiáng)電場(chǎng)作用時(shí)會(huì)失去電子，并留下帶正電的離子。結(jié)果，在等離子體118的內(nèi)部包括帶正電的離子、帶負(fù)電的電子以及中性的氣體分子(和/或原子)。一旦自由電子的產(chǎn)生速率超過(guò)它們的損失速率，等離子體就被點(diǎn)燃了。
一旦已經(jīng)形成等離子體，在等離子體內(nèi)的中性氣體分子會(huì)朝向基底的表面。作為示例，使得在基底上存在中性氣體分子的機(jī)制之一可以是擴(kuò)散(即，在腔室內(nèi)分子的隨機(jī)運(yùn)動(dòng))。因此，沿著基底112的表面可以典型地發(fā)現(xiàn)一層中性組分(例如中性的氣體分子)。相應(yīng)地，當(dāng)對(duì)底電極114通電時(shí)，離子會(huì)朝向基底加速飛行，在那里它們與中性組分相結(jié)合產(chǎn)生蝕刻反應(yīng)。
用感應(yīng)的等離子體系統(tǒng)比如上面提到的那種系統(tǒng)會(huì)遇到的一個(gè)問(wèn)題是橫截著基底蝕刻性能會(huì)改變，例如會(huì)有不均勻的蝕刻速率。這就是說(shuō)，基底的一個(gè)區(qū)域受到的蝕刻與另一個(gè)區(qū)域不同。結(jié)果，控制與集成電路有關(guān)的參數(shù)(即臨界尺寸，高寬比，以及類(lèi)似參數(shù))極其困難。此外，不均勻的蝕刻速率可能導(dǎo)致在半導(dǎo)體線路中的裝置失效，對(duì)于制造者來(lái)說(shuō)，這樣通常轉(zhuǎn)變成較高的成本。還有，也存在對(duì)其它問(wèn)題的關(guān)心，比如蝕刻的總速率、蝕刻形狀、微觀載荷、選擇性以及類(lèi)似性能。
最近一些年來(lái)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種不均勻的蝕刻速率可能是等離子體的密度橫截著基底表面改變的結(jié)果，即，等離子體在一些區(qū)域具有較高數(shù)量的或者較低數(shù)量的反應(yīng)成份(例如帶正電的離子)。盡管不希望被理論約束，但是相信在功率耦合(例如天線、介電窗口和/或等離子體)的功率傳輸特點(diǎn)方面發(fā)現(xiàn)的不對(duì)稱性產(chǎn)生了等離子體密度的改變。如果功率耦合不對(duì)稱，感應(yīng)電場(chǎng)的環(huán)電流將是不對(duì)稱的，并且因此電離和等離子體的引發(fā)不對(duì)稱。結(jié)果，將會(huì)遇到等離子體密度的不對(duì)稱。例如，某些天線裝置感應(yīng)出的電流在線圈的中心強(qiáng)，而在線圈的外徑弱。相應(yīng)地，等離子體會(huì)向處理腔室的中心聚集(如在圖1中用等離子體118示出的那樣)。
克服不對(duì)稱的功率耦合的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)是補(bǔ)償這種不對(duì)稱性，或者將這種不對(duì)稱性平衡掉。例如，采用一對(duì)平面天線提高在電流較弱區(qū)域的電流密度，將一些徑向的件連接到一個(gè)螺旋形的天線上從而在不同的半徑上產(chǎn)生更多的圓環(huán)，改變介電窗口的厚度以便在電流強(qiáng)的區(qū)域降低電流密度。然而，這些平衡技術(shù)不會(huì)提供在方位上對(duì)稱的功率耦合。這就是說(shuō)，它們?nèi)匀挥蟹轿簧系淖兓?，這將導(dǎo)致在等離子體中的變化，這使得很難獲得均勻的蝕刻。
還有，當(dāng)今采用的大多數(shù)天線裝置在天線與等離子體之間形成某種類(lèi)型的電容耦合。在天線與等離子體之間的電壓降產(chǎn)生電容耦合。這個(gè)電壓降通常在耦合窗口上或者接近該耦合窗口形成一個(gè)鞘套電壓(a sheath voltage)。該鞘套電壓在很大程度上會(huì)像(通電的)底部電極那樣起作用。這就是說(shuō)，在等離子體中的離子會(huì)在橫截著該鞘套時(shí)被加速，并因此朝向帶負(fù)電的耦合窗口加速飛行。結(jié)果，加速的離子會(huì)轟擊耦合窗口的表面。
這些轟擊的離子在耦合窗口上的效果基本上與它們?cè)诨咨系男Ч嗤?，它們將在耦合窗口的表面上?duì)材料進(jìn)行蝕刻，或者實(shí)現(xiàn)材料沉積。這可能產(chǎn)生不希望的結(jié)果和/或產(chǎn)生不可預(yù)見(jiàn)的結(jié)果。例如，沉積的材料可能在耦合窗口上積累，并且變成有害顆粒的來(lái)源，特別是當(dāng)材料剝落到基底表面上時(shí)是這樣。由耦合窗口上除去材料將有類(lèi)似的效果。逐漸地，厚度上的增加或減小將造成處理的改變，例如，將造成功率耦合(例如天線、介電窗口、等離子體)的功率傳輸性能上的改變。如前面提到的那樣，處理的改變可能造成不均勻的處理，這將導(dǎo)致在半導(dǎo)體線路中的裝置失效。
考慮到上面所述的情況，希望有改進(jìn)的方法和裝置，用來(lái)在基底表面上實(shí)現(xiàn)均勻的處理。也希望有改進(jìn)的方法和裝置，用來(lái)降低在天線與等離子體之間的電容耦合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在一個(gè)實(shí)施例中涉及一種用來(lái)在一個(gè)處理腔室內(nèi)產(chǎn)生電場(chǎng)的天線裝置。一般說(shuō)來(lái)該天線裝置包括圍繞天線軸線設(shè)置的第一環(huán)。該第一環(huán)包括帶有第一圈的間隙的第一圈，其中，第一圈的第一端在第一圈的間隙的第一側(cè)面上，而第一圈的第二端在第一圈的間隙的第二側(cè)面上；帶有第二圈的間隙的第二圈，其中，第二圈的第一端在第二圈的間隙的第一側(cè)面上，而第二圈的第二端在第二圈的間隙的第二側(cè)面上，并且其中，第二圈與第一圈同心并且共平面，并且與第一圈間隔開(kāi)，并且其中，天線的軸線穿過(guò)第一圈和第二圈的中心；以及電連接到第一圈和第二圈上的第一與第二圈連接器，它包括一個(gè)跨接段，在第一圈與第二圈之間，并且與第一圈和第二圈共平面，該跨接段跨置第一圈的間隙和第二圈的間隙。
本發(fā)明在另一實(shí)施例中涉及一種用來(lái)處理基底的等離子體處理裝置。一般說(shuō)來(lái)，設(shè)置有一個(gè)處理腔室，在該腔室中點(diǎn)火產(chǎn)生并且維持等離子體，用來(lái)進(jìn)行處理。將一個(gè)多層的天線的構(gòu)形做成通過(guò)射頻能量在該處理腔室內(nèi)產(chǎn)生電場(chǎng)，其中，該天線具有一第一環(huán)和一第二環(huán)，這些環(huán)彼此基本上類(lèi)似，并且，這些環(huán)相對(duì)于天線的軸線對(duì)稱地對(duì)準(zhǔn)。該第一環(huán)包括帶有第一圈的間隙的第一圈，其中，第一圈的第一端在第一圈的間隙的第一側(cè)面上，而第一圈的第二端在第一圈的間隙的第二側(cè)面上；帶有第二圈的間隙的第二圈，其中，第二圈的第一端在第二圈的間隙的第一側(cè)面上，而第二圈的第二端在第二圈的間隙的第二側(cè)面上，其中，第二圈與第一圈同心并且共平面，并且與第一圈間隔開(kāi)，其中，天線的軸線穿過(guò)第一圈和第二圈的中心。第一圈與第二圈的連接器在第一圈的第二端和第二圈上的第一端之間實(shí)現(xiàn)電連接。該第一圈與第二圈的連接器包括一個(gè)跨接段，在第一圈與第二圈之間，并且與第一圈和第二圈共平面，該跨接段跨置第一圈的間隙和第二圈的間隙。將一個(gè)多層的窗口的構(gòu)形做成容許來(lái)自該天線的所述射頻能量通過(guò)，到達(dá)該處理腔室，該窗口具有第一層和第二層，將該第二層設(shè)置成減小電容耦合，這種電容耦合在等離子體與天線之間出現(xiàn)。
本發(fā)明在另一實(shí)施例中涉及用來(lái)在一個(gè)處理腔室內(nèi)產(chǎn)生電場(chǎng)的天線裝置。一般說(shuō)來(lái)，天線裝置包括帶有第一圈的間隙的第一圈，其中，第一圈的第一端在第一圈的間隙的第一側(cè)面上，而第一圈的第二端在第一圈的間隙的第二側(cè)面上，并且其中，第一圈的間隙形成小于5度的一個(gè)徑向角；帶有第二圈的間隙的第二圈，其中，第二圈的第一端在第二圈的間隙的第一側(cè)面上，而第二圈的第二端在第二圈的間隙的第二側(cè)面上，其中，第二圈與第一圈同軸并且與第一圈間隔開(kāi)，且其中天線的軸線穿過(guò)第一圈和第二圈的中心，其中，第二圈的間隙形成小于5度的一個(gè)徑向角，并且其中，第一圈的間隙具有一定的長(zhǎng)度，并且第一圈的間隙與第二圈的間隙重疊的長(zhǎng)度在第一圈的間隙的長(zhǎng)度的50％與-50％之間；以及電連接到第一圈和第二圈上的第一電流路徑連接器，它包括一個(gè)跨接段，該跨接段跨置第一圈的間隙和第二圈的間隙。


在附圖中以示例的方式而不是以限定的方式示出本發(fā)明，并且在附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件，在附圖中圖1示出用于進(jìn)行等離子體處理的現(xiàn)有技術(shù)的感應(yīng)等離子體處理反應(yīng)器；圖2示出等離子體處理系統(tǒng)，它包括按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的天線裝置和耦合窗口裝置；圖3示出按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的多圈天線裝置；圖4示出按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的多圈天線裝置的側(cè)剖面圖；圖5示出按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的多層耦合窗口的側(cè)剖面圖；圖6示意性地示出一個(gè)部分的天線圈，它具有一個(gè)空隙；圖7是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供的多圈天線的透視圖；圖8是第三圈、第四圈以及輸出總線的一部段的放大的示意性頂視圖；圖9是第三圈的頂視圖；圖10是第四圈的頂視圖；圖11是第一圈、第二圈以及輸入總線的一部段的放大的示意性頂視圖；圖12是第一圈的頂視圖；圖13是第二圈的頂視圖；圖14是第一圈、第二圈、第三圈以及第四圈的各部分的示意性透視圖；圖15是第三圈、第四圈以及安裝在中心絕緣裝置上的第三圈與第四圈的連接器的頂視圖；圖16是第一圈、第二圈以及安裝在中心絕緣裝置上的第一圈與第二圈的連接器的底視圖；圖17是底部絕緣裝置的頂視圖；圖18是底部絕緣裝置、第一圈、第二圈、第三圈、第四圈以及中心絕緣裝置的剖面圖；圖19是輸入總線和輸出總線的切開(kāi)的透視圖；圖20是本發(fā)明的另一實(shí)施例的示意圖；圖21是本發(fā)明的另一實(shí)施例的示意圖；以及圖22是一個(gè)法拉第屏蔽件(a faraday shield)的頂視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參考著一些優(yōu)選實(shí)施例、并且如在附圖中示出的那樣詳細(xì)地描述本發(fā)明。在下面的描述中，為了提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解描述了大量的具體細(xì)節(jié)。然而對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)很明顯沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)的某些或者全部仍然可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。在其它情況下，為了不會(huì)不必要地使本發(fā)明變得模糊，沒(méi)有詳細(xì)地描述眾所周知的處理步驟。
在處理基底的過(guò)程中，處理工程師努力改進(jìn)的最重要參數(shù)之一是處理的均勻性。在這里所使用的蝕刻均勻性這個(gè)術(shù)語(yǔ)指的是整個(gè)蝕刻處理橫截著基底表面的均勻性，這包括蝕刻速率、微觀載荷、掩模選擇性、下層選擇性、臨界尺寸控制以及型面特點(diǎn)比如側(cè)壁角度和粗糙度。如果蝕刻是高度均勻的，例如，可以預(yù)期在基底上不同點(diǎn)的蝕刻速率會(huì)基本上相等。在這種情況下，不太可能出現(xiàn)下述情況基底的一個(gè)區(qū)域被過(guò)度地蝕刻，而另外一些區(qū)域還沒(méi)有被適當(dāng)?shù)匚g刻。
本發(fā)明提供了一種用來(lái)處理基底的等離子體處理系統(tǒng)，它能夠產(chǎn)生均勻的蝕刻。該等離子體處理系統(tǒng)包括一個(gè)射頻電源和一個(gè)處理腔室。該等離子體處理系統(tǒng)還包括一個(gè)基本上圓形的天線，此天線在運(yùn)行關(guān)系上連接到射頻電源上，并且當(dāng)把基底設(shè)置在處理腔室內(nèi)進(jìn)行處理時(shí)把此天線設(shè)置在基底所確定的平面的上方?；旧蠄A形的天線構(gòu)形成用由射頻電源產(chǎn)生的射頻能量在處理腔室內(nèi)感應(yīng)出電場(chǎng)?；旧蠄A形的天線具有在第一平面中的至少第一對(duì)同圓心的環(huán)，以及在第二平面中的第二對(duì)同圓心的環(huán)。第一對(duì)同圓心的環(huán)和第二對(duì)同圓心的環(huán)基本上相同，并且沿著一根共同的軸線彼此對(duì)稱地對(duì)準(zhǔn)。
該等離子體處理系統(tǒng)還包括設(shè)在天線與處理腔室之間的一個(gè)耦合窗口。將該耦合窗口的構(gòu)形做成使得來(lái)自天線的射頻能量可以通過(guò)，達(dá)到處理腔室的內(nèi)部。進(jìn)而，該耦合窗口具有一第一層和一第二層。將第二層的構(gòu)形做成減小由于吸收穿過(guò)耦合窗口的電壓的至少一部分在窗口與等離子體之間所形成的電壓降。將基本上圓形的天線和所述耦合窗口設(shè)置成一起工作以在處理腔室內(nèi)形成方位上對(duì)稱的等離子體，這產(chǎn)生橫截著基底表面基本上均勻的處理速率。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，通過(guò)提供改進(jìn)的天線裝置實(shí)現(xiàn)橫截著基底表面的處理均勻性，該天線裝置的構(gòu)形做成產(chǎn)生均勻的等離子體。如上面提到過(guò)的那樣，將電供應(yīng)到天線，在處理腔室內(nèi)感應(yīng)出電場(chǎng)，并且結(jié)果感應(yīng)出環(huán)電流(或流通電流)。相應(yīng)地，電場(chǎng)使處理腔室中的電子加速，使得它們與處理氣體的氣體分子碰撞，結(jié)果使得這些分子電離，并引發(fā)等離子體。
在產(chǎn)生等離子體之后，將電供應(yīng)給下電極，且使離子朝向基底加速。被加速的離子和在基底表面上的中性反應(yīng)物與沉積在基底表面上的材料反應(yīng)，并因此對(duì)基底進(jìn)行處理。一般說(shuō)來(lái)，當(dāng)?shù)入x子體的密度在基底的一個(gè)區(qū)域較大時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生不均勻的處理速率。因此，將改進(jìn)的天線裝置的構(gòu)形做成通過(guò)感應(yīng)出方位上對(duì)稱的電場(chǎng)減小等離子體的這些改變，因此獲得更均勻的處理速率。
在一個(gè)實(shí)施例中，將改進(jìn)的天線的構(gòu)形做成產(chǎn)生方位上對(duì)稱的環(huán)電流。盡管不希望被理論約束，但是相信功率耦合的傳輸線特征對(duì)感應(yīng)電場(chǎng)做出響應(yīng)在環(huán)電流中產(chǎn)生在方位上的變化。這些傳輸線特征會(huì)產(chǎn)生駐波，這些駐波沿著天線的長(zhǎng)度會(huì)產(chǎn)生高電壓和低電壓的起伏區(qū)域，結(jié)果會(huì)在感應(yīng)出的電場(chǎng)中形成高和低電流密度的起伏區(qū)域，即，當(dāng)電壓高時(shí)電流小，而當(dāng)電壓低時(shí)電流大。如本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知的那樣，在等離子體中的功率沉積取決于電流密度。例如，在電流密度高的部位等離子體的密度會(huì)較高，而在電流密度低的部位等離子體的密度會(huì)較低。因此，當(dāng)電流密度具有高電流和低電流起伏的區(qū)域時(shí)，通常會(huì)產(chǎn)生出方位上不對(duì)稱的等離子體。
更具體地說(shuō)，當(dāng)射頻能量的波長(zhǎng)比天線的長(zhǎng)度小時(shí)，在駐波圖案中將出現(xiàn)更多的節(jié)點(diǎn)。一般說(shuō)來(lái)，駐波遵從下列方程天線的電長(zhǎng)度＝1/2(波長(zhǎng))*n，其中n＝節(jié)點(diǎn)數(shù)目。大多數(shù)天線裝置的長(zhǎng)度為大約1.5到大約2.5倍波長(zhǎng)，結(jié)果，產(chǎn)生大約3到5個(gè)節(jié)點(diǎn)。這些節(jié)點(diǎn)與上面提到的低電壓相對(duì)應(yīng)。
通過(guò)構(gòu)形成在功率發(fā)送系統(tǒng)中作為一個(gè)集總線路件而不是一條傳輸線運(yùn)作，改進(jìn)的天線克服了這一缺點(diǎn)。這就是說(shuō)，將改進(jìn)的天線的構(gòu)形做成表觀長(zhǎng)度(an apparent length)比射頻能量在運(yùn)行頻率的波長(zhǎng)小。結(jié)果，使節(jié)點(diǎn)的數(shù)目減少，并且因此基本上消除了感應(yīng)電流在方位上的起伏，并且不再保持與傳輸線的類(lèi)似。
在一個(gè)實(shí)施例中，改進(jìn)的天線裝置是一個(gè)多圈的天線，它像一個(gè)單圈天線一樣地起作用。該多圈天線是一個(gè)基本上單一的導(dǎo)電件，它包括多個(gè)環(huán)，這些環(huán)緊密地纏繞并且疊置在一起。通過(guò)將這些環(huán)緊密地纏繞并且疊置在一起，可以將天線的總尺寸(例如外徑)做得較小，而對(duì)感應(yīng)出的環(huán)電流的強(qiáng)度不會(huì)有太大的影響。進(jìn)而，通過(guò)減小天線的尺寸，可以將天線的總長(zhǎng)度做得較短，結(jié)果，這樣將減小天線的傳輸線特征。再有，因?yàn)檫@些環(huán)設(shè)置成彼此靠近，也可以減小通常在圈之間可能存在的在徑向上的改變。相應(yīng)地，改進(jìn)的天線裝置有利地感應(yīng)出在方位上對(duì)稱的環(huán)電流。因此，在方位上對(duì)稱的環(huán)電流會(huì)形成在方位上對(duì)稱的等離子體，結(jié)果在基底表面上會(huì)產(chǎn)生均勻的等離子體處理。
多圈重疊的天線裝置的另一方面是可以自屏蔽的特點(diǎn)，即，鄰近窗口的那些圈使得等離子體與天線終端電壓屏蔽。這將會(huì)明顯地減少電容耦合和電容耦合所造成的窗口侵蝕，下面將更詳細(xì)地討論這兩方面。
按照本發(fā)明的另一方面，將改進(jìn)的耦合窗口的構(gòu)形做成減少在天線與等離子體之間出現(xiàn)的電容耦合。大多數(shù)功率耦合裝置(例如，天線、耦合窗口以及等離子體)產(chǎn)生在天線與等離子體之間的某種電容耦合。在天線與等離子體之間出現(xiàn)的電壓降產(chǎn)生電容耦合。這個(gè)電壓降通常產(chǎn)生一個(gè)鄰近耦合窗口的鞘套電壓。如本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知的那樣，這個(gè)鞘套電壓可能在等離子體中產(chǎn)生附加的改變，例如，鞘套電壓可能推動(dòng)等離子體離開(kāi)窗口，造成感應(yīng)耦合系數(shù)的降低。此外，鞘套電壓甚至可能產(chǎn)生明顯的顆粒污染，這種污染是由于離子對(duì)著耦合窗口的轟擊造成的。還有，離子轟擊窗口所用掉的功率通常不能用來(lái)產(chǎn)生等離子體，相應(yīng)地，對(duì)于給定的功率來(lái)說(shuō)，這樣產(chǎn)生的等離子體密度將較低。
為了減小在天線與等離子體之間的電容耦合，將改進(jìn)的耦合窗口的構(gòu)形做成包括一個(gè)介電層和一個(gè)屏蔽層，將這兩層設(shè)置在一起。屏蔽層是設(shè)置在處理腔室里面的層，最好將該層的構(gòu)形做成用作一個(gè)靜電屏蔽層，該屏蔽層使得電壓的方向?yàn)殡x開(kāi)耦合窗口的表面。該屏蔽層基本上把對(duì)于等離子體的電容耦合抑制掉。進(jìn)而，將屏蔽層的構(gòu)形做成消除電容性(靜電的、電位的梯度)電場(chǎng)，同時(shí)保持感應(yīng)(curl B，grad F＝0類(lèi)型的)電場(chǎng)基本上不變。這就是說(shuō)，將耦合窗口的構(gòu)形做成阻擋穿過(guò)耦合窗口的直接的電容耦合，而容許天線通過(guò)感應(yīng)形成等離子體(對(duì)于屏蔽層基本上沒(méi)有損失)。
更具體地說(shuō)，使屏蔽層在電路上絕緣，并且由一種導(dǎo)電材料或者半導(dǎo)電的材料制成該層。因此，在正常情況下在天線與等離子體之間會(huì)出現(xiàn)的電壓降現(xiàn)在將在天線與屏蔽層之間出現(xiàn)。因此，顯著地減小了靠近耦合窗口的表面的鞘套電壓，結(jié)果，提高了感應(yīng)耦合系數(shù)，并且減少了由于離子對(duì)耦合窗口的沒(méi)有收益的轟擊所造成的功率損失。
進(jìn)而，不接地的靜電屏蔽將產(chǎn)生一個(gè)均勻的靜電場(chǎng)，僅只屏蔽在屏蔽件的區(qū)域上靜電場(chǎng)的變化。最后的這個(gè)特點(diǎn)可以用來(lái)使觸發(fā)等離子體變得容易。此外，因?yàn)槠帘螌颖┞督o處理腔室的內(nèi)部，它最好由一種能夠經(jīng)受等離子體處理的熱的、化學(xué)的和物理的效應(yīng)的材料制成。
參考下面的圖和討論可以更好地理解本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。
圖2示出按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的等離子體處理系統(tǒng)200，它包括一個(gè)處理腔室202，在該腔室中實(shí)現(xiàn)等離子體204的點(diǎn)火，并且維持該等離子體，用來(lái)對(duì)基底206進(jìn)行處理?；?06表示要進(jìn)行處理的工作件，它可以表示例如要蝕刻、沉積，或者用其它方法處理的半導(dǎo)體基底，或者表示一塊將要把它處理成一個(gè)平面顯示裝置的玻璃面板。此外，最好將處理腔室202設(shè)置成形狀基本上為圓柱形，并且具有基本上豎直的腔室壁208。然而，應(yīng)該注意到，本發(fā)明不限于上面所述的情況，可以采用處理腔室的多種構(gòu)形。
等離子體處理系統(tǒng)200還包括天線裝置210和耦合窗口裝置212，將這些裝置的構(gòu)形做成將功率耦合到等離子體204。將天線裝置210耦合到第一射頻電源214上，將該電源的構(gòu)形做成用頻率范圍在大約0.4MHz到大約50MHz的射頻能量供應(yīng)給天線裝置210。將耦合窗口212的構(gòu)形做成容許來(lái)自天線裝置210的第一射頻能量通過(guò)，到達(dá)所述處理腔室的內(nèi)部。最好，把耦合窗口212設(shè)置在基底206與天線裝置210之間。
進(jìn)而，天線裝置210應(yīng)該足夠地接近耦合窗口，使形成等離子體204變得容易。這就是說(shuō)，天線裝置越靠近耦合窗口，在腔室內(nèi)所產(chǎn)生的電流越強(qiáng)。再有，最好將天線裝置210設(shè)置成與處理腔室202和基底206都共軸線。應(yīng)該理解到，對(duì)稱地設(shè)置天線裝置可能增強(qiáng)等離子體橫截著基底表面的均勻性，然而，可能不是對(duì)于所有處理都有這樣的要求。下面將更詳細(xì)地描述天線裝置210和耦合窗口212。
典型地將一個(gè)氣體注入裝置215設(shè)置在腔室202內(nèi)。最好圍繞著腔室202的內(nèi)周邊設(shè)置氣體注入裝置215，并且將它設(shè)置成用來(lái)把氣體源材料例如蝕刻劑源氣體釋放進(jìn)在耦合腔室212與基底206之間射頻感應(yīng)出的等離子體區(qū)域中。替代地，也可以由在腔室自身的壁中構(gòu)成的開(kāi)口或者通過(guò)設(shè)在介電窗口中的一個(gè)噴頭釋放出氣體源材料。應(yīng)該理解到，氣體的對(duì)稱分布可能增強(qiáng)等離子體橫截著基底表面的均勻性，但是，可能不是對(duì)于所有處理都有這樣的要求。在題為“PLASMA PROCESSING SYSTEM WITH DYNAMIC GAS DISTRIBUTIONCONTROL”的一個(gè)共同未決的專利申請(qǐng)；在1999年11月15日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)No.90/470236中更詳細(xì)地描述了可以在示例性的等離子體處理系統(tǒng)中使用的氣體分配系統(tǒng)的一個(gè)示例，把該專利申請(qǐng)結(jié)合在這里作為參考。
通常，把基底206引進(jìn)腔室202中，并且把它設(shè)置在一個(gè)夾盤(pán)216上，將該夾盤(pán)的構(gòu)形做成在處理過(guò)程中固定住基底。夾盤(pán)216可以表示例如一個(gè)ESC(靜電的)夾盤(pán)，用靜電作用力把基底206緊固到夾盤(pán)的表面上。典型地，夾盤(pán)216用作一個(gè)底電極，并且最好由第二射頻電源218對(duì)它提供偏壓。此外，最好將夾盤(pán)216設(shè)置成形狀基本上是圓柱形，在軸向上與處理腔室202對(duì)準(zhǔn)，使得處理腔室和夾盤(pán)是圓柱對(duì)稱的。也可以將夾盤(pán)216的構(gòu)形做成在用來(lái)裝載和卸載基底206的第一位置(未示出)與用來(lái)對(duì)基底進(jìn)行處理的第二位置(未示出)之間運(yùn)動(dòng)。
仍然參見(jiàn)圖2，排放口220設(shè)置在腔室壁202與夾盤(pán)216之間。然而，排放口的實(shí)際設(shè)置可以按照每個(gè)等離子體處理系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)改變。然而，在要求高度均勻的情況下，一個(gè)圓柱形對(duì)稱的排放口可能是有利的。最好，將排放口220的構(gòu)形做成排放出在處理過(guò)程中形成的副產(chǎn)品氣體。進(jìn)而，將排放口220連接到一個(gè)渦輪分子泵(未示出)上，該泵典型地設(shè)置在腔室202的外面。如本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知的那樣，渦輪分子泵可以在腔室202內(nèi)部保持適當(dāng)?shù)膲毫Α?br> 還有，在半導(dǎo)體處理比如蝕刻處理的情況下，為了保持容許偏差高的結(jié)果，需要嚴(yán)格地控制處理腔室內(nèi)的多個(gè)參數(shù)。處理腔室的溫度是這樣的參數(shù)中的一個(gè)。因?yàn)槲g刻容許偏差(以及所產(chǎn)生的以半導(dǎo)體為基礎(chǔ)的裝置的性能)對(duì)于在系統(tǒng)中的部件的溫度起伏可能非常敏感，所以要求精確的控制。作為一個(gè)示例，在題為“TEMPERATURECONTROL SYSTEM FOR PLASMA PROCESSING APPARATUS”的一個(gè)共同未決的專利申請(qǐng)；在2001年10月16日提交的美國(guó)專利No.6302966中描述了可以在示例性的等離子體處理系統(tǒng)中使用的用來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度控制的一個(gè)溫度管理系統(tǒng)，該專利申請(qǐng)結(jié)合在這里作為參考。
此外，在實(shí)現(xiàn)對(duì)等離子體處理的嚴(yán)格控制方面另一個(gè)重要考慮是用于等離子體處理腔室例如內(nèi)部表面比如腔室壁的材料。又一個(gè)重要的考慮是用來(lái)處理基底的氣體的化學(xué)性質(zhì)。作為一個(gè)示例，在題為“MATERIALS AND GAS CHEMISTRIES FOR PLASMA PROCESSINGSYSTEMS”的一個(gè)共同未決的專利申請(qǐng)，在1999年11月15日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)No.90/440794中更詳細(xì)地描述了可以在示例性的等離子體處理系統(tǒng)中使用的材料和氣體化學(xué)性質(zhì)，該專利申請(qǐng)結(jié)合在這里作為參考。
為了產(chǎn)生等離子體，通過(guò)氣體入口215將一種處理氣體通入腔室202中。隨后采用第一射頻電源214將電供應(yīng)給天線裝置210，并且穿過(guò)耦合窗口212在腔室202的內(nèi)部感應(yīng)出強(qiáng)的電場(chǎng)。該電場(chǎng)把在腔室內(nèi)存在的少量電子加速，使得它們與處理氣體的氣體分子碰撞。這種碰撞造成電離和放電或者等離子體204的引發(fā)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知的那樣，當(dāng)處理氣體的中性氣體分子經(jīng)受這些強(qiáng)電場(chǎng)作用時(shí)，它們會(huì)損失電子，并且留下帶正電的離子。結(jié)果，在等離子體204內(nèi)包含帶正電的離子、帶負(fù)電的電子以及中性的氣體分子。
一旦已經(jīng)形成等離子體，在等離子體內(nèi)的中性氣體分子會(huì)將方向朝向基底的表面。作為一個(gè)示例，對(duì)于在基底上存在中性氣體分子有貢獻(xiàn)的機(jī)制之一是擴(kuò)散(即，在腔室內(nèi)分子的隨機(jī)運(yùn)動(dòng))。因此，典型地沿著基底206的表面可以形成一層中性組分層(例如中性氣體分子層)。相應(yīng)地，當(dāng)對(duì)底電極216通電時(shí)，離子會(huì)朝向基底加速，在基底上它們與中性組分相結(jié)合實(shí)現(xiàn)基底處理，即，蝕刻、沉積和/或類(lèi)似處理。
通常，等離子體204主要在腔室的上部區(qū)域(例如激活區(qū)域)中停留，然而，一部分等離子體可能會(huì)充滿整個(gè)腔室。等離子體通常會(huì)達(dá)到可以維持等離子體的部位，這幾乎是腔室中的任何部位。作為一個(gè)示例，等離子體可以充滿在基底下面的區(qū)域，比如在泵裝置下面的區(qū)域(例如非激活區(qū)域)。如果等離子體達(dá)到這些區(qū)域，可能會(huì)接著出現(xiàn)蝕刻、沉積和/或腐蝕，這樣可能導(dǎo)致在處理腔室內(nèi)的顆粒污染，即，通過(guò)蝕刻這些區(qū)域，或者通過(guò)沉積材料的剝落產(chǎn)生污染。
還有，不受約束的等離子體會(huì)形成一種不均勻的等離子體，這可能導(dǎo)致處理性能(即，蝕刻均勻性、總的蝕刻速率、蝕刻形狀、微觀載荷、選擇性以及類(lèi)似性能)的改變。為了減少上面提到的效應(yīng)，可以使用等離子體約束裝置對(duì)等離子體進(jìn)行約束。作為一個(gè)示例，在題為“WETHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING THE VOLUME OFPLASMA”的一個(gè)共同未決的專利申請(qǐng)，在1999年11月15日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)No.90/439759中更詳細(xì)地描述了可以在示例性的等離子體處理系統(tǒng)中使用的用來(lái)約束等離子體的一種等離子體約束裝置，該專利申請(qǐng)結(jié)合在這里作為參考。
按照本發(fā)明的第一方面，等離子體處理裝置設(shè)有一個(gè)多圈的天線裝置，使得在該等離子體處理裝置的處理腔室內(nèi)感應(yīng)出方位上對(duì)稱的電場(chǎng)。圖3和4示出按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的多圈天線裝置400。該多圈的天線裝置400包括在運(yùn)行關(guān)系上連接到一個(gè)射頻電源404上的一個(gè)多圈天線402，它們例如分別與在圖2中示出的射頻電源214和天線210相對(duì)應(yīng)。
如上面提到的那樣，如果天線長(zhǎng)度相對(duì)于波長(zhǎng)短，那么，功率耦合的傳輸線描述不再是適用的，并且功率耦合開(kāi)始像一個(gè)集總電路元件那樣進(jìn)行。因此，將多圈天線402的構(gòu)形做成長(zhǎng)度比傳輸?shù)哪芰康牟ㄩL(zhǎng)短。通過(guò)減小天線的長(zhǎng)度，在駐波圖案中產(chǎn)生較少的節(jié)點(diǎn)，結(jié)果，顯著地減少了在天線的方位方向上的高電壓區(qū)域和低電壓區(qū)域。
最好將多圈天線的構(gòu)形做成有緊密地設(shè)置在一起的多個(gè)圈，使得所產(chǎn)生出的電磁場(chǎng)就像是由單一圈的天線形成的一樣。更具體地說(shuō)，通過(guò)使這些圈緊密地靠在一起，提高了天線的產(chǎn)生電流的能力。例如，如果由彼此相鄰近的四圈形成天線，那么，通過(guò)等離子體的電流會(huì)大約如在天線中四倍那樣強(qiáng)。相應(yīng)地，這種集中的電流產(chǎn)生一個(gè)集中的等離子體，該等離子體更均勻。結(jié)果，可以把天線的直徑做成相對(duì)于處理腔室的直徑比較小，這轉(zhuǎn)而縮短了天線的長(zhǎng)度。下面將更詳細(xì)地描述天線的實(shí)際尺寸。
多圈天線402基本上是圓形的，并且包括在第一平面中的至少一第一對(duì)同心的環(huán)406和在第二平面中的一第二對(duì)同心的環(huán)410。最好，第一對(duì)同心的環(huán)406和第二對(duì)同心的環(huán)410基本上相同，并且沿著天線軸線414彼此對(duì)稱地對(duì)準(zhǔn)。應(yīng)該注意到，一個(gè)基本上圓形的天線將產(chǎn)生出基本上圓形的電場(chǎng)，結(jié)果將產(chǎn)生出基本上圓形的等離子體。因此，因?yàn)樘幚砬皇液突资菆A形的，所以，基本上圓形的等離子體會(huì)在基底的表面上實(shí)現(xiàn)更均勻的處理。
盡管已經(jīng)作為基本上圓形的示出并描述了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解到，對(duì)于要求不同形狀的基底的應(yīng)用比如對(duì)于顯示裝置或者為了補(bǔ)償在腔室設(shè)計(jì)中的某種不對(duì)稱性，可以使用替代的形狀。作為一個(gè)示例，按照上面描述的相同的原理，橢圓形或者帶有圓角的長(zhǎng)方形也可以工作得很好。
還有，第一對(duì)同心的環(huán)406最好疊放在第二對(duì)同心的環(huán)410的上方。單一平面的天線產(chǎn)生的電容耦合的數(shù)量典型地會(huì)增加，這是因?yàn)榻K端電壓和所有的電壓節(jié)點(diǎn)都與窗口直接地鄰近。然而，因?yàn)榀B放的天線和在第一對(duì)同心的環(huán)與第二對(duì)同心的環(huán)之間對(duì)稱地對(duì)準(zhǔn)，第二對(duì)同心的環(huán)可以有利地將高的終端電壓屏蔽掉。更具體地說(shuō)，典型地在第一對(duì)同心的環(huán)與等離子體之間可能出現(xiàn)的電壓降(例如電容耦合)會(huì)顯著地減小，這是因?yàn)榈诙?duì)同心的環(huán)對(duì)于該電壓降提供了一個(gè)導(dǎo)電通路，因此該電壓降將不與等離子體相互作用。
此外，第一對(duì)同心的環(huán)406最好包括第一圈416和第四圈418，而第二對(duì)同心的環(huán)410包括第二圈420和第三圈422。還有，第一圈416與第二圈420基本上相同，并且設(shè)置在第二圈的上方，而第四圈418與第三圈422基本上相同，并且設(shè)置在第三圈的上方。
在運(yùn)行關(guān)系上將第一圈416連接到第二圈420上，在運(yùn)行關(guān)系上將第二圈420連接到第三圈422上，并且在運(yùn)行關(guān)系上將第三圈422連接到第四圈418上，而將每一圈設(shè)置成使得電流在圍繞天線的軸線414的相同方向上。在一個(gè)實(shí)施例中，由單一的導(dǎo)電件形成多圈的天線。然而，應(yīng)該注意到，這不是一個(gè)限制，多圈天線可以由分開(kāi)的部件組成并且在結(jié)構(gòu)上和電氣上把它們連接在一起。此外，多圈的天線402包括一個(gè)輸入引線424和一個(gè)輸出引線426。在運(yùn)行關(guān)系上將輸入引線424連接到第一圈416上，而在運(yùn)行關(guān)系上將輸出引線426連接到第四圈418上。因此，通過(guò)在輸入引線424與輸出引線426之間施加一個(gè)射頻電壓使得射頻電流通過(guò)多圈天線402流動(dòng)。
仍然參見(jiàn)圖3和4，第四圈418的直徑比第一圈416的直徑大，而第三圈422的直徑比第二圈420的直徑大。雖然外圈(例如第三圈和第四圈)具有較大的直徑，但是最好把它們?cè)O(shè)置成鄰近內(nèi)圈(例如第一圈和第二圈)。這就是說(shuō)，最好將第四圈418設(shè)置成鄰近第一圈416，而最好將第三圈422設(shè)置成鄰近第二圈420。作為它們緊密靠近的結(jié)果，多圈天線看上去和在作用上像一個(gè)單一圈的天線(例如，在圈之間基本上沒(méi)有間隙)。因此，在徑向上的高電流或者低電流區(qū)域會(huì)顯著地減小。
如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)知道的那樣，在兩個(gè)導(dǎo)電件之間的小間隙典型地將會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)導(dǎo)電件之間的起弧(產(chǎn)生電弧)。因此，由一個(gè)能消除起弧的距離限制在外圈與內(nèi)圈之間間隙。然而，在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一個(gè)方案中，用一種介電材料充滿該間隙，使得可以將內(nèi)圈與外圈設(shè)置成盡可能地靠近，同時(shí)基本上消除在內(nèi)圈與外圈之間的起弧。作為一個(gè)示例，間隙在大約0.2到大約1厘米的Teflon或者陶瓷材料工作得很好。
還有，多圈天線通常由銅制作。在一種實(shí)施方案中，多圈天線由涂布了銀的銅制作。然而應(yīng)該注意到，多圈天線不限制為用銅或者涂布了銀的銅制作，可以使用任何適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電金屬。在一個(gè)實(shí)施例中，天線環(huán)的截面是長(zhǎng)方形的，使每一個(gè)環(huán)相對(duì)于窗口和每一個(gè)另外的環(huán)的重復(fù)設(shè)置變得容易。然而應(yīng)該注意到，這不是一個(gè)限制，可以使用其它的截面形狀和尺寸。替代地，天線環(huán)可以由一種中空的導(dǎo)電件制成，使溫度控制變得容易(即，通過(guò)它流過(guò)一種流體)。
關(guān)于多圈天線的總尺寸，即它的外徑，一般說(shuō)來(lái)最好(但不是絕對(duì)必須)，將天線的尺寸做成比處理腔室的截面小，為的是保持等離子體集中在基底上方的區(qū)域，并且防止等離子體過(guò)度地向腔室壁擴(kuò)散，那樣會(huì)不利地要求更多的功率來(lái)使等離子體處理系統(tǒng)運(yùn)行，并且增加對(duì)壁的腐蝕。進(jìn)而，所產(chǎn)生的等離子體的尺寸通常與所使用的天線的尺寸相對(duì)應(yīng)，因此，多圈天線的外徑應(yīng)該基本上與基底的直徑相類(lèi)似，為的是產(chǎn)生均勻的蝕刻速率。作為一個(gè)示例，基底的尺寸典型地在大約6英寸到大約12英寸之間，因此在一個(gè)實(shí)施例中，多圈天線的外徑在大約6英寸到大約12英寸之間。
為了進(jìn)一步作詳細(xì)描述，因?yàn)殡娏髂芰Φ脑黾樱炊嗳μ炀€像單一圈那樣起作用，可以將多圈天線的構(gòu)形做成比基底小。這就是說(shuō)，更集中的電流會(huì)產(chǎn)生足夠大的等離子體用來(lái)處理基底。然而應(yīng)該理解到，可能不會(huì)對(duì)于所有的處理要求使用較小的天線，即，可以將天線的構(gòu)形做成比基底大。然而，如果對(duì)于高程度的均勻性有嚴(yán)格的要求，使用較小的天線可能是非常有益的。作為一個(gè)示例，可以將天線的直徑做成在大約6英寸與大約15英寸之間，并且最好在大約7英寸與大約11英寸之間，以便處理一個(gè)12英寸的基底。然而應(yīng)該注意到，這不是一個(gè)限制，可以按照基底的具體尺寸改變天線的實(shí)際尺寸(例如，當(dāng)所處理的基底較小或者較大時(shí)，可以如所需要的那樣改變天線的尺寸)，并且改變每個(gè)等離子體處理系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)。
關(guān)于所采用的射頻頻率，作為一個(gè)一般性的指導(dǎo)原則，較低的射頻頻率(例如低于13MHz)會(huì)通過(guò)減少駐波效應(yīng)減小功率耦合的傳輸線特征的效應(yīng)。這就是說(shuō)，較低的頻率會(huì)使得天線的任何固有的在方位上不對(duì)稱的耦合特征不再突出。進(jìn)而，在較低的射頻頻率下，在天線與等離子體之間的電容耦合也會(huì)較少地突出，因此，會(huì)減少對(duì)耦合窗口的離子轟擊。因此，一般使得射頻電源的頻率低于13MHz或者等于大約13MHz，最好在大約0.4MHz與大約13MHz之間，更可取地，在大約4MHz。應(yīng)該理解到，可能不會(huì)對(duì)于所有的處理要求使用較低的頻率。然而，如果對(duì)于高程度的均勻性有嚴(yán)格的要求，使用較低的頻率可能是非常有益的。
如可以由上面看到的那樣，本發(fā)明的第一方面的好處是多方面的。不同的實(shí)施例或者實(shí)施方案可以有下述好處中的一個(gè)或者多個(gè)好處。本發(fā)明的一個(gè)好處在于在處理腔室內(nèi)產(chǎn)生出方位上對(duì)稱的等離子體。結(jié)果，獲得了處理均勻性的提高，這將提高基底的通過(guò)量，減少裝置故障，并且提高要處理的基底的總生產(chǎn)率。本發(fā)明的另一個(gè)好處在于本發(fā)明的天線裝置是自屏蔽的，因此，減少了在天線與等離子體之間的電容耦合。相應(yīng)地，減少了對(duì)耦合窗口的離子轟擊，因此，耦合窗口的壽命增加了并且減少了與離子轟擊相關(guān)的顆粒污染。
按照本發(fā)明的第二方面，等離子體處理裝置設(shè)有一個(gè)多層的耦合窗口裝置，顯著地減小了在天線與等離子體之間的電容耦合。為了使對(duì)本發(fā)明的這一方面的討論變得容易，圖5示出按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的多層的耦合窗口裝置500。多層的耦合窗口裝置500可以分別對(duì)應(yīng)于圖2中所示的耦合窗口212。該多層的耦合窗口裝置500包括至少一第一層504和一第二層506。最好把第一層504粘接到第二層506上。在一個(gè)實(shí)施例中，將兩層通過(guò)熱粘接粘接在一起。然而，應(yīng)當(dāng)注意這不是一個(gè)限制，可以采用其它的粘接過(guò)程。替代地，應(yīng)該注意到，在層之間可以設(shè)置一個(gè)間隙，即，一個(gè)真空間隙，或者一個(gè)容許氣體在層之間流動(dòng)的間隙，同時(shí)仍然可以獲得所描述的利益。進(jìn)而，第二層506最好形成處理腔室的內(nèi)周邊表面的一部分。
首先參加第二層，將第二層的構(gòu)形做成用作一個(gè)靜電屏蔽層，它可以降低在它的表面上的電位差。進(jìn)而，將第二層設(shè)置成在電路上絕緣，并且最好由一種導(dǎo)電的材料或者半導(dǎo)電的材料制成此第二層，該材料可以使感應(yīng)的射頻能量由天線到達(dá)等離子體的通過(guò)變得容易。此外，因?yàn)榈诙颖┞督o處理腔室內(nèi)的等離子體，所以第二層最好由一種基本上經(jīng)得住等離子體的材料制成。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，此第二層由碳化硅(SiC)制成。通常，SiC可以經(jīng)受等離子體處理的熱效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)和物理效應(yīng)。此外，一般可以將SiC分類(lèi)成是一種介電材料，也呈現(xiàn)出某種耐電流的能力。電阻性能是產(chǎn)生屏蔽效應(yīng)的性能，而介電性能是能夠?qū)崿F(xiàn)感應(yīng)耦合的性能。
第二層的電阻對(duì)于確保該層用作介電屏蔽層而不影響感應(yīng)電場(chǎng)的一個(gè)重要的參數(shù)。通常，在本發(fā)明中使用的特定的電阻范圍取決于與耦合窗口一起使用的天線的準(zhǔn)確尺寸、功率耦合的工作頻率以及第二層的厚度。作為一個(gè)示例，由大約100ohm-cm到大約10kohm-cm的電阻可以很好地工作。然而，應(yīng)該理解到，如果愿意，可以使得電阻比106ohm-cm還高，使得第二層(例如SiC)更像一個(gè)介電層那樣起作用。
盡管不希望被理論約束，但是相信第二層的電阻對(duì)于用來(lái)形成等離子體的處理氣體提供了一個(gè)等電位表面。例如，在等離子體點(diǎn)火之后，在第二層上的電位由于等離子體靠近第二層而顯著地降低。進(jìn)而，通常例如由一個(gè)上部和一個(gè)下部形成一個(gè)電容性電壓分開(kāi)裝置(a capacitive voltage divider)，由常數(shù)電容的介電的第一層形成上部，而在點(diǎn)火之前由導(dǎo)電的第二層與腔室壁形成下部，并且在點(diǎn)火之后由導(dǎo)電的第二層與等離子體形成下部。在點(diǎn)火之前下部的電容小，因此有很大的電壓幫助實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火(例如，為了使放電點(diǎn)火，典型地必須一個(gè)電容性的電場(chǎng))。在點(diǎn)火之后，下部有大的電容，從而顯著地降低電壓，因此不會(huì)產(chǎn)生明顯的電容功率耦合。
現(xiàn)在討論第一層，第一層最好由一種介電材料制成，該材料可以使感應(yīng)的射頻能量由天線到等離子體的通過(guò)變得容易。進(jìn)而，將第一層的構(gòu)形做成足夠地強(qiáng)，從而在結(jié)構(gòu)上可以保持住真空，并且做成足夠地堅(jiān)固從而在腔室的定期清理的過(guò)程中可以容易地處理它。此外，第一層通常由一種介電材料制成，這種材料具有極好的熱性能，使得能夠控制窗口的溫度。作為一個(gè)示例，由氮化硅(SiN)或者氮化鋁(AlN)形成的介電材料可以工作得很好。然而，應(yīng)該理解到，這不是一個(gè)限制，可以使用其它的材料。例如氧化鋁和石英也可以工作得很好。
可以將多層的耦合窗口500的總厚度做成足夠地薄，從而可以有效地將天線的射頻能量傳輸?shù)降入x子體，同時(shí)有效地經(jīng)受在處理過(guò)程中產(chǎn)生的壓力和熱。多層的耦合窗口的厚度最好在大約0.5英寸到大約1英寸之間。更可取的，多層的耦合窗口的厚度為大約0.8英寸。進(jìn)而，第一層504的厚度應(yīng)該大于第二層506的厚度。第一層的厚度最好在大約0.5英寸到大約1英寸之間。更可取的，第一層的厚度為大約0.6英寸。還有，第二層的厚度最好在大約0.1英寸到大約0.5英寸之間。更可取的，第二層的厚度為大約0.2英寸。應(yīng)該理解到，這些層的實(shí)際厚度可以按照對(duì)于每一層所選擇的具體材料改變。
在一個(gè)實(shí)施例中，將第二層的構(gòu)形做成覆蓋著整個(gè)第一層，以保護(hù)第一層不會(huì)暴露給等離子體，并且確保純粹的材料(例如SiC)面對(duì)與基底接觸的等離子體區(qū)域。然而，應(yīng)當(dāng)注意的是，這不是一種限制，且可以使用其它構(gòu)形。例如，可以將第二層的構(gòu)形做成僅只覆蓋第一層的面對(duì)靠近天線的等離子體的那些部分。
應(yīng)該注意到，不要求耦合窗口的尺寸等于等離子體處理腔室的尺寸。然而一般說(shuō)來(lái)，小的耦合窗口可以降低成本，特別是當(dāng)采用昂貴的材料比如SiC時(shí)是這樣。在一個(gè)實(shí)施例中，將耦合窗口的形狀做成與天線裝置的形狀重合，因此，將耦合窗口的構(gòu)形做成基本上為圓形。在另一實(shí)施例中，可以將耦合窗口的外部尺寸做成越過(guò)天線的外部尺寸伸展一個(gè)短的距離，為的是減少對(duì)于可能?chē)@著天線的導(dǎo)電件的任何耦合。在一個(gè)示例中，將耦合窗口的外部尺寸設(shè)置成越過(guò)天線的外部尺寸伸展大約1英寸。在另一個(gè)實(shí)施例中，耦合窗口的形狀可以基本上與天線的形狀相同，即環(huán)形。
關(guān)于所采用的介電性質(zhì)(例如介電常數(shù))，作為一般性的指導(dǎo)原則，較低的介電常數(shù)例如比大約10小的介電常數(shù)會(huì)通過(guò)減小駐波效應(yīng)減少功率耦合的傳輸線特征的效應(yīng)。更具體地說(shuō)，較低的介電常數(shù)會(huì)使得被傳輸?shù)哪芰康牟ㄩL(zhǎng)較長(zhǎng)，這使得天線看上去較短，并且因此在駐波圖案中產(chǎn)生較少的節(jié)點(diǎn)。因此，較低的介電常數(shù)會(huì)使得天線的任何固有的方位上的不對(duì)稱耦合特征較少突出。
在一個(gè)實(shí)施例中，最好使耦合窗口的總介電常數(shù)小于或等于大約10。應(yīng)該理解到，可能不會(huì)對(duì)于所有的處理要求使用較小的介電常數(shù)。事實(shí)上，典型地需要在要求高的方位上的對(duì)稱性與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和熱設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單之間進(jìn)行權(quán)衡。然而，如果對(duì)于高程度的均勻性有嚴(yán)格的要求，使用小的介電常數(shù)可能是非常有益的。
如可以由上面看到的那樣，本發(fā)明的第二方面的好處是多方面的。不同的實(shí)施例或者實(shí)施方案可以有下述好處中的一個(gè)或者多個(gè)好處。例如，本發(fā)明提供的耦合窗口顯著地減少了在天線與等離子體之間的電容耦合。結(jié)果，顯著地減少了在等離子體中的變化。例如，典型地保持了感應(yīng)耦合系數(shù)，一般地說(shuō)減少了離子對(duì)耦合窗口的轟擊，更多的能量可以用于產(chǎn)生等離子體，即，對(duì)于給定的功率可以獲得較高的等離子體密度。還有，因?yàn)闇p少了離子轟擊，所以一般說(shuō)來(lái)減少了與離子轟擊相關(guān)的顆粒污染，結(jié)果，減少了與窗口厚度變化相關(guān)的處理(即，沉積或者材料的除去)的改變。此外，本發(fā)明采用了純粹的材料即SiC，這會(huì)減少處理的變化。
還有，設(shè)想可以與上面提到的多圈天線和多層耦合窗口一起采用附加的件，進(jìn)一步提高在等離子體處理系統(tǒng)中基底處理的均勻性。作為一個(gè)示例，可以與多圈天線一起設(shè)置一個(gè)磁裝置，控制在處理腔室內(nèi)靠近耦合窗口和多圈天線的區(qū)域中靜磁場(chǎng)的徑向改變。在題為“IMPROVED PLASMA PROCESSING SYSTEMS AND METHODDS THEREFOR”的一個(gè)共同未決的專利申請(qǐng)，在1999年11月15日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)No.90/439661中可以找到這樣的磁裝置的一個(gè)示例，該專利申請(qǐng)結(jié)合在這里作為參考。
隨著嚴(yán)格的尺寸繼續(xù)減小，對(duì)于在方位上不對(duì)稱的容許偏差也減小。天線的圈不完全，在天線的環(huán)的端部之間設(shè)置間隙，防止短路。這樣的間隙可能妨礙等離子體成為在方位上對(duì)稱。圖6為帶有間隙608的部分的天線圈604的示意圖。由第一角度616確定的第一方位上的段612包括間隙608。由第二角度624確定的第二方位上的段620不包括間隙608。間隙608使得在第一方位上的段612中的射頻功率比在第二方位上的段620中的射頻功率少。已經(jīng)采用多種攜帶電流的件，將間隙橋接起來(lái)。這樣的橋接件的不對(duì)稱性可能使得這些件不能提供所要求的均勻性。
圖7為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供的多圈天線700的透視圖。該多圈天線700包括第一圈704，第二圈708，第三圈712，以及第四圈716。一根輸入總線720連接到第一圈704上。一根輸出總線724連接到第四圈712上。圖8為圖7的切開(kāi)的段728的放大的示意性頂視圖，此圖示出第三圈712，第四圈716，以及輸出總線724的一段。為了清楚，在圖8中未示出第一圈，第二圈，以及輸入總線720。圖9為僅只第三圈712的頂視圖。如在圖8和9中所示，第三圈712具有第一端804和第二端808，其中第三圈的間隙812將第三圈712的第一端804和第二端808分開(kāi)。第三圈712的中心位于天線的軸線904。第三圈712的半徑906由天線的軸線904伸展到在第三圈712上的一點(diǎn)。第三圈712的圓周908沿著第三圈由第三圈712的第一端804到達(dá)第三圈的第二端808，橫過(guò)間隙812返回到第三圈712的第一端804。間隙812最好僅只是第三圈712的一小部分。在這些圖中的某些圖中，一些件比如間隙812可能沒(méi)有按尺寸畫(huà)出，從而可以更清楚地示出某些件。間隙812與天線的軸線形成一個(gè)角度912，如所示出的那樣。間隙812所形成的角度912最好小于7度。更可取地，間隙所形成的角度912小于5度。更可取地，間隙所形成的角度小于3度。第三圈的間隙812的長(zhǎng)度與第三圈712的圓周基本上平行。在第三圈的第一端804的至少一部分與天線的軸線904之間的距離等于在第三圈的第二端808的至少一部分與天線的軸線904之間的距離。這意味著到在第三圈的第一端的內(nèi)部與第一端的外部之間的一點(diǎn)的半徑等于到在第三圈的第二端的內(nèi)部與第三圈的第二端808的外部之間的一點(diǎn)的半徑。形成一個(gè)螺旋的一部分的那些圈可能不包括在這個(gè)范圍以內(nèi)，這是因?yàn)樵诼菪囊蝗ι显诘谝欢伺c第二端之間的那些部分必須有不同的半徑，使得這些端部不會(huì)相遇。可取得是，第一端804的半徑等于第二端808的半徑，如圖9所示。第三圈712最好基本上為圓形。更可取地，第三圈712就是圓形，如圖所示出的那樣。
圖10為僅只第四圈716的頂視圖。如在圖8和10中所示，第四圈716具有第一端816和第二端820，第四圈的一個(gè)間隙824將它們分開(kāi)。第三圈與第四圈的間隙828將第三圈712與第四圈716分開(kāi)。第三圈與第四圈的間隙828的長(zhǎng)度為第三圈712到第四圈716的徑向長(zhǎng)度，該長(zhǎng)度基本上與第三圈和第四圈712，716的切線垂直。第四圈716的中心位于天線的軸線904。第三圈712與第四圈716同圓心并且共平面，使得它們的中心圍繞著在天線的軸線904上的同一點(diǎn)。第四圈716的半徑1006由天線的軸線904伸展到在第四圈716上的一點(diǎn)，使得第四圈716的半徑比第三圈712的半徑大的尺寸大約第三圈與第四圈的間隙828的尺寸。第四圈716的圓周1008沿著第四圈由第四圈716的第一端816到達(dá)第四圈的第二端820，橫過(guò)間隙824返回到第四圈716的第一端816。間隙824最好僅只是第四圈716的一小部分。間隙824與天線的軸線形成一個(gè)角度1012，如所示出的那樣。間隙824所形成的角度1012最好小于7度。更可取地，間隙所形成的角度1012小于5度。更可取地，間隙所形成的角度小于3度。第四圈的間隙824的長(zhǎng)度與第四圈716的圓周基本上平行。在這個(gè)示例中，第一端816和第二端820具有一個(gè)切掉的角部段1016。在第四圈的第一端816的至少一部分與天線的軸線904之間的距離等于在第四圈的第二端816的至少一部分與天線的軸線904之間的距離。這意味著到在第四圈的第一端的內(nèi)部與第一端的外部之間的一點(diǎn)的半徑等于到在第四圈的第二端的內(nèi)部與第四圈的第二端820的外部之間的一點(diǎn)的半徑，其中將第一端部的內(nèi)部定義為包括第一端部的切掉的角部段1016，就好像第一端部沒(méi)有被切掉，并且其中將第二端部的外部定義為包括第二端部的切掉的角部段，就好像第二端部沒(méi)有被切掉，這是因?yàn)檫@些被切掉的部分僅只使得可以將連接器安裝在其中，從而在使用過(guò)程中這些切掉的部分實(shí)際上將會(huì)被充滿。形成一個(gè)螺旋的一部分的那些圈可能不包括在這個(gè)范圍以內(nèi)，這是因?yàn)樵诼菪囊蝗ι显诘谝欢伺c第二端之間的那些部分必須有不同的半徑，使得這些端部不會(huì)相遇。更可取地，第一端816的半徑等于第二端820的半徑，如在圖10中所示出的那樣。第四圈716最好基本上為圓形。更可取地，第四圈716就是圓形，如圖所示出的那樣。
第三圈與第四圈的連接器832在第三圈的第二端808與第四圈的第一端816之間提供了電連接。在優(yōu)選實(shí)施例中，第三圈與第四圈的連接器832包括一個(gè)跨接段836、一第三圈連接器腿840以及一第四圈連接器腿844?？缃佣?36最好與鄰近該跨接段836的第三圈712的圓周和第四圈716的圓周基本上平行。第三圈連接器腿840基本上就是到第三圈712的徑向長(zhǎng)度。第三圈連接器腿基本上就是到第三圈的徑向長(zhǎng)度意味著基本上與第三圈的鄰近第三圈連接器腿的那部分的半徑基本上平行。第四圈連接器腿844基本上就是到第四圈716的徑向長(zhǎng)度。跨接段836近似在第三圈712與第四圈716之間的中間，如圖所示出的那樣。第三圈連接器腿840鄰近第三圈的間隙812的一端。第四圈連接器腿844鄰近第四圈的間隙824的一端。在優(yōu)選實(shí)施例中，第三圈的間隙812與第四圈的間隙824彼此鄰近，使得第三圈的間隙812的一端沿著一條半徑，如虛線850所表示的那樣，該線與第四圈的間隙824的開(kāi)始線重合。這使得這些間隙相鄰而不重疊，如圖所示出的那樣。其它的改型可以容許間隙812，824重疊的距離最好在0.0625英寸(1.5875毫米)與-0.0625英寸(-1.5875毫米)之間，其中負(fù)數(shù)意味著沒(méi)有任何重疊，而相反將間隙分開(kāi)，使得沿著第三圈測(cè)量時(shí)在第三間隙終止的半徑與在第四間隙開(kāi)始的半徑分開(kāi)的距離比0.0625英寸小。更可取地，第三間隙與第四間隙的重疊在0.005英寸(0.127毫米)與-0.005英寸(-0.127毫米)之間。用百分比表示，第三圈的間隙與第四圈的間隙的重疊在第三圈的間隙的長(zhǎng)度的50％與-50％之間，其中負(fù)數(shù)意味著沒(méi)有任何重疊，而相反將間隙分開(kāi)，使得沿著第三圈測(cè)量時(shí)在第三間隙終止的半徑與在第四間隙終止的半徑分開(kāi)的距離比第三圈的間隙的長(zhǎng)度的50％小。更可取地，第三圈的間隙與第四圈的間隙的重疊在第三圈的間隙的長(zhǎng)度的25％與-25％之間。最可取地，第三圈的間隙與第四圈的間隙的重疊在5％與-5％之間。連接器832與第三圈712和第四圈716共平面。
圖11為圖7的切開(kāi)的段728的放大的示意性頂視圖，此圖示出第一圈704、第二圈708以及輸入總線720的一段，其中為了清楚，在圖11中未示出第三圈、第四圈以及輸出總線。圖12為僅只第一圈704的頂視圖。如在圖11和12中所示，第一圈704具有第一端1104和第二端1108，其中第一圈的一個(gè)間隙1112將第一圈704的第一端1104和第二端1108分開(kāi)。第一圈704的中心位于天線的軸線904。第一圈704的半徑1206由天線的軸線904伸展到在第一圈704上的一點(diǎn)。第一圈704的圓周1208沿著第一圈由第一端1104沿著第一圈704到達(dá)第一圈的第二端1108，橫過(guò)間隙1112返回到第一圈704的第一端1104。間隙1112最好僅只是第一圈704的一小部分。間隙1112與天線的軸線形成一個(gè)角度1212，如所示出的那樣。間隙1112所形成的角度1212最好小于7度。更可取地，間隙所形成的角度1212小于5度。更可取地，間隙所形成的角度小于3度。第一圈的間隙1112的長(zhǎng)度與第一圈704的圓周基本上平行。在第一圈的第一端1104的至少一部分與天線的軸線904之間的距離等于在第一圈的第二端1108的至少一部分與天線的軸線904之間的距離。更可取地，第一端1104的半徑等于第二端1108的半徑，如在圖12中所示出的那樣。第一圈704最好基本上為圓形。更可取地，第一圈704就是圓形，如圖所示出的那樣。
圖13為僅只第二圈708的頂視圖。如在圖11和13中所示，第二圈708具有第一端1116和第二端1120，第二圈的一個(gè)間隙1124將它們分開(kāi)。第一圈與第二圈的間隙1128將第一圈704與第二圈708分開(kāi)。第一圈與第二圈的間隙1128的長(zhǎng)度為第一圈704到第二圈708的徑向長(zhǎng)度。第二圈708的中心位于天線的軸線904。第一圈704與第二圈708同圓心，使得它們的中心圍繞著在天線的軸線904上的同一點(diǎn)。第二圈708的半徑1306由天線的軸線904伸展到在第二圈708上的一點(diǎn)，使得第一圈704的半徑比第二圈708的半徑大的尺寸大約為第一圈與第二圈的間隙1128的尺寸。第二圈708的圓周1308沿著第二圈由第一端1116沿著第二圈708到達(dá)第二圈的第二端1120，橫過(guò)間隙1124返回到第二圈708的第一端1116。間隙1124最好僅只是第二圈708的一小部分。間隙1124與天線的軸線形成一個(gè)角度1312，如所示出的那樣。間隙1124所形成的角度1312最好小于7度。更可取地，間隙所形成的角度1312小于5度。更可取地，間隙所形成的角度小于3度。第二圈的間隙1124的長(zhǎng)度與第二圈708的圓周基本上平行。在這個(gè)示例中，第一端1116和第二端1120具有一個(gè)切掉的角部段。在第二圈的第一端1116的至少一部分與天線的軸線904之間的距離等于在第二圈的第二端1116的至少一部分與天線的軸線904之間的距離。更可取地，第一端1116的半徑等于第二端1120的半徑，如在圖13中所示出的那樣。第二圈708最好基本上為圓形。更可取地，第二圈708就是圓形，如圖所示出的那樣。
第一圈與第二圈的連接器1132在第一圈的第二端1108與第四圈的第一端1116之間提供了電連接。在優(yōu)選實(shí)施例中，第一圈與第二圈的連接器1132包括一個(gè)跨接段1136、一第一圈連接器腿1140，以及一第二圈連接器腿1144?？缃佣?136最好與鄰近該跨接段1136的第一圈704的圓周和第二圈708的圓周基本上平行。第一圈連接器腿1140基本上就是到第一圈704的徑向長(zhǎng)度。第二圈連接器腿1144基本上就是到第二圈708的徑向長(zhǎng)度，跨接段1136大致在第一圈704和第二圈708的中間，如圖所示出的那樣。第一圈連接器腿1140鄰近第一圈的間隙1112的一端。第二圈連接器腿1144鄰近第二圈的間隙1124的一端。在優(yōu)選實(shí)施例中，第一圈的間隙1112與第二圈的間隙1124彼此鄰近，使得第一圈的間隙1112的一端沿著一條半徑，如虛線1150所表示的那樣，該線與第二圈的間隙1124的開(kāi)始線重合。這使得這些間隙相鄰而不重疊，如圖所示出的那樣。其它的改型可以容許間隙1112，1124重疊的距離最好在0.0625英寸(1.5875毫米)與-0.0625英寸(-1.5875毫米)之間，其中負(fù)數(shù)意味著沒(méi)有任何重疊，而相反將間隙分開(kāi)，使得沿著第一圈測(cè)量時(shí)在第一圈的間隙終止的半徑與在第二圈的間隙開(kāi)始的半徑分開(kāi)的距離比0.0625英寸小。更可取地，第一間隙與第二間隙的重疊在0.005英寸(0.127毫米)與-0.005英寸(-0.127毫米)之間。用百分比表示，第一圈的間隙與第二圈的間隙的重疊在第一圈的間隙的長(zhǎng)度的50％與-50％之間，其中負(fù)數(shù)意味著沒(méi)有任何重疊，而相反將間隙分開(kāi)，使得沿著第一圈測(cè)量時(shí)在第一間隙終止的半徑與在第二間隙終止的半徑分開(kāi)的距離比第一圈的間隙的長(zhǎng)度的50％小。更可取地，第一圈的間隙與第二圈的間隙的重疊在第一圈的間隙的長(zhǎng)度的25％與-25％之間。最可取地，第一圈的間隙與第二圈的間隙的重疊在5％與-5％之間。連接器1132在與第一圈704和第二圈708相同的平面中，并且最好有與第一圈704和第二圈708相同的高度。
圖14為段728的示意性透視圖，示出第一圈704、第二圈708、第三圈712、第四圈716、輸入總線720、輸出總線724、第一圈與第二圈連接器1132、第三圈與第四圈連接器832以及第二圈與第三圈連接器1404的一部分。
在工作過(guò)程中，可以在等離子體處理系統(tǒng)200中使用天線700。電流“I”由射頻電源214通過(guò)輸入總線720流到第一圈704的第一端1104。電流由第一圈704的第一端1104流到第一圈704的第二端1108。設(shè)置了第一圈的間隙1112防止在第一圈的第一端與第一圈的第二端之間出現(xiàn)短路。隨后電流由第一圈的第二端通過(guò)第一圈連接器腿1140在基本上關(guān)于第一圈的徑向方向上流動(dòng)，隨后沿著跨接段1136在與鄰近跨接段1136的第一圈704和第二圈708的圓周基本上平行的方向上流動(dòng)。電流隨后通過(guò)第二圈連接器腿1144在基本上關(guān)于第二圈的徑向方向上流到第二圈708的第一端1116。電流由第二圈708的第一端1116流到第二圈708的第二端1120，隨后通過(guò)第二圈與第三圈的連接器1404流到第三圈712的第一端804。電流由第三圈的第一端804流到第三圈712的第二端808。設(shè)置了第三圈的間隙812防止在第三圈的第一端804與第三圈的第二端808之間出現(xiàn)短路。隨后電流由第三圈的第二端808通過(guò)第三圈連接器腿840在基本上關(guān)于第三圈的徑向方向上流動(dòng)，隨后沿著跨接段836在與鄰近跨接段836的第三圈712和第四圈716的圓周基本上平行的方向上流動(dòng)。電流隨后通過(guò)第四圈連接器腿844在基本上關(guān)于第四圈的徑向方向上流到第四圈716的第一端816。電流隨后由第四圈的第一端816流到第四圈的第二端820，并且通過(guò)輸出總線724。射頻發(fā)生器使得電流“I”交替地改變方向。
第一圈與第二圈的連接器1132的跨接段1136提供了一條電流路徑，此路徑在與第一圈704相同的平面中與鄰近第一圈的間隙1112的第一圈基本上平行。此外，第一圈與第二圈的連接器1132的跨接段1136提供了一條電流路徑，此路徑與鄰近第二圈的間隙1124的第二圈708基本上平行，并且在與第二圈708相同的平面中。通過(guò)設(shè)置第一圈的間隙1112和第二圈的間隙1124使得它們彼此鄰近但是又彼此不重疊，第一圈704、第二圈708以及跨接段1136提供了兩條電流路徑，它們?cè)谝粋€(gè)完全的環(huán)中，而沒(méi)有間隙也不會(huì)使三條電流路徑出現(xiàn)在一個(gè)位置的重疊。在實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，可能造成一個(gè)小的間隙或者重疊，但是為了提供在方位上均勻的射頻激發(fā)從而產(chǎn)生出均勻的等離子體，希望使得該間隙或者重疊減到最小。跨接段1136在第一圈與第二圈704，708之間，使得該跨接段1136所提供的電流路徑靠近第一圈704和第二圈708。該跨接段1136最好基本上在第一圈704與第二圈708的中間，從而提供在方位上更均勻的射頻激發(fā)，并且仍然保持在第一圈704與第二圈708之間有一個(gè)間隙。
第三圈與第四圈的連接器832的跨接段836提供了一條電流路徑，此路徑在與第三圈712相同的平面中與鄰近第三圈的間隙812的第三圈基本上平行。此外，第三圈與第四圈的連接器832的跨接段836提供了一條電流路徑，此路徑與鄰近第四圈的間隙824的第四圈716基本上平行，并且在與第四圈716相同的平面中。通過(guò)設(shè)置第三圈的間隙812和第四圈的間隙824使得它們彼此鄰近但是又彼此不重疊，第三圈712、第四圈716以及跨接段836提供了兩條電流路徑，它們?cè)谝粋€(gè)完全的環(huán)中，而沒(méi)有間隙也不會(huì)使三條電流路徑出現(xiàn)在一個(gè)位置的重疊。在實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，可能造成一個(gè)小的間隙或者重疊，但是為了提供在方位上均勻的射頻激發(fā)從而產(chǎn)生出均勻的等離子體，希望使得該間隙或者重疊減到最小?？缃佣?36在第三圈與第四圈712，716之間，使得該跨接段836所提供的電流路徑靠近第三圈712和第四圈716。該跨接段836最好基本上在第三圈712與第四圈716的中間，從而提供在方位上更均勻的射頻激發(fā)，并且仍然保持在第三圈712與第四圈716之間有一個(gè)間隙。
通過(guò)沿著第一圈704的一條半徑并且在第一圈704的平面中設(shè)置第一圈連接器腿1140，使來(lái)自流過(guò)第一圈連接器腿1140的射頻激發(fā)產(chǎn)生的電流的擊穿減到最小。實(shí)現(xiàn)這樣的結(jié)果部分地是由于第一圈連接器腿1140在與第一圈704相同的平面中，使得可以將第一圈連接器腿的長(zhǎng)度減到最小。此外，第一圈連接器腿1140為關(guān)于第一圈704的徑向長(zhǎng)度也可以使來(lái)自第一圈連接器腿1140的射頻擊穿減到最小。由于這些原因，第二圈連接器腿1144基本上是關(guān)于第二圈708的徑向長(zhǎng)度，并且與跨接段1136基本上垂直，第三圈連接器腿840基本上是關(guān)于第三圈712的徑向長(zhǎng)度，并且與跨接段836基本上垂直，而第四圈連接器腿844基本上是關(guān)于第四圈716的徑向長(zhǎng)度，并且與跨接段836基本上垂直。
每一圈有一個(gè)間隙產(chǎn)生帶有一個(gè)間隙的單一的環(huán)，該間隙將環(huán)的端部分開(kāi)。這種構(gòu)形與使用螺旋的其它天線不同，在那些天線中不采用有小間隙的單個(gè)的環(huán)，并且因此每個(gè)環(huán)的端部在不同的半徑。
在優(yōu)選實(shí)施例中，設(shè)置了一個(gè)絕緣體防止起弧。圖15為第三圈712、第四圈716以及安裝在一個(gè)中心絕緣體1504上的第三圈與第四圈連接器832的頂視圖，該絕緣體可以在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中使用。該中心絕緣體1504包括一個(gè)基底環(huán)1508和一個(gè)頂部凸脊環(huán)1512。第三圈間隙絕緣體1516和第四圈間隙絕緣體1520也形成頂部凸脊，將這些凸脊連接到頂部凸脊環(huán)1512上。在基底環(huán)1508中的一個(gè)間隙1524對(duì)于第二圈與第三圈的連接器提供了一條通道。
圖16為第一圈704、第二圈708以及安裝在一個(gè)中心絕緣體1504上的第一圈與第二圈連接器1132的底視圖。該中心絕緣體1504還包括一個(gè)底部凸脊環(huán)1604。第一圈間隙絕緣體1608和第二圈間隙絕緣體1612也形成底部凸脊，將這些凸脊連接到底部凸脊環(huán)1604上。圍繞著第一圈704設(shè)置了一個(gè)外凸脊1616。在基底環(huán)1508中示出一個(gè)間隙1524，此間隙對(duì)于第二圈與第三圈的連接器提供了一條通道。
圖17為底部絕緣體1704的頂視圖。該底部絕緣體1704的形狀為環(huán)形，帶有一個(gè)中心凹槽1708、第一圈的凹槽1712、第二圈的凹槽1716、一個(gè)內(nèi)凸脊1720以及一個(gè)外凸脊1724。
圖18為圖17的底部絕緣體1704沿著切開(kāi)線18-18的剖面圖，它帶有第一圈704、第二圈708、第三圈712、第四圈716以及裝在它們中間的中心絕緣體1504。將中心絕緣體1504的底部凸脊環(huán)1604裝進(jìn)底部絕緣體1704的中心凹槽中。將第一圈704安裝在第一圈的凹槽1712中。將第二圈708安裝在第二圈的凹槽1716中。中心絕緣體1504的頂部凸脊環(huán)1512充滿第三圈712與第四圈716之間的間隙，該間隙具有足夠的長(zhǎng)度，以便防止起弧。頂部凸脊環(huán)1512在第三圈712與第四圈716的上方伸展，使得沿著頂部凸脊環(huán)1512由第三圈712到第四圈716的距離大于防止起弧所需要的最小的表面距離?？梢詫⒌撞拷^緣體1704設(shè)置在一個(gè)法拉第屏蔽件1804上。
圖22為法拉第屏蔽件1804的頂視圖?？梢詫⒎ɡ谄帘渭?804設(shè)置成進(jìn)一步使得在耦合中的方位上的變化減到最小，并且控制電容耦合的程度。實(shí)現(xiàn)這種效果可以或者通過(guò)將法拉第屏蔽件1804接地，對(duì)法拉第屏蔽件施加一個(gè)特別的電壓，或者使得法拉第屏蔽件可以浮動(dòng)。因?yàn)樘炀€的底部為環(huán)形，所以法拉第屏蔽件1804可以為環(huán)形，與天線的底部相匹配。在優(yōu)選實(shí)施例中，法拉第屏蔽件1804是一塊環(huán)形的導(dǎo)電材料，它比天線的底部稍微大一點(diǎn)，并且?guī)в袡M過(guò)環(huán)的一部分的至少一個(gè)徑向上的狹縫2204。圖18示出法拉第屏蔽件1804比天線的寬度稍微大一點(diǎn)。在其它的優(yōu)選實(shí)施例中，設(shè)置了比一個(gè)多的狹縫。
圖19為輸入總線720和輸出總線724的切開(kāi)的透視圖。在這一實(shí)施例中，輸入總線720包括連接到一根帶錐度的輸入導(dǎo)電桿1908上的一個(gè)輸入連接器1904。輸出總線724包括連接到一根帶錐度的輸出導(dǎo)電桿1916上的一個(gè)輸出連接器1912。帶錐度的輸入導(dǎo)電桿1908和帶錐度的輸出導(dǎo)電桿1916彼此對(duì)準(zhǔn)，并且把它們?cè)O(shè)置成靠在一起，如圖所示出的那樣。將I字形的一個(gè)介電件1924設(shè)置在帶錐度的輸入導(dǎo)電桿1908與帶錐度的輸出導(dǎo)電桿1916之間，防止在帶錐度的輸入導(dǎo)電桿1908與帶錐度的輸出導(dǎo)電桿1916之間起弧。使帶錐度的輸入導(dǎo)電桿1908和帶錐度的輸出導(dǎo)電桿1916對(duì)準(zhǔn)并且靠近地設(shè)置幫助將可能由帶錐度的輸入導(dǎo)電桿1908和帶錐度的輸出導(dǎo)電桿1916造成的射頻不對(duì)稱減到最小。
在本發(fā)明的一個(gè)電壓大約為600伏的實(shí)施例中，第三圈的間隙812和第四圈的間隙824大約為0.125英寸(3.175毫米)。沿著絕緣體1504的表面在第三圈712的第一端904與第二端808之間的路徑距離大約為0.25英寸(6.35毫米)。通過(guò)使絕緣體越過(guò)圈的端部伸展可以增加沿著絕緣體1504表面的路徑長(zhǎng)度，如在圖18中所示出的那樣。
圖20為連接到一個(gè)射頻電源2004上的天線裝置的另一個(gè)實(shí)施例2000的示意圖。在這一實(shí)施例中，天線裝置包括第一環(huán)2006和第二環(huán)2010。第一環(huán)2006包括第一圈2016和第二圈2018。第二環(huán)2010包括第三圈2020和第四圈2022。設(shè)置了一根輸入線2026，由射頻電源2004到第一圈2016的第一端。將一根輸出線2028由第四圈2022連接到射頻電源2004。第一跨接段2032連接在第三圈2020與第四圈2022之間，它與第一圈2016和第二圈2018共平面，并且跨過(guò)第一圈2016中的間隙和第二圈2018中的間隙。第三圈的腿連接器2034把第一跨接段2032的第一端連接到第三圈2020上。第四圈的腿連接器2036把第一跨接段2032的第二端連接到第四圈2022上。第二跨接段2044連接在第一圈2016與第二圈2018之間，它與第三圈2020和第四圈2022共平面，并且跨過(guò)第三圈2020中的間隙和第四圈2022中的間隙。第一圈的腿連接器2046把第二跨接段2044的第一端連接到第一圈2016上。第二圈的腿連接器2048把第二跨接段2044的第二端連接到第二圈2018上。第二圈與第三圈的連接器2050把第二圈2018連接到第三圈2020上。如在前面的實(shí)施例中討論過(guò)的那樣，使間隙減到最小。還如上所述，在每一圈中的間隙最好形成小于7度的徑向角度。更可取地，在每一圈中的間隙最好形成小于5度的徑向角度。最可取地，在每一圈中的間隙最好形成小于3度的徑向角度。此外，第一圈中的間隙和第二圈中的間隙重疊的長(zhǎng)度為在第一圈中的間隙的長(zhǎng)度的50％到-50％，而第三圈中的間隙和第四圈中的間隙重疊的長(zhǎng)度為在第三圈中的間隙的長(zhǎng)度的50％到-50％。更可取地，第一圈中的間隙和第二圈中的間隙重疊的長(zhǎng)度為在第一圈中的間隙的長(zhǎng)度的25％到-25％，而第三圈中的間隙和第四圈中的間隙重疊的長(zhǎng)度為在第三圈中的間隙的長(zhǎng)度的25％到-25％。最可取地，第一圈中的間隙和第二圈中的間隙重疊的長(zhǎng)度為在第一圈中的間隙的長(zhǎng)度的5％到-5％，而第三圈中的間隙和第四圈中的間隙重疊的長(zhǎng)度為在第三圈中的間隙的長(zhǎng)度的5％到-5％。此外，第一跨接段跨過(guò)第一圈中的間隙和第二圈中的間隙。第二跨接段跨過(guò)第三圈中的間隙和第四圈中的間隙。第一和第二跨接段對(duì)于間隙提供了補(bǔ)償?shù)碾娏髀窂?。這些跨接段共平面，并且靠近間隙。
在工作時(shí)，電流路徑由射頻電源2004通過(guò)輸入線2026到第一圈2016的第一端。電流圍繞著第一圈2016到達(dá)連接到第一圈腿連接器2046上的第一圈的第二端。電流由第一圈腿連接器2046通過(guò)第二跨接段2044到達(dá)第二圈腿連接器2048。電流由第二圈腿連接器2048通過(guò)第二圈2018的第一端到達(dá)第二圈2018的第二端，隨后到達(dá)第二圈與第三圈的連接器2050。電流由第二圈與第三圈的連接器2050通過(guò)第三圈2020的第一端圍繞著第三圈2020到達(dá)第三圈2020的第二端。電流由第三圈2020的第二端通過(guò)第三圈腿連接器2034到達(dá)第一跨接段2032的第一端，隨后到達(dá)第四圈腿連接器2036。電流由第四圈腿連接器2036通過(guò)第四圈2022的第一端到達(dá)第四圈2022的第二端。電流由第四圈2022的第二端到達(dá)接到射頻電源2004上的輸出線2028。射頻源2004使得電流“I”交替地改變方向。
第一跨接段2032提供了一條電流路徑，補(bǔ)償?shù)谝蝗?016中的間隙和第二圈2018中的間隙。第一跨接段2032所提供的電流路徑與第一圈2016中的間隙和第二圈2018中的間隙共平面，并且靠近這些間隙。此外，第一跨接段2032所提供的電流路徑與第一圈2016和第二圈2018的圓周基本上平行。同樣，第二跨接段2044提供了一條電流路徑，補(bǔ)償?shù)谌?020中的間隙和第四圈2022中的間隙。第二跨接段2044所提供的電流路徑與第三圈2020中的間隙和第四圈2022中的間隙共平面，并且靠近這些間隙。此外，第二跨接段2044所提供的電流路徑與第三圈2020和第四圈2022的圓周基本上平行。連接器腿2026，2028，2046，2048，2034和2036攜帶著沒(méi)有方位的電流，這些電流可能造成方位上的不對(duì)稱。通過(guò)將有相反電流的連接器腿設(shè)置成盡可能地靠近可以使這種不對(duì)稱減到最小。遵照這一概念，將第三圈腿連接器2034設(shè)置成靠近第一圈腿連接器2046，使得在第三圈腿連接器2034中的電流總與在第一圈腿連接器2046中的電流相反。同樣，第四圈腿連接器2036可以部分地抵消第二圈腿連接器2048。輸入線2026和第二圈與第三圈的連接器2050可以部分地抵消輸出線2028。
這一實(shí)施例用下述設(shè)計(jì)獲得優(yōu)先地將具有相反電流的連接器腿設(shè)置成靠在一起，使得它們至少部分地彼此抵消，這樣將形成的磁偶極子所包圍的區(qū)域減到最小，從而改進(jìn)方位上的對(duì)稱性。
雖然示意性地示出這一實(shí)施例，但是最好將每一圈做成一個(gè)環(huán)，如在前面的實(shí)施例中所示出的那樣。這些環(huán)可以是圓形的或者是正方形的，但是環(huán)的鄰近間隙的那些端部應(yīng)該有相同的半徑，如在前面的實(shí)施例中所討論過(guò)的那樣?？梢詫⑷缭谇懊娴膶?shí)施例中所討論過(guò)的一種介電材料設(shè)置在間隙內(nèi)和在圈與環(huán)之間，從而可以減小間隙的尺寸。
圖21為連接到一個(gè)射頻電源2104上的天線裝置的另一個(gè)實(shí)施例2100的示意圖。在這一實(shí)施例中，天線裝置包括第一環(huán)2106和第二環(huán)2110。第一環(huán)2106包括第一圈2116和第三圈2118，此第三圈在第一圈2116的里面。第二環(huán)2010包括第二圈2120和第四圈2022，此第四圈在第二圈2120的外面。設(shè)置了一根輸入線2126，由射頻電源2104到第一圈2116的第一端。將一根輸出線2128由第四圈2122連接到射頻電源2104。第一跨接段2132連接在第一圈2116與第二圈2120之間，使得它由上外圈伸展到下內(nèi)圈。第二跨接段2144連接在第三圈2118與第四圈2122之間，使得它由上內(nèi)圈伸展到下外圈。第二圈與第三圈的連接器2150把第二圈2120連接到第三圈2118上。如在前面的實(shí)施例中討論過(guò)的那樣，使間隙減到最小。也如上面討論過(guò)的那樣，在每一圈中的間隙最好形成小于7度的徑向角度。更可取地，在每一圈中的間隙最好形成小于5度的徑向角度。最可取地，在每一圈中的間隙最好形成小于3度的徑向角度。此外，第一圈中的間隙和第二圈中的間隙重疊的長(zhǎng)度為在第一圈中的間隙的長(zhǎng)度的50％到-50％，而第三圈中的間隙和第四圈中的間隙重疊的長(zhǎng)度為在第三圈中的間隙的長(zhǎng)度的50％到-50％。更可取地，第一圈中的間隙和第二圈中的間隙重疊的長(zhǎng)度為在第一圈中的間隙的長(zhǎng)度的25％到-25％，而第三圈中的間隙和第四圈中的間隙重疊的長(zhǎng)度為在第三圈中的間隙的長(zhǎng)度的25％到-25％。最可取地，第一圈中的間隙和第二圈中的間隙重疊的長(zhǎng)度為在第一圈中的間隙的長(zhǎng)度的5％到-5％，而第三圈中的間隙和第四圈中的間隙重疊的長(zhǎng)度為在第三圈中的間隙的長(zhǎng)度的5％到-5％。雖然第一圈不在與第二圈相同的環(huán)中，但是第二圈鄰近第一圈，使得在相鄰的圈中的間隙重疊的長(zhǎng)度在上面描述過(guò)的極限內(nèi)。雖然第三圈不在與第四圈相同的環(huán)中，但是第三圈鄰近第四圈，使得在相鄰的圈中的間隙重疊的長(zhǎng)度在上面描述過(guò)的極限內(nèi)。此外，第一跨接段2132跨過(guò)第一圈2116中的間隙和第二圈2120中的間隙。第二跨接段2144跨過(guò)第三圈2118中的間隙和第四圈2122中的間隙。第一和第二跨接段對(duì)于間隙提供了補(bǔ)償?shù)碾娏髀窂健?br> 在工作時(shí)，電流路徑由射頻電源2104通過(guò)輸入線2126到第一圈2116的第一端。電流圍繞著第一圈2116到達(dá)連接到第一跨接段2132上的第一圈的第二端。電流由第一跨接段2132通過(guò)第二圈2120的第一端到達(dá)第二圈的第二端，隨后到達(dá)第二圈與第三圈的連接器2150。電流由第二圈與第三圈的連接器2150通過(guò)第三圈的第一端圍繞著第三圈2118到達(dá)第三圈的第二端。電流由第三圈的第二端通過(guò)第二跨接段2144，并且通過(guò)第四圈2122的第一端到達(dá)第四圈的第二端。電流由第四圈2122的第二端到達(dá)接到射頻電源2104上的輸出線2128。射頻源2104使得電流“I”交替地改變方向。
第一跨接段2132提供了一條電流路徑，補(bǔ)償?shù)谝蝗?116中的間隙和第二圈2120中的間隙。第一跨接段2132所提供的電流路徑不與第一圈2116或者第二圈2120共平面。第一跨接段2132所提供的電流路徑有一個(gè)分量，與第一圈2116和第二圈2120的圓周基本上平行，但是該電流路徑也有一個(gè)豎直方向的分量和一個(gè)徑向的分量。同樣，第二跨接段2144提供了一條電流路徑，補(bǔ)償?shù)谌?118中的間隙和第四圈2122中的間隙。第二跨接段2144所提供的電流路徑不與第三圈2118或者第四圈2122共平面。第二跨接段2144所提供的電流路徑有一個(gè)分量，與第三圈2118和第四圈2122的圓周基本上平行，但是該電流路徑也有一個(gè)豎直方向的分量和一個(gè)徑向的分量。將第一跨接段2132和第二跨接段2144設(shè)置成靠近第二圈與第三圈的連接器2150和輸出線2128，并且在第二圈與第三圈的連接器與輸出線之間，使得第一跨接段2132和第二跨接段2144的豎直方向的分量部分地被來(lái)自第二圈與第三圈的連接器2150和輸出線2128的電流抵消，并且使得第一跨接段2132的徑向分量部分地被第二跨接段2144的徑向分量抵消。這樣，這一實(shí)施例也用下述設(shè)計(jì)獲得優(yōu)先地將有相反電流的連接器腿設(shè)置成靠在一起，使得它們至少部分地彼此抵消，這樣將這些磁偶極子所包圍的區(qū)域減到最小，從而改進(jìn)方位上的對(duì)稱性。
雖然示意性地示出這一實(shí)施例，但是最好將每一圈做成一個(gè)環(huán)，如在前面的實(shí)施例中所示出的那樣。這些環(huán)可以是圓形的或者是正方形的，但是環(huán)的鄰近間隙的那些端部應(yīng)該具有相同的半徑，如在前面的實(shí)施例中所討論過(guò)的那樣?？梢詫⑷缭谇懊娴膶?shí)施例中所討論過(guò)的一種介電材料設(shè)置在間隙內(nèi)和在圈與環(huán)之間，從而可以減小間隙的尺寸。
雖然在前面的實(shí)施例中天線由第一環(huán)和第二環(huán)組成，其中第一環(huán)和第二環(huán)具有相同的幾何形狀并且共軸線，并且其中一個(gè)環(huán)位于另一環(huán)的上方，但是可以采用其它類(lèi)型的天線裝置。這些裝置可以使用單一的環(huán)，或者第二環(huán)可以有與第一環(huán)不同的幾何形狀。這些環(huán)可以多于兩圈。最好使環(huán)中的間隙減到最小，從而使間隙形成的徑向角度小于3度，并且使得圈的鄰近間隙的那些端的半徑相同。此外，在兩個(gè)相鄰的圈中的間隙重疊5％到-5％。此外，提供一條電流路徑跨過(guò)這些間隙。最好使用偶極子分量使它們彼此部分地抵消。此外，可以使輸入線和輸出線關(guān)于它們長(zhǎng)度的一部分共軸線，作為減少它們的偶極子效應(yīng)的另一種方式。
盡管已經(jīng)通過(guò)幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是仍然有多個(gè)改型、重新配置以及等價(jià)物，它們?cè)诒景l(fā)明的范圍以內(nèi)。也應(yīng)該注意到，有許多替代的方式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法和裝置。因此希望將下面所附的權(quán)利要求書(shū)解釋為包括所有這些改型、重新配置以及等價(jià)物，因?yàn)樗鼈冊(cè)诒景l(fā)明的實(shí)際精神和范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用來(lái)在處理腔室內(nèi)產(chǎn)生電場(chǎng)的天線裝置，所述天線裝置包括圍繞天線軸線設(shè)置的第一環(huán)，其包括帶有第一圈的間隙的第一圈，其中，第一圈的第一端在第一圈的間隙的第一側(cè)面上，而第一圈的第二端在第一圈的間隙的第二側(cè)面上；帶有第二圈的間隙的第二圈，其中，第二圈的第一端在第二圈的間隙的第一側(cè)面上，而第二圈的第二端在第二圈的間隙的第二側(cè)面上，其中，第二圈與第一圈同圓心并且共平面，并且與第一圈間隔開(kāi)，天線的軸線穿過(guò)第一圈和第二圈的中心；以及電連接到第一圈和第二圈上的第一電流路徑連接器，其包括在第一圈與第二圈之間的跨接段，并且與第一圈和第二圈共平面，該跨接段跨過(guò)第一圈的間隙和第二圈的間隙。
2.按照權(quán)利要求1所述的天線裝置，其特征在于，第一圈的第一端的一部分離開(kāi)天線的軸線一定距離，此距離等于第一圈的第二端與天線的軸線之間的距離，其中，第二圈的第一端的一部分離開(kāi)天線的軸線一定距離，此距離等于第二圈的第二端與天線的軸線之間的距離。
3.按照權(quán)利要求1所述的天線裝置，其特征在于，第一圈的間隙形成第一圈的小于10度的徑向角，且其中，第二圈的間隙形成第二圈的小于10度的徑向角。
4.按照權(quán)利要求3所述的天線裝置，其特征在于，第一圈的間隙具有一定的長(zhǎng)度，并且第一圈的間隙與第二圈的間隙重疊的距離在第一圈的間隙的長(zhǎng)度的50％與-50％之間。
5.按照權(quán)利要求4所述的天線裝置，其特征在于，將第一電流路徑連接器連接在第一圈與第二圈之間，并且該連接器包括帶有第一端和第二端的跨接段，其中，該跨接段與第一圈的圓周基本上平行；在該跨接段的第一端與第一圈的第二端之間連接的第一圈連接器腿，其中，第一圈連接器腿基本上是到第一圈的徑向長(zhǎng)度；以及在該跨接段的第二端與第二圈的第一端之間連接的第二圈連接器腿，其中，第二圈連接器腿基本上是到第二圈的徑向長(zhǎng)度。
6.按照權(quán)利要求5所述的天線裝置，其特征在于，第一圈基本上為圓形，并且第二圈基本上為圓形。
7.按照權(quán)利要求6所述的天線裝置，其特征在于，其還包括設(shè)置在第一圈與第二圈之間的介電介質(zhì)，以消除它們之間的起弧。
8.按照權(quán)利要求1所述的天線裝置，其特征在于，其還包括耦合到第一環(huán)上的第二環(huán)，所述第二環(huán)的幾何形狀與第一環(huán)的幾何形狀基本上類(lèi)似，使第二環(huán)在豎直方向上與第一環(huán)分離開(kāi)，并且圍繞著天線的軸線放置，使得第一環(huán)和第二環(huán)關(guān)于天線的軸線對(duì)稱地對(duì)準(zhǔn)，并且，其中，將第一環(huán)和第二環(huán)設(shè)置成攜帶一定的電流，該電流圍繞著天線的軸線在相同的方向上流過(guò)它們，其中，第二環(huán)包括帶有第三圈的間隙的第三圈；以及帶有第四圈的間隙的第四圈。
9.按照權(quán)利要求8所述的天線裝置，其特征在于，其還包括耦合到第一環(huán)和第二環(huán)上的射頻電源。
10.按照權(quán)利要求9所述的天線裝置，其特征在于，第一環(huán)和第二環(huán)結(jié)合起來(lái)的長(zhǎng)度比通過(guò)天線裝置傳輸?shù)哪芰康牟ㄩL(zhǎng)短。
11.按照權(quán)利要求10所述的天線裝置，其特征在于，所述第二環(huán)有效地屏蔽所述第一環(huán)的終端電壓。
12.按照權(quán)利要求9所述的天線裝置，其特征在于，所述第一環(huán)與第二環(huán)相互合作，以用由第一射頻電源產(chǎn)生的第一射頻能量在處理腔室內(nèi)形成在方位上對(duì)稱的電場(chǎng)，其中，所述在方位上對(duì)稱的電場(chǎng)產(chǎn)生在方位上基本上對(duì)稱的等離子體，該等離子體產(chǎn)生出橫過(guò)設(shè)置在所述處理腔室內(nèi)的基底的表面基本上均勻的處理速率。
13.按照權(quán)利要求9所述的天線裝置，其特征在于，其還包括設(shè)置在第一圈、第二圈、第三圈以及第四圈之間的介電介質(zhì)，以消除它們之間的起弧。
14.按照權(quán)利要求1所述的天線裝置，其特征在于，第一圈的第一端離開(kāi)天線的軸線一定距離，此距離等于第一圈的第二端與天線的軸線之間的距離，且其中，第二圈的第一端的一部分離開(kāi)天線的軸線一定距離，此距離等于第二圈的第二端的一部分與天線的軸線之間的距離。
15.一種用來(lái)處理基底的等離子體處理裝置，它包括處理腔室，在該腔室中點(diǎn)火產(chǎn)生并且維持等離子體，用來(lái)進(jìn)行所述處理；多層的天線，將該天線的構(gòu)形做成通過(guò)射頻能量在所述處理腔室內(nèi)產(chǎn)生電場(chǎng)，所述天線具有第一環(huán)和第二環(huán)，這些環(huán)彼此基本上類(lèi)似，并且，這些環(huán)關(guān)于天線的軸線對(duì)稱地對(duì)準(zhǔn)，該第一環(huán)包括帶有第一圈的間隙的第一圈，其中，第一圈的第一端在第一圈的間隙的第一側(cè)面上，而第一圈的第二端在第一圈的間隙的第二側(cè)面上；帶有第二圈的間隙的第二圈，其中，第二圈的第一端在第二圈的間隙的第一側(cè)面上，而第二圈的第二端在第二圈的間隙的第二側(cè)面上，其中，第二圈與第一圈同圓心并且共平面，并且與第一圈間隔開(kāi)，且在此天線的軸線穿過(guò)第一圈和第二圈的中心；以及在第一圈的第二端和第二圈的第一端之間實(shí)現(xiàn)電連接的第一圈與第二圈的連接器，它包括在第一圈與第二圈之間的跨接段，并且與第一圈和第二圈共平面，該跨接段跨過(guò)第一圈的間隙和第二圈的間隙；以及多層的窗口，將該窗口的構(gòu)形做成容許來(lái)自所述天線的所述射頻能量通過(guò)，到達(dá)所述處理腔室，所述窗口具有第一層和第二層，將所述第二層設(shè)置成減小電容耦合，這種電容耦合在所述等離子體與所述天線之間出現(xiàn)。
16.一種用來(lái)在處理腔室內(nèi)產(chǎn)生電場(chǎng)的天線裝置，所述天線裝置包括帶有第一圈的間隙的第一圈，其中，第一圈的第一端在第一圈的間隙的第一側(cè)面上，而第一圈的第二端在第一圈的間隙的第二側(cè)面上，且其中，第一圈的間隙形成小于5度的徑向角；帶有第二圈的間隙的第二圈，其中，第二圈的第一端在第二圈的間隙的第一側(cè)面上，而第二圈的第二端在第二圈的間隙的第二側(cè)面上，其中，第二圈與第一圈同軸并且與第一圈間隔開(kāi)，且其中天線的軸線穿過(guò)第一圈和第二圈的中心，其中，第二圈的間隙形成小于5度的徑向角，且其中，第一圈的間隙具有一定的長(zhǎng)度，并且第一圈的間隙與第二圈的間隙重疊的長(zhǎng)度在第一圈的間隙的長(zhǎng)度的50％與-50％之間；以及電連接到第一圈和第二圈上的第一電流路徑連接器，其包括跨接段，該跨接段跨過(guò)第一圈的間隙和第二圈的間隙。
全文摘要
一種用來(lái)在一個(gè)處理腔室內(nèi)產(chǎn)生電場(chǎng)的天線裝置。一般說(shuō)來(lái)，該天線裝置包括圍繞天線軸線設(shè)置的第一環(huán)。該第一環(huán)包括帶有第一圈的間隙的第一圈；帶有第二圈的間隙的第二圈，其中，第二圈與第一圈同心并且共平面，并且與第一圈間隔開(kāi)，且其中，天線的軸線穿過(guò)第一圈和第二圈的中心；以及在第一圈的第二端和第二圈上的第一端之間實(shí)現(xiàn)電路連接的第一圈與第二圈的連接器，它包括一個(gè)跨接段，在第一圈與第二圈之間，并且與第一圈和第二圈共平面，該跨接段跨置第一圈的間隙和第二圈的間隙。
文檔編號(hào)H01J37/32GK1555568SQ02818277
公開(kāi)日2004年12月15日 申請(qǐng)日期2002年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月27日
發(fā)明者M·H·維爾科克森, A·D·拜利三世, A·庫(kù)蒂, M·G·R·史密斯, A·M·舍普, M H 維爾科克森, R 史密斯, 拜利三世, 舍普 申請(qǐng)人:蘭姆研究有限公司