在等离子体源中引导磁场的方法和相关联的系统的制作方法
【专利摘要】一种等离子体源包括：等离子体容器，所述等离子体容器包括电介质材料，所述等离子体容器围封环形形状的空腔。所述环形形状界定贯穿该环形形状的环形轴。所述容器形成输入和输出连接装置，输入和输出连接装置中的每一个与空腔流体地连通。一个或更多个金属板设置成邻近等离子体容器以用于冷却所述等离子体容器。磁芯沿所述环形轴而设置，使得所述磁芯的相应的第一端和第二端延伸超出等离子体容器的轴向相对的各侧。第一和第二感应线圈缠绕磁芯的相应的第一端和第二端。当通过所述输入连接装置供应输入气体并且将振荡电流供应至所述第一和第二感应线圈时，在所述空腔中生成等离子体。
【专利说明】在等离子体源中引导磁场的方法和相关联的系统
相关申请的交叉引用
[0001 ] 本申请要求在2015年I月20日提交的美国非临时专利申请N0.14/600,397以及在2014年2月1日提交的美国临时专利申请N0.61/937，947的优先权，这两个申请以引用的方式并入本文中。
技术领域
[0002]本公开针对用于等离子体生成的技术，如可在例如半导体晶片处理中使用的等离子体生成。具体地，公开了在等离子体源中弓I导磁场的系统和方法。
【背景技术】
[0003]等离子体处理常用于半导体和其他产物的处理。等离子体可用于多种处理操作，这些处理操作包括沉积、蚀刻、氧化、有机材料的去除以及其他处理。生成等离子体涉及将输入气体暴露于高电场和/或磁场形式的能量输入。输入气体中的至少一些分子由场来激发且获得能量，从而在一些情况下变得离子化。
[0004]处理涉及将产物暴露于等离子体中所生成的离子或反应性物质和/或存在于等离子体中但未经激发的气体分子(等离子体生成的离子、反应性物质和/或未经等离子体激发的气体分子的任何组合将在本文中被称作“等离子体产物”)。一般而言，有两种等离子体处理模式。在原位(in-situ)处理中，经处理的物品在生成等离子体的位置。在远程等离子体处理中，在第一位置中生成等离子体，并且将等离子体产物送至第二位置，所述等离子体产物在所述第二位置处接触正在被处理的(多个)物品。可利用气流、真空栗送、电场和/或磁场来将等离子体产物引导至正在被处理的产物。远程处理有时是优选的，因为可在第一位置处控制影响等离子体的参数，而在包含此产物的第二位置处，可减少或消除用于生成等离子体的高电场或磁场和/或在等离子体中所产生的高速离子以避免对某些类型的产物的损害。一些等离子体处理系统提供原位和远程等离子体处理能力两者。
[0005]生成等离子体的两种已知方法是电容式耦接和电感式耦接。在电容式耦接的等离子体中，将高频(通常为射频，或RF)电场直接施加至输入气体以生成等离子体。在电感式耦接的等离子体中，在包含输入气体的腔室内提供磁场。通常由正在被传输到线圈中的高功率RF信号产生磁场，使得在线圈内生成磁场并且在气体内生成根据右手定则的横向电流。通常利用一些电容式親接以通过在输入气体中诱发汤森雪崩(Townsend avalanche)来引发等离子体，从而生成横向电流的电荷载子。在一些情况下，在生成等离子体的位置周围缠绕线圈；在其他情况下，在磁性(例如，铁氧体)芯周围缠绕线圈以增强磁场和/或将磁场引导至生成等离子体的另一位置。
【发明内容】
[0006]在实施例中，公开一种等离子体源。所述等离子体源包括等离子体容器，所述等离子体容器包括电介质材料，所述等离子体容器围封环形形状的空腔。环形形状界定贯穿所述环形形状的环形轴。容器形成输入和输出连接装置，输入和输出连接装置中的每一个与空腔流体地连通。一个或更多个金属板设置成邻近等离子体容器以用于冷却等离子体容器。沿环形轴设置磁芯，使得磁芯的相应的第一和第二端延伸超出等离子体容器的轴向相对的各侧。绕磁芯的相应第一和第二端缠绕第一和第二感应线圈。当通过输入连接装置供应输入气体并且将振荡电流供应至第一和第二感应线圈时，在空腔中生成等离子体。
[0007]在实施例中，一种生成等离子体的方法包括以下步骤:将输入气体供应至等离子体容器的输入连接装置。等离子体容器包括电介质材料，所述等离子体容器围封环形形状的空腔。环形形状界定贯穿所述环形形状的环形轴。磁芯沿环形轴而设置。输入连接装置与空腔流体地连通。所述方法进一步包括以下步骤:将振荡电流供应至缠绕磁芯的第一和第二感应线圈，使得所述磁芯的相应的第一和第二端延伸超出等离子体容器的轴向相对的各侧，并且振荡电流在输入气体内点燃等离子体。所述方法进一步包括以下步骤:通过利用设置成邻近等离子体容器的一个或更多个金属板来冷却等离子体容器。
[0008]在实施例中，等离子体源包括等离子体容器，所述等离子体容器包括电介质材料，所述等离子体容器围封环形形状的空腔。环形形状界定贯穿所述环形形状的环形轴。容器形成输入和输出连接装置，输入和输出连接装置中的每一个与所述空腔流体地连通。两个金属板被设置成邻近等离子体容器的轴向相对的各侧，使得等离子体容器在金属板之间。所述两个金属板在其中形成用于冷却流体(典型地，液体)的通道以用于冷却等离子体容器。磁芯沿环形轴而设置，使得磁芯的相应的第一和第二端延伸超出等离子体容器的轴向相对的各侧，所述磁芯包括单件磁性材料，所述单件磁性材料在其中具有用于冷却流体的通道。在相反的方向上绕磁芯的相应的第一和第二端缠绕第一和第二感应线圈，使得由第一和第二感应线圈在磁芯中感应的磁场沿环形轴在相反的方向上。等离子体源进一步包括法拉第(Faraday)屏蔽件，所述法拉第屏蔽具有在轴向上环绕等离子体容器的部件，所述部件与两个金属板电连接。当通过输入连接装置供应输入气体并且将振荡电流供应至第一和第二感应线圈时，在空腔中生成等离子体。
【附图说明】
[0009]图1示意性阐释根据实施例的等离子体处理系统的主要元件。
[0010]图2A、图2B和图2C示意性阐释根据实施例的、形成图1所示的等离子体处理系统的部分的远程等离子体源的部件。
[0011 ]图3A-3D示意性阐释根据实施例的示例性磁场配置，所述示例性磁场配置可利用磁芯元件与携载电流的绕组的某些组合来实现。
[0012]图4是根据实施例的、可根据图3A-3D中探究的原理来理解的远程等离子体源的磁性配置的横剖面示意图。
[0013]图5是根据实施例的、可根据图3A-3D中探究的原理来理解的远程等离子体源的磁性配置的横剖面示意图。
[0014]图6示出对应于图4中的线6-6’的磁场建模数据。
[0015]图7示出对应于图5中的线7-7’的磁场建模数据。
[0016]图8示意性示出根据实施例的设置成邻近环形等离子体容器的法拉第屏蔽组件的部件。
【具体实施方式】
[0017]本公开可通过参考结合下文简述的附图作出的以下【具体实施方式】来进行理解。应注意，为实现清楚说明的目的，附图中的某些元件可能未按比例绘制。可通过使用圆括号中的数字(例如，感应线圈250(1)、250(2))来指物品的特定实例，而无圆括号的数字指任何此类物品(例如，感应线圈250)。
[0018]图1示意性地阐释根据实施例的等离子体处理系统100的主要元件。等离子体处理系统100是包括远程等离子体系统(RPS)130的远程处理系统，所述远程等离子体系统130接收一种或更多种源气体110和来自RF生成器120的RF能量。在RPS 130中生成的等离子体和/或等离子体产物被引导至处理腔室140。等离子体处理系统100阐释为半导体处理系统，所述半导体处理系统使置于夹具150上或由夹具150固持的晶片50暴露于等离子体或等离子体产物。真空栗160从腔室140中移除等离子体、等离子体产物和/或处理的其他副产物。本领域技术人员将理解到，等离子体处理系统100是一般化的系统阐释。等离子体处理系统的其他实施例可包括未在图1中示出的特征。此类附加的特征可包括但不限于传感器、控制电子装置、产品搬运系统、多个任何所示部件、用于在系统部件之间连接气体和真空的不同方案、在腔室140内的原位等离子体生成能力，等等。
[0019]图2A、图2B和图2C示意性地阐释根据实施例的图1中的RPS130的部件。图2A是某些部件的侧面正视图，而图2B和图2C是图2A中示出的部件中的仅一些部件的有角度的正视图，图2B和图2C略有变化。应理解，RPS 130可具有除所示的那些部件以外的诸多其他部件；为了清楚地阐释，选择了图2A、图2B和图2C中所示的物品。
[0020]RPS 130是电感式耦接的等离子体生成器。RPS 130包括等离子体容器200，所述等离子体容器200在输入连接装置220中接收输入气体，并且在输出连接装置230处提供等离子体产物。等离子体容器200围封环形形状的空腔202，所述环形形状界定贯穿此环形形状的轴203。输入连接装置220和输出连接装置230与空腔202流体地连通。应理解，输入连接装置220和输出连接装置230的位置是任意的，并且在不同实施例之间可有所不同。等离子体容器200可由电介质材料(例如，氮化铝)制成，所述电介质材料具有期望的属性，所述属性诸如，高热导率、耐受高温的能力，以及与期望的输入气体及其所得的等离子体产物的兼容性。本领域技术人员将注意到，由于热约束，电介质材料一般不用于电感式耦接的等离子体系统的等离子体容器。在实施例中，本公开通过使用适当的材料(例如，氮化铝)，使到等离子体自身中的功率耦接最大化(由此使废热生成最小化)以及高效的冷却来克服这些约束。[0021 ]通过在RF输入260(I)和260(2)处施加振荡电流来提供对RPS 130的输入能量，所述RF输入260(1)和260(2)分别与感应线圈250(1)和250(2)连接。线圈250(1)和250(2)缠绕在穿过等离子体容器200的磁(例如，铁氧体)芯240周围，如图所示。图2A和其他附图中的轴R表示相对于轴203的径向，等离子体容器200关于所述轴R是对称的，输入和输出连接装置220、230除外。图3A-3D和图4A-4B提供由诸如250(1)、250(2)之类的线圈所生成的磁场的方向和效应的进一步不意图。
[0022]等离子体容器200由一个或更多个冷却板(例如，具有高热导率的冷却板210(1)、210(2)和/或210(3))侧接。在实施例中，冷却板210可由铜或铜合金制成。如下文中所讨论，磁芯240与冷却板210之间的间隙242和/或冷却板210内的任选的孔口 212有利地允许由感应线圈250所感应的磁场进入等离子体容器200附近。图2B中描绘的孔口 212的几何形状仅仅是代表性的，并且为了清楚地阐释，仅描绘两个此类孔口。
[0023]如图2B和图2C中所示，可以在冷却板210中有利地提供孔口 212。孔口 212有利地允许由线圈250生成的磁场延伸到等离子体容器200中，并且孔口 212可有助于瓦解冷却板210内的寄生电流，使得由感应线圈250辐射的总能量中的更多能量耦接到等离子体容器200内的等离子体。作为径向槽的孔口 212在瓦解此类寄生电流方面尤其有利。图2B阐释具有冷却板210(2)的实施例，所述冷却板210(2)将孔口 212(1)界定为椭圆形的形状，并且所述椭圆形的形状具有位于冷却板210(2)的外圆周内的边缘。图2C阐释具有冷却板210(3)的实施例，所述冷却板210(3)将单个孔口 212(2)界定为径向槽，并且所述径向槽具有与冷却板210(2)的外圆周的外边缘和内边缘相交的边缘。提供至少一个槽(诸如，完全阻断绕环形轴203的方位角电流路径的孔口 212 (2))在将来自感应线圈250 (图2A)的RF能量耦接到等离子体容器200中的方面是有利的。对单个孔口 212(2)的阐释仅是示例性的；在实施例中，可提供多于一个的孔口 212(2)，和/或类似于孔口 212(1)和孔口 212(2)的孔口两者都可存在。
[0024]在RPS130内作为热被耗散的功率通过冷却系统(例如，液体冷却系统)来去除。具体地，冷却板210(1)和210(2)与等离子体容器200的相应侧热接触，并且可包含管或通道，冷却流体在所述管或通道内流动。冷却流体典型地为液体。在实施例中，一种或更多种冷却流体可串联或并联地流动经过RPS 130的感应线圈250、磁芯240和/或其他部件中的任何一者或全部。除冷却板210(1)和210(2)以外，也可例如在等离子体容器200的前部、后部、顶部或底部周围提供附加的冷却特征件。当附加的冷却特征件由金属或阻碍或以其他方式影响磁场的其他材料形成时，在考虑这些特征件对于等离子体容器200周围和内部的磁场的影响的情况下完成此类特征件的设计和放置，如现在所描述。
[0025]图3A-3D示意性地阐释根据实施例的、可利用磁芯元件和携载电流的绕组的某些组合来实现的示例性磁场配置。在图3A-3D、图4和图5中，电流方向和磁场方向利用Λ < V>符号来不出。
[0026]图3Α示出简单的直磁芯(例如，铁氧体)元件310以及缠绕此元件310的感应线圈320。当电流在所标注的方向上通过感应线圈320时，磁场330产生并且通过元件310的存在而成形。由于所有的磁场形成闭合回路，因此当磁场330到达元件310的各端时，所述磁场330向外延伸至环绕元件310的空间中以完成每一回路，如图所示。本领域技术人员将理解，磁场330也关于元件310径向对称地延伸进出附图的平面。也将理解，只要所有这些区段绕元件310在相同的方向上缠绕，感应线圈就320可细分为两个或更多个的感应线圈区段，这些感应线圈区段缠绕元件310并且串联地连接。
[0027]在图3Β中，磁芯组件340形成闭合形状，使得由感应线圈350生成的磁场360循环通过元件340而不延伸到元件340周围的空间中。图3Β中所示的配置用于某些等离子体生成器中，其中等离子体腔室(未示出)位于元件340内，使得磁场360在等离子体腔室内感应电流。
[0028]在图3C中，感应线圈370以不同于线圈350的方式缠绕磁芯元件340;具体地，感应线圈360缠绕元件340的相对侧，以便在由元件340形成的闭合形状的侧元件345 (1),345(2)内产生彼此相反的磁场380(I)、380(2)。在此配置中，磁场380(I)、380(2)被迫离开元件345
(1)、345(2)以完成它们相应的回路。
[0029]在图3D中，直的磁性元件310(如图3A中所示)具有缠绕此磁性元件310的感应线圈390，使得线圈390的绕组方向从磁性元件310的一侧到另一侧发生变化。由此，当电流如图所示穿过感应线圈390时，相反的磁场395(1)和395(2)形成。在此配置中，与图3C中所示的情况类似，磁场395(1)、395(2)被迫离开元件310以完成它们相应的回路。本领域技术人员将理解，磁场395(1)、395(2)也关于元件310径向对称地延伸进出附图的平面。
[0030]图4是根据实施例的、可根据图3A-3D中探究的原理来理解的RPS400的磁性配置的横剖面示意图。应理解，RPS 400可具有除所示的那些部件以外的诸多其他部件;为了清楚地阐释，选择图4中所示的部件。虚线6-6’指示对应于图6中所示的磁场建模数据的截面。
[0031]RPS 400包括环形的等离子体容器405，所述环形的等离子体容器405由冷却板410
(I)和410(2)侧接。如图所示，磁(例如，铁氧体)芯440延伸贯穿等离子体容器405的中心。感应线圈450 (I)和450 (2)如图所示地连接，并且缠绕磁芯440的各端。在操作中，RF源(未示出)驱动感应线圈450(1)和450(2)(或者替代地，线圈450(1)和450(2)可不如图所示那样连接，但可被并行地驱动，使得它们被彼此同相地驱动)。因此，如图所示，感应线圈450(1)、450(2)和磁芯440建立磁场460。如图所示，磁场460不穿过冷却板410，并且因此延伸超出冷却板410和等离子体容器405。本领域技术人员将理解，磁场460也关于磁芯440径向对称地延伸进出附图的平面。尽管等离子体容器405内可能存在杂散场，但由于磁芯440在轴向上贯穿等离子体容器405以及侧接等离子体容器405的冷却板410的布置，在等离子体容器405内，总磁场密度为低。
[0032]图5是根据实施例的、也可根据图3A-3D中探究的原理来理解的RPS500的磁性配置的横剖面示意图。应理解，RPS 500可具有除所示的那些部件以外的诸多其他部件;为了清楚地阐释，选择图5中所示的部件。虚线7-7’指示对应于图7中所示的磁场建模数据的截面。
[0033]RPS 500包括环形的等离子体容器505，所述环形的等离子体容器505由冷却板510
(1)和510(2)侧接。如图所示，磁(例如，铁氧体)芯540延伸贯穿等离子体容器505的中心。感应线圈550 (I)和550 (2)如图所示地连接，并且缠绕磁芯540的各端。应注意，与图4的感应线圈450(1)和450(2)相比，感应线圈550(1)和550(2)以不同的方式连接；图5中所示的布置提供与图4中所示的结果非常不同的结果。在操作中，RF源(未示出)驱动感应线圈550(1)和550(2)。因此，如图所示，感应线圈550(1)、550(2)和磁芯540建立磁场560(1)和560(2)。磁场560(1)和560(2)不穿过冷却板510，但可穿过等离子体容器505。由此，类似于图3D的磁场395(1)和395(2)来建立磁场560(1)和560(2)。本领域技术人员将理解，磁场560(1)和560
(2)也关于磁芯540径向对称地延伸进出附图的平面。
[0034]图5中所示的布置在等离子体容器505中提供显著的径向磁场，并且由此提供了比图4中所示的布置为等离子体容器405提供的显著更佳的、耦接到等离子体容器505中的RF功率。如由本领域技术人员所理解，较高的射频功率耦接是期望的，因为它增加每次功率输入所产生的等离子体产物。可利用此效应来改善接收等离子体产物的处理工具的产量，减少为生成相同等离子体产物必须供应的功率，和/或减小对于处理给定量的等离子体产物所需的RPS 500的总尺寸和功率消耗。然而，如图3D和图5中所示，在单个磁芯内提供相反的磁场可能被视作违反直觉的，因为磁芯通常用于在单个方向上约束并引导磁场。
[0035]在RPS 500中，即便实现多轴的磁场方向，但出于多种原因，与使用多个磁芯件相比，使用单个磁芯540可能是有利的。将必须精确对准并且机械地稳定多个磁芯件，因为相反的磁场560(1)、560(2)将在机械分离的磁性材料件上生成排斥力。归因于多个磁芯件，较不完美的对准或机械不稳定性可能使等离子体容器505内的等离子体生成的均匀性降级。不均匀的等离子体生成可能进而导致不期望的效应，诸如，当从RPS系统将等离子体产物引导至处理位置(参见例如图1)时等离子体产物的减少的生成和/或等离子体产物的不均匀的空间分布。并且，单个磁芯540允许易于制造使冷却剂通过的中心通道，但具有冷却通道的分开的磁芯件将更难以制造并且可能无法产生均匀的冷却(例如，对于分开的磁芯件，通道将必须在每一磁芯件内折返，从而可能导致不对称性以及不均匀冷却的可能性)。
[0036]图6示出对应于图4中的线6-6’的磁场建模数据。按任意单位计的经建模的磁场在竖直轴上，而轴向上的空间位置在水平轴上。第一个区域610和最后一个区域650分别对应于线6-6 ’的最左侧部分和最右侧部分，S卩，在等离子体容器405和两个冷却板410( I)、410
(2)外部的部分。区域620和640分别对应于冷却板410(1)和410(2)(例如，在磁场不穿透之处)。中心区域630对应于等离子体容器405。如图6所示，区域630内的磁场在边缘(A点和C点)处为高但不均匀，并且在此区域630的中心(B点)处下降至低值。由此，磁场的最高区域大致在等离子体容器405的壁处，而等离子体容器405的中心观察到低磁场。在电感式耦接的等离子体中，磁场分布的不对称性可能不利地导致不平衡的等离子体离子化分布，且随后在等离子体产物生成中以及向下游处理位置的传输中导致不均匀性。
[0037]图7示出对应于图5中的线7-7’的磁场建模数据。以任意单位计的经建模的磁场在竖直轴上，而轴向上的空间位置在水平轴上。第一个区域710和最后一个区域750分别对应于线7-7 ’的最左侧部分和最右侧部分，S卩，在等离子体容器505和两个冷却板510( I)、510
(2)外部的部分。区域720和740分别对应于冷却板510(1)和510(2)(例如，在磁场不穿透之处)。中心区域730对应于等离子体容器505。如图7所示，等离子体容器505内的磁场又在边缘处(D点和F点)相对较高，但比图6中所示的分布均匀得多。磁场中心处(E点)的下降也较不显著。图6和图7中的相应中心区域630和730中的每一点处的场是来自每一个外区的贡献的总和，因此可通过减小冷却板与感应线圈之间的距离来进一步修正中心区域730磁性分布。以此方式，相信可实现基本上平坦的中心区域磁性分布或甚至实现中心比边缘高的中心区域磁性分布。预期这进而增加等离子体产物的产生，从而导致上文讨论的有益结果，等等。例如，在中心处比边缘处高的磁场分布可增强中心区域附近的离子化，从而导致朝向中心的较高的自由基密度，以便于朝向等离子体容器外部的直接扩散。相反，边缘处比中心处高的磁场分布可能导致朝向中心区域的自由基扩散。
[0038]图8示意性地示出根据实施例的设置成邻近环形的等离子体容器820的法拉第屏蔽组件800的部件。为了清楚地阐释，仅以虚轮廓示出环形的等离子体容器820。如同由R标识的代表性径向方向，示出了由A表示的轴向，但将理解，径向在所有方向上关于等离子体容器820的环形轴都垂直。
[0039]法拉第屏蔽件800的部件810在径向和轴向上环绕等离子体容器820的环形形状以降低在那些方向上的电场差异，从而减小在等离子体容器820的对应内壁处的电容式等离子体耦接以及离子轰击能量。在实施例中，法拉第屏蔽件800不包括方位角定向的(例如，在等离子体容器820的曲率的方向上)部件，因为此类部件可能响应于在等离子体容器800内激发等离子体所利用的磁场而形成高的寄生电流。法拉第屏蔽件800有利地覆盖等离子体容器820的圆柱形的内表面和外表面的表面积的一小部分(例如，小于10%或小于2%)，以便提供对等离子体容器820的最大磁场暴露。在实施例中，部件810接地或连接至另一固定电位。在等离子体容器820的内部空腔外部(例如在设置磁芯的地方;参看图2A、图2B)有利地作出部件810之间的连接和/或将部件810连接到固定电位的连接以避免此类连接具有方位角定向。
[0040]在实施例中，部件810例如为金属线、金属条或金属棒;并且，部件810可以是设置成邻近等离子体容器820的冷却板(例如，图2A和图2B中的冷却板210、图4中的冷却板410，或图5中的冷却板510)的部分。这些类型的部件810也可混合，例如，可通过将在轴向上的金属线、金属条或金属棒与形成径向部分的冷却板连接来实现法拉第屏蔽件800。尽管可利用不同类型的金属以及不同的形状以形成部件810，但此类部件有利地布置成关于等离子体容器820对称方式排列以保持对称且均匀的等离子体产物生成，如上文中所讨论。
[0041]尽管已在上文中结合特定设备和方法描述本公开的原理，但将清楚地理解，此描述仅作为示例作出并且不作为对公开的范围的限制。
【主权项】
1.一种等离子体源，包括: 等离子体容器，包括电介质材料，所述等离子体容器围封环形形状的空腔，所述环形形状界定贯穿所述环形形状的环形轴， 所述等离子体容器形成输入连接装置和输出连接装置，所述输入连接装置和所述输出连接装置中的每一者与所述空腔流体地连通； 一个或更多个金属板，设置成邻近所述等离子体容器以用于冷却所述等离子体容器；磁芯，沿所述环形轴设置，使得所述磁芯的相应的第一端和第二端延伸超出所述等离子体容器的轴向相对的各侧；以及 第一感应线圈和第二感应线圈，缠绕所述磁芯的相应的第一端和第二端； 其中当通过所述输入连接装置供应输入气体并且将振荡电流供应至所述第一感应线圈和所述第二感应线圈时，在所述环形空腔中生成等离子体。2.如权利要求1所述的等离子体源，其中所述第一感应线圈和所述第二感应线圈绕所述磁芯的相应的第一端和第二端在相反的电流方向上提供电流，使得由所述第一感应线圈和所述第二感应线圈在所述磁芯中感应的磁场沿所述环形轴在相反的方向上。3.如权利要求1所述的等离子体源，其中: 所述一个或更多个金属板包括两个金属板，所述两个金属板设置成邻近所述等离子体容器的轴向相对的各侧，使得所述等离子体容器在所述金属板之间； 所述磁芯穿过所述金属板的每一者中的相应的孔口 ；以及 所述磁芯的第一端和第二端在所述金属板外部。4.如权利要求3所述的等离子体源，其中所述磁芯延伸穿过由所述金属板中的每一者所界定的孔口，使得在所述金属板中的每一者与所述磁芯之间存在间隙，所述间隙提供路径供由所述第一感应线圈和所述第二感应线圈生成的磁场的至少部分传播到所述等离子体容器中。5.如权利要求1所述的等离子体源，其中所述等离子体容器包括氮化铝。6.如权利要求1所述的等离子体源，其中所述一个或更多个金属板包括铜。7.如权利要求1所述的等离子体源，其中所述一个或更多个金属板在其中形成用于冷却流体的通道。8.如权利要求7所述的等离子体源，其中所述冷却流体穿过所述一个或更多个金属板中的每一者、所述第一感应线圈和所述第二感应线圈以及所述磁芯。9.如权利要求8所述的等离子体源，其中所述磁芯由单件磁性材料组成，所述单件磁性材料界定用于所述冷却流体的通道。10.如权利要求1所述的等离子体源，进一步包括法拉第屏蔽件，所述法拉第屏蔽件具有在径向和轴向方向上环绕所述等离子体容器的部件。11.一种生成等离子体的方法，所述方法包括以下步骤: 将输入气体供应至等离子体容器的输入连接装置， 所述等离子体容器包括电介质材料，所述等离子体容器围封环形形状的空腔，所述环形形状界定贯穿所述环形形状的环形轴， 磁芯沿所述环形轴而设置，并且所述输入连接装置与所述空腔流体地连通； 将振荡电流供应至缠绕所述磁芯的第一感应线圈和第二感应线圈，使得所述磁芯的相应的第一端和第二端延伸超出所述等离子体容器的轴向相对的各侧，并且所述振荡电流在所述输入气体内点燃等离子体;以及 通过利用设置成邻近所述等离子体容器的一个或更多个金属板来冷却所述等离子体容器。12.如权利要求11所述的生成等离子体的方法，其中将所述振荡电流供应至所述第一感应线圈和所述第二感应线圈的步骤包括以下步骤: 绕所述磁芯在第一电流方向上将所述振荡电流供应至所述第一感应线圈；以及 绕所述磁芯在第二电流方向将所述振荡电流供应至所述第二感应线圈； 所述第一电流方向和所述第二电流方向彼此相反，以使得所述第一感应线圈和所述第二感应线圈在所述磁芯内生成相反方向的磁场。13.如权利要求11所述的生成等离子体的方法，其中冷却所述等离子体容器的步骤包括以下步骤:使冷却流体穿过所述一个或更多个金属板。14.如权利要求13所述的生成等离子体的方法，其中冷却所述等离子体容器的步骤进一步包括以下步骤:使所述冷却流体穿过所述第一感应线圈和所述第二感应线圈以及所述磁芯。15.—种等离子体源，包括: 等离子体容器，包括电介质材料，所述等离子体容器围封环形形状的空腔，所述环形形状界定贯穿所述环形形状的环形轴， 所述等离子体容器形成输入连接装置和一输出连接装置，所述输入连接装置和所述输出连接装置中的每一者与所述空腔流体地连通； 两个金属板，设置成邻近所述等离子体容器的轴向相对的各侧，使得所述等离子体容器在所述金属板之间，所述两个金属板在其中形成用于冷却流体的通道以用于冷却所述等离子体容器； 磁芯，包括单件磁性材料，所述单件磁性材料在其中具有用于所述冷却流体的通道，所述磁芯沿所述环形轴设置，使得所述磁芯的相应的第一端和第二端延伸超出所述等离子体容器的轴向相对的各侧； 第一感应线圈和第二感应线圈，绕所述磁芯的相应的第一端和第二端在相反的方向上提供电流，使得所述磁芯中由所述电流感应的磁场沿所述环形轴在相反的方向上；以及法拉第屏蔽件，包括在轴向上环绕所述等离子体容器的部件，所述部件与所述两个金属板电连接； 其中当通过所述输入连接装置供应输入气体并且将所述电流供应至所述第一感应线圈和所述第二感应线圈时，在所述空腔中生成等离子体。
【文档编号】H05H1/34GK105874888SQ201580003720
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年1月23日
【发明人】Z·J·叶, J·D·平森二世, 塙广二, J·C·罗查-阿尔瓦雷斯
【申请人】应用材料公司