一种电感耦合等离子体源的制作方法

1.本实用新型涉及等离子体技术领域，具体为一种电感耦合等离子体源。


背景技术：

2.目前，随着电子技术的高速发展，人们对集成电路的集成度要求越来越高，这就要求生产集成电路的企业不断地提高半导体晶片的加工能力。等离子体装置广泛地应用于制造ic(集成电路)或mems(微电子机械系统)器件的制造工艺中。其中icp(电感耦合等离子体装置)被广泛应用于刻蚀等工艺中。在低压下，反应气体在射频功率的激发下，产生电离形成等离子体，等离子体中含有大量的电子、离子、激发态的原子、分子和自由基等活性粒子，这些活性反应基团和被刻蚀物质表面发生各种物理和化学反应并形成挥发性的生成物，从而使材料表面性能发生变化。
3.1、现有的电感耦合线圈离子源耦合效率低、等离子体密度较低，且均匀性较差。
4.2、现有的电感耦合线圈离子源散热性能较差，电感耦合线圈在大功率长时间的工作下，耦合线圈温度急剧升高，这样将使耦合线圈的电阻增大，引起线路损耗增加。
5.因此需要一种电感耦合等离子体源对上述问题做出改善。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种电感耦合等离子体源，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
8.一种电感耦合等离子体源，包括外壳，所述外壳内部一侧固定设有rf发生器，所述rf发生器下侧设有匹配器，所述外壳内部固定设有介电板，所述介电板一侧表面固定连接有电感耦合线圈，所述外壳上表面固定连接有进气口，所述进气口上固定设有电磁阀，所述电磁阀下侧固定设有进气装置，所述进气装置下表面固定连接有等离子体炬管，所述等离子体炬管一端贯穿介电板，所述介电板一侧设有等离子体源扩散腔，所述等离子体源扩散腔外侧腔壁上等距离开设有永磁铁固定槽，所述永磁铁固定槽内部固定连接有永磁铁。
9.作为本实用新型优选的方案，所述电感耦合线圈下侧设有干燥透气层，所述干燥透气层下侧设有电机，所述电机输出端固定连接有散热风扇，所述散热风扇一侧设有水箱，所述水箱内部固定设有冷凝器，所述水箱上表面固定连接有蛇形冷却管，所述蛇形冷却管一端固定连接有循环水泵，所述循环水泵下侧固定连接有循环水管，所述循环水管一端与水箱连接。
10.作为本实用新型优选的方案，所述电感耦合线圈包括立体螺旋线圈和平面涡状线圈，所述立体螺旋线圈和平面涡状线圈同轴线且相对轴线对称布置，立体螺旋线圈沿轴线方向延伸，平面涡状线圈沿垂直于轴线的平面向四周延伸，立体螺旋线圈的底部端点与平面涡状线圈的内部端点平滑连接。
11.作为本实用新型优选的方案，所述匹配器与电感耦合线圈之间通过导线连接。
12.作为本实用新型优选的方案，所述进气口一侧设有散热口。
13.作为本实用新型优选的方案，所述散热风扇设置在电感耦合线圈的下侧。
14.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
15.1、本实用新型中，通过设置的永磁铁、立体螺旋线圈和平面涡状线圈，通过立体螺旋线圈和平面涡状线圈并联，使等离子体源扩散腔内的电磁场分布对称，使得等离子体的分布在中心和边缘更加均匀分布，通过设置永磁铁，以形成多方向磁力线的磁场，这种磁场能减少等离子体源扩散腔的腔壁对电子数量造成的损失，通过调节永磁铁产生的磁场，很容易获得均匀的磁场，进而获得均匀的等离子体，大大提高等离子体密度和均匀性，进而提高等离子体加工速率和均匀性，相应地提高了加工成品率和产能。
16.2、本实用新型中，通过设置的冷凝器和循环水泵，启动冷凝器和循环水泵，冷凝器对水箱内的水进行降温，循环水泵使降温后的水进入蛇形冷却管内，并使将水箱和蛇形冷却管进行循环，使蛇形冷却管内的水始终保持在较低的温度，启动电机转动，电机转动进一步带动散热风扇转动，散热风扇进一步将蛇形冷却管周围的冷空气吹向干燥透气层干燥后，再吹向电感耦合线圈，进一步对电感耦合线圈进行降温，并将热空气通过散热口排出，有效避免电感耦合线圈温度急剧升高，这样将使电感耦合线圈的电阻增大，引起线路损耗增加。
附图说明
17.图1为本实用新型的立体图；
18.图2为本实用新型的正剖面结构示意图；
19.图3为本实用新型的侧剖面结构示意图；
20.图4为本实用新型的蛇形冷却管结构示意图。
21.图中：1、外壳；2、进气口；3、散热口；4、rf发生器；5、进气装置；6、电磁阀；7、永磁铁；8、永磁铁固定槽；9、等离子体源扩散腔；10、介电板；11、散热风扇；12、电机；13、蛇形冷却管；14、匹配器；15、等离子体炬管；16、立体螺旋线圈；17、平面涡状线圈；18、导线；19、电感耦合线圈；20、干燥透气层；21、水箱；22、冷凝器；23、循环水管；24、循环水泵。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例,基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.为了便于理解本实用新型，下面将参照相关对本实用新型进行更全面的描述。给出了本实用新型的若干实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。
24.需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
25.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
26.请参阅图1-4，本实用新型提供一种技术方案：
27.实施例1，请参照图1、2、3和4，一种电感耦合等离子体源，包括外壳1，外壳1内部一侧固定设有rf发生器4，rf发生器4下侧设有匹配器14，外壳1内部固定设有介电板10，介电板10一侧表面固定连接有电感耦合线圈19，外壳1上表面固定连接有进气口2，进气口2上固定设有电磁阀6，电磁阀6下侧固定设有进气装置5，进气装置5下表面固定连接有等离子体炬管15，等离子体炬管15一端贯穿介电板10，介电板10一侧设有等离子体源扩散腔9，等离子体源扩散腔9外侧腔壁上等距离开设有永磁铁固定槽8，永磁铁固定槽8内部固定连接有永磁铁7；电感耦合线圈19下侧设有干燥透气层20，干燥透气层20下侧设有电机12，电机12输出端固定连接有散热风扇11，散热风扇11一侧设有水箱21，水箱21内部固定设有冷凝器22，水箱21上表面固定连接有蛇形冷却管13，蛇形冷却管13一端固定连接有循环水泵24，循环水泵24下侧固定连接有循环水管23，循环水管23一端与水箱21连接；向rf发生器4通电，rf发生器4通过匹配器14和导线18使电感耦合线圈19工作，再打开电磁阀6和进气装置5使内进入气体，在电感耦合线圈19和等离子体炬管15的的作用下使等离子体扩散在等离子体源扩散腔9，同时启动冷凝器22和循环水泵24，冷凝器22对水箱21内的水进行降温，循环水泵24使降温后的水进入蛇形冷却管13内，并使将水箱21和蛇形冷却管13进行循环，使蛇形冷却管13内的水始终保持在较低的温度，启动电机12转动，电机12转动进一步带动散热风扇11转动，散热风扇11进一步将蛇形冷却管13周围的冷空气吹向干燥透气层20干燥后，再吹向电感耦合线圈19，进一步对电感耦合线圈19进行降温，并将热空气通过散热口3排出。
28.实施例2，请参照图1、2、3和4，一种电感耦合等离子体源，包括外壳1，外壳1内部一侧固定设有rf发生器4，rf发生器4下侧设有匹配器14，外壳1内部固定设有介电板10，介电板10一侧表面固定连接有电感耦合线圈19，外壳1上表面固定连接有进气口2，进气口2上固定设有电磁阀6，电磁阀6下侧固定设有进气装置5，进气装置5下表面固定连接有等离子体炬管15，等离子体炬管15一端贯穿介电板10，介电板10一侧设有等离子体源扩散腔9，等离子体源扩散腔9外侧腔壁上等距离开设有永磁铁固定槽8，永磁铁固定槽8内部固定连接有永磁铁7；电感耦合线圈19下侧设有干燥透气层20，干燥透气层20下侧设有电机12，电机12输出端固定连接有散热风扇11，散热风扇11一侧设有水箱21，水箱21内部固定设有冷凝器22，水箱21上表面固定连接有蛇形冷却管13，蛇形冷却管13一端固定连接有循环水泵24，循环水泵24下侧固定连接有循环水管23，循环水管23一端与水箱21连接；电感耦合线圈19包括立体螺旋线圈16和平面涡状线圈17，立体螺旋线圈16和平面涡状线圈17同轴线且相对轴线对称布置，立体螺旋线圈16沿轴线方向延伸，平面涡状线圈17沿垂直于轴线的平面向四周延伸，立体螺旋线圈16的底部端点与平面涡状线圈17的内部端点平滑连接；通过立体螺旋线圈16和平面涡状线圈17并联，使等离子体源扩散腔9内的电磁场分布对称，使得等离子体的分布在中心和边缘更加均匀分布，通过设置永磁铁7，以形成多方向磁力线的磁场，这种磁场能减少等离子体源扩散腔9的腔壁对电子数量造成的损失，通过调节永磁铁7产生的
磁场，很容易获得均匀的磁场，进而获得均匀的等离子体。
29.实施例3，请参照图1、2、3和4，匹配器14与电感耦合线圈19之间通过导线18连接；进气口2一侧设有散热口3；散热风扇11设置在电感耦合线圈19的下侧。
30.工作原理：使用时，向rf发生器4通电，rf发生器4通过匹配器14和导线18使电感耦合线圈19工作，再打开电磁阀6和进气装置5使内进入气体，在电感耦合线圈19和等离子体炬管15的的作用下使等离子体扩散在等离子体源扩散腔9，同时启动冷凝器22和循环水泵24，冷凝器22对水箱21内的水进行降温，循环水泵24使降温后的水进入蛇形冷却管13内，并使将水箱21和蛇形冷却管13进行循环，使蛇形冷却管13内的水始终保持在较低的温度，启动电机12转动，电机12转动进一步带动散热风扇11转动，散热风扇11进一步将蛇形冷却管13周围的冷空气吹向干燥透气层20干燥后，再吹向电感耦合线圈19，进一步对电感耦合线圈19进行降温，并将热空气通过散热口3排出，通过立体螺旋线圈16和平面涡状线圈17并联，使等离子体源扩散腔9内的电磁场分布对称，使得等离子体的分布在中心和边缘更加均匀分布，通过设置永磁铁7，以形成多方向磁力线的磁场，这种磁场能减少等离子体源扩散腔9的腔壁对电子数量造成的损失，通过调节永磁铁7产生的磁场，很容易获得均匀的磁场，进而获得均匀的等离子体。
31.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。