一种射频中和器及启辉方法与流程

本申请涉及离子源，具体涉及一种射频中和器及启辉方法。

背景技术：

1、离子源是离子清洗设备、离子束刻蚀设备和真空镀膜设备等设备的核心部件。离子源将反应气体离化产生等离子体，并将离子加速拉出，轰击待处理基片。使用离子源时常常用到离子源中和器。离子源中和器向外发射电子，作用如下：一是提供初始电子，帮助离子源产生等离子体；二是中和被离子轰击后的基片表面积聚的正电荷，使基片呈电中性。

2、射频中和器是一种常见的离子源中和器，分为容性耦合和感应耦合两种。容性耦合的射频中和器存在电极溅射、杂质污染等问题；感应耦合的射频中和器无电极污染，等离子体密度高，可以在反应气体中长时间稳定工作；但感应耦合的射频中和器存在放电启辉困难的问题。

3、对于感应耦合的射频中和器启辉，业界通常采用高功率和高腔压条件下启辉，待稳定一段时间后再慢慢降到所需的工艺条件；启辉的时间较长、步骤较多，影响射频中和器的效率，进一步会影响离子源的效率。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供一种射频中和器及启辉方法，能够不改变启辉功率和腔体压力的情况下，辅助射频中和器启辉，启辉效率高。

2、为解决上述问题，本申请提供的技术方案如下：

3、本申请提供一种射频中和器，包括：匹配器、放电腔、射频线圈、第一射频电容和开关电路；

4、射频线圈绕在放电腔外，射频线圈用于通过匹配器连接射频电源；

5、匹配器包括串联的电感和电容；

6、开关电路包括至少一个开关；

7、开关电路中的所有开关的第一端均通过第一射频电容连接放电腔内的阴极，开关电路中的所有开关的第二端连接匹配器；

8、射频中和器启辉时，至少一个开关闭合；射频中和器启辉完成，开关电路中的所有开关断开。

9、优选地，开关电路包括：至少两个开关；

10、至少两个开关的第一端均通过第一射频电容连接放电腔内的阴极，至少两个开关的第二端分别连接匹配器内部不同的节点。

11、优选地，电感的第一端用于连接射频电源，电感的第二端连接电容的第一端，电容的第二端连接射频线圈；

12、至少两个开关包括第一开关和第二开关；

13、第一开关的第一端通过第一射频电容连接阴极，第一开关的第二端连接电容的第一端；

14、第二开关的第一端通过第一射频电容连接阴极，第二开关的第二端连接电感的第二端。

15、优选地，至少两个开关还包括：第三开关；

16、第三开关的第一端通过第一射频电容连接阴极，第三开关的第二端连接电感的第二端。

17、优选地，射频中和器还包括：第一直流电源；

18、第一直流电源的负极用于连接阴极。

19、优选地，射频中和器还包括：第二直流电源；

20、第二直流电源的正极用于连接放电腔外的阴极。

21、优选地，射频中和器还包括：第一滤波器；

22、第一滤波器连接在第一直流电源和阴极之间。

23、优选地，射频中和器还包括：第二滤波器；

24、第二滤波器连接在第二直流电源和阳极之间。

25、优选地，第一滤波器为t型滤波器、l型滤波器或π型滤波器；

26、第二滤波器为t型滤波器、l型滤波器或π型滤波器。

27、优选地，第一滤波器或和第二滤波器均为l型滤波器。

28、优选地，射频中和器还包括：第二射频电容；

29、第二射频电容连接在射频电源与地之间。

30、优选地，第一射频电容为可调电容。

31、优选地，第一射频电容的取值范围为10-2000pf。

32、优选地，放电腔用于激发电离产生等离子体。

33、本申请还提供一种射频中和器启辉方法，射频中和器包括：匹配器、放电腔、射频线圈、第一射频电容和开关电路；射频线圈绕在放电腔外，射频线圈用于通过匹配器连接射频电源；开关电路包括至少一个开关；开关电路中的所有开关的第一端均通过第一射频电容连接放电腔内的阴极，开关电路中的所有开关的第二端连接匹配器；

34、该方法包括：

35、射频中和器启辉时，控制开关电路中的至少一个开关闭合；

36、射频中和器启辉完成后，控制开关电路中的所有开关断开。

37、由此可见，本申请具有如下有益效果：

38、本申请提供的射频中和器，增加第一射频电容和开关电路；当射频中和器启辉时，开关电路中至少一个开关闭合，射频电源通过第一射频电容作用于放电腔内的阴极，增强电场强度，更容易电离产生等离子体；当射频中和器完成启辉后，开关电路中所有开关断开，射频线圈独立工作维持放电。本申请提供的射频中和器，在不升高启辉功率和放电腔腔体压力的情况下，能够解决感应耦合的射频中和器启辉困难的问题，提高了射频中和器的效率。

39、另外，本申请提供的射频中和器，仅在启辉阶段采用容性耦合放电，减少了长时间容性耦合放电产生的电极溅射、杂质污染等问题。

技术特征：

1.一种射频中和器，其特征在于，包括：匹配器、放电腔、射频线圈、第一射频电容和开关电路；

2.根据权利要求1所述的射频中和器，其特征在于，所述开关电路包括：至少两个开关；

3.根据权利要求1所述的射频中和器，其特征在于，所述电感的第一端用于连接所述射频电源，所述电感的第二端连接所述电容的第一端，所述电容的第二端连接所述射频线圈；

4.根据权利要求3所述的射频中和器，其特征在于，所述至少两个开关还包括：第三开关；

5.根据权利要求1-4任一项所述的射频中和器，其特征在于，还包括：第一直流电源；

6.根据权利要求5所述的射频中和器，其特征在于，还包括：第二直流电源；

7.根据权利要求6所述的射频中和器，其特征在于，还包括：第一滤波器；

8.根据权利要求7所述的射频中和器，其特征在于，还包括：第二滤波器；

9.根据权利要求8所述的射频中和器，其特征在于，所述第一滤波器为t型滤波器、l型滤波器或π型滤波器；

10.根据权利要求9所述的射频中和器，其特征在于，所述第一滤波器或和所述第二滤波器均为l型滤波器。

11.根据权利要求1所述的射频中和器，其特征在于，还包括：第二射频电容；

12.根据权利要求1-8任一项所述的射频中和器，其特征在于，所述第一射频电容为可调电容。

13.根据权利要求12所述的射频中和器，其特征在于，所述第一射频电容的取值范围为10-2000pf。

14.根据权利要求1-8任一项所述的射频中和器，其特征在于，所述放电腔用于激发电离产生等离子体。

15.一种射频中和器启辉方法，其特征在于，所述射频中和器包括：匹配器、放电腔、射频线圈、第一射频电容和开关电路；所述射频线圈绕在所述放电腔外，所述射频线圈用于通过所述匹配器连接射频电源；所述开关电路包括至少一个开关；所述开关电路中的所有开关的第一端均通过所述第一射频电容连接所述放电腔内的阴极，所述开关电路中的所有开关的第二端连接所述匹配器；

技术总结
本申请公开了一种射频中和器及启辉方法；射频中和器包括：匹配器、放电腔、射频线圈、第一射频电容和开关电路；射频线圈绕在放电腔外，射频线圈用于通过匹配器连接射频电源；匹配器包括串联的电感和电容；开关电路包括至少一个开关；开关电路中的所有开关的第一端均通过第一射频电容连接放电腔内的阴极，开关电路中的所有开关的第二端连接匹配器；射频中和器启辉时，至少一个开关闭合；射频中和器启辉完成，开关电路中的所有开关断开。本申请在不升高启辉功率和放电腔的腔体压力情况下，能够解决感应耦合的射频中和器启辉困难的问题，提高了射频中和器的效率。

技术研发人员：王想,刘小波,李晓磊,王智超,晁洁方,胡冬冬,陈璐,许开东
受保护的技术使用者：江苏鲁汶仪器股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16