[发明专利]等离子体约束装置和等离子体加工设备

说明书

技术领域

本发明涉及等离子体加工技术领域，特别涉及一种等离子体约束装置和等离子体加工设备。

背景技术

目前，在集成电路或者太阳能发电装置的制造中广泛采用等离子体加工技术。该技术是在一定条件下使通入反应室的气体电离，产生包括正、负带电粒子和自由原子团的等离子体，所述等离子体与基底(例如硅晶片)发生复杂的物理、化学反应而获得所希望的半导体结构。

等离子体加工设备一般包括：反应室，上、下电极，气体输入装置，真空获得装置等；所述上电极和/或下电极与电源连接。而等离子体加工设备的工艺过程一般是：利用真空获得装置给反应室抽真空，获得合适的真空度后，通过气体输入装置向反应室内通入适当的刻蚀气体或者淀积气体，接着由电源给上、下电极输入适当的功率，使刻蚀气体或者淀积气体电离，从而形成并维持等离子体，所述等离子体对待刻蚀的或需要淀积的基底进行物理、化学反应，获得所需要的刻蚀图形或者淀积层。

等离子体是无固定形态、易扩散的物质，虽然大部分等离子体会在上、下电极之间驻留，但是仍有部分等离子体可能扩散到整个反应室内。在等离子体扩散到的区域中，受到电场或磁场的作用，等离子体随时有可能对该区域内的机械零部件腐蚀或者在其表面形成淀积层。

这一方面会造成反应室内部的颗粒污染，影响产品的良率，另一方面有可能缩短反应室内机械零部件的使用寿命，因此非常有必要把等离子体限制在特定区域内，以减少颗粒污染、提高产品良率，同时提高反应室内零部件的使用寿命。

为将等离子体约束于反应室的特定区域内，可以在等离子体加工设备的下极板周围设置屏蔽环，并且将屏蔽环接地。这种屏蔽环由导电材料制成，屏蔽环上具有均匀分布的若干通孔，反应后的气体可以通过所述通孔排出反应室。由于屏蔽环是导电材料并且接地，等离子体中的带电粒子不能通过屏蔽环，而被约束在反应室中的特定区域。然而问题在于，该屏蔽环为导电材料，例如金属或合金，在电场的作用下，等离子体会直接与屏蔽环发生反应，导致屏蔽环被侵蚀，使反应室内被金属粒子污染。此外，该屏蔽环需要一体加工成型，因而加工成本较高。

通常也可以采用与上述屏蔽环类似的另一种等离子体屏蔽环，该屏蔽环上也设有若干沿着圆周方向排列的长圆形的通孔，该通孔的剖面形状为梯形或其他形状，等离子体中的带电粒子在经过通孔时被阻隔。该屏蔽环中形状复杂的通孔提高了屏蔽环一体加工的难度，使制造成本上升。

可见，上述屏蔽环存在不同的缺点，而且均具有一个共性的问题，也即，作为等离子约束装置的屏蔽环，结构较复杂，需要加工多个形状复杂的通孔，增加了一体加工成型的难度，导致等离子体加工设备的制造和维护成本提高。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种结构简单、制造和维护成本较低的等离子体约束装置。

本发明解决的另一问题是提供一种等离子体加工设备，具有结构简单、制造和维护成本较低的等离子体约束装置。

为解决上述问题，本发明提供一种等离子体约束装置，位于等离子体附近，包括边框组和固定部件；

所述边框组，包括至少两个形状相同、尺寸各异的嵌套设置的边框；

所述固定部件，与所述边框组固定连接，能够将所述至少两个边框的相对位置固定；其中，

所述至少两个边框之间具有间隙，所述间隙的深度大于等离子体中带电粒子的平均自由程或者所述间隙的宽度小于等离子体鞘层的尺寸。

所述边框为一个整体或者至少由三段边框构件通过固定部件拼接而成。

所述边框包括叠加放置的至少两个边框层。

所述边框为耐等离子体的绝缘材料。

所述至少两个边框层中，接触等离子体的边框层为耐等离子体的绝缘材料，而远离等离子体的边框层均为耐等离子体的绝缘材料、或者所述远离等离子体的边框层中至少有一个边框层为导电材料并且接地。

所述边框的横截面为矩形、梯形、台阶形或喇叭形。

所述耐等离子体的绝缘材料包括石英、陶瓷或Si3N4，或表面为Y2O3或Al2O3涂层的材料。

所述导电材料包括阳极氧化的铝、SiC或者导电非金属材料。

所述边框的形状与等离子体加工的晶片或所述晶片的支承装置的形状匹配。

所述等离子体加工的晶片或所述晶片的支承装置的形状为圆形、矩形或三角形。

固定部件包括分别具有相互对应的凹槽的第一固定块和第二固定块，所述第一固定块和第二固定块连接后，所述相互对应的凹槽组成限位槽，所述限位槽的横截面与所述边框组的横截面相同。

所述固定部件沿所述边框组的周长至少设置三个。