等離子體源裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種等離子體源裝置，包括：腔室，用于產(chǎn)生等離子體；串聯(lián)的多個(gè)電感裝置，每個(gè)電感裝置包括磁芯和纏繞磁芯的線圈，多個(gè)電感裝置均勻地圍繞腔室的外周壁設(shè)置；電介質(zhì)層，位于腔室和電感裝置之間，用于將等離子體與線圈隔離開；交流電源；匹配網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置在所述交流電源和多個(gè)電感裝置之間，用于匹配交流電源和等離子體的放電功率。本發(fā)明的裝置，具有低功率，高密度，工作穩(wěn)定，均勻性好，可控性強(qiáng)等的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】等離子體源裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及等離子體【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種等離子體源裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]等離子體在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮著重要且不可替代的作用，半導(dǎo)體產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，三分之一以上的工藝流程都需要利用等離子體。隨著基片面積的增大，對大面積等離子體源的需要更加迫切。如果利用傳統(tǒng)的電感耦合等離子體源產(chǎn)生大面積等離子體，需要增加線圈與真空腔體之間的電介質(zhì)層厚度，以承受大氣壓力。而電介質(zhì)層厚度的增加會(huì)極大地減弱線圈與等離子體之間的耦合，使放電效率降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。
[0004]為此，本發(fā)明的目的在于提出一種高密度、工作穩(wěn)定、均勻性好的等離子體源裝置。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例的一種等離子體源裝置，包括:腔室，所述腔室用于產(chǎn)生所述等離子體；串聯(lián)的多個(gè)電感裝置，每個(gè)電感裝置包括磁芯和纏繞所述磁芯的線圈，所述多個(gè)電感裝置均勻地圍繞所述腔室的外周壁設(shè)置；電介質(zhì)層，所述電介質(zhì)層位于所述腔室和所述電感裝置之間，用于將所述等離子體與所述線圈隔離開；交流電源；匹配網(wǎng)絡(luò)，所述匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)置在所述交流電源和所述多個(gè)電感裝置之間，用于匹配所述交流電源和等離子體的放電功率。
[0006]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的等離子體源裝置，由多個(gè)電感裝置均勻地分布，同時(shí)調(diào)整多個(gè)線圈之間的距離，產(chǎn)生大面積均勻等離子體。等離子體與線圈通過感應(yīng)磁場耦合，容性耦合小，可以減少帶電粒子在腔室內(nèi)壁上的損失，同時(shí)減小濺射及其它等離子體與腔體內(nèi)壁的相互作用。多個(gè)電感裝置均勻地圍繞腔室的外周壁設(shè)置，使得等離子體可以在約束在線圈附近，構(gòu)成一種局域的等離子體源，且等離子體狀態(tài)受腔室狀態(tài)較小，具有低功率，高密度，工作穩(wěn)定，均勻性好，可控性強(qiáng)等的優(yōu)點(diǎn)。
[0007]在一些示例中，所述磁芯為鐵氧體磁芯。
[0008]在一些示例中，所述腔室為真空腔室。
[0009]在一些示例中，所述腔室被構(gòu)造為適于閉合磁回路形成的結(jié)構(gòu)。
[0010]在一些示例中，所述匹配網(wǎng)絡(luò)為L型匹配網(wǎng)絡(luò)、II型匹配網(wǎng)絡(luò)或阻抗變換的變壓器。
[0011]本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的等離子體源裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
[0013]圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的等離子體源裝置的示例圖；
[0014]圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的線圈、腔室、電介質(zhì)層的位形示意圖；和
[0015]圖4是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的線圈、腔室、電介質(zhì)層的位形示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0017]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的等離子體源裝置的結(jié)構(gòu)框圖。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的等離子體源裝置，包括:腔室100、串聯(lián)的多個(gè)電感裝置200、電介質(zhì)層300、交流電源400和匹配網(wǎng)絡(luò)500。
[0018]其中，腔室100用于產(chǎn)生等離子體。串聯(lián)的多個(gè)電感裝置200，每個(gè)電感裝置包括磁芯和纏繞磁芯的線圈，多個(gè)電感裝置200均勻地圍繞腔室100的外周壁設(shè)置。電介質(zhì)層300位于腔室100和電感裝置之間，用于將等離子體與線圈隔離開，同時(shí)保證腔室100真空密封，其厚度可以很薄。匹配網(wǎng)絡(luò)500設(shè)置在交流電源400和多個(gè)電感裝置200之間，用于匹配交流電源400和等離子體的放電功率。
[0019]具體地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，磁芯為鐵氧體磁芯。鐵氧體磁芯的引入不僅可以在線圈相同的情況下增加電感，增強(qiáng)線圈與等離子體之間的耦合，降低工作時(shí)通過線圈的電流，而且可以保證電感相同的情況下減少線圈的圈數(shù)，減少放電的容性耦合，減少帶電粒子在腔室內(nèi)壁上的損失，以及減小濺射及其它等離子體與腔體內(nèi)壁的相互作用。
[0020]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述腔室為真空腔室。等離子體在真空腔室中產(chǎn)生。交流電源400可以采用開關(guān)電源驅(qū)動(dòng)等離子體，功率更大，能量效率更高。
[0021]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，匹配網(wǎng)絡(luò)500可以為L型匹配網(wǎng)絡(luò)、II型匹配網(wǎng)絡(luò)或阻抗變換的變壓器。匹配網(wǎng)絡(luò)500用于調(diào)整多個(gè)線圈之間的相位，實(shí)現(xiàn)對等離子體均勻性的控制，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)等離子體與電源之間的匹配，減少電源的功率反射。
[0022]在本發(fā)明實(shí)施例的等離子體源裝置的一個(gè)示例中，如圖2所示，通過在纏繞鐵氧體磁芯上的線圈中通入交變電流，交變電流在鐵氧體磁芯及周圍的空間中產(chǎn)生交變的磁場，交變的磁場由法拉定率在空間產(chǎn)生出電場(稱為感應(yīng)電場)，利用這一電場激發(fā)出等離子體。利用多個(gè)帶鐵氧體的磁芯，通過調(diào)整空間位形與相位，從而產(chǎn)生大面積的等離子體，等離子體工作狀態(tài)更加穩(wěn)定，可控性強(qiáng)。
[0023]進(jìn)一步地，如圖3的本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的線圈、腔室、電介質(zhì)層的位形示意圖所示，該位形使得大部分感應(yīng)電場位于真空腔室內(nèi)，并且電介質(zhì)層很薄，線圈與等離子體耦合效果較好。
[0024]進(jìn)一步地，如圖4的本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的線圈、腔室、電介質(zhì)層的位形示意圖所示。多個(gè)帶鐵氧體磁芯的線圈按照一定的空間位形分布，插入到真空腔體中，通過較薄的電介質(zhì)層與真空腔室中的等離子體隔離開。這些線圈的分布、高度、電流相位都可以進(jìn)行調(diào)整，以產(chǎn)生大面積的均勻等離子體。
[0025]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的等離子體源裝置，由多個(gè)電感裝置均勻地分布，同時(shí)調(diào)整多個(gè)線圈之間的距離，產(chǎn)生大面積均勻等離子體。等離子體與線圈通過感應(yīng)磁場耦合，容性耦合小，可以減少帶電粒子在腔室內(nèi)壁上的損失，同時(shí)減小濺射及其它等離子體與腔體內(nèi)壁的相互作用。多個(gè)電感裝置均勻地圍繞腔室的外周壁設(shè)置，使得等離子體可以在約束在線圈附近，構(gòu)成一種局域的等離子體源，且等離子體狀態(tài)受腔室狀態(tài)較小，具有低功率，高密度，工作穩(wěn)定，均勻性好，可控性強(qiáng)等的優(yōu)點(diǎn)。
[0026]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。
[0027]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種等離子體源裝置，其特征在于，包括: 腔室，所述腔室用于產(chǎn)生所述等離子體； 串聯(lián)的多個(gè)電感裝置，每個(gè)電感裝置包括磁芯和纏繞所述磁芯的線圈，所述多個(gè)電感裝置均勻地圍繞所述腔室的外周壁設(shè)置； 電介質(zhì)層，所述電介質(zhì)層位于所述腔室和所述電感裝置之間，用于將所述等離子體與所述線圈隔離開； 交流電源； 匹配網(wǎng)絡(luò)，所述匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)置在所述交流電源和所述多個(gè)電感裝置之間，用于匹配所述交流電源和等離子體的放電功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體源裝置，其特征在于，所述磁芯為鐵氧體磁芯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體源裝置，其特征在于，所述腔室為真空腔室。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的等離子體源裝置，其特征在于，所述腔室被構(gòu)造為適于閉合磁回路形成的結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的等離子體源裝置，其特征在于，所述匹配網(wǎng)絡(luò)為L型匹配網(wǎng)絡(luò)、II型匹配網(wǎng)絡(luò)或阻抗變換的變壓器。
【文檔編號】H05H1/46GK104244559SQ201410444054
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月2日
【發(fā)明者】黃邦斗, 蒲以康 申請人:清華大學(xué)