[发明专利]等离子体产生装置

说明书

根据本发明实施方案的等离子体产生装置包括等离子体产生单元。所述等离子体产生单元具有球形或椭圆形空腔。所述等离子体产生单元通过接收RF功率使电子反弹和共振而在所述空腔中产生等离子体。所述空腔包括等离子体引出孔，使得所述空腔与外部空间连通。

技术领域

本公开涉及一种等离子体产生装置，更具体地，涉及一种具有球形空腔的等离子体产生装置，其中电子相对于空腔进行反弹共振。

背景技术

使用等离子体的半导体工艺的临界尺寸已经减小。对于目前广泛使用的电容耦合等离子体(CCP：capacitively coupled plasma)或电感耦合等离子体(ICP：inductivelycoupled plasma)，难以进行具有减小的临界尺寸的半导体工艺。

首先，当使用电容耦合等离子体或电感耦合等离子体时，难以进行原子级精细加工，原因是该过程应在高电子密度下进行。

其次，由于高能离子的碰撞和充电而造成损坏。

为了解决上述问题，需要一种新型的等离子体处理技术，其具有比常规工艺中的压力显著更低的压力(几毫托(mTorr)或更低)。

在韩国专利申请No.10-2013-0142585 A中公开了一种空心阴极放电。然而，这种装置在几十毫托或更高的高压下操作，并且需要在较低压力下操作的等离子体源。

在韩国专利注册No.10-1352496 B1中公开了一种低压等离子体源。然而，这种装置难以进行大面积的处理。

发明内容

[技术问题]

本公开的一个方面是为了提供一种用于在几毫托(mTorr)或更低(更具体地，1mTorr或更低)的低压下产生等离子体的装置。

[问题的解决方案]

根据本公开的一个方面，等离子体产生装置包括等离子体产生单元。所述等离子体产生单元具有球形或椭圆形空腔。所述等离子体产生单元接收RF功率，以进行电子的反弹共振，从而在所述空腔中产生等离子体。所述空腔具有等离子体引出孔，以与外部空间连通。

在示例性实施方案中，所述等离子体产生装置还可以包括寄生放电防止单元，所述寄生放电防止单元设置成覆盖所述等离子体产生单元以防止寄生等离子体的产生、具有与所述等离子体引出孔对齐的辅助孔并且由绝缘材料形成；和RF电源，所述RF电源构造成将所述RF功率供给到所述等离子体产生单元，所述RF功率具有与由电子温度和所述空腔的直径给定的反弹共振频率相对应的驱动频率。

在示例性实施方案中，所述RF电源可以是变频电源或具有多个驱动频率的电源。

在示例性实施方案中，所述等离子体产生单元包括左侧等离子体产生单元和右侧等离子体产生单元，所述左侧等离子体产生单元具有设有所述等离子体引出孔的左侧半球形空腔，所述右侧等离子体产生单元具有与所述左侧半球形空腔对齐的右侧半球形空腔。所述寄生放电防止单元可以具有圆柱形状，所述寄生放电防止单元的一端的中央可以设有辅助孔，并且所述寄生放电防止单元的另一端可以开口。所述等离子体产生装置还可以包括圆柱形辅助绝缘部，所述圆柱形辅助绝缘部的一端设置成与所述等离子体产生单元的另一端接触。

在示例性实施方案中，所述等离子体产生单元可以设置在真空腔室内、可以具有多个球形或椭圆形空腔和形成为分别使所述真空腔室的内部空间与所述空腔连通的等离子体引出孔并且可以接收所述RF功率以在所述空腔中产生等离子体。

在示例性实施方案中，所述等离子体产生单元可以包括：分别形成在所述空腔的面向所述等离子体引出孔的位置中的气体供给孔；和与所述气体供给孔连通的气体分配空间。

在示例性实施方案中，所述等离子体引出孔可以彼此间隔开，并且在方位角方向和中心轴方向上以规则的间隔周期性地布置。