CN202617491U - 用于等离子体腔室的具有非气态的电介质的导波辐射器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种导波辐射器，所述导波辐射器包括两个导电的波导壁以及波导电介质。波导电介质的容积是由非气态的电介质材料构成并且位于两波导壁之间。波导电介质包括第一和第二长度端，并且波导电介质包括在两长度端之间沿长度方向延伸的第一、第二、第三和第四侧。第一波导壁定位为覆盖波导电介质的第一侧，并且第二波导壁定位为覆盖波导电介质的第二侧。操作时，向长度端之一或两者提供的电功率可以通过波导电介质的暴露侧耦合到等离子体。
Description
技术领域
本实用新型大体涉及导波辐射器，所述导波辐射器用于在制造如半导体、显示器和太阳能电池的电子器件的工艺腔室中形成等离子体放电。本实用新型更具体地涉及包括非气态的电介质的导波辐射器，所述导波辐射器具有不被金属波导壁覆盖的两相对侧。
背景技术
等离子体腔室通常用于执行制造诸如半导体、显示器和太阳能电池的电子器件的工艺。这样的等离子体制造工艺包括在工件表面上化学气相沉积半导体、导体或电介质层或者蚀刻在工件表面上的这些层的选定部分。
等离子体通常是在等离子体腔室中通过将来自电功率源的功率耦合到气体中以将气体激发为等离子态而形成的。如果电功率源是微波功率源，那么所述功率通常是通过在功率源和等离子体腔室之间连接的微波波导来传递的。
在一些设计中，微波波导在等离子体腔室壁中的电介质窗中终止。这类设计通常仅仅将功率耦合到与腔室壁中的电介质窗相邻的等离子体，依赖扩散将等离子体向腔室中心延伸。因此，这类设计的缺点是在大型腔室中难于实现等离子体密度的良好的空间均匀性，原因在于在腔室中心附近的等离子体密度往往低于周围腔室壁附近的等离子体密度。
其它提出的设计与上述设计的不同之处在于微波波导延伸到等离子体腔室内部中。波导具有由壁围住的中空内部。无论是等离子体腔室内的部分波导壁或是等离子体腔室内的全部波导壁都由电介质窗组成。(余下部分通常是金属)。微波功率通过沿电介质窗表面的导波而耦合到等离子体。具有电介质窗的那段波导通常被称作“微波辐射器”。
在后一设计中，波导的内部不能够被维持在等离子体腔室的高真空环境下，否则会在波导内部形成等离子体，在这种情形下，因为等离子体是导体 而不是电介质，所以波导会停止作为波导的功能。为了防止形成这样的等离子体，必须用大气压或者接近接近大气压的空气(或其它气体)填充波导内部。这需要电介质窗提供真空气密密封，以便维持波导内的处于大气压下的空气与等离子体腔室内的处于高真空(即，极低的压力)下的工艺气体之间的压力差。
这类设计的缺点在于难于按比例加大用于处理几米宽的工件的等离子体腔室，因为制造几米长的电介质壁是困难的并且是昂贵的，这样的电介质壁能够在它的整个表面维持前述压力差，并且能够承受来自等离子体腔室内的高温的热冲击。
前述设计中的一些还存在其它缺点，即通过仅朝一个方向的电介质窗来传递微波功率。这会损害等离子体腔室内产生的等离子体的空间均匀性。
实用新型内容
本实用新型的导波辐射器包括两个导电波导壁和一波导电介质。
波导电介质的容积由非气态电介质材料构成并且位于两个波导壁之间。任选地，波导电介质可以是单块的，或者可以被分割成不需要连在一起的多个块。波导电介质包括第一和第二长度端并且波导电介质包括在两长度端之间沿长度方向延伸的第一、第二、第三和第四侧。
第一波导壁定位为覆盖波导电介质的第一侧，而第二波导壁定位为覆盖波导电介质的第二侧。波导电介质的第三侧和第四侧(下文称作“暴露侧”)各自的一部分不被波导壁覆盖。优选地，所述部分是波导电介质的暴露侧的表面区域的至少一半。
本实用新型的等离子体腔室包括前述位于等离子体腔室内的导波辐射器。
电功率发生器，例如微波发生器，可以与导波辐射器的两长度端之一或两者相耦合以便向导波辐射器提供电功率。
操作时，波导电介质直接暴露于等离子体腔室内的工艺气体。与波导电介质的暴露侧相邻的等离子体的作用与波导的导电壁相似。然而，不同于金属壁，波导电介质的暴露侧能够使电功率从导波辐射器传送到等离子体。
有益地，由于波导电介质是由非气态材料构成，因此不需要提供真空密封或者维持导波辐射器内部和等离子体腔室的低压内部之间的压力差。因此，可以轻易且廉价地制造期望长度的导波辐射器，这种导波辐射器用于制造诸如太阳能板或平板显示器的大型电子器件。
优选地，一或多个导波辐射器位于等离子体腔室内的两个工件之间。
优选地，多个导波辐射器彼此平行定位并且与等离子体腔室内的一或多个工件平行。
本实用新型的等离子体腔室可以是在其中制造电子工件(例如半导体、显示器和太阳能电池)的工艺腔室。替代地，等离子体腔室可以是用于形成等离子体的远程等离子体源，所述等离子体被传送(即流)到制造所述电子工件的工艺腔室中。无论如何，为了处理电子工件或者为了清洁处理所述工件的腔室，可以使用导波辐射器来形成等离子体。
附图说明
图1是根据本实用新型的等离子体腔室的局部示意性剖视图，所述图取自水平剖面。
图2是从图1的相同剖面观看的图1的导波辐射器之一的细节。
图3是图2的导波辐射器的侧视图，所述图取自波导电介质的暴露侧之一的那侧。
图4是图2的导波辐射器的剖视图，所述图取自与波导壁平行且在波导壁之间的剖面。
图5是图2的导波辐射器的剖视图，所述图取自通过在波导电介质和两个波导壁之间的榫槽接合而延伸的剖面。
图6是根据本实用新型的替代的实施方式的两个工件支撑物以及导波辐射器阵列的透视图。
图7和8分别与图2和3类似，是波导壁包括凸缘的导波辐射器的替代实施方式的视图，所述凸缘部分覆盖波导电介质的暴露侧。
具体实施方式
1、实用新型的基本特征
图1是根据本实用新型的等离子体腔室的一个实施方式的俯视剖视图。
在图1的实施方式中，在等离子体腔室内，第一和第二工件支撑物18、19分别在垂直取向的各自的工件位置10、11支撑第一和第二平工件。在替代的实施方式中，工件可以水平取向或者可以呈锐角倾斜。可以在所述等离子体腔室中处理的工件实例是用于制造平板显示器的玻璃基板，或者是用于制造半导体电路或太阳能电池的硅基板。
等离子体腔室具有腔室壁12，所述腔室壁12电接地并且围绕腔室内部。一或多种工艺气体通过一或多个工艺气体导管14-17被提供到等离子体腔室内部。在所示实施方式中，工艺气体导管是位于两个工件之间的竖直取向的圆柱形管体。每个工艺气体导管优选沿其长度分布有多个气体出口孔。在示出的实施方式中，第一组工艺气体导管14、16具有面对第一工件位置10的气体出口孔，而第二组工艺气体导管15、17具有面对第二工件位置11的气体出口孔。
至少一个新颖的导波辐射器20将电功率、通常是微波功率耦合到等离子体腔室内的一或多种工艺气体，以便将工艺气体激发成等离子态。图1示出了具有三个此种导波辐射器20的实施方式。图6示出了具有17个导波辐射器20的替代的实施方式。
为了实现邻近两工件位置10、11的相等的等离子体密度，各导波辐射器优选位于两工件之间的中间。具体地，导波辐射器优选位于作为两工件之间的中间的几何平面内。为了沿着此平面的两正交方向分布导波辐射器，导波辐射器优选定位为导波辐射器各自长度方向的轴相互平行，并且导波辐射器沿与导波辐射器各自长度方向的轴垂直的方向间隔开，如图1和6所示。
各导波辐射器20具有波导电介质30，所述波导电介质30的容积是由非气态的电介质材料构成的，优选固体电介质材料如陶瓷。使用术语“容积”来明确波导电介质不仅仅是如在一些现有技术设计中的围绕被空气填充的内部的管体或壳体。如下面在部分“4、降低热应力”中所解释，波导电介质30可以是单块的，或者可以被分割成不需要连在一起的多个块30a、30b、30c等。
波导电介质的最长维度是波导电介质在波导电介质的相对的第一和第二长度端31之间延伸的长度维度。(波导电介质的长度维度与图1和图2中 的纸面方向垂直，并且长度维度在图3-5的纸面中竖直延伸)。当提及波导电介质或波导电介质的块的横向宽度时，意指沿着与波导电介质的上述长度维度垂直的维度的宽度。当提及波导电介质或波导电介质的块的横向截面时，意指与波导电介质的上述长度维度垂直的截面。
如图2-5所示，波导电介质30包括在两个长度端31之间沿长度方向延伸的四侧32-35。(由于在图1和2中波导电介质的长度端31分别在纸面上方和纸面下方，因此在图1和2中未图示)。沿长度方向延伸的四侧由第一和第二“覆盖”侧32、33以及第一和第二“暴露”侧34、35组成。两个覆盖侧32、33彼此相对，而两个暴露侧34、35彼此相对。
如下面将解释，将波导电介质的沿长度方向延伸的四侧称作“覆盖”侧和“暴露”侧是因为各覆盖侧32、33被各相应的波导壁22、23所覆盖，而暴露侧34、35至少部分被暴露，即，至少部分未被波导壁所覆盖。
优选但任选地，波导电介质的各暴露侧34、35比各覆盖侧32、33更宽。换句话说，优选各暴露侧具有比各覆盖侧更大的横向宽度。优选但任选地，各暴露侧具有相同的横向宽度S，并且各覆盖侧具有相同的横向宽度D，其中S优选地大于D。
在图2所示的实施方式中，四侧32-35是平的，并且波导电介质30为平行六面体形。换句话说，在所示的实施方式中，波导电介质的横向截面的形状为具有宽度为D的两相对窄的覆盖侧32、33以及宽度为S的两相对宽的暴露侧34、35的矩形。更通常地，四侧32-35中任一或者全部可以是弯曲的而不是平的，并且波导电介质不需要为平行六面体形以及不需要具有矩形截面。
各导波辐射器20进一步包括第一和第二导电的波导壁22、23。所述波导壁通常是金属，如铝。两波导壁22、23各具有一表面，所述表面被称作两波导壁22、23各自的朝内表面24、25。两波导壁22、23各自的朝内表面24、25相向，即两朝内表面24、25彼此相向。
各自的朝内表面24、25各覆盖波导电介质30的各相应的覆盖侧32、33。换句话说，第一波导壁22的朝内表面24覆盖波导电介质的第一覆盖侧32。同样地，第二波导壁23的朝内表面25覆盖波导电介质的第二覆盖侧33。
任选地，各波导壁22、23的朝内表面24、25各自可以延伸到波导电介质30的各相应的覆盖侧32、33的边缘外。换句话说，各波导壁22、23的宽度W比波导电介质的覆盖侧32、33的宽度D大或者与宽度D相等。
波导壁22、23的朝内表面24、25可以是平的或弯曲的。在图2所示的实施方式中，朝内表面24、25是平的且平行。
任选地，可以通过在波导壁和腔室壁12之间连接的一或多个支撑元件(未图示)将一个或两个波导壁安装到等离子体腔室内。所述支撑元件可以是导电的，或者如果需要，所述支撑元件可以由诸如陶瓷的电介质材料构成以使波导壁与电接地的腔室壁绝缘。
波导电介质的两暴露侧34、35各一部分未被波导壁22、23所覆盖。然而，术语“暴露侧”并不旨在意味着暴露侧是完全暴露的。各暴露侧的至少一部分可被波导壁所覆盖。例如，图1-5示出暴露壁34、35没有任何部分被波导壁所覆盖的实施方式。图7和8示出波导壁覆盖相当一部分的各暴露侧34、35的替代的实施方式。优选地，波导电介质的两暴露侧34、35各未被波导壁所覆盖的那部分是各暴露侧34、35的表面区域的至少一半。此外，优选地，两暴露侧34、35各至少一半的表面区域并未被任何其它导电固体物所覆盖。
2、操作
操作时，各导波辐射器20的一个或两个长度端31相耦合以从常规的电功率发生器(通常是微波发生器)接收电功率。图6示出十七个导波辐射器20的平面阵列，所述十七个导波辐射器20各在导波辐射器上部和下部的长度端31处与常规的微波发生器50相连。(与各导波发生器的下端相连的微波发生器在图6中不可见，但是这些微波发生器像在上部所示的微波发生器一样相连。)
在各导波辐射器20的两长度端31都与微波发生器相耦合的实施方式中，单个微波发生器可以通过常规的微波波导与两长度端都耦合，或者两不同的微波发生器可以与两长度端各自相耦合。
多个微波发生器可以各自与多个导波辐射器20相耦合，或者单个微波发生器可以与多个导波辐射器相耦合。在后一情形中，多个导波辐射器可以 串联、并联或者串联和并联组合地电连接。
尽管相信在此描述了本实用新型的操作原理，但是需要强调的是，本实用新型并不限于任何特定的操作理论。
首先将解释已经在等离子体腔室内形成了等离子体后的导波发生器20的操作。
由于等离子体的主体是导电的，因此与波导电介质30的暴露侧34、35相邻的等离子体的作用和与波导电介质的暴露侧平行及相邻的导电壁相似。提供至波导电介质的长度端31之一或两者的微波功率将作为导波穿过导波辐射器20传播，正如微波功率将穿过矩形波导传播，所述矩形波导的窄壁是波导壁22、23并且所述矩形波导的宽壁是在等离子体和波导电介质的暴露壁34、35之间的边界。
然而，不同于波导的金属壁，波导电介质30作用为将来自导波辐射器的微波功率传递至与波导电介质30的暴露侧34、35相邻的等离子体。这一从导波辐射器向等离子体的功率传递维持等离子体。
如果当首先向导波辐射器20提供微波功率时，在等离子体腔室中没有等离子体，那么微波功率首先将从与微波发生器相连的导波辐射器的端部辐射到等离子体腔室中。(如果导波辐射器的两长度端都与微波发生器相连，那么微波功率首先将从导波辐射器的两长度端辐射到等离子体腔室中。)这将启动等离子体腔室内的工艺气体向等离子态的激发。作为等离子体形式，与波导电介质30的暴露侧34、35相邻的等离子体将开始发挥与导电的波导壁相似的功能，然后导波辐射器将实现如在前面段落中描述的稳态操作。
等离子体腔室内部的压力通常必须维持在低于大气压力以便维持等离子体。本实用新型的重要优势在于，与某些现有技术设计不同，导波辐射器20不含处于大气压力下的气体。因此，本实用新型不需要围绕导波辐射器的任何真空密封或气密密封，所述导波辐射器必须维持密封内部的大气压力与密封外部的等离子体腔室内的高真空之间的压力差。替代地，在本实用新型中，波导电介质30是非气态材料，所述材料可以直接暴露于等离子体腔室内的等离子体。
本实用新型对用于在等离子体腔室中同时处理两工件尤其有益。如图1所示，各导波辐射器20优选定位于两工件位置10、11之间并且取向为使得 波导电介质30的两暴露端34、35各自面对两工件位置10、11。由于导波辐射器20在波导电介质的两暴露侧34、35将相等的功率耦合到等离子体，因此得到的等离子体是对称的，使得各工件暴露于相同的等离子体密度下。
尽管在前面段落中描述的取向通常是优选的，但是本实用新型不需要导波辐射器20的任何特定取向。例如，导波辐射器可以沿着导波辐射器的长度方向的轴相对于图1所示的取向旋转90度以便每个工件面对波导壁22、23之一而不是面对波导电介质。此外，如果存在多个导波辐射器，那么不同的导波辐射器可以具有不同的取向。
优选地，各导波辐射器20的长度(与图1和2的纸面垂直的维度以及在图3-5的纸面上竖直的维度)大体等于相邻工件位置10、11沿相同方向的宽度。这允许单个导波辐射器沿着所述方向，沿工件的整个宽度将均匀的微波功率耦合到等离子体。
为了在与导波辐射器20垂直的方向上沿着工件的整个宽度将均匀的微波功率耦合到等离子体，优选将多个导波辐射器在与导波辐射器的波导壁22、23垂直的方向上间隔开，如图1所示。得到的导波辐射器阵列可以将空间上均匀的微波功率与在导波辐射器阵列的相对两侧上的两工件位置10、11相邻的等离子体相耦合。
任选地，为了改善在各工件上执行的等离子体工艺的空间均匀性，可以移动各工件或者一或多个导波辐射器20同时执行所述等离子体工艺。例如，如果一或多个导波辐射器位于如图1所示的两工件位置10、11之间，那么此种移动的方向可以是与一或多个导波辐射器的长度方向的轴垂直并且与两工件位置之间的等距的平面平行。在所述方向的移动将补偿与导波辐射器的暴露侧34、35相邻的相对高的等离子体密度和在导波辐射器之间的区域中的相对低的等离子体密度之间的差异。
3、在波导壁和电介质之间定中心
希望限制波导电介质30和波导壁的相对位置以便波导电介质的覆盖侧32、33的宽度D相对两波导壁22、23之间的宽度W保持居中。
维持此居中的一种手段是将波导电介质的两各自的覆盖侧32、33之一或两者与各自的相邻波导壁22、23相连接。优选地，所述连接限于在覆盖 侧之一或两者的中心附近的区域，由此使波导电介质的外部自由地经历热膨胀和收缩。
更优选地，所述连接可以是机械接合，所述机械接合允许在波导电介质30和波导壁22、23之间沿着与导波辐射器20的长度方向的轴平行(换句话说，与波导电介质和波导壁的互相平行的长度方向的轴平行)的方向进行相对移动。
例如，波导电介质和波导壁22、23之间的连接可以是榫槽接合，所述榫槽接合平行于波导电介质和波导壁的长度方向的轴延伸。图2和5示出榫槽接合60，其中各波导壁包括在波导电介质中的沿长度方向延伸的槽内安装的沿长度方向延伸的榫。
在图7和8示出的替代的实施方式中，波导壁22、23之一或两者包括侧凸缘28、29，所述侧凸缘28、29包裹波导电介质30的角以部分叠盖住与所述角相邻的波导电介质的暴露侧34、35。换句话说，波导壁之一或两者为“U”形使得“U”的侧部构成与相邻的波导电介质的暴露侧34、35的端部相叠盖的凸缘28、29。此种叠盖限制波导电介质相对于波导壁的移动使得波导电介质的覆盖侧32、33的宽度D相对于两波导壁22、23之间的宽度W保持居中。
如上所述，优选地，波导电介质的两暴露侧34、35各至少一半的表面区域不应被波导壁22、23所覆盖。更优选地，波导壁的侧凸缘28、29向相对的波导壁延伸不应超过四分之一的距离，使得侧凸缘覆盖不超过波导电介质的暴露侧34、35的横向宽度S的四分之一。
可接受覆盖波导电介质的各暴露侧34、35的一部分表面区域的理由在于，在与波导壁22相邻的电介质内传播的微波功率的电场分量接近零。此外，此种电场通常具有作为位置的函数的余弦分布，所述位置是沿波导电介质的各暴露侧34、35的表面在横向方向上的位置。因此，多数在导波辐射器20和等离子体之间传递的电功率发生在邻近波导电介质的各暴露表面34、35的中心那半部分，即各暴露表面处于两波导壁之间的中间那半部分。
4、降低热应力
在等离子体腔室的操作期间，在腔室内的等离子体将热传递至波导电介质30和波导壁22、23。当工件被传送到等离子体腔室中以及从等离子体腔室被传送出时，等离子体关闭，由此允许波导电介质和波导壁冷却。波导电介质和波导壁通常将以不同的速率加热及冷却以在波导电介质和波导壁之间产生随时间改变的温度差异。
优选地，波导壁22、23包括一或多个冷却导管44，通过所述冷却导管提供液体或气体冷却剂流。常规的温度调节系统可以将冷却剂维持在期望的温度以便将波导壁维持在相对恒定的冷温度。
更困难的是向波导电介质30提供冷却剂，特别是液体冷却剂，因为电介质中的小裂缝会造成冷却剂的泄漏。如果向波导壁22、23提供冷却剂而不向波导电介质提供冷却剂，那么波导电介质通常将在等离子体存在期间相对于波导壁经历热膨胀并且将在等离子体关闭时相对于波导壁经历热冷缩。
响应于在波导电介质和波导壁之间随时间改变的温度差异，如果限制波导电介质和波导壁各自的相邻表面经历不同量的热膨胀，那么通常将在波导电介质和波导壁内产生热应力。适量的热应力是可接受的，但是过量的热应力会使波导电介质或波导壁弯曲或者裂开。
在本实用新型的一个实施方式中，通过不在波导电介质30和波导壁22、23之间提供任何连接来避免此种热应力，由此允许在波导电介质和波导壁之间的相对移动。
更优选地，期望限制波导电介质和波导壁的相对位置以便波导电介质30的宽度D相对于两波导壁22、23之间的宽度W仍旧居中。如在前面部分“3、在波导壁和电介质之间定中心”所解释，这样的居中可以通过一机械接合来实现，所述机械接合允许在波导电介质30和波导壁22、23之间沿着与导波辐射器20的长度方向的轴平行的方向进行相对移动。
波导电介质30可以是单块的，即，它可以是单个的实心条。
替代地，如在图3-5所示，如果波导电介质30不是单块的，而是包括不直接连在一起且沿导波辐射器的长度维度(即，沿波导壁的长度维度)分布的多个块30a、30b、30c......，则可进一步降低或避免热应力。
在一个实施方式中，波导电介质的块不固定至波导壁22、23，由此允许波导电介质和波导壁之间的相对移动。然而，更优选地，希望限制波导电 介质的块和波导壁的相对位置，使得波导电介质的各块30a、30b、30c......的宽度D仍旧处于两波导壁22、23之间的宽度W的中心。实现这一点的一种手段是将波导电介质的各块的两覆盖侧32、33之一或两者与各自相邻的波导壁相连。这样的连接可以是固定的或可移动的。
在各块30a、30b、30c......以及波导壁22、23之一或两者之间的连接可以是在各块的覆盖侧之一或两者的中心附近的区域，由此使各块的外部自由地经历热膨胀和收缩。
例如，波导电介质的各块30a、30b、30c......可以是矩形块(未图示)。在这种情形下，在等离子体腔室的操作期间，块将在被等离子体加热时沿长度方向膨胀。相反，当等离子体关闭时，块将热收缩，这会造成相邻块之间的小间隙。这种间隙只要小到不允许在间隙内形成等离子体，那么就不会负面影响导波辐射器的操作。将波导电介质30分成更多数量的块则会成比例地减小相邻块之间的间隙。
图3-5示出替代的实施方式，其中波导电介质的各块30a、30b、30c......为梯形。在所述实施方式中，当从与波导壁的相向表面24、25所在平面平行的平面观看时，波导电介质的各块的横向截面为梯形。波导电介质的连续的块30a、30b、30c......取向为使块各自的短边37面对相反的方向。换句话说，波导电介质30的一个暴露侧34将交替地包括连续的块30a、30b、30c......的长边36和短边37，如图4所示。
有益地，这一梯形使波导电介质的块30a、30b、30c......内的热应力最小，而不论所述块是否提供沿导波辐射器的长度方向的轴进行膨胀的空间。例如，所述块可以紧密地封装在导波辐射器的两长度端31之间。当通过等离子体加热块时，块以与波导壁22、23的相向表面24、25所在平面平行的方向(换句话说，与图3和5的纸面垂直或者在图4的纸面从左到右的方向)横向膨胀。
任选地，不论块是否具有上面刚描述过的梯形，波导电介质的各块30a、30b、30c......可以通过机械接合与波导壁22、23之一或两者相连，所述机械接合允许在波导电介质30和波导壁22、23之间沿着与导波辐射器20的长度方向的轴平行(换句话说，与波导电介质和波导壁的相互平行的长度方向的轴平行)的方向进行相对移动。例如，各块30a、30b、30c...... 和波导壁22、23之间的连接可以是与导波辐射器的长度方向的轴相平行延伸的榫槽接合。图2和图5示出榫槽接合60，其中各波导壁包括沿长度方向延伸的榫，所述榫安装在波导电介质的各块30a、30b、30c......中提供的沿长度方向延伸的槽内。
5、工艺气体导管
除了通过一或多个工艺气体导管14-17将工艺气体提供到等离子体腔室内部以外，或者替代所述工艺气体导管14-17，波导壁22、23可以包括如图2和图3所示的工艺气体导管40。各波导壁的工艺气体导管40优选地具有面对两工件位置10、11中最近一个的气体出口42。如果导波辐射器20按照图1所示而取向，这意味着工艺气体导管的气体出口面向与波导电介质的暴露侧34、35垂直的方向。
不同的工艺气体可以在被提供到工艺气体导管14-17、40之前混合在一起。替代地，不同的工艺气体可以通过不同的工艺气体导管而提供。例如，一组工艺气体可以通过在相邻的导波辐射器20之间的工艺气体导管14、15来供给，而另一组工艺气体可以通过在各个导波辐射器与相邻的工件之间的工艺气体导管16、17来供给。
在图1和图3中示出的工艺气体导管14-17、40的数量可以大于实现工艺气体组分在与工件相邻的等离子体中的空间均匀分布必需的数量。结果，可以减少任何所示工艺气体导管的数量或者去除工艺气体导管。例如，一个实施方式可仅包括在相邻导波辐射器20之间的工艺气体导管14、15；或者仅包括在各个导波辐射器与相邻的工件之间的工艺气体导管16、17；或者仅包括在波导壁中的工艺气体导管40。
导波辐射器20的操作与将气体分散到等离子体腔室中的方式无关。因此，工艺气体导管都不是本实用新型的导波辐射器的必需元件。
6、替代的取向和对称性
本实用新型并不依赖于导波辐射器20、工件位置10、11或者工艺气体导管14、15的相对或绝对取向。
例如，图1-6示出各导波辐射器20的长度方向的轴为垂直取向的，以致图1和图2是俯视图而图3和图5是侧视图。然而，导波辐射器可以旋转90度使得各导波辐射器的长度方向的轴为水平取向的。在这种情形下，图1和图2将是侧视图而图3和图5将是俯视图。
替代地，一或多个导波辐射器20可以相对于垂直或水平方向呈锐角取向。导波辐射器不需要是共平面的并且不需要彼此平行或者与工件位置10、11平行。
类似地，工件位置10、11可以水平取向而不是垂直取向，在这种情形下，图1将是侧视图。替代地，工件位置可以相对于垂直或水平方向呈锐角取向使得工件彼此不平行或者与导波辐射器不平行。
例如，图6示出竖直取向的导波辐射器20以及沿与垂直相反的方向倾斜的两工件位置10、11。各导波辐射器20优选地与两工件等距。
尽管在图1中将工艺气体导管14、15示出为与导波辐射器20平行，但是工艺气体导管可以具有任何取向，而与导波辐射器的取向无关。例如，工艺气体导管可以垂直于导波辐射器取向，使得工艺气体导管水平取向同时导波辐射器垂直取向，或者相反。替代地，一或多个工艺气体导管可以相对于垂直或水平方向呈锐角取向。工艺气体导管不需要彼此平行或者与工件平行。
波导壁22、23以及波导电介质30都不需要是对称的。尽管上面将波导壁都描述为具有宽度W，更通常地，波导壁可以具有不同的宽度。同样地，波导电介质的两个覆盖侧32、33可以具有不同的宽度D1和D2而不是具有相同的宽度D，并且波导电介质的两暴露侧34、35可以具有不同的宽度S1和S2而不是具有相同的宽度S。在后一情形中，优选S1和S2各大于D1和D2。
Claims (23)
1.一种具有非气态的电介质的导波辐射器，其特征在于包括：
第一和第二波导壁，其中各波导壁都是导电的；以及
波导电介质，所述波导电介质的容积由非气态的电介质材料构成，其中所述波导电介质包括：
（i）第一和第二长度端，和
（ii）在所述两长度端之间沿长度方向延伸的第一、第二、第三和第四侧；
其中：
所述波导电介质位于所述两波导壁之间；
所述第一波导壁定位为覆盖所述波导电介质的所述第一侧；
所述第二波导壁定位为覆盖所述波导电介质的所述第二侧；以及
所述波导电介质的所述第三和所述第四侧的每一个的一部分未被所述波导壁覆盖。
2.如权利要求1所述的具有非气态的电介质的导波辐射器，其中：
所述波导电介质的所述第三和第四侧的每一个的至少一半的表面区域未被所述波导壁覆盖。
3.如权利要求1所述的具有非气态的电介质的导波辐射器，其中：
所述波导电介质的所述第三和第四侧的每一个的至少一半的表面区域未被任何导电固体物覆盖。
4.如权利要求1所述的具有非气态的电介质的导波辐射器，其中：
所述波导电介质的所述第一和第二长度端彼此相对；
所述波导电介质的所述第一和第二侧彼此相对；以及
所述波导电介质的所述第三和第四侧彼此相对。
5.如权利要求1所述的具有非气态的电介质的导波辐射器，其中：
所述波导电介质的所述第三和第四侧具有比所述波导电介质的所述第一和第二侧大的横向宽度。
6.如权利要求1所述的具有非气态的电介质的导波辐射器，其中：
所述波导电介质的形状是平行六面体。
7.如权利要求1所述的具有非气态的电介质的导波辐射器，其中：
所述波导电介质的所述第一和第二侧各具有平的表面；以及
所述第一波导壁和所述第二波导壁各具有分别覆盖所述波导电介质的第所述一侧和所述第二侧的平的表面。
8.如权利要求1所述的具有非气态的电介质的导波辐射器，其中：
所述波导电介质的所述长度端的至少一个被耦合以从电发生器接收电功率。
9.如权利要求1所述的具有非气态的电介质的导波辐射器，其中：
所述波导电介质的所述长度端的至少一个被耦合以从微波发生器接收微波功率。
10.如权利要求1所述的具有非气态的电介质的导波辐射器，其中：
所述波导电介质由固体电介质材料构成。
11.如权利要求1所述的具有非气态的电介质的导波辐射器，其中：
所述波导电介质由单块的非分割的电介质材料组成。
12.如权利要求1所述的具有非气态的电介质的导波辐射器，其中：
所述波导电介质包括多块电介质材料，所述多块电介质材料不直接连在一起，并且沿着所述导波辐射器的长度维度分布。
13.如权利要求1所述的具有非气态的电介质的导波辐射器，其中：
所述波导电介质包括多块电介质材料，所述多块电介质材料不直接连在一起。
14.如权利要求13所述的具有非气态的电介质的导波辐射器，其中：
各块的横向截面为梯形。
15.如权利要求13所述的具有非气态的电介质的导波辐射器，其中：
各块的横向截面为具有短边和长边的梯形；和
各连续块的所述短边面对相反的方向。
16.如权利要求13所述的具有非气态的电介质的导波辐射器，其中：
各块的横向截面为具有短边和长边的梯形；和
各连续块的短边与两波导壁中交替的那个波导壁机械连接。
17.如权利要求1所述的具有非气态的电介质的导波辐射器，其中：
至少一个所述波导壁包括工艺气体导管。
18.一种等离子体腔室，其特征在于包括：
导波辐射器，位于所述等离子体腔室内，其中所述导波辐射器包括：
（i）第一和第二波导壁，其中各波导壁都是导电的；以及
（ii）波导电介质，所述波导电介质的容积由非气态的电介质材料构成；
其中：
所述波导电介质包括第一和第二长度端，以及在两长度端之间沿长度方向延伸的第一、第二、第三和第四侧；
所述波导电介质位于两波导壁之间；
所述第一波导壁定位为覆盖所述波导电介质的第一侧；
所述第二波导壁定位为覆盖所述波导电介质的第二侧；以及
所述波导电介质的所述第三和第四侧的每一个的一部分未被波导壁覆 盖。
19.如权利要求18所述的等离子体腔室，其中：
所述波导电介质的所述第三和第四侧的每一个的至少一半的表面区域未被所述波导壁覆盖。
20.如权利要求18所述的等离子体腔室，所述等离子体腔室进一步包括：
一或多个额外的导波辐射器；
其中所述导波辐射器都位于所述等离子体腔室内，所述导波辐射器各自的长度方向的轴互相平行，并且所述导波辐射器沿着与所述导波辐射器各自长度方向的轴垂直的方向间隔开。
21.如权利要求18所述的等离子体腔室，所述等离子体腔室进一步包括：
第一工件支撑物，用于支撑在所述等离子体腔室内的第一工件；
第二工件支撑物，用于支撑在所述等离子体腔室内的第二工件；
其中所述第一工件支撑物适于将第一工件定位在第一工件位置；
其中所述第二工件支撑物适于将第二工件定位在第二工件位置；以及
其中所述导波辐射器位于第一和第二工件位置之间的中间。
22.如权利要求18所述的等离子体腔室，所述等离子体腔室进一步包括：
第一工件支撑物，用于支撑在所述等离子体腔室内的第一工件；
第二工件支撑物，用于支撑所述等离子体腔室内的第二工件；
一或多个额外的导波辐射器；
其中所述第一工件支撑物适于将所述第一工件定位在第一工件位置；
其中所述第二工件支撑物适于将所述第二工件定位在第二工件位置；以及
其中所述导波辐射器位于所述第一和第二工件位置之间的中间的几何平 面内。
23.如权利要求18所述的等离子体腔室，所述等离子体腔室进一步包括：
第一工件支撑物，用于支撑在所述等离子体腔室内的第一工件；以及
输送机构，用于在对在所述等离子体腔室内的工件进行等离子体处理期间，移动所述第一工件支撑物或所述导波辐射器。
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