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，用于產生等離子體；串聯(lián)的多個電感裝置，每個電感裝置包括磁芯和纏繞磁芯的線圈，多個電感裝置均勻地圍繞腔室的外周壁設置；電介質層，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，設置在所述交流電源和多個電感裝置之間，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，可控性強等的優(yōu)點。
【專利說明】等離子體源裝置

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

【背景技術】
[0002]等離子體在半導體產業(yè)中發(fā)揮著重要且不可替代的作用，半導體產品的生產過程中，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層厚度，以承受大氣壓力。而電介質層厚度的增加會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)明內容】

[0003]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。
[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]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例的一種等離子體源裝置，包括:腔室，所述腔室用于產生所述等離子體；串聯(lián)的多個電感裝置，每個電感裝置包括磁芯和纏繞所述磁芯的線圈，所述多個電感裝置均勻地圍繞所述腔室的外周壁設置；電介質層，所述電介質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，所述匹配網(wǎng)絡設置在所述交流電源和所述多個電感裝置之間，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)明實施例的等離子體源裝置，由多個電感裝置均勻地分布，同時調整多個線圈之間的距離，產生大面積均勻等離子體。等離子體與線圈通過感應磁場耦合，容性耦合小，可以減少帶電粒子在腔室內壁上的損失，同時減小濺射及其它等離子體與腔體內壁的相互作用。多個電感裝置均勻地圍繞腔室的外周壁設置，使得等離子體可以在約束在線圈附近，構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，可控性強等的優(yōu)點。
[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，所述腔室被構造為適于閉合磁回路形成的結構。
[0010]在一些示例中，所述匹配網(wǎng)絡為L型匹配網(wǎng)絡、II型匹配網(wǎng)絡或阻抗變換的變壓器。
[0011]本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點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)明一個實施例的等離子體源裝置的結構框圖；
[0013]圖2是本發(fā)明一個實施例的等離子體源裝置的示例圖；
[0014]圖3是本發(fā)明一個實施例的線圈、腔室、電介質層的位形示意圖；和
[0015]圖4是本發(fā)明另一個實施例的線圈、腔室、電介質層的位形示意圖。

【具體實施方式】
[0016]下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標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)明一個實施例的等離子體源裝置的結構框圖。如圖1所示，本發(fā)明實施例的等離子體源裝置，包括:腔室100、串聯(lián)的多個電感裝置200、電介質層300、交流電源400和匹配網(wǎng)絡500。
[0018]其中，腔室100用于產生等離子體。串聯(lián)的多個電感裝置200，每個電感裝置包括磁芯和纏繞磁芯的線圈，多個電感裝置200均勻地圍繞腔室100的外周壁設置。電介質層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，同時保證腔室100真空密封，其厚度可以很薄。匹配網(wǎng)絡500設置在交流電源400和多個電感裝置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)明的一個實施例中，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，增強線圈與等離子體之間的耦合，降低工作時通過線圈的電流，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壁上的損失，以及減小濺射及其它等離子體與腔體內壁的相互作用。
[0020]在本發(fā)明的一個實施例中，所述腔室為真空腔室。等離子體在真空腔室中產生。交流電源400可以采用開關電源驅動等離子體，功率更大，能量效率更高。
[0021]在本發(fā)明的一個實施例中，匹配網(wǎng)絡500可以為L型匹配網(wǎng)絡、II型匹配網(wǎng)絡或阻抗變換的變壓器。匹配網(wǎng)絡500用于調整多個線圈之間的相位，實現(xiàn)對等離子體均勻性的控制，同時可以實現(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)明實施例的等離子體源裝置的一個示例中，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生交變的磁場，交變的磁場由法拉定率在空間產生出電場(稱為感應電場)，利用這一電場激發(fā)出等離子體。利用多個帶鐵氧體的磁芯，通過調整空間位形與相位，從而產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。
[0023]進一步地，如圖3的本發(fā)明一個實施例的線圈、腔室、電介質層的位形示意圖所示，該位形使得大部分感應電場位于真空腔室內，并且電介質層很薄，線圈與等離子體耦合效果較好。
[0024]進一步地，如圖4的本發(fā)明另一個實施例的線圈、腔室、電介質層的位形示意圖所示。多個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、電流相位都可以進行調整，以產生大面積的均勻等離子體。
[0025]根據(jù)本發(fā)明實施例的等離子體源裝置，由多個電感裝置均勻地分布，同時調整多個線圈之間的距離，產生大面積均勻等離子體。等離子體與線圈通過感應磁場耦合，容性耦合小，可以減少帶電粒子在腔室內壁上的損失，同時減小濺射及其它等離子體與腔體內壁的相互作用。多個電感裝置均勻地圍繞腔室的外周壁設置，使得等離子體可以在約束在線圈附近，構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，可控性強等的優(yōu)點。
[0026]在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。
[0027]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【權利要求】
1.一種等離子體源裝置，其特征在于，包括: 腔室，所述腔室用于產生所述等離子體； 串聯(lián)的多個電感裝置，每個電感裝置包括磁芯和纏繞所述磁芯的線圈，所述多個電感裝置均勻地圍繞所述腔室的外周壁設置； 電介質層，所述電介質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，所述匹配網(wǎng)絡設置在所述交流電源和所述多個電感裝置之間，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)權利要求1-3任一項所述的等離子體源裝置，其特征在于，所述腔室被構造為適于閉合磁回路形成的結構。
5.根據(jù)權利要求1-3任一項所述的等離子體源裝置，其特征在于，所述匹配網(wǎng)絡為L型匹配網(wǎng)絡、II型匹配網(wǎng)絡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)先權日:2014年9月2日
【發(fā)明者】黃邦斗, 蒲以康 申請人:清華大學