[發(fā)明專利]一種全方位等離子體浸沒離子注入裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710867127.7
• 申請(qǐng)日: 2017-09-22
• 公開（公告）號(hào): CN107706078B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱劍豪;童麗萍;高明;傅勁裕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市中科摩方科技有限公司
• 主分類號(hào): H01J37/32
• 分類號(hào): H01J37/32
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 付奕昌

本發(fā)明公開了一種全方位等離子體浸沒離子注入裝置，包括離子注入腔室和設(shè)置在離子注入腔室內(nèi)的用以垂直固定待處理基片的靶臺(tái)，在靶臺(tái)上位于邊緣部分左右對(duì)稱分別設(shè)有夾持機(jī)構(gòu)，靶臺(tái)邊緣左右兩側(cè)分別具有夾持機(jī)構(gòu)以將待處理基片垂直固定在靶臺(tái)中心處，使得待處理基片正反兩面全方位處于等離子體氛圍中，能有效避免傳統(tǒng)技術(shù)中離子注入基片的邊緣效應(yīng)，使得離子注入更加均勻；而且，由于待處理基片一次性完成正反兩面離子注入處理，降低了兩次處理的差異性，進(jìn)一步提升了處理效果的均勻性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及等離子材料處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種等離子體浸沒離子注入設(shè)備用全方位高壓靶臺(tái)。

背景技術(shù)

等離子體浸沒離子注入(Plasma Immersion Ion Implantation，PIII)是一種基于等離子體的離子注入技術(shù)，其具有較低的注入能量、較高的注入劑量率等優(yōu)點(diǎn)，在半導(dǎo)體材料處理、微電子器件制備及生物醫(yī)用材料改性等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。通常來說，PIII技術(shù)的原理是基片放置在陰極的電極上，并在該電極上加負(fù)偏壓，向注入系統(tǒng)工作腔室內(nèi)引入需要的氣體，并對(duì)系統(tǒng)加功率源，通過感性耦合、容性耦合等放電方法使被引入腔室的氣體起輝，形成等離子體。由于在陰極上加有負(fù)偏壓，這樣在基片附近就會(huì)有負(fù)偏壓鞘層存在，在負(fù)偏壓鞘層的高電壓加速下，鞘層中的正離子會(huì)穿過鞘層并注入到基片中。

在實(shí)際使用過程中，由于等離子體自身并不是完全均勻，離子注入時(shí)基片臺(tái)的邊緣效應(yīng)加劇了注入的非均勻性，基片臺(tái)的邊緣效應(yīng)即注入基片中心處的注入劑量較高，邊緣處的注入劑量較低。隨著基片尺寸的增大，注入的非均勻性問題更加明顯，尤其當(dāng)樣品為片材或膜材時(shí)。而且，為保證片材或膜材的正反兩面均可以實(shí)現(xiàn)離子注入改性，還需要分別處理兩次，這大大地降低了處理效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種離子注入效率高的全方位等離子體浸沒離子注入裝置。

為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案：一種全方位等離子體浸沒離子注入裝置，包括離子注入腔室和設(shè)置在離子注入腔室內(nèi)的用以垂直固定待處理基片的靶臺(tái)，在所述靶臺(tái)上位于邊緣部分左右對(duì)稱分別設(shè)有夾持機(jī)構(gòu)，所述夾持機(jī)構(gòu)包括底部連接在靶臺(tái)上的固定板和與固定板活動(dòng)連接的鎖緊板，所述固定板與鎖緊板之間存在用以夾持固定待處理基片邊緣部分的夾持間隙，所述夾持機(jī)構(gòu)還包括設(shè)置在固定板和/或鎖緊板上用以調(diào)節(jié)夾持間隙距離的鎖緊構(gòu)件。

進(jìn)一步地，所述固定板的底端向下延伸形成螺紋連接在靶臺(tái)上的螺柱。

進(jìn)一步地，在所述固定板上設(shè)有連接通孔，在所述鎖緊板上相應(yīng)設(shè)有嵌入連接通孔內(nèi)的連接插銷，所述鎖緊構(gòu)件包括固定連接在固定板并穿過鎖緊板的鎖緊螺栓和螺紋連接在鎖緊螺栓并抵頂鎖緊板的鎖緊螺母。

進(jìn)一步地，在所述離子注入腔室內(nèi)位于靶臺(tái)上方設(shè)有氣體注入腔室，所述離子注入腔室與氣體注入腔室之間通過擋板分隔，所述擋板陣列分布有氣體注入通孔，各所述氣體注入通孔沿圓周方向斜向貫穿擋板，各所述氣體注入通孔的軸線方向與擋板所在平面之間具有夾角。

進(jìn)一步地，所述擋板的厚度≥5mm。

進(jìn)一步地，所述夾角的角度范圍為10°～30°。

進(jìn)一步地，各所述氣體注入通孔呈內(nèi)、外雙環(huán)形陣列分布，處于內(nèi)環(huán)的各所述氣體注入通孔以順時(shí)針沿圓周方向斜向貫穿擋板，處于外環(huán)的各所述氣體注入通孔以逆時(shí)針沿圓周方向斜向貫穿擋板。

進(jìn)一步地，處于內(nèi)環(huán)的各所述氣體注入通孔與處于外環(huán)的各氣體注入通孔間隔錯(cuò)開。

有益效果：此全方位等離子體浸沒離子注入裝置中，靶臺(tái)邊緣左右兩側(cè)分別具有夾持機(jī)構(gòu)以將待處理基片垂直固定在靶臺(tái)中心處，使得待處理基片正反兩面全方位處于等離子體氛圍中，能有效避免傳統(tǒng)技術(shù)中離子注入基片的邊緣效應(yīng)，使得離子注入更加均勻；而且，由于待處理基片一次性完成正反兩面離子注入處理，降低了兩次處理的差異性，進(jìn)一步提升了處理效果的均勻性。