技术领域
[0001] 本
发明涉及等离子体技术领域，尤其涉及一种等离子体放电装置。
背景技术
[0002]
半导体产业作为新兴的高科技产业，对经济、国防、科研等诸多领域有着深远的影响。在半导体产业的生产过程中，三分之一以上的工艺流程都需要利用等离子体，且等离子体发挥的作用到目前为止仍不可取代。因此，性质优良的等离子体放电装置对半导体产业有着极其重要的影响。
[0003] 现在半导体产业中应用较广泛的等离子体源，比如传统电感耦合等离子体、双频
电容耦合等离子体、甚高频电容耦合等离子体在工作范围(气压范围，
密度范围等)，工作
稳定性，均匀性，可控性等方面仍存在不足。另外，在处理过程中等离子体本身存在干扰，如等离子体与腔体器壁的反应，如溅射、
电极侵蚀等。同时等离子体状态容易受腔体状态影响。
发明内容
[0004] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0005] 为此，本发明的第一个目的在于提出一种工作稳定、均匀性好、可控性强的等离子体放电装置。
[0006] 为了实现上述目的，本发明
实施例的等离子体放电装置，
谐振电路，所述
谐振电路包括
串联的电感装置和电容，所述电感装置包括磁芯和缠绕所述磁芯的线圈；交流电源；匹配网络，所述匹配网络设置在所述交流电源和所述谐振电路之间，用于匹配所述交流电源和等离子体的放电功率；腔室，所述腔室用于产生所述等离子体；
电介质层，所述电介质层位于所述腔室和所述电感装置之间。
[0007] 根据本发明实施例的等离子体放电装置，闭合磁路的磁芯的引入可以减少线圈的
匝数，减少容性耦合，减少带电粒子在腔室壁上的损失，减小溅射及其它等离子体与腔体壁的反应。同时闭合磁路的磁芯的引入可以降低工作
频率，放电功率增大减少了电介质层的厚度，增强线圈与等离子体之间的耦合，等离子体状态受腔体状态影响较小，更加稳定，可控性强。
[0008] 在一些示例中，所述磁芯为
铁氧体磁芯。
[0009] 在一些示例中，所述电容包括第一电容和第二电容，所述第一电容设置在所述线圈的一端与所述匹配网络之间，所述第二电容设置在所述线圈的另一端与所述匹配网络之间。
[0011] 在一些示例中，所述腔室被构造为适于闭合磁回路形成的结构。
[0012] 在一些示例中，所述匹配网络为L型匹配网络、II型匹配网络或阻抗变换的
变压器。
[0013] 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0014] 图1是根据本发明一个实施例的等离子体放电装置的结构
框图；
[0015] 图2是本发明一个实施例的等离子体放电装置的示例的示意图；
[0016] 图3是本发明一个实施例的线圈、腔室、电介质层位形示意图；
[0017] 图4是根据图3形成的大面积线阵等离子体示意图；
[0018] 图5是根据图3形成的另一种大面积线阵等离子体示意图；和
[0019] 图6是本发明另一个实施例的线圈、腔室、电介质层位形示意图。
具体实施方式
[0020] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0021] 图1是根据本发明一个实施例的等离子体的放电装置的结构框图。如图1所示，本发明实施例的等离子体放电装置，包括：交流电源100、匹配网络200、谐振电路300、电介质层400和腔室500。
[0022] 其中，匹配网络200设置在交流电源100和谐振电路300相连之间，用于匹配交流电源和等离子体的放电功率。谐振电路300包括串联的电感装置和电容，电感装置包括磁芯和缠绕磁芯的线圈。电介质层400，位于腔室500和谐振电路300的电感装置之间。腔室500用于产生等离子体。
[0023] 具体地，在本发明的一个实施例中，磁芯为铁氧体磁芯。闭合磁路的铁氧体磁芯的磁导率般在几十到几千不等，铁氧体磁芯的引入可以在线圈相同的情况下大大增加电感，降低工作时通过线圈的
电流，减少线圈上的损失。带铁氧体磁芯的线圈，其由
导线在铁氧体磁芯上缠绕制成，铁氧体磁芯组成闭合回路，大部分磁
力组都约束在磁芯中，减少了漏磁。
[0024] 在本发明的一个实施例中，电容包括第一电容和第二电容，第一电容设置在线圈的一端与匹配网络200之间，第二电容设置在线圈的另一端与匹配网络200之间。第一电容和第二电容与线圈串联组成电容-电感(LC)串联谐振回路。
[0025] 交流电源100，为等离子体放电提供功率，由于放电频率可以降低，在本发明的一个实施例中，交流电源100采用
开关电源，
能量效率更高。匹配网络200，实现等离子体与交流电源100之间的匹配，减少交流电源100的功率反射，可以为L型匹配网络、Π型匹配网络或阻抗变换的变压器。
[0026] 如图2所示的本发明一个实施例的等离子放电装置的示例所示，交流电源向缠绕在闭合磁路的铁氧体磁芯上的线圈中通入交变电流，交变电流在铁闭合磁路的铁氧体磁芯中产生交变的
磁场，交变的磁场由法拉定率在空间产生出
电场(称为感生电场)，利用这一电场激发出等离子体。
[0027] 在本发明的一个实施例中，腔室500为真空腔室。等离子体在真空腔室中产生，放电的气压可以调节。隔离真空腔室与线圈的电介质层，其将真空腔室中的等离子体与真空腔室外的线圈隔离开，同时保证真空密封，电介质层的厚度可以很薄。同时腔室500被构造为适于闭合磁回路形成的结构。线圈、腔室、电介质层位形如图3所示，线圈绕在一个闭合回路的铁氧体磁芯上，真空腔室为一个圆柱形腔。真空腔室中间横穿一
根管为电介质层，由于电介质管的直径较小，承受一个
大气压所需的管壁厚度可以很小。磁芯从电介质层管中穿过，在真空腔室外形成回路。这样的位形使得感生电场的大部分位于真空腔室内，并且电介质层很薄，线圈与等离子体耦合较好。
[0028] 进一步地，利用图3所示的位形为基本单元，可以组成如图4所示的大面积线阵等离子体。它的真空腔室为一个矩形，若干个电介质管横穿在腔体中，磁芯在电介质管中形成回路。工作时气体可以从腔体的一端进入，在线圈附近产生等离子体，等离子体中的产物可以从腔体另一端流出。这样就构成一种高效处理气体或产生所需活性粒子的位形。
[0029] 利用图3所示的位形为基本单元，还可以组成如图5所示的大面积面阵等离子体。每个单元的相互
位置，单元线圈中电流的大小、
相位都可以进行调整，以产生大面积均匀的等离子体。这种位形可以应用于大面积材料
表面处理等方面。
[0030] 图6所示的本发明另一个实施例的线圈、腔室、电介质层位形图。其腔室为一个圆柱形，若干个电介质管横穿在腔体中，磁芯在电介质管中形成回路。但磁芯由一个半圆环和一个圆棒组合成。该磁芯位形的优势在于，半圆环与圆棒交接的两个
角处的感应电场可以得到很大的增强，更容易产生放电。
[0031] 根据本发明实施例的等离子体放电装置，闭合磁路的磁芯的引入可以减少线圈的匝数，减少容性耦合，减少带电粒子在腔室壁上的损失，减小溅射及其它等离子体与腔体壁的反应。同时闭合磁路的磁芯的引入可以降低工作频率，放电功率增大减少了电介质层的厚度，增强线圈与等离子体之间的耦合，等离子体状态受腔体状态影响较小，更加稳定，可控性强。
[0032] 在本
说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0033] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、
修改、替换和变型。
