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1、(10)申请公布号 CN 104244559 A (43)申请公布日 2014.12.24 CN 104244559 A (21)申请号 201410444054.7 (22)申请日 2014.09.02 H05H 1/46(2006.01) (71)申请人 清华大学 地址 100084 北京市海淀区 100084-82 信箱 (72)发明人 黄邦斗 蒲以康 (74)专利代理机构 北京清亦华知识产权代理事 务所 ( 普通合伙 ) 11201 代理人 张大威 (54) 发明名称 等离子体源装置 (57) 摘要 本发明提出一种等离子体源装置， 包括 ： 腔 室， 用于产生等离子体 ； 串联的多个电。
2、感装置， 每 个电感装置包括磁芯和缠绕磁芯的线圈， 多个电 感装置均匀地围绕腔室的外周壁设置 ； 电介质 层， 位于腔室和电感装置之间， 用于将等离子体与 线圈隔离开 ； 交流电源 ； 匹配网络， 设置在所述交 流电源和多个电感装置之间， 用于匹配交流电源 和等离子体的放电功率。 本发明的装置， 具有低功 率， 高密度， 工作稳定， 均匀性好， 可控性强等的优 点。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 104244559 A CN 1。
3、04244559 A 1/1 页 2 1. 一种等离子体源装置， 其特征在于， 包括 ： 腔室， 所述腔室用于产生所述等离子体 ； 串联的多个电感装置， 每个电感装置包括磁芯和缠绕所述磁芯的线圈， 所述多个电感 装置均匀地围绕所述腔室的外周壁设置 ； 电介质层， 所述电介质层位于所述腔室和所述电感装置之间， 用于将所述等离子体与 所述线圈隔离开 ； 交流电源 ； 匹配网络， 所述匹配网络设置在所述交流电源和所述多个电感装置之间， 用于匹配所 述交流电源和等离子体的放电功率。 2. 根据权利要求 1 所述的等离子体源装置， 其特征在于， 所述磁芯为铁氧体磁芯。 3. 根据权利要求 1 所述的等离。
4、子体源装置， 其特征在于， 所述腔室为真空腔室。 4. 根据权利要求 1-3 任一项所述的等离子体源装置， 其特征在于， 所述腔室被构造为 适于闭合磁回路形成的结构。 5.根据权利要求1-3任一项所述的等离子体源装置， 其特征在于， 所述匹配网络为L型 匹配网络、 II 型匹配网络或阻抗变换的变压器。 权 利 要 求 书 CN 104244559 A 2 1/3 页 3 等离子体源装置 技术领域 0001 本发明涉及等离子体技术领域， 尤其涉及一种等离子体源装置。 背景技术 0002 等离子体在半导体产业中发挥着重要且不可替代的作用， 半导体产品的生产过程 中， 三分之一以上的工艺流程都需要利。
5、用等离子体。 随着基片面积的增大， 对大面积等离子 体源的需要更加迫切。如果利用传统的电感耦合等离子体源产生大面积等离子体， 需要增 加线圈与真空腔体之间的电介质层厚度， 以承受大气压力。而电介质层厚度的增加会极大 地减弱线圈与等离子体之间的耦合， 使放电效率降低。 发明内容 0003 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。 0004 为此， 本发明的目的在于提出一种高密度、 工作稳定、 均匀性好的等离子体源装 置。 0005 为了实现上述目的， 本发明实施例的一种等离子体源装置， 包括 ： 腔室， 所述腔室 用于产生所述等离子体 ； 串联的多个电感装置， 每个电感装置包括磁。
6、芯和缠绕所述磁芯的 线圈， 所述多个电感装置均匀地围绕所述腔室的外周壁设置 ； 电介质层， 所述电介质层位于 所述腔室和所述电感装置之间， 用于将所述等离子体与所述线圈隔离开 ； 交流电源 ； 匹配 网络， 所述匹配网络设置在所述交流电源和所述多个电感装置之间， 用于匹配所述交流电 源和等离子体的放电功率。 0006 根据本发明实施例的等离子体源装置， 由多个电感装置均匀地分布， 同时调整多 个线圈之间的距离， 产生大面积均匀等离子体。 等离子体与线圈通过感应磁场耦合， 容性耦 合小， 可以减少带电粒子在腔室内壁上的损失， 同时减小溅射及其它等离子体与腔体内壁 的相互作用。多个电感装置均匀地围。
7、绕腔室的外周壁设置， 使得等离子体可以在约束在线 圈附近， 构成一种局域的等离子体源， 且等离子体状态受腔室状态较小， 具有低功率， 高密 度， 工作稳定， 均匀性好， 可控性强等的优点。 0007 在一些示例中， 所述磁芯为铁氧体磁芯。 0008 在一些示例中， 所述腔室为真空腔室。 0009 在一些示例中， 所述腔室被构造为适于闭合磁回路形成的结构。 0010 在一些示例中， 所述匹配网络为 L 型匹配网络、 II 型匹配网络或阻抗变换的变压 器。 0011 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出， 部分将从下面的描述中变 得明显， 或通过本发明的实践了解到。 附图说明 0012 。
8、图 1 是根据本发明一个实施例的等离子体源装置的结构框图 ； 说 明 书 CN 104244559 A 3 2/3 页 4 0013 图 2 是本发明一个实施例的等离子体源装置的示例图 ； 0014 图 3 是本发明一个实施例的线圈、 腔室、 电介质层的位形示意图 ； 和 0015 图 4 是本发明另一个实施例的线圈、 腔室、 电介质层的位形示意图。 具体实施方式 0016 下面详细描述本发明的实施例， 所述实施例的示例在附图中示出， 其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。 下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的， 旨在用于解释本发明， 而不能理解为对。
9、本发明的限制。 0017 图 1 是根据本发明一个实施例的等离子体源装置的结构框图。如图 1 所示， 本发 明实施例的等离子体源装置， 包括 ： 腔室 100、 串联的多个电感装置 200、 电介质层 300、 交流 电源 400 和匹配网络 500。 0018 其中， 腔室 100 用于产生等离子体。串联的多个电感装置 200， 每个电感装置包括 磁芯和缠绕磁芯的线圈， 多个电感装置 200 均匀地围绕腔室 100 的外周壁设置。电介质层 300 位于腔室 100 和电感装置之间， 用于将等离子体与线圈隔离开， 同时保证腔室 100 真空 密封， 其厚度可以很薄。匹配网络 500 设置在交流。
10、电源 400 和多个电感装置 200 之间， 用于 匹配交流电源 400 和等离子体的放电功率。 0019 具体地， 在本发明的一个实施例中， 磁芯为铁氧体磁芯。 铁氧体磁芯的引入不仅可 以在线圈相同的情况下增加电感， 增强线圈与等离子体之间的耦合， 降低工作时通过线圈 的电流， 而且可以保证电感相同的情况下减少线圈的圈数， 减少放电的容性耦合， 减少带电 粒子在腔室内壁上的损失， 以及减小溅射及其它等离子体与腔体内壁的相互作用。 0020 在本发明的一个实施例中， 所述腔室为真空腔室。 等离子体在真空腔室中产生。 交 流电源 400 可以采用开关电源驱动等离子体， 功率更大， 能量效率更高。。
11、 0021 在本发明的一个实施例中， 匹配网络 500 可以为 L 型匹配网络、 II 型匹配网络或 阻抗变换的变压器。匹配网络 500 用于调整多个线圈之间的相位， 实现对等离子体均匀性 的控制 , 同时可以实现等离子体与电源之间的匹配， 减少电源的功率反射。 0022 在本发明实施例的等离子体源装置的一个示例中， 如图 2 所示， 通过在缠绕铁氧 体磁芯上的线圈中通入交变电流， 交变电流在铁氧体磁芯及周围的空间中产生交变的磁 场， 交变的磁场由法拉定率在空间产生出电场 ( 称为感应电场 )， 利用这一电场激发出等离 子体。利用多个带铁氧体的磁芯， 通过调整空间位形与相位， 从而产生大面积的。
12、等离子体， 等离子体工作状态更加稳定， 可控性强。 0023 进一步地， 如图 3 的本发明一个实施例的线圈、 腔室、 电介质层的位形示意图所 示， 该位形使得大部分感应电场位于真空腔室内， 并且电介质层很薄， 线圈与等离子体耦合 效果较好。 0024 进一步地， 如图 4 的本发明另一个实施例的线圈、 腔室、 电介质层的位形示意图所 示。 多个带铁氧体磁芯的线圈按照一定的空间位形分布， 插入到真空腔体中， 通过较薄的电 介质层与真空腔室中的等离子体隔离开。这些线圈的分布、 高度、 电流相位都可以进行调 整， 以产生大面积的均匀等离子体。 0025 根据本发明实施例的等离子体源装置， 由多个电。
13、感装置均匀地分布， 同时调整多 个线圈之间的距离， 产生大面积均匀等离子体。 等离子体与线圈通过感应磁场耦合， 容性耦 说 明 书 CN 104244559 A 4 3/3 页 5 合小， 可以减少带电粒子在腔室内壁上的损失， 同时减小溅射及其它等离子体与腔体内壁 的相互作用。多个电感装置均匀地围绕腔室的外周壁设置， 使得等离子体可以在约束在线 圈附近， 构成一种局域的等离子体源， 且等离子体状态受腔室状态较小， 具有低功率， 高密 度， 工作稳定， 均匀性好， 可控性强等的优点。 0026 在本说明书的描述中， 参考术语 “一个实施例” 、“一些实施例” 、“示例” 、“具体示 例” 、 或。
14、 “一些示例” 等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、 结构、 材料或者特 点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中， 对上述术语的示意性表述不 必须针对的是相同的实施例或示例。而且， 描述的具体特征、 结构、 材料或者特点可以在任 一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。 此外， 在不相互矛盾的情况下， 本领域的技 术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结 合和组合。 0027 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例， 可以理解的是， 上述实施例是示例 性的， 不能理解为对本发明的限制， 本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述 实施例进行变化、 修改、 替换和变型。 说 明 书 CN 104244559 A 5 1/2 页 6 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 104244559 A 6 2/2 页 7 图 4 说 明 书 附 图 CN 104244559 A 7 。