CN102766857B - 等离子体处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于在等离子体处理系统中向电极分配RF能量的等离子体处理系统和方法。该等离子体处理系统包括功率和接地母线、正相和负相初级电极母线，以及正相和负相次级电极母线。功率和接地母线被隔离变压器耦合到次级电极母线从而负相次级电极母线被提供有与被供应到正相次级电极母线的RF信号180度异相的RF信号。次级电极母线被电容器耦合到各自的正相和负相初级电极母线。初级电极母线每一个均被耦合到真空腔室中的电极。将初级电极母线耦合到RF接地的负载线圈可以与电容器配合以调节在功率母线处的输入阻抗。

Description

等离子体处理系统

技术领域

本发明一般涉及等离子体加工，并且特别涉及被配置为向多个电极分配射频(RF)功率的等离子体处理系统和用于向等离子体处理系统中的多个电极提供RF功率的方法。

背景技术

在包括但是不限于集成电路、电子封装、印刷电路板和医疗器械的各种应用中使用的基板上，常常使用等离子体处理来沉积薄膜并且改性基板的表面性质。特别地，等离子体处理系统可以用于在基板上沉积各种类型的薄膜材料，诸如光学和生物医学涂层、绝缘层、聚合物等。等离子体处理还可用于为电子器件封装制备半导体和印刷电路板表面。例如，等离子体处理可用于蚀刻树脂和/或光致抗蚀剂、用于移除钻污(drillsmear)、用于增加表面活性和/或表面清洁度以消除分层和结合失效、用于提高引线结合强度、用于确保被附接到印刷电路板的芯片的无空隙下填充、用于从表面移除氧化物、用于增强管芯附接，和用于提高用于芯片包封的粘附性。

在传统的等离子体加工系统中，多个基板被放置在真空腔室内侧的一对或者多对电极之间。真空腔室然后被抽空并且利用加工气体的局部压力填充。一旦腔室气氛具有所期望的加工气体组成和压力，则通过激发一个或者多个电极对从而在电极之间产生磁场来将能量引入腔室中。每一个电极对均利用具有足够能量以产生电磁场的信号激发，该电磁场至少部分地电离工艺气体，由此产生等离子体。如果将要执行蚀刻过程，则调节加工气体和能级从而等离子体的动力学和化学性质导致通过物理溅射、化学辅助溅射和由等离子体促进的化学反应从每一个基板移除(一个或者多个)最外表面层的原子。物理或者化学作用可以用于调节表面以改进诸如粘附性的性质，以选择性地移除外来表面层，或者从基板的表面清除不希望的污染物。

等离子体辅助膜沉积方法通常通过或者化学气相沉积(CVD)或者聚合操作。如果将要执行CVD过程，则加工气体将包括被沉积的材料的至少一个前体。前体分子通过等离子体形成过程而被分解并且所产生的前体离子在基板表面上凝结并且反应以形成所期望的材料的薄层。在一些CVD应用中，基板还可以被加热以促进薄膜材料的沉积。如果将要执行聚合过程，则工艺气体将包括一个或者多个单体分子。单体分子在形成等离子体的过程中分解，形成当在基板上凝结时组合或者聚合的电离分子。单体分子的、等离子体引发的反应可以由此在基板表面上形成聚合物链的薄层和/或三维网络。CVD和聚合物过程这两者均可以用于在多种产物上产生薄的保形涂层。

包括多个电极对的等离子体加工系统允许多个面板的两侧在批次工艺中被同时地处理，这提高了生产吞吐量。为此目的，基板保持器将每一个面板以竖直定向定位在被布置在搁架(rack)中的成对的平坦垂直电极之间，从而在每一个平坦垂直电极和面板的相邻表面之间的环境提供局部过程腔室，局部过程腔室中存在被部分地电离的加工气体–或者等离子体。为了产生等离子体，在等离子体加工系统的处理腔室中存在适当的气氛的情况下，电极对被电源通电。等离子体加工系统采用以各种频率产生信号的电源，其中两个通常使用的频率是40kHz和13.56MHz。用于产生等离子体的频率可以影响等离子体的化学性质和等离子体如何与被处理的基板相互作用这两者。沉积速率以及在基板上沉积的膜的质量和类型可以因此随着用于激发等离子体的信号的频率和强度而改变。对于聚合物膜沉积，通常已经发现以较高频率信号产生的等离子体导致等离子体具有改进的化学性质，这导致了更高的沉积速率和质量更好的膜。

在多电极等离子体加工系统中处理的面板可以是非常大的。例如，面板可以具有矩形周边，其特征在于大约26英寸的宽度和大约32英寸的长度。电极必须具有至少与被处理的面板一样大的面积并且电极搁架可以包括水平地隔开的一打或者更多电极。电极搁架的总体尺寸因此在每一个维度中可以在二到三英尺的量级上，因此要求同样大的电极激发信号分配系统。因为电极和电极搁架的尺寸增加，所以跨越每一个被处理基板的整个表面区域以及在基板之间维持场强均匀性变得更加具有挑战性。在更高电极激发频率下，维持等离子体均匀性的问题可能加重，这是因为，电极和激发信号分配系统的尺寸成为激发信号波长的一个更大的部分。在40kHz实现充分的场均匀性的、传统的RF总线系统在以诸如13.56MHz的更高等离子体激发频率操作的多个电极等离子体系统中提供不足的均匀性。另外，传统RF总线系统的输入阻抗在这些更高频率下难以匹配，从而导致高驻波比和浪费的RF功率。

因此，存在对于在以诸如13.56MHz的更高操作频率下以改进的输入阻抗更加均匀地向等离子体处理系统中的多个电极分配RF功率的等离子体处理系统和方法的需要。

发明内容

在一个实施例中，一种等离子体处理系统包括功率和接地母线、正相和负相次级电极母线、正相和负相初级电极母线、多个隔离变压器、将正相次级电极母线耦合到正相初级电极母线的电容器和将负相次级电极母线耦合到负相初级电极母线的另外的电容器。每个隔离变压器包括初级绕组，初级绕组具有被耦合到功率母线的第一端和被耦合到接地母线的第二端。每个隔离变压器还包括次级绕组，次级绕组具有被耦合到正相次级电极母线的第一端和被耦合到负相次级电极母线的第二端。该等离子体处理系统进一步包括在真空腔室中的多个电极。每个电极与正相初级电极母线或者与负相初级电极母线耦合。

在又一个实施例中，提供了一种用于向具有射频(RF)功率的等离子体处理系统中的电极供电的方法。该方法包括利用RF功率激发功率母线、通过多个隔离变压器将RF功率的第一部分从功率母线传递到第一正相母线，和，通过该多个隔离变压器将RF功率的第二部分从功率母线传递到第一负相母线。RF功率的第一部分通过第一组多个电容器被从第一正相母线传递到第二正相母线并且被从第二正相母线传递到第一组多个电极。RF功率的第二部分通过第二组多个电容器被从第一负相母线传递到第二负相母线并且被从第二负相母线传递到第二组多个电极。

附图说明

在本说明书中结合并且构成其一个部分的附图示意本发明的实施例，并且与以上给出的本发明的一般说明和以下给出的详细说明一起用于解释本发明的原理。其中

图1是多电极等离子体处理系统的前透视图。

图2是根据本发明的实施例的、外部罩体被移除以示出被附接到真空腔室的顶部的RF总线系统的、多电极等离子体处理系统的后透视图。

图3是其中为了说明清楚起见省略了被产物保持器保持的产物的多电极等离子体处理系统的电极和产物保持器的端视图。

图3A是具有在相邻的电极对之间可视并且被在该相邻的电极对之间的产物保持器保持的产物的、图3的一个部分的放大视图。

图4是用于在多电极等离子体处理系统内侧的过程腔室中的处理位置处保持产物的产物保持器的搁架的透视图。

图5是根据本发明的实施例用于等离子体处理的RF总线系统的示意性视图。

图6A是根据本发明的实施例在图1的RF总线系统内侧截取并且示出RF母线条(bussbar)、耦合电容器、隔离变压器和相关联结构组件的相对位置的、图5的RF总线系统的横截面视图。

图6B是基本沿着图6A中的线6B-6B截取的横截面视图。

图6C是基本沿着图6A中的线6C-6C截取的横截面视图。

图6D是图6A的RF总线系统的顶视图。

图7是示出电极冷却通道和腔室电极母线的、电极的横截面视图。

具体实施方式

本发明的实施例涉及用于多电极等离子体处理系统的射频(RF)总线系统。RF总线系统通过一系列母线条、变压器和阻抗匹配元件将RF电源耦合到多个电极。RF功率母线条和接地母线条被电耦合到RF电源以提供用于总线系统的单一馈送点。功率和接地母线条依次地被多个隔离变压器电耦合到两个次级电极母线条，该多个隔离变压器向正相和负相次级电极母线条分配180度异相的RF信号。隔离变压器被空间地分布从而各个次级电极母线条在沿着其长度的多个位置中耦合。每一个次级电极母线条均被多个电容器以连接点沿着初级和次级电极母线条空间地分布而耦合到相关联的初级电极母线条。该两个初级电极母线条依次以交替的配置耦合到多个电极，使得相邻的电极被供应有180度异相的RF信号。每一个初级电极母线条还被电感器耦合到接地，该电感器与电容器形成阻抗匹配网络。被相同相位RF信号驱动的电极可以进一步通过等离子体腔室内部的两个母线条中的一个而被电耦合。隔离变压器、电容器和电感器的分布式配置提供提高的阻抗匹配和RF功率在电极之间的、更加均匀的分布。这个均匀的功率分布提高了等离子体均匀性并且允许等离子体处理系统以对于传统的RF电源总线不太可能的、更高的RF电源频率操作。

参考图1-4，其中相同的附图标记涉及相同的特征，等离子体处理系统10包括机壳或者罩体12、真空腔室14和被真空腔室14的侧壁13包围的可抽空空间16。通过真空腔室14中的进入口18进入可抽空空间16。腔室门15能够被打开以露出通过其进入可抽空空间16的进入口18，并且能够被关闭以提供从周围的周边环境隔离可抽空空间16的、不透流体的密封。被沿着真空腔室14的一个侧边缘定位的铰链邻近于进入口18附接的腔室门15带有闭锁20，当腔室门15处于关闭位置中时，该闭锁20接合真空腔室14的另一个部分。闭锁20用于确保腔室门15与真空腔室14的其余部分密封接合。围绕腔室门15的周边的密封构件22作为密封接合的中介。真空腔室14由适合于高真空应用的、诸如铝合金或者不锈钢的导电材料形成，并且被与电接地连接。在发明名称为“Multiple-ElectrodePlasmaProcessingSystemswithConfinedProcessChambersandInterior-BussedElectricalConnectionswiththeElectrodes(具有受约束的过程腔室和与电极的内部母线电连接的多电极等离子体加工系统)”的美国专利公开No.2009/0288773中描述了一种这样的等离子体处理系统，该公开以其整体在此通过引用而被并入。等离子体处理系统10包括位于真空腔室14内侧的、名义上相同的多个电极24，和具有射频(RF)发生器26的代表性形式的等离子体激发源。RF发生器26包括通过阻抗匹配网络27被耦合到在RF总线系统罩体71内的一个或者多个传导构件的输出28(图5)。传导构件可以是如在下面详细描述地将电极24耦合到RF发生器26的RF总线系统70(图5、图6A-D)的一个部分。真空腔室14可以用作未被供电的接地电极。RF发生器26通常以大约13.56MHz的频率输出信号，但是可以使用在kHz到MHz范围中的其它操作频率。在13.56MHz下，由RF发生器26供应的功率范围可以从大约4000瓦特到大约8000瓦特。然而，本领域普通技术人员可以理解，系统10可以被修改为允许递送不同的偏压功率或者替代地可以允许利用直流电(DC)电源。等离子体处理系统10还可以具有电极冷却系统，该电极冷却系统包括通过RF总线系统罩体71被流体地耦合到电极24的冷却剂分配歧管142和冷却剂收集歧管144。

电极24被从真空腔室14的侧壁13之一悬挂，在并置的成对25电极24之间具有均匀的间隔。局部过程室或者腔室34(图3)由在并置电极24的每一个相邻对25之间的空间限定。除了周边的最外电极24之外，每一个电极24均利用它的最靠近的相邻电极24参与两个相邻对25。周边的最外电极24中的每一个均仅仅参与单一相邻对25。电极24可以被以适当的距离横向地隔开，以允许当电极24被激发时形成等离子体，以及接受各面板40中的一个。

参考图3和图4，用于与等离子体处理系统10一起使用的搁架35包括多个产物保持器38，和被设置在产物保持器38和真空腔室14的底侧壁13之间的底板39。搁架35的每一个产物保持器38均被水平顶杆52、具有后棒54的代表性形式的竖直构件和具有一对前棒56、58的代表性形式的竖直构件加以外框。当搁架35位于可抽空空间16中时，靠近真空腔室14的后侧壁13定位的后棒54将顶杆52的一端与底板39连接。当搁架35位于可抽空空间16中并且腔室门15被关闭时，靠近真空腔室14的腔室门15定位的前棒56、58将顶杆52的相对端与底板39连接。每一个产物保持器38的上和下横向构件60、62均机械地连接到棒54、56、58并且相配合以支撑这里以代表性形式作为面板40示出的各产物中的一个。横向构件60、62中的至少一个可以是沿着棒54、56、58竖直地可移动的，以调节被棒54、56、58和横向构件60加以外框的开口的面积。横向构件60、62可以由此被配置为容纳具有不同大小的面板40。

产物保持器38名义上是相同的并且被配置为支撑真空腔室14内侧的面板40。各面板40中的每一个均包括第一表面42和与第一表面相对的第二表面44，并且可插入搁架35中的产物保持器38之一。在搁架35上填入大量或者批次的面板40之后，腔室门15打开并且搁架35被置放在真空腔室14内侧的轨道46上。在这种迁移之后，搁架35位于真空腔室14内侧使得腔室门15能够被关闭以提供准备好用于通过真空泵系统(未示出)抽空的密封环境。在搁架35中的面板40在等离子体处理系统10中处理时，类似于搁架35的另一搁架(未示出)可以被装载有另一批次的面板40，并且，当在加工之后移除搁架35时，被立即装载到真空腔室14中以加工更多的面板40。

在装载之后，各面板40中的一个可以被设置在每一个局部过程腔室34中，并且当等离子体处理系统10操作时，每一个面板40的两个相对的表面42、44均被等离子体处理。在被真空腔室14内侧的搁架35的产物保持器38支撑时，面板40沿基本平行于包含电极24的相应平面的相应平面定向。面板40的第一表面42面对每一个相邻对25中的并置电极24之一的表面48。面板40的第二表面44面对每一个相邻对25中的并置电极24中的另一个的表面50。每个电极24具有足够的长度和宽度使得面板40的外周边边缘被设置在电极24的相邻对25的外周边内侧。面板40通常相对于电极24并且相对于真空腔室14被留置于电浮状态中。

参考图5、图6A-6D和图7，其中相同的附图标记涉及相同的特征，并且根据本发明的一个实施例，等离子体处理系统10的RF总线系统70通过阻抗匹配网络27将电极24耦合到RF发生器26。被来自RF总线系统内的共同母线驱动的交替电极24可以进一步被正相腔室电极母线32或者负相腔室电极母线33在可抽空空间16内电耦合。可以通过将RF发生器26的输出28电耦合到阻抗匹配网络27的输入29的传输线路或者电缆31从RF发生器26向阻抗匹配网络27递送功率。电缆31可以使用适当的连接器在每一个端部处连接化(connectorize)以便于安装和拆卸等离子体处理系统10，并且可以根据工业标准RG-393或者由某种其它适当的同轴电缆形成。

阻抗匹配网络27可以包括在金属罩体69内包含的控制器64、相位/幅值探测器65、串联电容器66、并联电容器67，和串联电感器68。通常，串联电感器68的特征在于固定的电感，并且电容器66、67是提供由控制器64可调节的电容值的可变电容器。控制器64从相位/幅值探测器65接收反馈，该反馈包含与通过相位/幅值探测器65的前向和/或反向RF功率的相位和幅值有关的信息。响应于来自相位/幅值探测器65的反馈，控制器64调节可变电容器66、67的电容以减小通过相位/幅值探测器65的反向RF功率，由此减小反射回RF发生器26的功率。控制器64可以通过被耦合到可变电容器的、诸如可逆DC马达驱动器的致动器的操作调节电容器66、67的电容，该可变电容器可以是可旋转的平行板电容器。阻抗匹配网络27由此在RF发生器26的输出28和由RF总线系统70给出的负载之间提供提高的阻抗匹配。匹配RF总线系统70的输入的阻抗与RF发生器26的输出28的阻抗匹配可以通过减少反射回RF发生器26的功率的量而增加递送到RF总线系统70的功率。通过使得在反射回RF发生器26时浪费的功率更少，阻抗匹配网络27可以在等离子体处理系统10的操作期间减小在RF发生器26上的负载。

被设置在罩体71内侧的RF总线系统70包括功率母线72、接地母线74、正相初级电极母线78、负相初级电极母线80、正相次级电极母线82，和负相次级电极母线84。多个隔离变压器76a-76n将功率和接地母线72、74电耦合到次级电极母线82、84。多个耦合电容器86a-86m将正相初级电极母线78电耦合到正相次级电极母线82。多个耦合电容器87a-87m将负相初级电极母线80耦合到负相次级电极母线84。正相和负相初级电极母线78、80可以具有分别地被负载线圈90、92电耦合到接地的周边端部79、83。功率、接地和电极母线72、74、78、80、82、84可以由传导杆构成，该传导杆由诸如铝、铜、黄铜或者其它合金的任何适当的金属形成并且基本在RF总线系统70的罩体71的整个宽度上延伸。在RF总线系统70的一个具体实施例中，传导杆可以从铝形成并且可以具有大约0.5英寸(大约13mm)的厚度、大约1英寸(大约25mm)的宽度，和大约30.9英寸(大约784mm)的长度，但是本发明的实施例不受如此限制。

RF功率通过RF输入馈通36进入RF总线系统70，该RF输入馈通36在基本在功率母线72的中心馈送点73下面的位置处穿过RF总线系统罩体71的前侧壁102。RF输入馈通36的外端可以被配置为电耦合到阻抗匹配网络27的输出30的中心导体，并且RF输入馈通36的内端可以被电耦合到传导构件75。传导构件75可以由诸如铝、铜、黄铜或者其它合金的适当的金属形成并且横越在RF输入馈通36的内端和功率母线72的中心馈送点73之间的竖直距离。传导构件75可以由此将RF输入馈通36的内端电耦合到功率母线72的中心馈送点73。功率母线72的中心馈送点73可以在大致在功率母线72的左和右周边端部之间的中途的点处位于功率母线72的底表面上。RF输入馈通36由此提供通过RF总线系统罩体71的前侧壁102的电隔离传导路径，使得电耦合阻抗匹配网络27的输出30和功率母线72的中心馈送点73。

可以通过将阻抗匹配网络27的罩体69电耦合到RF总线系统70的罩体71而提供在阻抗匹配网络27和RF总线系统70之间的RF接地连接。这可以例如通过将阻抗匹配网络27的罩体栓接或者另外机械地耦合到RF总线系统70的罩体71而完成。接地连接还可以包括具有被电耦合到阻抗匹配网络27的罩体69的一端和被电耦合到RF总线系统70的罩体71的另一端的一根或者多根编织电缆和/或其它导线或者电缆。

功率母线72可以横向地邻近于RF总线系统罩体71的前侧壁102定位并且通过绝缘支撑件94、96而被紧固到RF总线系统罩体71(图6B)。绝缘支撑件94、96基本靠近功率母线72的、相对的周边端部定位并且将功率母线72从RF总线系统罩体71电隔离。绝缘支撑件94、96可以由陶瓷、聚四氟乙烯(PTFE)或者任何其它适当的绝缘材料形成并且可以被托架98、100固定到RF总线系统罩体71的右侧壁和左侧壁110、112。接地母线74可以以与功率母线72类似的方式横向地邻近于RF总线系统罩体71的后侧壁104定位。接地母线74可以被传导金属托架106、108机械地紧固到RF总线系统罩体71(图6C)，该传导金属托架支撑接地母线74的相对的周边端部，并且将其电耦合到RF总线系统罩体71的右侧壁和左侧壁110、112。

功率和接地母线72、74被多个隔离变压器76a-76n耦合到次级电极母线82、84。次级电极母线82、84基本平行于功率和接地母线72、74并且处于基本平行于总线系统罩体71的顶表面并且基本在功率和接地母线72、74下面的水平平面中。隔离变压器76a-76n中的每一个均包括初级绕组、次级绕组，和从具有高磁导率和低导电性的、诸如铁素体的磁性材料形成的环形磁芯。在本发明的一个具体实施例中，初级和次级绕组可以每一个均使用绝缘的双导体或者在每一个端部上以接线片端接的双股线形成。初级和次级绕组被磁芯电磁耦合从而被耦合到初级绕组的信号在次级绕组中诱发类似的信号。初级和次级绕组的端部可以被以铲型接线片或者小孔接线片(eyeletlug)或者便于连接到母线72、74、82、84的某种其它适当的端子端接。相对于在初级绕组上的输入信号的幅值，在次级绕组上的输出信号的幅值可以是在初级绕组的匝数和次级绕组的匝数之间的比率的函数。在本发明的一个实施例中，隔离变压器76a-76n在初级和次级绕组之间具有1：1比率。因为在初级和次级绕组之间无任何直流电路径，所以隔离变压器76a-76n在功率和接地杆72、74和次级电极母线82、84之间提供直流电隔离。

通过将初级绕组的一端电耦合到功率母线72，并且将初级绕组的另一端电耦合到接地母线74，RF信号被提供给隔离变压器76a-76n中的每一个。在功率母线72上的RF信号由此在隔离变压器76a-76n的次级绕组中诱发RF信号。隔离变压器76a-76n的每一个次级绕组的一端均被电耦合到正相次级电极母线82，并且隔离变压器76a-76n的每一个次级绕组的另一端均被耦合到负相次级电极母线84。为了便于实现到母线的变压器绕组连接，母线72、74、82、84可以包括沿着母线72、74、82、84以一定间隔隔开的多个螺纹孔以提供隔离变压器连接点。变压器连接点可以提供一种将隔离变压器76a-76n的绕组电耦合到功率、接地和次级母线72、74、82、84的方便的方法。例如，被电耦合到变压器绕组的端部的接线片可能被螺钉紧固到选定的隔离变压器连接点。隔离变压器连接点的数目可以超过隔离变压器绕组端部的数目，这为每一个隔离变压器绕组提供多个连接位置选项。通过使用沿着各个母线72、74、82、84以规则间隔连接的多个隔离变压器76a-76n，可以向次级电极母线82、84提供更加均匀的功率分配。使用多个隔离变压器76a-76n还可以增加RF总线系统70的总功率处理能力。在本发明的一个具体实施例中，RF总线系统70可以包括并行地工作的十个(10)隔离变压器，但是本发明的实施例不限于隔离变压器的任何特定数目。

隔离变压器76a-76n通常在均匀地隔开的连接点处被连接到母线72、74、82、84。可以由此向正和负次级电极母线82、84提供具有大致相同的幅值和180度的相对相差的RF信号。如在前讨论地，还可以在母线72、74、82、84上设置另外的隔离变压器连接点从而各个隔离变压器连接点可以相对于其它隔离变压器连接点移动。通过允许各个隔离变压器绕组沿着相关母线的长度被电耦合到不同的位置，另外的连接点可以由此提供一种调节沿着次级电极母线82、84的RF功率分配的方法。RF总线系统70可以由此提供一种用于调节RF功率在电极24之间的相对分配以补偿在等离子体处理系统10之间的微小变化的调谐机构。例如，如果等离子体处理系统10靠近该多个电极24中的代表性的一个沉积具有显著地不同的厚度的膜，则靠近向损坏(offending)电极馈送的次级电极母线的片段的变压器绕组的连接点可能被重新定位以改进在电极24之间的RF功率平衡。

正相初级电极母线78被靠近正相电极母线78、82的周边端部定位的绝缘支撑件114、115(图6B)机械地耦合到正相次级电极母线82。类似地，负相初级电极母线80被靠近负相电极母线80、84的周边端部定位的绝缘支撑件116、117机械地耦合到负相次级电极母线84。初级电极母线78、80由此基本位于它们的相应的次级电极母线82、84下面。正相次级电极母线82可以被耦合电容器86a-86m电耦合到正相初级电极母线78。类似地，负相次级电极母线84可以被耦合电容器87a-87m电耦合到负相初级电极母线80。在本发明的一个实施例中，耦合电容器86a-86m、87a-87m是具有由从电容器的顶部和底部凸出的竖直柱体形成的接触端子的高电压1000pF柱形陶瓷门钮形电容器。在本发明的一个具体实施例中，六个(6)耦合电容器将每一个初级电极母线与每一个次级电极母线耦合，总共十二个(12)耦合电容器，但是可以使用其它数目的耦合电容器并且本发明的实施例不受如此限制。在耦合电容器86a-86m、87a-87m的端子之间的连接可以沿着它们的相应的初级和次级电极母线被以规则间隔隔开。为了便于安设和更换耦合电容器86a-86m、87a-87m，弹簧加载夹子119(图6A)可以被以竖直对准的布置附接到初级和次级电极母线的、面向外的侧面。弹簧加载夹子119可以被配置为接受从耦合电容器的顶部和底部凸出的接线头端子，由此将耦合电容器电耦合到初级和次级电极母线78、80、82、84。

正相初级电极母线78可以通过传导金属托架118而被电耦合到电极24中每间隔一个的电极。以类似的方式，负相初级电极母线80可以通过传导金属托架120而被电耦合到其余的电极24。每一个电极24均可以由此利用与紧邻的(一个或者多个)电极24具有180度异相的信号激发。为了在电极24和托架118、120之间提供电耦合，使用诸如焊接的适当的附接方法，将电馈通122耦合到每一个电极24。电馈通122可以是中空的从而可以通过电馈通122向电极24提供冷却剂。

电馈通122穿过真空腔室14的顶侧并且可以具有螺纹顶端，该螺纹顶端被底部螺母124紧固到绝缘结构或者索环126，该绝缘结构或者索环126将电馈通122从真空腔室14电隔离。索环可以由诸如聚四氟乙烯(PTFE)的适当的绝缘材料形成，并且包括具有被配置为接受顶部和底部O形环130、131的环形凹槽的凸缘。可以使用压缩底部O形环131以在索环126和真空腔室14的顶表面之间提供不透气密封的螺钉或者其它适当的紧固件将索环126紧固到真空腔室14。底部螺母124可以被朝着垫圈125紧固，该垫圈125压缩顶部O形环130，并且牢固地将电馈通122朝着索环126的斜切内孔坐置以在电馈通122和索环126之间提供不透气的密封。电馈通122还可以提供用于在真空腔室14中悬挂电极24，以及用于在RF总线系统罩体71内支撑初级和次级电极母线78、80、82、84的机械支撑。

托架118、120可以从其分别的电极母线竖直地向下延伸并且包括基本直角弯曲部以向每一个托架提供被配置为从单一电极24接受电馈通122的底部水平部。为了适应在初级电极母线中的横向偏移，托架118、120的水平部可以通过水平凸起而从托架118、120的竖直截面偏移。在图6A-6D所示的代表性实施例中，两个(2)电馈通122被附接到每一个电极24。电馈通122的螺纹端部通过在托架118、120的底部水平部中的孔并且可以被顶部螺母128紧固。顶部螺母128可以被紧固以提供朝着底部螺母124的充分的夹持作用力从而牢固地保持托架118、120，由此为初级和次级电极母线78、80、82、84提供机械支撑和电耦合。交替的电极24由此被正相初级电极母线78电耦合到一起并且被提供有与被负相初级电极母线80电耦合到一起的其余交替电极24180°异相的RF信号。在位于电极24的每一个相邻对25之间的面板40的相对侧上提供的等离子体可以由此被具有类似的能级的电磁场激发。

正相初级电极母线78可以被正相初级电极母线负载线圈90电耦合到接地，并且负相初级电极母线80可以被负相初级电极母线负载线圈92电耦合到接地。每一个负载线圈90、92均可以由具有大约0.25英寸(大约6.4mm)的宽度和大约0.125英寸(大约3.2mm)的厚度的一段扁平磁线形成，该段扁平磁线已经被成形为具有大致3.5匝和大约3英寸(大约76mm)的内径的线圈。负载线圈90、92中的每一个均可以被缠绕为使得磁线的宽度维度与负载线圈90、92中的对应的一个的中心轴线正交。形成负载线圈90、92的该段扁平磁线的相对端部可以由此形成第一和第二电感器端子。

母线负载线圈90的第一端子可以被电耦合到正相初级电极母线78的一个周边端部79并且负载线圈90的第二端子可以被电耦合到RF总线系统罩体71(图6B)。正相初级电极母线78可以由此通过负载线圈90而被电耦合到接地。类似地，负载线圈92的第一端子可以被电耦合到负相初级电极母线80的一个周边端部83并且负载线圈92的第二端子可以被电耦合到RF总线系统罩体71(图6C)。负相初级电极母线80可以由此通过负载线圈92而被电耦合到接地。由于空间考虑并且为了减轻在负载线圈90、92之间的电磁耦合，初级电极母线78、80的、向其上电耦合负载线圈90、92的周边端部79、83可以处于RF总线系统罩体71的相对侧上。然而，本发明不限于负载线圈90、92的位置或者数目。例如，在本发明的替代实施例中，初级电极母线78、80中的每一个均可能在相关电极母线78、80的两个周边端部79、81、83、85处被负载线圈电耦合到接地。负载线圈90、92的第二端子还可能被耦合到相对于罩体71接地具有DC电压偏压的RF接地以在相邻电极24之间提供DC偏压。

除了向初级电极母线78、80提供DC接地，负载线圈90、92的并联电抗可以与耦合电容器86a-86m、87a-87m的串联电抗相互作用以调整由RF总线系统70给出的RF输入阻抗。这个经调整的RF阻抗可以比缺少次级电极母线82、84、耦合电容器86a-86m、87a-87m和/或负载线圈90、92的RF总线系统的输入阻抗更加紧密地匹配RF发生器26的输出阻抗。在RF发生器26和RF总线系统70之间提高的RF阻抗匹配可以允许阻抗匹配网络27在不超过阻抗匹配网络27的调谐范围的情况下减小反射回RF发生器26的功率。由耦合电容器86a-86m、耦合电容器87a-87m和负载线圈90、92提供的RF阻抗调整还可以减小被电极母线朝向功率和接地母线反射回的功率。反射功率的减小可以减小在RF总线系统70内的内部驻波比(SWR)，这可以减小RF功率耗散和在隔离变压器76a-76n中的电弧放电的可能性。由耦合电容器86a-86m、87a-87m和负载线圈90、92提供的提高的内部匹配可以由此允许等离子体处理系统10以更高的RF功率水平和以更低的损耗操作。

为了进一步控制在电极24之间的RF功率分配，正相腔室电极母线32可以被电耦合到从正相初级电极母线78馈送的电极24。类似地，负相腔室电极母线33可以被电耦合到从负相初级电极母线80馈送的电极24。腔室电极母线32、33可以由此将在真空腔室14内的交替电极24电耦合。为了在电极24上提供用于腔室电极母线32、33的连接点，柱体133可以诸如利用一个或者多个螺钉而被附接到电极24的顶部周边边缘。柱体133可以从电极24的侧面周边边缘偏移以提供竖直附接表面。柱体133可以由此向电极24提供连接点，该连接点的位置可以相对于电极24的周边边缘改变。被附接到由正相电极母线78馈送的电极24的柱体133可以基本上沿着与电极24的第一和第二表面42、44正交的第一线对准。被附接到由负相电极母线80馈送的电极24的柱体133可以基本上沿着从第一线横向地偏移并且平行于第一线的第二线对准。被附接到正相电极24的柱体133可以由此与正相腔室电极母线32相对准，并且被附接到负相电极24的柱体可以由此与负相腔室电极母线33相对准。柱体133可以被伸长带134电耦合到腔室电极母线32、33。为此目的，带134可以在第一和第二周边端部处具有孔，该孔被配置为接受螺钉或者其它适当的紧固件。伸长带134的第一周边端部可以被附接到相应的柱体133的竖直表面，并且伸长带134的第二周边端部可以被附接到相应的腔室电极母线32、33。

为了对于等离子体处理系统10允许温度调节，电极24中的每一个均可以包括用于调节当产生等离子体时被加热的固体金属板的温度的流道136的网络(图7)。为了从电极24吸收热量，通过流道136的网络泵送蒸馏水或者另一种适当的热交换液体或者冷却剂，流道136可以在固体金属板中枪钻(gun-drilled)。冷却剂通过电馈通122中被流体地耦合到流道136并且用作冷却剂进口管的一个进入流道136中的一个。冷却剂通过电馈通122中被流体地耦合到另一流道136并且用作冷却剂出口管的另一个离开流道136中的另一个。电馈通122可以由此提供路径，使得把冷却剂从大气压力环境以密封方式输送进和输送出可抽空空间16的路径。为了促成这个目的，电馈通122的螺纹端部可以被冷却剂分配管(未示出)流体地耦合到穿过RF总线系统罩体71的后侧壁104的多个冷却剂馈通146中的一个。冷却剂可以由此如由箭头138(图6A)代表地在冷却剂馈通146和电极24之间流动。冷却剂馈通146继而取决于馈通是用作冷却剂进口还是用作冷却剂出口管而被流体地耦合到在真空腔室14的外部上的冷却剂分配歧管142或者冷却剂收集歧管144中的一个。冷却剂歧管142、144具有通过适配长度的管段与冷却剂馈通146耦合以实现冷却剂回路的龙头。由此在冷却剂分配歧管142和用作到电极24的冷却剂进口管的电馈通122之间设置了密封的流体路径。类似地，在冷却剂收集歧管144和用作到电极24的冷却剂出口管的电馈通122之间设置了密封的流体路径。通过在冷却剂分配歧管142中提供相对于在冷却剂收集歧管中的冷却剂压力的正压力，冷却剂可以通过电极24循环。

可以利用冷却剂通过各自的流道136的循环来调节电极24的温度。为此，冷却剂可以被从热交换器(未示出)供应到冷却剂分配歧管142的进口端口并且被分配到进口冷却剂馈通146中的每一个。一旦冷却剂已经通过电极24的流道136循环，冷却剂便可以通过冷却剂收集歧管144的出口端口返回热交换器或者被以其它方式适当地处置。根据所期望的效果，热交换器能够调节冷却剂的流量和温度以加热或者冷却电极24。由于在操作期间在电极24和面板40之间的热传递，电极24的温度调节还可以用于在等离子体处理期间有益地调节面板40的温度。

在使用中并且参考图1-7，搁架35的产物保持器38在真空腔室14外侧的位置处填入面板40，真空腔室14被排气至大气压力，腔室门15被打开以露出进入口18，并且搁架35通过进入口18迁移到真空腔室14中。通过关闭腔室门15并且接合闭锁20来密封进入口18。面板40中的每一个均在相邻对25中的一个的电极24之间被产物保持器38中的一个支撑。

使用真空泵系统(未示出)抽空留在真空腔室14内侧的可抽空空间16中的大气气体。在真空腔室14被真空泵系统抽空时，工艺气体流可以被从工艺气体供应源供应到可抽空空间16。可以利用质量流量控制器计量工艺气体流量以控制在可抽空空间16内的条件，诸如气体压力和混合。工艺气体可以用于电极24的每一个相邻对25的、适当的气体递送系统提供给每一个局部过程腔室34。

一旦所期望的过程压力在真空腔室14内侧实现和稳定，RF发生器26便被通电以向电极24供应电力。电力通过电馈通122由RF总线系统70递送每一个电极24的周边的顶边缘。形成相邻对25的电极24由此被大致180度异相的RF信号驱动从而RF场在很大程度上被包含在过程室30内。可以利用所施加的RF能量部分地电离留在电极24的每一个相邻对25之间的工艺气体以局部地在过程室30中的每一个中产生等离子体。在过程室30中的每一个的内侧的等离子体代表由离子、电子、自由基和中性物质组成的、被部分地电离的工艺气体。每一个顶杆52、每一组棒54、56、58、底板39和电极24的每一个相邻对25均包围过程室30中的一个并且可以相配合以通过减小被部分地电离的工艺气体从各自的局部过程腔室34的泄漏速率而将等离子体的、被部分地电离的工艺气体约束在过程室30中的每一个之内。

面板40被暴露于过程室30中的等离子体达到足以处理每一个面板40的、被暴露的相对表面48、50的一段时间。构成等离子体的、被电离的气体混合物是传导性的和高度反应性的，这促进了等离子体与面板40互相作用以执行规定的等离子体处理的能力。等离子体产生的活性物质执行通过离子轰击的物理过程和通过自由基/副产物化学反应的化学过程。视具体工艺气体或者工艺气体组合而定，能够使不同的反应在面板表面42、44上发生。可以根据等离子体处理的性质改变过程方案。如果将要采用聚合过程，则工艺气体可以包括一个或者多个单体分子。单体分子可以在形成腔室等离子体的过程中分解，形成当在基板上凝结时组合或者聚合的电离分子。等离子体引发的、单体分子的反应可以由此在基板表面上形成聚合物链薄层和/或三维网络。对于印刷电路板应用，可以利用在面板40的表面42、44处的化学反应以移除钻污和/或未显影光致抗蚀剂并且提高可粘性来用于层叠和图符粘附(legendadhesion)。在处理完成之后，腔室门15打开以露出进入口18，带有处理面板40的搁架35被从真空腔室14移除，并且处理面板40被从搁架35卸载并且被送到另一加工阶段。

在这里参考诸如“竖直”、“水平”等的术语是通过实例而非通过限制给出的，以建立一种参考系。应理解到在不偏离本发明的精神和范围的情况下可以采用各种其它参考系。虽然提到电极24被竖直地定向，但是本领域普通技术人员可以理解，电极24可以具有非竖直定向。

虽然已经通过各种实施例的说明示意了本发明并且虽然已经相当详细地描述了这些实施例，但是本申请人并非意在如此详细地局限或者以任何方式限制权利要求的范围。本领域技术人员会容易想到另外的优点和修改。本发明在更一般的方面不限于所示出和描述的具体细节、代表性设备和方法和示意性的实例。相应地，在不偏离本申请人的总体创造性构思的精神或者范围的情况下，可以从这种细节偏离。本发明的范围应该仅仅由权利要求书限定。

Claims (11)

1.一种等离子体处理系统，包括：

真空腔室；

功率母线；

接地母线；

正相次级电极母线；

负相次级电极母线；

正相初级电极母线；

负相初级电极母线；

多个隔离变压器，每个所述隔离变压器包括初级绕组和次级绕组，所述初级绕组具有被耦合到所述功率母线的第一端和被耦合到所述接地母线的第二端，所述初级绕组的所述第一端被并联耦合到所述功率母线，并且所述初级绕组的所述第二端被并联耦合到所述接地母线，并且所述次级绕组具有被耦合到所述正相次级电极母线的第一端和被耦合到所述负相次级电极母线的第二端；

第一组多个电容器，用于把所述正相次级电极母线耦合到所述正相初级电极母线；

第二组多个电容器，用于把所述负相次级电极母线耦合到所述负相初级电极母线；和

多个电极，所述多个电极在所述真空腔室中，每个所述电极与所述正相初级电极母线或与所述负相初级电极母线耦合。

2.根据权利要求1所述的等离子体处理系统，进一步包括：

第一负载线圈，用于把所述正相初级电极母线耦合到接地；和

第二负载线圈，用于把所述负相初级电极母线耦合到接地。

3.根据权利要求2所述的等离子体处理系统，其中所述正相初级电极母线和所述负相初级电极母线具有平行布置，所述正相初级电极母线具有被耦合到所述第一负载线圈的周边端部，并且所述负相初级电极母线具有被耦合到所述第二负载线圈的周边端部。

4.根据权利要求2所述的等离子体处理系统，进一步包括：

接地罩体，所述接地罩体容纳所述功率母线、所述接地母线、所述正相次级电极母线、所述负相次级电极母线、所述正相初级电极母线、所述负相初级电极母线、所述多个隔离变压器、所述第一组多个电容器、所述第二组多个电容器、所述第一负载线圈和所述第二负载线圈，

其中所述第一负载线圈和所述第二负载线圈被所述罩体电耦合到接地。

5.根据权利要求2所述的等离子体处理系统，进一步包括：

RF输入馈通，所述RF输入馈通靠近具有RF阻抗的中心馈送点被耦合到所述功率母线，

其中所述电容器的电容和所述负载电感器的电感被选择使得减小在所述中心馈送点和所述RF输入馈通之间的阻抗失配。

6.根据权利要求1所述的等离子体处理系统，其中所述初级绕组的第一端以规则的间隔耦合到所述功率母线，所述初级绕组的第二端以规则的间隔耦合到所述接地母线，所述次级绕组的第一端以规则的间隔耦合到所述正相次级电极母线，并且所述次级绕组的第二端以规则的间隔耦合到所述负相次级电极母线。

7.根据权利要求1所述的等离子体处理系统，进一步包括：

多个馈通，所述多个馈通被配置为把每个所述电极与所述正相初级电极母线或与所述负相初级电极母线耦合。

8.根据权利要求7所述的等离子体处理系统，进一步包括：

多个托架，所述多个托架被配置为以交替次序把所述馈通电耦合到所述正相初级电极母线或所述负相初级电极母线之一。

9.根据权利要求7所述的等离子体处理系统，其中所述馈通进一步被配置为提供至所述电极的密封的冷却剂路径。

10.根据权利要求7所述的等离子体处理系统，其中所述电极具有并置布置使得在所述真空腔室中限定多个局部过程腔室，每个所述电极具有外周边，并且每个所述馈通从所述电极之一的所述外周边向外突出。

11.根据权利要求1所述的等离子体处理系统，进一步包括：

正相腔室电极母线，所述正相腔室电极母线在所述真空腔室中，所述正相腔室电极母线与耦合到所述正相初级电极母线的所述电极耦合；和

负相腔室电极母线，所述负相腔室电极母线在所述真空腔室中，所述负相腔室电极母线与耦合到所述负相初级电极母线的所述电极耦合。