[go: up one dir, main page]

CN106548918A - 一种射频和直流混合驱动的磁化容性耦合等离子体源 - Google Patents

一种射频和直流混合驱动的磁化容性耦合等离子体源 Download PDF

Info

Publication number
CN106548918A
CN106548918A CN201610937954.4A CN201610937954A CN106548918A CN 106548918 A CN106548918 A CN 106548918A CN 201610937954 A CN201610937954 A CN 201610937954A CN 106548918 A CN106548918 A CN 106548918A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pole plate
plasma
source
power supply
radio
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610937954.4A
Other languages
English (en)
Inventor
姜巍
杨莎莉
张雅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huazhong University of Science and Technology
Original Assignee
Huazhong University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huazhong University of Science and Technology filed Critical Huazhong University of Science and Technology
Priority to CN201610937954.4A priority Critical patent/CN106548918A/zh
Publication of CN106548918A publication Critical patent/CN106548918A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32091Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being capacitively coupled to the plasma
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

本发明公开了一种射频和直流混合驱动的磁化容性耦合等离子体源,包括等离子体放电腔室、进气口、出气口、第一极板、第二极板、衬底、直流电源、射频电源和磁场发生器;第一极板和第二极板相互平行设置在等离子体放电腔室内,直流电源的一端连接至第一极板,另一端接地;射频电源的一端连接至第二极板,另一端接地;衬底设置在第二极板上且位于与第一极板相对的表面;进气口设置在等离子体放电腔室的一侧,出气口设置在等离子体放电腔室的另一侧,磁场发生器设置在等离子体放电腔室外且产生的磁场平行于第一极板和第二极板。由于磁场影响,高能二次电子和热电子将被束缚在主等离子体区,电离度将提高,从而大幅度增加等离子体密度。

Description

一种射频和直流混合驱动的磁化容性耦合等离子体源
技术领域
本发明属于等离子体放电技术领域,更具体地,涉及一种射频和直流混合驱动的磁化容性耦合等离子体源。
背景技术
等离子体放电可以产生具有化学活性的物质,所以被广泛应用于改变材料的表面特性。在全球制造工业中,基于低温等离子体的材料处理技术具有至关重要的作用,例如在整个大规模集成电路制造工艺中,有近三分之一的工序(薄膜沉积、刻蚀以及离子注入,清洗等)是借助等离子体工艺完成的。大规模集成电路制造工业一直在向着更大的芯片面积,更窄的线宽和更低的单位成本方向发展,目前国际工业上正在研制腔室直径为450mm的芯片生产工艺。而用于等离子体刻蚀、沉积和材料表面处理的等离子体源主要有电子回旋共振(ECR)等离子体源、感性耦合等离子体源(ICP)和容性耦合等离子体源(CCP)。
上述几种等离子体源中,ECR源和ICP源的放电装置为圆柱形结构,具有工作气压低、等离子体密度高、各向异性好的优点,但是由于电源功率要通过介质窗耦合到等离子体中,故有一定的功率损失;并且ECR源采用了较强的磁场(通常为845G)来约束等离子体,所以很难保持大面积的均匀性。CCP源的放电装置为电极结构,电源功率直接耦合给等离子体,具有装置结构简单、成本低、易控制的优点,但是等离子体密度相对较低。在刻蚀工艺中,CCP源由于电子及离子能量较高主要应用于介质刻蚀,例如二氧化硅的刻蚀;而ICP源由于密度高且离子能量低主要应用于金属和半导体材料刻蚀,例如硅的刻蚀。目前工业界需要高粒子通量且离子能量可控的低气压等离子体源,这种需求推动了高密度等离子体源的发展,但已有的等离子体源仍然各自存在一些问题。ECR源和ICP源虽然等离子体密度高,但由于其腔室的高度和直径之比往往是1或者更大,且电源功率是通过介质窗耦合到等离子体中,所以等离子体在产生和运输过程中带来的径向不均匀性以及电源功率的损失是不可避免的。CCP源虽然能提供径向均匀的材料处理结果,也能避免电源功率在介质窗上的损失,但其等离子体密度较低,刻蚀速率慢。所以如何获得粒子通量高、离子能量可控且经济效益好的等离子体源是工业界亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术的缺陷,本发明的目的在于提供一种射频和直流混合驱动的磁化容性耦合等离子体源,旨在解决现有技术中容性耦合等离子体源的等离子体密度低的问题。
本发明提供了一种射频和直流混合驱动的磁化容性耦合等离子体源,其特征在于,包括:等离子体放电腔室、进气口、出气口、第一极板、第二极板、衬底、直流电源、射频电源和磁场发生器;第一极板和第二极板相互平行设置在等离子体放电腔室内,直流电源的一端连接至第一极板,直流电源的另一端接地;射频电源的一端连接至第二极板,射频电源的另一端接地;衬底设置在第二极板上且位于与第一极板相对的表面;进气口设置在等离子体放电腔室的一侧,出气口设置在等离子体放电腔室的另一侧,磁场发生器设置在等离子体放电腔室外且产生的磁场平行于第一极板和第二极板。
本发明在极板上通以负的直流电源和在腔室外放置通电线圈或永磁体后,由于平行极板方向的磁场影响,高能二次电子和热电子将被束缚在主等离子体区,电离度将提高,从而大幅度增加等离子体密度。
更进一步地,工作时,在等离子体放电腔室中,由出气口将腔室抽成真空环境,进气口通入反应气体,同时出气口抽走废气,与直流电源连接的第一极板上具有负电压,与射频电源连接的第二极板上具有射频电压,并在所述第一极板和所述第二极板之间形成电压降,该电压能击穿反应气体从而产生等离子体;由于所述射频电源不断给所述等离子体加热使得在所述第一极板和所述第二极板之间形成了稳定的等离子体源,且所述第一极板上的负电压能从第一极板和第二极板上诱导出二次电子,从而增加等离子体密度;所述磁场发生器产生的平行于所述第一极板和所述第二极板的磁场能束缚等离子体运动,减少了等离子体在极板和器壁上的损失;直流电源和射频电源分别连接第一极板和第二极板,并在第一极板和第二极板之间形成电压降,该电压能击穿反应气体从而产生等离子体,衬底被放置在在第二极板上且位于与第一极板相对的表面,产生的等离子体可对其刻蚀、沉积或溅射。
更进一步地,包括:等离子体放电腔室、进气口、出气口、第一极板、第二极板、衬底、直流电源、射频电源和磁场发生器;第一极板和第二极板相互平行设置在等离子体放电腔室内,直流电源的一端连接至第一极板,直流电源的另一端接地;射频电源的一端连接至第二极板,射频电源的另一端接地;衬底设置在第一极板上且位于与第二极板相对的表面;进气口设置在等离子体放电腔室的一侧,出气口设置在等离子体放电腔室的另一侧,磁场发生器设置在等离子体放电腔室外且产生的磁场平行于第一极板和第二极板。
更进一步地,工作时,在等离子体放电腔室中,由出气口将腔室抽成真空环境,进气口通入反应气体,同时出气口抽走废气,与直流电源连接的第一极板上具有负电压,与射频电源连接的第二极板上具有射频电压,并在所述第一极板和所述第二极板之间形成电压降,该电压能击穿反应气体从而产生等离子体;由于所述射频电源不断给所述等离子体加热使得在所述第一极板和所述第二极板之间形成了稳定的等离子体源,且所述第一极板上的负电压能从第一极板和第二极板上诱导出二次电子,从而增加等离子体密度;所述磁场发生器产生的平行于所述第一极板和所述第二极板的磁场能束缚等离子体运动,减少了等离子体在极板和器壁上的损失;衬底被放置在在第一极板上且位于与第二极板相对的表面,产生的离子在直流电源的作用下加速到衬底上,可对其进行离子注入。
本发明提供了一种射频和直流混合驱动的磁化容性耦合等离子体源,包括:等离子体放电腔室、进气口、出气口、第一极板、第二极板、直流电源、射频电源、磁场发生器、开孔和引出电极;第一极板和第二极板相互平行设置在等离子体放电腔室内,直流电源的一端连接至第一极板,直流电源的另一端接地;射频电源的一端连接至第二极板,射频电源的另一端接地;进气口设置在等离子体放电腔室的一侧,出气口设置在等离子体放电腔室的另一侧,磁场发生器设置在等离子体放电腔室外且产生的磁场平行于第一极板和第二极板;在等离子体放电腔室任意一侧的壁上开设有一个开孔,在所述开孔上连接有引出电极。
更进一步地,工作时,在等离子体放电腔室中,由出气口将腔室抽成真空环境,进气口通入反应气体,同时出气口抽走废气,与直流电源连接的第一极板上具有负电压,与射频电源连接的第二极板上具有射频电压,并在所述第一极板和所述第二极板之间形成电压降,该电压能击穿反应气体从而产生等离子体;由于所述射频电源不断给所述等离子体加热使得在所述第一极板和所述第二极板之间形成了稳定的等离子体源,且所述第一极板上的负电压能从第一极板和第二极板上诱导出二次电子,从而增加等离子体密度;所述磁场发生器产生的平行于所述第一极板和所述第二极板的磁场能束缚等离子体运动,减少了等离子体在极板和器壁上的损失;产生的大量离子在引出电极的作用下通过开孔被引出,可作为各种设备的离子源。
更进一步地,磁场发生器为通电线圈或永磁体。
更进一步地,所述第一极板和所述第二极板之间的距离L为1厘米~10厘米。
本发明的效果和益处是:这种射频和直流混合驱动的磁化容性耦合等离子体源在一极板上通以负的直流电源并加入平行于极板的外磁场后,能够得到大面积均匀的高密度(1019m-3~1020m-3)等离子体,其等离子体密度可比传统CCP源的等离子体密度高两到三个量级,从而能够优化材料表面处理等工艺技术。同时,射频和直流混合驱动的磁化容性耦合等离子体源在保持传统CCP源简单结构的基础上,只需要在极板上加上负的直流电源和在腔室外放置磁场发生器,这保证了改良过程的可行性,大大降低了改良成本。
附图说明
图1为第一实施例提供的射频和直流混合驱动的磁化容性耦合等离子体源示意图。
图2为第二实施例提供的射频和直流混合驱动的磁化容性耦合等离子体源示意图。
图3为第三实施例提供的射频和直流混合驱动的磁化容性耦合等离子体源示意图。
图4为本发明提供的射频和直流混合驱动的磁化容性耦合等离子体源与现有技术对比时,不同情况下的等离子体密度图。
图中:1为等离子体放电腔室,2为进气口,3为出气口,4为第一极板,5为第二极板,6为衬底(硅片或其他待处理的材料),7为直流电源,8为射频电源,9为磁场发生器,10为开孔,11为引出电极。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明提供的射频和直流混合驱动的磁化容性耦合等离子体源,不仅保持了CCP源原有的优良属性,而且能在低气压下产生大面积均匀的高密度(高达1020m-3)等离子体;可以广泛应用于材料表面处理、离子源、微电子工艺中的刻蚀和沉积等领域。
本发明提供的射频和直流混合驱动的磁化容性耦合等离子体源的装置为一个平行极板容性耦合放电系统,包括一个真空腔室,内有两个平行极板,极板间距为L,一个极板通以射频电源,另一个极板通以负的直流电源,腔室接地,并在腔室外放置磁场发生器以产生平行于极板的磁场。本发明采用直流和射频混合驱动,以及外加磁场。
在本发明中,在一极板上通以负的直流电源并加入平行于极板的外磁场后,能够得到大面积均匀的高密度(1019m-3-1020m-3)等离子体,其等离子体密度可比传统CCP源的等离子体密度高两到三个量级,从而能够优化材料表面处理等工艺技术。同时,射频和直流混合驱动的磁化容性耦合等离子体源在保持传统CCP源简单结构的基础上,只需要在极板上加上负的直流电源和在腔室外放置磁场发生器,这保证了改良过程的可行性,大大降低了改良成本。
图1示出了射频和直流混合驱动的磁化容性耦合等离子体源结构图。该等离子体源包括:等离子体放电腔室1、进气口2、出气口3、第一极板4、第二极板5、衬底6、直流电源7、射频电源8和磁场发生器9,第一极板4和第二极板5相互平行设置在等离子体放电腔室1内,直流电源7的一端连接至第一极板4,直流电源7的另一端接地;射频电源8的一端连接至第二极板5,射频电源8的另一端接地;衬底6设置在第二极板5上且位于与第一极板4相对的表面;进气口2设置在等离子体放电腔室1的一侧,出气口3设置在等离子体放电腔室1的另一侧,磁场发生器9设置在等离子体放电腔室1外且产生的磁场平行于第一极板4和第二极板5。
其中,等离子体放电腔室1为气体放电提供真空环境,进气口2用来通入反应气体,出气口3用来抽走废气,第一极板4和第二极板5之间区域发生气体放电并产生等离子体,衬底6为硅片或其他待处理的材料,产生的等离子体可对其刻蚀或溅射等,直流电源7所产生的负电压能从极板上诱导出二次电子,从而增加等离子体密度,射频电源8用来产生和维持等离子体放电,磁场发生器9产生的平行于第一极板4和第二极板5的磁场能束缚等离子体运动,从而减少在极板和器壁上的损失。
作为本发明的一个实施例,第一极板4和第二极板5之间的距离L为1厘米~10厘米。
图2示出的磁化容性耦合等离子体源包括:等离子体放电腔室1、进气口2、出气口3、第一极板4、第二极板5、衬底6、直流电源7、射频电源8和磁场发生器9,第一极板4和第二极板5相互平行设置在等离子体放电腔室1内,直流电源7的一端连接至第一极板4,直流电源7的另一端接地;射频电源8的一端连接至第二极板5,射频电源8的另一端接地;衬底6设置在第一极板4上且位于与第二极板5相对的表面;进气口2设置在等离子体放电腔室1的一侧,出气口3设置在等离子体放电腔室1的另一侧,磁场发生器9设置在等离子体放电腔室1外且产生的磁场平行于第一极板4和第二极板5。
其中,在等离子体放电腔室1中,由出气口3将腔室抽成真空环境,进气口2通入反应气体,同时出气口3抽走废气,直流电源7和射频电源8分别连接第一极板4和第二极板5,并在第一极板4和第二极板5之间形成电压降,该电压能击穿反应气体从而产生等离子体,而实验室产生的等离子体不能自持(等离子体会在极板和器壁上损失),射频电源8不断加热等离子体从而能产生稳定的等离子体源,直流电源7所产生的负电压能从极板上诱导出二次电子,从而增加等离子体密度,磁场发生器9产生的平行于第一极板4和第二极板5的磁场能束缚等离子体运动,从而减少在极板和器壁上的损失,衬底6为硅片或其他待处理的材料,产生的等离子体可对其刻蚀或溅射等。
为了从腔室中引出离子束流,该离子束流可用于各种类型的离子加速器、质谱仪、电磁同位素分离器、离子注入机、离子束刻蚀装置、离子推进器以及受控聚变装置中的中性束注入器等设备(或者说:为了从腔室中引出离子束流,该离子束流可用作各种类型设备的离子源);本发明还提供了如图3所示的磁化容性耦合等离子体源,包括:等离子体放电腔室1、进气口2、出气口3、第一极板4、第二极板5、直流电源7、射频电源8、磁场发生器9、开孔10和引出电极11,第一极板4和第二极板5相互平行设置在等离子体放电腔室1内,直流电源7的一端连接至第一极板4,直流电源7的另一端接地;射频电源8的一端连接至第二极板5,射频电源8的另一端接地;进气口2设置在等离子体放电腔室1的一侧,出气口3设置在等离子体放电腔室1的另一侧,磁场发生器9设置在等离子体放电腔室1外且产生的磁场平行于第一极板4和第二极板5;开口在任一侧壁开一个开孔10,连接引出电极11。
该射频和直流混合驱动的磁化容性耦合等离子体源应用的具体实施方式有多种实例。以下实例中,仅实例1打开侧壁开孔10,并连接引出电极11。
实例1:参照图3的结构;在等离子体腔室1中通入氢气,气压控制在10mTorr到1Torr区间内,第一极板4接入负的直流电源7,第二极板5接入射频电源8,腔室或侧壁接地,在腔室外放置通电线圈或永磁体以产生平行于极板的磁场。在直流和磁场作用下的气体放电能产生大量氢离子。打开侧壁开孔10,连接引出电极11,从腔室中引出离子束流,该离子源可广泛应用于各种类型的离子加速器、质谱仪、电磁同位素分离器、离子注入机、离子束刻蚀装置、离子推进器以及受控聚变装置中的中性束注入器等设备。
实例2:参照图1的结构;在等离子体腔室1中通入碳氟气体(如四氟化碳),氧气和氩气的混合气体,气压控制在约10mTorr–100mTorr区间内,第一极板4接入负的直流电源7,第二极板5接入射频电源8,衬底6置于第二极板5上,腔室或侧壁接地,在腔室外放置通电线圈或永磁体9以产生平行于极板的磁场。混合气体放电产生的高密度等离子体源可满足MEMS等刻蚀制造工艺的要求,MEMS通常采用以多晶硅为主的材料,本等离子体源可以提供很高的刻蚀速率。
实例3:参照图1的结构;在等离子体腔室1中通入硅烷,气压控制在300mTorr–1Torr区间内,第一极板4接入负的直流电源7,第二极板5接入射频电源8,衬底6置于第二极板5,腔室或侧壁接地,在腔室外放置通电线圈或永磁体9以产生平行于极板的磁场。产生的高密度且能量可控的等离子体源可用于等离子体薄膜沉积,该技术被广泛应用于大规模生产的非晶硅薄膜光伏太阳能电池、平板显示器的薄膜晶体管等行业中。
实例4:参照图1的结构;在等离子体腔室1中通入氩气,气压控制在1mTorr–10mTorr区间内,第一极板4接入负的直流电源7,并采用钛或铝材料作为靶材,第二极板5接入射频电源8,衬底6置于第二极板5,腔室或侧壁接地,在腔室外放置通电线圈或永磁体9以产生平行于极板的磁场。放电产生的氩离子入射到靶材料上,靶原子被溅射出来流向衬底并沉积到衬底上,该溅射技术常用于沉积电极或者微电子器件间的互连等。
实例5:参照图2的结构;在等离子体腔室1中通入氩气或其他气体,第一极板4接入负的直流电源7,第二极板5接入射频电源8,衬底6置于第一极板4,腔室或侧壁接地,在腔室外放置通电线圈或永磁体以产生平行于极板的磁场。放电产生的离子在数千伏或几十千伏的直流电源作用下被加速到衬底6上,使其近表面区域的原子组件和结构发生变化,因而改变材料的表面性能。离子注入被广泛应用于金属材料改性、表面强化处理、半导体加工领域和陶瓷、玻璃、复合物、矿物以及植物种子的改良上。
本发明并不限于以上实例,可通过调节装置的组件来获得理想的等离子体源。由以上几个实例可见,射频和直流混合驱动的磁化容性耦合等离子体源,广泛应用于材料表面处理、离子源、微电子工艺中的刻蚀和沉积等领域。
如图4所示,该图为不同情况下的等离子体密度图,实线为传统CCP源,虚线为射频和直流混合驱动的CCP源(即在传统CCP上只加直流电源),点实线为磁化CCP源(即在传统CCP上只加磁场),点点实线为射频和直流混合驱动的磁化CCP源(即为本发明所提的在传统CCP上加直流电源和磁场)。传统CCP源的密度约为1016~1017m-3,而射频和直流混合驱动的磁化CCP源密度约为1019~1020m-3,其等离子体密度可比传统CCP源的等离子体密度高两到三个量级,且保持了传统CCP源装置简单、成本低和易控制的优点。
本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种射频和直流混合驱动的磁化容性耦合等离子体源,其特征在于,包括:等离子体放电腔室(1)、进气口(2)、出气口(3)、第一极板(4)、第二极板(5)、衬底(6)、直流电源(7)、射频电源(8)和磁场发生器(9);
所述第一极板(4)和所述第二极板(5)相互平行设置在等离子体放电腔室(1)内,所述直流电源(7)的一端连接至第一极板(4),所述直流电源(7)的另一端接地;所述射频电源(8)的一端连接至所述第二极板(5),所述射频电源(8)的另一端接地;所述衬底(6)设置在所述第二极板(5)上且位于与第一极板(4)相对的表面;所述进气口(2)设置在等离子体放电腔室(1)的一侧,所述出气口(3)设置在等离子体放电腔室(1)的另一侧,磁场发生器(9)设置在等离子体放电腔室(1)外且产生的磁场平行于第一极板(4)和第二极板(5)。
2.如权利要求1所述的磁化容性耦合等离子体源,其特征在于,工作时,在等离子体放电腔室(1)中,由出气口(3)将腔室抽成真空环境,进气口(2)通入反应气体,同时出气口(3)抽走废气;与直流电源(7)连接的第一极板(4)上具有负电压,与射频电源(8)连接的第二极板(5)上具有射频电压,并在所述第一极板(4)和所述第二极板(5)之间形成电压降,该电压能击穿反应气体从而产生等离子体;由于所述射频电源(8)不断给所述等离子体加热使得在所述第一极板(4)和所述第二极板(5)之间形成了稳定的等离子体源,且所述第一极板(4)上的负电压能从所述第一极板(4)和所述第二极板(5)上诱导出二次电子,从而增加等离子体密度;所述磁场发生器(9)产生的平行于所述第一极板(4)和所述第二极板(5)的磁场能束缚等离子体运动,减少了等离子体在极板和器壁上的损失;衬底(6)被放置在在第二极板上且位于与第一极板相对的表面,产生的等离子体可对其刻蚀、沉积或溅射。
3.一种射频和直流混合驱动的磁化容性耦合等离子体源,其特征在于,包括:等离子体放电腔室(1)、进气口(2)、出气口(3)、第一极板(4)、第二极板(5)、衬底(6)、直流电源(7)、射频电源(8)和磁场发生器(9);
所述第一极板(4)和所述第二极板(5)相互平行设置在等离子体放电腔室(1)内,所述直流电源(7)的一端连接至第一极板(4),所述直流电源(7)的另一端接地;所述射频电源(8)的一端连接至所述第二极板(5),所述射频电源(8)的另一端接地;所述衬底(6)设置在所述第一极板(4)上且位于与第二极板(5)相对的表面;所述进气口(2)设置在等离子体放电腔室(1)的一侧,所述出气口(3)设置在等离子体放电腔室(1)的另一侧,磁场发生器(9)设置在等离子体放电腔室(1)外且产生的磁场平行于第一极板(4)和第二极板(5)。
4.如权利要求3所述的磁化容性耦合等离子体源,其特征在于,工作时,在等离子体放电腔室(1)中,由出气口(3)将腔室抽成真空环境,进气口(2)通入反应气体,同时出气口(3)抽走废气,与直流电源(7)连接的第一极板(4)上具有负电压,与射频电源(8)连接的第二极板(5)上具有射频电压,并在所述第一极板(4)和所述第二极板(5)之间形成电压降,该电压能击穿反应气体从而产生等离子体;由于所述射频电源(8)不断给所述等离子体加热使得在所述第一极板(4)和所述第二极板(5)之间形成了稳定的等离子体源,且所述第一极板(4)上的负电压能从所述第一极板(4)和所述第二极板(5)上诱导出二次电子,从而增加等离子体密度;所述磁场发生器(9)产生的平行于所述第一极板(4)和所述第二极板(5)的磁场能束缚等离子体运动,减少了等离子体在极板和器壁上的损失;衬底(6)被放置在在第一极板上且位于与第二极板(5)相对的表面,产生的离子在直流电源(7)的作用下加速到衬底(6)上,可对其进行离子注入。
5.一种射频和直流混合驱动的磁化容性耦合等离子体源,其特征在于,包括:等离子体放电腔室(1)、进气口(2)、出气口(3)、第一极板(4)、第二极板(5)、直流电源(7)、射频电源(8)、磁场发生器(9)、开孔(10)和引出电极(11);
所述第一极板(4)和所述第二极板(5)相互平行设置在所述等离子体放电腔室(1)内,所述直流电源(7)的一端连接至所述第一极板(4),所述直流电源(7)的另一端接地;所述射频电源(8)的一端连接至所述第二极板(5),所述射频电源(8)的另一端接地;所述进气口(2)设置在所述等离子体放电腔室(1)的一侧,所述出气口(3)设置在所述等离子体放电腔室(1)的另一侧,所述磁场发生器(9)设置在等离子体放电腔室(1)外且产生的磁场平行于所述第一极板(4)和所述第二极板(5);在所述等离子体放电腔室(1)任意一侧的壁上开设有一个开孔(10),在所述开孔(10)上连接有引出电极(11)。
6.如权利要求5所述的磁化容性耦合等离子体源,其特征在于,工作时,在等离子体放电腔室(1)中,由出气口(3)将腔室抽成真空环境,进气口(2)通入反应气体,同时出气口(3)抽走废气,与直流电源(7)连接的第一极板(4)上具有负电压,与射频电源(8)连接的第二极板(5)上具有射频电压,并在所述第一极板(4)和所述第二极板(5)之间形成电压降,该电压能击穿反应气体从而产生等离子体;由于所述射频电源(8)不断给所述等离子体加热使得在所述第一极板(4)和所述第二极板(5)之间形成了稳定的等离子体源,且所述第一极板(4)上的负电压能从所述第一极板(4)和所述第二极板(5)上诱导出二次电子,从而增加等离子体密度;所述磁场发生器(9)产生的平行于所述第一极板(4)和所述第二极板(5)的磁场能束缚等离子体运动,减少了等离子体在极板和器壁上的损失;产生的大量离子在引出电极(11)的作用下通过开孔(10)被引出,可作为各种设备的离子源。
7.如权利要求1-6任一项所述的磁化容性耦合等离子体源,其特征在于,所述磁场发生器(9)为通电线圈或永磁体。
8.如权利要求1-7任一项所述的磁化容性耦合等离子体源,其特征在于,所述第一极板(4)和所述第二极板(5)之间的距离L为1厘米~10厘米。
CN201610937954.4A 2016-10-25 2016-10-25 一种射频和直流混合驱动的磁化容性耦合等离子体源 Pending CN106548918A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610937954.4A CN106548918A (zh) 2016-10-25 2016-10-25 一种射频和直流混合驱动的磁化容性耦合等离子体源

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610937954.4A CN106548918A (zh) 2016-10-25 2016-10-25 一种射频和直流混合驱动的磁化容性耦合等离子体源

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106548918A true CN106548918A (zh) 2017-03-29

Family

ID=58392952

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610937954.4A Pending CN106548918A (zh) 2016-10-25 2016-10-25 一种射频和直流混合驱动的磁化容性耦合等离子体源

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106548918A (zh)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108856170A (zh) * 2018-05-12 2018-11-23 合肥杰硕真空科技有限公司 一种中频等离子体清洗装置
CN108971140A (zh) * 2018-05-12 2018-12-11 合肥杰硕真空科技有限公司 一种射频等离子体清洗装置
CN109559968A (zh) * 2017-09-26 2019-04-02 东京毅力科创株式会社 等离子体处理装置
CN110197785A (zh) * 2019-06-21 2019-09-03 苏州加拉泰克动力有限公司 一种制备防炫光玻璃的蚀刻系统及制备方法
CN110392477A (zh) * 2019-06-21 2019-10-29 中国科学院电工研究所 一种等离子体源及等离子体的产生方法
CN110430651A (zh) * 2019-07-29 2019-11-08 四川大学 平行板dbd等离子体发生器
CN110729165A (zh) * 2018-07-17 2020-01-24 北京北方华创微电子装备有限公司 电感耦合装置、工艺腔室和半导体处理设备
CN111328174A (zh) * 2018-12-17 2020-06-23 北京北方华创微电子装备有限公司 反应腔室及等离子体产生方法
CN113436951A (zh) * 2021-05-21 2021-09-24 武汉理工大学 离子束和射频混合驱动的容性耦合等离子体源
CN114156157A (zh) * 2021-12-01 2022-03-08 大连理工大学 一种等离子体产生装置
CN115305436A (zh) * 2022-08-05 2022-11-08 清华大学 双等离子激发源的离子扩渗设备及其设计方法
WO2022242120A1 (zh) * 2021-05-18 2022-11-24 江苏鲁汶仪器有限公司 离子源装置及其使用方法和真空处理系统
CN115646398A (zh) * 2022-10-24 2023-01-31 安徽华东光电技术研究所有限公司 纤维素类生物质重整气碳颗粒等离子体转换净化装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101476110A (zh) * 2009-01-13 2009-07-08 大连理工大学 会切磁场约束icp增强电离的非平衡磁控溅射薄膜沉积装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101476110A (zh) * 2009-01-13 2009-07-08 大连理工大学 会切磁场约束icp增强电离的非平衡磁控溅射薄膜沉积装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张权治: "直流与射频混合放电下容性耦合等离子体的PIC/MCC模拟", 《中国博士学位论文全文数据库》 *
申思: "直流与双频电源联合驱动容性耦合放电的特性", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》 *

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109559968A (zh) * 2017-09-26 2019-04-02 东京毅力科创株式会社 等离子体处理装置
TWI791615B (zh) * 2017-09-26 2023-02-11 日商東京威力科創股份有限公司 電漿處理裝置
CN108971140A (zh) * 2018-05-12 2018-12-11 合肥杰硕真空科技有限公司 一种射频等离子体清洗装置
CN108856170A (zh) * 2018-05-12 2018-11-23 合肥杰硕真空科技有限公司 一种中频等离子体清洗装置
CN110729165B (zh) * 2018-07-17 2022-05-27 北京北方华创微电子装备有限公司 电感耦合装置、工艺腔室和半导体处理设备
CN110729165A (zh) * 2018-07-17 2020-01-24 北京北方华创微电子装备有限公司 电感耦合装置、工艺腔室和半导体处理设备
CN111328174A (zh) * 2018-12-17 2020-06-23 北京北方华创微电子装备有限公司 反应腔室及等离子体产生方法
CN110197785A (zh) * 2019-06-21 2019-09-03 苏州加拉泰克动力有限公司 一种制备防炫光玻璃的蚀刻系统及制备方法
CN110392477A (zh) * 2019-06-21 2019-10-29 中国科学院电工研究所 一种等离子体源及等离子体的产生方法
CN110430651A (zh) * 2019-07-29 2019-11-08 四川大学 平行板dbd等离子体发生器
WO2022242120A1 (zh) * 2021-05-18 2022-11-24 江苏鲁汶仪器有限公司 离子源装置及其使用方法和真空处理系统
CN113436951A (zh) * 2021-05-21 2021-09-24 武汉理工大学 离子束和射频混合驱动的容性耦合等离子体源
CN114156157A (zh) * 2021-12-01 2022-03-08 大连理工大学 一种等离子体产生装置
CN115305436A (zh) * 2022-08-05 2022-11-08 清华大学 双等离子激发源的离子扩渗设备及其设计方法
CN115305436B (zh) * 2022-08-05 2024-01-16 清华大学 双等离子激发源的离子扩渗设备及其设计方法
CN115646398A (zh) * 2022-10-24 2023-01-31 安徽华东光电技术研究所有限公司 纤维素类生物质重整气碳颗粒等离子体转换净化装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106548918A (zh) 一种射频和直流混合驱动的磁化容性耦合等离子体源
JP5610543B2 (ja) イオンソース
US6849857B2 (en) Beam processing apparatus
CN101978095B (zh) 同轴型微波辅助沉积与蚀刻系统
US7700925B2 (en) Techniques for providing a multimode ion source
JP6652255B2 (ja) イオン注入システム
CN100530510C (zh) 一种无电极射频感应耦合等离子体放电式原子源
TW201903179A (zh) 電漿反應器中類鑽石碳的沉積或處理及電漿反應器
EP3711078A1 (en) Linearized energetic radio-frequency plasma ion source
CN104900470A (zh) 采用具有磁约束的等离子体源的基于等离子体的材料改性
US8911602B2 (en) Dual hexagonal shaped plasma source
JP4945566B2 (ja) 容量結合型磁気中性線プラズマスパッタ装置
Shustin Plasma technologies for material processing in nanoelectronics: Problems and solutions
TWI259037B (en) Neutral particle beam processing apparatus
CN116169002A (zh) 一种磁场增强耦合等离子体加工装置及方法
TWI713691B (zh) 電漿處理裝置及電漿處理方法
US6858838B2 (en) Neutral particle beam processing apparatus
WO2013044814A1 (zh) 产生中性粒子束的装置及方法
KR20090073327A (ko) 고밀도 원격 플라즈마 처리 장치
CN101560644A (zh) 磁控溅射设备和薄膜的制造方法
WO2013044810A1 (zh) 产生中性粒子束装置及方法
JPH01302645A (ja) 放電装置
JP2003031555A (ja) 表面処理装置
JPH0530500B2 (zh)
US20250357079A1 (en) Magnetized inductively coupled plasma processing device

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170329