[發明專利]一種同軸微波等離子體沉積薄膜的設備

無效

• 申請號: 201410614384.6
• 申請日: 2014-11-04
• 公開（公告）號: CN104357810A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 吳愛民;林國強;陸文琪;鄒瑞洵
• 申請（專利權）人: 大連理工常州研究院有限公司
• 主分類號: C23C16/517
• 分類號: C23C16/517
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于等離子技術領域，特別涉及一種微波等離子體沉積薄膜的設備。?

背景技術

伴隨著微波等離子體在半導體薄膜材料制備中的應用，以及半導體薄膜材料尤其是液晶顯示材料和太陽能電池趨于大面積(＞30cm²)化的發展，生產大面積(>30cm²)半導體薄膜材料是未來半導體工業尤其是液晶顯示材料和太陽能電池的發展方向。?

然而，傳統的電容耦合等離子源(capacitively?coupled?plasma,CCP)已遠遠不能滿足要求，微波激發等離子體放電有幾種不同的方法：?

(1)微波能與等離子發生器相耦合。例如在反應器壁上通過一個帶有窗口的喇叭形天線來把裝置分隔成高低壓兩部分。在天線的周圍產生等離子體，但只能通過增大喇叭天線和窗口來增大等離子體。而通常情況下是不均勻的。?

(2)可以通過電子回旋共振機制來增大距離天線和發生器壁較遠區域的低壓等離子。但這只局限應用于低氣壓的情況。?

(3)有一種微波等離子體源可以在一個方形波導的窄邊處輸出耦合微波能，在方形波導的窄邊處等離子可以通過合適的窗口來屏蔽。波導的長度主要決定了等離子體的線形延伸程度。等離子體的均勻性主要是受場附近微波輻射的影響。?

發明內容

本發明的目的是克服以上現有技術的不足，提供一種同軸微波等離子體沉積薄膜的設備，該設備設置同軸的微波等離子體源，可以產生沿軸向呈線形分?布的等離子，在這種等離子體源中，等離子體本身也是微波傳輸必須的介質，同軸線波導在放電腔中實現外放電，等離子體形成于同軸線外部的低壓區域，同時也充當外導體的作用，實現穩定放電，而得到高度徑向對稱的高密度等離子體。設備中還設置了等離子體的電子密度和電子溫度測試的儀器，以及功率和氣壓自動控制設備和系統，可以獲得穩定的、可控性強的等離子體，可實現高效、穩定、均勻的沉積薄膜，該設備生產效率高，生產成本低。?

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：一種同軸微波等離子體沉積薄膜的設備，包括真空腔室，其特征在于，所述真空腔室上固定安裝有同軸微波等離子體源，所述同軸微波等離子體源包括微波發生器、波導、同軸線變換器、石英管和內電極，其中，石英管位于真空腔室內部且固定安裝于真空腔室兩側壁上，同軸線變換器通過真空腔室外側壁同軸對稱固定安裝于石英管兩端，同時同軸線變換器通過波導與微波發生器相連，內電極穿過石英管并固定在同軸線變換器上，內電極、同軸線變換器、石英管三者同軸，真空腔室頂部設置有進氣管；?

真空腔室底部、頂部或側部的至少一個位置上活動安裝有支撐臺，支撐臺下端伸出真空腔室壁連接位置調節裝置，位置調節裝置與位置控制裝置相連，支撐臺上可拆卸的安裝有試樣臺，支撐臺與試樣臺之間設置有絕緣層；?

真空腔室側壁上固定安裝有診斷測試裝置，等離子體探針一端連接于診斷測試裝置上，其另一端伸入真空腔室內部，真空腔室側壁上還連接有真空管道，真空裝置連接于真空管道之上，真空管道上安裝有閥門控制裝置和氣壓測試儀；?

反饋控制系統分別與微波發生器、診斷測試裝置、閥門控制裝置和氣壓測試儀連接；?

所述真空腔室和內電極上設置有冷卻水管道，且真空腔室壁上安裝有腔室?冷卻水入口和腔室冷卻水出口，內電極壁上安裝有內電極冷卻水入口和內電極冷卻水出口。?

所述微波發生器的微波觸發模式為外部觸發，微波輸出模式為連續模式或脈沖模式，連續模式最大輸出功率為2000W，脈沖模式的峰值功率為4000W。?

所述內電極為導電金屬管，其材料為銅。?

所述腔室冷卻水出口的水平位置高于腔室冷卻水入口。?

所述真空腔室壁上還安裝有反應氣體進氣管。?

所述真空腔室上固定安裝的同軸微波等離子體源是一組或者至少兩組水平平行等間距布置。?

所述支撐臺上設置有加熱器，加熱器與溫度控制器相連。?

所述試樣臺還與偏壓電源連接。?

所述進氣管下端安裝有至少一根導氣管，導氣管水平固定且每根導氣管開設至少一個通氣狹縫，或者至少2個等間距的通氣孔，以形成氣簾式通氣。?

本發明設備的有益效果為：?

(1)本設備將微波由同軸線兩端同時輸入，可獲得在軸向和徑向都均勻的等離子體。若把多個同軸線平行放置于放電腔中，則可以很容易的成倍擴大均勻等離子體的面積，具有廣闊的應用前景。?