CN106783691A - 一种离子传输装置及气相沉积设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种气相沉积设备，其特征在于，包括一种离子传输装置，所述离子传输装置包括射频供电端、管道和线圈，所述管道的第一端连接到所述射频供电端，所述线圈套装到所述管道的外壁上，所述线圈的两端施加恒定电压，结构简单。本发明还提供一种应用于气相沉积设备的避免离子与离子传输装置发生碰撞的方法，在所述管道内形成匀强磁场，使离子沿特定的轨迹运动，不会与所述管道发生碰撞，仅需在原有设备的基础上进行简单改进即可，降低了设备升级的成本。

Description

一种离子传输装置及气相沉积设备
技术领域
本发明涉及化学气相沉积相关技术领域，特别是一种气相沉积设备和一种应用于气相沉积设备的避免离子与离子传输装置发生碰撞的方法。
背景技术
化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)是半导体工业中应用最为广泛的用来沉积多种材料的技术，包括大范围的绝缘材料，大多数金属材料和金属合金材料。从理论上来说，它是很简单的：两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内，然后他们相互之间发生化学反应，形成一种新的材料，沉积到晶片表面上。淀积氮化硅膜(Si3N4)就是一个很好的例子，它是由硅烷和氮反应形成的。
现有技术中常用的CVD设备为AKT-15K，CVD AKT-15K Gas feed through为连接解离腔室(remote plasma source clean，RPSC)出口端连接背板(Backing Plate，B/P)的气体通道。
因机台在对RPSC进行清洁时，NF3在RPSC之中解离成为N3-&F-离子在传输过程之中，离子与通道内壁发生碰撞，一方面会损失一部分能量，另一方面还会腐蚀通道内部产生微粒。离子在通道内发生碰撞后会损失电离能，从而使表现在成膜工艺室内解离率偏低。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种气相沉积设备和一种应用于气相沉积设备的避免离子与离子传输装置发生碰撞的方法，以解决现有技术中的技术问题。
根据本发明的第一方面，提供一种气相沉积设备，其特征在于，包括一种离子传输装置，包括射频供电端、管道和线圈，所述管道的第一端连接到所述射频供电端，所述线圈套装到所述管道的外壁上，所述线圈的两端施加恒定电压，在所述管道内形成匀强磁场。
优选地，还包括供电设备，所述供电设备为所述线圈提供恒定电压。
优选地，所述线圈与相邻设备或部件靠近的部分设置有屏蔽结构，所述屏蔽结构用于避免相邻设备或部件对所述管道内磁场的干扰。
优选地，所述屏蔽结构为铝箔。
根据本发明的第二方面，提供一种应用于气相沉积设备的避免离子与离子传输装置发生碰撞的方法，其特征在于，包括：a、将离子传输装置的线圈通入一定电流I，使离子传输装置的管道内产生一恒定磁场，其中，所述恒定磁场的磁感线方向与所述管道的轴向方向平行；b、使外部解离的离子与所述管道的轴向之间成一定夹角θ，并以大小为V0的初始速率入射到所述管道内；c、使所述解离的离子在穿过所述管道的过程中，在所述恒定磁场的作用下做螺旋运动，避免与管道的内壁相碰。
优选地，所述a中，所述线圈中通入的电流为直流电。
优选地，所述c包括：首先对所述解离的离子通过所述管道内壁的情况进行检测，若检测结果符合要求，则无需做调整；若检测结果不符合要求，则调整所述线圈中通入的电流I的大小，直至符合要求。
优选地，当检测到通过所述管道的离子的比例大于等于预设值时，则检测结果符合要求，反之，则不符合要求。
优选地，所述a中，根据公式以及公式求出所述线圈中通入的电流I的值，其中，m为电子质量，B为所述管道内的电场强度值，θ为离子的入射方向与所述管道的轴线之间的夹角，V0为离子的初始入射速率，R为所述管道的半径，L为所述管道的长度。
优选地，离子进入所述管道的初始位置位于以所述管道端口的中心为中心，半径为所述管道的半径的10-20％的圆内。
本发明提供的一种气相沉积设备和一种应用于气相沉积设备的避免离子与离子传输装置发生碰撞的方法，该气相沉积设备包括离子传输装置，通过在管道外侧设置通电线圈，使传输管道内部产生匀强磁场，使带电离子在传输管道内运动时受到洛伦兹力的作用，从而使其沿螺旋线轨迹运动，既可以避免离子与管道发生碰撞损失能量，又能够避免离子与管道碰撞对管道造成的腐蚀。且本发明提供的离子传输装置结构简单，仅需在原有设备的基础上进行简单改进即可。降低了设备升级的成本。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1为本发明提供的离子传输装置的结构示意图；
图2为离子在传输管道中的运动轨迹示意图。
图3为应用于气相沉积设备的避免离子与离子传输装置发生碰撞的方法的流程图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
本发明提供的离子传输装置可用于化学气相沉积设备。如图1所示，本发明提供的离子传输装置包括RF(Radio Freqency，射频)供电端1、管道2和线圈3，所述管道2的第一端连接到所述FR供电端1上，所述线圈3套装在所述管道2的外壁上。所述管道2的两端分别与RPSC和B/P连通(图中未示出)。所述线圈3的两端施加恒定的电压，使所述管道2内产生匀强磁场。所述恒定电压为15-36V，优选地，所述恒定电压为24V。所述恒定电压由独立电源提供，或者，当化学气相沉积设备能够提供15-36V电压时，所述恒定电压直接由化学气相沉积设备提供，能够简化设备结构。
所述线圈3的两端供电后在所述管道2内形成匀强磁场。所述管道2的第一端连接RPSC的出口，所述管道2的第二端还设置有连接部4，所述连接部4用于所述管道2与B/P连接，清洁的气体在所述RPSC内解离，并通过所述管道2进入所述B/P。所述化学气相沉积设备为所述RF供电端1供电，且所述RF供电端1会有高频电流，RF高频电流会产生高频电磁场，在所述线圈3与RF供电端1之间设置屏蔽结构5，避免RF高频电流产生的高频电磁场对所述线圈管道2内的磁场造成干扰。优选地，所述屏蔽结构5为铝箔板，所述铝箔板的厚度优选为1mm。
所述RPSC内的离子以一定的速度进入所述管道2内，且离子的入射方向与所述管道3内的磁场的磁感线方向成一定的夹角，所述夹角为锐角。使所述离子在所述管道2内在洛伦兹力的作用下沿螺旋线的轨迹通过所述管道2，如图2所示，避免离子与所述管道2内壁发生碰撞，所以所述离子在所述管道2内传输过程中不会损失电离能。
图3为应用于气相沉积设备的避免离子与离子传输装置发生碰撞的方法的流程图。如图3所示，当解离的离子通过气相沉积设备的所述管道2时，可采用如下方法避免离子与离子传输装置发生碰撞，其包括步骤S01-S03。
S01、将离子传输装置的线圈3通入一定电流I，使离子传输装置的管道内产生一恒定磁场。其中，所述恒定磁场的磁感线方向与所述管道2的轴向方向平行。
在该步骤中，首先根据公式以及公式求出所述线圈3中通入的电流I的值，其中，m为电子质量，B为所述管道2内的电场强度值，θ为离子的入射方向与所述管道的轴线之间的夹角，V0为离子的初始入射速率。并将该求得的电流I的值作为初始通入所述线圈3中的电流值，R为所述管道2的半径，L为所述管道的长度。
在该步骤中，线圈3通入的电流为直流电，例如为直流，24电压，6A的直流电，以便产生恒定的磁场，以便于对离子运动轨迹的控制。
S02、使外部解离的离子与所述管道的轴向之间成一定夹角θ，并以大小为V0的初始速率入射到所述管道内。
在该步骤中，使解离的离子尽量经所述管道的轴线附近进行管道2。解离的离子在进入所述管道2时，保持一定角度和速率。具体的，离子进入所述管道2的初始位置位于以所述管道2端口的中心为中心，半径为所述管道的半径的10-20％的圆内。如此，可使得离子在初始入射位置尽量靠近所述管道的轴心，以便预留出更大的偏转空间，进而尽量避免离子通过所述管道时撞击到管道内壁。
S03、使所述解离的离子在穿过所述管道的过程中，在所述恒定磁场的作用下做螺旋运动，避免与管道的内壁相碰。
离子在通过管道的过程中，在洛伦兹力的作用下，会产生偏转，使得离子做螺旋运动经过所述管道。
在该步骤中，首先对所述解离的离子通过所述管道2内壁的情况进行检测，若检测结果符合要求，则无需做调整；若检测结果不符合要求，则调整所述线圈3中通入的电流I的大小，直至符合要求。当检测到通过所述管道2的离子的比例大于等于预设值时，则检测结果符合要求，反之，则不符合要求。该预设值可选为85％-100％，以便尽可能的保证离子的通过率，避免离子与管道2碰撞，进而对管道2造成腐蚀。
本发明提供的离子传输装置通过在传输管道内施加磁场，使离子的运动方向发生改变，并使离子能够按照固定的轨迹运动，从而避免其与管道内壁发生碰撞。优选地，使离子的入射方向与磁场的磁感线方向成一定的角度，离子在洛伦兹力的作用下在传输管道内沿螺旋线轨迹运动。既可以避免离子与管道发生碰撞损失能量，又能够避免离子与管道碰撞对管道造成的腐蚀。
应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种气相沉积设备，其特征在于，包括一种离子传输装置，所述离子传输装置包括射频供电端、管道和线圈，所述管道的第一端连接到所述射频供电端，所述线圈套装到所述管道的外壁上，所述线圈的两端施加恒定电压，在所述管道内形成匀强磁场。
2.根据权利要求1所述的气相沉积设备，其特征在于，还包括供电设备，所述供电设备为所述线圈提供恒定电压。
3.根据权利要求1所述的气相沉积设备，其特征在于，所述线圈与相邻设备或部件靠近的部分设置有屏蔽结构，所述屏蔽结构用于避免相邻设备或部件对所述管道内磁场的干扰。
4.根据权利要求3所述的气相沉积设备，其特征在于，所述屏蔽结构为铝箔。
5.一种应用于气相沉积设备的避免离子与离子传输装置发生碰撞的方法，其特征在于，包括：
a、将离子传输装置的线圈通入一定电流I，使离子传输装置的管道内产生一恒定磁场，其中，
所述恒定磁场的磁感线方向与所述管道的轴向方向平行；
b、使外部解离的离子与所述管道的轴向之间成一定夹角θ，并以大小为V0的初始速率入射到所述管道内；
c、使所述解离的离子在穿过所述管道的过程中，在所述恒定磁场的作用下做螺旋运动，避免与管道的内壁相碰。
6.根据权利要求5所述的避免离子与离子传输装置发生碰撞的方法，其特征在于，所述a中，所述线圈中通入的电流为直流电。
7.根据权利要求5所述的避免离子与离子传输装置发生碰撞的方法，其特征在于，所述c包括：
首先对所述解离的离子通过所述管道内壁的情况进行检测，若检测结果符合要求，则无需做调整；
若检测结果不符合要求，则调整所述线圈中通入的电流I的大小，直至符合要求。
8.根据权利要求7所述的避免离子与离子传输装置发生碰撞的方法，其特征在于，当检测到通过所述管道的离子的比例大于等于预设值时，则检测结果符合要求，反之，则不符合要求。
9.根据权利要求5所述的避免离子与离子传输装置发生碰撞的方法，其特征在于，所述a中，
根据公式以及公式求出所述线圈中通入的电流I的值，其中，m为电子质量，B为所述管道内的电场强度值，θ为离子的入射方向与所述管道的轴线之间的夹角，V0为离子的初始入射速率，R为所述管道的半径，L为所述管道的长度。
10.根据权利要求5-9任一项所述的避免离子与离子传输装置发生碰撞的方法，其特征在于，离子进入所述管道的初始位置位于以所述管道端口的中心为中心，半径为所述管道的半径的10-20％的圆内。
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