具体实施方式

本文描述的系统及方法包括用于高频等离子体源的热解决方案。在以下说明中，将阐述数个特定细节以便提供实施方式的透彻理解。对本领域中技艺人士而言，可无须这些特定细节来实践实施方式是显而易见的。在其他情况中，并未详细说明已知的方面，以便不会非必要地模糊实施方式。再者，应理解附图中显示的各种实施方式是说明性的，且并非必须按照比例绘制。

如以上所述，利用高频等离子体源的等离子体处理工具由于从等离子体传送的热量和/或腔室至功率源及功率源和天线之间的电缆的热量而易遭受劣化或损坏。在某些情况中，甚至已观察到热负载造成电缆熔化。此外，本文所公开的实施方式包括断热器，该断热器将电缆及功率源的固态电子与由等离子体和/或腔室供应的热负载进行热隔离。

在某些实施方式中，断热器定位于施加器(例如，天线)及处理工具的固态电子之间。举例而言，固态电子可通过同轴电缆电气耦接至断热器，且断热器可直接耦接至天线。除了提供处理工具的部件之间的热隔离之外，断热器也提供从同轴电缆至天线的电气耦接。在某些实施方式中，断热器也可充当阻抗匹配元件，以便允许功率有效传送至等离子体。因此，可在单一部件(即，断热器)中实现阻抗匹配及热调节。此举降低了复杂度且提供紧凑构造。

现参照图1，根据一个实施方式，显示了高频发射模块103的截面图。在一个实施方式中，高频发射模块103可包含固态功率源105、断热器150及施加器142。

固态功率源105可包含多个子部件，例如振荡器、放大器及其他电路块。以下将关于图5提供固态功率源105的更详细说明。在一个实施方式中，功率源105向施加器142提供高频电磁辐射。如本文所使用的，“高频”电磁辐射包括射频辐射、特高频辐射、超高频辐射及微波服饰。“高频”可指介于0.1MHz及300GHz之间的频率。

在一个实施方式中，施加器142可包含介电主体144，介电主体144具有在其中布置天线143的腔体。举例而言，天线143可包含延伸至介电主体144中的导线(例如，单极)。在某些实施方式中，天线143直接与介电主体144接触。在其他实施方式中，腔体比天线143更大，且天线143与介电主体144的表面间隔开来。

在一个实施方式中，施加器142可电性耦接至断热器150。断热器150可包含基板152及导电迹线151。在一个实施方式中，基板152可为印刷电路板(PCB)或类似者。即，基板152可包含一个或多个介电层。在图示的实施方式中，迹线151示2为位于基板152上方。在具体实施方式中，导电迹线151可为微条带(microstrip)。然而，应理解在某些实施方式中迹线151可嵌入在基板152之中。在具体实施方式中，导电迹线151可为条带线(stripline)。即，接地平面(在图1中未显示)可位于导电迹线151上方、位于导电迹线151下方、或位于导电迹线上方及下方。在某些实施方式中，接地平面嵌入于基板152中。在其他实施方式中，接地平面可位于基板152下方或上方。在另一其他实施方式中，基板152可包含接合在一起的两个不同基板(即，第一基板及第二基板)。在这些实施方式中，导电迹线151可位于第一基板及第二基板之间。

在一个实施方式中，断热器150也可包含热解决方案。热解决方案可为高频发射模块103提供热调节。因为断热器150定位于施加器142及固态功率源105之间，所以热能(例如，来自等离子体或加热的腔室的热能)在到达固态功率源105之前消散。

再者，介于断热器150及固态功率源105之间的电缆及连接器(例如，同轴电缆155及连接器153)被保护而不受系统消散的热能的影响。在一个实施方式中，如本领域中已知，同轴电缆155可利用连接器153电性耦接于固态功率源105及断热器150之间。举例而言，连接器153可将同轴电缆155电性耦接至导电迹线151。

现参照图2A-图2C，显示了根据不同实施方式的具有各种热解决方案的断热器250的一系列立体视图。应理解，在图2A-图2C中显示的热解决方案本质上是示例性的，且根据一个实施方式，任何适合的热解决方案可与断热器结合使用。再者，尽管各种热解决方案显示为独立的，应理解可结合多个热解决方案以便提供甚至更有效率的热能消散。

现参照图2A，根据一个实施方式，显示了具有流体冷却热解决方案的断热器250的立体视图。在一个实施方式中，迹线251显示为位于基板252的顶部表面上方，且接地平面254位于基板252的下方。在一个实施方式中，热块(thermal block)256可附接至接地平面254。热块256可包含具有高热传导性的材料。举例而言，热块256可包含金属材料。

在一个实施方式中，一个或多个通道257可嵌入在热块256中。通道256可适合用于流动冷却剂通过热块256，以便从系统移除热量。如图所示，显示了单一入口(IN)及单一出口(OUT)。然而，应理解热块256可包含任何数量的入口及出口。

在一个实施方式中，冷却剂可包含任何适合的冷却剂流体。举例而言，冷却剂流体可包含液体(例如，水-乙二醇混合物)或气体(例如，空气、氦气等等)。冷却剂流体可储存于储藏容器中。储藏容器可被主动冷却，以便强化从断热器250的热量吸取。

现参照图2B，根据一个实施方式，显示具有空气冷却热解决方案的断热器250的立体视图。如图所示，热块256也可包含延伸离开断热器250的多个鳍片256。在一个实施方式中，鳍片258增加热块256的表面积，以便帮助通过对流移除热量。举例而言，空气(由箭头表示)可流动通过鳍片258，以增加断热器250的散热。在一个实施方式中，空气流动可通过风扇或类似者产生。在其他实施方式中，可不具有主动冷却，且鳍片258可将热能消散至周遭空气。

现参照图2C，根据一个实施方式，显示具有热电冷却热解决方案的断热器250的立体视图。在此实施方式中，热块可以被主动冷却装置取代，例如热电冷却器(thermoelectric cooler,TEC)259。在此实施方式中，施加至TEC 259的电压可驱动从断热器250移除热量。

除了提供从系统散热之外，实施方式也可包括具有双功能的断热器。具体而言，断热器也可为系统提供阻抗匹配。通过控制导电迹线的形状，可调制系统的阻抗匹配。可用于提供阻抗匹配的各种形状的迹线351的示例显示于图3A-图3C中。

现参照图3A，根据一个实施方式，显示断热器350的平面视图。在一个实施方式中，断热器350可包含基板352及位于基板352上的迹线351。迹线351可从基板352的第一边缘361延伸至基板352的第二边缘362。尽管显示为一直延伸至基板352的边缘361/362，应理解，并入连接器(在图3A中未显示)可使得迹线351并非一直延伸至基板352的边缘。

在一个实施方式中，迹线351可具有实质上均匀的宽度W，且线性地延伸跨过基板352。即，迹线351可具有实质上矩形的形状。在其他实施方式中，迹线351可具有横跨基板352的非直线路径。举例而言，迹线351可包括蛇形图案，以便增加迹线351的长度。在其他实施方式中，迹线351在第一边缘361可具有第一宽度，且在第二边缘362可具有第二宽度。在一个实施方式中，迹线351的宽度W可为实质上均匀的(例如，第一宽度和第二宽度实质上相同)，或迹线351的宽度横跨迹线的长度可以是实质上非均匀的宽度W(例如，靠近第一边缘361的迹线351的宽度可不同于靠近第二边缘362的迹线351的宽度)。在一个实施方式中，迹线351可具有矩形的截面(即，在X-Z平面中的截面可以是矩形)。在其他实施方式中，迹线351在X-Z平面中可具有非矩形的截面。举例而言，迹线351在X-Z平面中的截面可为梯形的。在其他实施方式中，迹线351可包含第一迹线及直接位于第一迹线上方的第二迹线。第一迹线及第二迹线可具有不同的宽度。举例而言，第一迹线可具有比第二迹线的宽度更大的宽度，或第一迹线可具有比第二迹线的宽度更小的宽度。

现参照图3B，根据一个实施方式，显示具有包含一个或多个柱(stub)363的迹线351的断热器350的平面视图。在一个实施方式中，柱363可以是从迹线351的主体延伸出的导电延伸物。在某些实施方式中，柱363可与迹线351成一整体。即，迹线351及柱363可同时制成。在这些实施方式中，柱363可包含与迹线351实质上相同的材料，且具有与迹线351的厚度实质上相等的厚度(在离开图3B的纸面的Z方向中)。在其他实施方式中，柱363可在形成迹线之后附接至迹线351。举例而言，焊料可施加至迹线351的边缘，以便修改断热器350的阻抗。在这些实施方式中，柱363可包含与迹线351不同的材料，且可包含与迹线351不同的厚度(在Z方向中)。在一个实施方式中，一个或多个柱363可为开放式柱(即，并未耦接至接地平面)。在额外实施方式中，一个或多个柱363可为短接柱(即，柱363可短连至接地平面)。

现参照图3C，根据额外实施方式，显示断热器350的平面视图。在一个实施方式中，断热器350可包含通过开关368可选择性地附接至迹线351的多个柱367。在一个实施方式中，当开关闭合(例如，开关368_C)时，柱367电性耦接至迹线351，且当开关断开(例如，开关368_O)时，柱367未电性耦接至迹线351。在一个实施方式中，可手动操作开关368。在其他实施方式中，可通过电脑系统控制开关368，且用于随着处理条件改变而动态改变阻抗。在一个实施方式中，开关368可为机械开关。在其他实施方式中，开关368可为固态开关。

现参照图4，根据一个实施方式，显示具有模块化高频发射源404的处理系统400之截面示意图。在一个实施方式中，模块化高频发射源404可包含多个高频发射模块403。高频发射模块403可实质上类似于上文描述的高频发射模块103。举例而言，高频发射模块403的每一个可包含固态功率源405、断热器450及施加器442。在一个实施方式中，可通过固态功率源405产生高频电磁辐射，并沿着电缆445及断热器450上的迹线451传送至施加器的天线443。在一个实施方式中，断热器450可包含如以上所述的一个或多个冷却解决方案。

在一个实施方式中，模块化高频发射源404可透过介电窗475将高频电磁辐射注入腔室478中。高频电磁辐射在腔室478中可包括等离子体490。等离子体490可用于处理定位在支撑件476(例如，静电卡盘(electrostatic chuck,ESC)或类似者)上的基板474。

现参照图5，根据一个实施方式，显示固态功率源505的示意图。在一个实施方式中，固态功率源505包含振荡器模块506。振荡器模块506可包括电压控制电路510，用于提供输入电压至电压受控振荡器520，以便以期望的频率提供高频电磁辐射。实施方式可包括介于大约1V及10V DC之间的输入电压。电压受控振荡器520为电子振荡器，其振荡频率通过输入电压控制。根据一个实施方式，来自电压控制电路510的输入电压使得电压受控振荡器520以期望的频率振荡。在一个实施方式中，高频电磁辐射可具有介于大约0.1MHz及30MHz之间的频率。在一个实施方式中，高频电磁辐射可具有介于大约30MHz及300MHz之间的频率。在一个实施方式中，高频电磁辐射可具有介于大约300MHz及1GHz之间的频率。在一个实施方式中，高频电磁辐射可具有介于大约1GHz及300GHz之间的频率。

根据一个实施方式，电磁辐射从电压受控振荡器520传送至放大器模块530。放大器模块530可包括各自耦接至电源供应器539的驱动器/预放大器534及主功率放大器536。根据一个实施方式，放大器模块530可以脉冲模式操作。举例而言，放大器模块530可具有介于1％及99％之间的占空比。在更具体的实施方式中，放大器模块530可具有介于大约15％及50％之间的占空比。

在一个实施方式中，电磁辐射可在通过放大器模块530处理之后传送至断热器550及施加器542。然而，由于输出阻抗的失配，传送至断热器550的一部分功率会被反射回来。因此，某些实施方式包括检测器模块581，而允许感测前向功率583及反射的功率582的位准，且反馈至控制电路模块521。应理解，检测器模块581可定位于系统中一个或多个不同位置处。在一个实施方式中，控制电路模块521解释前向功率583及反射功率582，且决定用于通信耦接至振荡器模块506的控制信号585的位准，及用于通信耦接至放大器模块530的控制信号586的位准。在一个实施方式中，控制信号585调整振荡器模块506，以最佳化耦接至放大器模块530的高频辐射。在一个实施方式中，控制信号586调整放大器模块530，以最佳化通过断热器550耦接至施加器542的输出功率。在一个实施方式中，除了调节断热器550中的阻抗匹配之外，振荡器模块506及放大器模块530的反馈控制可允许反射功率的位准小于大约5％的前向功率。在某些实施方式中，振荡器模块506及放大器模块530的反馈控制可允许反射功率的位准小于大约2％的前向功率。

因此，实施方式允许增加将要耦合至处理腔室578中的前向功率的百分比，且增加能够耦合至等离子体的功率。再者，使用反馈控制的阻抗调节对于典型的槽板天线中的阻抗调节是优越的。在槽板天线中，阻抗调节涉及移动形成在施加器中的两个介电块(dielectric slug)。此举涉及在施加器中的两个独立部件的机械运动，而增加施加器的复杂度。再者，机械运动精确度不如可由电压受控振荡器520提供的频率改变。

现参照图6A，根据一个实施方式，显示布置成匹配圆形基板674的图案的施加器642的阵列640的平面视图。通过以大致匹配基板674的形状的图案形成多个施加器642，可调节在基板674的整个表面上的辐射场个/或等离子体。举例而言，可控制各个施加器642，使得形成具有横跨基板674的整个表面的均匀等离子体密度的等离子体，和/或形成横跨基板674的整个表面的均匀的辐射场。或者，可独立控制一个或多个施加器642，以提供横跨基板674的表面可变化的等离子体密度。如此，可校正在基板上存在的外来非均匀性。举例而言，靠近基板674外周的施加器642可控制成与靠近基板674中心的施加器具有不同的功率密度。再者，应理解，使用高频发射模块505允许以不同频率发射电磁辐射，且不具有受控相位关系，以便消除驻波和/或非期望干扰图案的存在。

在图6A中，在阵列640中的施加器642以一系列同心环从基板674的中心向外延伸而封装在一起。然而，实施方式并非限于这些配置，且取决于处理工具的需求可使用任何适合的间隔和/或图案。再者，实施方式允许具有任何对称截面的施加器642。因此，用于施加器的截面形状选择可经选择以用于提供增强的封装效率。

现参照图6B，根据一个实施方式，显示具有非圆形截面的施加器642的阵列640的平面视图。图示的实施方式包括具有六角形截面的施加器642。使用此施加器可允许强化封装效率，因为各个施加器642的周围可与邻近施加器642近乎完美配合。因此，可甚至进一步增强等离子体的均匀性，因为介于各个施加器642之间的间隔被最小化。尽管图6B图示了邻近施加器642共享侧壁表面，应理解，实施方式也可包括在邻近施加器642之间包括有间隔的非圆形对称形状的施加器。

现参照图6C，根据一个实施方式，显示施加器642的阵列640的额外平面视图。在图6C中的阵列640实质上类似于上文关于图6A描述的阵列640，不同之处在于还包括多个传感器690。多个传感器提供强化的处理监控能力，而可用于提供各个模块化高频功率源505额外的反馈控制。在一个实施方式中，传感器690可包括一个或多个不同的传感器类型690，例如等离子体密度传感器、等离子体发射传感器、辐射场密度传感器、辐射发射传感器或类似者。横跨基板674的表面定位传感器允许在处理腔室的给定位置处监控辐射场和/或等离子体特性。

根据一个实施方式，每个施加器642可与不同的传感器690配对。在这些实施方式中，来自各个传感器690的输出可用于对已与该传感器690配对的相应施加器642提供反馈控制。额外的实施方式可包括将各个传感器690与多个施加器642配对。举例而言，各个传感器690可为与靠近该传感器690定位的多个施加器642提供反馈控制。在另一其他实施方式中，来自多个传感器690的反馈可用作为多输入多输出(multi-input multi-output,MIMO)控制系统的一部分。在这些实施方式中，各个施加器642可基于来自多个传感器690的反馈而被调整。举例而言，直接邻近第一施加器642的第一传感器690可经加权以对第一施加器642提供控制措施，此控制措施大于由第二传感器690施加在第一施加器642上的控制措施，第二传感器690相比于第一传感器690离第一施加器642更远。

现参照图6D，根据一个实施方式，显示定位于多区处理工具600中的施加器642的阵列640的额外平面视图。在一个实施方式中，多区处理工具600可包括任何数量的区域。举例而言，图示的实施方式包括区域675₁-675_n。各个区域675可配置成在旋转通过不同区域675的基板674上执行不同的处理操作。如图所示，第一阵列640₂定位于区域675₂中，且第二阵列640_n定位于区域675_n中。然而，取决于装置的需求，实施方式可包括在一个或多个不同的区675中具有施加器642的阵列640的多区处理工具600。通过实施方式提供的等离子体和/或辐射场的空间可调密度允许当基板674通过不同区域675时适应旋转基板674的非均匀径向速度。

现参照图7，根据一个实施方式图示处理工具的示例计算机系统760的方块图。在一个实施方式中，计算机系统760耦接至处理工具且控制处理工具中的处理。计算机系统760可连接至(例如，网络连接)局域网络(LAN)、内部网络、外部网络或互连网络中的其他机器。计算机系统760可在服务器的容量中操作，或在客户器网络环境中的客户机器中操作，或为同级间(或分散式)网络环境中的同级点机器。计算机系统760可为个人计算机(PC)、平板PC、机顶盒(STB)、个人数字助理(PDA)、手机、网页设备、服务器、网络路由器、开关或桥接、或能够执行指定机器采取的动作的一组指令(或者序列)的任何机器。再者，尽管对计算机系统760仅图示为单一机器，“机器”一词也应包括任何机器的集合(例如，多个计算机)，以单独或共同执行一组(或多组)指令，以实行本文描述的任何一个或多个方法。

计算机系统760可包括计算机程序产品或软件722，具有其上储存有指令的非暂态机器可读取介质，其可用于编程计算机系统760(或其他电子装置)，以执行根据实施方式的处理。机器可读取介质包括任何用于以机器(例如，计算机)可读的形式储存或传输信息的机制。举例而言，机器可读取(例如，计算机可读取)介质包括机器(例如，计算机)可读取储存介质(例如，只读存储器“ROM”、随机存取存储器“RAM”、磁盘储存介质、光学储存介质、闪存装置等等)，机器(例如，计算机)可读取传输介质(电子、光学、声音或其他形式的传播信号(例如，红外线信号、数字信号等等))等等。

在一个实施方式中，计算机系统760包括系统处理器702，主存储器704(例如，只读存储器(ROM)、闪存、动态随机存取存储器(DRAM)，例如同步DRAM(SDRAM)或Rambus DRAM(RDRAM)等等)，静态存储器706(例如，闪存、静态随机存取存储器(SRAM)等等)，及次存储器718(例如，资料储存装置)，其通过总线730彼此通信。

系统处理器702表示一个或多个通用处理装置，例如微系统处理器、中央处理单元或类似者。更具体而言，系统处理器可为复杂指令集计算(CISC)微系统处理器、精简指令集计算(RISC)微系统处理器、超长指令字(VLIW)微系统处理器、实施其他指令集的系统处理器或实施指令集的组合的系统处理器。系统处理器702也可以是以下一个或多个者：专用处理装置，例如特定应用集成电路(ASIC)、现场可变成逻辑门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、网络系统处理器或类似者。系统处理器702被配置成执行处理逻辑726，用于执行本文所述的操作。

计算机系统760可进一步包括系统网络接口装置708，用于与其他装置或机器通信。计算机系统也可包括视频显示器单元710(例如，液晶显示器(LCD)、发光二极管显示器(LED)或阴极射线管(CRT))、字母数字输入装置712(例如，键盘)、游标控制装置714(例如，鼠标)及信号产生装置716(例如，喇叭)。

次存储器718可包括其上储存有实施本文所述的一个或多个方法或功能的一个或多个指令集(例如，软件722)的机器可访问储存介质731(或更特定而言，计算机可读取储存介质)。在通过计算机系统760执行软件722期间，软件722也可完全或至少部分地驻留在主存储器704之中和/或系统处理器702之中，主存储器704及系统处理器702也构成机器可读取储存介质。软件722可进一步通过系统网络接口装置708在网络720上传输或接收。在一个实施方式中，网络接口装置708可使用RF耦接、光学耦接、声音耦接或感应耦接来操作。

尽管机器可存取储存介质731在示例实施方式中显示为单一介质，“机器可读取储存介质”一词应包括储存一个或多个指令集的单一介质或多个介质(例如，集中或分散式数据库，和/或相关联的缓存及服务器)。“机器可读取储存介质”一词也包括能够储存或编码指令集用于通过机器执行且使得机器执行任何一个或多个方法的任何介质。“机器可读取储存介质”一词因此应包括但非限于固态存储器，及光学及磁性介质。

在以上说明书中已描述了特定示例实施方式。应理解。在不背离随附权利要求书的范围的情况下，可进行各种修改。因此，说明书及附图应视为说明性意义而非限制意义。