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)生具有化學活性的原子、分子基團及離子等，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，當腔室直徑較大時，如直徑達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。而等離子體密度的不均勻性，將導致使用該設(shè)備生產(chǎn)的晶片是廢品。

技術(shù)實現(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，每個石英介質(zhì)桶外均纏繞有射頻線圈，每個石英介質(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，所述每個石英介質(zhì)桶上均設(shè)置有進氣口，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，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)壁上開有若干個觀察窗，每個觀察窗上分別設(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依次同軸設(shè)置、直徑不同的石英介質(zhì)桶，每個石英介質(zhì)桶外均纏繞有射頻線圈，每個石英介質(zhì)桶上均設(shè)置有進氣口，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)腔的進氣口，因此通過該進氣口進入金屬真空腔室內(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)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實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)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，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。

具體實施方式

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

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

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、兩個或多個依次同軸設(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，每個石英介質(zhì)桶外均纏繞有射頻線圈，每個石英介質(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，每個石英介質(zhì)桶上均設(shè)置有進氣口，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，如機械泵、分子泵等。

如圖1所示，石英介質(zhì)桶設(shè)置兩個，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)壁上開有多個觀察窗113，每個觀察窗113上分別設(shè)置有一連接法蘭，用于安裝診斷測量等離子體參數(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)譜儀器或者安裝實驗用的基片臺，金屬真空腔室11安裝于試驗架臺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；真空測量設(shè)備與一個觀察窗113上的連接法蘭相連。以上工作完成后，啟動真空獲得設(shè)備，并將工作氣體經(jīng)過各進氣口通入到反應(yīng)室中，通過調(diào)節(jié)進氣及出氣的流量，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、負離子的比值。

本發(fā)明中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實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，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。