本發(fā)明涉及一種反應(yīng)室，特別是涉及一種應(yīng)用于材料表面改性及表面處理的射頻等離子體反應(yīng)室。

背景技術(shù)：

射頻感應(yīng)耦合等離子體放電可以產(chǎn)生具有化學(xué)活性的原子、分子基團(tuán)及離子等，所以被廣泛應(yīng)用于材料表面改性及表面處理等領(lǐng)域。對(duì)于全球的芯片生產(chǎn)制造工藝來講，等離子體處理技術(shù)起著極為重要的作用，尤其是在超大規(guī)模集成電路制造工藝中，有著近三分之一的工序是借助等離子體加工技術(shù)來完成的，如等離子體清洗、等離子體刻蝕、等離子體鍍膜、等離子體去膠等等。近年來，隨著芯片加工工藝的發(fā)展，為了提高效率和節(jié)約成本，刻蝕晶片的直徑越來越大，因此要求等離子體工藝腔室直徑也越來越大，如晶片直徑從10cm到20cm，再到30cm(目前主流設(shè)備制造商生產(chǎn)的晶片為30cm)，再到45cm的直徑，而刻蝕機(jī)的等離子體反應(yīng)室的直徑要大于晶片直徑。但是隨著腔室直徑的增大，在柱面線圈射頻感性耦合等離子體源中，當(dāng)腔室直徑較大時(shí)，如直徑達(dá)30cm及45cm等，等離子體的密度在徑向上很難保證均勻性，尤其是出現(xiàn)了中心低，周邊高的密度分布趨勢(shì)。而等離子體密度的不均勻性，將導(dǎo)致使用該設(shè)備生產(chǎn)的晶片是廢品。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種提高等離子體徑向均勻性的等離子體腔室，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，其可以提高腔室內(nèi)中心區(qū)域的等離子體密度，從而提高等離子體的徑向均勻性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：一種提高等離子體徑向均勻性的等離子體腔室，包括金屬真空腔室、若干個(gè)依次同軸設(shè)置、直徑不同的石英介質(zhì)桶，最上端的所述石英介質(zhì)桶上端密封，最下端的所述石英介質(zhì)桶和所述金屬真空腔室連通，相鄰兩所述石英介質(zhì)桶之間相互連通，每個(gè)石英介質(zhì)桶外均纏繞有射頻線圈，每個(gè)石英介質(zhì)桶及射頻線圈外均設(shè)置有屏蔽室，每相鄰兩石英介質(zhì)桶之間相互屏蔽隔離，所述每個(gè)石英介質(zhì)桶上均設(shè)置有進(jìn)氣口，所述金屬真空腔室底部設(shè)置出氣口。

本發(fā)明提高等離子體徑向均勻性的等離子體腔室，其中，所述石英介質(zhì)桶為兩個(gè)，下方的石英介質(zhì)桶頂部固定有第一金屬蓋板，上方的石英介質(zhì)桶固定于所述第一金屬蓋板上，所述第一金屬蓋板和上方的石英介質(zhì)桶之間、下方的石英介質(zhì)桶之間分別通過密封法蘭相互密封，下方的石英介質(zhì)桶上的進(jìn)氣口開在所述第一金屬蓋板上。

本發(fā)明提高等離子體徑向均勻性的等離子體腔室，其中，上方的石英介質(zhì)桶頂部通過第二金屬蓋板密封，上方的石英介質(zhì)桶上的進(jìn)氣口開在所述第二金屬蓋板的中心，所述第二金屬蓋板和上方的石英介質(zhì)桶之間通過密封法蘭相互密封。

本發(fā)明提高等離子體徑向均勻性的等離子體腔室，其中，所述下方的石英介質(zhì)桶底部固定有第三金屬蓋板，所述下方的石英介質(zhì)桶和所述第三金屬蓋板之間通過密封法蘭相互密封。

本發(fā)明提高等離子體徑向均勻性的等離子體腔室，其中，所述金屬真空腔室頂部和所述第三金屬蓋板之間相互密封。

本發(fā)明提高等離子體徑向均勻性的等離子體腔室，其中，所述第三金屬蓋板上設(shè)置有連通所述金屬真空腔室內(nèi)腔的進(jìn)氣口。

本發(fā)明提高等離子體徑向均勻性的等離子體腔室，其中，所述金屬真空腔室側(cè)壁上開有若干個(gè)觀察窗，每個(gè)觀察窗上分別設(shè)置有一連接法蘭。

本發(fā)明提高等離子體徑向均勻性的等離子體腔室，其中，所述下方的石英介質(zhì)桶和上方的石英介質(zhì)桶之間通過金屬屏蔽隔層相互屏蔽隔離。

本發(fā)明提高等離子體徑向均勻性的等離子體腔室，其中，所述下方的石英介質(zhì)桶內(nèi)徑為30-60cm、高度為10-30cm、壁厚1-2cm，所述上方的石英介質(zhì)桶內(nèi)徑為3-10cm、高度為10-20cm、壁厚0.5-1cm。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)取得了以下技術(shù)效果：由于本發(fā)明提高等離子體徑向均勻性的等離子體腔室，包括金屬真空腔室及若干個(gè)依次同軸設(shè)置、直徑不同的石英介質(zhì)桶，每個(gè)石英介質(zhì)桶外均纏繞有射頻線圈，每個(gè)石英介質(zhì)桶上均設(shè)置有進(jìn)氣口，因此通過調(diào)節(jié)加在各射頻線圈上的射頻功率源的功率大小，以及控制各進(jìn)氣口之間的工作氣體流量大小提高腔室內(nèi)中心區(qū)域的等離子體密度，使得等離子體密度在石英介質(zhì)桶中具有很好的徑向均勻性。由于各射頻線圈的射頻功率輸入不同，在各石英介質(zhì)桶中氣體的被電離率不一樣，因此通過改變氣體的流速，可以調(diào)節(jié)氣體的電離率，從而改變等離子體中原子、分子、正離子、負(fù)離子的比值。

另外，由于第三金屬蓋板上設(shè)置有連通金屬真空腔室內(nèi)腔的進(jìn)氣口，因此通過該進(jìn)氣口進(jìn)入金屬真空腔室內(nèi)腔的空氣和電離產(chǎn)生的等離子體相互碰撞，可使電離產(chǎn)生的等離子體更均勻并且溫度降低。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明提高等離子體徑向均勻性的等離子體腔室的主視局部剖視結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

本發(fā)明提供一種提高等離子體徑向均勻性的等離子體腔室，包括金屬真空腔室11、兩個(gè)或多個(gè)依次同軸設(shè)置、直徑不同的石英介質(zhì)桶，最上端的石英介質(zhì)桶上端密封，最下端的石英介質(zhì)桶和金屬真空腔室11連通，相鄰兩石英介質(zhì)桶之間相互連通，每個(gè)石英介質(zhì)桶外均纏繞有射頻線圈，每個(gè)石英介質(zhì)桶及射頻線圈外均設(shè)置有屏蔽室，用于屏蔽射頻線圈產(chǎn)生的電磁輻射，每相鄰兩石英介質(zhì)桶之間相互屏蔽隔離，用于防止相鄰兩射頻線圈產(chǎn)生的電磁輻射相互影響，每個(gè)石英介質(zhì)桶上均設(shè)置有進(jìn)氣口，金屬真空腔室11底部設(shè)置出氣口111，出氣口111用于和真空獲得設(shè)備相連接，如機(jī)械泵、分子泵等。

如圖1所示，石英介質(zhì)桶設(shè)置兩個(gè)，位于下方的石英介質(zhì)桶12內(nèi)徑為30-60cm、高度為10-30cm、壁厚1-2cm，石英介質(zhì)桶12頂部固定有第一金屬蓋板14，位于上方的石英介質(zhì)桶13內(nèi)徑為3-10cm、高度為10-20cm、壁厚0.5-1cm，石英介質(zhì)桶13固定于第一金屬蓋板14上，第一金屬蓋板14和石英介質(zhì)桶13、12之間分別通過密封法蘭21、22相互密封，石英介質(zhì)桶12上的進(jìn)氣口121開在第一金屬蓋板14上，石英介質(zhì)桶12外纏繞有第一射頻線圈31，第一射頻線圈31為1-10匝。

如圖1所示，石英介質(zhì)桶13外纏繞有第二射頻線圈32，第二射頻線圈32為1-6匝，石英介質(zhì)桶13頂部通過第二金屬蓋板17密封，石英介質(zhì)桶13上的進(jìn)氣口131開在第二金屬蓋板17的中心，第二金屬蓋板17和石英介質(zhì)桶13之間通過密封法蘭23相互密封；石英介質(zhì)桶12底部固定有第三金屬蓋板15，石英介質(zhì)桶12和第三金屬蓋板15之間通過密封法蘭24相互密封，金屬真空腔室11頂部和第三金屬蓋板15相互抵靠，并且金屬真空腔室11頂部和第三金屬蓋板15之間通過O型圈相互密封。第三金屬蓋板15上設(shè)置有連通金屬真空腔室11內(nèi)腔的進(jìn)氣口112。石英介質(zhì)桶12和石英介質(zhì)桶13之間通過金屬屏蔽隔層25相互屏蔽隔離，石英介質(zhì)桶12、第一射頻線圈31外的金屬屏蔽室33底部固定于第三金屬蓋板15上、頂部固定于金屬屏蔽隔層25上，石英介質(zhì)桶13、第二射頻線圈32外的金屬屏蔽室34底部固定于金屬屏蔽隔層25上、頂部和第二金屬蓋板17密封連接。

如圖1所示，金屬真空腔室11側(cè)壁上開有多個(gè)觀察窗113，每個(gè)觀察窗113上分別設(shè)置有一連接法蘭，用于安裝診斷測(cè)量等離子體參數(shù)相關(guān)儀器的窗口，金屬真空腔室11的底板上開有觀察窗114，觀察窗114上設(shè)置有觀察窗法蘭，用于安裝質(zhì)譜儀器或者安裝實(shí)驗(yàn)用的基片臺(tái)，金屬真空腔室11安裝于試驗(yàn)架臺(tái)16上。

本發(fā)明提高等離子體徑向均勻性的等離子體腔室的使用方法：首先將第二射頻線圈32通過同軸傳輸線，經(jīng)過匹配網(wǎng)絡(luò)之后與一射頻功率源相連接；其次將第一射頻線圈31通過同軸傳輸線，經(jīng)過匹配網(wǎng)絡(luò)之后與另一射頻功率源相連接；然后將真空獲得設(shè)備連接在出氣口111上；各進(jìn)氣口分別經(jīng)過氣體流量控制器與氣體鋼瓶相連接；真空測(cè)量設(shè)備與一個(gè)觀察窗113上的連接法蘭相連。以上工作完成后，啟動(dòng)真空獲得設(shè)備，并將工作氣體經(jīng)過各進(jìn)氣口通入到反應(yīng)室中，通過調(diào)節(jié)進(jìn)氣及出氣的流量，將氣壓控制在1-100Pa之間，然后將上述兩射頻功率源打開，進(jìn)行射頻功率的輸出，從而能夠產(chǎn)生等離子體，在產(chǎn)生等離子體之后，通過調(diào)節(jié)兩射頻功率源的功率大小，以及控制各進(jìn)氣口之間的工作氣體流量大小使得等離子體密度在石英介質(zhì)桶中具有很好的徑向均勻性。

另外，由于第一射頻線圈和第二射頻線圈的射頻功率輸入不一樣，因此在石英介質(zhì)桶12和石英介質(zhì)桶13中氣體的被電離率不一樣，因此通過改變氣體的流速，可以調(diào)節(jié)氣體的電離率，從而改變等離子體中原子、分子、正離子、負(fù)離子的比值。

本發(fā)明中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。