CN103014660B - Pecvd镀膜装置及其射频电源与真空腔体的连接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种PECVD镀膜装置，包括真空腔体和射频电源，真空腔体与射频电源之间设置连接装置，连接装置拆卸式固定在真空腔体外部，连接装置包括屏蔽套，在屏蔽套内设置绝缘套，绝缘套内设置引入电极，引入电极的一端伸入到真空腔体内，另一端与射频电源输出端连接的匹配器的匹配器入口接头可拆卸式连接。通过将连接装置设置在真空腔体外部，使得连接装置拆装方便，连接可靠，使引入电极与匹配器入口接头的接头设置在绝缘套和屏蔽套的内部密封腔体内，使得整个连接装置的绝缘和屏蔽效果好，无辐射污染，射频电源的传输过程中没有损失，进而电源输入稳定，提高膜层沉积的质量。

Description

PECVD镀膜装置及其射频电源与真空腔体的连接装置

技术领域

本发明涉及PECVD镀膜技术领域，尤其涉及一种PECVD镀膜装置，以及PECVD镀膜装置中的射频电源与真空腔体的连接装置。

背景技术

PECVD，即微波间接等离子增强化学气相沉积，英文全称为Microwave RemotePlasma Enhance Chemical Vapour Deposition。例如：工艺腔中的NH3和SiH4分子在高频微波源的作用下热运动加剧，相互间碰撞使其分子电离，这些离子反应生成SiNx。而这层SiNx膜的作用是：a)减少电池表面光的反射；b)进行表面及体钝化，减少电池的反向漏电流；c)具有良好的抗氧化和绝缘性能，同时具有良好的阻挡钠离子、阻挡金属和水蒸汽扩散的能力。

在PECVD镀膜设备领域里，影响镀膜速率、膜层质量的因素诸多，比如温度、气压、射频电源功率、电源稳定性等。射频电源的功率和稳定性与电源引入腔体的连接装置有很大的关系，如果引入电极的路径上存在功率反射，造成功率损失，则到达反应区极板的功率减少，且同时可引起反应功率不稳定，从而影响膜层质量。

目前常用的连接装置的结构有以下两种：

一、射频电源与真空腔体采用同轴电缆、密封圈直接与腔体连接的结构。

如图1所示，目前常用的射频电源与真空腔体的连接装置包括设置在真空腔体101上的第一连接体102，在真空腔体101内部对应第一连接体102设置第二连接体103，在第一连接体102内设置匹配器入口接头104，在第二连接体103内设置引入电极105，引入电极105的一端螺纹连接在匹配器入口接头104上，引入电极105与匹配器入口接头104之间设置用于密封的密封垫片108，密封垫片108的边缘设置在第一连接体102和第二连接体103之间，在所述引入电极105外部、第二连接体103内设置电极固定架107，在电极固定架107内部环绕引入电极105设置一层同轴电缆106，同时在第二连接体103内部环绕引入电极105也设置一层同轴电缆106，第一连接体102与第二连接体103通过螺钉110固定在真空腔体101内部，在真空腔体101与第一连接体102接触处、第一连接体102与密封垫片108的接触处、密封垫片108与电极固定架107接触处、电极固定架107与引入电极105接触处均设置密封圈109。

此连接装置具有以下缺陷：

1、需要密封部位较多，较易引起真空漏气；

2、若射频电源部分有故障，须把整个装置卸下，同时破坏了真空系统，重装之后须再次真空检漏；

3、此结构只能使用橡胶密封圈，装置在高温环境下工作，橡胶密封圈易老化，改换密封圈需要须把整个装置卸下，更换后还需要真空检漏；

4、与电极连接的匹配器入口接头设置在腔体的外部，若匹配器入口接头处的绝缘、屏蔽效果处理不好，会很大的程度损失射频功率，进而到达反应区极板的功率减少，且同时可引起反应功率不稳定，从而影响膜层质量，还容易造成环境的污染。

二、采用陶瓷烧结引入电极。

采用这种方式的缺陷：连接接头、外部绝缘、屏蔽可靠性有差别，若连接接头松动可引起电源功率反射，若外部绝缘、屏蔽不好，则可引起电源功率的损失，同样会使到达反应区极板的功率减少，并且可引起反应功率不稳定，从而影响膜层质量，还容易造成环境的污染。

发明内容

本发明的一个目的，在于提供一种PECVD镀膜装置，其具有电源稳定、膜层质量好、屏蔽可靠、电源损失少，无辐射污染的优点。

本发明的另一个目的，在于提供一种PECVD镀膜装置的射频电源与真空腔体的连接装置，其可靠连接射频电源与真空腔体的电极，为镀膜提供稳定的电源，保证膜层的质量。

本发明的另一个目的，在于提供一种PECVD镀膜装置的射频电源与真空腔体的连接装置，其在接头连接处的绝缘、屏蔽可靠，即使电源接头有所损失，也不会造成环境辐射污染。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种PECVD镀膜装置，包括真空腔体和射频电源，所述真空腔体与所述射频电源之间设置连接装置，所述连接装置拆卸式固定在所述真空腔体外部，所述连接装置包括屏蔽套，在所述屏蔽套内设置绝缘套，所述绝缘套内设置引入电极，所述引入电极的一端伸入到所述真空腔体内，另一端与所述射频电源输出端连接的匹配器的匹配器入口接头可拆卸式连接。

作为PECVD镀膜装置的一种优选方案，所述真空腔体上设置用于所述引入电极穿过的电极孔，所述电极孔一侧沿着所述真空腔体外部延伸有连接管，所述连接管远离所述电极孔的一端设置第一连接法兰。

作为PECVD镀膜装置的一种优选方案，所述屏蔽套内部镂空，其第一端开口，第二端设置有第一封板，所述第一连接法兰设置在所述屏蔽套的第一端内，所述第一连接法兰一侧、所述屏蔽套的第一端内部设置与所述第一连接法兰相匹配的第二连接法兰，所述第一连接法兰与第二连接法兰通过第三螺钉连接为一体。

优选的，所述屏蔽套为圆形的壳体、椭圆形的壳体或者方形的壳体。

优选的，所述屏蔽套采用金属制成。

更加优选的，所述屏蔽套采用不锈钢制成。

作为PECVD镀膜装置的一种优选方案，所述第一连接法兰与第二连接法兰中部均设置有所述引入电极穿过的通孔，且所述引入电极不与所述第一连接法兰、第二连接法兰接触，所述第一连接法兰与第二连接法兰之间、所述引入电极上设置用于对所述真空腔体进行密封的金属密封圈。

作为PECVD镀膜装置的一种优选方案，所述绝缘套内部镂空，其第一端开口，第二端设置有第二封板，所述第二连接法兰远离所述第一连接法兰的一端设置在所述绝缘套的第一端内，所述第二连接法兰远离所述第一连接法兰的一端、所述绝缘套内烧结有第一连接环，所述第一连接环远离所述第二连接法兰的一端烧结有第二连接环，所述第二连接环烧结在所述引入电极上，使所述第二连接环与所述引入电极呈一体式设置。

优选的，所述绝缘套为圆形的壳体、椭圆形的壳体或者方形的壳体。

优选的，所述绝缘套采用非金属制成。

更加优选的，所述绝缘套采用聚四氟乙烯制成。

进一步的，所述第一封板和第二封板中心设置有所述匹配器入口接头通过的通孔。

优选的，所述第二连接法兰、第一连接环、第二连接环均不与所述绝缘套接触。

优选的，所述第二连接法兰与第二连接环采用金属制成。

更加优选的，所述第二连接法兰采用不锈钢制成，所述第二连接环采用铜制成。

优选的，所述第一连接环采用非金属制成。

更加优选的，所述第一连接环采用陶瓷制成。

作为PECVD镀膜装置的一种优选方案，所述绝缘套和屏蔽套上设置维修部，所述维修部包括设置在所述绝缘套和屏蔽套上的维修槽，所述维修槽处、由所述绝缘套内部向外依次拆卸式设置绝缘板、屏蔽板，所述屏蔽板远离所述绝缘板的一侧设置维修固定板，所述维修固定板通过第二螺钉固定在屏蔽套上。

优选的，所述绝缘板采用非金属制成。

更加优选的，所述绝缘板采用聚四氟乙烯制成。

优选的，所述屏蔽板和维修固定板均采用金属制成。

更加优选的，所述屏蔽板和维修固定板均采用不锈钢制成。

作为PECVD镀膜装置的一种优选方案，所述引入电极与匹配器入口接头通过连接螺帽连接为一体，在所述连接螺帽的一侧、所述引入电极上设置用于紧固所述连接螺帽的并紧螺帽。

作为PECVD镀膜装置的一种优选方案，所述屏蔽套的第一端通过第四螺钉与所述第一连接法兰外围连接，所述屏蔽套的第二端远离第一端的一侧拆卸式设置用于固定所述匹配器入口接头的第三连接法兰。

优选的，所述第三连接法兰通过第一螺钉固定在所述屏蔽套的第二端。

进一步的，所述真空腔体内设置反应极板，所述反应极板包括反应极板阳极和反应极板阴极，所述反应极板阳极与所述真空腔体连接，所述反应极板阴极与所述引入电极伸入到所述真空腔体的一端连接。

一种PECVD镀膜装置的射频电源与真空腔体的连接装置，包括屏蔽套，在所述屏蔽套内设置绝缘套，所述绝缘套内设置引入电极，所述引入电极具有伸入到真空腔体内的第一端和与射频电源输出端连接的匹配器的匹配器入口接头连接的第二端。

作为连接装置的一种优选方案，所述屏蔽套和绝缘套上设置维修部，所述维修部包括设置在所述绝缘套和屏蔽套上的维修槽，所述维修槽处、由所述绝缘套内部向外依次拆卸式设置绝缘板、屏蔽板，所述屏蔽板远离所述绝缘板的一侧设置维修固定板，所述维修固定板通过第二螺钉固定在屏蔽套上。

对比现有技术，本发明的有益效果为：

1、通过将连接装置设置在真空腔体外部，使得连接装置拆装方便，连接可靠，并且引入电极与匹配器入口接头的接头设置在绝缘套和屏蔽套的内部密封腔体内，使得整个连接装置的绝缘和屏蔽效果好，无辐射污染，射频电源的传输过程中没有损失，进而电源输入稳定，提高膜层沉积的质量；

2、通过在连接装置上设置维修部，此维修部通过螺钉固定在屏蔽套上，使得引入电极和匹配器入口接头的连接更加方便，而且当其连接处出现故障时，只需要打开维修部即可进行维修工作，不必破坏真空腔体内的真空系统，降低了维修的难度，省去了真空检漏工序，极大的节省了维修成本；

3、此种结构的密封部位较少，仅需要在第一连接法兰和第二连接法兰之间、引入电极上紧密设置金属密封圈即可，减少了密封部位，有效的防止了真空漏气，并且此结构采用的是金属密封圈，即使装置在高温下工作，金属密封圈也能长时间对装置进行密封，使用寿命较长，减少了维修次数。

附图说明

图1为现有的PECVD镀膜装置的射频电源与真空腔体的连接装置的结构示意图；

图2为本发明所述的空镀膜PECVD镀膜装置的局部结构示意图；

图3为图2中连接装置的结构示意图(示出部分腔体和匹配器入口接头)；

图4为图3的分解图。

图1中：

101、真空腔体；102、第一连接体；103、第二连接体；104、匹配器入口接头；105、引入电极；106、同轴电缆；107、电极固定架；108、密封垫片；109、密封圈；110、螺钉。

图2～4中：

1、真空腔体；11、电极孔；12、连接管；13、第一连接法兰；

2、射频电源；3、匹配器；4、匹配器入口接头；5、反应极板阴极；6、反应极板阳极；

7、连接装置；70、引入电极；71、屏蔽套；72、绝缘套；73、第二连接法兰；74、第一连接环；75、第二连接环；76、并紧螺帽；77、连接螺帽；78、第三连接法兰；79、第一螺钉；

80、维修部；801、维修槽；802、绝缘板；803、屏蔽板；804、维修固定板；805、第二螺钉；

81、第三螺钉；82、第四螺钉；83、金属密封圈。

具体实施方式

如图2～4所示，此实施例中所述的PECVD镀膜装置，包括真空腔体1和射频电源2，射频电源2的输出端连接匹配器3，匹配器3的输出端设置匹配器入口接头4，匹配器入口接头4的一端伸入到连接装置7内，此连接装置7包括屏蔽套71，在屏蔽套71内设置绝缘套72，绝缘套72内设置引入电极70，引入电极70的一端伸入到真空腔体1内，另一端与匹配器入口接头4可拆卸式连接。

真空腔体1上设置用于引入电极70穿过的电极孔11，电极孔11一侧沿着真空腔体1外部延伸有连接管12，连接管12远离电极孔11的一端设置第一连接法兰13，且引入电极70均不与电极孔11、连接管12以及第一连接法兰13接触。

屏蔽套71整体为圆形的壳体，采用不锈钢制成，其内部镂空，屏蔽套71包括第一端和第二端，且屏蔽套71的第一端开口，第二端设置有第一封板，第一连接法兰13设置在屏蔽套71的第一端内，第一连接法兰13一侧、屏蔽套71的第一端内部设置与第一连接法兰13相匹配的第二连接法兰73，第一连接法兰13与第二连接法兰73通过第三螺钉81连接为一体，且第三螺钉81有四颗，环形均匀分布在第一连接法兰13和第二连接法兰73上。

第一连接法兰13与第二连接法兰73中部均设置有引入电极70穿过的通孔，且引入电极70不与第二连接法兰73接触，第一连接法兰13径向方向均匀设置四个螺纹盲孔，对应此四个螺纹盲孔在屏蔽套71的第一端上设置四个螺纹通孔，此第一连接法兰13通过四个第四螺钉82固定在屏蔽套71的第一端内部。

第一连接法兰13与第二连接法兰73之间、引入电极70上设置用于对真空腔体1进行密封的金属密封圈83。

绝缘套72整体为圆形的壳体，采用聚四氟乙烯制成，其外径等于屏蔽套71的内径，绝缘套72的内部镂空，其包括第一端和第二端。绝缘套72的第一端与屏蔽套71的第一端同侧，绝缘套72的第二端与屏蔽套71的第二端同侧，且绝缘套72的第一端开口，第二端设置有第二封板，第二连接法兰73远离第一连接法兰13的一端设置在绝缘套72的第一端内，第二连接法兰73远离第一连接法兰13的一端、绝缘套72内烧结有第一连接环74，第一连接环74远离第二连接法兰73的一端烧结有第二连接环75，第一连接环74和第二连接环75紧密设置，第二连接环75烧结在引入电极70上，以使第二连接环75与引入电极70呈一体式设置，且第二连接法兰73、第一连接环74和第二连接环75不与绝缘套72接触。

在本实施例中，第二连接法兰73采用不锈钢制成，第二连接环75采用铜制成，第一连接环74采用陶瓷制成。

第一封板和第二封板中心设置有匹配器入口接头4通过的通孔。

绝缘套72和屏蔽套71上设置维修部80，维修部80包括设置在绝缘套72和屏蔽套71上的维修槽801，维修槽801处、由绝缘套72内部向外依次拆卸式设置绝缘板802、屏蔽板803，屏蔽板803远离绝缘板802的一侧设置维修固定板804，维修固定板804通过第二螺钉805固定在屏蔽套71上，绝缘板802的形状与绝缘套72被切割处的形状相匹配，屏蔽板803的形状与屏蔽套71被切割处的形状相匹配，维修固定板804的形状与屏蔽套71的外形相匹配，且大于屏蔽套71被切割处的大小。

在本实施例中，绝缘板802采用聚四氟乙烯制成，屏蔽板803和维修固定板804均采用不锈钢制成。

引入电极70与匹配器入口接头4通过连接螺帽77连接为一体，在连接螺帽77的一侧、引入电极70上设置用于紧固连接螺帽77的并紧螺帽76。

屏蔽套71的第二端远离第一端的一侧拆卸式设置用于固定匹配器入口接头4的第三连接法兰78，第三连接法兰78通过第一螺钉79固定在屏蔽套71的第二端。

真空腔体1内设置反应极板，反应极板包括反应极板阳极6和反应极板阴极5，反应极板阳极6与真空腔体1连接，反应极板阴极5与引入电极70伸入到真空腔体1的一端连接。

组装步骤如下：

第一步、将第二连接法兰73、第一连接环74、第二连接环75和引入电极70烧结为一个整体；

第二步、将金属密封圈83设置在第一连接法兰13和第二连接法兰73之间，并用第三螺钉81将第一连接法兰13和第二连接法兰73连接为一体；

第三步、将引入电极70的第一端穿过金属密封圈并伸入到真空腔体1内，并且使引入电极70的第一端与真空腔体1内部设置的反应极板阴极5连接；

第四步、将屏蔽套71套入到绝缘套72的外部，并将连接为一体的绝缘套72和屏蔽套71套在第二连接环75、第一连接环74、第二连接法兰73以及第一连接法兰13的外部，使屏蔽套71上的螺纹通孔对准第一连接法兰13上的螺纹盲孔，再用第四螺钉82将屏蔽套71固定在第一连接法兰13外部；

第五步、将第三连接法兰78通过第一螺钉79固定在屏蔽套71的第二端底部；

第六步、将匹配器入口接头4依次穿过屏蔽套71、绝缘套72进入到绝缘套72的内部，然后从维修部80的维修槽801处将匹配器入口接头4通过并紧螺帽76和连接螺帽77与引入电极70的第二端连接；

第七步、将绝缘板802和屏蔽板803依次放入到维修槽801内，然后利用维修固定板804将绝缘板802和屏蔽板803封装在维修槽801内，并通过第二螺钉805将维修固定板804固定在屏蔽套71上，完成组装工作。

如果需要维修或者更换连接装置7内部的零件，只需要在真空腔体1外部即可操作，并且可以从维修部80处进行维修和更换，使得维修和更换工作更加简单。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种PECVD镀膜装置，包括真空腔体和射频电源，其特征在于，所述真空腔体与所述射频电源之间设置连接装置，所述连接装置拆卸式固定在所述真空腔体外部，所述连接装置包括屏蔽套，在所述屏蔽套内设置绝缘套，所述绝缘套内设置引入电极，所述引入电极的一端伸入到所述真空腔体内，另一端与所述射频电源输出端连接的匹配器的匹配器入口接头可拆卸式连接；

所述绝缘套和屏蔽套上设置维修部，所述维修部包括设置在所述绝缘套和屏蔽套上的维修槽，所述维修槽处、由所述绝缘套内部向外依次拆卸式设置绝缘板、屏蔽板，所述屏蔽板远离所述绝缘板的一侧设置维修固定板，所述维修固定板通过第二螺钉固定在屏蔽套上；

所述真空腔体上设置用于所述引入电极穿过的电极孔，所述电极孔一侧沿着所述真空腔体外部延伸有连接管，所述连接管远离所述电极孔的一端设置第一连接法兰；

所述屏蔽套的第一端通过第四螺钉与所述第一连接法兰外围连接，所述屏蔽套的第二端远离第一端的一侧拆卸式设置用于固定所述匹配器入口接头的第三连接法兰；

所述屏蔽套内部镂空，其第一端开口，第二端设置有第一封板，所述第一连接法兰设置在所述屏蔽套的第一端内，所述第一连接法兰一侧、所述屏蔽套的第一端内部设置与所述第一连接法兰相匹配的第二连接法兰，所述第一连接法兰与第二连接法兰通过第三螺钉连接为一体。

2.根据权利要求1所述的PECVD镀膜装置，其特征在于，所述第一连接法兰与第二连接法兰中部均设置有所述引入电极穿过的通孔，且所述引入电极不与所述第一连接法兰、第二连接法兰接触，所述第一连接法兰与第二连接法兰之间、所述引入电极上设置用于对所述真空腔体进行密封的金属密封圈。

3.根据权利要求1或2所述的PECVD镀膜装置，其特征在于，所述绝缘套内部镂空，其第一端开口，第二端设置有第二封板，所述第二连接法兰远离所述第一连接法兰的一端设置在所述绝缘套的第一端内，所述第二连接法兰远离所述第一连接法兰的一端、所述绝缘套内烧结有第一连接环，所述第一连接环远离所述第二连接法兰的一端烧结有第二连接环，所述第二连接环烧结在所述引入电极上，使所述第二连接环与所述引入电极呈一体式设置。

4.根据权利要求1所述的PECVD镀膜装置，其特征在于，所述引入电极与匹配器入口接头通过连接螺帽连接为一体，在所述连接螺帽的一侧、所述引入电极上设置用于紧固所述连接螺帽的并紧螺帽。

5.一种PECVD镀膜装置的射频电源与真空腔体的连接装置，其特征在于，包括屏蔽套，在所述屏蔽套内设置绝缘套，所述绝缘套内设置引入电极，所述引入电极具有伸入到真空腔体内的第一端和与射频电源输出端连接的匹配器的匹配器入口接头连接的第二端；

所述屏蔽套和绝缘套上设置维修部，所述维修部包括设置在所述绝缘套和屏蔽套上的维修槽，所述维修槽处、由所述绝缘套内部向外依次拆卸式设置绝缘板、屏蔽板，所述屏蔽板远离所述绝缘板的一侧设置维修固定板，所述维修固定板通过第二螺钉固定在屏蔽套上。