线性高能射频等离子体离子源制造技术

一种等离子体离子源，包括等离子体腔体，该等离子体腔体具有至少一个用于将进料气体引入等离子体腔体的内部的入口。等离子体腔体与附接到等离子体腔体的真空腔电隔离。等离子体腔体的内部中的电感天线配置为根据供应到电感天线上的RF电压来供应电磁能量源。等离子体离子源包括设置在等离子体腔体的端部的引出栅格。引出栅格和等离子体腔体之间的电压差加速等离子体放电中的带电物质，以产生输出准中性等离子体离子束。施加至等离子体腔体的偏置电压包括与脉冲DC电压结合的供应至天线的RF电压的部分。

Linear high energy RF plasma ion source

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】线性高能射频等离子体离子源相关申请的交叉引用本申请要求保护在2017年11月13日提交的标题为“线性高能射频感应等离子体离子源”的美国临时专利申请62/585,126以及在2018年11月8日提交的标题为“线性高能射频等离子体离子源”的美国专利申请16/184,177的益处，其全部公开内容明确地通过引用整体并入本文用于所有目的。
本专利技术通常涉及电气、电子和计算机领域，尤其涉及用于产生气体放电(等离子体)的方法和装置。
技术介绍
等离子体系统对于固态材料的生产、加工和处理以及其他应用具有重要意义。等离子体反应器，也称为等离子体源，可以用于许多等离子体加工应用，包括但不限于薄膜生长、分散、蚀刻和清洁。等离子体源通常用于通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)来沉积薄膜材料，而离子源通常用于表面的处理以改变其润湿性、去除污染物或残留的清洁溶剂、以及改进涂层和薄膜材料的粘附性等应用。化学气相沉积(CVD)是用于沉积薄膜材料的公知技术。CVD通常使用被汽化成气体的液体化学前体。CVD可以在大气压或真空条件下执行。在许多常规C本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种线性高能等离子体离子源，包括：/n等离子体腔体，所述等离子体腔体与所述等离子体腔体所附接的真空腔电隔离，所述等离子体腔体用作所述等离子体离子源的电极且适于接收施加到所述等离子体腔体的偏置电压；/n电感天线，所述电感天线设置在所述等离子体腔体的内部中且配置为将电磁能量源供应到所述等离子体腔体的内部，所述天线根据供应到所述天线的射频(RF)电压而维持限制在所述电感天线中的等离子体放电，施加到所述等离子体腔体的所述偏置电压将静电势供应到所述等离子体放电中的带电物质；以及/n引出栅格，所述引出栅格设置在所述等离子体腔体的与所述电感天线相对的端部，所述引出栅格处于与所述真空腔相同的电压电势，所述...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171113 US 62/585,126;20181108 US 16/184,1771.一种线性高能等离子体离子源，包括：
等离子体腔体，所述等离子体腔体与所述等离子体腔体所附接的真空腔电隔离，所述等离子体腔体用作所述等离子体离子源的电极且适于接收施加到所述等离子体腔体的偏置电压；
电感天线，所述电感天线设置在所述等离子体腔体的内部中且配置为将电磁能量源供应到所述等离子体腔体的内部，所述天线根据供应到所述天线的射频(RF)电压而维持限制在所述电感天线中的等离子体放电，施加到所述等离子体腔体的所述偏置电压将静电势供应到所述等离子体放电中的带电物质；以及
引出栅格，所述引出栅格设置在所述等离子体腔体的与所述电感天线相对的端部，所述引出栅格处于与所述真空腔相同的电压电势，所述引出栅格与所述等离子体腔体之间的电势差配置为加速所述等离子体放电中的所述带电物质离开所述引出栅格以产生输出准中性等离子体离子束；
其中施加至所述等离子体腔体的所述偏置电压包括与脉冲直流DC电压结合的供应至所述天线的所述RF电压的部分。


2.根据权利要求1所述的等离子体离子源，其中所述等离子体腔体由导电材料形成，并且基本上成形为中空矩形立方体形状。


3.根据权利要求1所述的等离子体离子源，其中所述等离子体腔体使用设置在所述等离子体腔体与所述真空腔之间的绝缘真空法兰与所述真空腔电隔离。


4.根据权利要求3所述的等离子体离子源，其中所述绝缘真空法兰包括刚性陶瓷材料、刚性聚合材料和刚性玻璃材料中的至少一种。


5.根据权利要求3所述的等离子体离子源，其中所述绝缘真空法兰包括刚性材料，所述刚性材料具有在1.0兆赫下大于约3.0的介电常数、具有在1.0兆赫下小于约0.0015的RF损耗因子、具有大于约150兆帕的压缩应力、以及具有大于约1014欧姆-厘米的体积电阻率。


6.根据权利要求1所述的等离子体离子源，还包括至少一个冷却通道，冷却流体或气体流过所述冷却通道，所述冷却通道设置为与所述等离子体腔体的至少一个侧壁热接触，所述冷却通道适于将热量从所述等离子体腔体传递出去。


7.根据权利要求6所述的等离子体离子源，其中所述至少一个冷却通道是集成到所述等离子体腔体的至少一个侧壁中及固定到所述等离子体腔体的至少一个侧壁的外表面中的至少一个。


8.根据权利要求1所述的等离子体离子源，其中所述引出栅格包括：
多个导电棒；以及
引出栅格组件，所述引出栅格组件中具有开口并且适于支撑所述多个导电棒，所述多个导电棒沿所述引出栅格组件的所述开口分布。


9.根据权利要求8所述的等离子体离子源，其中所述多个导电棒与所述等离子体腔体电隔离。


10.根据权利要求1所述的等离子体离子源，还包括围绕所述电感天线的静电屏蔽，所述静电屏蔽设置在所述电感天线和所述等离子体腔体之间。


11.根据权利要求1所述的等离子体离子源，其中所述电感天线包括多个绕组，所述电感天线具有与所述等离子体腔体的形状基本匹配的形状。


12.根据权利要求11所述的等离子体离子源，其中，所述电感天线的所述绕组由中空导电材料形成，冷却流体或气体通过所述中空导电材料流动，以将热量从所述电感天线传递走。


13.根据权利要求11所述的等离子体离子源，其中所述电感天线的所述绕组的第一部分设置在所述等离子体腔体内，并且所述电感天线的所述绕组的第二部分设置在所述等离子体腔体外部，所述等离子体放电被限制在所述绕组的所述第一部分之间的内部空间内，并且其中所述电感天线包括包围所述绕组的至少所述第一部分的电绝缘体，所述绕组的至少所述第一部分暴露于所述等离子体放电，所述电绝缘体保护所述电感天线的所述绕组不受溅射。


14.根据权利要求13所述的等离子体离子源，其中包围所述绕组的至少所述第一部分的所述电绝缘体包括围绕所述电感天线的所述绕组的至少所述第一部分的氧化铝导管。


15.根据权利要求1所述的等离子体离子源，其中所述电感天线与所述等离子体腔体电隔离。


16.根据权利要求1所述的等离子体离子源，还包括与所述偏置混合器耦合的分压器，所述分压器被配置为接收施加到所述电感天线的RF电压，并且生成衰减的RF电压，所述衰减的RF电压在与所述脉冲DC电压结合时形成施加到所述等离子体腔体的偏置电压。


17.根据权利要求16所述的等离子体离子源，其中所述分压器分别使用第一屏蔽连接和第二屏蔽连接与所述偏置混合器和所述电感天线耦合，且所述偏置混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：克雷格·A·奥滕，
申请(专利权)人：丹顿真空设备有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US