等離子體腔室的傳輸線rf施加器的制造方法
【專利摘要】一種傳輸線RF施加器裝置和用于將RF功率耦接至等離子體腔室中的等離子體的方法。裝置包括內(nèi)導(dǎo)體和一個(gè)或兩個(gè)外導(dǎo)體。所述一個(gè)或兩個(gè)外導(dǎo)體的每個(gè)外導(dǎo)體的主要部分包括多個(gè)孔，所述多個(gè)孔在外導(dǎo)體的內(nèi)表面和外表面之間延伸。
【專利說明】等離子體腔室的傳輸線RF施加器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明通常涉及RF (射頻）施加器裝置和用于將RF功率耦接到等離子體腔室中 的等離子體放電的方法，以便制造諸如半導(dǎo)體、顯示器和太陽能電池的電子器件。本發(fā)明更 具體地說涉及一種RF施加器，該RF施加器包括內(nèi)導(dǎo)體和一個(gè)或兩個(gè)外導(dǎo)體，其中每一外導(dǎo) 體具有孔，RF施加器可從所述孔輻射RF能量到等離子體腔室中的等離子體。
【背景技術(shù)】
[0002] 等離子體腔室通常用于執(zhí)行用于制造諸如半導(dǎo)體、顯示器和太陽能電池的電子器 件的工藝。此類等離子體制造工藝包括在工件表面上化學(xué)氣相沉積半導(dǎo)體層、導(dǎo)體層或介 電層，或在工件表面上蝕刻所述層的所選擇部分。
[0003] 等離子體通常是通過將來自RF施加器的RF功率耦接到腔室之內(nèi)的氣體或等離子 體來維持。RF功率將氣體激發(fā)至等離子態(tài)或RF功率提供維持等離子體所必需的RF功率。 兩大類耦合技術(shù)是電極技術(shù)或天線技術(shù)，所述電極技術(shù)將RF功率電容耦合到等離子體，所 述天線技術(shù)將電磁輻射輻射到等離子體中。
[0004] 一種常規(guī)型天線是也稱為感應(yīng)耦合天線的感應(yīng)耦合器，在所述感應(yīng)耦合器中，RF 功率被通過由天線產(chǎn)生的磁場而主要地耦接至等離子體。感應(yīng)耦合器的缺點(diǎn)在于感應(yīng)耦合 器通常不能操作在一 RF頻率下，所述RF頻率的波長小于感應(yīng)耦合器的直徑。不能在高RF 頻率下操作的情況在某些等離子體化學(xué)過程中是一個(gè)嚴(yán)重的缺點(diǎn)。
[0005] 另一種常規(guī)型天線是中空波導(dǎo)管，所述中空波導(dǎo)管在一個(gè)波導(dǎo)壁中具有槽，RF功 率通過所述槽從中空波導(dǎo)管的內(nèi)部體積輻射至等離子體。中空波導(dǎo)管的缺點(diǎn)在于中空波導(dǎo) 管無法在截止頻率之下操作，因此中空波導(dǎo)管的沿一個(gè)橫軸的寬度必須至少是在電源頻率 之下于波導(dǎo)之內(nèi)傳播的信號的波長的二分之一。由于寬度要求，有槽中空波導(dǎo)管天線通常 已被用在等離子體腔室的電介質(zhì)窗外部，而不是用在等離子體腔室內(nèi)部。
[0006] 另一常規(guī)型天線是由圓柱形電介質(zhì)圍繞的線性導(dǎo)體，其中所述組合被定位在等離 子體腔室之內(nèi)以便所述組合由等離子體包圍。導(dǎo)體的一端或兩端被連接以從UHF (超高頻） 或微波電源接收功率。功率在等離子體和電介質(zhì)之間的邊界處通過電磁波從天線耦合到等 離子體。這類天線的缺點(diǎn)在于由天線輻射的功率隨著相距連接到電源的天線的端部的距離 而逐漸減少。即使天線的兩端被連接到電源，接近天線中心的輻射功率將低于接近端部的 功率，從而降低等離子體的空間均勻性。非均勻性隨著天線長度而增加，因此此類天線對于 大型等離子體腔室是較不理想的。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007] 本發(fā)明是傳輸線RF施加器裝置和用于將RF功率耦接到等離子體腔室中的等離子 體的方法。本發(fā)明包括內(nèi)導(dǎo)體和一個(gè)或兩個(gè)外導(dǎo)體。所述一個(gè)或兩個(gè)外導(dǎo)體的每個(gè)外導(dǎo)體 的主要部分包括多個(gè)孔，所述多個(gè)孔在外導(dǎo)體的內(nèi)表面和外表面之間延伸。
[0008] 在操作中，當(dāng)RF電源的輸出被連接在內(nèi)導(dǎo)體和一個(gè)或兩個(gè)外導(dǎo)體之間時(shí)，RF施加 器從一個(gè)或兩個(gè)外導(dǎo)體的孔中輻射RF能量。單個(gè)RF電源可被連接到內(nèi)導(dǎo)體或外導(dǎo)體，或 者更優(yōu)選地，兩個(gè)RF電源可被分別連接至RF施加器的相對端部。
[0009] 本發(fā)明的另一方面是等離子體腔室，所述等離子體腔室包括結(jié)合電介質(zhì)覆蓋和第 一及第二密封裝置的上述傳輸線RF施加器。所述等離子體腔室包括真空外殼，所述真空外 殼包圍等離子體腔室的內(nèi)部體積。所述電介質(zhì)覆蓋的主要部分位于等離子體腔室的內(nèi)部體 積之內(nèi)。上述一個(gè)或兩個(gè)外導(dǎo)體的主要部分位于電介質(zhì)覆蓋的主要部分之內(nèi)。所述第一密 封裝置和第二密封裝置分別鄰接電介質(zhì)覆蓋的第一和第二端部，以使得第一和第二密封裝 置、電介質(zhì)覆蓋和真空外殼相結(jié)合來防止外導(dǎo)體的主要部分和等離子體腔室的內(nèi)部體積之 間的流體連通。
[0010] 防止所述流體連通有利于防止在孔之內(nèi)形成氣體放電，所述氣體放電將使所述孔 電氣短路，從而阻礙RF施加器通過所述孔輻射RF功率。此外，如果在內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體之間 的空間的任何部分被氣體占據(jù)，那么防止所述流體連通的額外優(yōu)點(diǎn)在于，在等離子體腔室 的操作期間，此舉能夠使所述空間在等離子體腔室之內(nèi)保持在比真空高得多的壓力。將空 間保持在諸如大氣壓力的較高壓力下幫助防止內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體之間的氣體放電。
[0011] 在本發(fā)明的第一方面或?qū)嵤├?，?nèi)導(dǎo)體位于外導(dǎo)體之內(nèi)，且不需要多于一個(gè)外 導(dǎo)體。在需要兩個(gè)外導(dǎo)體的本發(fā)明的第二方面或?qū)嵤├校瑑?nèi)導(dǎo)體位于兩個(gè)外導(dǎo)體之間。
[0012] 在操作中，從RF施加器的任何部分輻射出的功率量隨著在所述部分中的孔數(shù)目 和大小且隨著各個(gè)角度而增加，所述孔以所述各個(gè)角度相對于RF施加器的縱向尺寸定向。
[0013] 因此，本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于RF施加器可以通過使用孔而達(dá)任意長度，所述孔足 夠小且間距足夠?qū)捯员苊庠赗F施加器之內(nèi)傳播的功率在相距一位置(一個(gè)或兩個(gè)外導(dǎo)體 在此位置處被連接到RF電源）最遠(yuǎn)的縱向位置處降低為零。
[0014] 本發(fā)明的第二優(yōu)點(diǎn)在于，不同于中空波導(dǎo)管，RF施加器不具有截止頻率，因此RF 施加器的橫向?qū)挾炔恍枰鐚⒃谥锌詹▽?dǎo)管中所需的那樣大于波長的二分之一。
[0015] 本發(fā)明的第三優(yōu)點(diǎn)在于，不同于感應(yīng)耦合器，RF施加器可操作在一 RF頻率下，所 述RF頻率的波長比輻射RF的RF施加器的所述部分的最長尺寸更短。換句話說，RF電源 的輸出可具有一波長，所述波長比內(nèi)導(dǎo)體的主要部分的最長尺寸短且所述波長比外導(dǎo)體的 主要部分的最長尺寸短。
[0016] 同時(shí)可用于具有至少兩個(gè)不同導(dǎo)體的上述RF施加器和其他RF施加器的進(jìn)一步發(fā) 明在于，輻射功率的空間均勻性或等離子體的空間均勻性可通過改變在一個(gè)或兩個(gè)外導(dǎo)體 的不同部分中的孔的相對大小、間隔或定向來最佳化。
[0017] 同時(shí)可用于具有至少兩個(gè)不同導(dǎo)體的上述RF施加器和其他RF施加器的進(jìn)一步發(fā) 明在于，RF功率的輻射效率可通過在連續(xù)縱向位置處的數(shù)孔之間于橫向或圓周方向提供偏 移而提商。
[0018] 在本專利申請案之內(nèi)，我們使用術(shù)語RF來廣泛包括微波頻率范圍和在下文中的 所有頻率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的包括雙導(dǎo)體RF施加器的等離子體腔室的縱向剖視圖，其中示 意地圖示RF施加器至兩個(gè)RF電源的連接。
[0020] 圖2是除僅具有一個(gè)RF電源之外相同于圖1的實(shí)施例的縱向剖視圖。
[0021] 圖3是圖1和圖2的RF施加器的第一端和第二端的細(xì)節(jié)的剖視圖。
[0022] 圖4是圖1和圖2的RF施加器的第二端的橫向剖視圖，其中所述第二端通過真空 外殼壁。
[0023] 圖5是圖1至圖4的外導(dǎo)體的側(cè)視圖。
[0024] 圖6是圖5的外導(dǎo)體的橫向剖視圖。
[0025] 圖7是外導(dǎo)體具有橢圓截面的替代RF施加器的橫向剖視圖。
[0026] 圖8是內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體具有矩形截面的替代RF施加器的橫向剖視圖。
[0027] 圖9是具有替代第一和第二密封裝置的圖2的實(shí)施例的一變化的縱向剖視圖。
[0028] 圖10是通過圖1或圖2中所示的剖面線獲取的外導(dǎo)體的一部分的剖面詳圖。
[0029] 圖11和圖12是圖10中所示的外導(dǎo)體部分的替代實(shí)施例。
[0030] 圖13是通過圖2中所示的剖面線獲取的外導(dǎo)體的一部分的剖面詳圖。
[0031] 圖14和圖15是在連續(xù)孔之間具有90度方位角偏移的外導(dǎo)體的替代實(shí)施例的側(cè) 視圖和透視圖。
[0032] 圖16和圖17是圖14的外導(dǎo)體的剖視圖。
[0033] 圖18和圖19是在連續(xù)孔之間具有60度方位角偏移的外導(dǎo)體的替代實(shí)施例的側(cè) 視圖和透視圖。
[0034] 圖20至圖22是圖18的外導(dǎo)體的剖視圖。
[0035] 圖23是根據(jù)本發(fā)明的包括三導(dǎo)體RF施加器的等離子體腔室的縱向剖視圖，其中 示意地圖示RF施加器至兩個(gè)RF電源的連接。
[0036] 圖24是圖23的RF施加器的橫向剖視圖。
[0037] 圖25是圖23的RF施加器的一修改的橫向剖視圖，其中每一外導(dǎo)體具有弓形橫截 面。
[0038] 實(shí)施本發(fā)明的最伴方式
[0039] 1.雙導(dǎo)體RF施加器
[0040] 圖1至圖22圖示根據(jù)本發(fā)明的第一方面或第一實(shí)施例的雙導(dǎo)體傳輸線RF施加器 10的各種實(shí)施例。
[0041] RF施加器10包括內(nèi)導(dǎo)體14和外導(dǎo)體20。外導(dǎo)體20具有主要部分21，所述主要 部分21在第一端部24和第二端部25之間延伸。類似地，內(nèi)導(dǎo)體14具有主要部分15,所 述主要部分15在第一端部16和第二端部17之間延伸。內(nèi)導(dǎo)體的主要部分15位于外導(dǎo)體 20的主要部分21之內(nèi)且與所述主要部分21間隔開。
[0042] 我們將RF施加器10稱為具有相對第一和第二端部12、13,以使得RF施加器的第 一端部12相鄰于內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體的各個(gè)第一端部16、24,且RF施加器的第二端部13相鄰 于內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體的各個(gè)第二端部17、25。
[0043] 外導(dǎo)體20的主要部分21包括多個(gè)孔30,所述多個(gè)孔30在外導(dǎo)體的主要部分的內(nèi) 表面和外表面22、23之間延伸。內(nèi)表面22面向內(nèi)導(dǎo)體的主要部分15。在包括如下文所述 的電介質(zhì)覆蓋40的實(shí)施例中，外導(dǎo)體的主要部分的外表面23面向電介質(zhì)覆蓋的主要部分 41的內(nèi)表面44。
[0044] 在操作中，當(dāng)RF電源70、74的輸出在內(nèi)導(dǎo)體14和外導(dǎo)體20之間連接時(shí)，RF電磁 波通過在內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體的各個(gè)主要部分15、21之間的空間18傳播。在此電磁波中的RF 功率的一部分從孔30中輻射出，從而將RF功率輻射到RF施加器之外。
[0045] 如果RF施加器在如圖1至圖4中所示的等離子體腔室的真空外殼60之內(nèi)，那么 通過RF施加器輻射的RF功率將被等離子體腔室之內(nèi)的氣體和等離子體吸收，且所述RF功 率因此激發(fā)氣體至等離子體態(tài)或維持現(xiàn)有等離子體。
[0046] 本發(fā)明特別有利于用于同時(shí)處理兩個(gè)工件62的等離子體腔室。在那種情況下，根 據(jù)本發(fā)明的RF施加器10可被定位在如圖1和圖2中所示的等離子體腔室的真空外殼60 之內(nèi)的兩個(gè)工件62之間，以便相鄰于兩個(gè)工件提供均等的等離子體密度。選擇性地，多個(gè) RF施加器10的陣列可被定位在等離子體腔室的真空外殼之內(nèi)，以便將RF功率分布在比單 個(gè)RF施加器更廣的區(qū)域上。例如，多個(gè)RF施加器10可在一幾何平面之內(nèi)間隔開，所述幾 何平面在兩個(gè)工件之間等距。
[0047] RF施加器優(yōu)選地包括電介質(zhì)覆蓋40和第一和第二密封裝置52、53,以防止等離子 體進(jìn)入孔30。此情況在本專利說明書中的標(biāo)題為"3.電介質(zhì)覆蓋和導(dǎo)體之間的電介質(zhì)"的 后續(xù)章節(jié)中說明。
[0048] 如果僅一個(gè)RF電源70被連接到如圖2中所示的RF施加器，那么在RF施加器之 內(nèi)傳播的電磁波將具有駐波空間分布圖案，在所述駐波空間分布圖案中，電場將沿著RF施 加器的長度具有每隔四分之一波長的交替最大值和最小值。在此駐波圖案中，電場的軸向 分量在其中電場的徑向分量具有最小值的點(diǎn)處具有最大值，反之亦然。位于軸向電場駐波 圖案的最大值附近的任何孔30將比位于軸向電場駐波圖案的最小值附近的具有相同大小 和定向的任何孔輻射更多的功率。
[0049] 有可能僅在軸向電場駐波圖案的連續(xù)最大值的位置處定位孔20,所述連續(xù)最大值 將沿著外導(dǎo)體的縱向尺寸L以半波長為間隔地發(fā)生。然而，最大值的位置難以預(yù)測，因?yàn)轳v 波圖案作為等離子體腔室中的操作條件的函數(shù)而變化。因此，如果僅一個(gè)RF電源70被連接 到RF施加器，優(yōu)選地將所述孔沿著外導(dǎo)體的縱向尺寸以小于四分之一波長的間距間隔開， 在這樣的情況下，不需要預(yù)測駐波最大值的位置。
[0050] 本發(fā)明和使用有槽中空波導(dǎo)管RF施加器的常規(guī)設(shè)計(jì)之間的關(guān)鍵差異在于本發(fā)明 具有不同的內(nèi)部和外部RF供電導(dǎo)體14、20,所述RF供電導(dǎo)體14、20可被連接以從RF電源 70接收RF電壓。（換句話說，RF電源可被連接以在內(nèi)導(dǎo)體14和外導(dǎo)體20之間產(chǎn)生RF電 壓。）相反，中空波導(dǎo)管RF施加器的波導(dǎo)并不是RF供電的，而所述波導(dǎo)僅作用為導(dǎo)電邊界， 用以封閉通過中空波導(dǎo)管包圍的電介質(zhì)而傳播的波。眾所周知，中空波導(dǎo)管具有截止頻率， 低于所述截止頻率將沒有波傳播，此前提要求所述中空波導(dǎo)管的橫向?qū)挾瘸^某一大小。 減少RF施加器的橫向?qū)挾扔幸嬗跍p少在等離子體腔室中的試劑部分，所述試劑部分通過 相鄰于RF施加器的表面的表面反應(yīng)而被消耗。本發(fā)明優(yōu)于有槽中空波導(dǎo)管RF施加器的重 要優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明不具有截止頻率或所需的最小尺寸。
[0051] 本發(fā)明不需要內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體14、20具有任何特定形狀。在圖4至圖6中，內(nèi)導(dǎo) 體14的主要部分15和外導(dǎo)體20的主要部分21各自具有圓形橫截面。圖7圖示RF施加 器10的替代實(shí)施例，在所述RF施加器10中，外導(dǎo)體20的主要部分21具有橢圓截面。圖 8圖示RF施加器10的替代實(shí)施例，在所述RF施加器10中，內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體14、20的各個(gè) 主要部分15、21各自具有矩形截面。
[0052] 內(nèi)導(dǎo)體不需要具有與外導(dǎo)體相同的形狀。例如，RF施加器可具有如圖7中的圓柱 形的內(nèi)導(dǎo)體14與如圖8中的具有矩形截面的外導(dǎo)體20的結(jié)合。
[0053] 在所有圖示的實(shí)施例中，內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體同軸地定位，且內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體平直且 形狀上為管狀。然而，此形狀在本發(fā)明中并非必需。例如，內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體可具有彎曲、蛇 形或鍋齒形狀。
[0054] 2.至RF電源的連接
[0055] 現(xiàn)將描述從一個(gè)或兩個(gè)RF電源70、74到RF施加器10的電氣連接的細(xì)節(jié)。
[0056] 在操作中，第一 RF電源70被連接以在內(nèi)導(dǎo)體14和外導(dǎo)體20之間產(chǎn)生第一 RF電 壓。優(yōu)選地，但可選擇性地，第二RF電源74被連接以在內(nèi)導(dǎo)體14和外導(dǎo)體20之間產(chǎn)生第 二RF電壓。
[0057] 如果兩個(gè)RF電源都使用，第一和第二RF電源70、74的RF輸出優(yōu)選地被分別連接 到如圖1中所示的RF施加器的各個(gè)第一端和第二端12、13。如果僅第一 RF電源被如圖2 中所示使用，那么該第一 RF電源的RF輸出可被連接到內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體14、20上的任何位 置。
[0058] 更具體地說，如果如圖1所示，兩個(gè)RF電源都被使用，那么第一 RF電源70優(yōu)選地 被連接以在內(nèi)導(dǎo)體14的第一端部16和外導(dǎo)體20的第一端部24之間產(chǎn)生第一 RF電壓。同 樣地，第二RF電源74優(yōu)選地被連接以在內(nèi)導(dǎo)體14的第二端部17和外導(dǎo)體的第二端部25 之間產(chǎn)生第二RF電壓。
[0059] 或者，如果如圖2所示，僅第一 RF電源被使用，那么第一 RF電源的輸出可被連接 以在內(nèi)導(dǎo)體14上的任何位置和外導(dǎo)體20上的任何位置之間產(chǎn)生RF電壓。優(yōu)選地，第一 RF 電源被連接到RF施加器的第一端12,且終端阻抗79被連接到RF施加器的第二端13。具 體地說，第一 RF電源70優(yōu)選地被連接以在內(nèi)導(dǎo)體14的第一端部16和外導(dǎo)體20的第一端 部24之間產(chǎn)生RF電壓。終端阻抗79優(yōu)選地被連接在內(nèi)導(dǎo)體14的第二端部17和外導(dǎo)體 20的第二端部25之間。
[0060] 終端阻抗79可以是任何電氣阻抗。例如，終端阻抗79可以是電氣短路或常規(guī)調(diào) 整活塞，且選擇性地，終端阻抗79可沿著內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體14、20的縱向尺寸L移動。
[0061] 在操作中，由第一，和選擇性地第二RF電源70、74所供應(yīng)的RF功率在內(nèi)導(dǎo)體和外 導(dǎo)體14、20的各個(gè)主要部分15、21之間的間隔18中產(chǎn)生電磁場，所述電磁場作為RF電磁 波沿著在RF施加器的第一端和第二端12、13之間的所述間隔18的長度傳播。
[0062] 如果如圖2所示僅一個(gè)RF電源70被連接到內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體，那么在RF施加器之 內(nèi)傳播的波將為駐波。
[0063] 或者，如果如圖1所示兩個(gè)獨(dú)立（即，非相位相干）RF電源70、74被連接到內(nèi)導(dǎo)體 和外導(dǎo)體的相對端部，那么在RF施加器之內(nèi)傳播的波將為行波。在后一種情況下，每一電 源優(yōu)選地在所述電源的輸出處包括常規(guī)RF隔離器78,目的是為了防止從一個(gè)RF電源傳播 到相對RF電源的波被反射回到RF施加器中，從而防止在RF施加器之內(nèi)的駐波的產(chǎn)生。
[0064] 電源70、74的所有輸出在圖1和圖2中被圖示為浮動，即圖示為沒有連接到接地。 或者，來自每一電源的諸輸出中的一個(gè)可被電氣接地。
[0065] 當(dāng)我們將RF電源70、74的輸出描述為連接到RF施加器的任一導(dǎo)體14、20時(shí)，所 述連接可通過中間元件，所述中間元件諸如為RF變壓器、阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，或中空波導(dǎo)管傳 輸線，所述中空波導(dǎo)管傳輸線連接在RF電源和RF施加器的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體之間。本發(fā)明 的唯一要求在于，RF電源70或74到RF施加器的連接一有或者沒有中間元件一被配置以 使得RF電源在內(nèi)導(dǎo)體14和外導(dǎo)體20之間產(chǎn)生RF電壓。
[0066] 為了適應(yīng)內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體14、20的熱膨脹，RF功率至內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體的上述電氣 連接選擇性地包括常規(guī)滑動指狀觸點(diǎn)。
[0067] 如果由RF電源70、74產(chǎn)生的RF功率信號在微波頻率范圍中，那么中空波導(dǎo)管可 以是用于將RF電源的輸出連接到內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體的有效手段。通常，中空波導(dǎo)管被耦接到 RF電源的輸出，以便由RF電源產(chǎn)生的RF功率作為電磁波通過波導(dǎo)的內(nèi)部體積傳播。中空 波導(dǎo)管被耦接到內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體的各個(gè)第一端部15、21，以便波導(dǎo)中的射頻波在RF施加器 的內(nèi)導(dǎo)體14和每一外導(dǎo)體20之間產(chǎn)生RF電壓?？墒褂糜糜趶闹锌詹▽?dǎo)管提取RF電壓的 任何常規(guī)耦合器。
[0068] 重要地是強(qiáng)調(diào)，使用中空波導(dǎo)管將RF電源的輸出連接到內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體的各個(gè) 第一端部15、21不意味著RF施加器10類似于中空波導(dǎo)管。如在本專利說明書的標(biāo)題為 " 1.雙導(dǎo)體RF施加器"的先前章節(jié)的結(jié)尾處所述，我們的RF施加器10具有多個(gè)RF供電導(dǎo) 體14、20。相反，中空波導(dǎo)管RF施加器的波導(dǎo)并不是RF供電的，而是所述波導(dǎo)僅作用為導(dǎo) 電邊界，用以封閉通過中空波導(dǎo)管包圍的電介質(zhì)傳播的波。此差異決定本發(fā)明的重要優(yōu)點(diǎn)， 所述優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明不具有截止頻率且不具有所需的最小尺寸。
[0069] 如上所述，多個(gè)RF施加器10的陣列可選擇性地位于等離子體腔室的真空外殼之 內(nèi)。每一相應(yīng)RF施加器可被連接到不同的相應(yīng)第一電源70和，選擇性地，可被連接到不同 的相應(yīng)第二電源74?；蛘?，多個(gè)RF施加器可被并行連接至相同電源?；蛘?，多個(gè)RF施加 器可被串聯(lián)連接至單個(gè)電源70,或多個(gè)RF施加器可被串聯(lián)地在第一和第二電源70、74之 間連接。如果多個(gè)RF施加器被串聯(lián)地連接，那么在任何兩個(gè)RF施加器之間的結(jié)點(diǎn)處，兩個(gè) RF施加器的每個(gè)RF施加器作用為另一個(gè)RF施加器的終端阻抗。
[0070] 3.電介質(zhì)覆蓋和導(dǎo)體之間的電介質(zhì)
[0071] 如果孔30具有超過某一值(所述值是腔室壓力和處理氣體成分的函數(shù)）的橫向?qū)?度，且如果允許在等離子體腔室的內(nèi)部體積之內(nèi)的氣體進(jìn)入孔，那么可在所述孔之內(nèi)形成 氣體放電。所述氣體放電將使孔電氣短路，從而防止RF施加器通過所述孔輻射RF功率。 [0072] 為了允許在沒有孔內(nèi)氣體放電的風(fēng)險(xiǎn)的情況下使用較大孔，RF施加器10優(yōu)選地 包括電介質(zhì)覆蓋40及第一和第二密封裝置52、53。
[0073] 等離子體腔室包括真空外殼60,所述真空外殼60包圍等離子體腔室的內(nèi)部體積 61。真空外殼60包括一個(gè)或多個(gè)壁，所述一個(gè)或多個(gè)壁共同地提供氣密的外殼，如果真空 泵被耦接到內(nèi)部體積，那么所述氣密的外殼使真空能夠被保持在內(nèi)部體積61中。電介質(zhì)覆 蓋包括主要部分41，所述主要部分41在第一和第二端部42、43之間延伸。電介質(zhì)覆蓋的主 要部分位于等離子體腔室的所述內(nèi)部體積61之內(nèi)。外導(dǎo)體20的主要部分21位于電介質(zhì) 覆蓋40的主要部分41之內(nèi)。
[0074] 第一密封裝置52鄰接電介質(zhì)覆蓋40的第一端部42,且第二密封裝置53鄰接電介 質(zhì)覆蓋的第二端部43。第一和第二密封裝置、電介質(zhì)覆蓋和真空外殼60相結(jié)合來防止在外 導(dǎo)體的主要部分和等離子體腔室的內(nèi)部體積61之間的流體連通。因此，電介質(zhì)覆蓋40防 止在等離子體腔室之內(nèi)的氣體(或等離子體）進(jìn)入孔30。
[0075] 通常，第一和第二密封裝置52、53是電介質(zhì)還是導(dǎo)電性的并不重要，因?yàn)榈谝缓?第二密封裝置52、53通常未電氣耦接至內(nèi)導(dǎo)體14或外導(dǎo)體20。
[0076] 在圖1至圖4中所示的實(shí)施例中，電介質(zhì)覆蓋40的第一和第二端部鄰接或貫穿等 離子體腔室的真空外殼60的相對側(cè)。這些實(shí)施例圖示第一和第二密封裝置52、53的每個(gè) 可選擇性地僅為常規(guī)0型環(huán)。第一密封裝置52是在電介質(zhì)覆蓋的第一端部42和真空外殼 60之間延伸的0型環(huán)，且第二密封裝置53是在電介質(zhì)覆蓋的第二端部43和真空外殼60之 間延伸的0型環(huán)。每一密封裝置52、53-S卩，每一 0型環(huán)一在電介質(zhì)覆蓋40和真空外殼60 之間提供氣密封。因此，兩個(gè)〇型環(huán)、電介質(zhì)覆蓋和真空外殼相結(jié)合來防止在外導(dǎo)體的主要 部分和等離子體腔室的內(nèi)部體積61之間的流體連通。
[0077] 在圖1至圖4中所示的0型環(huán)52、53的優(yōu)點(diǎn)在于，所述0型環(huán)可通過允許電介質(zhì) 覆蓋相對于真空外殼60 (沿著電介質(zhì)覆蓋的縱向尺寸L)移動，同時(shí)保持在前述段落中所述 的氣密封來適應(yīng)電介質(zhì)覆蓋40的熱膨脹。
[0078] 取決于組成內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體14、20及電介質(zhì)覆蓋40的材料類型，內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體 可具有比電介質(zhì)覆蓋更高的熱膨脹系數(shù)。倘若如此，外導(dǎo)體優(yōu)選地被安裝以便外導(dǎo)體在電 介質(zhì)覆蓋之內(nèi)自由地縱向滑動，從而適應(yīng)外導(dǎo)體的熱膨脹，同時(shí)將電介質(zhì)覆蓋中的熱應(yīng)力 最小化。
[0079] 圖9圖示密封裝置52、53的兩個(gè)替代實(shí)施例。第一密封裝置52包括套環(huán)54和兩 個(gè)0型環(huán)55、56。第一 0型環(huán)55提供在套環(huán)54和電介質(zhì)覆蓋40的第一端部42之間的氣 密封。第二0型環(huán)56提供在套環(huán)54和等離子體腔室的真空外殼60之間的氣密封。第一 密封裝置52-S卩，套環(huán)54和兩個(gè)0型環(huán)55、56的組合一從而提供在電介質(zhì)覆蓋40和真空 外殼60之間的氣密封。
[0080] 圖9還圖示RF施加器10的第二端13的替代設(shè)計(jì)。具體地說，終端阻抗79位于 電介質(zhì)覆蓋40之內(nèi)，從而消除對通過真空腔室的真空外殼的內(nèi)導(dǎo)體14的第二端部17和外 導(dǎo)體20的第二端部25的任何需要（否則將需要所述第二端部17、25以連接到如圖2中的 位于外部的終端阻抗79,或如圖1中的位于外部的電源54)。如此消除了對鄰接或通過等 離子體腔室的真空外殼60的電介質(zhì)覆蓋的第二端部43的需要。
[0081] 如上所述，終端阻抗79可以是任何電氣阻抗。例如，終端阻抗79可以僅是連接在 內(nèi)導(dǎo)體14的第二端部和外導(dǎo)體20的第二端部之間的導(dǎo)體（S卩，電氣短路)，如圖9中所示。 或者，內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體的第二端部可以被斷開，從而終端阻抗將為開路或?yàn)樵趦?nèi)導(dǎo)體和外 導(dǎo)體的第二端部之間的寄生阻抗。
[0082] 在圖24的替代設(shè)計(jì)中，因?yàn)殡娊橘|(zhì)覆蓋的第二端部43不鄰接或通過真空外殼60， 所以第二密封裝置53可與真空外殼60間隔開。在圖24的實(shí)例中，第二密封裝置53包括 電介質(zhì)端蓋58和0型環(huán)59。電介質(zhì)端蓋58上覆在電介質(zhì)覆蓋的第二端部43處的開口，且 0型環(huán)59提供在電介質(zhì)端蓋58和電介質(zhì)覆蓋的第二端部之間的氣密封。
[0083] 在此設(shè)計(jì)的一種變化(未圖示）中，電介質(zhì)端蓋58可與電介質(zhì)覆蓋的第二端部43 一體化且鄰接，從而在不需要0型環(huán)59的情況下提供在前述段落中所述的氣密封。
[0084] 內(nèi)導(dǎo)體14的主要部分15和外導(dǎo)體20的主要部分21之間的間隔18可由任何類 型的電介質(zhì)占據(jù)，所述電介質(zhì)可以是氣體、液體或固體電介質(zhì)的任何組合。為了最大化RF 施加器的效率，占據(jù)間隔18的電介質(zhì)優(yōu)選地是在RF電源的操作頻率下具有低能量吸收率 的材料。例如，去離子水將是在某些RF頻率下的適當(dāng)電介質(zhì)，但如果RF電源操作在2. 4GHz 的頻率下，那么去離子水將是一個(gè)不良的選擇，因?yàn)樗谒鲱l率下吸收輻射。
[0085] 空氣通常是在內(nèi)導(dǎo)體14的主要部分15和外導(dǎo)體20的主要部分21之間的間隔18 的適當(dāng)電介質(zhì)。因此，間隔18可簡單地對環(huán)境大氣開放，如圖1至圖3、圖9和圖23中所 示。在那種情況下，間隔18保持在環(huán)境大氣壓力下，與在等離子體腔室的內(nèi)部體積之內(nèi)的 壓力（即，真空）無關(guān)。
[0086] 占據(jù)間隔18的電介質(zhì)選擇性地可以是流體，所述流體被泵送通過間隔18以吸收 來自內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體14、20的熱量。流體可以是液體或諸如空氣或氮?dú)獾臍怏w。在流經(jīng)間 隔18之后，流體可被排出到等離子體腔室外部或通過熱交換器再循環(huán)，從而冷卻RF施加 器。所述冷卻是有益的，因?yàn)殡娊橘|(zhì)覆蓋40通過等離子體腔室中的等離子體被加熱，且熱 量從電介質(zhì)覆蓋流動到外導(dǎo)體20。此外，內(nèi)導(dǎo)體14通過流經(jīng)內(nèi)導(dǎo)體的RF電流所致的電阻 加熱而被加熱。
[0087] 內(nèi)導(dǎo)體14可以是實(shí)心或空心的。如果內(nèi)導(dǎo)體是中空的，那么可通過將諸如水的冷 卻液泵送通過所述內(nèi)導(dǎo)體的中空內(nèi)部體積而提供內(nèi)導(dǎo)體的額外冷卻。在內(nèi)導(dǎo)體的內(nèi)部體積 中實(shí)質(zhì)上沒有RF場，所以冷卻液的電氣性質(zhì)是不重要的。
[0088] 如果間隔18是由剛剛所描述的流體占據(jù)，那么可能需要通過將內(nèi)導(dǎo)體14和外導(dǎo) 體20之間的一個(gè)或多個(gè)支撐構(gòu)件(未圖示）機(jī)械地連接來穩(wěn)定化內(nèi)導(dǎo)體14相對于外導(dǎo)體 20的位置。支撐構(gòu)件優(yōu)選地是諸如PTFE (聚四氟乙烯）的電介質(zhì)材料?；蛘撸绻螛?gòu) 件具有小的橫向?qū)挾?，那么支撐?gòu)件可導(dǎo)電，從而通過支撐構(gòu)件的導(dǎo)電性將在間隔18之內(nèi) 的電磁場干擾最小化。
[0089] 如果在內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體之間的間隔18是由氣體占據(jù)，那么需要避免在間隔18中 的任何氣體放電，以將RF功率從RF施加器輻射的效率和均勻性最大化。在不引起所述氣 體放電的前提下可由RF電源70、74供應(yīng)的RF功率的最大RF功率級別隨著間隔18之內(nèi)的 氣體壓力增加而增加。因此，需要將間隔18之內(nèi)的氣體保持在一壓力（諸如大氣壓力）下， 所述壓力比在等離子體腔室之內(nèi)的極低壓力高得多。
[0090] 如上所述，第一和第二密封裝置52、53鄰接電介質(zhì)覆蓋40以使得密封裝置、電介 質(zhì)覆蓋和真空外殼60相結(jié)合以防止在外導(dǎo)體的主要部分21和等離子體腔室的內(nèi)部體積 61之間的流體連通。因此，密封裝置52、53、電介質(zhì)覆蓋40和真空外殼60相結(jié)合以在所述 間隔和等離子體腔室的內(nèi)部體積之間提供氣密密封，以便使得能夠在所述間隔和等離子體 腔室的內(nèi)部體積之間存在壓差。此組合52、53、40和60從而使間隔18之內(nèi)的氣體被保持 在一壓力（諸如大氣壓力）下，所述壓力比在等離子體腔室的內(nèi)部體積之內(nèi)的極低壓力高得 多。此較高壓力可例如通過將間隔18耦接至氣泵或通過提供自間隔18到環(huán)境大氣的開口 來建立，如圖1和圖2中所示，以便間隔18保持在環(huán)境大氣壓力下，與等離子體腔室的內(nèi)部 體積之內(nèi)的壓力無關(guān)。
[0091] 4.最佳化RF輻射的空間分布
[0092] 在以下論述中，我們將外導(dǎo)體的"縱向尺寸"定義為外導(dǎo)體的尺寸，所述尺寸在第 一端部24和第二端部25之間延伸，與外導(dǎo)體是筆直還是彎曲的無關(guān)，且與外導(dǎo)體的橫向橫 截面是矩形、圓形、橢圓形，或任何其他形狀無關(guān)。我們使用術(shù)語"圓周尺寸"和"橫向尺寸" 來意指沿著外導(dǎo)體的外表面23的尺寸，該尺寸垂直于（S卩，橫向于）外導(dǎo)體的縱向尺寸。縱 向尺寸由圖1、圖2、圖5和圖10至圖13中的軸線L說明。圓周尺寸(或，同等的橫向尺寸） 由圖4、圖6和圖10至圖13中的軸線T說明。
[0093] 本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，從RF施加器10輻射出的RF功率的空間均勻性，或藉此 產(chǎn)生的等離子體的空間均勻性可通過改變在外導(dǎo)體20的主要部分21的不同部分中的孔30 的相對大小、間隔或定向來最佳化。
[0094] 如此是有利的一個(gè)原因在于，通過內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體的各個(gè)主要部分15、21之間的 間隔18傳播的RF電磁波具有在功率密度中的縱向不均勻性。具體地說，在間隔18之內(nèi)的 RF功率密度隨著沿著RF施加器的縱向尺寸L且相距內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體上的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)的 距離逐漸減小，在所述一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)處，所述內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體被連接到RF電源70、74。
[0095] 例如，在其中RF施加器10的相對端12、13被連接以從兩個(gè)RF電源70、74接收功 率的圖1的實(shí)施例中，在間隔18之內(nèi)的RF功率密度在接近RF施加器的兩端12、13處最大 且沿著縱向尺寸L在RF施加器的中心處逐漸下降到最小。作為另一實(shí)例，在其中僅RF施 加器的第一端12被連接到RF電源70 (且RF施加器的第二端13優(yōu)選地被連接到終端阻抗 79)的圖2的實(shí)施例中，間隔18之內(nèi)的RF功率密度在接近RF施加器的第一端12處最大， 沿著縱向尺寸朝向RF施加器的中心逐漸下降，且所述RF功率密度沿著縱向尺寸從中心到 接近RF施加器的第二端13 (S卩，相對端）處進(jìn)一步逐漸下降到最小。
[0096] 為了提高由RF施加器10輻射的RF功率的空間均勻性，在內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體的各個(gè) 主要部分15、21之間的間隔18之內(nèi)的RF功率密度的縱向逐漸下降可通過經(jīng)過外導(dǎo)體中 的孔30輻射的RF功率部分的相應(yīng)縱向逐漸增加而補(bǔ)償。如果在距連接到RF電源的外導(dǎo) 體的一端的逐漸增加的縱向距離處的連續(xù)孔具有以下任一個(gè)或兩個(gè)情況，那么可完成此補(bǔ) 償：（1)單調(diào)增加由連續(xù)孔占據(jù)的外導(dǎo)體的表面區(qū)域部分，此舉是通過（i)單調(diào)增加每一連 續(xù)孔的面積，或（ii)單調(diào)減小連續(xù)孔之間的間隔來實(shí)現(xiàn)；或（2)單調(diào)增加在各個(gè)孔的長軸 和外導(dǎo)體的橫向或圓周尺寸T之間的角度(或者，同等地，單調(diào)減小在各個(gè)孔的長軸和外導(dǎo) 體的縱向尺寸L之間的角度)。
[0097] 在前述段落中描述的孔角度的效果可被理解如下。在外導(dǎo)體20的主要部分21之 內(nèi)，電流流動的方向基本上是沿第一端部24 (連接到第一電源70)和第二端部25 (或者連 接到第二電源74,或如果沒有第二電源，那么優(yōu)選地連接到終端阻抗79)之間的路徑。因 此，在每一孔30之內(nèi)的電場基本上平行于外導(dǎo)體的縱向尺寸L而定向。
[0098] 因此，與增加沿著圓周或橫向尺寸T的孔的寬度相比，響應(yīng)于增加沿著縱向尺寸L 的孔的寬度，通過單個(gè)孔30輻射的RF功率增加更大的量。因此，如果一個(gè)或多個(gè)孔30具 有非圓形橫截面，那么通過孔輻射的RF功率量將隨著孔定向的變化而增加，從而增加在每 一孔的長軸和外導(dǎo)體的縱向尺寸L之間的角度，或同等地，從而減少在每一孔的長軸和外 導(dǎo)體的圓周或橫向尺寸T之間的角度。
[0099] 在其中RF施加器10的相對端12、13被連接以從兩個(gè)RF電源70、74接收功率的 圖1的實(shí)施例中，在間隔18之內(nèi)的RF功率密度在接近RF施加器的兩端12、13處最大且在 RF施加器的中心處最小，如上所述。因此，在連續(xù)孔的定向、面積或間隔中的上述單調(diào)變化 (即，增加在連續(xù)孔的長軸和外導(dǎo)體的橫向或圓周尺寸之間的角度、增加連續(xù)孔的面積、減 小連續(xù)孔之間的間隔，或以其他方式增加由所述孔占據(jù)的外導(dǎo)體的表面區(qū)域的部分）優(yōu)選 地應(yīng)從外導(dǎo)體的主要部分21的任一端朝外導(dǎo)體的中心進(jìn)行。
[0100] 在其中僅RF施加器的第一端12被連接到RF電源70的圖2的實(shí)施例中，間隔18 之內(nèi)的RF功率密度在RF施加器的第一端12附近處最大，且在RF施加器的第二端13(即， 相對端）處最小，且所述RF功率密度在RF施加器的中心處具有中間值。因此，在連續(xù)孔的 定向、面積或間隔中的上述逐漸變化優(yōu)選地應(yīng)從外導(dǎo)體的主要部分21的第一端朝外導(dǎo)體 的中心進(jìn)行，且上述逐漸變化優(yōu)選地進(jìn)一步從中心朝外導(dǎo)體的主要部分的第二端進(jìn)行。
[0101] 總之，無論RF施加器是如圖1的實(shí)施例中在第一和第二端12、13兩者處被連接到 RF電源，還是如圖2的實(shí)施例中僅在一端12處被連接到RF電源，用于提高由RF施加器10 輻射的RF功率的空間均勻性的上述設(shè)計(jì)可具有以下方面的特征：在外導(dǎo)體的主要部分21 上的從第一位置P1前進(jìn)到第二位置P2的連續(xù)位置處的多個(gè)孔30。第一和第二位置被界定 以使得第一位置P1是在外導(dǎo)體的第二位置P2和第一端部24之間，且第二位置P2是在第 一位置P1和外導(dǎo)體的中心之間。在一個(gè)實(shí)施例中，在從第一位置P1前進(jìn)到第二位置P2的 所述各個(gè)位置處的每一個(gè)相應(yīng)的孔具有單調(diào)增加的面積（圖10和圖11)?；蛘撸趶牡谝晃?置P1前進(jìn)到第二位置P2的所述各個(gè)位置處的每一個(gè)相應(yīng)的孔在相鄰孔之間具有單調(diào)減小 的間隔（圖10)?；蛘?，在從第一位置P1前進(jìn)到第二位置P2的所述各個(gè)位置處的每一個(gè)相 應(yīng)的孔具有相對于外導(dǎo)體的圓周或橫向尺寸T成單調(diào)減少角度的長軸，或具有相對于外導(dǎo) 體的縱向尺寸L成單調(diào)增加角度的長軸（圖12)。
[0102] 孔的面積、間隔和角度的變化在上文中被描述為"單調(diào)"而非漸進(jìn)的原因在于降低 孔的制造成本。制造其中每個(gè)孔具有不同尺寸、間隔或定向的導(dǎo)體是相對昂貴的。如果孔的 變化是逐步而非連續(xù)漸進(jìn)的，那么可以實(shí)現(xiàn)在輻射的RF功率中的所需縱向均勻性。具體地 說，如果若干連續(xù)的孔具有相等的面積、間隔和角度，且然后接下來的若干連續(xù)孔具有在面 積、間隔或角度中的所需變化，那么可良好地近似出孔的面積、間隔和角度中的漸進(jìn)變化。
[0103] 或者，提高由RF施加器10輻射的RF功率的空間均勻性的孔的空間變化可根據(jù)在 外導(dǎo)體20的主要部分21的不同部分中的孔的定向、面積或間隔之間的差異而被定義。
[0104] (為了避免不便的表達(dá)"一部分的部分"，在下文論述中，我們使用術(shù)語"子部分"來 代表外導(dǎo)體20的主要部分21的一部分。然而，術(shù)語"子部分"不意指與"部分"具有不同 意義。子部分不必，且通常不具有物理邊界。子部分僅是外導(dǎo)體的不同部分。此外，即使對 于RF施加器的特定實(shí)施例，在下文中定義的第一和第二子部分之間的邊界不被唯一地確 定，而是所述邊界可被視為具有任何位置，只要對于所述位置而言，第一和第二多個(gè)孔之間 的在下文中定義的關(guān)系得以滿足。）
[0105] 圖1圖示被概念性地分成標(biāo)記為81、82、83和84的四個(gè)連續(xù)子部分的外導(dǎo)體20的 主要部分21，所述四個(gè)連續(xù)子部分依所標(biāo)記的順序從外導(dǎo)體的第一端部24到第二端部25 延伸。如在前述段落中所述，四個(gè)子部分不必，且通常不具有物理邊界。第一子部分81在 第二子部分和第一端部24之間延伸。第二子部分82在第二子部分和外導(dǎo)體的中心之間延 伸。第三和第四子部分83、84的位置分別是第二和第一子部分的鏡像。換句話說，第四子 部分84在第三子部分和第二端部25之間延伸。第三子部分83在第四子部分和外導(dǎo)體的 中心之間延伸。
[0106] 圖2圖示同等于圖1的相應(yīng)第一、第二、第三和第四子部分81、82、83和84定義的 第一、第二、第三和第四子部分81、82、87和88。為了下文將要解釋的原因，在圖2中將第三 和第四子部分87、88不同地編號。
[0107] (在圖1和圖2中，表示子部分81至84和子部分87至88的縱向長度的大括弧在 圖中位于相鄰于電介質(zhì)覆蓋40之處。如此是因?yàn)樵趫D中沒有位置來將大括弧放置得更接 近于外導(dǎo)體20。然而，大括弧意圖指示緊鄰地位于電介質(zhì)覆蓋40之后的外導(dǎo)體20。）
[0108] 在第一和第二子部分81、82之內(nèi)的孔30被分別稱為第一多個(gè)孔31和第二多個(gè)孔 32〇
[0109] 圖10至圖12是第一和第二子部分81、82的相對端的詳圖，所述相對端，換言之， 是指最接近于外導(dǎo)體的第一端部24的第一子部分81的端部和最接近于外導(dǎo)體的中心的第 二子部分82的端部。圖10至圖12的詳圖被放大以圖示第一和第二多個(gè)孔31、32的面積、 間隔或定向之間的差異。
[0110] 在RF施加器的兩端12、13處均被連接到RF功率的圖1的實(shí)施例和僅在一端12 處被連接到RF功率的圖2的實(shí)施例兩者中，在內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體的各個(gè)主要部分15、21之間 的間隔18之內(nèi)的RF功率密度從RF施加器的第一端12到中心逐漸下降，如上所述。為了 補(bǔ)償在間隔18之內(nèi)的RF功率密度的縱向逐漸下降，且從而提高由RF施加器10輻射的RF 功率的空間均勻性，孔30優(yōu)選地根據(jù)以下技術(shù)的任何一種或兩種在定向、面積或間隔方面 不均勻。
[0111] 在第一技術(shù)（圖1〇和圖11)中，由第二多個(gè)孔32占據(jù)的外導(dǎo)體的第二子部分82 的表面區(qū)域部分比由第一多個(gè)孔31占據(jù)的外導(dǎo)體20的第一子部分81的表面區(qū)域部分更 大。第一技術(shù)的一個(gè)可能的實(shí)施為第二多個(gè)孔32個(gè)別或平均地比第一多個(gè)孔31具有更大 的面積（圖10和圖11)。在圖10的實(shí)施例中，第二多個(gè)孔(在第二子部分82中）在面積上 比第一多個(gè)孔(在第一子部分81中）更大，因?yàn)榈诙鄠€(gè)孔在外導(dǎo)體的縱向尺寸L上更寬。 在圖11的實(shí)施例中，第二多個(gè)孔在面積上比第一子部分中的孔更大，因?yàn)榈诙鄠€(gè)孔在外 導(dǎo)體的橫向或圓周尺寸T上更寬。第一技術(shù)的替代實(shí)施在于第二多個(gè)孔32個(gè)別或平均地 比第一多個(gè)孔具有在相鄰孔之間的較小間隔（圖10和圖11)。
[0112] 在第二技術(shù)（圖12)中，每一個(gè)相應(yīng)的孔30的特征在于相應(yīng)角度，每一個(gè)相應(yīng)的孔 30的各個(gè)長軸被相對于第二導(dǎo)體的橫向或圓周尺寸T定向成所述相應(yīng)角度，且分別或平均 地對于第二多個(gè)孔32 (在第二子部分82中）的所述角度比分別或平均地對于第一多個(gè)孔 31 (在第一子部分81中）的所述角度更小。
[0113] 同等地，第二技術(shù)可被相對于第二導(dǎo)體的縱向尺寸L，而非圓周尺寸T定義?？紤] 每一孔的長軸被相對于所述縱向尺寸L定向的角度，分別或平均地對于第二多個(gè)孔32 (在 第二子部分82中）的所述角度大于分別或平均地對于第一多個(gè)孔31 (在第一子部分81中） 的所述角度。
[0114] 現(xiàn)將論述在圖1中標(biāo)記為83、84且在圖2中標(biāo)記為87、88的外導(dǎo)體20的主要部 分21的第三和第四子部分。
[0115] 在圖1的實(shí)施例中，RF施加器的第一和第二端12、13的每一端被連接到各個(gè)RF電 源70、74。因此，為了我們的用于最佳化來自RF施加器的RF輻射的空間分布的技術(shù)的目 的，RF施加器的第二端可被視為第一端的鏡象。因此，關(guān)于在第一和第二子部分81、82中 的孔的面積、間隔或角度定向的所有前文敘述可被分別應(yīng)用于第四和第三子部分84、83。換 句話說，在如上所述用于提高由RF施加器10輻射的RF功率的空間均勻性的技術(shù)中，對第 一子部分81的每一參考可由對第四子部分84的參考所替代，且對第二子部分82的每一參 考可由對第三子部分83的參考所替代。特別地，如果第一和第二子部分81和82被分別由 第四和第三子部分84和83所替代，那么圖10至圖12的各個(gè)實(shí)施例也適用。
[0116] 在圖2的實(shí)施例中，僅RF施加器的第一端12被連接到RF電源70。（RF施加器的 第二端13優(yōu)選地被連接到終端阻抗79。）如上所述，在內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體的各個(gè)主要部分15、 21之間的間隔18之內(nèi)的RF功率密度在RF施加器的第一端12附近處最大，沿著縱向尺寸 朝RF施加器的中心逐漸下降，且所述RF功率密度進(jìn)一步沿著縱向尺寸從中心下降到在RF 施加器的第二端13 (相對端）附近處的最小值。因此，為了我們的用于最佳化來自RF施加 器的RF輻射的空間分布的技術(shù)的目的，在第二端和中心之間的關(guān)系類似于在中心和第一 端之間的關(guān)系。因此，關(guān)于在相對于第二子部分82的第一子部分81中的孔的面積、間隔或 角度定向的所有前述敘述可被應(yīng)用于相對于第四子部分88的第三子部分87。
[0117] 特別地，在應(yīng)用上文定義的第一技術(shù)時(shí)，由第四多個(gè)孔38占據(jù)的外導(dǎo)體20的第四 子部分88的表面區(qū)域部分大于由第三多個(gè)孔37占據(jù)的外導(dǎo)體的第三子部分87的表面區(qū) 域部分（圖2和圖13)。在應(yīng)用第二技術(shù)時(shí)，每一個(gè)相應(yīng)的孔的特征在于相應(yīng)角度，每一個(gè)相 應(yīng)的孔的各個(gè)長軸被相對于第二導(dǎo)體的橫向或圓周尺寸T定向成相應(yīng)角度，且分別或平均 地對于第三多個(gè)孔37 (在第三子部分87中）的所述角度比分別或平均地對于第二多個(gè)孔 38 (在第二子部分88中）的所述角度更小。
[0118] 必須強(qiáng)調(diào)的是，剛剛所描述的孔的尺寸、間隔或定向的不均勻性是RF施加器的發(fā) 明的可選特征，而并不是要求。例如，孔的尺寸、間隔和定向可以是均勻的，如圖5至圖6和 圖14至圖22中所示。
[0119] 此外，剛剛所描述的孔的尺寸、間隔或定向的不均勻性可有益于提高由雙導(dǎo)體RF 施加器設(shè)計(jì)而非本專利說明書中所述的新穎RF施加器所輻射出的RF功率的空間均勻性。 因此，在標(biāo)題為"4.最佳化RF輻射的空間分布"的本節(jié)中所描述的技術(shù)是一項(xiàng)獨(dú)立于RF施 加器設(shè)計(jì)的其他方面的有用的發(fā)明。
[0120] 5.孔之間的圓周或橫向偏移
[0121] 因?yàn)槊恳豢?0施加比圍繞孔的導(dǎo)電材料更高的阻抗到電流，如果存在沿著外導(dǎo) 體的縱向尺寸L的、沒有由任何孔中斷的供電流流動的直線路徑，如在圖5和圖6的實(shí)施例 中所示，那么流經(jīng)外導(dǎo)體20的電流將傾向于繞過所述孔。如此將不期望地減少孔中的電場 且從而降低從孔中輻射出的RF功率量。
[0122] (此問題將在其中所有孔都非常窄且被平行于外導(dǎo)體的縱向尺寸L定向的有限情 況下不顯著，因?yàn)樗隹讓⑹┘酉鄬π〉淖杩沟窖刂鈱?dǎo)體的縱向尺寸L的電流。然而，由 于在本專利說明書中標(biāo)題為"4.最佳化RF輻射的空間分布"的前述段落中解釋的原因，具 有所述定向的孔將輻射出不期望的低量RF功率。）
[0123] 圖14至圖22的實(shí)施例圖示，在沿著外導(dǎo)體20的縱向尺寸L的連續(xù)位置處的孔30 可在外導(dǎo)體的外表面23的橫向或圓周尺寸T上，S卩，在沿著正交于縱向尺寸L的外導(dǎo)體20 的外表面的尺寸上，彼此偏移。所述橫向或圓周偏移可實(shí)現(xiàn)排除電流沿著沒有由任何孔中 斷的外導(dǎo)體的縱向尺寸L流動的直線路徑的所需結(jié)果。
[0124] 圖14至圖17圖示其中沿著外導(dǎo)體的縱向尺寸L的每一連續(xù)孔具有相對于前一孔 的90度圓周偏移量的實(shí)施例。圖16和圖17是通過沿著外導(dǎo)體的縱向尺寸L的兩個(gè)連續(xù) 孔獲得的剖視圖。
[0125] 圖18至圖22圖示其中沿著外導(dǎo)體的縱向尺寸L的每一連續(xù)孔具有相對于前一孔 的60度圓周偏移量的替代實(shí)施例。圖20至圖22是通過沿著外導(dǎo)體的縱向尺寸L的三個(gè) 連續(xù)孔獲得的剖視圖。
[0126] 剛剛所描述的孔的橫向或圓周偏移量可有益于提高雙導(dǎo)體RF施加器設(shè)計(jì)，而不 是在本專利說明書中所述的新穎RF施加器的效率。因此，在標(biāo)題為"5.孔之間的圓周或橫 向偏移"的本節(jié)中描述的技術(shù)是獨(dú)立于RF施加器設(shè)計(jì)的其他方面的有用發(fā)明。
[0127] 6.三導(dǎo)體RF施加器
[0128] 圖23和圖24圖示根據(jù)本發(fā)明的第二方面或第二實(shí)施例的包括內(nèi)導(dǎo)體14和兩個(gè) 外導(dǎo)體的傳輸線RF施加器10。我們將兩個(gè)外導(dǎo)體分別地稱為第一外導(dǎo)體20a和第二外導(dǎo) 體20b，且我們將所述外導(dǎo)體統(tǒng)稱為兩個(gè)外導(dǎo)體20。
[0129] 內(nèi)導(dǎo)體14具有主要部分15,所述主要部分15在第一端部16和第二端部17之間 延伸。每一個(gè)相應(yīng)的外導(dǎo)體20a、20b具有相應(yīng)的主要部分21a、21b，所述主要部分21a、21b 在第一和第二端部24、25之間延伸。（各個(gè)主要部分和端部的這些定義對于圖1至圖6中 圖示且在本專利說明書的標(biāo)題為"1.雙導(dǎo)體RF施加器"的前述段落中描述的本發(fā)明的第一 方面和第一實(shí)施例相同，所以沒有將所述各個(gè)主要部分和端部標(biāo)記在圖23中。）
[0130] 我們將RF施加器10稱為具有相對第一和第二端部12、13,以使得RF施加器的第 一端12相鄰于內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體的各個(gè)第一端部16、24,且RF施加器的第二端13相鄰于內(nèi) 導(dǎo)體和外導(dǎo)體的各個(gè)第二端部17、25。
[0131] 內(nèi)導(dǎo)體的主要部分15位于第一和第二外導(dǎo)體20a、20b的各個(gè)主要部分21a、21b 之間且與所述各個(gè)主要部分21a、21b間隔開。兩個(gè)外導(dǎo)體20的每個(gè)的各個(gè)第一端部24被 電氣連接在一起(在圖23中由第一電氣連接26示意地圖示)。同樣地，兩個(gè)外導(dǎo)體20的每 個(gè)的各個(gè)第二端部25被電氣連接在一起(在圖23中由第二電氣連接27示意地圖示)。
[0132] 選擇性地，但優(yōu)選地，內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體的主要部分被對稱地布置，以使得內(nèi)導(dǎo)體的 主要部分15位于兩個(gè)外導(dǎo)體20的各個(gè)主要部分21中間，且兩個(gè)外導(dǎo)體的各個(gè)主要部分相 同或彼此鏡像，所謂相同或彼此鏡像，我們意指兩個(gè)外導(dǎo)體的各個(gè)主要部分相對于內(nèi)導(dǎo)體 的主要部分對稱。
[0133] 每一個(gè)相應(yīng)的外導(dǎo)體20a、20b的主要部分21a、21b包括多個(gè)孔30,所述多個(gè)孔30 在各個(gè)外導(dǎo)體的各個(gè)主要部分的相應(yīng)內(nèi)表面和外表面22、23之間延伸。內(nèi)表面22面向內(nèi) 導(dǎo)體的主要部分15。在包括如上所述的于標(biāo)題"3.電介質(zhì)覆蓋和導(dǎo)體之間的電介質(zhì)"下的 電介質(zhì)覆蓋40的實(shí)施例中，每一相應(yīng)的外導(dǎo)體21a、21b的主要部分的外表面23面向電介 質(zhì)覆蓋的主要部分41的內(nèi)表面44。
[0134] 在操作中，當(dāng)RF電源70、74的輸出在內(nèi)導(dǎo)體14和兩個(gè)外導(dǎo)體20之間連接時(shí)，RF 電磁波通過在內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體的主要部分15、21之間的間隔18傳播。在此電磁波中的RF 功率的一部分從孔30中輻射出，從而將RF功率輻射到RF施加器之外。
[0135] 如果RF施加器10是在如圖23中所示的等離子體腔室的真空外殼60之內(nèi)，那么 通過RF施加器輻射的RF功率將被等離子體腔室之內(nèi)的氣體和等離子體吸收，且所述RF功 率因此激發(fā)氣體至等離子體態(tài)或維持現(xiàn)有等離子體。
[0136] 本發(fā)明特別有利于用于同時(shí)處理兩個(gè)工件的等離子體腔室60。因?yàn)閮蓚€(gè)外導(dǎo)體 20的各個(gè)主要部分21面向相對方向，RF施加器10以雙向輻射圖案輻射RF功率。因此，根 據(jù)本發(fā)明的RF施加器10可被定位在如圖23中所示的等離子體腔室60之內(nèi)的兩個(gè)工件62 之間，以便相鄰于兩個(gè)工件提供均等的等離子體密度。
[0137] 如在圖1至圖22的先前論述的實(shí)施例中，具有兩個(gè)外導(dǎo)體20a、20b的根據(jù)本實(shí)施 例的多個(gè)RF施加器10可被定位在等離子體腔室的真空外殼之內(nèi)，以便在比單個(gè)RF施加器 更寬的面積上分布RF功率。例如，多個(gè)RF施加器10可在一幾何平面之內(nèi)間隔開，所述幾 何平面在兩個(gè)工件之間等距。
[0138] 除通過如上所述的孔30輻射RF功率之外，如果每一外導(dǎo)體的主要部分的橫向?qū)?度相當(dāng)于或小于在兩個(gè)外導(dǎo)體的各個(gè)主要部分之間的間隔，那么RF施加器10將通過在兩 個(gè)外導(dǎo)體之間的開口側(cè)輻射RF功率。相反地，如果每一外導(dǎo)體的主要部分的橫向?qū)挾葹樵?兩個(gè)外導(dǎo)體的各個(gè)主要部分之間的間隔的至少兩倍，那么在此方向的RF輻射將最小。優(yōu)選 采取此設(shè)置來促進(jìn)控制如在本專利說明書的標(biāo)題為"4.最佳化RF輻射的空間分布"的前述 章節(jié)中描述的RF輻射的空間分布。
[0139] RF施加器優(yōu)選地包括電介質(zhì)覆蓋40和第一和第二密封裝置52、53,以防止等離子 體進(jìn)入孔30。具體地說，電介質(zhì)覆蓋的主要部分41被定位在等離子體腔室的內(nèi)部體積61 之內(nèi)，且每個(gè)外導(dǎo)體的相應(yīng)主要部分21被定位在電介質(zhì)覆蓋的主要部分41之內(nèi)。第一和 第二密封裝置52、53分別地鄰接電介質(zhì)覆蓋的第一和第二端部42、43。第一和第二密封裝 置、電介質(zhì)覆蓋和真空外殼60相結(jié)合來防止在等離子體腔室的內(nèi)部體積與第一和第二外 導(dǎo)體的各個(gè)主要部分之間的流體連通。關(guān)于電介質(zhì)覆蓋和密封件的進(jìn)一步詳情與如在本專 利說明書的標(biāo)題為"3.電介質(zhì)覆蓋和導(dǎo)體之間的電介質(zhì)"的前述章節(jié)中的解釋相同。
[0140] 本發(fā)明不需要內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體14、20具有任何特定形狀。在圖23和圖24中，內(nèi) 導(dǎo)體的主要部分15被圖示為具有矩形截面，但所述主要部分15可替代地具有如圖25中所 示的圓形截面。在圖23和圖24中，兩個(gè)外導(dǎo)體中的每個(gè)外導(dǎo)體的主要部分21a、21b被圖 示為具有矩形截面。圖25圖示其中每一外導(dǎo)體的主要部分21a、21b具有弓形截面，且電介 質(zhì)覆蓋40的主要部分41具有橢圓形截面的替代設(shè)計(jì)。
[0141] 在標(biāo)題"2.至RF電源的連接"、"3.電介質(zhì)覆蓋和導(dǎo)體之間的電介質(zhì)"和"4.最佳 化RF輻射的空間分布"下的如上所述的本發(fā)明的特征、設(shè)計(jì)考慮和優(yōu)點(diǎn)仍適用于具有兩個(gè) 外導(dǎo)體的本發(fā)明的此第二方面或?qū)嵤├?br>
【權(quán)利要求】
1. 一種用于將電力耦接至RF施加器之外的等離子體的傳輸線RF施加器，包括： 外導(dǎo)體，所述外導(dǎo)體具有在第一和第二端部之間延伸的主要部分；和 內(nèi)導(dǎo)體，所述內(nèi)導(dǎo)體具有在第一和第二端部之間延伸的主要部分，其中所述內(nèi)導(dǎo)體的 所述主要部分位于所述外導(dǎo)體的所述主要部分之內(nèi)，且與所述外導(dǎo)體的所述主要部分間隔 開； 其中所述外導(dǎo)體的所述主要部分包括： (1) 內(nèi)表面，所述內(nèi)表面面向所述內(nèi)導(dǎo)體的所述主要部分； (2) 外表面；和 (3) 多個(gè)孔，所述多個(gè)孔在所述外導(dǎo)體的所述內(nèi)表面和所述外導(dǎo)體的所述外表面之間 延伸。
2. 如權(quán)利要求1所述的施加器，進(jìn)一步包括： 電介質(zhì)覆蓋； 其中所述內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體中每一個(gè)的所述主要部分被定位在所述電介質(zhì)覆蓋之內(nèi)；和 其中所述電介質(zhì)覆蓋在每個(gè)所述導(dǎo)體的所述主要部分周圍提供氣封，以使得氣體無法 在所述電介質(zhì)覆蓋的外部和任何一個(gè)所述導(dǎo)體的所述主要部分之間流動。
3. 如權(quán)利要求1所述的施加器，其中： 所述外導(dǎo)體具有管狀；和 所述內(nèi)導(dǎo)體和所述外導(dǎo)體被同軸定位。
4. 一種等離子體腔室，包括： 真空外殼，所述真空外殼包圍所述等離子體腔室的內(nèi)部體積； 電介質(zhì)覆蓋，所述電介質(zhì)覆蓋具有在第一和第二端部之間延伸的主要部分，其中所述 電介質(zhì)覆蓋的所述主要部分被定位在所述等離子體腔室的所述內(nèi)部體積之內(nèi)； 外導(dǎo)體，所述外導(dǎo)體具有在第一和第二端部之間延伸的主要部分，其中所述外導(dǎo)體的 所述主要部分被定位在所述電介質(zhì)覆蓋的所述主要部分之內(nèi)； 內(nèi)導(dǎo)體，所述內(nèi)導(dǎo)體具有在第一和第二端部之間延伸的主要部分，其中所述內(nèi)導(dǎo)體的 所述主要部分位于所述外導(dǎo)體的所述主要部分之內(nèi)，且與所述外導(dǎo)體的所述主要部分間隔 開；和 第一和第二密封裝置，所述第一和第二密封裝置分別鄰接所述電介質(zhì)覆蓋的所述第一 和第二端部，以使得所述第一和第二密封裝置、所述電介質(zhì)覆蓋和所述真空外殼相結(jié)合以 防止所述外導(dǎo)體的所述主要部分和所述等離子體腔室的所述內(nèi)部體積之間的流體連通； 其中所述外導(dǎo)體的所述主要部分包括： (1) 內(nèi)表面，所述內(nèi)表面面向所述內(nèi)導(dǎo)體的所述主要部分； (2) 外表面，所述外表面面向所述電介質(zhì)覆蓋的所述主要部分的內(nèi)表面；和 (3) 兩個(gè)或更多個(gè)孔，所述兩個(gè)或更多個(gè)孔在所述外導(dǎo)體的所述內(nèi)表面和所述外導(dǎo)體 的所述外表面之間延伸。
5. 如權(quán)利要求4所述的等離子體腔室，其中： 在所述內(nèi)導(dǎo)體的所述主要部分和所述外導(dǎo)體的所述主要部分之間的間隔對環(huán)境大氣 開放，以使得所述間隔保持在環(huán)境大氣壓力下，與在所述等離子體腔室的所述內(nèi)部體積之 內(nèi)的壓力無關(guān)。
6. 如權(quán)利要求4所述的等離子體腔室，其中： 在所述內(nèi)導(dǎo)體的所述主要部分和所述外導(dǎo)體的所述主要部分之間的間隔至少部分地 被氣體占據(jù)；和 所述第一和第二密封裝置在所述間隔和所述等離子體腔室的所述內(nèi)部體積之間提供 氣密密封，以便在所述間隔和所述等離子體腔室的所述內(nèi)部體積之間得以實(shí)現(xiàn)壓差。
7. 如權(quán)利要求4所述的等離子體腔室，其中： 所述第一密封裝置在所述電介質(zhì)覆蓋的所述第一端部和所述真空外殼之間延伸。
8. 如權(quán)利要求4所述的等離子體腔室，其中： 所述第二密封裝置被定位在所述等離子體腔室的所述內(nèi)部體積之內(nèi)且不鄰接所述真 空外殼。
9. 如權(quán)利要求4所述的等離子體腔室，進(jìn)一步包括： RF電源，所述RF電源被連接以在所述內(nèi)導(dǎo)體和所述外導(dǎo)體之間產(chǎn)生RF電壓。
10. 如權(quán)利要求4所述的等離子體腔室，進(jìn)一步包括： 第一 RF電源，所述第一 RF電源被連接以在所述內(nèi)導(dǎo)體的所述第一端部和所述外導(dǎo)體 的所述第一端部之間產(chǎn)生第一 RF電壓；和 第二RF電源，所述第二RF電源被連接以在所述內(nèi)導(dǎo)體的所述第二端部和所述外導(dǎo)體 的所述第二端部之間產(chǎn)生第二RF電壓。
11. 如權(quán)利要求4所述的等離子體腔室，進(jìn)一步包括： RF電源，所述RF電源被連接以在所述內(nèi)導(dǎo)體的所述第一端部和所述外導(dǎo)體的所述第 一端部之間產(chǎn)生RF電壓；和 終端阻抗，所述終端阻抗被連接在所述內(nèi)導(dǎo)體的所述第二端部和所述外導(dǎo)體的所述第 二端部之間。
12. 如權(quán)利要求4所述的等離子體腔室，進(jìn)一步包括： RF電源，所述RF電源具有連接在所述內(nèi)導(dǎo)體和所述外導(dǎo)體之間的RF功率輸出； 其中所述RF功率輸出可具有一波長，所述波長比所述內(nèi)導(dǎo)體的所述主要部分的最長 尺寸短且所述波長比所述外導(dǎo)體的所述主要部分的最長尺寸短。
13. 如權(quán)利要求4所述的等離子體腔室，其中所述兩個(gè)或更多個(gè)孔包括： 在所述外導(dǎo)體上的不同縱向位置處的多個(gè)孔； 其中在所述外導(dǎo)體上的連續(xù)縱向位置處的所述多個(gè)孔的相鄰孔沿著所述外導(dǎo)體的圓 周尺寸偏移。
14. 如權(quán)利要求4所述的等離子體腔室，其中所述兩個(gè)或更多個(gè)孔包括： 在所述外導(dǎo)體的所述主要部分的第一子部分中的第一多個(gè)孔，和在所述外導(dǎo)體的所述 主要部分的不同的第二子部分中的第二多個(gè)孔； 其中： 所述第一子部分從所述外導(dǎo)體的所述第一端部延伸到所述第二子部分； 所述第二子部分從所述第一子部分延伸到所述外導(dǎo)體的中心；和 由所述第二多個(gè)孔占據(jù)的所述第二部分的所述表面區(qū)域部分大于由所述第一多個(gè)孔 占據(jù)的所述第一部分的所述表面區(qū)域部分。
15. 如權(quán)利要求4所述的等離子體腔室，其中所述兩個(gè)或更多個(gè)孔包括： 在所述外導(dǎo)體的所述主要部分的第一子部分中的第一多個(gè)孔，和在所述外導(dǎo)體的所述 主要部分的不同的第二子部分中的第二多個(gè)孔； 其中： 所述第一子部分從所述外導(dǎo)體的所述第一端部延伸到所述第二子部分； 所述第二子部分從所述第一子部分延伸到所述外導(dǎo)體的中心；和 在所述第二子部分中的所述孔的平均面積大于在所述第一子部分中的所述孔的平均 面積。
16. 如權(quán)利要求4所述的等離子體腔室，其中所述兩個(gè)或更多個(gè)孔包括： 在所述外導(dǎo)體的所述主要部分的第一子部分中的第一多個(gè)孔，和在所述外導(dǎo)體的所述 主要部分的不同的第二子部分中的第二多個(gè)孔； 其中： 所述第一子部分從所述外導(dǎo)體的所述第一端部延伸到所述第二子部分； 所述第二子部分從所述第一子部分延伸到所述外導(dǎo)體的中心；和 在所述第二子部分的相鄰孔之間的平均間隔小于在所述第一子部分的相鄰孔之間的 平均間隔。
17. 如權(quán)利要求4所述的等離子體腔室，其中所述兩個(gè)或更多個(gè)孔包括： 在所述外導(dǎo)體的所述主要部分的第一子部分中的第一多個(gè)孔，和在所述外導(dǎo)體的所述 主要部分的不同的第二子部分中的第二多個(gè)孔； 其中： 所述第一子部分從所述外導(dǎo)體的所述第一端部延伸到所述第二子部分； 所述第二子部分從所述第一子部分延伸到所述外導(dǎo)體的中心；和 在所述第二子部分中的所述孔的所述角度的平均值小于在所述第一子部分中的所述 孔的所述角度的平均值。
18. 如權(quán)利要求4所述的等離子體腔室，其中所述兩個(gè)或更多個(gè)孔包括： 在所述外導(dǎo)體的所述主要部分上從第一位置前進(jìn)到第二位置的連續(xù)位置處的多個(gè) 孔； 其中： 所述第一位置在所述第二位置和所述外導(dǎo)體的所述第一端部之間； 其中所述第二位置在所述第一位置和所述外導(dǎo)體的中心之間；和 在從所述第一位置前進(jìn)到所述第二位置的所述各個(gè)位置處的每一個(gè)相應(yīng)的孔具有單 調(diào)增加的面積。
19. 如權(quán)利要求4所述的等離子體腔室，其中所述兩個(gè)或更多個(gè)孔包括： 在所述外導(dǎo)體的所述主要部分上從第一位置前進(jìn)到第二位置的連續(xù)位置處的多個(gè) 孔； 其中： 所述第一位置在所述第二位置和所述外導(dǎo)體的所述第一端部之間； 所述第二位置在所述第一位置和所述外導(dǎo)體的中心之間；和 在從所述第一位置前進(jìn)到所述第二位置的所述各個(gè)位置處的每一個(gè)相應(yīng)的孔具有單 調(diào)減小的相鄰孔之間的間隔。
20. 如權(quán)利要求4所述的等離子體腔室，其中所述兩個(gè)或更多個(gè)孔包括： 在所述外導(dǎo)體的所述主要部分上從第一位置前進(jìn)到第二位置的連續(xù)位置處的多個(gè) 孔； 其中： 所述第一位置在所述第二位置和所述外導(dǎo)體的所述第一端部之間； 所述第二位置在所述第一位置和所述外導(dǎo)體的中心之間；和 在從所述第一位置前進(jìn)到所述第二位置的所述各個(gè)位置處的每一個(gè)相應(yīng)的孔的長軸 相對于所述外導(dǎo)體的所述圓周尺寸成單調(diào)減小的角度。
21. -種傳輸線RF施加器，用于將電力耦接至所述施加器之外的等離子體，所述施加 器包括： 第一外導(dǎo)體，所述第一外導(dǎo)體具有在第一和第二端部之間延伸的主要部分； 第二外導(dǎo)體，所述第二外導(dǎo)體具有在第一和第二端部之間延伸的主要部分；和 內(nèi)導(dǎo)體，所述內(nèi)導(dǎo)體具有在第一和第二端部之間延伸的主要部分，其中所述內(nèi)導(dǎo)體的 所述主要部分位于所述第一外導(dǎo)體的所述主要部分和所述第二外導(dǎo)體的所述主要部分之 間，且與所述主要部分間隔開； 其中每一相應(yīng)的外導(dǎo)體的所述主要部分包括： (1) 內(nèi)表面，所述內(nèi)表面面向所述內(nèi)導(dǎo)體的所述主要部分； (2) 外表面；和 (3) 多個(gè)孔，所述多個(gè)孔在所述各個(gè)外導(dǎo)體的所述內(nèi)表面和所述各個(gè)外導(dǎo)體的所述外 表面之間延伸。
22. -種等離子體腔室，包括： 真空外殼，所述真空外殼包圍所述等離子體腔室的內(nèi)部體積； 電介質(zhì)覆蓋，所述電介質(zhì)覆蓋具有在第一和第二端部之間延伸的主要部分，其中所述 電介質(zhì)覆蓋的所述主要部分被定位在所述等離子體腔室的所述內(nèi)部體積之內(nèi)； 第一外導(dǎo)體，所述第一外導(dǎo)體具有在第一和第二端部之間延伸的主要部分，其中所述 第一外導(dǎo)體的所述主要部分被定位在所述電介質(zhì)覆蓋的所述主要部分之內(nèi)； 第二外導(dǎo)體，所述第二外導(dǎo)體具有在第一和第二端部之間延伸的主要部分，其中所述 第二外導(dǎo)體的所述主要部分被定位在所述電介質(zhì)覆蓋的所述主要部分之內(nèi)； 內(nèi)導(dǎo)體，所述內(nèi)導(dǎo)體具有在第一和第二端部之間延伸的主要部分，其中所述內(nèi)導(dǎo)體的 所述主要部分被定位在所述第一外導(dǎo)體的所述主要部分和所述第二外導(dǎo)體的所述主要部 分之間，以使得所述內(nèi)導(dǎo)體的所述主要部分與所述第一和第二外導(dǎo)體的各個(gè)主要部分間隔 開；和 第一和第二密封裝置，所述第一和第二密封裝置分別鄰接所述電介質(zhì)覆蓋的所述第一 和第二端部，以使得所述第一和第二密封裝置、所述電介質(zhì)覆蓋和所述真空外殼相結(jié)合以 防止所述等離子體腔室的所述內(nèi)部體積和所述第一和第二外導(dǎo)體的所述各個(gè)主要部分之 間的流體連通； 其中每一相應(yīng)的外導(dǎo)體的所述主要部分包括： (1) 內(nèi)表面，內(nèi)表面面向所述內(nèi)導(dǎo)體的所述主要部分； (2) 外表面，夕卜表面面向所述電介質(zhì)覆蓋的所述主要部分的內(nèi)表面；和 (3)多個(gè)孔，所述多個(gè)孔在所述各個(gè)外導(dǎo)體的所述內(nèi)表面和所述各個(gè)外導(dǎo)體的所述外 表面之間延伸。
23. -種將電力耦合至等離子體的方法，包括以下步驟： 提供外導(dǎo)體，所述外導(dǎo)體具有在第一和第二端部之間延伸的主要部分；和 提供內(nèi)導(dǎo)體，所述內(nèi)導(dǎo)體具有在第一和第二端部之間延伸的主要部分，其中所述內(nèi)導(dǎo) 體的所述主要部分位于所述外導(dǎo)體的所述主要部分之內(nèi)，且與所述外導(dǎo)體的所述主要部分 間隔開； 其中所述外導(dǎo)體的所述主要部分包括： (1) 內(nèi)表面，內(nèi)表面面向所述內(nèi)導(dǎo)體的所述主要部分； (2) 外表面；和 (3) 多個(gè)孔，所述多個(gè)孔在所述外導(dǎo)體的所述內(nèi)表面和所述外導(dǎo)體的所述外表面之間 延伸。
24. 如權(quán)利要求23所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟： 提供真空外殼，所述真空外殼包圍等離子體腔室的內(nèi)部體積； 提供電介質(zhì)覆蓋，所述電介質(zhì)覆蓋具有在第一和第二端部之間延伸的主要部分，其中 所述電介質(zhì)覆蓋的所述主要部分被定位在所述等離子體腔室的所述內(nèi)部體積之內(nèi)，且其中 所述外導(dǎo)體的所述主要部分被定位在所述電介質(zhì)覆蓋的所述主要部分之內(nèi)，以使得外導(dǎo)體 的所述外表面面向所述電介質(zhì)覆蓋的所述主要部分的內(nèi)表面；和 提供第一和第二密封裝置，所述第一和第二密封裝置分別鄰接所述電介質(zhì)覆蓋的所述 第一和第二端部，以使得所述第一和第二密封裝置、所述電介質(zhì)覆蓋和所述真空外殼相結(jié) 合以防止所述外導(dǎo)體的所述主要部分和所述等離子體腔室的所述內(nèi)部體積之間的流體連 通。
25. -種將電力耦合至等離子體的方法，包括以下步驟： 提供第一外導(dǎo)體，所述第一外導(dǎo)體具有在第一和第二端部之間延伸的主要部分； 提供第二外導(dǎo)體，所述第二外導(dǎo)體具有在第一和第二端部之間延伸的主要部分；和 提供內(nèi)導(dǎo)體，所述內(nèi)導(dǎo)體具有在第一和第二端部之間延伸的主要部分，其中所述內(nèi)導(dǎo) 體的所述主要部分位于所述第一外導(dǎo)體的所述主要部分和所述第二外導(dǎo)體的所述主要部 分之間，且與所述主要部分間隔開； 其中每一相應(yīng)的外導(dǎo)體的所述主要部分包括： (1) 內(nèi)表面，所述內(nèi)表面面向所述內(nèi)導(dǎo)體的所述主要部分； (2) 外表面；和 (3) 多個(gè)孔，所述多個(gè)孔在所述各個(gè)外導(dǎo)體的所述內(nèi)表面和所述各個(gè)外導(dǎo)體的所述外 表面之間延伸。
26. 如權(quán)利要求25所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟： 提供真空外殼，所述真空外殼包圍所述等離子體腔室的內(nèi)部體積； 提供電介質(zhì)覆蓋，所述電介質(zhì)覆蓋具有在第一和第二端部之間延伸的主要部分，其中 所述電介質(zhì)覆蓋的所述主要部分被定位在所述等離子體腔室的所述內(nèi)部體積之內(nèi)，且其中 每一相應(yīng)的外導(dǎo)體的所述相應(yīng)主要部分被定位在所述電介質(zhì)覆蓋的所述主要部分之內(nèi)，且 其中每一相應(yīng)的外導(dǎo)體的所述相應(yīng)外表面面向所述電介質(zhì)覆蓋的所述主要部分的內(nèi)表面； 和 提供第一和第二密封裝置，所述第一和第二密封裝置分別鄰接所述電介質(zhì)覆蓋的所述 第一和第二端部，以使得所述第一和第二密封裝置、所述電介質(zhì)覆蓋和所述真空外殼相結(jié) 合以防止在所述等離子體腔室的所述內(nèi)部體積和所述第一和第二外導(dǎo)體的各個(gè)主要部分 之間的流體連通。
27. -種傳輸線RF施加器，包括： 第一導(dǎo)體；和 第二導(dǎo)體，所述第二導(dǎo)體與所述第一導(dǎo)體不同，且包括許多孔； 其中所述孔包括在第二導(dǎo)體上的不同縱向位置處的多個(gè)孔，且每一孔具有不平行于所 述第二導(dǎo)體的縱向尺寸的長軸； 其中在所述第二導(dǎo)體上的連續(xù)縱向位置處的所述多個(gè)孔的相鄰孔沿著所述第二導(dǎo)體 的橫向尺寸偏移。
28. -種傳輸線RF施加器，包括： 第一導(dǎo)體；和 第二導(dǎo)體，所述第二導(dǎo)體與所述第一導(dǎo)體不同，且在第一端部和第二端部之間延伸； 其中： 第二導(dǎo)體包括在所述第二導(dǎo)體的第一部分中的第一多個(gè)孔和在所述第二導(dǎo)體的第二 部分中的第二多個(gè)孔； 所述第一部分從所述第二導(dǎo)體的所述第一端部延伸到所述第二部分； 所述第二部分從所述第一部分延伸到所述第二導(dǎo)體的中心；和 由所述第二多個(gè)孔占據(jù)的所述第二部分的所述表面區(qū)域部分大于由所述第一多個(gè)孔 占據(jù)的所述第一部分的所述表面區(qū)域部分。
29. -種傳輸線RF施加器，包括： 第一導(dǎo)體；和 第二導(dǎo)體，所述第二導(dǎo)體與所述第一導(dǎo)體不同，且在第一端部和第二端部之間延伸； 其中： 所述第二導(dǎo)體包括在所述第二導(dǎo)體的第一部分中的第一多個(gè)孔和在所述第二導(dǎo)體的 第二部分中的第二多個(gè)孔； 所述第一部分從所述第二導(dǎo)體的所述第一端部延伸到所述第二部分； 所述第二部分從所述第一部分延伸到所述第二導(dǎo)體的中心；和 在所述第二部分中的所述孔的平均面積大于在所述第一部分中的所述孔的平均面積。
30. -種傳輸線RF施加器，包括： 第一導(dǎo)體；和 第二導(dǎo)體，所述第二導(dǎo)體與所述第一導(dǎo)體不同，且在第一端部和第二端部之間延伸； 其中： 所述第二導(dǎo)體包括在所述第二導(dǎo)體的第一部分中的第一多個(gè)孔和在所述第二導(dǎo)體的 第二部分中的第二多個(gè)孔； 所述第一部分從所述第二導(dǎo)體的所述第一端部延伸到所述第二部分； 所述第二部分從所述第一部分延伸到所述第二導(dǎo)體的中心；和 在所述第二部分的相鄰孔之間的平均間隔小于在所述第一部分的相鄰孔之間的平均 間隔。
31. -種傳輸線RF施加器，包括： 第一導(dǎo)體；和 第二導(dǎo)體，所述第二導(dǎo)體與所述第一導(dǎo)體不同，且在第一端部和第二端部之間延伸； 其中： 所述第二導(dǎo)體包括在所述第二導(dǎo)體的第一部分中的第一多個(gè)孔和在所述第二導(dǎo)體的 第二部分中的第二多個(gè)孔； 所述第一部分從所述第二導(dǎo)體的所述第一端部延伸到所述第二部分； 所述第二部分從所述第一部分延伸到所述第二導(dǎo)體的中心； 每一個(gè)相應(yīng)的孔的特征在于相應(yīng)角度，每一個(gè)相應(yīng)的孔的各個(gè)長軸被相對于所述第二 導(dǎo)體的所述圓周尺寸定向成所述相應(yīng)角度；和 在所述第二部分中的所述孔的所述角度的平均值小于在所述第一部分中的所述孔的 所述角度的平均值。
32. -種傳輸線RF施加器，包括： 第一導(dǎo)體；和 第二導(dǎo)體，所述第二導(dǎo)體與所述第一導(dǎo)體不同，且在第一端部和第二端部之間延伸； 其中： 所述第二導(dǎo)體在從第一位置前進(jìn)到第二位置的連續(xù)位置處包括多個(gè)孔； 所述第一位置在所述第二位置和所述第二導(dǎo)體的所述第一端部之間； 所述第二位置在所述第一位置和所述第二導(dǎo)體的中心之間；和 在從所述第一位置前進(jìn)到所述第二位置的所述各個(gè)位置處的每一個(gè)相應(yīng)的孔具有單 調(diào)增加的面積。
33. -種傳輸線RF施加器，包括： 第一導(dǎo)體；和 第二導(dǎo)體，所述第二導(dǎo)體與所述第一導(dǎo)體不同，且在第一端部和第二端部之間延伸； 其中： 所述第二導(dǎo)體在從第一位置前進(jìn)到第二位置的連續(xù)位置處包括多個(gè)孔； 所述第一位置在所述第二位置和所述第二導(dǎo)體的所述第一端部之間； 所述第二位置在所述第一位置和所述第二導(dǎo)體的中心之間；和 在從所述第一位置前進(jìn)到所述第二位置的所述各個(gè)位置處的每一個(gè)相應(yīng)的孔在具有 單調(diào)減小的相鄰孔之間的間隔。
34. -種傳輸線RF施加器，包括： 第一導(dǎo)體；和 第二導(dǎo)體，所述第二導(dǎo)體與所述第一導(dǎo)體不同，且在第一端部和第二端部之間延伸； 其中： 所述第二導(dǎo)體在從第一位置前進(jìn)到第二位置的連續(xù)位置處包括多個(gè)孔； 所述第一位置在所述第二位置和所述第二導(dǎo)體的所述第一端部之間； 所述第二位置在所述第一位置和所述第二導(dǎo)體的中心之間；和 在從所述第一位置前進(jìn)到所述第二位置的所述各個(gè)位置處的每一個(gè)相應(yīng)的孔的長軸 相對于所述外導(dǎo)體的所述橫向尺寸成單調(diào)減小的角度。
35.如權(quán)利要求28至34中任一項(xiàng)所述的傳輸線RF施加器，進(jìn)一步包括： RF電源，所述RF電源被連接以在所述第一導(dǎo)體的第一端部和所述第二導(dǎo)體的所述第 一端部之間產(chǎn)生RF電壓。
【文檔編號】H01P3/10GK104094676SQ201280033414
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月21日
【發(fā)明者】J·庫德拉, T·塔納卡, C·A·索倫森, S·安瓦爾, J·M·懷特, R·I·欣德, S-M·趙, D·D·特魯翁 申請人:應(yīng)用材料公司