[发明专利]一种全方位等离子体浸没离子注入装置

说明书

本发明公开了一种全方位等离子体浸没离子注入装置，包括离子注入腔室和设置在离子注入腔室内的用以垂直固定待处理基片的靶台，在靶台上位于边缘部分左右对称分别设有夹持机构，靶台边缘左右两侧分别具有夹持机构以将待处理基片垂直固定在靶台中心处，使得待处理基片正反两面全方位处于等离子体氛围中，能有效避免传统技术中离子注入基片的边缘效应，使得离子注入更加均匀；而且，由于待处理基片一次性完成正反两面离子注入处理，降低了两次处理的差异性，进一步提升了处理效果的均匀性。

技术领域

本发明涉及等离子材料处理技术领域，特别涉及一种等离子体浸没离子注入设备用全方位高压靶台。

背景技术

等离子体浸没离子注入(Plasma Immersion Ion Implantation，PIII)是一种基于等离子体的离子注入技术，其具有较低的注入能量、较高的注入剂量率等优点，在半导体材料处理、微电子器件制备及生物医用材料改性等领域有广泛的应用。通常来说，PIII技术的原理是基片放置在阴极的电极上，并在该电极上加负偏压，向注入系统工作腔室内引入需要的气体，并对系统加功率源，通过感性耦合、容性耦合等放电方法使被引入腔室的气体起辉，形成等离子体。由于在阴极上加有负偏压，这样在基片附近就会有负偏压鞘层存在，在负偏压鞘层的高电压加速下，鞘层中的正离子会穿过鞘层并注入到基片中。

在实际使用过程中，由于等离子体自身并不是完全均匀，离子注入时基片台的边缘效应加剧了注入的非均匀性，基片台的边缘效应即注入基片中心处的注入剂量较高，边缘处的注入剂量较低。随着基片尺寸的增大，注入的非均匀性问题更加明显，尤其当样品为片材或膜材时。而且，为保证片材或膜材的正反两面均可以实现离子注入改性，还需要分别处理两次，这大大地降低了处理效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种离子注入效率高的全方位等离子体浸没离子注入装置。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：一种全方位等离子体浸没离子注入装置，包括离子注入腔室和设置在离子注入腔室内的用以垂直固定待处理基片的靶台，在所述靶台上位于边缘部分左右对称分别设有夹持机构，所述夹持机构包括底部连接在靶台上的固定板和与固定板活动连接的锁紧板，所述固定板与锁紧板之间存在用以夹持固定待处理基片边缘部分的夹持间隙，所述夹持机构还包括设置在固定板和/或锁紧板上用以调节夹持间隙距离的锁紧构件。

进一步地，所述固定板的底端向下延伸形成螺纹连接在靶台上的螺柱。

进一步地，在所述固定板上设有连接通孔，在所述锁紧板上相应设有嵌入连接通孔内的连接插销，所述锁紧构件包括固定连接在固定板并穿过锁紧板的锁紧螺栓和螺纹连接在锁紧螺栓并抵顶锁紧板的锁紧螺母。

进一步地，在所述离子注入腔室内位于靶台上方设有气体注入腔室，所述离子注入腔室与气体注入腔室之间通过挡板分隔，所述挡板阵列分布有气体注入通孔，各所述气体注入通孔沿圆周方向斜向贯穿挡板，各所述气体注入通孔的轴线方向与挡板所在平面之间具有夹角。

进一步地，所述挡板的厚度≥5mm。

进一步地，所述夹角的角度范围为10°～30°。

进一步地，各所述气体注入通孔呈内、外双环形阵列分布，处于内环的各所述气体注入通孔以顺时针沿圆周方向斜向贯穿挡板，处于外环的各所述气体注入通孔以逆时针沿圆周方向斜向贯穿挡板。

进一步地，处于内环的各所述气体注入通孔与处于外环的各气体注入通孔间隔错开。

有益效果：此全方位等离子体浸没离子注入装置中，靶台边缘左右两侧分别具有夹持机构以将待处理基片垂直固定在靶台中心处，使得待处理基片正反两面全方位处于等离子体氛围中，能有效避免传统技术中离子注入基片的边缘效应，使得离子注入更加均匀；而且，由于待处理基片一次性完成正反两面离子注入处理，降低了两次处理的差异性，进一步提升了处理效果的均匀性。