[发明专利]用于产生离子和游离基的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于产生包括较低能量离子和游离基的离子和游离基的系统和方法。具体地，但不限于此，本发明涉及用于产生可用于表面处理、薄膜沉积、电荷去除、清洗和其他工艺中的离子和游离基。

背景技术

离子源常用于多种工业中。例如，离子源常用于在薄膜沉积的准备中预处理诸如聚合物衬底的表面。离子源还用于在等离子体沉积工艺期间改变薄膜的化学过程(chemistry)。另外地，离子源可用于从薄膜去除堆积的电荷或清洁表面。

离子源可以从各种销售商购买并在现有技术中为公知的。但这些离子源典型地具有多个缺点。一个缺点在于直线离子源非常昂贵并且对于许多用途非常复杂。实际上，可能受益于离子源的许多应用由于高成本而放弃了其使用。另一缺点在于现有的离子源趋于产生具有太高能量的离子。一些离子源产生具有大于120eV能量的离子。在许多应用中，具有所述高能量的离子可能损伤正在处理的表面或损伤正在沉积的薄膜。

虽然本发明的离子源是功能性的，但它们不实现需求的离子源的所有要求。因此，需要一种解决现有技术的缺点并提供其他全新特点的系统和方法。

发明内容

以下概述了在附图中所示的本发明的示例性实施方式。在具体实施方式部分将更详细描述这些和其他实施方式。然而，应当理解不意在限定本发明于本发明的发明内容中或具体实施方式中所述的形式。本领域的技术人员可认识到可以有多种改进、等同物和替代构造落入如权利要求书所表达的本发明的精神和范围内。

本发明可提供一种产生离子的系统和方法。一个实施方式包括具有放电腔室的外部电极；在该放电腔室内定位的内部电极，该内部电极定位形成放电腔室的上部分以及放电腔室的下部分；以及定位在放电腔室的下部分的进气口；其中在放电腔室的下部分内形成的等离子体提供可用于在放电腔室的上部分中形成等离子体的激发粒子(priming particle)。

附图说明

通过结合附图参照以下的具体实施方式和所附的权利要求书，本发明的各种目的和优点以及更完全的理解是显而易见的并更容易理解，其中：

图1示出了根据本发明的一个实施方式用于预处理表面的工艺腔室；

图2示出了根据本发明的一个实施方式的离子源；

图3示出了根据本发明的另一实施方式的离子源；

图4示出了根据本发明的一个实施方式的离子源的截面图；

图5示出了根据本发明的另一实施方式的离子源的截面图；

图6示出了根据本发明的一个实施方式的离子源的剖面截面图；

图7示出了根据本发明的离子源和气体屏蔽；

图8示出了根据本发明的一个实施方式的离子源和气体屏蔽的截面图；

图9示出了根据本发明的具有网格的气体屏蔽的截面图；

图10A和图10B示出了根据本发明的一个实施方式的使用磁铁增强的离子源。

具体实施方式

现参照附图，其中在全部视图中使用相同的附图标记表示类似或相似的元件，以及具体地参照图1，其示出了用于预处理衬底105的工艺腔室100。该实施方式包括工艺腔室100、直线离子源110、衬底支架115和衬底105。诸如电源和进气口的数个其他部件没有示出。但是本领域的技术人员将认识到这些部件如何与所示的全新部件相互作用。

在操作中，将支持气体导入离子源110或靠近离子源110处。该离子源110与电源连接。典型地，电源为AC、RF或微波电源。施加给离子源110的功率在离子源110中及其周围产生等离子体。该等离子体包含部分电离的气体，该气体包括较大浓度的受激原子、分子、离子和自由基物质。这些粒子撞击衬底105，并根据所采用的工艺清洗衬底、粗糙化或去除过量的电荷。

支持气体的激发典型地通过将包围在工艺腔室中的气体经过由电源产生的电场而实现。自由电子从施加的电场而获得能量并与中性气体原子撞击，从而离子化这些原子并把支持气体分成几部分而形成许多反应性物种。这些受激的物种与在或靠近等离子体定位的固体表面的相互作用导致材料表面的化学和物理改性。