CN101820720A - 软磁壳强电磁场增强电感耦合等离子体发生装置 - Google Patents

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付志强
王成彪
岳�文
张伟
彭志坚
于翔
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Abstract

一种软磁壳强电磁场增强电感耦合等离子体发生装置，主要由射频感应线圈4、带有内环形间隙的软磁壳5、产生约束磁场的激磁铜线圈6、进气管道1、外壳2、工件台3、真空获得系统7、真空测量系统和控制系统等组成，带有内环形间隙的软磁壳5可使产生约束磁场的激磁铜线圈6激磁产生的磁力线集中在软磁壳5内环形间隙附近，等离子体发生器中心区域的磁感应强度显著增强，大大延长带电粒子的运动轨迹，明显增加带电粒子与气体分子的碰撞次数，从而可以在较低的气压下获得高密度的等离子体、提高等离子体密度和改善等离子体的分布。

Description

软磁壳强电磁场增强电感耦合等离子体发生装置
所属技术领域：
本发明专利涉及一种软磁壳强电磁场增强电感耦合等离子体发生装置，特别是在强电磁场下利用射频辉光放电产生高密度等离子体的新型电感耦合等离子体发生装置，可用于材料表面改性、功能薄膜沉积和等离子体刻蚀等领域。
背景技术：
物理气相沉积是广泛应用的制备具有特殊力学性能和物理化学性能的薄膜材料的方法。在物理气相沉积技术中，引入高密度等离子体，提高工作气体和反应气体的离化率是获得性能优异的薄膜材料的有效方法，这需要高密度等离子体发生装置。
半导体和微电子制造领域急需具有良好选择性、刻蚀速率高、损伤率低的等离子体刻蚀设备，其中高密度等离子体发生装置是其核心组件。
目前，高密度等离子体发生装置包括电子回旋共振源、螺旋波源和电感耦合等离子体(ICP)源，其中ICP源容易放大到工业化生产，且在放大过程中等离子体密度基本不变，是非常适合物理气相沉积和等离子体刻蚀的高密度等离子体发生装置。
无磁约束的ICP源的等离子体密度有待于进一步提高，工作气压较高。为了提高ICP源的性能，人们开发了多种磁约束的ICP源。
专利ZL03232693.9、专利200610116508.3和论文“磁约束电感耦合等离子体增强反应溅射沉积nc-TiN/a-Si3N4纳米复合薄膜：(无机材料学报，2004，19(5)：1080-1086)提出在射频感应线圈外侧放置赫姆霍茨型轴向电磁体，当直流电通过电磁铁线圈时，产生的磁场约束等离子体，并增强等离子体离化气体和溅射原子的能力，可以控制薄膜沉积过程中入射到薄膜生长表面的离子与中性原子的比率。专利ZL02115200.4提出在射频感应线圈外侧放置激磁短螺旋线圈的磁约束技术，利用激磁短螺旋线圈产生的磁场可以约束等离子体，提高等离子体密度和增大等离子体的均匀面积。
目前ICP源的磁约束系统总是有一部分磁力线在激磁线圈外面，等离子体区的磁感应强度较低，对带电粒子的约束作用较弱。如果把电磁感应线圈装在由软磁材料制成的带有内环形间隙的软磁壳内，带有内环形间隙的软磁壳可使产生约束磁场的激磁线圈激磁产生的磁力线集中在软磁壳内环形间隙附近，内环形间隙附近的磁感应强度将显著提高，这将大大延长带电粒子的运动轨迹，明显增加带电粒子与气体分子的碰撞次数，从而可以在较低的气压下获得高密度的等离子体、提高等离子体密度和改善等离子体的分布；但目前还没有用内环形软磁壳增强ICP源约束磁场的激磁系统设计。
发明内容：
为了克服目前ICP源磁约束系统设计的不足，本发明专利提出了一种软磁壳强电磁场增强电感耦合等离子体发生装置，其特征在于：该装置主要由射频感应线圈4、带有内环形间隙的软磁壳5、产生约束磁场的激磁铜线圈6、进气管道1、外壳2、工件台3、真空获得系统7、真空测量系统和控制系统等组成。
在上述软磁壳强电磁场增强电感耦合等离子体发生装置中，射频感应线圈4缠绕在等离子体发生器外壳2上，通过匹配器与射频电源相连。
在上述软磁壳强电磁场增强电感耦合等离子体发生装置中，带有内环形间隙的软磁壳5安装在射频感应线圈4的外侧，软磁壳5内侧具有一个环形间隙，间隙宽度W为0.2-5mm，软磁壳5由铁硅合金、纯铁、坡莫合金、铁钴合金中的一种材料制成。
在上述软磁壳强电磁场增强电感耦合等离子体发生装置中，带有内环形间隙的软磁壳5内绕有产生约束磁场的激磁铜线圈6，激磁铜线圈匝数为1-50，激磁铜线圈接直流激磁电源。带有内环形间隙的软磁壳5可使产生约束磁场的激磁铜线圈6激磁产生的磁力线集中在软磁壳5内环形间隙附近，环形间隙附近的磁感应强度将显著提高，这将大大延长带电粒子的运动轨迹，明显增加带电粒子与气体分子的碰撞次数，从而可以在较低的气压下获得高密度的等离子体、提高等离子体密度和改善等离子体的分布。
在上述软磁壳强电磁场增强电感耦合等离子体发生装置中，等离子体发生器的外壳2采用非磁性材料制造。
附图说明：
附图为本发明提出的软磁壳强电磁场增强电感耦合等离子体发生装置示意图。
附图标记说明如下：
1——进气管道，2——外壳，3——工件台，4——射频感应线圈，5——带有内环形间隙的软磁壳，6——产生约束磁场的激磁铜线圈，7——真空获得系统
实施方式：
下面结合附图对本发明专利作详细描述。
一种软磁壳强电磁场增强电感耦合等离子体发生装置，主要由射频感应线圈4、带有内环形间隙的软磁壳5、产生约束磁场的激磁铜线圈6、进气管道1、外壳2、工件台3、真空获得系统7、真空测量系统和控制系统等组成。射频感应线圈4缠绕在等离子体发生器外壳2上，通过匹配器与射频电源相连。带有内环形间隙的软磁壳5安装在射频感应线圈4的外侧，软磁壳5内侧具有一个环形间隙，间隙宽度W为0.5mm，软磁壳5由铁硅合金制成；带有内环形间隙的软磁壳5内绕有产生约束磁场的激磁铜线圈6，激磁铜线圈匝数为10，激磁铜线圈接直流激磁电源；带有内环形间隙的软磁壳5可使产生约束磁场的激磁铜线圈6激磁产生的磁力线集中在软磁壳5内环形间隙附近，环形间隙附近的磁感应强度将显著提高，这将大大延长带电粒子的运动轨迹，明显增加带电粒子与气体分子的碰撞次数，从而可以在较低的气压下获得高密度的等离子体、提高等离子体密度和改善等离子体的分布。等离子体发生器的外壳2采用非磁性材料制造。

Claims (5)

1.一种软磁壳强电磁场增强电感耦合等离子体发生装置，其特征在于：所述电感耦合等离子体发生装置主要由射频感应线圈4、带有内环形间隙的软磁壳5、产生约束磁场的激磁铜线圈6、进气管道1、外壳2、工件台3、真空获得系统7、真空测量系统和控制系统等组成。带有内环形间隙的软磁壳5使产生约束磁场的激磁铜线圈6激磁产生的磁力线集中在软磁壳5内环形间隙附近，等离子体发生器中心区域的磁感应强度显著增强，大大延长带电粒子的运动轨迹，明显增加带电粒子与气体分子的碰撞次数，从而可以在较低的气压下获得高密度的等离子体、提高等离子体密度和改善等离子体的分布。
2.按照权利要求1所述的软磁壳强电磁场增强电感耦合等离子体发生装置，其特征在于：射频感应线圈4缠绕在等离子体发生器外壳2上，通过匹配器与射频电源相连。
3.按照权利要求1所述的软磁壳强电磁场增强电感耦合等离子体发生装置，其特征在于：带有内环形间隙的软磁壳5安装在射频感应线圈4的外侧，软磁壳5内侧具有一个环形间隙，间隙宽度W为0.2-5mm，软磁壳5由铁硅合金、纯铁、坡莫合金、铁钴合金中的一种材料制成。
4.按照权利要求1所述的软磁壳强电磁场增强电感耦合等离子体发生装置，其特征在于：带有内环形间隙的软磁壳5内绕有产生约束磁场的激磁铜线圈6，激磁铜线圈6匝数为1-50，激磁铜线圈6接直流激磁电源。
5.按照权利要求1所述的软磁壳强电磁场增强电感耦合等离子体发生装置，其特征在于：等离子体发生器的外壳2采用非磁性材料制造。
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102573258A (zh) * 2010-12-15 2012-07-11 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 感应耦合等离子体装置
CN104988582A (zh) * 2015-07-09 2015-10-21 江苏德尔森传感器科技有限公司 可改善设备工作效率的传感器单晶硅刻蚀装置
CN109270374A (zh) * 2018-09-14 2019-01-25 电子科技大学 一种监测回旋行波安全工作的方法
CN109358237A (zh) * 2018-09-26 2019-02-19 台州学院 一种等离子体碰撞频率对电磁传播影响的实验平台及使用方法
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
CN112888132A (zh) * 2020-12-11 2021-06-01 中国人民解放军战略支援部队航天工程大学 一种串列式双线圈射频驱动气体放电装置
CN113301706A (zh) * 2021-05-24 2021-08-24 东华理工大学 一种回旋加速器用外置简易型射频放电强流质子源装置
CN113664335A (zh) * 2021-08-16 2021-11-19 西北工业大学 一种电磁超声复合能场装置及其应用方法
CN114051307A (zh) * 2021-10-18 2022-02-15 核工业西南物理研究院 一种磁约束射频感应耦合等离子体源
CN114604859A (zh) * 2022-04-06 2022-06-10 昆明理工大学 一段式热解煤焦油连续制备石墨烯的方法及装置
CN114653960A (zh) * 2022-03-31 2022-06-24 四川真火等离子研究院有限公司 一种磁化射频等离子体制备超细高纯球形钛粉的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5767628A (en) * 1995-12-20 1998-06-16 International Business Machines Corporation Helicon plasma processing tool utilizing a ferromagnetic induction coil with an internal cooling channel
EP1207540A1 (en) * 2000-11-20 2002-05-22 Tokin Corporation Inductor component having a permanent magnet in the vicinity of magnetic gap
CN1378248A (zh) * 2002-05-13 2002-11-06 华南师范大学 等离子体对iii－v族化合物的干法刻蚀系统及刻蚀方法
CN2633899Y (zh) * 2003-07-02 2004-08-18 中国科学院上海硅酸盐研究所 电磁场约束电感耦合等离子体增强气相沉积薄膜系统
JP2005277369A (ja) * 2003-09-05 2005-10-06 Tokyo Electron Ltd フォーカスリング及びプラズマ処理装置
CN1818132A (zh) * 2005-02-08 2006-08-16 应用材料公司 具有侧壁磁体的感应等离子体系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5767628A (en) * 1995-12-20 1998-06-16 International Business Machines Corporation Helicon plasma processing tool utilizing a ferromagnetic induction coil with an internal cooling channel
EP1207540A1 (en) * 2000-11-20 2002-05-22 Tokin Corporation Inductor component having a permanent magnet in the vicinity of magnetic gap
CN1378248A (zh) * 2002-05-13 2002-11-06 华南师范大学 等离子体对iii－v族化合物的干法刻蚀系统及刻蚀方法
CN2633899Y (zh) * 2003-07-02 2004-08-18 中国科学院上海硅酸盐研究所 电磁场约束电感耦合等离子体增强气相沉积薄膜系统
JP2005277369A (ja) * 2003-09-05 2005-10-06 Tokyo Electron Ltd フォーカスリング及びプラズマ処理装置
CN1818132A (zh) * 2005-02-08 2006-08-16 应用材料公司 具有侧壁磁体的感应等离子体系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《无机材料学报》 20040930 范秋林等 磁约束电感耦合等离子体增强反应溅射沉积nc-TiN/a-Si_3N_4纳米复合薄 第19卷, 第5期 2 *

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102573258B (zh) * 2010-12-15 2014-11-05 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 感应耦合等离子体装置
CN102573258A (zh) * 2010-12-15 2012-07-11 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 感应耦合等离子体装置
CN104988582A (zh) * 2015-07-09 2015-10-21 江苏德尔森传感器科技有限公司 可改善设备工作效率的传感器单晶硅刻蚀装置
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
CN109270374A (zh) * 2018-09-14 2019-01-25 电子科技大学 一种监测回旋行波安全工作的方法
CN109270374B (zh) * 2018-09-14 2019-12-31 电子科技大学 一种监测回旋行波安全工作的方法
CN109358237A (zh) * 2018-09-26 2019-02-19 台州学院 一种等离子体碰撞频率对电磁传播影响的实验平台及使用方法
CN112888132A (zh) * 2020-12-11 2021-06-01 中国人民解放军战略支援部队航天工程大学 一种串列式双线圈射频驱动气体放电装置
CN113301706A (zh) * 2021-05-24 2021-08-24 东华理工大学 一种回旋加速器用外置简易型射频放电强流质子源装置
CN113664335A (zh) * 2021-08-16 2021-11-19 西北工业大学 一种电磁超声复合能场装置及其应用方法
CN113664335B (zh) * 2021-08-16 2022-11-04 西北工业大学 一种电磁超声复合能场装置及其应用方法
CN114051307A (zh) * 2021-10-18 2022-02-15 核工业西南物理研究院 一种磁约束射频感应耦合等离子体源
CN114653960A (zh) * 2022-03-31 2022-06-24 四川真火等离子研究院有限公司 一种磁化射频等离子体制备超细高纯球形钛粉的方法
CN114604859A (zh) * 2022-04-06 2022-06-10 昆明理工大学 一段式热解煤焦油连续制备石墨烯的方法及装置
CN114604859B (zh) * 2022-04-06 2024-03-22 昆明理工大学 一段式热解煤焦油连续制备石墨烯的方法及装置

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