[發(fā)明專利]一種耦合高頻振動的微型等離子增強化學氣相沉積裝置

有效

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• 申請日: 2014-09-05
• 公開（公告）號: CN104195528A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭建毅;楊群峰;莊明鳳;鄭高峰;陳新敏
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門大學
• 主分類號: C23C16/505
• 分類號: C23C16/505
• 代理公司: 廈門市精誠新創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 35218
• 代理人: 巫麗青

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化學氣相沉積技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耦合高頻振動的微型等離子增強化學氣相沉積裝置。

背景技術(shù)

等離子增強化學氣相沉積法是借助微波或射頻等使含有薄膜組成原子的氣體電離，在局部形成等離子體，等離子體化學活性很強，很容易發(fā)生化學反應(yīng)，在基片上沉積出所期望的薄膜，具有沉積溫度低、沉積速率快。但由于其沉積的薄膜內(nèi)部含有較大的殘余應(yīng)力，使得薄膜在沉積過程中直接產(chǎn)生裂紋，無法沉積出滿意厚度的薄膜。

目前等離子增強化學氣相沉積裝置價格較為昂貴，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)固定緊湊不能進行一些必要的改裝，沉積薄膜的可調(diào)參數(shù)較少、可調(diào)節(jié)范圍大，由于沉積參數(shù)間隔大往往難以找出最佳沉積點，利用改變沉積參數(shù)來沉積出質(zhì)量優(yōu)良的薄膜往往比較困難，并且設(shè)備巨大、價格高昂，由于實驗用設(shè)備所沉積薄膜面積較小，大的腔體造成沉積薄膜所需材料浪費，并且實現(xiàn)真空沉積環(huán)境需花費過多抽真空時間。

發(fā)明內(nèi)容

解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種耦合高頻振動的微型等離子增強化學氣相沉積裝置，采用高頻振動對所沉積薄膜殘余應(yīng)力在沉積過程中進行消除，調(diào)節(jié)沉積時射頻電源RF功率大小、噴射板位置與收集片間距、收集片溫度、收集片振動頻率等參數(shù)使收集片上沉積出質(zhì)量優(yōu)良的薄膜。該設(shè)備具有在量程范圍內(nèi)任意對沉積參數(shù)進行調(diào)整，同時采用高頻振動對薄膜殘余應(yīng)力進行消除，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟性好，適合研究沉積參數(shù)與薄膜質(zhì)量關(guān)系。

為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種耦合高頻振動的微型等離子增強化學氣相沉積裝置，包括供氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、真空反應(yīng)室、支架、噴氣系統(tǒng)、激振器、沉積臺和電控裝置，所述支架固定設(shè)置在真空反應(yīng)室內(nèi)，所述激振器設(shè)置在支架底部，所述沉積臺位于支架上，所述激振器輸出桿與沉積臺固定連接，用于產(chǎn)生高頻振動能量傳遞給沉積臺，所述噴氣系統(tǒng)設(shè)置在沉積臺上方，且所述噴氣系統(tǒng)通過升降臺可相對所述支架上下移動，所述噴氣系統(tǒng)的噴嘴相對于所述沉積臺，所述供氣系統(tǒng)分別為真空反應(yīng)室以及噴氣系統(tǒng)提供惰性氣體和反應(yīng)氣體，所述排氣系統(tǒng)與真空反應(yīng)室相通，用于為真空反應(yīng)室抽真空，所述激振器、供氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)均與電控裝置電性連接，所述電控裝置還包括射頻電源RF，所述噴氣系統(tǒng)和沉積臺分別與射頻電源RF的正極和負極連接。

進一步的，所述真空反應(yīng)室由腔壁、上蓋和下蓋密封形成，所述腔壁為圓筒形腔壁,所述上蓋和下蓋分別罩設(shè)在圓筒形腔壁的上端和下端，且上蓋和下蓋均與圓筒形腔壁密封連接，所述圓筒形腔壁的外壁上開設(shè)有石英窗，透過該石英窗可以觀測到腔壁內(nèi)部。

進一步的，所述供氣系統(tǒng)包括氣體發(fā)生裝置、第一進氣管、惰性氣體閥、第二進氣管和反應(yīng)氣體閥，所述惰性氣體閥安裝在第一進氣管中段，所述第一進氣管一端與氣體發(fā)生裝置連通，第一進氣管另一端穿過所述上蓋與真空反應(yīng)室內(nèi)連通，所述反應(yīng)氣體閥安裝在第二進氣管中段，所述第二進氣管一端與氣體發(fā)生裝置連通，所述第二進氣管另一端與噴氣系統(tǒng)連通，為噴氣系統(tǒng)提供反應(yīng)氣體。

更進一步的，所述噴氣系統(tǒng)包括連接桿、冂型連接架和噴氣板，所述噴氣板包括連接板、中板和噴射板，所述連接桿頂部穿過上蓋并可相對該上蓋上下移動，所述連接桿底部與冂型連接架頂部焊接固定，所述冂型連接架兩腳底部與所述連接板頂部焊接固定，所述連接板底面四周通過絕緣層與中板頂面四周連接，所述中板底面四周通過絕緣層與噴射板頂面四周連接，所述連接板和中板之間的空間為上腔、所述中板和噴射板之間的空間為下腔，所述連接板上設(shè)有進氣口，該進氣口與第一進氣管連通，所述中板上均勻設(shè)有氣流孔，所述噴射板上均勻設(shè)有氣流噴射孔，所述噴射板與射頻電源RF的正極連接。上腔對進氣口送來的反應(yīng)氣體預分布，預分布后氣體經(jīng)氣流孔進入下腔，進一步對反應(yīng)氣體進行分布，反應(yīng)氣體經(jīng)氣流噴射孔均勻噴向沉積臺，采用絕緣層使得接射頻電源RF正電極的噴射板與其它部位絕緣。

更進一步的，所述升降臺包括下連接板、上連接板、滑塊、滑軌、絲桿、第二連接桿和滾輪，所述滑軌為兩根并列的滑軌，所述上連接板和下連接板分別連接在兩根并列的滑軌的上下兩端，所述下連接板與上蓋的上表面固定連接，所述滑塊與兩根并列的滑軌滑動配合，所述滑塊上端與絲桿連接，絲桿上端穿出所述上連接板中心孔，且所述絲桿與上連接板螺紋配合連接，所述滑塊下端與連接桿連接，所述下連接桿下端穿出所述下連接板中心孔，所述上蓋還開設(shè)有供第二連接桿穿過的通孔，所述第二連接桿下端與連接桿固定連接，所述絲桿頂部連接滾輪的中心轉(zhuǎn)軸，由滾輪的轉(zhuǎn)動帶動絲桿的轉(zhuǎn)動，進而推動滑塊沿軌道滑動，而連接在滑塊下的連接桿相應(yīng)地上下運動。