[发明专利]一种等离子体源以及半导体反应设备

说明书

本发明涉及一种等离子体源以及半导体反应设备，该等离子体源包括中央衬套以及多个线圈，多个线圈从中央衬套螺旋地延伸以围绕中央衬套，多个线圈上的相邻线圈曲线之间的间距被设置为由中央衬套向外部逐渐增大。本发明能够产生均匀的磁场强度。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别是涉及一种等离子体源以及半导体反应设备。

背景技术

电感耦合等离子体源(Inductively Coupled Plasma，ICP)的射频线圈放置在石英天窗上，将耦合的电磁能传输至等离子体。当线圈中接入一定的射频电流，透过腔室石英天窗，在等离子体内部的临近区域产生感应磁场B(r，z，t)，根据法拉第定律磁场B在反应腔室中感应以产生感应射频电场E(r，z，t)，等离子体中的电子在此感应射频电场中会不断加速运动，并与中性气体分子碰撞从而被电离化，从而将线圈中的射频能量耦合到电离气体中，并维持等离子体的放电过程。因此，腔体中感应磁场分布的均匀性将直接影响等离子体的分布均匀性。

对于现有技术的螺旋式(Solenoid Antenna)等离子体源，线圈以等距的方式旋转外扩，即相邻的线圈曲线之间的距离相等，虽然这种线圈能够较好的控制相邻线圈曲线之间保持相同距离以产生局部均匀的叠加感应磁场，但当考虑所有螺旋线圈的叠加感应磁场时，这种类型的线圈在等离子体源的半径大约1/2处以内，由于通入同向电流的线圈曲线在单位面积上的数量较多，在等离子体源的半径大约1/2处以外，通入同向电流的线圈曲线在单位面积上的数量会较少，因此，在等离子体源的半径大约1/2处所产生的磁感应强度B达到峰值，从而导致此处的等离子体密度达到峰值。此外，这种以等距的方式旋转外扩的等离子体源在中心区域的各个线圈的线圈曲线内的电流走向不同，相应地，中心区域的磁感应强度会大幅减小，从而造成中心区域等离子体密度的不均匀分布。

发明内容

本发明的目的在于提供一种等离子体源以及半导体反应设备，以使得等离子体源能够产生均匀的磁场强度。

本发明的目的是采用以下的技术方案来实现的。依据本发明提出的一种等离子体源，包括中央衬套以及多个线圈，多个所述线圈从所述中央衬套螺旋地延伸以围绕所述中央衬套，多个所述线圈上的相邻线圈曲线之间的间距被设置为由所述中央衬套向外部逐渐增大。

在一些实施方式中，多个所述线圈关于所述中央衬套呈中心对称分布。

在一些实施方式中，多个所述线圈可均按照阿基米德螺旋曲线展开。

在一些实施方式中，多个所述线圈可均按照对数螺旋曲线展开。

在一些实施方式中，多个所述线圈可均按照黄金螺旋曲线展开。

在一些实施方式中，多个所述线圈被构造成相同形状。

在一些实施方式中，多个所述线圈的第一端均连接至所述中央衬套，多个所述线圈的第二端均连接至外围衬套。

在一些实施方式中，所述中央衬套由导电材料制成。

本发明还提供一种半导体反应设备，包括前述的等离子体源。

本发明的有益效果至少包括：

1、本发明所述的等离子体源由于相邻线圈曲线之间的间距由内向外逐渐增大，等离子体源的面积也就较大，在等离子体源的半径大约1/2处以内的区域、通入同向电流的线圈曲线的数量与在等离子体源的半径大约1/2处以外的区域、通入同向电流的线圈曲线的数量相均衡，因此，在等离子体源的半径大约1/2处能够产生均匀的磁感应强度。

2、本发明所述的等离子体源由于在相邻线圈曲线之间的间距由内向外逐渐增大，整个等离子体源的面积也就较大，所以，能够产生面积较大的均匀电磁场。

3、由于各个线圈关于中央衬套呈中心对称分布，所以本发明所述的等离子体源能够在各个方向上产生均匀的磁感应强度。