TWI390584B - 真空電漿處理器 - Google Patents

Description

真空電漿處理器 發明領域

本發明大致和電漿處理器有關，更特別地是和一種包括一具有電力侷限結構之侷限電漿的區域之電漿處理器有關。

發明背景

真空電漿處理器係用於將材料沉積至工件上並自該等工件蝕刻該等材料，該等工件典型地為半導電體，介電和金屬基板。一種氣體被導入一工件位於其中的真空電漿處理室。該真空室的壓力典型地係在0.1至1000托的範圍內。該氣體回應一RF電場或電磁場而被點燃成一RF電漿。該RF場區設有一電抗性元件(reactive impedance element)，其通常為使RF磁場和RF靜電場均耦合至該氣體的一電極陣列或一線圈中之任一者。該電抗性元件被連接至一具有一相對較高的第一RF頻率以及足以使該氣體點燃成電漿的功率之第一RF電源。典型地，該氣體經由該真空室頂部導入該真空室內，並從該真空室底部排出。就位於該真空室頂部的一個電極而言，一般會為其配屬一系列進入該激發區內的擋板和開口，以提供一蓮蓬頭效應(showerhead effect)以供該氣體流入該激發區之用。該工件通常被安裝在一位於該真空室中的一電漿激發區之底部的電極上。在某些真空室中，承載該工件的該電極作為被供應該第一RF頻率的該電抗性元件，而且一通常與承載該工件的該電極分隔開來的第二上部電極被連接至一參考電位，典型地係接地。在其他真空室中，該上部電極被供應一第二RF頻率。習知技藝中提供一種真空室，其具有一位於參考電位，例如接地的外部金屬壁配置，以及一與該外部壁部分隔開的電漿侷限區，亦即，位於該真空室的內部中。

該電漿侷限區包括一結構，例如環狀遮板(louver)，用以防止電漿從該區域中流出，而容許不帶電荷的氣體分子從該侷限區中流出。該等不帶電荷的氣體分子流經位於該侷限區的周邊附近之相面對的相鄰表面間之一個或更多個間隙。該不帶電荷的氣體在該真空室之位於該侷限區與該真空室壁部間的一區域中從該等間隙流至該真空室之一連接至一真空泵的出口。

一鞘層形成於該等侷限區間隙與電漿之間，該鞘層不包括帶電粒子且具有一由該電漿密度來限定的厚度。該等環狀遮板之相鄰對間的間隙之間距使得該鞘層具有一完全延伸過該等遮板之相鄰對間的間隙之厚度。結果，帶電粒子無法射入至該真空室的外部壁部上，從而(1)在該侷限區內以及該侷限區之外的一更潔淨的真空室內提供更好的電漿控制，而且(2)會因該電漿沒有射入至該真空室的這些部分上而減少損壞該真空室之位於該侷限區之外的部分。

然而，已知的是在一具有一侷限區之典型習知技藝的電漿處理器中存在偶然損失的電漿侷限，亦即，於該真空室之位於該侷限區的外部與該真空室壁部間的部分中存在電漿。該電漿侷限的損失通常肇因於(1)電漿穿過該等間隙直接輸送及/或(2)該等環狀遮板，亦即侷限環的外部產生電漿。原因(1)以及(2)和該洩漏電漿有關，其使一RF電極經由該等間隙有效地將該電漿的RF電位從該侷限區傳送至該侷限區之外部與該真空室壁部間的該真空室區域。假定不存在經由該等侷限結構間隙而洩漏的電漿，則在該侷限區之外沒有足夠的RF電壓來點燃該侷限區之外的氣體以形成一電漿。

為了透過該典型習知技藝的侷限結構使一鞘層設置成具有完全防止電漿侷限之損失所必需的厚度，該等遮板之相鄰對間的該等間隙之相面對的表面間之間距通常很窄，使得該侷限區的內部與該真空室之位於該侷限區之外的部分間有一相當大的氣流阻抗。因此，氣體流入和流出該侷限區的流動速率通常小於最佳值。

因此，本發明的一個目的是提供一種具有一改善的新侷限區之電漿處理器。

本發明的另一個目的是提供一種操作一電漿處理器之改善的新方法，以向一與該真空室壁部分隔開的區域提供增強的電漿侷限。

本發明的一進一步目的是提供一種具有一侷限區的電漿處理器，該侷限區在其內部與該真空室之位於該侷限區之外的部分間具有一較低的氣流阻抗，亦即，較大的氣流傳導性，而不會對該區域內的電漿侷限造成不利影響。

本發明的一額外目的是提供一種操作一具有一侷限區的電漿處理器之改善的新方法，其中該電漿處理器用於使在該侷限區之內部與該真空室之位於該侷限區之外的部分間具有一較低的氣流阻抗，亦即，較大的氣流傳導性，而不會對該區域內的電漿侷限造成不利影響。

本發明的一附加目的是提供一種具有一有至少一個間隙之改善的新侷限區之電漿處理器，其中該等間隙之相面對的相鄰表面間之間距被增加，而不會對該區域內的電漿侷限造成不利影響。

而本發明的另一目的是提供一種操作一具有一有至少一個間隙的侷限區之電漿處理器之改善的新方法，其中該電漿處理器以一種方式來運轉，使得該等間隙之相面對的相鄰表面間之間距可以被增加，而不會對該區域內的電漿侷限造成不利影響。

發明概要

依據本發明的一個態樣，一真空電漿處理器包含一處理室，其具有(1)一位於一參考電位(舉例而言，接地)的壁部、(2)一出口(outlet port)、(3)一與該壁部和該在其中激發一電漿的出口分隔開的區域，以及(4)一結構，其係用以將該電漿侷限在該區域且具有使氣體可以經由其等從該區域流至該出口的間隙。一連接至該侷限結構的電力源使該侷限結構中之該等間隙的一個邊界位於一不同於該參考電位的電位。

本發明之一進一步的樣態和一種操作一真空電漿處理器的方法有關，該真空電漿處理器包括一處理室，其具有(1)一位於一參考電位的壁部、(2)出口、(3)一與該壁部和該出口分隔開的區域，以及(4)一結構，其係用以將電漿侷限在該區域，同時使氣體從該區域流至該出口。該方法包含在該區域中激發一電漿並使一不同於該參考電位的電位施加至該侷限結構，同時在該區域中激發該電漿。

一鞘層具有形成於該電漿與該侷限結構中的該等間隙之邊界間的趨勢。該電力源和該侷限結構係較佳地配置成用來使該侷限結構內的該鞘層之大小，比形成於電漿與不具有連接至該侷限結構的電力源之侷限結構間的鞘層大小來得增大。

該電力源包括一應用到該侷限結構中的一個間隙之一邊界的AC電源為佳，以防止該侷限區內的電載體形成一電漿。

為了防止該等間隙中的氣體被該電力源電離，較佳者為(1)頻率為一小於約4 MHz的RF頻率，且(2)該等間隙之相面對的相鄰表面間之該等間隙中的該等電場小於約3伏特/米。

為了幫助防止電漿從該侷限結構中逸出，應用到特定實施例中的該侷限結構之AC功率具有複數個相位，使得應用到該侷限結構的電壓始終包括一具有不同於該參考電位的數值之分量。應用到該侷限結構的該功率包括相隔90度的兩個相位或者相隔120度的三個相位為佳。

該侷限結構之較佳者為包括一環繞並與該適於在其中激發該電漿的區域同心的絕緣構件。該構件承載三個或四個與該區域同心的導電體為佳。該兩相實施例中有三個導電體；該等導電體中之一者環繞其餘的導電體並被連接至該參考電位。該等其餘導電體被連接來響應該功率的兩個不同相位。該三相實施例中有四個導電體；該等導電體中之一者被連接至該參考電位，而且其餘三個導電體中之每一者電性連接至該三個相位中的各不同相位。承載該構件的導電體係由一介電質製成且該等導電體被一介電質所被覆，以在該導電體與該電漿間以及該等導電體與該真空室中的該等其他結構間提供所必需的電性絕緣。

該侷限結構一般包括複數個形成堆疊關係的遮板。各該遮板環繞並與該適於在其中激發該電漿的區域同心。在特定實施例中，該等遮板承載連接至一AC電源的圓形電極，從而可以對該等遮板上的該等電極供應單一或複數個相位。

其中適於激發該電漿的該區域包括一由一AC電源來驅動的第一電極，該AC電源具有一不同於施加至該侷限結構的AC頻率之第一頻率。該第一電極將該第一頻率電性耦合至該區域中的電漿。一串聯共振電路(series resonant circuit)被較佳地電性連接於(1)一朝向該第一電極的第二電極與(2)一在該參考電位的端子之間。該第二電極和該共振電路被配置成會使該侷限結構與該電漿間的鞘層之電容被包括在該共振電路內。因為該共振電路為串聯類型且具有一與該第一頻率大致相等的共振頻率，所以該共振電路具有一供該第一頻率用的低阻抗。這個配置會有助於防止該第一頻率從該侷限區逸出，從而進一步幫助防止在該真空室壁部與該侷限結構間形成電漿。

施加至該侷限結構的電壓回應該等侷限結構間隙的寬度來加以控制為佳。

本發明之一進一步的態樣和一種真空電漿處理器以及用於該真空電漿處理器的方法有關，其中該處理器包括一處理室，其具有(1)一位於一參考電位的壁部、(2)一出口、(3)一與該壁部分隔開之適於在其中激發一電漿的區域，以及(4)一結構，其用以將該電漿侷限在該區域，同時使氣體從該區域流至該出口。其中激發該電漿的該區域包括與該區域中之該電漿電性耦合的第一和第二電極。一與該第一電極耦合的電源將該電漿激發到一AC頻率。一共振電路被電性連接於該第二電極與一位於該參考電位的端子之間。該第二電極和該共振電路使該電漿與該第二電極間的鞘層之電容被包括在該共振電路內，該共振電路具有一與該電源之該AC頻率大致相等的共振頻率。

圖式簡單說明

第1圖為本發明的一包括較佳實施例之特徵的電漿處理器之示意性的橫截面圖，其中一固定結構上的複數個環狀電極被供應複數個RF相位；第2圖為第1圖之該真空電漿處理器室中的該等電極之一個實施例的上視圖；第3圖為第1圖之該真空電漿處理器室中的該等電極之一第二實施例的上視圖；第4圖為本發明之一包括另一實施例的特徵之電漿處理器的示意性橫截面圖，其中一第一遮板上的一第一環狀電極被供應複數個RF，且一第二遮板上的一第二環狀電極接地；第5圖為本發明之一包括進一步的實施例的特徵之電漿處理器的示意性橫截面圖，其中(1)一第一遮板上的第一和第二環狀電極分別連接至RF和地面，而且(2)一第二遮板上的第三和第四環狀電極分別連接至RF和地面；以及第6圖為本發明之一包括額外實施例的特徵之電漿處理器的示意性橫截面圖，其中環狀電極由三個(亦即，數個)遮板來承載，且某些電極接地，同時其他電極被具有不同相位的RF所驅動。

較佳實施例之詳細說明

現在將第1圖的圖式作為參考，其中所示的電漿處理器10包括真空室12，較佳者為具有一使該真空室相對於其中心縱軸13對稱的圓柱形配置。真空室12包括維持在RF和DC參考電位(舉例而言，接地)之高導電性的圓柱形金屬側壁14，以及圓形平頂(ceiling)16和圓形基座18。平頂16包括具有環形外表面的高導電性金屬板20，其下表面上承載高導電性環21。板20和環21以電氣和機械方式連接至壁部14，使得板20和環21亦處於RF和DC接地電位。平頂16亦包括圓形電極22和將電極22從板20隔開來並使其與該板電性絕緣的環形電性絕緣體24。板20、環21，電極22以及絕緣體24與軸13共軸。

基座18包括具有環形外表面的金屬板26，其係以電氣和機械方式連接至壁部14，使得板26亦位於RF和DC接地電位。板26承載高導電性金屬環28，其係伸入真空室12並以機械和電氣方式連接至板26，從而使該環亦位於RF和DC接地電位。環28承載徑向地延伸至真空室12內部的高導電性凸緣29，使該凸緣平行於底板26且位於RF和DC接地電位。板26亦承載管狀電性絕緣體30，其具有一與環28之內側壁相接觸的外側壁以及一支承凸緣29之下表面的上表面。絕緣體30的上表面亦承載電性絕緣體環32以及用於承載工件36的圓形電極34，該工件為一半導電體晶圓為佳，但也可以為一介電或金屬基板。由於環32具有分別鄰接凸緣29之內邊緣和電極34之外邊緣的外邊緣和內邊緣，因此該環使電極34與凸緣29電性絕緣。電極34通常被作為一連接至一DC卡盤式電壓源(chucking voltage source)(圖中未示)的靜電夾頭來配置，在該情況下，電極34包括在工件36透過真空室12中的電獎來加以處理時用於冷卻該工件的一個配置(圖中未示)。環28和凸緣29之共面的上表面承載絕緣體環37，其由石英製成為佳。環37從環32的外周邊延伸至環28的外周邊，而且具有一在工件36被電極34卡住時稍低於該工件之上表面的上表面。板26、環28、凸緣29、絕緣體30、環32、電極34，以及環37與軸13共軸，而且具有圓形周邊；當工件36位於電極34上的恰當位置處時，該工件亦與軸13共軸。

來自一適當來源(圖中未示)的處理氣體(process gas)經由電極22導入電漿激發區38，該電極包括一連串的擋板和開口，以使該處理氣體透過蓮蓬頭效應流入區域38。在電漿激發區38中，該處理氣體被轉換成用於處理工件36的電漿。該處理氣體回應電場而被轉換成電漿，其中電極22和34分別以相對較高和較低的頻率耦合至該激發區；在一較佳實施例中，該高頻率和該低頻率各自大約為27 MHz和4.0 MHz。供應給電極22之處於該高頻率的功率值主要控制激發區38中的電漿密度，同時供應給電極34之處於該低頻率的功率值主要控制該電漿中的離子能量。當該低頻率和該高頻率較佳地為4.0 MHz和27MHz時，要理解地是可以採用用以控制電漿密度和離子能量以及其他電漿參量之其他多於兩個的適當頻率。

與軸13共軸的電漿激發區38由於其包括遮板配列40而與壁部14分隔開來。在一個實施例中，配列40的該等遮板被接地以供DC和RF之用，而且包括三個垂直堆疊並電性接地的圓形環41－43，其等具有高導電性。接地環41－43以及環21和29由摻雜質的碳化矽製成為佳，以具有一大約為2x10³ 歐姆－釐米的高導電性，且能夠經受住區域38中的電漿惡劣環境。接地環41－43可以由具有高導電性的其他材料，舉例而言，鋁或石墨製成。接地環41－43藉金屬柱(metal posts)46以電氣和機械方式連接至接地金屬板20。與軸13共軸且相對於彼此固定放置的接地環41－43已經對準位於環28之外周邊之外的該等外邊緣，並對準位於環28之外周邊之內的該等內邊緣。

環41－43之電氣接地幫助將電漿侷限在該等遮板內的區域38。環41－43的機械關系亦幫助侷限電漿，同時使不再電離或者不在區域38中電離的氣體能夠經由該等環間的該等開口在一大致水平的方向上流動。氣體經由環41－43間的空間流入環形通道48，其與軸13共軸且包括分別由環28之外部壁面以及壁部14之內部所界定的內壁和外壁。因此，區域38可以被視作一與真空室壁部14分隔開來的電漿侷限區。

通道48的底部透過板26內的開口49連接至一管道(圖中未示)，依次連接至一泵(圖中未示)，其從真空室12的內部吸取氣體並使位於區域38之外的該真空室內部維持真空，典型地係具有一小於50毫托的數值，較佳者為大約5至10毫托。區域38中的壓力典型地係相對較高，舉例而言，20至500毫托。

環37和41之相對表面間的間距藉馬達47而變化，以便幫助提供不同壓力所需的電漿侷限以及區域38與該真空室之其餘部分間的氣體流動條件，亦即從區域38的內部流向區域38的外部。環37和41間的可變間距有助於確定區域38中的氣體壓力以及從區域38至通道48的氣體流動速率，以使該距離的調整可以幫助控制該侷限區的壓力、電漿侷限程度以及氣體流動速率，其中該可變間距可以透過耦合於馬達47與遮板配列40間的傳統機械機構來獲得。馬達47透過控制器49的一個輸出信號，接著響應來自設定點來源51的一流動速率設定點信號而被驅動。

電漿激發區38係由電極22和34、導電環21和29以及絕緣體環24和32，以及遮板環41－43來侷限。激發區38中的電漿由在該電漿間形成一電容的一中性粒子鞘層來侷限。該電漿一般可以被視作電極22和34上的一電阻性負載，而且該等表面界定區域38的邊界。一跨越該鞘層的DC偏壓主要由處於供應給電極22和24之頻率的功率總數來控制。

因此，該DC偏壓以及和電極34有關的該鞘層電壓可以由所包括的一DC電壓探針(圖中未示)來積極地控制，用以監測電極22和該電漿間的DC電壓。這種DC電壓探針是鞘層厚度監測器(sheath thickness monitor)和電容控制器70的一部分，其係用於控制包括電感器76的串聯共振電路74之可變電容器72的數值。該電壓探針亦使控制器70獲得一用於控制供應給電極34的電力之信號，以使該電漿激發區內的所有表面上維持一相對較高的DC偏壓。

電路50和52分別提供大約27 MHz以及4.0 MHz以激發電極22和34。電路50包括27 MHz電源54，其具有使電極22通電的足夠功率，以將區域38中的氣體激發成一電漿狀態並提供所需的電漿密度。電路52包括4.0 MHz電源60，其具有使電極34通電的足夠功率，以設置電極34上的一實質的DC偏壓以及激發區38內之該電漿中所需的離子能量。

RF電源54和60各自驅動包括電抗(圖中未示)的匹配網路(matching networks)56和62，該等電抗提供(1)電源54之輸出阻抗與驅動包括電極22和區域38中的該電漿之負載間的阻抗匹配，以及(2)電源60之輸出阻抗與驅動包括電極34和區域38中的該電漿之負載間的阻抗匹配。網路56和62可以包括被控制用以獲得相匹配或固定的電抗之可變電抗，在該情況下，電源54和60的頻率被加以控制以獲得該匹配。

鞘層厚度監測器和電容控制器70響應從位於電極22上或者鄰接該電極的該DC偏壓來監測探針所獲得的電壓。控制器70將從該探針獲得的該DC電壓轉換成一指示該探針所監測到的鞘層電容之信號。控制器70響應指示所監測到的該鞘層電容之該信號，導出一指示電容器72之數值中所需的電容變化之信號，以獲得供4.0 MHz電源60之頻率用的串聯共振。如果電源60屬於變頻類型，則控制器70回應一指示從電源60獲得的精准頻率之信號(圖中未示)。控制器70包括一適當的致動器(actuator)，例如一馬達，以根據指示電容器72之數值中所需的該電容變化之所獲得的信號來控制電容器72的數值。

藉控制電容器72使在電源60之頻率下所進行的串聯共振可以在激發區38內之電漿與地面間的電路74中獲得，透過電極22與地面間的電路74可以提供一低阻抗，以供用於電源60的頻率。電極22與地面間的電路74之供用於電源60之頻率的串聯阻抗典型地係顯著小於激發區38與真空室12的該等壁部間之供用於電源60之頻率的阻抗。因此，實質來自電源60的電流無法穿過遮板配列40之該等遮板間以及遮板41之下表面與絕緣環37之上表面間的氣體從激發區38流至真空室12的該等壁部。這會造成實質將電漿中的4 MHz能量侷限在區域38。

要理解地是，藉由監測電極34上或者鄰接該電極的鞘層厚度，而且連接具有一與電極34與地面間的27 MHz電源54之頻率相等的共振頻率之一第二串聯共振電路，可以獲得一相似的結果。該第二串聯共振電路將會包括一可變電容器，其量值受到一與控制器70相似的控制器控制。要理解地是，該等串聯共振電路也可以透過與電路74之各種元件等效的電路元件而獲得。

遮板41－43的該等相對表面間以及遮板41之底面與環37之頂面間的距離之實質上的增加，可以藉將電力施加至這些表面間的空間(亦即，間隙)而獲得，而不會在侷限區38之外引起電漿點火。尤其是在沒有提供這種電力應用的情況下，應用沒有零位且具有一介於400 kHz與4 MHz之間的RF場區能夠使該等相對表面間的距離得到實質增加。間隙長度的增加為從激發區38穿過遮板41－43和環37之該等相對表面間的空間之未電離氣體提供一相對較大的流動速率，以及經由電極22進入區域38的處理氣體之增加的流動速率。要相信地是，這種電場的應用會增加遮板41－43的該等相對表面間以及遮板41之底面與環37之頂面間的該等鞘層之厚度和長度。所增加的該等鞘層之厚度和長度看起來會減小電漿經由該等表面間的該等間隙從激發區38逸出的趨勢。

該等電場係從以一固定方式機械地連接至用以固持工件36的結構之電極陣列80獲得。尤其是陣列80位於環37之該上表面和相鄰的外邊緣之上，以便位於遮板41－43之每一者的中心與內邊緣之間。電極陣列80包括複數個同心的圓形電線(亦即，導電體或電極)，其等與軸13共軸且被一適當的介電質所被覆，以防止該等電極被可能會入射到該電極陣列上的電漿污染。陣列80的一根導線接地，同時其餘導線透過電纜82連接至多相RF電源84。電纜82包括與陣列80內的電線之數量相等的多個導線。電纜82具有絕緣體，其具有一與該電纜之該等導線相接觸的第一側面，以及一與(1)環28之外表面，(2)板26之上部的內表面以及(3)壁部14的內側面之每一者均接觸的第二側面，以使電纜82內的該等導線與環28，板26以及壁部14的接地電位靠得很近，但與該接地電位電性絕緣。這種配置會幫助防止電纜82中的該等導線拾取離散電壓(stray voltages)。

多相RF電源84具有一介於400 kHz與4 MHz之間的頻率；電源84的頻率必須顯著地不同於電源60或54的頻率。在一較佳實施例中，電源84具有一為2.0 MHz的頻率。如果電源84的頻率小於400 kHz，則和陣列80及電纜82之該等電線有關的容抗(capacitive reactance)可能會極高，從而導致電極電壓超過遮板41－43間以及絕緣體環37之上表面與遮板41間之該等鞘層的電壓。這種情況可以導致經過該遮板結構的氣體點燃，從而無法實現該等電場的目的。如果電源頻率超過4 MHz，則遭到陣列80之該接地導線的傳輸線影響，使得陣列80的該接地導線不可以再被視作一等電位結構，亦即，沒有接地。如果陣列80的該接地導線不是一等電位結構，則經過遮板41－43之間以及絕緣體環37之上表面與遮板41之間的氣體也會被點燃。

多相RF電源84的相位使得該等電場中沒有零位，且使陣列80可以應用於環37與遮板41－43間的間隙中，亦即，施加至該侷限結構之陣列80的電壓始終具有一數值不同於接地參考電位的分量。在一個實施例中，RF電源84導出一對正弦波,其等以90度互相移置並應用於陣列80的一對內部導線或電線。在這個實施例中，陣列80包括一根接地且位於由電源84給與能量的該兩個導線之外的額外導線，而且電纜82包括連接於電源84與陣列80之該等電線間的三根導線。在一第二實施例中，RF電源84導出三個正弦波，其等以120度互相移置並應用於陣列80的三根內部電線。在該第二實施例中，陣列80包括一根接地且位於由電源84給與能量的該三根導線之外的第四電線，而且電纜82包括連接於電源84與陣列80之該等電線間的四根導線。該三相配置將動量分給電漿，使得該動量的方向視瞬間施加至陣列80之該等電線的相序而定。

RF電源84具有一可變電壓振幅，從而使控制器49響應遮板41與環37的上表面間之間距的一個指示來變換。電源84的電壓控制可以直接響應控制器49回應來源51供應給該控制器的流動速率設定點而導出的一個信號。可供不同選擇地，遮板41之下表面與環37之上表面間的該距離可以被監測到，以控制電源84的電壓。隨著遮板41之下表面與環37之上表面間的間距增加，電源84的電壓亦增加，以向環37與遮板41－43間的該等間隙提供具有較大振幅的電場。然而，因為由該電源的一高電壓所產生的該等電場可以造成點燃的氣體進入環37與遮板41－43間之該等間隙中的電漿，所以電源84的電壓不可以過高。在一個實施例中，電源84可以施加給已通電，亦即沒有接地的陣列80之該等電線的最大電壓和功率分別為300伏特和50瓦特以防止發生點火。

第2圖中所示的兩相實施例包含構成電極陣列80的三根同心電鍍銅線(concentric electroplated copper wires)，亦即導電體或電極91，92和93。電極91－93被沉積到環37之上表面上，且靠近環37的外邊緣94(環37的內邊緣沒有示出以簡化該圖式)。電極91－93與軸13共軸，而且分別位於遮板41之下表面的內邊緣96和外邊緣98之間，使得該等電極與該外邊緣相比更靠近該內邊緣，以提供增強的電漿侷限。在一個特定實施例中，電極91，92和93中之每一者具有一大約為3 mm的徑向範圍，且在相鄰的一對電極之間具有大約為1.5 mm的徑向間隙。電極91－93被一絕緣體所被覆；在該特定實施例中，該絕緣體為具有一大約為0.5 mm的厚度之聚醯亞胺膠帶(Kapton tape)。

當內部的電極92和93各自連接至電纜82的導線101和102時，外部的電極91被連接至電纜82的接地導線100。環37包括繞著電極91－93之周邊而位於相同角位置的電鍍通孔(plated through holes)(圖中未示)。該等電鍍通孔被連接至導線100－102。

導線101和102被連接至多相RF電源84，從而向內部的電極92和93供應兩個RF正弦波電壓，其等係以90度相位互相移置。在該特定實施例中，RF電源84包括驅動分相器(phase splitter)106之為傳統設計的2 MHz產生器104。分相器106響應2 MHz產生器104的輸出來向導線101和102供應相等振幅的電壓，其等以90度相位互相移置且處於產生器104的頻率下。分相器106包括一連接至導線100的接地輸出端子。作為電極92和93之兩相激發以及電極91之接地條件的結果，兩相AC電場耦合至環37和遮板41－43間的該等間隙，該等電場係以90度相位互相移置且處於產生器104的頻率下。因此，耦合至環37和遮板41－43間之該等間隙的該等兩相AC電場之相結合的量值決不會具有一零位值，使得經由該等間隙逸出的電漿可能會被減至最小。

第3圖中所示的三相實施例包含構成電極陣列80的四根同心電鍍銅線，亦即導電體或電極110－113。電極110－113被沉積到環37之上表面上，且靠近環37的外邊緣94(環37的內邊緣沒有示出以簡化該圖式)。電極110－113與軸13共軸，而且各自位於遮板41之下表面的內邊緣96和外邊緣98之間，使得該等電極與該外邊緣相比更靠近該內邊緣，以提供增強的電漿侷限。在一個特定實施例中，電極110－113中之每一者具有一大約為3 mm的徑向範圍，且在相鄰的一對電極之間具有大約為1.5 mm的徑向間隙。電極110－113被一絕緣體所被覆；在該特定實施例中，該絕緣體為具有一大約為0.5 mm的厚度之聚醯亞胺膠帶。

當內部的電極111，112和113分別連接至電纜82的導線117，118和119時，外部的電極110被連接至電纜82的接地導線116。環37包括繞著電極110－113之周邊而位於相同角位置的電鍍通孔(圖中未示)。該等電鍍通孔被連接至導線116－119。

導線117－119被連接至多相RF電源84，從而向內部的電極111，112和113供應三個RF正弦波電壓，其等係以120度相位互相移置。在該特定實施例中，RF電源84包括驅動分相器122之為傳統設計的2 MHz產生器104。分相器122響應2 MHz產生器104的輸出來向導線117－119供應相等振幅的電壓，其等以120度相位互相移置且處於產生器104的頻率下。分相器122包括一連接至導線116的接地輸出端子。作為電極111－113之三相激發以及電極110之接地條件的結果，三相AC電場耦合至環37與遮板41－43間的該等間隙，該等電場係以120度相位互相移置且處於產生器104的頻率下。因此，耦合至環37和遮板41－43間之該等間隙的該等三相AC電場之相結合的量值決不會具有一零位值，使得經由該等間隙逸出的電漿可能會被減至最小。

現在將第4圖的圖式作為參考，其為第1圖中所示的該等裝置之一變更形式的分解圖，其中電性絕緣的固定遮板侷限環131和132替換遮板侷限環41－43。遮板環131和132被放置成相對於軸13呈徑向對準，而且以第1圖之遮板41－43相對於環28和平頂16來放置的相同方式，在環28之上表面與平頂16間互相垂直地分隔開來。遮板131和132包括分別承載垂直對準的圓形電極135和136之相面對的表面，其等被放置成使其等外邊緣透過環28之垂直延伸的外側壁部在垂直方向上大致對準。電極135和136的內邊緣在環28的外側壁部之內。電極135和136以與被覆陣列80之該等電極相同的方式被一電性絕緣體所被覆。在第4圖的該實施例中，位於環37之上的陣列80之該等電極(第1圖)被替換成遮板131和132上的電極135和136。

電極135由於其透過導電的導線138連接至接地壁部14而被電氣接地。電極136被連接至延伸過壁部14且與該壁部電性絕緣的導線140之一個端部。導線140之與電極136相反的端部被連接至RF電源142，其包括透過匹配網路146來驅動導線140和電極136的單相RF產生器144。在一實際構造出來的實施例中，產生器144具有一為400 KHz的頻率。在許多實例中，匹配網路146可以包括固定元件；可供不同選擇地，匹配網路146可以包括量值上回應一具有傳統特性之適當匹配的阻抗檢測器電路(圖中未示)而變化的各種元件。

在操作中，由被電源142激發的電極136所產生的RF電場被耦合至接地電極135和平頂16。設置於(1)電極135與136間以及(2)電極136與平頂16間的該等RF場具有足以增加遮板131與132間以及遮板132與平頂16間的鞘層效應之強度。然而，該電場強度不足以激發遮板131與132間以及遮板132與平頂16間之區域中的電漿。

在實際以第4圖的該等裝置來執行的測試中，發現與不具有電極135和136的任何電能之遮板131和132的侷限效應相比，已改善的侷限係響應分別連接至地面和400 KHz產生器144的電極135和136而出現。

現在將第5圖作為參考，所示為第4圖的變更，其包括遮板131和132。在第5圖的該實施例中，遮板131和132各自承載分別與電極135和136同樣放置的電極151和152。在第5圖的該實施例中，遮板131和132之相面對的表面各包括一第二組圓形電極154和155。電極154和155係互相垂直對準，而且與垂直對準的電極151和152相比在徑向上與軸13分隔地更遠。同樣，圓形電極154和155的內邊緣位於環28的外側壁部之外，但位於平頂16的外邊緣之內。

電極152和154由於透過導線156而連接至接地壁部14之電極152與154間的連接而被電氣接地。電極152和154以並聯方式經由導線158被連接至電極152和154的RF電源142之輸出所驅動，各該導線延伸過壁部14且與該壁部電性絕緣。在操作中，藉電源142而施加至電極152的RF激發造成一RF電場持續存在於激發電極152與接地電極151之間。此外，一RF電場被設置在激發電極152與平頂16的接地表面之間。一RF電場亦被設置在激發電極154與接地電極155之間以及激發電極154與金屬環28的接地表面之間。該等RF電場會增加遮板131及132和環28，以及平頂16各者之間的鞘層效應，以增強該侷限效應。然而，RF電場的強度必須足夠小，以防止在承載且靠近電極151,152,154以及155的各表面間形成電漿。

要理解地是，電極151,152,154以及155也可以被連接至地面以及一多相RF電源，使得在電極151,152,154以及155之間不再有一零位電場(null electric field)。舉例而言，電極151和155可以接地，而且具有以90°相位互相移置的RF電壓可以被供應給電極152和154。供不同選擇地，電極154可以接地，而且具有以120°相位互相移置的RF電壓可以被分別連接至電極151,152以及155。

現在將第6圖作為參考，其中第1圖中所示的該實施例被變更成移走絕緣環28上的陣列80之該等環形電極，而且圓環形電極160,162,164以及166被承載於絕緣遮板環41－43的該等水平表面上。環形電極160和162分別由絕緣遮板環41和42的上表面和下表面來承載，同時環形電極164和166分別由絕緣遮板環42和43的上表面和下表面來承載。環形電極160和162被垂直對準成使其等外邊緣大致與環28之垂直延伸的外側壁部排齊，且其等內邊緣與環28之該外側壁部相比更靠近中心軸13。環形電極164和166被垂直對準，使得其等內邊緣位於環28的該外側壁部之外。環形電極164和166的該等外邊緣與電極164和166的該等內邊緣相比離中心軸13更遠。

包括400 KHz產生器170和90°移相器(phase shifter)或分相器172的RF電源168將RF能量供應給遮板41－43的該等電極。該RF能量使和遮板41－43相關的該等鞘層之厚度增加，而不會造成電漿持續存在於該等遮板之間以及該真空室之與該等電極相鄰的部分之間。分相器172被配置成供應電纜174的第一和第二導線，以及具有產生器170之頻率的第二90°相位移置的電壓。分相器172亦包括一接地輸出導線。分相器172的相位移置輸出和接地輸出被供應給延伸過壁部14進入真空室12內的電纜174，以供連接至環形電極160,162,164以及166。尤其，電纜174的該接地導線被連接至環形電極160和166，同時電纜174之傳送該兩相移置電壓的該等導線分別連接至環形電極162和164。因此，電極160和162間的該等電場之相位係從電極164與166間的該等電場移相90°。結果，在遮板環41,42以及43間的該等區域中沒有零位電場，從而增強電漿侷限。

儘管已經記載並說明本發明之特定的實施例，然而顯而易見地是在不偏離申請專利範圍所界定之本發明的真正意旨和範疇下，可以對已明確說明和記載的該等實施例之細節做各種變更。舉例而言，該等遮板與該等其他結構間的距離可以是固定的。

10．．．電漿處理器

28．．．金屬環

12．．．真空室

29．．．凸緣

13．．．中心縱軸

32．．．電性絕緣體環

14．．．壁部

36．．．工件

16．．．平頂

37．．．絕緣體環

18．．．基座

38．．．電漿激發區

20,26．．．金屬板

40．．．遮板配列

21．．．高導電性環

41,42,43．．．遮板環

22,34,91,92,93,110,111,112,113,135,136,151,152,154,155,160,162,164,166．．．電極

46．．．金屬柱

47．．．馬達

48．．．通道

24,30．．．電性絕緣體

49．．．開口/控制器

50,52．．．電路

96．．．遮板環41之下表面的內邊緣

51．．．流動速率設定點來源

98．．．遮板環41之下表面的外邊緣

54．．．27 MHz電源

104．．．2 MHz產生器

60．．．4.0 MHz電源

131,132．．．固定遮板侷限環

70．．．鞘層厚度監測器和電容控制器

142,168．．．RF電源

144．．．單相RF產生器

72．．．可變電容器

170．．．400 KHz產生器

74．．．串聯共振電路

100,116．．．電纜82的接地導線

76．．．電感器

56,62,146．．．匹配網路

80．．．電極陣列

106,122,172．．．分相器

82,174．．．電纜

138,140,156,158．．．導線

84．．．多相RF電源

101,102,117,118,119．．．電纜

94．．．絕緣體環37的外邊緣

82．．．的導線

第1圖為本發明的一包括較佳實施例之特徵的電漿處理器之示意性的橫截面圖，其中一固定結構上的複數個環狀電極被供應複數個RF相位；第2圖為第1圖之該真空電漿處理器室中的該等電極之一個實施例的上視圖；第3圖為第1圖之該真空電漿處理器室中的該等電極之一第二實施例的上視圖；第4圖為本發明之一包括另一實施例的特徵之電漿處理器的示意性橫截面圖，其中一第一遮板上的一第一環狀電極被供應複數個RF，且一第二遮板上的一第二環狀電極接地；第5圖為本發明之一包括進一步的實施例的特徵之電漿處理器的示意性橫截面圖，其中(1)一第一遮板上的第一和第二環狀電極分別連接至RF和地面，而且(2)一第二遮板上的第三和第四環狀電極分別連接至RF和地面；以及第6圖為本發明之一包括額外實施例的特徵之電漿處理器的示意性橫截面圖，其中環狀電極由三個(亦即，數個)遮板來承載，且某些電極接地，同時其他電極被具有不同相位的RF所驅動。

10．．．電漿處理器

12．．．真空室

13．．．中心縱軸

14．．．壁部

16．．．平頂

18．．．基座

20,26．．．金屬板

21．．．高導電性環

22,34．．．電極

24,30．．．電性絕緣體

28．．．金屬環

29．．．凸緣

32．．．電性絕緣體環

36．．．工件

37．．．絕緣體環

38．．．電漿激發區

40．．．遮板配列

41,42,43．．．遮板環

46．．．金屬柱

47．．．馬達

48．．．通道

49．．．開口/控制器

50,52．．．電路

51．．．流動速率設定點來源

54．．．27 MHz電源

56,62．．．匹配網路

60．．．4.0 MHz電源

70．．．鞘層厚度監測器和電容控制器

72．．．可變電容器

74．．．串聯共振電路

76．．．電感器

80．．．電極陣列

82．．．電纜

84．．．多相RF電源

Claims (50)

1. 一種真空電漿處理器，包含一處理室，其具有一位於一參考電位的壁部和一出口、一位於該處理室中並與該壁部和該出口分隔開之適於在其中激發一電漿的區域、一位於該處理室中用以實質上將該電漿侷限在該區域的結構、用以使形成該電漿之氣體從一氣體來源流至該區域中的處理室之入口，該區域係配置成用來使經由該入口流至該區域中的氣體轉變成該電漿，該結構包括位於該結構中之一間隙以使氣體可以從該區域流至該出口、以及一AC電力源，其具有不同端子分別連接至該結構上不同且分隔開之導電體以造成一用來侷限該電漿之AC電場持續存在於該間隙中以及該導電體之間，相較於未將電力從該電力源電性耦合至該電漿侷限結構上之該導電體的情況，該電場可以較大程度將該電漿侷限於該區域。
2. 如申請專利範圍第1項之真空電漿處理器，其中該結構包含至少三個不同的導電體，適於施加至該侷限結構的該功率為RF，而且包括相隔120度的三個相位，該電力源用以同時施加該三個相位至該結構上之該至少三個不同的導電體。
3. 如申請專利範圍第1項之真空電漿處理器，其中該結構包含至少兩個不同的導電體，適於施加至該侷限結構的該功率為RF，而且包括相隔90度的兩個相位，該電力源用以同時施加該兩個相位至該結構上之該至少兩個不 同的導電體。
4. 如申請專利範圍第3項之真空電漿處理器，其中該侷限結構包括一完全環繞並與該適於在其中激發該電漿的區域同心的構件，該構件承載與該區域同心並完全環繞該區域的第一，第二以及第三導電體，該第三導電體完全環繞該第一和第二導電體且連接至該參考電位，該第一和第二導電體被連接來響應該兩個相位。
5. 如申請專利範圍第4項之真空電漿處理器，其中該構件包含一介電質，而且該等導電體被一介電質所被覆。
6. 如申請專利範圍第1項之真空電漿處理器，其中該侷限結構包括形成堆疊關係的至少一遮板，其具有承載至少一導電體之構件，各該遮板完全環繞並和該適於在其中激發該電漿的區域同心。
7. 如申請專利範圍第6項之真空電漿處理器，其中該構件和該等遮板包含數個與該區域共軸的環。
8. 如申請專利範圍第1項之真空電漿處理器，其中該侷限結構包括至少一個完全環繞該適於在其中激發該電漿的區域之構件；該至少一個構件承載完全環繞該區域的第一、第二，第三以及第四導電體；該第四導電體完全環繞該第一，第二以及第三導電體且連接至該參考電位；且該第一，第二以及第三導電體被連接來響應該RF電源的三個相位。
9. 如申請專利範圍第8項之真空電漿處理器，其中該構件包含一介電質，而且該等導電體被一介電質所被覆。
10. 如申請專利範圍第8項之真空電漿處理器，其中該侷限結構包括具有該構件之形成堆疊關係的遮板，該遮板完全環繞該適於在其中激發該電漿的區域，而且該等遮板至少一者會與該第一，第二以及第三導電體電容耦合。
11. 如申請專利範圍第9項之真空電漿處理器，其中該構件和該遮板包含數個與該區域共軸的環。
12. 如申請專利範圍第8項之真空電漿處理器，其中該構件和該等導電體與該區域同心。
13. 如申請專利範圍第1項之真空電漿處理器，其中(a)該適於在其中激發該電漿的區域包括用以電性耦合至該區域中的電漿之第一和第二電極，且(b)該區域和該侷限結構配置成使該侷限結構與該電漿之間形成一鞘層，該鞘層具有一電容，該AC電力源的頻率為RF，且進一步包括：一連接至該第一電極的額外電源，以將該電漿激發到一不同於該電力源之RF頻率的RF頻率，該電力源用以將不同電壓耦合至該等不同且分隔開之導電體，以及一電性連接於該第二電極與一在該參考電位的端子間之串聯共振電路；該等電極和該共振電路被配置成會使該侷限結構與該電漿間的該鞘層之電容被包括在該共振電路內，該共振電路具有一與該額外電源之頻率大致相等的共振頻率。
14. 如申請專利範圍第1項之真空電漿處理器，其中該侷限結構完全環繞該適於在其中激發該電漿的區域，該導電 體之至少一者完全環繞該區域。
15. 如申請專利範圍第14項之真空電漿處理器，其中複數個導電體完全環繞該區域，該複數個導電體中至少另有一個位於該參考電位。
16. 如申請專利範圍第15項之真空電漿處理器，其中該至少一導電體和該另一導電體由單一構件來承載。
17. 如申請專利範圍第16項之真空電漿處理器，其中該單一構件以固定方式機械地連接至該侷限結構。
18. 如申請專利範圍第16項之真空電漿處理器，進一步包括一用於固持一工件的結構，該單一構件以固定方式機械地連接至該用於固持該工件的結構。
19. 如申請專利範圍第16項之真空電漿處理器，進一步包括一用於固持一工件的結構，該單一構件係位於一遮板上，該遮板為該侷限結構之一部分且位於該工件固持結構上方並與之分隔。
20. 如申請專利範圍第15項之真空電漿處理器，其中該至少一個導電體和該另一導電體分別位於該侷限結構之第一和第二個別構件上。
21. 如申請專利範圍第20項之真空電漿處理器，進一步包括一用於固持一工件的結構，該第一和第二個別構件分別為第一和第二個別電漿侷限遮板，其等在該工件固持結構上方相隔不同的距離。
22. 如申請專利範圍第21項之真空電漿處理器，其中該至少一導電體和該另一導電體從該區域之一中心軸起在徑 向上大致排齊。
23. 如申請專利範圍第22項之真空電漿處理器，其中該至少一導電體和該另一導電體被連接來響應該AC電源之第一和第二輸出端子的電壓。
24. 如申請專利範圍第23項之真空電漿處理器，其中該另一導電體和該第二輸出端子位於該參考電位。
25. 如申請專利範圍第23項之真空電漿處理器，其中該至少一導電體和該第一輸出端子被連接來響應該AC電源的一第一相位，而該另一導電體和該第二輸出端子被連接來響應該AC電源的一第二相位。
26. 如申請專利範圍第25項之真空電漿處理器，其中該第一遮板包括一完全環繞該至少一導電體的第三導電體，且該第二遮板包括一完全環繞該另一導電體的第四導電體，該第三和第四導電體被連接至該參考電位。
27. 如申請專利範圍第15項之真空電漿處理器，其中該至少一個導電體和至少另一導電體由第一，第二以及第三個別構件來承載。
28. 如申請專利範圍第27項之真空電漿處理器，進一步包括一用於固持一工件的結構，該第一，第二以及第三個別構件分別為第一，第二以及第三個別電漿侷限遮板，其等和該工件固持結構相隔不同的距離。
29. 如申請專利範圍第26項之真空電漿處理器，其中該第一，第二以及第三遮板各自包括分別完全環繞該至少一導電體、該另一導電體、以及第三導電體的第四，第五 以及第六導電體。
30. 如申請專利範圍第29項之真空電漿處理器，其中該至少一導電體、該另一導電體、以及第三導電體分別被連接來響應該AC電源，且該第四，第五以及第六導電體位於該參考電位。
31. 如申請專利範圍第1項之真空電漿處理器，其中該電力源與該侷限結構使通過該侷限結構至該出口的氣體不被點燃。
32. 如申請專利範圍第1項之真空電漿處理器，其中複數個分隔開之該導電體係位於該結構之實質相同的水平面中，位於實質相同水平面中之分隔開的第一與第二導電體係設置為使該侷限電場延伸於該第一與第二導電體之間。
33. 如申請專利範圍第1項之真空電漿處理器，其中分隔開的第一與第二導電體分別位於該結構之第一與第二水平面中，分隔開的第一與第二導電體係設置為使該侷限電場延伸於其間。
34. 如申請專利範圍第1項之真空電漿處理器，其中分隔開的第一與第二導電體係位於該結構之實質相同的第一水平面中，且分隔開的第三與第四導電體係位於該結構之實質相同的第二水平面中，分隔開的第一、第二、第三、與第四導電體係設置為使第一侷限電場延伸於該第一與第三導電體之間，並使第二侷限電場延伸於該第二與第四導電體之間。
35. 一種真空電漿處理器，包含一處理室，其具有一用以連接形成電漿之氣體來源的入口、一位於一參考電位的壁部和一出口、一位於該處理室中並與該壁部和該出口分隔開之適於在其中激發一電漿的區域、一位於該處理室中用以實質上將該電漿侷限在該區域的結構，該入口與該區域係設置為使來自該氣體來源之氣體流過該入口而進入該區域中，該區域係配置成用來使經由該入口流至該區域中的氣體轉變成該電漿，該結構包含(a)一用以使氣體從該區域流至該出口之間隙以及(b)設置為與一多相位RF電力源連接之導電體的陣列，該多相位RF電力源用以對該間隙施加具有多個相位之RF電場，其始終包括一具有不同於該參考電位的數值之分量、以及一傾向形成於該電漿與該侷限結構間的鞘層，該電力源、該導電體的陣列、及該侷限結構係配置成使所施加的RF電場為該侷限結構之電漿侷限電場；該電漿侷限電場係足以使該侷限結構內的該鞘層之大小，比在該電力源未連接至該侷限結構的情況下形成於電漿與該侷限結構間的鞘層大小來得增大。
36. 如申請專利範圍第35項之真空電漿處理器，其中該RF電源具有一頻率和功率位準，其用以施加到該侷限結構以實質上防止該侷限結構與該壁部間的電載體形成一電漿。
37. 如申請專利範圍第36項之真空電漿處理器，其中該頻率為一小於4.0 MHz的RF頻率。
38. 如申請專利範圍第35項之真空電漿處理器，其中用以施加至該侷限結構的該功率包括相隔90度的兩個相位。
39. 如申請專利範圍第35項之真空電漿處理器，其中用以施加至該侷限結構的該功率包括相隔120度的三個相位。
40. 如申請專利範圍第35項之真空電漿處理器，其中該電力源與該侷限結構使通過該侷限結構至該出口的氣體不被點燃。
41. 一種真空電漿處理器，包含一處理室，其具有一位於一參考電位的壁部和一出口、一位於該處理室中並與該壁部和該出口分隔開之適於在其中激發一電漿的區域、一位於該處理室中用以將該電漿侷限在該區域的結構、用以使形成該電漿之氣體從一氣體來源流至該區域中的處理室之入口，該結構包括一間隙可使氣體從該區域流至該出口，該區域係配置成用來使經由該入口流至該區域中的氣體轉變成該電漿、一電力源，其連接至該侷限結構之一導電體以使一用來侷限該電漿之電場持續存在於該間隙中，該侷限結構與該電漿侷限電場用以實質上將該電漿侷限於該結構、一用以有效監測該侷限結構所造成之電漿侷限程度的監測機構、以及一控制器，其根據該侷限結構所造成之電漿侷限程度的一個指示來控制施加至該電漿侷限電場的電力之一參數。
42. 如申請專利範圍第41項之真空電漿處理器，其中該間隙的長度可以變換，以便控制從該適於在其中激發該電漿的區域至該出口的流體流動。
43. 如申請專利範圍第41項之真空電漿處理器，其中該監測機構被應用以導出該間隙的長度的一個指示。
44. 如申請專利範圍第41項之真空電漿處理器，其中該控制器被應用來回應該監測機構。
45. 如申請專利範圍第41項之真空電漿處理器，其中該參數包括電壓、該第一與第二構件間的間距，係可變的，藉以控制從該適於在其中激發該電漿的區域至該出口的流體流動。
46. 如申請專利範圍第41項之真空電漿處理器，其中該電力源與該侷限結構使通過該侷限結構至該出口的氣體不被點燃。
47. 一種真空電漿處理器，包含一處理室，其具有一位於一參考電位的壁部和一出口、一位於該處理室中並與該壁部和該出口分隔開之適於在其中激發一電漿的區域、一位於該處理室中用以將該電漿侷限在該區域的結構、用以使形成該電漿之氣體從一氣體來源流至該區域中的處理室之入口，該結構包括一間隙可使氣體從該區域流至該出口，該區域係配置成用來使經由該入口流至該區域中的氣體轉變成該電漿、一電漿侷限電力源，其連接至該侷限結構之一導電體以使一用來侷限該電漿之電場持續存在於該間隙中，該侷限結構與該電場用以實質上將該電漿侷限於該結構，該間隙的長度是可變的，以控制從該適於在其中激發該電漿的區域至該出口的流體流動， 一電源，用來導出該間隙的長度的一個指示，以及一控制器，係根據該間隙的長度的一個指示來控制施加至該電漿侷限電場的電力之一參數。
48. 如申請專利範圍第47項之真空電漿處理器，其中該控制器係用來響應該間隙的長度之指示。
49. 如申請專利範圍第47項之真空電漿處理器，其中該參數包括電壓。
50. 如申請專利範圍第47項之真空電漿處理器，其中該電力源與該侷限結構使通過該侷限結構至該出口的氣體不被點燃。