專利名稱：用于高真空室的穿入式等離子體發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
所公開的技術(shù)一般性涉及等離子體發(fā)生器，并且尤其涉及用于在高真空室內(nèi)生成用以在靶上均勻分布的等離子體的方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
變壓器型等離子管是指使用變壓器中所采用的物理原理來生成等離子體的等離子管或等離子發(fā)生器。變壓器型等離子管為本領(lǐng)域所公知。變壓器是一種通過感應耦合導體將電能(交流電流(AC)及電壓對)從第一電路傳送至第二電路的電子器件。所述第一電路可被稱為輸入對，而所述第二電路則被稱為輸出對。一般而言，變壓器包括高磁導率磁性材料的芯體，該芯體在一側(cè)盤繞有被稱為初級繞組的輸入導體，并在另一側(cè)盤繞有被稱為次級繞組的輸出導體。每個導體，也即初級繞組和次級繞組，都必須形成一個閉合路徑或回路。變壓器的操作模式是基于法拉第感應定律。所述輸入導體供應有交流電流，其在所述高磁導率磁性材料的芯體中感應產(chǎn)生交變磁場，由此磁化所述芯體材料。經(jīng)過磁化的芯體隨后在所述輸出導體中感應產(chǎn)生電場。除了由磁體材料中發(fā)熱引起的一小部分能量損耗之外，輸入導體所輸入的交流電流功率大體上等于輸出導體的輸出功率。一般而言，輸出導體的電流和電壓與初級繞組和次級繞組中每個的匝數(shù)成比例。例如，隨著初級繞組的匝數(shù)增加，會弓丨起次級繞組中的電流增加以及電壓減小。等離子體是指一種氣體的加熱狀態(tài)，有時被稱為第四態(tài)或第四類物質(zhì)，在該狀態(tài)下電子能夠離開各原子和分子，從而成為在宏觀空間中運動的自由電子。因此，所述原子和分子會轉(zhuǎn)變成離子，也即帶電粒子。在將所述自由電子置于電場內(nèi)的情況下，這些自由電子能夠獲得動能，撞擊其他原子和分子，并從那些原子和分子中撞出或逐出電子。自由電子能夠使得原子或分子中的電子被逐出，從而形成新的離子。自由電子還能夠?qū)⒑诵能壍离娮幼踩胪廛?，從而形成受激原子。自由電子還能夠破壞分子中的化學鍵，從而形成兩個游離基(即兩個化學活性種)。這樣，其他那些原子和分子隨后會轉(zhuǎn)變成離子、游離基 (radical)、離子-游離基以及其他帶電粒子。此外，自由電子能夠與離子重組，從而共滅 (co-annihiIating)。由于等離子體包括在電場中運動的帶電粒子,所以等離子體為電導體。在等離子體發(fā)生器的技術(shù)領(lǐng)域中，自由電子和離子(也即電荷載子)能夠在其中運動及行進的宏觀空間被稱為放電室(discharge chamber,這里縮寫為DCh)。由于等離子體可能包括自由基(free radical)、受激原子和離子化粒子，所以可將這些組成等離子體的各種粒子統(tǒng)稱為等離子體組分(plasma constituent)。等離子體能夠以多種方式劃分。一種劃分是基于維持等離子體的電場電壓來進行。冷等離子體是指維持在低電壓電場(例如在大約O. 1-lOvolts/cm之間)下的等離子體。這種冷等離子體可由下文所詳述的變壓器型等離子管來產(chǎn)生。通常，產(chǎn)生這種冷等離子體的DCh內(nèi)的壓強范圍是在O. 01-1000帕斯卡(pascal，這里縮寫為Pa)之間，這被認為屬于低真空范圍。一般而言，在高真空范圍(例如在I X 10—6-1 X KT2Pa之間)以及極低真空(也即高壓強)范圍(例如，在IOOOPa以上)
5中，等離子體被維持在高壓電場下。維持等離子體所處的電場決定了等離子體不同組分的部分分數(shù)(partial fraction)以及等離子體的密度。較高的電場感應產(chǎn)生高等離子體密度以及高離子-游離基分數(shù)(ion to radical fraction),而較低的電場則感應產(chǎn)生低等離子體密度以及低離子-游離基分數(shù)。一般而言，可將DCh壓強確定為使維持等離子體所需的電場電壓最低。在該壓強下，等離子體中的游離基-離子分數(shù)將是最大的。在變壓器型等離子管中，高磁導率磁性芯體在一側(cè)盤繞有導電線圈，從而形成初級繞組。該變壓器的次級繞組為導電氣體，該導電氣體包含在一個形成單回路閉合路徑繞組的封閉管體中。上述閉合或回路的管體為DCh，并且，在將交流電流經(jīng)由初級繞組供應至與該DCh耦合的多個高磁導率磁性芯體并隨后進行激發(fā)(ignite)時，DCh中的導電氣體變成等離子體。為了使導電氣體導電并因而變成等離子體，DCh的壁必須為非導電的，否則， DCh中的感生電壓及電流便會穿過DCh壁。通過采用介電材料，或者將所述封閉管體分段成由各介電元件(例如介電墊圈)耦接并間隙開的多個管體，而使DCh壁成為非導電的。另外，由于等離子體會加熱DCh壁，所以DCh壁必須是耐熱的或者必須進行冷卻。在變壓器型等離子管中，射頻(radio frequency,這里縮寫為RF)交流電功率被供應至初級繞組。所述供應的交流電功率典型地是在低RF到中RF范圍內(nèi)，例如在50-1000千赫茲(kilohertz，這里縮寫為kHz)之間。使用良好品質(zhì)的鐵素體芯體(ferrite core)作為所述高磁導率磁性芯體可使能中RF的使用，從而提升變壓器型等離子管的功率利用效率并且還能減小其物理尺寸。在具有連續(xù)氣體供應并在封閉管體中具有開孔的變壓器型等離子管中，所生成的等離子體能夠用來進行化學反應。該化學反應發(fā)生在DCh或反應器(reactor)內(nèi)，該反應器屬于DCh的一個組成部分。這種DCh可由石英管材或雙壁水冷金屬室構(gòu)成。通過簡單地在DCh中放置襯底(substrate)并激發(fā)等離子體，也可在變壓器型等離子管中進行等離子體的化學反應。這些類型的等離子管在放置所述襯底以進行等離子體反應的DCh回路處會具有擴寬的截面。用于化學反應的回路管體變壓器型等離子管是由多個分離的管段構(gòu)成，這些管段繞多個磁性芯體形成閉合回路。所述分離的管段可由鋁或不銹鋼制成?？蓪Ch的一部分加寬并將其作為反應器或處理室(processing chamber,這里縮寫為PCh)。用于將導電氣體引入DCh的入口閥以及用于從DCh排出氣體的出口閥(例如真空泵)放置在DCh的周邊。以這種方式，在DCh與反應器之間不會產(chǎn)生氣體壓強的差異。典型的DCh可將壓強維持在I-IOPa的范圍內(nèi)，這被認為屬于低真空范圍。這種回路管體變壓器型等離子管被應用于半導體工業(yè)中，用以濺射、等離子體蝕刻、反應離子蝕刻、等離子體增強化學氣相沉積以及光化學反應。要注意的是，高真空反應環(huán)境(例如，分子束外延、化學束外延、原子層沉積等等)從通常會在等離子體中發(fā)現(xiàn)的多種等離子體組分處往往無法受益。發(fā)生在這種高真空反應環(huán)境下的沉積通常需要極低能量的反應物，例如游離基、非加速離子、低通量率以及低電場，以使得DCh壁不會被濺射且不會污染反應器。用于這種高真空反應的反應器往往有數(shù)十厘米的大小，而蒸發(fā)源到靶的距離在幾百毫米(millimeter，這里縮寫為_)的量級。在這種反應器中置于這一距離的等離子體源將會是不起作用的。各種等離子體組分在其質(zhì)量、電荷、能量及化學成分(chemistries) 等方面都有很大差異，從而形成不均勻的粒子束，其中這些粒子都有重組和湮滅的傾向。實際上，等離子體組分隨距離呈指數(shù)地湮滅。此外，可將等離子體描述為不同核素(species) 的無序混合，其中每種核素都具有特定的壽命、反應性以及由此帶來的特定效用。對支配等離子體發(fā)生的多個參數(shù)進行改變能夠改變這些組分的相對濃度以及在等離子體中的數(shù)量， 也即等離子體密度。例如，較高的等離子體維持電壓會使等離子體的離子得到充實，而較低的等離子體維持電壓會使等離子體充實著自由基。變壓器型等離子管為本領(lǐng)域所公知。美國專利No. 5，942，854(權(quán)利人Ryoji等， 名稱為“在放電室具有多個側(cè)孔的電子束激發(fā)等離子體發(fā)生器(Electron-beam excited plasma generator with side orifices in the discharge chamber)，，)涉及——種倉泛夠有效地形成較大面積樣本的電子束激發(fā)等離子體發(fā)生器。該電子束激發(fā)等離子體發(fā)生器包括陰極、放電電極、中間電極、放電室、等離子體處理室、多個孔口以及加速電極。所述陰極散發(fā)熱離子，且所述放電電極在陰極與其自身之間放出氣體。所述中間電極在軸向上與所述放電電極同軸放置。所述放電室充滿著所述放出的氣體，且這些氣體由所述陰極和所述放電電極轉(zhuǎn)換成等離子體。所述等離子體處理室鄰近所述放電室形成，且在二者之間布置有隔斷壁，且該等離子體處理室被放置為使得待處理工件的待處理表面垂直于所述中間電極的軸向放置。所述多個孔口允許放電室里所放出氣體等離子體中的電子進入所述等離子體處理室中。每個孔口形成在所述隔斷壁中，且每個孔口都大體垂直于所述中間電極的軸線并相對于所述中間電極的軸向呈放射狀分布。所述加速電極布置在所述等離子體處理室中，并通過所述多個孔口拉出且加速所述放電室中的電子。美國專利No. 6，211，622 (權(quán)利人Ryoji等，名稱為“等離子體處理設(shè)備(Plasma processing equipment)”)涉及一種用于與電子束激發(fā)等離子體發(fā)生器一起使用的等離子體處理設(shè)備。該設(shè)備包括多個提取孔、放電部、等離子體處理室、隔室以及多個加速電極。所述多個提取孔用于從所述放電部中提取電子并經(jīng)由所述隔室進入所述等離子體處理室中。 所述多個提取孔呈放射狀設(shè)置。所述多個加速電極排布在所述等離子體處理室中。所述提取孔的電子提取方向被設(shè)為與目標表面大體平行的方向。所述加速電極的數(shù)目與排布被設(shè)為使得受激等離子體的密度分布具有用于處理所述目標表面的最佳狀態(tài)。面積很大的目標也能夠得到適當?shù)奶幚?。美國專利No. 6，692，649 (權(quán)利人Collison等，名稱為“感應耦合等離子體下游剝離模塊(Inductively coupled plasma downstream strip module)”)涉及一種用于處理襯底的等離子體處理模塊。該模塊包括等離子體密閉室、感應耦合源、二級室以及室互連端口。所述等離子體密閉室包括原料氣入口部，其能夠在所述襯底的處理期間允許原料氣進入所述等離子體處理模塊的等離子體密閉室。所述感應耦合源用于激勵(energize)所述原料氣并用于在所述等離子體密閉室內(nèi)擊發(fā)(strike)等離子體。所述感應耦合源的特定配置使得所述等離子體會被形成為使得該等離子體在所述等離子體密閉室內(nèi)包括一個主要離解地帶(primary dissociation zone)。所述二級室通過等離子體密閉板與所述等離子體密閉室隔開。所述二級室包括卡盤(chuck)和排氣口。所述卡盤被配置以在襯底處理期間支撐所述襯底，且所述排氣口連接至所述二級室以使得該排氣口允許在襯底處理期間將氣體從所述二級室中移除。所述室互連端口使所述等離子體密閉室和所述二級室互連。 所述室互連端口允許來自所述等離子體密閉室的氣體在襯底處理期間流入所述二級室。所述室互連端口布置于所述等離子體密閉室與所述二級室之間，使得在將所述襯底布置于所述二級室中的所述卡盤上時，大體不會將該襯底直接視線暴露于所述等離子體密閉室內(nèi)形成的等離子體的主要離解地帶。美國專利No. 6，418，874(權(quán)利人Cox等，名稱為“用于等離子體處理的環(huán)形等離子體源(Toroidal plasma source for plasma processing)”)涉及一種襯底處理室內(nèi)的環(huán)形等離子體源。該環(huán)形等離子體源以Θ對稱(theta symmetry)形成極向等離子體。所述極向等離子體流基本平行于該等離子體發(fā)生結(jié)構(gòu)的表面，從而減少內(nèi)壁的濺射侵蝕。該等離子體流同樣平行于所述襯底處理室內(nèi)襯底的處理表面。位于所述襯底與等離子體源之間的一個成形構(gòu)件按選擇的樣式控制等離子體密度，以提高等離子處理的均勻度。美國專利 No. 6, 755, 150 (權(quán)利人Lai等，名稱為“多芯變壓器等離子體源(Multi-core transformer plasma source) ”)涉及一種使用環(huán)狀芯體的變壓器耦合等離子體源。該變壓器耦合等離子體源沿圓環(huán)面的中心軸形成帶有高密度離子的等離子體。該等離子體發(fā)生器的多個芯體能垂直對齊地堆疊，以提高等離子體的方向性以及生成效率。所述多個芯體還能夠以橫向陣列被排布成等離子體發(fā)生板，該等離子體發(fā)生板能被按比例縮放以適應各種尺寸的襯底，包括超大型襯底。所得到的等離子體對稱性允許同時處理兩個襯底，每個襯底分別位于該等離子體發(fā)生器的任一側(cè)上。美國專利No. 5，421，891 (權(quán)利人Campbell等，名稱為“高密度等離子體沉積以及蝕刻裝置(High density plasma deposition and etching apparatus)”)涉及一種等離子體沉積及蝕刻裝置。該裝置包括等離子體源、襯底處理室、內(nèi)電磁線圈以及外電磁線圈。 所述等離子體源位于所述襯底處理室上方并對于所述襯底處理室成軸向關(guān)系。所述內(nèi)電磁線圈與所述外電磁線圈圍繞所述等離子體源并排布在與所述等離子體源和所述襯底處理室的軸線垂直的同一平面上。通過所述內(nèi)線圈提供第一電流，并通過所述外線圈提供第二電流。按與所述第一電流的方向相反的方向提供所述第二電流。所述襯底處理室中的磁場因而成形以實現(xiàn)非常均勻的處理。可以使用獨特的菱形式樣的氣體饋送線，其中該菱形被排布為與裝置中正處理的工件外緣近似地相切于四處。美國專利No. 7，166，816 (權(quán)利人Chen等，名稱為“感應耦合環(huán)形等離子體源 (Inductively-coupled toroidal plasma source) ”)涉及一種用于離解氣體的裝置。該裝置包括裝有氣體的等離子體室，具有第一磁芯的第一變壓器，具有第二磁芯的第二變壓器，第一固態(tài)AC開關(guān)電源，第一電壓源，第二固態(tài)AC開關(guān)電源以及第二電壓源。所述第一磁芯圍繞所述等離子體室的第一部分并具有第一初級繞組。所述第二磁芯圍繞所述等離子體室的第二部分并具有第二初級繞組。所述第一固態(tài)AC開關(guān)電源包括一個或多個耦接至所述第一電壓源的開關(guān)半導體器件，并具有耦接至所述第一初級繞組的第一輸出。所述第二固態(tài)AC開關(guān)電源包括一個或多個耦接至所述第二電壓源的開關(guān)半導體器件，并具有耦接至所述第二初級繞組的第二輸出。所述第一固態(tài)AC開關(guān)電源在所述第一初級繞組中驅(qū)動產(chǎn)生第一 AC電流。所述第二固態(tài)AC開關(guān)電源在所述第二初級繞組中驅(qū)動產(chǎn)生第二 AC電流。所述第一 AC電流和所述第二 AC電流在所述等離子體室內(nèi)感應產(chǎn)生組合的AC電勢，該 AC電勢直接形成一環(huán)形等離子體，該環(huán)形等離子體完成所述變壓器的次級電路并對氣體進行離解。美國專利No. 6，924，455 (權(quán)利人Chen等，名稱為“集成等離子體室以及感應耦合環(huán)形等離子體源(Integrated plasma chamber and inductively-coupled toroidalplasma source) ”)涉及一種具有集成環(huán)形等離子體源的材料處理裝置。該材料處理裝置包括等離子體室、處理室、變壓器以及固態(tài)AC開關(guān)電源。所述等離子體室包括處理室外表面的一部分。所述變壓器具有磁芯并且還包括初級繞組，所述磁芯圍繞所述等離子體室的一部分。所述固態(tài)AC開關(guān)電源包括一個或多個耦接至電壓源的開關(guān)半導體器件，并具有耦接至所述初級繞組的輸出。所述固態(tài)AC開關(guān)電源在所述初級繞組中驅(qū)動產(chǎn)生AC電流。該初級繞組中的AC電流在所述室內(nèi)感應產(chǎn)生AC電勢，該AC電勢在所述室內(nèi)離解氣體，由此直接形成環(huán)形等離子體，該環(huán)形等離子體完成所述變壓器的次級電路。


通過以下結(jié)合附圖進行的詳細說明，將更充分的理解及領(lǐng)會此處公開的技術(shù)，所述附圖中圖IA為根據(jù)本公開技術(shù)一實施例構(gòu)造并工作的雙口側(cè)入矩形回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)的示意圖，其以側(cè)視正交視圖示出；圖IB為根據(jù)本公開技術(shù)另一實施例構(gòu)造并工作的圖IA的雙口側(cè)入矩形回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)的示意圖，其以俯視正交視圖示出；圖2A為根據(jù)本公開技術(shù)又一實施例構(gòu)造并工作的雙口側(cè)入分叉回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)的不意圖，其以俯視正交視圖不出；圖2B為根據(jù)本公開技術(shù)另一實施例構(gòu)造并工作的圖2A的雙口側(cè)入分叉回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)中分叉回路的實施例示意圖，其以側(cè)視正交視圖和橫截面視圖示出；圖3A為根據(jù)本公開技術(shù)又一實施例構(gòu)造并工作的單口側(cè)入互穿圓形回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)的示意圖，其以俯視正交視圖示出；圖3B為根據(jù)本公開技術(shù)另一實施例構(gòu)造并工作的圖3A的單口側(cè)入互穿圓形回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)中互穿回路結(jié)構(gòu)的簡化示意圖；圖3C為根據(jù)本公開技術(shù)又一實施例構(gòu)造并工作的圖3B的互穿圓形回路結(jié)構(gòu)的特與不意圖；圖3D為根據(jù)本公開技術(shù)另一實施例構(gòu)造并工作的單口側(cè)入互穿方形回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)的示意圖，其以俯視正交視圖示出；圖3E為根據(jù)本公開技術(shù)又一實施例構(gòu)造并工作的圖3D的互穿方形回路結(jié)構(gòu)的特與不意圖；圖4A為根據(jù)本公開技術(shù)另一實施例構(gòu)造并工作的單口側(cè)入互穿桿形等離子體發(fā)生系統(tǒng)的不意圖，其以俯視正交視圖不出；圖4B為根據(jù)本公開技術(shù)又一實施例構(gòu)造并工作的雙口側(cè)入互穿雙桿形等離子體發(fā)生系統(tǒng)的示意圖，其以俯視正交視圖示出；圖5A為根據(jù)本公開技術(shù)另一實施例構(gòu)造并工作的雙口頂入環(huán)形等離子體發(fā)生系統(tǒng)的示意圖，其以透視圖示出；圖5B為根據(jù)本公開技術(shù)又一實施例構(gòu)造并工作的圖5A的雙口頂入環(huán)形等離子體發(fā)生系統(tǒng)的示意圖，其以側(cè)視正交視圖示出；圖6為根據(jù)本公開技術(shù)另一實施例構(gòu)造并工作的用以散發(fā)等離子體組分的多種開孔形狀示意圖7A為根據(jù)本公開技術(shù)又一實施例構(gòu)造并工作的高真空室內(nèi)的介電墊圈示意圖；圖7B為根據(jù)本公開技術(shù)另一實施例構(gòu)造并工作的高真空室外的介電墊圈示意圖；圖8為根據(jù)本公開技術(shù)又一實施例構(gòu)造并工作的本公開技術(shù)等離子體發(fā)生系統(tǒng)的入口示意圖，其以局部剖視圖示出；圖9A為根據(jù)本公開技術(shù)另一實施例構(gòu)造并工作的卷對卷處理等離子體發(fā)生系統(tǒng)示意圖，其以側(cè)視正交視圖示出；圖9B為根據(jù)本公開技術(shù)又一實施例構(gòu)造并工作的圖9A的卷對卷處理等離子體發(fā)生系統(tǒng)示意圖，其以俯視正交視圖示出；圖10為根據(jù)本公開技術(shù)另一實施例構(gòu)造并工作的另一卷對卷處理等離子體發(fā)生系統(tǒng)的示意圖，其以側(cè)視正交視圖示出；圖IlA為根據(jù)本公開技術(shù)又一實施例構(gòu)造并工作的另一卷對卷處理等離子體發(fā)生系統(tǒng)的簡化示意圖，其以透視圖示出；圖IlB為根據(jù)本公開技術(shù)另一實施例構(gòu)造并工作的又一卷對卷處理等離子體發(fā)生系統(tǒng)的簡化示意圖，其以透視圖示出；以及圖IlC為根據(jù)本公開技術(shù)又一實施例構(gòu)造并工作的另一卷對卷處理等離子體發(fā)生系統(tǒng)的簡化示意圖，其以俯視正交視圖示出。
具體實施例方式本公開技術(shù)通過提供一種用于生成等離子體的新穎系統(tǒng)來克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。 本公開技術(shù)的系統(tǒng)向位于高真空處理室內(nèi)的靶生成并供應低能量、原生(crude)的等離子體組分。在被供應至所述高真空處理室時，所述原生等離子體組分接近于所述靶。本公開技術(shù)的系統(tǒng)包括等離子體放電室，該等離子體放電室物理地穿入高真空處理室中并從一相對較短的距離處向靶上噴涂等離子體。所述等離子體放電室(這里縮寫為DCh)工作在低真空條件下并形成閉合回路。該閉合回路DCh大體上繞著變壓器型等離子管中的鐵氧體磁芯(ferrite core)形成單一次級回路。繞著所述鐵氧體磁芯的另一側(cè)盤繞有導體，所述導體與工作在低RF頻率下的AC電源耦接。根據(jù)本公開技術(shù)，所述閉合回路DCh被構(gòu)造并設(shè)計成便于從高真空處理室(這里縮寫為PCh)中插入及移除該閉合回路DCh。所述閉合回路 DCh可以為管狀結(jié)構(gòu)。本公開技術(shù)中DCh的設(shè)計使得該DCh能夠與目前現(xiàn)有技術(shù)的PCh相耦接。此外，所述閉合回路DCh被構(gòu)造并設(shè)計成物理地穿入PCh，以使得該DCh的一部分緊密接近于所述PCh中待處理靶的位置。根據(jù)本公開技術(shù)，緊密接近于所述待處理靶位置的所述DCh的部分設(shè)置有多個開孔，這些開孔用于以DCh中所生成的等離子體均勻地噴涂所述待處理靶。一般而言，本公開技術(shù)涉及用于在高真空處理室中執(zhí)行各種化學處理的等離子體的生成。高真空處理室還可以被稱為高真空反應室。一般而言，根據(jù)本公開技術(shù)所生成的等離子體是未經(jīng)任何過濾的等離子體。這種未經(jīng)過濾的等離子體(也被稱為原生等離子體 (crude plasma))可能包括多種類型的等離子體組分,例如離子、自由基以及自由電子,還有中性原子及分子等。貫穿本公開技術(shù)說明書所使用的術(shù)語“等離子體”都是指此處所述的原生等離子體。要注意的是，在供應有低能量反應物時，在高真空及超高真空條件下進行的多種化學及物理處理都能夠被有效地執(zhí)行。根據(jù)本公開技術(shù)，是通過在低電場中維持等離子體組分(即所述反應物)而將所述低能量反應物供應至高真空室或超高真空室中的靶， 并在于所述真空室中維持一較大克努森數(shù)的同時，使所述反應物退出DCh進入高真空室中緊密接近于待處理靶。如下文所述，根據(jù)本公開技術(shù)，所述DCh能夠與高真空批量晶圓處理室以及高真空卷對卷(roll-to-roll)處理室稱接并與其一起使用。現(xiàn)在請參照圖1A，其為根據(jù)本公開技術(shù)一實施例構(gòu)造并工作的雙口側(cè)入(double port side-entry)矩形回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)的示意圖，并以側(cè)視正交視圖示出，總體標記為100。由于雙口側(cè)入矩形回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)100的內(nèi)部元件是可見的，所以圖IA的側(cè)視正交視圖實質(zhì)為該雙口側(cè)入矩形回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)100的橫截面視圖。雙口側(cè)入矩形回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)100 (此處稱為矩形回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)100)包括PCh 102 以及變壓器型等離子管104。PCh 102大體為高真空處理室，其中維持著高真空條件。變壓器型等離子管104與PCh 102耦接。如下文更加詳細描述的，變壓器型等離子管104的一部分插入PCh 102中。一般而言，矩形回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)100是用以生成等離子體，該等離子體隨后能夠用于高真空環(huán)境下發(fā)生的化學處理。變壓器型等離子管104大體上生成隨后被引入PCh 102的等離子體，該等離子體可用于PCh 102中發(fā)生的化學處理。PCh 102 包括高真空泵 106、祀 108、祀托(target holder) 110、熱祀器(target heater) 112、遮板(shutter) 114、祀操縱器(target manipulator) 116、至少一個克努森容器蒸發(fā)源(Knudsen cell evaporation source) 118、電子槍蒸發(fā)器 120、兩個入口 122。如高真空反應室中所已知的，PCh 102還可包括壓力表(未示出)、質(zhì)譜儀(未示出)以及反射高能電子衍射(reflective high energy electron diffraction,這里縮寫為RHEED)工具(未示出)。此外PCh 102可包括運靶機構(gòu)(未示出)、紅外線高溫計(未示出)、膜厚監(jiān)測儀(未示出)、膜沉積控制器(未示出)、離子源(未示出)、橢圓計(未示出)以及多個氣體源(均未示出)。PCh 102還可包括高真空處理中常用到的其他已知元件。PCh 102實質(zhì)是一種能夠密封的隔室。PCh 102可以被成形為如柱體(cylinder)、 立方體、球體或任何其他已知形狀。PCh 102通常由不銹鋼制成。PCh 102可為圓筒型 (barrel-type)處理室，具有例如范圍在40至4000升的容積。高真空泵106、遮板114、靶操縱器116、所述至少一個克努森容器蒸發(fā)源118、以及電子槍蒸發(fā)器120均是從外部與PCh 102耦接。靶108、靶托110以及熱靶器112均是從內(nèi)部與PCh 102實質(zhì)耦接。高真空泵106 從PCh 102中泵出空氣由此產(chǎn)生并維持PCh 102內(nèi)的高真空條件。例如，在高真空泵106 從PCh 102中泵出空氣后，PCh 102中的壓強可為KT4-KTuiPa之間。靶108大體表示一個在其上能夠發(fā)生化學反應的靶。靶108可為晶圓、膜、纖維(fiber)等等，并可達到例如20 厘米的大小。靶托110在合適處大體托住靶108。如圖IA所示，靶托110從邊緣處托持住靶108，以免對于靶108而言阻擋可能對準靶108的化學品(chemical)、成分(element)及等離子體。熱靶器112大體被放置于靶108的上方，并用于提高靶108的表面溫度。由熱靶器112向靶108提供的熱在圖IA中是以多個箭頭160示出。遮板114大體包括臂115，該臂115能夠延伸入PCh 102中以遮蓋革巴108。臂115 能夠用于針對來自至少一個克努森容器蒸發(fā)源118、電子槍蒸發(fā)器120或PCh 102中現(xiàn)有等離子體的反應物起到遮蓋及防護靶108的作用。靶操縱器116能夠用于在多個方向上(例如向上和向下)移動靶108、靶托110以及熱靶器112，也用于傾斜和旋轉(zhuǎn)靶108、靶托110 以及熱靶器112中的任意一個，以實現(xiàn)均衡的沉積。所述至少一個克努森容器蒸發(fā)源118 用于向PChl02中提供來自多種成分的蒸氣(vapor)。圖IA中所示每個所述克努森容器蒸發(fā)源118被放置為使得由它們蒸發(fā)并提供給PCh 102的成分的指向能夠大體撞擊并沉積在靶108的大部分表面上?？蓪⒏郊拥亩鄠€克努森容器蒸發(fā)源(未示出)與PCh 102耦接并指向靶108，使得經(jīng)由所述多個克努森容器蒸發(fā)源提供給PCh 102的成分大體均勻地撞擊并沉積在靶108的整個表面上。電子槍蒸發(fā)器120也與PCh 102耦接，并被放置為使得由電子槍蒸發(fā)器120提供給PCh 102的金屬蒸氣大體均勻地撞擊并沉積在靶108的基本大部分表面上。兩個入口 122與PCh 102的側(cè)面耦接。入口 122更清楚地示出在下文圖IB中。 如以下所描述的，入口 122使得變壓器型等離子管104能夠穿入PCh 102中。變壓器型等離子管104包括連接法蘭123、射頻(這里縮寫為RF)功率源124、多個導體126、多個高磁導率磁芯128、閉合回路放電室(這里縮寫為“閉合回路DCh”或簡單縮寫為“DCh”)130、多個開孔138、電容式壓力表142以及介電墊圈148A和148B。連接法蘭123經(jīng)由介電墊圈148B與入口 122耦接。變壓器型等離子管104包括僅在圖IB中示出以及在圖IB的描述中詳細說明的附加元件。變壓器型等離子管104還包括與RF功率源124耦接的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。在閉合回路DCh 130內(nèi)，生成的等離子以箭頭132表示。要注意的是，繪出箭頭132是為了顯示閉合回路DCh 130中生成的等離子形成閉合回路，而不是說明等離子體以特定方向流動。閉合回路DCh 130大體是一低真空放電室，維持著大體在O. I-IOPa之間的壓強。閉合回路DChl30具有矩形的形狀，其更清楚地顯示在下文圖IB 中。閉合回路DCh 130從功能上分為外段134和內(nèi)段136兩段。內(nèi)段136經(jīng)由入口 122插入PCh 102中，而外段134則留在PCh 102外部。外段134是等離子體132生成之處，而內(nèi)段136是將等離子體132釋放入PCh 102中之處。RF功率源124與多個導體126耦接。多個導體126與多個高磁導率磁芯128耦接。雖然圖IA中未明確顯示，但多個高磁導率磁芯 128中的每一個是與多個導體126中相應的一個耦接。多個導體126纏繞在多個高磁導率磁芯128上，由此形成變壓器型等離子管104中的初級繞組。多個高磁導率磁芯128大體圍繞閉合回路DCh 130。閉合回路DCh 130大體形成變壓器型等離子管104中的次級繞組。 多個開孔138中的每個大體位于閉合回路DCh 130的內(nèi)段136上。多個開孔138也可被稱作多個孔口或噴嘴。多個開孔138將等離子體132從內(nèi)段136釋放入PCh 102中，并大體釋放在靶108上。內(nèi)段136被設(shè)計為延伸入PCh 102中以使得其圍繞靶108 (更清楚地顯示在圖IB 中)。內(nèi)段136及靶108位于PCh 102中，使得內(nèi)段136位于靶108略下方。例如，內(nèi)段136 可以位于靶108下方幾厘米處，例如在靶108下方2至10厘米之間。由于閉合回路DCh 130 的內(nèi)段136具有矩形形狀，所以內(nèi)段136對于靶108而言不會擋住例如以蒸氣形式從至少一克努森容器蒸發(fā)源118和電子槍蒸發(fā)器120提供至PCh 102的成分。要注意的是，內(nèi)段 136相對于靶108的準確位置屬于設(shè)計選擇上的問題，并且實質(zhì)上代表了 DCh 130內(nèi)的測量壓強(經(jīng)由電容式壓力表142測量)、DCh 130內(nèi)等離子體132的測量電流(由位于DCh 130周圍的磁性環(huán)電流表(未示出)測量)與等離子體132在靶108上擴散的均勻性之間的權(quán)衡。多個開孔138的位置接近于靶108，并相對于靶108成一角度，以將由內(nèi)段136經(jīng)多個開孔138釋放的等離子體132大體均勻地散發(fā)到靶108的表面上。如下文圖IB中更加詳細所示，多個開孔138被對稱地布置在靶108周圍以使得等離子體132均勻地噴射到靶108的表面上。多個開孔138中的每個都位于相對靶108 —定距離處，該距離大體上小于等離子體132中等離子體組分的平均自由程距離。等離子體的平均自由程距離表示等離子體的組分在實質(zhì)上湮滅(例如，通過互相重組)之前能夠行進的距離。通過使多個開孔 138所放置距靶108的距離小于等離子體132的平均自由程距離，等離子體132的等離子體組分能夠大體撞擊并沉積在靶108的表面上。由于等離子體132是經(jīng)由多個開孔138釋放，所以等離子體132朝靶108的方向在PChl02中形成羽流(plume)。多個開孔138相對于靶108的角度使得從多個開孔138中的每一個所釋放的羽流在靶108的表面上形成橢圓形的投影。等離子體組分的濃度在靠近多個開孔138處最高并朝靶108的中心逐漸變小。 多個開孔138中的每個都位于閉合環(huán)路DCh 130上而使得由多個開孔138中不同開孔在靶 108表面上形成的各相鄰橢圓形投影重疊，并在靶108上形成等離子體132中等離子組分的大體均勻的擴散。為了不損壞PCh 102中的高真空條件，取決于DCh 130中多個開孔138的實際數(shù)目以及矩形回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)100的克努森數(shù)(Knudsen number，這里縮寫為Kn)，多個開孔138每個都具有范圍在大約1-8_的直徑。將每端都具有開口的各套筒(未示出) 插入多個開孔138的每個中。由此各套筒(sleeve)中每個都經(jīng)由多個開孔138被插入DCh 130的各壁之一中。各套筒中每個的外徑大體等于多個開孔138的直徑。各套筒中每個都起到用于釋放并使等離子體132指向靶108的噴嘴的作用。每個套筒可以特定角度指向靶 108。一般而言，套筒中面向靶108的開口(即，套筒的噴嘴端)橫截面形狀大體并非為圓形，且指向并非垂直于DCh 130的長軸(major axis) 117或短軸(minor axis) 1190套筒的噴嘴端可具有任意適當幾何形態(tài)的橫截面形狀，例如柱面、錐面、橢圓、拋物線、雙曲線等等，并使得橫截面形狀的較大尺寸(例如，橢圓的長軸)指向靶108。套筒噴嘴端的特定橫截面形狀能夠改變從套筒噴嘴端釋放的等離子體132羽流的橢圓形投影大小及展開形狀 (spread)。套筒的各種形狀及形式在圖6中更詳細地示出。一般而言，插入多個開孔138 中各套筒的噴嘴端呈放射狀地指向靶108。多個開孔138中每個之間的距離以及DCh 130中所包括開孔138的數(shù)目取決于靶 108的尺寸、從插入多個開孔138的套筒的各噴嘴端到靶108的距離、以及套筒噴嘴端的大小和形狀。一般而言，多個開孔138中相鄰開孔之間的距離應該大體上相近于多個開孔138 中給定開孔與靶108之間的距離。另外，隨著靶108的尺寸增大，多個開孔138中相鄰開孔之間的距離也相應增大。各套筒中每個可由以下材料之一制成諸如鎢(W)、鉭(Ta)或鑰 (Mo)等難熔金屬、陶瓷、石英玻璃、熱解氮化硼(pyrolytic boron nitride) (PBN)和石墨。 各套筒中每個的長度大約為5-10mm，并且在遠離靶108—面(B卩，不是套筒的噴嘴端)的開口上具有范圍在5-20mm之間的直徑?，F(xiàn)在請參照圖1B，其為根據(jù)本公開技術(shù)另一實施例構(gòu)造并工作的圖IA的雙口側(cè)入矩形回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)的示意圖，并以俯視正交視圖示出，也總體標記為100。圖IA 和圖IB中的等效元件使用相同的數(shù)字標出。為了更好地顯示及闡釋矩形回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)100的其他元件，圖IA中的一些元件在圖IB中被有意略去。圖IB中示出如圖IA 中所示的包括PCh 102、變壓器型等離子管104、真空泵106、靶108、兩個入口 122、連接法蘭123、RF功率源124、多個導體126、多個高磁導率磁芯128、閉合回路DCh 130、多個開孔 138、電容式壓力表142及介電墊圈148A和148B。如多個箭頭162所示，等離子體132大體位于DCh 130四周。要注意的是，多個箭頭162僅顯示DCh 130內(nèi)的等離子體132形成閉合回路。等離子體132實際上并非繞DCh 130行進。靶108在圖IB中為圓形。靶108也可具有其他合適的形狀，例如矩形，這是一個設(shè)計選擇上的問題。另外，圖IB中更清楚可見的是DChl30的外段134和DCh 130的內(nèi)段136。內(nèi)段136穿入PCh 102中，而外段134留在PCh 102外部。此外，僅在圖IB中可見的是，矩形回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)100還包括進氣口泄漏閥140、觀察口 144、磁性環(huán)電流表146以及三個介電墊圈148A，148B和148C。進氣口泄漏閥140、電容式壓力表142、觀察口 144和磁性環(huán)電流表146都位于外段134中。進氣口泄漏閥140耦接至氣瓶(gas cylinder)(未示出)。電容式壓力表142和觀察口 144 均與DCh 130耦接。磁性環(huán)電流表146大體為放置于DCh 130周圍的變壓器環(huán)形芯體。此外，矩形回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)100還可包括導線回路(wire loop)(未示出)，其大體平行并跟隨DCh 130的路徑。特別地，所述導線回路在多個高磁導率磁芯128處平行于DCh 130 的路徑，從而繞該多個高磁導率磁芯128形成一額外的次級繞組以測量維持電壓。進氣口泄漏閥140使氣體得以填充DCh 130。從進氣口泄漏閥140填充DCh 130 的氣體也即在提供電壓及電力至多個高磁導率磁芯128時將被激發(fā)成等離子體132的氣體。電容式壓力表142大體上測量DCh 130內(nèi)的壓強。觀察口 144使用戶得以觀察外段 134內(nèi)等離子體132的生成以及選擇性的進行等離子體的光譜分析。磁性環(huán)電流表146測量沿DCh 130的電流。所述導線回路(未示出)用于測量矩形回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)100 在系統(tǒng)的次級繞組上產(chǎn)生的電壓，所述次級繞組實質(zhì)上是指DCh 130內(nèi)的等離子體132。對導線回路兩端的電壓進行測量。由于該導線回路大體上是沿著與DCh 130相同的路徑，所以導線回路兩端的電壓反映了 DCh 130內(nèi)的電壓。如圖IB所示，變壓器型等離子管104經(jīng)由兩個入口 122插入PCh 102并與其耦接。 為了維持PCh 102內(nèi)的高真空條件，兩個入口 122必須緊密地密封。如圖IB所示，入口 122 可由諸如介電墊圈148B和148C等鐵氟龍 環(huán)進行密封。多個導體126形成繞著多個高磁導率磁芯128的變壓器型等離子管104的初級繞組。位于DCh 130內(nèi)的等離子體132形成變壓器型等離子管104的次級繞組。氣體經(jīng)由進氣口泄漏閥140漏入DCh 130中，并且電力經(jīng)由多個導體126被供應至多個高磁導率磁芯128。供應至多個高磁導率磁芯128的電力在多個高磁導率磁芯128中感應產(chǎn)生交變磁場，該交變磁場繼而在DCh 130中感應產(chǎn)生交變電場。DCh 130中的感生交變電場用于從所述氣體的原子和分子中逐出電子，從而激發(fā)該氣體成為等離子體132。DCh 130中的感生交變電場還用于維持等離子體132。隨著等離子體132被保持在DChl30中，會有少量的等離子體132經(jīng)由多個開孔138釋放到PCh 102 中。歸因于多個開孔138的空間分布及形狀，等離子體132是朝著靶108的方向以多股羽流164的形式釋放到PCh 102中。如所示的，多個開孔138置于沿著DCh 130的不同位置處，以便等離子體132均勻地沉積在靶108的表面上。通常，多個開孔138是沿著DCh 130 對稱地布置(例如，距靶108表面的距離完全相同)，以便能夠在靶108的表面上實現(xiàn)等離子體132的均勻散布。為了使引入DCh 130中的氣體激發(fā)并引導成為等離子體132，DCh 130的壁必須為非導電的；否則感生的電壓和電流將穿過DCh 130的壁并且不會形成等離子體。因而DCh
14130被分隔成多個電性分尚段。在圖IA和圖IB的不例中,DCh 130被分隔成三個電性分尚段150A、150B和150C。電性分離段150A和150B實質(zhì)表示DCh 130的內(nèi)段136，而電性分離段150C實質(zhì)表示DCh 130的外段134。電性分離段150AU50B和15C中的每個大體為敞口金屬管。電性分離段150A、150B和150C通過介電墊圈148A、148B和148C耦接在一起同時彼此電性隔開。介電墊圈148A、148B和148C用于對電性分離段150A、150B和150C進行電性分離方式的密封。介電墊圈148AU48B和148C由諸如鐵氟龍⑧等柔軟材料制成，并被夾在兩個剛性法蘭之間。例如，介電墊圈148B和148C被夾在連接法蘭123和入口 122 之間。介電墊圈148A耦接電性分離段150A和150B。介電墊圈148B耦接電性分離段150A 和150C。介電墊圈148C耦接電性分離段150B和150C。在下文圖7A和圖7B中會更詳細的闡釋介電墊圈148A、148B和148C。一般而言，在整個說明書中要注意的是，經(jīng)由介電墊圈耦接的DCh兩管端(例如，電性分離段150A和150B由介電墊圈148A所耦接的兩管端) 由于該兩管端之間的電勢差而實質(zhì)上形成電容器。由于DCh 130中介電墊圈148A、148B和 148C的存在，當?shù)入x子體132傳導(conduct)時，電性分離段150AU50B和150C中的每個都可處于不同的電勢。根據(jù)本公開技術(shù)，DCh 130可劃分成多個電性分離段。例如為了便于經(jīng)由入口 122 從PCh 102中進行DCh 130的裝配和拆卸，各電性分離段能夠在沿著DCh 130的適當位置處分隔DCh 130。作為一個不例，DCh 130可劃分成四個電性分離段,用兩個介電墊圈(未示出)來代替介電墊圈148A，且這兩個介電墊圈每個分別平行于介電墊圈148B和148C，并分別沿DCh 130的兩條長邊之一放置。作為另一示例，DCh 130可劃分成兩個電性分離段， 用單個介電墊圈(未示出)來代替介電墊圈148B和148C，且該單個介電墊圈大體對立于介電墊圈148A沿著DCh 130放置，并鄰近于圖IB中所示的磁性環(huán)電流表146。在這一示例中，可沿著DCh 130的短邊放置多個小直徑的高磁導率磁芯(未示出)(以代替多個高磁導率磁芯128)，并且能夠縮短DCh 130的總體長度。如圖IB中所示，DCh 130具有矩形的形式并經(jīng)由兩個入口 122進入PCh 102中。如下文圖2A、圖3A、圖3D、圖4A、圖4B、圖5A和圖 5B所述的，除了圖IB中所示的矩形形式外，本公開技術(shù)的閉合回路DCh可以具有其他形式和形狀。電性分離段150AU50B和150C中的每個均由高真空室技術(shù)中常用的雙壁水冷不銹鋼管材構(gòu)造而成。電性分離段150AU50B和150C中的每個可進一步包括多個進水管(未示出)和出水管(未示出)，而用于在管材的雙壁之間進行冷卻劑(即，水)的流通。所述進水管(未示出)可沿著DCh 130的內(nèi)壁(未示出)放置或沿著DCh 130的外壁(未示出) 放置而免于破壞各電性分離段的電勢。運載冷卻劑的進水管和出水管可通過塑料管(未示出)伸出PCh 102外部。每一電性分離段150AU50B和150C的管材內(nèi)徑大于等離子體132 中等離子體組分的平均自由程距離，此處等離子體132在PCh 102內(nèi)處于O. I-IPa之間的壓強下。例如，電性分離段150A的管材內(nèi)徑可為大約40mm?！愣?，要盡可能地縮短位于外段134的電性分離段150C所使用的管材長度， 以便降低DCh 130中感應產(chǎn)生的總電壓，因為，DCh 130中的高電壓會引起DCh 130壁的濺射，從而增加DCh 130中的污染，而這會影響到等離子體132在靶108上的沉積質(zhì)量。一般而言，由于DCh 130實質(zhì)上是導體，根據(jù)歐姆定律，縮短DCh 130的長度會減小其電阻 (resistivity),從而減小要維持等離子體132的維持電壓所需的電量,并因而減小DCh中感應產(chǎn)生的電壓。電性分離段150C的長度大體是由多個高磁導率磁芯128的尺寸和幾何位置(geometry)以及矩形回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)100中使用了多少個高磁導率磁芯128 來確定。由于電性分離段150C具有大體“U”基底的形狀，所以可將多個高磁導率磁芯128 放置在電性分離段150C的底部上(也即，磁性環(huán)電流表146所處的位置)，以縮短電性分離段150C的管材長度。用于電性分離段150A和150B的管材長度大體是根據(jù)靶108的大小、形狀和幾何位置來確定。為了減小DCh 130銳邊(sharp edge)中存在的局部電場以及減小這些電性分離段中使用的管材總長度，可在電性分離段150A和150B的形狀上彎曲或修整出拐角或銳角(sharp angle)。一般而言,局部電場容易導致派射以及容易增加對DCh 130壁的污染。要注意的是，一般而言變壓器型等離子管104與PCh 102電性隔開。然而原則上， 電性分離段150A、150B或150C三者之一可利用PCh 102來電性接地。此外，DCh 130可以是僅有一處分離隔開的回路，僅具有單個介電墊圈(未示出)。然而這種設(shè)置中，在所述單個介電墊圈附近會形成相當大的高壓電場，例如達到數(shù)千伏/cm的量級。這一相當大的高壓電場會在等離子體132初始激發(fā)時產(chǎn)生并會損壞所述介電墊圈，從而破壞DCh 130兩個電性分離段(未示出)之間的電性隔開。介電墊圈在高壓電場中的破壞與電場的強度、制成介電墊圈的介電材料的類型、介電墊圈的橫截面面積有關(guān)，這關(guān)系到高電壓電場的形成以及介電墊圈的清潔度和完整性。現(xiàn)在參照圖2A，其為根據(jù)本公開技術(shù)又一實施例構(gòu)造并工作的雙口側(cè)入分叉回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)(籠統(tǒng)標記為200)的示意圖，并以俯視正交視圖示出。雙口側(cè)入分叉回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)200 (此處稱為分叉回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)200)包括PCh 202、變壓器型等離子管204以及靶206。PCh 202維持在高真空條件下，而變壓器型等離子管204維持在低真空條件下。分叉回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)200大體類似于矩形回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)100 (圖IA和圖1B)，并包括許多與矩形回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)100相同的元件。一般而言，分叉回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)200與矩形回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)100之間的主要差異在于插入所述PCh中的變壓器型等離子管的形狀。為了更好的闡釋本公開技術(shù)，分叉回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)200與矩形回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)100之間的類似元件已經(jīng)被省略，例如靶托、熱靶器、遮板、靶操縱器、多個克努森容器蒸發(fā)源、電子槍蒸發(fā)器、進氣口泄漏閥、電容式壓力表、觀察口、磁性環(huán)電流表等等。PCh 202包括兩個入口 208。變壓器型等離子管204包括連接法蘭209、多個高磁導率磁芯210 (這里稱為鐵氧體磁芯210)、多個導體212、分叉回路DCh 214 (這里稱為“分叉回路DCh”或簡單地稱為“DCh”)、介電墊圈222A，222B, 222C和222D、以及等離子體215。 鐵氧體磁芯210圍繞DCh 214放置。多個導體212與鐵氧體磁芯210中的每一個耦接(圖 2A中未明確示出)。多個導體212與低RF功率源以及阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)(未示出)耦接。分叉回路DCh 214功能性地劃分為外段216和內(nèi)段218兩段。內(nèi)段218經(jīng)由入口 208插入PCh 202中，而外段216留在PCh 202外部。外段216是等離子體215生成之處，而內(nèi)段218是將等離子體215釋放入PCh 202中之處。如多個箭頭224所示，等離子體215形成圍繞DCh 214的閉合回路。DCh 214包括兩個電性分離段220A和220B。電性分離段220A和220B經(jīng)由介電墊圈222A和222B耦接，該介電墊圈222A和222B將所述兩段彼此電性隔開。介電墊圈222A和222B在構(gòu)造、材料、安裝及操作上基本類似于介電墊圈148A(圖IA和圖1B)，并在下文圖7A中進一步加以描述。電性分離段220A大體與電性分離段150C類似。電性分離段220A插進入口 208中的部分可由諸如介電墊圈222C和222D等鐵氟龍⑧環(huán)進行密封。電性分離段220B具有大體上分叉的形狀，類似于平行四邊形。電性分離段220B 在第一點230處分叉成兩個通道232A和232B。通道232A和232B在第二點234處再結(jié)合成單個通道。沿著通道232A和232B，電性分離段220B包括多個開孔226，用于向PCh 202 中釋放等離子體215以便沉積在靶206上。如圖2A所示，多個開孔226中的每一個以各股羽流228的形式將等離子體215釋放入PCh 202中。多個開孔226大體上類似于多個開孔 138 (圖IA和圖1B)并可具有插入它們中的套筒(未示出)，其中每個套筒面向靶206的一端充當噴嘴(未示出)的作用。通道232A和232B大體相似并且大體對稱，以使得DCh 214內(nèi)的等離子體215在第一點230處均勻的分叉進入通道232A和232B中。通道232A和 232B以大體相同的角度自第一點230分叉并在第二點234再結(jié)合。通道232A和232B在形狀、直徑和長度方面大體相同，并大體互為鏡像。通過使得通道232A和232B大體相同， 等離子體215將在兩個通道中大體平均地激發(fā)。此外，隨著等離子體215沉積在靶206上， 經(jīng)由多個開孔226釋放的等離子體215將具有大體相同的等離子體組分。多個開孔226沿通道232A和232B大體均勻且對稱地間隔開，以使得從每個開孔釋放在靶206上的等離子體215的量大體相等?；谶@一點，多個開孔226朝靶206將等離子體215釋放入PCh 202 中并大體均勻地釋放在靶206上。與閉合回路DCh 130 (圖IA和圖1B)相比，由于分叉回路DCh 214的對稱形狀以及圍繞靶206的放置，因此可提供等離子體215在靶206上更均勻的散布和沉積。電性分離段220B的大體形狀使得等離子體215能夠均勻地散布和沉積在靶206 上。如圖2A所示的靶206大體是平坦的并具有圓形的形狀。靶206 —般而言是平坦的，但在橫截面(如圖2A所示)上，靶206可具有多種形狀及尺寸。例如，靶206可具有柱面、橢圓等橫截面形狀。靶206還可以是不平坦的，并且可具有例如圓柱面或球面的形狀。要注意的是，可使電性分離段220B的分叉形狀適應于靶206的各種形狀及尺寸。一般而言，在第一點230處，電性分離段可分叉成多個不同的通道，并假設(shè)每個通道在拓撲結(jié)構(gòu)、直徑和長度方面都基本相同。電性分離段220B的分叉形狀基本可以是任意閉合的對稱形狀，例如圓形、方形、菱形、橢圓形、平行四邊形、多邊形等等。此外，電性分離段220B所形成的平面相對于電性分離段220A所形成的平面可具有大體任意的角度。例如，在下文圖5A和圖5B 中，雙口頂入分叉回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)示出為DCh的分叉段具有圓形形狀，并與插入PCh 中的DCh段成直角?，F(xiàn)在參照圖2B，其為根據(jù)本公開技術(shù)另一實施例構(gòu)造并工作的圖2A的雙口側(cè)入分叉回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)中分叉回路(籠統(tǒng)稱為250)的實施例示意圖，并以側(cè)視正交視圖和橫截面視圖示出。將分叉回路250的側(cè)視正交視圖通稱為240，并且將分叉回路250的橫截面視圖通稱為242。橫截面視圖242是側(cè)視正交視圖240沿著’ I’所標示的虛線的橫截面視圖。圖2B與圖2A之間的類似元件使用相同的附圖標記來標示。圖2B中示出電性分離段220B的示例，其中電性分離段220B在第一點230處分叉成四個通道2361、2362、2363 和2364。如橫截面視圖242所示，由于每個通道2361、2362、2363和2364在幾何形狀、直徑、長度以及各自從第一點230處所分叉出的角度(如多個箭頭238A所指示的)和在第二點234處再結(jié)合成的角度(如多個箭頭238B所指示的)等方面都大體相同，因此每個通道 2361、2362、2363和2364中的等離子體(未示出)大體均勻地沉積在靶206的兩側(cè)。對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是，根據(jù)本公開技術(shù)還可能有分叉回路250的很多其他實施例，并且這只是設(shè)計選擇上的問題?，F(xiàn)在參照圖3A，其為根據(jù)本公開技術(shù)又一實施例構(gòu)造并工作的單口側(cè)入互穿圓形回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)(籠統(tǒng)稱為300)的示意圖，并以俯視正交視圖示出。單口側(cè)入互穿圓形回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)300(這里稱為互穿圓形等離子體發(fā)生系統(tǒng)300)包括PCh 302、 變壓器型等離子管304以及靶306 ACh 302維持在高真空條件下，而變壓器型等離子管304 維持在低真空條件下?；ゴ﹫A形等離子體發(fā)生系統(tǒng)300大體類似于矩形回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)100 (圖IA和圖1B)，并包括許多與矩形回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)100相同的元件。一般而言，互穿圓形等離子體發(fā)生系統(tǒng)300與矩形回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)100之間的主要差異在于插入所述PCh中的變壓器型等離子管的形狀。為了更好的闡釋本公開技術(shù)，互穿圓形等離子體發(fā)生系統(tǒng)300與矩形回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)100之間的類似元件已經(jīng)被省略，例如靶托、熱靶器、遮板、靶操縱器、多個克努森容器蒸發(fā)源、電子槍蒸發(fā)器、進氣口泄漏閥、電容式壓力表、觀察口、磁性環(huán)電流表等等。PCh 302包括單個入口 308。變壓器型等離子管304包括連接法蘭309、多個高磁導率磁芯310、多個導體312、互穿回路DCh 314 (這里稱為“互穿回路DCh”或簡單地稱為 “DCh”)以及等離子體315。DCh 314還可包括多個介電墊圈(未示出)。高磁導率磁芯310 圍繞DCh 314放置。多個導體312與高磁導率磁芯310中的每一個耦接(圖3A中未明確示出)。多個導體312與RF功率源還有阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)(未示出)耦接?；ゴ┗芈稤Ch 314 功能性地劃分為外段316和內(nèi)段318兩段。內(nèi)段318經(jīng)由入口 308插入PCh 302中，而外段316留在PCh 302外部。外段316是等離子體315生成之處，而內(nèi)段318是將等離子體 315釋放入PCh 302中之處。如多個箭頭324所示，等離子體315位于DCh 314四周，從而形成閉合回路。DCh 314可包括多個電性分離段(未示出)，使每個電性分離段經(jīng)由各介電墊圈耦接至相鄰的電性分離段。DCh 314插進入口 308中的部分可由一鐵氟龍⑧環(huán)(未示出)進行密封。DCh 314具有互穿圓形的形狀，進一步在下文圖3B中加以描述。所述的互穿圓形形狀包括插入較大直徑管328中的較小直徑管330。較大直徑管328具有大體環(huán)繞靶306的圓形段332。在箭頭326A所示的穿入?yún)^(qū)之前，圓形段332的直徑都不變，在所述穿入?yún)^(qū)處， 圓形段332的直徑減小，從而使得圓形段332具有接近于較小直徑管330的直徑并在圖3A 中以直線型較小直徑管334表示。在這方面，如圖3A中以直線型較小直徑管334所示的， 圓形段332穿入較大直徑管328中。同時，直線型較小直徑管334和較小直徑管330形成外段316 (等離子體315生成之處)的方形。如圖3A所示，在穿入?yún)^(qū)326B處，較小直徑管 330插入較大直徑管328中。多個磁芯310繞外段316中的較小直徑管330放置。沿著圓形段332，DCh 314包括多個開孔320，用于向PCh 302中釋放等離子體315以便沉積在靶 306上。如圖3A所示，多個開孔320中的每一個以各股羽流322的形式將等離子體315釋放入PCh 302中。多個開孔320大體上類似于多個開孔138 (圖IA和圖1B)并可具有插入它們中的套筒(未示出)，其中每個套筒面向靶306的一端充當噴嘴(未示出)的作用。多個開孔320大體均勻地繞圓形段332放置，從而使得經(jīng)由多個開孔320所釋放的等離子體315會大體均勻地沉積在靶306上。與閉合回路DCh 130 (圖IA和圖1B)和分叉回路DCh 214 (圖2A)相比，由于互穿回路DCh 314的圓形形狀以及圍繞靶306的放置，因此可提供等離子體315在靶306上更均勻的散布和沉積?；ゴ┗芈稤Ch 314的另一優(yōu)勢在于其僅包括一個入口 308而不是兩個。如下文圖3B、圖3D、圖4A和圖4B所示，DCh 314的常規(guī)互穿形狀可修改為多種形狀，從而適應PCh 302中靶306的不同大小、形狀及擺放。例如，圓形段332可以呈正方形 (如下文圖3D所示)或矩形的形狀，而較小直徑管330 (也即外段316)可以呈圓形或六邊形的形狀。圓形段332還可以呈線型(如下文圖4A和圖4B所示)的形狀?，F(xiàn)在參照圖3B，其為根據(jù)本公開技術(shù)另一實施例構(gòu)造并工作的圖3A的單口側(cè)入互穿圓形回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)中互穿回路結(jié)構(gòu)(籠統(tǒng)地稱為350)的簡化示意圖?；ゴ┗芈方Y(jié)構(gòu)350包括兩個回路段352A和352B以及互穿段354。如多個箭頭356所示，等離子體(未示出)大體存在于互穿回路結(jié)構(gòu)350內(nèi)部四周以形成閉合回路?；ゴ┒?54包括較小直徑管358和較大直徑管360。等離子體存在于回路段352A周圍，還存在于較小直徑管 358中。等離子體沿著較小直徑管358出現(xiàn)，還存在于回路段352B中。等離子體還存在于較大直徑管360中，從而使得等離子體處于回路段352A中。在單口側(cè)入互穿圓形回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)(未示出)中，回路段352A和352B其中之一位于PCh (未示出)內(nèi)部，而另一回路段則位于PCh外部。在位于PCh外部的回路段處,多個高磁導率磁芯(未不出)圍繞該回路段放置?；ゴ┒?54大體是互穿回路結(jié)構(gòu)350經(jīng)由連接法蘭357入口插入PCh中的一段。回路段352A和352B在互穿點362A和362B處進入互穿段354中。互穿點362B 由虛線圈364界定，并且互穿點362B的放大視圖在下文圖3C中得以更詳細地示出。較小直徑管358大體位于較大直徑管360內(nèi)。較大直徑管360大體包圍較小直徑管358。較大直徑管360的直徑充分大于較小直徑管358的直徑，從而使得等離子體能夠自由地存在于從回路段352B到回路段352A的較大直徑管360中各處。較小直徑管358的中心軸(未示出)不可與較大直徑管360的中心軸(未示出)重合。一般而言，較小直徑管358的中心軸相對于較大直徑管360的中心軸有所偏移。另外，較小直徑管358和較大直徑管360 二者中的載體的路徑應該是相似的。這樣，較大直徑管360的直徑大體為較小直徑管358的直徑的兩倍。要注意的是，盡管一般而言，較小直徑管和較大直徑管358和360d的縱向中心軸應該是平行的，但較小直徑管和較大直徑管358和360并不必須享有共同的縱向中心軸(未示出)。例如，可將較小直徑管358放置得大體接近(圖3B中未示出)較大直徑管 360的內(nèi)壁(未標不)。這一實施例會在較大直徑管360內(nèi)壁(未標不)的相對一側(cè)創(chuàng)建出較大的自由空間(未示出)，從而在互穿回路結(jié)構(gòu)350中針對氣體組分使更大的平均自由程成為可能?，F(xiàn)在參照圖3C，其為根據(jù)本公開技術(shù)又一實施例構(gòu)造并工作的圖3B的互穿圓形回路結(jié)構(gòu)(籠統(tǒng)地稱為362B)的特寫示意圖。圖3B與圖3C之間的等效元件使用相同的數(shù)字進行標記。如所示的，較小直徑管358插入較大直徑管360中。等離子體(未示出)存在于整個較小直徑管358中(如箭頭366A所示)以及存在于整個較大直徑管360中(如箭頭366B所示)。圖3B的互穿圓形回路結(jié)構(gòu)大體可由組裝成圖3B所示該互穿圓形回路結(jié)構(gòu)的多個不同管段制得。例如，如圖3C所示，較小直徑管358是由第一管體371A和第二管體 371B制得，而較大直徑管360是由第三管體371C制得。管段317D表示第二管體371B的另一端。每段管體可經(jīng)由與介電墊圈耦接的法蘭來與相鄰的管段電性隔開同時又相耦接。在圖3C中，第一管體371A經(jīng)由介電墊圈370與第二管體371B耦接。介電墊圈370將第一管體371A和第二管體371B耦接在一起同時又將第一管體371A與第二管體371B電性隔開。 介電墊圈370呈環(huán)狀。較小直徑管358經(jīng)由密封件368插入較大直徑管360中、與其耦接并加以氣密密封。密封件368可由介電材料制造并且呈環(huán)狀。密封件368并非必須氣密地密封較大直徑管360和較小直徑管358。密封件368還將管段37ID與第三管體37IC耦接， 而氣密地密封管段371D與第三管體371C。密封件368還將管段371D與第三管體371C電性隔開。要注意的是，在本公開技術(shù)的另一實施例中，密封件368被去除(未示出)，并且較小直徑管358焊接至較大直徑管360。在該實施例中，第一管體37IA焊接至第三管體371C， 而使得第二管體371B不與第三管體371C接觸。第二管體371B由此經(jīng)由介電墊圈370與第一管體371A耦接，還保持與較小直徑管358電性分離。如圖3C所示，示出較小直徑管358及較大直徑管360的雙壁水冷構(gòu)造。虛線橢圓372A示出較小直徑管358的雙壁水冷結(jié)構(gòu)，并且虛線橢圓372B示出較大直徑管360的雙壁水冷結(jié)構(gòu)。如虛線橢圓372A所示，較小直徑管358的壁包括第一內(nèi)管374A及第一外管374B。在第一內(nèi)管374A與第一外管374B之間放置有諸如水等冷卻劑376。類似地，如虛線橢圓372B所示，較大直徑管360的壁包括第二內(nèi)管378B及第二外管378A。第一內(nèi)管 374A、第一外管374B、第二內(nèi)管378B及第二外管378A每個均為實體壁。第一內(nèi)管374A與第一外管374B之間的空隙(未標示)是中空的，第二內(nèi)管378B與第二外管378A之間的空隙(未標示)也是一樣。在第二內(nèi)管378B與第二外管378A之間的空隙中放置有諸如水等冷卻劑380。第一內(nèi)管374A、第二內(nèi)管378B、第一外管374B及第二外管378A中每個均由不銹鋼制成。較小直徑管358及較大直徑管360的壁還可包括附加管(未示出)，以用于向以較小直徑管358和較大直徑管360形成其一部分的單口側(cè)入互穿圓形回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)(未示出)中引入冷卻劑376和380以及從其中移除冷卻劑376和380?，F(xiàn)在參照圖3D，其為根據(jù)本公開技術(shù)另一實施例構(gòu)造并工作的單口側(cè)入互穿方形回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)(籠統(tǒng)稱為400)的示意圖，并以俯視正交視圖示出。單口側(cè)入互穿方形回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)400(這里稱為互穿方形等離子體發(fā)生系統(tǒng)400)包括PCh 402、 變壓器型等離子管404以及靶406。PCh 402維持在高真空條件下，而變壓器型等離子管404 維持在低真空條件下。互穿方形等離子體發(fā)生系統(tǒng)400大體類似于上述的等離子體發(fā)生系統(tǒng)，尤其類似于互穿圓形等離子體發(fā)生系統(tǒng)300 (圖3A)，并包括許多與那些等離子體發(fā)生系統(tǒng)相同的元件。一般而言，互穿方形等離子體發(fā)生系統(tǒng)400與互穿圓形等離子體發(fā)生系統(tǒng)300之間的主要差異在于插入所述PCh中的變壓器型等離子管的形狀。為了更好的闡釋本公開技術(shù)，互穿方形等離子體發(fā)生系統(tǒng)400與描述過的等離子體發(fā)生系統(tǒng)之間的類似元件已經(jīng)被省略，例如靶托、熱靶器、遮板、靶操縱器、多個克努森容器蒸發(fā)源、電子槍蒸發(fā)器、 進氣口泄漏閥、電容式壓力表、觀察口、變壓器環(huán)芯等等。PCh 402包括單個入口 412。變壓器型等離子管404包括多個高磁導率磁芯408、 多個導體410、連接法蘭414、互穿回路DCh 416 (這里稱為“互穿回路DCh”或簡單地稱為 “DCh”)以及等離子體418。如多個箭頭420所示，等離子體418存在于整個DCh 416的內(nèi)部。DCh 416還包括多個介電墊圈428A、428B、428C、428D和428E。高磁導率磁芯408圍繞 DCh 416放置。多個導體410與高磁導率磁芯408中的每一個耦接(圖3D中未明確示出)。多個導體410與RF功率源(未示出)還有阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)耦接?；ゴ┗芈稤Ch416功能性地劃分為外段422和內(nèi)段424兩段。內(nèi)段424經(jīng)由入口 412插入PCh 402中，而外段422留在PCh 402外部。外段422是等離子體418生成之處，而內(nèi)段424是將等離子體418釋放入PCh 402中之處。DCh 416包括多個電性分離段426A、426B、426C、426D及426E。電性分離段426A-426E中每個經(jīng)由介電墊圈428A-428E中相應的一個耦接至相鄰的電性分離段。 DCh 416插進入口 412中的部分使用連接法蘭414進行密封，該連接法蘭414可以是具有銅墊圈(未示出)的標準高真空CF 100法蘭。介電墊圈(未示出)可放置在法蘭414與入口 412之間。所述銅墊圈可用PCh 402來接地。連接法蘭414還可與鐵氟龍 墊圈(未示出)耦接，用以使電性分離段426C和426D與入口 412電性隔開。介電墊圈428A、428B和 428C在下文參照圖7A加以描述，介電墊圈428D和428E在下文參照圖7B加以描述。DCh 416具有互穿的方形形狀，在下文圖3E中進一步加以描述。所述互穿方形形狀的一部分在圖3D中以虛線橢圓436示出。該互穿方形形狀包括插入較大直徑管432中的較小直徑管434。較大直徑管432具有分區(qū)段438供較小直徑管434插入其中。如內(nèi)段 424中所示，較大直徑管432具有大體環(huán)繞靶406的方形段(未標示)。如圖3D中所示，在分區(qū)段438處，較小直徑管434插入較大直徑管432中。多個磁芯408圍繞外段422中的較小直徑管434放置，并大體圍繞電性分離段426E放置。較大直徑管432的直徑大約為較小直徑管434的直徑的兩倍，從而使較大直徑管432中等離子體418的平均自由程距離大體接近于較小直徑管434中等離子體418的平均自由程距離。這一實施例在較小直徑管434 相對于較大直徑管432偏離中心時是可能的，例如在電性分離段426C的兩端從同一側(cè)(圖 3D中未不出)進入及退出電性分尚段426D時。圖3D不出電性分尚段426C從相對的兩側(cè)進入及退出電性分離段426D。要注意的是，電性分離段426A-426E中的每個均由如上文圖3C中所描述的雙壁水冷不銹鋼管材制成。一般而言，電性分離段426A-426D由諸如水等冷卻劑進行冷卻，該冷卻劑在制成電性分離段426A-426D的管材雙壁之間通過。對于電性分離段426D而言，冷卻劑經(jīng)由在介電墊圈428D鄰近與電性分離段426D耦接的第一進水管(未示出)引入電性分離段426D的雙壁之間。該冷卻劑在所述雙壁之間行進并經(jīng)由第一出水管(未示出)在分區(qū)段438處排出電性分離段426D (作為熱的冷卻劑)。所述第一出水管可為具有6mm直徑的不銹鋼管。該第一出水管與電性分離段426D的內(nèi)壁(未標示)耦接，并在鄰近法蘭414的 PCh 402外部大體退出電性分離段426D。所述第一出水管并不與電性分離段426C接觸。一旦第一出水管退出電性分離段426D，其便可與塑料管材耦接。對于電性分離段426C而言， 冷卻劑經(jīng)由第二進水管(未示出)引入電性分離段426C的雙壁之間，該第二進水管在箭頭 435所標示的接頭附近與電性分離段426C耦接，該接頭在PCh 402外部將電性分離段426C 與電性分離段426D耦接。所述冷卻劑在所述雙壁之間行進并經(jīng)由箭頭437所標示的接頭鄰近所耦接的第二出水管(未示出)排出電性分離段426C(作為熱的冷卻劑)，該接頭在 PCh 402內(nèi)部將電性分尚段426C與電性分尚段426Df禹接。第二出水管類似地可為具有6mm 直徑的不銹鋼管。該第二出水管與電性分離段426C的內(nèi)壁(未標示)耦接，并在鄰近接頭 435的PCh 402外部大體退出電性分離段426C。一旦第二出水管退出電性分離段426C，其便可與塑料管材耦接。這在下文圖3E中更詳細地示出。要注意的是，第二出水管在電性分離段426C兩端必須處于相同的電勢。
對于電性分離段426A和426B而言，進水管和出水管(未示出)分別經(jīng)由貫入PCh 402壁中的介電導孔(未示出)引入那些電性分離段的雙壁之間并從其中退出。為了維持電性分離段426A和426B的自電勢，介電導孔(feed-thrus)是必須的。這些進水管及出水管能夠用作PCh 402內(nèi)較大直徑管432的支撐。在PCh 402外部，這些進水管及出水管可與塑料管材耦接。冷卻劑經(jīng)由在介電墊圈428B鄰近與電性分離段426B耦接的第三進水管 (未示出)引入電性分離段426B的雙壁之間。該冷卻劑在所述雙壁之間行進并經(jīng)由第三出水管(未示出)在介電墊圈428A鄰近排出電性分離段426B (作為熱的冷卻劑)。所述第三出水管類似地可為具有6mm直徑的不銹鋼管。冷卻劑經(jīng)由在介電墊圈428C鄰近與電性分離段426A耦接的第四進水管(未示出)引入電性分離段426A的雙壁之間。該冷卻劑在所述雙壁之間行進并經(jīng)由第四出水管(未示出)在介電墊圈428A鄰近排出電性分離段 426A(作為熱的冷卻劑)。所述第四出水管類似地可為具有6mm直徑的不銹鋼管。要注意的是，一般而言，冷卻劑是在電性分離段的管體最低點處引入該段的雙壁之間，并從該段的管體最高點處排出，從而使冷卻劑中形成的氣泡量最小。法蘭414與較大直徑管432耦接從而經(jīng)由入口 412氣密地密封變壓器型等離子管 404與PCh 402。法蘭414可利用PCh 402電性接地，從而使得入口 412和法蘭414能夠用標準銅墊圈進行密封。作為入口 412、法蘭414及較大直徑管432的尺寸示例，在入口 412 具有大約IOOmm的直徑時，則較大直徑管432可具有大約在80_90mm之間的直徑，從而使其能夠輕松地插進入口 412中。在這種尺寸下，法蘭414能夠?qū)嵤楸绢I(lǐng)域公知的標準CF 100法蘭。較小直徑管434在PCh 402內(nèi)的一端與分區(qū)段438之間的距離可為大約20mm。 介電墊圈428B和428E以及介電墊圈428C和428D將電性分離段426C和426D電性隔開。在內(nèi)段424中，DCh 416包括多個開孔430，用于向PCh 402中釋放等離子體418 以便沉積在靶406上。多個開孔430中的每一個以各股羽流(未示出)的形式將等離子體 418釋放入PCh 402中。多個開孔430大體上類似于多個開孔138 (圖IA和圖1B)并可具有插入它們中的套筒(未示出)，其中每個套筒面向靶406的一端充當噴嘴(未示出)的作用。多個開孔430大體均勻地圍繞方形段放置，從而使得經(jīng)由多個開孔430所釋放的等離子體418會大體均勻地沉積在靶406上。較大直徑管432及較小直徑管434可平行于靶 406。較大直徑管432及較小直徑管434也可相對靶406處于任何角度，包括垂直于靶406。 一般而言，為了保證等離子體418能夠均勻地沉積在靶406上，圖3D中的靶406的長度或?qū)挾炔粫笥诩s125mm。在采取其他措施以使等離子體418在靶上沉積均勻的條件下，可增大互穿方形等離子體發(fā)生系統(tǒng)400的尺寸以適應長度或?qū)挾却笥?25mm的靶。與閉合回路DCh 130 (圖IA和圖1B)相比，由于互穿回路DCh 416的方形形狀以及圍繞靶406的放置，因此可提供等離子體418在靶406上更均勻的散布和沉積。還可注意到，由于互穿回路DCh 314 (圖3A)和互穿回路DCh 416的僅需單個入口進入PCh的互穿形狀及結(jié)構(gòu)，它們均各自簡化了變壓器型等離子管304(圖3A)和404分別到PCh 302 (圖 3A)和PCh 402的進出。要注意的是，如上所述，根據(jù)本公開技術(shù)，內(nèi)段424及外段422均可具有多種形狀。例如，外段422可具有圓形或橢圓形狀。此外，根據(jù)本公開技術(shù)，內(nèi)段424 及外段422可放置為相對于彼此成多種角度。例如，外段422及內(nèi)段424可放置為相對于彼此成直角。外段422相對于內(nèi)段424的特定形狀、形態(tài)及角位置(angular position)屬于設(shè)計選擇上的問題，并且對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是顯而易見的。
現(xiàn)在參照圖3E，其為根據(jù)本公開技術(shù)又一實施例構(gòu)造并工作的圖3D的互穿方形回路結(jié)構(gòu)(籠統(tǒng)地稱為436)的特寫示意圖。圖3D與圖3E之間的等效元件使用相同的數(shù)字進行標記。特別地，圖3E示出箭頭435所標示的接頭的特寫，該接頭在PCh 402外部將電性分離段426C與電性分離段426D耦接。如圖3E所示，等離子體418以多個箭頭420示出存在于較大直徑管432及較小直徑管434內(nèi)。較小直徑管434的直徑大體與較小直徑管 434的外壁和較大直徑管432的內(nèi)壁之間的最大距離相等。另外，較小直徑管434及較大直徑管432不必享有共同的中心軸。如所示的，介電墊圈428E將電性分離段426C與電性分離段426E耦接，同時又將這兩段電性隔開。介電墊圈428E呈環(huán)狀。較小直徑管434的管端425也在圖3E中示出。圖3E示出用于將冷卻劑引入較小直徑管434的雙壁(未示出) 中的進水管444。進水管444的電壓與較小直徑管434兩端的電壓大體相同。進水管444 進入較小直徑管434的雙壁中。進水管444可為例如6mm的不銹鋼管。圖3E還示出用于從較小直徑管434的另一端(未示出)排出熱的冷卻劑的出水管440。出水管440鄰近較小直徑管434的內(nèi)壁(未示出)放置?？蓪⒊鏊?40附連至出口管442。出水管440通常由不銹鋼制成，而出口管442則由塑料制成。圖3E還示出電性分離段426C與電性分離段426D耦接，并對這兩段進行氣密密封同時保持電性分離。較大直徑管432包括與其耦接的圓形法蘭446A。較小直徑管434包括與其耦接的圓形法蘭446B。圓形法蘭446A包括螺孔(未示出)及榫齒(tenon tooth) 452A。 圓形法蘭446B包括螺孔(未示出)及榫眼(mortise) 452B。榫齒452A和榫眼452B中的每個都具有大體為環(huán)形的形狀。榫眼452B在形狀上大體類似于榫齒452A。使用插入圓形法蘭446B和446A各自螺孔中的螺桿或螺栓(未示出)將圓形法蘭446A與圓形法蘭446B耦接。在圓形法蘭446A與446B之間放置有鐵氟龍 墊圈450，并使得榫齒452A及榫眼452B 夾緊鐵氟龍 墊圈450。鐵氟龍 墊圈450可呈環(huán)狀的形式。緊固所述螺桿以將鐵氟龍⑧墊圈450壓緊在圓形法蘭446A與446B之間，從而耦接并氣密地密封較小直徑管434與較大直徑管432。在所述螺孔處放置有介電環(huán)氧套管(未示出)，每個介電環(huán)氧套管(dielectric epoxy bushing)均具有切斷式電接觸(cut-off electrical contact),用于將較大直徑管 432與較小直徑管434電性隔開?，F(xiàn)在參照圖4A，其為根據(jù)本公開技術(shù)另一實施例構(gòu)造并工作的單口側(cè)入互穿桿形等離子體發(fā)生系統(tǒng)(籠統(tǒng)稱為480)的示意圖，并以俯視正交視圖示出。單口側(cè)入互穿桿形等離子體發(fā)生系統(tǒng)480 (這里稱為互穿桿形等離子體發(fā)生系統(tǒng)480)包括PCh 482、變壓器型等離子管484以及靶486。PCh 482維持在高真空條件下，而變壓器型等離子管484維持在低真空條件下?；ゴU形等離子體發(fā)生系統(tǒng)480大體類似于上述的等離子體發(fā)生系統(tǒng)， 并包括許多與那些等離子體發(fā)生系統(tǒng)相同的元件。一般而言，互穿桿形等離子體發(fā)生系統(tǒng) 480與上述等離子體發(fā)生系統(tǒng)之間的主要差異在于插入所述PCh中的變壓器型等離子管的形狀。為了更好的闡釋本公開技術(shù)，互穿桿形等離子體發(fā)生系統(tǒng)480與描述過的等離子體發(fā)生系統(tǒng)之間的類似元件已經(jīng)被省略，例如靶托、熱靶器、遮板、靶操縱器、多個克努森容器蒸發(fā)源、電子槍蒸發(fā)器、進氣口泄漏閥、電容式壓力表、觀察口、磁性環(huán)電流表等等。要注意的是，除了靶486在PCh 482中是垂直于變壓器型等離子管484的縱向軸(未示出)放置之外，靶486基本都類似于靶108。如下文所述的，PCh 482中的靶也可平行于變壓器型等離子管484的縱向軸放置。由虛線指示的靶487示出了這一情況。一般而言，PCh 482中僅存在一個靶，或是靶486或是靶487。PCh 482包括單個入口 502。變壓器型等離子管484包括多個高磁導率磁芯488、 多個導體490、互穿桿形DCh 492 (這里稱為“互穿桿形DCh”或簡單地稱為“DCh”)以及等離子體494。如多個箭頭496所示，等離子體494存在于DCh 492內(nèi)并形成閉合回路。DCh 492還包括多個介電墊圈500A和500B、鐵氟龍 墊圈503及法蘭504。高磁導率磁芯488 圍繞DCh 492放置。多個導體490與高磁導率磁芯488中的每一個耦接(圖4A中未明確示出)。多個導體490與RF功率源(未示出)耦接?；ゴU形DCh 492功能性地劃分為外段(未示出)和內(nèi)段(未示出)兩段。內(nèi)段經(jīng)由入口 502插入PCh 482中，而外段留在 PCh 482外部。所述外段是等離子體494生成之處，而所述內(nèi)段是將等離子體494釋放入 PCh 482中之處。DCh 492包括多個電性分離段498A、498B和498C。電性分離段498A、498B 和498C經(jīng)由介電墊圈500A和500B以及鐵氟龍 墊圈503彼此耦接。DCh 492插進入口 502中的部分使用法蘭504進行密封，該法蘭504可由不銹鋼制成。法蘭504大體具有環(huán)形的形狀。介電墊圈500A和500B在下文參照圖7B加以描述。由于PCh 482和DCh 492 僅經(jīng)由入口 502耦接，該入口是二室之間僅有的連接，因此不需要用到電切斷(electrical cut-off)。由此在入口 502與法蘭504之間能夠放置標準的高真空墊圈(未示出)。入口 502可為不銹鋼制成的標準高真空CF 100法蘭。DCh 492具有互穿的桿形形狀，大體由電性分離段498B和498C表示。所述互穿桿形形狀包括插入較大直徑管508中的較小直徑管506。較小直徑管506和較大直徑管508 中每個可包括法蘭(未示出)，在密封較小直徑管506和較大直徑管508的同時使它們保持電性分離，鐵氟龍 墊圈503位于所述法蘭之間。多個磁芯488圍繞外段中的較小直徑管 506放置，并主要圍繞電性分離段498A放置。在所述兩管中心軸平行而彼此偏移的情況下， 較大直徑管508的直徑大約為較小直徑管506的直徑的兩倍，從而使較大直徑管508中等離子體494的平均自由程距離大體接近于較小直徑管506中等離子體494的平均自由程距離。一般而言，較小直徑管506的直徑大體與較小直徑管506的外壁與較大直徑管508的內(nèi)壁之間的最大距離接近。這能夠在兩管的多種配置中得以實現(xiàn)。如上所述，電性分離段 498A、498B和498C中的每個是由上文圖3C中所述的雙壁水冷不銹鋼管材制成。要注意的是，較小直徑管506可包括薄不銹鋼管(未示出)，例如直徑為6_的不銹鋼管，用于向較小直徑管506中引入冷卻劑并從中排出冷卻劑，與上文圖3E中描述過的類似。所述不銹鋼管可進入并退出鄰近介電墊圈500A的較小直徑管506。要注意的是，該不銹鋼管必須與較小直徑管506處于相同的電勢。較大直徑管508可包括薄不銹鋼管(未示出)，例如直徑為 6mm的不銹鋼管，用于向較大直徑管508中引入冷卻劑并從中排出冷卻劑，與上文圖3E中描述過的類似。所述不銹鋼管可進入并退出鄰近鐵氟龍 墊圈503的較大直徑管508。要注意的是，該不銹鋼管必須與較大直徑管508處于相同的電勢。沿著較大直徑管508的桿形段，DCh 492包括多個開孔510，用于向PCh482中釋放等離子體494以便沉積在靶486上?；蛘撸珼Ch 492可包括多個開孔511 (如虛線所示)來向PCh 482中釋放等離子體494以便沉積在靶487上。多個開孔510中的每一個以各股羽流512的形式將等離子體494釋放入PCh 482中。多個開孔510和511大體上類似于多個開孔138(圖IA和圖1B)并可具有插入它們中的套筒(未示出)，其中每個套筒面向靶486 或靶487的一端充當噴嘴(未示出)的作用。等離子體494存在于整個電性分離段498A中，還存在于較小直徑管506中。由于等離子體494也位于較小直徑管506的開口處，如段514中所示，所以等離子體494也出現(xiàn)在較大直徑管508還有外段(也即PCh 482的外部區(qū)域)中。如上所述，電性分離段498B和498C可平行或垂直于電性分離段498A。在段 514中，從較小直徑管506末端到多個開孔510所在的較大直徑管508管壁的距離可大約為 40mm η與閉合回路DCh 130(圖IA和圖1Β)、分叉回路DCh 214(圖2Α)、互穿回路DCh 314(圖3Α)和互穿回路DCh 416(圖3D)相比，互穿桿形DCh492使得能夠以平行或垂直于互穿桿形DCh 492中心軸的等離子體來沉積靶。此外，與互穿回路DCh 314和互穿回路DCh 416類似，由于互穿桿形DCh 492互穿形狀的長度只需進入PCh的單個入口，因此互穿桿形 DCh 492簡化了變壓器型等離子管484在PCh 482中的進出?；ゴU形DCh 492相比前述各DCh的另一優(yōu)勢在于，由于較小直徑管506及較大直徑管508的形狀及位置，使得釋放入 PCh 482中的等離子體組分免于伴隨產(chǎn)生寄生磁場。由于DCh內(nèi)段內(nèi)部的變化電場，經(jīng)由多個開孔從DCh釋放到PCh的等離子體可能會伴有寄生磁場。所述的變化電場可能是DCh 內(nèi)部磁感應的結(jié)果。在DCh 492中，由于放電室的結(jié)構(gòu)，較大直徑管508中的磁感應大體會抵消較小直徑管506中感生的所有磁感應，從而在PCh 482內(nèi)不會檢測到有殘余的磁場留下。進一步，在采取其他措施以使等離子體494在靶上沉積均勻的條件下，可增大互穿桿形等離子體發(fā)生系統(tǒng)480的尺寸以適應長度或?qū)挾却笥?25mm的靶。例如，入口 502可包括波紋管(bellows)(未示出)，用來旋轉(zhuǎn)并搖動互穿桿形等離子體發(fā)生系統(tǒng)480以使等離子體494在靶上的沉積均勻。作為另一示例，可使互穿桿形等離子體發(fā)生系統(tǒng)480繞較大直徑管508的軸諧振，以使等離子體494在靶上的沉積均勻?，F(xiàn)在參照圖4B，其為根據(jù)本公開技術(shù)又一實施例構(gòu)造并工作的雙口側(cè)入互穿雙桿形等離子體發(fā)生系統(tǒng)(籠統(tǒng)稱為540)的示意圖，并以俯視正交視圖示出。雙口側(cè)入互穿雙桿形等離子體發(fā)生系統(tǒng)540 (這里稱為互穿雙桿形等離子體發(fā)生系統(tǒng)540)包括PCh 542、變壓器型等離子管544以及靶546。除了變壓器型等離子管544具有經(jīng)由兩個入口進入PCh 542的兩個互穿桿段(由段570A和570B指示)之外，互穿雙桿形等離子體發(fā)生系統(tǒng)540大體類似于互穿桿形等離子體發(fā)生系統(tǒng)480 (圖4A)。互穿雙桿形等離子體發(fā)生系統(tǒng)540中的其他元件及環(huán)境與互穿桿形等離子體發(fā)生系統(tǒng)480中均大體相同。為了更好的闡釋本公開技術(shù)，互穿雙桿形等離子體發(fā)生系統(tǒng)540與描述過的等離子體發(fā)生系統(tǒng)之間的類似元件已經(jīng)被省略。PCh 542包括兩個入口 558。變壓器型等離子管544包括多個高磁導率磁芯548、 多個導體550、互穿桿形DCh 552 (這里稱為“互穿桿形DCh”或簡單地稱為“DCh”)以及等離子體554。如多個箭頭556所示，等離子體554存在于DCh 552內(nèi)并形成閉合回路。DCh 552還包括兩個法蘭560以及多個介電墊圈564A、564B和564C。DCh 552包括多個較大直徑管565、多個較小直徑管567、多個第一連接管563以及一第二連接管569。高磁導率磁芯548圍繞DCh 552放置，并與多個導體550耦接。高磁導率磁芯548圍繞多個第一連接管563的放置有助于等離子體554圍繞DCh 552中所形成的相對較長閉合回路生成(與上述公開技術(shù)的前述實施例相比)，如多個箭頭556所示?；ゴU形DCh 552功能性地劃分為外段(未示出)和內(nèi)段(未示出)兩段。內(nèi)段經(jīng)由兩個入口 558插入PCh 542中，而外段留在PCh 542外部。所述內(nèi)段包括多個較大直徑管565及多個較小直徑管567。所述外段包括多個第一連接管563及第二連接管569。DCh 552包括多個電性分離段562A、562B 和562C。電性分離段562A-562C經(jīng)由各個介電墊圈564A-564C彼此耦接。DCh 552插進兩個入口 558中的部分使用法蘭560進行密封，該法蘭560可由不銹鋼制成。與互穿桿形等離子體發(fā)生系統(tǒng)480 (圖4A)不同的是，互穿雙桿形等離子體發(fā)生系統(tǒng)540的雙桿之一必須與PCh 542電性切斷。這可使用在入口 558之一的螺孔(未示出)中放置的鐵氟龍 墊圈 (未示出)及環(huán)氧套管(未示出)來達成，所述螺孔用于將入口 558與法蘭560耦接。介電墊圈564A-564C在下文參照圖7B加以描述。多個第一連接管563分別焊接至多個較大直徑管565。第一連接管563經(jīng)由介電墊圈564C進行耦接。較小直徑管567經(jīng)由介電墊圈564A和564B與第二連接管569耦接。如多個箭頭571所示，多個較小直徑管567插入多個較大直徑管565的區(qū)域用介電墊圈(未示出)進行耦接。DCh 552具有雙互穿桿形的形狀，大體由電性分離段562B和562C表示。每個互穿桿形形狀包括插入較大直徑管(未示出)中的較小直徑管(未示出)，類似于圖4A中所示的互穿桿形形狀。較大直徑管的直徑大小使得較大和較小直徑管中等離子體組分的平均自由程距離在兩管中基本相似。如上所述，電性分離段562A-562C中每個是由上文圖3C中所述的雙壁水冷不銹鋼管材制成。沿著較大直徑管的桿形段，DCh 552包括多個開孔566，用于向PCh 542中釋放等離子體554以便沉積在靶546上。多個開孔566中的每一個以各股羽流568的形式將等離子體554釋放入PCh 542中。多個開孔566大體上類似于多個開孔 138(圖IA和圖1B)并可具有插入它們中的套筒(未示出)，其中每個套筒面向靶546的一端充當噴嘴(未示出)的作用。如上所述，電性分離段562A-562C可彼此平行或相對于彼此成任意角度，包括彼此垂直。與上文所述的放電室相比，互穿桿形DCh 552由于其雙互穿桿形的結(jié)構(gòu)從而可使得等離子體554能夠均勻地沉積在更大的靶上。此外，所述雙互穿桿形結(jié)構(gòu)可簡化雙入變壓器型等離子管在PCh中的進出，例如DCh 552通過入口 558來進出，這是與DCh 130 (圖 1A)和DCh 214(圖2A)相比較而言的，因為插入PCh中的DCh 130和DCh 214在PCh內(nèi)部也必須進行耦接。另外，與互穿桿形DCh 492(圖4A)類似，從DCh 552釋放入PCh 542中的等離子體組分可免于產(chǎn)生寄生磁場，這是因為PCh 542內(nèi)感生的磁場由于DCh 552內(nèi)段的形狀而得以消除。進一步，由于兩個平行桿均衡地將等離子體554噴射在靶546上而未受到寄生磁場的影響，因此DCh 552可提高噴射在靶546上的等離子體554的均勻性?，F(xiàn)在參照圖5A，其為根據(jù)本公開技術(shù)另一實施例構(gòu)造并工作的雙口頂入環(huán)形 (toroidal)等離子體發(fā)生系統(tǒng)(籠統(tǒng)稱為600)的示意圖，并以透視圖示出。雙口頂入環(huán)形等離子體發(fā)生系統(tǒng)600 (這里稱為環(huán)形等離子體發(fā)生系統(tǒng)600)包括DCh 602、PCh 604、多個高磁導率磁芯616及導體617。一般而言，除了插入PCh 604中的DCh 602的形狀之外， 環(huán)形等離子體發(fā)生系統(tǒng)600基本類似于上文圖2A中所述的等離子體發(fā)生系統(tǒng)。如上所述， PCh 604為高真空處理室，其中維持在高真空條件下。PCh 604外部的空間(圖5A中以空間603指示)不局限于任意特定類型的真空條件，并且能夠處于任意壓強和溫度下。相比而言，DCh 602通常是保持在低真空及低電場條件下。DCh 602包括外段605，其為等離子體生成之處；內(nèi)段606，其為將等離子體釋放到靶上的地方；多個法蘭623A和623B ;多個介電墊圈625A和625B ;以及多個開孔610。DCh 602還可包括進氣閥(未示出)，用于將氣體引入外段605中。內(nèi)段606包括環(huán)形段608。環(huán)形段608大體垂直于外段605。多個開孔610沿著環(huán)形段608的內(nèi)側(cè)大體均勻地排開。PCh 604包括兩個入口 622。每個入口可實施為法蘭(未明確示出)。DCh 602大體為閉合回路。導體617包括兩個端部618A和618B。 多個高磁導率磁芯616彼此耦接并環(huán)繞外段605。導體617耦接至多個高磁導率磁芯616 中的每個(未明確示出)。導體617的每個端部618A和618B耦接至RF功率源(未示出)。 導體617大體環(huán)繞多個高磁導率磁芯616多次。外段605經(jīng)由多個介電墊圈625A和625B 與內(nèi)段606耦接，其中介電墊圈625A和625B將所述兩段電性分離。多個法蘭623A和62 與DCh 602耦接。入口 622經(jīng)由多個介電墊圈620A和620B (在下文圖5B中示出)與多個法蘭623A和62!3B耦接，從而將DCh 602耦接至PCh 604。多個介電墊圈620A和620B大體將DCh 602與PCh 604耦接，同時又使DCh 602與PCh 604電性隔開。多個介電墊圈620A 和620B以及625A和625B在下文圖7B中進一步加以闡述。DCh 602經(jīng)由PCh 604的入口 622插入PCh 604中。元件627大體表示PCh 604的室頂。就這點而言，DCh 602是從PCh 604的頂部插入PCh 604中。PCh 604可由不銹鋼制成。環(huán)形等離子體發(fā)生系統(tǒng)600還可包括等離子體發(fā)生系統(tǒng)中使用的標準組件，例如，高真空泵、靶(圖5B中示出)、靶托(圖5B中示出)、熱靶器(圖5B中示出)、靶遮板、 靶操縱器、至少一個克努森容器蒸發(fā)源和電子槍蒸發(fā)器(均未示出)。此外，PCh 604進一步可包括壓力表、質(zhì)譜儀、RHEED工具(均未示出)、運靶機構(gòu)、紅外線高溫計、裝備有沉積控制器的膜厚監(jiān)測儀、離子源、橢圓計以及多個氣體源(均未示出)。環(huán)形等離子體發(fā)生系統(tǒng) 600中還可包括高真空技術(shù)中采用的其他組件。環(huán)形等離子體發(fā)生系統(tǒng)600基于上述變壓器型等離子管的原理生成等離子體。導體617形成變壓器型等離子管的初級回路，而DCh 602內(nèi)的等離子體形成變壓器型等離子管的次級回路。所述RF功率源向?qū)w617供電。隨著電力繞著環(huán)繞多個高磁導率磁芯616 的一部分導體617流動，在多個高磁導率磁芯616的每個中感應產(chǎn)生動態(tài)磁場(dynamic magnetic field)。感生的動態(tài)磁場進而在外段605中感應產(chǎn)生電壓。外段605中的進氣閥(未示出)將氣體(未示出)引入外段605中。外段605中的感生電壓充分激發(fā)所述氣體并形成等離子體。所形成的等離子體在DCh 602中形成閉合回路，如一組箭頭擬4所示。 如上所述，所形成的等離子體為包括有不同等離子體組分的原生等離子體。由于所述感生電壓，所形成的等離子體存在于DCh 602內(nèi)形成閉合回路，如箭頭組擬4所示。多個介電墊圈625A和625B將外段605與內(nèi)段606電性隔開，并使所形成的等離子體能夠既存在于外段605也存在于內(nèi)段606中。環(huán)形段608中的等離子體均勻地出現(xiàn)在環(huán)形段608的兩側(cè)， 其中該等離子體的第一部分如箭頭626A所示出現(xiàn)在環(huán)形段608中，并且該等離子體的第二部分如箭頭626B所示出現(xiàn)在環(huán)形段608中。與分叉回路等離子體發(fā)生系統(tǒng)200(圖2A)類似，如果環(huán)形段608大體垂直于用多個介電墊圈620A和620B與環(huán)形段608耦接的內(nèi)段606 的管體(未標記)，則在環(huán)形段608每一側(cè)中將出現(xiàn)大體等量的等離子體，如箭頭626A和 626B中的每個所示。如上所述，環(huán)形段608包括均勻間隔排開的多個開孔610。多個開孔610使所形成的等離子體得以散發(fā)、噴涂或沉積到PCh 604中。散發(fā)或噴涂到PCh604中的所形成等離子體呈現(xiàn)各股羽流612的形態(tài)。由一組線條614A和614B示出給定羽流612的相對大小。羽流612的相對大小大體表示出這樣的相對體積，在該相對體積中散發(fā)到PCh 604中的所形成等離子體能夠與緊密接近環(huán)形段608放置的靶(未示出)反應或相互作用。這在圖5B中得以更清楚的示出。多個開孔610中每一個的尺寸都相當小，從而使PCh 604中維持有較大的克努森數(shù)(Kn)。在PCh 604中維持大的克努森數(shù)保證PCh 604中維持住高真空條件。現(xiàn)在參照圖5B，其為根據(jù)本公開技術(shù)又一實施例構(gòu)造并工作的圖5A的雙口頂入環(huán)形等離子體發(fā)生系統(tǒng)(籠統(tǒng)稱為650)的示意圖，并以側(cè)視正交視圖示出。在圖5B中，示出了環(huán)形等離子體發(fā)生系統(tǒng)600(圖5A)的另外一些元件，例如PCh 604的底板629、靶628、 一組靶托630A和630B、熱靶器632、以及一組熱靶器托634A和634B。多個介電墊圈620A 和620B在圖5B中是可見的。如所示的，靶托組630A和630B托住靶擬8的邊緣，從而基本不會阻擋所釋放的等離子體(未示出)的任意一股羽流612沉積于靶6 上的路徑(如線條組614A和614B所示)。熱靶器托組634A和634B托住熱靶器632的合適位置。熱靶器 632從上方加熱靶628，如一組箭頭636所示。如圖5B中所見的，多個開孔610圍繞環(huán)形段 608放置并成一定角度，從而使每股羽流612基本覆蓋靶6 表面的不同區(qū)域，從而增加等離子體在靶6 上均勻散布的可能性。多個開孔610也能圍繞環(huán)形段608放置并成一定角度，而使得每股羽流612在靶6 表面的一區(qū)域中與相鄰各股羽流稍有重疊。另外，如所示的，多個介電墊圈620A和620B位于PCh 604外部。要注意的是，一般而言，在本公開技術(shù)的范圍內(nèi)，在上文附圖中描述的放電室的其他可能形狀也是可以的。例如，上述放電室的任意一般形狀，例如圖IA的回路形狀、圖2A 的分叉回路形狀或圖3A，圖3D，圖4A和圖4B的互穿回路或互穿桿形形狀，都能夠組合以形成本公開技術(shù)中所使用放電室的額外形狀。此外，視放電室內(nèi)所放置靶上要執(zhí)行的化學工藝而定，該靶可放置也可不放置在等離子體的平均自由程距離內(nèi)。例如，在需要等離子體中各種類型等離子體組分的化學工藝中，可能需要將靶放置在等離子體的平均自由程距離內(nèi)，以使得等離子體組分在到達靶之前不會彼此重組及湮滅。另一方面，在僅需要離子的化學工藝中，可將靶放置得遠于等離子體的平均自由程距離。現(xiàn)在參照圖6，其為根據(jù)本公開技術(shù)另一實施例構(gòu)造并工作的用以散發(fā)等離子體組分的多種開孔形狀(籠統(tǒng)稱為680)示意圖。圖6以橫截面視圖示出多種開孔形狀680。 多種開孔形狀680代表上述的多個開孔及套筒，例如多個開孔138(圖1A)。在圖6中，描述了六種不同的開孔形狀，開孔形狀682A、開孔形狀682B、開孔形狀682C、開孔形狀682D、 開孔形狀682E和開孔形狀682F。開孔形狀682A_6^F中每個都包括DCh(未示出)的內(nèi)壁684以及各套筒688A-688F，所述DCh中存在有等離子體(未示出)。在每個內(nèi)壁684內(nèi)是開口 686。經(jīng)由開口 686，DCH中存在的等離子體以多個箭頭702A-702F的方向被釋放到PCh (未示出)中。在每個開口 686內(nèi)，放置有各個套筒688A、688B、688C、688D、688E和 688F。套筒688A位于開孔形狀682A的開口 686中，套筒688B位于開孔形狀682B的開口 686中，套筒688C位于開孔形狀682C的開口 686中，套筒688D位于開孔形狀682D的開口 686中，套筒688E位于開孔形狀682E的開口 686中，以及套筒688F位于開孔形狀682F的開口 686中。套筒688A-688F中每個都分別具有法蘭(未示出)，用于將各套筒耦接至每個 DCh的各內(nèi)壁684。套筒688A-688F中每個都具有不同的形狀，使得進入PCh的等離子體以不同的角度及羽流形狀或羽流輪廓進入。如套筒688A的左側(cè)690A和右側(cè)690B所指示的，套筒688A 大體具有直線的形狀。如所示的，等離子體以直線方向進入PCh，具有圓形輪廓，如多個箭頭702A所指。如套筒688B直線的左側(cè)692A和傾斜的右側(cè)692B所指示的，套筒688B大體具有傾斜的形狀。如所示的，等離子體以直線方向還有傾斜方向進入PCh，具有橢圓形輪廓，如多個箭頭702B所指。如套筒688C傾斜的左側(cè)694A和同樣傾斜的右側(cè)694B所指示的，套筒688C大體具有三角形或圓錐形(conical)的形狀。如所示的，等離子體以多個方向進入PCh，具有三角形或圓錐形輪廓，如多個箭頭702C所指。如套筒688D拋物線形的左側(cè)696A和同為拋物線形的右側(cè)696B所指示的，套筒688D大體具有拋物線的形狀。如所示的，等離子體以多個方向進入PCh，具有拋物線形輪廓，如多個箭頭702D所指。如套筒688E 拋物線形的左側(cè)698A和同為拋物線形的右側(cè)698B所指示的，套筒688E大體也具有拋物線的形狀。如所示的，等離子體以多個方向進入PCh，具有拋物線形輪廓，如多個箭頭702E所指。開孔形狀682D和682E的拋物線形輪廓不同之處僅在于每個拋物線形輪廓的曲率。如套筒688F雙曲線形的左側(cè)700A和同為雙曲線形的右側(cè)700B所指示的，套筒688F大體也具有雙曲線的形狀。如所示的，等離子體以多個方向進入PCh，具有雙曲線形輪廓，如多個箭頭702F所指?，F(xiàn)在參照圖7A，其為根據(jù)本公開技術(shù)又一實施例構(gòu)造并工作的高真空室內(nèi)的介電墊圈(籠統(tǒng)稱為730)示意圖。如上文圖1A、圖1B、圖2A、圖3C、圖3D、圖3E、圖4A、圖4B、 圖5A和圖5B所示，介電墊圈用于耦接本公開技術(shù)中放電室的各管段。所述介電墊圈還使放電室的每一管段與相鄰的放電室管段電性隔開或電性絕緣。如上文本公開技術(shù)等離子體發(fā)生系統(tǒng)的各實施例所示，本公開技術(shù)中使用的一些介電墊圈可在DCh的內(nèi)段中或在DCh 的外段中耦接DCh的管段?；貞浬衔?，DCh的內(nèi)段位于PCh內(nèi)部，而DCh的外段位于PCh外部。由于PCh的內(nèi)段中與外段相比在壓強及其他條件上的差異，本公開技術(shù)中使用的介電墊圈視它們是用來耦接DCh內(nèi)段還是DCh外段中的DCh管段而在配置上有所不同。圖7A 示出用來耦接PCh內(nèi)部(也即DCh的內(nèi)段中)DCh管段的介電墊圈的形狀及配置。這種介電墊圈的示例包括介電墊圈148A(圖IA和圖1B)、介電墊圈222A和222B (均來自圖2A)以及介電墊圈^8A，428B和全部來自圖3D)。圖7B示出用來耦接PCh外部(也即DCh 的外段中)DCh管段的介電墊圈的形狀及配置。這種介電墊圈的示例包括介電墊圈428D和 428E (均來自圖3D)、介電墊圈500A和500B (均來自圖4A)以及介電墊圈625A和625B (均來自圖5A)。圖7A包括介電墊圈732，其將第一管段738與第二管段740耦接并電性隔開。圖 7A僅以橫截面視圖示出介電墊圈732的一側(cè)。介電墊圈732具有環(huán)形形狀。第一管段738 和第二管段740中每個都由雙壁水冷不銹鋼制成。如圖7A所示，冷卻劑734被放置在第一管段738和第二管段740的雙壁(未標記)內(nèi)。第一管段738和第二管段740中每個都包括蓋742，其用于將冷卻劑734容納在第一管段738和第二管段740的雙壁之內(nèi)。第一管段738和第二管段740中每個還包括一組突緣(lip) 736A和736B，用于托住介電墊圈732 的合適位置。介電墊圈732將第一管段738與第二管段740電性隔開。介電墊圈732無須徹底密封第一管段738和第二管段740的放電室側(cè)(分別標示為741A和741B)以防止泄漏DCh中的等離子體(未示出)到第一管段738和第二管段740的處理室側(cè)(分別標示為 743A和74 )，這是因為等離子體從DCh到PCh的極小泄漏不會破壞PCh中的高真空條件， 正如DCh中將等離子體釋放入PCh的開孔不會破壞PCh中的高真空條件一樣。例如，套環(huán) (ring)(未示出)可環(huán)繞介電墊圈732，從而部分地密封住第一管段738的突緣組736A與第二管段738的突緣組736B之間的缺口 748。所述套環(huán)可由陶瓷或PBN制成。介電墊圈732的處理室側(cè)可能從PCh中存在的金屬蒸氣形成金屬薄膜這一過程受到污染，所述金屬蒸氣是由克努森容器蒸發(fā)源(未示出)或電子槍蒸發(fā)器(未示出)被提供至PCh中的靶(未示出)。覆有保護層746的介電套筒744 ( 二者均具有環(huán)狀)可繞介電墊圈732放置，以防止介電墊圈732受到污染。介電套筒744可由二氧化硅織帶(silica fabric tape)、二氧化硅或陶瓷制成。保護層746大體為金屬箔，例如，由鉭、不銹鋼或鉬制成。要注意的是，介電套筒744如果由二氧化硅織帶制成，其還可用于在第一管段738和第二管段740彼此互成角度放置時(也即在這些管段并非如圖7A所示彼此平行時)穩(wěn)固地將第一管段738與第二管段740耦接。現(xiàn)在參照圖7B，其為根據(jù)本公開技術(shù)另一實施例構(gòu)造并工作的高真空室外的介電墊圈(籠統(tǒng)稱為760)示意圖。如上所述，圖7B示出PCh外部使用的介電墊圈的形狀及配置。圖7B包括介電墊圈762，其將第一管段772與第二管段774耦接并電性隔開。圖7B僅以橫截面視圖示出介電墊圈762的一側(cè)。介電墊圈762具有環(huán)形形狀。第一管段772和第二管段774中每個都由雙壁水冷不銹鋼制成。如圖7B所示，冷卻劑764被放置在第一管段 772和第二管段774的雙壁(未標記)內(nèi)。第一管段772和第二管段774中每個分別包括蓋766A和蓋766B。蓋766A包括抓齒(gripping tooth) 768A，且蓋766B包括抓齒768B。 蓋766A和蓋766B將冷卻劑764限制在第一管段772和第二管段774的雙壁之內(nèi)。蓋766A 和蓋766B中每個還包括一組突緣(未標記)，用于托住介電墊圈762的合適位置。介電墊圈762將第一管段772與第二管段774電性隔開。由于介電墊圈762位于PCh外部，所以介電墊圈762必須將第一管段772和第二管段774的蓋766A與蓋766B之間的缺口 776徹底密封于外部空間的空氣，所述外部空間基本處于大氣壓下，這會經(jīng)由缺口 776泄漏入放電室中。為了氣密地密封缺口 776，介電墊圈762可由鐵氟龍 制成，其既介電又相當耐用(也即，在被機械破壞而導致其所提供的電性隔開被破壞之前，鐵氟龍 能夠充分經(jīng)受變形)。蓋766A和766B可由不銹鋼制成并容置介電墊圈762。抓齒768A和768B咬住介電墊圈762的兩端，并且蓋766A和766B在介電墊圈762上施加一靜水壓力，從而穩(wěn)固地咬住介電墊圈762并氣密地密封住缺口 776?？山?jīng)由多種方法使蓋766A緊抵住蓋766B。例如，蓋766A和766B中每個可分別具有鄰近缺口 776 的法蘭(未示出)?？墒褂寐輻U(未示出)來將兩個法蘭壓緊在一起，從而將抓齒768A和 768B壓緊到介電墊圈762中并氣密地密封住缺口 776。一般而言，用來將第一管段772相對第二管段774壓緊的所述螺桿或其他元件或元件組必須由介電材料分離，以使第一管段 772和第二管段774保持電性隔開。在剛述及的示例中，壓緊兩個法蘭的所述螺桿可用介電套環(huán)環(huán)繞，從而將該螺桿與兩個法蘭電性隔開同時又使該螺桿能夠?qū)蓚€法蘭壓緊在一起。下文圖8中示出將第一管段772與第二管段774壓緊的配置的另一示例。介電墊圈762用于耦接DCh (本公開技術(shù)的等離子體激發(fā)和生成的地方)的多個管段。這樣一來，介電墊圈762的放電室側(cè)可能會被DCh中激發(fā)的等離子體燒損。為了保護可由鐵氟龍⑧制成的介電墊圈762，護罩(shield) 770被放置在缺口 776周圍。護罩770可由不銹鋼、鉭箔或鉬箔制成。護罩770可通過焊接(例如焊縫(weld joint) 778)與蓋766A 或766B之一、第一管段772或第二管段774 二者之一耦接。所述焊接可用電弧焊或激光束焊來執(zhí)行。為了簡化本公開技術(shù)等離子體發(fā)生系統(tǒng)的裝配及拆卸，本公開技術(shù)的等離子發(fā)生系統(tǒng)可構(gòu)造為使得本公開技術(shù)變壓器型等離子管的一部分能夠插入高真空PCh中而本公開技術(shù)變壓器型等離子管的另一部分能夠從外部與前一部分耦接。這一實施例使得本公開技術(shù)的DCh能夠在拆卸同時維持PCh內(nèi)部還有PCh與DCh之間的介電分隔內(nèi)部的高真空壓條件。下文圖8中示出本公開技術(shù)的這一實施例。現(xiàn)在參照圖8，其為根據(jù)本公開技術(shù)又一實施例構(gòu)造并工作的本技術(shù)等離子體發(fā)生系統(tǒng)的入口(籠統(tǒng)稱為800)示意圖，并以局部剖視圖示出。入口 800大體示出DCh 804 進入PCh 802以及將DCh 804耦接至PCh 802的入口。入口 800基本類似于入口 122 (圖 1A)、入口 208(圖 2A)、入口 308(圖 3A)、入口 412(圖 3D)、入口 502(圖 4A)和入口 558(圖 4B)，并且可代表這些入口中的任意一個。入口 800示出為繞中心線801的局部剖視圖。在中心線801以上示出為入口 800的外形圖，而在中心線801以下示出為入口 800的截面圖。如上文本公開技術(shù)等離子體發(fā)生系統(tǒng)的實施例中所示，例如互穿方形等離子體發(fā)生系統(tǒng)400(圖3D)中，本公開技術(shù)的DCh都包括數(shù)個管段。如圖8所示，DCh 804包括內(nèi)管806 及外管808。DCh 804還可額外包括出于明晰目的而未示出的管體。如以下所述的，內(nèi)管 806首先與PCh 802耦接，同時內(nèi)管806延伸入常規(guī)大氣壓條件中。然后外管808與內(nèi)管 806耦接并密封在一起。內(nèi)管806如下所述與PCh 802耦接。內(nèi)管806和外管808的每一個都是由雙壁水冷不銹鋼管材制成并可具有約50毫米的外徑。如所示的，例如，外管808 包括內(nèi)壁840:和外壁8402。在內(nèi)壁840:與外壁8402之間放置有冷卻劑842。蓋844密封住外管808還有內(nèi)管806的內(nèi)壁840i與外壁8402的端部。內(nèi)管806在其外壁上包括突起 (protrusion) 834。外管808包括第二法蘭820，其與外管808的一端耦接。第二法蘭820 可焊接至蓋844及外壁8402。內(nèi)管806經(jīng)由介電墊圈846與外管808耦接。介電墊圈846大體類似于介電墊圈 762 (圖7B)。介電墊圈846將內(nèi)管806與外管808電性隔開同時將兩管物理地耦接在一起。 介電墊圈846還氣密地密封住DCh 804。類似于護罩770 (圖7B)的護罩812放置在介電墊圈846周圍。護罩812通過多個焊縫814與內(nèi)管806的內(nèi)壁耦接。PCh 802包括端口法蘭816，其在段838處與PCh 802耦接。端口法蘭816可在段 838處焊接至PCh 802。端口法蘭816包括突起832并具有凹進83化。一般而言，端口法蘭 816的內(nèi)徑稍大于內(nèi)管806的外徑。視PCh 802及內(nèi)管806的大小而定，端口法蘭816可以是標準的高真空CF 63法蘭。通過首先將內(nèi)管806插入PCh 802來裝配入口 800。然后將墊圈環(huán)(gasket ring)830插在內(nèi)管806周圍。墊圈環(huán)830可由諸如鐵氟龍 等任意介電材料制成。墊圈環(huán)830還可由介電同樣也耐用的材料制成，例如鐵氟龍 。墊圈環(huán)830具有多邊形形狀的截面。墊圈環(huán)830被成形為大體匹配凹進83 的形狀。接續(xù)將第一法蘭818 插在內(nèi)管806周圍。第一法蘭818為浮動式法蘭(floating flange)且與內(nèi)管806并非永久性耦接。第一法蘭818包括凹進836”墊圈環(huán)830也被成形為匹配凹進836i的形狀。 端口法蘭816和第一法蘭818在大小和形狀上大體接近，從而形成法蘭和對接法蘭副。視 PCh 802和內(nèi)管806的尺寸而定，端口法蘭816和第一法蘭818可實施為標準法蘭。在這一實施例中，第一法蘭可永久性耦接至內(nèi)管806而并非浮動式法蘭。入口 800中使用的法蘭類型屬于設(shè)計選擇上的問題，并且可視諸如成本、可使用性及裝配靈活性等多種因素而定。 如下所述的，端口法蘭816和第一法蘭818使用螺桿壓緊在一起。端口法蘭816到第一法蘭818上的壓力迫使墊圈環(huán)830扣入突起832和834。墊圈環(huán)830上的壓力大體是一種靜水壓力，其將端口法蘭816與第一法蘭818充分密封住同時使它們保持電性隔開。突起832 和834穩(wěn)固地咬住墊圈環(huán)830并將PCh 802與內(nèi)管806耦接。墊圈環(huán)830將PCh 802與內(nèi)管806電性隔開，并且還氣密地密封住PCh 802的入口 800。對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的，凹進836i和83 以及墊圈環(huán)830可具有其他的形狀及配置來使得內(nèi)管806能夠與PCh 802耦接同時又得以氣密密封和電性隔開。然后將介電墊圈846與內(nèi)管806耦接， 再將外管808經(jīng)由介電墊圈846與內(nèi)管806耦接。經(jīng)由耦接第二法蘭820與第一法蘭818 的螺桿，壓力被施加到內(nèi)管806和外管808上以將兩管氣密地密封在一起。螺桿828A和828B穿過端口法蘭816、第一法蘭818和第二法蘭820中的螺孔(未示出)插入，且上述三者中的螺孔彼此分別排列成行。為了物理地耦接端口法蘭816、第一法蘭818和第二法蘭820而同時使端口法蘭816、第一法蘭818和第二法蘭820保持電性隔開，在螺孔與螺桿826A和826B之間插入有多個介電套管824A-8MD以及多個套筒826A和 826B。多個介電套管824A-8MD以及多個套筒826A和826B可由已知的介電材料制成，例如環(huán)氧樹脂。一旦將多個介電套管824A-8MD以及多個套筒826A和826B放置在螺孔中， 隨即便插入螺桿828A和828B并使用多個螺母822A-822F加以緊固。要注意的是，外管808 可使用其他配置來與內(nèi)管806和端口法蘭816耦接，這屬于設(shè)計選擇上的問題。例如，通過將外管808中的彎曲部(bend)或曲線部(curve)(未示出)耦接至內(nèi)管806，可使用長帶 (long band)(未示出)代替第二法蘭820來將外管808耦接至內(nèi)管806。在這一實例中， 將需要鄰近于所述彎曲部或曲線部進行適當?shù)碾姼魯啵员ＷC內(nèi)管806與外管808保持電性隔開。入口 800還示出內(nèi)管806和外管808的雙壁段中冷卻劑的引入和排出。在外管 808中，示出冷卻劑進口管854，與外管808的外表面耦接。冷卻劑進口管邪4可焊接至外管808的外表面并大體將冷卻劑引入外管808中。在內(nèi)管806中，示出冷卻劑出口管850。 由于內(nèi)管806大體放置在PCh 802內(nèi)部，冷卻劑進口管(未示出)用來將冷卻劑引入鄰近于介電墊圈(未示出)的內(nèi)管806中，該介電墊圈(未示出)位于PCh 802內(nèi)部并將內(nèi)管 806與PCh802內(nèi)部另一管(未示出)耦接。冷卻劑隨后經(jīng)由冷卻劑出口管850從內(nèi)管806 排出。為了維持內(nèi)管806的自電勢，冷卻劑出口管850沿內(nèi)管806的內(nèi)壁放置。冷卻劑進口管邪4和冷卻劑出口管850均可由不銹鋼制成，從而使該兩管的端部能夠分別焊接至外管808和內(nèi)管806。冷卻劑進口管8M和冷卻劑出口管850的每一個均可具有大約6毫米的直徑。不銹鋼螺紋套管848位于內(nèi)管806的雙壁內(nèi)部，以使冷卻劑出口管850得以退出內(nèi)管806。不銹鋼螺紋套管848被焊接至內(nèi)管806的雙壁。如圖8中以線條856示出，通常是利用焊接將冷卻劑出口管850與不銹鋼螺紋套管848的一端耦接。排水管(outtake pipe)852與不銹鋼螺紋套管848鄰近于線條856的另一端耦接，用于排出冷卻劑。一般而言，排水管852在端口法蘭816、第一法蘭818和墊圈環(huán)830已經(jīng)放置好并耦接在一起之后即與內(nèi)管806耦接。排水管852可由本領(lǐng)域公知的鐵氟龍⑧或帶有適當水密封的不銹鋼制成，諸如鐵氟龍 箔?！愣?，本公開技術(shù)的上述實施例(圖IA-圖8)已描述了用于高真空批量晶圓處理室的等離子體發(fā)生系統(tǒng)，在該處理室中能夠處理相對較小尺寸的靶。圖9A-圖12B描述用于高真空卷對卷(roll-to-roll)處理室的等離子體發(fā)生系統(tǒng)，在該處理室中能夠處理卷靶(target roll)。這種卷可具有相當大的寬度以及大體連續(xù)的長度。下文所述的卷對卷處理等離子體發(fā)生系統(tǒng)大體工作在上文所述變壓器型等離子管中相同的等離子體生成原理下，只是其配置已經(jīng)過修改以使得能夠處理明顯更大的靶(呈卷的形式)。這樣，出于明晰的目的，僅示出這些實施例的基本結(jié)構(gòu)。此外，如上文所述(例如在圖IA中)在變壓器型等離子管中包括的其他元件已出于明晰的目的而被省略?，F(xiàn)在參照圖9A和圖9B。圖9A為根據(jù)本公開技術(shù)另一實施例構(gòu)造并工作的卷對卷處理等離子體發(fā)生系統(tǒng)(籠統(tǒng)稱為870A)示意圖，并以側(cè)視正交視圖示出。圖9B為根據(jù)本公開技術(shù)又一實施例構(gòu)造并工作的圖9A的卷對卷處理等離子體發(fā)生系統(tǒng)(籠統(tǒng)稱為870B) 示意圖，并以俯視正交視圖示出。圖9A和圖9B中的相同元件使用相同的數(shù)字加以標記，但要注意的是，并非所有在圖9A中可見的元件都在圖9B中可見，反之亦然。如圖9A的側(cè)視正交視圖所示，卷對卷處理等離子體發(fā)生系統(tǒng)870A包括PCh 872、多個放電室(這里縮寫為DCh)874A(圖9A中僅示出一個)、熱靶器876、卷靶880、多個介電墊圈882A-882B、多個高磁導率磁芯884 (這里稱為鐵氧體磁芯)、多個導體886、多個克努森容器蒸發(fā)源888以及多個電子槍蒸發(fā)器890。多個DCh 874A包括多個開孔894，用于朝卷靶880的方向釋放多個DCh 874A內(nèi)部的等離子體873。多個導體886纏繞多個鐵氧體磁芯884并與各RF功率源(未示出)耦接。如上所述，卷對卷處理等離子體發(fā)生系統(tǒng)870A包括本公開技術(shù)其他實施例中描述的其他一些元件，例如多個進氣泄漏閥(未示出)、多個觀察口(未示出)以及多個磁性環(huán)電流表(未示出)等等。多個DCh 873A內(nèi)部的氣體被激發(fā)并形成等離子體873，該等離子體貫穿多個 DCh 874A出現(xiàn)，如多個箭頭892所示。多個DCh 874A的每個都包括多個電性隔離段(未標示)，這些電性隔離段經(jīng)由多個介電墊圈882A-882B耦接在一起而又電性隔開。卷靶880 在與圖9A中所示卷對卷處理等離子體發(fā)生系統(tǒng)870A的平面垂直的方向上移動。隨著卷靶 880移動，熱靶器876可加熱卷靶880，如多個箭頭878所示。多個開孔894以多股羽流896 的形式朝卷靶880釋放等離子體873。多個開孔894與卷靶880之間的距離可小于等離子體873中等離子體組分的平均自由程距離。隨著卷靶880向前移動，等離子體873中的等離子體組分沉積在卷靶880上。多個DCh 874A中每個都可具有矩形形狀，與閉合回路DCh 130(圖IA和圖1B)類似。多個克努森容器蒸發(fā)源888及多個電子槍蒸發(fā)器890可用來將各種成分、混合物(compound)以及粒子沉積在卷靶880上。多個克努森容器蒸發(fā)源888及多個電子槍蒸發(fā)器890可位于多個DCh874A的開放空間中(圖9B中示出更為清楚)，并位于多個DCh 874A中的相鄰DCh之間(圖9B中示出更為清楚)，從而使得釋放的各種成分、 混合物及粒子撞擊在卷靶880的表面上。圖9B從俯視視角示出卷對卷處理等離子體發(fā)生系統(tǒng)870B。在圖9B中，多個DCh 874A和874B是可見的。對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員清楚的是，卷對卷處理等離子體發(fā)生系統(tǒng)870B中可存在更多個DCh。如所示的，多個DCh874A和874B中每個都包括多個鐵氧體磁芯884。多個DCh 874A和874B中每個都包括4個電性隔離段(未標示)，由多個介電墊圈 882A-882H隔開。如多個箭頭892所示，等離子體873貫穿多個DCh 874A和874B中的每個出現(xiàn)。如所示的，多個DCh 874A和874B的一些段位于PCh 872內(nèi)部，并且多個DCh 874A 和874B的一些段位于PCh 872外部。卷靶880向前移動，如箭頭898所示。卷靶880完全位于PCh 872內(nèi)部。如圖9B中所示，多個開孔894沿著多個DCh 874A和874B位于PCh872內(nèi)部的各段均勻地間隔排開，以使得等離子體873均勻地沉積在卷靶880上。如圖9B 中還可看出，多個克努森容器蒸發(fā)源888和多個電子槍蒸發(fā)器890被放置在多個DCh 874A 和874B中的相鄰DCh之間，以及由多個DCh 874A和874B中每個的矩形形狀所形成的開放空間中。一般而言，卷對卷處理等離子體發(fā)生系統(tǒng)870B能夠用來在卷靶上沉積多層的等離子體。此外，由于多個DCh 874A和874B中的每個都具有獨立的進氣泄漏閥(未示出)，所以多個DCh 874A和874B中的每個都能夠在處理卷靶880時充當獨立的站點(station)，使用不同類型的等離子體和等離子體組分?，F(xiàn)在參照圖10，其為根據(jù)本公開技術(shù)另一實施例構(gòu)造并工作的另一卷對卷處理等離子體發(fā)生系統(tǒng)(籠統(tǒng)稱為920)的示意圖，并以側(cè)視正交視圖示出。卷對卷處理等離子體發(fā)生系統(tǒng)920包括PCh 922、多個DCh擬4和924B、卷靶926、多個熱靶器934、多個克努森容器蒸發(fā)源940、多個高磁導率磁芯942以及多個導體944。卷對卷處理等離子體發(fā)生系統(tǒng)920包括上文本公開技術(shù)其他實施例中所示的其他一些元件，這些元件出于明晰目的而被從圖10中省略掉。段932示出卷靶擬6可相當長，并示出卷對卷處理等離子體發(fā)生系統(tǒng) 920中可存在兩個以上的DCh。卷靶擬6初始纏繞在能夠繞軸930旋轉(zhuǎn)的圓柱輥擬8上。另一圓柱輥(未示出)可放置在PCh 922的另一端(未示出)，以用于在卷靶擬6經(jīng)過處理之后接收并卷繞卷靶926。卷靶擬6沿箭頭948的方向移動。隨著卷靶擬6接近多個DCh 924A和924B中的每一個，多個熱靶器934加熱卷靶926，如多個箭頭936所示。多個高磁導率磁芯942以及多個導體944激發(fā)多個DCh 924A和924B中的氣體(未示出)成為等離子體938。多個DCh 924A和924B中的多個開孔(未示出)朝卷靶擬6釋放等離子體938， 如多個線條946所示。等離子體938隨后沉積在卷靶擬6上。多個克努森容器蒸發(fā)源940 沿著PCh 922放置，以便能夠釋放各種成分及混合物，這些成分及混合物將撞擊在卷靶擬6 的表面上。如圖9A和圖9B中本公開技術(shù)的實施例所示，多個DCh 924A和924B可代表獨立的處理站點，以用于在卷靶擬6上沉積多層等離子體。如圖10所示，多個DCh 924A和924B 中的每個都具有類似于分叉回路250(圖2B)的形狀。要注意的是，圖9A、圖9B和圖10中所示的多個DCh能夠具有類似于本公開技術(shù)前述實施例中所示DCh的形狀，例如DCh 130 的矩形回路形狀(圖IA和圖1B)和DCh 214的分叉回路形狀(圖2A)。對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是，其他的DCh形狀也是可以的，這只是設(shè)計選擇上的問題。一般而言， 圖9A、圖9B和圖10中所示的多個DCh能夠具有任意閉合的對稱形狀，只要該形狀可實現(xiàn)卷靶的通道還可允許來自多個克努森容器蒸發(fā)源的各種成分及混合物的沉積。此外，圖9A、 圖9B和圖10所示的多個DCh中一給定DCh的形狀不必與圖9A、圖9B和圖10所示的多個 DCh中另一給定DCh的形狀相同?，F(xiàn)在參照圖11A、圖IlB和圖11C，其示出另外一些卷對卷處理等離子體發(fā)生系統(tǒng)的簡化示意圖。一般而言，為了顯示本公開技術(shù)能夠使用的DCh的其他一些形狀及配置，這些視圖經(jīng)過了極大簡化，省略了本公開技術(shù)的許多元件。現(xiàn)在參照圖11A，其為根據(jù)本公開技術(shù)又一實施例構(gòu)造并工作的另一卷對卷處理等離子體發(fā)生系統(tǒng)(籠統(tǒng)稱為970)的簡化示意圖，并以透視圖示出。如上所述，圖IlA已經(jīng)過極大簡化，出于明晰目的而省略了本公開技術(shù)前文實施例中的許多元件。卷對卷處理等離子體發(fā)生系統(tǒng)970包括DCh972、卷靶974 以及多個高磁導率磁芯980。平面978代表PCh (未示出)的頂面。平面978下方的元件是在PCh中，而平面978上方的元件，例如多個高磁導率磁芯980，則是在PCh之外。卷靶974 沿箭頭976的方向移動。等離子體如多個箭頭984所示出現(xiàn)在整個DCh 972中。DCh 972 中的多個開孔(未示出)使DCh 972中的等離子體得以釋放并均勻地沉積在卷靶974上， 如多個線條982所示。如所示的，DCh 972具有平行于卷靶974的矩形形狀以及垂直于卷靶974并進出PCh的U-型形狀。一般而言，DCh 972的形狀沿一平面(未示出)對稱，以使得等離子體(未標示)均衡地位于整個DCh 972中。多個高磁導率磁芯980在PCh外部圍繞DCh 972放置。對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見地，與DCh 972等效的附加DCh可在卷靶974上方沿著PCh接連地排列成行。每一 DCh (未示出)隨后便表示卷對卷處理等離子體發(fā)生系統(tǒng)970中的一個處理站點?，F(xiàn)在參照圖11B，其為根據(jù)本公開技術(shù)另一實施例構(gòu)造并工作的又一卷對卷處理等離子體發(fā)生系統(tǒng)(籠統(tǒng)稱為1000)的簡化示意圖，并以透視圖示出。如上所述，圖IlB已經(jīng)過極大簡化，出于明晰目的而省略了本公開技術(shù)前文實施例中的許多元件。卷對卷處理等離子體發(fā)生系統(tǒng)1000包括DChl002、卷靶1004以及多個高磁導率磁芯1010。平面1008 代表PCh (未示出)的頂面。平面1008下方的元件是在PCh中，而平面1008上方的元件， 例如多個高磁導率磁芯1010，則是在PCh之外。卷靶1004沿箭頭1006的方向移動。等離子體如多個箭頭1014所示出現(xiàn)在整個DCh 1002中。DCh 1002中的多個開孔(未示出)使 DCh 1002中的等離子體得以釋放并均勻地沉積在卷靶1004上，如多個線條1012所示。如所示的，DCh 1002具有平行于卷靶1004的大體矩形形狀以及垂直于卷靶1004并進出PCh 的U-型形狀。一般而言，DCh 1002的形狀沿一平面(未示出)對稱，以使得等離子體(未標示)均衡地位于整個DCh 1002中。與DCh 972(圖11A)相比，DCh 1002的形狀可簡化 DCh 1002在PCh中的裝配。多個高磁導率磁芯1010在PCh外部圍繞DCh 1002放置。對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見地，與DCh 1002等效的附加DCh可在卷靶1004上方沿著 PCh接連地排列成行。每一 DCh(未示出)隨后便表示卷對卷處理等離子體發(fā)生系統(tǒng)1000 中的一個處理站點。現(xiàn)在參照圖11C，其為根據(jù)本公開技術(shù)又一實施例構(gòu)造并工作的另一卷對卷處理等離子體發(fā)生系統(tǒng)(籠統(tǒng)稱為1030)的簡化示意圖，并以俯視正交視圖示出。如上所述，圖 IlC已經(jīng)過極大簡化，出于明晰目的而省略了本公開技術(shù)前文實施例中的許多元件。卷對卷處理等離子體發(fā)生系統(tǒng)1030包括PCh 1032、DCh 1034、卷靶1036以及多個高磁導率磁芯 1040。卷靶1036沿箭頭1038的方向移動。DCh 1034中的多個開孔(未示出)使DCh 1034 中的等離子體得以釋放并均勻地沉積在卷靶1036上，如多個線條1044所示。如所示的，DCh 1034在四個分支點1046A、1046B、1046C和1046D處分支成兩個矩形形狀的DCh 1042A和 1042B。在該實施例中，能夠使用單組高磁導率磁芯(例如圖IlC中所示的八個磁芯)來在多個矩形形狀的DCh中生成等離子體，從而提高了成本效率并減少了卷對卷處理等離子體發(fā)生系統(tǒng)1030中的部件。一般而言，DCh 1034的形狀沿一平面(未示出)對稱，以使得等離子體(未標示)均衡地位于整個DCh 1034中。對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見地，與 DCh 1034等效的附加多個DCh可在PCh 1032內(nèi)部接連地排列成行，隨后每一附加DCh (未示出)便表示卷對卷處理等離子體發(fā)生系統(tǒng)1030中的一個處理站點。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員還可顯而易見的是，對于將等離子體均勻地釋放到待處理卷靶上來說，DCh 1034還有圖 IlA和圖IlB中所示DCh的許多其他變型都是可能的，并且只是設(shè)計選擇上的問題。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將可以理解，本公開技術(shù)并不限于此處上文已經(jīng)具體示出和描述的實施例。本公開技術(shù)的范圍僅由隨附的權(quán)利要求書來界定。
權(quán)利要求
1.一種等離子體發(fā)生器，包括高真空處理室；變壓器型等離子管，與所述高真空處理室耦接；以及至少一個氣體源，與所述變壓器型等離子管耦接，用于引入至少一種氣體到所述變壓器型等離子管中，所述高真空處理室包括至少一個入口，所述變壓器型等離子管包括射頻功率源，用于產(chǎn)生交變電力；多個導體，與所述射頻功率源耦接；閉合回路放電室，用于限制所述至少一種氣體；多個高磁導率磁芯，圍繞所述閉合回路放電室的在外部分耦接并與所述多個導體耦接；多個開孔，沿所述閉合回路放電室的在內(nèi)部分設(shè)置；以及至少兩個介電墊圈，用于將所述在內(nèi)部分與所述在外部分耦接，所述至少一個入口配置為接收所述在內(nèi)部分，以使得所述在內(nèi)部分物理地穿入所述高真空處理室，所述多個導體形成圍繞所述多個高磁導率磁芯的初級繞組，所述閉合回路放電室中的所述至少一種氣體形成圍繞所述多個高磁導率磁芯的次級繞組，在所述多個導體被提供有所述交變電力時，所述變壓器型等離子管激發(fā)所述至少一種氣體成為至少一種相應等離子體，以及所述多個開孔從所述在內(nèi)部分釋放所述至少一種相應等離子體到所述高真空處理室中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的等離子體發(fā)生器，還包括壓力表；質(zhì)譜儀；以及反射高能電子衍射工具。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的等離子體發(fā)生器，還包括運靶機構(gòu)；紅外線高溫計；膜厚監(jiān)測儀；膜沉積控制器；離子源；以及橢圓計。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的等離子體發(fā)生器，所述高真空處理室還包括高真空泵，用于將空氣泵出所述高真空處理室；靶，用于由所述至少一種相應等離子體進行噴射；靶托，用于托住所述靶；熱靶器，用于加熱所述靶；遮板，用于遮蓋所述靶；靶操縱器，用于操縱所述靶；至少一個克努森容器蒸發(fā)源，用于提供來自至少一種成分的蒸氣到所述高真空處理室中；以及電子槍蒸發(fā)器，用于提供金屬蒸氣到所述高真空處理室中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的等離子體發(fā)生器，其中所述高真空泵、所述遮板、所述靶操縱器、所述至少一個克努森容器蒸發(fā)源以及所述電子槍蒸發(fā)器與所述高真空處理室的外部耦接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的等離子體發(fā)生器，其中所述靶、所述靶托以及所述熱靶器與所述高真空處理室的內(nèi)部耦接。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的等離子體發(fā)生器，所述變壓器型等離子管還包括至少一個連接法蘭，與所述在外部分耦接；以及電容式壓力表，與所述在外部分耦接，其中所述至少一個連接法蘭中相應的一個經(jīng)由所述至少兩個介電墊圈中相應的一個與所述至少一個入口中相應的一個耦接。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的等離子體發(fā)生器，其中所述高真空處理室內(nèi)的壓強大體在 10-4至10-10帕斯卡之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的等離子體發(fā)生器，所述變壓器型等離子管還包括與射頻功率源耦接的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的等離子體發(fā)生器，其中所述在外部分是用于生成所述至少一種相應等離子體，且其中所述在內(nèi)部分是用于釋放所述至少一種相應等離子體到所述高真空處理室中。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的等離子體發(fā)生器，其中所述在內(nèi)部分配置為圍繞所述靶。
12.根據(jù)權(quán)利要求4所述的等離子體發(fā)生器，其中所述在內(nèi)部分于所述高真空處理室中略微位于所述靶下方。
13.根據(jù)權(quán)利要求4所述的等離子體發(fā)生器，其中所述多個開孔位于距所述靶一距離處，該距離小于所述至少一種相應等離子體的平均自由程距離。
14.根據(jù)權(quán)利要求4所述的等離子體發(fā)生器，其中所述多個開孔沿著所述在內(nèi)部分對稱地圍繞所述靶而布置。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的等離子體發(fā)生器，還包括多個套筒，所述多個套筒中的每一個被插入所述多個開孔中相應的一個開孔中，所述多個套筒中的每一個包括面對所述高真空處理室的噴嘴端。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的等離子體發(fā)生器，所述噴嘴端包括特定橫截面形狀。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的等離子體發(fā)生器，其中所述多個套筒由選自以下所列材料的材料制成，包括難熔金屬；陶瓷；石英玻璃；熱解氮化硼；以及石墨。
18.根據(jù)權(quán)利要求I所述的等離子體發(fā)生器，所述變壓器型等離子管還包括進氣口泄漏閥；觀察口 ；以及磁性環(huán)電流表。
19.根據(jù)權(quán)利要求I所述的等離子體發(fā)生器，其中所述在內(nèi)部分包括至少一個入口管和至少一個出口管，用于使冷卻劑在所述在內(nèi)部分中流通。
20.根據(jù)權(quán)利要求I所述的等離子體發(fā)生器，其中所述在外部分包括至少一個入口管和至少一個出口管，用于使冷卻劑在所述在外部分中流通。
21.一種等離子體發(fā)生器，包括真空處理室；變壓器型等離子管，與所述高真空處理室耦接；以及至少一個氣體源，與所述變壓器型等離子管耦接，用于引入至少一種氣體到所述變壓器型等離子管中，所述真空處理室包括至少一個入口，所述變壓器型等離子管包括射頻功率源，用于產(chǎn)生交變電力；多個導體，與所述射頻功率源耦接；閉合回路放電室，用于限制所述至少一種氣體；多個高磁導率磁芯，圍繞所述閉合回路放電室的在外部分耦接并與所述多個導體耦接;至少一個開孔，沿所述閉合回路放電室的在內(nèi)部分設(shè)置；以及至少兩個介電墊圈，用于將所述在內(nèi)部分與所述在外部分耦接，同時將所述在內(nèi)部分與所述在外部分電隔離，所述至少一個入口配置為接收所述在內(nèi)部分，以使得所述在內(nèi)部分物理地穿入所述高真空處理室，所述多個導體形成圍繞所述多個高磁導率磁芯的初級繞組，所述閉合回路放電室中的所述至少一種氣體形成圍繞所述多個高磁導率磁芯的次級繞組，在所述多個導體被提供有所述交變電力時，所述變壓器型等離子管激發(fā)所述至少一種氣體成為至少一種相應等離子體，以及所述至少一個開孔從所述在內(nèi)部分釋放所述至少一種相應等離子體到所述真空處理室中。
全文摘要
等離子體發(fā)生器，包括高真空處理室；變壓器型等離子管，與所述高真空處理室耦接；以及至少一個氣體源，與所述變壓器型等離子管耦接，用于引入至少一種氣體到所述變壓器型等離子管中，所述高真空處理室包括至少一個入口，所述變壓器型等離子管包括射頻功率源，用于產(chǎn)生交變電力；多個導體，與所述射頻功率源耦接；閉合回路放電室，用于限制所述氣體；多個高磁導率磁芯，圍繞所述閉合回路放電室的在外部分耦接并與所述多個導體耦接；多個開孔，沿所述閉合回路放電室的在內(nèi)部分設(shè)置；以及至少兩個介電墊圈，用于將所述在內(nèi)部分與所述在外部分耦接，其中所述入口配置為接收所述在內(nèi)部分，以使得所述在內(nèi)部分物理地穿入所述高真空處理室，所述多個導體形成圍繞所述多個高磁導率磁芯的初級繞組，所述閉合回路放電室中的氣體形成圍繞所述多個高磁導率磁芯的次級繞組，其中在所述多個導體被提供有所述交變電力時，所述變壓器型等離子管激發(fā)所述氣體成為至少一種相應等離子體，并且所述多個開孔從所述在內(nèi)部分釋放所述相應等離子體到所述高真空處理室中。
文檔編號H01J37/32GK102598201SQ201080048890
公開日2012年7月18日 申請日期2010年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月27日
發(fā)明者摩西·埃納威 申請人:摩賽科結(jié)晶公司