TWI843141B

TWI843141B - 用於產生等離子體的線圈結構及半導體製程設備

Info

Publication number: TWI843141B
Application number: TW111125382A
Authority: TW
Inventors: 趙晉榮; 王松; 韋剛; 星陳; 許金基; 張郢
Original assignee: 大陸商北京北方華創微電子裝備有限公司
Priority date: 2021-07-09
Filing date: 2022-07-06
Publication date: 2024-05-21
Also published as: CN115604899A; EP4369870A4; WO2023280196A1; KR102806107B1; JP7576191B2; EP4369870A1; JP2024518183A; US20240339296A1; TW202303657A; US12387906B2; KR20240004701A

Abstract

一種用於產生等離子體的線圈結構及半導體製程設備，該線圈結構包括至少一個線圈組，線圈組包括同軸設置的第一子線圈組和第二子線圈組，第一子線圈組包括位於第一平面內的至少一個第一平面線圈，第二子線圈組包括位於平行於第一平面的第二平面內的至少一個第二平面線圈，第一平面線圈與第二平面線圈串聯，第二平面線圈在第一平面上的正投影與第一平面線圈呈鏡像對稱或者鏡像非對稱。

Description

用於產生等離子體的線圈結構及半導體製程設備

本發明涉及半導體加工技術領域，具體地，涉及一種半導體製程設備中用於產生等離子體的線圈結構及半導體製程設備。

電感耦合等離子體（Inductive Coupled Plasma，ICP）源是半導體領域中進行乾法刻蝕和薄膜沉積常用的一種等離子體源。ICP源由高頻電流通過線圈產生的高頻電磁場激發氣體產生等離子體，可以在較低的腔室壓力下工作，具有等離子體密度高、對工件損傷小等特點。隨著特徵尺度的日益縮小，在製程加工過程中所面臨的挑戰也越來越嚴峻，其中一個很重要的要求是等離子體源的一致性，對於ICP源，線圈分佈對刻蝕的形貌及其均勻性有關鍵性作用，需要不斷優化線圈電流徑向及角向分佈的均勻對稱性，以進一步提升等離子體加工設備製造高度集成器件製程的能力。

圖1為現有的一種線圈結構的示意圖。圖2為現有技術中的電磁場分佈示意圖。如圖1和圖2所示，該線圈結構包括內線圈組11和外線圈組12，二者均由兩個平面線圈組成，且兩個平面線圈相對于其軸向呈180°旋轉對稱分佈，每個平面線圈在其徑向截面上的正投影形狀均為漸開線形，且線圈圈數為1.5匝。內線圈組11和外線圈組12各自的兩個平面線圈的位於外圈的外端並聯，並與匹配器13的輸出端電連接，位於內圈的內端並聯，並與匹配器13的輸入端電連接。

如圖2所示，以單個平面線圈的形狀為漸開線形，且該漸開線為1.5匝為例，該漸開線位於圖2中示出的虛線兩側的左、右兩個部分的幾何分佈是不均勻的，在徑向上的分佈也是不均勻的導致電磁場左、右分佈不對稱，同時上述漸開線在徑向上的分佈也是不均勻的，從而導致線圈左、右以及徑向上的電流不同，這在製程過程中會造成等離子體中的自由基及離子密度分佈的不均勻，即導致等離子體分佈不均勻，從而導致對晶圓刻蝕不均勻，對刻蝕品質或效率產生不良影響。

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提出了一種半導體製程設備中用於產生等離子體的線圈結構及半導體製程設備，用於補償線圈在徑向上的電流分佈差異，提高在線圈在其下方產生的耦合能量在徑向上的分佈均勻性，從而提高等離子體中的自由基及離子密度在徑向上的分佈均勻性。

為實現上述目的，本發明提供了一種半導體製程設備中用於產生等離子體的線圈結構，該線圈結構包括至少一個線圈組，該線圈組包括同軸設置的第一子線圈組和第二子線圈組，該第一子線圈組包括位於第一平面內的至少一個第一平面線圈，該第二子線圈組包括位於平行於該第一平面的第二平面內的至少一個第二平面線圈，該第一平面線圈與該第二平面線圈串聯，該第二平面線圈在該第一平面上的正投影與該第一平面線圈呈鏡像對稱或者鏡像非對稱。

可選的，該第一子線圈組包括多個該第一平面線圈，多個該第一平面線圈的形狀相同，且互相間隔設置，多個該第一平面線圈的第一端沿該線圈組的圓周方向均勻分佈；多個該第一平面線圈的第二端沿該線圈組的圓周方向均勻分佈；該第二子線圈組包括多個該第二平面線圈，多個該第二平面線圈的形狀相同，且互相間隔設置，多個該第二平面線圈的第一端沿該線圈組的圓周方向均勻分佈；多個該第二平面線圈的第二端沿該線圈組的圓周方向均勻分佈；多個該第一平面線圈與多個該第二平面線圈一一對應，多個該第一平面線圈的第一端並聯，多個該第二平面線圈的第一端並聯，多個該第一平面線圈的第二端一一對應地與多個該第二平面線圈的第二端串聯。

可選的，該第一子線圈組和該第二子線圈組之間的軸向間距小於等於指定軸向間距，且該第二平面線圈在該第一平面上的正投影與該第一平面線圈呈鏡像對稱；或者，該第一子線圈組和第二子線圈組之間的軸向間距大於該指定軸向間距，且該第二平面線圈在該第一平面上的正投影與該第一平面線圈呈鏡像非對稱。

可選的，該指定軸向間距為5mm。

可選的，該第一子線圈組和第二子線圈組之間的軸向間距的範圍為大於等於4mm，且小於等於20mm。

可選的，該第一平面線圈和該第二平面線圈的形狀均為漸開線形。

可選的，該第二平面線圈在該第一平面上的正投影與該第一平面線圈呈鏡像非對稱；該第一平面線圈和與之串聯的該第二平面線圈的漸開線的起始半徑、旋轉圈數和半徑變化率中的至少一種不同。

可選的，該第一平面線圈和與之串聯的該第二平面線圈中的一者的漸開線的旋轉圈數大於或小於該第一平面線圈和與之串聯的該第二平面線圈中的另一者的漸開線的旋轉圈數，以增大或減小在該第一平面線圈和與之串聯的該第二平面線圈下方形成的耦合能量的大小；和/或，該第一平面線圈和與之串聯的該第二平面線圈中的一者的漸開線的半徑變化率大於或小於該第一平面線圈和與之串聯的該第二平面線圈中的另一者的漸開線的半徑變化率，以減小或增大在該第一平面線圈和與之串聯的該第二平面線圈下方形成的耦合能量的密度幅值；和/或，該第一平面線圈和與之串聯的該第二平面線圈中的一者的漸開線的起始半徑大於或小於該第一平面線圈和與之串聯的該第二平面線圈中的另一者的漸開線的起始半徑，以使在該第一平面線圈和與之串聯的該第二平面線圈下方形成的耦合能量的峰值沿該線圈組的徑向朝遠離或靠近該線圈組的軸線的方向移動。

可選的，該第一平面線圈和與之串聯的該第二平面線圈中的一者的漸開線的旋轉圈數相對於另一者的漸開線的旋轉圈數變化的範圍為大於等於-5%，且小於等於+12%；該第一平面線圈和與之串聯的該第二平面線圈中的一者的漸開線的半徑變化率相對於另一者的漸開線的半徑變化率變化的範圍為大於等於-10%，且小於等於+30%；該第一平面線圈和與之串聯的該第二平面線圈中的一者的漸開線的起始半徑相對於另一者的漸開線的起始半徑變化的範圍為大於等於-10%，且小於等於+10%。

可選的，該第一平面線圈為N個，N為大於等於2的偶數；N個該第一平面線圈在該線圈組的圓周方向上分為N/2對第一線圈對，每對該第一線圈對均包括兩個相鄰的該第一平面線圈，且兩個相鄰的該第一平面線圈的第一端之間連接有第一延長段，用以將二者並聯；該N/2對第一線圈對中的該第一延長段之間並聯；該第二平面線圈為N個；N個該第二平面線圈在該線圈組的圓周方向上分為N/2對第二線圈對，每對該第二線圈對均包括兩個相鄰的該第二平面線圈，且兩個相鄰的該第二平面線圈的第一端之間連接有第二延長段，用以將二者並聯；該N/2對第二線圈對中的該第二延長段之間並聯。

可選的，該N大於等於6，且小於等於10。

可選的，每個該第一平面線圈的第二端和與之對應的該第二平面線圈的第二端之間連接有連接段，用以將二者串聯，該連接段的延伸方向與該線圈組的軸線相互平行。

可選的，該線圈組為多組，多組該線圈組的尺寸各不相同，互相嵌套設置。

作為另一個技術方案，本發明還提供一種半導體製程設備，包括射頻源、反應腔室和本發明提供的上述線圈結構，其中，該反應腔室頂部設置有介質窗，該線圈結構設置於該介質窗上方；該射頻源用於向該線圈結構提供射頻功率。

可選的，該線圈結構採用請求項2-13任意一項所述的線圈結構；該等離子體加工設備還包括連接結構，該連接結構包括第一連接件和第二連接件，其中，該第一連接件與該第一子線圈組中的多個該第一平面線圈的第一端電連接；該第二連接件與該第二子線圈組中的多個該第二平面線圈的第一端電連接；該第一連接件和該第二連接件中的一者與該射頻源的輸入端電連接，該第一連接件和該第二連接件中的另一者與該射頻源的輸出端電連接。

可選的，該線圈結構採用請求項10或11所述的線圈結構；該第一連接件包括N/2個第一連接條，該N/2個第一連接條的一端分別與該N/2對第一線圈對中的該第一延長段電連接，該N/2個第一連接條的另一端彙聚在該第一平面上方的第一高度位置處電連接；該第二連接件包括N/2個第二連接條，該N/2個第二連接條的一端分別與該N/2對第二平面線圈對中的該第二延長段電連接，該N/2個第二連接條的另一端彙聚在該第一平面上方的第二高度位置處電連接，且該第二高度位置與該第一高度位置之間具有高度差。

可選的，每個該第一連接條的一端在對應的該第一延長段的中點處與該第一延長段電連接；每個該第二連接條的一端在對應的該第二延長段的中點處與該第二延長段電連接。

本發明的有益效果：

本發明提供的半導體製程設備中用於產生等離子體的線圈結構，其包括至少一組線圈組，該線圈組包括第一子線圈組和第二子線圈組，第一子線圈組包括位於第一平面內的至少一個第一平面線圈，第二子線圈組包括位於平行於第一平面的第二平面內的至少一個第二平面線圈，第一平面線圈與第二平面線圈串聯，第二平面線圈在第一平面上的正投影與第一平面線圈呈鏡像對稱或者鏡像非對稱。通過使第二平面線圈在第一平面上的正投影與第一平面線圈呈鏡像對稱或者鏡像非對稱，可以使由第一子線圈組和第二子線圈組產生的磁場和電場能夠相互補償，即，二者產生的磁場和電場相互疊加形成的總磁場及總電場的分佈是鏡像對稱的，從而可以補償線圈在徑向上的電流分佈差異，提高在線圈在其下方產生的耦合能量在徑向上的分佈均勻性，從而提高等離子體中的自由基及離子密度在徑向上的分佈均勻性。

本發明提供的半導體製程設備，其通過採用本發明提供的上述線圈結構，可以補償線圈在徑向上的電流分佈差異，提高在線圈在其下方產生的耦合能量在徑向上的分佈均勻性，從而提高等離子體中的自由基及離子密度在徑向上的分佈均勻性。

以下揭露提供用於實施本揭露之不同構件之許多不同實施例或實例。下文描述組件及配置之特定實例以簡化本揭露。當然，此等僅為實例且非意欲限制。舉例而言，在以下描述中之一第一構件形成於一第二構件上方或上可包含其中該第一構件及該第二構件經形成為直接接觸之實施例，且亦可包含其中額外構件可形成在該第一構件與該第二構件之間，使得該第一構件及該第二構件可不直接接觸之實施例。另外，本揭露可在各個實例中重複參考數字及/或字母。此重複出於簡化及清楚之目的且本身不指示所論述之各個實施例及/或組態之間的關係。

此外，為便於描述，諸如「下面」、「下方」、「下」、「上方」、「上」及類似者之空間相對術語可在本文中用於描述一個元件或構件與另一(些)元件或構件之關係，如圖中圖解說明。空間相對術語意欲涵蓋除在圖中描繪之定向以外之使用或操作中之裝置之不同定向。設備可以其他方式定向(旋轉90度或按其他定向)且因此可同樣解釋本文中使用之空間相對描述詞。

儘管陳述本揭露之寬泛範疇之數值範圍及參數係近似值，然儘可能精確地報告特定實例中陳述之數值。然而，任何數值固有地含有必然由於見於各自測試量測中之標準偏差所致之某些誤差。再者，如本文中使用，術語「大約」通常意謂在一給定值或範圍之10%、5%、1%或0.5%內。替代地，術語「大約」意謂在由此項技術之一般技術者考量時處於平均值之一可接受標準誤差內。除在操作/工作實例中以外，或除非以其他方式明確指定，否則諸如針對本文中揭露之材料之數量、時間之持續時間、溫度、操作條件、數量之比率及其類似者之全部數值範圍、數量、值及百分比應被理解為在全部例項中由術語「大約」修飾。相應地，除非相反地指示，否則本揭露及隨附發明申請專利範圍中陳述之數值參數係可根據需要變化之近似值。至少，應至少鑑於所報告有效數位之數目且藉由應用普通捨入技術解釋各數值參數。範圍可在本文中表達為從一個端點至另一端點或在兩個端點之間。本文中揭露之全部範圍包含端點，除非另有指定。

為使本領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖對本發明提供的半導體製程設備中用於產生等離子體的線圈結構及半導體製程設備進行詳細描述。

第一實施例

本實施例提供一種半導體製程設備中用於產生等離子體的線圈結構，上述半導體製程設備可以用於對晶圓進行刻蝕製程，該線圈結構作為上電極用於激發反應腔室中的製程氣體形成等離子體。

該線圈結構包括至少一個線圈組，該線圈組包括同軸設置的第一子線圈組和第二子線圈組，其中，第一子線圈組包括位於第一平面內的至少一個第一平面線圈，該第一平面即垂直於上述線圈組的軸線；第二子線圈組包括位於平行於上述第一平面的第二平面內的至少一個第二平面線圈，第一平面線圈與第二平面線圈串聯，第二平面線圈在第一平面上的正投影與第一平面線圈呈鏡像對稱或者鏡像非對稱。上述第二平面例如位於上述第一平面線圈所在的第一平面下方一定間隔處，即第二平面線圈位於第一平面線圈下方，且具有豎直間距。

所謂鏡像，是指第一平面線圈在第一平面上的正投影（以下簡稱第一投影A）和第二平面線圈在第一平面上的正投影（以下簡稱第二投影B）的形狀相同或相似，而排布方向相反，具體來說，第一投影A和第二投影B均具有平行於第一平面的正、反兩面，而第一投影A和第二投影B中的一者的正面形狀與第一投影A和第二投影B中的另一者的反面形狀相同或相似。所謂對稱，是指第一投影A和第二投影B中的一者的正面形狀與第一投影A和第二投影B中的另一者的反面形狀的所有參數完全相同，所謂非對稱，是指第一投影A和第二投影B中的一者的正面形狀與第一投影A和第二投影B中的另一者的反面形狀相似，而部分參數不同。

例如，請參閱圖3A，第一平面線圈和第二平面線圈的形狀均為漸開線形，其中，第一平面線圈的形狀為第一漸開線形31，第二平面線圈的形狀為第二漸開線形32。該第二漸開線形32在第一平面上的正投影與第一漸開線形31呈鏡像非對稱。具體來說，如圖4所示，漸開線的旋轉中心為點0，起始點為C0，起始半徑為R0，終結點為C1，終結半徑為R1。在本實施例中，圖3A中的第一漸開線形31和第二漸開線形32的起始半徑、旋轉圈數和半徑變化率中的至少一種不同，以實現二者呈鏡像非對稱。

例如，如圖3B所示，為了便於比較，將圖3A中第一漸開線31和第二漸開線32中的一者的正、反面顛倒過來，即，圖3B中的第一漸開線31和第二漸開線32中的一者是鏡像後的形狀。通過比較可知，圖3B中的第一漸開線31和第二漸開線32的起始點重合，起始半徑相同，而第一漸開線31的旋轉圈數大於第二漸開線32的旋轉圈數，第一漸開線31的半徑變化率小於第二漸開線32的半徑變化率。由此可知，第一漸開線形31和第二漸開線形32的旋轉圈數和半徑變化率不同，從而實現二者呈鏡像非對稱。

在一些可選的實施例中，第一平面線圈的第二端312與第二平面線圈的第二端322串聯，從而實現第一平面線圈與第二平面線圈串聯。

通過使第二平面線圈在第一平面上的正投影與第一平面線圈呈鏡像對稱或者鏡像非對稱，可以使由第一平面線圈和第二平面線圈產生的磁場和電場能夠相互補償，即，二者產生的磁場和電場相互疊加形成的總磁場及總電場的分佈是鏡像對稱的，從而可以補償線圈在徑向上的電流分佈差異，提高在線圈在其下方產生的耦合能量在徑向上的分佈均勻性，從而提高等離子體中的自由基及離子密度在徑向上的分佈均勻性。

在一些優選的實施例中，第一平面線圈和第二平面線圈的形狀均為漸開線形，該漸開線形例如為螺旋形的漸開線，或者為多邊形（例如正方形）的漸開線等等。當然，在實際應用中，第一平面線圈和第二平面線圈的形狀還可以為其他任意形狀，例如圓弧形等。

上述第一子線圈組和該第二子線圈組之間的軸向間距的大小設定，取決於上電極電源輸出的功率大小，例如，對於上電極電源輸出的功率在中、小功率範圍（一般＜2000W）的情況，則上述軸向間距可以設定在較小的範圍內；對於上電極電源輸出的功率在大功率範圍（一般≥2000W）的情況，則上述軸向間距應設定在較大的範圍內，以避免上述第一子線圈組和第二子線圈組之間因距離過近而產生打火現象，但是，上述軸向間距也不應過大，否則會導致上述第一子線圈組和該第二子線圈組之間對電流分佈差異的補償作用失效。

在一些優選的實施例中，第一子線圈組和第二子線圈組之間的軸向間距的範圍為大於等於4mm，且小於等於20mm。通過將軸向間距設定在該數值範圍內，既可以避免上述第一子線圈組和第二子線圈組之間因距離過近而產生打火現象，又可以實現第一子線圈組和該第二子線圈組之間對電流分佈差異的補償作用。

在一些可選的實施例中，上述指定軸向間距為5mm。

在一些可選的實施例中，若第一子線圈組和第二子線圈組之間的軸向間距小於等於指定軸向間距（例如5mm），則上述第一投影A和第二投影B呈鏡像對稱。對於軸向間距較小的情況，上述第一投影A和第二投影B呈鏡像對稱，既可以實現第一子線圈組和該第二子線圈組之間對電流分佈差異的補償作用。

但是，若第一子線圈組和第二子線圈組之間的軸向間距大於上述指定軸向間距，則可能存在上述補償作用不足的情況，針對這種情況，可以使上述第一投影A和第二投影B呈鏡像非對稱，這樣可以起到增強補償作用的效果。也就是說，通過使第二平面線圈在第一平面上的正投影與第一平面線圈呈鏡像非對稱，是利用二者的部分參數之間的差異來彌補上述補償作用不足的情況，以保證最終的總磁場及總電場分佈是鏡像對稱的。

需要說明的是，圖3A和圖3B僅示出了其中一種實現上述第一投影A和第二投影B呈鏡像非對稱的第一平面線圈和第二平面線圈，但是，本發明並不局限於此，在實際應用中，通過使第一平面線圈和與之串聯的第二平面線圈的漸開線的起始半徑、旋轉圈數和半徑變化率中的至少一種不同，均可以實現上述第一投影A和第二投影B呈鏡像非對稱。下面列舉第一平面線圈的第一漸開線31和與之串聯的第二平面線圈的第二漸開線32的起始半徑、旋轉圈數和半徑變化率中的至少一種不同的以下幾種情況。

如圖5A所示，第一漸開線31和第二漸開線32的起始點重合，起始半徑相同，而第一漸開線31的旋轉圈數小於第二漸開線32的旋轉圈數，第一漸開線31的半徑變化率小於第二漸開線32的半徑變化率。

如圖5B所示，第一漸開線31和第二漸開線32的起始點重合，起始半徑相同，旋轉圈數相同，第一漸開線31的半徑變化率小於第二漸開線32的半徑變化率。

如圖5C所示，第一漸開線31和第二漸開線32的起始點重合，起始半徑相同，半徑變化率相同，第一漸開線31的旋轉圈數小於第二漸開線32的旋轉圈數。

如圖5D所示，第一漸開線31和第二漸開線32的起始點不重合，半徑變化率相同，旋轉圈數相同，第一漸開線31的起始半徑大於第二漸開線32的起始半徑。

圖6A為圖5C中的第四種單個第一平面線圈和與之串聯的第二平面線圈在線圈圈數不同時的耦合能量分佈曲線對比圖。圖6A中的橫坐標為應反應腔室的徑向半徑（即，線圈組的徑向）；縱坐標為耦合能量的大小。曲線S1為在第一漸開線31對應的第一平面線圈下方形成的耦合能量曲線；曲線S2為在第二漸開線32對應的第二平面線圈下方形成的耦合能量曲線。如圖5C所示，第二漸開線32的旋轉圈數（0.9匝）相對於第一漸開線31的旋轉圈數（0.75匝）較大，在這種情況下，第二平面線圈的有效長度大於第一平面線圈的有效長度，從而使得曲線S2相對於曲線S1的覆蓋面積更大，進而第二平面線圈在下方形成的耦合能量大於第一平面線圈在下方形成的耦合能量，而只是第二平面線圈在下方形成的耦合能量的峰值相對於第一平面線圈略有減小。由此可知，通過增大或減小第一平面線圈和與之串聯的第二平面線圈中的一者的漸開線的旋轉圈數，即，第一平面線圈和與之串聯的第二平面線圈中的一者的漸開線的旋轉圈數大於或小於第一平面線圈和與之串聯的第二平面線圈中的另一者的漸開線的旋轉圈數，可以增大或減小在第一平面線圈和與之串聯的第二平面線圈中的一者下方形成的耦合能量的大小，從而可以起到對電流分佈差異的補償作用。在實際應用中，可以單獨調節第一平面線圈和與之串聯的第二平面線圈的漸開線的旋轉圈數中的一者，或者也可以同時對第一平面線圈和與之串聯的第二平面線圈的漸開線的旋轉圈數進行調節。

在一些可選的實施例中，第一平面線圈和與之串聯的第二平面線圈中的一者的漸開線的旋轉圈數相對於另一者的漸開線的旋轉圈數變化的範圍為大於等於-5%，且小於等於+12%。其中，符號“-”是指減小；符號“+”是指增大。

圖6B為圖5B中的第三種單個第一平面線圈和與之串聯的第二平面線圈在半徑變化率不同時的耦合能量分佈曲線對比圖。圖6B中的橫坐標為應反應腔室的徑向半徑；縱坐標為耦合能量的大小。曲線S1為在第一漸開線31對應的第一平面線圈下方形成的耦合能量曲線；曲線S2為在第二漸開線32對應的第二平面線圈下方形成的耦合能量曲線。如圖5B所示，第一漸開線31的半徑變化率（70毫米/圈數）小於第二漸開線32的半徑變化率（90毫米/圈數），在這種情況下，相對於第二平面線圈，第一平面線圈在其徑向上將變得更加緊湊，從而使得第一平面線圈21在其下方形成的耦合能量的密度幅值會更大，如圖6B所示，曲線S1相對於曲線S2的耦合能量的密度幅值更大。由此可知，通過增大或減小第一平面線圈和與之串聯的第二平面線圈中的一者的漸開線的半徑變化率，即，第一平面線圈和與之串聯的第二平面線圈中的一者的漸開線的半徑變化率大於或小於第一平面線圈和與之串聯的第二平面線圈中的另一者的漸開線的半徑變化率，可以減小或增大在每個第一平面線圈和與之串聯的第二平面線圈中的一者下方形成的耦合能量的密度幅值，從而可以起到對電流分佈差異的補償作用。在實際應用中，可以單獨調節第一平面線圈和與之串聯的第二平面線圈的漸開線的半徑變化率中的一者，或者也可以同時對第一平面線圈和與之串聯的第二平面線圈的漸開線的半徑變化率進行調節。

在一些可選的實施例中，第一平面線圈和與之串聯的第二平面線圈中的一者的漸開線的半徑變化率相對於另一者的漸開線的半徑變化率變化的範圍為大於等於-10%，且小於等於+30%。

圖6C為圖5D中的第五種單個第一平面線圈和與之串聯的第二平面線圈在初始半徑不同時的耦合能量分佈曲線對比圖。圖6C中的橫坐標為應反應腔室的徑向半徑；縱坐標為耦合能量的大小。曲線S1為在第一漸開線31對應的第一平面線圈下方形成的耦合能量曲線；曲線S2為在第二漸開線32對應的第二平面線圈下方形成的耦合能量曲線。如圖5D所示，第一漸開線31的起始半徑（150mm）大於第二漸開線32的起始半徑（120mm），在這種情況下，漸開線的起始半徑越大，耦合能量的峰值越靠近反應腔室的徑向半徑較大的位置處，從而使得曲線S1耦合能量的峰值相對於曲線S2更靠近反應腔室的徑向半徑較大的位置處。由此可知，通過增大或減小第一平面線圈和與之串聯的第二平面線圈中的一者的漸開線的起始半徑，即，第一平面線圈和與之串聯的第二平面線圈中的一者的漸開線的起始半徑大於或小於第一平面線圈和與之串聯的第二平面線圈中的另一者的漸開線的起始半徑，可以使在第一平面線圈和與之串聯的第二平面線圈中的一者下方形成的耦合能量的峰值沿線圈組的徑向（即，反應腔室的徑向）朝遠離或靠近線圈組的軸線的方向移動，從而可以起到對電流分佈差異的補償作用。在實際應用中，可以單獨調節第一平面線圈和與之串聯的第二平面線圈的漸開線的起始半徑中的一者，或者也可以同時對第一平面線圈和與之串聯的第二平面線圈的漸開線的起始半徑進行調節。

在一些可選的實施例中，第一平面線圈和與之串聯的第二平面線圈中的一者的漸開線的起始半徑相對於第一平面線圈和與之串聯的第二平面線圈中的另一者的漸開線的起始半徑變化的範圍為大於等於-10%，且小於等於+10%。

需要說明的是，在實際應用中，第一平面線圈和第二平面線圈的形狀還可以為其他任意形狀，例如圓弧形等，在這種情況下，可以根據不同形狀的特性，調節該形狀的相關參數，只要能夠起到對電流分佈差異的補償作用即可。

第二實施例

對於如圖1所示的線圈結構，在其徑向截面上的正投影形狀在圓周方向（即，角向）上具有不對稱性，具體來說，如圖7所示，將該徑向截面劃分為四個象限區域（I，II，III，IV），由於每個平面線圈的漸開線在由內端向外端延伸的過程中，其半徑逐漸增大，導致線圈結構在第一象限區域I和第三象限區域III中的部分與在第二象限區域II和第四象限區域IV中的部分存在明顯差異，這會導致上述線圈結構在圓周方向（即，角向）上的電流分佈產生差異，從而造成電磁場分佈不均勻，在製程處理過程中，會引起等離子體中的自由基及離子密度分佈的不對稱，進而造成等離子體密度的角向分佈不均勻，最終影響製程均勻性。

為了解決上述技術問題，本實施例在上述第一實施例的基礎上對線圈結構進行了改進。具體地，請參閱圖8，第一子線圈組包括均位於上述第一平面內的多個第一平面線圈21，多個第一平面線圈21的形狀相同，且互相間隔設置，並且多個第一平面線圈21的第一端211沿線圈組的圓周方向均勻分佈；多個第一平面線圈21的第二端212沿線圈組的圓周方向均勻分佈；也就是說，多個第一平面線圈21在圓周方向上按不同的旋轉角度排列，任意一個第一平面線圈21在沿線圈組的圓周方向順時針或逆時針旋轉一定的角度之後，會與相鄰的另一個第一平面線圈21重合。第二子線圈組包括多個第二平面線圈22，多個第二平面線圈22的形狀相同，且互相間隔設置，多個第二平面線圈22的第一端221沿線圈組的圓周方向均勻分佈；多個第二平面線圈22的第二端沿線圈組的圓周方向均勻分佈；也就是說，多個第二平面線圈22在圓周方向上按不同的旋轉角度排列，任意一個第二平面線圈22在沿線圈組的圓周方向順時針或逆時針旋轉一定的角度之後，會與相鄰的另一個第二平面線圈22重合。並且，多個第一平面線圈21與多個第二平面線圈22一一對應，多個第一平面線圈21的第一端211並聯，多個第二平面線圈22的第一端221並聯，多個第一平面線圈21的第二端212分別與多個第二平面線圈22的第二端222串聯。

具體來說，如圖9A所示，以多個第一平面線圈21為例，多個第一平面線圈21的形狀相同，例如均為漸開線形，並且多個第一平面線圈21的第一端211中，任意相鄰的兩個第一平面線圈21的第一端211之間在線圈組的圓周方向上具有間隔，換句話說，任意一個第一平面線圈21的第一端211在圍繞線圈組的軸線順時針或逆時針旋轉一定的角度（上述間隔對應的中心角）之後，會與相鄰的另一個第一平面線圈21的第一端211重合，由於多個第一平面線圈21的形狀相同，任意一個第一平面線圈21在圍繞線圈組的軸線順時針或逆時針旋轉一定的角度之後，會與相鄰的另一個第一平面線圈21完全重合，例如，圖9A中示出了8個第一平面線圈21，在這種情況下，任意一個第一平面線圈21在圍繞線圈組的軸線順時針或逆時針旋轉45°之後，會與相鄰的另一個第一平面線圈21完全重合。

由於多個第一平面線圈21的形狀相同，且能夠沿上述線圈組的圓周方向均勻分佈，這使得多個第一平面線圈21在線圈組的圓周方向上具有角向對稱性，即，在線圈組的圓周方向上是對稱的，從而可以避免在圓周方向上的電流分佈產生差異，進而可以提高等離子體密度的角向分佈均勻性，提高製程均勻性。

同一線圈組中的第一平面線圈21的數量越多，則由多個第一平面線圈21在第一平面上共同構成的投影的角向對稱性越好，越有利於提高等離子體密度的角向分佈對稱性。在一些優選的實施例中，第一平面線圈21的數量大於等於6，且小於等於10。

與上述第一平面線圈21相類似的，多個第二平面線圈22均位於第二平面內，且形狀相同，例如均為漸開線形。多個第二平面線圈22在線圈組的圓周方向上同樣具有角向對稱性，從而可以避免在圓周方向上的電流分佈產生差異，進而可以提高等離子體密度的角向分佈均勻性，提高製程均勻性。

並且，多個第二平面線圈22的第一端221並聯，多個第一平面線圈21的第二端212分別與多個第二平面線圈22的第二端222串聯。在這種情況下，多個第二平面線圈22的第一端221與多個第一平面線圈21的第一端211中的一者用作射頻饋入端與射頻源的輸出端電連接，另一者用作射頻饋出端與射頻源的輸入端電連接。

如圖9B所示，由多個第一平面線圈21組成的第一子線圈組在第一平面上共同構成的正投影為第三投影C；由多個第二平面線圈22組成的第二子線圈組在第一平面上共同構成的正投影為第四投影D，該第三投影C和第四投影D呈鏡像對稱或者鏡像非對稱。這樣，在多個第一平面線圈21和多個第二平面線圈22在線圈組的圓周方向上同樣具有角向對稱性的基礎上，還可以使由第一子線圈組和第二子線圈組產生的磁場和電場能夠相互補償，最終使二者的總磁場及總電場分佈鏡像對稱，從而可以補償線圈在徑向上的電流分佈差異，提高在線圈在其下方產生的耦合能量在徑向上的分佈均勻性，從而提高等離子體中的自由基及離子密度在徑向上的分佈均勻性。

在一些可選的實施例中，多個第一平面線圈21的第一端211並聯以及多個第二平面線圈22的第一端221並聯的方式可以有多種，例如，如圖10A和圖10B所示，以多個第一平面線圈21的第一端211並聯為例，假設第一平面線圈21為N個，N為大於等於2的偶數，例如N大於等於6，且小於等於10。圖10A中N=8。N個第一平面線圈21在線圈組的圓周方向上分為N/2對第一線圈對，例如圖10A中8個第一平面線圈21分為4對第一線圈對（兩兩一對），每對第一線圈對均包括兩個相鄰的第一平面線圈（21a,21b），且兩個相鄰的第一平面線圈（21a,21b）的第一端（211a,211b）之間連接有第一延長段23，用以將二者並聯；並且，N/2對第一線圈對中的第一延長段23之間並聯，例如如圖10B所示，N/2對第一線圈對中的第一延長段23之間通過連接結構4並聯。

在一些可選的實施例中，如圖10B所示，每個第一延長段23的中點處用作射頻饋入點或者射頻饋出點，這樣，可以保證兩個相鄰的第一平面線圈（21a,21b）的長度相同，從而可以使電流流經第一平面線圈（21a,21b）的路徑相同。

多個第二平面線圈22的第一端221並聯的方式與上述多個第一平面線圈21的第一端211並聯的方式相同。具體地，第二平面線圈22為N個；N個第二平面線圈22在線圈組的圓周方向上分為N/2對第二線圈對，每對第二線圈對均包括兩個相鄰的第二平面線圈22，且兩個相鄰的第二平面線圈22的第一端221之間連接有第二延長段，用以將二者並聯；N/2對第二線圈對中的第二延長段之間並聯。

需要說明的是，多個第二平面線圈22的第一端221並聯的方式與上述多個第一平面線圈21的第一端211並聯的方式還可以採用其他任意方式，例如，多個第一平面線圈21的第一端211直接並聯，且多個第二平面線圈22的第一端221直接並聯。

在一些可選的實施例中，多個第一平面線圈21的第二端212分別與多個第二平面線圈22的第二端222串聯的方式可以有多種，例如，如圖8所示，每個第一平面線圈21的第二端212和與之對應的第二平面線圈22的第二端222之間連接有連接段24，用以將二者串聯，該連接段24的延伸方向與線圈組的軸線相互平行。

在一些可選的實施例中，如圖11所示，線圈組包括一組，該組線圈組包括第一子線圈組和第二子線圈組，且二者沿線圈組的軸線間隔設置。並且，上述第一子線圈組包括位於上述第一平面內的多個第一平面線圈21，上述第二子線圈組包括位於平行於上述第一平面的第二平面內的多個第二平面線圈22。並且，第一子線圈組中的不同第一延長段23之間通過連接結構4中的第一連接件41並聯；第二子線圈組中的不同第二延長段25之間通過連接結構4中的第二連接件42並聯；每個第一平面線圈21的第二端和與之對應的第二平面線圈22的第二端之間通過連接段24串聯。其中，第一連接件41和第二連接件42中的一者用於與射頻源的輸入端電連接，另一者用於與射頻源的輸出端電連接。

在一些可選的實施例中，圖12示出了另一種線圈結構2’，該線圈結構2’與上述線圈結構2相比，其區別在於：線圈結構2’包括兩組線圈組（2a，2b），且兩組線圈組（2a，2b）的尺寸不相同，互相嵌套設置。兩組線圈組（2a，2b）分別設置在半導體製程設備的反應腔室不同直徑的圓周處。例如，線圈組2a環繞設置在線圈組2b的週邊，兩組線圈組（2a，2b）分別對應反應腔室的中心區域和邊緣區域。這樣，可以提高等離子體在反應腔室的徑向上的分佈均勻性。當然，在實際應用中，線圈組還可以為三組或者四組以上，本發明實施例對此沒有特別的限制。

綜上所述，本發明提供的半導體製程設備中用於產生等離子體的線圈結構，其包括至少一組線圈組，該線圈組包括同軸設置的第一子線圈組和第二子線圈組，第一子線圈組包括位於第一平面內的至少一個第一平面線圈，第二子線圈組包括位於平行於第一平面的第二平面內的至少一個第二平面線圈，第一平面線圈與第二平面線圈串聯，第二平面線圈在第一平面上的正投影與第一平面線圈呈鏡像對稱或者鏡像非對稱。通過使第二平面線圈在第一平面上的正投影與第一平面線圈呈鏡像對稱或者鏡像非對稱，可以使由第一子線圈組和第二子線圈組產生的磁場和電場能夠相互補償，最終使二者的總磁場及總電場分佈鏡像對稱，從而可以補償線圈在徑向和角向上的電流分佈差異，提高在線圈在其下方產生的耦合能量的分佈均勻性，從而提高等離子體中的自由基及離子密度的分佈均勻性。

第三實施例

作為另一個技術方案，本實施例還提供一種半導體製程設備，例如，如圖13所示，該半導體製程設備包括上電極的射頻源105、反應腔室100、線圈結構2’，其中，在反應腔室100頂部設置有介質窗101，該線圈結構2’設置於介質窗101上方，且線圈結構2’採用本發明上述各個實施例提供的線圈結構，例如採用圖12所示的線圈結構2’。

射頻源105用於向線圈結構2’提供射頻功率，以激發反應腔室100中的製程氣體形成等離子體（Plasma）。射頻源105例如包括射頻電源和匹配器，或者也可以僅設置射頻電源。此外，在反應腔室100中還設置有基座102，用於承載晶圓，該基座102與下電極的射頻源103電連接。該射頻源103用於向基座102載入射頻偏壓，以吸引等離子體朝晶圓表面運動。

在一些可選的實施例中，線圈結構採用上述第二實施例中的線圈結構，例如圖11或者圖12中的線圈結構。在這種情況下，上述半導體製程設備還包括連接結構4，該連接結構4包括第一連接件41和第二連接件42，其中，第一連接件41與上述第一子線圈組中的多個第一平面線圈21的第一端211電連接，從而實現多個第一平面線圈21的第一端211並聯；第二連接件42用於將上述第二子線圈組中的多個第二平面線圈22的第一端221電連接，從而實現多個第二平面線圈22的第一端221並聯；並且，第一連接件41和第二連接件42中的一者與上述射頻源105的輸入端電連接，第一連接件41和第二連接件42中的另一者與上述射頻源105的輸出端電連接。

在一些可選的實施例中，線圈結構採用圖11或者圖12中的線圈結構。在這種情況下，如圖11和圖12所示，上述第一連接件41包括N/2個第一連接條，例如圖11和圖12中示出了4個第一連接條。N/2個第一連接條的一端分別與N/2對第一線圈對中的第一延長段23電連接，N/2個第一連接條的另一端彙聚在上述第一平面上方的第一高度位置處電連接，該彙聚處即用作與上述射頻源105的輸入端或輸出端電連接的連接位置。

類似的，第二連接件42包括N/2個第二連接條，N/2個第二連接條的一端分別與N/2對第二平面線圈對中的第二延長段25電連接，N/2個第二連接條的另一端彙聚在上述第一平面上方的第二高度位置處電連接，且該第二高度位置與上述第一高度位置之間具有高度差，以保證第一連接件41與第二連接件42不接觸。

在一些可選的實施例中，每個第一延長段23的中點處用作射頻饋入點或者射頻饋出點，每個第二延長段25的中點處用作射頻饋出點或者射頻饋入點，這樣，可以保證兩個相鄰的第一平面線圈21的長度和兩個相鄰的第二平面線圈22的長度相同，從而可以使電流流經各個第一平面線圈21的路徑和流經各個第二平面線圈22的路徑均相同。

前述內容概括數項實施例之特徵，使得熟習此項技術者可更佳地理解本揭露之態樣。熟習此項技術者應瞭解，其等可容易地使用本揭露作為用於設計或修改用於實行本文仲介紹之實施例之相同目的及/或達成相同優點之其他製程及結構之一基礎。熟習此項技術者亦應瞭解，此等等效構造不背離本揭露之精神及範疇，且其等可在不背離本揭露之精神及範疇之情況下在本文中作出各種改變、置換及更改。

2:線圈結構 2’:線圈結構 2a:線圈組 2b:線圈組 4:連接結構 11:內線圈組 12:外線圈組 13:匹配器 21:第一平面線圈 21a:第一平面線圈 21b:第一平面線圈 22:第二平面線圈 23:第一延長段 24:連接段 25:第二延長段 31:第一漸開線 32:第二漸開線 41:第一連接件 42:第二連接件 100:反應腔室 101:介質窗 102:基座 103:射頻源 105:射頻源 211:第一平面線圈的第一端 211a:第一平面線圈的第一端 211b:第一平面線圈的第一端 212:第一平面線圈的第二端 221:第二平面線圈的第一端 222:第二平面線圈的第二端 311:第一平面線圈的第一端 312:第一平面線圈的第二端 321:第二平面線圈的第一端 322:第二平面線圈的第二端 C0:起始點 C1:終結點 R0:起始半徑 R1:終結半徑

當結合附圖閱讀時，從以下詳細描述最佳理解本揭露之態樣。應注意，根據產業中之標準實踐，各種構件未按比例繪製。事實上，為了論述的清楚起見可任意增大或減小各種構件之尺寸。圖1為現有的一種線圈結構的示意圖；圖2為現有技術中的電磁場分佈示意圖；圖3A為本發明第一實施例採用的第一種單個第一平面線圈和與之串聯的第二平面線圈在第一平面上的正投影示意圖；圖3B為圖3A中單個第一平面線圈和與之串聯的第二平面線圈的鏡像在第一平面上的正投影示意圖；圖4為漸開線的參數示意圖；圖5A為本發明第一實施例採用的第二種單個第一平面線圈和與之串聯的第二平面線圈的鏡像在第一平面上的正投影示意圖；圖5B為本發明第一實施例採用的第三種單個第一平面線圈和與之串聯的第二平面線圈的鏡像在第一平面上的正投影示意圖；圖5C為本發明第一實施例採用的第四種單個第一平面線圈和與之串聯的第二平面線圈的鏡像在第一平面上的正投影示意圖；圖5D為本發明第一實施例採用的第五種單個第一平面線圈和與之串聯的第二平面線圈的鏡像在第一平面上的正投影示意圖；圖6A為圖5C中的第四種單個第一平面線圈和與之串聯的第二平面線圈在線圈圈數不同時的耦合能量分佈曲線對比圖；圖6B為圖5B中的第三種單個第一平面線圈和與之串聯的第二平面線圈在半徑變化率不同時的耦合能量分佈曲線對比圖；圖6C為圖5D中的第五種單個第一平面線圈和與之串聯的第二平面線圈在初始半徑不同時的耦合能量分佈曲線對比圖；圖7為圖1中的線圈結構在其徑向截面上的投影圖；圖8為本發明第二實施例提供的線圈結構的結構示意圖；圖9A為本發明第三實施例採用的第一子線圈組在第一平面上的正投影的示意圖；圖9B為本發明第三實施例採用的第一子線圈組和第二子線圈組在第一平面上的正投影的示意圖；圖10A為圖9A中的線圈結構中的多個第一平面線圈的第一端並聯的正投影示意圖；圖10B為圖9A中的線圈結構中的多個第一平面線圈的第一端並聯的立體圖；圖11為圖8中的線圈結構中的多個第一平面線圈和多個第二平面線圈電性連接的立體圖；圖12為本發明第二實施例提供的另一種線圈結構的立體圖；圖13為本發明第三實施例提供的等離子體加工設備的結構示意圖。

2:線圈結構

21:第一平面線圈

22:第二平面線圈

24:連接段

211:第一平面線圈的第一端

212:第一平面線圈的第二端

221:第二平面線圈的第一端

222:第二平面線圈的第二端

Claims

一種半導體製程設備中用於產生等離子體的線圈結構，其中該線圈結構包括至少一個線圈組，該線圈組包括同軸設置的一第一子線圈組和一第二子線圈組，該第一子線圈組包括位於第一平面內的至少一個第一平面線圈，該第二子線圈組包括位於平行於該第一平面的第二平面內的至少一個第二平面線圈，該第一平面線圈與該第二平面線圈串聯，該第二平面線圈在該第一平面上的正投影與該第一平面線圈呈鏡像且非對稱；其中鏡像是該第一平面線圈在該第一平面上的正投影和該第二平面線圈在該第一平面上的正投影的形狀相同或相似，而排布方向相反；非對稱是該第一平面線圈在該第一平面上的正投影和該第二平面線圈在該第一平面上的正投影中的一者的正面形狀與該第一平面線圈在該第一平面上的正投影和該第二平面線圈在該第一平面上的正投影中的另一者的反面形狀相似，而部分參數不同。
如請求項1所述的線圈結構，其中該第一子線圈組包括多個該第一平面線圈，多個該第一平面線圈的形狀相同，且互相間隔設置，多個該第一平面線圈的第一端沿該線圈組的圓周方向均勻分佈；多個該第一平面線圈的第二端沿該線圈組的圓周方向均勻分佈；該第二子線圈組包括多個該第二平面線圈，多個該第二平面線圈的形狀相同，且互相間隔設置，多個該第二平面線圈的第一端沿該線圈組的圓周方向均勻分佈；多個該第二平面線圈的第二端沿該線圈組的圓周方向均勻分佈；多個該第一平面線圈與多個該第二平面線圈一一對應，多個該第一平面線圈的第一端並聯，多個該第二平面線圈的第一端並聯，多個該第一平面線圈的第二端一一對應地與多個該第二平面線圈的第二端串聯。
如請求項1或2所述的線圈結構，其中該第一子線圈組和該第二子線圈組之間的軸向間距大於指定軸向間距。
如請求項3所述的線圈結構，其中該指定軸向間距為5mm。
如請求項1或2所述的線圈結構，其中該第一子線圈組和該第二子線圈組之間的軸向間距的範圍為大於等於4mm，且小於等於20mm。
如請求項1或2所述的線圈結構，其中該第一平面線圈和該第二平面線圈的形狀均為漸開線形。
如請求項6所述的線圈結構，其中該第一平面線圈和與之串聯的該第二平面線圈的漸開線的起始半徑、旋轉圈數和半徑變化率中的至少一種不同。
如請求項7所述的線圈結構，其中該第一平面線圈和與之串聯的該第二平面線圈中的一者的漸開線的旋轉圈數大於或小於該第一平面線圈和與之串聯的該第二平面線圈中的另一者的漸開線的旋轉圈數，以增大或減小在該第一平面線圈和與之串聯的該第二平面線圈下方形成的耦合能量的大小；和/或，該第一平面線圈和與之串聯的該第二平面線圈中的一者的漸開線的半徑變化率大於或小於該第一平面線圈和與之串聯的該第二平面線圈中的另一者的漸開線的半徑變化率，以減小或增大在該第一平面線圈和與之串聯的該第二平面線圈下方形成的耦合能量的密度幅值；和/或，該第一平面線圈和與之串聯的該第二平面線圈中的一者的漸開線的起始半徑大於或小於該第一平面線圈和與之串聯的該第二平面線圈中的另一者的漸開線的起始半徑，以使在該第一平面線圈和與之串聯的該第二平面線圈下方形成的耦合能量的峰值沿該線圈組的徑向朝遠離或靠近該線圈組的軸線的方向移動。
如請求項8所述的線圈結構，其中該第一平面線圈和與之串聯的該第二平面線圈中的一者的漸開線的旋轉圈數相對於另一者的漸開線的旋轉圈數變化的範圍為大於等於-5%，且小於等於+12%；該第一平面線圈和與之串聯的該第二平面線圈中的一者的漸開線的半徑變化率相對於另一者的漸開線的半徑變化率變化的範圍為大於等於-10%，且小於等於+30%；該第一平面線圈和與之串聯的該第二平面線圈中的一者的漸開線的起始半徑相對於另一者的漸開線的起始半徑變化的範圍為大於等於-10%，且小於等於+10%。
如請求項2所述的線圈結構，其中該第一平面線圈為N個，N為大於等於2的偶數；N個該第一平面線圈在該線圈組的圓周方向上分為N/2對第一線圈對，每對該第一線圈對均包括兩個相鄰的該第一平面線圈，且兩個相鄰的該第一平面線圈的第一端之間連接有第一延長段，用以將二者並聯；該N/2對第一線圈對中的該第一延長段之間並聯；該第二平面線圈為N個；N個該第二平面線圈在該線圈組的圓周方向上分為N/2對第二線圈對，每對該第二線圈對均包括兩個相鄰的該第二平面線圈，且兩個相鄰的該第二平面線圈的第一端之間連接有第二延長段，用以將二者並聯；該N/2對第二線圈對中的該第二延長段之間並聯。
如請求項10所述的線圈結構，其中該N大於等於6，且小於等於10。
如請求項2所述的線圈結構，其中每個該第一平面線圈的第二端和與之對應的該第二平面線圈的第二端之間連接有連接段，用以將二者串聯，該連接段的延伸方向與該線圈組的軸線相互平行。
如請求項1或2所述的線圈結構，其中該線圈組為多組，多組該線圈組的尺寸各不相同，互相嵌套設置。
一種半導體製程設備，其中包括一射頻源、一反應腔室和請求項1-13任意一項所述的線圈結構，其中，該反應腔室頂部設置有一介質窗，該線圈結構設置於該介質窗上方；該射頻源用於向該線圈結構提供一射頻功率。
如請求項14所述的半導體製程設備，其中該線圈結構採用請求項2-13任意一項所述的線圈結構；該半導體製程設備還包括一連接結構，該連接結構包括一第一連接件和一第二連接件，其中，該第一連接件與該第一子線圈組中的多個該第一平面線圈的第一端電連接；該第二連接件與該第二子線圈組中的多個該第二平面線圈的第一端電連接；該第一連接件和該第二連接件中的一者與該射頻源的輸入端電連接，該第一連接件和該第二連接件中的另一者與該射頻源的輸出端電連接。
如請求項15所述的半導體製程設備，其中該線圈結構採用請求項10或11所述的線圈結構；該第一連接件包括N/2個第一連接條，該N/2個第一連接條的一端分別與該N/2對第一線圈對中的該第一延長段電連接，該N/2個第一連接條的另一端彙聚在該第一平面上方的第一高度位置處電連接；該第二連接件包括N/2個第二連接條，該N/2個第二連接條的一端分別與該N/2對第二平面線圈對中的該第二延長段電連接，該N/2個第二連接條的另一端彙聚在該第一平面上方的第二高度位置處電連接，且該第二高度位置與該第一高度位置之間具有高度差。
如請求項16所述的半導體製程設備，其中每個該第一連接條的一端在對應的該第一延長段的中點處與該第一延長段電連接；每個該第二連接條的一端在對應的該第二延長段的中點處與該第二延長段電連接。