[发明专利]一种等离子体真空放电系统

说明书

本发明公开一种等离子体真空放电系统。该等离子体真空放电系统包括真空腔体、上电极和下电极，下电极位于真空腔体内；下电极为上方开口的中空圆柱体；上电极的下部容纳在下电极内，上电极的上部向上延伸至真空腔体外部；在上电极的下部周围沿周向环绕多个电极环；多个电极环沿径向从内向外依次设置；每个电极环均与相邻的电极环紧密贴合，最外侧的电极环与下电极的内壁贴合，最内侧的电极环与上电极的下部贴合；多个电极环中的一个电极环的材质为聚四氟乙烯，剩余电极环的材质为金属。采用本发明的等离子体真空放电系统，能够扩大自偏压的调节范围。

技术领域

本发明涉及等离子体放电领域，特别是涉及一种等离子体真空放电系统。

背景技术

等离子体是一种由电子、离子以及中性粒子为主要成分的物质形态，被称为除了固、液、气态以外的第四态。它广泛地存在于自然界中，一般在宏观上呈电中性。在等离子体放电过程中，会产生很多具有化学活性的离子以及中性自由基，因此其常用于对材料表面的处理和改性。尤其在集成电路芯片的加工过程中，有近三分之一的工序都是基于低温等离子体处理技术。

在等离子体沉积、刻蚀以及材料表面改性技术中，通常采用容性耦合等离子体(Capacitively Coupled Plasmas，CCP)源。在CCP放电系统中，包含一个接地真空反应腔室和两个平板电极。被处理的基片常放置在连接射频源的驱动电极表面。在许多等离子体加工工艺中，离子能量往往是最重要的参数之一。轰击到绝缘基片表面的离子能量，决定着沉积膜层的某些重要特性，例如，膜层的沉积速率、致密性、附着力、以及内应力和膜层的表面形态和微观结构等。控制等离子体中轰击到绝缘基片表面离子能量的方法有许多，最方便、有效的一种方法就是调控绝缘基片上产生的负偏压。

负偏压幅值的大小直接关系着膜的生长表面或靶的表面所受到的离子轰击能量高低。因此，通过调节改变负偏压幅值的大小，进而实现对离子能量的选择和控制，对提高工艺的稳定性和保证产品的高质量方面具有重要意义。

目前，人们主要通过单独改变电极上所加射频或剪裁电压波形的方式对自偏压进行调节。该方法主要调节电极上所加电压大小，具体为：如果不需要较高的离子能量，就要调小所加电压，减小自偏压。但是，这样就有可能导致进入等离子体中的能量较少不足以产生足够高密度的等离子体。如要想获得较大的离子能量就必须施加更高的电压。但这样有可能会导致离子能量过高，损坏待刻蚀的基片。因此，对于电极上所加电压的大小进行调节的方式使得自偏压的调节范围有限。

发明内容

本发明的目的是提供一种等离子体真空放电系统，扩大自偏压的调节范围。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种等离子体真空放电系统，包括真空腔体、上电极和下电极，所述下电极位于所述真空腔体内；所述下电极为上方开口的中空圆柱体；所述上电极的下部容纳在所述下电极内，所述上电极的上部向上延伸至所述真空腔体外部；在所述上电极的下部周围沿周向环绕多个电极环；多个所述电极环沿径向从内向外依次设置；每个电极环均与相邻的电极环紧密贴合，最外侧的电极环与所述下电极的内壁贴合，最内侧的电极环与所述上电极的下部贴合；多个所述电极环中的一个电极环的材质为聚四氟乙烯，剩余电极环的材质为金属。

可选的，所述上电极的下部的下表面具有向上凹陷的凹槽，所述凹槽内从上到下依次水平设置有多个喷淋板；位于最上方的喷淋板与进气通道连通；所述进气通道位于所述上电极内部且延伸至所述真空腔体外；多个所述喷淋板之间存在间隙；每个所述电极环均为中空结构；在所述每个所述电极环上正对喷淋板之间的间隙开设有气孔；每个所述电极环的底部均开设有气孔；每个所述喷淋板上均匀开设有多个通孔。

可选的，所述下电极的底部均匀开设有多个气孔。

可选的，所述下电极的底部中央与导电杆的顶端固定连接；所述导电杆的底端向下延伸至所述真空腔体外部。

可选的，在所述上电极与所述真空腔体之间设置有上电极绝缘层。