專利名稱：法拉第屏蔽及等離子體加工設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于等離子體加工設(shè)備領(lǐng)域，涉及一種法拉第屏蔽以及含有該法拉第屏蔽的等離子體加工設(shè)備。
背景技術(shù)：
磁控濺射技術(shù)是將靶材表面引入磁場(chǎng)，利用磁場(chǎng)與電子交互作用，使電子在靶材表面附近螺旋狀運(yùn)行，以撞擊氣體分子電離而產(chǎn)生離子，產(chǎn)生的離子在電場(chǎng)作用下撞向靶材表面而濺射出靶材。同時(shí)，磁場(chǎng)可以約束帶電粒子并增加等離子體的密度，從而可以提高濺射速率。因此，磁控濺射技術(shù)被廣泛用于薄膜的沉積和蝕刻工藝。圖1為采用磁控濺射技術(shù)的等離子體加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)參閱圖1，等離子體加工設(shè)備包括真空腔室1，在真空腔室1的底部設(shè)有基座2，被加工工件3放置在基座 2的頂端。在真空腔室1的頂部設(shè)有環(huán)形靶材4以及中心靶材5，中心靶材5設(shè)置在環(huán)形靶材4的中心位置。在環(huán)形靶材4和中心靶材5之間設(shè)有環(huán)形電介質(zhì)窗6，在環(huán)形電介質(zhì)窗6 的上方設(shè)有線圈8，線圈8通過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)9與射頻電源10連接。線圈8與射頻電源10接通后產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)能量通過(guò)環(huán)形電介質(zhì)窗6進(jìn)入真空腔室1而激發(fā)等離子體，從而增加等離子體密度。在環(huán)形電介質(zhì)窗6的下方設(shè)有法拉第屏蔽7，用于阻止等離子體沉積到環(huán)形電介質(zhì)窗6。圖2為法拉第屏蔽的截面圖。請(qǐng)參閱圖2，法拉第屏蔽7為雙層結(jié)構(gòu)，包括第一法拉第屏蔽單元71和第二法拉第屏蔽單元72。第一法拉第屏蔽單元71包括多個(gè)屏蔽段74a， 相鄰屏蔽段7 之間相距一定距離而形成狹縫73a。第二法拉第屏蔽單元72包括多個(gè)屏蔽段74b，相鄰屏蔽段74b之間相距一定距離而形成狹縫73b。第一法拉第屏蔽單元71和第二法拉第屏蔽單元72相互錯(cuò)開設(shè)置，即第一法拉第屏蔽單元71的屏蔽段7 與第二法拉第屏蔽單元72的狹縫7 相對(duì)，同時(shí)，第二法拉第屏蔽單元72的屏蔽段74b與第一法拉第屏蔽單元71的狹縫73a相對(duì)，以減少等離子體穿過(guò)法拉第屏蔽而污染環(huán)形電介質(zhì)窗6。雖然第一法拉第屏蔽單元71和第二法拉第屏蔽單元72相互錯(cuò)開設(shè)置可以阻擋大部分等離子體穿過(guò)法拉第屏蔽，但仍有部分等離子體可以通過(guò)狹縫穿過(guò)法拉第屏蔽而污染環(huán)形電介質(zhì)窗6。因此，在實(shí)際使用過(guò)程中，需要經(jīng)常清洗環(huán)形電介質(zhì)窗6，這不僅增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且清洗將導(dǎo)致工藝中斷，降低了等離子體加工設(shè)備的生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題就是針對(duì)法拉第屏蔽中存在的上述缺陷，提供一種法拉第屏蔽，其可以減少、甚至完全避免等離子體穿過(guò)法拉第屏蔽的縫隙。此外，本發(fā)明還提供一種等離子體加工設(shè)備，該設(shè)備的電介質(zhì)窗不易被污染，從而可以降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)提高等離子體加工設(shè)備的生產(chǎn)效率。解決上述技術(shù)問(wèn)題的所采用的技術(shù)方案是提供一種法拉第屏蔽，包括至少兩個(gè)并排設(shè)置的屏蔽單元，每個(gè)所述屏蔽單元包括多個(gè)間隔排列設(shè)置的屏蔽段，且相鄰兩屏蔽單元所包括的屏蔽段交錯(cuò)設(shè)置，所述屏蔽段均設(shè)置有朝向相對(duì)應(yīng)交錯(cuò)設(shè)置的屏蔽段的阻擋部，且相對(duì)應(yīng)兩交錯(cuò)設(shè)置的屏蔽段的阻擋部之間構(gòu)成屏蔽通道。其中，所述阻擋部使相鄰兩所述屏蔽單元之間的間隙呈脈沖波形。其中，所述阻擋部設(shè)置在所述屏蔽段的兩側(cè)的端部。其中，相對(duì)應(yīng)兩交錯(cuò)設(shè)置的屏蔽段的阻擋部之間所構(gòu)成的屏蔽通道的寬度小于所述法拉第屏蔽所在位置處的分子平均自由程。其中，所述屏蔽段的阻擋部與該屏蔽段相對(duì)應(yīng)交錯(cuò)設(shè)置的屏蔽段之間的距離小于所述法拉第屏蔽所在位置處的分子平均自由程。其中，所述阻擋部由絕緣材料制作而成。本發(fā)明還提供一種等離子體加工設(shè)備，包括真空腔室、電介質(zhì)窗以及法拉第屏蔽， 所述電介質(zhì)窗設(shè)置在所述真空腔室上，所述法拉第屏蔽設(shè)置在真空腔室的內(nèi)側(cè)且與所述電介質(zhì)窗相對(duì)設(shè)置，所述法拉第屏蔽采用本發(fā)明提供的所述法拉第屏蔽。本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明提供的法拉第屏蔽，借助屏蔽段上的阻擋部來(lái)增加等離子體穿過(guò)法拉第屏蔽的路徑以及路徑的復(fù)雜性，并減小了路徑的寬度，從而減少、甚至完全避免等離子體穿過(guò)法拉第屏蔽。類似地，本發(fā)明提供的等離子體加工設(shè)備采用本發(fā)明提供的法拉第屏蔽，借助屏蔽段上的阻擋部來(lái)減少、甚至完全避免等離子體穿過(guò)法拉第屏蔽，從而避免電介質(zhì)窗受到污染，這不僅可以降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且可以減少因清洗電介質(zhì)窗而中斷工藝的時(shí)間， 從而提高等離子體加工設(shè)備的生產(chǎn)效率。


圖1為采用磁控濺射技術(shù)的物理氣相沉積設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明法拉第屏蔽的截面圖；圖3為本發(fā)明一實(shí)施例提供的法拉第屏蔽的截面圖；圖4為本發(fā)明提供的法拉第屏蔽的局部放大圖；以及圖5為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的法拉第屏蔽的截面圖。
具體實(shí)施例方式為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的法拉第屏蔽及等離子體加工設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)描述。圖3為本發(fā)明一實(shí)施例提供的法拉第屏蔽的截面圖，圖4為本發(fā)明提供的法拉第屏蔽的局部放大圖。請(qǐng)一并參閱圖3和圖4，本實(shí)施例中法拉第屏蔽為雙層結(jié)構(gòu)，包括并排設(shè)置的第一法拉第屏蔽單元31和第二法拉第屏蔽單元32，且第一法拉第屏蔽單元31和第二法拉第屏蔽單元32相距一定距離而形成間隙30。第一法拉第屏蔽單元31和第二法拉第屏蔽單元32均包括多個(gè)間隔排列設(shè)置的屏蔽段，任意兩個(gè)相鄰設(shè)置的屏蔽段之間形成狹縫。為了阻止等離子體穿過(guò)法拉第屏蔽，第一法拉第屏蔽單元31和第二法拉第屏蔽單元32 的屏蔽段交錯(cuò)設(shè)置，即，第一法拉第屏蔽單元31的狹縫3 與第二法拉第屏蔽單元32的屏蔽段3 相對(duì)設(shè)置，與之對(duì)應(yīng)，第二法拉第屏蔽單元32的狹縫35b與第一法拉第屏蔽單元
431的屏蔽段33a相對(duì)設(shè)置。第一法拉第屏蔽單元31的每個(gè)屏蔽段33a均設(shè)有朝向第二法拉第屏蔽單元32延伸的阻擋部34a，第二法拉第屏蔽單元32的每個(gè)屏蔽段3 均設(shè)有朝向第一法拉第屏蔽單元31延伸的阻擋部34b。阻擋部34a、34b設(shè)置在屏蔽段33a、3 兩側(cè)的端部，即，圖3中屏蔽段33a、33b寬度方向的端部。屏蔽段33a上的阻擋部3 與對(duì)應(yīng)的屏蔽段3 上的阻擋部34b之間形成屏蔽通道。對(duì)于本實(shí)施例雙層結(jié)構(gòu)的法拉第屏蔽，該屏蔽通道延長(zhǎng)了等離子體穿過(guò)法拉第屏蔽的路徑，從而有效地阻止等離子體穿過(guò)法拉第屏蔽。進(jìn)一步地，阻擋部 34a,34b使第一法拉第屏蔽單元31和第二法拉第屏蔽單元32之間的間隙30呈脈沖波形。如圖4所示，第一法拉第屏蔽單元31的屏蔽段33a上的阻擋部3 與對(duì)應(yīng)的第二法拉第屏蔽單元32的屏蔽段3 上的阻擋部34b之間所構(gòu)成的屏蔽通道的寬度Ll小于法拉第屏蔽所在位置的分子平均自由程，這樣可以有效地阻止等離子體穿過(guò)法拉第屏蔽。為了更有效的阻止等離子體穿過(guò)法拉第屏蔽，第一法拉第屏蔽單元31的屏蔽段3 上的阻擋部3 與對(duì)應(yīng)的第二法拉第屏蔽單元32的屏蔽段3 之間的距離L2小于法拉第屏蔽所在位置的分子平均自由程。同樣，第二法拉第屏蔽單元32上的阻擋部34b的自由端與相對(duì)的第一法拉第屏蔽單元31的屏蔽段33a所在平面之間的距離L2也小于法拉第屏蔽所在位置的分子平均自由程。本實(shí)施例中，阻擋部34a、34b采用陶瓷等絕緣材料制作而成。這樣，在裝配法拉第屏蔽的過(guò)程中，即使第一法拉第屏蔽單元31上的阻擋部3 與第二法拉第屏蔽單元32上的阻擋部34b接觸，也不會(huì)導(dǎo)致第一法拉第屏蔽單元31和第二法拉第屏蔽單元32導(dǎo)通，從而降低了裝配法拉第屏蔽的精度要求。本實(shí)施例提供的法拉第屏蔽，借助屏蔽段上的阻擋部來(lái)增加等離子體穿過(guò)法拉第屏蔽的路徑以及路徑的復(fù)雜性，并減小了路徑的寬度，從而減少、甚至完全避免等離子體穿過(guò)法拉第屏蔽。需要說(shuō)明的是，上述實(shí)施例的法拉第屏蔽采用雙層結(jié)構(gòu)，然而本發(fā)明并不局限于此。本發(fā)明的法拉第屏蔽也可以采用三層或更多層結(jié)構(gòu)，即，將三個(gè)或更多個(gè)法拉第屏蔽單元彼此并排設(shè)置。只要在相鄰兩屏蔽單元所包括的屏蔽段交錯(cuò)設(shè)置的基礎(chǔ)上，所述屏蔽段均設(shè)置有朝向相對(duì)應(yīng)交錯(cuò)設(shè)置的屏蔽段的阻擋部，且相對(duì)應(yīng)兩交錯(cuò)設(shè)置的屏蔽段的阻擋部之間構(gòu)成屏蔽通道，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。具體地，圖5為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的法拉第屏蔽的截面圖。如圖5所示，在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，法拉第包括六個(gè)并排設(shè)置的屏蔽單元，且每相鄰兩屏蔽單元的結(jié)構(gòu)如上述實(shí)施例，這不再贅述。再者，由于阻擋部使相鄰兩所述屏蔽單元之間的間隙呈脈沖波形，對(duì)于多層結(jié)構(gòu)的法拉第屏蔽，不但進(jìn)一步地延長(zhǎng)了等離子體穿過(guò)法拉第屏蔽的路徑，而且增加了路徑的復(fù)雜性，從而有效地阻止等離子體穿過(guò)法拉第屏蔽。本發(fā)明還提供一種等離子體加工設(shè)備，包括真空腔室、電介質(zhì)窗以及法拉第屏蔽， 所述電介質(zhì)窗設(shè)置在所述真空腔室的室壁上，所述法拉第屏蔽設(shè)置在真空腔室的內(nèi)側(cè)且與所述電介質(zhì)窗相對(duì)設(shè)置，以阻止等離子體污染電介質(zhì)窗，所述法拉第屏蔽采用本實(shí)施例提供的法拉第屏蔽。本實(shí)施例提供的等離子體加工設(shè)備采用本實(shí)施例提供的法拉第屏蔽，借助屏蔽段上的阻擋部來(lái)減少、甚至完全避免等離子體穿過(guò)法拉第屏蔽，從而避免電介質(zhì)窗受到污染，CN 102543636 A這不僅可以降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且可以減少因清洗電介質(zhì)窗而中斷工藝的時(shí)間，從而提高等離子體加工設(shè)備的生產(chǎn)效率。 可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說(shuō)明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種法拉第屏蔽，包括至少兩個(gè)并排設(shè)置的屏蔽單元，每個(gè)所述屏蔽單元包括多個(gè)間隔排列設(shè)置的屏蔽段，且相鄰兩屏蔽單元所包括的屏蔽段交錯(cuò)設(shè)置，其特征在于，所述屏蔽段均設(shè)置有朝向相對(duì)應(yīng)交錯(cuò)設(shè)置的屏蔽段的阻擋部，且相對(duì)應(yīng)兩交錯(cuò)設(shè)置的屏蔽段的阻擋部之間構(gòu)成屏蔽通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述法拉第屏蔽，其特征在于，所述阻擋部使相鄰兩所述屏蔽單元之間的間隙呈脈沖波形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述法拉第屏蔽，其特征在于，所述阻擋部設(shè)置在所述屏蔽段的兩側(cè)的端部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述法拉第屏蔽，其特征在于，相對(duì)應(yīng)兩交錯(cuò)設(shè)置的屏蔽段的阻擋部之間所構(gòu)成的屏蔽通道的寬度小于所述法拉第屏蔽所在位置處的分子平均自由程。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述法拉第屏蔽，其特征在于，所述屏蔽段的阻擋部與該屏蔽段相對(duì)應(yīng)交錯(cuò)設(shè)置的屏蔽段之間的距離小于所述法拉第屏蔽所在位置處的分子平均自由程。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述法拉第屏蔽，其特征在于，所述阻擋部由絕緣材料制作而成。
7.一種等離子體加工設(shè)備，包括真空腔室、電介質(zhì)窗以及法拉第屏蔽，所述電介質(zhì)窗設(shè)置在所述真空腔室上，所述法拉第屏蔽設(shè)置在真空腔室的內(nèi)側(cè)且與所述電介質(zhì)窗相對(duì)設(shè)置，其特征在于，所述法拉第屏蔽采用權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述法拉第屏蔽。
全文摘要
本發(fā)明提供一種法拉第屏蔽及等離子體加工設(shè)備，所述法拉第屏蔽包括至少兩個(gè)并排設(shè)置的屏蔽單元，每個(gè)所述屏蔽單元包括多個(gè)間隔排列設(shè)置的屏蔽段，且相鄰兩屏蔽單元所包括的屏蔽段交錯(cuò)設(shè)置，所述屏蔽段均設(shè)置有朝向相對(duì)應(yīng)交錯(cuò)設(shè)置的屏蔽段的阻擋部，且相對(duì)應(yīng)兩交錯(cuò)設(shè)置的屏蔽段的阻擋部之間構(gòu)成屏蔽通道。本發(fā)明的法拉第屏蔽可以減少、甚至完全避免等離子體穿過(guò)法拉第屏蔽。
文檔編號(hào)H01J37/09GK102543636SQ20101062221
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月27日
發(fā)明者呂鈾, 武曄, 王一帆 申請(qǐng)人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司