CN1561534A - 感性耦合的等离子体处理系统 - Google Patents

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Abstract

一种等离子体处理系统(10)，能将射频能量有效耦合到真空室(18)内的真空处理空间(24)内的等离子体。该等离子体处理系统(10)包括一截头圆锥体电绝缘窗体(14、85)，设在电绝缘窗体(14、85、94)外侧的感应元件(18)，和设在室壁(12)开口内的截头圆锥体支撑件(16、96、141)。该支撑件(16、96、141)包括机械支撑电绝缘窗体(14、85、94)的截头圆锥体部分(48、98)的截头圆锥体面板(58、99、142)。电绝缘窗体(14、85、94)由电绝缘材料如陶瓷或聚合物制成，且由于支撑件(16、96、141)的机械支撑而具有减小的厚度。该处理系统(10)可以包括一位于基材支架(20)之上的气源，用于向真空处理空间(24)内导入处理气体。

Description

感性耦合的等离子体处理系统
发明领域：
本发明一般涉及等离子体处理系统，更具体地说，涉及感性耦合等离子体处理系统，用于在沉积涂敷材料之前清洁基材表面。
发明背景：
等离子体广泛用于材料处理，在处理步骤之前对基材表面进行处理，例如半导体片和平面显示器。具体地说，等离子体用于去除基材表面的自然氧化层和其它污染物，为后续的在该表面上沉积薄膜涂敷材料如金属镀层做准备。如果不通过沉积前的清洁处理除去污染物，涂敷材料层与基层之间的接触面的物理性能，例如电性能和机械性能，将会受到不利影响。
去除污染物的传统方法是在沉积薄膜涂敷材料之前，在等离子体清洗步骤中将基材表面裸露在等离子中。等离子体清洗步骤的依据是，等离子能作为活性粒子源，而这些活性离子与污染物发生化学反应会生成挥发性或半挥发性产物。例如，使用含氢的等离子体能通过化学方法还原氧化物，生成挥发性蚀刻产物以清洁基材表面上的铜镀层的氧化物。作为选择，等离子体清洗步骤也可以根据源于离子轰击的溅蚀来清洁基材表面的污染物。例如，通过使用等离子体中的高能离子轰击基材表面能去除铝镀层上的氧化物，其中等离子体来自于生产的惰性气体。其它等离子体清洗步骤结合了化工和物理机械，通过使用高能化学活性等离子体粒子轰击基材表面，去除该表面上的污染物。优选地是，用等离子体清洗去除表面的污染物不会导致损伤或者改变任何表面上已有薄膜的特性。
设计用于等离子体清洗或等离子体蚀刻的传统等离子体处理系统具有一真空室，该室有一个由电绝缘材料如石英制成的窗体和靠近该窗体的非真空室一侧的天线。通过窗体的电绝缘材料能将天线的射频(RF)能量耦合到等离子体。在某些传统的等离子体处理系统中，电绝缘窗体是由电绝缘材料制成的钟形罩，其焊接到金属室的底部以限定一真空室。在其它一些传统的等离子体处理系统中，电绝缘窗体是由电绝缘材料制成的圆柱结构或平面结构的壁件，并作为真空室的壁。
传统的使用等离子体清洁基材表面的等离子体处理系统具有某些显著的优点。具体来说，由基材表面溅出的污染物趋向于从基材向真空室的内表面直线运动。溅出的污染物会作为残留物或集结物聚集在内表面上，例如电绝缘窗体的真空侧表面，溅出的污染物中可能带有源于等离子体的化学活性粒子和来自于基材表面的挥发性或半挥发性粒子。在处理过程中产生的残留物会剥落并破碎成小颗粒，而这些小颗粒作为颗粒物源对于制造半导体设备有害。具体地，残留物对于电绝缘窗体的粘附力特别弱。一旦等离子体消失，颗粒物就会被静电吸引到基材上。作为选择，颗粒物中的小颗粒在悬浮于等离子体中时能够长大；当等离子体消失后，它们在重力作用下会落到基材上。这些颗粒物会局部危害接下来将要沉积在基材表面上的涂敷材料的质量，所以作为缺陷这会降低设备的屈服极限。
如果将要通过溅蚀进行清洁的基材的大部分面积被金属覆盖，则将会积聚在电绝缘窗体上的金属会是特别严重的问题。具体地说，在溅蚀清洁被金属覆盖的表面时会生成相对大量的作为潜在颗粒物源的污染残留物。而且，积聚在电绝缘窗体的真空侧表面上的溅蚀金属会影响等离子体处理系统的运行。如果残留物是导体，则集结物中的电流会削弱RF能量从天线到等离子体的耦合效果。即使积聚的金属具有高的阻抗而并不限制RF能量的耦合，电绝缘窗体上的金属残留物仍然会抑制等离子体的点火并降低射频功率通过窗体的传输效率。
为了减少颗粒物的出现和保持RF能量的耦合效率，电绝缘窗体的真空侧必须定期清洗，通过化学和/或研磨技术去除积聚的残留物。但经常清洗所累积下来的损伤会逐渐恶化窗体的电绝缘材料的机械性能。结果是降低了电绝缘窗体的使用寿命，增加了过早出现灾难性失效的可能性。典型地是当电绝缘窗体的机械性能恶化以至于窗体不能安全承受作用在窗体非真空室一侧的大气压力时，不再使用该电绝缘窗体。
电子温度和等离子体均匀性是相互平衡的重要因素，当电子温度不是过高时，在操作压力下等离子体的分布相对均匀。不均匀的等离子体密度和过高的电子温度会损害基材。等离子体密度分布的不对称性会导致蚀刻或基材清洁不均匀。尽管电子温度能通过提高真空室内处理气体的操作压力而降低，但提高的操作压力常常会降低等离子体密度分布的均匀性。
真空室系统的几何特征是另一个决定等离子体密度和等离子体均匀性的重要因素。基本上，处理基材表面的均匀性与靠近基材的裸露表面的等离子体的均匀性有直接关系。此外，在传统的使用化学方法进行处理的等离子体处理系统中，气体流动的不均匀性会导致等离子体中的化学活性粒子在靠近基材中心处很少，而在靠近基材的周围比较集中。这种不均匀性使得基材周围的处理速率高于基材中心的处理速率，从而导致中心高于周围的不均匀性。由等离子体的不均匀性和来自等离子体的化学活性粒子的浓度的不均匀性而导致的不对称处理用于处理大直径基材，例如300mm的硅片。
传统的等离子体处理系统必须经过优化以容纳大直径晶片。例如，为了在基材附近提供均匀分布的等离子体，必须增加天线的覆盖区和相连的电绝缘窗体的覆盖区。在用于大直径基材的等离子体处理系统中，为了在合理的电子温度下能得到合适的均匀等离子体，会显著增加电绝缘窗体的制造成本。
在用于大直径基材的等离子体处理系统中，在优化系统时，电绝缘窗体面临一定的技术挑战。如上所述，作用在电绝缘窗体的非真空侧或外侧的大气压力会很大。因此，电绝缘窗体必须具有一定的厚度，能承受由于真空室的内外压差所导致的作用力或载荷。例如，适于处理300mm晶片的厚度为35厘米(cm)的电绝缘窗体必须能承受由14.7镑的标准大气压引起的作用在每平方英寸面积上的约2200镑(lbs)的作用力。
陶瓷制电绝缘窗体通常易碎，承受作用载荷时容易失效。陶瓷制电绝缘窗体的厚度必须很大以承受大气压力。厚的电绝缘窗体会降低等离子体的耦合效率，这是由于RF能量穿过窗体时有损耗。因此，在具有传统的平面电绝缘窗体的等离子体处理系统中，FR能量从天线到等离子体的转移效率很低。为了补偿低效率，必须显著提高RF能源的功率电平来增大流向天线的RF电流，以便向等离子体提供合适的RF功率。但增大天线中的RF电流会增加焦耳热，如果散热不充分，则对于等离子体处理系统的性能和运行将很不利。
传统的等离子体处理系统需要均匀分布的处理气体以便获得均匀分布的等离子体。流向真空室的和真空室内的处理气体的不均匀分布会对等离子体的均匀分布产生不利影响。通常，处理气体流向真空室和将处理气体泵出真空室都会影响气体分布。具体地说，等离子体的密度分布对于气体流动的均匀性非常敏感。而且，各种等离子体粒子分布的均匀性也会受到处理气体分布的影响。
出于上述和其它考虑和一些问题，需要的等离子体处理系统能有效地将射频能量耦合到等离子体，能提供空间均布的等离子体，以便均匀蚀刻或清洁基材的裸露表面，尤其是大尺寸基材的裸露表面。
发明内容：
根据本发明的原理，一种等离子体处理系统具有一真空室，其室壁包围一真空处理空间。在室壁上设有进气口，用于将处理气体导入真空处理空间。在真空处理空间内有一适于接收和支撑基材的基材支架。等离子体处理系统在室壁的一个开口内设有支撑件。该支撑件有一设计成允许射频(RF)能量进入真空处理空间的截头圆锥体面板，其机械支撑着电绝缘窗体的截头圆锥体部分。靠近电绝缘窗体的截头圆锥体部分有一电连接到RF电源的天线。该天线能通过电绝缘窗体将RF能量输送到真空处理空间，以便从其内的处理气体中生成等离子体。
本发明的一方面是，电绝缘窗体可以由电绝缘材料制成，例如氧化铝、氮化铝、氮化硅、硼硅酸玻璃或石英。作为选择，电绝缘材料也可以是聚合物，更具体地说，可以是聚四氟乙烯(PTFE)或者是填充PTFE。
本发明的另一方面是，沉积板的截头圆锥体面板以大于或等于25°的夹角向上延伸。该夹角优选是60°。
在本发明的某些实施方式中，等离子体处理系统进一步包括一位于基材支架之上的气源，与支撑件一体形成且与进气口相流通。该气源从多个位置向真空处理空间供应处理气体，其中处理气体通过RF能量激励以生成等离子体。气源可以包括一设在沉积板内的气体内通道，在该气体内通道内设有多个气孔，用于释放在基材支架上处理气体流。作为选择，气源可以包括一具有充气间的配气板，在该配气板内设有多个气孔，用于释放在基材支架上处理气体流。还有一种选择是，气源包括一配气环，在该配气环内设有多个气孔，用于将处理气体流排放进基材支架上方的真空处理空间。
根据本发明，电绝缘窗体的截头圆锥体部分通过沉积板的截头圆锥体面板机械支撑，从而在能承受作用在窗体上的大气压力的情况下能减小电绝缘材料的厚度。厚度减小使得RF能量从天线同过电绝缘窗体向等离子体的转移更加有效。而且，通过减小电绝缘窗体的需要的厚度能显著降低电绝缘窗体的制造成本。此外，由于溅蚀产品的集结物会剥落并破碎而产生颗粒物，或者降低RF能量的转移效率，所以本发明的支撑件还包括有用于屏蔽电绝缘窗体的槽。在支撑件内使用配气板、配气环或气体通道中的一个或多个能显著改善处理气体流向真空室的空间分布，并因而提高等离子体的均匀性和对称性。等离子体源的截头圆锥体外形能显著降低或消灭气体循环区以减少颗粒物的产生。用PTFE或填充PTFE制造电绝缘窗体能显著降低窗体的制造成本。而且，由于PTFE的脆性显著低于陶瓷电绝缘材料的脆性，所以电绝缘窗体失效的可能性也显著减小。
附图说明：
包含在本说明书中的附图作为说明书的一部分，用于说明本发明的实施方式，并结合下面的详细说明，用来解释本发明。附图中相同的标记数字表示相同部件：
图1是本发明的等离子体处理系统的侧剖视图；
图1A是图1中一部分的局部放大图；
图1B是图1A中沿1B-1B线的剖视图；
图1C类似于图1B，是根据本发明的原理而提供的一种可供选择的实施方式中沉积板的剖视图；
图1D类似于图1B，是根据本发明的原理而提供的一种可供选择的实施方式中沉积板的剖视图；
图2类似于图1，是本发明的一种可供选择的实施方式的侧剖视图；
图2A是图2中一部分的局部放大图；
图3类似于图1，是本发明的另一种可供选择的实施方式的部分侧剖视图；
图4类似于图1，是本发明的另一种可供选择的实施方式的部分侧剖视图；
图4A是图4中一部分的透视图
图5类似于图1，是本发明的另一种可供选择的实施方式的部分侧剖视图；和
图6类似于图1，是本发明的另一种可供选择的实施方式的部分侧剖视图；
具体实施方式：
本发明涉及将射频(RF)能量感性耦合到真空室，启动并维持用于处理基材的感性耦合等离子体，尤其用于清洁基材。本发明的等离子体处理系统对于清洁基材表面，尤其是清洁大尺寸的半导体基材表面很有效，例如300mm的半导体晶片。如这里所使用的，半导体基材包括任何含有半导体材料如半导体片和半导体材料层的结构，半导体材料和半导体材料层或者是单独的或者是其上含有其它材料的结构。基材是指任何支撑结构，包括但不限于半导体基材。
本发明提高了RF能量进入真空室与等离子体耦合的转移效率，减少了颗粒的生成，并减少了去除电绝缘窗体上的集结物的维护频率或清洁周期。因而，本发明提供统一连续地处理基材，同时使得在执行维护和清洁工作而停工之间的连续处理周期非常长。
具体地说，本发明的等离子体处理系统为电绝缘窗体提供机械支撑，而以便窗体自身不必去承受由大气压作用在非真空侧的作用力或载荷。由于该机械支撑，能显著减小电绝缘窗体的厚度。因而，RF能量进入真空室所要通过的电绝缘材料的厚度减小，从而提高了从RF源到真空室内等离子体的感性耦合效率。而且，本发明屏蔽了电绝缘窗体以便减少溅蚀产品的集结物，从而减少了需要清洗电绝缘窗体的次数。由于溅蚀产品更容易聚集在沉积板的金属上而不是电绝缘窗体的电绝缘材料上，所以聚集的溅蚀产品的集结物不容易剥落和破碎，因而减少了等离子体处理系统中的颗粒物。此外，根据本发明的一些方面，改善了处理气体流向真空室的空间分布，提高了等离子体密度的均匀性和对称性。本发明还明显降低或消灭了气体循环区，已经知道这些气体循环区在利用化学方法进行等离子体清洁过程中会加剧颗粒物的生成。
根据本发明的一种实施方式，参照图1、2，等离子体处理系统10包括一带有室壁12的真空室11，一电绝缘窗体14，一位于室壁12顶部17的一个开口内的沉积板16，位于电绝缘窗体14的非真空侧的感应元件或天线18，和设在真空室11内的基材支架20。真空系统22与设在室壁12内的一真空口21相连，其包括合适的本领域公知的真空泵和隔离阀，用于抽真空由室壁12围住的真空处理空间24。工艺气源26通过一进气口27向真空处理空间24选择性地供应处理气体。射频(RF)能源28通过匹配网络44电连接到天线18，用于选择性地提供RF能量以在其中建立时变电流。由天线18辐射的磁场穿透电绝缘窗体14的厚度和设在沉积板16内的基本平行的槽阵列30。RF能量的磁场电离真空处理空间24内的处理气体，以便基本上且优选地通过感性耦合启动并维持等离子体。RF能量的感性耦合生成高密度的低能等离子体，用于处理基材支架20上的基材32的裸露表面31。具体地说，可以使用等离子体去除基材32的裸露表面31上的污染物如氧化物，为后续的沉积薄膜涂敷材料作准备。在等离子体处理系统10中清洁过的基材32可以在受控大气中从真空室11移到沉积室(未示出)。
继续参照图1、1A，室壁12将真空处理空间24与外界大气隔离开，并隔离了其中的等离子体。室壁12是由非磁性导电材料制成，例如铝合金，并且其厚度能适于抵抗作用在外面的大气压力。基材支架20有一基材支撑面34，其面向真空室11顶部17的开口，并且其优选与电绝缘窗体14、沉积板16和天线18的轴向中心线同心。基材支架20有一波纹管35，其允许基材32垂直运动，以便调整基材与等离子体源之间的距离和将基材32送到和离开基材输送系统(未示出)的叶片或刮刀。基材32位于基材支架20上并通过静电吸盘、真空吸盘、机械夹具或类似机构加以固定。通过使用嵌入基材支架20内的加热装置和/或通过在基材支撑面34内设置诸如通道或洞穴，使热气流沿该通道或洞穴在基材32的背面之下流通而控制基材32的温度。结合使用加热装置和热气流的流通能在很小的温度范围内精确控制基材32的温度。
一空的圆柱形护罩36从室壁12的下支撑面38垂直延伸，通常包围着基材支架20且与其同心。该护罩36截取由基材32溅出的蚀刻产物，以限制在室壁12的内表面上积聚集结物。因为护罩36容易拆卸和更换，所以不需要通过相对长时间的清洁将集结物从室壁12上除去而使真空室11的内表面暴露在环境大气中。
一RF基材偏置电源40电连接到基材支架20，可选择性地施加偏压电势，使带正电的等离子体元素向基材32加速。通过RF基材偏置电源40提供的偏压电势基本上决定了从等离子体吸引到基材32的阳离子的动能。典型地，RF基材偏置电源40的工作频率是13.56MHz，功率约在100瓦特到1000瓦特之间。本领域的普通技术人员应该理解的是在等离子体处理系统10中可以忽略RF基材偏置电源40，基材支架20可以放在地上，也可以是电力悬浮。
真空系统22将真空处理空间24内的气体抽出而保持适于在真空处理空间24内生成和维持等离子体的真空压力，可以使用带有高真空泵如涡轮高真空泵的的真空系统22。设置的隔离阀41能在需要时打开和关闭以调节抽气速度。
在真空处理空间24被抽成基础压力之后，通过工艺气源26供应处理气体以建立约0.1mTorr到10mTorr之间范围的操作压力，但用于化学辅助等离子体清洁过程中预期的操作压力约高达10mTorr到250mTorr。例如，在化学辅助等离子体清洁过程中使用H2作为处理气体来清洁铜的典型的操作压力是60mTorr。工艺气源26包括流量控制器，用于在处理气体通过进气口27流向真空处理空间24时选择性地提供合适的流速。应该理解的是进气口27可以位于室壁12的不同位置，例如支撑面38的平面上。合适的处理气体包括惰性气体，例如Ar，或者是化学活性气体，例如H2、Cl2、BCl3、CF4、CxHyFz(例如CHF3)、CClF3和SF6，或者是这些化学活性气体中的一种与O2、N2、He或Ar的混合物。处理气体的分压优选是组成整个操作压力的最主要的部分。
为了建立操作压力，真空处理空间24被抽成基础压力，处理气体以合适的流速通过进气口27供应，而同时，通过闸门阀41的节流作用，真空处理空间24通过真空系统22以固定抽气速度连续抽气。向真空室11提供的流速是计量的，例如通过流量控制器39计量，以提供典型气流流速大约是5到250标准立方米每分钟(sccm)。真空处理空间内的压力通过合适的真空压力传感器监控，该传感器由电缆连接到标准控制器加以控制。通过同时进行使用真空系统22对真空处理空间22抽真空和提供连续处理气体流，能够将从基材32的裸露表面31通过等离子体处理而清理下来的挥发性和半挥发性蚀刻产物清理出真空室11，用于生成等离子体的处理气体的分压也能得到不断更新。
继续参照图1和1A，天线18是螺旋状或螺线管线圈状，环绕着电绝缘窗体14的非真空侧，其可以包括，例如，二(2)圈位于真空室11外侧的环形线圈42。典型地，天线18环绕在电绝缘窗体14的非真空侧或承受外压侧的环形线圈在二(2)到五(5)圈之间。天线18的环形线圈优选与槽30的轴端保持一定间距。天线18的环形线圈优选与电绝缘窗体14的外部紧密配合以优化能量耦合效率。但应该理解的是，天线18也可以具有三维外形，其一个或多个部分与电绝缘窗体14的非真空侧不一致。
天线18的优选结构是由低电阻材料制成的空心管，例如铜。在天线18内有散热剂通道41，用于排放温度控制流体，例如高阻抗的水。温度控制流体吸收天线18的热量并将热的散热剂流体输送到远处，例如循环冷却器。这样使得电绝缘窗体14、沉积板16、和天线18保持稳定的操作温度。天线18和电绝缘窗体14也可以通过其它技术来冷却，例如通过鼓风机或类似装置提供的定向强制空气流通。
天线18通过RF匹配网络44电连接到RF电源28，被选择性地供能或通电。RF电源28以大约400KHz-13.56MHz之间的频率输出时变电流，向天线18供应大约100-5000瓦特之间的能量。RF匹配网络44通过限制RF能量反射到RF电源28而优化了RF能量从天线18向等离子体的转移。为了限制反射，RF匹配网络44对RF电源28和天线18的总电阻的暂时变化和等离子体的动态电载荷作出反应，使载荷的总的有效电阻接近于恒定的50欧姆。当通过RF电源28供能时，天线18向各个方向辐射RF电磁场。一金属外罩或外壳46包围着天线18以将辐射的RF电磁场限于其内，确保附近的人身安全和防止电磁场干扰周围的电子产品。
继续参照图1、1A，电绝缘窗体14基本上以真空密闭方式安装到沉积板16上，其包括截头圆锥体部分48、向内延伸的环形凸缘50、和向外延伸的环形凸缘54。截头圆锥体部分48包括一对基本上平行且相对的截头圆锥体表面，其靠近环形凸缘50的上端直径较小，而靠近环形凸缘54的下端直径较大。电绝缘窗体14的截头圆锥体部分48在环形凸缘50和环形凸缘54之间向上并向内延伸，而平行于截头圆锥体表面中的任一个的延伸锥形表面的会聚顶点的锥形角或夹角α大于或等于25°，优选是如图1中所示的最佳的约60°。向内延伸的环形凸缘50环绕截头圆锥体部分48的内圆周面并具有面向下的封接面52。向外延伸的环形凸缘54环绕截头圆锥体部分48的外圆周面并具有面向下的封接面56。优选地，电绝缘窗体14的中心轴基本上与基材支架20和真空室11的中轴线同心。
电绝缘窗体14要有高的RF能量穿透率，所以，它是由非导体的电绝缘材料制成，例如陶瓷或聚合物。适于制造电绝缘窗体14的陶瓷包括氧化铝、氮化铝、氮化硅、硼硅酸玻璃或石英，合适的聚合物是指聚四氟乙烯(PTFE)或者是填充PTFE。电绝缘窗体14的截头圆锥体部分48的厚度可以是均匀的，也可以进行调整以适合RF能量通过电绝缘窗体14而进入真空处理空间24。电绝缘窗体14可以由单独的一块电绝缘材料制成，或者通过传统的连接技术连在一起的多个连接部分制成。
继续参照图1、1A，沉积板16包括与电绝缘窗体14的截头圆锥体部分48的内表面紧密配合的截头圆锥体面板58，向外延伸的凸缘60和圆形顶板62。截头圆锥体面板58位于电绝缘窗体14的截头圆锥体部分48和真空室11的真空处理空间24之间。截头圆锥体面板58在沉积板16的上、下圆周64、65之间向上并向内延伸。截头圆锥体面板58包括一对基本上平行且相对的截头圆锥体表面，其中靠近与顶板62结合处的上端表面直径较小，而靠近凸缘60的下端表面直径较大。而延伸的锥形面(包含至少最外面的截头圆锥体表面)将会聚于一顶点，该顶点的夹角基本上等于电绝缘窗体14的截头圆锥体部分48的夹角α。优选地，沉积板16的中心轴基本上与电绝缘窗体14和基材支架20的中轴线同心。
在环形凸缘60和顶板62中分别设有能容纳O-形环68、69的环形槽66、67，其中该环68、69分别用于密封沉积板16与电绝缘窗体14的向内延伸和向外延伸的环形凸缘50、54上的密封面52、56之间的真空密闭。在室壁12的圆柱形边缘73内设有能容纳O-形环69的环形槽71，而在沉积板16的环形凸缘60上设有面向该环形槽71的密封面60a，位于其中的O-形环69密封沉积板16与室壁12之间的真空密闭。
沉积板16的材料具有高的导电性和导热性，例如金属或金属合金。合适的金属和金属合金包括铝或铝合金、铜或铜合金、镀银的铜或铜合金、或者弥散强化铜。普通的弥散强化铜是将氧化铝颗粒分散到铜基体内而形成且容易取得，例如从OM Group，Inc.(Cleveland，OH)获得，其根据氧化铝的含量而分为各种等级，这在商业上通常称之为GlidcopTM。截头圆锥体面板58、向外延伸的环形凸缘60、和顶板62可以是单一的一块材料，也可以由多个连接部分形成。
在顶板62的外表面上延伸有环形流体通路75。该流体通路75适于温度控制流体的流通，以便吸收并带走由等离子体处理系统10传到顶板62上的热量。由于沉积板16的截头圆锥体面板58和顶板62接触良好，易于导热，所以截头圆锥体面板58不需要额外的冷却装置。但尽管未在图1中示出，截头圆锥体面板58也可以包括，例如，内部通路网(未示出)，用于温度控制流体的流通，目的是散去电绝缘窗体14附近的热量。由于沉积板16被冷却，所以从沉积板16传给电绝缘窗体14的热量将会非常的少，所以窗体14会保持相对低温。
继续参照图1、1A，沉积板16的截头圆锥体面板58包括多个通常是矩形的带状物76。相邻一对带状物76通过槽阵列30中的一个隔开。带状物76沿沉积板周向排列，且分别通过上圆周64和下圆周65在其上表面和下表面互相连接。槽30通过相邻一对纵向带状物76之间隔开的缝隙而限定。槽30关于截头圆锥体面板58的圆周规则间隔，优选地是间隔角基本相等，且通常平行于真空室11的垂直轴或中心线排列。每个槽30在内部抵达沉积板16的上、下圆周64、65，从而使得上、下圆周64、65能在沉积板16周围限定连续的导电和导热通路。
根据本发明，沉积板16用作机械支撑电绝缘窗体14的支撑件。因而，电绝缘窗体14能有效承受由大气压作用在窗体14的截头圆锥体部分48的外侧或非真空表面而引起的作用力或载荷。更具体地说，在截头圆锥体面板58的每个带状物76的最外端提供有窗体支撑面76a。每个窗体支撑面76a与截头圆锥体部分48的一部分内表面49基本上是直接体接触。由此，每个窗体支撑面76a的锥度或直径缩小度基本上等于截头圆锥体部分48的内表面49的锥度或直径缩小度，使面板58与截头圆锥体部分48的内表面49紧密配合。所有支撑面76a一起强力支撑着电绝缘窗体14的截头圆锥体部分48。沉积板16提供的机械支撑使得由电绝缘材料制成的电绝缘窗体14与传统的电绝缘窗体相比能减小其厚度，这是因为窗体14不需要自立或者其它的靠自身来支撑。沉积板16使减小了厚度的电绝缘窗体14也能承受大气载荷而不必冒太大的灾难性失效的风险。与RF能量透过传统的无支撑的电绝缘窗体相比，由于电绝缘窗体14的厚度减小，使得RF能量从天线18透过窗体14耦合到真空处理空间24内的等离子体的效率提高。通过提高穿透率，RF电源能在降低功率电平的情况下向真空处理空间24内的等离子体提供适宜的RF能级。
由于有沉积板16支撑和截头圆锥体外形，电绝缘窗体14与使用类似的电绝缘材料制成的且具有类似外直径的平板相比其结构明显更强，并充当结构壁。由于结构增强，本发明的进一步优点是减小了形成电绝缘窗体14的材料的厚度。因此，减小厚度能提高RF能量穿过电绝缘窗体14的传输效率。
存在于电绝缘窗体14与真空处理空间24之间的沉积板16有效增加了需要连续清理积聚在电绝缘窗体14上的集结物的时间间隔。因为集结物在沉积板16的金属上的聚集比在电绝缘窗体14的电绝缘材料上的聚集更容易，所以集结物的粘附力更强且不容易剥落和破碎而形成颗粒。结果是在等离子体处理系统10中，聚集在沉积板16上的集结物不容易成为颗粒物源，所以可以等到集结物变厚之后再清理。
槽30是用于使天线18的RF能量能透过沉积板16并与真空处理空间24内的等离子体耦合。槽30能通过抑制来自天线18的RF能量与等离子体的电容耦合而促进的它们之间的感性耦合。优选将槽30设计成能防止溅镀残留物在电绝缘窗体14上集结。例如，槽30能防止在处理过程中由基材32溅出的导电集结物如金属的聚集。如果不采取任何措施，导电集结物能在截头圆锥体面板58的带状物76附近互相连接而在沉积板16的圆周形成连续的导电通路。因为天线18与电绝缘窗体14之间的连续导电通路能形成循环电流而降低RF能量从天线18到等离子体的耦合效率，所以这将影响等离子体处理系统10的运行。阻值较高的厚的金属层和非金属集结物和也将约束等离子体的激励和降低RF能量通过电绝缘窗体14的效率。因此，通过槽30消除或防止电绝缘窗体14上的集结物能提高RF能量转移给等离子体的效率。
在优选的实施方式中并参照图1B，每个槽30呈现弯曲路径30a，例如图示的人字外形，以消除从真空处理空间24到电绝缘窗体14的向外的径向直线路径。具体地说，用弯曲路径30a消除从基材32到电绝缘窗体14的直线路径使得基材32的裸露表面31的溅出物不能作为集结物击打和沉积在电绝缘窗体14上。每个弯曲路径30a具有二个或多个径向延伸部分，它们成一定夹角而成为弯曲路径，代替了直线路径。每个弯曲路径30a消除或显著降低从基材32溅出的物质在电绝缘窗体14的保护带78a上的集结速率。槽具有如US 6,197,165(Drewery等人)中所说明的人字形外形。Drewery等人的专利所公开的全部内容在这里作为参考并结合到本发明中。也可以通过在截头圆锥体面板58内设置一系列平行排列的深钻孔来产生弯曲路径的槽。具有深钻孔非直线路径的槽在2000年08月30日申请的名称为“Process，Apparatus and Method for Improving Plasma Distribution AndPerformance in an Inductively Coupled Plasma Using an Internal InductiveElement”的美国专利申请US 09/650,532中得以说明，该专利申请通过正常手续转让给了本申请的受让人。该专利申请所公开的全部内容在这里作为参考并结合到本发明中。
如图1C所示，在本发明的沉积板16的另一种实施方式中，至少有一个槽30是设置成弯曲路径30a，例如图1B中所说明的人字形路径。剩余的槽30设置成直线路径30b，其通过相邻一对带状物76的基本平行的边缘限定。弯曲路径30a在电绝缘窗体14上形成保护带78a，其能被掩蔽或遮蔽来自基材32的裸露表面31的溅出物。结果，电绝缘窗体14的保护带78a上基本没有集结物，或者至少降低了集结物在上面的积聚速率。在US5,569,363(Bayer等人)中公开的用于容易受到积聚在电绝缘窗体上的导电溅镀物的影响的等离子体处理系统的保护带与保护带78a类似。Bayer的专利所公开的全部内容在这里作为参考并结合到本发明中。
如图1D所示，在本发明的沉积板16的另一种实施方式中，至少有一个槽30具有直线路径30b，其在径向被一凸缘79部分阻挡，而剩余的槽具有直线路径30b，其没有被来自基材32的裸露表面31的溅出物的通路阻挡。凸缘79沿槽的长度方向延伸，防止集结物积聚在电绝缘窗体14的保护带78b上。凸缘79连接到一个带状物76上并且其一边与相邻带状物76保持一定的周向间隔。凸缘79的径向最外端与电绝缘窗体14也保持一定的径向间隔。作为选择，一个带状物76也可以与电绝缘窗体14保持一定的径向间隔，如图1D中的虚线所示，从而这个隔开的一个带状物76在窗体14上提供一类似于保护带78b的保护带。
参照图2、2A，在本发明的某些实施方式中，电绝缘窗体85可以由聚合物制成，或者更具体地说，是聚四氟乙烯(PTFE)，例如从E.I.du Pont deNemours and Company(Wilmington，DE)商业可获得的Teflon或者其它类似的PTFE产品。形成电绝缘窗体85的聚合物可以是纯净的聚合物，或者作为选择，也可以是添加了填充剂的合成物，例如填充聚四氟乙烯。合适的填充剂包括纤维或者云母、玻璃、碳、石墨、和其它类似原料的粉剂。已经知道，在聚合物基体中添加填充物能改善合成物的机械强度和热稳定性。聚四氟乙烯具有高的化学稳定性，所以不必考虑会受到处理气体的侵害。
聚四氟乙烯作为塑料材料，明显不象易碎的电绝缘材料如氧化铝、氮化铝、氮化硅、硼硅酸玻璃或石英那样容易发生灾难性失效。但PTFE属于软性材料，在温度高于大约180℃时容易变形，在大约327℃时就会熔化。所以必须冷却沉积板16以控制电绝缘窗体85的温度。由此，通过在流体通道75内流通温度控制液体来冷却沉积板16。温度控制液体必须有足够的流速使PTFE的温度保持在大约180℃之下。但通过添加填充剂能明显改善PTFE在高于大约180℃和低于熔点时的机械稳定性。
电绝缘窗体85主要通过截头圆锥体面板58的带状物76a机械支撑。由于电绝缘窗体85不是自立的或靠自身支撑的，所以能减小形成电绝缘窗体85的PTFE的厚度。结果是透过电绝缘窗体85的RF能量的损耗明显降低。因为电绝缘窗体85的穿透率提高，所以RF电源能在降低功率电平的情况下提供合适的RF能量来维持真空处理空间24内的等离子体。
在电绝缘窗体85的非真空侧表面内设置有螺旋槽86(图2A)，用于容纳天线88的多个，例如三个，环形线圈88。一截头圆锥体外罩90通过多个塑料螺钉91连到电绝缘窗体85的非真空侧表面。外罩90的内表面设置有螺旋槽92(图2A)，用于容纳天线88的一部分，使天线88被封装在二个部件封装内。外罩90优选由聚合物形成，更具体地说，由PTFE或填充PTFE形成。
参照图3，说明的电绝缘窗体94和沉积板96是作为本发明的可供选择的实施方式。类似于图1中所示的电绝缘窗体14和沉积板16的配置，电绝缘窗体94的截头圆锥体部分98位于沉积板96的截头圆锥体面板99之上，其中截头圆锥体面板99包括多个槽100。截头圆锥体面板99还包括多个带状物99a，用于机械支撑电绝缘窗体94的截头圆锥体部分98。电绝缘窗体94同样包括下环形凸缘102，与沉积板96的下环形凸缘104啮合；和上圆盘状部分106，覆盖沉积板94的圆盘状顶板108。沉积板96的圆盘状顶板108机械支撑电绝缘窗体94的上圆盘状部分106。
如图3所示的电绝缘窗体94基本上是平面的，但并不仅限于此，其由RF透射材料如电绝缘材料制成。合适的电绝缘材料包括氧化铝、氮化铝、氮化硅、硼硅酸玻璃或石英、和聚合物，例如PTFE或填充PTFE。尽管如图3所示的电绝缘窗体94是由单独的一块材料制成，但这并不限制本发明，截头圆锥体部分98和上圆盘状部分106可以包括以真空密闭的方式结合在一起的多个组件。
类似于图1中的天线18，天线110包括贴着电绝缘窗体94的截头圆锥体部分98环绕的螺旋缠绕环形线圈111和位于电绝缘窗体94的上圆盘状部分106之上的环形线圈113。优选将环形线圈111、113相互连接以实现电流连续性并选择性地电连接RF电源。由环形线圈111、113辐射的RF能量分别穿过截头圆锥体部分98和上圆盘状部分106而进入真空处理空间24。以平行矩形排列的线性槽117如图3中所示的非直线人字形槽，但不限于此，在环形线圈113之下的顶板108内延伸。如同前面对于槽30(图1)的描述，槽117限制来自溅蚀产物的集结物在电绝缘窗体94的真空侧表面聚集，从而使RF能量能穿过其中而与等离子体耦合。
电绝缘窗体94和沉积板96的优点在于沉积板96的截头圆锥体面板99机械支撑着截头圆锥体部分98，从而能减小电绝缘窗体94的上圆盘状部分106的厚度，增大天线110的有效覆盖区域或大轨迹。机械支撑促进RF能量传到真空处理空间24的转移效率，这是由于在减小电绝缘窗体94的上圆盘状部分106的需要承受作用于其上的大气压力的厚度的同时，增大了天线110的有效区域。
参照图4、4A并使用与图1、1A中相同的标记数字表示相同特征。在本发明的可供选择的实施方式中，流通气体分配板120连在顶板62下面，并悬挂于基材支架20之上。该配气板120有一圆柱形侧壁122和一圆底板124，通常共同地限定一圆柱形充气室125。底板124所在的平面通常位于基材32的裸露表面31之上且基本上与其平行和面对面。工艺气源127通过室壁12内的进气口128选择性地向充气室125供应处理气体并通过电子流量控制器129加以控制。理想的是制造配气板120的材料能抵制处理气体的化学侵害和腐蚀，例如铝或铝合金。配气板12可以和顶板62制成一体，或者作为选择，也可以是密闭连接到顶板62上的单独部件。
多个气口130，例如特定直径的圆口，在底板124的下表面131内延伸。该气口130将空间分配的处理气体输送到真空室11的真空处理空间24。如图4A所示的最佳情况，气口130以阵列排列，优选以基本上关于沉积板16的中心线对称的规则阵列排列。但根据处理需要，气口130的排列也可以设置成非对称阵列或随机的，向真空处理空间24供应不均匀流动的处理气体。每个气口130可以包括喷嘴(未示出)或类似结构，用于导向处理气体的流通或改变气体流速或出口压力。
配气板120可以结合进气口27使用，用于提供一种处理气体，作为选择，也可以提供第二处理气体或者是单一气源。作为在等离子清洁中结合使用的一个例子，惰性气体如Ar可以由第二工艺气源132通过进气口27(图4)提供，而化学活性处理气体如H2可以由配气板120提供。当然，也可以将惰性气体和化学活性处理气体混合，或者通过配气板120或者通过进气口27单独提供。混合气体中的惰性气体，例如，被认为能使感性耦合等离子体的点火变的容易。
通过空间分配处理气体由多个间隔气口130流入的过程，配气板120能改善供应到真空处理空间24的处理气体的空间分布的均匀性。这对于提高了操作压力的等离子体清洗特别重要，所以，需要重点考虑化学活性处理气体分布的均匀性。基材32的裸露表面31的表面清洗或蚀刻的均匀性对于气口130的空间分布的对称性、气口130的数量、设置于基材32之上的气口130高度、以及相对于基材支架20的气口130的周边位置都比较敏感，而这些因素均可以在不脱离本发明的精神和范围的前提下加以变化以优化等离子密度的分布和等离子对基材32的裸露表面31的处理。
参照图5并使用与图1、1A中相同的标记数字表示相同特征。在本发明的可供选择的实施方式中，配气环134连接到沉积板16上并位于真空室11内。该配气环134通常位于基材支架20的基材支撑面34的圆周之上，其所在的平面基本上平行于基材支撑面34所在的平面。配气环134是一空心环，其限定了一个带有多个气口136如特定直径的圆口的充气室135，这些气口136的径向基本上向内朝着沉积板16的中心线方向。来自工艺气源137的处理气体通过进气口139和长管140流入配气环134，通过电子流量控制器138计量。优选的配气环134提供的径向气流关于环134的中心线基本对称，并且基本上平行于支撑面38。作为选择，气口136的轴向可以指向支撑面38所在平面的垂足，或者成一在垂线与径向线之间的角度。制造配气环134的优选材料要能抵制处理气体的化学侵害和腐蚀，例如铝或铝合金。处理气体分配环134可以和配气板120串联使用，用来导向均匀的处理气体以向下和径向向内的方向朝着基材32的裸露表面31流动，以便提高等离子体的均匀性和处理气体吹在裸露表面31上的均匀性。
配气环134通过沿真空室11的圆周分配多个气口136而使供应到真空处理空间24的处理气体的空间均匀性得以改善，这与仅有一个进气口的情况相反，例如进气口27。关于等离子体的均匀性和处理气体的流通，配气环134提供的优点与上述配气板120(图4)提供的优点类似，并且也可以使用或不使用进气口27(图4)和第二工艺气源(图4)，如同前面所述的。在结合配置中，单独的工艺气源，例如工艺气源137，可以向配气环134和配气板27提供处理气体。作为选择，来自第二工艺气源132的第二气体也能够通过进气口提供，例如进气口27(图4)。
使用与图1、1A和5中相同的标记数字表示相同特征，图6中所示的沉积板141类似于图1中所示的沉积板16。沉积板141包括带有多个槽144的截头圆锥体面板142、以真空密闭方式密封到室壁11的圆柱体凸缘73上的环形凸缘146、和圆盘状顶板148。在截头圆锥体面板142的圆周内设置有气体通道150。该气体通道150和多个气口152流体连通，其中气口152朝着截头圆锥体面板142的板面153方向在径向向内延伸。气口152优选设置成相对于沉积板141的圆周保持基本上相等的角间隔，以便使处理气体流通基本上径向均匀，但本发明不限于此。根据处理需要，气口152的排列可以设置成使处理气体以不均匀的流通流向真空处理空间24。尽管未示出，在沉积板141的其它连续圆周部分也可以设置类似于气体通路150的附加气体通路。作为选择，在截头圆锥体面板142内也可以设置基本上平行于槽144排列的附加气体通路(未示出)，类似于气体通路150，其通过的周向气体通路提供处理气体，或者通过外部的多种气体分配件提供。
通过在真空室11的周向分布多个气口而不是仅通过单独的进气口如进气口27提供受限气流，气体通路150和气口152改善了供应到真空处理空间24内的处理气体的空间均匀性。气体通路150和气口152具有的优点基本上与上述配气板120(图4)和配气环134(图5)提供的优点类似，并且也可以使用或不使用进气口27(图4)。气体通路150和气口152也可以用于将第二处理气体导入真空处理空间24，其中第二处理气体可以由第二工艺气源提供，类似于第二工艺气源132(图4)。

Claims (50)

1、一种使用等离子体处理基材的等离子体处理系统，该系统包括：
一具有室壁和开口的真空室，其中室壁包围一真空处理空间，开口位于室壁内；
一位于室壁内的进气口，用于将处理气体导入真空处理空间；
一位于真空处理空间内的基材支架，所述基材支架适于接收和支撑基材；
一射频(RF)电源；
一位于室壁开口内的支撑件，所述支撑件具有截头圆锥体面板，其允许RF能量进入真空处理空间；
一靠近所述支撑件的电绝缘窗体，所述电绝缘窗体具有截头圆锥体部分，其通过所述支撑件的截头圆锥体面板机械支撑并能传输RF能量；和
一靠近所述电绝缘窗体的截头圆锥体部分的天线，所述电绝缘窗体设置在所述天线与所述支撑件之间，所述天线电连接到所述RF电源并通过所述电绝缘窗体向所述真空处理空间供应RF电能，以便从处理气体中形成等离子体。
2、如权利要求1所述的等离子体处理系统，其中所述电绝缘窗体是由能通过RF的材料制成，这些材料选自于包括氧化铝、氮化铝、氮化硅、硼硅酸玻璃、石英和它们的组合物的一组材料。
3、如权利要求1所述的等离子体处理系统，其中所述电绝缘窗体是由能通过RF能量的聚合物制成。
4、如权利要求3所述的等离子体处理系统，其中聚合物选自于包括聚四氟乙烯、填充聚四氟乙烯、和它们的组合物的一组材料。
5、如权利要求1所述的等离子体处理系统，其中所述支撑件包括一圆顶板，其外圆周边与截头圆锥体面板的内圆周边连接。
6、如权利要求5所述的等离子体处理系统，其中顶板包括流体通路，其用于温度控制流体的流通，当天线被激励时，该温度控制流体吸收并输送来自顶板的热量。
7、如权利要求5所述的等离子体处理系统，其中所述天线进一步包括多个靠近顶板的环形线圈，所述电绝缘窗体进一步包括一靠近顶板的圆盘状部分，该圆盘状部分通过顶板机械支撑，顶板进一步包括多个槽，其允许RF能量进入真空处理空间。
8、如权利要求7所述的等离子体处理系统，其中多个槽中的相邻二个基本上互相平行定向，以便使来自于多个环形线圈的RF能量能有效地通过该槽而输送到真空处理空间。
9、如权利要求1所述的等离子体处理系统，其中所述支撑件的截头圆锥体面板具有的第一夹角在25°-180°之间，所述电绝缘窗体的截头圆锥体部分具有的第二夹角基本上等于第一夹角。
10、如权利要求9所述等离子体处理系统，其中第一夹角为大约60°。
11、如权利要求1所述的等离子体处理系统，其中所述支撑件的截头圆锥体面板包括多个周向间隔的带状物和多个周向间隔的槽，相邻一对带状物被其中一个槽隔开，每个带状物具有一支撑面，用于接触并机械支撑所述电绝缘窗体的截头圆锥体部分的一部分。
12、如权利要求11所述的等离子体处理系统，其中多个槽中的相邻一对基本上相互平行，以便使来自于天线的RF能量能输送到真空处理空间。
13、如权利要求11所述的等离子体处理系统，其中多个槽设置成允许RF能量进入真空处理空间，并屏蔽所述电绝缘窗体而免受来自基材的溅蚀物的影响。
14、如权利要求13所述的等离子体处理系统，其中所述天线包括多个环形线圈，其螺旋环绕所述电绝缘窗体的截头圆锥体部分，并且多个槽中的相邻一对基本上相互平行，以便使来自于多个环形线圈的RF能量能输送到真空处理空间。
15、如权利要求1所述的等离子体处理系统，其中所述天线的至少一部分嵌入到所述电绝缘窗体内。
16、如权利要求15所述的等离子体处理系统，其中所述电绝缘窗体进一步包括一形成于其表面内的螺旋槽，所述天线的至少一部分位于所述螺旋槽内。
17、如权利要求15所述的等离子体处理系统，进一步包括一外罩，在该外罩的表面上有一螺旋槽，所述天线的至少一部分位于该螺旋槽内。
18、如权利要求1所述的等离子体处理系统，进一步包括一外罩，在该外罩的表面上有一螺旋槽，所述天线的至少一部分通过位于该螺旋槽内而嵌入到该外罩内。
19、如权利要求1所述的等离子体处理系统，进一步包括一位于所述室壁内的用于提供第二处理气体流的第二进气口和一位于所述基材支架之上且与所述进气口流体连通的气源，所述气源从多个位置将第二处理气体供应到真空处理空间，其中第一处理气体和第二处理气体被RF能量激励而形成等离子体。
20、一种使用等离子体处理基材的等离子体处理系统，该系统包括：
一具有室壁和开口的真空室，其中室壁包围一真空处理空间，开口位于室壁内；
一室壁内的进气口，用于将处理气体导入真空处理空间；
一位于真空处理空间内的基材支架，所述基材支架适于接收和支撑基材；
一射频(RF)电源；
一位于室壁开口内的支撑件，所述支撑件具有截头圆锥体面板，其允许RF能量进入真空处理空间；
一靠近所述支撑件的电绝缘窗体，所述电绝缘窗体具有截头圆锥体部分，其通过所述支撑件的截头圆锥体面板机械支撑并且所述电绝缘窗体由聚四氟乙烯或填充聚四氟乙烯形成；和
一靠近所述电绝缘窗体的截头圆锥体部分的天线，所述电绝缘窗体设置在所述天线与所述支撑件之间，所述天线电连接到所述RF电源并通过所述电绝缘窗体向所述真空处理空间供应RF电能，以便从处理气体中形成等离子体。
21、如权利要求20所述的等离子体处理系统，其中所述天线进一步包括多个靠近顶板的环形线圈，所述支撑件包括一顶板，该顶板含有流体通道并具有多个槽，该槽设置成允许RF能量进入真空处理空间并屏蔽圆盘状部分而免受来自于基材的溅出物的影响，并且所述电绝缘窗体包括以真空密闭方式位于顶板附近的圆盘状部分，该圆盘状部分通过顶板机械支撑。
22、如权利要求21所述的等离子体处理系统，其中多个槽中的相邻一对基本上相互平行，以便使来自于多个环形线圈的RF能量能输送到真空处理空间。
23、如权利要求20所述的等离子体处理系统，其中所述支撑件的截头圆锥体面板具有的第一夹角在25°-180°之间，所述电绝缘窗体的截头圆锥体部分具有的第二夹角基本上等于第一夹角。
24、如权利要求23所述的等离子体处理系统，其中第一夹角为大约60°。
25、如权利要求20所述的等离子体处理系统，其中所述支撑件的截头圆锥体面板包括多个周向间隔的带状物和多个周向间隔的槽，相邻一对带状物被槽中的一个隔开，每个带状物具有一支撑面，设置成能够接触并机械支撑所述电绝缘窗体的截头圆锥体部分的一部分。
26、如权利要求25所述的等离子体处理系统，其中多个槽中的相邻一对基本上相互平行，以便使来自于天线的RF能量能输送到真空处理空间。
27、如权利要求25所述的等离子体处理系统，其中多个槽设置成允许RF能量进入真空处理空间，并屏蔽所述电绝缘窗体而免受来自基材的溅蚀物的影响。
28、如权利要求25所述的等离子体处理系统，其中所述天线包括多个环形线圈，其螺旋环绕所述电绝缘窗体的截头圆锥体部分，并且多个槽中的相邻一对基本上相互平行，以便使来自于多个环形线圈的RF能量能输送到真空处理空间。
29、如权利要求20所述的等离子体处理系统，其中所述天线的至少一部分嵌入到所述电绝缘窗体内。
30、如权利要求29所述的等离子体处理系统，其中所述电绝缘窗体进一步包括一形成于其表面内的螺旋槽，所述天线的至少一部分位于所述螺旋槽内。
31、如权利要求30所述的等离子体处理系统，进一步包括一外罩，在该外罩的表面上有一螺旋槽，所述天线的至少一部分位于该螺旋槽内。
32、如权利要求20所述的等离子体处理系统，进一步包括一外罩，在该外罩的表面上有一螺旋槽，所述天线的至少一部分位于该螺旋槽内。
33、如权利要求20所述的等离子体处理系统，其中所述支撑件包括一用于流通温度控制流体的流体通路，其至少能调节所述支撑件的温度。
34、一种使用等离子体处理基材的等离子体处理系统，该系统包括：
一具有室壁和开口的真空室，其中室壁包围一真空处理空间，开口位于室壁内；
一位于真空处理空间内的基材支架，所述基材支架适于接收和支撑基材；
一射频(RF)电源；
一位于室壁开口内的支撑件，所述支撑件具有截头圆锥体面板，其允许RF能量进入真空处理空间；
一靠近所述支撑件的电绝缘窗体，所述电绝缘窗体有一截头圆锥体部分，其通过所述支撑件的截头圆锥体面板机械支撑；
一靠近所述电绝缘窗体且电连接到RF电源的天线；
一工艺气源；
一位于室壁内且与工艺气源流体连通的进气口；和
一位于所述基材支架之上且与所述进气口流体连通的气源，所述气源与所述支撑件形成一体并通过多个位置向真空处理空间供应处理气体，其中处理气体被RF能量激励而形成等离子体。
35、如权利要求34所述的等离子体处理系统，其中所述气源包括一设在所述支撑件内的气体内通道，并且多个位置包括多个设在内部气体通道内的气口，用于在所述基材支架上的基材上方提供处理气体流。
36、如权利要求35所述的等离子体处理系统，其中多个气口相对于所述基材支架上的基材的轴向中心线对称排列和定向，用于提供基本均匀和径向的处理气体流给真空处理间。
37、如权利要求35所述的等离子体处理系统，其中多个气口面向所述基材支架定位，用于以基本上垂直于所述基材支架上的基材的角度提供处理气体流。
38、如权利要求34所述的等离子体处理系统，其中所述气源包括一具有充气室的配气板，并且多个位置包括向充气室内延伸且以阵列方式排列在配气板上的多个气口，用于在所述基材支架上的基材之上提供处理气体流。
39、如权利要求38所述的等离子体处理系统，其中多个气口相对于所述基材支架上的基材的轴向中心线对称排列和定向，用于向真空处理空间内供应大致均匀的处理气体流。
40、如权利要求38所述的等离子体处理系统，其中多个气口面向所述基材支架定位，用于以基本上轴向垂直于所述基材支架上的基材的角度提供处理气体流。
41、如权利要求34所述的等离子体处理系统，其中所述气源包括一环绕真空处理空间的配气环，并且多个位置包括多个穿过配气环延伸的气口，用于向所述基材支架上的真空处理空间内供应处理气体。
42、如权利要求39所述的等离子体处理系统，其中多个气口面向所述基材支架的支撑面的中心线向内径向导向，用于以基本上平行于所述基材支架上的基材的角度供应处理气体流。
43、如权利要求42所述的等离子体处理系统，其中多个气口沿配气环的周向具有大致均匀的角度间隔，用于以基本上平行于所述基材支架上的基材的角度产生基本径向的处理气体流。
44、如权利要求42所述的等离子体处理系统，其中所述基材支架的支撑面基本上是圆形，并且所述气源的多个位置基本上与所述基材支架上的基材的轴向中心线同心。
45、如权利要求42所述的等离子体处理系统，其中所述基材支架具有外圆周，所述气源所在的平面基本上平行于所述基材固定器上的基材的表面，所述气源环绕所述基材支架上的基材的外圆周。
46、一种在等离子体处理系统的真空处理空间内使用等离子体处理基材的方法，该方法包括：
在处理间内设置用于接收和固定基材的基材支架；
向真空处理空间内供应第一处理气体流；
在位于基材支架之上的多个位置向真空处理空间内供应第二处理气体流；
通过RF能量激励第一和第二处理气体以形成用于处理基材的裸露表面的等离子体；和
使用该等离子体清洁基材的裸露表面上的污染物。
47、如权利要求46所述的方法，其中第二处理气体流的角度基本上平行与基材支架上的基材。
48、如权利要求46所述的方法，其中第二处理气体流的角度基本上垂直与基材支架上的基材。
49、如权利要求46所述的方法，其中第一处理气体与第二处理气体具有相同的化学性能。
50、如权利要求46所述的方法，其中支撑面基本上是圆形；用于供应第二处理气体的多个位置基本上与基材支架上的基材的轴向中心线同心。
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