[發(fā)明專利]一種同軸微波等離子體沉積薄膜的設(shè)備

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410614384.6
• 申請(qǐng)日: 2014-11-04
• 公開（公告）號(hào): CN104357810A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳愛民;林國(guó)強(qiáng);陸文琪;鄒瑞洵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工常州研究院有限公司
• 主分類號(hào): C23C16/517
• 分類號(hào): C23C16/517
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于等離子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種微波等離子體沉積薄膜的設(shè)備。?

背景技術(shù)

伴隨著微波等離子體在半導(dǎo)體薄膜材料制備中的應(yīng)用，以及半導(dǎo)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(fā)展，生產(chǎn)大面積(>30cm²)半導(dǎo)體薄膜材料是未來半導(dǎo)體工業(yè)尤其是液晶顯示材料和太陽能電池的發(fā)展方向。?

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

(1)微波能與等離子發(fā)生器相耦合。例如在反應(yīng)器壁上通過一個(gè)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(chǎn)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(jī)制來增大距離天線和發(fā)生器壁較遠(yuǎn)區(qū)域的低壓等離子。但這只局限應(yīng)用于低氣壓的情況。?

(3)有一種微波等離子體源可以在一個(gè)方形波導(dǎo)的窄邊處輸出耦合微波能，在方形波導(dǎo)的窄邊處等離子可以通過合適的窗口來屏蔽。波導(dǎo)的長(zhǎng)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(chǎng)附近微波輻射的影響。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種同軸微波等離子體沉積薄膜的設(shè)備，該設(shè)備設(shè)置同軸的微波等離子體源，可以產(chǎn)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(zhì)，同軸線波導(dǎo)在放電腔中實(shí)現(xiàn)外放電，等離子體形成于同軸線外部的低壓區(qū)域，同時(shí)也充當(dāng)外導(dǎo)體的作用，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定放電，而得到高度徑向?qū)ΨQ的高密度等離子體。設(shè)備中還設(shè)置了等離子體的電子密度和電子溫度測(cè)試的儀器，以及功率和氣壓自動(dòng)控制設(shè)備和系統(tǒng)，可以獲得穩(wěn)定的、可控性強(qiáng)的等離子體，可實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定、均勻的沉積薄膜，該設(shè)備生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低。?

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：一種同軸微波等離子體沉積薄膜的設(shè)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(fā)生器、波導(dǎo)、同軸線變換器、石英管和內(nèi)電極，其中，石英管位于真空腔室內(nèi)部且固定安裝于真空腔室兩側(cè)壁上，同軸線變換器通過真空腔室外側(cè)壁同軸對(duì)稱固定安裝于石英管兩端，同時(shí)同軸線變換器通過波導(dǎo)與微波發(fā)生器相連，內(nèi)電極穿過石英管并固定在同軸線變換器上，內(nèi)電極、同軸線變換器、石英管三者同軸，真空腔室頂部設(shè)置有進(jìn)氣管；?

真空腔室底部、頂部或側(cè)部的至少一個(gè)位置上活動(dòng)安裝有支撐臺(tái)，支撐臺(tái)下端伸出真空腔室壁連接位置調(diào)節(jié)裝置，位置調(diào)節(jié)裝置與位置控制裝置相連，支撐臺(tái)上可拆卸的安裝有試樣臺(tái)，支撐臺(tái)與試樣臺(tái)之間設(shè)置有絕緣層；?

真空腔室側(cè)壁上固定安裝有診斷測(cè)試裝置，等離子體探針一端連接于診斷測(cè)試裝置上，其另一端伸入真空腔室內(nèi)部，真空腔室側(cè)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(cè)試儀；?

反饋控制系統(tǒng)分別與微波發(fā)生器、診斷測(cè)試裝置、閥門控制裝置和氣壓測(cè)試儀連接；?

所述真空腔室和內(nèi)電極上設(shè)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(nèi)電極壁上安裝有內(nèi)電極冷卻水入口和內(nèi)電極冷卻水出口。?

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

所述內(nèi)電極為導(dǎo)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(yīng)氣體進(jìn)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(tái)上設(shè)置有加熱器，加熱器與溫度控制器相連。?

所述試樣臺(tái)還與偏壓電源連接。?

所述進(jìn)氣管下端安裝有至少一根導(dǎo)氣管，導(dǎo)氣管水平固定且每根導(dǎo)氣管開設(shè)至少一個(gè)通氣狹縫，或者至少2個(gè)等間距的通氣孔，以形成氣簾式通氣。?

本發(fā)明設(shè)備的有益效果為：?

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