CN1513197A - 电感耦合等离子体中用于改善等离子体分布及性能的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种等离子体用于处理衬底的处理系统(12)包括：限定处理空间(14)的处理室(13)以及将处理气体(22)导入上述处理空间(14)的气体入口(20)，处理室(13)中具有用于支撑衬底(18)的衬底支撑件(17)。等离子体源包括一个与处理室(13)接界并靠近处理空间(14)的介电窗(24a)，以及靠近介电窗(24a)并置于处理室(13)之外的电感元件(10)。电感元件(10)可用于耦合电能(26b)穿过介电窗进入处理空间(14)，并在其中产生等离子体(28)，该电感元件包括多种可替换的结构来产生密集，均匀的等离子体。

Description

电感耦合等离子体中用于改善等离子体分布及性能的设备和方法

相关申请

本申请为于1999年3月26日提交的美国专利申请NO.09/277,526和2000年8月1日提交的美国专利申请NO.09/629,515的部分继续申请。两篇申请的全部内容在此引作参考。

技术领域

本发明通常涉及利用等离子体的半导体处理，并特别涉及在通过电感耦合产生并保持的等离子体内的等离子体分布和处理性能的改善。

背景技术

气体等离子体的发生被广泛用于多种集成电路(IC)的制造过程中，包括等离子体蚀刻，等离子体增强化学汽相沉积(PECVD)以及等离子体溅射沉积的运用。通常，等离子体产生的方法是在处理室内引入低压处理气体，然后再导入电能，在其中产生电场。电场在室内产生一个电子流，通过单个电子—气体分子之间的碰撞传递动能而电离单个的气体原子和分子。电子在电场中被加速，产生有效电离。气体的被电离的粒子和自由电子共同形成被称为气体等离子体或放电体。该等离子体可能存在多种电离水平，从10^-16直到完全电离的等离子体(基于电离粒子相对总粒子数的比例)。

等离子体粒子一般都会带正电荷，并且被普遍用于在处理室内蚀刻一衬底的表面或者在该衬底上沉积一层材料。在蚀刻的过程中，衬底可负偏压，从而正的等离子体粒子被吸附到衬底表面以轰击该表面，因而能去除表面粒子或蚀刻该衬底。在溅射沉积过程中，靶可置于处理室内与衬底相对的位置上。该靶然后被偏压以致等离子体粒子轰击靶，并且将靶粒子从该靶上移走或“溅射”。溅射的靶粒子然后沉积在衬底上并在暴露的表面上形成一材料层。在等离子体增强化学汽相沉积(CVD)处理工艺中，电中性的活泼原子团在暴露表面形成一个沉积层。

通常，由许多种不同的方法在处理室内产生等离子体。例如，一对相反的电极可定位于处理室内，从而电容耦合能量到等离子体上。也可使用利用超高频微波场的微波共振室。另一方面，电子回旋共振(ECR)设备利用受控磁场与微波能，在处理气体中感应出循环电子流来产生并保持等离子体。电感耦合处理应用也很普遍，它们尤其在产生高密度等离子体方面非常理想。电感耦合等离子体(ICP)一般应用相对于处理室布置的一定形状的线圈或天线去电感耦合能量进入处理室，从而在处理室内产生并保持等离子体。

例如，在一个特别设计的电感耦合等离子体(ICP)系统中，电感线圈或天线被置于接近处理室顶部的位置并在室内产生等离子体。更具体而言，该天线被置于处理室顶部的一介质板或介电窗的一侧，来自天线的电能被耦合穿过介电窗并且进入等离子体。这种设计已经由美国专利US5,556,521阐述，本申请的申请人也是该专利的专利权人之一。

在一种可替换的ICP处理系统中，一螺旋形或螺线管形的线圈缠绕在处理室的侧壁部分的外面，从而通过处理室的侧壁而不是其顶部来电感耦合能量到等离子体上。在这种系统中，室侧壁的一部分由电感耦合能量可以通过的一种介电材料构成。一种适合用于窗或室侧壁的介电材料是石英。在本领域中已知并利用了许多ICP系统，这一点可以从许多涉及具体的ICP细节如等离子体的均匀性、射频匹配性以及天线或别的电感元件性能特性的授权专利中得到证明。

ICP系统的几何形状对于决定等离子体密度和均匀度，甚至最终决定整个衬底区域上的处理均匀性都是一个重要的因素。对于当今的处理工艺，理想情形是在相当大的面积上产生均匀的高密度等离子体，以便可以容纳大的衬底尺寸。例如，当今超大规模集成电路(ULSI)的制造需要在直径接近200毫米的巨大衬底上有密集均匀的等离子体。

更具体而言，在ICP系统中，通过在处理室的等离子体区域加热或激活电子而激活等离子体。加热等离子体电子的感应电流来自振荡磁场，该振荡磁场由电感天线或线圈内的射频电流产生并靠近介电窗的内部或侧壁。这些磁场的空间分布是天线或线圈导体每个部分或段所产生单个磁场总和的函数。因而，感应天线或线圈的几何形状很大程度上决定了等离子体的空间分布，尤其是处理室内等离子体离子密度的空间分布和均匀性。举例说明，如美国专利US5,669,975所公开的，“S”型的天线在其中心区域形成很大的离子密度。在更高的射频能量水平上，天线的外面部分也会对等离子体的电离起重要作用。尽管采用这种天线结构的ICP系统有一个很大的优点，即该系统相对传递到天线的能量和处理室半径是线性的，而且尽管当前ICP系统和所使用的天线结构已能够提供足够的等离子体产生，但是，这种系统仍具有一定的缺陷。

例如，在现有ICP系统和天线结构的范围内，很难把处理室扩大到处理更大的衬底而不显著增加天线或线圈的尺寸。一个具有更大覆盖区的ICP天线必须配合处理系统进行昂贵的更新。而且，更大的天线以及相关的等离子体在室内对处理参数显示出更大的灵敏度。例如，等离子体处理工艺如蚀刻或沉积处理，对处理参数如溅射系统中衬底到靶的距离，溅射系统中靶的材料，处理室中的压力，处理室的高度和宽度的设置等都变得更加灵敏。

而且，当前采用平面螺旋形天线的ICP系统显示出不对称，其中，等离子体的分布并不沿室的中心轴排列。这种不对称性降低了等离子体和沉积或蚀刻处理的均匀度，因而影响着整个系统的效率。更进一步，对于某个处理和相应的系统参数，平面天线可能会展示一个环状或圆圈状的等离子体，而对另一处理和别的参数则可能会给出中央成峰形的等离子体。因此，等离子体的形状和均匀度在该ICP系统中不一致，并取决于处理工艺。因而，整个集成电路(IC)制造工艺中不同的等离子体处理工艺间将会不一致。

采用“S”型天线或线圈的平面天线系统的另一个缺点是线圈的外面部分会稍微影响由线圈的中心区域产生的等离子体，因而在等离子体内给出一个方位依赖性，并且在衬底上的蚀刻或沉积膜内给出相应的方位依赖性。也就是说，沿着由线圈所确定的平面的一条轴线和沿着线圈的另一平面轴，等离子体将具有不同的均匀度和密度。

如在上述和其他的涉及等离子体处理系统的美国专利中所证实的，已将不同的ICP天线结构用于等离子体处理。

在1999年3月26日申请的标题为“在电感耦合等离子体中用于改善等离子体分布和性能的处理，设备以及方法”的美国专利09/277,526中公开了一种系统，该系统使用解决现有技术中所指各种缺陷的天线结构，其中公开的全部内容在此引作参考。本发明的一个目的是进一步改造和改善上述申请中所公开的天线结构。

本发明的另一个目的是克服现有技术的缺陷并提供一种等离子体处理系统，尤其是一种产生密集均匀的等离子体的ICP系统。

本发明的另一个目的是提供比现有的等离子体处理系统更少依赖于处理室空间大小和形状的均匀等离子体。

本发明的再一个目的是提供在处理室内对称的等离子体。

本发明的再一个目的是在一大的面积上，比如足够处理200毫米晶片的面积上提供均匀密集的等离子体，而仍然保持电感线圈或天线结构简单，价格便宜。

本发明的再一个目的是提供均匀等离子体的产生，从而提供均匀的处理工艺，如蚀刻处理和沉积处理，它们更少地取决于处理参数，如压力和/或处理室的几何结构或大小。

从下面的描述中本发明的这些以及其他目的将变得更加明白。

发明内容

本发明的上述目的通过一个处理系统来实现，所述处理系统采用具有独特形状的电感元件来产生并保持等离子体以处理衬底。此处描述的系统采用一根据本发明原理构造的电感元件，所述系统无需显著增加容纳电感元件的处理室尺寸，就可在处理室内一个大面积上产生均匀密集的等离子体。相反，采用现有技术的等离子体处理系统中，增加导入等离子体的能量需要显著增加电感元件和相应处理室尺寸，本发明使用简单又相对便宜的处理系统提供了密集均匀的等离子体。

具体而言，本处理系统包括一个处理室，所述处理室限定了一个处理空间，并包括在所述处理室内支承衬底的衬底支承件。一个进气口将处理气体导入所述处理空间，系统的等离子体源可以用于从处理气体中产生等离子体。所述等离子体源包括一个介电窗，该介电窗具有基本为平面的表面，并与处理室接界，靠近产生等离子体的处理空间。一电感元件或天线元件置于室外并靠近介电窗，用于电感耦合电能使电能穿过介电窗而进入到所述处理空间，从而产生并保持等离子体。

本发明采用了多种不同结构的天线或电感元件来实现本发明的目的。在一个实施方案中，所述天线元件带有相反的端，在所述端上耦接电源以电感耦合电能进入处理室。所述天线元件包含有带复合匝的电导体，所述复合匝沿着天线元件相反端之间的长度方向连续缠绕。导体匝的部分或段相对于天线元件的相反端横向延伸，并定位在与介电窗平面表面基本平行的平面上。在一个实施方案中，横向匝部分相对于天线的相应端呈凹状弯曲。在另一个实施方案中，这些部分相对于天线端呈凸状弯曲。更具体而言，所述天线元件可能被考虑具有两个协同操作的两半部分，这些部分设置在中线的任意一侧上。这样，天线元件的相反端位于中心的任意一侧上。其中一半的横向匝部分相对于这一半相应的天线元件端呈凹状弯曲，而类似地另一半则相对于另一个相应的天线元件端而呈凹状弯曲。

在本发明的另一个实施方案中，电感元件包括一线圈，该线圈具有沿线圈长度方向从介电窗一侧连续排列的复合线圈匝。至少其中一个线圈匝定位于第一平面内，另外一个线圈定位在与第一平面成一定角度的第二平面内。具体而言，复合线圈匝在第一平面内定位，也在与第一平面成一定角度的平面内定位。第一平面通常平行于介电窗的平面表面。这样，第一平面内的线圈匝平放在介电窗上。与第一平面成一定角度的线圈匝放置成与介电窗成一定角度。在本发明的一个实施方案中，与第一平面成一定角度的线圈匝通常垂直于第一平面。在另外的实施方案中，所述线圈匝与第一平面的角度小于90度。优选地，复合线圈组在第一平面内定位，而与第一平面成一定角度的线圈匝被置于复合线圈组之间。那样，就产生均匀的等离子体。通过将电感元件的一些线圈匝保留在平靠于介电窗的平面内，保持了等离子体的稳定性。采用与平面介电窗成一角度的线圈匝比采用基本上同样大小的平面线圈沿介电窗提供更多的线圈匝。即，本发明的元件利用紧凑的结构，无需显著增加处理室尺寸就能产生一个密集均匀的等离子体。在第一平面内定位的线圈匝共面且同心，并限定了一个内线圈端和一个外线圈端。在本发明其他实施方案中，与平面介电窗成一定角度的线圈匝或者在内线圈端或者在外线圈端与第一平面内的线圈匝耦接在一起，从而改变电感元件的结构并且因而改变其对等离子体的影响。

根据本发明另一个方面，所述处理系统可包括第二电感元件，例如缠绕着所述处理室侧壁部分的螺旋形线圈，它与本发明具有创造性的电感元件协同使用。这样，电能既从所述处理室的端部又从其侧壁感应到等离子体中。优选地，每个电感元件被耦接到各自独立的电源，独立地偏压第一和第二电感元件。同时，法拉第屏蔽件优选置于每个电感元件和等离子体之间，以增强进入等离子体中的电感耦合电能，并且减少电容耦合。

本发明采用复合独立偏压的电感元件，可用于包括蚀刻和沉积处理在内的多种不同处理工艺。本发明对电离物理汽相沉积法(iPVD)特别有用。为此目的，靶材料可放在接近介电窗的位置，由接近所述介电窗的本发明的电感元件所产生的等离子体进行溅射。

根据本发明的另外一个方面，在所述处理室的一个端壁处与介电窗共同使用的电感元件包括具有复合线圈匝的线圈。然而，所述线圈匝既不是处在平行于平面介电窗的平面内，也不是处在与平面介电窗成一定角度的其他平面内，所述可替换电感元件具有多种线圈匝部分，这些部分在基本水平并具有间隔的平面上定位，从而构成竖直层叠式的线圈匝。所述竖直层叠式的线圈匝一般平行于介电窗。此外，采用层叠线圈匝，不用增加元件总体水平覆盖面，就能将更多的线圈匝用于电感元件内，因而增加了容纳电感元件所必须的处理室尺寸。

根据本发明的另外一个方面，电感元件并不是以线圈的形式存在，而是包括以非线圈样式排列，围绕电感元件中心设置成环形的多个重复导体段。在一个实施方案中，电感元件的重复导体段被设置成从电感元件中心向外径向延伸。在另外一个实施方案中，导体重复段本身构成许多单个的线圈。这些线圈围绕着电感元件中心排列成环状，它们不简单是一个更大线圈元件的连续单一匝。包括多个重复导体段的所述电感元件可在一个单个平面内构成重复段，或者可以包括多层重复导体段。例如，所述电感元件的重复导体段可构成第一层，第二层可由类似的一般与第一层的那些段共同扩展的重复导体段构成。重复导体段也可用来从所述处理室的端壁部分和一个侧壁部分耦合能量进入处理室。为此目的，重复导体段包括沿着所述处理室的端壁定位的水平段以及沿着侧壁定位的竖直段。

根据本发明的另外一个方面，一个处理系统可采用同时从处理室侧壁和端壁部分耦合能量进入处理空间的电感元件。为此，所述处理室具有由介电材料形成的侧壁和端壁部分。在现有处理室中，端壁部分如介电窗，可能与平面传导元件一起使用。可替换的，现有的处理室可能采用介电材料形成的侧壁，其中，螺旋形线圈缠绕着所述侧壁以电感耦合电能进入系统。根据本发明的原理，所述处理室包括均由介电材料构成的侧壁部分和端壁部分。所述电感元件包括沿着所述处理室侧壁部分定位的段和沿着所述处理室端壁部分定位的段，从而同时通过所述处理室的端壁和侧壁部分耦合能量进入处理空间。为此目的，所述电感元件包括一个具有复合线圈匝的线圈。一部分线圈匝的段沿所述处理室侧壁部分定位，另一部分线圈匝的段沿所述处理室端壁部分定位。所述线圈构造成使沿侧壁部分定位的线圈段的各部分之间彼此互成角度。例如，一些线圈匝的侧壁部分通常可垂直于另外线圈匝的侧壁部分。可替换的，侧壁部分可设置成多种不同角度而不只是一个垂直定位的直角。线圈一般有多组线圈匝，其中一组通常沿着所述处理室的一侧设置，而另一组通常沿着所述处理室的另外一侧设置。

本发明的处理系统采用创造性的电感元件在一个紧凑的结构中提供密集均匀的等离子体。所述创造性的主电感元件可与次电感元件一起使用以进一步增强等离子体处理，如电离物理汽相沉积法。本发明可用来感应更多电能进入一个持续的等离子体，而无需为容纳电感元件而增加处理室的尺寸，增加处理室尺寸需要较多的费用。本发明的这些和其他的优点将在下面详细描述。

附图说明

这些附图，并入说明书并构成其一部分，附图与以下给出的一般描述示例了本发明的实施方案，解释了本发明的原理。

图1A是用于本发明等离子体处理系统中的电感元件的透视图。

图1B为图1A所示电感元件的前视图。

图1C是根据本发明原理的电感元件的一可替换实施方案的透视图。

图1D是根据本发明原理的等离子体处理系统的侧面示意性局部剖视图。

图1E是图1所示采用法拉第屏蔽件的电感元件的透视图。

图1F是一个电感元件的透视图。

图2A是根据本发明原理的电感元件的一可替换实施方案的透视图。

图2B是一个图2A所示电感元件在中央区减少感应线圈数量的透视图。

图3A是根据本发明原理的电感元件的又一可替换实施方案的透视图。

图3B为图3A所示电感元件的前视图。

图4是根据本发明原理的电感元件的又一可替换实施方案的透视图。

图5A是一个根据本发明原理的电感元件可替换实施方案的透视图。

图5B是一个根据本发明原理的电感元件可替换实施方案的透视图。

图6A是一个根据本发明原理的平面电感元件的可替换实施方案的俯视图。

图6B是一个根据本发明原理的普通平面电感元件可替换实施方案的透视图。

图6C是一个根据本发明原理的普通平面电感元件可替换实施方案的透视图。

图6D是一个根据本发明原理的普通平面电感元件可替换实施方案的透视图。

图7A为本发明中用来将电能从处理室侧面和端部耦合进入室内的一个电感元件实施方案的侧视图。

图7B为本发明中用来将电能从处理室侧面和端部耦合进入室内的一个可替换电感元件实施方案的侧视图。

图7C为本发明中用来将电能从处理室侧面和端部耦合进入室内的一个可替换电感元件实施方案的侧视图。

图7D为本发明中用来将电能从处理室侧面和端部耦合进入室内的一个可替换电感元件实施方案的示意性透视图。

图8A是一个根据本发明原理的溅射沉积处理系统的侧面示意及局部剖视图。

图8B是一个根据本发明原理的溅射沉积处理系统的侧面示意及局部剖视图。

图8C是一个根据本发明原理的溅射沉积处理系统的侧面示意及局部剖视图。

图9A，9B和9C是根据本发明原理的电感元件可替换实施方案的透视图，俯视图和侧视图。

图10A，10B和10C是根据本发明原理的电感元件的一可替换实施方案的透视图，俯视图和侧视图。

图11A-11C是适用于本发明处理系统并具有电感元件的屏蔽件的平面视图。

具体实施方式

图1A是一个根据本发明原理的电感元件实施方案的透视图，该电感元件用于如图1D所示的等离子体处理系统中。电感元件10被用来电感耦合电能进入到处理室中，激发并保持用于处理衬底的等离子体。等离子体处理广泛用于IC制造。例如，本发明系统可用于溅射和沉积处理，等离子体增强CVD(PECVD)处理，电离PVD(iPVD)处理和反应离子蚀刻处理(RIE)。

图1D示出了一个具有处理室13的处理系统12，该处理室形成了处理空间14。处理系统12适用于此处描述的多种电感元件。在空间14内配置衬底支承件17，用来支承被处理的衬底18。衬底支承件17可连接一个更大的基座16。一进气口20连接到处理气体供应源22例如氩气供应源上，以便将处理气体导入处理空间14，形成等离子体。如等离子体处理技术领域所公知的那样，衬底偏压电源19偏压衬底支承件17和衬底18。处理系统进一步包括由介电材料如石英或氧化铝构成的窗或顶部24a，窗或顶部被用来从电感元件10电感耦合电能进入处理空间14。

为此，电感元件，例如在图1A中所示的元件10，被置于介电窗24a的顶部。处理系统进一步包括围绕处理空间14的侧壁24b和24c。侧壁部分24c可由介电材料如石英构成，而另外一部分24b由金属构成。如以下进一步讨论的，侧壁部分24c可用来从电感元件电感耦合电能到空间14内。电感元件可以是这里公开的几种中的任何一种，在图1D中，元件10仅用于示例性说明。电感元件10通过一个匹配单元26a耦接到一个电源上，如射频电源26b，根据已知的ICP原理，该射频电源偏压电感元件10，在处理空间14内产生变化的射频磁场，从而在该处理空间14内形成等离子体28。该匹配单元是一个为本领域普通技术人员所熟知的电路，它适应射频电源26b和电感元件10的阻抗，从而在各种条件下提供最大传送的能量给元件10和等离子体。然后，根据等离子体处理领域为普通技术人员众所周知的原理，等离子体28被诸如通过等离子体蚀刻和溅射沉积来处理衬底。

由射频电流在电感元件10中所产生的感应磁场，通过介电窗24a被耦合进入空间14。介电窗24a一般是平的，它有一个平面表面30，电感元件10紧靠该表面定位。当然，也可以使用非平面窗，根据现有技术所知的介电窗，该窗可能具有围路曲面或其他形状的表面。依据本发明的原理，电感元件10的构造及其相对于处理室12和介电窗24a的位置将影响等离子体的形状、密度和均匀度。本发明通过使用独特结构的电感元件，改变其在处理室内产生的等离子体，解决了现有等离子体处理系统中的许多缺点。

为了增强电感耦合进入处理空间14，可以使用法拉第屏蔽件。一个上法拉第屏蔽件15如图1D所示靠近介电窗24a，靠近该窗朝向室13内部和衬底18的一边。一个下法拉第屏蔽件21可置于室内并沿着介电侧壁24c的一边定位。尽管图中的两个法拉第屏蔽件15和21都置于室13的内部，但它们也可置于室的外部。法拉第屏蔽件被放在任意电感元件如元件10和等离子体产生的处理空间14之间。当使用第二电感元件如环绕侧壁24c的元件(见图8A-8B)时，下法拉第屏蔽件21可能特别有用。法拉第屏蔽件是本领域公知的技术，它能从元件10有效地提供能量增强的电感耦合，穿过介电窗并进入到处理空间。法拉第屏蔽件也减少了电感元件和等离子体之间不希望的电容耦合。

通常，法拉第屏蔽件包括许多在屏蔽件上形成的槽，如图1D所示的屏蔽件15和21。如图1E所示，在屏蔽件15上，槽23被设置为从屏蔽件的一端延伸到另一端。如图1E所示，屏蔽件15为板状，由金属构成，其上由许多水平且平行的槽23。屏蔽件21以圆筒形元件的形式包围侧壁24c内部，其上具有基本竖直的槽25。然而，这些槽，如屏蔽件15上的槽23，根据电感元件的形状也可设计成其他方向，例如，这些槽在其他电感元件上可能随其导体的形状，如图6A，6D或7D所示，下面将做进一步讨论。

回到图1A，也被称为天线的电感元件10是具有复合线圈匝32的线圈形式。术语“电感元件”和“天线”此处可替换使用。根据本领域公知的原理，电感元件或线圈由电导体构成。该导体，如细长的金属线或金属管，根据本发明的原理被构造成形，制成一个元件，当电流通过该元件时，它将电感耦合能量进入处理室。

参考图1A，线圈10包括复合连续的线圈匝34a，34b，它们沿着线圈长度方向连续布置。当根据本发明的原理与一个介电窗一起使用时，这些线圈匝被连续从介电窗24a的一端布置到另一端，或者从一边连续布置到另一边，如图1D所示。即，本发明至少其中一个实施方案的线圈匝一圈接着另外一圈地跨过介电窗。元件10的线圈匝中至少一个线圈匝，如34a定位于第一方向或由水平面所确定的平面上，如图1A中虚线36和图1D中相同的附图标记所示。其他线圈匝34b则定位于第二方向或第二平面，如附图标记38表示的基本竖直平面(如1A所示)。根据本发明的原理，线圈匝34a定位于第一平面，如平面36，它与线圈匝34b所定位的第二平面如平面38成一定角度。在一个实施方案中，平面36与线圈匝34a基本垂直于平面38和线圈34b。

在一个处理系统中，如图1D所示的系统12中，电感元件10被置于紧靠介电窗24a的一个面上，因而第一水平面36一般平行于介电窗的一个为平面的顶平面30，即，线圈匝34a和电感元件10的其他类似定位线圈匝定位于一个平行于介电窗24a的顶平面30的平面上。在该定位中，线圈匝34b和与其类似定位的线圈匝，被定位于垂直平面38以及其他类似但与平面38横向隔开一定距离的竖直平面上，如图1D和1E所示。线圈34b因而一般垂直于介电窗的表平面30。在图1A的实施方案中，复合线圈匝比如匝34a一般水平定位并且彼此之间共面、同心。线圈匝34b在水平面36上方成一定角度，并且，在图1A所示的实施方案中，它们是垂直定位的。线圈34b并不共面，而是位于具有间隔的竖直平面上。相互间隔的竖直平面38如图1A和1D所示，一般彼此平行。

尽管线圈匝34b一般垂直定位，但它们也包括定位在平面36上或平行于该平面的段39。该段之间一般彼此平行并且平行于线圈匝34a的段41。元件10的多种线圈匝的合并段39，41构成了一个区域，如图1A中的括号43所示，其结果是在等离子体内产生大面积的有效电离，该有效电离区域43比现有技术中的具有基本相似水平面积的完全平面线圈所获得的区域大。

例如，因为许多线圈匝(即匝34b)与匝34a不共面，所以，这些匝34b可以促使段39进行等离子体电离，而不需要在现有匝34a的外面缠绕附加的线圈匝。可以理解，现有技术中的平面线圈，如图1F中所示的“S”型线圈，每个额外的段41都需要额外的类似线圈匝34a的共面同心匝35环绕在已有线圈匝的外面。这些额外的匝35将大大地增加线圈的水平面积。而更大的线圈面积依次需要一个更大的介电窗24和一个更大的室13，这样便增加了处理室和整个系统的总成本。然而，元件10的每个形成电离区域43的另外段39并不需要额外线圈匝围绕平面36上最外端的线圈匝，而且，线圈匝34b在平面36之外，仅增加元件10的竖直高度而不是其水平面积。因而，可以使用一个较小水平横断面的处理室。元件10的线圈匝在图1A，1B，1D，1E中一般显示为半圆形，根据本发明，它们还可以为其他形状。

根据本发明的原理，图1A-1E，2A-2B，3A-3B，4，5A-5B以及10A-10C所示的电感元件在等离子体处理室中比现有技术的、具有相似大小面积的平面元件产生更大的有效电离区。

在一个实施方案中，如1D和1E所述，本发明的电感元件相对于法拉第屏蔽件或静电部件设置，使得形成区域43的段39，41垂直于屏蔽件的槽。如图1E所示，电感元件10置于介电窗24a和开槽的屏蔽件15之上。屏蔽件15上的槽23基本垂直于区域43内的线圈匝段39，41。如图1E所示的这种布置，与没有该屏蔽件的系统相比，确保了在等离子体中电感能量耦合和气体离子化的一个更大的有效区。

因此，保持室13和介电窗24的横断面尺寸相同的情况下，采用本发明电感元件10比采用现有技术中线圈电感元件和天线在室13的处理空间14中产生的等离子体大而密集。而且，图示和此处描述的电感元件在线圈匝数方面要较少受到介电窗和处理室水平横断面尺寸的限制。因而，与纯平面线圈天线(如图1F中所示的“S”型天线)相比，本发明的电感元件在空间上更加可能在区域43内增加有用的线圈匝数。等离子体产生的主要区域43一般靠近电感元件的中心，因而，采用象图1A-1E，2A-2B，3A-3B，4，5A-5B，9A-9C和10A-10C所示的创造性结构，在电感元件的中心区域43可以设置更多的线圈匝39，41，以产生更密集的等离子体，同时并不显著地影响该电感元件水平面积或横断面尺寸。此外也发现，本发明的电感元件10通过保持一定线圈匝(即匝34a)在一个平行于介电窗24所属平面25的平面上，仍然保持着该等离子体的稳定性。

此处，在描述根据本发明原理的多种电感元件时，不同的线圈匝、线圈匝部件和线圈匝段或天线段的不同定位、方向和平面相对于水平参考平面25一般将被描述成“水平的”和“竖直的”，该水平参考平面25来自此处所公开的处理系统实施方案中的介电窗24a。同样，线圈匝、线圈匝部件和线圈匝段也将相对于同样的水平参考平面25显示为平行的(水平的)或垂直的(竖直的)。然而，这些术语，如“水平的”，“竖直的”，“平行的”，“垂直的”是相对的，并不是绝对限定的，本领域普通技术人员将很容易理解，一个相对某一参考平面是水平的元件，在参考平面旋转90度后将实际上定向为竖直的，而且，一个基本平行于某一参考平面的元件将基本垂直于另外一个与第一参考平面成90度的参考平面。类似的，本发明电感元件的线圈匝将不会总是完全或绝对地在一个单一平面内，因为它们是一个线圈的匝。尤其是，指定为水平的、竖直的、平行的、垂直的线圈匝、匝部分和匝段也将意味着，确切地说，依赖电感元件的结构，这些匝，部分、段或定向基本或主要为竖直的、水平的、平行的、垂直的。而且，此处平面用来说明方向和定位；并不是限定线圈匝总为平面的。同样，本发明尤其是权利要求书所引用的本发明并不是限定于绝对的定向，这一点很容易为本领域普通技术人员所理解。

当元件10的线圈类似于图1A中的线圈34a时，等离子体电流被维持在处理空间1 4内的一个闭环上，从而将等离子体28稳定在该处理空间内。该电流环路示意性地显示为图1A中的环35。如上所述，类似于此处所公开的线圈结构如元件10的另一个好处是电感元件10中线圈总匝数和接近元件中心的匝数不像现有技术的平面线圈那样受介电窗尺寸的限制，现有技术的平面线圈使用在一个水平面内的多个同心共面的线圈匝。采用本发明，线圈匝在水平面之上成一角度，多个垂直的线圈匝34b可置于电感元件10的中心，籍此在元件中心区域43中增加很多有效线圈段39和耦合入等离子体的能量，而无需显著增加元件10和介电窗总体直径或长度/宽度的尺寸。

再次参考图1A，每个基本垂直的线圈匝34b包括一匝段39，该段39基本置于水平面36之内，因而平行于介电窗24的平面表面30。如上面讨论的，电感元件或天线10的结构使段39彼此之间互相平行并且平行于段41。线圈匝段39和41结合提供电感元件10的主要等离子体产生区域。通过改变每个段39和41之间的距离可在处理空间内延伸或收缩等离子体。也就是说，在同样水平面积内，电感元件10更多的线圈匝数将使每个段39和41间隔更近，因而使等离子体更密集。线圈匝数减少，不同线圈匝段39和41之间的间隔越大，使等离子体密集程度越小。

如图1B所示，不同的竖直线圈匝34匝基本平行于竖直参考平面38定位。因为竖直线圈匝34b必须从一匝过渡到下一匝，如图1B所示，所以每个竖直线圈匝不会各自完全限定于一个绝对平行于参考平面38的竖直平面内。然而为了描述本发明，竖直线圈匝34b将被认为基本平行于参考平面38，并且基本垂直于参考平面36和介电窗24a的平面表面30。

在本发明的一个实施例中，如图1A所示，电感元件10的构成使得水平线圈匝34a基本定位于平面36上，匝34a被置于基本垂直于平面36的竖直线圈匝34b的任意一侧。如此便维持了等离子体的总体对称。来自射频电源26b的射频能量在段42处通过匹配单元26a被耦合到元件10。段42在图1B中基本为直立位置。然而，段42也可定位于平面36内，它位于线圈内端部42a。射频能量类似地在线圈端部耦合入图1B-1D，2A-2B，3A-3B，4，5A-5B和9A-9C以及10A-10C所示的元件，所述线圈构成电感或天线元件。

图1A和1B实施方案所示的元件10经改造可适合任意形状的介电窗24a。例如，图1A和1B所示的实施方案采用水平线圈匝34a，它具有一个半圆的形状，基本适合于环形或椭圆形的介电窗。图1C所示的电感元件或天线10a具有矩形的水平线圈匝43a，它适合于矩形的介电窗以便最小有效利用窗形并确保元件1A中的多个线圈匝数。类似地，竖直线圈匝34b可变化成矩形或别的形状而不是半圆形，如图1A-1C和其他图所示。图4示出了一个使用半圆形水平线圈匝53以及矩形垂直线圈匝55的元件10e。正如本领域的普通技术人员所理解的，在不偏离本发明的范围的情况下，可对此处描述的电感元件线圈匝做多种更改。例如，根据本发明的原理，可采用较多或较少的水平线圈匝34a和/或竖直线圈匝34b，设计一种特殊的结构来适合一个特定处理空间和室的几何结构。

在ICP系统中应用的电感元件或天线的可替换结构如图2A和2B所示。其中，由于水平线圈匝及其连接到射频电源的结构不同，从而改变了水平线圈匝和竖直线圈匝之间的连接。

具体而言，图1A中的电感元件10采用了复合水平线圈匝34a，它缠绕成螺旋形以限定线圈内端42a和线圈外端42b。如图1A的实施方案中，射频能量被耦合入靠近线圈内端42a的水平线圈匝内。而在图2A的实施方案中，射频能量从线圈外端46b处被耦合入天线10b中。在线圈内端46a处，竖直线圈匝48和水平线圈匝45耦接，以形成一个整体元件10b。根据本发明的原理，水平线圈匝45和竖直线圈匝48的匝数都可改变。例如，图2B中的天线10c比图2A中的天线10b使用了较少匝数的竖直线圈匝48。

参考图3A，本发明的另一个实施方案可采用具有直立线圈匝的电感元件。该线圈匝倾斜或成一角度位于水平和垂直参考平面36，38之间的平面上。如图3A所示，电感元件10d具有水平线圈匝50a和一般位于水平面以外的直立线圈匝50b。水平线圈匝50a基本平行于水平参考平面36，因而也基本平行于介电窗表面30(见图3B)。线圈匝50b在水平参考平面36上成一角度。一个或多个线圈匝50b可主要布置在垂直或竖直平面38之内。然而，根据本发明原理的另一个方面，线圈匝50b的其他部分如线圈匝52可在水平和竖直参考平面36，38之间倾斜或成一角度。线圈匝52的倾斜或角度将影响元件1D穿过介电窗的磁场外形，因而将影响传递到等离子体上的能量。同样，中央线圈匝52的倾斜度将影响天线10d的电感特性并提供相对等离子体形状和密度的多样性。因此，针对一个特定处理室以及其他参数如传递到等离子体的射频功率水平，该线圈匝52的倾斜度可适当变化来调整电感元件或天线的工作，从而产生一个期望的密集均匀的等离子体。

利用本发明公开的电感元件或天线的系统另外的一个好处是它可用来消除相对电感元件的“热区”。电感元件一般有一个主要的部分或区域最主要负责向等离子体耦合能量。采用如图1F中现有技术的“S”型线圈时，该部分一般位于元件的中心43，其中排列着线圈匝的平行段。然而，图1F中电感元件37的主等离子体部分43通常在等离子体某些区域提供了过多的能量(即“热区”)。其结果是介电窗24a，如石英窗，可能会在ICP系统中遭溅射或侵蚀。无论是沉积还是蚀刻，这种介电窗24a的溅射可能在整个等离子体的处理过程中造成污染。在室内如果采用法拉第屏蔽件以减少介电窗的溅射，屏蔽件本身也会被溅射，它同样会在等离子体的处理过程中造成污染。在如图1A-1E，2A-2B，3A-3B，9A-9C及10A-10C所示的本发明的电感元件中，尽管线圈匝的某些段如段39位于水平面之内，但元件中心区域43的线圈匝的构造和安排使这些线圈的主要部分都在水平面以上。采用这种结构，便减少了等离子体不希望的“热区”，以及由其导致的介电窗或法拉第屏蔽件的溅射。因为此种溅射可能导致在衬底的等离子体处理中的污染，本发明将因而减少此类污染。

图9A-9C和10A-10C根据本发明的原理示例了天线元件或电感元件的可替换的或另外的实施方案。天线元件300由细长电导体301形成，正如上面讨论的，该天线元件被构造具有复合匝。该天线元件300具有相反端302，303以及复合匝沿着天线元件相反端之间的长度连续缠绕。在靠近天线元件300的端，通过端头306，307耦接到电源。

在图1A-1F，2A-2B，以及3A-3B中示例的实施方案中，在中心区域43的天线元件的段39，41基本横向跨越该元件端之间的天线元件延伸，并基本上在基本平行于由介电窗表面形成的平面内相互共面，该天线使用该介电窗。来自这些天线实施方案的这些不同的段39，41一般示例为基本线性的并相互平行。在图9A-9C和10A-10C中所示例的实施方案中，根据本发明的一个方面，天线元件的这些匝段或匝的横向部分被弯曲。

具体而言，参考图9A-9C，天线元件300的中心区域310包括许多段312a，312b(总体为312)，这些段被定位在一个平面内共面。当天线元件300被安置在图1B中所示的处理系统中时，段312a，312b所确定的平面将基本上与介电窗(未示出)的平面表面平行。根据本发明的一个方面，匝段312将相对于天线元件300的相应端302，303呈凹状弯曲或凸状弯曲。更加具体而言，该天线元件可以被认为包括两个半个单元，其被设置在虚线表示的中线314的任意一侧上。其中一半的匝段312a如对应于天线元件端303的一半，将相对于天线元件的相应端弯曲。更加具体而言，参考图9，附图标记312a表示的匝段相对于中线314一侧的端303呈凹状弯曲。在中线的另一侧，附图标记312b表示的匝段则相对于天线元件的端302呈凹状弯曲。

本发明已经公开了一天线元件300，如图9A-9C中所示，该元件的特性是具有较低电感，这一点对于等离子体源硬件和处理系统来说是非常实际的好处。例如，这种低电感特性防止等离子体源硬件内产生击穿。而且，发现天线元件300所提供的功率分布比天线元件所获得的功率分布更加对称，例如图1A中所示例的。

如图9A-9C中所示，天线元件300具有上述其他的天线元件的特征。例如，这些匝，如附图标记316所示例的这些匝，基本上定位在第一平面内，如附图标记318表示的这些匝，基本上定位在第二平面内，该平面与第一平面成一定角度。中心定位匝320被定位于第三平面内，或基本上竖直的平面内，该平面与匝316和318所确定的第一和第二平面成一定角度。如下面进一步讨论的，天线元件300可能与屏蔽一起使用。一些合适的屏蔽，如图11B和11C中示例的屏蔽具有对应于天线元件300弯曲段312的弯曲槽。

图10A-10C示例了采用凸状弯曲匝段的其他可替换的天线元件。具体而言，元件330由导体301形成并具有端331，332。该天线元件纵向延伸跨越虚的中线314，以便天线元件可被认为具有两个半个单元，每一个半个单元位于中线314的任意一侧。天线元件330在天线元件的端331，332上相似地通过端头306，307耦接到电源。

在图10A-10C的实施方案中，匝段横向延伸跨过天线元件并相对于天线元件的相应端331，332呈凸状弯曲。即，段334a和334b相对于他们的相应端331，332呈凸状弯曲。位于中线314相对两侧的段334，在朝向天线元件相反端的相反方向呈凸状弯曲。天线元件300进一步包括共用中心段336的中心匝338a，338b，该中心段336一般位于段334的平面内。段336与段334一样，是直线形的且不弯曲。其他直线段336和通过其形成的天线匝338a，338b结合起来提供中心峰值功率分布。本发明人还发现，如果没有其他匝和段，天线元件将产生两个峰值分布。本发明人进一步确定：直线段336和在其任意一侧上形成的相邻匝的长度可用于控制通过元件沉积到等离子体中的整体功率以及功率分布的方位特性。

单个匝，特别是弯曲段312，334之间的距离可以改变，其或者展开等离子体，或者限制其尺寸。所示的天线元件可以被用于各种不同的介电窗，如圆形窗或矩形窗。

为了减少电容耦合到等离子体，以增强天线元件的电感耦合效率，并保持低的等离子体电压和防护介电窗被污染，带有槽的静电屏蔽可能与图9A-9C和10A-10C中的天线元件一起使用，该天线元件类似于上面讨论的那些天线元件。这种静电屏蔽被安置在处理系统内的介电窗和等离子体之间。

现在参考图11A-11C，示出了一些静电屏蔽，它们可能与图9A-9C和10A-10C中所示例的天线元件一起使用。图11A示例了与图1E中所示相类似的静电屏蔽340，它使用一系列直线形平行槽。这种屏蔽可能适用于图1A-1F，2A-2B，3A-3B，4，5A-5B，9A-9C以及10A-10C中所示例的天线元件，在它们的中心区域使用基本直立和彼此平行的匝段，或不具有特别的突然弯曲的匝段。对于采用更加紧凸或凹状弯曲的横向段的天线元件而言，静电屏蔽可能包含凸或凹的槽结构以指向天线元件的弯曲匝段。通常希望使用的静电屏蔽中，槽与各天线段保持大约90度角，或与其垂直。

参考图11B所示的静电屏蔽344，该屏蔽可以考虑具有端345，346，当屏蔽与天线元件一起使用时，该端基本上相对于天线元件的端定位在90度角。静电屏蔽344使用一些槽如槽348，这些槽相对静电屏蔽的端345，346凹状弯曲。中心槽349保持直线形并基本上相互平行。

在另一个实施方案中，如图11C所示，屏蔽350采用槽352，槽352相对于屏蔽350的端353，354基本成凸状弯曲。当该屏蔽350采用天线元件时，屏蔽350的端353，354将被从天线元件的端基本上旋转90度。屏蔽350也包括各直线槽351。而且，与特定天线一起使用的静电屏蔽将取决于槽和基本垂直天线元件的横向匝段之间所获得的关系。

图5A和5B示例了根据本发明原理用于一处理系统的三维电感元件的其他实施方案。图5A和5B中的电感元件或天线采用的线圈匝有些段或部分位于基本水平面之外，无需显著增加天线结构的总体水平面积，就能在处理空间内提供密集均匀的等离子体。根据本发明的另外一个方面，图5A和5B中的电感元件采用可减少元件竖直高度的线圈匝，图5A和5B中的元件采用在竖直方向升高到基准平面的附加的线圈匝，但该线圈匝仍然基本水平延伸，从而限制元件整体的竖直高度。

现在参考图5A，电感元件60包括许多线圈匝62。线圈匝62的一部分包括如图所示的匝部分64，匝部分64被定位于具有一定间距且基本平行的平面上。这些一定间距的平行平面一般水平定向。即，如果电感元件60如图1D所示置于一个介电窗的顶部，则线圈匝62的匝部分64将位于平行于介电窗所确定的平面25的基本水平平面内，并高于该平面一定距离(见图1D)。那样，线圈匝部分便形成基本叠加的线圈匝。然而，线圈匝62的一部分也包括竖直定向并增加线圈匝部分的竖直高度的部分或段66，即在竖直方向上叠加水平定位的线圈匝部分。线圈匝62主要构造为水平定位。因而电感元件60的线圈匝62的一部分包括如图5A，5B所示的彼此在竖直方向叠加的部分或段。尽管电感元件60的结构采用了具有竖直定位部分66和水平定位部分64的线圈匝，线圈匝62基本上主要水平定位于多个彼此在竖直方向相互间隔的叠加形式的水平面上。也就是说，每个线圈匝绝大多数部分或段是基本水平定位的。线圈匝的竖直部分66在水平部分64之间提供了竖直间隔，使得线圈匝62形成如图5A所示的叠加形式。这样，无需显著增加电感元件的水平面积，就能增加电感元件的有效等离子体产生区域。而且，因为线圈匝主要是水平构造的，电感元件的竖直高度也获得最小化。特别是，线圈匝62包括彼此平行且共面的平行部分68，该平行部分68确定了元件60的一个中央等离子体产生区域71。根据本发明的原理，不增加电感元件总体的水平面积，叠加的线圈62就能够提供更多的线圈匝部分68，该线圈匝部分68接近电感元件60的中央区域71。电感元件60中附加的线圈匝62被转变成电感元件附加的竖直高度，而不是更大的水平面积。因而在一个等离子体处理系统中，电感元件60可用来产生或保持密集均匀的等离子体而无需显著增加处理室的水平横断面尺寸。如图5A所示，射频能量在内线圈端70处被电感耦合入电感元件60。因为线圈匝62叠加并主要水平定位，所以竖直高度并不像图1中元件10那样显著增加。因而，元件60提供了一个水平和垂直方向都紧凑的结构，可以用来获得一般需要大得多的电感源才能产生的密集均匀的等离子体。

图5B示出了另外一个根据本发明原理的电感元件实施方案，它结合并利用了图5A中电感元件60和图1A中电感元件10各自的不同特点。更具体而言，电感元件72包括处于上述叠加形式或倾斜于叠加形式的线圈匝62。因为线圈匝62的水平部分64比垂直部分66长得多，因而线圈匝62主要位于水平面上。那样，类似于图5A中的电感元件60，线圈匝62以叠加形式定位于竖直间隔的水平面上。电感元件72也包括一个或多个线圈匝74，该线圈匝74以一定角度倾斜于叠加形式。在图5B中，线圈匝74定位于一个主竖直平面内，基本垂直于叠加线圈匝62。然而，附加的一个或多个线圈匝74可倾斜为水平方向和垂直方向之间的某个角度。射频能量在外线圈端76处被耦合入电感元件72。尽管图5A-5B所示电感元件的线圈一般是半圆形，但它们也可以是其他形状。同样，尽管图5B所述线圈匝74为基本竖直定向，但它们也可以象图3A和3B一样在水平和竖直之间倾斜一角度。

图6A-6D示出了根据本发明原理用于等离子体处理系统中的电感元件更多的可替换结构。图6A-6D中的元件来自现有电感元件的变化，它们是间隔相对较近的缠绕线圈匝。也就是说，图6A-6D示出了利用重复导体段排列成非线圈形式电感元件的实施方案。更具体而言，相对于电感元件，重复的导体段并不是简单地以一个线圈的重复线圈匝的形式存在，如此处有关其他实施方案所述。特别地，图6A-6D的实施方案被设计用来与一个平面介电窗共同耦合能量入一个等离子体。图6A-6D中的每个电感元件都包括多个相同重复的导体段，这些导体段围绕电感元件中心安置成环状。这些元件中的一些，例如图6A，6C和6D具有重复的导体段，这些导体段从电感元件中心向外径向延伸。这些电感元件在处理室内产生环状的等离子体，并且可与其他可置于接近该电感元件中心的硬件设备一起使用。例如，磁控管装置，进气组件，检测装置以及其他处理硬件可置于图6A-6D的电感元件的中心，用于等离子体处理。图6A-6D所示元件与具有多个相邻同心线圈匝的现有缠绕线圈或天线有一些区别。尽管实施方案中的一些采用多层结构，如图6B中的电感元件，并且，尽管图6B电感元件采用重复段的线圈匝排成环状模式，但是，与一个现有缠绕或螺旋形的线圈天线相比，图6A-6D中的电感元件在天线端通常具有减少的输入阻抗。而且，图6A-6D中的电感元件与现有线圈结构相比具有更低的电感。

参考图6A，图6A示出了一个电感元件80，它定位在一个平面上，该平面基本平行于介电窗的水平面(见图1D)。电感元件80形成多个重复段82，这些重复段82从电感元件中心84向外径向延伸。每个重复段82都对等离子体的产生作出贡献，并且因为这些段82围绕中心84径向排列，于是，该元件产生一个圆形或环状的等离子体。电感元件80具有重复导体段82，这些导体段82包括由参考圆87所示出的圆形的外面部分86。根据本发明的原理，电感元件80产生密集均匀环状的等离子体，该等离子体可用来与其他处理部件一起使用，例如磁控管，进气组件或检测装置，这些部件可置于接近电感元件中心84的位置，因为等离子体的产生主要保持在从接近重复段86的中心径向朝外的区域。电感元件80包括一个横跨段88，该横跨段88延伸通过电感元件的中心84，因而电感元件的一边在一方向上传导电流，如顺时针方向，其中另一边将在相反的方向上传导电流，如逆时针方向。那样，便在环状的等离子体内获得了一个更均匀的等离子体密度。射频能量在端头81处被耦合入元件80。

图6B示出了一个电感元件90，它也定位于一个平行于平面介电窗(见图1D)的平面上，并且包括形成单个线圈的重复导体段92。尽管段92形成线圈，但重复导体段并不排列成线圈状。也就是说，单个线圈92并不简单是一个较大线圈结构的线圈匝。每个线圈92包括大约一圈半的线圈匝，并且围绕电感元件的中心94排成环状。图6B中的实施方案具有螺旋状的线圈。每个线圈段92都绕基本竖直轴93缠绕，使每个重复线圈段92的一圈半匝提供给多层电感元件一些段，这些段位于竖直间隔但水平定位的平面上，如图6B所示。每个线圈段包括过渡段95，它置于不同线圈段92之间，因而每个线圈段可以类似地缠绕于一个下部96和一个上部98之间。每个线圈段92围绕电感元件90的中心94类似地排列。射频能量在端头91耦合入元件90。

图6C中的电感元件100也构造成定位于一个平行于平面介电窗的平面上，并形成重复导体段1-2，这些重复导体段102自电感元件中心104向外径向延伸。重复段102包括椭圆形部分，每个椭圆形部分具有线性外边101以及圆角或圆弧端103。电感元件100类似图6B所示的电感元件，也具有多层结构。然而，以附图标记106表示第一层，108表示第二层的该多层结构是通过重复两个垂直间隔水平面的方式形成。更具体而言，电感元件100在大约点105处开始在第一层106上形成多个重复导体段，于大约点107处发生过渡，其中用于构成电感元件100的导体竖直向上延伸到层108，然后重复该方式构成重复段，这些重复段位于下面层106的重复段的上面或与它们共同延伸。射频能量在端头109处耦合入元件100。

图6D根据本发明的原理示出了用于等离子体处理系统中的电感元件的另外一个可替换结构。电感元件110构造成定位于一个平行于介电窗的平面上并形成重复导体段112，这些重复段112自电感元件110的中心114向外径向延伸。段112的定位类似于图6C中示出的段102。然而，电感元件110仅仅利用了一个高度或层，并且重复段112采取不同的形式。这些重复段不是形成图6C中的椭圆形部分，而是具有许多一定角度的拐角116，一般成圆周矩形，它具有相对电感元件110中心114的半径。圆周矩形包括内曲边113和外曲边115，它们由径向定位段117所联接。射频能量在端头101处耦合入元件。

根据本发明的另外一个方面，一个电感元件可构造用来耦合电能通过处理室的侧壁部分和端壁部分进入到该处理室的处理空间内。传统上，一个典型的介电窗被置于室的端部或接近室的端壁，通常位于室的顶部，如图1D所示。那样，来自一个现有平面线圈天线的电能被向下导入室的处理空间内。可替换的，室的侧壁可由介电材料构成，并且一个螺旋形或螺线管形的线圈可缠绕侧壁并耦合能量到室内。根据本发明的另外的一个方面，具有复合线圈匝的非平面线圈被构造使其线圈匝的段沿着室的侧壁部分并且也同时沿着室的端壁部分安置或定位，来自电感元件的电能因而同时耦合通过侧壁和端壁部分。也就是说，在一个实施方案中，感应电能从室的侧面和顶部被耦合入等离子体。为此，采用这种电感元件的处理系统具有由介电材料如石英形成的侧壁部分和端壁部分。

参考图7A，线圈形式的电感元件120如图构造，其围绕着处理室的部分123，该处理室包括侧壁部分121以及端壁部分122。处理室部分123可并入一个更大的室，如图8B所示。该部分123一般置于被处理衬底的对面，从而靠近该衬底形成一个等离子体。尽管图7A-7C中所示的部分123一般显示为具有平的端壁部分122和圆柱形侧壁部分121的圆柱体，但该部分123也可以为其他形状，如图8B所示的圆锥形。电感元件120构成一个线圈，它包括由附图标记124总体表示的的复合线圈匝，其中每个线圈匝包括大致沿着并围绕室侧壁部分121定向的段126。线圈匝124还包括沿端壁部分122定位的段127。那样，电感元件120的线圈匝124通过室的侧壁和端壁部分耦合能量进入等离子体。侧壁和端壁部分121，122由适当的介电材料如石英构成，从而使电能通过该侧壁和端壁部分被耦合入等离子体。

线圈匝124围绕介电室部分123缠绕并排列，从而自部分123基本上所有的面耦合能量入等离子体。也就是说，元件120包括沿室侧壁部分121定位的线圈匝段以及沿室端壁部分122定位的线圈匝段。所以，在端130处耦接到射频电源端部的电感元件120包括线圈匝，其中，每匝都有一个跨过端壁部分的段和一个缠绕侧壁部分122的段。线圈匝的侧壁段包括彼此成一个角度定位的单元。特别地，沿侧壁部分121安置的线圈匝的每个侧壁段都包括一个沿侧壁部分向下的单元132，以及一个围绕侧壁部分121的单元，如水平单元133所示。每个线圈匝的侧壁段进一步包括一个在背后向上延伸高出侧壁部分121的单元，如竖直单元134。然后，该线圈匝在背后延伸跨过端壁部分122。如图7A所示，此种模式为多个线圈匝124所重复，沿室部分123的一侧下行。在下线圈124a上，在段135处过渡到线圈匝124b，然后线圈匝124b围绕侧壁部分121，并向上越过端壁部分122，然后沿着室部分123的另外一面重复直到端136终止，端136耦接到射频电源的另外一端。如图所示，线圈120主要有数组线圈匝，其中，一组线圈匝沿着室的一侧安置，另外一组线圈匝沿着室的另外一侧安置。

在图7A所示元件的实施方案中，线圈匝沿侧壁部分的段包括90度直角弯曲。由附图标记132，134所表示的多个上下缠绕侧壁部分122的线圈匝单元定位于大致竖直方向。电感元件的其他单元包括单元133，大致水平定位。线圈匝单元132，134与单元133之间成大约90度的弯曲。可替换的，线圈匝的不同单元也可采用其他定位。

例如，图7B示出了一个类似于电感元件120的可替换实施方案。类似于图7A的电感元件120，电感元件140包括许多线圈匝142，它们围绕处理室部分123的侧壁部分121延伸并越过端壁部分122。然而，在线圈匝142的单元134和单元133之间的过渡角大于90度，因而，单元134，133一般彼此并不垂直。侧壁上的单元133，134之间的角度可以变化以适应室部分123特定的形状。例如，角度可能小于90度。元件140通过室的端壁和侧壁同时耦合能量入等离子体。

图7C示出了从室的端壁和侧壁部分耦合能量入处理室所采用电感元件的另外一个可替换实施方案。图7C中的实施方案并未利用图7A，7B中所示的具有复合角度单元的线圈匝。电感元件150采用大致环状缠绕的线圈匝，因而线圈匝单元围绕室部分123，并且同时越过端壁部分122和侧壁部分121。如上所述，该元件构成了两组置于部分123相对两侧的线圈匝。

图7A，7B，7C中的电感元件120，140，150分别可用来从不同角度电感耦合电能入等离子体，并且可用来改变电能进入等离子体的程度。籍此，这些电感元件以平面线圈无法获得的方式影响着等离子体的稳定性和均匀性。例如，采用平面线圈，几乎很少能够改变线圈和等离子体之间耦合界面的尺寸，因而扩大了射频能量沉积到等离子体上的面积。一般地，ICP能量沉积入一个与天线接界并自介电窗延伸少许透入深度的等离子体层。图7A-7C所示天线的结构通过改变沿处理室侧壁部分121定位的线圈匝段的定位而产生多样性，因此能量不仅从室的顶部而且还从侧面直接进入等离子体。

图7D示出了另外一个非平面电感元件的实施方案，根据本发明的原理，该元件可用来电感耦合能量通过处理室的端壁和侧壁部分进入等离子体。电感元件160并不采用类似图7A-7C中电感元件的重复缠绕线圈匝，而是采用图6A-6D所示的电感元件的变型，其中，该电感元件的重复段以非线圈方式围绕一个中心轴放射状排成环状。这些重复段自电感元件中心向外径向延伸。然而，元件160并未构造成如图6A-6D所示的平面状，而是具有分别沿处理室顶和侧面定位的段。

更具体而言，围绕中心轴161径向排列的每个重复段162于角163处弯曲从而形成大致水平的顶段164和大致竖直的段166。顶段164大致沿处理室端壁或顶壁部分122定位，而垂直段166沿处理室侧壁部分121定位。例如，一类似元件160的电感元件可以以图7D所示方式通过弯曲图6A中元件80的不同重复段而形成。每个侧段166包括大致水平定位而又沿侧壁部分121安置的部分167。元件160从室的上方和通过室的侧面耦合电能进入处理室。

根据本发明的一个方面，ICP系统和此处公开的电感元件可用于等离子体蚀刻或等离子体增强CVD(PECVD)。根据本发明的另一个方面，电感耦合等离子体可用于溅射沉积处理或溅射蚀刻处理。在本发明的的又一个方面，此处公开的电感元件可与第二独立偏压的电感元件一起用于溅射沉积处理，从而进一步于处理室内影响等离子体或电离溅射粒子。

为此，图8A示出了一处理系统200，它采用一处理室202来限定一处理空间204，处理空间204内放置一将被处理的衬底206。系统200采用了上述的根据本发明原理的电感元件，它特别适合电离PVD法，运用此种方法，自靶上溅射出来的粒子在沉积到衬底上之前被电离。衬底206安放于介电室部分210下方的晶片支承件208上，室部分210环绕着衬底206和处理空间204。支承件208包括由一匹配电源206a偏压的衬底支架206b。一带孔板212和溅射沉积靶214以及附属固定架215被置于介电室部分210的顶部。带孔板212包括一个开孔或开口213，靶214可以为环状，环绕着孔213。靶214耦接到匹配的直流电源226b。介电窗216被置于带孔板212和靶214的顶部。电感或天线元件220置于介电窗216的顶部。

根据本发明的原理，电感或天线元件220可以是许多合适构造并与平面介电窗协作的电感元件中的任何一种，例如图1A所述并示于图8A的电感元件10。法拉第或静电屏蔽件234，236可以象图1D所讨论的系统那样用于系统200中。电感元件10包括竖直线圈匝222和水平线圈匝224。水平线圈匝224大致位于平行于介电窗216顶平面225的平面上。电感元件220将电能耦合入处理空间204，具体地说，通过窗216将能量耦合入处理空间204内的等离子体中。等离子体被用来自靶214上溅射材料并且电离靶材料的溅射原子，然后，根据现有电离溅射沉积技术，该溅射原子被沉积到衬底206上。电感元件220通过匹配单元226a耦接到射频电源226上。靶214被耦接到直流电源226b上而被偏压。尽管图8A所示的电感元件220在结构上类似图1A和1B所示的电感元件，但根据本发明原理的其他电感元件也可与平面介电窗216协同用于系统200中，例如，在平面窗216附近也可以使用图1C，2A-2B，3A-3B，4，5A-5B，6A-6D以及9-10所示的电感元件。

根据本发明的一个方面，为了进一步控制和影响在处理室空间204中形成的等离子体，围绕介电室部分210设置一个次电感元件230。为此，次电感元件230可采用缠绕部分210的圆柱形线圈元件的形式，如图8A所示。次电感元件230通过匹配单元232a连接到射频电源232。电源232的工作独立于射频电源226。那样，主电感元件220和次电感元件230都独立地偏压和工作。这两个独立射频电源226，232可用来调节传送到等离子体的能量。

采用两个独立偏压电感元件的本发明系统200的一个特别的好处通过一电离PVD工艺来加以实现。在一个电离PVD(iPVC)工艺中，如电离金属PVD工艺中，金属粒子(如铝粒子)利用被主电感元件产生并保持的等离子体从靶上溅射下来，然后，粒子被次等离子体电离。电离PVD工艺使金属薄膜能够沉积到采用大的纵横比特征的衬底上。在等离子体上最大化电子温度和密度对于优化iPVD工艺中金属粒子的电离是一个重要问题。然而，在iPVD工艺中通常发生的是存在于主等离子体中的金属粒子增加的密度使主等离子体中的电子温度骤冷或降低，从而减少了总体上可获得的金属电离。而且，溅射金属粒子所产生的能量通常被处理气体如氩气所吸收，导致氩处理气密度的减少或稀薄。氩气的稀薄依次减少了溅射原子的热效率并且进一步减少了金属的电离。

采用图8A所示的、并根据本发明原理的系统，金属原子将在处理空间内两个不同区域内与高密度等离子体互相作用，这两个区域由来自分开的电感元件220和230的电感耦合能量所限定。根据上面讨论的本发明原理，主电感元件220提供了一个高密度和均匀的等离子体，它靠近靶214。待沉积到衬底206上的材料自靶214上溅射并由主等离子体电离。小部分溅射材料经过主等离子体区域没有完全冷却到本地气体温度，因而不会有机会与等离子体粒子碰撞并电离。因为溅射原子有机会在它们到达次等离子体时冷却到一个热状态，从而能够与等离子体粒子碰撞电离，因此，次电感元件230显著地增强了溅射材料的电离。而且，先前电离的溅射原子与等离子体电子重新组合至一中性状态的任何部分由次等离子体再次电离。这种再电离将发生在靠近电感元件230的处理空间区域，也就是直接在衬底206上方的空间。次电感元件230独立于主电感元件的影响，在处理室202中提供能量给等离子体。那样，更多的能量被传送到等离子体和自靶214上溅射的金属粒子上，因而增加了所需金属粒子的电离并增加了电离金属流的均匀度。而且，次电感元件230增加射频能量到等离子体场的外围区域，其中大量电离金属流由于其重新组合以及与介电室部分210相关的侧壁吸收而失去。在本发明的一个实施方案中，主电感元件可耦接到工作频率大约为13.56MHZ的射频电源226上，而次射频电源232的工作频率可以是大约2MHZ。电源226，232各自独立工作。通常，电感元件可由电源在400KHZ直到100MHZ的激发频率范围内激励。射频电源通过匹配单元226a，232a耦接到电感元件，以传送最大的射频能量给等离子体。

如图8A所示，采用两个电感元件产生等离子体，由于能量从两个独立的电源传送到等离子体，因而该等离子体可以更适合地控制在一个更宽的靶能量范围和气体压力参数下。而且，通过在衬底206的正上方区域提供等离子体的独立控制，以及等离子体与自靶214上溅射下来粒子相互作用的独立控制，图8A所示的系统200将增加金属粒子电离区域的尺寸。而且，发明人已确定：类似于系统200的系统也可利用其他物理机构将电能引入等离子体，如离子声波，电子等离子体波和其他波耦合机构。而且，此处讨论的本发明系统另外的一个优点是传送到等离子体的总能量可分成两部分，从而传送到等离子体的累积能量水平更高。此外，在主电感元件和次电感元件之间分割所需的能量减少了元件的生热，并且使元件冷却更容易。

系统200也可用来增强从靶214溅射下来的粒子的空间电离效率。带孔板212上中央开孔213的尺寸将限制在冷却和电离前撞击衬底的溅射原子。中央开孔的尺寸可变化，以反射更多或更少数量的溅射粒子回到来自主电感元件的等离子体以便被电离。这增加了溅射粒子在撞击衬底表面之前的电离几率。图8A中的系统使电离过程更独立于处理空间204中的气体压力，并且更独立于传送到靶214并从那里溅射粒子的能量。籍此，系统总的“处理窗”被增强了，这比现有技术的系统采用单一平面电感元件而受限于某一气压范围和能量制约具有显著的优点。

为了进一步增强电感耦合能量到气体等离子体，如上文所述，系统200可使用形式为开槽屏蔽件234和屏蔽件236的法拉第屏蔽件，其中开槽的屏蔽件234靠近介电窗216的内侧，屏蔽件236围绕室部分210靠近次电感元件230。法拉第屏蔽件在电离PVD系统中非常有用，该系统使用可建立于室内电介面上的金属材料，并使得内部组件与等离子体短路。法拉第屏蔽件也增强从元件230进入等离子体的电感耦合能量。根据公知等离子体原理，法拉第屏蔽件一般要接地并且用来减少电感元件220，230所产生的电容电场，如上文所述。

图8B示出了本发明系统的一个可替换实施方案，类似于系统200，它采用了上面讨论过的非平面主电感元件，以及一个次电感元件。类似于以上结合图7A-7D所描述的元件，系统245采用一主电感元件250从室的端壁部分251和侧壁部分252耦合电能进入处理室246。因而，在带孔板247上方，具有端壁部分251和侧壁部分252的介电室248被用来代替图8A所示的平面介电窗。一环形靶254和固定架255置于室部分248的周围，并且电感元件250缠绕着室部分248，从而电感耦合能量进入靠近靶254的室246，从而根据公知的等离子体原理，从靶上溅射材料粒子。靶254耦接到直流电源255b被偏压。图8B示出一个形状类似于图7B所公开的电感元件，然而，也可以利用其他根据本发明原理设计的类似电感元件。例如，图7A，7C和7D所示的电感元件也可与图8B所示的系统245一起使用。电感元件250用于耦接匹配单元255a和射频电源255，它们相对于耦接到次电感元件257上的另一射频电源256和匹配单元256a独立工作。法拉第屏蔽件258示于系统245中，并且可用来通过次电感元件257而提高进入室246中的电感耦合能量，用于处理位于室246内支承件261上的衬底260。支承件261包括衬底托架260b，该衬底托架可从电源260a偏压，从而控制衬底260上的处理电压和参数。

采用一类似于图8B中系统245的等离子体处理系统，其处理室的结构可通过在电感元件250各线圈匝之间介电室部分248的区域内安装靶254加以更改。参考图8B，靶254可置于附图标记259所表示的介于电感元件250相邻线圈匝之间的区域。

图8C示出了另外的一个系统270，它采用根据本发明原理的主、次电感元件。系统270使用了一个大体为平面的主电感元件280，例如，可以是图4，5A-5B和6A-6D中任何一个元件。系统270采用了室272，其中衬底274由支承件275支承。支承件275包括衬底架274b，274b被电源274a偏压，以控制衬底274上的电压和工艺参数。在带孔板276的上方安置了靶277、固定架279和介电窗278，用以将将材料溅射沉积到衬底274上形成材料层。直流电源282b偏压靶277。电感元件280耦接抵靠到平面介电窗278的一侧上，给处理室272内的等离子体提供电能。电感元件280通过匹配单元282a耦接到射频电源282。如上所述，在介电窗278的一个内表面上，可用法拉第屏蔽件283来增强来自元件280的电感耦合电能。

围绕介电室部分286的次电感元件285并不是以图8A和8B所示的圆柱形线圈在附近围绕的形式。可替换的，元件285构造成包括许多重复并排的段288，它们挨着室286的外壁定位于竖直方向上。如图8C所示，重复段288基本竖直定位，以形成总体上围绕着室272的圆柱形元件。根据本发明的原理，电感元件285通过匹配单元290a耦接到一个匹配的射频电源290，以电感耦合电能进入处理室272。在本发明一个优选实施方案中，重复段288如图8C所示成“U”型。然而，也可使用其他形状的重复段。而且，根据本发明的原理，图8A，8B所示的圆柱形线圈也可用于系统270。

尽管本发明已通过实施方案进行了描述，也尽管对这些实施方案进行了详细描述，但这并不是对所附权利要求书的保护范围的限制。本发明的其他的优点和变化对本领域的普通技术人员来说是显而易见的。本发明的保护范围并不仅仅限于以上的说明性的实施方案所显示和描述的代表性的装置和方法。因此，在不偏离本发明的精神或整体创造性构思的前提下，可以对本发明作出修改或变化。

权利要求书

(按照条约第19条的修改)

1.一种利用等离子体处理衬底的处理系统，该系统包括：

处理室，其限定处理空间，并包括在所述处理室中用于支承衬底的衬底支承件；

进气口，用于将处理气体导入到所述处理空间内；

等离子体源，用于在所述处理空间中由导入的处理气体产生等离子体，所述等离子体源包括：

介电窗，其具有基本为平面的表面，并与所述处理室接界，靠近所述处理空间；

天线元件，其被安置在所述处理室外边并靠近所述介电窗，所述天线元件具有相反的端，并用于电感耦合电能穿过介电窗进入到处理空间以在其中产生等离子体；

所述天线元件包括电导体，所述电导体具有沿着天线元件相反端之间的长度连续缠绕的复合匝；

导体匝段定位第一平面内，所述第一平面基本平行于所述窗的平面表面，所述匝段相对于天线元件的相应端凹状弯曲或凸状弯曲，至少一个所述导体匝段基本定位在与所述第一平面倾斜一定角度的第二平面上。

2.删除。

3.根据权利要求2所述的处理系统，其特征在于，至少所述第一平面基本平行于介电窗的平面表面。

4.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述天线元件包括另一个线圈匝段，其定位在与第一和第二平面都倾斜一定角度的第三平面内。

5.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述天线元件包括位于中线任意一侧的两个半个单元，其中一半的匝段相对于这一半中的天线元件的相应端凹状弯曲，而另一半的匝段相对于所述另一半中的天线元件的相应端凹状弯曲。

6.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述天线元件包括位于中线任意一侧的两个半个单元，其中一半的匝段相对于这一半中的天线元件的相应端凸状弯曲，而另一半的匝段相对于所述另一半中的天线元件的相应端凸状弯曲。

7.根据权利要求1所述的处理系统，进一步包括安置在所述天线元件和所述处理空间之间的屏蔽件。

8.根据权利要求7所述的处理系统，其特征在于，所述屏蔽件基本是平面的，并被安置在天线元件和介电窗的平面表面之间。

9.根据权利要求7所述的处理系统，其特征在于，所述屏蔽件包括许多槽，这些槽横向形成在所述屏蔽件的相反端之间，至少一个所述槽相对于所述屏蔽件的端凹状弯曲或凸状弯曲。

10.一种天线元件，其用于耦合电能到处理室中以在处理室中由处理气体产生等离子体，所述天线元件具有相反端，并包括：

电导体，具有沿着天线元件相反端之间的长度连续缠绕的复合匝；

导体匝段被基本上互相共面定位，共面的段相对于天线元件的相应端凹状弯曲或凸状弯曲，至少一个所述导体匝段定位在与所述第一平面倾斜一定角度的第二平面上。

11.删除。

12.根据权利要求10所述的天线元件，进一步包括另一个线圈匝，其定位在与第一和第二平面都倾斜一定角度的第三平面内。

13.根据权利要求10所述的天线元件，其特征在于，所述天线元件包括位于中线任意一侧的两个半个单元，其中一半的匝段相对于这一半中的天线元件的相应端凹状弯曲，而另一半的匝段相对于所述另一半中的天线元件的相应端凹状弯曲。

14.根据权利要求10所述的天线元件，其特征在于，所述天线元件包括位于中线任意一侧的两个半个单元，其中一半的匝段相对于这一半中的天线元件的相应端凸状弯曲，而另一半的匝段相对于所述另一半中的天线元件的相应端凸状弯曲。

15.一种天线元件，其耦合电能到处理室中以在所述室中由处理气体产生等离子体，所述天线元件具有相反端，并包括：

电导体，具有相对于天线元件的相反端横向延伸的复合段；

一部分横向段，其相对于天线元件的相反端在第一平面内凹状弯曲或凸状弯曲；

至少一个所述段定位在与所述第一平面倾斜一定角度的第二平面上。

16.根据权利要求15所述的天线元件，其特征在于，所述横向段基本相互共面定位。

17.根据权利要求15所述的天线元件，其特征在于，所述天线元件包括位于中线任意一侧的两个半个单元，其中一半的横向段相对于这一半中的天线元件的相应端凹状弯曲，而另一半的横向段相对于所述另一半中的天线元件的相应端凹状弯曲。

18.根据权利要求15所述的天线元件，其特征在于，所述天线元件包括位于中线任意一侧的两个半个单元，其中一半的横向段相对于这一半中的天线元件的相应端凸状弯曲，而另一半的横向段相对于所述另一半中的天线元件的相应端凸状弯曲。

Claims (18)

1.一种利用等离子体处理衬底的处理系统，该系统包括：

处理室，其限定处理空间，并包括在所述处理室中用于支承衬底的衬底支承件；

进气口，用于将处理气体导入到所述处理空间内；

等离子体源，用于在所述处理空间中由导入的处理气体产生等离子体，所述等离子体源包括：

介电窗，其具有基本为平面的表面，并与所述处理室接界，靠近所述处理空间；

天线元件，其被安置在所述处理室外边并靠近所述介电窗，所述天线元件具有相反的端，并用于电感耦合电能穿过介电窗进入到处理空间以在其中产生等离子体；

所述天线元件包括电导体，所述电导体被构造成具有沿着天线元件相反端之间的长度方向连续缠绕的复合匝；

导体匝段被定位在一个平面内，该平面基本平行于所述窗的平面表面，匝段相对于天线元件的相应端凹状弯曲或凸状弯曲。

2.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，至少一个所述匝基本定位在第一平面内，另一个所述匝基本定位在与所述第一平面倾斜一定角度的第二平面内。

3.根据权利要求2所述的处理系统，其特征在于，所述第一平面基本平行于介电窗的平面表面。

4.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述天线元件包括另一个线圈匝，其定位在相对于第一和第二平面都倾斜一定角度的第三平面内。

5.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述天线元件包括位于中线任意一侧的两个半个单元，其中一半的匝段相对于这一半中的天线元件的相应端凹状弯曲，而另一半的匝段相对于所述另一半中的天线元件的相应端凹状弯曲。

6.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述天线元件包括位于中线任意一侧的两个半个单元，其中一半的匝段相对于这一半中的天线元件的相应端凸状弯曲，而另一半的匝段相对于所述另一半中的天线元件的相应端凸状弯曲。

7.根据权利要求1所述的处理系统，进一步包括安置在所述天线元件和所述处理空间之间的屏蔽件。

8.根据权利要求7所述的处理系统，其特征在于，所述屏蔽件基本是平面的，并被安置在所述天线元件和所述介电窗的平面表面之间。

9.根据权利要求7所述的处理系统，其特征在于，所述屏蔽件在其上包括许多槽，这些槽形成在所述屏蔽件的相反端之间横向布置，至少一个所述槽相对于所述屏蔽件的端凹状弯曲或凸状弯曲。

10.一种天线元件，其用于耦合电能到处理室中以在所述处理室中由处理气体产生等离子体，所述天线元件具有相反端，并包括：

电导体，具有沿着天线元件相反端之间的长度连续缠绕的复合匝；

导体匝段被基本上互相共面定位，共面的段相对于天线元件的相应端凹状弯曲或凸状弯曲。

11.根据权利要求10所述的天线元件，其特征在于，至少一个所述匝基本定位在第一平面内，另一个所述匝基本定位在与第一平面倾斜一定角度的第二平面内。

12.根据权利要求10所述的天线元件，进一步包括另一个线圈匝，其定位在与第一和第二平面都倾斜一定角度的第三平面内。

13.根据权利要求10所述的天线元件，其特征在于，所述天线元件包括位于中线任意一侧的两个半个单元，其中一半的匝段相对于这一半中的天线元件的相应端凹状弯曲，而另一半的匝段相对于所述另一半中的天线元件的相应端凹状弯曲。

14.根据权利要求10所述的天线元件，其特征在于，所述天线元件包括位于中线任意一侧的两个半个单元，其中一半的匝段相对于这一半中的天线元件的相应端凸状弯曲，而另一半的匝段相对于所述另一半中的天线元件的相应端凸状弯曲。

15.一种天线元件，其耦合电能到处理室中以在所述室中由处理气体产生等离子体，所述天线元件具有相反端，并包括：

电导体，具有相对于所述天线元件的相反端横向延伸的复合段；

横向段，其相对于所述天线元件的相反端凹状弯曲或凸状弯曲。

16.根据权利要求15所述的天线元件，其特征在于，所述横向段基本相互共面定位。

17.根据权利要求15所述的天线元件，其特征在于，所述天线元件包括位于中线任意一侧的两个半个单元，其中一半的横向段相对于这一半中的天线元件的相应端凹状弯曲，而另一半的横向段相对于所述另一半中的天线元件的相应端凹状弯曲。

18.根据权利要求15所述的天线元件，其特征在于，所述天线元件包括位于中线任意一侧的两个半个单元，其中一半的横向段相对于这一半中的天线元件的相应端凸状弯曲，而另一半的横向段相对于所述另一半中的天线元件的相应端凸状弯曲。

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