[發(fā)明專利]一種高效射頻等離子體源發(fā)生裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911376809.3
• 申請(qǐng)日: 2019-12-27
• 公開（公告）號(hào): CN111447722A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝斌平;鹿建;王艷會(huì);趙子淳;葉雨城
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 費(fèi)勉儀器科技（上海）有限公司
• 主分類號(hào): H05H1/46
• 分類號(hào): H05H1/46
• 代理公司: 上海精晟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31253
• 代理人: 姜杉

本發(fā)明提供了一種高效射頻等離子體源發(fā)生裝置，其特征在于：包括能量耦合器、等離子產(chǎn)生器、進(jìn)氣結(jié)構(gòu)、離子束調(diào)節(jié)器、離子束擴(kuò)散區(qū)、束流聚焦區(qū)和真空腔體；所述等離子產(chǎn)生器連接所述能量耦合器；所述進(jìn)氣結(jié)構(gòu)連接所述等離子產(chǎn)生器；所述等離子產(chǎn)生器連接所述離子束調(diào)節(jié)器；所述離子束調(diào)節(jié)器連接所述離子束擴(kuò)散區(qū)；所述束流聚焦區(qū)連接所述離子束擴(kuò)散區(qū)；所述真空腔體連接所述束流聚焦區(qū)。本發(fā)明的有益效果是：成本低廉，使用壽命高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且高效。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料物理能譜分析儀器領(lǐng)域，特別涉及一種高效射頻等離子體源發(fā)生裝置。

背景技術(shù)

隨著薄膜科技的迅速發(fā)展，薄膜材料使用得越來越廣泛。例如，光學(xué)薄膜(包括多層光學(xué)薄膜)，半導(dǎo)體器件應(yīng)用薄膜，以及金屬材料薄膜等技術(shù)，對(duì)許多的高新技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。然而，在廣泛的應(yīng)用中又提出了越來越高的要求，需要發(fā)展新工藝、研制新設(shè)備。等離子體增強(qiáng)沉積薄膜技術(shù)正是在這種形勢(shì)下迅速地發(fā)展了起來。等離子體源在材料改性、刻蝕以及薄膜沉積領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用；同時(shí)，隨著薄膜工業(yè)的發(fā)展對(duì)等離子體源技術(shù)也提出了更高的要求。

氣體放電等離子體是離子源技術(shù)的重要基礎(chǔ)，因而離子源技術(shù)也成為等離子體應(yīng)用與發(fā)展的一個(gè)重要方向。目前用于離子源技術(shù)的各種等離子體源有:熱絲電子束輔助、真空電弧、射頻、微波電子回旋共振等，發(fā)展形成了適應(yīng)于各應(yīng)用領(lǐng)域的離子源，如寬束強(qiáng)流、高能量、微米束、高亮度、負(fù)離子、重離子、多電荷態(tài)、極化離子源等。它們?cè)陔x子束輔助沉積、離子團(tuán)簇沉積、表面改性、離子束制版、刻蝕、注入摻雜及高能物理研究領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。它的應(yīng)用特點(diǎn)是:幾乎所有的離子束均可用來對(duì)不同材料進(jìn)行注入，形成一般方法難以得到的非平衡合金相，通過控制原子種類和能量大小可以影響薄膜的晶型、形貌、致密度、殘存應(yīng)力、氣相摻雜、化學(xué)配比等，改變材料表面的物理、化學(xué)特性。離子源技術(shù)為新材料鍍膜合成提供了新的途徑。

用傳統(tǒng)的方法制備薄膜，沒有離子與薄膜表面發(fā)生相互作用。例如：CVD(化學(xué)氣相沉積)是在高溫的環(huán)境中沉積薄膜，采用熱蒸發(fā)(直接加熱、感應(yīng)加熱以及激光束)的PVD(物理氣相沉積)都沒有等離子體參與；采用電子束和離子束蒸發(fā)或離子束濺射的PVD，電子和離子僅僅與靶表面相互作用，不與薄膜相互作用。這些傳統(tǒng)產(chǎn)生離子源方法的缺點(diǎn)是：沉積薄膜的致密性差、機(jī)械性能不穩(wěn)定和速率慢等。如果利用等離子體增強(qiáng)沉積薄膜，薄膜的致密性、持久性和穩(wěn)定性方面的性能都得到顯著的改善。并且可以較大幅度的降低沉積溫度，提高生產(chǎn)效率。等離子體增強(qiáng)沉積薄膜的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)在許多應(yīng)用領(lǐng)域被證明。

用于輔助沉積的離子源，屬于低能離子束，能量為5-10KeV。它起的作用主要是對(duì)基底表面進(jìn)行在線氣清洗，同時(shí)改善被鍍表面能量分布和調(diào)制增加反應(yīng)氣體能量。離子源可以大大改善膜與基體的結(jié)合強(qiáng)度，同時(shí)膜本身的硬度與耐磨耐蝕特性也會(huì)改善。離子源的產(chǎn)生種類很多，大體上可分為有極放電和無極放電兩大類。有極放電法：用足夠高的交流或直流電加在充氣容器的兩電極上，能產(chǎn)生輝光和電弧放電，這種放電，雜質(zhì)較多，使用壽命短，束流不穩(wěn)定，但價(jià)格便宜。無極放電法：用射頻感應(yīng)耦合法(ICP)和微波電子回旋共振(ECR)產(chǎn)生濃密的等離子體，但裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作時(shí)會(huì)有電磁泄露的風(fēng)險(xiǎn)，價(jià)格昂貴，長(zhǎng)時(shí)間工作束流和使用壽命都會(huì)有影響。

故市場(chǎng)亟需一種成本低廉，使用壽命高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且高效的射頻等離子體源發(fā)生裝置。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明中提供了一種高效射頻等離子體源發(fā)生裝置，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)施的：

一種高效射頻等離子體源發(fā)生裝置，其特征在于：包括能量耦合器、等離子產(chǎn)生器、進(jìn)氣結(jié)構(gòu)、離子束調(diào)節(jié)器、離子束擴(kuò)散區(qū)、束流聚焦區(qū)和真空腔體；所述等離子產(chǎn)生器連接所述能量耦合器；所述進(jìn)氣結(jié)構(gòu)連接所述等離子產(chǎn)生器；所述等離子產(chǎn)生器連接所述離子束調(diào)節(jié)器；所述離子束調(diào)節(jié)器連接所述離子束擴(kuò)散區(qū)；所述束流聚焦區(qū)連接所述離子束擴(kuò)散區(qū)；所述真空腔體連接所述束流聚焦區(qū)。