專利名稱：平面結(jié)構(gòu)射頻電感耦合天線及真空耦合窗的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是平面結(jié)構(gòu)射頻電感耦合天線及真空耦合窗，屬射頻技術(shù)設(shè)備。
電感耦合平面等離子體源是近幾年來發(fā)展起來的一種最先進的微電子加工設(shè)備。它采用13.56MHz的射頻電源，其激勵方法為外激法，不會給加工帶來污染，且設(shè)備簡單。由于它在平面范圍內(nèi)有很高的等離子體密度，因此，不但應(yīng)用在超大規(guī)模集成電路基片的加工上，而且應(yīng)用在大面積平板顯示器件的加工，如液晶顯示器件、等離子體顯示屏等；目前高密度平面等離子體源的真空耦合窗是一塊比較厚的石英板或陶瓷板，平板上面放置一定匝數(shù)的銅線圈，以便射頻電源耦合到加工室。平板的厚度通常25～30mm，以支撐真空與大氣之間的壓力差。由于平板必須受每平方厘米一個大氣壓的壓力，因此，隨著面積的增大、平板的厚度也要增加，大且厚的石英板或陶瓷板不但加工難度大，而且價格相當(dāng)昂貴，這樣就大大限制了這種平面等離子體源的使用。厚的隔離板還增加了天線與介質(zhì)板下面等離子體源的距離，從而降低了電感耦合的效率，對等離子體加工不利。早期的美國專利(U.S4948458和U.S5226969)就是此類的真空耦合窗。
本實用新型的目的就是為了克服和解決現(xiàn)有的平面等離子體源的真空耦合窗需要昂貴的、面積大且厚度厚的石英板或陶瓷板，不但加工難度大，且耦合效率低、對等離子體加工不利等的缺點和問題。研究設(shè)計一種平面結(jié)構(gòu)射頻電感耦合天線及真空耦合窗以使平板面積大、厚度薄、易加工、成本低、耦合效率高，從而實現(xiàn)高密度電感耦合平面等離子體源。
本實用新型是通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的平面結(jié)構(gòu)射頻電感耦合天線及真空耦合窗的結(jié)構(gòu)示意圖如

圖1所示，它由射頻線圈1、介質(zhì)板2、凝固體3、反應(yīng)刻蝕室壁4、氣體入口管5、匹配器6、反應(yīng)室腔體7、密封圈8共同連接構(gòu)成，其相互位置及連接關(guān)系為射頻線圈1緊靠介質(zhì)板2上方，凝固體3將介質(zhì)板2周邊和上方以及射頻線圈1固化成一定厚度的一個整體件；射頻線圈1兩端口露出于凝固體3上方，分別與進出水管相連接，并通過導(dǎo)線與匹配器6輸出端口的兩極相連接；工作時，介質(zhì)板2與反應(yīng)刻蝕室壁4上的法蘭經(jīng)密封圈8過渡，在大氣壓下形成真空密封連接；氣體入口管5焊接在反應(yīng)刻蝕室壁4上并與反應(yīng)室腔體7相連通，定量的反應(yīng)氣體可經(jīng)氣體入口管5進入反應(yīng)室腔體7。其簡單工作原理是當(dāng)射頻(RF)功率電源接到天線線圈時，就產(chǎn)生了電場，當(dāng)感應(yīng)電場高到使氣體擊穿時，產(chǎn)生等離子體。流過天線的大電流在等離子體中產(chǎn)生非常強的磁場，這些磁場依次感應(yīng)出強電場，這樣就產(chǎn)生了高密度等離子體。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果(1)本實用新型的平面介質(zhì)板面積大、厚度薄、容易加工；(2)本實用新型不僅解決了現(xiàn)有耦合窗需要大直徑且厚的石英或陶瓷介質(zhì)板而價格昂貴的問題，而且提高了耦合效率，按本實用新型的機構(gòu)只要施加50V的射頻(RF)電壓，就能使反應(yīng)離子刻蝕室放電，產(chǎn)生等離子體。解決了圓柱型反應(yīng)刻蝕室橫截面積越大，介質(zhì)板就需越厚、造價越高的缺點，能實現(xiàn)高密度電感耦合平面等離子體源；(3)本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、成本低、價格便宜。
下面對說明書附圖進一步說明如下圖1是本平面結(jié)構(gòu)射頻電感耦合天線及真空耦合窗的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1是射頻線圈、2是介質(zhì)板、3是凝固體、4是反應(yīng)刻蝕室壁、5是氣體入口管、6是匹配器、7是反應(yīng)室腔體、8是密封圈、RF是射頻功率電源。
本實用新型的實施方式可為如下(1)按圖1所示，設(shè)計、加工、制造或選購、訂購本實用新型的各部件。例如射頻線圈1由空心圓銅管或方銅管按預(yù)先設(shè)計的匝數(shù)彎制成平面螺旋線圈，兩端向平面上方彎曲并留有足夠長度，以便與導(dǎo)線連接，端口焊上套膠管的接頭，以便通水冷卻；介質(zhì)板2可選購厚度為5～6mm的石英板或高鋁陶瓷板；凝固體3由環(huán)氧樹脂與氧化鋁粉混合調(diào)成糊狀，倒在設(shè)計好的模具里，與射頻線圈1、介質(zhì)板2固化成一整體件——真空耦合窗；反應(yīng)刻蝕室壁4可采用不銹鋼材料焊制而成；密封圈8為普通真空密封圈，在市場可選購得到；匹配器6由電感及可變電容串并聯(lián)而成，配上接地的金屬屏蔽箱，其輸出端口的兩極分別連接射頻線圈1的兩端形成匹配網(wǎng)絡(luò)；(2)加工、制造、選購好各部件后，然后再按圖1所示及上面說明書所述的相互位置及連接關(guān)系進行安裝連接，便能較好地實施本實用新型。發(fā)明人經(jīng)過較長時間的設(shè)計、研制、試驗，已成功地制成了本實用新型。發(fā)明人采用本實用新型進行了連續(xù)8小時對氮化硅進行刻蝕速率的試驗。RF功率從60～150W，結(jié)果在這個功率范圍內(nèi)，刻蝕性能穩(wěn)定。在圓柱型反應(yīng)室半徑范圍內(nèi)能得到較為均勻的刻蝕速率。
權(quán)利要求1.一種平面結(jié)構(gòu)射頻電感耦合天線及真空耦合窗，其特征在于它由射頻線圈(1)、介質(zhì)板(2)、凝固體(3)、反應(yīng)刻蝕室壁(4)、氣體入口管(5)、匹配器(6)、反應(yīng)室腔體(7)、密封圈(8)共同連接構(gòu)成，其相互位置及連接關(guān)系為射頻線圈(1)緊靠介質(zhì)板(2)上方，凝固體(3)將介質(zhì)板(2)周邊和上方以及射頻線圈(1)固化成一定厚度的一個整體件；射頻線圈(1)兩端口露出于凝固體(3)上方，分別與進出水管相連接，并通過導(dǎo)線與匹配器(6)輸出端口的兩極相連接；工作時，介質(zhì)板(2)與反應(yīng)刻蝕室壁(4)上的法蘭經(jīng)密封圈(8)過渡，在大氣壓下形成真空密封連接；氣體入口管(5)焊接在反應(yīng)刻蝕室壁(4)上并與反應(yīng)室腔體(7)相連通，定量的反應(yīng)氣體可經(jīng)氣體入口管(5)進入反應(yīng)室腔體(7)。
專利摘要本實用新型是平面結(jié)構(gòu)射頻電感耦合天線及真空耦合窗。它由射頻線圈、介質(zhì)板、凝固體、反應(yīng)刻蝕室壁、氣體入口管、匹配器、反應(yīng)室腔體、密封圈共同連接構(gòu)成,其位置連接關(guān)系:射頻線圈緊靠介質(zhì)板上方、環(huán)氧樹脂與氧化鋁粉調(diào)成糊狀將介質(zhì)板周邊和上方及射頻線圈固化成一整體件,射頻線圈兩端口分別與進出水管相連并通過導(dǎo)線與匹配器相連經(jīng)密封圈成真空密封連接,置于反應(yīng)室腔體上方。本實用新型介質(zhì)板面積大、厚度薄、易加工、耦合效率高、能產(chǎn)生高密度等離子體源、結(jié)構(gòu)簡單、成本低。
文檔編號H05H1/46GK2472454SQ0121561
公開日2002年1月16日 申請日期2001年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月15日
發(fā)明者黃光周, 梁迪眾, 于繼榮, 楊英杰, 常天海 申請人:華南理工大學(xué)